JPH0216004B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の属する分野の説明 本発明はコンデンサ、抵抗及び導体配線を有す
る複合セラミツク部品、特に誘電体、金属酸化物
抵抗体、絶縁体、導体を同時に焼成して複合化し
た積層セラミツク部品に関する。

(2) 従来の技術の説明 従来電子回路における抵抗、コンデンサ、イン
ダクタンス等の受動部品およびトランジスタ、ダ
イオード等の能動部品はセラミツク等の基板にプ
リント配線層を設け、半田付けして回路を作り、
それをユニツトとして用いることが行なわれてい
た。この場合円板形またはチツプ型のコンデンサ
やチツプ抵抗等を１個づつ取付けられねばならな
かつた。

一方第１図に示すようなアルミナグリーンシー
トを用いたコンデンサ、抵抗を有する多層セラミ
ツク基板においては、コンデンサ部分を基板材料
焼成と同時に形成し、その後抵抗体を焼付けして
形成するものである。しかしこの場合、基体材料
としてアルミナ・シート１を用いているため焼成
温度は1500℃以上と高温にしなければならず導体
材料としてMo，Ｗ，Mn等の電気伝導率の低い
導体層２を用いて還元雰囲気中で行なわなければ
ならなかつた。またコンデンサ形成部分３の誘電
体としてアルミナを用いているため誘電率もε＝
ｑ程度と非常に低く、せいぜい3PF／mm²程度の静
電容量しか得ることが出来なかつた。さらに抵抗
部分を形成する工程においては、焼結基体上にス
クリーン印刷等により抵抗体４を印刷し、焼付け
して形成するため、製造工程が多くなることと、
抵抗部分の数を増すに従い基体面積が大きくなり
製品の小型化、高密度化が困難になること等の欠
点があつた。

また第２図〜第４図に示すようなRC複合部品
も考えられている。各図には複合部品の模式的斜
視図ａと等価回路ｂを示した。

第２図、第３図においては積層チツプコンデン
サ１２の外部電極１１間に抵抗体４を接続させて
形成した構造をもつているが、複数個のコンデン
サおよび抵抗の素子を１個の部品中に構成するこ
とは困難であり、工程的にも多くの工程が必要と
なり熱サイクルも加わるためコストの面でも信頼
性の面でも問題がある。第４図においては、積層
構造中にコンデンサ形成部品３および抵抗体４を
有しているが、コンデンサ形成部分３、絶縁体１
３のセラミツクシートは同一物質であり、ステア
タイト、フオルステライト、チタン酸バリウム等
を用いているため焼結後のセラミツクの機械的強
度は低い。従つてチツプ部品として利用するに
は、十分な機械的強度はあるが、種々のチツプ部
品を搭載し、実装に利用する基板部品には機械的
強度が不十分で適用出来ない欠点がある。また焼
成後に外部電極１１を焼付けて完成部品とするた
め製造工程を多く採らねばならず形状の大きな部
品で、しかも多数個の抵抗およびコンデンサの素
子を構成することは困難であり、高密度化に対し
ても問題がある。

(3) 発明の目的 本発明の目的は、このような従来の問題点およ
び欠点を除去し、酸化性雰囲気のもと低温で同時
焼成して複数個の抵抗とコンデンサを構成すると
ともに高誘電率の誘電体を用いることにより大容
量のコンデンサを形成させた複合積層セラミツク
部品を提供することにある。

本発明によれば表面に電極パターンと、この電
極パターンと接続するバイアホールとを有する比
誘電率が11以上の高誘電率誘電体層と、表面に電
極パターンと、この電極パターンと接続するバイ
アホールとを有するアルミナ・ガラスからなる比
誘電率が10以下の低誘電率誘電体層とが積層され
た複合積層セラミツク部品において、耐熱性金属
酸化物薄膜が、高誘電率誘電体層と低誘電率誘電
体層との間に介挿された構造を含むことを特徴と
する複合積層セラミツク部品が得られる。

(4) 発明の構成および作用の説明 以下、本発明について実施例によつて詳細に説
明する。

〔実施例〕

まず本発明で用いるガラス・セラミツクからな
る低誘電率誘電体生シート（以降ガラス・セラミ
ツク生シートと称す。）は酸化アルミニウム40〜
60重量％、結晶化ガラス40〜60重量％の組成範囲
で総量100％となるように選んだ混合粉末をバイ
ンダー、有機溶媒、可塑剤と共に泥漿化しドクタ
ーブレードを用いたスリツプキヤステイング製膜
により厚さ20μｍ〜300μｍの生シートをポリエス
テルフイルム上に成形し剥離したのち所望の外形
寸法にパンチングしてシートを得る。ここで用い
た結晶化ガラス粉末の組成は、酸化物換算表記に
従つたとき酸化鉛、酸化ホウ素、二酸化ケイ素、
族元素酸化物、族元素（但し炭素、ケイ素、
鉛は除く）酸化物をそれぞれ重量比３〜66％、２
〜50％、４〜65％、0.1〜50％、0.02〜20％の組
成範囲で総量100％となるように選んだ組成物で
構成されている。

比誘電率が11以上の高誘電率誘電体（以降高誘
電体と称す。）生シートの出発原料粉としては
Fe₂O₃，PbO，Nb₂O₅，WO₃粉末を所定量秤量
し、ボールミル混合して、過乾燥後700〜800℃
で予焼を行つたのち、ボールミル粉砕した粉末を
バインダー、有機溶媒、可塑剤と共に混合し、泥
漿化して絶縁体生シートの作製と同様にドクター
ブレードを用いたスリツプキヤステイング製膜に
より厚さ10μｍ〜200μｍのシートを得た。

ここで用いた高誘電体材料はPb（Fe1/2Nb1/2）
O₃−Pb（Fe2/3Ｗ1/3）O₃二元系複合ペロブスカ
イト化合物となるように原料を秤量した。

また、抵抗体ペーストは二酸化ルテニウム粉末
とガラス・セラミツク生シートに用いた結晶化ガ
ラス粉末とをそれぞれ重量比10：90〜50：50の範
囲で所望の抵抗値が得られるように混合し、それ
らにエチルセルローズ、α−テルピネオール、ケ
ロシン、芳香族炭化水素系溶剤を含んだ有機ビヒ
クルと共に三本ロールを用いて混練し、ペースト
を作製した。

電極層および信号線に用いる導体はAu，Ag，
Pd，Pt、等の金属の単体もしくは１つ以上含ん
だ合金粉末をエチルセルローズ、α−テルピネオ
ール、ケロシン、芳香族炭化水素系溶剤等の有機
ビヒクルと共に混練しペースト状にしたものを使
用した。

第５図〜第１０図は本発明の一実施例の複合積
層セラミツク部品の各製造工程を示したものであ
る。これらの図でａは平面図、ｂは断面図であ
る。製膜したガラス・セラミツク生シートを所望
の外形寸法にパンチングして第５図に示すガラ
ス・セラミツク生シート２０に上下面の導通をも
たらすためのバイアホール２１を形成した。ここ
で形成するバイアホールの径は最小100μｍまで
が可能であつた。

次に第６図に示すようにバイアホール２１を設
けたガラス・セラミツク生シート２０上に信号
線、シールド線に用いる導体層２をスクリーン印
刷法等により形成した。そのとき同時にバイアホ
ール２１の部分に導体が埋め込まれた。導体とし
てはAu，Ag，Pd，Pt等の金属の単体もしくは
これらを１つ以上含んだ合金からなるペーストを
使用した。ガラス・セラミツク生シート２０のバ
イアホール２１部分及びその近傍にのみ導体層２
を形成したものも作製した。

次にバイアホール２１部分とその近傍のみに導
体層２を形成したガラス・セラミツク生シート２
０に対して第７図に示すとおり抵抗ペースト２４
を印刷した。また図示しないが場合によつてはバ
イアホールを形成しないガラス・セラミツク生シ
ート２０にも同様に抵抗体ペーストを印刷する。

一方コンデンサ側の構造について説明する。

アルミナ・ガラスと同時焼成が可能な高誘電体
は液相を出すことにより焼結が進行してゆく。

本実施例で用いたPb（Fe1/2Nb1/2）O₃−Pb
（Fe2/3Ｗ1/3）O₃二元系複合ペロブスカイト化合
物（以降PNWと称す）は焼結温度は910℃であ
るが、この温度ではNbとＷとの液相が形成され
焼結が進む。しかしこのPNWと上記のガラス・
セラミツクとを積層して焼成するとPNWの液相
とガラス・セラミツク中のガラスとが相互拡散を
起こすためにPNWの焼結が進行しなくなり、高
誘電体とガラス・セラミツクとの間に大きな応力
が加わり、悪くすると剥離が発生する。

そこで相互拡散を防止する目的で耐熱性金属酸
化物を介在させる。

使用可能な耐熱性金属酸化物としては酸化アル
ミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ホウ素、酸化
ケイ素、酸化タンタル又はこれらの混合物があ
る。そこで、本実施例では酸化アルミニウムにつ
いて説明する。

コンデンサを形成するために、まずPNW生シ
ート２５を第８図に示すようにパンチングしてバ
イアホール２１を形成した。

次にこのPNW生シート２５の片面に交流スパ
ツタリングにより厚さ0.1μｍの酸化アルミニウム
薄膜２６を形成した。

酸化アルミニウム薄膜２６の形成されたPNW
生シート２５にコンデンサ電極となる導体層２と
バイアホール２１部分及びその近傍に導体層２を
形成した。

次に第１０図に示すように第６図〜第８図のそ
れぞれのシートと積層体の厚みを調整するための
第９図のガラス・セラミツク生シート２０と、バ
イアホール２１とその近傍のみに導体層２を形成
したガラス・セラミツク生シート２０とを温度
100〜130℃、圧力200〜300Kg／cm²でプレス機を用
いて積層した。第１０図において高誘電体シート
とその上下面に形成された導体層２は、焼結後の
コンデンサ形成部分３となり、バイアホール２１
および導体層２を経由して外部端子用の導体層２
７に接続している。

またRuO₂系抵抗体ペーストも積層し焼成する
ことにより抵抗体４が形成できバイアホール２１
および導体層２により、外部へ導かれている。

このように積層、熱圧着した積層体を所定の外
形寸法に切断し、バインダーを分解し気化するた
めに脱バインダー工程と、ガラス・セラミツク、
誘電体の焼成するための焼成工程とを経過して焼
成体を製作した。

本実施例では交流スパツタリングによる酸化ア
ルミニウムの形成を記述したが、他に酸化アルミ
ニウム粉末をペースト状に加工し印刷する方法や
アルミニウム金属を蒸着し、その薄膜を熱酸化す
る方法なども有効であつた。

このようにして製作された複合積層セラミツク
部品に内蔵されたコンデンサは誘電体単独で製作
されたコンデンサに比べて50％位の静電容量を得
た。本発明は、従来方法に比べてみると、10倍も
の静電容量が得られた。

(5) 効果の説明 以上、本発明には次の効果がある。

複合積層セラミツク部品に組込まれる誘電体の
液相成分がガラス・セラミツク内へ拡散すること
が防止されることにより所定の誘電率を有する誘
電体が得られ、その結果大容量のコンデンサとセ
ラミツク配線基板とが一体形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は従来部品を示し、第１図、第
４図ａは断面図、第２図ａ第３図ａは斜視図、第
２図ｂ、第３図ｂ、第４図ｂは等価回路図を示
す。第５図〜第９図は本発明の実施例の複合積層
セラミツク部品の各製造工程を示し、各図のａは
平面図、ｂは断面図を示す。第１０図は本実施例
の複合積層セラミツク部品の模式的内部断面図で
ある。 １……アルミナシート、２……導体層、３……
コンデンサ形成部分、４……抵抗体、１１……外
部電極、１２……積層チツプコンデンサ、１３…
…絶縁体、２０……ガラス・セラミツク生シー
ト、２１……バイアホール、２４……抵抗ペース
ト、２５……PNW生シート、２６……酸化アル
ミニウム薄膜、２７……外部端子用の導体層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面にコンデンサ用電極と、一端が前記コン
   デンサ用電極に接続された配線用電極を有し、か
   つ前記配線用電極と接続するバイアホール内に充
   填された上下接続電極とを有する比誘電率が11以
   上の高誘電率誘電体層と、表面に抵抗体と、一端
   が前記抵抗体に接続された配線用電極を有し、か
   つ配線用電極と接続するバイアホール内に充填さ
   れた上下接続電極とを設けたアルミナ・ガラスか
   らなる比誘電率が10以下の低誘電率誘電体層とが
   積層された複合積層セラミツク部品において、耐
   熱性金属酸化物薄膜が、高誘電率誘電体層と低誘
   電率誘電体層との間に介挿された構造を含むこと
   を特徴とする複合積層セラミツク部品。