JP2001189555A

JP2001189555A - 多層基板

Info

Publication number: JP2001189555A
Application number: JP37164899A
Authority: JP
Inventors: Akira Imoto; 晃井本; Seiichiro Hirahara; 誠一郎平原; Tatsuji Furuse; 辰治古瀬; Hideji Nakazawa; 秀司中澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-10
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP3934841B2

Abstract

(57)【要約】【課題】異種材料の同時焼成に際して、クラックやデラ
ミネーションを防止できるとともに、ｘ−ｙ方向におけ
る収縮率を容易にかつ安価に小さくでき、さらには、ビ
アホール導体の突出或いは凹み、それに伴う導通不良を
防止できる多層基板を提供する。【解決手段】複数の絶縁層１１ａ〜１１ｅを積層してな
り、該複数の絶縁層１１ａ〜１１ｅのうち少なくとも１
層が、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄと異なる異種材料絶縁
層１１ａ、１１ｅであり、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄと
異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅとにスルーホール導体１
４ａ、１４ｂを設けるとともに、他の絶縁層１１ｂ〜１
１ｄにおけるスルーホール導体１４ａと、異種材料絶縁
層１１ａ、１１ｅにおけるスルーホール導体１４ｂとを
異なる材料から形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層基板に関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】従来、強度の弱い絶縁層を強度の強い絶縁
層で補強するためや回路基板の中に容量値の高いキャパ
シタを内蔵するために、絶縁層と、この絶縁層とは異な
る材料からなる異種材料絶縁層を積層した回路基板が知
られている（例えば、特開昭５９−１９４４９３号公報
参照）。このような回路基板では、磁器のクラックやデ
ラミネーションを防止するために、絶縁層と異種材料絶
縁層とは、焼成収縮率および熱膨張係数を一致させるよ
うに材料を決定していた。

【０００３】しかしながら、このような回路基板におい
ては、クラックやデラミネーションを防止できるもの
の、焼成収縮率が大きいため、回路基板内に形成された
電極のｘ−ｙ方向における寸法精度が低くなるという問
題があった。特に、近年においては、回路基板の小型薄
型化のため、ますます電極のｘ−ｙ方向における寸法精
度が要求されている。

【０００４】そこで、近年においては、回路基板の積層
成形体をＡｌ₂Ｏ₃基板等で挟持して焼成する加圧焼成
法（特開昭６２−２６０７７７号公報参照）、回路基板
の積層成形体の表面に、この積層成形体の焼成温度では
焼結しないグリーンシートを積層し、焼成後にそれを削
り取る方法（特開平４−２４３９７８号公報参照）が開
示されている。

【０００５】しかしながら、上記した加圧焼成法では、
Ａｌ₂Ｏ₃基板等により加圧する必要があり、そのため
の設備やＡｌ₂Ｏ₃基板等が必要であった。また、未焼
結グリーンシートを除去する方法では、製造工程が増加
し、しかも、除去したグリーンシートは廃棄しなければ
ならず、原料が無駄であった。

【０００６】この課題に対し、焼結開始温度或いは焼結
終了温度が異なる２種以上のグリーンシートを積層・焼
成することにより解決する方法（特開平１０−３０８５
８４号公報参照）が開示されている。本方法は、双方の
グリーンシートが互いに他方のｘ−ｙ方向の焼成収縮挙
動を拘束するため、焼成中の基板の反り、クラック或い
は歪みに関しては有効であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平１０−３０８５
８４号公報に開示された多層基板では、他の絶縁層と異
種材料絶縁層に形成されたビアホール導体に関しては、
他の絶縁層中の導体材料と、異種材料絶縁層中の導体材
料は同一材料を用いていた。

【０００８】しかしながら、ｘ−ｙ方向の焼成収縮挙動
を拘束するということは、ｚ方向の焼成収縮挙動に収縮
挙動を集約すること、即ち、他の絶縁層、異種材料絶縁
層がｚ方向にそれぞれ大きく収縮することであり、同一
材料の導体ではそもそもグリーンシートの収縮差がある
ことに伴うビアホール導体の突出或いは凹み、更にはそ
れに伴う導通不良等が発生するという問題があった。例
えば、内部配線とビアホール導体とが接続不良となった
り、ビアホール導体が突出し、その突出量が大きい場合
には、クラックやデラミネーションが発生するという問
題があった。

【０００９】そして、複数の絶縁層の積層方向に連続し
てビアホール導体が形成されている場合には、上記のよ
うなビアホール導体の突出或いは凹みが助長されるとい
う問題があった。

【００１０】本発明は、このような課題を鑑み、異種材
料の同時焼成に際して、クラックやデラミネーションを
防止できるとともに、ｘ−ｙ方向における収縮率を容易
にかつ安価に小さくでき、さらには、ビアホール導体の
突出或いは凹み、それに伴う導通不良を抑制できる多層
基板を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の多層基板は、複
数の絶縁層を積層してなり、該複数の絶縁層のうち少な
くとも１層が、他の絶縁層と異なる異種材料絶縁層であ
り、前記他の絶縁層と前記異種材料絶縁層とにそれぞれ
ビアホール導体を設けるとともに、前記他の絶縁層にお
けるビアホール導体と、前記異種材料絶縁層におけるビ
アホール導体とを異なる材料から形成したものである。

【００１２】本発明の多層基板では、複数の絶縁層を積
層してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１層が、
他の絶縁層と異なる異種材料絶縁層であるため、焼成収
縮開始温度が他の絶縁層と異種材料絶縁層とでは異な
り、例えば、異種材料絶縁層が収縮を開始する際には、
他の絶縁層によりｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、
異種材料絶縁層が収縮を完了すると、この異種材料絶縁
層により他の絶縁層のｘ−ｙ方向における収縮が妨げら
れ、結果的に、焼成中におけるｘ−ｙ方向の焼成収縮を
抑制できる。

【００１３】また、他の絶縁層におけるビアホール導体
と異種材料絶縁層におけるビアホール導体とを異なる材
料で形成すること、例えば、異種材料絶縁層におけるビ
アホール導体のガラスの軟化点を、異種材料絶縁層の焼
成収縮開始温度よりも低温とし、他の絶縁層におけるビ
アホール導体のガラスの軟化点を、他の絶縁層の焼成収
縮開始温度よりも低温とする等により、収縮挙動の不適
合から起こるビアホール導体の突出等の不具合を解消で
きる。

【００１４】また、異種材料絶縁層、他の絶縁層のそれ
ぞれの熱膨張係数と、異種材料絶縁層、他の絶縁層にそ
れぞれ形成されたビアホール導体の熱膨張係数差を１１
×１０^-6／℃以下、特に５×１０^-6／℃以下とすること
により、焼成温度からの冷却時におけるビアホール導体
の突出等の不具合や、ビアホール導体近傍の異種材料絶
縁層、他の絶縁層におけるクラックや、ビアホール導体
と異種材料絶縁層、他の絶縁層との界面剥離を防止でき
る。

【００１５】即ち、先述の通り、ｘ−ｙ方向の焼成収縮
挙動を拘束するということは、ｚ方向の焼成収縮挙動に
収縮挙動を集約することである。理想的には、異種材料
絶縁層、他の絶縁層におけるｚ方向の収縮率を合わせら
れたらよいが、絶縁層は、その誘電特性、例えば誘電
率、Ｑ等に特徴を持たせる必要があり、且つ他の絶縁層
と異種材料絶縁層とは熱膨張率が合致することが望まし
い。そのような課題がある中で、焼成収縮挙動まで合致
させることは困難である。その結果、基板焼成後にビア
ホール導体の突出或いは凹み、更にはそれに伴う導通不
良等の問題が発生することになる。

【００１６】これを回避するために、他の絶縁層或いは
異種材料絶縁層の各々と収縮挙動を合わせた別々の導体
材料を適用する。ここでいう導体材料は、例えば、銅、
銀或いはそれらを主成分とする合金（例えばＡｇ−Ｐ
ｔ）を金属成分とし、焼成収縮挙動及び熱膨張率を各々
の絶縁体と合わせるために無機酸化物を添加したもので
ある。

【００１７】各々の導体材料の収縮率を合わせる一般的
方法として、（１）固形分比率を調整する、（２）金属
粉末を調整する、（３）添加する無機酸化物の組成及び
／又は配合量を調整する、の３通りが考えられるが、
（１）は過度に溶剤量を増やすとグリーンシートに溶剤
が浸透し、グリーンシートが破れる、（２）は粒径等を
変更すれば充填性等、他の特性が劣化する、組成を変更
（例えばＡｇ−ＰｔのＰｔ比率を上げる）すれば導電率
が低下する、といった問題があり、（３）の添加する無
機酸化物の組成及び／又は配合量を調整することが最も
好ましい方法である。

【００１８】一般に、銀や銅の熱膨張率はセラミック多
層基板のそれに比べ大きいため、添加される無機酸化物
として、熱膨張率の小さい金属酸化物が選択される。そ
の際、焼成収縮挙動を合わせるためには、高温で流動性
をもつガラスが好ましい。更に好ましくは、導体が接し
ている他の絶縁層又は異種材料絶縁層の焼成収縮開始温
度よりもガラスの軟化点は低温であることが好ましい。
もし、本軟化点が低温で無ければ、基板が焼成収縮を開
始した際に、まだ本ガラスは焼結抑制材としての機能し
か果たせず、収縮挙動が合わないために前述の突起を発
生させやすくなる。

【００１９】また、ガラスの酸塩基度は０．５０４以上
が好ましい。酸塩基度の定義に関しては、特開平６−１
２９１１号公報に詳細が述べられているが、この発明で
示されている導電性組成物は、配線パターン等に利用さ
れるものであり、ビアホール導体に関しては特に説明さ
れていない。ところが、本発明の様に複数の絶縁層を複
合化する際には、ビアホール導体中に含有されるガラス
も酸塩基度を配慮しなければ、変色等の問題をかかえて
しまう。

【００２０】本発明の多層基板は、複数の絶縁層を積層
してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１層が、他
の絶縁層と焼成収縮開始温度が異なる異種材料絶縁層で
あり、他の絶縁層が、ＭｇＴｉＯ₃またはＭｇＴｉＯ₃
−ＣａＴｉＯ₃を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓ
ｉ、アルカリ土類金属を含有するものが好ましい。

【００２１】ここで、異種材料絶縁層は、他の絶縁層と
比誘電率が異なる材料からなり、かつ、アルミナ、シリ
カ、ＭｇＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃から選
ばれる１種と、結晶性ガラスとを含有することが望まし
い。

【００２２】また、本発明の多層基板は、複数の絶縁層
を積層してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１層
が、他の絶縁層と焼成収縮開始温度が異なり、かつ比誘
電率が略同一の異種材料絶縁層であり、該異種材料絶縁
層と前記他の絶縁層が、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ
₃、ＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃から選ばれる１種と、
結晶性ガラスとを含有することによっても、上記したよ
うに、焼成中におけるｘ−ｙ方向の焼成収縮を抑制でき
る。異種材料絶縁層の焼成収縮開始温度と、他の絶縁層
の焼成収縮開始温度との差は２０〜９０℃であることが
望ましい。

【００２３】また、他の絶縁層は、金属元素として少な
くともＭｇおよびＴｉを含有し、これらのモル比による
組成式を、（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ₃・ｘＣａＴｉＯ₃ と表した時、前記ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成分
と、該主成分１００重量部に対して、ＢをＢ₂Ｏ₃換算
で３〜２０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩
換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ₂換算で０．０１
〜５重量部、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸化
物換算で０．１〜５重量部含有することが望ましい。

【００２４】他の絶縁層が、上記のように、ＭｇＴｉＯ
₃またはＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃を主成分とし、
Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有する
場合、特に、モル比による組成式を、（１−ｘ）ＭｇＴ
ｉＯ₃・ｘＣａＴｉＯ₃と表した時、ｘが０≦ｘ≦０．
２を満足する主成分と、該主成分１００重量部に対し
て、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を所定
量含有する場合には、他の絶縁層のＱｆ値をそれほど低
下させることなく、９２０℃以下の焼成温度で焼成でき
るとともに、焼成収縮開始温度を８３０℃以下にでき、
Ａｇ、Ｃｕ等の内部導体と同時焼成しても変形すること
がなく、さらに、Ｑ値とその測定周波数との積で表され
る磁器のＱｆ値を２００００ＧＨｚ以上、比誘電率を１
８以上とでき、このような他の絶縁層に共振回路等の高
周波回路を形成することにより、優れた特性の回路を得
ることができる。

【００２５】さらに、他の絶縁層と異種材料絶縁層の熱
膨張係数差を小さくすることにより、特に２×１０^-6／
℃以下とすることにより、ピーク焼成温度からの冷却時
における材料の熱収縮挙動を一致させ、収縮のミスマッ
チをなくすことができ、クラックあるいはデラミネーシ
ョンの発生を防止できる。

【００２６】さらに、複数の絶縁層からなる積層体の上
下面に、該積層体を構成する他の絶縁層よりも比誘電率
が低い材料から構成される異種材料絶縁層を形成するこ
とにより、異種材料絶縁層を挟む電極間に形成される容
量が、他の絶縁層を挟む電極間に形成される容量よりも
小さいため、異種材料絶縁層成形体に形成されたビアホ
ール導体および配線導体と、接地導体等の導体の間にお
ける浮遊容量を抑制できる。

【００２７】異種材料絶縁層は、例えば、結晶性ガラス
７０〜１００重量％と、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉＯ
₃、ＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃から選ばれる１種０〜
３０重量％からなり、前記結晶性ガラスが、ＳｉＯ₂４
０〜７０重量％、ＣａＯ２０〜３５重量％、ＭｇＯ１１
〜３０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃０．５〜１０重量％、ＳｒＯ
０〜１０重量％、ＺｎＯ０〜１０重量％、ＴｉＯ₂０〜
１０重量％、Ｎａ₂Ｏ０〜３重量％であることが望まし
い。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は本発明における多層基板の
例を示すもので、この多層基板は、基板１１と、この基
板１１の上下両表面に形成された表面導体１２と、基板
１１の内部に形成された接地導体１３と、内部導体１５
と、表面導体１２と内部導体１５を接続するビアホール
導体１４とから構成されている。

【００２９】基板１１は、５層の絶縁層１１ａ〜１１ｅ
からなり、他の絶縁層１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを形成す
る材料の焼成収縮開始温度が、異種材料絶縁層１１ａ、
１１ｅを形成する材料の焼成収縮開始温度と異なってい
る。

【００３０】図１の多層基板において、他の絶縁層１１
ｂ〜１１ｄは、ＭｇＴｉＯ₃またはＭｇＴｉＯ₃−Ｃａ
ＴｉＯ₃を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アル
カリ土類金属を含有するものであり、異種材料絶縁層１
１ａ、１１ｅは、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄよりも比誘
電率が小さい材料からなるもので、アルミナ、シリカ、
ＭｇＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃から選ばれ
る１種と、結晶性ガラスとから形成されている。

【００３１】このように、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄ
を、ＭｇＴｉＯ₃またはＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃を
主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカリ土類金
属を所定量含有する磁器とすることにより、Ｑｆ値が２
００００ＧＨｚ以上で、９２０℃以下の焼成温度で焼成
できるとともに、焼成収縮開始温度を８３０℃以下にで
き、Ａｇ、Ｃｕ等の内部導体と同時焼成しても変形する
ことがなく、またビアホール導体の突出等の外観上の不
具合もなく、比誘電率を１８以上とできる。

【００３２】異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅの焼成収縮
開始温度と、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄの焼成収縮開始
温度との差は２０〜９０℃であることが望ましい。これ
は、焼成収縮開始温度差が２０℃より小さくなると焼成
における収縮挙動が一致するため、基板のｘ−ｙ方向に
おける収縮率が大きくなり、配線導体の寸法精度が悪く
なるからであり、逆に９０℃を超えると焼成収縮時にお
いて、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄと異種材料絶縁層１１
ａ、１１ｅの界面に応力歪みを生じ、基板が反る、歪
む、あるいは界面で剥離する等の問題が生じ易くなるか
らである。とりわけ、収縮率低減と基板の反り、歪みの
観点から、焼成収縮開始温度差は３０〜６０℃であるこ
とが望ましい。

【００３３】また、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄと異種材
料絶縁層１１ａ、１１ｅの熱膨張係数の差は２×１０^-6
／℃以下であることが望ましい。これは、２×１０^-6／
℃よりも大きくなると、焼成ピーク温度からの冷却時に
おいて熱収縮率の差が生じ、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄ
と異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅの界面に、クラックや
デラミネーションを生じ易いからである。とりわけ、ク
ラックやデラミネーションの観点から、熱膨張係数の差
は１×１０^-6／℃以下が望ましい。

【００３４】そして、本発明の多層基板では、図１に示
したように、ビアホール導体１４は他の絶縁層１１ｂに
おけるビアホール導体１４ａと、異種材料絶縁層１１ａ
におけるビアホール導体１４ｂとから構成されている。

【００３５】また、ビアホール導体１４ａ、１４ｂは銀
を主成分とし、収縮及び熱膨張率を基板と合わせるため
にガラスを添加しているが、そのガラスの組成は異な
る。

【００３６】ビアホール導体組成は、上記他の絶縁層１
１ｂ〜１１ｄと異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅの焼成収
縮開始温度及び熱膨張率と焼成時の収縮量を考慮して決
定される。熱膨張率に関しては、使用される金属とガラ
スの体積分率で計算すればよい。ビアホール導体とその
ビアホール導体が主に接している絶縁層との熱膨張係数
差は１１×１０^-6／℃以下であることが望ましい。即
ち、ビアホール導体１４ｂの熱膨張係数は、異種材料絶
縁層１１ａの熱膨張係数よりも高いが、その差を１１×
１０^-6／℃以下とし、ビアホール導体１４ａの熱膨張係
数は、他の絶縁層１１ｂの熱膨張係数よりも高いが、そ
の差を１１×１０^-6／℃以下とすることが望ましい。こ
の熱膨張係数は、５×１０^-6／℃以下であることが望ま
しい。

【００３７】これは、熱膨張係数差が１１×１０^-6／℃
よりも大きくなると焼成ピーク温度からの冷却時におい
て熱収縮率の差が生じ、ビアホール導体近傍の絶縁層に
クラックを生じ易いからである。また、ビアホール導体
と絶縁層の界面剥離も生じ易いが、これは、界面接合に
効果のある、例えばＶ₂Ｏ₅を添加することにより改善
することができる。さらに、ビアホール導体１４が凹
み、内部導体１５または表面導体１２との接着不良とな
り易いからである。

【００３８】異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅにおけるビ
アホール導体１４ｂ中のガラスの軟化点は、異種材料絶
縁層１１ａ、１１ｅの焼成収縮開始温度よりも低温であ
り、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄにおけるビアホール導体
１４ａ中のガラスの軟化点は、他の絶縁層１１ｂ〜１１
ｄの焼成収縮開始温度よりも低温とされている。

【００３９】収縮挙動の整合に関しては、添加するガラ
スの軟化点で制御する。上述の如く、異種材料絶縁層１
１ａ、１１ｅの焼成収縮開始温度と、他の絶縁層１１ｂ
〜１１ｄの焼成収縮開始温度との差は２０〜９０℃であ
るため、その温度差程度の差をもつガラスをもちいれば
よい。

【００４０】即ち、異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅの焼
成収縮開始温度と、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄの焼成収
縮開始温度との差に、ビアホール導体１４ａとビアホー
ル導体１４ｂ中のガラスの軟化点の差を近づけるよう
に、例えば、ガラスの組成を設定する。

【００４１】ビアホール導体１４は、例えば、Ａｇおよ
び／またはＣｕを主成分とし、ガラスは、基板材料との
収縮挙動を合わせ、見かけ上の熱膨張係数を合わせ、か
つ導電率が低下しないようにするという理由から５〜２
５重量％を含有するものである。

【００４２】ガラスとしては、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、
ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、ＭｇＯを含むガラスや、ＢａＯ、Ｃ
ａＯ、Ｂ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂を含む硼珪酸アルカリ土類金
属塩ガラス等がある。

【００４３】また、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄは、モル
比による組成式を、（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ₃・ｘＣａＴ
ｉＯ₃と表した時、ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成
分と、該主成分１００重量部に対して、ＢをＢ₂Ｏ₃換
算で３〜２０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸
塩換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ₂換算で０．０
１〜５重量部、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸
化物換算で０．１〜５重量部含有するものが望ましい。

【００４４】ここで、ｘを０≦ｘ≦０．２としたのは、
ｘが０．２モルを越える場合には共振周波数の温度係数
τｆがプラス側に大きくなりすぎてしまうからである。
とりわけ誘電体磁器の共振周波数の温度係数τｆの観点
からはｘは０．０３≦ｘ≦０．１３が好ましい。

【００４５】また、主成分１００重量部に対して、Ｂを
Ｂ₂Ｏ₃換算で３〜２０重量部含有したのは、Ｂが３重
量部未満の場合には１１００℃でも焼結せず、Ａｇまた
はＣｕを主成分とする導体と同時焼成ができなくなり、
逆に２０重量部を越える場合には焼結体中のガラス相の
割合が増加してＱ値が低下するからである。よって、焼
結性を維持し、高いＱ値を得るという観点からＢ₂Ｏ₃
換算で５〜１５重量部含有することが望ましい。Ｂ含有
化合物としては、金属硼素、Ｂ₂Ｏ₃、コレマイト、Ｃ
ａＢ₂Ｏ₄、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸アルカリガ
ラス、ホウケイ酸アルカリ土類ガラス等がある。

【００４６】また、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩
換算で１〜１０重量部含有したのは、１重量部未満の場
合には１１００℃でも焼結せず、ＡｇまたはＣｕを主成
分とする導体と同時焼成ができなくなり、逆に１０重量
部を越える場合には結晶相が変化してＱ値が低下するか
らである。誘電体磁器のＱ値の観点から４〜９重量部が
望ましい。アルカリ金属としてはＬｉ、Ｎａ、Ｋを例示
することができ、この中でもＬｉが特に望ましい。アル
カリ金属含有化合物としては、上記アルカリ金属の炭酸
塩、酸化物等を例示することができる。

【００４７】さらに、ＳｉをＳｉＯ₂換算で０．０１〜
５重量部含有したのは、含有量が０．０１重量部未満の
場合には、誘電体磁器の焼結過程における焼成収縮開始
温度が約８４０℃と高く、添加効果が得られないからで
ある。一方、５重量部を越えると比誘電率εｒあるいは
Ｑ値が低下するからである。誘電体磁器の比誘電率εｒ
あるいはＱ値の観点から０．５〜３重量部が望ましい。
Ｓｉ含有化合物としてはＳｉＯ₂、ＭｇＳｉＯ₃等があ
る。

【００４８】また、アルカリ土類金属をアルカリ土類金
属酸化物換算で０．１〜５重量部含有するものである。
これらが０．１重量部未満の場合には誘電体磁器の焼結
過程における焼成収縮開始温度が８３０℃よりも高く、
添加効果が得られない。一方、５重量部を越えると誘電
体磁器の共振周波数の温度係数τｆがプラス側に大きく
なりすぎてしまう。とりわけ誘電体磁器の焼結性と共振
周波数の温度係数τｆの観点からは０．５〜３．５重量
部が好ましい。アルカリ土類金属としては、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｓｒ、Ｂａがあり、このなかでもＢａが望ましい。
アルカリ土類金属含有化合物としては、上記アルカリ金
属の炭酸塩、酸化物等を例示することができる。

【００４９】さらに、焼結性を改善する点から、主成分
１００重量部に対して、ＭｎをＭｎＯ₂換算で０．１〜
３重量部含有することが望ましい。ＭｎをＭｎＯ₂換算
で０．１〜３重量部含有せしめたのは、０．１重量部よ
りも少ない場合にはその添加効果がなく、さらに３重量
部よりも多い場合には誘電特性が悪化するからである。
ＭｎはＭｎＯ₂換算で１．２〜１．８重量部含有するこ
とが望ましい。

【００５０】異種材料絶縁層は、結晶性ガラス７０〜１
００重量％と、セラミック粒子０〜３０重量％とからな
り、結晶性ガラスがＳｉＯ₂４０〜７０重量％、ＣａＯ
２０〜３５重量％、ＭｇＯ１１〜３０重量％、Ａｌ₂Ｏ
₃０．５〜１０重量％、ＳｒＯ０〜１０重量％、ＺｎＯ
０〜１０重量％、ＴｉＯ₂０〜１０重量％、Ｎａ₂Ｏ０
〜３重量％を含有し、セラミック粒子がアルミナ、シリ
カ、ＭｇＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃から選
ばれる１種以上からなることが望ましい。この異種材料
絶縁層の比誘電率は６〜８である。

【００５１】異種材料絶縁層を上記のような組成とする
ことにより、ＭｇＴｉＯ₃またはＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴ
ｉＯ₃を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、アルカ
リ土類金属を含有する他の絶縁層との間の焼成収縮開始
温度差を２０〜９０℃の範囲内とすることができる。

【００５２】以上のように構成された多層基板は、例え
ば、先ず、複数の絶縁層成形体を積層した積層成形体を
作製する。この積層成形体を構成する複数の絶縁層成形
体のうち少なくとも１層については、他の絶縁層成形体
との焼成収縮開始温度の差が２０〜９０℃異なる異種材
料絶縁層成形体とする。

【００５３】積層成形体は、ドクターブレード法等によ
り作製されたグリーンシートを積層することにより作製
したり、また、セラミックペーストを順次塗布すること
により作製したり、さらに、セラミックペーストを塗
布、光硬化、現像等を繰り返すいわゆるフォトリソグラ
フィー技術を用いて作製したりすることができる。

【００５４】具体的には、先ず、例えば、他の絶縁層と
異種材料絶縁層となるグリーンシートを作製する。例え
ばグリーンシートは、所定のセラミック粉末（ガラス−
セラミック粉末）と有機バインダーと有機溶剤及び必要
に応じて可塑剤とを混合し、スラリー化する。このスラ
リーを用いてドクターブレード法などによりテープ成形
を行い、所定寸法に切断しグリーンシートを作製する。

【００５５】次に、内部導体と表面導体間、あるいは内
部導体間を接続するビアホール導体となる貫通孔をグリ
ーンシートの所定の位置にパンチング等により作製す
る。

【００５６】ビアホール用導電性ペーストは金属粉末、
ガラス、有機ビヒクル及び有機溶剤を混合し、ペースト
化する。この際、ビアホール用導電性ペーストは他の絶
縁層と異種材料絶縁層それぞれに対して準備する。

【００５７】本導電性ペーストを内部側の他の絶縁層と
なるグリーンシートの貫通孔に充填するとともに、その
グリーンシート上に所定形状の内部導体となる導体膜を
印刷形成する。

【００５８】次に異なる導電性ペーストを用いて、表層
の異種材料絶縁層となるグリーンシートの貫通孔に充填
するとともに、そのグリーンシート上に所定形状の表面
導体となる導体膜を印刷形成する。

【００５９】このようにして得られたグリーンシートを
積層順序に応じて積層し、積層成形体を形成して、一体
的に焼成する。以上の製造工程によって多層基板は製造
される。

【００６０】以上のように構成された多層基板では、焼
成収縮開始温度が異なる他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄと異
種材料絶縁層１１ａ、１１ｅを同時焼成するため、焼成
収縮開始温度が低い異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅが収
縮を開始する際には、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄにより
ｘ−ｙ方向における収縮が妨げられ、異種材料絶縁層１
１ａ、１１ｅが収縮を完了すると、この異種材料絶縁層
１１ａ、１１ｅにより他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄのｘ−
ｙ方向における収縮が妨げられ、結果的に、焼成中にお
けるｘ−ｙ方向の焼成収縮を抑制でき、内部導体１５の
寸法精度を向上できる。

【００６１】さらに、図１の多層基板では、他の絶縁層
１１ｂ〜１１ｄの比誘電率を、上下の異種材料絶縁層１
１ａ、１１ｅの比誘電率よりも高くできるため、容量値
の大きなキャパシタを形成することができ、低誘電率の
異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅを形成することにより、
表面導体１２やビアホール導体１４と接地導体１３の間
に生じる浮遊容量を軽減することができる。

【００６２】また、他の絶縁層１１ｂ〜１１ｄにおける
ビアホール導体１４ａと異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅ
におけるビアホール導体１４ｂとを異なる材料で形成す
ることにより、収縮挙動の不適合から起こるビアホール
導体１４の突出等の不具合を解消できる。

【００６３】また、異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅ、他
の絶縁層１１ｂ〜１１ｄのそれぞれの熱膨張係数と、こ
れらの異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅおよび他の絶縁層
１１ｂ〜１１ｄにそれぞれ形成されたビアホール導体１
４ａ、１４ｂの熱膨張係数差を１１×１０^-6／℃以下と
することにより、焼成温度からの冷却時におけるビアホ
ール導体１４の突出等の不具合や、ビアホール導体１４
近傍の異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅ、他の絶縁層１１
ｂ〜１１ｄにおけるクラックや、ビアホール導体１４
ａ、１４ｂと異種材料絶縁層１１ａ、１１ｅ、他の絶縁
層１１ｂ〜１１ｄとの界面剥離を防止できる。

【００６４】また、本発明の多層基板では、複数の絶縁
層を積層してなり、該複数の絶縁層のうち少なくとも１
層が、他の絶縁層と焼成収縮開始温度が異なり、かつ比
誘電率が略同一の異種材料絶縁層であり、該異種材料絶
縁層と他の絶縁層が、アルミナ、シリカ、ＭｇＴｉ
Ｏ₃、ＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃から選ばれる１種以
上と、結晶性ガラスとを含有して構成されていても良
い。

【００６５】

【実施例】先ず、ＭｇＴｉＯ₃またはＭｇＴｉＯ₃−Ｃ
ａＴｉＯ₃を主成分とし、Ｂ、アルカリ金属、Ｓｉ、ア
ルカリ土類金属を含有する磁器について検討した。

【００６６】原料として純度９９％以上の、ＭｇＴｉＯ
₃粉末、ＣａＴｉＯ₃粉末とを、モル比による（１−
ｘ）ＭｇＴｉＯ₃・ｘＣａＴｉＯ₃においてｘが表１の
値を満足するように秤量し、また、Ｂ₂Ｏ₃粉末、アル
カリ金属炭酸塩粉末（Ｌｉ₂ＣＯ₃、Ｎａ₂ＣＯ₃、Ｋ
₂ＣＯ₃）、ＳｉＯ₂粉末、ＭｎＯ₂粉末、さらにアル
カリ土類酸化物粉末（ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｂａ
Ｏ）を、表１に示す割合となるように秤量し、純水を媒
体とし、ＺｒＯ₂ボールを用いたボールミルにて２０時
間湿式混合した。次にこの混合物を乾燥（脱水）し、８
００℃で１時間仮焼した。

【００６７】この仮焼物を、粉砕粒径が１．０μｍ以下
になるように粉砕し、誘電特性評価用の試料として直径
１０ｍｍ、高さ８ｍｍの円柱状に１ｔｏｎ／ｃｍ²の圧
力でプレス成形し、これを表２に示す温度で３時間焼成
し、直径８ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状の試料を得た。

【００６８】誘電特性の評価は、前記試料を用いて誘電
体円柱共振器法にて周波数８ＧＨｚにおける比誘電率と
Ｑ値を測定した。Ｑ値と測定周波数ｆとの積で表される
Ｑｆ値を表２に記載した。さらに、−４０〜＋８５℃の
温度範囲における共振周波数の温度係数τｆ〔ｐｐｍ／
℃〕を測定した。その結果を表２に記載した。

【００６９】

【表１】

【００７０】

【表２】

【００７１】これらの表１、２から、比誘電率が１８〜
２０、Ｑｆ値が２００００ＧＨｚ以上、かつ、共振周波
数の温度係数τｆが±４０ｐｐｍ／℃以内の優れた誘電
特性を有するとともに、７６０〜８３０℃で焼結収縮が
開始し、９２０℃以下で焼成が可能な優れた焼結性を有
していることが判る。

【００７２】尚、表１のアルカリの欄において、Ｌｉ、
Ｎａ、Ｋと記載したが、これはＬｉ₂ＣＯ₃、Ｎａ₂Ｃ
Ｏ₃、Ｋ₂ＣＯ₃の意味であり、また、アルカリ土類の
欄において、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａと記載したが、こ
れは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの意味である。
さらに、表１の試料Ｎo.４、５については、Ｍｇ／Ｔ
ｉ、Ｃａ／Ｔｉ比がそれぞれ１．１、０．９の原料粉末
を用いた。

【００７３】次に、本発明者等は、他の絶縁層として、
上記表１の試料を用い、また、異種材料絶縁層として、
ＳｉＯ₂５２重量％、ＣａＯ２５重量％、ＭｇＯ１８重
量％、Ａｌ₂Ｏ₃５重量％からなる結晶性ガラスと、Ｓ
ｉＯ₂からなるセラミック粒子の重量比を変えることに
より、焼成収縮開始温度の異なる材料を得た。

【００７４】他の絶縁層原料粉末、異種材料絶縁層原料
粉末に、それぞれに有機バインダー、有機溶剤を添加し
たスラリーをドクターブレード法により薄層化し、グリ
ーンシートを作製し、他の絶縁層成形体、異種材料絶縁
層成形体を作製した。

【００７５】この後、ビアホール導体を作製するための
貫通孔を他の絶縁層成形体、異種材料絶縁層成形体の所
定の位置にパンチング等により０．２ｍｍ径の孔を穿孔
し、これらの貫通孔にＡｇとガラスからなる導電性ペー
ストを貫通孔に充填した。Ａｇとガラスの重量比は、Ａ
ｇ８０重量％、ガラス２０重量％とし、ガラスをＢ₂Ｏ
₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、ＭｇＯから構成
し、表３に示すようにガラスの組成を変化させ、ガラス
の軟化点、熱膨張係数を変化させた。次に、絶縁層成形
体、異種材料絶縁層成形体に、所定形状の内部導体とな
る導体膜を印刷形成した。

【００７６】一方、最上層、最下層となる異種材料絶縁
層成形体に、表面導体となるＡｇからなる導電性ペース
トを用いて所定形状の導体膜を印刷形成し、乾燥させ
た。

【００７７】導電性ペーストが充填され、所定形状の導
体膜が形成された絶縁層成形体を複数積層するととも
に、最上層および最下層に表面導体となる導体膜を形成
した異種材料絶縁層成形体を積層した積層成形体を作製
した。

【００７８】この後、大気中４００℃で脱バインダー処
理し、さらに表２に示す温度で焼成し、図１に示すよう
な多層基板を作製した。尚、絶縁層１１ａ〜１１ｅの厚
みは０．１５ｍｍであり、回路基板の大きさは、縦１０
ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み０．７５ｍｍであった。

【００７９】尚、積層成形体と焼成後の多層基板に対し
て、所定のポイント間の長さを測定することにより、基
板の収縮率を測定した。また、基板におけるクラック、
デラミネーションの有無を基板を研磨して、金属顕微鏡
で観察することにより評価した。さらに、基板を断面を
金属顕微鏡で観察し、測微計で計測することにより、表
面電極１２の突出量を測定し、ビアホール導体１４の突
出量とした。

【００８０】また、他の絶縁層と異種材料絶縁層を形成
する材料にワックスを添加し、１０ｔｏｎ／ｃｍ²プレ
スすることにより圧粉体を形成し、熱機械分析（ＴＭ
Ａ）により材料の焼成収縮開始温度、熱膨張係数を評価
した。その結果を表４、５に記載した。

【００８１】

【表３】

【００８２】

【表４】

【００８３】

【表５】

【００８４】表３〜５から、本発明の多層基板は収縮率
が０．３〜７．０と小さく、焼成におけるクラックやデ
ラミネーションの発生しないことがわかる。また、ビア
ホール導体の突出量も０．０２５ｍｍ以下であり、問題
ないことが判る。一方、他の絶縁層と異種材料絶縁層に
おけるビアホール導体を同一材料から形成した試料Ｎo.
１１では、デラミネーションが発生することが判る。

【００８５】

【発明の効果】本発明の多層基板では、複数の絶縁層と
焼成収縮開始温度の異なる異種材料絶縁層を一体焼成す
ることにより、基板の収縮率を低減できる。また、前記
絶縁層と異種材料絶縁層の間の熱膨張係数差を小さくす
ることにより、クラックやデラミネーションの生じない
基板を得ることができる。さらに、絶縁層の比誘電率を
異種材料絶縁層の比誘電率よりも高くすることにより、
基板に内蔵する回路の小型化ができ、かつ、電極間に生
じる浮遊容量が小さい多層基板を得ることができる。

【００８６】そして、本発明の多層基板では、他の絶縁
層におけるビアホール導体と異種材料絶縁層におけるビ
アホール導体とを異なる材料形成することにより、収縮
挙動の不適合から起こるビアホール導体の突出等の不具
合を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層基板の断面図を示す。

【符号の説明】

１１ｂ〜１１ｄ・・・他の絶縁層１１ａ、１１ｅ・・・異種材料絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/03 ６３０Ｈ０５Ｋ 1/03 ６３０Ｄ 3/40 3/40 Ｋ (72)発明者中澤秀司鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 5E317 AA24 BB04 BB12 BB14 CC25 GG20 5E346 AA02 AA12 AA25 AA38 AA43 CC17 CC18 CC21 CC32 CC39 EE29 FF18 GG05 HH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の絶縁層を積層してなり、該複数の絶
縁層のうち少なくとも１層が、他の絶縁層と異なる異種
材料絶縁層であり、前記他の絶縁層と前記異種材料絶縁
層とにそれぞれビアホール導体を設けるとともに、前記
他の絶縁層におけるビアホール導体と、前記異種材料絶
縁層におけるビアホール導体とを異なる材料から形成し
たことを特徴とする多層基板。
【請求項２】ビアホール導体は複数の絶縁層の積層方向
に連続して形成されていることを特徴とする請求項１記
載の多層基板。
【請求項３】ビアホール導体は金属とガラスからなり、
他の絶縁層におけるビアホール導体と、異種材料絶縁層
におけるビアホール導体とはガラスが異なることを特徴
とする請求項１または２記載の多層基板。
【請求項４】異種材料絶縁層におけるビアホール導体中
のガラスの軟化点は、前記異種材料絶縁層の焼成収縮開
始温度よりも低温であり、他の絶縁層におけるビアホー
ル導体中のガラスの軟化点は、前記他の絶縁層の焼成収
縮開始温度よりも低温であることを特徴とする請求項１
乃至３のうちいずれかに記載の多層基板。
【請求項５】異種材料絶縁層、他の絶縁層のそれぞれの
熱膨張係数と、前記異種材料絶縁層、前記他の絶縁層に
それぞれ形成されたビアホール導体の熱膨張係数差が１
１×１０^-6／℃以下であることを特徴とする請求項１乃
至４のうちいずれかに記載の多層基板。
【請求項６】他の絶縁層が、ＭｇＴｉＯ₃またはＭｇＴ
ｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃を主成分とし、Ｂ、アルカリ金
属、Ｓｉ、アルカリ土類金属を含有することを特徴とす
る請求項１乃至５のうちいずれかに記載の多層基板。
【請求項７】異種材料絶縁層は、他の絶縁層と比誘電率
が異なる材料からなり、かつ、アルミナ、シリカ、Ｍｇ
ＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃−ＣａＴｉＯ₃から選ばれる１
種以上と、結晶性ガラスとを含有することを特徴とする
請求項１乃至６のうちいずれかに記載の多層基板。
【請求項８】他の絶縁層が、金属元素として少なくとも
ＭｇおよびＴｉを含有し、これらのモル比による組成式
を、（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ₃・ｘＣａＴｉＯ₃ と表した時、前記ｘが０≦ｘ≦０．２を満足する主成分
と、該主成分１００重量部に対して、ＢをＢ₂Ｏ₃換算
で３〜２０重量部、アルカリ金属をアルカリ金属炭酸塩
換算で１〜１０重量部、ＳｉをＳｉＯ₂換算で０．０１
〜５重量部、アルカリ土類金属をアルカリ土類金属酸化
物換算で０．１〜５重量部含有することを特徴とする請
求項１乃至７のうちいずれかに記載の多層基板。