JP6493560B2 - 多層セラミック基板及び電子部品 - Google Patents
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Description
特許文献1及び2に記載の多層セラミック基板によれば、表層部の熱膨張係数を内層部の熱膨張係数よりも小さくすることにより、焼成後の冷却過程において、表裏の最外層に圧縮応力が生じるため、多層セラミック基板の抗折強度を向上させることができるとされている。
なお、第1層を構成するガラスの軟化点と第2層を構成するガラスの軟化点との差は、両者の差の絶対値を意味する。すなわち、本発明の多層セラミック基板において、第1層を構成するガラスの軟化点と第2層を構成するガラスの軟化点との差は、0℃以上60℃以下である。
第1層及び第2層を構成するガラスとして、軟化点の高いガラスを用いることにより、電極中に含まれる銀(Ag)や銅(Cu)のセラミック基板中への拡散を抑えられ、それによって電極塗布部分とそれ以外の部分との焼結密度差を抑えることが可能となる。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
内層部3、第1の表層部4及び第2の表層部5は、それぞれ少なくとも1層のセラミック層から構成されている。第1の表層部4は、内層部3に隣接する第1層41を含み、第2の表層部5は、内層部3に隣接する第1層51を含む。また、内層部3は、第1の表層部4中の第1層41に隣接する第2層31及び第2の表層部5中の第1層51に隣接する第2層32を含む。
なお、熱膨張係数は、熱機械分析(TMA)により、室温から500℃まで5℃/minの昇温速度で測定した値として得られる。
なお、ガラスの軟化点は、示差熱分析により、10℃/minの昇温速度で測定した値として得られる。
第1層及び第2層を構成するガラスは、いずれもSiO2、B2O3及びAl2O3をさらに含むことが好ましい。
第1層及び第2層を構成する材料に含まれるガラスの組成及び各成分の含有量を調整することによって、第1層の熱膨張係数及び第2層の熱膨張係数を調整することができるだけでなく、第1層を構成するガラスの軟化点及び第2層を構成するガラスの軟化点を調整することができる。
MO(好ましくはCaO):40.0重量%以上55.0重量%以下、好ましい下限値は41.0重量%、好ましい上限値は50.0重量%
Al2O3:0重量%以上10.0重量%以下、好ましい下限値は3.0重量%、好ましい上限値は8.5重量%
B2O3:0重量%以上27.0重量%以下、好ましい下限値は3.0重量%、好ましい上限値は20.0重量%
SiO2:25.0重量%以上70.0重量%以下、好ましい下限値は30.0重量%、好ましい上限値は60.0重量%
MO(好ましくはCaO):40.0重量%以上55.0重量%以下、好ましい下限値は41.0重量%、好ましい上限値は50.0重量%
Al2O3:0重量%以上10.0重量%以下、好ましい下限値は3.0重量%、好ましい上限値は8.5重量%
B2O3:0重量%以上27.0重量%以下、好ましい下限値は3.0重量%、好ましい上限値は20.0重量%
SiO2:25.0重量%以上70.0重量%以下、好ましい下限値は30.0重量%、好ましい上限値は60.0重量%
第1層は、セラミックフィラーとしてAl2O3を48重量%以上58重量%以下含むことが好ましい。また、第2層は、セラミックフィラーとしてAl2O3を50重量%以上60重量%以下含むことが好ましい。
複合積層体21は、多層セラミック基板1における内層部となるべき内層用セラミックグリーンシート22と、表層部となるべき表層用セラミックグリーンシート23及び24とを備えるとともに、拘束用セラミックグリーンシート25及び26を備えている。また、内層用セラミックグリーンシート22並びに表層用セラミックグリーンシート23及び24に関連して、多層セラミック基板1に備える配線導体としての導体膜9、10及び11並びにビアホール導体12が設けられている。
まず、表1に示す組成及び軟化点を有するガラス粉末を用意した。
ガラス粉末の軟化点は、示差熱分析装置(リガク社製)を用いて、10℃/minの昇温速度で測定した。
表2に、表層用セラミックグリーンシート及び内層用セラミックグリーンシートに含まれるガラス粉末の種類及び含有量、セラミックフィラーとしてのAl2O3粉末の平均粒子径D50及び含有量、並びに、種結晶としてのCaSiO3粉末の含有量を示している。
表2において、ガラスの種類に記載された「G1」〜「G3」の記号は、表1の「ガラス記号」に対応している。
また、Al2O3粉末の平均粒子径D50は、マイクロトラック・ベル社製の粒子径分布測定装置MT3300−EXを用いて、レーザー回折・散乱法で0.02μm以上1400μm以下の範囲の粒子径分布を測定して粒子径の個数平均を算出した。
図3は、評価用の多層セラミック基板を模式的に示す断面図である。
評価用の多層セラミック基板は、内層部3をコアとして、内層部3の表裏面(第2層31及び32)に表層部4及び5(第1層41及び51)をそれぞれ貼り合わせた積層構造となっている。基板内にはビアホール導体12が形成されており、ビアホール導体12は、基板表面の第1層51に形成された導体膜11、及び、内層部3を構成する層間に形成された導体膜9と接続されている。基板表面の第1層41に形成された導体膜10からビアホール導体12と接続した導体膜9までは、所定の間隔(第1層41及び第2層31の合計厚み分の間隔)で離れている。
評価用の多層セラミック基板について、表3に示すように、「軟化点の差の絶対値」、「熱膨張係数の差」、「第1層及び第2層の合計厚み」、「マイクロクラック」、「抗折強度」、「絶縁性(層間絶縁性)」及び「デラミネーション」の各項目について評価した。
熱膨張係数は、熱機械分析(TMA)により、以下の条件で、室温から500℃まで5℃/minの昇温速度で測定した。
測定雰囲気:窒素(300mL/min)
測定荷重:10gf
2 電子部品
3 内層部
4,5 表層部
21 複合積層体
22 内層用セラミックグリーンシート
23,24 表層用セラミックグリーンシート
25,26 拘束用セラミックグリーンシート
31,32 第2層
41,51 第1層
Claims (4)
- 表面に位置する表層部と前記表層部より内側に位置する内層部とからなる積層構造を有し、前記表層部は、前記内層部に隣接する第1層を含み、前記内層部は、前記第1層に隣接する第2層を含む多層セラミック基板であって、
前記第1層の熱膨張係数は、前記第2層の熱膨張係数より小さく、
前記第1層及び前記第2層を構成する材料は、いずれも40重量%以上のMO(ただし、MOは、CaO、MgO、SrO及びBaOからなる群より選択される少なくとも1種)を含むガラスを含み、
前記第1層を構成するガラスの軟化点と前記第2層を構成するガラスの軟化点との差が10℃以上60℃以下であることを特徴とする多層セラミック基板。 - 前記第1層及び前記第2層を構成するガラスの軟化点は、いずれも720℃以上である請求項1に記載の多層セラミック基板。
- 前記第1層の熱膨張係数をα1[ppmK−1]とし、前記第2層の熱膨張係数をα2[ppmK−1]としたとき、0.3≦α2−α1≦1.5である請求項1又は2に記載の多層セラミック基板。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の多層セラミック基板を備えることを特徴とする電子部品。
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