JP2001308667A - Lcフィルタ - Google Patents

Lcフィルタ

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JP2001308667A
JP2001308667A JP2000127623A JP2000127623A JP2001308667A JP 2001308667 A JP2001308667 A JP 2001308667A JP 2000127623 A JP2000127623 A JP 2000127623A JP 2000127623 A JP2000127623 A JP 2000127623A JP 2001308667 A JP2001308667 A JP 2001308667A
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layer
inductor
capacitor
filter
low
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JP2000127623A
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English (en)
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Narihisa Motowaki
成久 元脇
Hitoshi Akamine
均 赤嶺
Seiji Watabiki
誠次 綿引
Toshihide Namatame
俊秀 生田目
Akira Nagai
永井  晃
Haruo Akaboshi
晴夫 赤星
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】誘電損失が小さく、生産安定性が高く、ノイズ
発生も少ない積層型LCフィルタ、および、LCフィル
タを用いた小型・低ノイズのチップ型素子、さらに、チ
ップを搭載した小型・低コストの高周波対応モジュール
を提供する。 【解決手段】絶縁基板1上に、インダクタ7が設けられ
たインダクタ層2,有機絶縁物層3,コンデンサ6が設
けられたコンデンサ層4および低誘電体層5が順に積層
されている。インダクタ7とコンデンサ6は配線8によ
って接続されている。低誘電体層5には外部端子9が設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LCフィルタおよ
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯型通信機器にノイズフィルタを適用
するにあたって、小型化・高性能化のニーズがある。特
開平5−347527 号公報は、LCフィルタを小型化するた
めに、コンデンサやインダクタを厚膜法で積層形成し1
チップ化する技術が知られている。The International
Journal of Microcircuits and Electronic Packaging
誌 22巻3号(1999年第3四半期)254−26
1頁は、SiO2薄膜によって誘電体の積層構造を形成
する半導体プロセスを記載する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特開平5−347527 号公
報のコンデンサ,インダクタの積層形成法においては、
一種類のセラッミクス材料から作られた誘電体の積層構
造中にコンデンサ,インダクタを形成していく。このセ
ラミックス材料には、εrが20前後のBaO−TiO
2−Al23−SiO2が用いられているが、インダクタ
部の誘電損失が大きいという問題があった。この問題
は、εrが9前後のAl23を用いた場合も同様であ
る。また、セラミックスの代わりにフェライト材を用い
ると、コンデンサ部で高い比誘電率が得られない(εr
=10〜15)。さらに、セラミックスとフェライト材
の積層構成は、一体焼成の際に熱収縮,熱膨張差によっ
て層剥がれやクラックが生じ易いという欠点がある。
【0004】一方、SiO2 薄膜によって誘電体の積層
構造を形成する方法においては、SiO2 は比誘電率が
εr=4と小さく誘電損失も小さいが、薄膜プロセスで
ある為にインダクタ近傍にコンデンサが存在し、コンデ
ンサ電極を電流が流れるとインダクタでノイズが発生す
るという問題があった。
【0005】本発明では、誘電損失が小さく、生産安定
性が高く、ノイズ発生も少ない積層型LCフィルタ、お
よび、LCフィルタを用いた小型・低ノイズのチップ型
素子、さらに、チップを搭載した小型・低コストの高周
波対応モジュールを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の特徴は、コンデンサ層,インダクタ層の積層構造を
有するLCフィルタにおいて、コンデンサ層とインダク
タ層との間に、有機樹脂などの有機絶縁物層を配置した
ことにある。
【0007】このようなLCフィルタでは、有機絶縁物
層がコンデンサ電極ノイズからインダクタを遮蔽するの
で、LCフィルタが低ノイズ化する。低い比誘電率を有
する有機絶縁物を用いることにより、誘電損失を抑える
ことができる。また、有機絶縁物の熱膨張率調整範囲が
広いことから、コンデンサ層とインダクタ層を高い信頼
性で接合できる。このようなLCフィルタに外部端子を
設ければ、従来より小型で低ノイズのチップ型素子を提
供できる。さらに、チップ型素子を高周波対応モジュー
ルに搭載すれば、フィルタ部の実装面積が低減できて小
型化できる上、部品点数の減少により低コストなモジュ
ールを提供できる。
【0008】有機絶縁物として、例えば、ポリイミド系
樹脂、BCB(Benzo Cyclo Butene)やそれらを多孔質化
したものが挙げられる。これらの樹脂はεr=2.2〜
3.5という極めて低い比誘電率を有し、樹脂上にイン
ダクタの電極配線を施せば、誘電損失を最小にすること
が出来る。また、熱膨張率については、例えばポリイミ
ドは、官能基を変えることにより、50×10-7〜20
0×10-7(/℃)と幅広い値をとることが知られてお
り、適当な樹脂の選択により、セラミックス同志の接合
はもちろん、セラミックスとフェライトなどの異種材料
の接合も、層はがれやクラック等を起こすことなく実現
できる。さらに、前記樹脂はスピンコート法で塗布でき
るので、容易に厚膜化が可能で、インダクタのコンデン
サ電極からのノイズシールド層として用いるのに好適で
ある。
【0009】なお、ノイズシールド層として用いるため
には、有機絶縁物層の膜厚が50μm以上1000μm
以下であることが好ましい。これは、50μm未満の膜
厚ではインダクタにノイズが発生するのを完全に抑えら
れず、1000μmを超えると膜厚方向の収縮が影響し
て層剥れが起き易くなるためである。
【0010】
【発明の実施の形態】(実施例1)図1に、本発明の第
1の実施例である積層型LCフィルタの層構成を示す。
絶縁基板1上に、インダクタ7が設けられたインダクタ
層2,有機絶縁物層3,コンデンサ6が設けられたコン
デンサ層4および低誘電体層5が順に積層されている。
インダクタ7とコンデンサ6は配線8によって接続され
ている。低誘電体層5には外部端子9が設けられてい
る。
【0011】絶縁基板1は、肉厚0.5mm のアルミノボ
ロシリケートガラス基板である。インダクタ層2,コン
デンサ層4,低誘電体層5の材料は、共通の材料として
BaO−Al23−SiO2(BAS)系セラミックス材料
を用いた。
【0012】以下にインダクタ層2およびコンデンサ層
4のセラミックス層の形成方法を説明する。セラミック
ス原料粉末をボールミル混合し仮焼きしたものをボール
ミルで粉砕する。これをシート状に成形してグリーンシ
ートを作る。グリーンシート上に導電ペーストで電極を
印刷し、圧着,焼成(350℃)して、セラミックス層
に電極を形成した。インダクタ層2については、100
μm厚のセラミックスシート上に、Cuのスパイラルパ
ターンの配線を形成する。コンデンサ層4については、
誘電体厚膜5を挟んで、グリーンシートの上下にCu電
極を形成した。
【0013】有機絶縁物層3はポリイミド系樹脂PIQ
(polyimide iso-indoloquinazo-linedione)の低熱膨張
率(5×10-6/℃)タイプのものを用いた。有機絶縁
物層3は、以下のようにして形成した。N−メチル−2
−ピロリドンを溶媒とするPIQ溶液を、インダクタ層
2上にスピンコートで塗布し、110℃3分でプリベー
クした。この後、露光,現像(現像液:テトラメチルア
ンモニウムハイドライド)してパターンニングを行っ
た。パターンニングは、後で配線8の材料金属を埋める
空間を形成するために行われる。パターンニングの後、
ポリイミド系樹脂PIQを350℃で熱硬化させて有機
絶縁物層3を形成した。有機絶縁物層3はこの方法によ
って、100μmの厚みにすることができた。
【0014】Cuの配線8は、めっきによって形成し
た。外部端子はPb−Snはんだを用いて、はんだバン
プとして形成した。
【0015】以上のように形成されたLCフィルタは、
有機絶縁物層3の比誘電率がεr=3.4 と小さいため
に誘電損失も小さく、インダクタ配線の漏れ電流やイン
ダクタ配線間のクロストークを小さく抑えることができ
た。また、コンデンサ電極には電源ノイズが検出された
が、インダクタ層2の配線には、このノイズに同期する
ノイズは検出されなかった。これは、コンデンサ層4と
インダクタ層2との距離が、有機絶縁物層3によって離
れているためである。さらに、有機絶縁物層3にクラッ
クや層剥がれは見られず、生産安定性にも優れているこ
とが分かった。
【0016】なお、絶縁基板1として、他にSi表面を
熱酸化してSiO2 を形成したものやセラミックス基板
などを用いてもよいし、絶縁基板を用いずに低誘電体層
上にコンデンサ,インダクタ等を積層形成してもよい。
【0017】インダクタ層2,低誘電体層5の材料とし
ては、ステアタイト(MgO−SiO2),フォルステ
ライト(MgO−SiO2),アルミナ,マグネシア,S
iO2,BaO−SrO−SiO2−ZrO2(BSSZ)
系,CaO−ZrO2+ガラス(CZ)系を用いてもよ
い。コンデンサ層4として、BaTiO3系,Pb(Mn
1/3Nb2/3)O系やそれらを易焼結化したものを用いて
もよい。インダクタ層2については、フェライト材料を
用いてもよい。
【0018】有機絶縁物としてPIQ以外のポリイミド
系樹脂,BCB(Benzo CycloButene)やそれらを多孔
質化したものを用いてもよい。
【0019】配線8やインダクタの配線については、A
g,Au,Pt,Ag−Pd,Alを用いてもよく、配
線8と有機絶縁物層3との間に接着力を上げるために、
Cr,Ti,Mo,TiN,Ti/Wなどをはさんでも
よい。本フィルタの任意の層間にTa−Nなどの抵抗体
が形成されていてもよい。外部端子は、半球状のバンプ
を用いても、方形のランドを用いてもよい。
【0020】図2に本実施例で作製したチップ型素子1
1と、チップ型素子11が電極配線13上に搭載された
高周波対応モジュール12を示す。チップ型素子11
は、2×2×1mm厚(バンプ厚み除く)で、従来に比べ
面積で約1/4の小型化ができた。その性能も電源ノイ
ズの影響を受けにくい低ノイズの良好なものであった。
複数のLCフィルタを1つのチップ型素子として実装で
きるので、コンデンサやインダクタを大量に実装してい
た従来の場合より、高周波対応モジュール12における
実装面積を小さくできた。同時に実装にかかる手間も1
回で済むため、スループットが上がって、低コスト化が
実現できた。 (実施例2)図3に、本発明の第2の実施例である積層
型LCフィルタの層構成を示す。本実施例のLCフィル
タは、実施例1のLCフィルタのインダクタ層2および
コンデンサ6の位置が入れ替わったものである。
【0021】本実施例のLCフィルタの製造方法を以下
に説明する。アルミノボロシリケートガラス基板(0.5
mm厚)を用いた絶縁基板1上に、実施例1と同じ材料・
方法でコンデンサ層4を形成した。この上に実施例1と
同様の方法でPIQ層を形成した。PIQ層の表面にス
パイラルパターンの配線から成るインダクタ7を形成し
てインダクタ層2を形成した。さらに、100μmのP
IQ層を積層した上に実施例1と同じ低誘電体層5を設
け、各部をCuを用いた配線8で結び、最後にランドと
呼ばれる方形の外部端子10を形成した。
【0022】本実施例では、PIQ層の膜厚が40,5
0,1000,1010,1050μmである5種類の
LCフィルタを作り、それらを比較した。有機絶縁物の
膜厚が1010μmのものは、コンデンサ層と有機絶縁
物層の間にコーナー部で部分的な層剥れが生じた。膜厚
が1050μmのものは層剥がれがさらに顕著になり、
焼成後完全にはがれた。有機絶縁層の厚みは1000μ
mを超えると厚み方向の収縮が影響して、層剥がれが生
じやすいので好ましくない。
【0023】有機絶縁物の膜厚が50,1000μmの
ものは層剥がれもなく、また、インダクタ7がコンデン
サ6の電極で検出される電源ノイズに影響されることも
無かった。一方、膜厚が40μmのものは、インダクタ
7において、電源ノイズに同期したノイズ成分が検出さ
れた。したがって、有機絶縁物がノイズシールドの役目
を果たすには、50μm以上の膜厚が必要である。な
お、本実施例では、インダクタの配線はPIQ層で上下
とも囲まれており、漏れ電流や配線間のクロストークを
完全に抑えることができた。
【0024】以上のように、コンデンサ層とインダクタ
層の上下位置関係によらず、誘電損失が小さく、生産安
定性が高く、ノイズ発生も少ない積層型LCフィルタを
得ることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、積層型LCフィルタの
誘電損失を小さく,生産安定性を高く,ノイズ発生を少
なくすることができる。また、LCフィルタを用いて、
小型・低ノイズのチップ型素子、さらに、チップ型素子
を搭載した小型・低コストの高周波対応モジュールを得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の積層型LCフィルタの層構成を示す
図である。
【図2】チップ型素子としてのLCフィルタとそれを搭
載した高周波対応モジュールを示す図である。
【図3】実施例2の積層型LCフィルタの層構成を示す
図である。
【符号の説明】
1…絶縁基板、2…インダクタ層、3…有機絶縁物層、
4…コンデンサ層、5…低誘電体層、6…コンデンサ、
7…インダクタ、8…配線、9…外部端子、10…ラン
ド型外部端子、11…チップ型素子、12…高周波対応
モジュール、13…電極配線。
フロントページの続き (72)発明者 綿引 誠次 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 生田目 俊秀 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 永井 晃 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 赤星 晴夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 5E070 AA05 AB01 BA01 CB03 CB12 5E082 AA01 AB03 BB05 BC33 BC40 EE04 EE26 EE35 FG04 FG06 FG26 FG54 GG01 GG11 HH43 JJ15 KK01 MM22 PP01 PP09 5J024 AA01 DA01 DA29 DA35

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンデンサ層,インダクタ層の積層構造を
    有するLCフィルタにおいて、前記コンデンサ層と、イ
    ンダクタ層とが、有機絶縁物層を介して接合されている
    ことを特徴とするLCフィルタ。
  2. 【請求項2】前記有機絶縁物層の膜厚が50μm以上1
    000μm以下であることを特徴とする請求項1に記載
    のLCフィルタ。
  3. 【請求項3】請求項1のLCフィルタに外部端子を備え
    たチップ型素子。
  4. 【請求項4】請求項1のLCフィルタに外部端子を備え
    たチップ型素子を搭載した高周波対応モジュール。
  5. 【請求項5】インダクタ配線を有するインダクタ層、お
    よびコンデンサを有するコンデンサ層を備えるLCフィ
    ルタにおいて、前記インダクタ層と前記コンデンサ層と
    の間に有機樹脂層が配置され、前記有機樹脂層の比誘電
    率は2.2〜3.5であることを特徴とするLCフィル
    タ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1343249A2 (en) 2002-03-05 2003-09-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Device having inductors and capacitors and a fabrication method thereof
US7161222B2 (en) 2003-02-18 2007-01-09 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor device and semiconductor device fabrication method
JP2014072241A (ja) * 2012-09-27 2014-04-21 Rohm Co Ltd チップ部品

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