CN107045917B - 电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够防止无机电介质层的裂缝等结构缺陷，抑制品质的可靠性的降低的电子部件。电子部件具有基板、被设置在基板上的电容器用下部电极、被设置在基板上以便覆盖下部电极的无机电介质层、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的电容器用上部电极、和与下部电极或者上部电极电连接的线圈。无机电介质层的上表面是平坦的。
Description
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、以及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，若实际上制造上述以往的电子部件来使用，则发现有如下的问题。
若要根据下部电极的形状以一定的厚度来形成无机电介质层，则在下部电极的边缘部产生因无机电介质层所造成的覆盖(coverage)的变差。因此，若产生热应变等，则应力集中在无机电介质层中的覆盖下部电极的边缘部的部分，在无机电介质层产生裂缝等结构缺陷。因此，品质的可靠性降低。另一方面，为了确保品质，若一律增加无机电介质层的厚度，则具有电极间距离变大，导致电容器的电容的降低，产生性能的劣化这样的问题。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种能够防止无机电介质层的裂缝等结构缺陷，抑制品质的可靠性的降低的电子部件。
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，与上述下部电极或者上述上部电极电连接，
上述无机电介质层的上表面是平坦的。
此处，所谓是平坦的是指无机电介质层的上表面的凹凸处于比电容器用下部电极的上表面的位置高的位置。
根据本发明的电子部件，无机电介质层被设置在基板上以便覆盖下部电极，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，能够使无机电介质层中的覆盖下部电极的边缘部的部分的膜厚变厚。因此，能够防止无机电介质层所造成的下部电极的边缘部的覆盖的变差，即使产生热应变等，也能够防止无机电介质层中的覆盖下部电极的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，上述无机电介质层包含无机电介质材料、和具有比上述无机电介质材料的软化点低的软化点的玻璃材料。
根据上述实施方式，无机电介质层包含无机电介质材料、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，在无机电介质层的制造时(印刷时以及烧制时)，无机电介质材料烧结前玻璃材料软化，从而无机电介质层的流动性变得良好。由此，无机电介质层的流平性提高，平滑地形成无机电介质层的上表面。
另外，在电子部件的一实施方式中，上述无机电介质层所包含的上述玻璃材料的比率是15wt％以上35wt％以下。
根据上述实施方式，由于无机电介质层所包含的玻璃材料的比率是15wt％以上35wt％以下，所以无机电介质层的介电常数提高。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。
另外，在电子部件的一实施方式中，
上述线圈的至少一部分与上述下部电极被设置在相同的层，
上述无机电介质层覆盖上述下部电极和上述线圈的至少一部分，
上述无机电介质层的上表面处于比上述下部电极的上表面高的位置。
根据上述实施方式，由于无机电介质层的上表面处于比下部电极的上表面高的位置，所以能够可靠地抑制下部电极的露出，并能够防止无机电介质层所造成的下部电极的边缘部的覆盖、裂缝等结构缺陷。
根据本发明的电子部件，能够防止无机电介质层的裂缝等结构缺陷，并能够抑制品质的可靠性的降低。
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。
附图标记说明
1…基板；2…线圈；21…第一线圈部；21a…内周端部；21b…外周端部；22…第二线圈部；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…电子部件；61～63…第一～第三端子。
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和图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例如用作为低通滤波器、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上且相互电连接的线圈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包括第一线圈部21以及第二线圈部22这两个层。从下层至上层依次配置第一、第二线圈部21、22。第一、第二线圈部21、22在层叠方向上电连接。第一、第二线圈部21、22分别在平面上形成为螺旋状。第一、第二线圈部21、22例如由Cu、Ag、Au等低电阻的金属构成。优选，使用通过后述的半加成法(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、第二线圈部21、22以同一轴为中心而配置。第一线圈部21和第二线圈部22从轴向(层叠方向)观察时，沿同一方向卷绕。
第一线圈部21具有内周端部21a和外周端部21b。第二线圈部22具有内周端部22a和外周端部22b。第一线圈部21的内周端部21a和第二线圈部22的内周端部22a经由沿层叠方向延伸的过孔布线23电连接。第一线圈部21的外周端部21b与第二端子62电连接。第二线圈部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这两个层。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、第二线圈部21、22相同的材料构成。
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这三个层。从下层至上层依次配置第一～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为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的上表面5a是平坦的。此处，所谓是平坦的是指无机电介质层5的上表面5a的凹凸处于比电容器用下部电极31的上表面的位置高的位置。
在无机电介质层5上设置第一线圈部21，第一线圈部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以及第一线圈部21。在第二绝缘层42上设置第二线圈部22，在第二绝缘层42上设置第三绝缘层43，以便覆盖第二线圈部22。
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，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、粘合剂构成的糊剂进行涂膜，并通过大约900℃～1000℃的烧制工序进行煅烧，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，以机械的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以及第一线圈部21。在该实施方式中，通过SAP工艺形成上部电极32以及第一线圈部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以及第一线圈部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上设置第二线圈部22。此时，在第二绝缘层42上通过激光加工等形成导通孔，并在导通孔形成过孔布线23。由此，第二线圈部22经由过孔布线23与第一线圈部21电连接。第二线圈部22以及过孔布线23通过SAP工艺而形成。
而且，在第二绝缘层42上设置第三绝缘层43，以便覆盖第二线圈部22。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，无机电介质层5被设置在基板1上以便覆盖下部电极31，无机电介质层5的上表面5a是平坦的，所以无机电介质层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中的覆盖下部电极31的下边缘部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中的覆盖下部电极31的上下边缘部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。
另外，由于线圈2处于无机电介质层5上，所以不会使线圈2的性能变差。与此相对，若利用无机电介质层5覆盖线圈2，则线圈(电感器)的布线间的杂散电容有可能在无机电介质层5中增加。
另外，由于下部电极31未与第一线圈部21设置在相同的层，所以能够仅较薄地形成下部电极31的厚度，不会给电感特性带来影响而能够实现轻薄化和电介质的结构缺陷的减少。与此相对，将第一线圈部21与下部电极31设置在同一层时，若较薄地形成下部电极31的厚度，则第一线圈部21的厚度也变薄，电感器的直流电阻增加。另外，通过不将线圈2与下部电极31设置在同一层，能够使线圈2的厚度比下部电极31的厚度厚，不会使电容器的特性、品质变差而能够降低电感器的直流电阻。
根据上述电子部件10，优选无机电介质层5含有无机电介质材料、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是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设为剖面空隙率。
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，若玻璃材料之比率变小，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，若玻璃材料的比率是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。第二实施方式与第一实施方式仅线圈的位置不同。以下对该不同的结构进行说明。此外，在第二实施方式中，由于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的第一线圈部21与下部电极31被设置在同一层。此外，在图6中，省略描绘线圈2的第二线圈部22，可以将第二线圈部22设置在无机电介质层5上，或者，也可以设置在第二绝缘层42上。
第一线圈部21的上表面和下部电极31的上表面是同一高度。无机电介质层5覆盖下部电极31和第一线圈部21。无机电介质层5的上表面5a处于比下部电极31的上表面高的位置。
换句话说，由于无机电介质层5的上表面5a如第一实施方式所说明那样是平坦的，所以即使在无机电介质层5中的第一线圈部21与下部电极31之间的部分产生凹部，该凹部的底面也处于比下部电极31的上表面、第一线圈部21的上表面高的位置。
因此，由于无机电介质层5的上表面5a处于比下部电极31的上表面高的位置，所以能够可靠地抑制下部电极31的露出，并能够防止无机电介质层5所造成的下部电极31的上下边缘部31a、31b的覆盖、裂缝等结构缺陷。
此外，线圈可以由3层以上的线圈部构成，此时，线圈的至少一部分(至少1层的线圈部)被设置在与下部电极相同的层，无机电介质层覆盖下部电极和线圈的至少一部。另外，线圈可以由1层的线圈部构成，此时，线圈与下部电极被设置在相同的层，无机电介质层覆盖下部电极和线圈。
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内能够进行设计变更。例如可以各种组合第一、第二实施方式的各个的特征点。
在上述实施方式中，构成线圈的线圈部的数量是2个，但也可以是一个或者3个以上。另外，线圈也可以处于任何的位置。
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 (3)
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；
线圈，与所述下部电极或者所述上部电极电连接并设置于所述无机电介质层上；以及
绝缘层，覆盖所述上部电极以及所述线圈，
所述无机电介质层的上表面是平坦的，
所述线圈包括第一线圈部和第二线圈部，所述第一线圈部和所述第二线圈部从下层至上层依次同轴地配置，并在层叠方向上电连接，
所述第一线圈部与所述上部电极配置于同一层，
所述绝缘层由无机材料构成并设置于所述无机电介质层上，以便直接覆盖所述上部电极、所述第一线圈部以及所述第二线圈部。
2.根据权利要求1所述的电子部件，其特征在于，
所述无机电介质层包含无机电介质材料、和具有比所述无机电介质材料的软化点低的软化点的玻璃材料。
3.根据权利要求2所述的电子部件，其特征在于，
所述无机电介质层所包含的所述玻璃材料的比率为15wt％以上35wt％以下。
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