JPS6325271A - 低温焼成多層セラミツク基板 - Google Patents
低温焼成多層セラミツク基板Info
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- JPS6325271A JPS6325271A JP61166787A JP16678786A JPS6325271A JP S6325271 A JPS6325271 A JP S6325271A JP 61166787 A JP61166787 A JP 61166787A JP 16678786 A JP16678786 A JP 16678786A JP S6325271 A JPS6325271 A JP S6325271A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4644—Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
- H05K3/4673—Application methods or materials of intermediate insulating layers not specially adapted to any one of the previous methods of adding a circuit layer
- H05K3/4676—Single layer compositions
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は多層セラミック基板に関し、詳しくは低温焼成
が可能で、焼成時の変形が少なく、多層化が容易であり
、また、その表層に従来の厚膜印刷法およびその材料を
用いて導体回路および抵抗体を形成することが可能で、
かつ、形成されたそれらの回路が、従来の単層のアルミ
ナ基板上のものに比し、同等である低温焼成多層セラミ
ック基板に関する。
が可能で、焼成時の変形が少なく、多層化が容易であり
、また、その表層に従来の厚膜印刷法およびその材料を
用いて導体回路および抵抗体を形成することが可能で、
かつ、形成されたそれらの回路が、従来の単層のアルミ
ナ基板上のものに比し、同等である低温焼成多層セラミ
ック基板に関する。
[従来の技術]
゛半導体技術の進歩、特に、集積回路の集積度の向上に
より厚膜混成集積回路基板(以下、厚膜基板という)に
もさらに高い実装密度が要求されるようになった。特に
、デジタル回路を含むモジュールは配線数も多く、また
この上に同時に、アナログ回路を構成する場合には、抵
抗体も基板上に実装しなければならない。このように、
実装密度の向上と抵抗体の実装が同時に要求されるにも
かかわらず、通常のクロスオーバー配線を有する単層の
厚膜基板では、シルクスクリーン印刷のwi像度の限界
等、製作工程上の制限を受けるため実装密度の向上はも
はや限界に達しつつある。
より厚膜混成集積回路基板(以下、厚膜基板という)に
もさらに高い実装密度が要求されるようになった。特に
、デジタル回路を含むモジュールは配線数も多く、また
この上に同時に、アナログ回路を構成する場合には、抵
抗体も基板上に実装しなければならない。このように、
実装密度の向上と抵抗体の実装が同時に要求されるにも
かかわらず、通常のクロスオーバー配線を有する単層の
厚膜基板では、シルクスクリーン印刷のwi像度の限界
等、製作工程上の制限を受けるため実装密度の向上はも
はや限界に達しつつある。
このような事情に鑑み、厚膜基板において特に高い実装
密度を得る方法として多層セラミック基板が1!2案さ
れている。
密度を得る方法として多層セラミック基板が1!2案さ
れている。
多層セラミック基板には大別すると、厚膜印刷積層法と
グリーンシート法があり、ざらに、グリーンシート法に
は積層法と印刷法がある。これらの中でアルミナ基板上
に導体回路印刷と結晶化ガラス等の絶縁層の印刷形成と
を繰り返す厚膜印刷積層法は実用化されてはいるが次の
ような問題点を含んでいる。
グリーンシート法があり、ざらに、グリーンシート法に
は積層法と印刷法がある。これらの中でアルミナ基板上
に導体回路印刷と結晶化ガラス等の絶縁層の印刷形成と
を繰り返す厚膜印刷積層法は実用化されてはいるが次の
ような問題点を含んでいる。
■ 絶縁層、導体層の各層を印刷毎に焼成し、これを繰
り返さなければならないため工程数が多く繁雑である。
り返さなければならないため工程数が多く繁雑である。
■ 絶R層中のガラス層のピンホール発生によつで導体
間、にショートが生じ歩留りが低下する。
間、にショートが生じ歩留りが低下する。
■ 多数回の焼成によって層間に歪が発生する等の層数
を制限する要素が多く、多くても数層程度しか積層でき
ない。
を制限する要素が多く、多くても数層程度しか積層でき
ない。
■ 厚膜印刷積層法に用いられている層間の絶縁材料は
、ピンホール発生以外にも絶縁劣化を起こし易い等信頼
性が低く、生産性や得られた基板の寿命についても満足
できるものではない。
、ピンホール発生以外にも絶縁劣化を起こし易い等信頼
性が低く、生産性や得られた基板の寿命についても満足
できるものではない。
一方、未焼成のいわゆるセラミックグリーンシートを積
層圧着し、同時焼成するグリーンシート積層法は、上記
問題点の多くを解決するものの、表層に導体、抵抗回路
等の厚膜回路を印刷法(厚膜法)で形成し、焼き付ける
ことについては未だ充分に実用化されてはいない。この
根本的な原因は、焼成温度が1soo〜1600℃と高
いアルミナを絶縁材料として用いているために、8%層
面上の導体回路形成に際しては、通常、Mo 、Mo−
Mn、W等の高融点金属を導体として用いなければなら
ないこと、および、これら導体金属は焼付に際して酸化
され易いことにある。さらに詳しくは、このような高融
点金属を用いる場合、次のような問題点がある。
層圧着し、同時焼成するグリーンシート積層法は、上記
問題点の多くを解決するものの、表層に導体、抵抗回路
等の厚膜回路を印刷法(厚膜法)で形成し、焼き付ける
ことについては未だ充分に実用化されてはいない。この
根本的な原因は、焼成温度が1soo〜1600℃と高
いアルミナを絶縁材料として用いているために、8%層
面上の導体回路形成に際しては、通常、Mo 、Mo−
Mn、W等の高融点金属を導体として用いなければなら
ないこと、および、これら導体金属は焼付に際して酸化
され易いことにある。さらに詳しくは、このような高融
点金属を用いる場合、次のような問題点がある。
■ 酸化防止のため、積層焼成時の焼成雰囲気として水
素ガスを用いた還元雰囲気にすることが必要であり、製
造コストが高くなる。
素ガスを用いた還元雰囲気にすることが必要であり、製
造コストが高くなる。
■ 層間の導体回路抵抗を低下させることができない。
■ 得られた多層基板の表層上にざらに厚膜法で、導体
回路、抵抗体を通常、500〜950℃の酸化雰囲気に
よって焼き付けるが、このときMo。
回路、抵抗体を通常、500〜950℃の酸化雰囲気に
よって焼き付けるが、このときMo。
W等の酸化を防ぐために、これら積層面内導体回路金属
の表面にAU 、Pt等の貴金属をメッキする等特別な
処理を要する。このため工程数、工数とも多くなり、材
料コストも高価なものとなる。
の表面にAU 、Pt等の貴金属をメッキする等特別な
処理を要する。このため工程数、工数とも多くなり、材
料コストも高価なものとなる。
■ 多層基板の表層上での厚膜回路形成に際し、還元ま
たは中性雰囲気で、MO、W等の居間導体(あるいは抵
抗体)の酸化を押さえながら焼成できる導体、抵抗等の
回路形成用ペーストも知られているが、実用的な性能を
持つには至っていない。
たは中性雰囲気で、MO、W等の居間導体(あるいは抵
抗体)の酸化を押さえながら焼成できる導体、抵抗等の
回路形成用ペーストも知られているが、実用的な性能を
持つには至っていない。
[発明が解決しようとする問題点]
このような間°照点の解決策としては、多層セラミック
基板用絶縁材料としてアルミナの代わりに低温で焼成で
きるセラミックス、ガラス・セラミックス、結晶化ガラ
ス等を用いることが提案されており、例えば特公昭59
−22399@公報、特開昭59−162169号公報
等に開示されている。
基板用絶縁材料としてアルミナの代わりに低温で焼成で
きるセラミックス、ガラス・セラミックス、結晶化ガラ
ス等を用いることが提案されており、例えば特公昭59
−22399@公報、特開昭59−162169号公報
等に開示されている。
しかしこれら公知の多層セラミック絶縁材料は、絶縁材
料層状体とその層間に形成した導体回路を同時焼成する
際の反応による、基板のそり、曲りの発生、あるいは基
板表層に形成された抵抗体の特性等の点で充分に満足で
きるものではなかった。
料層状体とその層間に形成した導体回路を同時焼成する
際の反応による、基板のそり、曲りの発生、あるいは基
板表層に形成された抵抗体の特性等の点で充分に満足で
きるものではなかった。
抵抗体の特性については、例えば半田工程等のサーマル
ショックによる抵抗値の変化がアルミナを用いた場合に
比較して大きかったり、抵抗1直が制御しにくいという
欠点があった。
ショックによる抵抗値の変化がアルミナを用いた場合に
比較して大きかったり、抵抗1直が制御しにくいという
欠点があった。
本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので
、低温焼成が可能で、焼成時の変形が少なく、多層化が
容易で、従来の厚膜印刷法用ペーストを用いて導体回、
路および抵抗体をその特性を単層の場合に比し劣ること
なく酸化雰囲気中で基板表層に形成し得る多層セラミッ
ク基板を提供することを目的とする。
、低温焼成が可能で、焼成時の変形が少なく、多層化が
容易で、従来の厚膜印刷法用ペーストを用いて導体回、
路および抵抗体をその特性を単層の場合に比し劣ること
なく酸化雰囲気中で基板表層に形成し得る多層セラミッ
ク基板を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段および作用]本発明者ら
は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果数のよ
うな知見を得た。
は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果数のよ
うな知見を得た。
第1に、現在量も秀れた厚膜抵抗形成用印刷ペーストで
ある酸化ルテニウム系抵抗体用印刷ペーストを用い、形
成された酸化ルテニウム系抵抗体の特性を、単層アルミ
ナ基板に比し劣ることなく基板上に焼き付けるためには
、得られる多層セラミック基板の線熱膨張係数(以下、
αという)を、アルミナの線熱1!111H係数約7.
2X 10−8 /’C(25〜500℃における平均
+117 )に近づけたほうが好ましいということであ
る。実用的にはαは6.0〜9,0x10−6/’C1
好ましくは7.0〜8.OX 10″6/”C(25〜
500℃における平均値)の範囲内であれば満足できる
特性の抵抗体を形成できる。これは酸化ルテニウム抵抗
体の線熱膨張係数、得られる基板のα、得られる基板の
強度、酸化ルテニウム系抵抗体の応力による抵抗値変化
等を考慮、検討した結果、本発明の構成要件が得られた
ものである。
ある酸化ルテニウム系抵抗体用印刷ペーストを用い、形
成された酸化ルテニウム系抵抗体の特性を、単層アルミ
ナ基板に比し劣ることなく基板上に焼き付けるためには
、得られる多層セラミック基板の線熱膨張係数(以下、
αという)を、アルミナの線熱1!111H係数約7.
2X 10−8 /’C(25〜500℃における平均
+117 )に近づけたほうが好ましいということであ
る。実用的にはαは6.0〜9,0x10−6/’C1
好ましくは7.0〜8.OX 10″6/”C(25〜
500℃における平均値)の範囲内であれば満足できる
特性の抵抗体を形成できる。これは酸化ルテニウム抵抗
体の線熱膨張係数、得られる基板のα、得られる基板の
強度、酸化ルテニウム系抵抗体の応力による抵抗値変化
等を考慮、検討した結果、本発明の構成要件が得られた
ものである。
第2に、前述のMOlW等と比較して低融点の金ff1
Au 、 PC1Pd 、 AI:l 、Cu 1Ni
、およびこれらの合金等を導体として用いるためには
、1000℃以下の温度で焼成し得るセラミック絶縁材
料を用いる必要があり、そのようなセラミック材料の原
料組成を検討した結果本発明の構成要件が得られた。
Au 、 PC1Pd 、 AI:l 、Cu 1Ni
、およびこれらの合金等を導体として用いるためには
、1000℃以下の温度で焼成し得るセラミック絶縁材
料を用いる必要があり、そのようなセラミック材料の原
料組成を検討した結果本発明の構成要件が得られた。
第3に、基板の原料となるガラス成分と無機フィラー成
分(結晶)との反応による再結晶化の速度をコントロー
ルできれば、導体回路材料と絶縁材料との反応による変
形を防ぐことができるということである。ここで無機フ
ィラーとはガラスに比し、溶融温度が高く、低温では反
応速度の遅い無機質非金属材料を言う。従って、この観
点からガラス組成、無機フィラー組成、これらの配合比
等を注意深く選ばなければならない。
分(結晶)との反応による再結晶化の速度をコントロー
ルできれば、導体回路材料と絶縁材料との反応による変
形を防ぐことができるということである。ここで無機フ
ィラーとはガラスに比し、溶融温度が高く、低温では反
応速度の遅い無機質非金属材料を言う。従って、この観
点からガラス組成、無機フィラー組成、これらの配合比
等を注意深く選ばなければならない。
本発明はこのような知見に基づいて種々の無機質原料成
分の配合および配合量等を研究した結果なされたもので
ある。
分の配合および配合量等を研究した結果なされたもので
ある。
すなわち本発明は、酸化物換算表記に従ったとき、
(a ) S i 0250〜70wt%、A ! 2
03 5〜15wt%、 CaO3〜20wt%、 Mg o O〜 5wt%、 B2O38〜13wt%の組成範囲で総量が95wt%
以上となるガラス組成物44〜52wt%、および (b ) Ca Zr o:] 、3r Zr O:l
および13a Zr 03の少なくとも1種以上が35
〜100wt % Al2O:+65〜0wt%からなり、総量が100w
t%となる態別フィラー組成物56〜48wt% からなる原料組成物を800〜1000℃で焼成して得
られるセラミック層状体を積層構成し、導体回路を該積
層セラミック層状体間および/またはセラミック積層体
表層上に形成したことを特徴とする低温焼成多層セラミ
ック基板である。
03 5〜15wt%、 CaO3〜20wt%、 Mg o O〜 5wt%、 B2O38〜13wt%の組成範囲で総量が95wt%
以上となるガラス組成物44〜52wt%、および (b ) Ca Zr o:] 、3r Zr O:l
および13a Zr 03の少なくとも1種以上が35
〜100wt % Al2O:+65〜0wt%からなり、総量が100w
t%となる態別フィラー組成物56〜48wt% からなる原料組成物を800〜1000℃で焼成して得
られるセラミック層状体を積層構成し、導体回路を該積
層セラミック層状体間および/またはセラミック積層体
表層上に形成したことを特徴とする低温焼成多層セラミ
ック基板である。
本発明に係る多層セラミック基板のセラミック層を構成
するセラミックス組成は、特定のガラス組成物と特定の
無機フィラー組成物を特定の配合比で配合することによ
って得られるものである。
するセラミックス組成は、特定のガラス組成物と特定の
無機フィラー組成物を特定の配合比で配合することによ
って得られるものである。
以下、各原料成分の組成範囲について説明する。
Sighはガラス組成物中50〜7owt%含有するこ
とが必要である。この含有量が50wt%未満ではガラ
ス層の強度や化学的安定性が悪化し、また70wt%を
越えると得られる基板のαを所望の値まで大きくするこ
とができなくなるからである。
とが必要である。この含有量が50wt%未満ではガラ
ス層の強度や化学的安定性が悪化し、また70wt%を
越えると得られる基板のαを所望の値まで大きくするこ
とができなくなるからである。
Al2O2はガラス組成物中5〜15wt%含有するこ
とが必要である。この含有量が、5wt%未満ではセラ
ミック焼結体中のガラス層の抗張力が弱くなり充分な基
板強度が得られず、また1 5wt%を越えるとガラス
組成原料を溶融してフリット化する際の溶融温度が高く
なり過ぎてフリット製造が困難となるからである゛。
とが必要である。この含有量が、5wt%未満ではセラ
ミック焼結体中のガラス層の抗張力が弱くなり充分な基
板強度が得られず、また1 5wt%を越えるとガラス
組成原料を溶融してフリット化する際の溶融温度が高く
なり過ぎてフリット製造が困難となるからである゛。
CaOはガラス組成物中5〜20wt%含有することが
必要である。この含有量が5wt%未満では所望のαお
よび電気絶縁性が得られにくくなり、また20wt%を
越えると、ガラスと無機フィラーとの反応が起き易く、
再結晶化が速くなり過ぎて低温で安定な焼結ができなく
なるからである。
必要である。この含有量が5wt%未満では所望のαお
よび電気絶縁性が得られにくくなり、また20wt%を
越えると、ガラスと無機フィラーとの反応が起き易く、
再結晶化が速くなり過ぎて低温で安定な焼結ができなく
なるからである。
M(IQはガラスの溶融速度の向上、耐水性の向上のた
めガラス組成物中0〜5wt%含有させる。
めガラス組成物中0〜5wt%含有させる。
この含有量がSwt%を越えると、得られる基板のαが
低下し好ましくない。
低下し好ましくない。
B203はガラス組成物中8〜131%含有することが
必要である。この含有量がawt%未満ではセラミック
焼結体中のガラス層の安定性が悪化し、無機フィラー(
結晶)とガラスの反応による再結晶化が速くなり、従っ
て基板のそりが出易くなり、また1 3wt%を越える
と多層基板表層に導体回路を形成した時に、この導体回
路部分の上にガラスかにじみ出る、いわゆる“浮き”が
出て半田濡れ性が悪くなるからである。
必要である。この含有量がawt%未満ではセラミック
焼結体中のガラス層の安定性が悪化し、無機フィラー(
結晶)とガラスの反応による再結晶化が速くなり、従っ
て基板のそりが出易くなり、また1 3wt%を越える
と多層基板表層に導体回路を形成した時に、この導体回
路部分の上にガラスかにじみ出る、いわゆる“浮き”が
出て半田濡れ性が悪くなるからである。
本発明においては、上記成分の総量は原料ガラス組成物
中95wt%以上含有することが必要である。
中95wt%以上含有することが必要である。
通常ガラス原料中に不純物が含有されており、またガラ
スの性状を改善するためにl”e2c)+、Zn O,
Sr O,Ba O等をガラス組成物中に少量含有させ
ることもある。しかしこの量が5v、t%を越えると得
られる基板のα等に影響を及ぼし、所期の目的が達成で
きないからである。
スの性状を改善するためにl”e2c)+、Zn O,
Sr O,Ba O等をガラス組成物中に少量含有させ
ることもある。しかしこの量が5v、t%を越えると得
られる基板のα等に影響を及ぼし、所期の目的が達成で
きないからである。
本発明の無機フィラー組成物は、MZr03(但し、M
はCa 、3r 13aから選ばれる少なくとも1種)
35〜100wt%、A J 20365〜OWj%か
らなり、総量が100wt%としたものを用いる。
はCa 、3r 13aから選ばれる少なくとも1種)
35〜100wt%、A J 20365〜OWj%か
らなり、総量が100wt%としたものを用いる。
すなわち、本発明で用いる無機フィラーは、MZrO3
の合計を100 wt%としたものか、または、MZr
03の合計を35wt%以上とAl2O2を65wt%
以下からなる総量を100wt%としたものである。こ
の無機フィラー組成物において、MZrO3が35wt
%未満では得られる基板のそりが大きくなり、またαも
小さくなって実用に供し得なくなる。また、Al2O2
の含有量が無機フィラー組成物中65wt%を越えると
得られる基板のαが小さくなり過ぎ、また印刷形成した
層間導体回路と多層セラミック基板の同時焼成時に際し
そりが発生し易くなる。
の合計を100 wt%としたものか、または、MZr
03の合計を35wt%以上とAl2O2を65wt%
以下からなる総量を100wt%としたものである。こ
の無機フィラー組成物において、MZrO3が35wt
%未満では得られる基板のそりが大きくなり、またαも
小さくなって実用に供し得なくなる。また、Al2O2
の含有量が無機フィラー組成物中65wt%を越えると
得られる基板のαが小さくなり過ぎ、また印刷形成した
層間導体回路と多層セラミック基板の同時焼成時に際し
そりが発生し易くなる。
ここにおけるAl2O2は高過ぎるαを低めに押えかつ
結晶化をコントロールする目的で添加される。従って、
αを7.0〜8.Ox 10[/’Cの範囲になるよう
に容易にコントロールし、かつ、基板のそりや曲りをよ
り少なくさせるためには、無機フィラーの配合割合は、
M Z r 0340〜90wt%、A 420360
〜10vt%からなり、IIが100wt%としたもの
を用いるのが好ましい。
結晶化をコントロールする目的で添加される。従って、
αを7.0〜8.Ox 10[/’Cの範囲になるよう
に容易にコントロールし、かつ、基板のそりや曲りをよ
り少なくさせるためには、無機フィラーの配合割合は、
M Z r 0340〜90wt%、A 420360
〜10vt%からなり、IIが100wt%としたもの
を用いるのが好ましい。
本発明の無機フィラー組成物として、
Ca Zr 03.3r Zr O:] 、3a zr
03のいずれか1種のみをAl2O2とともに用いる
場合は、Ca Z r 0340〜90wt%、A !
20360〜10wt%からなり総量を100wt%
としたもの、5rZr Q350〜80wt%、A 4
20350〜20wt%からなり総量を100wt%と
じたもの、または、3a Zr0335〜50wt%、
Al2O365〜50wt%からなり総量を100wt
%とじたものがそれぞれ好ましい。
03のいずれか1種のみをAl2O2とともに用いる
場合は、Ca Z r 0340〜90wt%、A !
20360〜10wt%からなり総量を100wt%
としたもの、5rZr Q350〜80wt%、A 4
20350〜20wt%からなり総量を100wt%と
じたもの、または、3a Zr0335〜50wt%、
Al2O365〜50wt%からなり総量を100wt
%とじたものがそれぞれ好ましい。
また、本発明の無機フィラー組成物として、Ca Zr
03.3r Zr 03.3a Zr O:lのうち
2種以上を用いる場合は、そのうちαのより大きいもの
をより多く配合したものが好ましい。すなわち、Ca
zr 03よりも3r Zr O:l、5rzro3よ
りもBa Zr 03をより多く配合してAl2O2の
添加量を多くするのが好ましい。
03.3r Zr 03.3a Zr O:lのうち
2種以上を用いる場合は、そのうちαのより大きいもの
をより多く配合したものが好ましい。すなわち、Ca
zr 03よりも3r Zr O:l、5rzro3よ
りもBa Zr 03をより多く配合してAl2O2の
添加量を多くするのが好ましい。
本発明において、このように無機フィラーとしてMZr
O3を選んだ理由は、以下の通りである。
O3を選んだ理由は、以下の通りである。
基板を焼成する際、ガラス成分の一部と無機フィラー成
分が反応して再結晶化し、焼結したセラミックス中のガ
ラス相の組成が変化する。この時ガラス相が低融点化し
、得られる基板の特性を低下させる場合が多い。例えば
無機フィラー組成物としてアルミナと7オルステライト
を配合したものを用いて得られた基板上に厚膜導体回路
を形成すると、この導体回路部分の上にガラスの“浮き
′が出て半田濡れ性が若干悪くなってしまう。本発明で
は、MZrO3を無機フィラーとして用いるので、MZ
r(hとガラス成分とではこのようなガラスの“浮き”
が出ず、半田漏れ性の悪化が起こらない。また得られる
基板のαも適切な範囲にでき、さらに焼成時に基板のそ
りも起こらない。
分が反応して再結晶化し、焼結したセラミックス中のガ
ラス相の組成が変化する。この時ガラス相が低融点化し
、得られる基板の特性を低下させる場合が多い。例えば
無機フィラー組成物としてアルミナと7オルステライト
を配合したものを用いて得られた基板上に厚膜導体回路
を形成すると、この導体回路部分の上にガラスの“浮き
′が出て半田濡れ性が若干悪くなってしまう。本発明で
は、MZrO3を無機フィラーとして用いるので、MZ
r(hとガラス成分とではこのようなガラスの“浮き”
が出ず、半田漏れ性の悪化が起こらない。また得られる
基板のαも適切な範囲にでき、さらに焼成時に基板のそ
りも起こらない。
なお本発明においては、無機フィラー組成物中にシリカ
等の少量の不可避不純物が含まれてもかまわない。
等の少量の不可避不純物が含まれてもかまわない。
本発明においては、セラミック原料中上記ガラス組成物
を44〜52wt%含有し、残量(56〜48wt%)
が無機フィラー組成物からなることを必須とする。
を44〜52wt%含有し、残量(56〜48wt%)
が無機フィラー組成物からなることを必須とする。
ガラス組成物の含有量が44wt%未満では1000℃
以下の低温で充分な焼成ができなくなり、また52wt
%を越えると基板が焼成中軟化し易くなり焼成品は変形
し、所望の耐火度が得られず、厚膜回路形成工程におい
てそりが発生し易くなるからである。
以下の低温で充分な焼成ができなくなり、また52wt
%を越えると基板が焼成中軟化し易くなり焼成品は変形
し、所望の耐火度が得られず、厚膜回路形成工程におい
てそりが発生し易くなるからである。
以下、本発明の多層セラミック基板の製造方法について
説明する。
説明する。
まずガラス組成原料と無機フィラー組成原料を上述の範
囲内で調合し、溶剤中で湿式微粉砕を行なって均一な混
合物とする。溶剤としては、アルコール、トルエン、ア
セトン、メチルエチルケトン、トリクロールエチレン、
これらの混合物等の有様溶剤や水等が所望に応じて用い
られる。
囲内で調合し、溶剤中で湿式微粉砕を行なって均一な混
合物とする。溶剤としては、アルコール、トルエン、ア
セトン、メチルエチルケトン、トリクロールエチレン、
これらの混合物等の有様溶剤や水等が所望に応じて用い
られる。
得られたセラミック原料中に、有機バインダー(−時結
合剤)、分散剤、可塑剤等を適宜配合した後、混合し、
スラリーとする。有様バインダーとしては、ポリビニル
ブチラール、ポリアクリル系樹脂等が用いられる。分散
剤としてはオクタデシルアミン、グリセリルモノオレエ
ート、ソルビタンモノオレエート等が用いられる。さら
に可塑剤としては、ジオクチルフタレート(DOP)、
ジブチルフタレート(DBP)、ポリエチレングリコー
ル、グリセリン等が用いられる。
合剤)、分散剤、可塑剤等を適宜配合した後、混合し、
スラリーとする。有様バインダーとしては、ポリビニル
ブチラール、ポリアクリル系樹脂等が用いられる。分散
剤としてはオクタデシルアミン、グリセリルモノオレエ
ート、ソルビタンモノオレエート等が用いられる。さら
に可塑剤としては、ジオクチルフタレート(DOP)、
ジブチルフタレート(DBP)、ポリエチレングリコー
ル、グリセリン等が用いられる。
得られたスラリーをドクターブレード法等の公知の方法
によってグリーンシートを形成する。このグリーンシー
トをカッターあるいは打抜き型によって所望の形状に加
工し、さらに打抜き型等を用いて所望の位置にスルーホ
ールを設ける。
によってグリーンシートを形成する。このグリーンシー
トをカッターあるいは打抜き型によって所望の形状に加
工し、さらに打抜き型等を用いて所望の位置にスルーホ
ールを設ける。
加工後のグリーンシートに、スクリーン印刷法で、Au
、Pt 、Pd 、Ag、Cu 、Ni SAg−P
d(例えばAo : Pd =85: 15の合金)、
At)−Pt等を主成分とした導体回路用印刷ベースト
を用いて回路パターンを印刷する。本発明においては、
1000℃以下の低温焼成が可能となるため、このよう
な比較的低融点の金属を導体として用いることができる
。
、Pt 、Pd 、Ag、Cu 、Ni SAg−P
d(例えばAo : Pd =85: 15の合金)、
At)−Pt等を主成分とした導体回路用印刷ベースト
を用いて回路パターンを印刷する。本発明においては、
1000℃以下の低温焼成が可能となるため、このよう
な比較的低融点の金属を導体として用いることができる
。
導体印刷されたグリーンシートを、所望の回路、厚みに
なるように積層した後、800〜1000℃の温度で焼
成して多層セラミック基板を完成する。なお焼成時にお
いて600℃までの昇温速度は、脱バインダーが充分に
行なわれるように選択する必要がある。
なるように積層した後、800〜1000℃の温度で焼
成して多層セラミック基板を完成する。なお焼成時にお
いて600℃までの昇温速度は、脱バインダーが充分に
行なわれるように選択する必要がある。
本発明においては、このようにして得られた多層セラミ
ック基板上に、従来から用いられているルテニウム系抵
抗ペーストを用いて公知の方法で基板の表層に抵抗体を
、単層アルミナ基板上に形成する場合に比し、その特性
を低下させることなく形成することができる。
ック基板上に、従来から用いられているルテニウム系抵
抗ペーストを用いて公知の方法で基板の表層に抵抗体を
、単層アルミナ基板上に形成する場合に比し、その特性
を低下させることなく形成することができる。
[実施例]
以下、実施例および比較例に基づいて本発明を具体的に
説明する。 ・ 実施例1 S i 0254wt%、A j 2 03 14w
t%、CaO20wt%、MQ O2wt%、B2O3
9wt%の組成範囲のガラスカレントを10μm以下に
微粉砕して、ガラス組成物の粉末の原料とした。無機フ
ィラー組成物としてca Zr 03100 wt%の
粉末を用いた。
説明する。 ・ 実施例1 S i 0254wt%、A j 2 03 14w
t%、CaO20wt%、MQ O2wt%、B2O3
9wt%の組成範囲のガラスカレントを10μm以下に
微粉砕して、ガラス組成物の粉末の原料とした。無機フ
ィラー組成物としてca Zr 03100 wt%の
粉末を用いた。
このガラス粉末と無機フィラー組成物用粉末をそれぞれ
sowt%含有するように調合し、アルコール、メチル
エチルケトン、トルエンからなる混合有様溶剤中で24
時時間式微粉砕を行なって均一な混合物とした。この混
合物に有機バインダーとしてポリビニルブチラール、分
散剤としてソルビタンモノオレエート、および可塑剤と
してジオクチルフタレートを加え、ボールミルで24時
間混合してよく分散したスラリーとした。
sowt%含有するように調合し、アルコール、メチル
エチルケトン、トルエンからなる混合有様溶剤中で24
時時間式微粉砕を行なって均一な混合物とした。この混
合物に有機バインダーとしてポリビニルブチラール、分
散剤としてソルビタンモノオレエート、および可塑剤と
してジオクチルフタレートを加え、ボールミルで24時
間混合してよく分散したスラリーとした。
得られたスラリーをドクターブレード法により100〜
500μmの厚さの均一なグリーンシートを形成した。
500μmの厚さの均一なグリーンシートを形成した。
このグリーンシートを打抜き型によって、50mmX
70mmの矩形に打抜き、さらに各層のグリーンシート
の所定位置にスルーホールを設けた。
70mmの矩形に打抜き、さらに各層のグリーンシート
の所定位置にスルーホールを設けた。
得られたグリーンシートに、スクリーン印刷法で、へ〇
−Pd合金(A(1: Pd =85: 15)を主−
成分とした導体ペーストを用いて所定の位置に導体回路
パターンを印刷した。この導体回路を印刷形成したグリ
ーンシートを、所定の回路、厚みになるように重ね合わ
せ、100〜150℃の温度、50〜200ka r/
dの圧力で熱圧着し積層化した。
−Pd合金(A(1: Pd =85: 15)を主−
成分とした導体ペーストを用いて所定の位置に導体回路
パターンを印刷した。この導体回路を印刷形成したグリ
ーンシートを、所定の回路、厚みになるように重ね合わ
せ、100〜150℃の温度、50〜200ka r/
dの圧力で熱圧着し積層化した。
その後、所定の寸法、形状になるように打抜き型を用い
て切断し、800〜1000℃で空気中で約10分間焼
成し多層セラミック基板を得た。この時、600℃まで
の昇温速度は、10℃/分とし、400〜600℃の間
空気中で充分に脱バインダーを行なった。
て切断し、800〜1000℃で空気中で約10分間焼
成し多層セラミック基板を得た。この時、600℃まで
の昇温速度は、10℃/分とし、400〜600℃の間
空気中で充分に脱バインダーを行なった。
衷1」Lと
無機フィラー組成物として3a Zr 03100wt
%の粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして、多層
セラミック基板を作成した。
%の粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして、多層
セラミック基板を作成した。
実施例3
無機フィラー組成物として3r Zr 03100wt
%の粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして、多層
セラミック基板を作成した。
%の粉末を用いた以外は、実施例1と同様にして、多層
セラミック基板を作成した。
・圧倒4〜9および比較例1
無機フィラー組成物としてCta Zr 03およびA
l2O2を第1表の割合で調合したものを用い、かつガ
ラス組成物と無機フィラー組成物の含有率をそれぞれ第
1表に示す値とした以外は実施例1と同様にして多層セ
ラミック基板を作成した。
l2O2を第1表の割合で調合したものを用い、かつガ
ラス組成物と無機フィラー組成物の含有率をそれぞれ第
1表に示す値とした以外は実施例1と同様にして多層セ
ラミック基板を作成した。
叉1」L±hμm
無機フィラー組成物としてBa Zr 03およびAl
2O2を第1表の割合で調合したものを用い、かつガラ
ス組成物と無機フィラー組成物の含有率をそれぞれ第1
表に示す値とした以外は実施例1と同様にして多層セラ
ミック基板を作成した。
2O2を第1表の割合で調合したものを用い、かつガラ
ス組成物と無機フィラー組成物の含有率をそれぞれ第1
表に示す値とした以外は実施例1と同様にして多層セラ
ミック基板を作成した。
叉1」1士二遷−
無機フィラー組成物としてSr Zr 03およびAj
20sを第1表の割合で調合したものを用い、かつガラ
ス組成物と無機フィラー組成物の含有率をそれぞれ第1
表に示す値とした以外は実施例1と同様にして多層セラ
ミック基板を作した。
20sを第1表の割合で調合したものを用い、かつガラ
ス組成物と無機フィラー組成物の含有率をそれぞれ第1
表に示す値とした以外は実施例1と同様にして多層セラ
ミック基板を作した。
LLfL胆
無機フィラー組成物としてCa Zr 03 、BaZ
r 03.3r Zr 03 オよびAl103 を第
1表の割合で調合したものを用いた以外は実施例1と同
様にして多層セラミック基板を作成した。
r 03.3r Zr 03 オよびAl103 を第
1表の割合で調合したものを用いた以外は実施例1と同
様にして多層セラミック基板を作成した。
1炎f1M2
無機フィラー組成物として[3a Zr 03とスピネ
ル(M!J Al104 )を第1表の割合で調合した
ものを用いた以外は実施例1と同様にして多層セラミッ
ク基板を作成した。
ル(M!J Al104 )を第1表の割合で調合した
ものを用いた以外は実施例1と同様にして多層セラミッ
ク基板を作成した。
L速IW3
無機フィラー組成物としてAl2O2のみを用いた以外
は実施111111と同様にして多層セラミック基板を
作成した。
は実施111111と同様にして多層セラミック基板を
作成した。
比較例4
7 /L/ ミを原料96wt%とCa O,M(I
O%Si○等のフラックス成分4wt%とを調合したも
のを、トロンメルを用い溶剤中で粉砕混合しスラリーと
した。
O%Si○等のフラックス成分4wt%とを調合したも
のを、トロンメルを用い溶剤中で粉砕混合しスラリーと
した。
得られたスラリーをポリビニルブチラール樹脂、分散剤
および可塑剤と混練し、ドクターブレード法によりシー
ト状に主1/スティング成形してグリーンシートを得た
。
および可塑剤と混練し、ドクターブレード法によりシー
ト状に主1/スティング成形してグリーンシートを得た
。
このグリーンシートを約1600℃で焼成しアルミナ基
板を得た。
板を得た。
NmN1
実施例1〜16および比較例1〜3においてグリーンシ
ート焼成後(多層基板表層に導体回路および抵抗体を厚
膜形成する前)に、得られた基板のそりあるいは曲りの
有無を観察した。その結果をそり、曲りのないものを○
″、そり、曲りのあるものを“×″として第2表に示す
。
ート焼成後(多層基板表層に導体回路および抵抗体を厚
膜形成する前)に、得られた基板のそりあるいは曲りの
有無を観察した。その結果をそり、曲りのないものを○
″、そり、曲りのあるものを“×″として第2表に示す
。
実施例1〜16および比較例1〜4において(qられた
多層セラミック基板上に、Aa−Pd系導体ベースト(
国中マッセイ社製、T R−4846)およびシート抵
抗が約1にΩ/口と10Ω/口の市販の酸化ルテニウム
系抵抗印刷ペースト(デュポン社製、パイロックス13
31および1311)を用いて厚膜導体回路および抵抗
体を印刷形成し、焼成した後、その上にホウケイ酸鉛ガ
ラスからなる保護ガラス層を印刷形成し、これを焼成し
た。各ベーストの焼成は、それぞれのペーストに適した
焼成条件に設定されたコンベア式のfil用焼成炉を用
いて、各印刷毎に行なった。
多層セラミック基板上に、Aa−Pd系導体ベースト(
国中マッセイ社製、T R−4846)およびシート抵
抗が約1にΩ/口と10Ω/口の市販の酸化ルテニウム
系抵抗印刷ペースト(デュポン社製、パイロックス13
31および1311)を用いて厚膜導体回路および抵抗
体を印刷形成し、焼成した後、その上にホウケイ酸鉛ガ
ラスからなる保護ガラス層を印刷形成し、これを焼成し
た。各ベーストの焼成は、それぞれのペーストに適した
焼成条件に設定されたコンベア式のfil用焼成炉を用
いて、各印刷毎に行なった。
得られた抵抗体形成基板の各々について、約230℃の
半田槽で約5秒間半田デイツプを行ない、その竹後の抵
抗値の変化率を測定した。その後25〜125℃での抵
抗値温度係数(H,TCR)および−55〜25℃での
抵抗lIl!温度係数(C,TCR)を測定した。その
結果を第2表に示す。
半田槽で約5秒間半田デイツプを行ない、その竹後の抵
抗値の変化率を測定した。その後25〜125℃での抵
抗値温度係数(H,TCR)および−55〜25℃での
抵抗lIl!温度係数(C,TCR)を測定した。その
結果を第2表に示す。
また、半田ディップ侵の端子部の半田の濡れを調べた。
その結果を、半田が付着すべき面積(導体部の露出面積
)の95%以上半田が付着した場合を“○″、付着しな
い場合を“X”とし、第2表に示す。
)の95%以上半田が付着した場合を“○″、付着しな
い場合を“X”とし、第2表に示す。
第2表から明らかなように、ガラス組成物および無機フ
ィラー組成物の組成が本発明の組成範囲内である実施例
1〜16においては、線熱膨張係数が6.9〜8,9X
10−’ /’Cのものが得られ、基板のそり、曲り
は認められ゛なかった。また形成された抵抗体の特性も
実用上充分に満足できるものであり、単層のAu203
M板である比較例4とほぼ同等の特性が得られた。
ィラー組成物の組成が本発明の組成範囲内である実施例
1〜16においては、線熱膨張係数が6.9〜8,9X
10−’ /’Cのものが得られ、基板のそり、曲り
は認められ゛なかった。また形成された抵抗体の特性も
実用上充分に満足できるものであり、単層のAu203
M板である比較例4とほぼ同等の特性が得られた。
これに対し、無機フィラー組成物として、Au2038
7wt%、ZrQa”0333wt%を含むものを51
wt%、ガラス組成物を49wt%とした比較例1では
、半田デイツプ前後の抵抗値変化率が、10Ω/口の抵
抗ペーストで 1.41%と大きく実用に供し得ないも
のが得られた。
7wt%、ZrQa”0333wt%を含むものを51
wt%、ガラス組成物を49wt%とした比較例1では
、半田デイツプ前後の抵抗値変化率が、10Ω/口の抵
抗ペーストで 1.41%と大きく実用に供し得ないも
のが得られた。
また、無機フィラー組成物として[3a Zr 035
0wt%、スピネル50wt%を含むものを50vt%
、ガラス組成物を50wt%とした比較例2では、90
0℃で焼結が進まず、多孔体のまま残り、回路基板とし
て実用に供し得ないものが得られた。
0wt%、スピネル50wt%を含むものを50vt%
、ガラス組成物を50wt%とした比較例2では、90
0℃で焼結が進まず、多孔体のまま残り、回路基板とし
て実用に供し得ないものが得られた。
さらに、無機フィラー組成物としてAj203のみを用
いた比較例3では、αが5.6X 10−8 / ”C
とアルミナ基板のそれより小さくなりすぎてしまい、基
板のそりが大きく実用に供し得ないものが得られた。ま
た、形成された抵抗体の特性も不充分なものであった。
いた比較例3では、αが5.6X 10−8 / ”C
とアルミナ基板のそれより小さくなりすぎてしまい、基
板のそりが大きく実用に供し得ないものが得られた。ま
た、形成された抵抗体の特性も不充分なものであった。
以上のように、本発明の多層セラミック基板は、焼成時
の変形も少なく、表層に形成した酸化ルテニウム系の厚
膜抵抗のTCRも良好でサーマルショックによる抵抗値
の変化も小さく実用的に優れた特性を示すことが判る。
の変形も少なく、表層に形成した酸化ルテニウム系の厚
膜抵抗のTCRも良好でサーマルショックによる抵抗値
の変化も小さく実用的に優れた特性を示すことが判る。
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、1000℃以下の
低温でグリーンシートの焼成が可能であるため、グリー
ンシート上に形成する導体回路材料としてAu 、Pt
、Pd 、ACI SCu 、Niまたはこれらの合
金が使用可能となり、酸化雰囲気による厚膜回路の焼付
形成にも耐えることができる。
低温でグリーンシートの焼成が可能であるため、グリー
ンシート上に形成する導体回路材料としてAu 、Pt
、Pd 、ACI SCu 、Niまたはこれらの合
金が使用可能となり、酸化雰囲気による厚膜回路の焼付
形成にも耐えることができる。
また焼成後の基板のαを6.9〜8.9X 10°6/
’Cの範囲にコントロールすることが容易となり、従来
の市販の酸化ルテニウム系抵抗体用印刷ベーストを用い
てTCRおよび抵抗値の安定性に秀れた抵抗体を基板表
層に形成することができる。
’Cの範囲にコントロールすることが容易となり、従来
の市販の酸化ルテニウム系抵抗体用印刷ベーストを用い
てTCRおよび抵抗値の安定性に秀れた抵抗体を基板表
層に形成することができる。
さらに本発明の多層セラミック基板を製造する際および
抵抗体等を形成する際の焼成工程は酸化雰囲気中で行な
えるため、N2.82等の中性または還元雰囲気を必要
とせず、製造コストを下げる事ができる。従って焼成変
形のない優れた多層セラミック基板を安価に供給する事
が可能となり、工業的に利用価値が大きい。
抵抗体等を形成する際の焼成工程は酸化雰囲気中で行な
えるため、N2.82等の中性または還元雰囲気を必要
とせず、製造コストを下げる事ができる。従って焼成変
形のない優れた多層セラミック基板を安価に供給する事
が可能となり、工業的に利用価値が大きい。
Claims (1)
- (1)酸化物換算表記に従ったとき、 (a)SiO_2 50〜70wt%、 Al_2O_3 5〜15wt%、 CaO 5〜20wt%、 MgO 0〜5wt%、 B_2O_3 8〜13wt%の組成範囲で総量が95
wt%以上となるガラス組成物44〜52wt%、およ
び (b)CaZrO_3、SrZrO_3およびBaZr
O_3の少なくとも1種以上が 35〜100wt% Al_2O_3 65〜0wt%からなり、総量が10
0wt%となる無機フィラー組成物56〜48wt% からなる原料組成物を800〜1000℃で焼成して得
られるセラミック層状体を積層構成し、導体回路を該積
層セラミック層状体間および/またはセラミック積層体
表層上に形成したことを特徴とする低温焼成多層セラミ
ック基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61166787A JPS6325271A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 低温焼成多層セラミツク基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61166787A JPS6325271A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 低温焼成多層セラミツク基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325271A true JPS6325271A (ja) | 1988-02-02 |
| JPH0572350B2 JPH0572350B2 (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=15837665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61166787A Granted JPS6325271A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | 低温焼成多層セラミツク基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6325271A (ja) |
-
1986
- 1986-07-17 JP JP61166787A patent/JPS6325271A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0572350B2 (ja) | 1993-10-12 |
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