(57)【要約】      （修正有）【課題】高誘電率ガラスセラミック層と低誘電率ガラスセラミック層の界面における剥離が生じにくく、低温焼成が可能で、しかも高周波用途に用いるのに適した複合積層セラミック電子部品を提供すること。【解決手段】一般式：ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2（ただし、ｘ、ｙ、ｚはモル％、８≦ｘ≦１８、５２．５≦ｙ≦６５、および２０≦ｚ≦３９．５であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、Ｒｅは希土類元素の１種以上）で表される第１セラミック成分と、第１ガラス成分とを含む比誘電率εｒが２０以上の高誘電率ガラスセラミック層と、第２ガラス成分５０〜１００重量％と、を含む比誘電率εｒが１０以下の低誘電率ガラスセラミック層と、を積層してなる、複合積層セラミック電子部品。【選択図】図２
2005217170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式：ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2（ただし、ｘ、ｙ、ｚはモル％、８≦ｘ≦１８、５２．５≦ｙ≦６５、および２０≦ｚ≦３９．５であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、Ｒｅは希土類元素の１種以上）で表される第１セラミック成分と、第１ガラス成分とを含む比誘電率εｒが２０以上の高誘電率ガラスセラミック層と、
アルミナ、またはアルミナとスピネルとの混合物からなる第２セラミック成分０〜５０重量％と、酸化ケイ素をＳｉＯ2換算で３０〜６０モル％、酸化バリウムをＢａＯ換算で２０〜４０モル％、酸化マグネシウムをＭｇＯ換算で０〜４０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で０〜４０モル％、および酸化ホウ素をＢ2Ｏ3換算で０〜２０モル％含み、かつ、ＭｇＯとＺｎＯとの合計が１０〜４０モル％である第２ガラス成分５０〜１００重量％と、を含む比誘電率εｒが１０以下の低誘電率ガラスセラミック層と、
を積層してなる、複合積層セラミック電子部品。
【請求項２】
前記第１ガラス成分は、ＳｉＯ2を１０〜２５重量％、Ｂ2Ｏ3を１０〜４０重量％、ＭｇＯを２５〜５５重量％、ＺｎＯを０〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3を０〜１５重量％、Ｌｉ2Ｏを０．５〜１０重量％、およびＲＯを０〜１０重量％（ただし、Ｒは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａのうち少なくとも１種）含む、請求項１に記載の複合積層セラミック電子部品。
【請求項３】
前記高誘電率ガラスセラミック層は、さらに、酸化銅をＣｕＯ換算で３重量％以下、および、酸化チタンをＴｉＯ2換算で０．１〜１０重量％含む、請求項１または２に記載の複合積層セラミック電子部品。
【請求項４】
前記高誘電率ガラスセラミック層において、前記第１セラミック成分が６５〜８５重量％、第１ガラス成分が１５〜３５重量％の割合で配合されている、請求項１〜３のいずれかに記載の複合積層セラミック電子部品。
【請求項５】
前記第２ガラス成分は、前記第２ガラス成分１００重量部に対して、さらに、酸化チタンをＴｉＯ2換算で２重量部以下含む、請求項１〜４のいずれかに記載の複合積層セラミック電子部品。
【請求項６】
前記第２ガラス成分は、前記第２ガラス成分１００重量部に対して、さらに、酸化アルミニウムをＡｌ2Ｏ3換算で０〜３０重量部含む、請求項１〜５のいずれかに記載の複合積層セラミック電子部品。
【請求項７】
前記第２ガラス成分は、前記第２ガラス成分１００重量部に対して、さらに、酸化リチウムをＬｉ2Ｏ換算で０〜５重量部、酸化ナトリウムをＮａ2Ｏ換算で０〜５重量部、酸化カリウムをＫ2Ｏ換算で０〜５重量部含む（ただし、前記第２ガラス成分１００重量部に対して、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、およびＫ2Ｏの合計が５重量部以下である）、請求項１〜６のいずれかに記載の複合積層セラミック電子部品。
【請求項８】
前記低誘電率ガラスセラミック層は、前記第２セラミック成分と前記第２ガラス成分との合計量１００重量部に対して、さらに、酸化銅をＣｕＯ換算で０〜３重量部含む、請求項１〜７に記載の複合積層セラミック電子部品。
【請求項９】
前記高誘電率ガラスセラミック層と前記低誘電率ガラスセラミック層との熱膨張係数の差が０．５ｐｐｍ／℃以下である、請求項１〜８のいずれかに記載の複合積層セラミック電子部品。
【請求項１０】
前記高誘電率ガラスセラミック層は、前記低誘電率ガラスセラミック層に挟まれている、請求項１〜９のいずれかに記載の複合積層セラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＣフィルタまたは積層コンデンサなどを内蔵する多層基板等の複合積層セラミック電子部品に関し、より詳しくは、高誘電率ガラスセラミック層と低誘電率ガラスセラミック層とを積層した積層構造を有する複合積層セラミック電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、軽量化、および薄型化に伴って、電子機器に用いられる電子部品の小型化が求められている。しかしながら、従来、フィルタやコンデンサなどの素子は、それぞれ個別に、単体部品として、構成されており、これらの部品を小型化しただけでは、電子機器の小型化に限界があった。そこで、複数のセラミック層を積層してなるセラミック多層基板内に、インダクタやコンデンサなどの素子を内蔵した積層セラミック電子部品が提案されている。
【０００３】
また、積層セラミック電子部品のより一層の小型化および高周波化に対応するために、種々の複合多層基板が検討されている。例えば、特開２０００−２６４７２４号（特許文献１）では、配線導体が形成されたり、半導体デバイスなどが実装されたりする低誘電率セラミック層と、コンデンサなどを構成する高誘電率セラミック層とを積層してなる複合積層セラミック電子部品が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２６４７２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような複合積層セラミック電子部品では、低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層とを複合化しているため、低誘電率層と高誘電率層の焼成収縮プロファイルや熱膨張係数の違いにより、両者の界面での剥離や基板自体の変形が生じたりするという問題があった。
【０００５】
また、マイクロ波やミリ波などの高周波領域では、電気抵抗が低いＣｕやＡｇなどの低抵抗金属を配線導体として用いることが望ましいが、これらの低抵抗金属は融点が低いため、低抵抗金属からなる配線導体を内蔵した複合積層セラミック電子部品を形成するためには、セラミックの焼成温度を１０００℃以下とする必要があった。
【０００６】
さらに、マイクロ波やミリ波などの高周波領域では、基板となるセラミック材料の誘電損失が小さいことが要求される。ところで、焼成温度を１０００℃以下とするには、セラミック材料に対してガラスなどの焼結助剤を添加することが行われているが、ガラスなどの焼結助剤は、セラミック材料の低誘電損失化を妨げる傾向にあり、１０００℃以下の低温で焼成することができ、かつ誘電損失の小さなセラミック材料を実現することが困難であった。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、異種材料の界面における剥離や変形が生じ難く、低温で焼成可能であり、しかも高周波用途に用いるのに適した低誘電損失を実現し得る、複合積層セラミック電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は、一般式：ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2（ただし、ｘ、ｙ、ｚはモル％、８≦ｘ≦１８、５２．５≦ｙ≦６５、および２０≦ｚ≦３９．５であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、Ｒｅは希土類元素の１種以上）で表される第１セラミック成分と、第１ガラス成分とを含む比誘電率εｒが２０以上の高誘電率ガラスセラミック層と、アルミナ、またはアルミナとスピネルとの混合物からなる第２セラミック成分０〜５０重量％と、酸化ケイ素をＳｉＯ2換算で３０〜６０モル％、酸化バリウムをＢａＯ換算で２０〜４０モル％、酸化マグネシウムをＭｇＯ換算で０〜４０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で０〜４０モル％、および酸化ホウ素をＢ2Ｏ3換算で０〜２０モル％含み、かつ、ＭｇＯとＺｎＯとの合計が１０〜４０モル％である第２ガラス成分５０〜１００重量％と、を含む比誘電率εｒが１０以下の低誘電率ガラスセラミック層と、を積層してなる、複合積層セラミック電子部品に係るものである。
【０００９】
本発明の複合積層セラミック電子部品において、前記高誘電率ガラスセラミック層における前記第１ガラス成分は、ＳｉＯ2を１０〜２５重量％、Ｂ2Ｏ3を１０〜４０重量％、ＭｇＯを２５〜５５重量％、ＺｎＯを０〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3を０〜１５重量％、Ｌｉ2Ｏを０．５〜１０重量％、およびＲＯを０〜１０重量％（ただし、Ｒは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａのうち少なくとも１種）含むものであることが好ましい。
【００１０】
また、前記高誘電率ガラスセラミック層は、さらに、酸化銅をＣｕＯ換算で３重量％以下、および、酸化チタンをＴｉＯ2換算で０．１〜１０重量％含むことが好ましい。
【００１１】
また、前記高誘電率ガラスセラミック層においては、前記第１セラミック成分が６５〜８５重量％、第１ガラス成分が１５〜３５重量％の割合で配合されていることが好ましい。
【００１２】
また、前記第２ガラス成分は、前記第２ガラス成分１００重量部に対して、さらに、酸化チタンをＴｉＯ2換算で２重量部以下含むものであることが好ましい。
【００１３】
また、前記低誘電率ガラスセラミック層における前記第２ガラス成分は、前記第２ガラス成分１００重量部に対して、さらに、酸化アルミニウムをＡｌ2Ｏ3換算で０〜３０重量部含むものであることが好ましい。
【００１４】
また、前記低誘電率ガラスセラミック層における前記第２ガラス成分は、前記第２ガラス成分１００重量部に対して、さらに、酸化リチウムをＬｉ2Ｏ換算で０〜５重量部、酸化ナトリウムをＮａ2Ｏ換算で０〜５重量部、酸化カリウムをＫ2Ｏ換算で０〜５重量部含む（ただし、前記第２ガラス成分１００重量部に対して、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、およびＫ2Ｏの合計が５重量部以下である）ものであることが好ましい。
【００１５】
また、前記低誘電率ガラスセラミック層は、前記第２セラミック成分と前記第２ガラス成分との合計量１００重量部に対して、さらに、酸化銅をＣｕＯ換算で０〜３重量部含むものであることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の複合積層セラミック電子部品において、前記高誘電率ガラスセラミック層と前記低誘電率ガラスセラミック層との熱膨張係数の差は０．５ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。さらに、前記高誘電率ガラスセラミック層は、前記低誘電率ガラスセラミック層に挟まれていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る複合積層セラミック電子部品は、上記特定の一般式で表される第１セラミック成分と、第１ガラス成分とを主成分として含む、比誘電率εｒが２０以上である高誘電率ガラスセラミック層と、アルミナ、またはアルミナとスピネルとからなる第２セラミック成分と、上記特定の組成を有する第２ガラス成分とを主成分として含む、比誘電率εｒが１０以下の低誘電率ガラスセラミック層とを積層したものである。
【００１８】
上記高誘電率ガラスセラミック層は、ガラス成分の結晶化により、高周波領域、特にマイクロ波領域やミリ波領域において誘電損失が小さくなるので、この高誘電率ガラスセラミック層において、高周波特性に優れたコンデンサなどを構成することができる。また、この高誘電率ガラスセラミック層は、１０００℃以下の低温で焼成することができるため、配線導体として、比抵抗の小さな金、銀、または銅などを用いることができる。
【００１９】
他方、上記低誘電率ガラスセラミック層は、比誘電率εｒが１０以下と小さいため、ここに形成される配線導体間の浮遊容量を小さくすることができ、高周波特性に優れた絶縁体層を構成することができる。
【００２０】
以上から、本発明によれば、上記特定の高誘電率ガラスセラミック層と低誘電率ガラスセラミック層とを組み合わせることにより、高周波特性に優れた複合積層セラミック電子部品を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
まず、本発明の複合積層セラミック電子部品の材料組成について説明する。
【００２２】
上述したように、本発明の複合積層セラミック電子部品は、比誘電率εｒが２０以上である高誘電率ガラスセラミック層と、比誘電率εｒが１０以下である低誘電率ガラスセラミック層とを積層した積層構造を有したものである。
【００２３】
高誘電率ガラスセラミック層は、一般式：ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2（ただし、ｘ、ｙ、ｚはモル％、８≦ｘ≦１８、５２．５≦ｙ≦６５、および２０≦ｚ≦３９．５であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、Ｒｅは希土類元素の１種以上）で表される第１セラミック成分と、各種の第１ガラス成分とを主成分として含むものである。
【００２４】
この高誘電率ガラスセラミック層は、高周波領域、特にマイクロ波やミリ波領域において温度安定性に優れた層である。また、比誘電率εｒが２０以上と高いため、この部分を用いて大容量のコンデンサを構成することができる。さらに、この高誘電率ガラスセラミック層は、１０００℃以下の低温で焼成可能なため、Ａｇ、ＡｕあるいはＣｕなどの抵抗値が低く導電性に優れた金属と共焼結することができる。
【００２５】
第１セラミック成分であるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2（Ｒｅは希土類元素）系誘電体セラミックは、特に高周波誘電特性に優れたセラミック成分である。ここで、一般式：ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2で表される第１のセラミックにおいて、ｘ、ｙ、ｚの値をそれぞれ上記のように限定した理由を説明する。
【００２６】
図１は、ｘＢａＯ−ｙＴｉＯ2−ｚＲｅＯ3/2系誘電体セラミックの三元組成図である。図１にＡで示す領域、すなわちｘが１８以上の場合には、セラミックの焼結が困難となり、たとえ１４００℃で焼成しても多孔質のセラミックしか得られない。図１にＢで示す領域、すなわちｙが６５を超え、ｚが２０未満の場合は、温度特性が劣化する。すなわち、ここにコンデンサを構成した場合、コンデンサの静電容量の温度変化率がマイナス側に大きくなりすぎる。図１にＣで示す領域、すなわちｘが８未満の場合には、得られるセラミックの比誘電率が小さくなりすぎ、焼結性も不安定になる。さらに、図１にＤで示す領域、すなわちｚが３９．５を超え、ｙが５２．５未満の場合は、静電容量の温度変化率がプラス側に大きくなり、比誘電率も低下する。
【００２７】
第１セラミック成分に用いられる希土類元素（Ｒｅ）は特に限定されるものではなく、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどを挙げることができ、これらの１種または２種以上を適宜用いることができる。
【００２８】
第１ガラス成分は、ＳｉＯ2を１０〜２５重量％、Ｂ2Ｏ3を１０〜４０重量％、ＭｇＯを２５〜５５重量％、ＺｎＯを０〜２０重量％、Ａｌ2Ｏ3を０〜１５重量％、Ｌｉ2Ｏを０．５〜１０重量％、およびＲＯを０〜１０重量％（ただし、Ｒは、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａのうち少なくとも１種）含むことが好ましい。なお、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3、およびＲＯは含まれていなくてもよく、任意成分である。
【００２９】
第１セラミック成分と第１ガラス成分との混合出発原料を焼成する時、第１ガラス成分が結晶化することにより、または第１のセラミックと第１のガラスとが反応することにより、Ｍｇ2Ｂ2Ｏ5、Ｍｇ3Ｂ2Ｏ6、ＢａＴｉ4Ｏ9、Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20、Ｍｇ2ＴｉＯ4、Ｍｇ2ＳｉＯ4、ＺｎＡｌ2Ｏ4、ＺｎＴｉＯ3、Ｚｎ2ＴｉＯ4、Ｚｎ2Ｔｉ3Ｏ8、ＬｉＡｌＳｉＯ4などのＱ値の高い結晶が析出するので、Ｑ値が高くなる。
【００３０】
第１ガラス成分において、ＳｉＯ2は、得られるガラスセラミック層に、ＭｇＳｉＯ4、ＬｉＡｌＳｉＯ4などの高いＱ値を有する結晶を析出させるためのＳｉの供給源となる。ＳｉＯ2の含有割合が２５重量％を超えると、ガラスの軟化温度が高くなりすぎて、得られるガラスセラミック層の焼結性が低下することがある。一方、１０重量％未満では、得られるガラスセラミック層の耐湿性が低下することがある。
【００３１】
また、Ｂ2Ｏ3は、得られるガラスセラミック層に、Ｍｇ2Ｂ2Ｏ5、Ｍｇ3Ｂ2Ｏ6などの高いＱ値を有する結晶を析出させるためのＢの供給源となる。Ｂ2Ｏ3の含有割合が４０重量％を超えると、得られるガラスセラミック層の耐湿性が低下することがあり、１０重量％未満では、１０００℃以下での焼結性が低下し、十分な焼結密度を有するガラスセラミック層が得られないことがある。
【００３２】
また、第１ガラス成分において、ＭｇＯは、第１ガラス成分の軟化点を低下させ、第１セラミック成分と第１ガラス成分との反応を促進させる働きを有する。さらに、ＭｇＯは、得られるガラスセラミック層に、Ｍｇ2Ｂ2Ｏ5、Ｍｇ3Ｂ2Ｏ6、Ｍｇ2ＴｉＯ4、Ｍｇ2ＳｉＯ4などの高いＱ値を有する結晶を析出させるためのＭｇの供給源となる。ＭｇＯの含有割合が２５重量％未満では、１０００℃以下での焼結性が低下して十分な焼結密度を有するガラスセラミック層が得られないことがあり、
５５重量％を超えると得られるガラスセラミック層の耐湿性が低下したり、あるいは、ガラス成分そのものの作製（ガラス化）が困難になることがある。
【００３３】
また、第１ガラス成分において、ＺｎＯは、得られるガラスセラミック層に、ＺｎＡｌ2Ｏ4、ＺｎＴｉＯ3、Ｚｎ2ＴｉＯ4、Ｚｎ2Ｔｉ3Ｏ8などの高いＱ値を有する結晶を析出させるためのＺｎの供給源となる。ＺｎＯの含有割合が２０重量％を超えると、１０００℃以下での焼結性が低下し、十分な焼結密度を有するガラスセラミック層が得られないことがある。
【００３４】
また、第１ガラス成分において、Ａｌ2Ｏ3は、得られるガラスセラミック層の耐湿性を高める効果を有する。Ａｌ2Ｏ3の含有割合が１０重量％を超えると、１０００℃以下での焼結性が低下し、十分な焼結密度を有するガラスセラミック層が得られないことがある。
【００３５】
また、第１ガラス成分において、Ｌｉ2Ｏは、ガラスの軟化点を低下させる効果を有する。Ｌｉ2Ｏの含有割合が０．５重量％未満では、軟化点を低下させる効果が十分に得られず、１０重量％を超えると、得られるガラスセラミック層の耐湿性に問題が生じることがある。
【００３６】
また、第１ガラス成分において、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯは、混合出発原料の焼結性を高める効果を有する。中でも、ＢａＯは、得られるガラスセラミック層にＢａＴｉ4Ｏ9、Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20などの高いＱ値を有する結晶を析出させるためのＢａの供給源となる。ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯの含有割合が１０重量％を超えると、得られるガラスセラミック層のＱ値が低下することがある。
【００３７】
また、高誘電率ガラスセラミックス層は、高誘電率ガラスセラミック１００重量％に対して、さらに酸化銅をＣｕＯ換算で３重量％以下含んでいてもよい。ＣｕＯは、焼結助剤として機能する。ＣｕＯの添加割合が３重量％を超えると、得られるガラスセラミック層のＱ値が低下し、静電容量の温度係数がプラス側に大きくなることがある。
【００３８】
また、高誘電率ガラスセラミックス層は、高誘電率ガラスセラミックス１００重量％に対して、酸化チタンをＴｉＯ2換算で０．１〜１０重量％含んでいてもよい。ＴｉＯ2は、第１ガラス成分の結晶化を促進する作用を有する。ＴｉＯ2の添加割合が１０重量％を超えると焼結性が低下することがある。
【００３９】
また、高誘電率ガラスセラミックス層においては、第１セラミック成分が６５〜８５重量％、第１ガラス成分が１５〜３５重量％の割合で配合されていることが好ましい。第１ガラス成分の配合量が１５重量％未満の場合には、混合出発原料の１０００℃以下での焼結が困難になることがあり、３５重量％を超えると、得られるガラスセラミック層の耐湿性が低下したり、比誘電率が低下することがある。
【００４０】
一方、低誘電率ガラスセラミック層は、アルミナ、またはアルミナとスピネルとからなる第２セラミック成分と、酸化ケイ素をＳｉＯ2換算で３０〜６０モル％、酸化バリウムをＢａＯ換算で２０〜４０モル％、酸化マグネシウムをＭｇＯ換算で０〜４０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で０〜４０モル％、および酸化ホウ素をＢ2Ｏ3換算で０〜２０モル％含み、かつ、ＭｇＯとＺｎＯとの合計が１０〜４０モル％である第２ガラス成分と、を主成分として含むものである。
【００４１】
一般的に、比誘電率の高いガラスセラミックスは、高い熱膨張係数を示し、他方、比誘電率の低いガラスセラミックスは、低い熱膨張係数を示す。ところが、上記第２のガラスセラミックスは、低誘電率でありながら、高い熱膨張係数を示す。
【００４２】
低誘電率ガラスセラミック層における第２セラミック成分は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、またはアルミナとスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3）との混合物からなる。焼成時、このようなセラミックが第２ガラス成分と反応すると、ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2（ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3（ＢａＡｌ2Ｏ4）、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3（ＺｎＡｌ2Ｏ4）、ＢａＯ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2（ＢａＭｇ2Ｓｉ2Ｏ7）などのＱ値の高い結晶が析出する。
【００４３】
低誘電率ガラスセラミック層における第２ガラス成分は、酸化ケイ素をＳｉＯ2換算で３０〜６０モル％、酸化バリウムをＢａＯ換算で２０〜４０モル％、酸化マグネシウムをＭｇＯ換算で０〜４０モル％、酸化亜鉛をＺｎＯ換算で０〜４０モル％、および酸化ホウ素をＢ2Ｏ3換算で０〜２０モル％含む。ただし、ＭｇＯとＺｎＯとの合計は０〜４０モル％である。なお、ＭｇＯ、ＺｎＯ、およびＢ2Ｏ3は含まれていなくてもよく、任意成分である。
【００４４】
上記第２ガラス成分は、上述のように、焼成時に第２セラミック成分と反応して上記結晶を析出すると同時に、それ自体でも、ＢａＯ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2（ＢａＭｇ2Ｓｉ2Ｏ7）などの結晶を析出し得る。
【００４５】
第２ガラス成分において、ＳｉＯ2は、得られるガラスセラミック層にＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2（ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）、あるいはＢａＯ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2（ＢａＭｇ2Ｓｉ2Ｏ7）などの高いＱ値を有する結晶を析出させるためのＳｉの供給源となる。ＳｉＯ2の含有割合が３０モル％未満では、上記結晶の析出量が少なくなってＱ値が低下することがあり、６０モル％を超えると、第２ガラス成分の溶融温度が高くなり、ガラスを作製しにくくなる傾向にある。
【００４６】
また、第２ガラス成分において、ＢａＯは、得られるガラスセラミック層にＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2（ＢａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）結晶、ＢａＯ・Ａｌ2Ｏ3（ＢａＡｌ2Ｏ4）、ＢａＯ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2（ＢａＭｇ2Ｓｉ2Ｏ7）などの高いＱ値を有する結晶を析出させるためのＢａの供給源となる。ＢａＯの含有割合が２０モル％未満では、上記結晶の析出量が少なくなってＱ値が低下することがあり、４０モル％を超えると、上記結晶の析出量が多くなりすぎ、得られるガラスセラミック層の強度が低下することがある。
【００４７】
また、第２ガラス成分において、ＭｇＯは、ガラスセラミック層にＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、ＢａＯ・２ＭｇＯ・２ＳｉＯ2（ＢａＭｇ2Ｓｉ2Ｏ7）などの高いＱ値を有する結晶を析出させるためのＭｇの供給源となる。また、ＺｎＯは、ガラスセラミック層にＺｎＯ・Ａｌ2Ｏ3（ＺｎＡｌ2Ｏ4）などの高いＱ値を有する結晶を析出させるためのＺｎの供給源となる。ＭｇＯとＺｎＯとの含有割合の合計が１０モル％未満では、上記結晶の析出量が少なくなってＱ値が低くなることがある。他方、ＭｇＯの含有割合、ＺｎＯの含有割合がそれぞれ４０モル％を超えたり、ＭｇＯとＺｎＯとの含有割合の合計が４０モル％を超えると、上記結晶の析出量が多くなりすぎて、得られるガラスセラミック層の強度が低下することがある。
【００４８】
また、第２ガラス成分において、Ｂ2Ｏ3は、主に融剤として作用する。Ｂ2Ｏ3の含有割合が２０モル％を超えると、耐湿性、および耐溶出性が低下したり、残炭量の増加によりガラスセラミック層の強度が低下することがある。
【００４９】
また、上記第２ガラス成分は、第２ガラス成分１００重量部に対して、酸化チタンをＴｉＯ2換算で２重量部以下含んでいてもよい。
【００５０】
なお、高誘電率ガラスセラミック層において、ＴｉＯ2は第１のガラスの結晶化を促進する作用を有するが、低誘電率ガラスセラミック層において、ＴｉＯ2はそのような作用を有しない。それどころか、ＴｉＯ2の添加割合が２重量部を超えると、Ｑ値が低下することがある。このような状況から、第２ガラス成分の出発原料に不純物として含まれるＴｉＯ2をあえて除去する必要はないが、作為的にＴｉＯ2を添加する必要はない。
【００５１】
また、第２ガラス成分は、第２ガラス成分１００重量部に対して、酸化アルミニウムをＡｌ2Ｏ3換算で３０重量部以下含んでいてもよい。Ａｌ2Ｏ3は、第２のガラスの強度を向上させる作用を有する。Ａｌ2Ｏ3の添加割合が３０重量部を超えると３０重量％を超えるとＱ値が低下することがある。
【００５２】
また、第２ガラス成分は、第２ガラス成分１００重量部に対して、酸化リチウムをＬｉ2Ｏ換算で５重量部以下、酸化ナトリウムをＮａ2Ｏ換算で５重量部以下、酸化カリウムをＫ2Ｏ換算で５重量部以下含んでいてもよい。ただし、前記第２のガラス１００重量部に対して、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、およびＫ2Ｏの合計が０〜５重量部である。
【００５３】
上記のアルカリ金属酸化物は、ガラス作製時の溶融温度を下げる作用を有する。これらのアルカリ金属酸化物の添加割合が上記範囲を超えると、得られるガラスセラミック層のＱ値が低下したり、耐溶出性が低下したり、あるいは、残炭量の増加によってガラスセラミック層の強度が低下することがある。
【００５４】
また、低誘電率ガラスセラミック層においては、第２セラミック成分０〜５０重量％に対して、第２ガラス成分が５０〜１００重量％の割合で配合されている。第２ガラス成分の配合量が５０重量％未満の場合は、得られるガラスセラミック層の相対密度が低下し、強度および絶縁耐圧が低下することがある。
【００５５】
本発明において、ガラスセラミック層とは、いわゆるガラス複合系のセラミック材料（ガラス成分とセラミック成分とを混合してなるガラスセラミック材料）を所定形状に成形し、焼成したものを指すが、第２ガラス成分１００重量％で構成されるものも含めている。これは、上述のように、第２ガラス成分がそれ自体でも結晶を析出し得る結晶化ガラスであるため、広義の意味で、第２ガラス成分だけを所定形状に成形し、焼成したものもガラスセラミック層として用いることができるからである。
【００５６】
また、低誘電率ガラスセラミック層では、低誘電率ガラスセラミック層の出発原料１００重量部に対して、さらに酸化銅をＣｕＯ換算で３重量部以下含んでいてもよい。ＣｕＯは、焼結助剤として機能する。ＣｕＯの添加割合が３重量部を超えると、得られるガラスセラミック層のＱ値が低下することがある。
【００５７】
高誘電率ガラスセラミック層と低誘電率ガラスセラミック層との熱膨張係数の差は、０．５ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。熱膨張係数の差がこのような範囲内である場合、焼成時に加えられる熱履歴による各層の剥がれが抑制される。
【００５８】
次に、図２および図３を参照に、本発明の複合積層セラミック電子部品の構造を説明する。
【００５９】
図２は、複合積層セラミック電子部品の一実施形態であるセラミック多層モジュールの断面図であり、図３はその分解斜視図である。
【００６０】
セラミック多層モジュール１は、セラミック多層基板２を用いて構成されている。セラミック多層基板２では、絶縁体層となる低誘電率ガラスセラミック層３ａ、３ｂの間に、誘電体層となる高誘電率ガラスセラミック層４が挟まれた構造を有している。
【００６１】
高誘電率ガラスセラミック層４内には、複数の内部電極５が高誘電率ガラスセラミック層４を挟んで対向するように配置されることにより、積層コンデンサユニットＣ１、Ｃ２が形成されている。
【００６２】
また、低誘電率ガラスセラミック層３ａ、３ｂ、および高誘電率ガラスセラミック層４には、複数のビアホール電極６や内部配線が形成されている。
【００６３】
他方、セラミック多層基板２の上面には、表面実装部品９〜１１が搭載されている。表面実装部品９〜１１としては、半導体デバイス、チップ型積層コンデンサなどを用いることができる。ビアホール電極６および内部配線により、これらの表面実装部品９〜１１と、コンデンサユニットＣ１、Ｃ２とが電気的に接続されてセラミック多層モジュール１の回路を構成している。
【００６４】
また、セラミック多層基板２の上面には、導電性の金属キャップ８が固定されている。金属キャップ８は、セラミック多層基板２を上面から下面に向かって貫いているビアホール電極６に電気的に接続されている。また、セラミック多層基板２の下面に外部電極７が形成されており、外部電極７がビアホール電極６に電気的に接続されている。また、他の外部電極については図示を省略しているが、外部電極７と同様に、セラミック多層基板２の下面にのみ形成されている。また、他の外部電極は、上述した内部配線を介して、表面実装部品９〜１１やコンデンサユニットＣ１、Ｃ２と電気的に接続されている。
【００６５】
このように、セラミック多層基板２の下面に外部と接続するための外部電極７を形成することにより、セラミック多層モジュール１をプリント回路基板などに容易に表面実装することができる。
【００６６】
また、本例では、金属キャップ８が導電性材料からなり、外部電極７にビアホール電極６を介して電気的に接続されているので、表面実装部品９〜１１を金属キャップ８によりシールドすることができる。
【００６７】
セラミック多層モジュール１では、絶縁体層となる低誘電率ガラスセラミック層３ａ、３ｂ、誘電体層となる高誘電率ガラスセラミック層４が１０００℃以下で焼成可能な材料で構成されているため、内部電極５や外部電極７およびビアホール電極６を、ＡｇやＣｕなどの低抵抗で安価な金属を用いて構成することができ、かつこれらと共焼結できる。
【００６８】
また、高誘電率ガラスセラミック層４内でコンデンサユニットＣ１、Ｃ２が形成されているため、基板上にチップコンデンサを実装する必要がないとともに、内部電極５の面積が比較的小さくても大きな静電容量を得ることができるため、基板の小型化を図ることができる。
【００６９】
さらに、低誘電率ガラスセラミック層３ａ、３ｂ、高誘電率ガラスセラミック層４のＱ値が高いため、マイクロ波やミリ波等の高周波領域において電気特性に優れている。
【００７０】
なお、セラミック多層基板２は、周知のセラミック積層一体焼成技術を用いて容易に得ることができる。すなわち、まず、高誘電率ガラスセラミック層の出発原料を主体とするセラミックグリーンシートを用意し、内部電極５やビアホール電極６などを構成するための電極パターンを印刷し、積層する。さらに、上下に低誘電率ガラスセラミック層の出発原料を主体とするセラミックグリーンシートを用意し、必要に応じて、内部電極５、外部配線７およびビアホール電極６を構成するための電極パターンを形成したものを適当枚数積層し、厚み方向に加圧する。このようにして得られた複合積層体を焼成することにより、容易にセラミック多層基板２を得ることができる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明を具体的な実施例に基いて説明する。
（１）高誘電率ガラスセラミック層の作製および評価
まず、ＢａＯ、ＴｉＯ2、およびＲｅＯ3/2（希土類酸化物）のモル比が下記の表１に示す組成比となるようにＢａＣＯ3、ＴｉＯ2、Ｎｄ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3を秤量し、十分に混合した。次に、混合物を１１５０℃で１時間仮焼し、得られた仮焼物を粉砕し、第１セラミック成分となる第１セラミック粉末Ｓ１〜Ｓ１０を調製した。
【００７２】
【表１】
2005217170.tif 000003
【００７３】
次に、下記の表２に示す組成比を有するように、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ、およびＳｒＯをそれぞれ秤量し、十分混合した。混合物を１１００℃〜１４００℃の温度で溶融し、水中に投入して急冷した後、湿式粉砕し、下記の表２に示す第１ガラス成分となる第１ガラス粉末Ｇ１〜Ｇ２４をそれぞれ調製した。
【００７４】
【表２】
2005217170.tif 000004
【００７５】
次に、下記の表３、表４に示す組成比となるように、第１セラミック粉末および第１ガラス粉末を混合した。次に、得られた混合粉末に、適当量のバインダ、可塑剤、および溶剤を加えて混練し、スラリーを得た。
【００７６】
次に、得られたスラリーを、ドクターブレード法により厚さ５０μｍのシート状に成形した後、得られたセラミックグリーンシートを、縦３０ｍｍ×横１０ｍｍの矩形形状のグリーンシートに切断した。次に、この矩形のグリーンシートを複数枚積層し、圧着することにより、０．５ｍｍの厚みの積層体を得た。次に、得られた積層体を８００〜１１００℃の温度で１時間焼成し、下記の表３および表４に示す高誘電率ガラスセラミック層となる試料Ｋ１〜Ｋ４３を得た。
【００７７】
次に、試料Ｋ１〜Ｋ４３について、比誘電率（εｒ）、Ｑ値、および熱膨張係数αまたは静電容量温度変化率β（ｐｐｍ／℃）を測定した。なお、比誘電率は１ＭＨｚにて測定し、Ｑ値は誘電体共振器法により１ＧＨｚにて測定した。その結果を下記の表３および表４に示す。
【００７８】
【表３】
2005217170.tif 000005
【００７９】
【表４】
2005217170.tif 000006
【００８０】
（２）低誘電率ガラスセラミック層の作製および評価
まず、第２セラミック成分となる第２セラミック粉末として、平均粒径が約１．０μｍのＡｌ2Ｏ3粉末、およびＭｇＡｌ2Ｏ4粉末を用意した。
【００８１】
また、下記の表５、表６に示す組成比となるように、ＳｉＯ2、ＢａＣＯ3、ＭｇＣＯ3、ＺｎＯ、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、およびＴｉＯ2を秤量し、白金るつぼにて１６００℃で溶融した後、ステンレス鋼からなるロールを用いて急冷した後、湿式粉砕し、下記の表５および表６に示す第２ガラス成分としての第２ガラス粉末Ｂ１〜Ｂ６１をそれぞれ調製した。
【００８２】
【表５】
2005217170.tif 000007
【００８３】
【表６】
2005217170.tif 000008
【００８４】
次に、下記の表７〜９に示す組成比となるように、第２セラミック粉末、第２のガラスＢ１〜Ｂ６１、およびＣｕＯ粉末を十分に混合した。次に、得られた混合粉末に、適当量のバインダを加えて造粒し、得られた粒状体を、２０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力で成形し、直径１７ｍｍ、厚さ９ｍｍの円板状の成形体を得た。この成形体を大気中８５０〜１０００℃で２時間焼成して、低誘電率ガラスセラミック層となる円板状の試料Ｌ１〜Ｌ８９を得た。
【００８５】
次に、試料Ｌ１〜Ｌ８９について、比誘電率（εｒ）、Ｑ値、熱膨張係数、および抗折強度を測定した。なお、比誘電率、およびＱ値は、両端短絡型誘電体共振器法により１５ＧＨｚにおいて測定した。また、抗折強度は、三点曲試験法（ＪＩＳ  Ｒ  １６０１）により測定した。その結果を下記の表７〜９に示す。
【００８６】
【表７】
2005217170.tif 000009
【００８７】
【表８】
2005217170.tif 000010
【００８８】
【表９】
2005217170.tif 000011
【００８９】
（３）複合積層セラミック電子部品の作製および評価
上記の高誘電率ガラスセラミック層を構成した出発原料、および、低誘電率ガラスセラミック層を構成した出発原料を用いて、それぞれ、高誘電率ガラスセラミック層用セラミックグリーンシート、低誘電率ガラスセラミック層用セラミックグリーンシートを作製した。なお、各セラミックグリーンシートについては、焼き上げ後の厚みがそれぞれ２５０μｍ、１２５μｍとなるように設定した。
【００９０】
次に、各セラミックグリーンシートを、それぞれ５ｃｍ×５ｃｍの正方形形状に切断した。次に、高誘電率ガラスセラミック層用セラミックグリーンシート（３層）の上下に低誘電率ガラスセラミック層用セラミックグリーンシートを３層ずつ積層し、その原材料組成が下記の表１０に示す複合積層セラミック焼結体の試料Ｔ１を得た。
【００９１】
また、これとは別に、高誘電率ガラスセラミック層用セラミックグリーンシート（３層）の上下に低誘電率ガラスセラミック層用セラミックグリーンシートを積層した後、焼成後の厚みが２００μｍとなる厚みのアルミナグリーンシート（平均粒径１μｍのアルミナ粉末からなるセラミックグリーンシート）を３層ずつ積層し、厚み方向に加圧することにより圧着した。このようにして、アルミナグリーンシートに挟持された積層体を、第３のグリーンシートが焼結しない温度で焼成し、しかる後、第３のグリーンシートを除去することにより、表１０に示す複合積層セラミック焼結体の試料Ｔ２〜Ｔ９６を得た。
【００９２】
上記のようにして得られた複合積層セラミック焼結体について、高誘電率ガラスセラミック層と低誘電率ガラスセラミック層との接合界面を顕微鏡観察し、クラックやハガレ等が生じていないものについて、接合性が良好であるとし、下記の表１０において〇印を付した。
【００９３】
【表１０】
2005217170.tif 000012
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明のおける高誘電率ガラスセラミック層に用いられるＢａＯ−ＴｉＯ2−ＲｅＯ3/2系誘電体セラミックの三元組成図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのセラミック多層モジュールを示す縦断面図である。
【図３】図２に示したセラミック多層モジュールの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００９５】
１…セラミック多層モジュール
２…セラミック多層基板
３ａ、３ｂ…低誘電率ガラスセラミック層
４…高誘電率ガラスセラミック層
５…内部電極
６…ビアホール電極
７…外部電極
８…金属キャップ
９、１０、１１…表面実装部品
【図１】
2005217170.tif 000013
【図２】
2005217170.tif 000014
【図３】
2005217170.tif 000015