JPH04280496A - コンデンサ内蔵セラミック多層回路基板及びその製造方法 - Google Patents

コンデンサ内蔵セラミック多層回路基板及びその製造方法

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JPH04280496A
JPH04280496A JP3069021A JP6902191A JPH04280496A JP H04280496 A JPH04280496 A JP H04280496A JP 3069021 A JP3069021 A JP 3069021A JP 6902191 A JP6902191 A JP 6902191A JP H04280496 A JPH04280496 A JP H04280496A
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JP
Japan
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ceramic
capacitor
alumina
circuit board
green sheet
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Application number
JP3069021A
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English (en)
Inventor
Harunobu Ono
大野 晴布
Heihachi Fujii
藤井 平八
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Narumi China Corp
Original Assignee
Narumi China Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,容量の大きいコンデン
サを内蔵し,セラミック誘電体層とセラミック絶縁体層
との同時焼成が可能な,コンデンサ内蔵セラミック多層
回路基板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】近年,LSIを搭載するためのセラミック
多層回路基板(パッケージ)においては,回路基板を構
成するセラミック材料の誘電率を活用して,内部のコン
デンサを形成したコンデンサ内蔵セラミック多層回路基
板の要求が強まっている。そこで,例えばセラミック誘
電体層と電極とからなるコンデンサを,セラミック絶縁
体層間に積層した,コンデンサ内蔵セラミック多層回路
基板として用いることが多い(図1参照)。上記セラミ
ック絶縁体層及びセラミック誘電体層は,一般に高純度
のアルミナ系材料が用いられている。また,上記電極は
,タングステン(W),モリブデン(Mo)などにより
形成されている。
【0003】
【解決しようとする課題】しかしがら,上記従来技術に
おいては,次のような問題点がある。即ち,高品位のL
SI搭載用基板(パッケージ)としては,上記コンデン
サの容量が,未だ不充分である。即ち,上記コンデンサ
の容量は,主として上記セラミック誘電体層の誘電率(
ε)によって定まる。しかし,上記アルミナ系材料は,
誘電率が約9程度であることから,アルミナを誘電体層
とした場合のコンデンサ容量は比較的小さなものとなる
。そこで,コンデンサの容量を大きくする第1の方法と
して,上記セラミック誘電体層の厚みを出来るだけ薄く
することが考えられる。しかし,この方法によれば,セ
ラミック誘電体層の厚みを30μm以下にすると,その
絶縁耐圧特性が低下してしまう。
【0004】一方,コンデンサの容量を大きくする第2
の方法としては,上記セラミック誘電体層の材料を,高
誘電率材料に変更することが考えられる。しかし,アル
ミナと同時焼成できる適当な材料がなく問題となってい
た。そこで,発明者らは,約1600℃という,アルミ
ナと同等かそれ以上の高温で焼成可能なセラミック材料
の中で,比較的誘導率の高い炭化珪素(ε≒40)を誘
電体層として用いることを検討した。しかし,炭化珪素
は,2000℃以上という極めて高い湿度で,しかも中
性雰囲気中において焼成しなければならない。そのため
,アルミナのグリーンシート間に直接炭化珪素のグリー
ンシートを積層し,同時焼成することができないという
,問題点があった。本発明は,かかる従来の問題点に鑑
みてなされたもので,容量の大きいコンデンサを内蔵し
,炭化珪素とアルミナとの同時焼成が可能な,コンデン
サ内蔵セラミック多層回路基板及びその製造方法を提供
しようとするものである。
【0005】
【課題の解決手段】本発明は,複数のセラミック絶縁体
層を積層すると共にその間に上記セラミック絶縁体層よ
りも誘電率の大きいセラミック誘電体層と電極とからな
る,コンデンサを内蔵したセラミック多層回路基板にお
いて,上記セラミック絶縁体層はアルミナ系材料よりな
り,また上記セラミック誘電体層は炭化珪素とガラスと
アルミナとの混合材料よりなることを特徴とするコンデ
ンサ内蔵セラミック多層回路基板にある。上記セラミッ
ク絶縁体層は,アルミナ系材料よりなり,複数層形成す
る。また,アルミナ系材料としては,例えばα−Al2
O3 を90%以上含有するものが用いられる。
【0006】上記コンデンサは,上記セラミック絶縁体
層間に,セラミック誘電体層と電極とを交互に積層して
1層以上形成する(図1参照)。上記セラミック誘電体
層は,炭化珪素とガラスとアルミナとの混合材料よりな
る。また,上記炭化珪素としては,例えばAl2 O3
 ・MgO・SiO2 系の高融点のガラスを,炭化珪
素(SiC)粉末の表面に,予めコーティングしたもの
を用いる。そのため,上記混合材料としては,例えば上
記高融点のガラスを被覆(コート)したSiC粉末と,
α−Al2 O3 粉末との混合物を用いる。  上記
電極は,タングステンやモリブデンが一般にも用いられ
,例えばタングステン(W)の微粉末を含有するペース
トを印刷して,その後焼成することにより形成する。
【0007】また,上記コンデンサ内蔵セラミック多層
回路基板を製造する方法としては,次の方法がある。即
ち,アルミナ系材料からなる第1のグリーンシートを準
備すると共に,予めガラスをコートした炭化珪素とアル
ミナとの混合材料からなる第2のグリーンシートを準備
し,該第2のグリーンシートに電極を形成し,上記第1
のグリーンシートの間に上記第2のグリーンシートを1
層以上積層し,その後両グリーンシートを熱圧着し,そ
の後還元性雰囲気中で同時焼成することを特徴とするコ
ンデンサ内蔵セラミック多層回路基板の製造方法である
【0008】上記第1及び第2のグリーンシートは,例
えばドクターブレード法により,第1のグリーンシート
は厚み0.1〜1.0mm,第2のグリーンシートは厚
み50μmに成形する。そして,上記電極を表面に形成
した第2のグリーンシートを複数枚積層し,その上下両
面に第1のグリーンシートを積層する。次いで,還元性
雰囲気中において,例えば1400〜1650℃で,同
時焼成する。
【0009】
【作用及び効果】本発明のコンデンサ内蔵セラミック多
層回路基板においては,コンデンサを形成するセラミッ
ク誘電体層として,炭化珪素とガラスとアルミナとより
成る混合材料を用いている。そして,上記炭化珪素は,
誘電率がアルミナ系材料の約4倍の高誘電材料である。 即ち,炭化珪素の誘電率は約40であるのに対し,アル
ミナ系材料の誘電率は約9である。
【0010】そのため,上記炭化珪素とガラスとアルミ
ナとの混合材料よりなるセラミック誘電体層は,従来の
アルミナ系材料単体からなるセラミック誘電体層よりも
,誘電率がおおよそ倍増することになる。したがって,
本発明によれば,アルミナと同時焼成が可能で,しかも
容量の大きいコンデンサを内蔵したセラミック多層回路
基板を提供することができる。また,上記製造方法の発
明においては,炭化珪素をガラスにより,予めコートし
ているため,通常のアルミナ製回路基板を焼成する,微
量水分を含む還元性雰囲気中においても,炭化珪素が酸
化することなく,両グリーンシートを一体的に容易に焼
結することができる。
【0011】即ち,上記炭化珪素は,これを単体で焼成
するには,前記のごとく,中性雰囲気下で2000℃以
上の焼成温度を必要とする。これに対し,本発明では,
約1600℃で焼成することができる。そのため,誘電
率の大きい炭化珪素を用いた第2のグリーンシートと,
アルミナ系材料よりなる第1のグリーンシートとを,容
易に一体的に同時焼成することが可能となる。したがっ
て,上記製造方法によれば,上記のごとき優れた効果を
有する,コンデンサ内蔵セラミック多層回路基板を容易
に得ることができる。
【0012】
【実施例】実施例1 本発明の実施例にかかるコンデンサ内蔵セラミック多層
回路基板につき,図1を用いて説明する。即ち,本例の
コンデンサ内蔵セラミック多層回路基板は,上部に3層
下部に1層のセラミック絶縁体層2を積層すると共に,
その間に4層のコンデンサ1を内蔵したものである。ま
た,該コンデンサ1の各層は上記セラミック絶縁体層2
よりも誘電率の大きいセラミック誘電体層11と電極1
2とからなる。そして,上記セラミック絶縁体層2はア
ルミナ系材料よりなり,また上記セラミック誘電体層1
1は炭化珪素とガラスとアルミナとの混合材料よりなり
,また上記電極12はタングステン系材料よりなる。
【0013】上記セラミック誘電体層11は,平均厚み
が約50μmの平板状のグリーンシート上に,電極12
をスクリーン印刷し形成してある。即ち,上記電極12
は,タングステン系材料粉末を含有するペーストを用い
て,スクリーン印刷により形成し,これを上記セラミッ
ク絶縁体層及びセラミック誘電体層と同時焼成したもの
である。そして,上記電極12を形成したセラミック誘
電体層11を,上記セラミック絶縁体層2中に4枚積層
して上記コンデンサ1を形成してある。また,上方側に
積層したセラミック絶縁体層2の表面には,導体回路5
のパターンが形成してある。該導体回路5もタングステ
ン(W)粉末を含有するペーストを用いて,スクリーン
印刷により形成してある。
【0014】そして,上記セラミック絶縁体層2の間に
,セラミック誘電体層11と電極12とからなるコンデ
ンサ1を積層する。また,上記コンデンサ1とその上方
側に積層したセラミック絶縁体層2には導体を有するス
ルーホール4を有する。また,該スルーホール4は,入
出力用の外部端子61と接続されている。また,上記コ
ンデンサ1の上方側のセラミック絶縁体層2には,半導
体チップ(LSI)7を搭載するための凹部9を形成す
る。そして,該凹部9には,半導体チップ7を搭載する
。上記半導体チップ7は,ボンディングワイヤー8を介
して,上記導体回路5に接続する。
【0015】次に,作用効果につき説明する。本例のコ
ンデンサ内蔵セラミック多層回路基板においては,コン
デンサ1を形成するセラミック誘電体層11として,炭
化珪素とガラスとアルミナとよりなる混合材料を用いて
いる。そして,上記炭化珪素は,誘電率がアルミナ系材
料の約4倍の高誘電材料である。即ち,炭化珪素の誘電
率は約40であるのに対し,アルミナ系材料の誘電率は
約9である。そのため,上記セラミック誘電体層11は
,従来のアルミナ系材料からなるセラミック誘電体層に
比し,誘電率が約20に倍増することになる。
【0016】実施例2 本例は,上記実施例1にかかるコンデンサ内蔵セラミッ
ク多層回路基板の製造方法を示すものである。なお,上
記図1を参照して説明する。即ち,まずアルミナ系材料
からなる第1のグリーンシートを準備する。次に,予め
ガラスをコートした炭化珪素とアルミナとの混合材料か
らなる第2のグリーンシートを準備する。次いで,上記
第2のグリーンシートの表面に,タングステン系材料か
らなる電極を形成する。そして,上記第1のグリーンシ
ートの間に,上記第2のグリーンシートを4層積層する
。次いで,両グリーンシートを熱圧着し,その後還元性
雰囲気中約1600℃で同時焼成する。
【0017】上記に関して,これを詳述すれば,まず図
1に示すごとく,セラミック誘電体層11は上記第2の
グリーンシートにより形成する。該グリーンシートを作
成するに当たっては,厚みが約50μmの平板状のシー
ト基板を,ドクターブレード法により成形する。また,
該グリーンシートの材料は,予めガラスをコートした炭
化珪素とアルミナとを,略等量づつ混合した混合材料で
ある。また,Al2 O3 ・MgO・SiO2 系の
高融点ガラスとSiC粉末との混合物を中性雰囲気中の
約1500℃で焼成してガラス化した後,粉砕すること
によって,ガラスコートしたSiC粉末を調整する。次
に,上記のガラスコートした炭化珪素50重量部と,ア
ルミナ50重量部とを混合して,第2のグリーンシート
の構成材料である混合材料を得る。
【0018】そして,上記混合材料に有機バインダーと
溶剤等を混合し,ドクターブレード法により,第2のグ
リーンシートを作成する。次に,上記第2のグリーンシ
ートの表面には,図1に示すごとく,タングステン系材
料を用いて,スクリーン印刷法により電極12を印刷す
る。この電極12は,後述のごとく,第1及び第2のグ
リーンシートと同時焼成される時に,メタライズされて
強固な焼結物となる。
【0019】一方,セラミック絶縁体層2は,上記第1
のグリーンシートにより形成する。該グリーンシートを
作成するに当たっては,厚みが約0.5mmの平板状の
基板を,ドクターブレード法により形成する。また,上
記第1のグリーンシートは,アルミナ系材料を用いて形
成する。また,該第1のグリーンシートの表面には,W
ペーストを用いてスクリーン印刷法により,導体回路5
を形成する。そして,図1に示すごとく,上記第1のグ
リーンシートの間に,上記第2のグリーンシートを4層
積層し,これらを熱圧着する。また,上記第1のグリー
ンシートの上方側と第2のグリーンシートにはスルーホ
ール4を形成するための穴明けを行う。また,該スルー
ホール4の上方には,入出力用の外部端子61を形成す
るためのターミナル部を形成する。
【0020】その後,還元性雰囲気中で,第1及び第2
のグリーンシートの積層物を,約1600℃で一体的に
同時焼成する。これにより,上記第1のグリーンシート
と第2のグリーンシートとを一体的に,かつ同時焼成し
て,図1に示すごとく,コンデンサ1を内蔵したLSI
パッケージとしてのコンデンサ内蔵セラミック多層回路
基板を得た。
【0021】次に,作用効果につき説明する。即ち,本
例においては,アルミナ系材料からなる第1のグリーン
シートと,予めガラスをコートした炭化珪素とアルミナ
との混合材料からなる第2のグリーンシートとを用いて
いる。そのため,炭化珪素を酸化させることなく,容易
に焼成することができる。即ち,上記炭化珪素は,これ
を単体で焼結するには,中性雰囲気で2000℃以上の
極めて高い焼成温度を必要とする。そのため,炭化珪素
単体からなるセラミック誘電体層を,アルミナ系材料か
らなるセラミック絶縁体層で挟着したサンドイッチ構造
物を焼成することは困難であった。これに対し,本発明
では予めガラスをコートした炭化珪素とアルミナとの混
合材料からなる第2のグリーンシートを用いているので
約1600℃という比較的低温で焼結することができる
。このように,本例の製造方法によれば,誘電率の大き
いコンデンサを内蔵し,セラミック誘電体層とセラミッ
ク絶縁体層との同時焼成が可能な,コンデンサ内蔵セラ
ミック多層回路基板を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1にかかるコンデンサ内蔵セラミック多
層回路基板の断面図。
【符号の説明】
1...コンデンサ, 11...セラミック誘電体層, 12...電極, 2...セラミック絶縁体層, 4...スルーホール, 5...導体回路, 61...外部端子,

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  複数のセラミック絶縁体層を積層する
    と共にその間に上記セラミック絶縁体層よりも誘電率の
    大きいセラミック誘電体層と電極とからなる,コンデン
    サを内蔵したセラミック多層回路基板において,上記セ
    ラミック絶縁体層はアルミナ系材料よりなり,また上記
    セラミック誘電体層は炭化珪素とガラスとアルミナとの
    混合材料よりなることを特徴とするコンデンサ内蔵セラ
    ミック多層回路基板。
  2. 【請求項2】  アルミナ系材料からなる第1のグリー
    ンシートを準備すると共に,予めガラスをコートした炭
    化珪素とアルミナとの混合材料からなる第2のグリーン
    シートを準備し,該第2のグリーンシートに電極を形成
    し,上記第1のグリーンシートの間に上記第2のグリー
    ンシートを1層以上積層し,その後両グリーンシートを
    熱圧着し,その後還元性雰囲気中で同時焼成することを
    特徴とするコンデンサ内蔵セラミック多層回路基板の製
    造方法。
JP3069021A 1991-03-07 1991-03-07 コンデンサ内蔵セラミック多層回路基板及びその製造方法 Pending JPH04280496A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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