JPH03241724A - コンデンサー内蔵複合回路基板 - Google Patents

コンデンサー内蔵複合回路基板

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JPH03241724A
JPH03241724A JP2188875A JP18887590A JPH03241724A JP H03241724 A JPH03241724 A JP H03241724A JP 2188875 A JP2188875 A JP 2188875A JP 18887590 A JP18887590 A JP 18887590A JP H03241724 A JPH03241724 A JP H03241724A
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藤川　信義
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コンデンサー、抵抗体及び電気配線用導体層
を有するコンデンサー内蔵複合回路基板に関し、とりわ
け絶縁基体及び２種類の誘電体を同時に焼成一体化して
成るコンデンサー内蔵複合回路基板に関するものである
。
［従来の技術ｌ 近年、各種の電子部品はＩＣ及びＬＳＩ等の半導体集積
回路素子の利用で小型化・高密度実装化が急速に進めら
れ、それに伴い前記半導体集積回路素子等を搭載する絶
縁基板も小型化とともに、より一層の高密度化が要求さ
れてきた。そこで、電気配線の微細化や多層化による高
密度化および電子回路におけるコンデンサーや抵抗等の
受動部品のチップ化が進められ、更にそれら小型化され
た受動部品を絶縁基板の両面に設けた電気配線用導体層
に接続する両面実装化が実用化されてきた。
しかし乍ら、半導体材料の著しい発達に伴って電子部品
は、より一層の小型化・高密度実装化が要求されるよう
になり、前記受動部品の小型化等ではその要求を満足す
ることが出来なくなっていた。
そこで、かかる要求に応えるべく、誘電体層と電極層と
を順次積層して形成されたコンデンサー部の片面もしく
は両面に絶縁体層を設けて同時に焼成一体化し、該絶縁
体層表面上にスクリーン印刷法等により電気配線用導体
層及び抵抗体層を形成し、該導体層及び抵抗体層を焼付
けてハイブリッド化することにより小型化・高密度化せ
んとする複合セラミック基板が提案されている（特公昭
６２−２１２６０号公報、特公昭６３−５５７９５号公
報参照）。
１発明が解決しようとする課題１ しかし乍ら、この従来の複合セラミック基板はチタン酸
バリウム（ＢａＴｊＯｓ）及び温度補償用誘電体セラミ
ックス、例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉ卸、）、チ
タン酸カルジム（ＣａＴｉＯ＊）、チタン酸マグネシム
（Ｍｇ２ＴｉＯ４）、チタン酸ランタン（ｔ、ａｚｒｔ
ｚｏｔ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ＊）ま
たはチタン酸ネオジウム（ＮｄｚＴｉ２Ｏ７）のいずれ
かを主成分とする磁−３＝ 器組成物を誘電体層とし、該誘電体層等をアルミナ（Ａ
１２Ｏ３）やステアタイト（ＭｇＳｉＯ３）から成る絶
縁体層で挟着して焼成一体化した場合には、絶縁基体自
体の強度が高いという利点はあるものの、焼成温度が１
３００〜１４００°Ｃと高く、前記誘電体層と絶縁体層
とが反応してしまい所期の特性を有する誘電体層が得ら
れず、かつ前記絶縁体層と誘電体層との焼成温度を一致
させることが雛しく、絶縁体層と誘電体層との熱膨張差
から誘電体層にクラックが発生し、コンデンサーとして
の絶縁抵抗や絶縁破壊電圧が所期の特性値より低下して
しまうという問題があった。
［発明の目的１ 本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は
主成分力坩ｇＯ１Ｓｉｎｇ、ＣａＯ及びＡｌｚＣｈから
成る高周波絶縁性に優れた絶縁体層と、高い誘電率を有
するチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｓ）を主成分とする
誘電体層及び温度補償用誘電体セラミックスを主成分と
する誘電体層を同時に焼成一体化でき、かつ高い静電容
量を有するコンデンサーと安　４− 定した温度特性を有する温度補償用コンデンサーの２種
類のコンデンサーを内蔵することを可能とした複合回路
基板を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係るコンデンサー内蔵複合回路基板は、チタン
酸バリウム（ＢａＴｉＯｓ）及び温度補償用誘電体セラ
ミックスを主成分とする磁器組成物を誘電体層とするコ
ンデンサー部を挟着する絶縁体層の主成分が重量比で表
わした第１図に示す下記Ａ、Ｂ、ＣＳＤ、Ｅ、Ｆの各点
で囲まれた範囲内のマグネシア（ＭｇＯ）　、シリカ（
ＳｉＯ２）及びカルシア（ＣａＯ）と、該マグネシア（
ＭｇＯ）　、シリカ（ＳｉＯ２）及びカルシア（Ｃａｂ
）の合計１００重量部に対し、１を越え１５未満の重量
部のアルミナ（ＡＩＪ−）とから成る絶縁体であり、該
絶縁体層がフォルステライト（ＭｇｇＳｉ０４）とメル
ウィナイト（Ｃａ、Ｍｇ５ｉｚＯｅ）、モンチセライト
（ＣａＭｇＳｉ［ｌ４）、アカーマナイト（ＣａＭｇＳ
ｔｔ０７）、エンスタタイト（ＭｇＳｉＯａ）またはス
ピネル（ＭｇＡ１□０４）のうち少なくとも１種の結晶
相を含有し、前記誘電体層と該誘電体層及び電極層とか
ら構成される装ンデンサ一部を挟着した絶縁体層とは同
時焼成して一体焼結体とすることを特徴とするものであ
る。
但し、第１図に示すＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆの各点及び
線上は含まない。
ＭｇＯ５ｉＯｚ　　　Ｃａ０ Ａ　　　６０　　　３６　　　４ ８　　３６　　　６０　　　４ Ｃ３０６０１０ Ｄ　　　３０　　　４０　　３０ Ｅ　　　４０　　　３０　　３０ Ｆ　　　６０　　　３０　　１０ 即ち、前記絶縁体中のＭｇＯが６０重量％以上となると
焼成温度が１３００°Ｃを越え、前記２種類の誘電体材
料と反応性が大となり、同時焼成できず、その上、結晶
相としてペリクレース（ＭｇＯ）が析出し耐湿性が劣化
する。他方、３０重量％以下ではコンデンサー部の絶縁
抵抗値及び絶縁破壊電圧が低下してしまい実用範囲を越
えてしまう。
また、ＳｉＯ□が６０重量％以上となると絶縁体層の熱
膨張率が低下し、該絶縁体層と前記誘電体層との熱膨張
差により、該誘電体層にクランクが発生し、所期の誘電
体特性が得られない。他方、３０重量％以下では焼成温
度が１３００°Ｃ以上となり、前記２種類の誘電体材料
と同時焼成できない。
一方、ＣａＯが３０重量％以上となると誘電体材料との
反応性が大となり、前記２種類の誘電体材料と同時焼成
できず、かつＣａ５ｉＯｓまたはＣａ２ＳｉＯ４等のカ
ルシウムケイ酸塩が析出し耐湿性の劣化と共に、ｔＩＡ
緑抵抗値及び絶縁破壊電圧が低下し実用範囲を越える。
また、４重量％以下では絶縁体層の熱膨張率が低下し、
前記と同様の理由により、誘電体層にクランクが発生し
、所期の誘電体特性が得られない。
また、Ａ１．０３が１５重量％を越えると絶縁体層の熱
膨張率が低下し、１重量％未満の場合には焼成温度が１
３００°Ｃ以上となり、いずれも前記同様の問題を生じ
る。
故に、前記絶縁体層の主成分は前記範囲に特定される。
尚、より望ましくは、第１図の下記Ａ’、Ｂ’、Ｃ’　
７− 、　Ｄ’、Ｅ’、Ｆ’　の各点で囲まれた範囲内のマグ
ネシア（ＭｇＯ）　、シリカ（ＳｉＯ３）及びカルシア
（Ｃａｂ）と、該マグネシア（ＭｇＯ）　、シリカ（Ｓ
ｉＯ２）及びカルシア（Ｃａｂ）の合計１００重量部に
対し、２を越え１５未満の重量部のアルミナ（ＡＩｚＯ
ｓ）に特定される。
ＭｇＯＳｉｎｇ　　　Ｃａ０ Ａ’　　　５５　　　４０　　　５ Ｂ”　　４５　　　５０　　　５ Ｃ’　　　４０　　　５０　　１０ Ｄ’　　　４０　　　４０　　２０ Ｅ”　　４５　　　３５　　２０ Ｆ’　　　５５　　　３５　　１０ １作用１ コンデンサー部を挟着した絶縁体層の主成分であるマグ
ネシア（ＭｇＯ）　、シリカ（Ｓｉｎ２）、カルシア（
ＣａＯ）及びアルミナ（Ａｌｔｏｓ）を前記範囲内とな
る様に調整することにより、前記絶縁体材料をチタン酸
バリウム（ＢａＴｉＯ３）及び温度補償用誘電体セラミ
ックスを主成分とする誘電体材料が焼結する１２２０°
Ｃ乃至１２８０℃の焼成温度にて同時に焼成し、焼　８
− 成一体化された絶縁体層にフォルステライ）　（Ｍｇｔ
Ｓｉｎ４）結晶相以外に、該フォルステライト結晶相と
異なる熱膨張率を有するメルウィナイト（ＣａｚＭｇＳ
ｉ、Ｏ，）、モンチセライト（ＣａＭｇＳｉＯ４）、ア
カーマナイト（ＣａＭｇＳｉＯ４７）、エンスタタイト
（ＭｇＳｉＯｉ）またはスピネル（ＭｇＡＩＪ４）の結
晶相を少なくとも１種形成することにより、前記絶縁体
の熱膨張率を調整できることから、焼成一体化後の熱応
力の発生が極めて少なくなる。
また、絶縁体層の主成分にアルミナ（ＡＩｚ［ｌｉ）を
添加することにより、絶縁体層の焼成温度を低くするこ
とができることから、誘電体材料との拡散による反応が
阻止される。
［実施例１ 次に本発明のコンデンサー内蔵複合回路基板を第２図に
示す実施例に基づき詳細に説明する。
第２図は本発明のコンデンサー内蔵複合回路基板の一実
施例を示す断面図である。
図において、１は絶縁体層、２．２′はコンデンサー部
、３は電気配線用導体で、前記コンデンサー部２．２゛
は交互に積層されたチタン酸バリウム（ＢａＴｉ０３）
を主成分とする誘電体層４と電極層５及び温度補償用誘
電体セラミックを主成分とする誘電体層４゛と電極層５
゛とから成る。
前記絶縁体層ｌは、その組成が第１図に示す下記Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｄ、、Ｅ、Ｆの各点 ＭｇＯ５ｉＯｚ　　　Ｃａ０ Ａ　　　６０　　　３６　　　４ Ｂ　　　３６　　　６０　　　４ Ｃ３０６０１０ Ｄ　　　３０　　　４０　　３０ Ｅ　　　４０　　　３０　　３０ Ｆ　　　６０　　　３０　　１０ 但し、Ａ、Ｂ、、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆの各点及び線上は含ま
ない。
で囲まれた範囲内のＭｇＯ、ＳｉＯ□及びＣａＯと、該
ＭｇＯ、ＳｉＯ□及びＣａＯの合計１００重量部に対し
、１を越え１５未満の重量部のＡ１□０３とから成るセ
ラミック原料粉末を混合し、該混合物を１０００°Ｃ乃
至１３００°Ｃの温度で仮焼する。その後、前記仮焼物
を粉砕したセラミック粉末に適当な有機バインダー、分
散剤、可塑剤及び溶媒を添加混合して泥漿物を作り、該
泥漿物を例えば従来周知のドクターブレード法等により
シート状に成形し、得られたグリーンシートを複数枚積
層したものから絶縁体層が形成される。
また、前記コンデンサー部２．２゛はＢａＴｉ０．及び
温度補償用誘電体セラミックスを主成分とする微粉の誘
電体材料に有機バインダーや溶媒等を添加混合して調製
した泥漿物を従来周知の引き上げ法等によりシート状に
成形する。次いで前記グリーンシート上に銀・パラジウ
ム（Ａｇ−Ｐｄ）合金ペーストを従来周知のスクリーン
印刷法等により所定の電極パターンに被着し、電極層５
．５“を成形する。
尚、絶縁体層１及びコンデンサー部２．２゛の上下面の
導通をはかるため、絶縁体及び誘電体のグリーンシート
には打ち抜き加工等によりスルホール部６が形成され、
該スルホール部６には前記合金ペーストが充填されてい
る。
次いで、前記絶縁体とチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｓ
）−１１− 及び温度補償用誘電体セラミックスを主成分とする誘電
体の各グリーンシートを夫々積層して熱圧着し、得られ
た積層体を大気中、２００　’Ｃ乃至４００°Ｃの温度
で脱バインダーし、その後、１２２０°Ｃ乃至１２８０
″Ｃの温度にて焼成一体層することにより、コンデンサ
ー部２．２゛を内蔵した絶縁基板を得る。
とりわけ、前記コンデンサー部２．２゛は高い誘電率を
有するチタン酸バリウム（ＢａＴｉ０３）を主成分とす
る誘電体層４の上下面に温度補償用誘電体セラミックス
を主成分とする誘電体層４゛を積層して形成することに
より、同時に焼成一体層するに際して前記誘電体層中の
拡散速度の大なるＴｉ及びＢａの移動を抑制することが
可能となり、コンデンサー部の温度特性の劣化が防止で
きる。
かくして前記焼成一体層した絶縁体層１表面にＡｇ−Ｐ
ｄ系の電気配線用導体パターン及び酸化ルテニウム（Ｒ
ｕｎ２）等の抵抗パターンを夫々印刷形成し、大気中お
よそ８５０°Ｃの温度で焼成して抵抗体７を有するコン
デンサー内蔵複合回路基板が得られる。
また、電気配線用導体パターンを銅（Ｃｕ）を主成　１
２− 分とするもので形成する場合には、硼化ランタン（Ｌａ
Ｂ５）や酸化スズ（ＳｎＯ２）等を主成分とする抵抗体
材料で抵抗パターンを成形し、窒素雰囲気中およそ９０
０°Ｃの温度で焼成することにより、前記同様のコンデ
ンサー内蔵複合回路基板が得られる。
尚、前記絶縁体層１に残留する不可避不純物として、酸
化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）及び酸化バリウム（Ｂａｄ）の総量
は、ＭｇＯ、Ｓｉｆ□、ＣａＯ及びＡｌ２Ｏ３の総量を
１００重量部とした場合、５重量部以下であればコンデ
ンサー部の各種特性を劣化させることはない。
次に実験例に基づき本発明を説明する。
絶縁体層の組成が第１表に示す組成比となるように、Ｍ
ｇＯ，５１０２、ＣａＯ及びＡｌｚｌｈから成るセラミ
ック原料粉末を混合し、該混合物を１１００℃乃至１２
５０°Ｃの温度で仮焼を行った。その後、前記仮焼物を
所望の粒度に粉砕調整し、得られた原料粉末に適当な有
機バインダー及び溶媒を添加混合して泥漿状となすとと
もに、該泥漿物をドクターブレード法により厚さ約２０
０μｍのグリーンシートを成形し、しかる後、該グリー
ンシートに打ち抜き加工を施し、１７０ｍｍ角の絶縁体
シートを得た。
一方、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｓ）及び第２表に
示す温度補償用誘電体材料を主成分とする夫々の原料粉
末に適当な有機バインダー及び溶媒を添加混合して泥漿
状となすとともに、該泥漿物を引き上げ法により夫々の
コンデンサーの容量設定のため厚さ２０μｍ乃至６０μ
ｍのグリーンシートを成形し、しかる後、該グリーンシ
ートに打ち抜き加工を施し、夫々１７０ｍｍ角の高容量
及び温度補償用の誘電体シートを得た。
次いで、前記２種の誘電体シートにスクリーン印刷等の
厚膜印刷法によりＡｇ−Ｐｄ合金ペーストを用いて約１
＋ｎｎ＋乃至１０ｇ＋ｍ角の電極パターンを必要とする
静電容量に応じて印刷形成した。
また、前記絶縁体シート及び夫々の誘電体シートに予め
形成されたスルホール部にもスクリーン印刷法等により
Ａｇ−Ｐｄ合金ペーストを充填した。
しかる後、前記絶縁体シートの間に、チタン酸バリウム
から成る誘電体シートの積層体の上下面に温度補償用誘
電体セラミックスから成る誘電体シートを夫々複数枚積
層したものを挾み込み、熱圧着し、得られた積層体を大
気中２００°Ｃ乃至４００°Ｃの温度で脱バインダーし
、続いて第１表に示す温度にて大気中で焼成した。
上記評価試料によりＬ　ＣＲメーターを使用して高容量
及び温度補償用コンデンサー部の電極層間の短絡の有無
を確認した後、ＪＩＳ　Ｃ５１０２の規定に準じて前記
ＬＣＲメーターにより周波数Ｉ　ＫＨｚ、入力信号レベ
ル１．ＯＶｒｍｓの測定条件にて、高容量コンデンサー
部の静電容量を測定し、該静電容量から比誘電率（εｒ
）を算出し、一方、温度補償用コンデンサー部の一５５
°Ｃ乃至１２５°Ｃにおける静電容量を測定して、該静
電容量の変化率を温度係数（ＴＣＣ）として算出した。
また、前記各コンデンサー部の絶縁抵抗値は２５Ｖの直
流電圧を印加し６０秒後に測定した抵抗値とし、絶縁破
壊電圧はコンデンサー部の端子間に毎秒１００ｖの昇圧
速度で電圧を印加した時の漏れ電流値が１．０ｍＡを越
えた瞬間の電圧値とした。
一方、絶縁体層の結晶相は、前記評価試料を使　１５− 用してＸ線回折を行い、評価試料表面のＸ線回折パター
ンにより同定した。また、絶縁体層及び各誘電体層の熱
膨張率は、それぞれ前記評価試料と同一組成である縦３
ｍｍ、横３ｍｍ、長さ４０ｍｍの角柱状の試験片を前記
評価試料の焼成と同時に焼成し、４０°Ｃ乃至８００°
Ｃの温度範囲における平均熱膨張率を測定した。
更に、絶縁体層はそれぞれ前記評価試料と同一組成のグ
リーンシートを圧着積層し前記評価試料の焼成と同時に
焼成した焼結体から巾１０ｍｍ、長さ５０ｎ＋ｍ、厚さ
１．２ｍｍの平板状の試験片を作製し、支点間距離を３
０ｍｍとし、該支点間中央部を毎分０．５ｍｍの速度で
荷重を加えて三点曲げ試験を行い、絶縁体層の抗折強度
を測定した。
以上の結果を第１表及び第２表に示す。
１以下余白］ −１６− ［発明の効果１ 本発明のコンデンサー内蔵複合回路基板によれば、マグ
ネシア、シリカ、カルシア及びアルミナを主成分とする
高周波絶縁性に優れた絶縁体層と高い誘電率を有するチ
タン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）及び各種温度補償用誘
電体セラミックスを主成分とする誘電体層とが互いに反
応することな（低温度で同時に焼成一体層することが可
能となる上、前記絶縁体層と誘電体層の熱膨張率を互い
に極めて近似したものとすることができることから、誘
電体層にクランク等の欠陥を生ぜず、絶縁抵抗及び絶縁
破壊電圧に優れた高い静電容量を有するコンデンサー部
と温度特性に優れた温度補償用コンデンサー部を同時に
内蔵することができるとともに、更に、絶縁体層の強度
を高くかつ該絶縁体層上に電気配線用導体層を強固に被
着させることができ、その結果、ハイブリッド基板等に
最適な小型化・高密度化されたコンデンサー内蔵複合回
路基板を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の絶縁体層の組成の一部であるＭｇＯ、
ＳｉＯ及びＣａｎの組成範囲を示す三元系図、第２図は
本発明のコンデンサー内蔵複合回路基板の一実施例を示
す断面図である。 ■　　　＝　絶縁体層 ２．２”　：　　コンデンサー部 ４．４゛：　誘電体層 ５．５゛：　電極層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）誘電体層の上下面に電極層を設けてコンデンサー
    部を形成し、該コンデンサー部を絶縁体層で挾着したコ
    ンデンサー内蔵複合回路基板において、上記誘電体層が
    チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ＿３）及び温度補償用誘
    電体セラミックスを主成分とする磁器組成物から成り、
    コンデンサー部を挾着した絶縁体層の主成分が、重量比
    で表わした第１図に示す下記Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの
    各点で囲まれた範囲内のマグネシア（ＭｇＯ）、シリカ
    （ＳｉＯ＿２）及びカルシア（ＣａＯ）と、該マグネシ
    ア（ＭｇＯ）、シリカ（ＳｉＯ＿２）及びカルシア（Ｃ
    ａＯ）の合計１００重量部に対し、１を越え１５未満の
    重量部のアルミナ（Ａｌ＿２Ｏ＿３）とから成ることを
    特徴とするコンデンサー内蔵複合回路基板。但し、第１
    図に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの各点及び線上は含ま
    ない。 ＭｇＯＳｉＯ＿２ＣａＯ Ａ　６０　３６　４ Ｂ　３６　６０　４ Ｃ　３０　６０　１０ Ｄ　３０　４０　３０ Ｅ　４０　３０　３０ Ｆ　６０　３０　１０
  2. （２）前記絶縁体層がフォルステライト（Ｍｇ＿２Ｓｉ
    Ｏ＿４）とメルウイナイト（Ｃａ＿３ＨｇＳｉ＿２Ｏ＿
    ８）、モンチセライト（ＣａＭｇＳｉＯ＿４）、アカー
    マナイト（Ｃａ＿２ＭｇＳｉ＿２Ｏ＿７）、エンスタタ
    イト（ＭｇＳｉＯ＿３）またはスピネル（ＭｇＡｌ＿２
    Ｏ＿４）のうち少なくとも１種の結晶相を含有すること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコンデンサー
    内蔵複合回路基板。
  3. （３）前記誘電体層と該誘電体層及び電極層とから形成
    されるコンデンサー部を挾着した絶縁体層とは同時焼成
    して一体焼結体としたことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項及び第２項記載のコンデンサー内蔵複合回路基板
    。
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