JPH0713933B2 - 積層電気部品およびその製造法 - Google Patents
積層電気部品およびその製造法Info
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- JPH0713933B2 JPH0713933B2 JP61184373A JP18437386A JPH0713933B2 JP H0713933 B2 JPH0713933 B2 JP H0713933B2 JP 61184373 A JP61184373 A JP 61184373A JP 18437386 A JP18437386 A JP 18437386A JP H0713933 B2 JPH0713933 B2 JP H0713933B2
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、積層電気部品およびその製造法に関し、かつ
さらに詳しくは、その全てがオルト硼酸マグネシウムを
含有するセラミツク誘電体を使用する、ウエーハコンデ
ンサ、多層誘電体コンデンサ、および印刷回路アセンブ
リに関する。
さらに詳しくは、その全てがオルト硼酸マグネシウムを
含有するセラミツク誘電体を使用する、ウエーハコンデ
ンサ、多層誘電体コンデンサ、および印刷回路アセンブ
リに関する。
従来の技術 セラミツク誘電体を製造するため、硼酸塩フラツクスを
主量の高度焼成セラミツクに混合して使用することは公
知であり、例えば、本出願人の出願に係る米国特許明細
書第3885941号および同第4027209号に例示され；かつさ
らにバーン（Burn）の米国特許明細書第4101952号およ
び同第4308570号にも例示されている。しかしながら、
公知技術において焼結助剤として使用される全ての硼酸
塩フラツクスは、本出願人の出願に係る米国特許明細書
第4533974号を除き結晶質であるよりはむしろガラス質
であり、かつこれらが混合された高度焼成セラミツクの
固有最低焼結温度を下廻る融点を有する。
主量の高度焼成セラミツクに混合して使用することは公
知であり、例えば、本出願人の出願に係る米国特許明細
書第3885941号および同第4027209号に例示され；かつさ
らにバーン（Burn）の米国特許明細書第4101952号およ
び同第4308570号にも例示されている。しかしながら、
公知技術において焼結助剤として使用される全ての硼酸
塩フラツクスは、本出願人の出願に係る米国特許明細書
第4533974号を除き結晶質であるよりはむしろガラス質
であり、かつこれらが混合された高度焼成セラミツクの
固有最低焼結温度を下廻る融点を有する。
これらの公知の低融点ガラス質フラツクスの添加が、液
相焼結機構にビヒクルを提供することにより、焼結に所
要の温度を低減させる。この挙動の唯一の公知の除去
が、本出願人の出願に係る米国特許明細書第4266265号
に記載された結晶性珪酸カドミウムにより得られる。し
かし明白に、このフラツクスは硼酸塩ではなく、かつ焼
結助剤またはフラツクスとして有用であるこのような結
晶性化合物が認められることのできる理論または示唆が
得られない。
相焼結機構にビヒクルを提供することにより、焼結に所
要の温度を低減させる。この挙動の唯一の公知の除去
が、本出願人の出願に係る米国特許明細書第4266265号
に記載された結晶性珪酸カドミウムにより得られる。し
かし明白に、このフラツクスは硼酸塩ではなく、かつ焼
結助剤またはフラツクスとして有用であるこのような結
晶性化合物が認められることのできる理論または示唆が
得られない。
本出願人の出願に係る米国特許明細書第4533974号にお
いて特許請求された種種の焼結助剤の１つであつたオル
ト硼酸マグネシウムが、積層電気部品中でセラミツク誘
電体の主結晶成分として使用された場合、異常な誘電特
性を生じることが発見されかつ明細書に開示されてい
る。
いて特許請求された種種の焼結助剤の１つであつたオル
ト硼酸マグネシウムが、積層電気部品中でセラミツク誘
電体の主結晶成分として使用された場合、異常な誘電特
性を生じることが発見されかつ明細書に開示されてい
る。
従つてこのものは、酸化バリウムのような高融点材料と
ともに“溶融”されることが可能である。これは、“フ
ラツクス”との制限された表面反応におけるオルト硼酸
マグネシウム中の硼素の反応であり、“フラツクス”か
またはオルト硼酸マグネシウムの融点を十分に下廻る温
度で共融混合物を生じかつ液相焼結を誘導する。このこ
とは、高度焼成誘電体がオルト硼酸マグネシウムにほか
ならないので公知の事実である。
ともに“溶融”されることが可能である。これは、“フ
ラツクス”との制限された表面反応におけるオルト硼酸
マグネシウム中の硼素の反応であり、“フラツクス”か
またはオルト硼酸マグネシウムの融点を十分に下廻る温
度で共融混合物を生じかつ液相焼結を誘導する。このこ
とは、高度焼成誘電体がオルト硼酸マグネシウムにほか
ならないので公知の事実である。
さらに、この場合中枢の重要な化合物であるオルト硼酸
マグネシウムは極めて不明瞭な物質である。これは、３
種の単相硼酸マグネシウムの１つとして学問的に注目さ
れていることを除き、明白に用途がない。
マグネシウムは極めて不明瞭な物質である。これは、３
種の単相硼酸マグネシウムの１つとして学問的に注目さ
れていることを除き、明白に用途がない。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、もつぱらオルト硼酸マグネシウムより
成るセラミツク誘電体ブロツクを有する有用な積層電気
部品を得ることである。他の目的は、ウエーハコンデン
サ、モノリシツクコンデンサのような積層電気部品中の
誘電体、および印刷回路基板として、低い誘電率を有す
る極めて緊密な、大きいＱおよび高周波用セラミツクを
得ることである。他の目的は、セラミツクおよび金属部
材の同時焼成を包含する工程により製造されることので
きる部品を得ることである。他の目的は、卑金属を組込
みかつ還元雰囲気中で焼結されることのできる部品を得
ることである。他の目的は、さらに、同時焼成後に亀裂
および層間剥離を示すことのない高度焼成セラミツク材
料を含有する部品を得ることである。
成るセラミツク誘電体ブロツクを有する有用な積層電気
部品を得ることである。他の目的は、ウエーハコンデン
サ、モノリシツクコンデンサのような積層電気部品中の
誘電体、および印刷回路基板として、低い誘電率を有す
る極めて緊密な、大きいＱおよび高周波用セラミツクを
得ることである。他の目的は、セラミツクおよび金属部
材の同時焼成を包含する工程により製造されることので
きる部品を得ることである。他の目的は、卑金属を組込
みかつ還元雰囲気中で焼結されることのできる部品を得
ることである。他の目的は、さらに、同時焼成後に亀裂
および層間剥離を示すことのない高度焼成セラミツク材
料を含有する部品を得ることである。
問題点を解決するための手段 本発明によれば、前記目的は、オルト硼酸マグネシウム
85〜100モル％より成る緊密に焼結された第１のセラミ
ツク層；および前記１つの層に付着せる少くとも１つの
焼成された連続導電膜を有する積層電気部品により達成
される。
85〜100モル％より成る緊密に焼結された第１のセラミ
ツク層；および前記１つの層に付着せる少くとも１つの
焼成された連続導電膜を有する積層電気部品により達成
される。
さらに本発明は、前記積層電気部品を製造するに当り、 ａ）オルト硼酸マグネシウム85〜100モル％より成る出
発セラミツク粉末を製造し； ｂ）前記出発粉末に液体ビヒクルを合して第１のスラリ
ーを形成し； ｃ）前記第１のスラリーより成る少くとも１つの第１の
層を形成しかつ前記スラリーを乾燥し； ｄ）１部分の前記第１の層上に電極用インキより成る１
つの膜を付着させ； ｅ）乾燥せる前記層を緊密なセラミツク層へ焼結および
変換し：かつ ｆ）電極用インキより成る前記膜を焼成および焼結して
前記第１のセラミツク層に付着せる導電膜を形成するこ
とを特徴とする方法に関する。
発セラミツク粉末を製造し； ｂ）前記出発粉末に液体ビヒクルを合して第１のスラリ
ーを形成し； ｃ）前記第１のスラリーより成る少くとも１つの第１の
層を形成しかつ前記スラリーを乾燥し； ｄ）１部分の前記第１の層上に電極用インキより成る１
つの膜を付着させ； ｅ）乾燥せる前記層を緊密なセラミツク層へ焼結および
変換し：かつ ｆ）電極用インキより成る前記膜を焼成および焼結して
前記第１のセラミツク層に付着せる導電膜を形成するこ
とを特徴とする方法に関する。
本発明による積層電気部品の製造法は、オルト硼酸マグ
ネシウム、Mg3B2O685〜100モル％より成る出発セラミツ
ク粉末を製造する工程を包含する。スラリーが、この出
発セラミツク粉末を液体ビヒクル中に分散することによ
り形成される。このスラリーの層がベース上に流し込ま
れかつ乾燥される。電極用インキの膜が、この乾燥せる
層の１部分に配置される。この乾燥せるスラリー層が、
セラミツクが緊密化しかつ熟成するまで焼結される。電
極用インキが、セラミツクと接触する固体導電膜に焼成
および焼結される。
ネシウム、Mg3B2O685〜100モル％より成る出発セラミツ
ク粉末を製造する工程を包含する。スラリーが、この出
発セラミツク粉末を液体ビヒクル中に分散することによ
り形成される。このスラリーの層がベース上に流し込ま
れかつ乾燥される。電極用インキの膜が、この乾燥せる
層の１部分に配置される。この乾燥せるスラリー層が、
セラミツクが緊密化しかつ熟成するまで焼結される。電
極用インキが、セラミツクと接触する固体導電膜に焼成
および焼結される。
このアセンブリは、セラミツクウエーハコンデンサ、モ
ノリシツクセラミツクコンデンサのような無数の積層電
子部本の核、および印刷回路板を形成することができ
る。
ノリシツクセラミツクコンデンサのような無数の積層電
子部本の核、および印刷回路板を形成することができ
る。
さらに詳記せるように、オルト硼酸マグネシウムは、高
性能の電気部品が得られる特異な特性組合せを有する。
略述すれば、オルト硼酸マグネシウムの誘電率（7.2）
は極めて低く、これが小容量コンデンサの形成をわずか
な許容誤差で可能にし、かつ印刷回路基板の場合配線間
容量を低減させる。この利点が、極めて高い周波数にお
ける高いＱ（低いDF）、大きい密度および、隣接する異
なる組成の同時焼成セラミツクとの大きい結合力と合せ
られ、多層印刷回路基板における構造の大きい融通性が
得られる。またこのものは、空気中で焼成されることが
できるか、または埋設された卑金属電極、例えば銅また
はニツケルと同時焼成されることができる。
性能の電気部品が得られる特異な特性組合せを有する。
略述すれば、オルト硼酸マグネシウムの誘電率（7.2）
は極めて低く、これが小容量コンデンサの形成をわずか
な許容誤差で可能にし、かつ印刷回路基板の場合配線間
容量を低減させる。この利点が、極めて高い周波数にお
ける高いＱ（低いDF）、大きい密度および、隣接する異
なる組成の同時焼成セラミツクとの大きい結合力と合せ
られ、多層印刷回路基板における構造の大きい融通性が
得られる。またこのものは、空気中で焼成されることが
できるか、または埋設された卑金属電極、例えば銅また
はニツケルと同時焼成されることができる。
実施例 以下に、本発明を図面実施例につき詳説する。
例１と表示される方法において、Mg3B2O6を、硼酸およ
び炭酸マグネシウムを微粉砕することにより製造した。
これら２つの化合物を、アセトン中で微粉砕しかつ乾燥
し、1200℃で焼しかつ粉砕し、Ｘ線回折分析により確
認されたようなMg3B2O6の粉末を形成した。このもの
は、Ｘ線による理論的な極限密度3.10g/cm3を有するオ
ルトホムビツク（Orthombic）な結晶構造を有する。
び炭酸マグネシウムを微粉砕することにより製造した。
これら２つの化合物を、アセトン中で微粉砕しかつ乾燥
し、1200℃で焼しかつ粉砕し、Ｘ線回折分析により確
認されたようなMg3B2O6の粉末を形成した。このもの
は、Ｘ線による理論的な極限密度3.10g/cm3を有するオ
ルトホムビツク（Orthombic）な結晶構造を有する。
多数の実験的なウエーハ形コンデンサを製造しかつ第１
図に示した。まず、このウエーハブロツクを、出発粉末
を約２時間湿式微粉砕しかつ乾燥する常用の工程により
形成した。この実施例において、出発粉末が前述のMg3B
2O6より成る。これに引続き、中間粉砕およびジエツト
微粉砕することにより、平均粒径約１〜1.5ミクロンと
した。この微粉末を有機ビヒクルに合し、かつキヤスト
方形チツプ（cast squre）（約１cm2）を約0.6mm厚に形
成した。
図に示した。まず、このウエーハブロツクを、出発粉末
を約２時間湿式微粉砕しかつ乾燥する常用の工程により
形成した。この実施例において、出発粉末が前述のMg3B
2O6より成る。これに引続き、中間粉砕およびジエツト
微粉砕することにより、平均粒径約１〜1.5ミクロンと
した。この微粉末を有機ビヒクルに合し、かつキヤスト
方形チツプ（cast squre）（約１cm2）を約0.6mm厚に形
成した。
これらキヤスト方形チツプの１群（例２）を空気中で12
00℃で焼結するとともに、他の群（例３）を酸素10-9気
圧の酸素分圧を有する雰囲気中で1200℃で焼結した。銀
電極用ペーストを、それぞれの熟成セラミツクキヤスト
方形チツプ、またはウエーハの２つの主面に施こし、か
つこれらウエーハを800℃で焼成し、第１図に示すよう
にそれぞれブロック10および電極11および12を有するウ
エーハコンデサを形成した。
00℃で焼結するとともに、他の群（例３）を酸素10-9気
圧の酸素分圧を有する雰囲気中で1200℃で焼結した。銀
電極用ペーストを、それぞれの熟成セラミツクキヤスト
方形チツプ、またはウエーハの２つの主面に施こし、か
つこれらウエーハを800℃で焼成し、第１図に示すよう
にそれぞれブロック10および電極11および12を有するウ
エーハコンデサを形成した。
例２および３の群からのウエーハコンデンサは実質的に
同じであつた：すなわちこれらは、乳白色であり、理論
的に可能な密度の97％の異常に高い密度、誘電率7.2を
示し、かつ1MHzおよび25℃でDF0.01％以下であつた。
同じであつた：すなわちこれらは、乳白色であり、理論
的に可能な密度の97％の異常に高い密度、誘電率7.2を
示し、かつ1MHzおよび25℃でDF0.01％以下であつた。
例４において、例１の焼Mg3B2O6の他の１部分を有機
ビヒクルと合してスラリーを形成し、このスラリーを５
ミル（0.13mm）厚の層で繰返し付着させたが、それぞれ
の層は、次のスラリー層を付着させる前に乾燥しかつそ
の上に10Ag/90Pdより成る電極用インキを付着させた。
最後の３つのまたは最上位のスラリー層およびはじめの
３つのスラリー層は電極用インキで被覆しなかつた。６
つの電極膜とそれらの間の５つの有効誘電層とが存在す
る。このアセンブリを1200℃で で焼結し、全ての有機物質をこれら２つのインキおよび
スラリー層から駆出し、かつ金属を、Mg3B2O6より成る
焼結誘電ブロック20中に埋設された10Ag/90Pd合金膜電
極に合金する。この方法で、モノリシツクセラミツクコ
ンデンサを第２図に示すように形成したが、その場合左
端に延びる埋設電極21および右側に延びる埋設電極22が
左端および右側でそれぞれ銀端子25および26により接続
されている。
ビヒクルと合してスラリーを形成し、このスラリーを５
ミル（0.13mm）厚の層で繰返し付着させたが、それぞれ
の層は、次のスラリー層を付着させる前に乾燥しかつそ
の上に10Ag/90Pdより成る電極用インキを付着させた。
最後の３つのまたは最上位のスラリー層およびはじめの
３つのスラリー層は電極用インキで被覆しなかつた。６
つの電極膜とそれらの間の５つの有効誘電層とが存在す
る。このアセンブリを1200℃で で焼結し、全ての有機物質をこれら２つのインキおよび
スラリー層から駆出し、かつ金属を、Mg3B2O6より成る
焼結誘電ブロック20中に埋設された10Ag/90Pd合金膜電
極に合金する。この方法で、モノリシツクセラミツクコ
ンデンサを第２図に示すように形成したが、その場合左
端に延びる埋設電極21および右側に延びる埋設電極22が
左端および右側でそれぞれ銀端子25および26により接続
されている。
このセラミツクの密度が理論値の97.2％、かつ誘電率が
7.2であつた。これらモノリシツクコンデンサは例２お
よび３のウエーハコンデンサよりも大きいキヤパシタン
ス（すなわち32pF）を有し、従つて10KHzおよび100KHz
におけるDFを測定することが可能であつた。100KHzでDF
が0.05％であり、かつ1MHzでこれが0.01％以下にとどま
つた。キヤパシタンスの温度係数は、−55℃でプラス10
0パーツ・パー・ミリオン（P100ppm/℃）、および＋115
℃でP150ppm/℃であつた。
7.2であつた。これらモノリシツクコンデンサは例２お
よび３のウエーハコンデンサよりも大きいキヤパシタン
ス（すなわち32pF）を有し、従つて10KHzおよび100KHz
におけるDFを測定することが可能であつた。100KHzでDF
が0.05％であり、かつ1MHzでこれが0.01％以下にとどま
つた。キヤパシタンスの温度係数は、−55℃でプラス10
0パーツ・パー・ミリオン（P100ppm/℃）、および＋115
℃でP150ppm/℃であつた。
他の種々のウエーハコンデンサを、前述の常法の工程に
より、出発粉末として、わずかな量の他の１種または２
種の粉末化合物が添加された前記Mg3B2O6を使用して製
造した。
より、出発粉末として、わずかな量の他の１種または２
種の粉末化合物が添加された前記Mg3B2O6を使用して製
造した。
例５、７および９において、誘電体は、バリウムおよび
マンガンの炭酸塩より成る種々の添加物を含有し、かつ
減圧中で1100℃で極めて緊密な熟成セラミツクに焼結さ
れた。誘電率が約10％増大した。例５において、マンガ
ン炭酸塩なしにバリウム3.7モルパーセントを添加しほ
ぼ最適な結果が得られ、すなわち焼結温度低下が約50℃
までであり、かつDFが極めてわずかにとどまつた。空気
中で焼結されることを除きそれぞれ例５、７および９と
同じである例６、８および10の場合、結果が極めて類似
する。
マンガンの炭酸塩より成る種々の添加物を含有し、かつ
減圧中で1100℃で極めて緊密な熟成セラミツクに焼結さ
れた。誘電率が約10％増大した。例５において、マンガ
ン炭酸塩なしにバリウム3.7モルパーセントを添加しほ
ぼ最適な結果が得られ、すなわち焼結温度低下が約50℃
までであり、かつDFが極めてわずかにとどまつた。空気
中で焼結されることを除きそれぞれ例５、７および９と
同じである例６、８および10の場合、結果が極めて類似
する。
例11において、添加物が硼酸亜鉛カドミウム2ZnO・CdO
・B2O3である（注記：この化合物表示は酸化物成分のモ
ル％である）。この物質は、他のセラミツク誘電体で焼
結温度を低減するためのフラツクス添加物として使用さ
れている。しかしながらこの実施例の場合、明白にバリ
ウムのように十分ではない。DFが極めて低いとはいえ、
誘電体の密度が比較的低く、かつ焼結温度が同じ添加量
でわずかに低減される。
・B2O3である（注記：この化合物表示は酸化物成分のモ
ル％である）。この物質は、他のセラミツク誘電体で焼
結温度を低減するためのフラツクス添加物として使用さ
れている。しかしながらこの実施例の場合、明白にバリ
ウムのように十分ではない。DFが極めて低いとはいえ、
誘電体の密度が比較的低く、かつ焼結温度が同じ添加量
でわずかに低減される。
例12〜17において、種々の（モル）量の酸化チリウムを
硼酸マグネシウムに添加した。実際に、リチウムを炭酸
リチウムとして添加した。それぞれの組成の若干のウエ
ーハを50℃間隔の温度で焼結することにより、それぞれ
の組成の最低焼結温度を測定した。
硼酸マグネシウムに添加した。実際に、リチウムを炭酸
リチウムとして添加した。それぞれの組成の若干のウエ
ーハを50℃間隔の温度で焼結することにより、それぞれ
の組成の最低焼結温度を測定した。
例13において、リチウム添加剤の焼結温度低減効果が３
モル％レベルで最大である、焼結を部分的酸素雰囲気中
で行ない、DFを若干犠牲にすることによりほぼ同じ密度
が得られる例14の場合を除き、DFが実質的に不変なまま
である。
モル％レベルで最大である、焼結を部分的酸素雰囲気中
で行ない、DFを若干犠牲にすることによりほぼ同じ密度
が得られる例14の場合を除き、DFが実質的に不変なまま
である。
例18において、例13および14と同じLi2O３モル％組成物
を使用し、５つの埋設電極、４つの“有効な"6ミル（0.
15mm）厚誘電層、および総キヤパシタンス32ピコフアラ
ツドを有するモノリシツクセラミツクコンデンサを形成
した。埋設電極は、工業規格による電極合金70Ag/30Pd
であつた。誘電率が7.2であり、1MHzにおけるDFが0.01
％以下であり、キヤパシタンスの温度係数が−55℃〜＋
125℃を平均して75ppm/℃であり、かつ絶縁抵抗率が200
ボルトおよび150℃で106メグオーム以上である。
を使用し、５つの埋設電極、４つの“有効な"6ミル（0.
15mm）厚誘電層、および総キヤパシタンス32ピコフアラ
ツドを有するモノリシツクセラミツクコンデンサを形成
した。埋設電極は、工業規格による電極合金70Ag/30Pd
であつた。誘電率が7.2であり、1MHzにおけるDFが0.01
％以下であり、キヤパシタンスの温度係数が−55℃〜＋
125℃を平均して75ppm/℃であり、かつ絶縁抵抗率が200
ボルトおよび150℃で106メグオーム以上である。
Ｑの付加的条件を伝送線法（transmission−line metho
d）により形成した。200MHzでＱが150であり；および40
0MHzでＱが約100と実測されたが、これはDF0.01に相応
する。
d）により形成した。200MHzでＱが150であり；および40
0MHzでＱが約100と実測されたが、これはDF0.01に相応
する。
例19において、70Ag/30Pd合金の代りに95Ag/5Pd（重量
単位）の銀に富む合金をしようすることを除き、例18の
モノリシツクコンデンサと正確に同じ方法により、もう
１つのモノリシツクコンデンサを製造した。このコンデ
ンサで、Ｑが200MHzで4000であり、かつ400MHzで350で
あつた。このことは、高周波において、埋設電極の低効
率、およびこれと異なる誘電体が容量損失を生じる大き
い要因になる傾向があることを表わす。
単位）の銀に富む合金をしようすることを除き、例18の
モノリシツクコンデンサと正確に同じ方法により、もう
１つのモノリシツクコンデンサを製造した。このコンデ
ンサで、Ｑが200MHzで4000であり、かつ400MHzで350で
あつた。このことは、高周波において、埋設電極の低効
率、およびこれと異なる誘電体が容量損失を生じる大き
い要因になる傾向があることを表わす。
測定を、フラツクス（酸化リチウム３％）を含有するお
よび含有せざるオルト硼酸マグネシウムの若干の材料特
性につき行なつた；これらセラミツクは、空気中で1200
℃および1050℃でそれぞれ焼結されていた。
よび含有せざるオルト硼酸マグネシウムの若干の材料特
性につき行なつた；これらセラミツクは、空気中で1200
℃および1050℃でそれぞれ焼結されていた。
若干のこれら特性は、印刷回路基板および多層回路板と
して使用される高密度アルミナブロツクの特性と類似す
る。例えば、熱膨張係数が容量の温度係数とほぼ同じで
ある。しかしながら本発明の硼酸マグネシウムは、これ
ら用途に顕著な利点を提供する特性を有する。
して使用される高密度アルミナブロツクの特性と類似す
る。例えば、熱膨張係数が容量の温度係数とほぼ同じで
ある。しかしながら本発明の硼酸マグネシウムは、これ
ら用途に顕著な利点を提供する特性を有する。
オルト硼酸マグネシウム誘電体の焼結温度は、アルミナ
の最低焼結温度、すなわち1450℃を実質的に下廻る。こ
の利点が、セラミツクと同時焼成する際に溶融しない材
料の数を増大させ、かつ多種多様な電極または抵抗体材
料がセラミツク多層回路板中に埋設されることができ
る。乾燥せるエマルジヨンを焼成する技術を使用する他
のオルト硼酸マグネシウム製造法は、極めて微細であり
かつ低温でフラツクスなしに焼結する傾向があり、かつ
丈夫な低焼成基板が製造できると期待される粉末が得ら
れる。またこのものは、マグネシウムおよび硼素酸化物
先駆体が吸湿性であるが、オルト硼酸マグネシウムがそ
うでなはなく、誘電体セラミツクの極めて重要な利点で
あると判明した。
の最低焼結温度、すなわち1450℃を実質的に下廻る。こ
の利点が、セラミツクと同時焼成する際に溶融しない材
料の数を増大させ、かつ多種多様な電極または抵抗体材
料がセラミツク多層回路板中に埋設されることができ
る。乾燥せるエマルジヨンを焼成する技術を使用する他
のオルト硼酸マグネシウム製造法は、極めて微細であり
かつ低温でフラツクスなしに焼結する傾向があり、かつ
丈夫な低焼成基板が製造できると期待される粉末が得ら
れる。またこのものは、マグネシウムおよび硼素酸化物
先駆体が吸湿性であるが、オルト硼酸マグネシウムがそ
うでなはなく、誘電体セラミツクの極めて重要な利点で
あると判明した。
アルミナの誘電率は９であり、オルト硼酸セラミツクよ
りも約26％大である。このことが、オルト硼酸マグネシ
ウムを使用し製造された同じ寸法の印刷回路基板および
多層回路板の配線間容量の相応する低減を生じる。選択
的に後者は、配線間容量が常用のアルミナ対応品により
示された価に達しない程度に小形に製造されることがで
きる。
りも約26％大である。このことが、オルト硼酸マグネシ
ウムを使用し製造された同じ寸法の印刷回路基板および
多層回路板の配線間容量の相応する低減を生じる。選択
的に後者は、配線間容量が常用のアルミナ対応品により
示された価に達しない程度に小形に製造されることがで
きる。
第３図において、オルト硼酸マグネシウム材料より成る
印刷回路基板30は、その上にスクリーン印刷により形成
された複数の導電膜32,33,34,35,36および37を有する。
これら導電体は、セラミツク基板を焼結する前またはそ
の後に付着されることができる。高抵抗率の膜39は、例
えば米国特許明細書第3989874号に記載されたものであ
ればよい。第２図のものと類似するモノリシツクセラミ
ツクコンデンサ40が、導電体33および34に半田取付けし
て示されている。
印刷回路基板30は、その上にスクリーン印刷により形成
された複数の導電膜32,33,34,35,36および37を有する。
これら導電体は、セラミツク基板を焼結する前またはそ
の後に付着されることができる。高抵抗率の膜39は、例
えば米国特許明細書第3989874号に記載されたものであ
ればよい。第２図のものと類似するモノリシツクセラミ
ツクコンデンサ40が、導電体33および34に半田取付けし
て示されている。
第４図において、多層セラミツク印刷回路板が、オルト
硼酸材料範囲、例えば、ハツチングなしの範囲42,43お
よび44;金属導電体、例えば46,47,48,49,50,51および5
2;高抵抗率のレジスタ膜55;および高誘電率セラミツク
材料59、例えば本出願人に係る米国特許明細書4324750
号に記載された鉛・バリウム・ランタニウム・ジルコネ
ート・チタネートから形成されている。前記米国特許明
細書の例７の材料が使用されかつ遊導率1800以上を有
し、導電体46および51間の大きいキヤパシタンス価を有
する埋設コンデンサを形成する。他の導電体、例えば51
および49間の配線間キヤパシタンスが極めて低い価を有
する。導電バイアス、例えば54が、生型のセラミツク層
に孔を打抜きかつこれに金属を充填する標準的方法によ
り製造されることができる。シリコン集積回路チツプ60
が、導電体；例えば49,50および52に直接に面結合され
て示されている。この面結合は、半田突起が基板導電体
に再流動半田結合するまで加熱するような常法による
か、またはこのアセンブリを超音波加熱することにより
実施されることができる。
硼酸材料範囲、例えば、ハツチングなしの範囲42,43お
よび44;金属導電体、例えば46,47,48,49,50,51および5
2;高抵抗率のレジスタ膜55;および高誘電率セラミツク
材料59、例えば本出願人に係る米国特許明細書4324750
号に記載された鉛・バリウム・ランタニウム・ジルコネ
ート・チタネートから形成されている。前記米国特許明
細書の例７の材料が使用されかつ遊導率1800以上を有
し、導電体46および51間の大きいキヤパシタンス価を有
する埋設コンデンサを形成する。他の導電体、例えば51
および49間の配線間キヤパシタンスが極めて低い価を有
する。導電バイアス、例えば54が、生型のセラミツク層
に孔を打抜きかつこれに金属を充填する標準的方法によ
り製造されることができる。シリコン集積回路チツプ60
が、導電体；例えば49,50および52に直接に面結合され
て示されている。この面結合は、半田突起が基板導電体
に再流動半田結合するまで加熱するような常法による
か、またはこのアセンブリを超音波加熱することにより
実施されることができる。
例20において、例18のモノリシツクセラミツクコンデン
サの製造に使用された硼酸マグネシウムスラリーを、ド
クターブレード法を使用し板上に流延しかつ乾燥した。
70Ag/30Pd電極用インキを乾燥スラリー層の面に印刷し
た。引続き、前記鉛・バリウム・ランタニウム・ジルコ
ネート・チタネートの１ミル（0.025mm）スラリー層
を、同じ方法により印刷面上に形成し、かつ乾燥した。
再び、印刷された電極用キンキ層を形成し、かつ硼酸マ
グネシウムスラリーより成る最上層を付着させ、２面電
極チタネート層周りにサンドイツチを形成した。このア
センブリを1050℃で空気中で焼結した。この焼結サンド
イツチを切断しかつ顕微鏡下で検査した。隣接する層の
完全な結合が得られ、全ての位置で分離または層間剥離
が認められなかつた。
サの製造に使用された硼酸マグネシウムスラリーを、ド
クターブレード法を使用し板上に流延しかつ乾燥した。
70Ag/30Pd電極用インキを乾燥スラリー層の面に印刷し
た。引続き、前記鉛・バリウム・ランタニウム・ジルコ
ネート・チタネートの１ミル（0.025mm）スラリー層
を、同じ方法により印刷面上に形成し、かつ乾燥した。
再び、印刷された電極用キンキ層を形成し、かつ硼酸マ
グネシウムスラリーより成る最上層を付着させ、２面電
極チタネート層周りにサンドイツチを形成した。このア
センブリを1050℃で空気中で焼結した。この焼結サンド
イツチを切断しかつ顕微鏡下で検査した。隣接する層の
完全な結合が得られ、全ての位置で分離または層間剥離
が認められなかつた。
例20は、オルト硼酸マグネシウムが他のセラミツク材料
と同時焼成されかつそれと十分に結合しうることを示
す。従つてこの例は、第４図のような多層回路の基本的
な可能性を示す。
と同時焼成されかつそれと十分に結合しうることを示
す。従つてこの例は、第４図のような多層回路の基本的
な可能性を示す。
第１図〜第４図はそれぞれ本発明による装置の１実施例
の構造を示すもので、第１図はウエーハコンデンサの断
面図、第２図はモノリシツクセラミツクコンデンサの断
面図、第３図は第２図と類似のコンデンサを取付け印刷
回路基板の断面図、および第４図は多層セラミツク印刷
回路アセンブリの断面図である。 10……ウエーハブロツク、11,12……電極、20……焼結
誘電ブロツク、21,22……埋設電極、25,26……銀端子、
30……印刷回路基板、32〜37……導電膜、39……高抵抗
膜、40……モノリシツクセラミツクコンデンサ、42〜44
……オルト硼酸マグネシウム部、46〜52……金属導電
体、55……高抵抗膜、59……高誘電率セラミツク材料、
60……シリコン集積回路チツプ。
の構造を示すもので、第１図はウエーハコンデンサの断
面図、第２図はモノリシツクセラミツクコンデンサの断
面図、第３図は第２図と類似のコンデンサを取付け印刷
回路基板の断面図、および第４図は多層セラミツク印刷
回路アセンブリの断面図である。 10……ウエーハブロツク、11,12……電極、20……焼結
誘電ブロツク、21,22……埋設電極、25,26……銀端子、
30……印刷回路基板、32〜37……導電膜、39……高抵抗
膜、40……モノリシツクセラミツクコンデンサ、42〜44
……オルト硼酸マグネシウム部、46〜52……金属導電
体、55……高抵抗膜、59……高誘電率セラミツク材料、
60……シリコン集積回路チツプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 1/16 Ｅ 6921−4Ｅ
Claims (22)
- 【請求項１】オルト硼酸マグネシウム85〜100モル％よ
り成る緊密に焼結された第１のセラミツク層（10,2
0）；および前記１つの層に付着せる少くとも１つの焼
成された連続導電膜（11,12,21,22）を有する積層電気
部品。 - 【請求項２】付加的に、前記１つの層を被覆しかつ前記
連続導電膜を埋設するもう１つの焼結セラミツク層より
成り、これらセラミツク層が同時焼結されて単一のセラ
ミツク体を形成していることを特徴とする、特許請求の
範囲第１項記載の積層電気部品。 - 【請求項３】前記第２のセラミツク層が表面導電膜を有
してコンデンサを形成し、このコンデンサ中で前記第２
のセラミツク層が有効誘電体として役立つことを特徴と
する、特許請求の範囲第２項記載の積層電気部品。 - 【請求項４】前記１方およびもう１つの導電膜がそれぞ
れ前記単一セラミツク体の対向終端部に延びるにすぎな
いことを特徴とする、特許請求の範囲第３項記載の積層
電気部品。 - 【請求項５】前記１つの埋設導電膜が銅であることを特
徴とする、特許請求の範囲第２項記載の積層電気部品。 - 【請求項６】前記第２のセラミツク層が、前記第１の層
よりも大きい誘電率を有することを特徴とする、特許請
求の範囲第２項記載の積層電気部品。 - 【請求項７】前記第２のセラミツク層の組成が、前記第
１のセラミツク層と同じであることを特徴とする、特許
請求の範囲第２項記載の積層電気部品。 - 【請求項８】前記緊密に焼結されたセラミツク層が、オ
ルト硼酸マグネシウム85〜100モル％および焼結助剤０
〜15モル％より成ることを特徴とする、特許請求の範囲
第１項記載の積層電気部品。 - 【請求項９】前記焼結助剤がBaOであることを特徴とす
る、特許請求の範囲第８項記載の積層電気部品。 - 【請求項１０】前記焼結助剤がLi2Oであることを特徴と
する、特許請求の範囲第８項記載の積層電気部品。 - 【請求項１１】オルト硼酸マグネシウム85〜100モル％
より成る緊密に焼結された第１のセラミツク層；および
前記１つの層に付着せる少くとも１つの焼成された連続
導電膜を有する装置を製造するに当り： ａ）オルト硼酸マグネシウム85〜100モル％より成る出
発セラミツク粉末を製造し； ｂ）前記出発粉末に液体ビヒクルを合して第１のスラリ
ーを形成し； ｃ）前記第１のスラリーより成る少くとも１つの第１の
層を形成しかつ前記スラリーを乾燥し； ｄ）１部分の前記第１の層上に電極用インキより成る１
つの膜を付着させ； ｅ）乾燥せる前記層を緊密なセラミツク層へ焼結および
変換し；かつ ｆ）電極用インキより成る前記膜を焼成および焼結して
前記第１のセラミツク層に付着せる導電膜を形成するこ
とを特徴とする積層電気部品の製造法。 - 【請求項１２】前記第１の層および前記１つの電極膜
が、粉末誘電体材料および液体キヤリヤの混合物より成
るスラリーより成る第２の被覆層を有し、かつ前記第２
の被覆層が乾燥され、前記焼結および焼成が同時に実施
され、その中に埋設電極を有する単一の緊密なセラミツ
ク体を形成することを特徴とする、特許請求の範囲第11
項記載の積層電気部品の製造法。 - 【請求項１３】前記粉末誘電材料が前記出発粉末と実質
的に同じ組成を有し、かつ前記キヤリヤの組成が前記ビ
ヒクルと実質的に同じであり、従つてこれら層の組成が
実質的に相互に同じであることを特徴とする、特許請求
の範囲第12項記載の積層電気部品の製造法。 - 【請求項１４】前記焼結が、電極用インキより成るもう
１つの膜を前記第２の層の外部に付着させることによ
り、前記第２の層と前記１方の電極膜とにわたる容量関
係が得られるように行なわれることを特徴とする、特許
請求の範囲第12項記載の積層電気部品の製造法。 - 【請求項１５】前記付着が、前記電極膜相互の配置を、
前記２つの層のアセンブリのそれぞれ対向終端部に延び
かつそこで露出されるように実施し、その結果前記焼成
後にモノリシツクセラミツクコンデンサが形成されるこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第14項記載の積層電気
部品の製造法。 - 【請求項１６】前記電極用インキが実質的にビヒクル中
の卑金属より成り、かつ焼成が、前記卑金属の酸化／還
元特性を下廻る低い酸素分圧雰囲気中で実施されること
を特徴とする、特許請求の範囲第12項記載の積層電気部
品の製造法。 - 【請求項１７】前記卑金属が銅であることを特徴とす
る、特許請求の範囲第16項記載の積層電気部品の製造
法。 - 【請求項１８】前記焼成後、前記第２の層が前記第１の
層よりも実質的に大きい誘電率を有することを特徴とす
る、特許請求の範囲第12項記載の積層電気部品の製造
法。 - 【請求項１９】前記配合物が、前記出発粉末と、もう１
つのセラミツクコンパウンドの先駆体を含有するもう１
つの粉末との混合物を含有することを特徴とする、特許
請求の範囲第11項記載の積層電気部品の製造法。 - 【請求項２０】前記もう１つのコンパウンドが、1150℃
を上廻る最低焼結温度特性を有するセラミツクであるこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第19項記載の積層電気
部品の製造法。 - 【請求項２１】前記出発粉末の量が、前記出発粉末およ
び前記もう１つの粉末の総量の10重量パーセントを下廻
り、かつ前記焼結が、1150℃と等しいかまたはそれを下
廻る温度で実施されることを特徴とする、特許請求の範
囲第19項記載の積層電気部品の製造法。 - 【請求項２２】前記１方の膜の付着が、前記焼成後に導
電性パツチとなる、前記１方の膜より成る複数のパツチ
を形成し；かつ付加的に、前記焼成されたセラミツク
に、その片面から延びる導電突起を有する集積回路チツ
プを、前記導電突起を前記導電膜上に位置決めしかつ電
圧印加することにより取付け、それらの間に永久的な導
電接続を形成することを包含することを特徴とする、特
許請求の範囲第11項記載の積層電気部品の製造法。
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