JPH06260770A - 多層回路基板 - Google Patents
多層回路基板Info
- Publication number
- JPH06260770A JPH06260770A JP5041494A JP4149493A JPH06260770A JP H06260770 A JPH06260770 A JP H06260770A JP 5041494 A JP5041494 A JP 5041494A JP 4149493 A JP4149493 A JP 4149493A JP H06260770 A JPH06260770 A JP H06260770A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- circuit board
- package
- multilayer circuit
- aln
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型にて高出力化及び高周波数化に対応し得
る多層回路基板を提供する。 【構成】 ＡｌＮにＷからなる金属粒子を１〜10 vol％
添加したものを誘電体2aとし、その上下に電極層2b，2c
を形成してなる内蔵コンデンサ２を、ＡｌＮセラミック
スからなるパッケージ部1a上に形成してある。その上に
は、ＡｌＮセラミックスからなる層とＷを使用した配線
３，３…とを交互に積層したパッケージ部1bが形成され
ている。またパッケージ部1aの裏面には外部との接続部
であるピン５，５…を備えており、電極層2b，2cは、ス
ルーホールに充填堆積された導体４，４及びピン５，５
を介して図示しないＬＳＩのパワー電極，グランド電極
と接続される。さらに所要の配線３，３…も同様に導体
４，４…及びピン５，５…を介して所要部と接続され
る。これらは同時焼成を行って製造している。
る多層回路基板を提供する。 【構成】 ＡｌＮにＷからなる金属粒子を１〜10 vol％
添加したものを誘電体2aとし、その上下に電極層2b，2c
を形成してなる内蔵コンデンサ２を、ＡｌＮセラミック
スからなるパッケージ部1a上に形成してある。その上に
は、ＡｌＮセラミックスからなる層とＷを使用した配線
３，３…とを交互に積層したパッケージ部1bが形成され
ている。またパッケージ部1aの裏面には外部との接続部
であるピン５，５…を備えており、電極層2b，2cは、ス
ルーホールに充填堆積された導体４，４及びピン５，５
を介して図示しないＬＳＩのパワー電極，グランド電極
と接続される。さらに所要の配線３，３…も同様に導体
４，４…及びピン５，５…を介して所要部と接続され
る。これらは同時焼成を行って製造している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高出力化及び高周波数
化に対応し得る多層回路基板に関する。
化に対応し得る多層回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高出力化，高速化に伴い、ノイ
ズ除去を目的としてデカップリングコンデンサ等のコン
デンサを備えた高放熱型の多層回路基板の需要が高まっ
ている。このコンデンサを設ける方法としては、コンデ
ンサを内部に備える方法と、外部に取り付ける方法とが
ある。
ズ除去を目的としてデカップリングコンデンサ等のコン
デンサを備えた高放熱型の多層回路基板の需要が高まっ
ている。このコンデンサを設ける方法としては、コンデ
ンサを内部に備える方法と、外部に取り付ける方法とが
ある。
【０００３】特開平３-87091号公報には、アルミナセラ
ミックスに多層配線及びコンデンサを内蔵したものが開
示されている。この多層回路基板は、アルミナセラミッ
クスからなる下部パッケージ上にコンデンサが形成され
ており、この上にアルミナセラミックスからなる層と配
線とを交互に積層して多層配線を形成した上部パッケー
ジが積層されている。コンデンサは、アルミナ又はアル
ミナ粒子中にＷ（タングステン）のような高融点金属を
分散させた材料を誘電体として使用しており、その上下
に電極を形成してある。そしてこれらパッケージ部及び
コンデンサが積層されたものを同時焼成して多層回路基
板が製造される。
ミックスに多層配線及びコンデンサを内蔵したものが開
示されている。この多層回路基板は、アルミナセラミッ
クスからなる下部パッケージ上にコンデンサが形成され
ており、この上にアルミナセラミックスからなる層と配
線とを交互に積層して多層配線を形成した上部パッケー
ジが積層されている。コンデンサは、アルミナ又はアル
ミナ粒子中にＷ（タングステン）のような高融点金属を
分散させた材料を誘電体として使用しており、その上下
に電極を形成してある。そしてこれらパッケージ部及び
コンデンサが積層されたものを同時焼成して多層回路基
板が製造される。
【０００４】このようにコンデンサ以外のセラミックス
部分（以下パッケージという）にアルミナセラミックス
を使用した多層回路基板は、伝送特性に優れており、配
線の高密度化とクロック周波数の高周波数化への対応が
可能である。しかしながら、アルミナセラミックスは熱
伝導率が低いために高出力とすることが困難である。そ
こで熱伝導性に優れたＡｌＮセラミックスをパッケージ
に使用することにより、高出力化に対応しようとしてい
る。
部分（以下パッケージという）にアルミナセラミックス
を使用した多層回路基板は、伝送特性に優れており、配
線の高密度化とクロック周波数の高周波数化への対応が
可能である。しかしながら、アルミナセラミックスは熱
伝導率が低いために高出力とすることが困難である。そ
こで熱伝導性に優れたＡｌＮセラミックスをパッケージ
に使用することにより、高出力化に対応しようとしてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、パッケージ
にＡｌＮを使用し、コンデンサにアルミナを使用した場
合、ＡｌＮはアルミナに比べて焼結温度が略 200℃高い
ため、同時焼成により製造することは技術的に困難であ
る。即ちＡｌＮの焼結温度（1600〜1900℃程度)で焼成
を行うと、内蔵コンデンサ中のアルミナが、焼成時に揮
発したり、ＡｌＮ又はＡｌＮ中の焼結助剤と反応したり
してコンデンサの誘電体として機能しないという問題が
ある。またＡｌＮと多層配線金属との同時焼成が技術的
に困難であることにより、このような報告はほとんどな
されていない。
にＡｌＮを使用し、コンデンサにアルミナを使用した場
合、ＡｌＮはアルミナに比べて焼結温度が略 200℃高い
ため、同時焼成により製造することは技術的に困難であ
る。即ちＡｌＮの焼結温度（1600〜1900℃程度)で焼成
を行うと、内蔵コンデンサ中のアルミナが、焼成時に揮
発したり、ＡｌＮ又はＡｌＮ中の焼結助剤と反応したり
してコンデンサの誘電体として機能しないという問題が
ある。またＡｌＮと多層配線金属との同時焼成が技術的
に困難であることにより、このような報告はほとんどな
されていない。
【０００６】さらに外部にコンデンサを備える多層回路
基板は、小型化が困難である。以上より高出力化及び高
周波数化を同時に、しかも小型にて実現するためには、
高熱伝導性の絶縁材料中にコンデンサを形成した構造が
必要である。本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、セラミックスに高融点金属を分散させた材料
を誘電体としたコンデンサを内蔵することにより、高出
力化及び高周波数化を小型にて実現することが可能な多
層回路基板を提供することを目的とする。
基板は、小型化が困難である。以上より高出力化及び高
周波数化を同時に、しかも小型にて実現するためには、
高熱伝導性の絶縁材料中にコンデンサを形成した構造が
必要である。本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、セラミックスに高融点金属を分散させた材料
を誘電体としたコンデンサを内蔵することにより、高出
力化及び高周波数化を小型にて実現することが可能な多
層回路基板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る多層回路基
板は、セラミックスに多層配線及びコンデンサが形成さ
れているコンデンサ内蔵型の多層回路基板において、Ａ
ｌＮを主成分とするセラミックスに、融点が1600℃以上
である高融点金属を１〜10 vol％含む材料を誘電体とし
たコンデンサが形成されていることを特徴とする。
板は、セラミックスに多層配線及びコンデンサが形成さ
れているコンデンサ内蔵型の多層回路基板において、Ａ
ｌＮを主成分とするセラミックスに、融点が1600℃以上
である高融点金属を１〜10 vol％含む材料を誘電体とし
たコンデンサが形成されていることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明にあっては、セラミックス中にＷのよう
な高融点金属粒子を分散添加することにより見かけの比
誘電率を上昇させて、コンデンサ領域の容量を高くして
いる。見かけの誘電率は金属粒子の添加量増加に伴って
増大し、ＡｌＮの誘電率の１〜２倍の範囲で制御するこ
とができる。金属粒子の添加量は１〜10 vol％（内掛）
が適当である。ここで１ vol％未満であると添加効果が
認められない。また10 vol％超であるとショートする可
能性が高くなり実用に適さない。ＡｌＮセラミックスを
使用した場合の焼結温度は約1600℃であるため、前記金
属粒子は、この温度以下では溶融しないものである必要
がある。これは1600℃より低い融点を有する金属は、焼
成時において揮発する虞があるからである。
な高融点金属粒子を分散添加することにより見かけの比
誘電率を上昇させて、コンデンサ領域の容量を高くして
いる。見かけの誘電率は金属粒子の添加量増加に伴って
増大し、ＡｌＮの誘電率の１〜２倍の範囲で制御するこ
とができる。金属粒子の添加量は１〜10 vol％（内掛）
が適当である。ここで１ vol％未満であると添加効果が
認められない。また10 vol％超であるとショートする可
能性が高くなり実用に適さない。ＡｌＮセラミックスを
使用した場合の焼結温度は約1600℃であるため、前記金
属粒子は、この温度以下では溶融しないものである必要
がある。これは1600℃より低い融点を有する金属は、焼
成時において揮発する虞があるからである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は本発明に係る多層回路基板
を示す破断斜視図である。図中1aは、ＡｌＮセラミック
スからなる略矩形のパッケージ部であり、このパッケー
ジ部1a上に内蔵コンデンサ２が形成されている。この内
蔵コンデンサ２は、印刷法によりパッケージ部1a上に形
成された電極層2cの上に、Ｗを添加したＡｌＮセラミッ
クスからなる誘電体2aが形成され、この上に印刷法によ
り電極層2bを形成されている。さらに内蔵コンデンサ２
の上には、ＡｌＮセラミックスからなる層とＷを使用し
た配線３，３…とを交互に積層した直方体状のパッケー
ジ部1bが形成されている。またパッケージ部1aの下面に
は外部との接続部としてピン５，５…を備えており、電
極層2b, 2cは、スルーホールに充填堆積された導体４，
４及びこのピン５，５を介して図示しないＬＳＩのパワ
ー電極，グランド電極と接続される。さらに所要の配線
３，３…も同様に導体４，４…及びこのピン５，５…を
介して所要部と接続される。
き具体的に説明する。図１は本発明に係る多層回路基板
を示す破断斜視図である。図中1aは、ＡｌＮセラミック
スからなる略矩形のパッケージ部であり、このパッケー
ジ部1a上に内蔵コンデンサ２が形成されている。この内
蔵コンデンサ２は、印刷法によりパッケージ部1a上に形
成された電極層2cの上に、Ｗを添加したＡｌＮセラミッ
クスからなる誘電体2aが形成され、この上に印刷法によ
り電極層2bを形成されている。さらに内蔵コンデンサ２
の上には、ＡｌＮセラミックスからなる層とＷを使用し
た配線３，３…とを交互に積層した直方体状のパッケー
ジ部1bが形成されている。またパッケージ部1aの下面に
は外部との接続部としてピン５，５…を備えており、電
極層2b, 2cは、スルーホールに充填堆積された導体４，
４及びこのピン５，５を介して図示しないＬＳＩのパワ
ー電極，グランド電極と接続される。さらに所要の配線
３，３…も同様に導体４，４…及びこのピン５，５…を
介して所要部と接続される。
【００１０】次に以上の如き構成の多層回路基板の製造
方法を説明する。市販のＡｌＮ粉末に焼結助剤としてＹ
2 Ｏ3 を２重量％、ＣａＯを１重量％添加した後、有機
物バインダ，有機溶剤を添加し、これをボールミルによ
り混合粉砕することにより、スラリー状にする。このス
ラリーをドクターブレード法によりグリーンシートに成
形し、パッケージ部1a，及びパッケージ部1bの各層用に
裁断する。パッケージ部1a用のグリーンシート上に内蔵
コンデンサ２の電極層2cとなるＷペーストをスクリーン
印刷法により形成した後、内蔵コンデンサ２の誘電体2a
となる、Ｗを添加したＡｌＮにさらに有機溶剤を加えて
ペースト化したものを使用してスクリーン印刷し、さら
に電極層2bとなるＷペーストを印刷する。またパッケー
ジ部1b用の各グリーンシート上に配線３，３…となるＷ
ペーストをスクリーン印刷法により形成し、これらセラ
ミックスシートを積層した後、水素還元雰囲気中で1700
℃，４時間の焼成を行う。
方法を説明する。市販のＡｌＮ粉末に焼結助剤としてＹ
2 Ｏ3 を２重量％、ＣａＯを１重量％添加した後、有機
物バインダ，有機溶剤を添加し、これをボールミルによ
り混合粉砕することにより、スラリー状にする。このス
ラリーをドクターブレード法によりグリーンシートに成
形し、パッケージ部1a，及びパッケージ部1bの各層用に
裁断する。パッケージ部1a用のグリーンシート上に内蔵
コンデンサ２の電極層2cとなるＷペーストをスクリーン
印刷法により形成した後、内蔵コンデンサ２の誘電体2a
となる、Ｗを添加したＡｌＮにさらに有機溶剤を加えて
ペースト化したものを使用してスクリーン印刷し、さら
に電極層2bとなるＷペーストを印刷する。またパッケー
ジ部1b用の各グリーンシート上に配線３，３…となるＷ
ペーストをスクリーン印刷法により形成し、これらセラ
ミックスシートを積層した後、水素還元雰囲気中で1700
℃，４時間の焼成を行う。
【００１１】内蔵コンデンサ２の金属粒子（Ｗ）添加量
を０，0.5,１，２, ４, ６, ８, 10, 12 vol％（内掛）
として製造した多層回路基板の誘電率を、１ｋHz，１Ｍ
Hz，１ＧHzにおいて測定した静電容量と、電極面積及び
電極間距離とから算出して求め、さらに直流 100Ｖを印
加し、１分後の電流値から絶縁抵抗を算出した。この結
果を表１に示す。なお表１における値は全て焼成後の誘
電体厚みが50μm のものである。
を０，0.5,１，２, ４, ６, ８, 10, 12 vol％（内掛）
として製造した多層回路基板の誘電率を、１ｋHz，１Ｍ
Hz，１ＧHzにおいて測定した静電容量と、電極面積及び
電極間距離とから算出して求め、さらに直流 100Ｖを印
加し、１分後の電流値から絶縁抵抗を算出した。この結
果を表１に示す。なお表１における値は全て焼成後の誘
電体厚みが50μm のものである。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１より明らかな如く金属粒子添加量が１
〜10 vol％である実施例１〜６においては、金属粒子を
添加しない比較例１よりも比誘電率が充分に高く、絶縁
抵抗も良好な値が得られている。金属粒子添加量が 0.5
vol％である比較例２では比誘電率において充分な効果
が得られていない。また金属粒子添加量が12 vol％であ
る比較例３ではショートが発生し、実用不可能であるこ
とが判る。
〜10 vol％である実施例１〜６においては、金属粒子を
添加しない比較例１よりも比誘電率が充分に高く、絶縁
抵抗も良好な値が得られている。金属粒子添加量が 0.5
vol％である比較例２では比誘電率において充分な効果
が得られていない。また金属粒子添加量が12 vol％であ
る比較例３ではショートが発生し、実用不可能であるこ
とが判る。
【００１４】金属粒子を分散させた誘電体の特性は、誘
電率を除き、金属粒子を分散させない場合と本質的に同
等であり、誘電率の周波数依存性は非常に優れており、
１ＧHzにおいても誘電率の低下は認められなかった。
電率を除き、金属粒子を分散させない場合と本質的に同
等であり、誘電率の周波数依存性は非常に優れており、
１ＧHzにおいても誘電率の低下は認められなかった。
【００１５】パッケージの材料としてコンデンサと異種
のＡｌＮセラミックス又はアルミナ等の異種材料を使用
することも考えられる。しかしながら、コンデンサに使
用する材料とパッケージに使用する材料とを同一の原
料，焼結助剤から構成しているのは、コンデンサとパッ
ケージとを同時焼成する際に起こるセラミックスの収縮
が種類により異なるからである。焼成収縮量が異なる場
合は、コンデンサ部分にひび割れが生じたり、配線金属
との剥離が生じたりしてコンデンサとしての特性が著し
く悪化し、また使用不能となることもある。またアルミ
ナ等の異種材料を使用した場合はコンデンサ材料と、Ａ
ｌＮ又は焼結助剤との反応によりコンデンサの破壊が起
こることもある。以上よりコンデンサ内蔵型の多層回路
基板においては、焼成時における収縮マッチング性に充
分配慮する必要がある。
のＡｌＮセラミックス又はアルミナ等の異種材料を使用
することも考えられる。しかしながら、コンデンサに使
用する材料とパッケージに使用する材料とを同一の原
料，焼結助剤から構成しているのは、コンデンサとパッ
ケージとを同時焼成する際に起こるセラミックスの収縮
が種類により異なるからである。焼成収縮量が異なる場
合は、コンデンサ部分にひび割れが生じたり、配線金属
との剥離が生じたりしてコンデンサとしての特性が著し
く悪化し、また使用不能となることもある。またアルミ
ナ等の異種材料を使用した場合はコンデンサ材料と、Ａ
ｌＮ又は焼結助剤との反応によりコンデンサの破壊が起
こることもある。以上よりコンデンサ内蔵型の多層回路
基板においては、焼成時における収縮マッチング性に充
分配慮する必要がある。
【００１６】コンデンサ内に分散させる金属としては、
Ｗ，Ｍｏ，Ｒｅ等の高融点金属が適している。さらに還
元焼成により金属となるものであれば、これらの酸化
物、又は他の化合物状態で添加することも可能である。
また金属粒子の粒径は、１〜２μm 程度が望ましい。粒
径１μm 未満の粒子では粒子間の分散性が低く、逆に２
μm を越えると粒子間の接触によりショート発生率が高
くなる。さらにコンデンサ層の厚みは、印刷法，グリー
ンシート法により10〜数百μmの範囲で制御することが
可能である。
Ｗ，Ｍｏ，Ｒｅ等の高融点金属が適している。さらに還
元焼成により金属となるものであれば、これらの酸化
物、又は他の化合物状態で添加することも可能である。
また金属粒子の粒径は、１〜２μm 程度が望ましい。粒
径１μm 未満の粒子では粒子間の分散性が低く、逆に２
μm を越えると粒子間の接触によりショート発生率が高
くなる。さらにコンデンサ層の厚みは、印刷法，グリー
ンシート法により10〜数百μmの範囲で制御することが
可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明に係る多層回路基板
は、セラミックスに高融点金属を分散させた材料を誘電
体としたコンデンサを内蔵することにより、見かけの比
誘電率を上昇させて、コンデンサ領域の容量を高くする
ことができ、高出力化及び高周波数化を小型にて実現す
ることが可能である等、本発明は優れた効果を奏する。
は、セラミックスに高融点金属を分散させた材料を誘電
体としたコンデンサを内蔵することにより、見かけの比
誘電率を上昇させて、コンデンサ領域の容量を高くする
ことができ、高出力化及び高周波数化を小型にて実現す
ることが可能である等、本発明は優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係る多層回路基板を示す斜視図であ
る。
る。
1a, 1b パッケージ部 ２ 内蔵コンデンサ 2a 誘電体 2b, 2c 電極層 ３ 配線 ４ 導体 ５ ピン
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミックスに多層配線及びコンデンサ
が形成されているコンデンサ内蔵型の多層回路基板にお
いて、ＡｌＮを主成分とするセラミックスに、融点が16
00℃以上である高融点金属を１〜10 vol％含む材料を誘
電体としたコンデンサが形成されていることを特徴とす
る多層回路基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5041494A JPH06260770A (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 多層回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5041494A JPH06260770A (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 多層回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06260770A true JPH06260770A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12609915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5041494A Pending JPH06260770A (ja) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 多層回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06260770A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0725438A2 (en) * | 1995-02-02 | 1996-08-07 | Shinko Electric Industries Co. Ltd. | Capacitor built-in type substrate |
-
1993
- 1993-03-02 JP JP5041494A patent/JPH06260770A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0725438A2 (en) * | 1995-02-02 | 1996-08-07 | Shinko Electric Industries Co. Ltd. | Capacitor built-in type substrate |
| EP0725438A3 (en) * | 1995-02-02 | 1997-02-12 | Shinko Electric Ind Co | Built-in capacity substrate |
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