JPH08172274A - セラミック多層基板 - Google Patents

セラミック多層基板

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JPH08172274A
JPH08172274A JP6317018A JP31701894A JPH08172274A JP H08172274 A JPH08172274 A JP H08172274A JP 6317018 A JP6317018 A JP 6317018A JP 31701894 A JP31701894 A JP 31701894A JP H08172274 A JPH08172274 A JP H08172274A
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JP
Japan
Prior art keywords
ceramic
glass
substrate
thermal expansion
dielectric constant
Prior art date
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JP6317018A
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English (en)
Inventor
Mitsuyoshi Nishide
充良 西出
Koji Tani
広次 谷
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】異なるセラミック基板の張り合わせ時やその後
のヒートショックによるクラックの発生が抑えられ、か
つ、耐湿性、絶縁特性に優れた信頼性の高いセラミック
多層基板を提供する。 【構成】熱膨張係数の差が1×10-6/℃以内の異種の
セラミック基板が、ガラスによって張り合わされてい
る。そして、ガラスの熱膨張係数と両隣のセラミック基
板との熱膨張係数との差は、1×10-6/℃以内にある
ことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子機器、電子部品を構
成するセラミック多層基板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器、電子部品を構成する回
路基板として、セラミック多層基板が多く用いられるよ
うになってきた。このセラミック多層基板には、電子機
器、電子部品の高密度化・高集積化などを実現させるた
めに、低誘電率基板と高誘電率基板などの異なる特性を
有するセラミック基板が張り合わされたものがある。
【0003】具体的にセラミック多層基板は、例えば、
高誘電率セラミック基板内部に複数のコンデンサなどを
設け、これを配線によって表面に引き出すとともに表面
に厚膜回路を構成した第1のセラミック基板と、低誘電
率セラミック基板内部に複数のコンデンサやコイルなど
を設け、これらを配線によって表面に引き出すとともに
表面に厚膜回路を構成した第2のセラミック基板とを、
樹脂あるいはガラスなどによって張り合わせると同時に
対向する導体を接続し、さらに第1あるいは第2のセラ
ミック基板の表面に他の電子部品を装着した構成を備え
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
異種特性のセラミック基板をガラスまたは樹脂で張り合
わせて一体化したセラミック多層基板は、次のような問
題点を有していた。
【0005】即ち、一体化するセラミック基板の熱膨張
係数が互いに大きく違う場合、ガラスを溶融させて張り
合わせた後の降温時やヒートショックなどで、張り合わ
せ部やセラミック基板に応力を生じ、クラックが発生し
た。
【0006】また接合部に発生する応力を緩和するた
め、ヤング率の小さい樹脂を使用することにより、クラ
ックの発生は抑えられるが、張り合わせ部の耐湿性が劣
化し、高信頼性の要求されるところでの使用は不可能で
あった。
【0007】そこで本発明の目的は、異なるセラミック
基板の張り合わせ時やその後のヒートショックによるク
ラックの発生が抑えられ、かつ、耐湿性、絶縁特性に優
れた信頼性の高いセラミック多層基板およびその製造方
法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のセラミック多層基板は、熱膨張係数の差が
1×10-6/℃以内の異種のセラミック基板がガラスに
よって張り合わされていることを特徴とする。
【0009】また、内部に受動素子が形成され、該受動
素子が配線によって表面に引き出されているとともに、
表面に厚膜回路が形成されている第1のセラミック基板
と、該第1のセラミック基板との熱膨張係数の差が1×
10-6/℃以内にあって内部に受動素子が形成され、該
受動素子が配線によって表面に引き出されているととも
に、表面に厚膜回路が形成されている第2のセラミック
基板とが、ガラスによって張り合わされており、かつ、
該ガラスの層内に形成されたバイア導体によって対向す
る導体が接続され、さらに、第1または第2のセラミッ
ク基板の表面に電子部品が装着されていることを特徴と
する。
【0010】そして、ガラスの熱膨張係数と、該ガラス
の一方面、他方面とそれぞれ接する各セラミック基板の
熱膨張係数との差が、1×10-6/℃以内にあることが
好ましい。
【0011】
【作用】本発明のセラミック多層基板は、熱膨張係数の
差が1×10-6/℃以内の異種のセラミック基板をガラ
スで張り合わせたものである。したがって、ガラスを溶
融させて張り合わせた後の降温時あるいはその後のヒー
トショック時に、セラミック基板の熱膨張係数の違いに
よって発生する応力が小さくなる。
【0012】そして、張り合わせる2種のセラミック基
板との熱膨張係数の差が1×10-6/℃以内にあるガラ
スを選定することによって、上記発生応力がさらに小さ
くなる。
【0013】また、ガラスで張り合わすため、樹脂で張
り合わせた場合と比べて、耐湿性、絶縁特性に優れたも
のとなる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について、互いの熱膨
張係数の差が1×10-6/℃以内のBaTiO3 系の高
誘電率基板とBaO−Al2 3 −SiO2 系の低誘電
率基板とを張り合わせたセラミック多層基板を例として
説明する。
【0015】図1は、セラミック多層基板の断面図であ
る。同図において、1は高誘電率基板、2は低誘電率基
板、3は高誘電率基板1と低誘電率基板2とを張り合わ
せるガラスである。そして、高誘電率基板1には、その
内部にコンデンサ4が形成され、そのコンデンサ4の電
極は配線により表面に引き出されている。また、低誘電
率基板2には、コイル5、グランド電極6、内部配線7
が形成され、それら配線は表面に引き出されている。さ
らに、高誘電率基板1の表面には厚膜抵抗体8が形成さ
れ、低誘電率基板2の表面には厚膜抵抗体8が形成さ
れ、表面実装部品9が取り付けられている。そして、高
誘電率基板1の回路と低誘電率基板2の回路とは、バイ
ア導体10によって電気的に接続され、外部接続用の端
面電極11が形成されている。
【0016】また、図2は、図1に示すセラミック多層
基板中の高誘電率基板1、低誘電率基板2およびガラス
3の熱膨張係数と温度の関係を示すグラフである。な
お、図2のグラフは、40〜500℃の範囲にわたっ
て、温度幅20℃で熱膨張係数を順次測定し、その値を
グラフにプロットし曲線で結んだものである。
【0017】次に上記セラミック多層基板の製造方法を
説明する。まず、内部にコンデンサ4を有し、表面に厚
膜抵抗体8を有する高誘電率基板1を作製した。即ち、
BaTiO3 系セラミック原料に有機バインダ溶液を加
えてスラリー状とし、ドクターブレード法でセラミック
グリーンシート(以下、グリーンシートと称す)を作製
し、このグリーンシートにバイア配線用の穴をあけた。
その後、このグリーンシートに導体ペーストでコンデン
サ電極パターンとバイア配線を含む配線パターンを形成
し、所定枚数積み重ねて積層体を作製した。その後、こ
の積層体を1250℃で焼成して、内部にコンデンサ4
を有し、このコンデンサ4がバイア導体(一部図示せ
ず)で表面に引き出された高誘電率基板1を得た。次
に、この高誘電率基板1の表面に、導体ペーストで回路
パターンを形成するとともに、厚膜抵抗体8と端面電極
11を形成した。
【0018】また、内部にコイル5、グランド電極6、
内部配線7を有し、表面に厚膜抵抗体8を有する低誘電
率基板2を作製した。即ち、BaO−Al2 3 −Si
2系セラミック原料に有機バインダ溶液を加えてスラ
リー状とし、ドクターブレード法でグリーンシートを作
製し、このグリーンシートにバイア配線用の穴をあけ
た。その後、このグリーンシートに導体ペーストでスパ
イラル状のコイルパターンとグランド電極、バイア配線
を含む配線パターンを形成し、所定枚数積み重ねて積層
体を作製した。その後、この積層体を950℃で焼成し
て、内部にコイル5、グランド電極6、内部配線7を有
し、これらがバイア導体(一部図示せず)で表面に引き
出された低誘電率基板2を得た。その後、この低誘電率
基板2の表面に、導体ペーストで回路パターンを形成す
るとともに、厚膜抵抗体8を形成した。
【0019】以上、得られた高誘電率基板1および低誘
電率基板2の熱膨張係数の差は、図2に示す通り、40
〜500℃の温度範囲にわたって1×10-6/℃以内に
あった。
【0020】次に、ガラスペーストを作製した。即ち、
ガラスとして0.33ZnO−0.50B2 3 −0.
09SiO2 −0.04LiO−0.04CaO(但
し、重量比)からなるガラス粉末に、アクリル樹脂やエ
チルセルロース樹脂をテレピネオールなどの有機溶剤に
溶解した有機ビヒクルを添加し、混合・分散させて得
た。なお、このガラスのガラス転移点は477℃、軟化
点は580℃であり、熱膨張係数は、図2に示す通り、
高誘電率基板と低誘電率基板の間にあった。また、Ag
系の導体粉末に、同様に、アクリル樹脂やエチルセルロ
ース樹脂をテレピネオールなどの有機溶剤に溶解した有
機ビヒクルを添加し、混合・分散させてバイア導体用ペ
ーストを得た。
【0021】次に、高誘電率基板1と低誘電率基板2
を、バイア導体10で電気的に接続しながら、ガラス3
で張り合わせた。即ち、高誘電率基板1と接合させる低
誘電率基板2の面に、ガラスペーストをスクリーン印刷
法で塗布し、乾燥させた。なお、基板表面に露出してい
る導体接合用のバイアランドの部分には、ガラスペース
トを塗布せず、バイア導体用ペーストを塗布し乾燥させ
た。その後、低誘電率基板2のガラスペースト層上に、
高誘電率基板1の接合すべき面を重ね、610℃で熱処
理してガラス3の層を形成し溶融させて張り合わせた。
【0022】その後、はんだあるいは導電ペーストなど
で、その表面に表面実装部品9を取り付けた。
【0023】以上、得られたセラミック多層基板は、ガ
ラス3によって張り合わせた後の降温時にクラックが発
生することなく、その後の耐ヒートショック性も良好で
あった。また、ガラス3で張り合わせたもののため、耐
湿性、絶縁特性に優れていた。
【0024】なお、上記実施例における熱膨張係数の差
が1×10-6/℃以内となるセラミック基板の組み合わ
せとしては、以下のようなものが挙げられる。即ち、B
aTiO3 を主成分として副成分としてBi2 3 −T
iO2 ,Bi2 3 −SnO2 ,Bi2 3 −ZrO2
などのビスマス化合物と希土類元素の酸化物を添加した
高誘電率基板と、上述のBaO−Al2 3 −SiO2
系の低誘電率基板との組み合わせがある。また、PbO
−MgO−Nb2 5 系の高誘電率基板と、BaO−S
rO−SiO2 −ZrO2 系、Nd2 3 −BaO−T
iO2 系、CaO−ZrO2 系などの低誘電率基板との
組み合わせがある。そして、これらセラミック基板の組
み合わせにおいて、本発明の目的とする効果が得られ
る。
【0025】また、上記実施例においては、ガラスとし
て0.33ZnO−0.50B2 3 −0.09SiO
2 −0.04LiO−0.04CaO(但し、重量比)
からなるものを用いているが、本発明はこれのみに限定
されるものではない。即ち、硼珪酸鉛系、硼珪酸ビスマ
ス系、硼珪酸亜鉛系など種々のガラスの内から、絶縁特
性に優れたものを任意に選定して用いることができる。
そして、張り合わせる2種のセラミック基板との熱膨張
係数の差が1×10-6/℃以内にあるガラスを選定し
て、セラミック基板とガラスとの間の熱膨張係数の差を
抑えることによって、クラックの発生をさらによく防止
することができる。
【0026】また、張り合わせに用いるガラス層の厚み
は、厚いほうが応力緩和の効果が高いが、通常5μm以
上あれば十分である。
【0027】また、熱処理してガラスを溶融させて張り
合わせるとき、ガラスペースト層内の有機成分除去を確
実に行なうために、前もって加熱してペースト層の有機
成分を分解除去しておくか、熱処理して溶融させる時に
有機成分除去に十分な時間をとるのが好ましい。
【0028】さらに、上記したセラミック多層基板の製
造において、高誘電率基板1および低誘電率基板2の表
面の回路パターンは、それぞれ基板と同時焼成で形成す
ることもできる。
【0029】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
セラミック多層基板は、熱膨張係数の差が1.0×10
-6/℃以内の異種のセラミック基板をガラスで張り合わ
せたものである。したがって、ガラスを溶融させて張り
合わせた後の降温時、あるいはその後のヒートショック
時のクラックの発生を抑えたセラミック多層基板が得ら
れる。
【0030】そして、張り合わせる2種のセラミック基
板との熱膨張係数の差が1×10-6/℃以内にあるガラ
スを用いることによって、応力の発生がさらに抑えら
れ、セラミック多層基板の耐クラック性がより一層向上
する。
【0031】さらに、本発明の張り合わせは、樹脂接着
剤で熱膨張差を緩和させるものではなく、耐湿性、絶縁
特性のよいガラスで張り合わせて一体化させるもののた
め、信頼性高いセラミック多層基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すセラミック多層基板で
ある。
【図2】本発明のセラミック多層基板中の高誘電率基
板、低誘電率基板およびガラスの熱膨張係数を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 高誘電率基板 2 低誘電率基板 3 ガラス 4 コンデンサ 5 コイル 6 グランド電極 7 内部配線 8 抵抗体 9 表面実装部品 10 バイア導体 11 端面電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱膨張係数の差が1×10-6/℃以内の
    異種のセラミック基板がガラスによって張り合わされて
    いることを特徴とするセラミック多層基板。
  2. 【請求項2】 内部に受動素子が形成され、該受動素子
    が配線によって表面に引き出されているとともに、表面
    に厚膜回路が形成されている第1のセラミック基板と、
    該第1のセラミック基板との熱膨張係数の差が1×10
    -6/℃以内にあって内部に受動素子が形成され、該受動
    素子が配線によって表面に引き出されているとともに、
    表面に厚膜回路が形成されている第2のセラミック基板
    とが、ガラスによって張り合わされており、かつ、該ガ
    ラスの層内に形成されたバイア導体によって対向する導
    体が接続され、さらに、第1または第2のセラミック基
    板の表面に電子部品が装着されていることを特徴とする
    セラミック多層基板。
  3. 【請求項3】 ガラスの熱膨張係数と、該ガラスの一方
    面、他方面とそれぞれ接する各セラミック基板の熱膨張
    係数との差が、1×10-6/℃以内にあることを特徴と
    する請求項1または請求項2記載のセラミック多層基
    板。
JP6317018A 1994-12-20 1994-12-20 セラミック多層基板 Pending JPH08172274A (ja)

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Cited By (3)

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