(57)【要約】  低誘電率化および高強度化を図ることができる、低温焼結セラミック材料、およびそれを焼結させて得られたセラミック焼結体を提供する。  低温焼結セラミック材料またはセラミック焼結体は、ＳｉをＳｉＯ２に換算して６５重量部以上かつ８０重量部以下と、ＢａをＢａＯに換算して５重量部以上かつ２５重量部以下と、ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して１重量部以上かつ１０重量部以下と、ＭｎをＭｎＯに換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、ＢをＢ２Ｏ３に換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．１重量部以上かつ３重量部未満と、を含む。このセラミック焼結体は、たとえば多層回路基板（１）またはカプラのようなセラミック電子部品において有利に用いられる。
2016185921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉをＳｉＯ２に換算して６５重量部以上かつ８０重量部以下と、
ＢａをＢａＯに換算して５重量部以上かつ２５重量部以下と、
ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して１重量部以上かつ１０重量部以下と、
ＭｎをＭｎＯに換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．１重量部以上かつ３重量部未満と、
を含む、低温焼結セラミック材料。
【請求項２】
前記ＳｉをＳｉＯ２に換算して７０重量部以上かつ８０重量部以下と、
前記ＢａをＢａＯに換算して１０重量部以上かつ２０重量部以下と、
前記ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して３重量部以上かつ７重量部以下と、
前記ＭｎをＭｎＯに換算して２重量部と、
前記ＢをＢ２Ｏ３に換算して２重量部と、
前記ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．４重量部と、
を含む、請求項１に記載の低温焼結セラミック材料。
【請求項３】
ＳｉをＳｉＯ２に換算して６５重量部以上かつ８０重量部以下と、
ＢａをＢａＯに換算して５重量部以上かつ２５重量部以下と、
ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して１重量部以上かつ１０重量部以下と、
ＭｎをＭｎＯに換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．１重量部以上かつ３重量部未満と、
を含む、セラミック焼結体。
【請求項４】
前記ＳｉをＳｉＯ２に換算して７０重量部以上かつ８０重量部以下と、
前記ＢａをＢａＯに換算して１０重量部以上かつ２０重量部以下と、
前記ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して３重量部以上かつ７重量部以下と、
前記ＭｎをＭｎＯに換算して２重量部と、
前記ＢをＢ２Ｏ３に換算して２重量部と、
前記ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．４重量部と、
を含む、請求項３に記載のセラミック焼結体。
【請求項５】
ガラス、ならびに、結晶相として、少なくともクオーツ（ＳｉＯ２）およびセルシアン（ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）を含み、
粉末Ｘ線回折測定において、前記セルシアンの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝１３．５°のピーク強度をＰｃ、前記クオーツの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝５０．０°のピーク強度をＰｑとしたとき、Ｐｑ／Ｐｃで表わされるピーク強度比が２．２以上かつ５．３以下である、
請求項３に記載のセラミック焼結体。
【請求項６】
ガラス、ならびに、結晶相として、少なくともクオーツ（ＳｉＯ２）およびサンボルナイト（ＢａＳｉ２Ｏ５）を含み、
粉末Ｘ線回折測定において、前記サンボルナイトの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝２８．８０°のピーク強度をＰｓ、前記クオーツの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝５０．０°のピーク強度をＰｑとしたとき、Ｐｑ／Ｐｓで表わされるピーク強度比が０．０２２以上かつ０．４５２以下である、
請求項３に記載のセラミック焼結体。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれかに記載のセラミック焼結体からなるセラミック層を備える、セラミック電子部品。
【請求項８】
積層された複数の前記セラミック層を含む積層体と、前記積層体の表面および内部の少なくとも一方に設けられた導体と、を備える、請求項７に記載のセラミック電子部品。
【請求項９】
当該セラミック電子部品は多層配線基板である、請求項８に記載のセラミック電子部品。
【請求項１０】
当該セラミック電子部品はカプラである、請求項８に記載のセラミック電子部品。
【請求項１１】
前記導体はＣｕを含む、請求項８ないし１０のいずれかに記載のセラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、低温焼結セラミック材料、それを焼結させて得られたセラミック焼結体、およびセラミック焼結体を用いて構成されたセラミック電子部品に関するもので、特に、セラミック焼結体における低誘電率化および高強度化を図るための改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波電子回路において適用されるセラミック電子部品のための電気絶縁性材料として、比抵抗の小さなＡｇ、Ｃｕ等の低融点金属材料と共焼結可能である、低温焼結セラミック（LTCC：Low Temperature Cofired Ceramic）材料が開発され、実用化されている。【０００３】
一般に、多層配線基板やカプラ、インダクタ等の電子部品におけるセラミック層を構成するセラミック焼結体として、電気信号の遅延や電磁気的相互干渉、電気的損失を抑制するために低い誘電率のものが望まれる。【０００４】
これらの要望に適う材料として、たとえば特許第４５６９０００号公報（特許文献１）に記載されるように、ＳｉＯ２フィラーにＳｉＯ２を多量に含むガラスを加えたガラス系セラミック材料がある。特許文献１に記載のものでは、ＳｉＯ２リッチなガラスを用いることにより、その焼結体の比誘電率が３〜３．９というような低誘電率を実現している。【０００５】
特許文献１に記載のようなガラス系セラミック材料は、ガラスの高温での粘性が高いため、脱脂性が悪い。そのため、大気中で焼成されることが一般的である。その場合、共焼結される導体材料としては、通常、Ａｇが用いられる。一方、このようなガラス系セラミック材料を還元性雰囲気中で焼成すると、脱脂が不十分となり、緻密に焼結させることができない。【０００６】
ここで、前述した多層配線基板やカプラ、インダクタ等の電子部品に注目すると、今後、一層の小型化および薄型化が進むことが考えられる。そこで、これに応えるためには、共焼結される導体材料としては、マイグレーション等で信頼性に問題のあるＡｇよりも、Ｃｕの方が有望である。ところが、Ｃｕ導体と共焼結するためには、セラミック材料を還元性雰囲気中で焼成する必要がある。しかし、還元性雰囲気中での焼成が必須であるのであれば、前述の特許文献１に記載のようなガラス系セラミック材料は適していない。【０００７】
また、特許文献１に記載されたセラミック材料の焼結体は、本件発明者によって実施された測定実験によれば、機械強度が１００ＭＰａと非常に低く、そのため、信頼性に欠けるといった懸念がある。【０００８】
一方、たとえば特許第４８８３２２４号公報（特許文献２）および特開２００２−２９８２７号公報（特許文献３）には、大気中において、Ｃｕ導体との共焼結が可能な低温焼結セラミック材料が記載されている。【０００９】
特許文献２に記載される低温焼結セラミック材料は、ＳｉＯ２−ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、これにＭｎＯ、ＴｉＯ２、およびＭｇＯ等を微量添加してなるものである。特許文献３に記載される低温焼結セラミック材料は、ＭｇＡｌ２Ｏ４をフィラーとし、これにＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系ガラス粉末を混合したものである。これら特許文献１および２に記載される低温焼結セラミック材料の焼結体は、クオーツ（ＳｉＯ２）およびセルシアン（ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）等を主結晶としている。【００１０】
これら特許文献２および３に記載されるセラミック焼結体は、比較的高い機械強度を有している。【００１１】
しかしながら、特許文献２に記載された低温焼結セラミック材料は、本件発明者によって実施された測定実験によれば、その焼結体の比誘電率が６．９と比較的高い。また、特許文献３にも、７前後の比較的高い比誘電率を有するセラミック焼結体が記載されている。そのため、これらを用いて構成されるセラミック電子部品の高周波化、低損失化および小型化のためには、比誘電率をさらに低くしたものの実現が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４５６９０００号公報
【特許文献２】特許第４８８３２２４号公報
【特許文献３】特開２００２−２９８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、より具体的には、低誘電率化および高強度化を図ることができる、低温焼結セラミック材料、それを焼結させて得られたセラミック焼結体、およびこのセラミック焼結体を用いて構成されたセラミック電子部品を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した技術的課題を解決するため、この発明に係る低温焼結セラミック材料は、
ＳｉをＳｉＯ２に換算して６５重量部以上かつ８０重量部以下と、
ＢａをＢａＯに換算して５重量部以上かつ２５重量部以下と、
ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して１重量部以上かつ１０重量部以下と、
ＭｎをＭｎＯに換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．１重量部以上かつ３重量部未満と、
を含むことを特徴としている。【００１５】
この発明に係る低温焼結セラミック材料において、
ＳｉをＳｉＯ２に換算して７０重量部以上かつ８０重量部以下と、
ＢａをＢａＯに換算して１０重量部以上かつ２０重量部以下と、
ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して３重量部以上かつ７重量部以下と、
ＭｎをＭｎＯに換算して２重量部と、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して２重量部と、
ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．４重量部と、
というように、組成比がより限定的な範囲に選ばれると、当該低温焼結セラミック材料を焼結させて得られたセラミック焼結体は、より低い比誘電率およびより高い機械強度を実現することができる。【００１６】
上述の低温焼結セラミック材料は、焼結後も、その組成に実質的な変化はない。したがって、この発明に係るセラミック焼結体は、
ＳｉをＳｉＯ２に換算して６５重量部以上かつ８０重量部以下と、
ＢａをＢａＯに換算して５重量部以上かつ２５重量部以下と、
ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して１重量部以上かつ１０重量部以下と、
ＭｎをＭｎＯに換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．１重量部以上かつ３重量部未満と、
を含むことを特徴としている。【００１７】
また、この発明に係るセラミック焼結体は、上述した低温焼結セラミック材料の場合と同様、より低い比誘電率およびより高い機械強度を実現するため、
ＳｉをＳｉＯ２に換算して７０重量部以上かつ８０重量部以下と、
ＢａをＢａＯに換算して１０重量部以上かつ２０重量部以下と、
ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して３重量部以上かつ７重量部以下と、
ＭｎをＭｎＯに換算して２重量部と、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して２重量部と、
ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．４重量部と、
というように、より限定的な組成範囲に選ばれてもよい。【００１８】
この発明に係るセラミック焼結体は、第１の好ましい実施態様では、ガラス、ならびに、結晶相として、少なくともクオーツ（ＳｉＯ２）およびセルシアン（ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ３）を含み、粉末Ｘ線回折測定において、セルシアンの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝１３．５°のピーク強度をＰｃ、クオーツの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝５０．０°のピーク強度をＰｑとしたとき、Ｐｑ／Ｐｃで表わされるピーク強度比が２．２以上かつ５．３以下であることを特徴としている。【００１９】
この発明に係るセラミック焼結体は、第２の好ましい実施態様では、ガラス、ならびに、結晶相として、少なくともクオーツ（ＳｉＯ２）およびサンボルナイト（ＢａＳｉ２Ｏ５）を含み、粉末Ｘ線回折測定において、サンボルナイトの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝２８．８０°のピーク強度をＰｓ、クオーツの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝５０．０°のピーク強度をＰｑとしたとき、Ｐｑ／Ｐｓで表わされるピーク強度比が０．０２２以上かつ０．４５２以下であることを特徴としている。【００２０】
この発明に係るセラミック焼結体は、これをもって構成されたセラミック層を備えるセラミック電子部品において有利に適用される。したがって、この発明は、上述したセラミック焼結体からなるセラミック層を備える、セラミック電子部品にも向けられる。【００２１】
この発明に係るセラミック電子部品は、好ましくは、積層された複数のセラミック層を含む積層体と、積層体の表面および内部の少なくとも一方に設けられた導体と、を備える。このような構造を有するセラミック電子部品としては、たとえば、多層配線基板があり、また、カプラがある。また、前述した導体は、マイグレーション等の問題を引き起こしにくいＣｕを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係る低温焼結セラミック材料によれば、後述する実験例からわかるように、クオーツがもたらす低誘電率とセルシアンまたはサンボルナイトがもたらす高強度とが作用して、６．０未満の比誘電率、および１５０ＭＰａ以上の機械強度を持つセラミック焼結体を得ることができる。【００２３】
また、この発明に係る低温焼結セラミック材料は、還元性雰囲気下、１０００℃以下の温度で焼結させることができるので、Ｃｕと共焼結させることができる。したがって、この低温焼結セラミック材料から得られたセラミック焼結体は、Ｃｕを含む導体を備えるセラミック電子部品において、セラミック層を構成するために有利に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係るセラミック焼結体を用いて構成されるセラミック電子部品の一例としての多層回路基板１を示す断面図である。
【図２】この発明に係るセラミック焼結体を用いて構成されるセラミック電子部品の他の例としてのカプラ２１の外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明に係る低温焼結セラミック材料は、
ＳｉをＳｉＯ２に換算して６５重量部以上かつ８０重量部以下と、
ＢａをＢａＯに換算して５重量部以上かつ２５重量部以下と、
ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して１重量部以上かつ１０重量部以下と、
ＭｎをＭｎＯに換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．１重量部以上かつ３重量部未満と、
を含むことを特徴としている。
【００２６】
この低温焼結セラミック材料を焼結させることによって、以下のようなセラミック焼結体が得られる。
【００２７】
このセラミック焼結体は、上述のセラミック材料が有する組成を実質的に維持しており、上記低温焼結セラミック材料の場合と同様、
ＳｉをＳｉＯ２に換算して６５重量部以上かつ８０重量部以下と、
ＢａをＢａＯに換算して５重量部以上かつ２５重量部以下と、
ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して１重量部以上かつ１０重量部以下と、
ＭｎをＭｎＯに換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して０．１重量部以上かつ５重量部以下と、
ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．１重量部以上かつ３重量部未満と、
を含む組成を有していることを特徴としている。
【００２８】
この発明に係るセラミック焼結体によれば、後述する実験例からわかるように、クオーツがもたらす低誘電率とセルシアンまたはサンボルナイトがもたらす高強度とが作用して、６．０未満の比誘電率、および１５０ＭＰａ以上の機械強度を実現することができる。
【００２９】
この発明に係る低温焼結セラミック材料またはセラミック焼結体が有する組成が、
ＳｉをＳｉＯ２に換算して７０重量部以上かつ８０重量部以下と、
ＢａをＢａＯに換算して１０重量部以上かつ２０重量部以下と、
ＡｌをＡｌ２Ｏ３に換算して３重量部以上かつ７重量部以下と、
ＭｎをＭｎＯに換算して２重量部と、
ＢをＢ２Ｏ３に換算して２重量部と、
ＬｉをＬｉ２Ｏに換算して０．４重量部と、
というように、より限定的に選ばれると、後述する実験例から明らかなように、セラミック焼結体において、４．１以下の比誘電率および２２０ＭＰａ以上の機械強度というように、より低い比誘電率およびより高い機械強度を実現することができる。
【００３０】
また、前述した低温焼結セラミック材料を焼結させて得られたセラミック焼結体は、結晶相として、クオーツ（ＳｉＯ２）およびセルシアン（ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）を所定の割合で含んでいる。
【００３１】
したがって、この発明に係るセラミック焼結体は、結晶相の観点から表現することもできる。すなわち、この発明に係るセラミック焼結体は、結晶相の観点から表現すれば、ガラス、ならびに、結晶相として、少なくともクオーツおよびセルシアンを含み、必要条件として、粉末Ｘ線回折測定において、セルシアンの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝１３．５°のピーク強度をＰｃ、クオーツの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝５０．０°のピーク強度をＰｑとしたとき、Ｐｑ／Ｐｃで表わされるピーク強度比が２．２以上かつ５．３以下であることを特徴としている。
【００３２】
また、前述した低温焼結セラミック材料を焼結させて得られたセラミック焼結体は、結晶相として、クオーツ（ＳｉＯ２）およびサンボルナイト（ＢａＳｉ２Ｏ５）を所定の割合で含むことがある。
【００３３】
この場合、この発明に係るセラミック焼結体は、結晶相の観点から表現すれば、ガラス、ならびに、結晶相として、少なくともクオーツおよびサンボルナイトを含み、必要条件として、粉末Ｘ線回折測定において、サンボルナイトの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝２８．８０°のピーク強度をＰｓ、クオーツの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝５０．０°のピーク強度をＰｑとしたとき、Ｐｑ／Ｐｓで表わされるピーク強度比が０．０２２以上かつ０．４５２以下であることを特徴としている。
【００３４】
この発明に係る低温焼結セラミック材料は、たとえば、ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＭｎＯ−ＺｒＯ２−ＴｉＯ２−ＭｇＯを主成分とする材料において、クオーツ（ＳｉＯ２）を増量し、さらに、焼結助剤としてのホウケイ酸アルカリアルカリ土類ガラス、たとえば、Ｌｉ−Ｂａ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｍｇ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏ系ガラスを加えることによって与えられる。なお、上記の例示において、低温焼結セラミック材料に含まれる元素のうち、Ｓｒ、Ｃａ、Ｔｉ、ＺｒおよびＭｇについては任意の成分であり、これらを微量含んでいても、特性に実質的な影響を及ぼさないことは、後述する実験例において確認されている。
【００３５】
この発明に係る低温焼結セラミック材料は、上述したガラスの結晶化により、還元性雰囲気焼成によっても脱脂性を確保しながら、１０００℃以下の温度で焼結させることができる。
【００３６】
なお、この発明に係る低温焼結セラミック材料およびセラミック焼結体の各々の組成比ならびに結晶相についての限定の根拠は、後述する実験例において明らかにする。
【００３７】
次に、この発明に係るセラミック焼結体を用いて構成されるセラミック電子部品の一例としての多層回路基板について説明する。
【００３８】
図１を参照して、多層回路基板１は、積層された複数のセラミック層２を含む積層体３を備えている。セラミック層２は、この発明に係るセラミック焼結体から構成される。この積層体３において、セラミック層２の特定のものに関連して種々の導体が設けられている。
【００３９】
上述の導体としては、積層体３の積層方向における端面上に形成されるいくつかの外部導体膜４および５、セラミック層２の間の特定の界面に沿って形成されるいくつかの内部導体膜６、ならびにセラミック層２の特定のものを貫通するように形成され、層間接続導体として機能するビア導体７等がある。
【００４０】
積層体３の上端面に設けられた外部導体膜４は、積層体３の外表面上に搭載されるべき電子部品８および９への接続のために用いられる。図１では、たとえば半導体デバイスのように、バンプ電極１０を備える電子部品８、およびたとえばチップコンデンサのように面状の端子電極１１を備える電子部品９が図示されている。また、積層体３の下端面に設けられた外部導体膜５は、この多層回路基板１を実装するマザーボード（図示せず）への接続のために用いられる。
【００４１】
このような多層回路基板１に備える積層体３は、セラミック層２となるべき複数の積層されたセラミックグリーン層と、導電性ペーストによって形成された内部導体膜６およびビア導体７とを備え、場合によっては、導電性ペーストによって形成された外部導体膜４および５をさらに備えた、生の積層体を焼成することによって得られるものである。
【００４２】
上述した生の積層体におけるセラミックグリーン層には、この発明に係る低温焼結セラミック材料が含まれていて、生の積層体を焼成することによって、この発明に係るセラミック焼結体からなるセラミック層２を備える積層体３が得られる。この焼成において、還元性雰囲気を適用しても、脱脂性を確保しながら、１０００℃以下の温度で、セラミック材料を焼結させることができるので、内部導体膜６およびビア導体７のような導体を形成するために用いられる導電性ペーストは、Ｃｕを主成分とするものでもよい。
【００４３】
なお、この発明は、上述したような積層構造を有する積層体を備える多層回路基板に限らず、単に１つのセラミック層を備える単層構造のセラミック基板にも適用することができる。また、この発明に係るセラミック焼結体からなるセラミック層と他の比誘電率の比較的高いセラミック焼結体からなるセラミック層とを複合した、複合型の多層回路基板にも適用することができる。
【００４４】
次に、この発明に係るセラミック焼結体を用いて構成されるセラミック電子部品の他の例としてのカプラについて説明する。
【００４５】
図２を参照して、カプラ２１は、上述した多層回路基板１の場合と同様、積層された複数のセラミック層をもって構成される積層体２３を備えている。この積層体２３において、セラミック層の特定のものに関連して種々の導体が設けられている。
【００４６】
導体としては、多層回路基板１の場合と同様、セラミック層の間の特定の界面に沿って形成されるいくつかの内部導体膜、ならびにセラミック層の特定のものを貫通するように形成され、層間接続導体として機能するビア導体等がある。図示しないが、これら導体によって、積層体２３の内部には、カプラ２１にとって必要な配線経路の他、フィルタを構成するためのコンデンサおよびインダクタが与えられる。
【００４７】
また、積層体２３の互いに対向する側面２４および２５のうち、第１の側面２４上には、３つの外部端子電極２６〜２８が設けられ、第２の側面２５上には、３つの外部端子電極２９〜３１が設けられている。
【００４８】
これら外部端子電極２６〜３１のうち、たとえば、外部端子電極２６が入力ポートとして用いられ、外部端子電極２８が出力ポートとして用いられる。また、外部端子電極２９は、カップリングポートとして用いられ、外部端子電極３１は、５０Ωで終端化されるターミネートポートとして用いられる。外部端子電極２７および３０は、接地される接地ポートとして用いられる。
【００４９】
このようなカプラ２１において、積層体２３を構成するセラミック層が、この発明に係るセラミック焼結体によって構成される。すなわち、焼成前の生の積層体におけるセラミックグリーン層には、この発明に係る低温焼結セラミック材料が含まれていて、生の積層体を焼成することによって、この発明に係るセラミック焼結体からなるセラミック層を備える積層体２３が得られる。この焼成において、還元性雰囲気を適用しても、脱脂性を確保しながら、１０００℃以下の温度で、セラミック材料を焼結させることができるので、内部導体膜およびビア導体のような導体を形成するために用いられる導電性ペーストは、Ｃｕを含んでいてもよい。
【００５０】
次に、この発明の範囲を決定するために実施した実験例について説明する。
【００５１】
［実験例１］
（フィラー原料およびガラスの作製）
【００５２】
【表１】
2016185921.tif 000003
【００５３】
酸化物換算で表１に示すガラス組成となるように、出発原料となる酸化物または炭酸塩を調合し、これらをＰｔるつぼに入れ、１時間溶融させた。この溶融にあたって、１３００〜１５００℃の範囲の温度であって、ガラス組成に応じた適切な温度を適用した。次に、このガラス融液を急冷した後、粉砕し、表１に示したガラス記号Ｇ１〜Ｇ２１の各々に係るガラス粉末を得た。
【００５４】
なお、表１に示したガラス粉末試料のいくつかについては、後述する実験例２においても用いた。
【００５５】
【表２】
2016185921.tif 000004
【００５６】
他方、表２の「フィラー」の欄に示すような酸化物を秤量、混合し、大気中、８００℃で仮焼し、セラミック仮焼粉末を得た。
【００５７】
次に、前述のようにして得られたガラス粉末Ｇ１〜Ｇ２１のうち、表２の「ガラス」における「種類」の欄に示すものを、「量」の欄に示した添加量をもって、上述の「フィラー」の欄に示したセラミック仮焼粉末に加え、各試料に係る調合粉末を得た。
【００５８】
表２に示した各試料に係る調合粉末に含まれる酸化物の各々の量を、元素ごとに合計して求めたものが、表３に示されている。表３では、必須成分であるＳｉＯ２、ＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｂ２Ｏ３、およびＬｉ２Ｏを「主要成分」の欄に示し、添加されないか、あるいは添加されても微量である任意成分としてのＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、およびＭｇＯについては「添加成分」の欄に示している。
【００５９】
【表３】
2016185921.tif 000005
【００６０】
（グリーンシートの作製）
次に、表２および表３に示した各試料に係る調合粉末に、溶剤、バインダおよび可塑剤を加え、十分に混合し、ドクターブレード法を適用することによって、セラミックグリーンシートを得た。
【００６１】
（焼成および共焼結）
次に、上記セラミックグリーンシート上に、Ｃｕを導電成分とする導電性ペーストを印刷し、電極となるべき導電性ペースト膜を形成した。
【００６２】
次に、導電性ペースト膜が形成されたセラミックグリーンシートを積層、圧着し、得られた生の積層体を、還元性雰囲気において、９９０℃の温度で焼成した。
【００６３】
（評価）
上記の焼成工程を経て得られた各試料に係る焼結体について、表４に示すように、その「焼結性」、「比誘電率」、および「機械強度」を評価した。なお、「焼結性」は、焼結体をインクに浸漬し、焼結体へのインクの染み具合を目視にて観察し、その結果から、緻密に焼結しているかを判断したもので、表４において、緻密であった場合に「○」と表示し、そうでない場合に「×」と表示した。「焼結性」が「×」であると評価した試料については、「比誘電率」および「機械強度」を測定しなかった。また、「機械強度」は、３点曲げによる抗折強度を測定したものである。
【００６４】
また、各試料に係る焼結体を粉砕し、得られた粉末を用いて、粉末ＸＲＤ回折を測定した。この粉末ＸＲＤ回折の測定は、Ｘ線回折測定装置として、“ＲＩＮＴ２０００”（ＪＥＯＬ製）を用いながら、Ｘ線として、４０ｋＶ，３００ｍＡのＣｕ−Ｋα線を用い、スキャンスピード２θ：８°／min、室温：２５℃の条件で行なった。
【００６５】
粉末ＸＲＤ回折測定の結果、焼結体は少なくともクオーツ（ＳｉＯ２）およびセルシアン（ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）を含んでいることが確認された。
【００６６】
得られたＸＲＤ回折パターンから、セルシアンの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝１３．５°のピーク強度（高さ）と、クオーツの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝５０．０°のピーク強度（高さ）とを求めた。表４において、セルシアンのピーク強度を「Ｐｃ」の欄に、クオーツのピーク強度を「Ｐｑ」の欄にそれぞれ示した。また、Ｐｑ／Ｐｃで表わされるピーク強度比を求め、これを表４の「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」の欄に示した。
【００６７】
【表４】
2016185921.tif 000006
【００６８】
表４ならびに前掲の表２および表３において、試料番号に＊を付したものは、この発明の範囲外の試料である。すなわち、表４において、「焼結性」が「×」、「比誘電率」が６．０以上、「機械強度」が１５０ＭＰａ未満、のいずれかに該当する試料を、この発明の範囲外とした。
【００６９】
この発明の範囲内の試料、すなわち、試料１、３、４、７、８、１１、１２、１５、１６、１９、２０、２３、２４、および２６〜３８は、「焼結性」が「○」、「比誘電率」が６．０未満、かつ「機械強度」が１５０ＭＰａ以上といった条件を満たしている。表４から、この発明の範囲内の試料は、「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」が２．２以上かつ５．３以下であることがわかる。また、この発明の範囲内の試料は、表３に示すように、「ＳｉＯ２」が６５重量部以上かつ８０重量部以下、「ＢａＯ」が５重量部以上かつ２５重量部以下、「Ａｌ２Ｏ３」が１重量部以上かつ１０重量部以下、「ＭｎＯ」が０．１重量部以上かつ５重量部以下、「Ｂ２Ｏ３」が０．１重量部以上かつ５重量部以下、および「Ｌｉ２Ｏ」が０．１重量部以上かつ３重量部未満、という条件を満たしている。
【００７０】
特に、試料３４〜３８は、表３に示すように、「ＳｉＯ２」が７０重量部以上かつ８０重量部以下、「ＢａＯ」が１０重量部以上かつ２０重量部以下、「Ａｌ２Ｏ３」が３重量部以上かつ７重量部以下、「ＭｎＯ」が２重量部、「Ｂ２Ｏ３」が２重量部、「Ｌｉ２Ｏ」が０．４重量部、といったより限定的な組成を有している。これら試料３４〜３８によれば、表４からわかるように、４．１以下の比誘電率および２２０ＭＰａ以上の機械強度というように、より低い比誘電率およびより高い機械強度を実現することができる。
【００７１】
これらに対して、この発明の範囲外の試料２は、表３に示した「ＳｉＯ２」が６５重量部未満であり、また、「ＢａＯ」が２５重量部を超え、表４に示した「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」が２．２未満であった。その結果、「比誘電率」が６．０以上となった。
【００７２】
この発明の範囲外の試料５は、「ＳｉＯ２」が８０重量部を超え、「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」が評価不能であり、「焼結性」は「×」であった。
【００７３】
この発明の範囲外の試料６は、「ＳｉＯ２」が８０重量部を超え、また、「ＢａＯ」が５重量部未満であり、「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」が５．３を超えた。その結果、「焼結性」が「×」であった。
【００７４】
この発明の範囲外の試料９は、「ＢａＯ」が２５重量部を超え、「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」が２．２未満であった。その結果、「比誘電率」が６．０以上、また、「機械強度」が１５０ＭＰａ未満であった。
【００７５】
この発明の範囲外の試料１０は、「Ａｌ２Ｏ３」が１重量部未満であり、「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」が評価不能であった。その結果、「機械強度」が１５０ＭＰａ未満であった。
【００７６】
この発明の範囲外の試料１３は、「Ａｌ２Ｏ３」が１０重量部を超え、「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」が２．２未満であった。その結果、「比誘電率」が６．０以上となった。
【００７７】
この発明の範囲外の試料１４は、「ＭｎＯ」が０．１重量部未満であった。その結果、「焼結性」が「×」であった。
【００７８】
この発明の範囲外の試料１７は、「ＭｎＯ」が５重量部を超え、「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」が２．２未満であった。その結果、「比誘電率」が６．０以上となった。
【００７９】
この発明の範囲外の試料１８は、「Ｂ２Ｏ３」が０．１重量部未満であった。その結果、「焼結性」が「×」であった。
【００８０】
この発明の範囲外の試料２１は、「Ｂ２Ｏ３」が５重量部を超えた。その結果、「焼結性」が「×」であった。
【００８１】
この発明の範囲外の試料２２は、「Ｌｉ２Ｏ」が０．１重量部未満であった。その結果、「焼結性」が「×」であった。
【００８２】
この発明の範囲外の試料２５は、「Ｌｉ２Ｏ」が３重量部以上であった。その結果、「焼結性」が「×」であった。
【００８３】
なお、上記実験例では、表２および表３に示した出発原料としての調合されたセラミック材料の組成比に基づいて、「焼結性」、「比誘電率」および「機械強度」ならびに「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｃ」を考察した。しかし、上記セラミック材料を焼結させて得られたセラミック焼結体を溶解処理して得た溶液の成分分析から、これら焼成後の焼結体は、焼成前のセラミック材料と実質的に同様の組成を有していることが確認された。
【００８４】
また、試料２６〜３３では、添加成分として、微量のＳｒＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２およびＭｇＯの少なくとも１つを含んでいたが、これらを含まない試料と比較すればわかるように、これらの成分の微量添加は、特性に実質的な影響を及ぼすものではないことがわかった。
【００８５】
［実験例２］
（フィラー原料およびガラスの作製）
【００８６】
【表５】
2016185921.tif 000007
【００８７】
実験例１の場合と同様にして、表５の「フィラー」の欄に示すような酸化物を秤量、混合し、大気中、８００℃で仮焼し、セラミック仮焼粉末を得た。
【００８８】
次に、表１に示したガラス粉末Ｇ１〜Ｇ２１のうち、表５の「ガラス」における「種類」の欄に示すものを、「量」の欄に示した添加量をもって、上述の「フィラー」の欄に示したセラミック仮焼粉末に加え、各試料に係る調合粉末を得た。
【００８９】
（グリーンシートの作製）
次に、表５に示した各試料に係る調合粉末に、溶剤、バインダおよび可塑剤を加え、十分に混合し、ドクターブレード法を適用することによって、セラミックグリーンシートを得た。
【００９０】
（焼成および共焼結）
次に、上記セラミックグリーンシート上に、Ｃｕを導電成分とする導電性ペーストを印刷し、電極となるべき導電性ペースト膜を形成した。
【００９１】
次に、導電性ペースト膜が形成されたセラミックグリーンシートを積層、圧着し、得られた生の積層体を、還元性雰囲気において、９９０℃の温度で焼成した。焼成時の焼成炉内の雰囲気の酸素分圧をＺｒＯ２センサで測定して、表５の「焼成酸素濃度」の欄に記入した。
【００９２】
（評価）
上記の焼成工程を経て得られた各試料に係る焼結体について、表６に示すように、実験例１の場合と同様の要領で、その「焼結性」、「比誘電率」、および「機械強度」を評価し、実験例１の場合と同様の要領で表示した。
【００９３】
また、各試料に係る焼結体を粉砕し、得られた粉末を用いて、実験例１の場合と同様の条件で、粉末ＸＲＤ回折を測定した。
【００９４】
粉末ＸＲＤ回折測定の結果、クオーツ（ＳｉＯ２）、セルシアン（ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）およびサンボルナイト（ＢａＳｉ２Ｏ５）を含んでいることが確認された。
【００９５】
得られたＸＲＤ回折パターンから、サンボルナイトの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝２８．８０°のピーク強度（高さ）と、クオーツの２θ（Ｃｕ−Ｋα）＝５０．０°のピーク強度（高さ）とを求めた。表６において、サンボルナイトのピーク強度を「Ｐｓ」の欄に、クオーツのピーク強度を「Ｐｑ」の欄にそれぞれ示した。また、Ｐｑ／Ｐｓで表わされるピーク強度比を求め、これを表６の「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｓ」の欄に示した。
【００９６】
【表６】
2016185921.tif 000008
【００９７】
表６および前掲の表５において、試料番号に＊を付したものは、この発明の範囲外の試料である。すなわち、表６において、「焼結性」が「×」、「比誘電率」が６．０以上、「機械強度」が１５０ＭＰａ未満、のいずれかに該当する試料を、この発明の範囲外とした。
【００９８】
この発明の範囲内の試料、すなわち、試料４０、４１、および４３は、「焼結性」が「○」、「比誘電率」が６．０未満、かつ「機械強度」が１５０ＭＰａ以上といった条件を満たしている。表６から、この発明の範囲内の試料は、「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｓ」が０．０２２以上かつ０．４５２以下であることがわかる。
【００９９】
また、この発明の範囲内の試料は、表５に示した各試料に係る調合粉末に含まれる酸化物の各々の量を、元素ごとに合計して求めると、「ＳｉＯ２」が６５重量部以上かつ８０重量部以下、「ＢａＯ」が５重量部以上かつ２５重量部以下、「Ａｌ２Ｏ３」が１重量部以上かつ１０重量部以下、「ＭｎＯ」が０．１重量部以上かつ５重量部以下、「Ｂ２Ｏ３」が０．１重量部以上かつ５重量部以下、および「Ｌｉ２Ｏ」が０．１重量部以上かつ３重量部未満、という条件を満たしている。
【０１００】
これらに対して、この発明の範囲外の試料３９は、表６に示した「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｓ」が０．０２２未満であり、「焼結性」は「×」であった。
【０１０１】
この発明の範囲外の試料４２および４４は、「ピーク強度比  Ｐｑ／Ｐｓ」が０．４５２を超えた。
【符号の説明】
【０１０２】
１  多層回路基板
２  セラミック層
３，２３  積層体
４，５  外部導体膜
６  内部導体膜
７  ビア導体
２６〜３１  外部端子電極
【図１】
2016185921.tif 000009
【図２】
2016185921.tif 000010
【国際調査報告】
2016185921.tif 000011
2016185921.tif 000012
2016185921.tif 000013
2016185921.tif 000014