CN107045913A

CN107045913A - 电子部件

Info

Publication number: CN107045913A
Application number: CN201611112679.9A
Authority: CN
Inventors: 大仓辽; 工藤敬实; 西山健次
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-08-15
Anticipated expiration: 2036-12-06
Also published as: JP2017139422A; CN107045913B; JP6593209B2; US10263590B2; US20170230026A1

Abstract

本发明提供一种能够抑制线圈的性能的降低的电子部件。电子部件具有：基板；电容器用下部电极，被设置在基板上；无机电介质层，被设置在基板上以便覆盖下部电极；电容器用上部电极，被直接设置在无机电介质层上并隔着无机电介质层与下部电极对置；以及线圈，被设置在无机电介质层上并与下部电极或者上部电极电连接。

Description

电子部件

技术领域

本发明涉及电子部件。

背景技术

以往，作为电子部件，存在日本特开2008－34626号公报(专利文献1)所记载的电子部件。该电子部件具有基板、被设置在基板上的电容器用下部电极、被设置在基板上的线圈、覆盖线圈、基板以及下部电极的无机电介质层、和被设置在无机电介质层上并隔着无机电介质层与下部电极对置的电容器用上部电极。无机电介质层的厚度是一定的，无机电介质层根据线圈、基板以及下部电极的形状而形成。

专利文献1：日本特开2008－34626号公报

然而，若实际要制造上述以往的电子部件并使用，则发现有如下的问题。由于线圈被无机电介质层覆盖，所以线圈(电感器)的布线间的杂散电容在无机电介质层中增加。由此，线圈的性能变差。

发明内容

因此，本发明的课题在于提供一种能够抑制线圈的性能的降低的电子部件。

为了解决上述课题，本发明的电子部件具备：

基板；

电容器用下部电极，被设置在上述基板上；

无机电介质层，被设置在上述基板上，以便覆盖上述下部电极；

电容器用上部电极，被直接设置在上述无机电介质层上，并隔着上述无机电介质层与上述下部电极对置；以及

线圈，被设置在上述无机电介质层上，并与上述下部电极或者上述上部电极电连接。

根据本发明的电子部件，由于线圈被设置在无机电介质层上，所以线圈(电感器)的布线间的杂散电容不会在无机电介质层中增加，能够抑制线圈的性能的降低。

另外，在电子部件的一实施方式中，上述无机电介质层中的上述下部电极的侧方的部分的厚度比上述无机电介质层中的上述下部电极与上述上部电极的间的部分的厚度厚。

根据上述实施方式，无机电介质层中的下部电极的侧方的部分的厚度比无机电介质层中的下部电极与上部电极的间的部分的厚度厚。由此，能够利用膜厚较厚的无机电介质层覆盖至少下部电极的下侧的边缘部。因此，能够防止无机电介质层所带来的下部电极的边缘部的覆盖(coverage)的变差，即使产生热应变等，也能够防止无机电介质层中的下部电极的覆盖边缘部的部分的裂缝等结构缺陷。因此，能够抑制品质的可靠性的降低。

另外，在电子部件的一实施方式中，上述无机电介质层的上表面是平坦的。

此处，是平坦的是指表面凹凸形状中的凹部与凸部的最大高度为1μm以下。

根据上述实施方式，由于无机电介质层的上表面是平坦的，所以无机电介质层未成为沿着下部电极的形状。由此，能够利用膜厚较厚的无机电介质层覆盖下部电极的上下的边缘部。因此，能够防止无机电介质层中的下部电极的覆盖上下的边缘部的部分的结构缺陷。

另外，在电子部件的一实施方式中，上述线圈在水平方向上不与上述下部电极对置而分开。

根据上述实施方式，由于线圈在水平方向上不与下部电极对置而分开，所以在线圈与下部电极之间的无机电介质层中能够减少杂散电容。

另外，在电子部件的一实施方式中，构成上述线圈的线圈导体的至少一部分的厚度比上述下部电极的厚度厚。

根据上述实施方式，构成线圈的线圈导体的至少一部分的厚度比下部电极的厚度厚。由此，能够使线圈的直流电阻值变小，并能够提高线圈特性。

另外，在电子部件的一实施方式中，上述线圈导体的至少一部分的厚度为5μm以上15μm以下，上述下部电极的厚度为1μm以下。

根据上述实施方式，由于线圈导体的至少一部分的厚度为5μm以上15μm以下，下部电极的厚度为1μm以下，所以通过SAP(Semi Additive Process：半加成法)工艺能够形成直流电阻值较小的电子部件。

根据本发明的电子部件，线圈的布线间的杂散电容不会在无机电介质层中增加，能够抑制线圈的性能的降低。

附图说明

图1是表示本发明的电子部件的第一实施方式的剖视图。

图2A是图1的A－A剖视图。

图2B是图1的B－B剖视图。

图2C是图1的C－C剖视图。

图3是电子部件的等效电路图。

图4A是说明电子部件的制造方法的说明图。

图4B是说明电子部件的制造方法的说明图。

图4C是说明电子部件的制造方法的说明图。

图4D是说明电子部件的制造方法的说明图。

图4E是说明电子部件的制造方法的说明图。

图4F是说明电子部件的制造方法的说明图。

图5是表示玻璃材料的比率与无机电介质层的剖面空隙率以及介电常数的关系的坐标图。

图6是表示本发明的电子部件的第二实施方式的剖视图。

图7是表示本发明的电子部件的第三实施方式的剖视图。

图8是表示本发明的电子部件的第四实施方式的剖视图。

图9是表示本发明的电子部件的第五实施方式的剖视图。

附图标记说明

1…基板；2…线圈；21…第一线圈导体；21a…内周端部；21b…外周端部；22…第二线圈导体；22a…内周端部；22b…外周端部；23…过孔布线；24…引出布线；3…电容器；31…下部电极；31a…下边缘部；31b…上边缘部；32…上部电极4…绝缘体；41～43…第一～第三绝缘层；5…无机电介质层；5a…上表面；10、10A～10D…电子部件；61～63…第一～第三端子；T21…第一线圈导体的厚度；T₃₁…下部电极的厚度；T₃₂…上部电极的厚度；T₅₀、T₅₁、T₅₂…无机电介质层的厚度。

具体实施方式

以下，通过图示的实施方式更详细地说明本发明。

(第一实施方式)

图1是表示本发明的电子部件的第一实施方式的剖视图。图2A是图1的A－A剖视图。图2B是图1的B－B剖视图。图2C是图1的C－C剖视图。图3是电子部件的等效电路图。

如图1、图2A～图2C和图3所示，电子部件10是具有线圈2以及电容器3的LC复合型的电子部件。电子部件10例如被搭载在个人计算机、DVD播放器、数码相机、TV、手机、车载电子设备等电子设备上。电子部件10例如用作低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、陷波滤波器等LC滤波器。

电子部件10具有基板1、被设置在基板1上并相互电连接的线圈2以及电容器3、和覆盖线圈2以及电容器3的绝缘体4。线圈2的一端与第一端子61连接。线圈2的另一端与第二端子62连接。电容器3的一端与线圈2的另一端以及第二端子62连接。电容器3的另一端与第三端子63连接。

基板1由陶瓷、玻璃、半导体、有机材料与无机材料的复合材料等构成。在该实施方式中，基板1例如使用以氧化铝为主体的陶瓷基板。

线圈2包括第一线圈导体21以及第二线圈导体22这两个层。从下层至上层依次配置第一、第二线圈导体21、22。第一、第二线圈导体21、22在层叠方向上电连接。第一、第二线圈导体21、22分别在平面中形成为螺旋状。第一、第二线圈导体21、22例如由Cu、Ag、Au等低电阻的金属构成。优选，使用利用后述的半加成法(SAP：Semi Additive Process)工艺所形成的镀Cu，由此能够形成低电阻且窄间距的螺旋布线。

第一、第二线圈导体21、22以同一轴为中心而配置。第一线圈导体21和第二线圈导体22从轴向(层叠方向)观察，沿同一方向卷绕。

第一线圈导体21具有内周端部21a和外周端部21b。第二线圈导体22具有内周端部22a和外周端部22b。第一线圈导体21的内周端部21a和第二线圈导体22的内周端部22a经由沿层叠方向延伸的过孔布线23而电连接。第一线圈导体21的外周端部21b与第二端子62电连接。第二线圈导体22的外周端部22b与第一端子61电连接。

电容器3包括下部电极31以及上部电极32这两层。从下层至上层依次配置下部电极31以及上部电极32。下部电极31和上部电极32在层叠方向上分开配置。下部电极31以及上部电极32分别形成为平板状。下部电极31以及上部电极32例如由与第一、第二线圈导体21、22相同的材料构成。下部电极31以及上部电极32的厚度与第一、第二线圈导体21、22的厚度大致相同。

下部电极31经由沿平面方向延伸的引出布线24与第三端子63电连接。上部电极32经由沿平面方向延伸的引出布线24与第二端子62电连接。

绝缘体4包括第一～第三绝缘层41～43这3层。从下层至上层按顺序配置第一～第三绝缘层41～43。第一～第三绝缘层41～43例如由以环氧树脂、苯酚、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、LCP等为主要的成分的有机材料、玻璃、氮化硅等无机材料构成。在该实施方式中，例如第一绝缘层41使用玻璃，第二、第三绝缘层42、43使用聚酰亚胺树脂。

在第一绝缘层41与第二绝缘层42之间设置有无机电介质层5。无机电介质层5优选包括无机电介质材料、和具有比无机电介质材料的软化点低的软化点的玻璃材料。无机电介质层5所包含的玻璃材料的比率优选是15wt％以上35wt％以下。

无机电介质材料例如是氧化铝、氮化铝、二氧化硅、氮化硅、氧化钽、氧化铌、氧化钛、钛酸锶、钛酸锶钡以及锆钛酸铅等。玻璃材料例如是硼硅酸玻璃等软化点700℃以下的低软化点玻璃。

在该实施方式中，例如无机电介质层5使用含有钛酸钡(Ba，Ti，O)和硼硅酸玻璃(B，Si，Ba，O)的材料。另外，玻璃材料的比率例如为20wt％。

在基板1上设置第一绝缘层41，在第一绝缘层41上设置电容器用下部电极31。在第一绝缘层41上设置无机电介质层5，以便覆盖下部电极31。

在无机电介质层5上直接设置电容器用上部电极32，上部电极32隔着无机电介质层5与下部电极31对置。这样，下部电极31、上部电极32、以及下部电极31与上部电极32之间的无机电介质层5构成电容器3。

无机电介质层5中的下部电极31的侧方的部分的厚度T₅₁比无机电介质层5中的下部电极31与上部电极32之间的部分的厚度T₅₂厚。无机电介质层5的上表面5a是平坦的。此处，所谓是平坦的是指表面凹凸形状中的凹部和凸部的最大高度为1μm以下。

在无机电介质层5上直接设置第一线圈导体21，第一线圈导体21与上部电极32电连接。在无机电介质层5上设置第二绝缘层42，以便覆盖上部电极32以及第一线圈导体21。在第二绝缘层42上设置第二线圈导体22，在第二绝缘层42上设置第三绝缘层43以便覆盖第二线圈导体22。

线圈2(第一、第二线圈导体21、22)在水平方向上不与下部电极31对置而分开。水平方向是与上下方向正交的方向。线圈2在从水平方向观察时，不与下部电极31重叠。

接下来，对电子部件10的制造方法进行说明。

如图4A所示，在基板1上层叠第一绝缘层41。在该实施方式中，基板1是以氧化铝为主的陶瓷基板，第一绝缘层41是通过利用印刷工艺将硼硅酸玻璃与粘合剂的混合糊剂材料在基板1上涂膜后，并利用大约800℃的烧制工序进行煅烧而形成。此外，优选在无机电介质层5的形成时的烧制温度较高的情况下，选择通过烧制工序而结晶化的玻璃材料，并使再熔融温度高温化。

之后，如图4B所示，在第一绝缘层41上设置电容器用下部电极31。在该实施方式中，通过溅射工艺对由Ti以及Cu形成的镀敷供电膜(种子层)进行成膜后，利用感光性光致抗蚀剂进行Cu布线的图案化。而且，在图案部选择性地实施电解Cu镀敷后，实施感光性抗蚀剂的剥离、种子膜的蚀刻，从而形成下部电极31。以后，将该布线形成工序称为SAP(SemiAdditive Process：半加成法)工艺。

之后，如图4C所示，在第一绝缘层41上设置无机电介质层5，以便覆盖下部电极31。在该实施方式中，通过印刷工艺将由硼硅酸玻璃和TiBaO、烧结助剂、粘合剂构成的糊剂涂膜，并通过大约900℃～1000℃的烧制工序煅烧，从而构成无机电介质层5。通过印刷时以及烧制时所产生的无机电介质层5的厚度的流平而使下部电极31所造成的第一绝缘层41上的凹凸平坦化，从而对基板1形成平坦的无机电介质层5。即，能够比下部电极31上的无机电介质层5的厚度更厚地形成其以外的部位的无机电介质层5的厚度。也可以根据需要，通过研磨加工、抛光、精磨加工等，以机械方式选择性地对下部电极31上的无机电介质层5进行薄化、平坦化。

之后，如图4D所示，在无机电介质层5上设置电容器用上部电极32以及第一线圈导体21。在该实施方式中，通过SAP工艺形成上部电极32以及第一线圈导体21。

之后，如图4E所示，在无机电介质层5上设置第二绝缘层42，以便覆盖上部电极32以及第一线圈导体21。在该实施方式中，涂覆聚酰亚胺后进行固化来形成第二绝缘层42。

之后，如图4F所示，在第二绝缘层42上设置第二线圈导体22。此时，通过激光加工等在第二绝缘层42形成导通孔，并在导通孔形成过孔布线23。由此，第二线圈导体22经由过孔布线23与第一线圈导体21电连接。第二线圈导体22以及过孔布线23通过SAP工艺而形成。

而且，以覆盖第二线圈导体22的方式在第二绝缘层42上设置第三绝缘层43。在该实施方式中，涂覆聚酰亚胺后进行固化来形成第三绝缘层43。

之后，按照部件尺寸，通过切割(dicing)、划线(scribe)对基板1进行单片化来形成图1所示的电子部件10。

根据上述电子部件10，由于线圈2被设置在无机电介质层5上，所以线圈2(电感器)的布线间的杂散电容不会在无机电介质层5中增加，能够抑制线圈2的性能的降低。

根据上述电子部件10，无机电介质层5中的下部电极31的侧方的部分的厚度T₅₁比无机电介质层5中的下部电极31与上部电极32之间的部分的厚度T₅₂厚，无机电介质层5的上表面5a是平坦的。换句话说，无机电介质层5未成为沿着下部电极31的形状。

由此，能够使无机电介质层5中的下部电极31的覆盖下边缘部31a以及上边缘部31b的部分的膜厚变厚。因此，能够防止无机电介质层5所带来的下部电极31的上下边缘部31a、31b的覆盖的变差，即使产生热应变等，也能够防止无机电介质层5中的下部电极31的覆盖上下边缘部31a、31b的部分的裂缝等结构缺陷。因此，能够抑制品质的可靠性的降低。

另外，能够使下部电极31与上部电极32之间的无机电介质层5的厚度变薄，并能够防止电容器3的电容的降低。因此，能够防止电容器3的电容的降低所造成的性能的劣化。

根据上述电子部件10，由于线圈2在水平方向上不与下部电极31对置而分开，所以在线圈2与下部电极31之间的无机电介质层5中能够减少杂散电容。

根据上述电子部件10，优选，无机电介质层5包括无机电介质材料、和具有比无机电介质材料的软化点低的软化点的玻璃材料。由此，在无机电介质层5的制造时(印刷时以及烧制时)，在无机电介质材料烧结前玻璃材料软化，由此无机电介质层5的流动性变得良好。由此，无机电介质层5的流平性提高，平滑地形成无机电介质层5的上表面5a。

根据上述电子部件10，由于优选无机电介质层5所包含的玻璃材料的比率为15wt％以上35wt％以下，所以无机电介质层5的介电常数提高。与此相对，若玻璃材料的比率较小，则流动性降低，烧结性降低，介电常数降低。另一方面，若玻璃材料的比率较大，则无机电介质材料的比率降低，介电常数降低。

图5表示玻璃材料的比率与无机电介质层的剖面空隙率以及介电常数的关系。横轴表示玻璃材料的比率[wt％]，左侧的纵轴表示剖面空隙率[％]，右侧的纵轴表示介电常数ε。实线表示玻璃材料的比率与无机电介质层的剖面空隙率的关系，虚线表示玻璃材料的比率与无机电介质层的介电常数的关系。

对于剖面空隙率[％]而言，通过研磨、离子铣削等使无机电介质层露出剖面，利用SEM等可进行高倍率观察的设备进行观察，并通过图像解析计算样本剖面的无机电介质材料部和空隙部的面积，将观测区域的空隙比率作为剖面空隙率。

介电常数ε是相对介电常数乘以真空的介电常数所得的值，该相对介电常数是通过在无机电介质层的上下表面形成电极材料，并施加电压/频率来测量电极间所蓄积的电容而计算出得到。

如图5的实线所示，若玻璃材料的比率变小，则无机电介质层的剖面空隙率变大。换句话说，若无机电介质层的剖面空隙率变大，则无机电介质层的流动性降低。另外，如图5的虚线所示，若玻璃材料的比率小于或大于一定值，则无机电介质层的介电常数变小。因此，若玻璃材料的比率为15wt％以上35wt％以下，则能够使无机电介质层的介电常数变高。

此处，在玻璃材料的比率与无机电介质层的介电常数的关系中，介电常数的最大值根据无机电介质材料的种类而不同，但介电常数的最大值不管无机电介质材料的种类如何，都存在于玻璃材料的比率的15wt％～35wt％的范围。

(第二实施方式)

图6是表示本发明的电子部件的第二实施方式的剖视图。在第二实施方式与第一实施方式中，线圈导体和电容器用电极的厚度不同。以下对该不同的结构进行说明。此外，在第二实施方式中，与第一实施方式相同的符号是与第一实施方式相同的结构，所以省略其说明。

如图6所示，在第二实施方式的电子部件10A中，线圈2的第一线圈导体21的厚度T₂₁比电容器3的下部电极31的厚度T₃₁厚。由此，能够使线圈2的直流电阻值变小，并能够提高线圈特性。换言之，由于第一线圈导体21与下部电极31未设置在同一层，所以能够较薄地形成下部电极31的厚度T₃₁。与此相对，若在将第一线圈导体21与下部电极31设置在同一层时，较薄地形成下部电极31的厚度T₃₁，则第一线圈导体21的厚度T₂₁也变薄，电感器的直流电阻增加。

上部电极32的厚度T₃₂与第一线圈导体21的厚度T₂₁相同。此外，第二线圈导体的厚度可以与第一线圈导体21的厚度T₂₁相同，或者也可以比第一线圈导体21的厚度T₂₁薄。换句话说，线圈2的至少一部分比下部电极31的厚度T₃₁厚。

在该实施方式中，线圈2(第一、第二线圈导体21、22)的厚度为5μm以上15μm以下，下部电极31的厚度T₃₁为1μm以下。由此，通过SAP工艺，能够形成直流电阻值较小的电子部件。

若利用SAP工艺制成线圈2，则在线圈2的布线中，L(布线宽度)/S(布线空间(布线间距))/t(布线厚度)例如成为8/5/7μm、5/5/10μm、8/5/12μm，或者，10.3/5.6/7.4μm。这样，若将线圈2的厚度设为5μm以上15μm以下，则使线圈2成为能够利用SAP工艺制成的范围。另外，通过使下部电极31的厚度T₃₁为1μm以下，能够设定为通过SAP工艺可控制的厚度。

(第三实施方式)

图7是表示本发明的电子部件的第三实施方式的剖视图。第三实施方式与第一实施方式在无机电介质层的厚度不同。以下对该不同的结构进行说明。此外，在第三实施方式中，与第一实施方式相同的符号是与第一实施方式相同的构成，所以省略其说明。

如图7所示，在第三实施方式的电子部件10B中，无机电介质层5的厚度T₅₀是规定的，无机电介质层5根据下部电极31的形状而形成。在这样的构成中，也与第一实施方式同样地，由于线圈2被设置在无机电介质层5上，所以线圈2(电感器)的布线间的杂散电容不会在无机电介质层5中增加，能够抑制线圈2的性能的降低。

(第四实施方式)

图8是表示本发明的电子部件的第四实施方式的剖视图。第四实施方式与第一实施方式在无机电介质层的厚度不同。以下对该不同的结构进行说明。此外，在第四实施方式中，与第一实施方式相同的符号是与第一实施方式相同的构成，所以省略其说明。

如图8所示，在第四实施方式的电子部件10C中，无机电介质层5的上表面5a不是平坦的，无机电介质层5中的下部电极31的侧方的部分的厚度T₅₁比无机电介质层5中的下部电极31与上部电极32之间的部分的厚度T₅₂厚。

由此，能够增厚无机电介质层5中的下部电极31的覆盖下边缘部31a的部分的膜厚。因此，能够防止无机电介质层5所带来的下部电极31的上下边缘部31a、31b的覆盖的变差，即使产生热应变等，也能够防止无机电介质层5中的下部电极31的覆盖上下边缘部31a、31b的部分的裂缝等结构缺陷。因此，能够抑制品质的可靠性的降低。

(第五实施方式)

图9是表示本发明的电子部件的第五实施方式的剖视图。第五实施方式与第四实施方式在线圈导体和电容器用电极的厚度不同。以下对该不同的结构进行说明。此外，在第五实施方式中，与第四实施方式相同的符号是与第四实施方式相同的构成，所以省略其说明。

如图9所示，在第五实施方式的电子部件10D中，线圈2的第一线圈导体21的厚度T₂₁比电容器3的下部电极31的厚度T₃₁厚。由此，能够使线圈2的直流电阻值变小，并能够提高线圈特性。由于线圈2和电容器3的厚度与第二实施方式相同，所以其详细的说明省略。

另外，与第四实施方式同样地，通过使无机电介质层5中的下部电极31的侧方的部分的厚度T₅₁比无机电介质层5中的下部电极31与上部电极32之间的部分的厚度T₅₂厚，并且与第二实施方式同样地使下部电极31的厚度T₃₁比第一线圈导体21的厚度T₂₁薄，从而能够使线圈2(第一、第二线圈导体21、22)在水平方向上不与下部电极31对置而分开。由此，在线圈2与下部电极31之间的无机电介质层5中能够减少杂散电容。

此外，本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围中能够进行设计变更。例如可以各种组合第一～第五实施方式的各个的特征点。

在上述实施方式中，构成线圈的线圈导体的数量是2个，但也可以是1个或者3个以上。

在上述实施方式中，绝缘体由第一～第三绝缘层构成，但可以省略第一绝缘层，另外，绝缘体也可以由1层、2层或者4层以上构成。

在上述实施方式中，线圈与上部电极电连接，但也可以与下部电极电连接。

Claims

1.一种电子部件，其特征在于，具备：

基板；

电容器用下部电极，被设置在所述基板上；

无机电介质层，被设置在所述基板上，以便覆盖所述下部电极；

电容器用上部电极，被直接设置在所述无机电介质层上，隔着所述无机电介质层与所述下部电极对置；以及

线圈，被设置在所述无机电介质层上，与所述下部电极或者所述上部电极电连接。

2.根据权利要求1所述的电子部件，其特征在于，

所述无机电介质层中的所述下部电极的侧方的部分的厚度比所述无机电介质层中的所述下部电极与所述上部电极之间的部分的厚度厚。

3.根据权利要求1或者2所述的电子部件，其特征在于，

所述无机电介质层的上表面是平坦的。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电子部件，其特征在于，

所述线圈在水平方向上不与所述下部电极对置地分开。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的电子部件，其特征在于，

构成所述线圈的线圈导体的至少一部分的厚度比所述下部电极的厚度厚。

6.根据权利要求5所述的电子部件，其特征在于，

所述线圈导体的至少一部分的厚度为5μm以上15μm以下，

所述下部电极的厚度为1μm以下。