JP2000226255A - Dielectric ceramic composition and ceramic multi-layered substrate - Google Patents
Dielectric ceramic composition and ceramic multi-layered substrateInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高い誘電率を有す
る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 laminated and sintered dielectric ceramic material having a low dielectric constant and a dielectric ceramic material having a high dielectric constant. The present invention relates to a ceramic 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、パーソナルコンピュータ、移動通信
端末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、多機能化などが図られている。
このような情報処理装置の性能向上は、主として、ＶＬ
ＳＩ、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 electronics field. In particular, in information processing apparatuses such as large-sized computers, personal computers, mobile communication terminals and the like that support the information society, the information processing speed has been increased. In addition, miniaturization and multi-functionality of devices have been attempted.
The improvement of the performance of such an information processing apparatus is mainly performed by VL
It is realized by high integration, high speed, and high functionality of semiconductor devices such as SI and ULSI. However,
Even if the speed and performance of semiconductor devices increase, the operation of the system may be limited by noise due to signal delay, crosstalk, impedance mismatch, power supply fluctuation, etc. on the board connecting the devices. there were.
【０００３】このため、高速かつ高性能な情報処理を行
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。For this reason, so-called multi-chip modules (MCMs), in which a plurality of high-performance semiconductor devices are mounted on a ceramic substrate, have 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５７−４９５１５
号公報において、 組成式：｛（Ｂａ1-x-yＣａxＳｒy）Ｏ｝m・（Ｔｉ1-z
Ｚｒz）Ｏ2 で表されるチタン酸バリウム系の誘電体セラミック組成
物であって、前記ｍ、ｘ、ｙ及びｚが、 １．００５≦ｍ≦１．０３ ０．０２≦ｘ≦０．２２ ０．０５≦ｙ≦０．３５ ０．００＜ｚ≦０．２０ を満たしてなる非還元性の誘電体セラミック組成物を提
案している。この誘電体セラミック材料は、水素を含む
還元性雰囲気で焼結しても大きな絶縁抵抗が得られ、ま
た、その経時的な変化も小さく、しかも、比較的低い温
度（１２００度程度）で焼結可能であって、かつ、大き
な誘電率、及び、小さな誘電正接（tanδ）を有する等
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. 57-49515.
In the official gazette, the composition formula: {(Ba 1-xy C x S r y ) O} m · (Ti 1-z
Zr z ) A barium titanate-based dielectric ceramic composition represented by O 2 , wherein m, x, y and z are 1.005 ≦ m ≦ 1.03 0.02 ≦ x ≦ 0. A non-reducing dielectric ceramic composition satisfying 22 0.05 ≦ y ≦ 0.35 0.00 <z ≦ 0.20 has been proposed. This dielectric ceramic material provides a large insulation resistance even when sintered in a reducing atmosphere containing hydrogen, has a small change over time, and is sintered at a relatively low temperature (about 1200 degrees). It is possible and has advantages such as having a large dielectric constant and a small dielectric loss tangent (tan δ).
【００１０】しかしながら、この誘電体セラミック材料
を用いてセラミック多層基板を形成する場合、この誘電
体セラミック材料そのままでは、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、得られる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、Ｑ値や誘電率等の基板特性
に変動をきたすことがある。However, when a ceramic multilayer substrate is formed using this dielectric ceramic material, it is difficult to sinter simultaneously with a low-melting-point metal having a small specific resistance, such as copper or silver, using this dielectric ceramic material as it is. Further, since the adhesiveness to an insulating ceramic substrate (particularly, a low-temperature sintered ceramic substrate) is poor, the strength of the obtained ceramic multilayer substrate may be reduced. Furthermore, mutual diffusion of constituent components may occur between the dielectric ceramic layer having a high dielectric constant and the insulating ceramic substrate having a low dielectric constant, which may cause variations in substrate characteristics such as a Q value and a dielectric constant.
【００１１】さらに、焼結温度を前記低融点金属と同時
焼結可能な温度まで低下させる目的で、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 above-mentioned dielectric ceramic material for the purpose of lowering the sintering temperature to a temperature at which it can be co-sintered with the low melting point metal, depending on the type and content of the glass component, alumina is added. In some cases, the substrate strength was significantly lower than that of the substrate or the like, and even when the substrate strength was high, the substrate characteristics such as electric characteristics and temperature characteristics were sometimes reduced.
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. This is disadvantageous for downsizing 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、比較的低い温度で焼結で
き、電気特性や温度特性等にも優れた誘電体セラミック
組成物、並びに、比較的低い温度で焼結でき、焼結後の
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を提供することにある。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a dielectric ceramic composition which can be sintered at a relatively low temperature and has excellent electric characteristics and temperature characteristics, and the like. Another object of the present invention is to provide a ceramic multilayer substrate which can be sintered at a relatively low temperature, has high substrate strength after sintering, and has excellent substrate characteristics such as electric characteristics and temperature characteristics.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、｛（Ｂ
ａ1-x-yＣａxＳｒy）Ｏ｝m・（Ｔｉ1-zＺｒz）Ｏ2で表
され、前記ｍ、ｘ、ｙ及びｚが、 １．００５≦ｍ≦１．０３ ０．０２≦ｘ≦０．２２ ０．０５≦ｙ≦０．３５ ０．００＜ｚ≦０．２０ の関係を満た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。In other words, the present invention provides a method for generating a ｛(B
is represented by a 1-xy Ca x Sr y ) O} m · (Ti 1-z Zr z) O 2, wherein m, x, y and z is, 1.005 ≦ m ≦ 1.03 0.02 ≦ A glass component comprising barium oxide, silicon oxide and boron oxide is mixed with a dielectric ceramic component satisfying the relationship x ≦ 0.22 0.05 ≦ y ≦ 0.35 0.00 <z ≦ 0.20. The present invention relates to a dielectric ceramic composition comprising:
【００１４】また、本発明の誘電体セラミック組成物に
おいては、前記ガラス成分が、酸化バリウムを２０．０
〜６０．０モル％、酸化ケイ素を１０．０〜５５．０モ
ル％、酸化ホウ素を１０．０〜４０．０モル％、それぞ
れ混合してなることを特徴とする。In the dielectric ceramic composition according to the present invention, the glass component may contain barium oxide of 20.0%.
-60.0 mol%, 10.0-55.0 mol% of silicon oxide, and 10.0-40.0 mol% of boron oxide.
【００１５】また、本発明の誘電体セラミック組成物に
おいては、前記ガラス成分の含有量を、前記誘電体セラ
ミック成分に対して、３．０〜３５．０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 3.0 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は、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
セラミック材料は、｛（Ｂａ1-x-yＣａxＳｒy）Ｏ｝m・
（Ｔｉ1-zＺｒz）Ｏ2で表され、前記ｍ、ｘ、ｙ及びｚ
が、 １．００５≦ｍ≦１．０３ ０．０２≦ｘ≦０．２２ ０．０５≦ｙ≦０．３５ ０．００＜ｚ≦０．２０ の関係を満た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, {(Ba 1-xy Ca x Sr y) O} m ·
(Ti 1-z Zr z ) O 2 , wherein m, x, y and z
Is a dielectric ceramic component satisfying the relationship of 1.005 ≦ m ≦ 1.03 0.02 ≦ x ≦ 0.22 0.05 ≦ y ≦ 0.35 0.00 <z ≦ 0.20, A ceramic multilayer substrate characterized by being a dielectric ceramic composition obtained by mixing a glass component having substantially the same composition as a glass component in the insulating ceramic material.
【００１７】また、本発明のセラミック多層基板におい
ては、前記ガラス成分が、酸化バリウムを２０．０〜６
０．０モル％、酸化ケイ素を１０．０〜５５．０モル
％、酸化ホウ素を１０．０〜４０．０モル％それぞれ混
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 20.0 to 6%.
It is characterized by mixing 0.0 mol%, 10.0 to 55.0 mol% of silicon oxide, and 10.0 to 40.0 mol% of boron oxide.
【００１８】また、本発明のセラミック多層基板におい
ては、前記ガラス成分の含有量を、前記誘電体セラミッ
ク成分に対して、３．０〜３５．０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 3.0 to 35.0% by weight based on the dielectric ceramic component.
【００１９】また、本発明のセラミック多層基板におい
ては、前記低温焼結セラミック材料を、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 made of 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、｛（Ｂａ1-x-yＣａxＳｒy）Ｏ｝m・（Ｔｉ1-zＺ
ｒz）Ｏ2で表され、前記ｍ、ｘ、ｙ及びｚが、１．００
５≦ｍ≦１．０３、０．０２≦ｘ≦０．２２、０．０５
≦ｙ≦０．３５、０．００＜ｚ≦０．２０の関係を満た
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、比較的焼結温度が低い誘電体セラミック組成物
であって、かつ、前記誘電体セラミック成分の高い誘電
率や小さな誘電正接値などが保持され、電気特性や温度
特性等にも優れた誘電体セラミック組成物が得られる。According to the dielectric ceramic composition of the [0020] present invention, {(Ba 1-xy Ca x Sr y) O} m · (Ti 1-z Z
r z ) O 2 , wherein m, x, y and z are 1.00
5 ≦ m ≦ 1.03, 0.02 ≦ x ≦ 0.22, 0.05
≦ y ≦ 0.35, 0.00 <z ≦ 0.20 The dielectric ceramic component satisfies the relations of: glass component consisting of barium oxide, silicon oxide and boron oxide. A dielectric ceramic composition having a low sintering temperature, and a high dielectric constant or a small dielectric loss tangent value of the dielectric ceramic component is retained, and the dielectric ceramic composition is also excellent in electrical characteristics and temperature characteristics. can get.
【００２１】また、本発明のセラミック多層基板によれ
ば、｛（Ｂａ1-x-yＣａxＳｒy）Ｏ｝m・（Ｔｉ1-zＺ
ｒz）Ｏ2で表され、前記ｍ、ｘ、ｙ及びｚが、１．００
５≦ｍ≦１．０３、０．０２≦ｘ≦０．２２、０．０５
≦ｙ≦０．３５、０．００＜ｚ≦０．２０の関係を満た
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、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、また、前記誘電体セラミッ
ク材料の高い誘電率や小さな誘電正接値等が保持され、
高い基板強度と優れた基板特性と両立したセラミック多
層基板が得られる。[0021] According to the multilayer ceramic substrate of the present invention, {(Ba 1-xy Ca x Sr y) O} m · (Ti 1-z Z
r z ) O 2 , wherein m, x, y and z are 1.00
5 ≦ m ≦ 1.03, 0.02 ≦ x ≦ 0.22, 0.05
≦ y ≦ 0.35, 0.00 <z ≦ 0.20 because a dielectric ceramic component that satisfies the relationship of 0.00 <z ≦ 0.20 is mixed with a glass component having substantially the same composition as the glass component in the insulating ceramic material. Can be sintered at a relatively low temperature, the strength after sintering is large, and the high dielectric constant and small dielectric loss tangent value of the dielectric ceramic material are retained,
A ceramic multilayer substrate compatible with high substrate strength and excellent substrate characteristics 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
なる低温焼結セラミック基板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 low-temperature co-fired ceramic substrate 3a and 3b made of BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 (BAS) materials.
【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、セラミック多層基板１において
は、誘電体セラミック層２の構成材料は、低温焼結セラ
ミック基板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おり、かつ、本発明の誘電体セ
ラミック組成物であるから、低温焼結セラミック基板３
ａ及び３ｂと誘電体セラミック層２と電極用導電性材料
とを同時焼結でき、また、各層の接着強度が高く、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小さな誘電
正接値が保持される。Further, in the ceramic multilayer substrate 1, the constituent material of the dielectric ceramic layer 2 includes a glass component having substantially the same composition as the glass components in the low-temperature sintered ceramic substrates 3a and 3b. Since it is a dielectric ceramic composition, the low-temperature sintered ceramic substrate 3
a and 3b, the dielectric ceramic layer 2, and the conductive material for electrodes can be simultaneously sintered, the adhesive strength of each layer is high, and fluctuations in substrate characteristics due to mutual diffusion of components are suppressed. Further, a high dielectric constant and a small dielectric tangent value of the dielectric ceramic material are maintained.
【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
料等からなる低温焼結セラミック基板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 low-temperature sintered ceramic substrate 13 made of, for example, a BAS material or the like by a thick film printing method or the like. ing.
【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 the high dielectric constant between the electrodes forming the capacitor can be achieved. Since the dielectric 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、セラミック多層基板１１において
は、誘電体セラミック層１２ａ及び１２ｂの構成材料
は、低温焼結セラミック基板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おり、かつ、本発明の
誘電体セラミック組成物であるので、低温焼結セラミッ
ク基板１３と誘電体セラミック層１２ａ及び１２ｂとを
同時焼結でき、また各層の接着強度が高く、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小さな誘電正接値
が保持される。Further, in the ceramic multilayer substrate 11, the constituent materials of the dielectric ceramic layers 12a and 12b include a glass component having substantially the same composition as the glass component in the low-temperature sintered ceramic substrate 13, and Since it is a dielectric ceramic composition, the low-temperature sintered ceramic substrate 13 and the dielectric ceramic layers 12a and 12b can be sintered simultaneously, and the adhesive strength of each layer is high, and fluctuations in substrate characteristics due to mutual diffusion of components are suppressed. Can be further,
A high dielectric constant and a small dielectric loss tangent of the dielectric ceramic material are maintained.
【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、低温焼結セラミック基板用の材料と
して、Ａｌ2Ｏ3を主成分とするセラミック原料粉末と、
ＢａＯ、ＳｉＯ2を主原料とするガラス粉末とを用意し
た後、アルミナ１００重量部に対してガラス粉末２０〜
３０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 a low-temperature sintered ceramic substrate, a ceramic raw material powder containing Al 2 O 3 as a main component,
After preparing glass powder containing BaO or SiO 2 as a main raw material, the glass powder 20 to 100 parts by weight of alumina is used.
30 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、低温焼結セラミック基板用の材料
は、例えば、Ｍｇ2ＳｉＯ4、ＣａＺｒＯ3、ＢａＡｌ2Ｓ
ｉ2Ｏ8などのセラミック原料粉末にＢａＯやＳｉＯ2等
のガラス粉末を添加したものや、ＢａＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓ
ｉＯ2を主成分としたものを用いてもよい。例えば、Ｂ2
Ｏ3−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を主成分とする原料粉
末を使用する場合は、これを混合した後、８００〜１０
００℃で仮焼する。The material for the low-temperature sintered ceramic substrate is, for example, Mg 2 SiO 4 , CaZrO 3 , BaAl 2 S
a ceramic raw material powder such as i 2 O 8 to which glass powder such as BaO or SiO 2 is added, BaO, Al 2 O 3 , S
A material containing iO 2 as a main component may be used. For example, B 2
When a raw material powder containing O 3 —BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 as a main component is used, 800 to 10
Calcinate at 00 ° 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
ガラス複合材料の低温焼結セラミック基板用グリーンシ
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, the low-temperature co-fired ceramic substrate green sheets of glass composite material is obtained consisting 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、｛（Ｂａ1-x-yＣａxＳｒ
y）Ｏ｝m・（Ｔｉ1-zＺｒz）Ｏ2で表される誘電体セラ
ミック材料を用意し、これを調合、混合した後、例え
ば、空気中、１２００℃以上で１時間以上仮焼する。Next, separately from this, as a material for a dielectric ceramic layer having a high dielectric constant, ｛(Ba 1-xy Ca x Sr
y ) A dielectric ceramic material represented by O｝ m · (Ti 1-z Zr z ) O 2 is prepared, mixed and mixed, and then calcined at, for example, 1200 ° C. or more in air for 1 hour or more. I do.
【００３８】引き続いて、得られた仮焼原料を粉砕した
後、その仮焼原料を、酸化バリウム２０．０〜６０．０
モル％、酸化ケイ素１０．０〜５５．０モル％、酸化ホ
ウ素１０．０〜４０．０モル％をそれぞれ混合してなる
ガラス成分３．０〜３５．０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, the calcined raw material was replaced with barium oxide 20.0 to 60.0%.
Mol%, 10.0 to 55.0 mol% of silicon oxide, and 10.0 to 40.0 mol% of boron oxide.
An organic slurry is prepared by adding an appropriate amount of an organic vehicle, 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低温焼結セラミッ
ク基板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、低温焼結
セラミック基板用グリーンシートとを積み重ねる。The green sheet for the low-temperature sintered ceramic substrate and the green sheet for the dielectric ceramic layer obtained in this manner are provided with holes for via holes as necessary, and the via holes are filled with an electrode paste or electrode powder. After forming a via hole, an electrode paste is printed so that a capacitor having a predetermined pattern is formed on each green sheet, and the green sheet for the dielectric ceramic layer and the green sheet for the low-temperature sintered ceramic substrate 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
所定の割合で混合してなるガラス成分を用いることによ
り、誘電体セラミック材料の特性を良好に維持し、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て、高
基板強度の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 more detail. In the ceramic multilayer substrate of the present invention, a glass obtained by mixing barium oxide, silicon oxide and boron oxide at a predetermined ratio as the glass component. By using the components, the characteristics of the dielectric ceramic material are favorably maintained, and a ceramic multilayer substrate excellent in substrate characteristics such as electric characteristics and temperature characteristics can be obtained. Further, a 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. By joining, a ceramic multilayer substrate having high substrate strength is obtained.
【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２０．０〜６０．０モル％、酸化ケイ素
（ＳｉＯ2）を１０．０〜５５．０モル％、及び、酸化
ホウ素（Ｂ2Ｏ3）を１０．０〜４０．０モル％混合して
なるガラス成分を用いれば、例えば、比誘電率が２００
０以上、誘電正接値（tanδ）が１．５以下の優れた電
気特性が達成され得る。In particular, in the ceramic multilayer substrate of the present invention and the dielectric ceramic composition of the present invention, barium oxide (BaO) is 20.0 to 60.0 mol%, and silicon oxide (SiO 2 ) is 10.0 to 55%. If a glass component obtained by mixing 10.0 to 40.0 mol% of 0.04 mol% and boron oxide (B 2 O 3 ) is used, for example, the relative dielectric constant becomes 200.
Excellent electrical properties of 0 or more and a dielectric loss tangent value (tan δ) of 1.5 or less can be achieved.
【００４４】また、前記ガラス成分の含有量が誘電体セ
ラミック材料に対して３．０〜３５．０重量％の範囲内
であれば、比誘電率やtanδ等の電気特性を良好に維持
し、かつ、基板強度と焼結温度とのバランスが優れたも
のとなる。なお、ガラス成分の含有量が３．０重量％未
満であると、高い基板強度が得られるものの焼結温度が
高くなる傾向にあり、他方、ガラス成分の含有量が３
５．０重量％を超えると、焼結温度が低くなるものの基
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 3.0 to 35.0% by weight with respect to the dielectric ceramic material, electric characteristics such as relative permittivity and tan δ can be maintained well, Moreover, the balance between the substrate strength and the sintering temperature is excellent. If the content of the glass component is less than 3.0% by weight, a high substrate strength can be obtained, but the sintering temperature tends to be high, while the content of the glass component is 3% by weight.
If it exceeds 5.0% by weight, the sintering temperature is lowered, but the substrate strength (flexural strength) tends to decrease.
【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）を電極材料として同時焼結が
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、前
述の誘電体セラミック層との相性が良く、即ち、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 can be formed in a ceramic multilayer substrate. Alloy) can be used as an electrode material for simultaneous sintering, so that a ceramic multilayer substrate excellent in high frequency characteristics can be formed. In particular, since this low-temperature sintered ceramic material has substantially the same composition as the above-mentioned glass component obtained by mixing barium oxide, silicon oxide and boron oxide, it has good compatibility with the above-mentioned dielectric ceramic layer, that is, adhesion. High strength and little change in substrate characteristics.
【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、低温焼結セラミック基板用の材料
はＢＡＳ材料に限定されるものではなく、例えば、Ｂａ
Ｏ−ＳｒＯ−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、Ｓ
ｉＯ2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 for the low-temperature sintered ceramic substrate is not limited to the BAS material.
The O-SrO-SiO 2, BaO -SiO 2 -Li 2 O low-temperature co-fired ceramic material, such as can be used. These low-temperature sintered ceramic materials are the same as those of BaO, S described above.
It is a material containing a glass component having substantially the same composition as the glass component composed of iO 2 and 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、或いはその裏面に抵抗を形成する
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 resistor on or on the back surface of the ceramic multilayer substrate, or by forming a choke coil or a strip line in the insulating ceramic substrate or the dielectric ceramic layer, the size of the substrate can be further reduced. 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】まず、ＢａＯ−ＴｉＯ2−（Ｎｄ1-mＭ
ｅm）Ｏ3/2（但し、Ｍｅはランタノイド系元素を示し、
０≦ｍ≦１．０である。）を下記表１に示した所定量秤
量し、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。First, BaO—TiO 2 — (Nd 1-m M
e m ) O 3/2 (where Me represents a lanthanoid element,
0 ≦ m ≦ 1.0. ) Was weighed in a predetermined amount shown in Table 1 below, and calcined in air at 1000 ° C. or more for 1 hour or more. Subsequently, after the calcined ceramic raw material powder was pulverized, BaO and SiO 2 mixed in the ratio shown in Table 1 below were mixed.
And B 2 O 3 glass component added a predetermined amount consisting of further binder, dispersant, plasticizer, appropriate amounts of organic solvent and mixed to prepare an organic slurry for the dielectric ceramic layers.
【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基板用セラミックグリー
ンシートを作製した後、このセラミックグリーンシート
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、これを空気中、１２
００℃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て、比誘電率εｒ
及び誘電正接（tanδ）をそれぞれ測定した。測定結果
を下記表２に示す。Next, this is formed into a sheet shape based on the doctor blade method to produce a ceramic green sheet for a dielectric substrate. Then, the ceramic green sheets are stacked by a required thickness and pressed. ,
It was cut into an appropriate shape. And put this in the air, 12
Sintered below 00 ° C. Then, electrodes are provided on both surfaces of the obtained sheet-shaped dielectric ceramic, and the relative dielectric constant εr
And the dielectric loss tangent (tan δ) 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グリーンシート
と、前述した誘電体セラミック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、
下記表２における焼結温度は、焼結体の最も密度の高く
なる温度を示した。Further, a green sheet prepared by molding a low-temperature sintered ceramic material made of a BAS material into a sheet and the above-described green sheet for a dielectric ceramic are stacked to form a ceramic multilayer substrate as shown in FIG. It was fabricated 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. In addition,
The sintering temperature in Table 2 below indicates the temperature at which the sintered body has the highest density.
【００５４】[0054]
【表２】 [Table 2]
【００５５】表１及び表２から分かるように、例１１の
ようにガラス成分におけるＢａＯの組成比が２０．０モ
ル％以下であると、セラミック多層基板の焼結温度が上
昇し、銀や銅等の低融点金属と同時焼結できなかった。
また、例１２のように、ガラス成分におけるＢａＯの組
成比が６０．０モル％を超えると、同様に焼結温度が上
昇して低融点金属と同時焼結できなかった。As can be seen from Tables 1 and 2, when the composition ratio of BaO in the glass component is 20.0 mol% or less as in Example 11, the sintering temperature of the ceramic multilayer substrate rises and silver or copper Could not be sintered simultaneously with low melting point metals such as
Further, as in Example 12, when the composition ratio of BaO in the glass component exceeded 60.0 mol%, the sintering temperature similarly increased, and simultaneous sintering with the low melting point metal was not possible.
【００５６】また、例１３のように、ガラス成分におけ
るＳｉＯ2の組成比が１０．０モル％以下であると得ら
れた基板の強度が低下する傾向にあり、また、例１４の
ように、ＳｉＯ2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焼結温度が上昇して低融点
金属と同時焼結できなかった。When the composition ratio of SiO 2 in the glass component is 10.0 mol% or less as in Example 13, the strength of the obtained substrate tends to decrease. When the composition ratio of SiO 2 exceeds 55.0 mol%, the sintering temperature is increased, but the co-sintering with the low-melting-point metal could not be performed, although the substrate strength was excellent.
【００５７】また、例１５のように、ガラス成分におけ
るＢ2Ｏ3の組成比が１０．０モル％を下回ると、焼結温
度が上昇してしまい、低融点金属との同時焼結が不可能
になり、他方、例１６のように、Ｂ2Ｏ3の組成比が４
０．０モル％を上回ると、基板強度が小さくなってしま
う傾向にあった。When the composition ratio of B 2 O 3 in the glass component is less than 10.0 mol% as in Example 15, the sintering temperature rises, and simultaneous sintering with the low melting point metal is not possible. On the other hand, as in Example 16, the composition ratio of B 2 O 3 is 4
If it exceeds 0.0 mol%, the substrate strength tends to decrease.
【００５８】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１７から、３．０重量％未
満であると焼結温度が上昇してしまうので低融点金属と
の同時焼結が不可能となり、例１８から、３５．０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, regarding the addition amount of the glass component with respect to the dielectric ceramic component, from Example 17, if it is less than 3.0% by weight, the sintering temperature rises, so that simultaneous sintering with the low melting point metal is impossible. From Example 18, it was found that if it exceeds 35.0% by weight, the substrate strength tends to decrease.
【００５９】これに対して、例１〜例１０から、Ｂａ
Ｏ、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２０．
０〜６０．０モル％、ＳｉＯ2が１０．０〜５５．０モ
ル％、Ｂ2Ｏ3が１０．０〜４０．０モル％のときは、比
誘電率εｒ及びtanδ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
優れた特性を有していることが分かる。On the other hand, from Examples 1 to 10, Ba
Regarding the composition ratio of the glass components composed of O, SiO 2 and B 2 O 3 , as shown in the three-component diagram of FIG.
When 0 to 60.0 mol%, SiO 2 is 10.0 to 55.0 mol%, and B 2 O 3 is 10.0 to 40.0 mol%, excellent values of the relative dielectric constants εr and tan δ are obtained. Showing,
It can be seen that it has excellent characteristics such as high substrate strength (flexural strength) and low sintering temperature.
【００６０】特に、ＢａＯ、ＳｉＯ2及びＢ2Ｏ3からな
るガラス成分の組成比が、ＢａＯが２０．０〜６５．０
モル％、ＳｉＯ2が５．０〜５０．０モル％、Ｂ2Ｏ3が
１０．０〜５０．０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３．０〜３
５．０重量％のとき、比誘電率εｒが２０００以上であ
って誘電正接tanδが１．３以下の優れた電気特性を示
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
融点金属からなる電極材料と同時焼結できるので、高周
波特性にも優れており、かつ、高い基板強度を有してい
ることが分かる。In particular, when the composition ratio of the glass component consisting of BaO, SiO 2 and B 2 O 3 is such that BaO is 20.0 to 65.0.
Mol%, SiO 2 is 5.0 to 50.0 mol%, a B 2 O 3 is from 10.0 to 50.0 mol%, and the content of the glass component in the dielectric ceramic material 3.0 ~ 3
It can be seen that when the content is 5.0% by weight, excellent electrical characteristics are exhibited, in which the relative dielectric constant εr is 2000 or more and the dielectric loss tangent tan δ is 1.3 or less. In addition, since these examples have a low sintering temperature, they can be sintered simultaneously with an insulating ceramic substrate made of BAS and an electrode material made of a low melting point metal, so that they have excellent high frequency characteristics and high substrate strength. You can see that it is doing.
【００６１】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
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設けることで、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、必ずしもトリミン
グを行う必要なく、形成できる。As described above, according to the present embodiment, a 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 ceramic having a high dielectric constant is used for a portion requiring a large capacitance. By providing the material, a large-capacity capacitor can be built in, and the ceramic multilayer substrate can be significantly reduced in size and height. 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.
【００６２】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
ス成分を所定の割合で含んでいるために、これらの間の
接合が適切に働いて、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。Further, since the insulating ceramic substrate having a low dielectric constant and the dielectric ceramic layer having a high dielectric constant contain a glass component having substantially the same composition at a predetermined ratio, the bonding between them is properly performed. As a result, the adhesive strength between the insulating ceramic substrate and the dielectric ceramic layer becomes very large, and the substrate strength is greatly improved.
【００６３】特に、ガラス成分におけるＳｉＯ2量を増
減することで基板強度は大きく変化し、例えばＳｉＯ2
量を多くすると基板強度が向上する。但し、ＳｉＯ2量
を多くすると焼結温度が上昇してしまうので、ガラス成
分における割合を５５．０モル％以下とすることによっ
て、高い基板強度と低い焼結温度とを両立できる。ま
た、低温焼結セラミック基板と誘電体セラミック層とを
接合する場合、誘電体セラミック材料に対するガラス成
分の含有量を少なくすると、各種特性の劣化が抑制でき
る。[0063] In particular, substrate strength is greatly changed by increasing or decreasing the amount of SiO 2 in the glass component, for example, SiO 2
Increasing the amount improves the substrate strength. However, when the amount of SiO 2 is increased, the sintering temperature increases. Therefore, by setting the proportion in the glass component to 55.0 mol% or less, both high substrate strength and low sintering temperature can be achieved. In addition, when the low-temperature sintered ceramic substrate and the dielectric ceramic layer are joined, when the content of the glass component in the dielectric ceramic material is reduced, deterioration of various characteristics can be suppressed.
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明の誘電体セラミック組成物は、前
記誘電体セラミック成分の、高誘電率、低誘電正接など
の優れた特性を保持することができ、また、比較的低温
で焼結可能な誘電体セラミック組成物である。The dielectric ceramic composition of the present invention can maintain excellent characteristics of the dielectric ceramic component, such as a high dielectric constant and a low dielectric loss tangent, and can be sintered at a relatively low temperature. Dielectric ceramic composition.
【００６５】本発明のセラミック多層基板によれば、焼
結後の強度が高く、比較的低温で焼結でき、かつ、前記
誘電体セラミック材料の高誘電率、低誘電正接等の優れ
た電気特性が保持されるので、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。According to the ceramic multilayer substrate of the present invention, the strength after sintering is high, sintering can be performed at a relatively low temperature, and the dielectric ceramic material has excellent electrical characteristics such as a high dielectric constant and a low dielectric loss tangent. Is maintained, so that a ceramic multilayer substrate excellent in stability and 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…低温焼結セラミック基板、 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 ... Low temperature sintering ceramic substrate, 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 Ｔ Ｃ０４Ｂ 35/49 Ｚ Ｆターム(参考） 4G031 AA04 AA05 AA06 AA11 AA12 AA28 AA30 BA09 CA08 GA04 5E346 AA12 AA13 AA15 AA23 AA43 BB01 BB17 BB20 CC18 CC21 DD01 DD07 DD13 DD34 EE24 EE27 FF18 FF45 GG02 GG06 GG08 GG09 HH06 HH11 5G303 AA05 AB06 AB07 AB12 AB15 BA06 BA12 CA01 CA03 CB02 CB03 CB06 CB30 CB32 CB35 CB39 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05K 3/46 H05K 3/46 T C04B 35/49 Z F term (Reference) 4G031 AA04 AA05 AA06 AA11 AA12 AA28 AA30 BA09 CA08 GA04 5E346 AA12 AA13 AA15 AA23 AA43 BB01 BB17 BB20 CC18 CC21 DD01 DD07 DD13 DD34 EE24 EE27 FF18 FF45 GG02 GG06 GG08 GG09 HH06 HH11 5G303 AA05 AB06 AB07 AB12 AB15 CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB CB
Claims (7)
ｉ1-zＺｒz）Ｏ2で表され、前記ｍ、ｘ、ｙ及びｚが、 １．００５≦ｍ≦１．０３ ０．０２≦ｘ≦０．２２ ０．０５≦ｙ≦０．３５ ０．００＜ｚ≦０．２０ の関係を満た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. {(Ba 1-xy C ax S r y ) O} m · (T
i 1-z Zr z ) O 2 , wherein m, x, y and z are 1.005 ≦ m ≦ 1.03 0.02 ≦ x ≦ 0.22 0.05 ≦ y ≦ 0.35 A dielectric ceramic composition comprising a dielectric ceramic component satisfying the relationship of 0.00 <z ≦ 0.20 and a glass component comprising barium oxide, silicon oxide, and boron oxide mixed.
０．０〜６０．０モル％、酸化ケイ素を１０．０〜５
５．０モル％、酸化ホウ素を１０．０〜４０．０モル
％、それぞれ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 60.0 mol%, silicon oxide is 10.0 to 5%.
3. The composition according to claim 1, wherein 5.0 mol% and 10.0 to 40.0 mol% of boron oxide are mixed.
3. The dielectric ceramic composition according to item 1.
セラミック成分に対して、３．０〜３５．０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 3.0 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は、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は、｛（Ｂａ1-x-yＣａxＳｒ
y）Ｏ｝m・（Ｔｉ1-zＺｒz）Ｏ2で表され、前記ｍ、
ｘ、ｙ及びｚが、 １．００５≦ｍ≦１．０３ ０．０２≦ｘ≦０．２２ ０．０５≦ｙ≦０．３５ ０．００＜ｚ≦０．２０ の関係を満た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 ｛(Ba 1-xy Ca x Sr
y ) O｝ m · (Ti 1 -z Zr z ) O 2 , wherein m,
Dielectric wherein x, y and z satisfy the following relationship: 1.005 ≦ m ≦ 1.03 0.02 ≦ x ≦ 0.22 0.05 ≦ y ≦ 0.35 0.00 <z ≦ 0.20 A ceramic multilayer substrate comprising a dielectric ceramic composition comprising a body ceramic component and a glass component having substantially the same composition as the glass component in the insulating ceramic material.
０．０〜６０．０モル％、酸化ケイ素を１０．０〜５
５．０モル％、酸化ホウ素を１０．０〜４０．０モル％
それぞれ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 60.0 mol%, silicon oxide is 10.0 to 5%.
5.0 mol%, boron oxide is 10.0 to 40.0 mol%
The ceramic multilayer substrate according to claim 4, wherein the ceramic multilayer substrate is mixed.
セラミック成分に対して、３．０〜３５．０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 3.0 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.
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|---|---|---|---|
| JP11026350A JP2000226255A (en) | 1999-02-03 | 1999-02-03 | Dielectric ceramic composition and ceramic multi-layered substrate |
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| JP (1) | JP2000226255A (en) |
Cited By (5)
| 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 |
| US6699605B2 (en) | 2001-08-21 | 2004-03-02 | Nippon Electric Glass Co., Ltd | Glass ceramic laminate becoming relatively high in bending strength after fired |
| JP2006069822A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Murata Mfg Co Ltd | Dielectric ceramic composition and ceramic multilayer substrate |
| WO2007122948A1 (en) | 2006-03-30 | 2007-11-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric porcelain composition and electronic component |
| CN102351533A (en) * | 2011-07-15 | 2012-02-15 | 桂林电子科技大学 | Calcium barium zirconate titanate based leadless piezoelectric ceramics with low temperature sintering and high piezoelectric properties and preparation method thereof |
-
1999
- 1999-02-03 JP JP11026350A patent/JP2000226255A/en active Pending
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| US7781360B2 (en) | 2006-03-30 | 2010-08-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric porcelain composition and electronic component |
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