JPH0983147A - コンデンサ内蔵ガラスセラミック基板 - Google Patents

コンデンサ内蔵ガラスセラミック基板

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JPH0983147A
JPH0983147A JP7256770A JP25677095A JPH0983147A JP H0983147 A JPH0983147 A JP H0983147A JP 7256770 A JP7256770 A JP 7256770A JP 25677095 A JP25677095 A JP 25677095A JP H0983147 A JPH0983147 A JP H0983147A
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JP
Japan
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glass
capacitor
ceramic substrate
dielectric
dielectric layer
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JP7256770A
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English (en)
Inventor
Noriyasu Sugimoto
典康 杉本
Kazunori Miura
一則 三浦
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】同時焼成により形成され、静電容量が大きく、
静電容量の温度特性の小さい誘電体層を備えたコンデン
サ内蔵ガラスセラミック基板を提供すること。 【解決手段】低温焼成ガラスセラミックからなる絶縁体
層と、コンデンサを構成する誘電体層および電極層とを
備え、これらを同時焼成により形成したコンデンサ内蔵
ガラスセラミック基板において、誘電体層としてCaT
iO3−ガラスを焼成したものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温焼成によって
形成されるガラスセラミック基板に関し、特に、基板中
にコンデンサを内蔵するコンデンサ内蔵ガラスセラミッ
ク基板に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】搭載
する集積回路チップの近くでノイズを吸収し、回路動作
を安定化させるため、チップに近い基板中に誘電体層と
電極層からなるコンデンサを内蔵させることが行われ
る。一方、従来のアルミナ等を用いたセラミック基板で
は、同時焼成によって導体を形成するため、導体として
は抵抗の高いタングステンやモリブデン等を用いざるを
得なかった。そこで、高速動作や低消費電力化のため
に、低抵抗の銀や銅、パラジウム等の金属材を導体とし
て用いる低温焼成ガラスセラミック基板が注目されてい
る。
【0003】このような低温焼成ガラスセラミック基板
中にコンデンサを内蔵させるためには、誘電体層となる
材質が、絶縁体材料(ガラスセラミック)と同時焼成可
能である必要がある。即ち、低温焼成ガラスセラミック
材料の焼成温度は、通常1000℃以下であり、誘電体
層の焼成温度をこの温度に適合させる必要があるのであ
る。更に、同時焼成の際、絶縁体材料、誘電体材料およ
び導体(電極層)材料間での元素の拡散及び反応があ
り、誘電体材料を単体で焼成した場合に比較して、誘電
体層の特性が低下、即ち、誘電率が低下し、誘電率の温
度依存性が大きくなることが多い。したがって、静電容
量ができるだけ大きく、かつ静電容量の温度特性が小さ
いコンデンサを内蔵させることが困難であった。本発明
はかかる現状に鑑みてなされたものであって、その課題
は、同時焼成により形成され、静電容量が大きく、静電
容量の温度特性の小さい誘電体層を備えたコンデンサ内
蔵ガラスセラミック基板を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】しかしてその解決手段
は、低温焼成ガラスセラミックからなる絶縁体層と、コ
ンデンサを構成する誘電体層および電極層を備え、これ
らを同時焼成により形成したコンデンサ内蔵ガラスセラ
ミック基板において、該誘電体層がCaTiO3−ガラ
スを焼成したものであることを特徴とするコンデンサ内
蔵ガラスセラミック基板である。誘電体層としてガラス
にCaTiO3を添加したものを焼成して用いると、誘
電率を有る程度の高さに維持しつつ、温度特性を小さく
することができる。ここで、前記誘電体層にもちいる前
記ガラスは、Na2O−B23−SiO2−ZnO−Ba
O−Al23系ガラスであることが好ましい。誘電率の
温度特性が小さくなるからである。さらに、前記誘電体
層は、CaTiO3 を38−48重量%添加したガラス
を焼成したものであることが好ましい。この範囲で誘電
率の温度特性を、同様にノイズ吸収用として用いるチッ
プコンデンサの温度特性の±300〜400ppmと同
等またはそれ以下とすることができるからである。ま
た、前記誘電体層は、CaTiO3を40〜46重量%
含有するガラスを焼成したものであることが好ましい。
誘電率の温度特性をほぼ零にすることができるからであ
る。
【0005】
【発明の実施の形態】アルミナ−ホウケイ酸鉛ガラス粉
末を有機バインダーおよび溶剤とともに混練し、周知の
グリーンシート製法により、絶縁体シート(0.5mm
t)1、1’を作成した。一方、表1に記載したように
各種の誘電体材料を40wt%とSiO2−Al23
MgO−CaO−B23系ガラス(以下、A系ガラスと
もいう)を60wt%を混合し、同様に有機バインダー
および溶剤とともに混練し、周知のグリーンシート製法
により、誘電体シート(0.1mmt)2、2’を作成
した。但し、PZTについては、PZT93wt%、A
系ガラス7wt%とした。
【0006】図1に示すように、この絶縁体シート1、
1’と誘電体シート2、2’の所定の位置にスルーホー
ルHを形成し、Agペーストを充填した。さらにこれら
シートにスクリーン印刷法により所定形状の電極パター
ンP1、P2、P3を形成し、2層の誘電体シート2、
2’を上下の絶縁体シート1、1’で挟むようにして積
層し、これを大気雰囲気中にて約950℃×30分焼成
して、図2に示すような構造を持つコンデンサ内蔵基板
10を作製した。この基板10は、外形寸法60mm□
×1.0mmtであり、全体として4層構造となってお
り、上下に貫通して形成されたビアホールV1、V2の
うち、ビアホールV1に接続した電極層E2と、ビアホ
ールV2に接続した電極層E1およびE3とE2との間
で、誘電体層6、6’を挟んでコンデンサを形成してい
る。絶縁体層5、5’は誘電体層6、6’を挟んでい
る。この基板10の誘電体層について、各種誘電体材
料、即ちTiO2、BaTiO3、CaTiO3 、SrT
iO3、PZT(PbTiO3−PbZrO3)の5種と
ガラスを用いた場合の比誘電率εrと比誘電率の温度特
性Tεおよび誘電損失tanδを表1に示す。なお、測定
周波数は、1MHzである(以降も同様)。この表1か
ら明らかなように、5種の誘電体材料を用いた場合のう
ち、温度特性Tεの最も優れた材料は、CaTiO3
あった。
【0007】
【0008】そこで、次に、誘電体材料としてはCaT
iO3に固定し、添加するガラスの組成を変更した場合
について調査した。表2には、ガラスの組成系として、
SiO2−Al23−MgO−CaO−B23系ガラス
(A系ガラス)、SiO2−B23−PbO−ZnO−
Al23−Na2O系ガラス(以下、B系ガラスともい
う)、およびNa2O−B23−SiO2−ZnO−Ba
O−Al23系ガラス(以下、C系ガラスともいう)の
3種について同様に基板を製作した場合の、比誘電率ε
rおよびその温度特性Tεを表2に示す。表2によれ
ば、調査したところ、Na2O−B23−SiO2−Zn
O−BaO−Al23系ガラス(C系ガラス)を用いた
場合が最も大きな比誘電率および最も小さい温度特性を
有することが判る。
【0009】 A系ガラス:SiO2−Al23−MgO−CaO−B23 B系ガラス:SiO2−B23−PbO−ZnO−Al23−Na2O C系ガラス:Na2O−B23−SiO2−ZnO−baO−Al23
【0010】さらに、CaTiO3に対するNa2O−B
23−SiO2−ZnO−BaO−Al23系ガラス
(C系ガラス)の量を変化した場合について表3に示す
ように調査を行った。また、CaTiO3とC系ガラス
の混合系について、温度特性TεのCaTiO3の添加
量依存性を図3にグラフ化した。これによると、CaT
iO3が38〜48wt%である場合には、概略Tε≦
400ppmとなり、低い温度特性を得られることが判
る。
【0011】
【0012】また、図3によれば、CaTiO3が40
〜30wt%に対してC系ガラスの量が60〜70wt
%と多い場合には、比誘電率の温度特性Tεが正の値を
示す。一方、CaTiO3が46〜50wt%でC系ガ
ラス添加量が比較的少ない場合には、Tεが負の値にな
っている。即ち、CaTiO3の量とC系ガラスの量と
を適当に組み合わせることによって、具体的には、Ca
TiO3を40〜46wt%、C系ガラス60〜54w
t%の範囲、更に詳しくは、CaTiO3を42〜44
wt%の範囲で、Tεをほぼ零にすることができること
を示している。したがって、誘電率εが高く、静電容量
が大きく、かつ比誘電率の温度特性Tεの小さいコンデ
ンサとすることができることが判る。
【0013】上記の例においては、導体材料は、Agペ
ーストを用いたが、その他Au、Cuを用いても良い。
ただし、Cuペーストを用いて配線を形成する場合に
は、Cuが酸化しないように不活性雰囲気あるいは還元
雰囲気で焼成できるように、絶縁体材料と誘電体材料を
選択すべきである。また、本例では、絶縁体シートと誘
電体シートを別途形成して積層する方法について記載し
たが、絶縁体シート上に電極層を印刷後、誘電体ペース
トを塗布し、積層してコンデンサ内蔵基板としても良
い。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、絶縁基板としてガラス
セラミックを用い、同時焼成によって形成され、大きな
静電容量と、小さな静電容量の温度特性を持つ優れた特
性のコンデンサを内蔵した、コンデンサ内蔵ガラスセラ
ミック基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】各絶縁体シートおよび誘電体シートの電極パタ
ーンを示す斜視図である。
【図2】本発明の実施態様にかかるコンデンサ内蔵ガラ
スセラミック基板の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1、1’:絶縁体シート 2、2’:誘電体シート H:スルーホール P1、P2、P3:電極パターン 5、5’:絶縁体層 6、6’:誘電体層 V1、V2:ビアホール E1、E2、E3:電極層 10:コンデンサ内蔵ガラスセラミック基板
【手続補正書】
【提出日】平成7年12月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】各絶縁体シートおよび誘電体シートの電極パタ
ーンを示す斜視図である。
【図2】本発明の実施態様にかかるコンデンサ内蔵ガラ
スセラミック基板の構造を示す断面図である。
【図3】温度係数TεのCaTiOの添加量依存性を
示すグラフである。
【符号の説明】 1、1’:絶縁体シート 2、2’:誘電体シート H:スルーホール P1、P2、P3:電極パターン 5、5’:絶縁体層 6、6’:誘電体層 V1、V2:ビアホール E1、E2、E3:電極層 10:コンデンサ内蔵ガラスセラミック基板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低温焼成ガラスセラミックからなる絶縁体
    層と、コンデンサを構成する誘電体層および電極層とを
    備え、これらを同時焼成により形成したコンデンサ内蔵
    ガラスセラミック基板において、該誘電体層がCaTi
    3−ガラスを焼成したものであることを特徴とするコ
    ンデンサ内蔵ガラスセラミック基板。
  2. 【請求項2】前記誘電体層にもちいる前記ガラスは、N
    2O−B23−SiO2−ZnO−BaO−Al23
    ガラスであることを特徴とする請求項1に記載のコンデ
    ンサ内蔵ガラスセラミック基板。
  3. 【請求項3】前記誘電体層は、CaTiO3を38〜4
    8重量%含有するガラスを焼成したものであることを特
    徴とする請求項2に記載のコンデンサ内蔵ガラスセラミ
    ック基板。
  4. 【請求項4】前記誘電体層は、CaTiO3を40〜4
    6重量%含有するガラスを焼成したものであることを特
    徴とする請求項2に記載のコンデンサ内蔵ガラスセラミ
    ック基板。
JP7256770A 1995-09-08 1995-09-08 コンデンサ内蔵ガラスセラミック基板 Pending JPH0983147A (ja)

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