JP2001513268A - 弾性被覆を備えた基板を有する薄膜部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、例えばコンデンサ、抵抗、コイル及びこれらの組合せ等の薄膜部品に関するものである。該部品は電気絶縁材料（好ましくは、ガラス）の基板を有し、該基板には２つのＵ字状の側部接触子及び電気的構体が設けられ、該電気的構体は上記両側部接触子に電気的に接続されている。本発明は、可撓性の層（好ましくは、ポリイミド）が上記基板と上記Ｕ字状側部接触子の各々の両脚部の少なくとも一方との間に配置されると共に該可撓性層が上記基板の表面上に直に設けられ、該可撓性層の材料の弾性係数が５０GPaよりも小さいことを特徴としている。このような対策により、本部品は標準曲げ試験に対して一層良好な抗力を示すようになる。結果として、これら部品が可撓性ＰＣＢ又は振動を受けるＰＣＢに使用される場合は、製品故障率が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】 弾性被覆を備えた基板を有する薄膜部品 技術分野 本発明は、電気的絶縁材料の基板を有し、該基板にはＵ字状の側部接触子と電 気的構体とが設けられ、該電気的構体が上記両側部接触子に電気的に接続されて いるような薄膜部品に関する。斯かる電気的構体の例は、抵抗膜、コンデンサ構 体、コイル構体及びこれらの組合せを含む。 背景技術 冒頭で述べたような型式の薄膜部品自体は既知である。例えば、米国特許第44 53199号には、この型式の薄膜コンデンサが示されている。更に詳細には、該コ ンデンサはガラスの基板を有し、該基板上にはコンデンサ構体が真空蒸着及びス パッタリングにより設けられている。このコンデンサ構体は、アルミニウム又は ニッケルの電極層と、二酸化ケイ素の誘電体層とからなっている。該コンデンサ 構体には、更に、ポリイミドのような合成樹脂の不活性化又は絶縁被覆層が設け られている。該コンデンサは、上記コンデンサ構体が上記基板と被覆層との間に 位置されるように構成されている。この既知の部品は、２つの側部接触子も有し ている。これらの側部接触子は、スパッタリングにより設けられるクロム、ニッ ケル及び銀の３層構造からなっている。 実際には、上記既知の型式の薄膜部品が大きな欠点、即ち、この型式の部品の 許容することができないくらい高い割合が標準曲げ試験を通らないという欠点を 有していることが分かった。これらの試験においては、当該部品が半田付けされ た印刷回路基板（ＰＣＢ）が特定の角度にわたり曲げられる間に、該部品の電気 的機能が監視される。斯様な曲げ試験は、上記のような部品の可撓性ＰＣＢ又は 振動をうけるＰＣＢ上への採用の可能性及び、そうなら、信頼性の目安を与える 。 発明の開示 本発明の目的は、上述したような欠点を除去することにある。更に詳細には、 本発明は標準曲げ試験に耐える能力が上記既知の部品のものより良好な薄膜部品 を提供することにある。 本発明の上記及び他の目的は、冒頭で述べたような型式の薄膜部品であって、 本発明により、可撓性の層が前記基板と前記Ｕ字状側部接触子の各々の両脚部の 少なくとも一方との間に配置されると共に、該可撓性層が前記基板の表面上に直 に設けられ、且つ、該層の材料の弾性係数が５０GPaよりも小さいことを特徴と するような薄膜部品により達成される。 また、本発明は、既知の部品をＰＣＢ上に半田付けした後では、機械的応力集 中が基板に半田付けされた上記側部接触子の脚部と基板自体との間に発生し得る という実験的に得られた理解にも基づいている。曲げ試験に失敗した多数の部品 の視覚調査により、これらの応力集中は基板内に破断を生じさせることが立証さ れた。これは、しばしば、当該部品の電気的機能に好ましくない変化を生じさせ る結果となる。標準曲げ試験を通らない部品の割合は、両Ｕ字状側部接触子の半 田付けされるべき脚部の間に可撓性の層を設けることによりかなり減少させるこ とができる。該可撓性層が上記応力集中に対処することができることが分かった 。 可撓性層とは、弾性係数が５０GPaよりも小さい材料の層を意味するものとす ることに注意されたい。或る材料の弾性係数は該材料に所定の程度の変形を生じ させるに必要な該材料の単位表面当たりの力である。実際には、弾性係数が５０ GPaを越える材料は、上記応力集中を充分な程度に吸収するには柔軟さが不十分 である。最良の結果は、弾性係数が１０GPaよりも小さい材料の可撓性層により 達成される。 原理的に、例えば酸化アルミニウムのような例えば焼結された基板等の無機材 料の基板のような、電気的に絶縁な材料の全ての種類の基板を本発明による部品 に使用することができる。また、本発明はシリコンの基板を持つ薄膜部品にも成 功裏に使用することができる。しかし、最も効果的には、本薄膜部品にはガラス の基板が使用される。しかしながら、半田付けされた側部接触子付近の応力集中 に起因する破断の問題が、ガラス基板を有する部品において最も顕著であること も分かっている。ガラスの弾性係数は約１００GPaであることに注意されたい。 本発明による薄膜部品の有利な実施例は、上記可撓性層が基板の電気的構体か ら遠い側に面する面上に設けられ、該層が上記面を略完全に被覆することを特徴 とする。この実施例は、ガラスウェファからの薄膜部品の製造において、非常に 大きな生産技術的な利点を提供する。前記電気的構体が基板の一方の主面上に設 けられ、上記可撓性層が他方の主面上に設けられるような実施例の場合は、該可 撓性層は、リソグラフィ工程及びエッチング工程無しで単一の過程で付着させて 上記ウェファの主面を略完全に覆うことができる。本発明の該特徴は、実施例に おいて詳細に説明されるであろう。 最後に述べた実施例による部品はＰＣＢ上に、前記電気的構体が該ＰＣＢから 遠い側に面するようにしてのみ半田付けすることができることに注意されたい。 他の例として、本発明は、半田付け処理の後に前記電気的構体がＰＣＢに対向す るような部品にも使用することができる。その場合は、上記可撓性層と電気的構 体とは基板の同一主面上に設けられなければならず、該可撓性層は好ましくは両 Ｕ字状側部接触子の脚部の位置にのみ存在するようにする。これは、該可撓性層 が設けられる際に、付加的なリソグラフィ工程及びエッチング工程を必要とする 。最後に、本発明は、上述した両方の構成において、ＰＣＢ上に半田付け可能で なければならないような薄膜部品にも使用することができることに注意されたい 。その場合、上記可撓性層は基板の両方の主面上に存在していなければならない 。 本薄膜部品の他の興味のある実施例は、上記可撓性層が主に有機合成樹脂から なることを特徴とする。特に、多数の有機合成樹脂（特に有機ポリマ）が所望の 弾性係数を有していることが分かった。本目的のために非常に好適に使用するこ とができるポリマは、ポリイミドである。所望の可撓性とは別に、このポリマの ガラス基板への接着性は非常に優れている。 上記可撓性層の厚さは好ましくは５マイクロメートルと５０マイクロメートル との間の範囲であることが分かった。５マイクロメートルより薄い厚さを持つ層 の場合は、本発明の効果（曲げ試験における改善された抗力）は殆ど見ることが できない。上記層が５０マイクロメートルよりも厚い場合は、ウェファからの個 々の部品の製造での問題が発生する。両方の悪い効果の間の最適な妥協は、１０ マイクロメートルと４０マイクロメートルとの間の範囲内の厚さを持つ可撓性 層を使用する場合に達成される。 本発明の上記及び他の特徴は、以下に説明する実施例を参照して明らかになる であろう。 図面の簡単な説明 第１図は、発明された薄膜部品の第１実施例の概略断面図、 第２図は、発明された薄膜部品の第２実施例の概略断面図、 第３図は、発明された薄膜部品の第３実施例の概略断面図である。 尚、これら図は明瞭化のために寸法通りには描かれていないことに注意された い。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、発明された薄膜部品の薄膜抵抗の形態の第１実施例を示す。この抵 抗は、１.６mmｘ０.８mmの寸法及び０.４２mmの厚さを有するガラス（Schott AF 45）の基板(1)を有している。該基板の両主面の一方における２つの端部には、 この場合はポリイミドであるような有機合成樹脂（５０GPaより低い弾性係数） 製の可撓性層(2)が設けられている。該可撓性層の厚さは２０マイクロメートル である。更に、２つのＵ字状側部接触子(3)が設けられている。これらの側部接 触子は真空蒸着されたニッケルの層からなっている。該側部接触子は、当該基板 の両端部における上記可撓性層が該基板の表面と各側部接触子の脚部(6)の一方 との間に正確に位置するように設けられる。 上記基板には、薄膜抵抗性通路(4)の形態の電気的構体も設けられている。こ の通路は、約２０ナノメータの厚さを持つスパッタリングされたNiCr材料からな っている。該抵抗性通路の端部は上記両側部接触子に電気的に接続されている。 好ましくは、該抵抗性通路は被覆層(5)により絶縁され、該層は好ましくは主に 有機ポリマからなっている。良好な結果は、ポリイミドの保護層により達成され る。 第１図に示す薄膜部品はＰＣＢ上に、上記可撓性層に直接接触する上記側部接 触子の脚部(6)が該ＰＣＢ上に半田付けされるようにして、固着されなければな らない。該部品をＰＣＢに固着した後、基板(1)は抵抗性通路(4)の保護層として 作 用する。 第２図は、発明された薄膜部品の薄膜コンデンサの形態の他の実施例を示して いる。このコンデンサも、１.６mmｘ０.８mmの寸法及び０.４２mmの厚さを有す るガラス（Schott AF45）の基板(11)を有している。該基板の電気的構体から遠 い側に面する主面には、この場合はポリイミドであるような、有機合成樹脂（５ ０GPaより低い弾性係数）の閉じた可撓性層(12)が設けられている。該可撓性層 の厚さは約１５マイクロメートルである。更に、２つのＵ字状側部接触子(13)が 設けられている。これら接触子は約３５０ナノメートルの厚さを持つスパッタリ ング形成された銅の層からなっている。これら側部接触子は、上記可撓性層が上 記基板面と各側部接触子の脚部(18)の一方との間に正確に位置されるように、設 けられる。また、本例においては、上記可撓性層は上記基板上に直に、即ち中間 層なしで、設けられる。 当該基板の他方の主面には、薄膜コンデンサの形の電気的構体が設けられてい る。このコンデンサは約２マイクロメートルの厚さを持つアルミニウムの蒸着さ れた第１及び第２電極層(14，15)を有し、これら層の間には約２マイクロメート ルの層厚を持つスパッタリングされた窒化ケイ素の誘電体層(16)が挟まれている 。上記電極の各々の端部の一方は上記側部接触子(13)の一方に接続されている。 好ましくは、該コンデンサ構体は被覆層(17)により絶縁され、該層は好ましくは 主に有機ポリマからなるものとする。良好な結果は、ポリイミドの保護層により 達成される。 第２図に示す薄膜部品はＰＣＢに、上記可撓性層に直接接触する上記側部接触 子の脚部(18)が該ＰＣＢ上に半田付けされるようにして、固着されなければなら ない。該部品をＰＣＢに固着した後、上記電気的構体は基板(11)の該ＰＣＢから 遠い側の面上に位置することになる。この構成では、当該部品は被覆層(17)によ り保護される。 第３図は、発明された薄膜部品の薄膜抵抗の形態の更に他の実施例を示して いる。この抵抗は、１.２mmｘ０.６mmの寸法及び０.４２mmの厚さを有するガラ ス（Schott AF45）の基板(21)を有している。該基板の一方の主面の２つの端部 及び他方の主面全体には、この場合はポリイミドであるような、有機合成樹脂（ ５ ０GPaより低い弾性係数）の可撓性層(22)の部分及び可撓性層(22)が設けられて いる。該可撓性層の厚さは約３５マイクロメートルである。更に、２つのＵ字状 側部接触子(23)が設けられている。これら接触子はスパッタリング形成されたニ ッケルの層からなっている。これら側部接触子は、当該基板の両主面上の上記可 撓性層が該基板面と上記側部接触子の各々の両脚部(24)との間に正確に位置され るように、設けられる。 当該基板には、薄膜抵抗性通路(25)の形の電気的構体が設けられている。この 抵抗性通路は約２０ナノメートルの厚さを持つスパッタリングされたCuNi材料か らなっている。該抵抗性通路の端部は、上記両側部接触子に電気的に接続されて いる。好ましくは、該抵抗性通路は保護層(26)により絶縁され、該層は好ましく は主に有機ポリマからなるものとする。良好な結果は、ポリイミドの保護層によ り達成される。 第３図に示す薄膜部品は、該部品が２つの向きでＰＣＢに固着することができ るという大きな利点を有している。上記電気的構体はＰＣＢに対向させるか、又 はＰＣＢと反対側に向けることができる。何れの場合にも、本発明の効果（即ち 、曲げに対する改善された抗力）は達成される。 下記の表は標準曲げ試験のデータを掲載している。この試験では、第２図に関 して説明したような本発明による２０個の薄膜部品の系列Ａが、可撓性層(12)の ない２０個の薄膜部品の系列Ｂと比較された。両系列の部品は標準手順に従って ＰＣＢ上に半田付けされた。このＰＣＢが端部で固定されている間に、該ＰＣＢ の底面側が圧縮力を受けるようにした。該圧縮力は該ＰＣＢを或る角度にわたり 屈曲させた。該表の最上行に掲げられた値Ｘは、上記圧力が発生された位置にお ける該ＰＣＢの、両固定点の間の仮想接続線に対するたわみ（mm）を示している 。上記固定点間の距離は９０mmであった。Ｘの各値について、両系列からの１０ ％を越える容量値の変化を呈した部品の数が（非累算的に）示されている。 上記表は、本発明による部品が標準曲げ試験に対して本発明によらない部品よ りも大幅に高い抗力を呈することを示している。 上記各図に示した部品は単一の電気的構体しか有していないことに注意された い。しかしながら、本発明は２以上の電気的構体を有する所謂集積薄膜部品にも 等しく良好に使用することができる。斯かる部品の例は、ＲＣ、ＲＬ及びＲＣＬ 部品を含む。斯かる部品の他の例は、抵抗アレイ又はコンデンサアレイのような 、同一の型式の２以上の電気的構体を有する部品である。 本発明による薄膜部品は、例えば６インチのガラスウェファ等の基板上に標準 のリソグラフィ技術を用いて製造することができる。該基板の洗浄の後、先ず、 可撓性層が付着される。部品の型式に応じて、連続した可撓性層を設けることが できるか(第２図参照)、又は該可撓性層に先ず構造化操作を施さねばならない( 第１図参照)。次いで、前記電気的構体の層及び、必要なら、前記保護層が設け られる。次に、該基板は、例えば切断又は破断により条片にされる。前記側部接 触子を設けた後、各条片は例えば切断又は破断により個々の部品になされる。 本発明による薄膜部品には、基板と各Ｕ字状側部接触子の脚部の少なくとも一 方との間に位置される薄い可撓性層が設けられる。この層のお陰で、本発明によ 、る部品は標準曲げ試験に対して一層良好な抗力を示す。結果として、これら部 品が可撓性ＰＣＢ又は振動に曝されるＰＣＢに採用される場合、製品故障率は低 減される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェネマ ヨハム ペトラス オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気的に絶縁な材料の基板を有し、該基板には２つのＵ字状側部接触子及び 電気的構体が設けられ、該電気的構体が前記両側部接触子に電気的に接続され るような薄膜部品において、 可撓性の層が前記基板と前記Ｕ字状側部接触子の各々の両脚部の少なくとも 一方との間に配置されると共に、該可撓性層は前記基板の表面上に直に設けら れ、 前記層の材料の弾性係数が５０GPaよりも小さい、 ことを特徴とする薄膜部品。 ２．請求項１に記載の薄膜部品において、前記基板がガラスからなることを特徴 とする薄膜部品。 ３．請求項１又は請求項２に記載の薄膜部品において、前記可撓性層は前記基板 の前記電気的構体から遠い側に面する面上に設けられ、前記層は該面を略完全 に被覆することを特徴とする薄膜部品。 ４．請求項１、２又は３に記載の薄膜部品において、前記可撓性層が主に有機合 成樹脂からなることを特徴とする薄膜部品。 ５．請求項４に記載の薄膜部品において、前記有機合成樹脂がポリイミドを有し ていることを特徴とする薄膜部品。 ６．請求項１ないし５の何れか一項に記載の薄膜部品において、前記可撓性層の 厚さが５マイクロメートルと５０マイクロメートルとの間の範囲内にあること を特徴とする薄膜部品。