JPH034594A

JPH034594A - コンデンサー内蔵複合回路基板

Info

Publication number: JPH034594A
Application number: JP1140190A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Onizuka; 克彦鬼塚; Akiya Fujisaki; 昭哉藤崎; Yoshihiro Fujioka; 芳博藤岡; Nobuyoshi Fujikawa; 信儀藤川; Masakazu Yasui; 正和安井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1991-01-10
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: JP2681216B2

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１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１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られた電気配線用導体層
に接続した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て小型化・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）。

［発明が解決しようとする課題］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（ＢａＴｉ［ｌｓ）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（ＢａＴｉ４０Ｊ、
チタン酸カルジム（ＣａＴｉＯ＋）、チタン酸マグネシ
ム（ＭｇｚＴｉ０４）　、チタン酸ランタフ　（Ｌａｚ
ＴｉｚＯ７）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ＊
）またはチタン酸ネオジウム（ＮｄｚＴｉｚＯｔ）のい
ずれかを主成分とする磁器組成物を誘電体層とし、該誘
電体層等をアルミナ（ＡＩ！０３）やステアタイト（Ｍ
ｇＳｉＯ：＋）から成る絶縁体層で挾持して焼成一体化
した場合には、誘電体層等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、その上、前
記絶縁体層と２種類の誘電体層との焼成温度を一致させ
ることが難しく、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
ＭｇＯ、ＳｉＯ□、ＣａＯ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（ＢａＴｉＯｚ）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
に焼成一体化できると共に、高い静電容量を有するコン
デンサーと安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（ＥｉａＴｉＯ３）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
ンデンサー部を挾着した絶縁体層が、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（ＳｉＯ２）及びカルシ
ア（ＣａＯ）を主成分とする絶縁体であり、該絶縁体が
フォルステライト（Ｍｇｚｓｉｏｉ）とメルウィナイト
（Ｃａ、ＭｇＳｉ、０．）、モンチセライト（ＣａＭｇ
Ｓ　ｉＯ，）、アカーマナイト（Ｃａ　ｔＭｇｓ　ｉ　
ｇａ７）、またはエンスタタイト（ＭｇＳ　１０３）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成ることを特徴と
するものである。但し、Ｘ、Ｙ、Ｚ、はそれぞれマグネ
シア（Ｍ：Ｏ）　、シリカ（ＳｉＯ２）及びカルシア（
ＣａＯ）の重量％を表わす。

ＹＺＡ　　　　６０　３６　　４４６５０４Ｃ３０５０２０Ｃ３０４０３０Ｅ４０３０３０Ｆ　　　　　６０　　３０　．１０即ち、前記絶縁体層の組成は第１図において、ＭｇＯが
６０重量％を越えると焼成温度が１３６０°Ｃ以上とな
り前記２種類の誘電体材料と同時焼成できず、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重重撥未満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５０重重撥を越え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％未満では焼成温度
が１３６０°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％を越えると焼成温度が１４０
０°Ｃ以上となり、前記２種類の誘電体材料と同時焼成
できず、かつＣａ５ｉＯ，またはＣａ、５ｉ０４等のカ
ルシウムケイ酸塩が析出し耐湿性の劣化と共に、絶縁抵
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％未満ではチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ＋）
を主成分とするセラミックスとの反応性が極めて大とな
り、高い静電容量を有するコンデンサー部が得られない
。

故に、前記絶縁体層の組成は第１図のＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、
Ｅ、Ｆ、の各点で囲まれた範囲内に特定される。

【作用］コンデンサー部を挾着した絶縁体層の組成が、主成分で
あるマグネシア（ＭｇＯ）　、シリカ（ＳｉＯ２）及び
カルシア（ＣａＯ）を第１図に示すＡ、Ｂ、Ｃ，、Ｄ、
Ｅ、　　Ｆ、の各点で囲まれた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（ｃａ
ｔ；ｏ：＋）及び温度補償用誘電体セラミックスを主成
分とするＧＡ　Ｎ体材料が焼結する１２４０°Ｃ乃至１
３４０°Ｃの焼成温度にて同時に焼成して、焼成一体化
された絶縁体層にフォルステライト（ＭｇｚＳｉＯａ）
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（Ｃａ３ＭｇＳｉｚＯｓ）
、モンチセライ（ＣａＭｇＳｉＯＪ、アカーマナイト（
Ｃａ２ＭｇＳｉｚＯ７）、またはエンスタタイト（Ｍｇ
ｓｉｃ３）の結晶相が少なくとも１種形成されて、前記
絶縁体の熱膨張率が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。

［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、■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（ｔ３ａＴｉｏ３
）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”とからなる。

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ＹＺ６０３６４４６５０４Ｃ３０５０２０Ｄ３０４０３０Ｅ４０３０３０Ｆ６０３０１０但し、Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれマグネシア（ＭｇＯ）、シ
リカ（Ｓｉｎｇ）及びカルシア（ＣａＯ）の重量％を表
わす。

で囲まれた範囲内となるように、ＭｇＯ、ＳｊＯ□及び
ＣａＱから成るセラミック原料粉末を混合し、該混合物
を１０００℃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’７り粉末に適当な有
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ζこ成形し、得られたグリー
ンシートを複数枚積層したものから形成される。

また、前記コンデンサー部２．２”はＢ、１Ｔｉｏ３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
材料に有機バインダーや溶媒等を添加混合して調整した
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−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ｌ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が成形され、
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（ＢａＴｉＯ：
＋）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、１２４０°Ｃ乃至１３４
０°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Ｘ＠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（ＢａＴｉＯｓ）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Ｈａ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
ｕＯ２）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）を主成分と
するもので形成する場合には、硼化ランタン（ＬａＢ、
）や酸化スズ（ＳｎＯｚ）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９００℃
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ｌに残留する不可避不純物として、ア
ルミナ（ＡｌｚＯｚ）　、酸化鉄（ｐｅｚｏｚ）及び酸
化バリウム（ＢａＯ）の総量は、ＭｇＯ、Ｓｉｎ、及び
ＣａＯの総量を１００！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、ＳｉＯ□及びＣａＯから成るセラミック原料粉末
を混合し、該混合物を１１００°Ｃ乃至１３００’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成すとともに、該泥
漿物をドクターブレード法により厚さ約２００μ謂のグ
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、１７０ＩＤＩ１１角の絶縁体シー
トを得た。

一方、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｚ）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
状と成すとともに、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２０ｐｍ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１−を得た。

次いで、前記２ｍ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
厘厘乃至１ＯＩＩＩＩ１１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ＬＣＲ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１．ｏｓ　Ｃ５１０２の規定に準じて前記Ｌ
ＣＲメーターにより周波数ＩＫ）ｌｚ。

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短経抵抗値
は２５Ｖ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１０
０Ｖの昇圧速度で電圧を印加した時の漏れ電流値が１．
ｏｍＡを越えた瞬間の電圧値とした。

一方、ｋｆＡ縁体層の結晶相は、前記評価試料を使用し
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、夫々前記評価試料と同一組成である縦３ｍｒＩＡ
、横３＋ｎｍ、長さ４０ｍｎ＋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。

以上の結果を第１表及び第２表にしめす。

［以下余白ｌ［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、シリカ及びカルシア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（ＢａＴｉＯｚ）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２、２゛　：４、４°　：５．５°　：絶縁体層コンデンサー部誘電体層電極層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　複数の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が第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）を主成分とする絶縁体であること
を特徴とするコンデンサー内蔵複合回路基板。但し、Ｘ
、Ｙ、Ｚはそれぞれマグネシア（ＭｇＯ）、シリカ（Ｓ
ｉＯ＿２）及びカルシア（ＣａＯ）の重量％を表わす。　　Ｘ　　Ｙ　　ＺＡ　６０　３６　　４Ｂ　４６　５０　　４Ｃ　３０　５０　２０Ｄ　３０　４０　３０Ｅ　４０　３０　３０Ｆ　６０　３０　１０
（２）　前記絶縁体層がフォルステライト（Ｍｇ＿２Ｓ
ｉＯ＿４）とメルウイナイト（Ｃａ＿３ＭｇＳｉ＿２Ｏ
＿８）、モンチセライト（ＣａＭｇＳｉＯ＿４）、アカ
ーマナイト（Ｃａ＿２ＭｇＳｉ＿２Ｏ＿７）またはエン
スタタイト（ＭｇＳｉＯ＿３）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）　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
成して成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。