JP2000133906A - 容量素子付き回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁基板上に所定の静電容量値の容量素子を確
実に形成することができない。 【解決手段】絶縁基板１上に薄膜回路配線２と薄膜容量
素子３ａ、３ｂとを形成して成る容量素子付き回路基板
であって、前記薄膜容量素子３ａ、３ｂは、一側面側に
前記薄膜回路配線２が接続され、かつ上面と他側面との
角部５ａが面取り加工された下部電極層５と、前記下部
電極層５の上面から他側面にかけて形成された誘電体層
６と、前記誘電体層６の上面から絶縁基板１上面にかけ
て形成された上部電極層７とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話や衛星通信
等の通信機器に搭載される容量素子付き回路基板に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯電話や衛星通信等の通信機器
には電気信号の送受信回路を構成する部品の一部に容量
素子付き回路基板が使用されている。

【０００３】かかる容量素子付き回路基板は一般に上面
に所定パターンの回路配線を有する絶縁基板を準備し、
該絶縁基板上にチップ容量素子を載置するとともにその
端子を回路配線に半田等を介し電気的に接続させること
によって形成されている。

【０００４】しかしながら、近時、携帯電話や衛星通信
等の通信機器は小型、軽量化が急激に進み、従来の容量
素子付き回路基板では回路配線がＭｏ−Ｍｎ法等の厚膜
形成技術により形成されており、各回路配線の幅及び隣
接する回路配線間の間隙が広いこと、チップ容量素子の
形状が大きく全体が大型となっていること等から使用す
ることができず、小型で軽量な新規の容量素子付き回路
基板が要求されるようになってきた。

【０００５】そこで新たに絶縁基板上に薄膜形成技術に
より回路配線と容量素子を被着し、該容量素子を回路配
線に電気的に接続することによって容量素子付き回路基
板を形成することが提案されている。

【０００６】かかる容量素子付き回路基板は回路配線及
び容量素子を薄膜形成技術により形成することから回路
配線の線幅及び隣接間隔を狭くし、かつ容量素子の形状
を小さく、全体を小型として小型、軽量化が急激に進む
携帯電話や衛星通信等の通信機器に使用が可能となる。

【０００７】なお、前記容量素子付き回路基板は、その
回路配線が酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料
から成る基板上にスパッタリング法や蒸着法等の薄膜形
成技術を採用することによってアルミニウム、タンタ
ル、タングステン、チタン、クロム等の金属材料を所定
厚みに被着し、次にこれをフォトリソグラフィー技術に
より所定パターンに加工することによって形成され、ま
た薄膜容量素子はまず電気絶縁材料から成る基板上にス
パッタリング法等の薄膜形成技術によりα−タンタル
（窒化タンタル）を所定厚みに被着させて下部電極層を
形成し、次に前記下部電極層の上面及び一側面に酸窒化
タンタル等から成る誘電物と、チタン−金やニクロム−
金等の金属材料をスパッタリング法や蒸着法等の薄膜形
成技術により順次、被着させ、最後にこれらをエッチン
グ法により所定パターンに加工し、誘電体層及び上部電
極層とすることによって形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の容量素子付き回路基板においては、下部電極層の上
面及び一側面に誘電物をスパッタリング法等の薄膜形成
技術により被着させ、誘電体層を形成する際、下部電極
層の上面と一側面との角部が角張っているため該角部に
誘電物を所定厚みに被着させることができず、その結
果、下部電極層の上面と一側面との角部における誘電体
層の厚みが極端に薄くなって上部電極層と下部電極層と
が電気的に短絡し、容量素子としての機能を発揮させる
ことができないと言う欠点を誘発した。

【０００９】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は所定の静電容量値の容量素子を有する小
型、軽量の容量素子付き回路基板を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基板上に
薄膜回路配線と薄膜容量素子とを形成して成る容量素子
付き回路基板であって、前記薄膜容量素子は、一側面側
に前記薄膜回路配線が接続され、かつ上面と他側面との
角部が面取り加工された下部電極層と、前記下部電極層
の上面から他側面にかけて形成された誘電体層と、前記
誘電体層の上面から絶縁基板上面にかけて形成された上
部電極層とから成ることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明は前記下部電極層の上面と他
側面との角部が半径２５０オングストローム以上の円弧
状を成していることを特徴とするものである。

【００１２】更に本発明は前記下部電極層の上面と他側
面との角部に下部電極層上面に対し１２０°〜１５０°
の角度の平坦面が形成されていることを特徴とするもの
である。

【００１３】本発明の容量素子付き回路基板によれば、
絶縁基板上に薄膜形成技術を採用することによって回路
配線及び容量素子を形成したことから回路配線の線幅及
び隣接間隔を狭くし、かつ容量素子の形状を小さく、全
体を小型として小型、軽量化が急激に進む携帯電話等の
通信機器に搭載が可能となる。

【００１４】また本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、薄膜容量素子の下部電極層の上面と側面との角部に
円弧状または平坦状の面取り加工を施し、角張った角部
をなくしたことから下部電極層の上面から他側面にかけ
て誘電物をスパッタリング法等の薄膜形成技術により被
着させて誘電体層を形成した場合、誘電体層の厚みはそ
の略全体にわたって均一で、かつ厚いものとなり、その
結果、上部電極層と下部電極層とが電気的に短絡するこ
とはなく、薄膜容量素子に容量素子としての所定の機能
を発揮させることが可能となる。

【００１５】特に下部電極層の上面と側面との角部を半
径２５０オングストローム以上の円弧状、或いは下部電
極層上面に対し１２０°〜１５０°の角度の平坦面を形
成するように面取り加工を施しておくと誘電体層の厚み
はその略全体にわたってより均一に、かつ厚いものとな
って上部電極層と下部電極層との電気的短絡をより確実
に防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１乃至図３は、本発明の容量素子付
き回路基板の一実施例を示し、１は絶縁基体、２は薄膜
回路配線、３ａ、３ｂは薄膜容量素子である。

【００１７】前記絶縁基板１は酸化アルミニウム質焼結
体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体か
ら成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機
溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状と成すとともにこれを
従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等
によりシート状に成形してセラミックグリーンシート
（セラミック生シート）を得、しかる後、前記セラミッ
クグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し所定形状
と成すとともにこれを約１６００℃で焼成することによ
って製作される。

【００１８】前記絶縁基板１は薄膜回路配線２及び薄膜
容量素子３ａ、３ｂ等を支持する支持部材として作用
し、その上面に所定パターンの薄膜回路配線２と所定静
電容量値の２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂが被着されて
いる。

【００１９】前記絶縁基板１の上面に被着形成されてい
る薄膜回路配線２は薄膜容量素子３ａ、３ｂを絶縁基板
１の上面に実装されている他の電子部品、例えば、半導
体素子４等に接続する、或いは薄膜容量素子３ａ、３ｂ
や半導体素子４を外部の電気回路に電気的に接続する作
用をなす。

【００２０】前記薄膜回路配線２は、例えば、図２に示
すようにチタン、クロム、ニッケル・クロム合金等から
成る密着層２ａと、ニッケル、パラジウム、白金等から
成るバリア層２ｂと、金、銅等から成る主導体層２ｃの
３層構造を有しており、絶縁基板１の上面に上記各金属
を順次、イオンプレーティング法やスパッタリング法、
メッキ法、蒸着法等の薄膜形成技術により被着させて絶
縁基板１上に密着層２ａ、バリア層２ｂ、主導体層２ｃ
を順次形成し、次に前記密着層２ａ、バリア層２ｂ、主
導体層２ｃの各層をフォトリソグラフィー技術により所
定パターンに加工することによって絶縁基板１上に所定
パターンに被着形成される。

【００２１】前記薄膜回路配線２は絶縁基板１上に薄膜
形成技術を採用することによって形成されることから薄
膜回路配線２の線幅及び隣接間隔を極めて狭いものとし
て絶縁基板１に高密度に被着形成することが可能とな
り、その結果、薄膜回路配線２が被着形成される絶縁基
板１を小型化させることができる。

【００２２】なお、前記チタン、クロム、ニッケル・ク
ロム合金等から成る密着層２ａと、ニッケル、パラジウ
ム、白金等から成るバリア層２ｂと、金、銅等から成る
主導体層２ｃの３層構造を有する薄膜回路配線２は、密
着層２ａが薄膜回路配線２を絶縁基板１に強固に接合さ
せる作用をなし、その厚みが１００オングストローム未
満であると薄膜回路配線２を絶縁基板１に強固に接合さ
せることが困難となり、また１００００オングストロー
ムを超えると密着層２ａを薄膜形成技術により形成する
際に応力が発生するとともにこれが内部に内在し、該内
在応力によって絶縁基板１と薄膜回路配線２との接合強
度が低下してしまう傾向にある。従って、前記密着層２
ａはその厚みを１００オングストローム乃至１００００
オングストロームの範囲としておくことが好ましい。

【００２３】また前記薄膜回路配線２のバリア層２ｂ
は、密着層２ａと主導体層２ｃとを強固に接合させると
ともに密着層２ａと主導体層２ｃとの間の相互拡散を有
効に防止する作用をなし、その厚みが５００オングスト
ローム未満であると密着層２ａと主導体層２ｃとを強固
に接合させることが困難となり、また１００００オング
ストロームを超えるとバリア層２ｂを薄膜形成技術によ
り形成する際に応力が発生するとともにこれが内部に内
在し、該内在応力によって絶縁基板１と薄膜回路配線２
との接合強度が低下してしまう傾向にある。従って、前
記バリア層２ｂはその厚みを５００オングストローム乃
至１００００オングストロームの範囲としておくことが
好ましい。

【００２４】更に前記薄膜回路配線２の主導体層２ｃ
は、主として電気信号を伝搬させる通路として作用し、
その厚みが１０００オングストローム未満となると薄膜
回路配線２の導通抵抗が高くなって回路配線には不向き
となってしまう。従って、前記主導体層２ｃはその厚み
を１０００オングストローム以上としておくことが好ま
しい。

【００２５】前記薄膜回路配線２が形成されている絶縁
基板１の上面には更に２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂが
被着形成されている。

【００２６】前記２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂは図３
に示すように、例えば、α−タンタル（窒化タンタル）
等から成る下部電極層５と、該下部電極層５の上面から
一側面にかけて被着形成された酸窒化タンタル等から成
る誘電体層６と、該誘電体層６の表面から絶縁基板１上
面にかけて被着形成された上部電極層７とから成り、下
部電極層５と上部電極層７との間に誘電体層６の比誘電
率によって決定される一定の静電容量が形成されるよう
になっている。

【００２７】前記２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂはその
下部電極層５の一側面側が薄膜回路配線２に接続され、
上部電極層７が半導体素子の電極や他の薄膜回路配線２
に、直接、或いはボンディングワイヤ８を介して接続さ
れ、これによって所定の電気回路に接続されるようにな
っている。

【００２８】前記２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂの絶縁
基板１上面への被着形成は、まず絶縁基板１上に下部電
極層５を被着形成する。この下部電極層５は、例えば、
α−タンタル（窒化タンタル）等から成り、該α−タン
タル等を絶縁基板１上にスパッタリング法やイオンプレ
ーティング法等の薄膜形成技術を採用することによって
所定厚み（２５０オングストローム乃至１００００オン
グストローム）に被着させ、しかる後、これをフォトリ
ソグラフィー技術により所定パターンに加工することに
よって絶縁基板１上に形成される。

【００２９】なお、前記α−タンタル等から成る下部電
極層５はその厚みが２５０オングストローム未満である
と下部電極層５を絶縁基板１に強固に接合させることが
困難となり、また１００００オングストロームを超える
と下部電極層５を絶縁基板１上に被着させる際に下部電
極層５内部に大きな応力が発生内在し、該内在応力によ
って下部電極層５が絶縁基板１より剥離し易くなる傾向
にある。従って、前記α−タンタル等から成る下部電極
層５はその厚みを２５０オングストローム乃至１０００
０オングストロームの範囲としておくことが望ましい。

【００３０】また前記下部電極層５の上面と一方の側面
との角部５ａには面取り加工が施されており、角張った
角部が除去されている。

【００３１】前記下部電極層５の面取り加工が施された
角部５ａは下部電極層５の上面から側面にかけて誘電体
層６を被着形成する際、誘電体層６の略全体にわたって
厚みを均一、かつ厚いものとする作用をなし、例えば、
半径２５０オングストローム以上の円弧状、或いは下部
電極層５の上面に対し１２０°〜１５０°の角度の平坦
面を形成するように加工される。

【００３２】前記下部電極層５の角部５ａの面取り加工
は、例えば、下部電極層５の上面と一方の側面との角部
５ａをエッチングにより半径２５０オングストローム以
上の円弧状に、或いは下部電極層５の上面に対し１２０
°〜１５０°の角度の平坦面を形成するように加工する
ことによって行われる。

【００３３】前記下部電極層５の角部５ａに半径２５０
オングストローム以上の円弧を形成するような面取り加
工を施こした場合、或いは下部電極層５の上面に対し１
２０°〜１５０°の角度の平坦面を形成するような面取
り加工を施こした場合、下部電極層５の上面から側面に
かけて後述する誘電体層６を被着形成した際、誘電体層
６の厚みがその略全体にわたって均一で、かつ厚いもの
となり、その結果、下部電極層５と上部電極層７との電
気的短絡が有効に防止され、薄膜容量素子２に容量素子
としての所定の機能を充分に発揮させることが可能とな
る。従って、前記下部電極層５の角部５ａに面取り加工
を施す場合、その面取り加工は下部電極層５の角部５ａ
に半径２５０オングストローム以上の円弧を形成するよ
うに、或いは下部電極層５の上面に対し１２０°〜１５
０°の角度の平坦面を形成するようにするのが好まし
い。

【００３４】次に、前記下部電極層５の上面から一方の
側面にかけて誘電体層６を形成する。

【００３５】前記誘電体層６は、例えば、酸窒化タンタ
ル等から成り、該酸窒化タンタル等を下部電極層５上に
スパッタリング法やイオンプレーティング法等の薄膜形
成技術を採用することによって所定厚みに被着させ、し
かる後、これをフォトリソグラフィー技術により所定パ
ターンに加工することによって下部電極層５の上面から
一方の側面にかけて形成される。この場合、誘電体層６
は下部電極層５の上面と側面との角部５ａに面取り加工
が施されており、角張った角部が除去されているため全
体の厚みを略均一で、かつ厚いものとなすことができ
る。

【００３６】前記誘電体層６は下部電極層５と上部電極
層７との間に所定の静電容量を形成する作用をなし、下
部電極層５の上面から側面にかけて２０００オングスト
ローム乃至１００００オングストロームの厚みに被着さ
れる。

【００３７】そして最後に、前記誘電体層６の上面から
絶縁基板１上面にかけて上部電極層７を被着させ、上部
電極層７と前述の下部電極層５との間に誘電体層６を位
置させることによって所定の静電容量値を有する薄膜容
量素子３ａ、３ｂが絶縁基板１上の所定位置に被着形成
されることとなる。

【００３８】前記上部電極層７は、誘電体層６が下部電
極層５の上面から側面にかけて略均一厚みに被着してい
ることから下部電極層５と接触して電気的短絡を発生す
ることはなく、これによって薄膜容量素子２に容量素子
としての所定の機能を発揮させることが可能となる。

【００３９】前記上部電極層７としては、例えば、チタ
ン層と金層、ニクロム層と金層等の金属材料を２層に積
層したもので形成され、従来周知のスパッタリング法や
蒸着法等の薄膜形成技術及びフォトリソグラフィー技術
を採用することによって誘電体層６の上面から前記絶縁
基板１上面にかけて被着される。

【００４０】なお、前記上部電極層７は、例えば、チタ
ン層と金層の２層で形成する場合、チタン層は上部電極
層７を誘電体層６に強固に被着させる作用をなし、その
厚みが２５０オングストローム未満であると上部電極層
７を誘電体層６に強固に接着させることが困難となり、
また１００００オングストロームを超えると誘電体層６
にチタン層を被着させる際、チタン層の内部に大きな応
力が発生内在し、該内在応力によって薄膜容量素子３
ａ、３ｂの絶縁性、耐電圧特性が劣化する傾向にある。
従って、前記上部電極層７のチタン層はその厚みを２５
０オングストローム乃至１００００オングストロームの
範囲としておくことが好ましい。

【００４１】また前記上部電極層７の金層は、上部電極
層７の主導体層として作用し、その厚みが０．３μｍ未
満であると後述する上部電極層７と薄膜回路配線２とを
ボンディングワイヤ８を介して接続する際、上部電極層
７とボンディングワイヤ８との電気的接続の信頼性が低
くなる傾向にあり、また５μｍを越えると金層を形成す
る際に内部に大きな応力が発生内在し、該内在応力によ
って薄膜容量素子３ａ、３ｂの絶縁特性、耐電圧特性が
劣化する傾向にある。従って、前記金層はその厚みを
０．３μｍ乃至５μｍの範囲としておくことが好まし
い。

【００４２】更に前記薄膜容量素子３ａ、３ｂはそれを
構成する下部電極層５、誘電体層６及び上部電極層７の
いずれもが薄膜形成技術により形成されていることから
全体の形状が小さく、小型、軽量化が急激に進む携帯電
話等の通信機器に搭載が可能となる。

【００４３】かくして本発明の容量素子付き回路基板に
よれば、絶縁基板１上に設けた薄膜回路配線２に半導体
素子４やその他の抵抗器等の電子部品を搭載接続すると
ともに薄膜容量素子３ａ、３ｂの下部電極層５及び上部
電極層７を所定の薄膜回路配線２や半導体素子４の電極
に、直接、或いはボンディングワイヤ８を介して接続す
れば、携帯電話や衛星通信等の通信機器に実装される電
気回路基板となる。

【００４４】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例では絶
縁基板１の上面に２つの薄膜容量素子３ａ、３ｂを形成
したが、これを３個以上設けてもよく、また各薄膜容量
素子３ａ、３ｂの下部電極層５、誘電体層６及び上部電
極層７を他の材料で形成してもよく、更に各薄膜容量素
子３ａ、３ｂの下部電極層５を薄膜回路配線２と同じ材
料で形成してもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、絶縁基板上に薄膜形成技術を採用することによって
回路配線及び容量素子を形成したことから回路配線の線
幅及び隣接間隔を狭くし、かつ容量素子の形状を小さ
く、全体を小型として小型、軽量化が急激に進む携帯電
話等の通信機器に搭載が可能となる。

【００４６】また本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、薄膜容量素子の下部電極層の上面と側面との角部に
円弧状または平坦状の面取り加工を施し、角張った角部
をなくしたことから下部電極層の上面から他側面にかけ
て誘電物をスパッタリング法等の薄膜形成技術により被
着させて誘電体層を形成した場合、誘電体層の厚みはそ
の略全体にわたって均一で、かつ厚いものとなり、その
結果、上部電極層と下部電極層とが電気的に短絡するこ
とはなく、薄膜容量素子に容量素子としての所定の機能
を発揮させることが可能となる。

【００４７】特に下部電極層の上面と側面との角部を半
径２５０オングストローム以上の円弧状、或いは下部電
極層上面に対し１２０°〜１５０°の角度の平坦面を形
成するように面取り加工を施しておくと誘電体層の厚み
はその略全体にわたってより均一に、かつ厚いものとな
って上部電極層と下部電極層との電気的短絡をより確実
に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の容量素子付き回路基板の一実施例を示
す断面図である。

【図２】図１に示す薄膜回路配線を説明するための拡大
断面図である。

【図３】図１に示す薄膜容量素子を説明するための拡大
断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・絶縁基体 ２・・・・・・薄膜回路配線 ２ａ・・・・・接着層 ２ｂ・・・・・バリア層 ２ｃ・・・・・主導体層 ３ａ、３ｂ・・薄膜容量素子 ５・・・・・・下部電極層 ５ａ・・・・・角部 ６・・・・・・誘電体層 ７・・・・・・上部電極層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E351 AA07 BB01 BB04 BB32 BB35 BB36 BB38 CC01 CC02 CC03 CC05 DD04 DD06 DD10 DD11 DD14 DD17 DD19 DD20 DD21 DD37 DD41 GG02 GG09 5E082 AB03 EE05 EE37 EE41 FG03 FG22 FG42 KK01 PP09 PP10 5E338 AA01 AA18 BB75 CC01 CD03 CD05 EE23 EE27

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上に薄膜回路配線と薄膜容量素子
   とを形成して成る容量素子付き回路基板であって、前記
   薄膜容量素子は、一側面側に前記薄膜回路配線が接続さ
   れ、かつ上面と他側面との角部が面取り加工された下部
   電極層と、前記下部電極層の上面から他側面にかけて形
   成された誘電体層と、前記誘電体層の上面から絶縁基板
   上面にかけて形成された上部電極層とから成ることを特
   徴とする容量素子付き回路基板。
2. 【請求項２】前記下部電極層の上面と他側面との角部が
   半径２５０オングストローム以上の円弧状を成している
   ことを特徴とする請求項１に記載の容量素子付き回路基
   板。
3. 【請求項３】前記下部電極層の上面と他側面との角部に
   下部電極層上面に対し１２０°〜１５０°の角度の平坦
   面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   容量素子付き回路基板。