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JP3223199B2 - 多層セラミック部品の製造方法および多層セラミック部品 - Google Patents

多層セラミック部品の製造方法および多層セラミック部品

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JP3223199B2
JP3223199B2 JP13419992A JP13419992A JP3223199B2 JP 3223199 B2 JP3223199 B2 JP 3223199B2 JP 13419992 A JP13419992 A JP 13419992A JP 13419992 A JP13419992 A JP 13419992A JP 3223199 B2 JP3223199 B2 JP 3223199B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多層セラミック部品の製
造方法と、多層セラミック部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】１００MHz 〜３GHz 程度の準マイクロ波
帯や高周波帯の機能ブロックを構成する方法として、多
層セラミック基板による集積回路方式が、機能部品の小
型化の要請や信頼性の向上を図る上で最も有効な方法と
して知られている。このような多層セラミック基板は、
多層セラミック部品の１つであって、誘電体のグリーン
シートに内部導体ペーストを印刷し、このグリーンシー
トを積層して、熱プレスにて圧着成形してスタックし、
誘電体と導体を同時に焼成することにより作製される。
【０００３】多層セラミック基板を用いた集積回路方式
は種々の機能部品に利用されているが、この回路基板に
共振器機能を持たせ、特に周波数の高い準マイクロ波回
路に使用すると、低周波領域ではさして問題とはならな
い内部導体の表皮効果が問題となり、高周波抵抗が高く
なり、回路の損失が増大し、共振器のＱ値が低下する。
これは共振器に使用されている内部導体が多孔質であっ
たり、あるいは内部導体に含まれるフリットが残留した
りするために、その高周波抵抗が増加するからであると
考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この内部導体の高周波
抵抗を低減し、伝送線路の損失を低減し、共振器のＱ値
を向上するためには、導体ペーストの導体粉に純銀粉等
の比抵抗の小さい金属を使用したり、鱗片状の銀粉等を
混入するとともにガラスフリット等の添加物量を極力抑
えて、金属粉間の接触面積を増加させたり、あるいは導
体ペーストのかわりにカーボンペースト等の容易に熱分
解する物質を用い、焼成時の熱分解により空洞を形成し
た後、熔融銀を圧入する等の対策が試みられている。し
かし、これらの方法を用いても、高周波抵抗を十分に低
下させることはできず、また伝送線路の損失を低減し、
共振器のＱ値を十分高い値とすることはできず、あるい
は生産性が著しく低くなり当初の目的を達成できない。
なお、このような内部導体の不完全性による導電率の低
下とＱ値の低下とは、種々の構造や、使用用途や、製法
の多層セラミック基板等の多層セラミック部品において
共通の問題であり、その解決が望まれている。
【０００５】本発明の目的は、内部導体を緻密化し、回
路の損失を低減し、Ｑ値を向上した多層セラミック基板
等の多層セラミック部品とその製造方法とを提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（５）の本発明により達成される。 （１） 酸化物骨材を含有するグリーンシートから形成
した絶縁性のセラミック材料層上に内部導体のパターン
を導体粉を含有する導体ペーストから印刷して形成し、
絶縁性のセラミック材料層と積層して焼成することによ
り、多層セラミック部品を製造する場合において、前記
絶縁性のセラミック材料層は前記内部導体の融点以下の
温度で理論密度の９５％以上となるように変化するもの
であり、前記導体粉が９０重量％以上の銀または銅を含
有するものであり、前記焼成に際し、前記内部導体のパ
ターンは、前記セラミック材料層内に密閉されており、
この焼成後に焼成体を切断するものであり、前記内部導
体の融点以上で焼成して、切断して端面をエッチングし
て内部導体層を走査型電子顕微鏡で観察したとき、前記
内部導体層には導体粒子の粒界が実質的に存在しない多
層セラミック部品を得る多層セラミック部品の製造方
法。 （２） 前記導体ペーストは、前記導体粉に対し、３０
体積％以下のガラスフリットを含有するか、ガラスフリ
ットを含有しない上記（１）の多層セラミック部品の製
造方法。 （３） 前記焼成を、前記導体粉の融点以上、融点＋３
００℃以下の温度で行なう上記（１）または（２）の多
層セラミック部品の製造方法。 （４） 前記内部導体の連続層が形成されており、この
連続層の外部に前記内部導体層用の内部導体ペースト中
に添加されたガラスフリットが排出されている上記
（１）〜（３）のいずれかの多層セラミック部品の製造
方法。 （５） Ｑ値が高く、そのバラツキの少ない多層セラミ
ック部品を得る上記（１）〜（４）のいずれかの多層セ
ラミック部品の製造方法。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【作用】本発明においては絶縁性の素体と内部導体とを
同時焼成する際の温度を導体の融点以上とし、内部導体
を熔融状態にして緻密化し、用いる導体粉によって生じ
る内部導体内の粒界を実質的に消滅させ、その伝送線路
の損失の低減と、Ｑ値の向上とを図っている。そして、
例えば内部導体により、トリプレート線路構造を形成し
てこれを基板内部に内蔵させ、必要な配線を行なうこと
により、小型で、高いＱ値をもつ共振器を内蔵した多層
セラミック基板等の多層セラミック部品を得ることがで
きる。
【００１６】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。本発明によって得られる多層セラミック部
品のうち、例えば共振器は、１〜３GHz 程度の準マイク
ロ波帯域で使用される共振器として好適である。より具
体的にはこの共振器等の多層セラミック部品は、誘電体
のグリーンシート上に内部導体パターンを形成した後、
このグリーンシートを積層して、熱プレスにて圧着し、
その後焼成して製造される。このようないわゆるグリー
ンシート法の他、誘電体のペーストと内部導体のペース
トとを交互に積層するいわゆる印刷積層法を用いてもよ
い。
【００１７】本発明においては、後述する内部導体と、
誘電体等の絶縁材のグリーンシート等のセラミック材料
層の同時焼成を導体の融点以上の温度で行なう。こうす
ることにより、内部導体が熔融状態になり、構造が緻密
化して、導体の接触状態が改善され、線路の損失を低減
させ、共振器としてのＱ値を向上させることができる。
【００１８】特に、内部導体としては、比抵抗の小さい
銀あるいは銅を用いることが好ましいが、銀の場合に
は、その融点である９６０℃以上の温度、より好ましく
は９６０〜１２６０℃、さらに好ましくは、９７０〜１
１００℃で焼成を行なうことが好ましい。また、銅の場
合には、その融点である１０６０℃以上、より好ましく
は１０６０〜１３６０℃、さらに好ましくは、１０７０
〜１２００℃で焼成することが好ましい。このように融
点以上、融点＋３００℃以下の温度、より好ましくは、
融点＋１０℃〜融点＋１４０℃の温度で、グリーンシー
ト等のセラミック材料層と同時焼成することにより、本
発明の実効が顕れる。これは焼成温度が融点未満では本
発明の実効が顕れないが、あまりに高すぎると誘電体中
への銀や銅の拡散が進み、特性が劣化してしまうからで
ある。焼成は、銀の場合には通常、空気中にて上記の温
度で１分〜１時間程度、より好ましくは、５〜２０分程
度行なうことが好ましい。また、銅の場合には、通常、
酸素分圧（Ｐｏ2 ）を１０-6atm 以下に制御して行う。
なお、焼成は複数回行ってもよく、そのとき少なくとも
１回は融点以上の焼成とする。
【００１９】本発明では、内部導体に用いる導体とし
て、融点が９６０℃付近の銀または融点１０６０℃付近
の銅を用いる。この際、銀あるいは銅の含有量が９０重
量％以上のものを用い、特に純度９９重量％以上、さら
には９９．９重量％以上の純銀または純銅を用いること
が好ましい。このように、特に純銀ないし純銅を用いる
ことにより比抵抗と損失とをきわめて小さくすることが
でき、共振器のＱ値を向上させることができる。
【００２０】内部導体パターンの形成方法としては、所
定形状の銀箔を誘電体グリーンシートにはさむ、あるい
は導体ペーストの印刷または転写を行なう等の方法が挙
げられるが、特に印刷法が好ましい。
【００２１】導体ペーストにてパターンを形成する場
合、用いる銀粉、銅粉等の導体粉の平均粒径（異方性の
ある時には長軸径）は、０．５〜２０μm 程度、より好
ましくは１〜５μm とするのが好ましい。粒径が小さす
ぎると、分散性が悪くなり、導体ペースト中の導体粉の
含有量を多くすることができず、また含有量を多くする
と粘度が高くなってしまい、緻密なパターンを形成でき
なくなってくる。一方、粒径が大きすぎると、スクリー
ン印刷、転写法等によるパターンの形成が困難となって
くる。また、銀粉の形状等には特に制約はないが、一般
に球状とし、その一部または全部を鱗片状のものとして
もよい。
【００２２】内部導体ペースト中の導体粉の含有量は、
６０〜９５重量％、特に７０〜９０重量％とするのが好
ましい。含有量が少ないと、比抵抗が減少し、Ｑ値が低
下し、焼成後のパターンの一部が断線したり、比抵抗や
Ｑ値がばらついたりしてくる。また大きすぎると、ペー
ストの粘度が増大し、パターン形成が困難となってく
る。
【００２３】焼成時に熔融した導体は、焼成条件によっ
ては基板内部に偏在して集合し、網目構造を形成するこ
とがあり、これによりＱ値がばらつくことがある。しか
し、このような現象は、好ましくは導体粉融点付近に軟
化点をもつガラスフリットを内部導体ペーストに添加す
ることにより防止される。また、ガラスフリットの添加
は、内部導体材料の拡散を防止する効果がある。ただ
し、拡散が問題とならない場合には、ガラスフリットは
添加しない方が好ましい。このときには、伝送線路の損
失がさらに低減される。
【００２４】内部導体ペーストに含有させるガラスフリ
ットは、銀等の導体粉の融点付近、特に７００〜１１０
０℃に軟化点を有するガラスを用いることが好ましい。
より具体的には、銀粉を用いるときには、７００〜１０
００℃、特に９００〜９８０℃に軟化点を有し、銅粉を
用いる時には、８００〜１１００℃、特に１０００〜１
０８０℃に軟化点を有するガラスを用いればよい。この
ようなガラスフリットを添加することにより、溶融後の
網目構造の発生が減少し、Ｑ値のバラツキを抑えること
ができる。
【００２５】用いるガラスフリットの組成には特に制限
はないが、特に下記の組成が好ましい。
【００２６】 ＳｉＯ2 ：５５〜７５モル％、特に６５〜７０モル％ Ａｌ2 Ｏ3 ：１０〜３０モル％、特に１５〜２０モル％ アルカリ土類金属酸化物の１種以上：１０〜２０モル
％、特に５〜１５モル％、 ＺｒＯ2 ：０〜５モル％、
【００２７】この場合、アルカリ土類金属酸化物として
は、ＳｒＯ、ＣａＯおよびＭｇＯの１種〜３種が好まし
い。ガラスフリットの平均粒径には特に制限はないが、
通常、０．５〜２．０μm 程度のものを用いる。
【００２８】内部導体ペースト中のガラスフリットを添
加する場合、その含有量は、１０重量％以下、特に１〜
１０重量％、さらには３〜８重量％が好ましい。また、
ガラスフリットは、導体粉に対して１０重量％以下、特
に２〜１０重量％、特に４〜６重量％、体積比では３０
体積％以下、特に２〜３０体積％、さらには５〜１０体
積％含まれることが好ましい。前記のとおり、ガラスフ
リット量が少ないと、網目構造防止効果が減少して、Ｑ
値のバラツキが生じる場合もあるが、用いる銀の拡散が
問題とならなかったり、銅を用いるときには、損失をよ
り小さくする点でガラスフリット量は０である方が好ま
しい。なお、フリット量が多すぎると、比抵抗が増大
し、Ｑ値が減少する。
【００２９】より具体的には、導体ペーストに使用され
る銀粉は一般的に、平均粒径が１μm 程度以下の微粉で
あり、そのため同時焼成を行った場合、誘電体材料に銀
が拡散し、拡散の程度が高い部分の収縮が他の部分より
も早く生じ、クラックの原因となる。これを防止するた
めには、ペースト中にガラスフリットを添加することに
より、銀の拡散を防止し、クラックの発生を防止する。
しかし、導体ペーストの金属成分含有率を上げるために
平均粒径５μm 程度以上の比較的大径の銀粉を使用した
り、適当な焼成条件を選択するときには、銀の拡散の程
度が低いので、フリットレスの場合においてもクラック
を発生させずに焼成することが可能である。
【００３０】内部導体ペーストには、銀粉等の導体粉と
ガラスフリットの他、ビヒクルが含まれる。ビヒクルと
しては、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、メ
タクリル樹脂、ブチルメタアクリレート等のバインダ、
テルピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビト
ールアセテート、トルエン、アルコール、キシレン等の
溶剤、その他各種分散剤、活性剤、可塑剤等が挙げら
れ、これらのうち任意のものが目的に応じて適宜選択さ
れる。ビヒクルの添加量は、ペースト中、１０〜２０重
量％程度とすることが好ましい。
【００３１】このような内部導体ペーストは焼成後の厚
さが１０〜６０μm 程度、特に２０〜５０μm 程度とな
るように成膜することが好ましい。成膜方法は公知のス
クリーン印刷法、転写法などによればよい。
【００３２】内部導体ペーストのパターンを形成する絶
縁性の誘電体のセラミック材料層は、通常、ガラスと酸
化物骨材とを含有する。酸化物骨材としては、例えばＡ
ｌ2Ｏ3 、石英、ムライト、コージェライト、Ｒ2 Ｔｉ2
Ｏ7 （Ｒはランタノイド元素の１種以上）、Ｃａ2 Ｎ
ｂ2 Ｏ7 、ＭｇＴｉＯ3 、ＳｒＺｒＯ3 、ＴｉＯ2 、Ｓ
ｎＯ2 ・ＴｉＯ2 、ＺｒＴｉＯ4 、Ｂａ2 Ｔｉ9 Ｏ20、
Ｓｒ2 Ｎｂ2 Ｏ7 、ＣａＴｉＯ3 、ＳｒＴｉＯ3 、Ｓｒ
ＳｎＯ3 、ＢａＯ・Ｒ2 Ｏ3 ・ｎＴｉＯ2 （Ｒはランタ
ノイド）系等の１種ないし２種以上を挙げることができ
る。この場合、用いる酸化物骨材は、化学量論組成から
多少偏倚した組成であってもよく、偏倚した組成のもの
との混合物、あるいは偏倚した組成のもの同志の混合物
であってもよい。また、さらに各種酸化物、例えばＢｉ
2 Ｏ3 、ＭｎＯ、ＣｕＯ等を添加したものであってもよ
い。
【００３３】セラミック材料層は、グリーンシートであ
っても、スクリーン印刷等によって設けた層であっても
よい。ただし、セラミック層は内部導体ペーストの銅体
粉の融点以下、好ましくは融点−２００℃〜融点、特
に、融点−１００℃〜融点にて、好ましくは理論密度の
９５％以上となるように緻密化している。このため、上
記の酸化物骨材とガラスとのコンポジット材料の他、ガ
ラスを含有しないセラミック材料、例えばチップコンデ
ンサや誘電体共振器等に使用されている焼成温度が例え
ば８００〜１０００℃程度の各種誘電体グリーンシート
用材料のいずれであってもよい。
【００３４】ガラスコンポジット材料を用いる場合、グ
リーンシート等のセラミック材料層中の酸化物骨材の含
有量は、酸化物骨材とガラスとの総計に対し、２０〜９
６体積％、特に２５〜９５体積％とするのが好ましい。
骨材が多いと焼結性が悪化することがある。また、少な
いと誘電体基板の抗析強度が低下してくる。また酸化物
骨材の平均粒径は０．５〜３μm 程度が好ましい。平均
粒径が小さすぎると、シート形成が困難となり、また大
きすぎると共振器素体の強度不足となってくる。
【００３５】ガラスフリットとしては、導体粉として銀
粉を用いるときには、軟化点が７００〜９００℃程度、
銅粉を用いるときには、軟化点が８００〜１０００℃程
度のガラスを用いることが好ましい。軟化点が高すぎる
と、好適温度での焼成が困難となり、軟化点が低すぎる
と、シート成形時のバインダーが抜けにくく、絶縁性に
問題が出る。
【００３６】用いるガラスフリットの組成に特に制限は
ないが、前記の範囲の焼成温度で高強度のグリーンシー
トが得られ、内部導体の拡散を抑制できる等の点から下
記の組成が好ましい。
【００３７】 ＳｉＯ2 ：５０〜７０モル％ Ａｌ2 Ｏ3 ：５〜２０モル％ アルカリ土類金属酸化物の１種以上：２５〜４５モル％ Ｂ2 Ｏ3 ：０〜１０モル％
【００３８】前記アルカリ土類金属酸化物としては、Ｓ
ｒＯ、ＣａＯおよびＭｇＯの１種以上、特に前記３種を
併用することが好ましく、３種を併用する場合ＳｒＯの
含有量は１５〜３０モル％、ＣａＯの含有量は１〜８モ
ル％、ＭｇＯの含有量は１〜７モル％が好ましい。
【００３９】また、ガラスの平均粒径にも特に制限はな
いが通常成形性等を考慮して１〜３μm 程度のものを用
いる。グリーンシート中のガラスの含有量は４〜８０体
積％とするのが好ましい。含有量が少なすぎると焼結性
が悪化することがあり、多すぎると誘電体の抗析強度が
低下してくる。
【００４０】このような誘電体のセラミック層材料は、
焼結前にビヒクルを加えてスラリーとされる。ビヒクル
としては、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、
メタクリル樹脂、ブチルメタアクリレート等のバイン
ダ、テルピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカル
ビトールアセテート、アセテート、トルエン、アルコー
ル、キシレン等の溶剤、その他各種分散剤、活性剤、可
塑剤等が挙げられ、これらのうち任意のものが目的に応
じて適宜選択される。ビヒクルの添加量は、酸化物骨材
とガラスの合計量１００重量部に対し、６５〜８５重量
％程度とすることが好ましい。
【００４１】次に、本発明の多層セラミック部品のう
ち、多層セラミック基板を共振器とした例について、図
１に示される好適例に従って説明する。図１に示される
共振器は、トリプレート線路を有する多層セラミック基
板であって、特に電圧制御発振器（ＶＣＯ）を構成して
いる。そして、誘電体層２１、２３、２５、２７を積層
一体化した積層体２を有し、少なくともこの積層体２の
誘電体層２３、２５間にストリップ線路３を有する。ス
トリップ線路の形状、寸法、数等には特に制限がなく、
目的等に応じて適宜決定すればよい。
【００４２】また、誘電体層２３、２５間には、必要に
応じて内部導体７が形成される。この場合内部導体７
は、例えば、コイルの導体、コンデンサの電極等種々の
目的や用途に応じて所望のパターンに形成される。さら
に、誘電体層２３、２１間および誘電体層２７上にはグ
ランドプレーン４が形成されている。この場合、グラン
ドプレーン４、４間にストリップ線路３を位置させて、
トリプレート線路が形成される。また、積層体２上には
外部導体６が形成され、この外部導体６と、前記ストリ
ップ線路３、グランドプレーン４および内部導体７とが
それぞれスルホール５内の導体を介して電気的に接続さ
れる。
【００４３】このような共振器は、例えば以下のように
して製造する。まず、前述の内部導体用ペーストおよび
外部導体用ペーストをそれぞれ作製する。外部導体のペ
ーストは、導体粉と、導体粉に対し、０〜１０重量％程
度のガラスフリットや酸化物粉と、ビヒクルとを含有す
る。同時に、誘電体層材料となるグリーンシートを作製
する。この場合、前述の誘電体材料のスラリーを用い、
例えばドクターブレード法により所定枚数作製する。次
いで、グリーンシート上にパンチングマシーンや金型プ
レスを用いてスルーホール５を形成し、その後、内部導
体用ペーストを各グリーンシート上に、例えばスクリー
ン印刷法により印刷し、所定のパターンの内部導体７、
ストリップ線路３、グランドプレーン４を形成するとと
もにスルーホール５内に充填する。
【００４４】次いで、各グリーンシートを重ね合せ、熱
プレス（約４０〜１２０℃、５０〜１０００Kgf/cm2)を
加えてグリーンシートの積層体とし、必要に応じて脱バ
インダー処理、切断用溝の形成等を行なう。この後、グ
リーンシートの積層体を通常空気中で、前記の温度で焼
成、一体化し、誘電体層２３、２５間にストリップ線路
３が形成された共振器を得る。そして、外部導体用ペー
ストをスクリーン印刷法等により印刷し、焼成して外部
導体６を形成する。この場合、好ましくは、これら外部
導体６を誘電体層２１、２３、２５、２７と一体同時焼
成して形成する。バラクタダイオードや、デカップリン
グキャパシタンス等の所定の表面実装部品８を外部導体
６に半田付けし、必要に応じ、絶縁被覆層を形成して図
２に示す電圧制御発振器（ＶＣＯ）１が得られる。
【００４５】以上の他、前記のとおり、セラミック層と
内部導体層とを交互に印刷積層する公知の印刷積層法を
用いてもよい。
【００４６】このような焼成を行うに際し、積層体の端
面から内部導体が露出しないようにして、グリーンシー
ト等内に内部導体を密閉し、焼成時に熔融した導体が揮
発したり、吹き出したりするのを防止することが好まし
い。そして、その後、切断してチップ化するとともに、
側面部等から内部導体を露出させ、これに外部電極等を
接続すればよい。
【００４７】以上のようにして同時焼成された内部導体
は緻密な連続構造をもつ。すなわち、導体層全幅および
全長に亘って連続する緻密な構造をもつ。そして、より
具体的には、一旦熔融されることによって、基板を垂直
に切断して、切断端面に表われる内部導体をエッチング
し、そのエッチング面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で
３００〜３０００倍の倍率で観察したとき、緻密かつ連
続な内部導体層には導体粒子の粒界が実質的に存在しな
いようにすることができる。粒界が実質的に存在しない
とは、平均１０００μm2以上、特に３０００μm2以上、
さらに５０００μm2、さらには１００００μm2以上の領
域に亘ってＳＥＭ観察による粒界が観察されないことを
意味し、条件を好適なものとすれば、粒界の存在を皆無
にすることもできる。また、多結晶状態を示す三重点
も、実質的に存在しないようにすることもでき、三重点
の存在も１０００μm2以上、特に３０００μm2以上、さ
らに５０００μm2以上、さらには１００００μm2以上に
１個、条件により皆無にすることもできる。
【００４８】このようなＳＥＭで観察される粒界は、原
料導体粉が溶融したのち生じる粒子の粒界であり、結晶
粒界ではない。このため導体の切断端面を透過型電子顕
微鏡（ＴＥＭ）で１００００〜１０００００倍程度の倍
率で観察したときには、冷却過程で生じた微細結晶粒界
が観察される。なお、ＳＥＭやＴＥＭの観察に際しては
常法に従えばよいが、エッチングは、濃アンモニア水５
０体積％と、３％過酸化水素水５０体積％の混合液をエ
ッチング液とし、切断面を樹脂埋めした後、鏡面仕上げ
して試料をエッチングすればよい。エッチング時間は３
０〜１２０秒、常温で行えばよい。
【００４９】さらに、緻密化により、ガラスフリットを
用いた内部導体ペーストを用いたときの内部導体層のＳ
ＥＭ像では、内部導体の連続層と、この連続層内部、あ
るいはより好ましくはこの連続層と素体との界面間に排
出されたガラス成分とが観察される。このガラス成分
は、内部導体ペースト中に添加されたガラスフリットに
基づくものであり、通常は、素体中に拡散されずに、素
体・内部導体層界面等に添加量に応じて部分的に集合、
排出されている。
【００５０】本発明の多層セラミック部品のうち、共振
器は、少なくとも誘電体層間にＴＥＭ線路等のストリッ
プ線路を有するハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、
バンドパスフィルタ、バンドエリミネーションフィルタ
等の各種フィルタ、これらのフィルタを組み合わせた分
波フィルタ、デュプレクサ、電圧制御発振器等に応用が
可能である。このほか、１００MHz 〜３GHz の帯域で使
用される各種多層セラミック基板、あるいはコンデンサ
やインダクタの一方あるいは両方を内蔵する多層セラミ
ック基板、さらにはコンデンサ（Ｃ）チップ、チップイ
ンダクタ（Ｌ）、ＬＣチップ等の多層セラミック部品で
あってもよい。
【００５１】このような多層セラミック基板による集積
回路に組み込まれる共振器に必要なＱ値は、構成される
回路により異なるが、例えば前述の電圧制御型発振器
（ＶＣＯ）では１６０以上が必要となるが、本発明では
これを十分満足できる。
【００５２】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ本発明を
さらに詳細に説明する。 実施例１ 純度９９．９％以上の銀粉およびガラスフリットおよび
ビヒクルを三本ロールにより混合分散した。銀粉は平均
径３μm の球状のものを用いガラスフリットとしては、 （１）軟化点９６０℃ ＳｉＯ2 ：６６．０モル％ ＳｒＯ：１５．０モル％ Ａｌ2 Ｏ3 ：１６．０モル％ ＺｒＯ2 ：３．０モル％ （２）軟化点８６０℃ ＳｉＯ2 ：６２モル％ ＳｒＯ：２６モル％ Ａｌ2 Ｏ3 ：１２モル％ ＺｒＯ2 ：０モル％ （２）軟化点８２０℃ ＳｉＯ2 ：６６モル％ ＳｒＯ：２６モル％ Ａｌ2 Ｏ3 ：８モル％ ＺｒＯ2 ：０モル％ の３種の組成の平均粒径１．０μm のものを用いた。
【００５３】混合物にビヒクルを添加し、３本ロールで
混練して内部導体ペーストとした。ビヒクルには、バイ
ンダとしてアクリル樹脂、溶剤としてターピネオールを
用いた。各成分の混合比率は、 銀粉＋ガラスフリット ９０重量％ 有機バインダ ２．５重量％ 有機溶剤 ７．５重量％ であり、銀粉＋ガラスフリット量のフリット含有量（体
積％）を表１のように変更した。
【００５４】これとは別に平均粒径１．９μm のガラス
粒子：７０体積％と、平均粒径１．５μm のＡｌ2 Ｏ3
粒子：１５体積％と、平均粒径１．０μm のＴｉＯ2 粒
子：１５体積％とを含有する誘電体材料を作製した。そ
してこの誘電体材料１００重量部に対し、ビヒクルを７
３重量部添加し、ボールミルで混合してスラリー化し、
スラリーを得た。ビヒクルには、バインダとしてアクリ
ル系樹脂、溶剤としてエチルアルコールおよびトルエ
ン、可塑剤としてフタル酸エステルを用いた。また、ガ
ラス粒子の組成は、ＳｉＯ2 ：６２モル％、Ａｌ2 Ｏ
3 ：８モル％、Ｂ2Ｏ3 ：３モル％、ＳｒＯ：２０モル
％、ＣａＯ：４モル％、ＭｇＯ：３モル％であり、軟化
点は８１５℃であった。
【００５５】この高周波誘電体材料のペーストを用い、
ドクターブレード法により厚さ０．２５mmのグリーンシ
ートを作製した。次いで各グリーンシートに、前記Ａｇ
内部導体ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、ス
トリップ線路、グランドプレーンを形成した後、熱プレ
スにより積層してグリーンシート積層体を得た。そし
て、この積層体を脱脂後、空気中で表１に示される温度
で１０分間同時焼成した。内部導体の厚さは３０μm で
あった。また、内部導体はグリーンシート内に密閉し
た。
【００５６】次いで、所定寸法に切断後、グランドプレ
ーン用Ａｇペーストをスクリーン印刷法により印刷し、
空気中で温度８５０℃で１０分間焼成して共振周波数約
１．９GHz のトリプレート線路共振器を得た。寸法は１
０mm×１１．７mm×２mmとし、１２個のサンプルを作製
した。
【００５７】このようにして作製した共振器のＱ値の測
定結果を表１に示す。数値としては１２個のサンプルの
平均値とバラツキとを示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】次に、線路幅２mm、共振器厚２mm、誘電体
のＱＦ＝１０００GHz 、線路厚み３０μm 、誘電率１
０．９線路の比抵抗１．６２Ｅ−８Ω/m（線路にバルク
の銀を使用した場合）、グランド面の比抵抗３．２４Ω
/mの条件にて、Ｑｕのシミュレーションを行ったとこ
ろ、Ｑｕ＝２８１．４を得た。この結果と表１との比較
により、内部導体熔融法を用いることにより理論値の８
５％のＱ値を得ることが可能となったことがわかる。
【００６０】図３〜図１２には、サンプルの断面の走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真（１０００倍、５００倍）
が示される。このうち、図３、４、５、６、７、８が、
本発明の試料No. １、２、４、５、６、７の写真、ま
た、図９、１０が比較用試料No. ８、図１１、１２が比
較用試料No. ９の写真である。なお、エッチングは前記
の条件で６０秒行った。
【００６１】これらから、本発明における内部導体に
は、銀の粒界が存在しないことがわかる。より具体的に
は、試料No. １では導体ペースト中にフリットがないの
で導体層内にフリットがない。また、試料No. ２、４、
７ではフリットが添加されているが、導体層中にはフリ
ットはなく、導体層中のガラスフリットが排出されてい
る。一方、試料No. ５、６では、ガラスフリットの排出
が一部生じており、フリットが導体内でも集合してい
る。いずれの場合も、導体層の銀は連続しており、粒界
は観察されない。これに対し、比較用試料のNo. ８、９
では、用いた銀粉に応じた粒界が観察される他、画面白
く光るガラスフリットが確認され、また、全体に多孔形
状で連続層を形成しておらず、これにより低いＱｕしか
得られないことがわかる。なお、ＴＥＭ観察では、微細
結晶粒界が観察された。
【００６２】実施例２ 実施例１において、ガラスフリット１６．８vol%とガラ
スフリット０vol%の各々につき、融点未満の９００℃、
１０分の焼成と、融点以上の１０００℃、１０分の焼成
とを行った後、表２のように、１０００℃、１０分の焼
成をくり返した。Ｑｕの結果を表２に示す。表２の結果
から、融点以上の焼成の効果が明らかである。
【００６３】
【表２】
【００６４】実施例３ 下記の銅系の内部導体ペーストを作製した。銅は、融点
１０８３℃、比抵抗１．７２Ｅ−６Ω/cm である。
【００６５】 導体ペースト 銅粉 平均粒径３μm 球状 純度９９．
９％ ガラスフリット ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｒＯ系
（軟化温度８６０℃） 有機バインダー アクリル系 有機溶剤 ターピネオール 混合比率 ガラスフリット＋銅粉 ８０wt% 有機バインダー ５．０wt% 有機溶剤 １５．０wt%
【００６６】上記の各材料を３本ロールにより混合分散
した。このペーストを用い、焼成時の雰囲気をアルゴン
ガス中で密閉型の焼成炉を用いて酸素分圧≦１０-6atm
で行い、共振器のグランド面にも銅を使用したほかは、
実施例１と全く同様に共振器を作製した。結果を表３に
示す。
【００６７】
【表３】
【００６８】なお、シミュレーション値は、線路幅２m
m、共振器厚２mm、誘電体のＱＦ＝１０００GHz 、線路
厚み３０μm 、誘電率１０．９、線路の比抵抗１．７２
Ｅ−８Ω/m（線路にバルクの銀を使用した場合）、グラ
ンド面の比抵抗３．４４Ω/mの条件でＱｕ＝２７５．４
であり、本発明に従い、理論値の８２％のＱ値を得られ
ることがわかる。
【００６９】実施例４ 原料としてＢａＣｏ3 、Ｎｄ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、Ｂｉ2
Ｏ3 、ＭｎＣＯ3 、Ａｌ2 Ｏ3 を用い、下記組成が得ら
れるように秤量し、秤量原料をボールミルに水と共に入
れ、４時間湿式混合した。次いで、この物質を脱水、乾
燥した後、１２８０℃で２時間仮焼した。
【００７０】 １８．２モル％ＢａＯ−６６．７％ＴｉＯ2 −１５．１
モル％Ｎｄ2 Ｏ3 ＢｉＯ3 ７．５９wt% Ａｌ2 Ｏ3 １．０wt% ＭｎＯ ０．５wt%
【００７１】この仮焼物と、１０wt% のガラスと、１．
０wt% のＣｕＯとを４時間湿式粉砕した。ついで、この
粉砕物を乾燥したのち有機バインダー［ポリビニルアル
コール系のＰＶＡ１１７；呉羽化学工業（株）製、アク
リル系のエルバサイト；デュポン社製］と共にペースト
化した。ガラスはＰｂＯ６６．９wt% 、Ｂ2 Ｏ3 １４．
８wt% 、ＺｎＯ１１．６wt% 、Ａｌ2 Ｏ3 ０．４１％、
ＳｉＯ2 ３．８３wt%含有する組成のものを用いた。誘
電体材料を焼結体としたときの誘電率は７３、ＱＦ＝２
５００GHz 、τε＝−３．２ppm ／℃である。
【００７２】一方、導体ペーストは下記の組成とした。
【００７３】 銀粉 平均粒径３μm 球状 純度９９．
９％ ガラスフリット ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｒＯ系
（軟化点８６０℃） 有機バインダー アクリル系 有機溶剤 ターピネオール 混合比率 ガラスフリット＋銀粉 ９０wt% 有機バインダー ２．５wt% 有機溶剤 ７．５wt%
【００７４】上記の各材料を３本ロールにより混合分散
した。
【００７５】これらペーストを用い、２．０mm角、長さ
４．６mm、線路幅１．０mm、グランド面の導体材料も銀
を使用した共振器を作製した。結果を表４に示す。
【００７６】
【表４】
【００７７】なお、シミュレーション値は、線路幅１m
m、共振器厚２mm、誘電体のＱＦ＝２５００GHz 、線路
厚み３０μm 、誘電率７３、線路の比抵抗１．６２Ｅ−
８Ω/m（線路にバルクのＡｇを使用した場合）、グラン
ド面の比抵抗３．４４Ω/mにて、Ｑｕ＝２９４．８であ
り、理論値の８２％のＱｕが得られた。
【００７８】実施例５ 純度９９．９％の銀粉およびガラスフリットおよびビヒ
クルを三本ロールにより混合分散した。銀粉は平均径３
μm の球状のものを用い、ガラスフリットとしては、 ＳｉＯ2 ：６２モル％ ＳｒＯ：２６モル％ Ａｌ2 Ｏ3 ：１２モル％ の組成の平均粒径１．０μm のものを用いた。このガラ
スの軟化点は８６０℃である。
【００７９】混合物にビヒクルを添加し、３本ロールで
混練して内部導体ペーストとした。ビヒクルには、バイ
ンダとしてアクリル樹脂、溶剤としてターピネオールを
用いた。各成分の混合比率は、 銀粉 ８５．２２重量％ ガラスフリット ４．７７重量％ 有機バインダ ２．５重量％ 有機溶剤 ７．５重量％ である。
【００８０】これとは別に平均粒径１．９μm のガラス
粒子：７０体積％と、平均粒径１．５μm のＡｌ2 Ｏ3
粒子：３０体積％とを含有する誘電体材料を作製した。
そしてこの誘電体材料１００重量部に対し、ビヒクルを
７３重量部添加し、ボールミルで混合してスラリー化
し、スラリーを得た。ビヒクルには、バインダとしてア
クリル系樹脂、溶剤としてエチルアルコールおよびトル
エン、可塑剤としてフタル酸エステルを用いた。また、
ガラス粒子の組成は、ＳｉＯ2 ：６２モル％、Ａｌ2 Ｏ
3 ：８モル％、Ｂ2 Ｏ3 ：３モル％、ＳｒＯ：２０モル
％、ＣａＯ：４モル％、ＭｇＯ：３モル％であり、軟化
点は８１５℃であった。
【００８１】この誘電体材料のペーストを用い、ドクタ
ーブレード法により厚さ０．２５mmのグリーンシートを
作製した。次いで、４枚のグリーンシートに、前記Ａｇ
内部導体ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、線
幅２００μm 、３ターンのスルーホールで相互に導通し
たコイルを形成した後、熱プレスにより積層してグリー
ンシート積層体を得た。そして、この積層体を脱脂後、
空気中で表４に示される温度で３０分間同時焼成した。
内部導体の厚さは２０μm であった。
【００８２】次いで、外部電極用Ａｇペーストをスクリ
ーン印刷法により印刷し、空気中で温度８５０℃で１０
分間焼成してＬチップを得た。寸法は２．０mm×１．２
mm×１mmとした。
【００８３】このようにして作製したＬチップのＱ値
（１００MHz ）の測定結果を表５に示す。また、線幅２
００μm 、５ターンで、６層のグリーンシートを用い、
３．２mm×１．６mm×１mmとした他は、上記と同様にし
て作製したＬチップの例を表５に併記する。表５に示さ
れる結果から、本発明の効果が明らかである。
【００８４】
【表５】
【００８５】
【発明の効果】本発明によれば、内部導体が緻密で、Ｑ
値が高く、そのバラツキの小さい多層セラミック基板が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層セラミック基板を共振器としたと
きの１例が示される部分断面図である。
【図２】本発明の多層セラミック基板を共振器として用
いた電圧制御発振器が示される斜視図である。
【図３】結晶構造を示す図面代用写真であって、本発明
の切断面のエッチング後の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）
写真である。
【図４】結晶構造を示す図面代用写真であって、本発明
の切断面のエッチング後のＳＥＭ写真である。
【図５】結晶構造を示す図面代用写真であって、本発明
の切断面のエッチング後のＳＥＭ写真である。
【図６】結晶構造を示す図面代用写真であって、本発明
の切断面のエッチング後のＳＥＭ写真である。
【図７】結晶構造を示す図面代用写真であって、本発明
の切断面のエッチング後のＳＥＭ写真である。
【図８】結晶構造を示す図面代用写真であって、本発明
の切断面のエッチング後のＳＥＭ写真である。
【図９】結晶構造を示す図面代用写真であって、比較用
共振器の切断面のエッチング後のＳＥＭ写真である。
【図１０】結晶構造を示す図面代用写真であって、比較
用共振器の切断面のエッチング後のＳＥＭ写真である。
【図１１】結晶構造を示す図面代用写真であって、比較
用共振器の切断面のエッチング後のＳＥＭ写真である。
【図１２】結晶構造を示す図面代用写真であって、比較
用共振器の切断面のエッチング後のＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
１ 電圧制御発振器 ２ 積層体 ２１、２３、２５、２７ 誘電体層 ３ ストリップ線路 ４ グランドプレーン ５ スルーホール ６ 外部導体 ７ 内部導体 ８ 表面実装部品
フロントページの続き (72)発明者 安田 教一 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 近藤 英 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 三浦 太郎 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 中井 信也 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−107596（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−197189（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−124071（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−276105（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−230607（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−161807（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−206088（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21635（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−23648（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 3/46 H01P 11/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 酸化物骨材を含有するグリーンシートか
    ら形成した絶縁性のセラミック材料層上に内部導体のパ
    ターンを導体粉を含有する導体ペーストから印刷して形
    成し、絶縁性のセラミック材料層と積層して焼成するこ
    とにより、多層セラミック部品を製造する場合におい
    て、 前記絶縁性のセラミック材料層は前記内部導体の融点以
    下の温度で理論密度の９５％以上となるように変化する
    ものであり、 前記導体粉が９０重量％以上の銀または銅を含有するも
    のであり、 前記焼成に際し、前記内部導体のパターンは、前記セラ
    ミック材料層内に密閉されており、この焼成後に焼成体
    を切断するものであり、 前記内部導体の融点以上で焼成して、 切断して端面をエッチングして内部導体層を走査型電子
    顕微鏡で観察したとき、前記内部導体層には導体粒子の
    粒界が実質的に存在しない多層セラミック部品を得る多
    層セラミック部品の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記導体ペーストは、前記導体粉に対
    し、３０体積％以下のガラスフリットを含有するか、ガ
    ラスフリットを含有しない請求項１の多層セラミック部
    品の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記焼成を、前記導体粉の融点以上、融
    点＋３００℃以下の温度で行なう請求項１または２の多
    層セラミック部品の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記内部導体の連続層が形成されてお
    り、この連続層の外部に前記内部導体層用の内部導体ペ
    ースト中に添加されたガラスフリットが排出されている
    請求項１〜３のいずれかの多層セラミック部品の製造方
    法。
  5. 【請求項５】 Ｑ値が高く、そのバラツキの少ない多層
    セラミック部品を得る請求項１〜４のいずれかの多層セ
    ラミック部品の製造方法。
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