WO2007142112A1

WO2007142112A1 - 多層セラミック基板およびその製造方法ならびに電子部品

Info

Publication number: WO2007142112A1
Application number: PCT/JP2007/061069
Authority: WO
Inventors: Sadaaki Sakamoto
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2007-12-13
Also published as: US20090011249A1; KR101073873B1; JP4957723B2; EP2026642B1; EP2026642A4; JPWO2007142112A1; EP2026642A1; US7883765B2; KR20080098528A; CN101416570B; CN101416570A

Abstract

　抗折強度が高く、反りが抑制され、デラミネーションが生じにくい、多層セラミック基板を提供する。　内層部（３）と表層部（４および５）とからなる積層構造を有し、表層部（４および５）の熱膨張係数は、内層部（３）の熱膨張係数より小さく、かつ、内層部（３）の熱膨張係数との差が１．０ｐｐｍＫ－１以上であり、表層部（４および５）を構成する材料と内層部（３）を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が７５重量％以上である。

Description

明細書

多層セラミック基板およびその製造方法ならびに電子部品

技術分野

[0001] この発明は、多層セラミック基板およびその製造方法ならびに多層セラミック基板を備える電子部品に関するもので、特に、多層セラミック基板の強度を向上させるための改良に関するものである。

背景技術

[0002] この発明にとって興味ある多層セラミック基板力たとえば特開平 6— 29664号公報 (特許文献 1)に記載されている。特許文献 1には、ガラスと残部が結晶質とからなる低温焼成多層セラミック基板であって、その最外層の熱膨張係数を内層の熱膨張係数より小さくし、かつ表裏の最外層の厚みの合計を内層の厚みより小さくしたものが記載されている。このような構成を採用することにより、焼成後の冷却過程において、表裏の最外層に圧縮応力が生じるため、多層セラミック基板の抗折強度が向上するとされている。

[0003] し力ながら、上述した特許文献 1に記載の多層セラミック基板には、次のような解決されるべき課題がある。

[0004] まず、最外層と内層との間での熱膨張係数の差を単に大きくするだけでは、最外層と内層との境界部での応力が大きくなり、境界部において剥がれ (デラミネーシヨン）ゃボイドなどの欠陥が発生する場合がある。特許文献 1では、熱膨張係数の差が 0. AppmK—¹である実施例と 0. SppmK—¹である実施例とが示されている。これら実施例が有する組成と熱膨張係数の差の組み合わせによれば、確かに、特許文献 1におレ、て主張されている効果が得られる。しかし、特許文献 1には、熱膨張係数の差の制約につレ、ては特に記載されてレヽなレ、。

[0005] そのため、この特許文献 1に記載の構成を採用しながらも、熱膨張係数の差が大きくなると、確かに、最外層と内層との境界部での応力が大きくなる力 S、この境界部での接合力が十分でなければ、応力に十分耐えられずに、境界部で剥がれゃボイドなどの欠陥が発生する場合がある。 [0006] また、多層セラミック基板は、反り量が少ない方が、基板表面への部品実装や、親基板への実装などの工程を、高い信頼性をもって進める上で好ましい。また、基板表面への部品実装や樹脂コーティングなどを施した場合には、はんだまたは接着剤あるいはコーティング樹脂の収縮により引っ張られて多層セラミック基板が反るという問題に遭遇することがある。しかしながら、特許文献 1に記載の実施例で示された最外層と内層との間での熱膨張係数の差では、このような差を設けない場合と比較して、反り量に関しては、有意差は見られない。

特許文献 1 :特開平 6— 29664号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し、強度がより高められ、つ反りが抑制された、多層セラミック基板を提供しょうとすることである。

[0008] この発明の他の目的は、上述した多層セラミック基板を製造するための好ましい方法を提供しょうとすることである。

[0009] この発明のさらに他の目的は、上述した多層セラミック基板を備える電子部品を提供しょうとすることである。

課題を解決するための手段

[0010] この発明は、表層部と内層部とからなる積層構造を有する、多層セラミック基板にまず向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、表層部の熱膨張係数は、内層部の熱膨張係数より小さぐかつ、内層部の熱膨張係数との差が 1. Op pmK—¹以上であり、表層部を構成する材料と内層部を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が 75重量％以上であることを特徴としている。

[0011] 表層部の熱膨張係数は、内層部の熱膨張係数との差が 4. SppmK—¹以下であることが好ましい。

[0012] 表層部を構成する材料は、 SiOおよび MO (ただし、 M〇は、 CaO、 MgO、 Sr〇お

2

よび Ba〇力、ら選ばれた少なくとも 1種）を含むガラスを含み、 Si〇： MO = 23 : 7〜： 17

2

: 13であり、内層部を構成する材料は、 SiOおよび MOを含むガラスを含み、 SiO ：

2 2

M〇= 19 : 11〜； L 1 : 19であることが好ましい。 [0013] 上述の場合、表層部を構成する材料に含まれるガラスに含まれる Si〇は 34〜73

2

重量％であり、内層部を構成する材料に含まれるガラスに含まれる SiOは 22〜60

2

重量％であることがより好ましい。

[0014] また、表層部を構成する材料に含まれるガラスは、 34〜73重量％の SiOと、 14〜

2

41重量％の M〇と、 0〜30重量％の〇と、 0〜30重量％の A1〇とを含み、内層

2 3 2 3

部を構成する材料に含まれるガラスは、 22〜60重量％の Si〇と、 22〜60重量％の

2

MOと、 0〜20重量％の8〇と、 0〜30重量％の A1〇とを含むことがより好ましい。

2 3 2 3

[0015] また、表層部を構成する材料は、フイラ一としての Al Oを 30〜60重量％含み、内

2 3

層部を構成する材料は、フイラ一としての Al Oを 40〜70重量％含むことがより好ま

2 3

しい。

[0016] この発明は、また、上述のような多層セラミック基板を製造する方法にも向けられる。

[0017] この発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、まず、表層用セラミックダリーンシート、内層用セラミックグリーンシート、ならびに、表層用セラミックグリーンシートおよび内層用セラミックグリーンシートが焼結する温度では焼結しない無機材料を含む、拘束用セラミックグリーンシートがそれぞれ用意される。

[0018] 次いで、少なくとも 1つの内層用セラミックグリーンシートを積層方向に挟むように、それぞれ、少なくとも 1つの表層用セラミックグリーンシートを配置し、さらに、その外側に少なくとも 1つの拘束用セラミックグリーンシートを配置することによって、複合積層体を作製する工程が実施される。

[0019] 次に、複合積層体は、表層用セラミックグリーンシートおよび内層用セラミックダリーンシートが焼結するが、拘束用セラミックグリーンシートが焼結しない温度で焼成される。これによつて、表層用セラミックグリーンシートに由来する表層部の熱膨張係数が、内層用セラミックグリーンシートに由来する内層部の熱膨張係数より小さぐかつ、内層部の熱膨張係数との差が 1. OppmK— ¹以上であり、表層部を構成する材料と内層部を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が 75重量％以上である、焼成後の複合積層体が得られる。

[0020] 次いで、焼成後の複合積層体に備える、拘束用セラミックグリーンシートに由来する部分が複合積層体力除去される。 [0021] この発明は、さらに、前述したような多層セラミック基板を備える電子部品にも向けられる。

発明の効果

[0022] この発明に係る多層セラミック基板によれば、表層部の熱膨張係数が内層部の熱膨張係数より小さいので、特許文献 1の場合と同様、焼成後の冷却過程で表層部に圧縮応力が発生し、その結果、多層セラミック基板の抗折強度を高めることができる。

[0023] また、この発明に係る多層セラミック基板によれば、表層部の熱膨張係数と内層部の熱膨張係数との差が 1 · OppmK—¹以上であるので、反りを抑制することができる。これは、熱膨張係数の差を 1 · OppmK—¹以上と大きくすることにより、多層セラミック基板を反らせるように作用する面内方向の応力が、熱膨張係数の差に起因して表裏面の面内方向に作用する応力に比べて相対的に小さくなる結果、反りが矯正されるためであると推測される。

[0024] さらに、この発明に係る多層セラミック基板によれば、表層部を構成する材料と内層部を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が 75重量％以上であるので、表層部と内層部との間で十分な接合力を得ることができる。したがって、前述したように、表層部と内層部との熱膨張係数の差が 1. OppmK—¹以上と大きくなつても、剥がれ (デラミネーシヨン)ゃボイドなどの欠陥を抑制することができる。

[0025] この発明に係る多層セラミック基板において、表層部と内層部との熱膨張係数の差が 4. SppmK—¹以下であると、熱膨張係数の差が起因する剥がれゃボイドなどの欠陥をより確実に抑制することができる。

[0026] この発明に係る多層セラミック基板の製造方法によれば、焼成時において、拘束用セラミックグリーンシートを両主面上に配置した複合積層体を焼成するようにしているので、表層用セラミックグリーンシートおよび内層用セラミックグリーンシートの焼成時における各主面方向での収縮を抑制することができる。そのため、多層セラミック基板の不所望な変形を抑制し、寸法精度を高めることができるば力りでなぐ焼成時において、表層部と内層部との間で剥がれをより生じにくくすることができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]この発明の一実施形態による多層セラミック基板 1を備える電子部品 2を示す正面図であり、多層セラミック基板 1につレ、て断面図で示してレ、る。

[図 2]図 1に示した多層セラミック基板 1の製造の途中で作製される複合積層体 21を示す断面図である。

符号の説明

[0028] 1 多層セラミック基板

2 電子部品

3 内層部

4 表層部

6 内層部セラミック層

7, 8 表層部セラミック層

21 複合積層体

22 内層用セラミックグリーンシート

23, 24 表層用セラミックグリーンシート

25, 26 拘束用セラミックグリーンシート

発明を実施するための最良の形態

[0029] 図 1は、この発明の一実施形態による多層セラミック基板 1を備える電子部品 2を示す正面図であり、多層セラミック基板 1につレ、ては断面図で示してレ、る。

[0030] 多層セラミック基板 1は、内層部 3ならびに内層部 3を積層方向に挟むように位置する第 1および第 2の表層部 4および 5とからなる積層構造を有している。内層部 3は、少なくとも 1つの内層部セラミック層 6をもって構成され、第 1および第 2の表層部 4および 5は、それぞれ、少なくとも 1つの表層部セラミック層 7および 8をもって構成されている。

[0031] 多層セラミック基板 1は、配線導体を備えてレ、る。配線導体は、たとえばコンデンサまたはインダクタのような受動素子を構成したり、あるいは素子間の電気的接続のような接続配線を行なったりするためのもので、典型的には、図示したように、いくつかの導体膜 9〜11ならびにいくつかのビアホール導体 12をもって構成される。

[0032] 導体膜 9は、多層セラミック基板 1の内部に形成される。導体膜 10および 11は、それぞれ、多層セラミック基板 1の一方主面上および他方主面上に形成される。ビアホール導体 12は、導体膜 9〜： 11のいずれ力と電気的に接続されかつセラミック層 6〜8 のレ、ずれか特定のものを厚み方向に貫通するように設けられる。

[0033] 多層セラミック基板 1の一方主面上には、外部導体膜 10に電気的に接続された状態で、チップ部品 13および 14が搭載される。これによつて、多層セラミック基板 1を備える電子部品 2が構成される。多層セラミック基板 1の他方主面上に形成された外部導体膜 11は、当該電子部品 2を図示しないマザ一ボード上に実装する際の電気的接続手段として用いられる。

[0034] このような電子部品 2に備える多層セラミック基板 1において、表層部 4および 5の熱膨張係数は、内層部 3の熱膨張係数より小さぐかつ、内層部 3の熱膨張係数との差が 1. OppmK—¹以上である。また、表層部 4および 5を構成する材料と内層部 3を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が 75重量％以上である。

[0035] このような特徴的構成が採用されることにより、多層セラミック基板 1に高い抗折強度を与えることができるとともに、多層セラミック基板 1の反りを効果的に抑制でき、さらには、表層部 4および 5と内層部 3との界面において剥がれゃボイドなどの欠陥を生じにくくすることができる。

[0036] 特に、反りについては、この発明に従って、表層部 4および 5において面内方向の圧縮応力を作用させておく方法を採った場合、表層部 4および 5の熱膨張係数と内層部 3の熱膨張係数との差を 1. OppmK—¹以上とすることにより、多層セラミック基板 1の反りを大きく低減できることがわかった。すなわち、反り量と熱膨張係数差との関係は、熱膨張係数差が 1. OppmK— ¹未満のところでは、反り量はほぼ一定の値をとり、 1. OppmK— ¹付近で、反り量が大きく変化してほぼ零に近くなり、 1. (^ ！！！！^ 以上では、ほぼ一定であることがわかった。これは、多層セラミック基板 1を反らせるように作用する面内方向の応力が、熱膨張係数差に起因して表裏面の面内方向に作用する応力に比べて相対的に小さくなる結果、反りが矯正されるためであると推測される。

[0037] また、多層セラミック基板 1の表面に部品実装や樹脂コーティングなどを施した場合には、はんだや接着剤、あるいはコーティング樹脂の収縮により引っ張られて多層セラミック基板 1が反るという問題がある。この問題に対しても、表層部 4および 5において面内方向の圧縮応力を作用させておく方法を採った場合、表層部 4および 5の熱膨張係数と内層部 3の熱膨張係数との差を 1. OppmK—¹以上とすることにより、多層セラミック基板 1の反りを大きく低減できることがわかった。すなわち、反り量と熱膨張係数差との関係は、熱膨張係数差が 1. OppmK— ¹未満のところでは、反り量は熱膨張係数差の増加とともに減少し、 1. OppmK—¹以上では、ほぼ一定であることがわかつた。これについても、多層セラミック基板 1を反らせるように作用する面内方向の応力が、熱膨張係数差に起因して表裏面の面内方向に作用する応力に比べて相対的に小さくなる結果、反りが矯正されるためであると推測される。

[0038] なお、表層部 4および 5の熱膨張係数は、内層部 3の熱膨張係数との差が 4. 3ppm K—¹以下とされることが好ましい。これによつて、熱膨張係数の差に起因する、表層部 4および 5と内層部 3との境界部でのデラミネーシヨンゃボイドなどの欠陥をより確実に生じにくくすることができる。

[0039] 表層部 4および 5を構成する材料は、 SiOおよび MO (ただし、 MOは、 Ca〇、 Mg

2

0、 Sr〇および BaO力も選ばれた少なくとも 1種）を含むガラスを含み、 SiO ： M〇=

2

23 : 7〜17 : 13であり、内層部 3を構成する材料は、 SiOおよび M〇を含むガラスを

2

含み、 SiO ： M〇= 19 : 11〜11 : 19であることが好ましい。

2

[0040] より好ましくは、表層部 4および 5を構成する材料に含まれるガラスに含まれる SiO

2 は 34〜73重量％であり、内層部 3を構成する材料に含まれるガラスに含まれる Si〇

2 は 22〜60重量％である。

[0041] 上述したような好ましい組成およびその含有量は、ホウケィ酸ガラス系の材料を用いて、表層部 4および 5と内層部 3との熱膨張係数の差を 1. OppmK— ¹以上設け、共通する成分の重量比率を 75重量％以上とするのに適している。

[0042] ガラス中に含まれる SiO成分は、熱膨張係数を下げることに寄与し、 MO成分は、

2

熱膨張係数を上げることに寄与する。

[0043] また、焼成過程でガラスから適量の結晶が析出する方が、機械強度特性の点で有利となるため、ガラス組成は析出結晶組成に近い方が良い。たとえば、 SiO -MO

2

-Al〇一 B〇系のガラスの場合、 MAI Si〇や MSi〇の結晶が析出しやすいた

2 3 2 3 2 2 8 3

め、この結晶組成に近くなるように、 SiOと M〇との比率を調整するのが好ましい。よつて、表層部 4および 5のガラス組成は、熱膨張係数を下げるため、 SiOと MOとの

2

比率は 2に近い方が良ぐ内層部 3のガラス組成は、熱膨張係数を上げるため SiOと

2

MOとの比率は 1に近い方が良い。

[0044] 内層部 3のガラス組成は、表層部 4および 5に比べて、 M〇比率が高くなり、焼成後のめつき処理で浸食を受けやすレ、が、表面部に露出していないため、致命的なダメージは受けにくい構造になっている。

[0045] 熱膨張係数の差をより大きくするため、表層部 4および 5において、ガラス中の Si〇

2 を多くしすぎると、焼成時のガラス粘度が十分下がらなくなるため、焼結不良が起きる。 MOを多くしすぎると、熱膨張係数の差を十分に取れなくなる。

[0046] また、熱膨張係数の差をより大きくするため、内層部 3においてガラス中の MOを多くしすぎると、耐湿性が低下するため、絶縁不良が起きる。 SiOを多くしすぎると、熱

2

膨張係数の差を十分取れなくなる。

[0047] 以上のようなことから、ガラス中の SiOと MOとの比率を、表層部 4および 5と内層部

2

3とにおいてそれぞれ前述したような範囲に選ぶことが好ましい。

[0048] 表層部 4および 5を構成する材料に含まれるガラスは、 34〜73重量％の SiOと、 1

2

4〜41重量％の M〇と、 0〜30重量％の3 Oと、 0〜30重量％の A1〇とを含み、

2 3 2 3

内層部 3を構成する材料に含まれるガラスは、 22〜60重量％の SiOと、 22〜60重

2

量％の M〇と、 0〜20重量％の B〇と、 0〜30重量％の Al Oとを含むことがより好

2 3 2 3

ましレ、。その理由は次のとおりである。

[0049] B Oは、焼成時に焼結が円滑に進行するよう、ガラスに適度な粘度を与える。 B〇

2 3 2 が多すぎると、粘度が下がりすぎるため、過焼成となり、表面に気孔が生じて絶縁不

3

良になる。他方、 B Oが少なすぎると、粘度が高ぐ焼結不良となる。

2 3

[0050] Al Oは、表層部 4および 5の場合、析出結晶を構成する成分となる。この Al Oが

2 3 2 3 多すぎても、少なすぎても、結晶析出が起こりにくくなる。

[0051] また、 A1〇により、ガラスの化学的安定性が向上するため、 M〇が相対的に多い

2 3

内層部 3では、めっき耐性および耐湿性が向上する。熱膨張係数に対しては、 Al O

2 3 は SiOと MOとの中間的な寄与をするので、これが多すぎると、熱膨張係数の差が

2

取れなくなる。 [0052] 表層部 4および 5を構成する材料は、フイラ一としての Al Oを 30〜60重量％含み

2 3

、内層部 3を構成する材料は、フイラ一としての Al Oを 40〜70重量％含むことがよ

2 3

り好ましレ、。その理由は次のとおりである。

[0053] Al Oフイラ一は、機械的強度を向上させるのに寄与する。 Al Oフィラーが少なす

2 3 2 3

ぎると、十分な強度が得られなくなる。特に、引っ張り応力が働く内層部 3では、機械的強度が十分にないと、内層部 3から破壊するため、圧縮応力により表層部 4および 5を強化した効果が十分に得られなくなる。このため、内層部 3では、表層部 4および 5より多く A1〇フィラーを含み、強度を上げておくことで、より大きな熱膨張係数の差

2 3

にも耐えるようになり、さらに表層部 4および 5の強化の効果が得られるようになる。

[0054] Al Oフイラ一は、熱膨張係数に対しては、表層部 4および 5中のガラスと内層部 3

2 3

中のガラスとの中間的な寄与をするので、 Al Oフィラーが多すぎると、熱膨張係数

2 3

の差が取れなくなる。

[0055] なお、フイラ一として、 A1〇のほか、たとえば ZrO等の他のセラミックを用いてもよ

2 3 2

レ、。

[0056] 多層セラミック基板 1において、表層部 4および 5の各々の厚みは 5〜： 150 μ ΐηであることが好ましレ、。その理由は次のとおりである。

[0057] 表層部 4および 5と内層部 3との界面において熱膨張係数の差による応力が働く。

より詳細には、表層部 4および 5側では圧縮応力が働き、この圧縮応力は、界面からの距離が大きくなるに従い小さくなる。他方、内層部 3側には引っ張り応力が働き、この引っ張り応力は、界面からの距離が大きくなるに従い小さくなる。これは、距離に従レ、、応力力 S緩和されることによる。この距離が 150 μ ΐηを超えると、表面には圧縮応力がほぼ作用しなくなり、その効果がほとんど見られなくなるため、表層部 4および 5の各々の厚みは 150 μ m以下であることが好ましレ、。

[0058] 他方、表層部 4および 5の各々の厚みが 5 z m未満になると、引っ張り応力が働いているために強度低下した内層部 3が表面から 5 μ m未満の表面近傍領域に存在することになる。このため、表面近傍の内層部 3から破壊が起こりやすくなり、表層部 4および 5に圧縮応力を形成することによって強化した効果が見られなくなり、したがって、表層部 4および 5の各々の厚みは 5 μ m以上であることが好ましレ、。 [0059] 上述のような多層セラミック基板 1は、好ましくは、次のようにして製造される。

[0060] 図 2は、多層セラミック基板 1の製造の途中で作製される複合積層体 21を示す断面図である。複合積層体 21は、多層セラミック基板 1における内層部セラミック層 6となるべき内層用セラミックグリーンシート 22と、表層部セラミック層 7および 8とそれぞれなるべき表層用セラミックグリーンシート 23および 24とを備えるとともに、拘束用セラミックグリーンシート 25および 26を備えている。また、内層用セラミックグリーンシート 22 ならびに表層用セラミックグリーンシート 23および 24に関連して、多層セラミック基板 1に備える配線導体としての導体膜 9〜： 11ならびにビアホール導体 12が設けられている。

[0061] このような複合積層体 21を作製するため、内層用セラミックグリーンシート 22、表層用セラミックグリーンシート 23および 24ならびに拘束用セラミックグリーンシート 25および 26がそれぞれ用意される。表層用セラミックグリーンシート 23および 24の焼結体の熱膨張係数は、内層セラミックグリーンシート 22の焼結体の熱膨張係数より小さぐかつ、内層セラミックグリーンシート 22の焼結体の熱膨張係数との差が 1. OppmK"¹ 以上となり、表層用セラミックグリーンシート 23および 24の焼結体を構成する材料と内層セラミックグリーンシート 22の焼結体を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が 75重量％以上となるように、これらグリーンシート 22〜24の各組成が選ばれる。また、拘束用セラミックグリーンシート 25および 26は、表層用セラミックグリーンシート 23および 24ならびに内層用セラミックグリーンシート 22が焼結する温度では焼結しなレ、無機材料を含む組成とされる。

[0062] 次に、少なくとも 1つの内層用セラミックグリーンシート 22を積層方向に挟むように、それぞれ、表層用セラミックグリーンシート 23および 24を配置し、さらに、その外側に拘束用セラミックグリーンシート 25および 26をそれぞれ配置することによって、図 2に示すような複合積層体 21が作製される。

[0063] 次に、複合積層体 21は、表層用セラミックグリーンシート 23および 24ならびに内層用セラミックグリーンシート 22が焼結する力拘束用セラミックグリーンシート 25および 26が焼結しない温度で焼成される。その結果、表層用セラミックグリーンシート 23および 24に由来する表層部 4および 5 (図 1参照）の熱膨張係数が、内層セラミックダリーンシート 22に由来する内層部 3 (図 1参照）の熱膨張係数より小さぐかつ、内層部

3の熱膨張係数との差が 1. OppmK— ¹以上であり、表層部 4および 5を構成する材料と内層部 3を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が 75重量％以上である、焼成後の複合積層体 21が得られる。

[0064] 次に、焼成後の複合積層体 21において、拘束用セラミックグリーンシート 25および

26に由来する部分が除去される。これによつて、多層セラミック基板 1が得られる。

[0065] なお、多層セラミック基板 1を製造するにあたり、上述のような拘束用セラミックダリーンシート 25および 26を用いるのではなぐこれら拘束用セラミックグリーンシートが無レ、状態の積層体を焼成するようにしてもょレ、。

[0066] 次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。

[0067] [実験例 1]

まず、各試料に係る表層用セラミックグリーンシートおよび内層用セラミックグリーンシートをそれぞれ作製した。

[0068] 表 1に、表層用セラミックグリーンシートに含まれるフィラーとしてのセラミック粉末 (この実験例では Al O粉末を使用）の含有量ならびにガラス粉末の組成および含有量

2 3

が示され、表 2に、内層用セラミックグリーンシートに含まれるフィラーとしてのセラミツク粉末 (Al O粉末）の含有量ならびにガラス粉末の組成および含有量が示されてい

2 3

る。

[0069] [表 1]

[0071] 表 1および表 2において、セラミック粉末の含有量を示す数値は、セラミック粉末とガラス粉末との合計を 100重量部としたときの重量比を示す。したがって、ガラス粉末の含有量は、セラミック粉末の残部となる。また、ガラス粉末の各成分の含有量を示す数値は「重量％」を単位とするものである。また、「SiO ： MO」は、ガラス粉末に含まれる Si〇と MO (ただし、 MOは、 CaO Mg〇、 SrOおよび BaO力選ばれた少なくとも 1種である力この実験例では、 Ca〇および Mg〇の少なくとも一方）の比率を示すものであるが、比率を示す数値の合計が 30となるように計算している。

[0072] 表 1に示した試料 1 20の各々に係る表層用セラミックグリーンシートおよび表 2に示した試料:!〜 20の各々に係る内層用セラミックグリーンシートを得るために、上述のようなセラミック粉末とガラス粉末と有機溶剤とを混合し、さらに、セラミック粉末およびガラス粉末の合計 100重量部に対して、 10重量部のプチラール系バインダと 1重量部の可塑剤とを加えて、所定の条件にて湿式混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを、ドクターブレード法によりシート状に成形し、各々厚み 50 z mの表層用セラミックグリーンシートおよび内層用セラミックグリーンシートをそれぞれ得た。

[0073] 他方、アルミナ粉末と有機溶剤とを混合し、さらに、アルミナ粉末 100重量部に対して、 10重量部のブチラール系バインダと 1重量部の可塑剤と 1重量部の球状セル口一スとを加えて、所定の条件にて湿式混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーを、ドクターブレード法によりシート状に成形し、厚み 50 x mの拘束用セラミックグリーンシートを得た。

[0074] 次に、上記の表層用セラミックグリーンシート、内層用セラミックグリーンシートおよび拘束用セラミックグリーンシートの各々を 100mm角の大きさにカットした後、拘束用セラミックグリーンシート 1枚、表層用セラミックグリーンシート 1枚、内層用セラミックグリーンシート 5枚、表層用セラミックグリーンシート 1枚、拘束用セラミックグリーンシート 1枚の順で積層して複合積層体を作製し、これをプレス機にてプレスした後、 870°C の温度で 10分間保持する条件で焼成した。次いで、焼成後の複合積層体の表面に粉状に付着している拘束用セラミックグリーンシートに由来する未焼結部分を、超音波洗浄機を用いて除去し、評価用の積層焼結体を得た。

[0075] [表 3]

[0076] 表 3には、評価用の積層焼結体における表層部を構成する材料と内層部を構成する材料との間で、共通する成分の重量比率が、表 1および表 2に示した各成分の含有量から算出されて示されている。

[0077] 次に、上記の評価用の積層焼結体について、表 3に示すように、「熱膨張係数」、「デラミネーシヨン」、「抗折強度」および「反り」の各項目について評価した。

[0078] 「熱膨張係数」には、「表層部（a l)」および「内層部 2)」の各々についての測定結果が示されているとともに、「 α 2— α 1」の算出結果も示されている。

[0079] 「デラミネーシヨン」は、評価用の積層焼結体の断面の顕微鏡観察にて評価したもので、 100個の試料について、デラミネーシヨンが 1個以上の試料で認められれば「 X」と表示し、デラミネーシヨンが認められた試料が 0個の場合には「〇」と表示した。

[0080] 「抗折強度」は、 3点曲げ法によって測定したもので、「表層部」および「内層部」の各々について測定した結果とともに、積層焼結体全体の抗折強度については、 - 55 °C〜125°Cの温度変化を 100回及ぼすヒートサイクルの前後それぞれにおいて抗折強度を測定し、ヒートサイクル前のものを「基板 (HC前）」の欄に示し、ヒートサイクノレ後のものを「基板（HC後）」の欄に示した。

[0081] 「反り」については、得られた積層焼結体の反りをそのまま測定し、これを「A」の欄に示した。また、積層焼結体の一方主面上に、チップ部品の表面実装に用いる接着用樹脂を塗布し、これを加熱硬化させた後に反りを測定し、これを「B」の欄に示した

[0082] 表 3に示した試料:!〜 20のうち、試料 7〜： 18および 20力この発明の範囲内のもので、表層部の熱膨張係数（ct l)が、内層部の熱膨張係数（α 2)より小さぐかつ、内層部の熱膨張係数との差（α 2— α ΐ)が 1. OppmK—¹以上であり、表層部と内層部とで共通成分の重量比率が 75重量％以上であるという条件を満たしている。これら試料 7〜： 18および 20によれば、デラミネーシヨンがなぐ抗折強度が高ぐ反りの少なレ、多層セラミック基板を得ることができる。

[0083] 試料 1〜4では、ひ 2_ ひ 1が 1. OppmKT¹未満であるため、多層セラミック基板に反りが生じた。

[0084] 試料 5では、表層部と内層部とで共通成分が重量比率の 75重量％未満であり、共通成分が著しく少ないため、多層セラミック基板にデラミネーシヨンが発生した。

[0085] 試料 6および 19では、表層部と内層部とで共通成分が重量比率の 75重量％未満であるため、表層部と内層部との境界部の接合力が不十分となり、ヒートサイクル後の抗折強度が低下した。 [0086] [実験例 2]

まず、表層用セラミックグリーンシートおよび内層用セラミックグリーンシートをそれぞれ作製した。

[0087] 表 4に、表層用セラミックグリーンシートに含まれるセラミック原料粉末の組成および含有量が示され、表 5に、内層用セラミックグリーンシートに含まれるセラミック原料粉末の組成および含有量が示されてレ、る。

[0088] [表 4]

[0089] [表 5]

[0090] 試料 2：!〜 31の各々に係る表層用セラミックグリーンシートおよび内層用セラミックグリーンシートを得るため、上述のようなセラミック原料粉末と水とを十分混合し、乾燥後、 900°Cの温度で 60分間熱処理し、熱処理後、有機溶剤を加え、さらに、セラミック原料粉末 100重量部に対して、 10重量部のプチラール系バインダと 1重量部の可塑剤とを加えて、所定の条件にて湿式混合して、スラリーを得た。次いで、得られたスラリーをドクターブレード法によりシート状に成形し、各々厚み 50 z mの表層用セラミツクグリーンシートおよび内層用セラミックグリーンシートをそれぞれ得た。

[0091] 次に、上記の表層用セラミックグリーンシートおよび内層用セラミックグリーンシートの各々を 100mm角の大きさにカットした後、表層用セラミックグリーンシート:!枚、内層用セラミックグリーンシート 5枚、表層用セラミックグリーンシート:!枚の順で積層して複合積層体を作製し、これをプレス機にてプレスした後、 980。Cの温度で 60分間保持する条件で焼成し、評価用の積層焼結体を得た。

[0092] 上記の評価用の積層焼結体について、実験例 1の場合と同様の評価を行なった。

その結果が表 6に示されている。

[0093] [表 6]

層部の熱膨張係数（ ct 1)力内層部の熱膨張係数（ _α 2)より小さぐかつ、内層部の熱膨張係数との差（α 2 a 1)が 1. OppmK— ¹以上であり、表層部と内層部とで共通成分の重量比率が 75重量％以上であるという条件を満たしている。これら試料 27 〜31によれば、デラミネーシヨンがなぐ抗折強度が高ぐ反りの少ない多層セラミック基板を得ること力 Sできる。

[0095] 試料 21〜24では、ひ 2_ ひ 1が 1. OppmK ¹未満であるため、多層セラミック基板に反りが生じた。

[0096] 試料 25では、表層部と内層部とで共通成分が重量比率の 75重量％未満であり、共通成分が著しく少ないため、多層セラミック基板にデラミネーシヨンが発生した。

[0097] 試料 26では、表層部と内層部とで共通成分の重量比率が 75重量％未満であるため、ヒートサイクル後の抗折強度が低下した。

Claims

請求の範囲

表層部と内層部とからなる積層構造を有する、多層セラミック基板であって、前記表層部の熱膨張係数は、前記内層部の熱膨張係数より小さぐかつ、前記内層部の熱膨張係数との差が 1. OppmK— ¹以上であり、

前記表層部を構成する材料と前記内層部を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が 75重量％以上である、

多層セラミック基板。

前記表層部の熱膨張係数は、前記内層部の熱膨張係数との差が 4. 3ppmK^{_ 1}以下である、請求項 1に記載の多層セラミック基板。

前記表層部を構成する材料は、 SiOおよび MO (ただし、 MOは、 CaO、 MgO、 Sr

2

Oおよび BaO力ら選ばれた少なくとも 1種）を含むガラスを含み、 SiO ： MO = 23 : 7

2

〜17 : 13であり、

前記内層部を構成する材料は、 SiOおよび MOを含むガラスを含み、 Si〇： M〇

2 2

= 19 : 11〜： 11 : 19である、

請求項 1に記載の多層セラミック基板。

前記表層部を構成する材料に含まれるガラスに含まれる Si〇は 34〜73重量％で

2

あり、

前記内層部を構成する材料に含まれるガラスに含まれる Si〇は 22〜60重量％で

2

ある、

請求項 3に記載の多層セラミック基板。

前記表層部を構成する材料に含まれるガラスは、 34〜73重量％の Si〇と、 14〜4

2

1重量％の M〇と、 0〜30重量％の〇と、 0〜30重量％の A1〇とを含み、

2 3 2 3

前記内層部を構成する材料に含まれるガラスは、 22〜60重量％の Si〇と、 22〜6

2

0重量％の M〇と、 0〜20重量％の〇と、 0〜30重量％の A1〇とを含む、

2 3 2 3

請求項 3に記載の多層セラミック基板。

前記表層部を構成する材料は、フイラ一としての Al Oを 30〜60重量％含み、

2 3

前記内層部を構成する材料は、フイラ一としての Al Oを 40〜70重量％含む、

2 3

請求項 3に記載の多層セラミック基板。 [7] 表層用セラミックグリーンシートを用意する工程と、

内層用セラミックグリーンシートを用意する工程と、

前記表層用セラミックグリーンシートおよび前記内層用セラミックグリーンシートが焼結する温度では焼結しない無機材料を含む、拘束用セラミックグリーンシートを用意する工程と、

少なくとも 1つの前記内層用セラミックグリーンシートを積層方向に挟むように、それぞれ、少なくとも 1つの前記表層用セラミックグリーンシートを配置し、さらに、その外側に少なくとも 1つの前記拘束用セラミックグリーンシートを配置することによって、複合積層体を作製する工程と、

前記複合積層体を、前記表層用セラミックグリーンシートおよび前記内層用セラミツクグリーンシートが焼結するが、前記拘束用セラミックグリーンシートが焼結しない温度で焼成し、それによつて、前記表層用セラミックグリーンシートに由来する表層部の熱膨張係数が、前記内層用セラミックグリーンシートに由来する内層部の熱膨張係数より小さぐかつ、前記内層部の熱膨張係数との差が 1. OppmK—¹以上であり、前記表層部を構成する材料と前記内層部を構成する材料との間で共通する成分の重量比率が 75重量％以上である、焼成後の前記複合積層体を得る工程と、

次いで、焼成後の前記複合積層体に備える、前記拘束用セラミックグリーンシートに由来する部分を前記複合積層体から除去する工程と

を備える、多層セラミック基板の製造方法。

[8] 請求項 1ないし 6のいずれかに記載の多層セラミック基板を備える、電子部品。