JPH06279104A - 多層配線基板用セラミック組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、７５０〜９５０℃の極めて低い温
度で焼成でき、Ａｕ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ等のペー
ストを内部電極として使用することが可能で、しかも体
積固有抵抗率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ
強度等、多層配線基板としての諸特性を十分充たし、更
にＴＣＣが±０ｐｐｍ／℃〜±１００ｐｐｍ／℃と調整
可能な多層配線基板用セラミック組成物を提供すること
を目的とする。 【構成】 本発明の多層配線基板用セラミック組成物
は、ガラスフリット６０〜９５wt％と、チタン酸ストロ
ンチウムとチタン酸カルシウムとの固溶体５〜４０wt％
と、からなる構成を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導体、抵抗体等の電子回
路を多層に形成する多層配線基板に良好な多層配線基板
用セラミック組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子回路を多層に形成した多層配
線基板が各種電気機器に使用されている。多層配線基板
の製造には次の２種類の方法が採用されている。

【０００３】第１の方法は多層配線基板用に調整された
セラミック組成物を焼成したセラミック基板上に回路、
絶縁層を交互に印刷し、これを焼成することによって製
造する方法であり、第２の方法は未焼成のセラミック基
板に回路を印刷し、互いに回路が接触しないようにこれ
を積層し、プレスした後、焼成して製造する方法であ
る。第１の方法のものは、回路の影響によってその上に
形成する絶縁層に凹凸が生じ、それは上層ほど大きくな
る。この凹凸が大きくなると、この上に次の回路を印刷
することは難しくなり、通常１０層前後が限度とされて
いる。これに対し、第２の方法のものは、回路の印刷は
常に平面に近い状態の基板に対して行うために、積層数
の多いものを製造することができ、高密度の集積回路の
形成が行える。この第２の方法の多層配線基板に使用さ
れるセラミック組成物としては、Ａｌ₂ Ｏ₃ 粉末と１５
wt％以下のガラス粉末を無機バインダーで固定したもの
や、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系に鉛化合物やホウ素化合物
を混入させ低温で焼成したものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、第２の方法のＡｌ₂ Ｏ₃ 粉末と１５wt％以
下のガラス粉末を無機バインダーで固定したものは、焼
成温度が１４５０〜１６００℃と極めて高く作業性、生
産性に欠けるという問題点があった。また、回路を構成
する材料もこの焼成温度で劣化しないＭｏ、Ｗ等の高価
なものを使用しなければならずコスト高になり、また、
還元雰囲気で焼成しなければならず材料の選択性や量産
性に欠けるという問題点があった。Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ
₂ 系に鉛化合物やホウ素化合物を１０wt％以上混入させ
低温で焼成したものは、温度変化に対する静電容量の変
化率（以下、ＴＣＣと記す）が大きく信頼性に欠けると
いう問題点があった。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、７５０〜９５０℃の極めて低い温度で焼成でき、Ａ
ｕ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ等のペーストを内部電極と
して使用することが可能でしかも体積固有抵抗率、誘電
率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等多層配線基板
としての諸特性を十分充たし、更にＴＣＣが±０ｐｐｍ
／℃〜±１００ｐｐｍ／℃と調整可能な多層配線基板用
セラミック組成物を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１に記載の多層配線基板用セラミック
組成物は、ガラスフリット６０〜９５wt％と、チタン酸
ストロンチウムとチタン酸カルシウムとの固溶体５〜４
０wt％と、からなる構成を有している。

【０００７】請求項２に記載の多層配線基板用セラミッ
ク組成物は、請求項１において、前記ガラスフリットが
少なくとも３０〜４０wt％のＳｉＯ₂ と、１０〜２０wt
％のＡｌ₂ Ｏ₃ と、５〜２０wt％のＣａＯとＭｇＯの混
合物と、５〜１５wt％のＺｎＯと、１０〜２０wt％のＴ
ｉＯ₂ と、０．５〜２．０wt％のＢ₂ Ｏ₃ と、０．２〜
１．０wt％のＺｒＯ₂ と、からなる構成を有している。

【０００８】請求項３に記載の多層配線基板用セラミッ
ク組成物は、請求項１又は２の内いずれか１つにおい
て、前記固溶体が５５〜７５モル％のチタン酸ストロン
チウムと４５〜２５モル％のチタン酸カルシウムとから
なる構成を有している。

【０００９】ここで、ガラスフリットの含有率が６０wt
％未満では焼成温度が高くなり、一方、９５wt％を越え
ると、焼成体の曲げ強度、及び耐湿性が低下するので好
ましくない。また、ＴＣＣの調整も困難となる。

【００１０】ガラスフリットの構成成分であるＳｉＯ₂
の含有量が３０wt％未満では軟化温度が低くなり焼成時
に大きな変形を生じ易く、４０wt％を越えると焼成温度
が高くなり過ぎるのでいずれも好ましくない。同時にＡ
ｌ₂ Ｏ₃ の含有量は、１０wt％未満では焼成体の曲げ強
度が劣り、２０wt％を越えるとガラスの軟化温度が高く
なる傾向がある。ＣａＯとＭｇＯの混合物の添加量はガ
ラスフリット製造時の溶融性の向上、及びガラスの熱膨
張係数を調整する目的で添加されるもので、これらの総
量が５wt％未満では溶融性の向上に寄与し難く、ガラス
フリット製造時に失透を生じやすく、２０wt％を越える
と熱膨張係数が大きくなる傾向があるので、いずれも好
ましくない。ＺｎＯの添加量は、ガラスの溶解性を向上
させるために５wt％以上の添加が望ましいが、１５wt％
を越えるとガラスの軟化温度が低くなり過ぎ、焼成時に
変形を生じやすい傾向がでてくるので好ましくない。Ｔ
ｉＯ₂ はガラスの溶融性や化学的安定性を向上させるた
めに１０wt％以上の添加が望ましいが、２０wt％を越え
るとガラスの軟化温度が高くなり、焼成温度が高くなり
すぎるので好ましくない。Ｂ₂ Ｏ₃ は、フラックスであ
り０．５wt％未満では焼成温度が高くなり過ぎ、２．０
wt％を越えるとガラスの化学的安定性が低下する傾向が
ある。ＺｒＯ₂ はガラスの化学的安定性を向上させるた
めに、０．２wt％以上の添加が望ましいが、１wt％を越
えるとガラスフリット製造時の溶融性を低下させるので
好ましくない。

【００１１】ＳｒＴｉＯ₃ とＣａＴｉＯ₃ とのチタン酸
塩固溶体はＳｒＴｉＯ₃ が５５モル％未満では、固溶体
の形成が不均質になりこの固溶体を用いてＴＣＣを調整
した場合には、直線的な変化を示さず、また、ＴＣＣが
−２５℃〜＋２０℃では正、＋２０℃〜＋８５℃では、
負の値を示すために、調整が困難となる傾向が認められ
る。ＳｒＴｉＯ₃ が７５モル％を越えた場合も同様の傾
向が認められる。

【００１２】

【作用】この構成によって、Ａｌ₂ Ｏ₃ 質が少なくかつ
ガラスフリットと反応性の高いチタン酸塩固溶体を用い
たことにより焼成温度を著しく低下させることができ
る。また、焼成温度が低いので厚膜技術で広く使用され
ているＡｕ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ等のペーストを使
用することができ、更にその焼成体の機械的強度や電気
的特性を高くすることができる。特に、正のＴＣＣ特性
を持つガラスフリットと負のＴＣＣ特性を持つチタン酸
塩固溶体系を焼成反応させたものなのでＴＣＣの調整を
容易にすることができる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について説明する。
まず（表１）に示すようにガラスフリットは、重量％
で、ＳｉＯ₂ が３８、Ａｌ₂ Ｏ₃ が１９、ＣａＯ＋Ｍｇ
Ｏが１８、ＺｎＯが１３、ＴｉＯ₂ が１０、Ｂ₂ Ｏ₃ が
１．５、ＺｒＯ₂ が０．５の組成になるように、通常の
方法により各原料を調合し、１４００〜１５００℃の温
度にて攪拌しながら溶融し、溶融後、水砕またはフレー
ク状とし、ガラスフリットを製造した。次に、このガラ
スフリットと、チタン酸塩のＳｒＴｉＯ₃ とＣａＴｉＯ
₃ の固溶体が、それぞれ９０wt％，１０wt％になるよう
に秤量し、ボールミルにて粉砕混合し本実施例の多層配
線基板用セラミック組成物を得た。この粉砕混合した組
成物に、バインダーを１０wt％添加し造粒、成型後、８
５０℃にて１５分焼成した。この焼成体の相対密度を測
定したところ、９９．９８％であった。次いで、直径３
０mm、厚み０．３５mmに加工後、Ａｇ電極を焼き付け、
ＴＣＣを測定したところ、−２５℃〜＋８５℃にて±０
ｐｐｍ／℃であった。そこで、この粉砕混合した組成物
に種々のバインダーや可塑剤、溶剤を添加、混練して粘
度１０ｐｓ〜３０ｐｓのペーストを作製した。このペー
ストを常法のドクターブレード法により、厚み０．１mm
のグリーンシートを作製した。このグリーンシートを５
０枚重ね、その後、３５℃にて約５０トンの圧力にて熱
圧着させ、８５０℃にて１５分焼成した。焼成したシー
トの各種特性を測定した。その結果を（表１）に示し
た。尚、ＴＣＣ（−２５℃〜８５℃）±０ｐｐｍ／℃で
あった。

【００１４】

【表１】

【００１５】（比較例１，２）（表２）に示すようにチ
タン酸塩固溶体のＳｒＴｉＯ₃ とＣａＴｉＯ₃ のモル％
を５０対５０（比較例１），８０対２０（比較例２）と
した他は実施例１と同様にしてグリーンシートを作製
し、その特性を測定した。その結果を（表２）に示し
た。尚、ＴＣＣは＋１２０ｐｐｍ／℃以上で実用性に欠
けるということがわかった。

【００１６】

【表２】

【００１７】（実施例２）実施例１で得られたガラスフ
リットと、ＳｒＴｉＯ₃ とＣａＴｉＯ₃ の固溶体を（表
１）に示すように各々９４wt％、６wt％になるように秤
量し、実施例１と同様にしてボールミルにて粉砕混合
し、同様にしてグリーンシートの焼成体を得た。この場
合の焼成温度は８００℃であった。焼成したシートの各
種特性を測定し、その結果を（表１）に示した。体積固
有抵抗率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度
等は、実施例１と同等の値を得た。ＴＣＣは、＋５０ｐ
ｐｍ／℃であった。

【００１８】（実施例３）実施例１で得られたガラスフ
リットと、ＳｒＴｉＯ₃ とＣａＴｉＯ₃ の固溶体を（表
１）に示すように各々７０wt％、３０wt％となるように
秤量し、実施例１と同様にしてグリーンシート焼成体を
得た。次いで、この焼成体の特性を測定しその結果を
（表１）に示した。焼成温度は８７０℃であった。体積
固有抵抗率、誘電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強
度等は、実施例１と同等の値を得た。また、ＴＣＣは、
−２０ｐｐｍ／℃であった。

【００１９】（実施例４）実施例１で得られたガラスフ
リットと、ＳｒＴｉＯ₃ とＣａＴｉＯ₃ の固溶体を（表
１）に示すように各々６０wt％、４０wt％秤量し、実施
例１と同様にして焼成温度が９２０℃にてグリーンシー
トの焼成体を得た。次いで、その特性を測定しその結果
を（表１）に示した。体積固有抵抗率、誘電率、誘電正
接、絶縁破壊強度、曲げ強度等は、実施例１と同等の値
を得た。また、ＴＣＣは−３０ｐｐｍ／℃であった。さ
らに、Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ等の、ペーストを内部電
極として、積層した、焼成体についても同様の結果を得
た。

【００２０】（比較例３，４）実施例１で得たガラスフ
リットとチタン酸塩固溶体の混合比を（表２）に示すよ
うに変えた他は実施例１と同様にしてグリーンシートを
得、その特性を測定した。その結果を（表２）に示す。

【００２１】（比較例５，６）ガラスフリットの組成を
（表２）に示すように本発明の範囲外とした他は実施例
１と同様にしてグリーンシートを得、その特性を測定し
た。その結果を（表２）に示す。

【００２２】この（表１）、（表２）から明らかなよう
に、本実施例による多層配線基板用セラミック組成物
は、従来の組成物と比較して極めて低い温度で焼成が可
能であり、かつ、機械的特性や電気的特性に優れＴＣＣ
の調整も容易であることがわかった。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明は、極めて低い温度
で焼成でき、かつ、Ａｕ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｃｕ等の
ペーストを内部電極として使用することが可能な上に、
焼成体の各種要求特性、すなわち、体積固有抵抗率、誘
電率、誘電正接、絶縁破壊強度、曲げ強度等、導体、抵
抗体等の電子回路を多層に形成する多層配線基板として
の良好なセラミック基板の特性を満足し、さらに、ＴＣ
Ｃも±０ｐｐｍ／℃〜±１００ｐｐｍ／℃と調整が容易
な極めて低原価で量産性に優れた多層配線基板用セラミ
ック組成物を実現できるものである。

フロントページの続き (72)発明者 長谷川 健一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラスフリット６０〜９５wt％と、チタン
   酸ストロンチウムとチタン酸カルシウムとの固溶体５〜
   ４０wt％と、からなることを特徴とする多層配線基板用
   セラミック組成物。
2. 【請求項２】前記ガラスフリットが少なくとも３０〜４
   ０wt％のＳｉＯ₂ と、１０〜２０wt％のＡｌ₂ Ｏ₃ と、
   ５〜２０wt％のＣａＯとＭｇＯの混合物と、５〜１５wt
   ％のＺｎＯと、１０〜２０wt％のＴｉＯ₂ と、０．５〜
   ２．０wt％のＢ ₂ Ｏ₃ と、０．２〜１．０wt％のＺｒＯ
   ₂ と、からなることを特徴とする請求項１に記載の多層
   配線基板用セラミック組成物。
3. 【請求項３】前記固溶体が５５〜７５モル％のチタン酸
   ストロンチウムと４５〜２５モル％のチタン酸カルシウ
   ムとからなることを特徴とする請求項１又は２の内いず
   れか１つに記載の多層配線基板用セラミック組成物。