(57)【要約】【課題】  焼成時に誘電体層と電極層との界面はがれが発生するのをなくし、また焼成時に誘電体層の特性を劣化させるのを防ぐことができるＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストを提供すること。【解決手段】  ＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストは、ＣｕまたはＡｇの粉末を８５〜９９．５質量部、チタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスを０．５〜１５質量部を含むとともに、有機樹脂バインダおよび有機溶剤を含んで成るものであって、結晶化ガラスは、ＢａＯを５５．１〜５９．７質量％、ＴｉＯ２を２４．０〜２６．０質量％、ＳｉＯ２を７．７〜１１．３質量％、Ａｌ２Ｏ３を６．６〜９．７質量％、ＳｒＯを０．７質量％以下、Ｎａ２Ｏを０．５質量％以下、ＣａＯを０．４質量％以下含んでいる。【選択図】  図１
2005100915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣｕまたはＡｇの粉末を８５〜９９．５質量部、チタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスを０．５〜１５質量部を含むとともに、有機樹脂バインダおよび有機溶剤を含んで成るＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストであって、前記結晶化ガラスは、ＢａＯを５５．１〜５９．７質量％、ＴｉＯ２を２４．０〜２６．０質量％、ＳｉＯ２を７．７〜１１．３質量％、Ａｌ２Ｏ３を６．６〜９．７質量％、ＳｒＯを０．７質量％以下、Ｎａ２Ｏを０．５質量％以下、ＣａＯを０．４質量％以下含んでいることを特徴とするＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペースト。
【請求項２】
絶縁基板の内部に形成されたＢａＴｉＯ３系誘電体から成る誘電体層と、その上下主面にそれぞれ形成された電極層と、該電極層の少なくとも一方に接続される貫通導体とを具備したコンデンサ内蔵多層配線基板における前記貫通導体を形成するための導体ペーストであって、ＣｕまたはＡｇの粉末を５０．０〜９５．０質量部、チタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスを５．０〜５０．０質量部含むとともに、有機樹脂バインダおよび有機溶剤を含んで成り、前記結晶化ガラスは、ＢａＯを５５．１〜５９．７質量％、ＴｉＯ２を２４．０〜２６．０質量％、ＳｉＯ２を７．７〜１１．３質量％、Ａｌ２Ｏ３を６．６〜９．７質量％、ＳｒＯを０．７質量％以下、Ｎａ２Ｏを０．５質量％以下、ＣａＯを０．４質量％以下含んでいることを特徴とする導体ペースト。
【請求項３】
絶縁基板の内部に形成されたＢａＴｉＯ３系誘電体から成る誘電体層と、その上下主面にそれぞれ形成された電極層と、該電極層の少なくとも一方に接続される貫通導体とを具備しており、前記電極層は、請求項１記載のＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストを焼成することによって形成されていることを特徴とするコンデンサ内蔵多層配線基板。
【請求項４】
絶縁基板の内部に形成されたＢａＴｉＯ３系誘電体から成る誘電体層と、その上下主面にそれぞれ形成された電極層と、該電極層の少なくとも一方に接続される貫通導体とを具備しており、前記貫通導体は、請求項２記載の導体ペーストを焼成することによって形成されていることを特徴とするコンデンサ内蔵多層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢａＴｉＯ３系セラミックコンデンサやＢａＴｉＯ３系のコンデンサ素子を内蔵する多層配線基板等に用いるＣｕまたはＡｇの電極を形成するためのＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストおよび導体ペーストおよびそれらを用いて作製したコンデンサ内蔵多層配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型軽量化と電子部品の高密度実装化に伴い、コンデンサの小型化、大容量化の要求が高まってきている。コンデンサを小型化、大容量化するには、誘電体層を薄くするか、高い比誘電率をもつ誘電体材料を使用する必要がある。そのため、誘電体材料には、高い比誘電率であることが要求される。
【０００３】
高い比誘電率をもつ誘電体材料の１つに、ペロブスカイト構造を有するＢａＴｉＯ３がある。ＢａＴｉＯ３を主成分とするセラミックコンデンサは、ＢａＴｉＯ３を主成分とする誘電体層と電極層とを1250℃〜1350℃で同時焼成することにより得られる。このように、高温での焼成が必要なため、電極層にはＣｕ，Ａｇ等の低抵抗導体材料が使用できず、高融点金属材料であるＰｄ，Ｐｔ，Ｎｉ等が使用されており、セラミックコンデンサの抵抗値を増加させる原因となっている。
【０００４】
Ｃｕ，Ａｇ等の低抵抗導体材料を使用するためには、ＢａＴｉＯ３を950℃以下の低温で焼結させる必要があり、大量の焼結助剤を使用しなければならない。しかし、一般に誘電体の比誘電率は対数混合則に従い、添加ガラス量の増加による誘電率の低下が顕著である。
【０００５】
また、半導体チップを実装するＬＴＣＣ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板の内部に大容量のコンデンサ素子を内蔵する構造が提案されている。コンデンサ素子を半導体チップにより近いＬＴＣＣ基板の内部に配置させることにより、半導体チップに影響を与える電源のインピーダンスを下げることができ、基板全体を小型化することができる。
【０００６】
ＬＴＣＣ基板の内部にコンデンサ素子を形成する方法として、例えばスクリーン印刷法で平行平板コンデンサを形成する方法がある。このようなコンデンサ素子内蔵型のＬＴＣＣ基板は、セラミックグリーンシート上に電極層、誘電体層、電極層を交互にスクリーン印刷した後、積み重ねて積層して、ＬＴＣＣ基板となるセラミックグリーンシートと同時焼成することにより作製することができる。
【０００７】
ここで用いられるコンデンサ素子は、ＬＴＣＣ基板と同時焼成するため、ＬＴＣＣ基板の焼成温度である約950℃以下で焼結するものでなければならない。
【０００８】
また、上記したコンデンサ素子に使用する電極層の材料の選択も重要である。すなわち、焼成時に誘電体層との界面はがれを生じさせないことや、誘電体との同時焼成時に誘電体層の比誘電率を低下させないものであることが要求される。また、この電極層の材料は、コンデンサ素子内蔵基板に用いる場合、ＬＴＣＣ基板の内部の成分と誘電体内成分が相互拡散して、同時焼成時に誘電体の誘電率が減少することを防ぐことができる材料であることが重要である。
【０００９】
しかし、一般的にＢａＴｉＯ３に比べてＣｕ，Ａｇ等の導体材料は収縮温度が低いため、両者の収縮温度を一致させなくてはならない。例えば、特許文献１には電極内にＢａＴｉＯ３粉末を添加する手法が開示されている。また、両者の収縮温度を一致させるために、電極内にＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスを添加する方法やＢａＴｉＯ３粉体を微粉にする方法なども提案されている。
【００１０】
さらに、上記コンデンサ素子に接続される貫通導体に使用する導体材料の選択も重要である。すなわち、焼成時にＬＴＣＣ基板と貫通導体との間にはがれが生じた場合、ＬＴＣＣ基板内の封止性が保たれずＬＴＣＣ基板の信頼性を著しく低下する結果となる。また、焼成時にこの貫通導体の成分が誘電体層に流入しても、誘電体の誘電率を減少させないものでなければならない。
【００１１】
そして、ＬＴＣＣ基板と貫通導体との間にはがれを生じさせないようにするために、貫通導体内に例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系ガラスを添加する方法が提案されている。
【特許文献１】特開2003-68559号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、電極内にＢａＴｉＯ３を添加させただけでは、誘電体層と電極層との濡れ性が低く、焼成時に界面はがれが生じることがある。また、電極内にガラスを添加した場合、焼成時に電極内のガラス成分が誘電体層の内部に流入して、誘電体層の特性を劣化させるといった問題があった。
【００１３】
また、貫通導体内に上記ガラスを添加しただけでは、焼成時に貫通導体の成分が誘電体層に流入し、誘電体層の誘電率を減少させるといった問題があった。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、焼成時に誘電体層と電極層との界面はがれが発生するのをなくし、また焼成時に誘電体層の特性を劣化させることを防ぐことができるＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストを提供することにある。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、焼成時にＬＴＣＣ基板内の封止性を保ち、かつ焼成時に誘電体層の誘電率を減少させることを防ぐことができる導体ペーストを提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、焼成時に誘電体層と電極層との界面はがれがなく、かつ焼成時に誘電体層の特性が劣化することのないコンデンサ内蔵多層配線基板を提供することにある。また、焼成時に基板内の封止性が保たれ、かつ焼成時に誘電体層の特性が劣化することのないコンデンサ内蔵多層配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストは、ＣｕまたはＡｇの粉末を８５〜９９．５質量部、チタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスを０．５〜１５質量部を含むとともに、有機樹脂バインダおよび有機溶剤を含んで成るＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストであって、前記結晶化ガラスは、ＢａＯを５５．１〜５９．７質量％、ＴｉＯ２を２４．０〜２６．０質量％、ＳｉＯ２を７．７〜１１．３質量％、Ａｌ２Ｏ３を６．６〜９．７質量％、ＳｒＯを０．７質量％以下、Ｎａ２Ｏを０．５質量％以下、ＣａＯを０．４質量％以下含んでいることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の導体ペーストは、絶縁基板の内部に形成されたＢａＴｉＯ３系誘電体から成る誘電体層と、その上下主面にそれぞれ形成された電極層と、該電極層の少なくとも一方に接続される貫通導体とを具備したコンデンサ内蔵多層配線基板における前記貫通導体を形成するための導体ペーストであって、ＣｕまたはＡｇの粉末を５０．０〜９５．０質量部、チタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスを５．０〜５０．０質量部含むとともに、有機樹脂バインダおよび有機溶剤を含んで成り、前記結晶化ガラスは、ＢａＯを５５．１〜５９．７質量％、ＴｉＯ２を２４．０〜２６．０質量％、ＳｉＯ２を７．７〜１１．３質量％、Ａｌ２Ｏ３を６．６〜９．７質量％、ＳｒＯを０．７質量％以下、Ｎａ２Ｏを０．５質量％以下、ＣａＯを０．４質量％以下含んでいることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明のコンデンサ内蔵多層配線基板は、絶縁基板の内部に形成されたＢａＴｉＯ３系誘電体から成る誘電体層と、その上下主面にそれぞれ形成された電極層と、該電極層の少なくとも一方に接続される貫通導体とを具備しており、前記電極層は、上記本発明のＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストを焼成することによって形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明のコンデンサ内蔵多層配線基板は、絶縁基板の内部に形成されたＢａＴｉＯ３系誘電体から成る誘電体層と、その上下主面にそれぞれ形成された電極層と、該電極層の少なくとも一方に接続される貫通導体とを具備しており、前記貫通導体は、上記本発明の導体ペーストを焼成することによって形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペーストによれば、電極ペースト中に、誘電体の主成分であるＢａＴｉＯ３との濡れ性の良いチタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスが含まれているため、誘電体層に上記したチタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスが流入しても誘電体層の比誘電率を低下させることがなく、焼成時の電極層と誘電体層との界面はがれをなくすことができる。
【００２２】
また、結晶化ガラスは、ＢａＯを55.1〜59.7質量％、ＴｉＯ２を24.0〜26.0質量％、ＳｉＯ２を7.7〜11.3質量％、Ａｌ２Ｏ３を6.6〜9.7質量％、ＳｒＯを0.7質量％以下、Ｎａ２Ｏを0.5質量％以下、ＣａＯを0.4質量％以下含んでいることから、結晶化ガラスの結晶化の際に誘電体層の主成分と同じＢａＴｉＯ３結晶を析出するため、結晶化ガラスの誘電体層への流入による比誘電率の低下を有効に抑えることができる。
【００２３】
また、本発明の導体ペーストによれば、導体ペースト中に誘電体層の主成分であるＢａＴｉＯ３との濡れ性の良いチタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスが含まれているため、誘電体層に上記のチタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスが流入しても誘電体層の比誘電率を低下させることがなく、かつ焼成時のＬＴＣＣ基板と貫通導体との間のはがれをなくすことができる。
【００２４】
また、本発明のコンデンサ内蔵多層配線基板によれば、電極内に誘電体の主成分であるＢａＴｉＯ３との濡れ性の良いチタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスが含まれているため、焼成時に誘電体層に上記したチタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスが流入しても誘電体層の比誘電率を低下させることがなく、かつ焼成時の電極層と誘電体層との界面はがれのないコンデンサ内蔵多層配線基板を提供することができる。
【００２５】
また、本発明のコンデンサ内蔵多層配線基板によれば、貫通導体内に誘電体層の主成分であるＢａＴｉＯ３との濡れ性の良いチタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスが含まれているため、焼成時に誘電体層に上記したチタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスが流入しても誘電体層の比誘電率を低下させることがなく、かつ焼成時のＬＴＣＣ基板と貫通導体との間にはがれのないコンデンサ内蔵多層配線基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明のＢａＴｉＯ３系誘電体用電極ペースト（以下、電極ペーストともいう）を添付図面に基づき以下に詳細に説明する。図１は、本発明の電極ペーストを使用して作製したコンデンサ素子内蔵型のＬＴＣＣ基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１はＬＴＣＣ基板内に内蔵された誘電体層、２は電極層、３はＬＴＣＣ基板である。図２は、本発明の電極ペーストおよび導体ペーストを使用して作製したコンデンサ内蔵型のＬＴＣＣ基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図２において、１はＬＴＣＣ基板内に内蔵された誘電体層、２は電極層、３はＬＴＣＣ基板、４は貫通導体である。
【００２７】
本発明において、誘電体層１は上下面を電極層２に挟み込まれてＬＴＣＣ基板３の内部に配置されている。また、貫通導体４は電極層２の少なくとも一方に接続されＬＴＣＣ基板３の外部との接続を行う。誘電体層１は、誘電体粉末と焼結助剤と有機樹脂バインダと有機溶剤とからなる誘電体層用ペーストを印刷形成して、ＬＴＣＣ基板３と同時焼成することにより作製される。誘電体粉末としては、例えば、ＢａＴｉＯ３の他に、ＳｒＴｉＯ３，ＭｇＴｉＯ３，ＢａＺｒＯ３のようなペロブスカイト構造を有するもの等が挙げられる。
【００２８】
焼結助剤としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３は上記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等のガラス、またはＣｕＯ等の金属酸化物が挙げられる。
【００２９】
誘電体層用ペーストに用いられる有機樹脂バインダおよび有機溶剤としては、ＬＴＣＣ基板３となるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）との同時焼成が可能であれば特に制限されるものではなく、例えばグリーンシートに配合される有機樹脂バインダ，有機溶剤と同様のものが使用可能である。
【００３０】
電極層２は、ＣｕまたはＡｇの粉末を85〜99.5質量部、チタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスを0.5〜15質量部含むとともに、有機樹脂バインダおよび有機溶剤を含んで成る電極ペーストを印刷形成して、グリーンシートと同時焼成することにより作製される。
【００３１】
チタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスの組成比は、焼成時に誘電体層１と電極層２との界面はがれを生じない、ＣｕまたはＡｇの粉末に対して最小の比率であることが好ましい。結晶化ガラスのガラス組成比がＣｕまたはＡｇの粉末に対して15質量部を超える場合、焼成時に電極層２のガラス成分が誘電体層１へ多く流入して、誘電体層１の特性を劣化させやすい傾向がある。他方、結晶化ガラスのガラス組成比が0.5質量部未満の場合、結晶化ガラスが少ないため、ＢａＴｉＯ３との濡れ性の良い部分が少なくなることにより、焼成時に誘電体層１と電極層２との界面はがれが生じやすい傾向がある。
【００３２】
ＣｕまたはＡｇの粉末は、ＬＴＣＣ基板３用の電極として用いる場合には、同時焼成時のＬＴＣＣ基板３の成分と誘電体層１の成分との相互拡散を抑えるために、直径５μｍ以下の粒径の細かいものであることが好ましい。
【００３３】
結晶化ガラスは、その結晶化の際にＢａＯとＴｉＯ２が結合してＢａＴｉＯ３結晶を析出するものである。主相としてＢａＴｉＯ３結晶を析出するため、結晶化ガラスが焼成時の拡散により誘電体層１の内部に流入しても誘電体層１の特性を劣化させることがない。また、結晶化ガラスの電極層２への添加により誘電体層１と電極層２との濡れ性が向上し、焼成時の界面はがれの発生を防ぐことが可能となる。
【００３４】
本発明の結晶化ガラスは、そのガラス組成比が、ＢａＯを55.1〜59.7質量％、ＴｉＯ２を24.0〜26.0質量％、ＳｉＯ２を7.7〜11.3質量％、Ａｌ２Ｏ３を6.6〜9.7質量％、ＳｒＯを0.7質量％以下、Ｎａ２Ｏを0.5質量％以下、ＣａＯを0.4質量％以下含むものであり、各成分の合計が100質量％となるように調整する。ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｒＯ，Ｎａ２Ｏ，ＣａＯは、ガラス化のための網目形成酸化物、中間酸化物、網目修飾酸化物であるため、ガラス化するための最小の比率であることが好ましい。ＢａＯが59.7質量％を超え、ＴｉＯ２が26.0質量％を超え、ＳｉＯ２が7.7質量％を超え、Ａｌ２Ｏ３が6.6質量％未満の場合、この組成物をガラス化させることが困難となりやすい。また、ＢａＯが55.1質量％未満、ＴｉＯ２を24.0質量％未満、ＳｉＯ２が11.3質量％未満、Ａｌ２Ｏ３が9.7質量％を超え、ＳｒＯが0.7質量％を超え、Ｎａ２Ｏが0.5質量％を超え、ＣａＯが0.4質量％を超える場合、ＢａＯ，ＴｉＯ２以外の成分の、誘電体層１の内部への流入量が多くなり、誘電体層１の特性を劣化させやすい傾向がある。
【００３５】
また、誘電率の高い結晶を析出させるガラスとして、ＢａＴｉＯ３を析出するものの他に、ＮａＮｂ２Ｏ５を析出するものもあるが、電極ペースト中に含まれるガラスは、誘電体層１の結晶相と同じ結晶相を析出するものが好ましい。すなわち、誘電体層１の主成分がＢａＴｉＯ３ならばＢａＴｉＯ３を析出する結晶化ガラスを、誘電体層１の主成分がＮａＮｂ２Ｏ５ならばＮａＮｂ２Ｏ５を析出する結晶化ガラスを電極ペースト用の添加物として使用することが好ましい。
【００３６】
ＬＴＣＣ基板３は、ガラスまたはガラスとセラミック粉末との混合物に、有機樹脂バインダと有機溶剤を混合して、ドクターブレード方法などで形成したグリーンシートを焼成することによって形成される。
【００３７】
ここで、ＬＴＣＣ基板３のガラスとしては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は上記と同じである），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３は上記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。
【００３８】
また、セラミック粉末としては、例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等が挙げられる。
【００３９】
このガラス粉末およびセラミック粉末に添加混合される有機樹脂バインダとしては、従来からグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体で、具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラール系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。
【００４０】
グリーンシートを成形するためのスラリーに用いられる有機溶剤としては、ガラス粉末とセラミック粉末、および有機樹脂バインダを分散させ、グリーンシート成形に適した粘度のスラリーが得られるように、例えば炭化水素類，エーテル類，エステル類，ケトン類，アルコール類等の有機溶剤が挙げられる。
【００４１】
貫通導体４は、ＣｕまたはＡｇの粉末を50.0〜95.0質量部、チタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスを5.0〜50.0質量部含むとともに、有機樹脂バインダおよび有機溶剤を含んで成る。
【００４２】
チタン酸バリウム結晶を析出する結晶化ガラスの組成比は、焼成時にＬＴＣＣ基板３と貫通導体４とのはがれを生じない、ＣｕまたはＡｇの粉末に対して最小の比率であることが好ましい。結晶化ガラスのガラス組成比がＣｕまたはＡｇの粉末に対して50.0質量部を超える場合、焼成時に貫通導体４のガラス成分が誘電体層１へ多く流入して、誘電体層１の比誘電率を減少させやすい傾向がある。他方、結晶化ガラスのガラス組成比が5.0質量部未満の場合、結晶化ガラスが少ないため、ＬＴＣＣ基板３と貫通導体４との濡れ性の良い部分が少なくなることにより、焼成時にＬＴＣＣ基板３と貫通導体４とのはがれが生じやすい傾向がある。
【００４３】
結晶化ガラスは、その結晶化の際にＢａＯとＴｉＯ２が結合してＢａＴｉＯ３結晶を析出するものである。主相としてＢａＴｉＯ３結晶を析出するため、結晶化ガラスが焼成時の拡散により誘電体層１の内部に流入しても誘電体層１の比誘電率を減少させることが少ない。また、結晶化ガラスの貫通導体４への添加によりＬＴＣＣ基板３と貫通導体４との濡れ性が向上し、焼成時のはがれの発生を防ぐことが可能となる。
【００４４】
本発明の結晶化ガラスは、そのガラス組成比が、ＢａＯを55.1〜59.7質量％、ＴｉＯ２を24.0〜26.0質量％、ＳｉＯ２を7.7〜11.3質量％、Ａｌ２Ｏ３を6.6〜9.7質量％、ＳｒＯを0.7質量％以下、Ｎａ２Ｏを0.5質量％以下、ＣａＯを0.4質量％以下含むものであり、各成分の合計が100質量％となるように調整する。ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＳｒＯ，Ｎａ２Ｏ，ＣａＯは、ガラス化のための網目形成酸化物、中間酸化物、網目修飾酸化物であるため、ガラス化するための最小の比率であることが好ましい。ＢａＯが59.7質量％を超え、ＴｉＯ２が26.0質量％を超え、ＳｉＯ２が7.7質量％を超え、Ａｌ２Ｏ３が6.6質量％未満の場合、この組成物をガラス化させることが困難となりやすい。また、ＢａＯが55.1質量％未満、ＴｉＯ２を24.0質量％未満、ＳｉＯ２が11.3質量％未満、Ａｌ２Ｏ３が9.7質量％を超え、ＳｒＯが0.7質量％を超え、Ｎａ２Ｏが0.5質量％を超え、ＣａＯが0.4質量％を超える場合、ＢａＯ，ＴｉＯ２以外の成分の、誘電体層１の内部への流入量が多くなり、誘電体層１の特性を劣化させやすい傾向がある。
【００４５】
このようなＬＴＣＣ基板３の内部に誘電体層１および電極層２を形成する方法として、例えばスクリーン印刷法で平行平板コンデンサを形成する方法がある。また、ＬＴＣＣ基板３内に貫通導体４を形成する方法として、機械的加工による貫通孔形成工程とスクリーン印刷法を組み合わせることが挙げられる。
【００４６】
まず、ＬＴＣＣ基板３用のグリーンシート上に電極層用ペースト，誘電体層用ペースト，電極層用ペーストを交互にスクリーン印刷した層を形成する。次に、機械的加工によりＬＴＣＣ基板３内に貫通孔を形成し、その後スクリーン印刷法により貫通孔内に上記導体ペーストを充填する。次に、グリーンシートを重ね合わせ積層する。最後に、積層されたものを800〜1000℃の温度で焼成することにより作製される。
【実施例１】
【００４７】
本発明の電極ペーストの実施例を以下に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４８】
ＬＴＣＣ基板の絶縁層となるグリーンシートを得るために、ガラスとしてＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ系ガラス粉末60質量％と、セラミック粉末としてＡｌ２Ｏ３粉末40質量％とを混合し、この無機粉末100質量部に有機樹脂バインダとしてアクリル樹脂12質量部、フタル酸系可塑剤６質量部および溶剤としてトルエン30質量部を加え、ボールミル法により混合しスラリーとした。このスラリーを用いて、ドクターブレード法により厚さ200μｍのグリーンシートを成形した。
【００４９】
次に、このグリーンシート上に、電極ペーストをスクリーン印刷により塗布し、縦100ｍｍ×横100ｍｍ×厚み12μｍのコンデンサ素子の電極パターンを形成した。
【００５０】
電極層の紛体組成として、Ｃｕの粉末と結晶化ガラスとを表１に示す比率で混合した。また、比較のために、その他の組成の結晶化ガラスを表１に示す比率で混合した。この粉体にアクリル系バインダおよびテルピネオールを加えて、３本ロールにより適度な粘度になるように混合した。
【００５１】
次に、印刷した電極ペースト中の有機溶剤を80℃の温風により乾燥した。
【００５２】
次に、この電極ペースト上に、誘電体層用ペーストをスクリーン印刷により塗布し、縦22ｍｍ×横22ｍｍ×厚み20μｍのコンデンサ素子の電極パターンを形成した。
【００５３】
コンデンサ素子の誘電体層の粉末は、ＢａＴｉＯ３と焼結助剤からなるものを使用した。この粉末に、有機樹脂バインダ，分散剤，有機溶剤を加えて混練し、ペースト状にした。有機樹脂バインダとしてはアクリル系バインダを、分散剤としてはノニオン系のものを使用した。また、有機溶剤としてテルピネオールを使用した。
【００５４】
次に、印刷した誘電体層用ペースト中の有機溶剤を80℃の温風により乾燥した。
【００５５】
次に、この誘電体層用ペースト上に、電極ペーストを同じ要領で塗布し、縦20ｍｍ×横20ｍｍ×厚み12μｍのコンデンサ素子の電極パターンを形成した。
【００５６】
このように誘電体層用ペースト上に形成した配線導体用ペースト中の有機溶剤を80℃の温風により乾燥した。
【００５７】
最後に、このコンデンサ素子（コンデンサ素子）を形成したグリーンシートをＮ２雰囲気中で950℃で40分間焼成してコンデンサ素子内蔵型のＬＴＣＣ基板を作製した。
【００５８】
得られたＬＴＣＣ基板について、そのコンデンサ素子の電気的な容量を測定した。容量の測定は、測定周波数１ＭＨｚ、測定温度25℃の条件で、アジレントテクノロジー株式会社製インピーダンス測定器（型式：4294Ａプレシジョンインピーダンスアナライザ、測定精度：±0.08％）を用いて測定した。
【００５９】
次に、コンデンサ素子の電極面積、誘電体層の厚みを測定した。電極面積は、ＬＴＣＣの上面から金属顕微鏡（倍率は25倍）により測定した。誘電体層の厚みは、ＬＴＣＣ基板の断面を鏡面研磨仕上げした後、金属顕微鏡（倍率は100倍）により測定した。
【００６０】
そして、測定によって得られた容量、電極面積、および誘電体の厚みに基づいて比誘電率を算出した。誘電体層の材料の比誘電率は平行平板コンデンサの場合、Ｃ＝ε0・εr・Ｓ／ｄ（Ｃ：容量素子の容量、ε0：空気中の誘電率、εr：誘電体層の材料の比誘電率、Ｓ：電極面積、ｄ：電極間距離）の関係から与えられる。得られた結果を表１に示す。
【表１】
2005100915.tif 000003
【００６１】
表１から、電極ペーストの結晶化ガラスとして、ＢａＯ−ＴｉＯ２―ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系ガラスを使用したサンプル１は、250以上の高い比誘電率を有していることが分かった。これに対して、電極ペーストのガラスとして、チタン酸バリウム結晶を析出しない、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＢａＯ−ＣａＯ系ガラス、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−ＢａＯ−ＳｒＯ系ガラス、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスを使用したサンプル２〜５は、比誘電率が200以下の低い値となっていることが分かった。
【００６２】
また、上記請求項範囲外のガラス組成比のものとして、ＢａＯを60.7質量％、ＴｉＯ２を27.0質量％、ＳｉＯ２を6.7質量％、Ａｌ２Ｏ３を5.6質量％である組成物をガラス化することを試みたが、ガラス化の過程である組成物の溶融からの急冷時に、失透が発生しガラス化することができなかった。
【実施例２】
【００６３】
絶縁層となるグリーンシートを得るために、ガラスとしてＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ系ガラス粉末60質量部と、セラミック粉末としてＡｌ２Ｏ３粉末40質量部とを混合し、この無機粉末100質量部に有機樹脂バインダとしてアクリル樹脂12質量部、フタル酸系可塑剤６質量部および溶剤としてトルエン30質量部を加え、ボールミル法により混合しスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ200μｍのグリーンシートを成形した。
【００６４】
次に、このグリーンシートから第１グリーンシート、第２グリーンシートの２枚を用意した。これらのグリーンシート上に本発明のコンデンサ素子を形成した。コンデンサ素子の誘電率が導体ペーストの種類に依存するかどうかを調べるため、同じ製造工程で作製したコンデンサ素子を２素子形成し、それぞれに貫通導体Ａ，Ｂを接続し作製したコンデンサ素子の誘電体層の誘電率を比較した。以下、作製方法、評価方法を示す。
【００６５】
まず、第１グリーンシートと第２グリーンシートに機械的加工により貫通孔を形成した。貫通孔は、断面形状が直径0.2ｍｍの円形となるように加工した。
【００６６】
次に、第１グリーンシートと第２グリーンシートに形成された貫通孔内に、本発明の導体ペーストＡと比較のために作製した導体ペーストＢを充填した。貫通導体Ａに使用されるガラスの組成比として、ＢａＯが55.1質量％、ＴｉＯ２が24.0質量％、ＳｉＯ２が11.3質量％、Ａｌ２Ｏ３が9.7質量％を含んで成るものを使用した。また、貫通導体Ｂに使用されるガラスとして、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系ガラスであって、ＢａＯ，ＴｉＯ２を含まないものを使用した。
【００６７】
次に、第２グリーンシートに形成された導体ペースト上に、電極層用ペーストをスクリーン印刷により表２に示す寸法に塗布しコンデンサ素子電極パターンを形成した。
【表２】
2005100915.tif 000004
【００６８】
電極層に含まれる紛体として、Ｃｕを99.0質量部、ガラスを1.0質量部を含んで成り、ガラス組成比が、ＢａＯを55.1質量％、ＴｉＯ２を24.0質量％、ＳｉＯ２を11.3質量％、Ａｌ２Ｏ３を9.7質量％を含んで成るものを使用した。
【００６９】
次に、この粉体にアクリル樹脂バインダ、テルピネオールを加えて、３本ロールにより適度な粘度になるように混合した。
【００７０】
次に、印刷した電極層用ペースト中の有機溶剤を80℃の温風により乾燥させた。
【００７１】
次に、第２グリーンシートの表面に形成された電極層用ペースト上に、誘電体層用ペーストをスクリーン印刷により表２に示す寸法に塗布し、コンデンサ素子の誘電体層と成るパターンを形成した。誘電体層の誘電体の粉末としては、ＢａＴｉＯ３と焼結助剤からなるものを使用した。この粉末に、有機樹脂バインダ，分散剤，有機溶剤を加えて混練しペースト状にした。有機樹脂バインダとしてアクリル樹脂バインダを、分散剤としてノニオン系のものを使用した。また、有機溶剤としてテルピネオールを使用した。
【００７２】
次に、印刷した誘電体層用ペースト中の有機溶剤を80℃の温風により乾燥させた。
【００７３】
次に、第２グリーンシートの表面に形成された誘電体層用ペースト上に、電極層用ペーストを同じ要領で表２に示す寸法に塗布しコンデンサ素子電極パターンを形成した。
【００７４】
次に、印刷した電極層用ペースト中の有機溶剤を80℃の温風により乾燥させた。
【００７５】
次に、プローブをあてるために必要な表層パッドを形成するために、第１グリーンシートの表面と第２グリーンシートの裏面に配線導体パターンを形成した。
【００７６】
次に、印刷した配線導体用ペースト中の有機溶剤を80℃の温風により乾燥させた。
【００７７】
次に、第１グリーンシートと第２グリーンシートを重ね合わせ55ｋｇ／ｃｍ２の圧力で真空プレスすることによりセラミックグリーンシート積層体を得た。
【００７８】
次に、このコンデンサ素子を形成したセラミックグリーンシート積層体をＮ２雰囲気で900℃、40分間焼成した。焼成工程における雰囲気の条件は、誘電体層用ペースト，電極層用ペースト，導体ペースト，グリーンシートに含まれる有機樹脂バインダ、有機溶剤を分解させるために、60℃の温水に通したＮ２を炉内に供給したものとした。
【００７９】
得られたコンデンサ素子内蔵基板について、コンデンサ素子の電気的な容量を測定した。容量の測定は、測定周波数１ｋＨｚ、測定温度25℃の条件で、インピーダンス測定器（型式：４２９４Ａプレシジョンインピーダンスアナライザ、測定精度：±0.08％、アジレントテクノロジー株式会社製）を用いて行なった。
【００８０】
次に、コンデンサ素子の電極面積および誘電体層の厚みの測定および算出を行った。電極面積は、ＬＴＣＣ基板の断面を鏡面研磨仕上げした後、金属顕微鏡（型式：デジタルＨＦマイクロスコープＶＨ−８０００、ＫＥＹＥＮＣＥ社、倍率：50倍）により測定した電極の一辺の長さから算出した。誘電体層の厚みは、ＬＴＣＣ基板の断面を鏡面研磨仕上げした後、金属顕微鏡（型式：デジタルＨＦマイクロスコープＶＨ−８０００、ＫＥＹＥＮＣＥ社、倍率：50倍）により測定した。
【００８１】
そして、測定によって得られた容量，電極面積，誘電体層の厚みに基づいて比誘電率を算出した。誘電体層の材料の比誘電率は平行平板コンデンサの場合、Ｃ＝ε0・εr・Ｓ／ｄ（Ｃ：容量素子の容量、ε0：空気中の誘電率、εr：誘電体層の材料の比誘電率、Ｓ：電極面積、ｄ：電極間距離）の関係から与えられる。
【００８２】
形成した貫通導体Ａ，Ｂに対して得られたコンデンサ素子を内蔵するコンデンサ内蔵多層配線基板Ａ，Ｂ（以下、コンデンサ内蔵基板Ａ，Ｂという）におけるコンデンサの誘電体層の比誘電率を、コンデンサ素子の電極パターンの電極面積に対する値として算出した結果を表２に示す。
【００８３】
表２により、コンデンサ内蔵基板Ａ，Ｂともに、電極面積が0.16ｍｍ２のコンデンサ素子の比誘電率が他の電極面積のものに比べて低下しており、これは導体ペーストの成分が誘電体層へ流入し、電極面積の小さいコンデンサ素子がより流入の影響を受けやすくなっていることを反映していることが分かる。
【００８４】
しかし、同じ電極面積が0.16ｍｍ２のコンデンサ内蔵基板Ａ，Ｂを比較すると、本発明の導体ペーストを使用したコンデンサ内蔵基板Ａの方が、従来のコンデンサ内蔵基板Ｂよりも比誘電率が高くなっており、本発明の導体ペーストが誘電体層の誘電率の低下を抑える働きがあることが分かる。すなわち、本発明の導体ペーストを使用することにより、0.16ｍｍ２付近の電極面積をもつ小さなコンデンサ素子を、高い誘電率でもって形成することが可能になることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の電極ペーストを使用して作製したコンデンサ素子内蔵型のＬＴＣＣ基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の導体ペーストを使用して作製したコンデンサ素子内蔵型のＬＴＣＣ基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・誘電体層
２・・・電極層
３・・・ＬＴＣＣ基板
４・・・貫通導体
【図１】
2005100915.tif 000005
【図２】
2005100915.tif 000006