JPS601886A - Ceramic circuit board with capacitor - Google Patents

Ceramic circuit board with capacitor

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Publication number
JPS601886A
JPS601886A JP10955183A JP10955183A JPS601886A JP S601886 A JPS601886 A JP S601886A JP 10955183 A JP10955183 A JP 10955183A JP 10955183 A JP10955183 A JP 10955183A JP S601886 A JPS601886 A JP S601886A
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JP
Japan
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capacitor
circuit board
wiring
layer
particles
Prior art date
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Pending
Application number
JP10955183A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
治 牧野
徹 石田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS601886A publication Critical patent/JPS601886A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高密度実装を必要とする電気回路に用いること
ができるセラミック回路基板に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to a ceramic circuit board that can be used in electrical circuits requiring high-density packaging.

従来例の構成とその問題点 近年の半導体拐料の著しい発達は、機器の小型化に対し
非常に大きなインパクトを与えた。これに伴い、機器の
構成要素である回路部品や回路基板などは小型化という
面で特に大きな変革をめられている。その結果、抵抗や
コンデンサなどの受動素子はチップ化や基板への厚膜焼
付けによるハイブリッド化などによる高密度で実装コス
トの安い実装形態へと変ってきた。また、電気回路の相
互配線のだめの配線基板は、配線のファインライン化や
多層化による高密度配線によって小型化を図ってきた。
Conventional Structures and Problems The remarkable development of semiconductor materials in recent years has had a great impact on the miniaturization of equipment. Along with this, the circuit components and circuit boards that constitute the components of devices are undergoing major changes, especially in terms of miniaturization. As a result, passive elements such as resistors and capacitors have changed to high-density, low-cost mounting formats, such as chips or hybridization by baking thick films onto substrates. In addition, wiring boards used for mutual wiring of electric circuits have been miniaturized through fine-line wiring and high-density wiring through multilayer wiring.

しかし、さらに機器の小型化を図ろうとした時、これま
でのように回路部品や回路基板を個別に小型化するだけ
では限界があり、回路部や回路基板を含めた全体的な小
型化を図らなければならない。
However, when trying to further miniaturize devices, there is a limit to simply miniaturizing individual circuit components and circuit boards as has been done in the past, and it is difficult to miniaturize the entire circuit including circuit parts and circuit boards. There must be.

高密度配線基板の代表的なものにアルミナ配線基板があ
げられる。この配線基板は、配線導体利料としてタング
ステン(W)やモリブデン(Mo)などのような高融点
金属を用いているため、基板材料であるアルミナ(ム’
203)と同時に還元雰囲気中で焼結させる事ができる
。このため、アルミナ生シート上にアルミナ絶縁層と配
線導体層とを単にくり返し設けて同時焼成するだけで、
多層配線基板が容易に得られる。加えて、アルミナ焼結
体の熱的2機械的、電気的性質は回路基板として最も優
れている。このような特徴を生かし、アルミナ配線基板
は、IC,LSIなどの高密度配線基板として広く用い
られ、特に高速信号を取扱い、その配線数が多いディジ
タルICの配線基板としてその威力を発揮している。
A typical high-density wiring board is an alumina wiring board. This wiring board uses a high melting point metal such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) as a wiring conductor material, so the board material alumina (Mo)
203) can be simultaneously sintered in a reducing atmosphere. Therefore, by simply repeatedly providing an alumina insulating layer and a wiring conductor layer on a raw alumina sheet and firing them simultaneously,
A multilayer wiring board can be easily obtained. In addition, the thermal, mechanical, and electrical properties of the alumina sintered body are the best for use as a circuit board. Taking advantage of these characteristics, alumina wiring boards are widely used as high-density wiring boards for ICs, LSIs, etc., and are especially effective as wiring boards for digital ICs that handle high-speed signals and have a large number of wires. .

しかし、この様な大きな特徴を有するアルミナ配線基板
ではあるが、どうしても克服できない欠点が一つあった
。上記配線基板は、配線の高密度化だけにその特徴があ
り、アナログ回路のように抵抗やコンデンサを数多く必
要とする回路では基板全体の高密度化という面で大きな
効果が得られない。つまり、ディジタル回路とは異なり
アナログ回路では単に配線の高密度だけでは不充分であ
り、多くの抵抗やコンデンサを含めた回路基板全体の高
密度化が重要となるからである。ところが、アルミナ配
線基板に用いられる導体材料は酸化されやすい卑金属で
あるため、例えば基板の焼結後に抵抗やコンデンサを厚
膜として焼付けて形成しようとしだ時、その雰囲気は還
元性でなければならない、最近、抵抗拐料として還元性
雰囲気で焼料可能な硅化物−ガラス系のグレーズ抵抗体
が実用に供されつつあるが、コンデンサ材料に関しては
皆無であった。このだめ、空気中で焼結されたチップ状
のコンデンサ部品を焼結された配線基板上にあとでマウ
ンI・するなど非常に繁笛でしかも高密度実装とい言え
ない方法をとらざるをえなかった。寸だ、別の方法とし
て、導体層間のアルミナ絶縁層をコンデンサとして利用
することも考えられる。ところが、アルミナ焼結体の比
誘電率はせいぜい8〜1o程度であるため、絶縁層の厚
みを30μmとすれば対向電極間にイ!Iられる1m7
あたりの容量はわずか3pF前後しかない。このため、
大容量のコンデンサを得るには、電極面積を大きくした
り、絶縁層厚みをさらに薄くしたり、あるいは積層数を
増すなどしなければならない。
However, although the alumina wiring board has such great features, it has one drawback that cannot be overcome. The above-mentioned wiring board is characterized only by high wiring density, and in circuits such as analog circuits that require a large number of resistors and capacitors, a large effect cannot be obtained in terms of high density of the entire board. In other words, unlike digital circuits, in analog circuits it is not sufficient to simply have high wiring density, and it is important to increase the density of the entire circuit board, including many resistors and capacitors. However, since the conductive material used in alumina wiring boards is a base metal that is easily oxidized, for example, when trying to form a resistor or capacitor as a thick film after sintering the board, the atmosphere must be reducing. Recently, silicide-glass based glazed resistors that can be fired in a reducing atmosphere have been put into practical use as resistor materials, but none have been used as capacitor materials. In this case, we had no choice but to use a method that was extremely tedious and could not be called high-density mounting, such as mounting chip-shaped capacitor parts sintered in the air on a sintered wiring board later. Ta. Another possibility is to use the alumina insulation layer between the conductor layers as a capacitor. However, since the dielectric constant of the alumina sintered body is at most about 8 to 1o, if the thickness of the insulating layer is 30 μm, there will be no difference between the opposing electrodes! 1m7
The capacitance per unit is only around 3pF. For this reason,
To obtain a capacitor with a large capacity, it is necessary to increase the electrode area, further reduce the thickness of the insulating layer, or increase the number of laminated layers.

このような方法は、コスト、工程面から考えて決して得
策であるとは言えない。
Such a method cannot be said to be a good idea in terms of cost and process.

以上説明してきたように、タングステンあるいはモリブ
デンを導体配線とした従来のアルミナ配線基板において
は、配線の高密度化は達成されるが大容量のコンデンサ
を形成できないだめ基板全体としての高密度実装化が何
しく、このため、その利用範囲が著しく限定されている
のが実情であった。
As explained above, conventional alumina wiring boards with conductor wiring made of tungsten or molybdenum can achieve high wiring density, but cannot form large capacitors, and the board as a whole must be mounted at high density. For this reason, the actual situation is that its scope of use is extremely limited.

発明の目的 本発明の目的は、焼結と同時に大容量のコンデンサを形
成した高密度実装を可能とするセラミック回路基板を提
供することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a ceramic circuit board that enables high-density packaging in which a large capacitor is formed simultaneously with sintering.

発明の構成 本発明のセラミック回路基板は、セラミック絶縁性基板
と、配線材料としてタングステンあるいはモリブデンか
らなる導体層と、クロム酸ランタンを主成分とする絶縁
層でタングステン粒子あるいはモリブデン粒子を被覆し
た粒子の集合体からなるコンデンサ層とで構成されるこ
とを特徴としている。
Structure of the Invention The ceramic circuit board of the present invention comprises a ceramic insulating substrate, a conductive layer made of tungsten or molybdenum as a wiring material, and an insulating layer mainly composed of lanthanum chromate coated with tungsten particles or molybdenum particles. It is characterized by being composed of a capacitor layer consisting of an aggregate.

実施例の説明 本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例におけるコンデンサを含むセ
ラミック回路基板の断面図を示すものである。ま/ζ第
2図は、第1図におけるコンデンサ層部分のモデル図を
示す。両図において、1はセラミック基板、2および4
はタングステンあるいはモリブデンからなる導体層、3
はコンデンサ、5はタングステンあるいはモリブデン粒
子、6はクロム酸ランタンを主成分とする絶縁層を示す
FIG. 1 shows a sectional view of a ceramic circuit board including a capacitor in one embodiment of the present invention. ζ FIG. 2 shows a model diagram of the capacitor layer portion in FIG. 1. In both figures, 1 is a ceramic substrate, 2 and 4
is a conductor layer made of tungsten or molybdenum, 3
5 is a capacitor, 5 is a tungsten or molybdenum particle, and 6 is an insulating layer mainly composed of lanthanum chromate.

平均粒径が0.5〜6μmのタングステンあるいはモリ
ブデンの粒子と、クロム酸ランタンを主成分とする絶縁
層組成物とを予備混合し、更に1゜01%のエチル・セ
ルロースを)flWしたテレピン油を加えよく練り、コ
ンデンサ・ペーストとしたつセラミック絶縁性基板とし
て、酸化アルミニウム(A1203)を主成分とした無
機組成物にポリ・ビニール・ブヂラール樹脂を結合剤と
して加え、厚さ1 mmのアルミナ生シートの小片1を
用漬した。
Turpentine oil prepared by premixing tungsten or molybdenum particles with an average particle size of 0.5 to 6 μm and an insulating layer composition containing lanthanum chromate as a main component, and further adding 1.01% ethyl cellulose (flW). A ceramic insulating substrate was prepared by adding polyvinyl butyral resin as a binder to an inorganic composition mainly composed of aluminum oxide (A1203) and kneading it thoroughly to form a capacitor paste. One small piece of the sheet was soaked.

この生シートの小片の片面に、粒径1μm前後のタング
ステンあるいはモリブデンからなる導体ぺ−ストを印刷
し導体層2を設けた。この導体層2の」−に前記コンデ
ンサ・ペーストを印刷しコンデンサ層一層3を設け、さ
らに前記導体ペーストを重ねて印刷し導体層4を設け/
辷。この印刷された生シート小片を、水素と窒素の混合
ガスに僅かな水蒸気を含む還元性の雰囲気で、1400
〜1600′Cの高温にて焼結した。焼結後のコンデン
サ層の厚みは、30μmで、導体層2,4の対向面積は
25−であった、 下表に、本実施例で得られた回路基板のコンデンサ部の
代表的な特性を示す。この表から、本実施例の回路基板
は優れたコンデンサ特性を有する大容量のコンデンサを
備えだ回路基板であることがわかる。また、導体層月利
や導体粒子の違いによるコンデンサ特性の影響は認めら
れない。
A conductor layer 2 was provided by printing a conductor paste made of tungsten or molybdenum with a particle size of approximately 1 μm on one side of a small piece of this raw sheet. The capacitor paste is printed on this conductor layer 2 to form a capacitor layer 3, and the conductor paste is further printed to form a conductor layer 4.
Legs. This printed raw sheet small piece was heated for 1,400 hours in a reducing atmosphere containing a small amount of water vapor in a mixed gas of hydrogen and nitrogen.
It was sintered at a high temperature of ~1600'C. The thickness of the capacitor layer after sintering was 30 μm, and the opposing area of conductor layers 2 and 4 was 25 mm. The table below shows typical characteristics of the capacitor section of the circuit board obtained in this example. show. From this table, it can be seen that the circuit board of this example is a circuit board equipped with a large capacitor having excellent capacitor characteristics. Furthermore, no influence on capacitor characteristics due to differences in conductor layer thickness or conductor particles was observed.

以下余白 本実施例の回路基板のコンデンサ層は、第2図に示す様
に、タングステンまだはモリブデンの粒子5のまわりを
クロム酸ランタンを主成分とする絶縁薄層6がとり囲ん
でおり、これらが従横に配置された構造となっている。
As shown in FIG. 2, the capacitor layer of the circuit board of this embodiment has tungsten or molybdenum particles 5 surrounded by an insulating thin layer 6 mainly composed of lanthanum chromate. The structure is such that they are placed side by side.

大きな容量が得られるのは、この絶縁薄層からなるコン
デンサが導体粒子によってあたかも直並列に3次元的に
結線されたかのよう傾構成されているだめである。
A large capacitance can be obtained because the capacitor made of this thin insulating layer is arranged in a tilted configuration as if it were three-dimensionally connected in series and parallel by conductive particles.

なお、実施例ではセラミック基板として酸化アルミニウ
ムを主成分とするいわゆるアルミナ基板を用いたが、こ
れに限らず、焼結後に絶縁性基板として機能するもので
あればよい。また、コンデンサ層のメカニズムからして
、導体粒子を被覆する絶縁薄層はクロム酸ランタンを主
成分とするものであればよく、コンデンサ特性を高める
ための伺加添加物を含ませても構わない。さらに、実施
例ではコンデンサ層を基板の片面に1層のみ設けである
だけであるが、導体層とコンデンサ層とを交互に積層化
して容量の増加をはかつたり、基板内に、これら導体層
、コンデンサ層を形成することによって基板の実装密度
を高める事も考えられる。
In the examples, a so-called alumina substrate containing aluminum oxide as a main component was used as the ceramic substrate, but the present invention is not limited to this, and any material may be used as long as it functions as an insulating substrate after sintering. Furthermore, considering the mechanism of the capacitor layer, the thin insulating layer covering the conductor particles only needs to be composed mainly of lanthanum chromate, and may contain additives to improve capacitor characteristics. . Furthermore, in the embodiment, only one capacitor layer is provided on one side of the substrate, but conductor layers and capacitor layers may be laminated alternately to increase the capacitance, or these conductor layers may be provided within the substrate. It is also possible to increase the mounting density of the board by forming a capacitor layer.

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明はクロム酸ラン
タンを主成分とする絶縁層でタングステン粒子まだはモ
リブデン粒子を被覆した粒子の集合体からなるコンデン
サ層を形成させることにより、大容量のコンデンサを含
む回路基板を、基板の焼結と同時に得られるものである
。これにより、従来の配線機能のみが重視されてきた基
板に対してコンデンサの機能を含み回路構成上極めて有
利な配線基板を提供することができる利点があり、実用
上の価値は極めて太きい。
Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the present invention has a capacitor layer composed of an aggregate of particles coated with tungsten particles or molybdenum particles in an insulating layer mainly composed of lanthanum chromate. A circuit board containing a capacitor with a capacitance can be obtained simultaneously with the sintering of the board. This has the advantage that it is possible to provide a wiring board that includes a capacitor function and is extremely advantageous in terms of circuit configuration, compared to a conventional board where only the wiring function has been emphasized, and has extremely great practical value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のセラミック回路基板の一実施例を示す
断面図、第2図は第1図におけるコンデンサ部分の断面
図である。 1・・・・・・セラミック基板、2,4・・・・・・導
体層、3・・・・・・コンデンサ層、6・・・・・・導
体粒子、6・・・・・・絶縁薄層。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the ceramic circuit board of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a capacitor portion in FIG. 1. 1... Ceramic substrate, 2, 4... Conductor layer, 3... Capacitor layer, 6... Conductor particles, 6... Insulation Thin layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] セラミック絶縁性基板と、配線制料としてタングステン
あるいはモリブデンからなる導体層と、クロム酸ランタ
ンを主成分とする絶縁層でタングステン粒子あるいはモ
リブデン粒子を被覆した粒子の集合体からなるコンデン
サ層を備えることを特徴とするコンデンサを含むセラミ
ック回路基板。
A ceramic insulating substrate, a conductor layer made of tungsten or molybdenum as a wiring material, and a capacitor layer made of an aggregate of particles covered with tungsten particles or molybdenum particles with an insulating layer mainly composed of lanthanum chromate. Ceramic circuit board containing featured capacitors.
JP10955183A 1983-06-17 1983-06-17 Ceramic circuit board with capacitor Pending JPS601886A (en)

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