JP2000512810A - 封入型多層コンデンサを製造する方法及び封入型多層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は封入型多層コンデンサを製造する方法に関するもので、その方法においては、a)電気絶縁材料でできた平らな支持板が貫通穴を設けられ、b)誘電体層と電極層とがその穴内と平らな支持板の両面上とに設けられ、c)充分な数の層が企図された目的のために設けられてしまった後に、前記の支持板が電気絶縁材料でできた支持板へ密封的に固着された電気絶縁材料の覆い板により両面上を覆われ、d)その組立品が各々が電気絶縁材料により包まれた多層コンデンサを具えているブロックに、前記の支持板の両面上に置かれた電極層を通って延在する分割線により細分され、e)且つ、続いて、端部接点がブロックの二つの対向する端部上に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 封入型多層コンデンサを製造する方法及び封入型多層コンデンサ 本発明は封入された多層コンデンサを製造する方法に関するもので、その方法 においては電気的絶縁材料の支持物が誘電体層と電極層とを交互に設けられ、そ の後連続する電極層が第１及び第２端部接点へ交互に接続され、且つ電気的に絶 縁するエンベロープが設けられる。 本発明は特に、導体パターン（印刷された配線、プリント回路基板、ＰＣＢ） を設けられた基板上に適切に機械的に取り付けられ得て、それにより電気回路又 は電子回路を形成する、小さい寸法の多層コンデンサの製造に関係し、且つ本発 明はそのようなコンデンサ（表面取り付けできるコンデンサ、ＳＭＣ）にも特に 関係している。これらのコンデンサは導線を具えていない。代わりにそれらはは んだ付けできる金属層の形で端部電気接点を設けられる。そのコンデンサの端部 接点ははんだ付けによって簡単な方法でプリント回路基板内に前記のコンデンサ を固着するために用いられ得る。そのようなコンデンサの小さい寸棒と導線の無 いことのおかげで、印刷された配線基板上のコンデンサ及び他の類似の寸法の構 成要素の高充填密度が達成され得る。 多層コンデンサ、特にセラミック多層コンデンサを製造する方法は一般に既知 である。進行中の小型化が電気回路又は電子回路における多層コンデンサの更に 小さい寸法を要求する。プリント回路基板内に取り付けるための多層コンデンサ の場合には、これらの寸法は１×0.5×0.5mmの程度のものである。そのような小 さい多層コンデンサが機械的手段により設けられる場合には高い寸法精度が非常 に重要である。既知の方法によって製造される多層コンデンサの寸法精度はしば しば不充分である。 高い寸法精度を有する電気的に絶縁された多層コンデンサがそれによって製造 され得る方法を提供することが本発明の目的である。 本発明によると、この目的は、 ａ．電気的絶縁材料の平らな支持板が貫通穴（チャネル）を設けられ、 ｂ．誘電体層と電極層とが前記の穴（チャネル）内と前記の平らな支持板の両面 上とに設けられ、前記の電極層はそれらが一方側からと他方側からと交互に与 えられるような方法で支持板の両側上に置かれた源泉から与えられ、且つ中間 誘電体層は支持板の両側上に配置され且つ同時に活性化される源泉から与えら れ、 ｃ．充分な数の層が企図された目的に対して設けられてしまった後に、前記の支 持板が電気的絶縁材料の支持板へ気密に固着される電気的絶縁材料の覆い板に より両側上を覆われ、 ｄ．その組立品は支持板の両面上に置かれた電極層を通って延在する分割面によ り、電気的絶縁材料により封入される多層コンデンサを各々が具えているブロ ックへ細分され、 ｅ．且つ、続いて、はんだ付けできる金属層を前記のブロックの対向する二つの 端部に与えることにより、それらの端部上へ端部接点が設けられ、エンベロー プの部分の間に突出する電極層との電気的接触を生じさせるために、それらの 金属層がブロックの端部を充分に包含する、 ことを特徴とする方法により、現在の常套手段を考慮して充分である方法で達成 される。 本発明による封入型多層コンデンサは、前記のコンデンサが電気的絶縁材料の 支持物内の貫通穴（チャネル）の壁上に置かれた交互に設けられる電極層と誘電 体層とを作り上げられ、そのコンデンサはガラスと幾つかの部分から構成される セラミック材料との双方又はいずれか一方の気密エンベロープ内に閉じ込められ て、そのエンベロープの対向する端部が、そのエンベロープの側を部分的に包含 し、且つそのエンベロープの部分間に突出している電極層を介してエンベロープ 内に閉じ込められたコンデンサと電気的に接触するはんだ付けできる金属層の形 で端部接点を設けられることを特徴としている。 かくして製造された多層コンデンサは、１mm×0.5mm×0.5mmの程度の小さい寸 法においてさえも達成され得る非常に高い寸法精度を現す。 本発明による方法においでは、支持板がその支持板の両面に対してほぼ直角で 一般に延在するチャネルの形で貫通穴を設けられる。適切な処理、例えばスパッ タリング又は物理的あるいは化学的蒸着によって、電極層及び誘電体層として働 く金属薄膜が交互に設けられる。支持板の両側上に前記の処理のために必要な材 料の源泉を配置することにより、支持板はそれらの層の貼付中にマスクとして用 いられ得る。 種々の層の貼付は次のように本質的に実行される。支持板の一方側上に配置さ れた貼付源はその源泉と対向する支持板の表面へ、及びその支持板内のチャネル の壁へ電極層を貼付するために用いられる。続いて、支持板の両側上に置かれた 貼付源は支持板の両面へ、及びチャネルの壁へ誘電体材料の層を貼付するために 用いられる。次に、支持板の他方の側上に置かれた貼付源はその貼付源と対向す る支持板の表面へ、及びチャネルの壁へ電極層を貼付するために用いられる。続 いて、上述の方法で、誘電体材料の別の層が設けられる、等である。これらのス テップは貼付される電極層と誘電体層との数がそのコンデンサの企図されたキャ パシタンスを得るために充分になるまで反復される。層の数は使用される材料と その層の厚さとにより支配される。企図されたキャパシタンスを達成するために 必要な層の数は実験的に確立され得る。 支持板は、例えば好適には0.4mmと0.8mmとの間の範囲内、例えば0.6mmである 厚さを有する電気的絶縁材料の薄い板で構成され得る。この目的のために非常に 適して用いられ得る材料はガラス、特に商用名FOTURANのもとで、ドイツ国マイ ンツ市のSCH0TT社により販売されているガラスのような、フォトリソグラフィー 的に構成され得るガラスである。酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウムのよう なセラミック材料の板を用いることが代わりに可能である。貫通穴すなわちチャ ネルはドリリング、化学的エッチング、パウダーブラスティング、レーザーエッ チング等のような既知の技術によって支持板内に形成され得る。 気相から貼付され得る正確に導電性の金属は、電極層用の材料として用いられ 得る。好適には、特にアルミニウム(Al₂O₃)及びタンタル(Ta₂O₅)のような、酸化 物が導電性でない材料が用いられる。それらの金属は真空中でのスパッタリング 又は物理的蒸着により設げられ得る。 誘電体材料は、そのような酸化物が存在する場合には、電極層に対して用いら れた金属の電気的に非導通の酸化物から成ってもよい。非所に適切な組合せは、 例えば、アルミニウムと酸化アルミニウムから及びタンタルと酸化タンタルとか ら成る。これらの金属の酸化物が貼付される場合には、貼付過程が実行される真 空室内へ酸素を入れながら、これらの金属のための貼付源の使用が適切に成され 得る。個別の層の厚さは、例えば、0.01と１ミクロンの間に整え得る。他の適切 な酸化物的材料は、例えば、酸化珪素及び窒化珪素である。誘電体材料が電極層 のために用いられた金属の酸化物でない場合には、それは別の貼付源によって貼 付されねばならない。 蒸着された又はスパッタされた層が板全体を通じて一様厚さであることを保証 するために、その源泉と支持板とが好適に相互に対して好適に動かされねばなら ない。この目的のために、貼付源又は貫通穴を有する板、あるいは双方が貼付過 程中に互いに対して動かされ得て、それで覆われるべき穴内の表面の各部が、平 均して、貼付時間中単位面積当たりの材料の同じ流れに対して晒される。そのよ うな運動は、例えば、貼付源に対して貫通穴を有する板の傾斜する運動の組合せ から成ってもよい。 充分な数の層が、企図された目的（そのコンデンサの企図されたキャパシタン ス）に対して貼付されてしまった後に、例えば誘電体材料の50層と関連する電極 層とが貼付されてしまった後に、例えば、約0.2mmの厚さを有する覆い板が、例 えば接着剤を用いて、支持板の両面上に固着される。0.6mm厚さの支持板の場合 には、その組立品の全体厚さは総計約１mmに達する。その覆い板は好適には支持 板と同じ材料で作られる。しかしながら、もう一つの適切な電気的絶縁材料の覆 い板を用いることも代わりに可能である。 かくして得られた組立品は、各々が少なくとも電気的絶縁材料により封入され る多層コンデンサから成る小さいブロックへ続いて細分される。その分割過程か ら生じるブロック間の分割平面は、そのコンデンサの電極層を形成する金属薄膜 を通って延在する。ブロックへの細分は、例えば鋸引き、破壊又は切断により機 械的に、又はレーザー等によって実行され得る。結果として、電極層を形成する 金属薄膜の側面は、覆い板部分とエンベロープの支持板部分との間のブロックの 側面において局部的に突出する。 本発明による方法の次のステップにおいて、そのブロックは金属薄膜（電極層 ） の側面へ、及び従って多層コンデンサへ電気的に接続される端部接点を設けられ て、且つ、そのエンベローブの構造の故に、前記の端部接点がブロックの端部を 包含する。このことがそのコンデンサの良好なはんだ付け可能性及び良好な検査 可能性に帰着するのみならず、そのコンデンサのエンベロープに対する電気的接 点の良好な機械的接着にもまた帰着する。 本方法の好適な実施例において、そのブロックの鋭い縁が端部接点の準備に先 立って機械的に除去される。これはブロックに適切な研磨剤の存在においてタン ブリング動作を受けさせることにより達成され得る。この方法で、次の処理中に エンベロープの表面の部分の欠けが防がれる。 電気的接続は次の方法で好適に設けられる。最初に、ブロックの全表面が金属 の核生成層を設けられる。そのような核生成層は、例えば、真空室内で大口資料 をマグネトロンスパッタリング（バレルスパッタリング）することにより貼付さ れるニッケル‐クロム合金から成ってもよい。その核生成層は、代わりに蒸着に より、又は湿式化学処理によって設けられてもよい。 続いて、次のステップにおいて、端部接点を形成するように金属層を設けられ ねばならないブロックの部分が、除去できるマスキング層で覆われる。次に、金 属の核生成層が、例えば化学エッチングにより、マスキング層により覆われない 部分から除去され、その後そのマスキング層もまた除去される。この目的のため に、そのマスキング層は容易に溶けるか又は低溶融ラッカー又はワックスから成 ってもよい。続いて、核生成層の露出された部分が、エンベロープの構成によっ て、そのエンベロープの間に突出する金属薄膜と電気的接続を形成するように、 そのブロックの端部を包含する金属層とはんだ層とを設けられる。 本発明による方法は支持板上の電気回路又は電子回路内に容易に機械的に取り 付けられ得る封入型多層コンデンサを生じ、前記の多層コンデンサはエンベロー プによって気密に密封される。本発明による封入型多層コンデンサは非常に良好 な寸法公差を有し、それが、そのエンベロープがガラスとセラミック材料との双 方又はいずれか一方から成り得るので、そのエンベロープが影響を受けないパタ ーンに従ったブロックへの細分によるものとされ得る。必要な場合には、その封 入型コンデンサはタンブリング動作を受け得る。タンブリングの後に、その封入 型コンデンサは、分類、測定、梱包、バルクフィーダーによる処理等のような、 別の処理中に欠け得る鋭い縁が無くなる。封入型コンデンサの端部は端部接点に より完全に包まれるので、良好なはんだ付け可能性と検査可能性とが得られる。 本発明のこれらの対象が以下に記載される実施例から明らかになり、且つ本発 明のその他の対象が以下に記載される実施例を参照して解明されるだろう。 図において、 図１は穴を設けられた支持板の、部分的に断面図での、斜視図であり、 図２はその支持板上にいかにして電極層と誘電体層とが配置され得るかを図式 的に示しており、 図３は幾つかの電極層と誘電体層とが中に設けられている支持板内の穴の断面 図であり、 図４は覆い板との支持板の組立品を図式的に示し、 図５は電気的接続のないブロックの断面図であり、且つ 図６は本発明による完成された多層コンデンサの断面図である。 これらの図は比例尺では描かれていないことは注意される。これらの図におい て、同じ参照符号は同じ部分を参照させる。 FOTURANのガラス板の形において支持板(1)から開始される。これは、酸化セリ ウムと同様に金、銀及び銅のような、少量の感光性金属を具えているフォトリソ グラフィー的に構成できる、酸化リチウム‐酸化アルミニウム‐酸化珪素を含む ガラスである。FOTURANガラスは、ドイツ国マインツ市の、SCHOTT社により販売 されている。0.6mm厚さの支持板がマスクを介して紫外線光に露出される。続い て、その支持板が露出された部分のガラスでの変換を成し遂げるために熱処理を 受ける。続いて、0.3mmの直径を有する貫通穴(2)がフッ化水素の10％水溶液の影 響の下でエッチングされる。 スパッタ源(3，4)を用いるスパッタ処理によって、電極層(5，7)及び誘電体層 (6)が主表面と貫通穴の表面との上に交互に設けられる。この目的のために、次 の材料組合せ、すなわち、アルミニウム‐酸化アルミニウム、アルミニウム‐酸 化珪素、タンタル‐酸化タンタル等が用いられ得る。個別の層の層厚さは常に0. 01〜１ミクロンの程度である。この方法で、数十の層の多層が支持板の貫通穴内 に 置かれた多層の中心に残っているチャネルを設けられ得て、その貫通穴が覆い板 (10)及び(11)の準備中に接着剤により満たされる。 ガラス板の両面上にスパッタ源(3)及び(4)を配置することにより、支持板(1) がマスクとして働く。この方法で、貫通穴の内側面が誘電体材料、例えばコンデ ンサを形成する金属の酸化物の中間層(6)を有する金属の交互の層(5)及び(7)を 設けられる。多層と端部接点(12，13)との間の接続接点が支持板(1)の主正面上 に置かれた層パケット(8，9)により形成される。 貫通穴内に一様な厚さの層を得るために、蒸着処理中にその板は、各表面部分 が等しい期間の間蒸気流に晒されるように、二つの相互に垂直な軸を中心にして 振動されねばならないことが望ましい。 全部の層が設けられた後に、0.2mmの厚さを有するガラス板(10)及び(11)が、 接着剤、好適にはエポキシ樹脂接着剤によって支持板(1)の両面上に設けられる 。この過程において貫通穴(2)の今まで解放部分であった部分が接着剤により満 たされる。その組立品の全体厚さは約１mmに達する。覆い板(10)及び(11)は支持 板(1)と同じガラスで作られる必要はない。続いて、各々が多層を設けられた貫 通穴を有する個別のブロックへ、その組立品を細分するためにワイヤーソーが用 いられる。 電気的接続の準備に先立って、好適には、鋭い縁が、好適には、タンブリング により、その封入型コンデンサから機械的に除去される。この方法で、多数のブ ロックが機械的に整えられる次の動作中に、そのブロックの縁の部分が欠けるこ とが妨げられる。 続いて、全ブロックが真空中でのスパッタリング（バレルスパッタリング）に よりニッケル‐クロム合金の核生成層で覆われる。その核生成層を有するブロッ クは続いて、例えば密蝋のマスキング層を設けられ、その層は、次の工程で、端 部接点(12)及び(13)の形で電気的接続を設けられねばならないブロックの部分へ 貼付され、且つ核生成層の露出された部分が適切なエッチング剤によるエッチン グにより除去される。例えば、暖かい、水の石鹸溶液によって、マスキング層の 除去の後に、そのブロックの両端部がはんだ付けできる端部接点(12)及び(13)を 設けられる。 図５は、エッチングの後に、及びマスキング層の除去の後に、端部接点(12)及 び(13)を設けられたブロックの図式的な断面図である。この目的のために、多数 のそのようなブロックが、電着によって１ミクロンの程度の厚さを有する銅の第 １層を同時に設けられ、その後１ミクロンの程度の厚さを有するニッケルの層が その上に電着され、且つ10ミクロンの程度の厚さを有するはんだ金属（PbSn）の 層が前記のニッケル層上に電着される。これが図６の断面図に示されたようなブ ロックに帰着し、その図においてははんだ層を設けられた端部電気接点が参照符 号(12)及び(13)により示されている。この方法で、正確に定義された寸法を有す る封入型多層コンデンサが得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エンベロープを設けられた多層コンデンサを製造する方法であって、その方 法においては電気的絶縁材料の支持物が誘電体層と電極層とを交互に設けられ 、その後連続する電極層が第１及び第２端部接点へ交互に接続され、且つ電気 的に絶縁するエンベロープが設けられる方法において、 ａ．電気的絶縁材料の平らな支持板が貫通穴（チャネル）を設けられ、 ｂ．誘電体層と電極層とが前記の穴（チャネル）内と前記の平らな支持板の両 面上とに設けられ、前記の電極層はそれらが一方側からと他方側からと交互 に与えられるような方法で支持板の両側上に置かれた源泉から与えられ、且 つ中間誘電体層は支持板の両側上に配置され且つ同時に活性化される源泉か ら与えられ、 ｃ．充分な数の層が企図された目的に対して設けられてしまった後に、前記の 支持板が電気的絶縁材料の支持板へ気密に固着される電気的絶縁材料の覆い 板により両側上を覆われ、 ｄ．その組立品は支持板の両面上に置かれた電極層を通って延在する分割面に より、電気的絶縁材料により封入される多層コンデンサを各々が具えている ブロックへ細分され、 ｅ．且つ、続いて、はんだ付けできる金属層を前記のブロックの対向する二つ の端部に与えることにより、それらの端部上へ端部接点が設けられ、エンベ ロープの部分の間に突出する電極層との電気的接触を生じさせるために、そ れらの金属層がブロックの端部を充分に包含する、 ことを特徴とする多層コンデンサを製造する方法。 ２．請求項１記載の方法において、前記の組立品がブロックに細分されてしまっ た後に、 ｆ．それらのブロックの鋭い縁が機械的に除去される、 ことを特徴とする多層コンデンサを製造する方法。 ３．請求項１又は２記載の方法において、 ｇ．金属の核生成層が前記のブロック上に設けられ、 ｈ．次のステップにおいて金属層を設けられねばならないブロックの部分が、 マスキング層により覆われ、 ｊ．前記金属の核生成層がマスキング層により覆われない部分から除去され、 ｋ．前記マスキング層が除去され、 ｌ．露出された核生成層が、前記ブロックの端部を包含する金属層とはんだ層 とを設けられる、 ことを特徴とする多層コンデンサを製造する方法。 ４．封入型多層コンデンサにおいて、 前記のコンデンサが電気的絶縁材料の支持物内の貫通穴（チャネル）の壁上 に置かれた交互に設けられる電極層と誘電体層とを作り上げられ、前記コンデ ンサはガラスと幾つかの部分から構成されるセラミック材料との双方又はいず れか一方の気密エンベロープ内に閉じ込められて、前記エンベロープの対向す る端部が、該エンベローブの側を部分的に包含し、且つそのエンベロープの部 分間に突出している電極層を介してエンベロープ内に閉じ込められたコンデン サと電気的に接触するはんだ付けできる金属層の形で端部接点を設けられるこ とを特徴とする封入型多層コンデンサ。