JP2000211967A - Dielectric ceramic composition and ceramic multilayer base plate - Google Patents
Dielectric ceramic composition and ceramic multilayer base plateInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高誘電率の誘電体
セラミック組成物、並びに、低誘電率の絶縁性セラミッ
ク材料と高誘電率の誘電体セラミック材料とを積層、焼
結してなるセラミック多層基板に関するものである。The present invention relates to a dielectric ceramic composition having a high dielectric constant, and a ceramic obtained by laminating and sintering an insulating ceramic material having a low dielectric constant and a dielectric ceramic material having a high dielectric constant. The present invention relates to a multilayer substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、エレクトロニクス分野における電
子部品の性能向上は著しく、特に、情報化社会を支える
大型コンピュータ、移動通信端末、パーソナルコンピュ
ータ等に代表される情報処理装置では、情報処理速度の
高速化、装置の小型化、多機能化などが進められてい
る。このような情報処理装置の性能向上は、主として、
ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ等の半導体デバイスの高集積化、高
速化、高機能化によって実現されている。しかしなが
ら、半導体デバイスが高速化、高性能化しても、デバイ
スとデバイスとを接続する基板上での信号遅延やクロス
トーク、インピーダンスのミスマッチ、電源変動等によ
るノイズによって、システムとしての動作が制限される
ことがあった。2. Description of the Related Art In recent years, the performance of electronic components has been remarkably improved in the field of electronics. In particular, in information processing apparatuses such as large computers, mobile communication terminals, and personal computers that support the information society, the information processing speed has been increased. In addition, miniaturization and multifunctionalization of devices have been promoted. The performance improvement of such an information processing device is mainly
It is realized by high integration, high speed, and high functionality of semiconductor devices such as VLSI and ULSI. However, even if the speed of the semiconductor device is increased and the performance thereof is improved, the operation as a system is limited by noise due to signal delay, crosstalk, impedance mismatch, power supply fluctuation, and the like on a substrate connecting the devices. There was something.
【０００３】このため、高速かつ高性能の情報処理を行
う電子部品として、高性能の半導体デバイスをセラミッ
ク基板上に複数実装した、いわゆるマルチチップモジュ
ール（ＭＣＭ）が実用化されている。このようなモジュ
ールにおいて、ＬＳＩ等の実装密度を高め、各ＬＳＩ間
を電気的に良好に接続するためには、線路導体を３次元
的に配したセラミック多層基板が有用であり、従来は、
セラミック多層基板用の材料としてアルミナを用いてい
た。[0003] For this reason, a so-called multi-chip module (MCM) in which a plurality of high-performance semiconductor devices are mounted on a ceramic substrate has been put to practical use as electronic components for performing high-speed and high-performance information processing. In such a module, a ceramic multilayer substrate in which line conductors are three-dimensionally arranged is useful for increasing the packaging density of LSIs and the like and electrically connecting the LSIs satisfactorily.
Alumina has been used as a material for the ceramic multilayer substrate.
【０００４】しかしながら、アルミナ単独では焼結温度
が１３００℃以上と高いため、内層用の線路導体として
高融点金属のタングステンやモリブデンなどを使用する
必要があり、また、これら高融点金属の酸化防止の点か
ら、焼結を還元性雰囲気下で行う必要があった。また、
これら高融点金属は比抵抗が大きいため、高密度配線が
難しい。さらに、アルミナは誘電率が約１０と大きく、
実装した半導体デバイスを高速で動作させたときの信号
遅延が大きくなったり、シリコンと比べて熱膨張率が大
きいため、半導体デバイスの実装時には、熱サイクルに
よる信頼性の低下等の問題も生じることがあった。However, since alumina alone has a high sintering temperature of 1300 ° C. or higher, it is necessary to use a refractory metal such as tungsten or molybdenum as a line conductor for the inner layer, and to prevent oxidation of the refractory metal. From this point, it was necessary to perform sintering in a reducing atmosphere. Also,
Since these refractory metals have large specific resistance, high-density wiring is difficult. In addition, alumina has a large dielectric constant of about 10,
When the mounted semiconductor device is operated at high speed, the signal delay increases, and the coefficient of thermal expansion is higher than that of silicon.Therefore, when mounting the semiconductor device, problems such as a decrease in reliability due to thermal cycling may occur. there were.
【０００５】そこで、これらの問題を解決するため、セ
ラミック組成物とガラス成分との複合材料である低温焼
結セラミック材料の研究が活発に行われており、多層モ
ジュールや多層デバイス等のセラミック多層基板として
実用化が進められている。低温焼結セラミック材料は、
母材となるセラミック組成物にガラス成分を加えた材料
であり、焼結温度を低下させ、材料物性や焼結温度に対
する設計の自由度を大幅に広げることが可能となった。
特に、低温焼結セラミック材料は、比抵抗の小さな銀、
銅等の低融点金属を電極材料として同時焼結可能なこと
から、高周波特性に優れたセラミック多層基板を形成で
きる。In order to solve these problems, researches on low-temperature sintered ceramic materials, which are composite materials of a ceramic composition and a glass component, have been actively conducted, and ceramic multilayer substrates such as multilayer modules and multilayer devices have been developed. Practical application is underway. Low-temperature sintered ceramic materials
This is a material obtained by adding a glass component to a ceramic composition serving as a base material, thereby lowering the sintering temperature, and it is possible to greatly expand the degree of freedom of design with respect to material properties and sintering temperature.
In particular, low-temperature sintered ceramic materials are made of silver with a small specific resistance,
Since a low melting point metal such as copper can be simultaneously sintered as an electrode material, a ceramic multilayer substrate excellent in high frequency characteristics can be formed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】また、近年、表面実装
部品（ＳＭＤ：Surface Mounted Device）の一部構成素
子であったキャパシタやインダクタ等の受動素子をセラ
ミック多層基板内に取り込むことによって、さらにモジ
ュール全体を小型化しようとする試みがなされている。
セラミック多層基板内にこれらの素子を内蔵する場合、
基板表面に搭載されている実装部品の特性よりも内蔵し
た素子の特性が劣化したのでは素子を内蔵したときのメ
リットが半減してしまうため、内蔵した素子が基板上に
実装された素子と同等、或いはそれ以上の特性を有して
いることが求められる。In recent years, a passive element such as a capacitor or an inductor, which has been a component of a surface mounted device (SMD), has been incorporated into a ceramic multilayer substrate to further increase the module. Attempts have been made to reduce the overall size.
When these elements are embedded in a ceramic multilayer substrate,
If the characteristics of the built-in element are deteriorated compared to the characteristics of the mounted components mounted on the board surface, the merit of incorporating the element is reduced by half, so the built-in element is equivalent to the element mounted on the board Or higher.
【０００７】このため、セラミック多層基板を構成する
材料としては、内蔵される各素子の電気特性が十分に発
揮されるような材料を選択するのが通常であり、例え
ば、キャパシタを形成する部分には高誘電率の誘電体セ
ラミック層を、その他の部分には低誘電率の絶縁性セラ
ミック基板（特に低温焼結セラミック基板）をそれぞれ
設けてなるセラミック多層基板が開発されている。For this reason, as a material constituting the ceramic multilayer substrate, it is usual to select a material capable of sufficiently exhibiting the electrical characteristics of each of the elements contained therein. Has developed a ceramic multilayer substrate provided with a dielectric ceramic layer having a high dielectric constant and an insulating ceramic substrate having a low dielectric constant (particularly, a low-temperature sintered ceramic substrate) in other portions.
【０００８】ここで、低誘電率の絶縁性セラミック基板
に用いる材料としては、内蔵されるキャパシタやインダ
クタ等の素子間に発生する浮遊容量、配線間の結合容量
などの電気特性を劣化させる要因を少なく抑える必要が
あるため、また、高周波用途で用いる場合は比誘電率ε
ｒが低いほど有利であるため、εｒ≦１０の材料を用い
るのが一般的である。Here, as a material used for the low dielectric constant insulating ceramic substrate, factors that degrade electrical characteristics such as stray capacitance generated between elements such as built-in capacitors and inductors and coupling capacitance between wirings are used. It is necessary to keep it low, and when used in high frequency applications, the relative dielectric constant ε
Since a lower r is more advantageous, it is common to use a material with εr ≦ 10.
【０００９】一方、高誘電率の誘電体セラミック層に用
いる材料として、本出願人は、特公昭５６−３６７６７
号公報において、 ＢａＴｉＯ3：８９．０〜９１．５モル％、 ＢａＳｎＯ3：８．０〜１０．５モル％、 Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｂｉ2/3）Ｏ3：０．５〜２．０モル％ をそれぞれ混合してなる誘電体セラミック材料を提案し
ている。この誘電体セラミック材料は、８０００以上の
極めて高い誘電率を有し、また、温度特性が良好である
等の利点を有している。On the other hand, as a material used for a dielectric ceramic layer having a high dielectric constant, the present applicant has disclosed Japanese Patent Publication No. 56-67767.
In the publication, BaTiO 3 : 89.0 to 91.5 mol%, BaSnO 3 : 8.0 to 10.5 mol%, Pb (Sn 1/3 Bi 2/3 ) O 3 : 0.5 to 2. A dielectric ceramic material in which 0 mol% is mixed is proposed. This dielectric ceramic material has an extremely high dielectric constant of 8000 or more and has advantages such as good temperature characteristics.
【００１０】しかしながら、この誘電体セラミック材料
そのままでは焼結温度が高いので、銅や銀等の比抵抗の
小さな低融点金属と同時焼結が困難であり、また、絶縁
性セラミック基板（特に低温焼結セラミック基板）との
接着性に乏しいので、これを用いてセラミック多層基板
を作製した場合、得られたセラミック多層基板の強度が
低下することがある。さらに、高誘電率の誘電体セラミ
ック層と低誘電率の絶縁性セラミック基板との間で構成
成分の相互拡散が生じて基板特性に変動をきたすことが
ある。However, the sintering temperature of this dielectric ceramic material itself is high, so that it is difficult to sinter simultaneously with a low-melting-point metal such as copper or silver having a small specific resistance. (Resin ceramic substrate), the strength of the resulting ceramic multilayer substrate may be reduced when a ceramic multilayer substrate is manufactured using this. Further, interdiffusion of components may occur between the dielectric ceramic layer having a high dielectric constant and the insulating ceramic substrate having a low dielectric constant, and the characteristics of the substrate may be changed.
【００１１】さらに、焼結温度を低下させる目的で、前
述の誘電体セラミック材料にガラス成分を添加すると、
ガラス成分の種類や含有量によっては、アルミナ基板等
と比較して著しく基板強度が低くなったり、基板強度が
高くても電気特性や温度特性等の基板特性が低下するこ
とがあった。特に、基板強度を重視した場合は、その比
誘電率が小さくなって基板内に大きな容量を持つキャパ
シタを内蔵することが難しくなり、また、内蔵できたと
しても、キャパシタの占める電極面積が大きくなって、
基板の小型化、高密度実装化に対して不利であった。一
方、電気特性や温度特性を重視した場合は、基板強度が
低くなってしまい、半導体ＩＣ等の電子部品を搭載する
実装基板として不適当になることがあった。Further, when a glass component is added to the aforementioned dielectric ceramic material for the purpose of lowering the sintering temperature,
Depending on the type and content of the glass component, the substrate strength may be significantly lower than that of an alumina substrate or the like, or the substrate characteristics such as electrical characteristics and temperature characteristics may be reduced even if the substrate strength is high. In particular, when emphasis is placed on the strength of the substrate, its relative dielectric constant is reduced, making it difficult to incorporate a capacitor having a large capacity in the substrate. Even if it can be incorporated, the electrode area occupied by the capacitor increases. hand,
This is disadvantageous for miniaturization of the substrate and high-density mounting. On the other hand, when importance is placed on the electrical characteristics and the temperature characteristics, the strength of the substrate is reduced, and it may be unsuitable as a mounting substrate on which electronic components such as semiconductor ICs are mounted.
【００１２】本発明は、上述した従来の問題点を解決す
るものであり、その目的は、電気特性や温度特性等に優
れた誘電体セラミック組成物、並びに、基板強度が高
く、電気特性や温度特性等の基板特性に優れたセラミッ
ク多層基板を提供することにある。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. It is an object of the present invention to provide a dielectric ceramic composition having excellent electric characteristics and temperature characteristics, a high substrate strength, a high electric characteristic and a high temperature. An object of the present invention is to provide a ceramic multilayer substrate excellent in substrate characteristics such as characteristics.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ＢａＴ
ｉＯ3を８９．０〜９１．５モル％、ＢａＳｎＯ3を８．
０〜１０．５モル％、Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｂｉ2/3）Ｏ3を
０．５〜２．０モル％それぞれ含有してなる誘電体セラ
ミック成分に、酸化バリウム、酸化ケイ素及び酸化ホウ
素からなるガラス成分を混合してなることを特徴とする
誘電体セラミック組成物に係るものである。That is, the present invention provides a BaT
iO 3 to 89.0 to 91.5 mol%, the BaSnO 3 8.
Barium oxide, silicon oxide and boron oxide are added to the dielectric ceramic component containing 0 to 10.5 mol% and 0.5 to 2.0 mol% of Pb (Sn 1/3 Bi 2/3 ) O 3 , respectively. The present invention relates to a dielectric ceramic composition characterized by being mixed with a glass component consisting of:
【００１４】また、本発明の誘電体セラミック組成物に
おいて、前記ガラス成分は、酸化バリウムを１０．０〜
５５．０モル％、酸化ケイ素を１．０〜５０．０モル
％、及び、酸化ホウ素を３０．０〜６０．０モル％混合
してなることを特徴とする。[0014] In the dielectric ceramic composition of the present invention, the glass component may contain barium oxide of 10.0 to 10.0.
55.0 mol%, 1.0 to 50.0 mol% of silicon oxide, and 30.0 to 60.0 mol% of boron oxide are mixed.
【００１５】また、本発明の誘電体セラミック組成物に
おいて、前記ガラス成分の含有量は、前記誘電体セラミ
ック成分に対して、５．０〜３５．０重量％とすること
を特徴とする。Further, in the dielectric ceramic composition of the present invention, the content of the glass component is 5.0 to 35.0% by weight based on the dielectric ceramic component.
【００１６】また、本発明は、低誘電率の絶縁性セラミ
ック材料と高誘電率の誘電体セラミック材料とを積層
し、焼結してなるセラミック多層基板において、前記絶
縁性セラミック材料が、セラミック組成物とガラス成分
とからなる低温焼結セラミック材料であり、前記誘電体
セラミック材料が、ＢａＴｉＯ3を８９．０〜９１．５
モル％、ＢａＳｎＯ3を８．０〜１０．５モル％、Ｐｂ
（Ｓｎ1/3Ｂｉ2/3）Ｏ3を０．５〜２．０モル％それぞ
れ含有してなる誘電体セラミック成分に、前記絶縁性セ
ラミック材料における前記ガラス成分とほぼ同組成のガ
ラス成分を混合してなる誘電体セラミック組成物である
ことを特徴とするセラミック多層基板を提供するもので
ある。Further, the present invention provides a ceramic multilayer substrate obtained by laminating and sintering a low dielectric constant insulating ceramic material and a high dielectric constant dielectric ceramic material, wherein the insulating ceramic material has a ceramic composition. a low-temperature co-fired ceramic material comprising the object and the glass component, the dielectric ceramic material, the BaTiO 3 from 89.0 to 91.5
Mol%, BaSnO 3 and 8.0 to 10.5 mol%, Pb
A glass component having substantially the same composition as the glass component in the insulating ceramic material is added to a dielectric ceramic component containing (Sn 1/3 Bi 2/3 ) O 3 in an amount of 0.5 to 2.0 mol%. It is intended to provide a ceramic multilayer substrate, which is a dielectric ceramic composition obtained by mixing.
【００１７】また、本発明のセラミック多層基板におい
て、前記ガラス成分は、酸化バリウムを１０．０〜５
５．０モル％、酸化ケイ素を１．０〜５０．０モル％、
及び、酸化ホウ素を３０．０〜６０．０モル％混合して
なることを特徴とする。Further, in the ceramic multilayer substrate according to the present invention, the glass component may contain barium oxide of 10.0 to 5 barium oxide.
5.0 mol%, silicon oxide is 1.0 to 50.0 mol%,
And a mixture of boron oxide at 30.0 to 60.0 mol%.
【００１８】また、本発明のセラミック多層基板におい
て、前記ガラス成分の含有量は、前記誘電体セラミック
成分に対して、５．０〜３５．０重量％とすることを特
徴とする。Further, in the ceramic multilayer substrate according to the present invention, the content of the glass component is set to 5.0 to 35.0% by weight based on the dielectric ceramic component.
【００１９】さらに、本発明のセラミック多層基板にお
いて、前記低温焼結セラミック材料は、ＢａＯ−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2からなるガラス複合材料とすることを特徴
とする。Further, in the ceramic multilayer substrate according to the present invention, the low-temperature sintered ceramic material is BaO-Al 2
It is characterized by being a glass composite material composed of O 3 —SiO 2 .
【００２０】本発明の誘電体セラミック組成物によれ
ば、ＢａＴｉＯ3を８９．０〜９１．５モル％、ＢａＳ
ｎＯ3を８．０〜１０．５モル％、Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｂｉ
2/3）Ｏ3を０．５〜２．０モル％それぞれ含有してなる
誘電体セラミック成分に、酸化バリウム、酸化ケイ素及
び酸化ホウ素からなるガラス成分を混合してなるので、
前記誘電体セラミック成分の優れた電気特性や温度特性
が保持され、かつ、焼結温度が低く、焼結後の強度が高
い誘電体セラミック組成物が得られる。According to the dielectric ceramic composition of the present invention, BaTiO 3 contains 89.0 to 91.5 mol%, BaS
8.0 to 10.5 mol% of nO 3 , Pb (Sn 1/3 Bi
2/3 ) Since a dielectric ceramic component containing 0.5 to 2.0 mol% of O 3 is mixed with a glass component composed of barium oxide, silicon oxide and boron oxide,
A dielectric ceramic composition which maintains excellent electrical and temperature characteristics of the dielectric ceramic component, has a low sintering temperature, and has high strength after sintering.
【００２１】また、本発明のセラミック多層基板によれ
ば、前記誘電体セラミック材料は、ＢａＴｉＯ3を８
９．０〜９１．５モル％、ＢａＳｎＯ3を８．０〜１
０．５モル％、Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｂｉ2/3）Ｏ3を０．５〜
２．０モル％それぞれ含有してなる誘電体セラミック成
分に、前記絶縁性セラミック材料における前記ガラス成
分とほぼ同組成のガラス成分を混合してなるので、前記
絶縁性セラミック材料と前記誘電体セラミック材料との
接合性が良好であって、また、前記誘電体セラミック材
料の高い誘電率や優れた温度特性が保持され、比較的低
い温度で焼結可能であって焼結後の強度も大きく、高周
波特性や安定性に優れたセラミック多層基板が得られ
る。Further, according to the ceramic multilayer substrate of the present invention, the dielectric ceramic material is made of BaTiO 3 of 8%.
9.0 to 91.5 mol%, BaSnO 3 is 8.0 to 1
0.5 mol%, Pb (Sn 1/3 Bi 2/3 ) O 3
Since a glass component having substantially the same composition as the glass component in the insulating ceramic material is mixed with a dielectric ceramic component containing 2.0 mol% each, the insulating ceramic material and the dielectric ceramic material are mixed. And the dielectric ceramic material retains a high dielectric constant and excellent temperature characteristics, can be sintered at a relatively low temperature, has a large strength after sintering, and has a high frequency. A ceramic multilayer substrate excellent in characteristics and stability can be obtained.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】まず、図１を参照に、本発明によ
る第１の実施の形態を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００２３】本実施の形態によるセラミック多層基板１
は、一方主面に厚膜抵抗体６、半導体ＩＣやチップコン
デンサ等の実装部品７を搭載してなり、本発明の誘電体
セラミック組成物を焼結してなる誘電体セラミック層２
が、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2（ＢＡＳ）材料等から
なる絶縁性セラミック層３ａ及び３ｂの間に設けられて
いる。Ceramic multilayer substrate 1 according to the present embodiment
Has a dielectric ceramic layer 2 formed by sintering a dielectric ceramic composition of the present invention on which a thick film resistor 6 and a mounting component 7 such as a semiconductor IC or a chip capacitor are mounted on one main surface.
There is provided between the BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 (BAS) made of a material such as an insulating ceramic layer 3a and 3b.
【００２４】そして、誘電体セラミック層２には、電極
４ａ、電極４ｂ及び電極４ｃからなるコンデンサが形成
されている。電極４ａと電極４ｃとはビアホール５ｂを
介して接続されており、電極４ａと電極４ｂとの間、電
極４ｂと電極４ｃとの間でそれぞれ所定の容量が形成さ
れて、これらの容量の和がコンデンサ全体の容量となっ
ている。そして、このコンデンサは、ビアホール５ａ及
び５ｃを介して厚膜抵抗体６に接続されている。Further, on the dielectric ceramic layer 2, a capacitor composed of the electrodes 4a, 4b and 4c is formed. The electrodes 4a and 4c are connected via via holes 5b, and predetermined capacitances are formed between the electrodes 4a and 4b and between the electrodes 4b and 4c, respectively. It is the capacity of the entire capacitor. This capacitor is connected to the thick film resistor 6 via the via holes 5a and 5c.
【００２５】同様に、誘電体セラミック層２には、電極
４ｄ、電極４ｅ及び電極４ｆからなるコンデンサが形成
されている。電極４ｄと電極４ｆとはビアホール５ｆを
介して接続されており、電極４ｄと電極４ｅとの間、電
極４ｅと電極４ｆとの間でそれぞれ所定の容量が形成さ
れ、これらの容量の和がコンデンサの全体としての容量
となっている。そして、このコンデンサは、ビアホール
５ｄ及び５ｅを介して実装部品７に接続されている。Similarly, on the dielectric ceramic layer 2, a capacitor composed of the electrodes 4d, 4e and 4f is formed. The electrode 4d and the electrode 4f are connected via a via hole 5f, and a predetermined capacitance is formed between the electrode 4d and the electrode 4e and between the electrode 4e and the electrode 4f, respectively. Is the capacity of the whole. This capacitor is connected to the mounted component 7 via the via holes 5d and 5e.
【００２６】このように、セラミック多層基板１におい
ては、セラミック多層基板１内にコンデンサが形成され
ているので基板の小型化が達成されており、また、コン
デンサを形成する電極間に高誘電率の誘電体セラミック
層２が挟み込まれているので比較的小さな電極パターン
で容量の大きなコンデンサが形成できる。As described above, in the ceramic multilayer substrate 1, since the capacitor is formed in the ceramic multilayer substrate 1, the size of the substrate can be reduced, and the high dielectric constant between the electrodes forming the capacitor can be achieved. Since the dielectric ceramic layer 2 is interposed, a capacitor having a large capacitance can be formed with a relatively small electrode pattern.
【００２７】さらに、誘電体セラミック層２の構成材料
が、絶縁性セラミック層３ａ及び３ｂにおけるガラス成
分とほぼ同組成のガラス成分を含んでいるので、絶縁性
セラミック層３ａ及び３ｂと誘電体セラミック層２との
接着強度が高く、また、構成成分の相互拡散による基板
特性の変動が抑えられる。さらに、誘電体セラミック材
料の高い誘電率や優れた温度特性が保持されて、高い基
板強度と優れた基板特性とを両立したセラミック多層基
板１が形成される。Further, since the constituent material of the dielectric ceramic layer 2 contains a glass component having substantially the same composition as the glass component in the insulating ceramic layers 3a and 3b, the insulating ceramic layers 3a and 3b and the dielectric ceramic layer 2, and the fluctuation of the substrate characteristics due to the mutual diffusion of the components can be suppressed. Further, the high dielectric constant and excellent temperature characteristics of the dielectric ceramic material are maintained, and the ceramic multilayer substrate 1 having both high substrate strength and excellent substrate characteristics is formed.
【００２８】次に、図２を参照に、本発明による第２の
実施の形態を説明する。Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
【００２９】セラミック多層基板１１は、一方主面にチ
ップ抵抗体や半導体ＩＣ等の実装部品７を搭載してな
り、本発明の誘電体セラミック組成物を焼結してなる誘
電体セラミック層１２ａ及び１２ｂが、例えばＢＡＳ材
料等からなる絶縁性セラミック層１３内に設けられた電
極１４ａと電極１４ｂとの間、及び、電極１４ｃと電極
１４ｄとの間に、厚膜印刷法等によってそれぞれ設けら
れている。The ceramic multilayer substrate 11 has mounted thereon mounting components 7 such as a chip resistor and a semiconductor IC on one main surface, and a dielectric ceramic layer 12a and a dielectric ceramic layer 12a formed by sintering the dielectric ceramic composition of the present invention. 12b are provided between the electrodes 14a and 14b and between the electrodes 14c and 14d provided in the insulating ceramic layer 13 made of, for example, a BAS material or the like by a thick film printing method or the like. I have.
【００３０】そして、電極１４ａ、電極１４ｂ、及び、
これらの電極間に設けられた誘電体セラミック層１２ａ
によって所定の容量が形成されており、同様に、電極１
４ｃ、電極１４ｄ、及び、誘電体セラミック層１２ｂに
よって所定の容量が形成されている。そして、電極１４
ａ及び電極１４ｂによって形成されるコンデンサは、一
方で、ビアホール１５ａを介して実装部品７に接続さ
れ、他方で、ビアホール１５ｂを介して、ストリップラ
イン１８に接続されている。また、電極１４ｃ及び電極
１４ｄによって形成されるコンデンサは、一方で、ビア
ホール１５ｃ及び線路導体１６を介して実装部品７に接
続されており、他方で、ビアホール１５ｄを介してグラ
ンド導体１７に接続されている。The electrodes 14a, 14b, and
Dielectric ceramic layer 12a provided between these electrodes
A predetermined capacitance is formed by the
A predetermined capacitance is formed by 4c, the electrode 14d, and the dielectric ceramic layer 12b. And the electrode 14
The capacitor formed by a and the electrode 14b is connected to the mounting component 7 via the via hole 15a on the one hand, and is connected to the strip line 18 via the via hole 15b on the other hand. The capacitor formed by the electrode 14c and the electrode 14d is connected to the mounting component 7 via the via hole 15c and the line conductor 16 on the one hand, and is connected to the ground conductor 17 via the via hole 15d on the other hand. I have.
【００３１】このように、セラミック多層基板１１にお
いては、セラミック多層基板内にコンデンサが形成され
ているので基板の小型化が達成されており、また、コン
デンサを形成する電極間に高誘電率の誘電体セラミック
層１２ａ及び１２ｂが挟み込まれているので、比較的小
さな電極パターンで容量の大きなコンデンサが形成され
ている。As described above, in the ceramic multilayer substrate 11, since the capacitor is formed in the ceramic multilayer substrate, the size of the substrate can be reduced, and a dielectric having a high dielectric constant can be provided between the electrodes forming the capacitor. Since the body ceramic layers 12a and 12b are sandwiched, a capacitor having a large capacitance is formed with a relatively small electrode pattern.
【００３２】さらに、誘電体セラミック層１２ａ及び１
２ｂの構成材料が、絶縁性セラミック層１３におけるガ
ラス成分とほぼ同組成のガラス成分を含んでいるので、
絶縁性セラミック層１３と誘電体セラミック層１２ａ及
び１２ｂの接着強度が高く、また、構成成分の相互拡散
による基板特性の変動が抑制される。さらに、誘電体セ
ラミック材料の高い誘電率や優れた温度係数が保持され
て、高い基板強度と優れた基板特性との両立したセラミ
ック多層基板１１が得られる。Further, the dielectric ceramic layers 12a and 1a
Since the constituent material 2b contains a glass component having substantially the same composition as the glass component in the insulating ceramic layer 13,
The adhesive strength between the insulating ceramic layer 13 and the dielectric ceramic layers 12a and 12b is high, and variation in substrate characteristics due to mutual diffusion of components is suppressed. Further, the high dielectric constant and the excellent temperature coefficient of the dielectric ceramic material are maintained, and the ceramic multilayer substrate 11 having both high substrate strength and excellent substrate characteristics can be obtained.
【００３３】次に、本発明の第1の実施の形態によるセ
ラミック多層基板の作製方法例を説明する。Next, an example of a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to the first embodiment of the present invention will be described.
【００３４】まず、絶縁性セラミック層用の材料とし
て、アルミナを主成分とするセラミック原料粉末と、Ｂ
ａＯ、ＳｉＯ2を主原料とするガラス成分とを用意した
後、アルミナ１００重量部に対してガラス成分２０〜３
０重量部を添加し、これを混合する。必要に応じて、混
合前の前記主原料を８００〜１１００℃程度で仮焼して
よい。First, as a material for an insulating ceramic layer, a ceramic raw material powder containing alumina as a main component;
aO-, after preparing a glass component SiO 2 as a main raw material, the glass component with respect to 100 parts by weight of alumina 20-3
0 parts by weight are added and mixed. If necessary, the main raw material before mixing may be calcined at about 800 to 1100 ° C.
【００３５】なお、絶縁性セラミック層用の材料は、例
えば、Ｍｇ2ＳｉＯ4、ＣａＺｒＯ3、ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8
などにＢａＯやＳｉＯ2等のガラス成分を添加したもの
や、ＢａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2を主成分としたものを
用いてもよい。例えば、Ｂ2Ｏ3−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2を主成分とするセラミック原料粉末を使用する場
合は、これを混合した後、８００〜１０００℃で仮焼す
る。The material for the insulating ceramic layer is, for example, Mg 2 SiO 4 , CaZrO 3 , BaAl 2 Si 2 O 8
For example, a material obtained by adding a glass component such as BaO or SiO 2 or a material containing BaO, Al 2 O 3 , or SiO 2 as a main component may be used. For example, B 2 O 3 -BaO-Al 2 O 3 -S
When using the ceramic raw material powder for the iO 2 as a main component, after mixing them, calcined at 800 to 1000 ° C..
【００３６】次いで、得られたセラミック原料粉末に、
バインダー、分散剤、可塑剤、有機溶媒等を適量添加
し、これらを混合することによって、有機スラリーを調
製する。これを、ドクターブレード法等によってシート
状に成形すれば、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2からなる
ガラス複合材料の絶縁性セラミック層用グリーンシート
が得られる。Next, to the obtained ceramic raw material powder,
An organic slurry is prepared by adding an appropriate amount of a binder, a dispersant, a plasticizer, an organic solvent and the like and mixing them. This, if formed into a sheet by a doctor blade method or the like, a green sheet is obtained insulating ceramic layer of the glass composite of BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 .
【００３７】次いで、これとは別に、高誘電率の誘電体
セラミック層用の材料として、ＢａＴｉＯ3を８９．０
〜９１．５モル％、ＢａＳｎＯ3を８．０〜１０．５モ
ル％、Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｂｉ2/3）Ｏ3を０．５〜２．０モ
ル％それぞれ含有してなる材料を用意し、これを調合、
混合した後、還元性雰囲気中で１０００℃、１時間以上
仮焼する。Next, separately from this, BaTiO 3 was 89.0 as a material for a dielectric ceramic layer having a high dielectric constant.
～91.5 mol%, BaSnO 3 and 8.0 to 10.5 mol%, Pb a (Sn 1/3 Bi 2/3) O 3 and comprising respectively 0.5 to 2.0 mol% material Prepare, mix this,
After mixing, the mixture is calcined in a reducing atmosphere at 1000 ° C. for 1 hour or more.
【００３８】引き続いて、得られた仮焼原料を粉砕した
後、酸化バリウムを１０．０〜５５．０モル％、酸化ケ
イ素を１．０〜５０．０モル％、及び、酸化ホウ素を３
０．０〜６０．０モル％混合してなるガラス成分を５．
０〜３５．０重量％と共に混合した後、有機ビヒクル、
分散剤、可塑剤、有機溶媒等を適量添加し、これらを混
合することにより、有機スラリーを調製する。これをド
クターブレード法等によってシート状に成形すれば、誘
電体セラミック層用グリーンシートが得られる。Subsequently, after the obtained calcined raw material was pulverized, barium oxide was 10.0 to 55.0 mol%, silicon oxide was 1.0 to 50.0 mol%, and boron oxide was 3 to 3 mol%.
4. a glass component obtained by mixing 0.0 to 60.0 mol%;
After mixing with 0-35.0% by weight, an organic vehicle,
An organic slurry is prepared by adding an appropriate amount of a dispersant, a plasticizer, an organic solvent, and the like, and mixing these. If this is formed into a sheet by a doctor blade method or the like, a green sheet for a dielectric ceramic layer can be obtained.
【００３９】このようにして得られた絶縁性セラミック
層用グリーンシートと誘電体セラミック層用グリーンシ
ートとに必要に応じてビアホール用孔を開け、ビアホー
ル用孔中に電極ペーストや電極粉を充填してビアホール
を形成した後、各グリーンシートに所定パターンのコン
デンサが形成されるように電極ペーストを印刷して、誘
電体セラミック層用グリーンシートと、絶縁性セラミッ
ク層用グリーンシートとを積み重ねる。The thus obtained green sheet for the insulating ceramic layer and the green sheet for the dielectric ceramic layer are provided with holes for via holes as necessary, and the via holes are filled with an electrode paste or electrode powder. After the via holes are formed, electrode paste is printed so that a capacitor having a predetermined pattern is formed on each green sheet, and the dielectric ceramic layer green sheet and the insulating ceramic layer green sheet are stacked.
【００４０】この後、積み重ねたグリーンシートをプレ
スし、ブロックを形成する。必要に応じて、作製したブ
ロックを適当な大きさに切断したり、溝を形成したりし
てもよい。そして、作製したブロックを１０００℃以下
で焼結することにより、図１に示したようなコンデンサ
を内蔵したセラミック多層基板を得る。Thereafter, the stacked green sheets are pressed to form blocks. If necessary, the produced block may be cut into an appropriate size or a groove may be formed. Then, by sintering the manufactured block at 1000 ° C. or lower, a ceramic multilayer substrate having a built-in capacitor as shown in FIG. 1 is obtained.
【００４１】なお、誘電体セラミック層用の材料は、上
述したように、グリーンシートに成形し、これをセラミ
ック多層基板に内蔵してもよいが、誘電体セラミック層
用の粉体を有機ビヒクル、有機溶剤、可塑剤等に混合す
ることによってペースト化し、得られた誘電体ペースト
を必要な部分に厚膜印刷することにより、誘電体セラミ
ック層を形成してもよい（図２参照）。この場合も、誘
電体セラミック層の形成後に、グリーンシートを積み重
ね、プレス、カット、焼結等の工程を経てセラミック多
層基板を作製できる。As described above, the material for the dielectric ceramic layer may be formed into a green sheet and embedded in a ceramic multilayer substrate. However, the powder for the dielectric ceramic layer may be formed into an organic vehicle, A dielectric ceramic layer may be formed by mixing the mixture with an organic solvent, a plasticizer, or the like, forming a paste, and printing the obtained dielectric paste on a necessary portion in a thick film (see FIG. 2). Also in this case, after the formation of the dielectric ceramic layers, the green sheets are stacked, and a ceramic multilayer substrate can be manufactured through processes such as pressing, cutting, and sintering.
【００４２】次に、本発明のセラミック多層基板をさら
に詳細に説明する本発明のセラミック多層基板において
は、前記ガラス成分として、酸化バリウム、酸化ケイ素
及び酸化ホウ素を混合してなるガラス成分を用いること
により、前記誘電体セラミック成分の特性を良好に維持
したまま、低温焼結可能で基板強度が高く、電気特性や
温度特性等の基板特性にも優れたセラミック多層基板が
得られる。また、酸化バリウム、酸化ケイ素及び酸化ホ
ウ素を混合してなる前記ガラス成分は、ＢａＯ−Ａｌ2
Ｏ3−ＳｉＯ2等の低温焼結セラミック材料を構成するガ
ラス成分とほぼ同組成であるので、絶縁性セラミック材
料からなる絶縁性セラミック基板と誘電体セラミック材
料からなる誘電体セラミック層とが良好に接合し、高い
基板強度を有するセラミック多層基板が得られる。Next, the ceramic multilayer substrate of the present invention will be described in further detail. In the ceramic multilayer substrate of the present invention, a glass component obtained by mixing barium oxide, silicon oxide and boron oxide is used as the glass component. Accordingly, a ceramic multilayer substrate which can be sintered at a low temperature, has high substrate strength, and is excellent in substrate characteristics such as electric characteristics and temperature characteristics can be obtained while maintaining the characteristics of the dielectric ceramic component well. Further, the glass component obtained by mixing barium oxide, silicon oxide and boron oxide is BaO-Al 2
Since the glass component constituting the low-temperature sintered ceramic material such as O 3 —SiO 2 has substantially the same composition, the insulating ceramic substrate made of the insulating ceramic material and the dielectric ceramic layer made of the dielectric ceramic material are favorably formed. A ceramic multi-layer substrate having a high strength is obtained by bonding.
【００４３】特に、本発明のセラミック多層基板及び本
発明の誘電体セラミック組成物において、酸化バリウム
（ＢａＯ）を１０．０〜５５．０モル％、酸化ケイ素
（ＳｉＯ2）を１．０〜５０．０モル％、及び、酸化ホ
ウ素（Ｂ2Ｏ3）を３０．０〜６０．０モル％混合してな
るガラス成分を前記誘電体セラミック材料に用いれば、
例えば、比誘電率が５０００以上、誘電正接（tanδ）
が６．５以下の優れた電気特性が達成されると共に、静
電容量の温度係数Ｔｃｃが±１００ｐｐｍ以内の優れた
温度特性も達成できる。In particular, in the ceramic multilayer substrate of the present invention and the dielectric ceramic composition of the present invention, 10.0 to 55.0 mol% of barium oxide (BaO) and 1.0 to 50 mol% of silicon oxide (SiO 2 ) are used. 0.03 mol% and a glass component obtained by mixing boron oxide (B 2 O 3 ) in an amount of 30.0 to 60.0 mol% is used for the dielectric ceramic material.
For example, the relative dielectric constant is 5,000 or more, the dielectric loss tangent (tan δ)
And 6.5 or less, and also excellent temperature characteristics with a temperature coefficient of capacitance Tcc of ± 100 ppm or less.
【００４４】また、前記ガラス成分の含有量が前記誘電
体セラミック成分に対して５．０〜３５．０重量％の範
囲内であれば、比誘電率やtanδ等の電気特性や静電容
量の温度係数Ｔｃｃ等の温度特性のバランスが優れたも
のとなり、かつ、低温焼結と高基板強度が両立する。な
お、ガラス成分の含有量が５．０重量％未満であると焼
結温度が高くなる傾向にあり、他方、ガラス成分の含有
量が３５．０重量％を超えると基板強度（抗折強度）が
小さくなる傾向にある。When the content of the glass component is in the range of 5.0 to 35.0% by weight with respect to the dielectric ceramic component, the electrical characteristics such as the relative dielectric constant and tan δ, and the capacitance can be improved. The balance of temperature characteristics such as the temperature coefficient Tcc is excellent, and both low-temperature sintering and high substrate strength are compatible. When the content of the glass component is less than 5.0% by weight, the sintering temperature tends to increase. On the other hand, when the content of the glass component exceeds 35.0% by weight, the substrate strength (flexural strength) is increased. Tend to be smaller.
【００４５】また、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2からな
る低温焼結セラミック材料を用いれば、セラミック多層
基板内に比抵抗の小さな銀、銀−パラジウム、銅、金等
の低融点金属（又は合金）を電極材料として配し、これ
を同時焼結することが可能なことから、高周波特性に優
れたセラミック多層基板を形成できる。特に、この低温
焼結セラミック材料は、前述した酸化バリウム、酸化ケ
イ素及び酸化ホウ素を混合してなるガラス成分とほぼ同
組成であるので相性が良く、また、前述の誘電体セラミ
ック層との接着強度が高く、基板特性の変動が少ない。When a low-temperature sintered ceramic material made of BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 is used, a low-melting-point metal (or silver, silver-palladium, copper, gold, etc.) having a low specific resistance (or a low-melting-point metal) in a ceramic multilayer substrate is used. Alloy) as an electrode material, which can be sintered simultaneously, so that a ceramic multilayer substrate having excellent high-frequency characteristics can be formed. In particular, since the low-temperature sintered ceramic material has substantially the same composition as the glass component obtained by mixing barium oxide, silicon oxide, and boron oxide, the compatibility is good, and the bonding strength with the dielectric ceramic layer described above is also high. And fluctuation of substrate characteristics is small.
【００４６】以上、本発明を実施の形態に従い説明した
が、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものでは
ない。Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments.
【００４７】例えば、絶縁性セラミック層の材料はＢＡ
Ｓ材料に限定されるものではなく、例えば、ＢａＯ−Ｓ
ｒＯ−ＳｉＯ2、ＢａＯ−ＳｉＯ2−Ｌｉ2Ｏ等の低温焼
結セラミック材料を用いることも可能である。これらの
低温焼結セラミック材料は、前述したＢａＯ、ＳｉＯ2
及びＢ2Ｏ3からなるガラス成分とほぼ同組成のガラス成
分を含む材料である。For example, the material of the insulating ceramic layer is BA
It is not limited to the S material, for example, BaO-S
It is also possible to use rO-SiO 2, BaO-SiO 2 -Li 2 O low-temperature co-fired ceramic material, such as. These low-temperature sintered ceramic materials are the same as those of BaO, SiO 2 described above.
And a glass component having substantially the same composition as the glass component composed of B 2 O 3 .
【００４８】また、本発明のセラミック多層基板は、半
導体ＩＣ等の電子部品を搭載するセラミック基板として
利用するのみではなく、マイクロ波用の誘電体共振器や
ＬＣフィルタ等の電子部品用材料、さらにはセラミック
パッケージ等として用いることも可能である。また、セ
ラミック多層基板上、或いはその裏面に厚膜抵抗体を形
成することで、若しくは、絶縁性セラミック基板内又は
誘電体セラミック層内にチョークコイルやストリップラ
インを形成することで、さらに基板形状の小型化が達成
できる。Further, the ceramic multilayer substrate of the present invention is used not only as a ceramic substrate on which electronic components such as semiconductor ICs are mounted, but also as a material for electronic components such as a dielectric resonator for microwaves and an LC filter. Can be used as a ceramic package or the like. Further, by forming a thick-film resistor on the ceramic multilayer substrate or on the back surface thereof, or by forming a choke coil or a strip line in an insulating ceramic substrate or a dielectric ceramic layer, the shape of the substrate is further reduced. Miniaturization can be achieved.
【００４９】[0049]
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例について説明
する。The present invention will be described below with reference to specific examples.
【００５０】例１〜例１７ まず、ＢａＴｉＯ3、ＢａＳｎＯ3及びＰｂ（Ｓｎ1/3Ｂ
ｉ2/3）Ｏ3を下記表1に示した所定量混合し、空気中、
１０００℃以上、１時間以上で仮焼した。引き続いて、
仮焼後のセラミック原料粉末を粉砕した後、下記表1に
示す比率で混合したＢａＯ、ＳｉＯ2及びＢ2Ｏ3からな
るガラス成分を所定量加え、さらにバインダー、分散
材、可塑剤、有機溶媒を適量添加、混合して、誘電体セ
ラミック層用の有機スラリーを作製した。 Examples 1 to 17 First, BaTiO 3 , BaSnO 3 and Pb (Sn 1/3 B
i 2/3 ) O 3 is mixed in a predetermined amount shown in Table 1 below,
Calcination was performed at 1000 ° C. or more for 1 hour or more. Subsequently,
After crushing the calcined ceramic raw material powder, a predetermined amount of a glass component composed of BaO, SiO 2 and B 2 O 3 mixed in the ratio shown in Table 1 below was added, and further, a binder, a dispersant, a plasticizer, and an organic solvent were added. Was added and mixed in an appropriate amount to prepare an organic slurry for a dielectric ceramic layer.
【００５１】[0051]
【表１】 [Table 1]
【００５２】次いで、これをドクターブレード法に基づ
いてシート状に成形して誘電体セラミック層用グリーン
シートを作製した後、このグリーンシートを必要な厚さ
になる分だけ積み重ね、これをプレスし、適当な形状に
カットした。そして、これを還元性雰囲気中、１０００
℃以下で焼結した。そして、得られたシート状の誘電体
セラミックの両面に電極を付与し、比誘電率εｒ、誘電
正接（tanδ）、及び、静電容量の温度係数Ｔｃｃをそ
れぞれ測定した。測定結果を下記表２に示す。Next, this was formed into a sheet shape based on the doctor blade method to produce a green sheet for a dielectric ceramic layer. Then, the green sheets were stacked by a required thickness and pressed. It was cut into an appropriate shape. Then, this is placed in a reducing atmosphere at 1000
Sintered below ℃. Then, electrodes were provided on both surfaces of the obtained sheet-shaped dielectric ceramic, and the relative permittivity εr, the dielectric loss tangent (tan δ), and the temperature coefficient of capacitance Tcc were measured. The measurement results are shown in Table 2 below.
【００５３】また、ＢＡＳ材料からなる低温焼結セラミ
ック材料をシート状に成形して作製した絶縁体層用グリ
ーンシートと、前述した誘電体セラミック層用グリーン
シートとを積み重ね、図１に示したようなセラミック多
層基板を作製し、その基板強度及び焼結温度を測定し
た。基板強度及び焼結温度の測定結果を下記表２に併せ
て示す。なお、表2における焼結温度は、最も密度の高
くなる温度を示した。Further, a green sheet for an insulator layer, which is formed by molding a low-temperature sintered ceramic material made of a BAS material into a sheet, and the green sheet for a dielectric ceramic layer described above are stacked, as shown in FIG. A ceramic multilayer substrate was manufactured, and its substrate strength and sintering temperature were measured. The measurement results of the substrate strength and the sintering temperature are also shown in Table 2 below. The sintering temperature in Table 2 indicates the temperature at which the density becomes highest.
【００５４】[0054]
【表２】 [Table 2]
【００５５】表１及び表２から、ＢａＯ、ＳｉＯ2及び
Ｂ2Ｏ3からなるガラス成分の組成比に関して、図３の三
成分図に示すように、ＢａＯが１０．０〜５５．０モル
％、ＳｉＯ2が１．０〜５０．０モル％、Ｂ2Ｏ3が３
０．０〜６０．０モル％のときは、高い比誘電率εｒを
有し、かつ、tanδ及びＴｃｃに優れた値を示している
と共に、基板強度（抗折強度）が高く、焼結温度が低い
といった利点を有していることが分かる。From Tables 1 and 2, with respect to the composition ratio of the glass components consisting of BaO, SiO 2 and B 2 O 3 , as shown in the ternary diagram of FIG. 3, BaO contained 10.0 to 55.0 mol%. , SiO 2 is 1.0 to 50.0 mol%, and B 2 O 3 is 3
When it is 0.0 to 60.0 mol%, it has a high relative dielectric constant εr, shows excellent values of tan δ and Tcc, has a high substrate strength (flexural strength), and has a high sintering temperature. It can be seen that there is an advantage that the
【００５６】また、例１５〜例１７に関し、基板強度と
焼結温度とのバランスを考慮すると、誘電体セラミック
材料におけるガラス成分の含有量は５．０〜３５．０重
量％が望ましいことが分かる。Further, regarding Examples 15 to 17, it is understood that the content of the glass component in the dielectric ceramic material is desirably 5.0 to 35.0% by weight in consideration of the balance between the substrate strength and the sintering temperature. .
【００５７】特に、例１、例４、例５、例７及び例１６
から、ＢａＯ、ＳｉＯ2及びＢ2Ｏ3からなるガラス成分
の組成比が、ＢａＯが１０．０〜５５．０モル％、Ｓｉ
Ｏ２が１．０〜５０．０モル％、Ｂ２Ｏ3が３０．０〜
６０．０モル％であって、かつ、誘電体セラミック材料
におけるガラス成分の含有量が５．０〜３５．０重量％
のとき、比誘電率が５５００以上、tanδが６．５以下
の優れた電気特性、静電容量の温度係数Ｔｃｃが±１０
０ｐｐｍ以内の優れた温度特性をそれぞれ示しているこ
とが分かる。また、これらの例は、焼結温度も低いので
ＢＡＳからなる絶縁性セラミック基板及び低融点金属と
同時焼結でき、基板強度にも優れていることが分かる。In particular, Example 1, Example 4, Example 5, Example 7, and Example 16
From the above, the composition ratio of the glass component composed of BaO, SiO 2 and B 2 O 3 is 10.0 to 55.0 mol% for BaO,
O 2 is 1.0 to 50.0 mol%, B 2 O 3 is 30.0
60.0 mol%, and the content of the glass component in the dielectric ceramic material is 5.0 to 35.0% by weight.
In this case, excellent electrical characteristics having a relative dielectric constant of 5500 or more and a tan δ of 6.5 or less, and a temperature coefficient of capacitance Tcc of ± 10
It can be seen that excellent temperature characteristics within 0 ppm are shown. In addition, these examples show that the sintering temperature is low, so that the insulating ceramic substrate made of BAS and the low melting point metal can be sintered simultaneously, and the substrate strength is excellent.
【００５８】これに対して、例９から分かるように、ガ
ラス成分におけるＢａＯの組成比が１０．０モル％以下
であると、tanδがやや大きく、静電容量の温度係数Ｔ
ｃｃもややばらつくことがあり、また、得られるセラミ
ック多層基板の基板強度が低下する傾向にあった。ま
た、例１０から分かるように、ガラス成分におけるＢａ
Ｏの組成比が５５．０モル％を超えると、基板強度は優
れるものの、tanδが大きくなり、また、焼結温度も上
昇する傾向があった。On the other hand, as can be seen from Example 9, when the composition ratio of BaO in the glass component is 10.0 mol% or less, tan δ is rather large, and the temperature coefficient of capacitance T
cc may also vary slightly, and the strength of the resulting ceramic multilayer substrate tends to decrease. Further, as can be seen from Example 10, Ba in the glass component
When the composition ratio of O exceeds 55.0 mol%, although the substrate strength is excellent, tan δ increases and the sintering temperature tends to increase.
【００５９】また、例１１から分かるように、ガラス成
分におけるＳｉＯ2の組成比が１．０モル％を下回ると
基板強度が大きく低下し、他方、例１２から分かるよう
に、ＳｉＯ2の組成比が５０．０モル％を上回ると静電
容量の温度係数Ｔｃｃが大きくばらつき、焼結温度が上
昇してしまう傾向があった。As can be seen from Example 11, when the composition ratio of SiO 2 in the glass component is less than 1.0 mol%, the substrate strength is greatly reduced. On the other hand, as can be seen from Example 12, the composition ratio of SiO 2 is Exceeds 50.0 mol%, the temperature coefficient of capacitance Tcc greatly varies, and the sintering temperature tends to increase.
【００６０】また、例１３から分かるように、ガラス成
分におけるＢ2Ｏ3の組成比が３０．０モル％を下回ると
焼結温度が上昇してしまい、他方、例１４から分かるよ
うに、Ｂ2Ｏ3の組成比が６０．０モル％を上回ると、基
板強度が小さくなり、比誘電率εｒが低下してしまう傾
向にあった。Further, as can be seen from Example 13, when the composition ratio of B 2 O 3 in the glass component is less than 30.0 mol%, the sintering temperature rises. When the composition ratio of 2 O 3 exceeds 60.0 mol%, the substrate strength tends to decrease, and the relative permittivity εr tends to decrease.
【００６１】さらに、誘電体セラミック成分に対するガ
ラス成分の添加量に関し、例１５から、５．０重量％未
満であると焼結温度が上昇してしまい、例１７から、３
５．０重量％を超えると基板強度が低下してしまう傾向
にあることが分かった。Further, with respect to the addition amount of the glass component to the dielectric ceramic component, as shown in Example 15, if it is less than 5.0% by weight, the sintering temperature rises.
It has been found that when the content exceeds 5.0% by weight, the substrate strength tends to decrease.
【００６２】以上、本実施例によれば、浮遊容量が発生
すると特性上不利になると思われる部分に誘電率の低い
絶縁性セラミック材料を用い、大きな容量を必要とする
部分に誘電率の高い誘電体セラミック材料を内蔵するこ
とで、大容量のコンデンサを内蔵することができ、セラ
ミック多層基板の大幅な小型化、低背化が達成される。
同時に、必要な部分にのみ誘電率の高い材料を内蔵して
いるので、電極間や配線間の浮遊容量を最小限に抑える
ことができる。また、高誘電率の誘電体セラミック層部
分をグリーンシート等にして内蔵する場合、例えば、コ
ンデンサ間の誘電体膜厚を一定にすることができるた
め、非常に精度の高い大容量のコンデンサを、必ずしも
容量調節のためのトリミングを行う必要なく、形成でき
る。As described above, according to this embodiment, an insulating ceramic material having a low dielectric constant is used for a portion which is considered to be disadvantageous in terms of characteristics when stray capacitance is generated, and a dielectric having a high dielectric constant is used for a portion requiring a large capacitance. By incorporating the body ceramic material, a large-capacity capacitor can be incorporated, and the size and height of the ceramic multilayer substrate can be significantly reduced.
At the same time, since a material having a high dielectric constant is incorporated only in necessary portions, stray capacitance between electrodes and between wirings can be minimized. When the dielectric ceramic layer portion having a high dielectric constant is incorporated as a green sheet or the like, for example, since the dielectric film thickness between the capacitors can be made constant, a very high-precision large-capacity capacitor can be used. It can be formed without necessarily performing trimming for capacity adjustment.
【００６３】さらに、低誘電率の絶縁性セラミック基板
と高誘電率の誘電体セラミック層とがほぼ同組成のガラ
ス成分を含んでいるため、これらの接合が適切に働き、
絶縁性セラミック基板と誘電体セラミック層との接着強
度が非常に大きくなり、基板強度が大幅に向上する。ま
た、各層における構成成分の相互拡散が少なく、基板特
性の変動が小さい。Further, since the insulating ceramic substrate having a low dielectric constant and the dielectric ceramic layer having a high dielectric constant contain glass components having substantially the same composition, their joining works properly.
The adhesive strength between the insulating ceramic substrate and the dielectric ceramic layer becomes extremely large, and the substrate strength is greatly improved. In addition, mutual diffusion of constituent components in each layer is small, and variation in substrate characteristics is small.
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明の誘電体セラミック組成物は、Ｂ
ａＴｉＯ3、ＢａＳｎＯ3及びＰｂ（Ｓｎ1/3Ｂｉ2/3）Ｏ
3からなる誘電体セラミック成分の温度係数、誘電率、
誘電正接などの優れた特性を保持することができ、ま
た、比較的低温で焼結可能であって、焼結後の強度が高
い誘電体セラミック組成物である。As described above, the dielectric ceramic composition of the present invention comprises B
aTiO 3 , BaSnO 3 and Pb (Sn 1/3 Bi 2/3 ) O
The temperature coefficient of the dielectric ceramic component consisting of 3, dielectric constant,
A dielectric ceramic composition that can maintain excellent properties such as dielectric loss tangent, can be sintered at a relatively low temperature, and has high strength after sintering.
【００６５】また、本発明のセラミック多層基板は、絶
縁性セラミック基板と誘電体セラミック層とが良好に接
合すると共に、前記誘電体セラミック材料の温度係数、
高誘電率、誘電正接などの優れた特性が保持され、焼結
後の強度が高く低温焼結可能であるので、安定性に優
れ、高周波特性に優れたセラミック多層基板が得られ
る。In the ceramic multilayer substrate of the present invention, the insulating ceramic substrate and the dielectric ceramic layer are satisfactorily bonded, and the temperature coefficient of the dielectric ceramic material is
Since excellent characteristics such as high dielectric constant and dielectric loss tangent are maintained, and the strength after sintering is high and low-temperature sintering is possible, a ceramic multilayer substrate having excellent stability and excellent high-frequency characteristics can be obtained.
【図１】本発明の第１の実施の形態によるセラミック多
層基板の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a ceramic multilayer substrate according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施の形態によるセラミック多
層基板の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of a ceramic multilayer substrate according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の誘電体セラミック組成物におけるガラ
ス成分の組成範囲を示す三成分図である。FIG. 3 is a three-component diagram showing a composition range of a glass component in the dielectric ceramic composition of the present invention.
１…セラミック多層基板、 ２…誘電体セラミック層、 ３ａ、３ｂ…絶縁性セラミック層、 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ…電極、 ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ…ビアホール、 ６、７…表面実装部品 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic multilayer substrate, 2 ... Dielectric ceramic layer, 3a, 3b ... Insulating ceramic layer, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f ... Electrode, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f ... Via hole, 6,7 ... Surface mount components
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ Ｆターム(参考） 4G031 AA06 AA11 AA28 AA29 AA30 AA31 AA32 AA35 BA09 CA03 5E346 CC16 CC18 CC21 HH01 5G303 AA05 AB06 AB11 AB12 AB15 BA06 BA12 CA01 CA03 CB01 CB02 CB03 CB05 CB25 CB30 CB31 CB35 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H05K 3/46 H05K 3/46 HF term (Reference) 4G031 AA06 AA11 AA28 AA29 AA30 AA31 AA32 AA35 BA09 CA03 5E346 CC16 CC18 CC21 HH01 5G303 AA05 AB06 AB11 AB12 AB15 BA06 BA12 CA01 CA03 CB01 CB02 CB03 CB05 CB25 CB30 CB31 CB35
Claims (7)
％、ＢａＳｎＯ3を８．０〜１０．５モル％、Ｐｂ（Ｓ
ｎ1/3Ｂｉ2/3）Ｏ3を０．５〜２．０モル％それぞれ含
有してなる誘電体セラミック成分に、 酸化バリウム、酸化ケイ素及び酸化ホウ素からなるガラ
ス成分を混合してなることを特徴とする、誘電体セラミ
ック組成物。1. BaTiO 3 is 89.0 to 91.5 mol%, BaSnO 3 is 8.0 to 10.5 mol%, and Pb (S
the n 1/3 Bi 2/3) O 3 and comprising respectively 0.5 to 2.0 mol% the dielectric ceramic component, barium oxide, it formed by mixing a glass component consisting of silicon oxide and boron oxide A dielectric ceramic composition, characterized in that:
０．０〜５５．０モル％、酸化ケイ素を１．０〜５０．
０モル％、及び、酸化ホウ素を３０．０〜６０．０モル
％混合してなることを特徴とする、請求項１に記載の誘
電体セラミック組成物。2. The method according to claim 1, wherein the glass component is barium oxide.
0.0 to 55.0 mol%, silicon oxide is 1.0 to 50.
The dielectric ceramic composition according to claim 1, wherein 0 mol% and boron oxide are mixed in an amount of 30.0 to 60.0 mol%.
セラミック成分に対して、５．０〜３５．０重量％とす
ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の誘電体セ
ラミック組成物。3. The dielectric ceramic according to claim 1, wherein the content of the glass component is 5.0 to 35.0% by weight based on the dielectric ceramic component. Composition.
電率の誘電体セラミック材料とを積層し、焼結してなる
セラミック多層基板において、 前記絶縁性セラミック材料が、セラミック組成物とガラ
ス成分とからなる低温焼結セラミック材料であり、 前記誘電体セラミック材料が、ＢａＴｉＯ3を８９．０
〜９１．５モル％、ＢａＳｎＯ3を８．０〜１０．５モ
ル％、Ｐｂ（Ｓｎ1/3Ｂｉ2/3）Ｏ3を０．５〜２．０モ
ル％それぞれ含有してなる誘電体セラミック成分に、前
記絶縁性セラミック材料における前記ガラス成分とほぼ
同組成のガラス成分を混合してなる誘電体セラミック組
成物であることを特徴とする、セラミック多層基板。4. A ceramic multilayer substrate obtained by laminating and sintering a low dielectric constant insulating ceramic material and a high dielectric constant dielectric ceramic material, wherein the insulating ceramic material comprises a ceramic composition and a glass component. And the dielectric ceramic material is BaTiO 3 of 89.0%.
～91.5 mol%, BaSnO 3 and 8.0 to 10.5 mol%, Pb (Sn 1/3 Bi 2/3 ) O 3 and comprising respectively 0.5 to 2.0 mol% dielectric A ceramic multilayer substrate comprising: a dielectric ceramic composition obtained by mixing a ceramic component with a glass component having substantially the same composition as the glass component in the insulating ceramic material.
０．０〜５５．０モル％、酸化ケイ素を１．０〜５０．
０モル％、及び、酸化ホウ素を３０．０〜６０．０モル
％混合してなることを特徴とする、請求項４に記載のセ
ラミック多層基板。5. The method according to claim 1, wherein the glass component is barium oxide.
0.0 to 55.0 mol%, silicon oxide is 1.0 to 50.
The ceramic multilayer substrate according to claim 4, wherein 0 mol% and boron oxide are mixed at 30.0 to 60.0 mol%.
セラミック成分に対して、５．０〜３５．０重量％とす
ることを特徴とする、請求項４又は５に記載のセラミッ
ク多層基板。6. The ceramic multilayer substrate according to claim 4, wherein the content of the glass component is 5.0 to 35.0% by weight based on the dielectric ceramic component. .
−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2からなるガラス複合材料とするこ
とを特徴とする、請求項４に記載のセラミック多層基
板。7. The method according to claim 1, wherein the low-temperature sintered ceramic material is BaO.
Characterized by the glass composite of -Al 2 O 3 -SiO 2, the ceramic multilayer substrate according to claim 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11017432A JP2000211967A (en) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | Dielectric ceramic composition and ceramic multilayer base plate |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11017432A JP2000211967A (en) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | Dielectric ceramic composition and ceramic multilayer base plate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000211967A true JP2000211967A (en) | 2000-08-02 |
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ID=11943870
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|---|---|---|---|
| JP11017432A Pending JP2000211967A (en) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | Dielectric ceramic composition and ceramic multilayer base plate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000211967A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602616B2 (en) | 2000-12-19 | 2003-08-05 | Murata Manufacturing Co. Ltd | Composite multilayer ceramic electronic parts and method of manufacturing the same |
| KR100956219B1 (en) | 2008-02-25 | 2010-05-04 | 삼성전기주식회사 | Low Temperature Co-fired Ceramics with diffusion-blocking layer and method of manufacturing the same |
-
1999
- 1999-01-26 JP JP11017432A patent/JP2000211967A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602616B2 (en) | 2000-12-19 | 2003-08-05 | Murata Manufacturing Co. Ltd | Composite multilayer ceramic electronic parts and method of manufacturing the same |
| KR100956219B1 (en) | 2008-02-25 | 2010-05-04 | 삼성전기주식회사 | Low Temperature Co-fired Ceramics with diffusion-blocking layer and method of manufacturing the same |
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