JPS63209150A

JPS63209150A - 低誘電率絶縁体基板

Info

Publication number: JPS63209150A
Application number: JP4355787A
Authority: JP
Inventors: Harufumi Bandai; 治文万代; Kimihide Sugo; 公英須郷; Wakichi Tsukamoto; 塚本　和吉
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1988-08-30
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0787226B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】童呈上■肌朋公団本発明は低誘電率絶縁体基板に関し、殊に、その上面或
いは内面にＩＣ回路等の回路パターンを形成した後焼成
して成る絶縁体基板に適した低誘電率絶縁体基板に関す
る。

従来公技班一般に、電子機器の小型化が進むに伴い、絶縁体基板も
また多層化、高密度化が図られている。

そして、このような絶縁体基板には次のような条件が要
求されており、二酸化ケイ素（Ｓｉ０２）　、酸化アル
ミニウム（Ａｈ０３）樹脂などの絶縁体基板が主に用い
られている。

■低誘電率であること。

■載置するシリコンチップの膨張係数に近い膨張係数を
持つこと。

■銅（Ｃｕ）　、ニッケル（Ｎｉ）等の卑金属導体の使
用（同時焼成）が可能であること。

明が解ン、しようとする■、題点ところで、ＳｉＯ□はセラミクスの内で最も誘電率が低
いとされているが、軟化点が高いために基板を焼き固め
るのに１６００〜１７００℃という高温を必要とする。

従って、融点の低いＣｕ　（ｍ、ｐ、　＝１０８３℃）
で導電パターンを形成した場合、基板を焼き固める時に
導電パターンが溶融してしまい導電パターンの体を成さ
ないという問題点があり、更に、導体とのマツチングも
良くなく導電パターンを形成し難いという問題点もある
。

樹脂の基板は低誘電率化が可能で、Ｃｕの導電パターン
も形成出来るが、熱膨張係数が大きいので、シリコンチ
ップを実装することが出来ず、ピアホールの形成が困難
であるので、その高密度実装にも自ずと限界があるとい
う問題点がある。

本発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、特
性的に誘電率が低く、誘電体損失が小さく１体積固有抵
抗が高い、多層化、高密度実装化に適し、しかも低い温
度で焼成出来導体としてＣｕ等の卑金属のみならず銀（
Ａｇ）　、銀−パラジウム合金（Ａｇ／Ｐｄ）　、金（
Ａｕ）が使用が可能で、且つサーメット抵抗体の実装も
出来る低誘電率′４ｔＡ８ｉ体基板を提供することを目
的としている。

−壱を”ンするための゛・上記のような問題点を解決するために本発明は、多数の
微細な空孔を有する絶縁材料から成り、該絶縁材料の空
孔率が２５〜７０容量％であることを特徴としている。

作二−−−月− 上記構成によれば、本発明の低誘電率絶縁体基板は空孔
率が２５〜７０容量％の絶縁材料から成るので、誘電率
が低（浮遊容量を生じ難く、ＩＣ等の基板に適する。

尚、空孔率を上気範囲内としたのは、空孔率が２５容量
％未溝のものは誘電率が高くなり、浮遊容量を発生する
からであり、空孔率が７０容量％を越えるものは空孔を
介して導体路間にマイグレーションが発生し、基板自体
の信頼性を低下させるからである。

去−」Ｌ−Ｎ第１図は本発明の第１の実施例による低誘電率絶縁体基
板の模式図を示す。図中、１は低誘電率絶縁体基板を示
し、該低誘電率絶縁体基板１中には多数の微細な空孔２
・・・があり、該空孔２・・・の内で基板表面近傍にあ
るものには樹脂３が充填されている。

前記低誘電率絶縁体基板１は例えばＳｉＯ□等の絶縁材
料からなる角板状で、その大きさは厚さ２ｍｍ。

ｈｔ４０ｍｍ、横６０ｍｍであり、その誘電率は３．５
である。

この低誘電率絶縁体基板１中にある空孔２・・・の平均
径は１０μｍで、前記低誘電率絶縁体基板１の４０容量
％（Ｖｏｌ、％）を占めている。この空孔２・・・を設
けることによって、低誘電率絶縁体基板１の誘電率は３
．５と低い値に押えることが出来る。

また、基板表面近傍にある空孔２・・・に充填されてい
る樹脂３は例えば酢酸ビニル系の樹脂で、この樹脂３で
基板表面近傍にある空孔２・・・を塞ぐことによって空
孔内に水分が溜まるのを防いでいる。

次に、この低誘電率絶縁体基板ｌの第１の製造方法につ
いて述べる。

原料の例えば特願昭６１−９４２６２号に記載さている
５ｉ０２．酸化バリウム（ＢａＯ）　、酸化ストロンチ
ウム（ＳｒＯ）　、ジルコニア（ＺｒＯ□）、Ｍ化アル
ミニウム（Ａｌ２Ｏ２）　、酸化ホウ素（８２０３）を
各々適量秤量し、混合する。この混合物を９００℃で仮
焼成して粒径１〜３μｍに粉砕し、粉砕物に第−表に示
す組成比となるように粒径１〜３μｍの粒状樹脂を混合
した後、有機バインダーを加えて混練する。ここで加え
る有機バインダーは前記粒状樹脂を溶解してはならない
ので、例えば酢酸ビニル系樹脂とアクリル系バインダー
、アクリル系樹脂と酢酸ビニル系バインダーの組み合わ
せが望ましい。混練後、ドクターブレード法により所望
の厚さのシート状のグリーンシートを形成し、このグリ
ーンシートを所定の大きさにカットする。

カット後のグリーンシートをＮ、／ＩｈＯ雰囲気中で９
００℃〜１０００℃で焼成して絶縁体基板を得る。この
焼成過程において、粒状樹脂が昇華し燃焼してしまうた
め、基板中の樹脂が占めていた空間は全て空孔となる。

従って、絶縁体基板は微細な空孔を多数内存した低誘電
率絶縁体基板となっている。

この低誘電率絶縁体基板を樹脂の溶融槽中に浸漬して基
板表面近傍の空孔内部に樹脂を充填し、これを試料とし
て誘電率、空孔率及び空孔径を測定した９この時、本発
明に含まれていない空孔率力２０％、７２％のもの（試
料Ｎｏ、１．６）についても同様の測定を行ない、その
結果を第１表に列記した。

また、本発明による電率絶縁体基板のみ誘電体損失と体
積固有抵抗とを測定した結果、誘電体損失はいずれも０
．１％以下、体積固有抵抗はいずれも１０′２Ω口以上
と良好な値を示した。

（以下、余白）第１表表中、試料Ｎｏ、に＊印を付したものは本発明に含まれ
ない試料を示す。

第１表の結果を見て判るように、本発明の低誘電率絶縁
体基板（試料Ｎｏ、２〜５）は誘電率が４以下と絶縁体
基板として優れている。また、製造過程においても１０
００℃以下で焼成が出来る。従って、上記方法で作成し
たグリーンシートの表面にサーメット抵抗体や卑金属の
導電ペーストを印刷し、焼き付けることが出来る。更に
、この低誘電率絶縁体基板はその表面近傍の空孔には樹
脂が充填されているので、高湿度の環境下において使用
しても空孔中に水分が溜まり基板上の導電パターンをシ
ョートさせる恐れはない。

他方、上記方法で作成したグリーンシートの表面にＣｕ
やＮｉ等の卑金属の導電ペーストを印刷し、第２図に示
した如き穴５，５を開けたグリーンシート６をこの導電
パターン４を印刷したグリーンシート８の上に、導電パ
ターン４のバッド部４ａ。

４ａと前記穴５．５が重なるように重ね合せ、両者を熱
圧着し、焼成し、樹脂を充填し、表面及び内部に導電パ
ターンを形成した低誘電率絶縁体基板を得ることが出来
る。尚、この導電パターンは卑金属の代わりにＡｇ、　
Ａｇ／Ｐｄ　、　Ａｕからなる導電パターンを用いても
行なうことが出来る。この様にして作成した導電パター
ンの抵抗を測定したところ、Ｃｕは２．０　ｍΩ、Ａｇ
は２．ＯｍΩ、Ａｇ／Ｐａ　は２０ｍΩ、Ａｕは２．６
ｍΩと良好な導電性を示した。更に、Ａｇ。

Ａｇ／Ｐｄ　、　Ａｕを用いた場合には、大気中で焼成
が行なえるという利点がある。

また、前記製造方法で作成したグリーンシート９を、第
３図に示す如く、樹脂を含まない仮焼原料粉砕物と有機
バインダーとからなるグリーンシート２枚１０．１）で
挟み、熱圧着し、焼成して得られる低誘電率絶縁体基板
は、表面が緻密なので、焼成後の基板表面に微細な導電
パターンの配線や印刷が行なえる。更に、内部が多数の
微細な空孔を有しているので、誘電率が小さく、信号伝
達速度が速くなる。従って、導電パターンの配線密度を
高めることが出来る。

次に、本発明の低誘電率絶縁体基板の第２の製造方法に
ついて述べる。

原料として例えば酸化ナトリウム（ＮａｚＯ）　、　Ｂ
２０　ｚ　、Ｓ　ｔ　Ｏｚ　＋　からなるガラス粉末を
作成し、以下、第１の実施例の第１の製造方法と同様に
、グリーンシートを作成し、焼成した後、後記の第２表
に示した条件の熱処理を行ない誘電体基板を得る。

この誘電体基板を冷却後、水槽中に浸漬して誘電体基板
中のＮａｚＯ，Ｂ２Ｏ３成分を水中に溶出させる。

ＮａｚＯ，ＢＺＯ３成分が溶出した誘電体基板はＮａｎ
ｏ、　Ｂ２Ｏ３成分が占めていた空間が空孔となって、
多孔質の低誘電率絶縁体基板となる。

この低誘電率絶縁体基板を樹脂の溶融槽中に浸漬して空
孔の内部に樹脂を充填し、これを試料として誘電率、空
孔率及び空孔径を測定した。この時、本発明に含まれて
いない空孔率が１８％、７５％のもの（試料Ｎｏ、７．
１０）についても同様の測定を行ない、その結果を第２
表に列記した。また、本発明による電率絶縁体基板のみ
誘電体損失と体積固有抵抗とを測定した結果、誘電体損
失はいずれも０．１％以下、体積固有抵抗はいずれも１
０′２Ω口以上と良好な値を示した。

（以下、余白）第２表表中、試料Ｎｏ、に＊印を付したものは本発明に含まれ
ない試料を示す。

第２表の結果を見て判るように、上記の方法で製造した
低誘電率絶縁体基板も誘電率が４以下と絶縁体基板とし
て優れており、製造過程においても１０００℃以下で焼
成が出来る。従って、前記同様サーメット抵抗体を焼き
付けたり、Ｃｕや八ｇ、　Ａｇ／Ｐｄ、＾Ｕの導電ペー
ストを表面及び内部に導電パターンを形成した低誘電率
絶縁体基板を得ることが出来る。この様にして作成した
導電パターンの抵抗を測定したところ、Ｃｕは２．Ｏｍ
Ω、Ａｇは２．ＯｍΩ、Ａｇ／Ｐａ　は２０ｍΩ、八Ｕ
は２．ＯｍΩと良好な導電性を示した。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

これは構成的には上記第１の実施例と同じであるが、基
板表面近傍の空孔２・・・には低融点ガラス４が充填さ
れている（第１図参照）。この実施例の製造方法は第１
の実施例の製造方法と同じで、低融点ガラスの充填は溶
融させた低融点ガラスの入った槽中に低誘電率絶縁体基
板を浸漬すれることによって行なう。具体的にデータは
示めさなかったが、低融点ガラスを充填した低誘電率絶
縁体基板も樹脂を充填した低誘電率絶縁体基板と同様の
効果を有する。ただし、低融点ガラスを充填したものの
誘電率は樹脂を充填したものに比べると、やや大きくな
る。

尚、上記２つの実施例では基板の表面付近に存在する空
孔に樹脂やガラスを充填したものについて示したが、こ
れは全ての空孔に充填しても良い。

１里鬼殖里以上説明したように、本発明による低誘電率絶縁体基板
は空孔率が２５〜７０容量％である絶縁材料から成るの
で、特性的に誘電率が低く、信号伝達速度が速く、誘電
体損失が小さく１体積固有抵抗が高いものとなり、多層
化、高密度化に適するという効果がある。しかも導体と
してＣｕ等の卑金属を同時焼成出来るので、低コスト化
が図れるという効果がある。更に、ＣｕのみならずＡｇ
、　Ａｇ／Ｐｄ。

篩が使用出来るという効果があり、且つ、サーメット抵
抗体の実装が可能となる効果がある。また、空孔のうち
基板表面近傍にあるもの若しくは全ての空孔は樹脂若し
くはガラスで充填されているので、高湿度下の使用にお
ける導電パターンのショートを防止出来る効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による低誘電率絶縁体基板の
断面図、第２図は本発明の低誘電率絶縁体基板の一製造
方法を説明する図、第３図は本発明の低誘電率絶縁体基
板の他の製造方法を説明する図である。１・・・低誘電率絶縁体基板、２・・・空孔、３・・・
樹脂、４・・・低融点ガラス。特許出願人　二　株式会社　村田製作所第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多数の微細な空孔を有する絶縁材料から成り、該
絶縁材料の空孔率が２５〜７０容量％であることを特徴
とする低誘電率絶縁体基板。
（２）前記空孔の平均径は３〜３０μｍであることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の低誘電率絶縁
体基板。
（３）前記空孔のうち基板表面近傍のもの若しくは全て
の空孔はガラス若しくは樹脂で充填されていることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項若しくは第（２）項
のいずれかに記載の低誘電率絶縁体基板。
（４）前記基板は単一のセラミック層から成ることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至は第（３）項の
いずれかに記載の低誘電率絶縁体基板。
（５）前記基板は複数のセラミック層を積層した多層セ
ラミックから成ることを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項乃至は第（３）項のいずれかに記載の低誘電率絶
縁体基板。