JP2007294764A - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大容量でかつ特性のばらつきが小さいキャパシタを安価に製造することができる電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】電子部品１０は基板１２を含む。基板１２の一方主面の中央には、第１の電極１４が形成される。基板１２および第１の電極１４上には、誘電体セラミック材料を含む誘電体セラミックグリーンシート１５が形成される。誘電体セラミックグリーンシート１５において第１の電極１４の中央に重なる部分にレーザを照射することによって、その部分を溶融・焼成して、第１の電極１４上の中央に高誘電率の誘電体薄膜１６が形成される。誘電体セラミックグリーンシート１５において他の部分は除去される。誘電体薄膜１６上の中央には、第２の電極１８が形成される。
【選択図】図２

Description

この発明は、電子部品およびその製造方法に関し、特にたとえば積層型キャパシタ用の誘電体薄膜を有する電子部品およびその製造方法に関する。

キャパシタを有する電子部品では、回路の小型・高集積化に伴い、回路構成上必須の素子であるキャパシタも小型化する必要がある。キャパシタの小型化のためには、キャパシタ用の誘電体部分を高誘電率化したり、キャパシタ用の誘電体部分の厚みを薄く形成したりすることが必要である。
従来技術として、キャパシタ用の高誘電率薄膜の製造方法があり、この高誘電率薄膜の製造方法では、高誘電率化するために、スパッタリングやＣＶＤなど真空装置を用いた方法により、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）薄膜を形成している（特許文献１参照）。

特開平６−１３５７６７号公報

しかしながら、特許文献１のような高誘電率薄膜の製造方法を用いた場合には、高誘電率薄膜の結晶性により、キャパシタの容量が小さくなったり、個々のキャパシタ間に特性のばらつきがあったりしていた。
さらに、特許文献１のような高誘電率薄膜の製造方法を用いた場合には、高誘電率薄膜を形成するために高価な真空装置が必要であり、しかも、大量にキャパシタを作製することが困難であるため、コストアップの原因となっていた。

それゆえに、この発明の主たる目的は、大容量でかつ特性のばらつきが小さいキャパシタを安価に製造することができる電子部品の製造方法を提供することである。
この発明の他の目的は、そのような電子部品の製造方法によって製造された電子部品を提供することである。

この発明にかかる電子部品の製造方法は、第１の電極および第２の電極間に誘電体薄膜を有する電子部品の製造方法であって、基板の一方主面上に第１の電極を形成する工程と、第１の電極上に誘電体セラミックグリーンシートを形成する工程と、誘電体セラミックグリーンシートにおいて第１の電極に重なる部分にレーザを照射して誘電体薄膜を形成する工程と、誘電体薄膜上に第２の電極を形成する工程とを備えた、電子部品の製造方法である。
この発明にかかる電子部品の製造方法では、誘電体セラミックグリーンシートにおいて第１の電極に重なる部分にレーザを照射することによって、誘電体セラミックグリーンシートを溶融・焼成して誘電体薄膜を形成するので、誘電体セラミックグリーンシートにおいてレーザが照射された部分は完全に結晶化され、高誘電率でしかも特性のばらつきが小さい誘電体薄膜が形成される。また、この高誘電率の誘電体薄膜は第１の電極と第２の電極との間に形成されるため、大容量でかつ特性のばらつきが小さいキャパシタが得られる。
また、この発明にかかる電子部品の製造方法では、誘電体セラミックグリーンシートにレーザを照射することによって誘電体薄膜を形成するため、高価な装置や複雑な工程が必要なく、安価に誘電体薄膜や大容量のキャパシタを形成することができ、コストダウンを図ることができる。

この発明にかかる電子部品の製造方法では、基板の一方主面側において第１の電極に対向すべき部分に凹部を形成する工程を備え、誘電体薄膜を形成する工程は、凹部に第１の電極が対向した状態で誘電体セラミックグリーンシートにおいて第１の電極に重なる部分にレーザを照射して誘電体薄膜を形成するようにしてもよい。このようにすれば、レーザを照射する部分辺りにおける熱容量を低減することができ、誘電体セラミックグリーンシートにおいて加熱すべき部分を効率よく加熱することができるので、さらに良好な特性の誘電体薄膜が得られ、さらに良好な特性のキャパシタが得られる。

また、この発明にかかる電子部品の製造方法では、基板の一方主面上に第１の電極を形成する工程は、基板の一方主面上に密着層を形成し、密着層上に第１の電極を形成するようにしてもよい。このようにすれば、基板と第１の電極との密着性を向上することができる。
この場合、第１の電極は誘電体セラミックグリーンシートの一方面上に形成され、第１の電極および誘電体セラミックグリーンシートの一方面が密着層上に貼り付けられてもよい。このようにすれば、基板と誘電体セラミックグリーンシートとの密着性も向上し、さらに良好な特性の誘電体薄膜が得られ、さらに良好な特性のキャパシタが得られる。

また、この発明にかかる電子部品の製造方法では、密着層は樹脂で形成されてもよく、すなわち、密着層は樹脂からなってもよい。

さらに、この発明にかかる電子部品の製造方法では、誘電体セラミックグリーンシートの主原料として、たとえばＢａＴｉＯ₃、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃またはＰｂＺｒＴｉＯ₃が用いられる。

この発明にかかる電子部品は、上述のこの発明にかかる電子部品の製造方法によって製造された、電子部品である。
この発明にかかる電子部品は、たとえば、第１の電極、誘電体薄膜および第２の電極からなるキャパシタや第１の電極、誘電体薄膜および第２の電極からなるセンサを有する。

この発明によれば、大容量でかつ特性のばらつきが小さいキャパシタを安価に製造することができる電子部品の製造方法が得られる。
また、この発明によれば、そのような電子部品の製造方法によって製造された電子部品が得られる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

図１は、この発明が適用される電子部品の一例を示す斜視図である。図１に示す電子部品１０は、たとえば４角形状の絶縁体からなる基板１２を含む。

基板１２の一方主面上には、その中央に、たとえば４角形状の第１の電極１４が形成される。第１の基板１４は、たとえばＡｕ、Ａｌ、ＰｔまたはＮｉなどの電極材料で形成される。

第１の電極１４上には、その中央に、たとえば４角形状の高誘電率の誘電体薄膜１６が形成される。誘電体薄膜１６は、たとえばＢａＴｉＯ₃系、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃系、ＳｒＴｉＯ₃系またはＰｂＺｒＴｉＯ₃系などの誘電体材料で形成される。

誘電体薄膜１６上には、その中央に、たとえば４角形状の第２の電極１８が形成される。第２の電極１８は、たとえばＡｕ、Ａｌ、ＰｔまたはＮｉなどの電極材料で形成される。

この電子部品１０では、第１の電極１４および第２の電極１８間に高誘電率の誘電体薄膜１６を有するので、第１の電極１４、誘電体薄膜１６および第２の電極１８によって大容量のキャパシタが得られる。

次に、図１に示す電子部品１０の製造方法の一例について説明する。

まず、図２（Ａ）に示すように、Ｓｉやセラミックなどの絶縁体、あるいは内部の配線電極を形成した多層基板からなる４角形状の基板１２の一方主面上の中央には、４角形状の第１の電極１４が形成される。この場合、第１の電極１４の材料としては、たとえばＡｕ、Ａｌ、ＰｔまたはＮｉなどの電極材料が用いられ、第１の電極１４の形成方法としては、たとえば蒸着またはスパッタリングなどの方法が用いられ、第１の電極１４のパター二ングの方法としては、たとえばリフトオフ、エッチングまたはミリングなどの方法が用いられる。

そして、図２（Ｂ）に示すように、基板１２および第１の電極１４上には、誘電体セラミック材料の粉末などからなる誘電体セラミックスラリを塗布・乾燥することによって、誘電体セラミック材料を含む誘電体セラミックグリーンシート１５が形成される。この場合、誘電体セラミックグリーンシート１５の主原料として、たとえばＢａＴｉＯ₃、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃またはＰｂＺｒＴｉＯ₃が用いられる。また、誘電体セラミックグリーンシート１５は、たとえば１μｍ以下の厚みに形成される。

それから、図２（Ｃ）に示すように、誘電体セラミックグリーンシート１５において第１の電極１４の中央に重なる４角形状の部分にレーザを照射することによって、その部分をレーザアニールによって溶融・焼成して、４角形状の高誘電率の誘電体薄膜１６が形成される。

そして、図２（Ｄ）に示すように、誘電体セラミックグリーンシート１５において誘電体薄膜１６となる４角形状の部分の周囲の不要部分が、たとえばウェット・ドライエッチングまたはミリングなどの方法によって除去される。

それから、図２（Ｅ）に示すように、誘電体薄膜１６上の中央には、４角形状の第２の電極１８が、第１の電極１４を形成した方法と同様の方法で形成される。すなわち、第２の電極１８の材料としては、たとえばＡｕ、Ａｌ、ＰｔまたはＮｉなどの電極材料が用いられ、第２の電極１８の形成方法としては、たとえば蒸着またはスパッタリングなどの方法が用いられ、第２の電極１８のパター二ングの方法としては、たとえばリフトオフ、エッチングまたはミリングなどの方法が用いられる。

上述の電子部品１０の製造方法では、たとえば厚み１μｍ以下と比較的薄い誘電体セラミックグリーンシート１５に局所的にレーザを照射することによって、誘電体セラミックグリーンシート１５を局所的に溶融・焼成して誘電体薄膜１６を形成するので、誘電体セラミックグリーンシート１５においてレーザが照射された部分は完全に結晶化され、高誘電率でしかも特性のばらつきが小さい誘電体薄膜１６が形成される。また、この高誘電率の誘電体薄膜１６は第１の電極１４と第２の電極１８との間に形成されるため、大容量でかつ特性のばらつきが小さいキャパシタが得られる。

また、上述の電子部品１０の製造方法では、誘電体セラミックグリーンシート１５にレーザを照射することによって高誘電率の誘電体薄膜１６を形成するため、高価な装置や複雑な工程が必要なく、安価に高誘電率の誘電体薄膜や大容量のキャパシタを形成することができ、コストダウンを図ることができる。

さらに、上述の電子部品１０の製造方法では、誘電体セラミックグリーンシート１５に局所的にレーザを照射するので、基板１２全体が加熱されることもなく基板１２の加熱による割れやそりなどの問題を抑制することができ、また、第１の電極１４への熱ダメージを低減することができる。

図３は、この発明が適用される電子部品の他の例を示す図解図である。図３に示す電子部品１０では、図１に示す電子部品１０と比べて、基板１２の一方主面側の中央にたとえば断面台形状の凹部１２ａが形成されている。この凹部１２ａは、第１の電極１４の中央に対向するように平面的に見て４角形状に形成されている。

次に、図３に示す電子部品１０の製造方法の例について説明する。

まず、図４（Ａ）に示すように、絶縁体からなる４角形状の基板１２の一方主面側には、その中央に、サンドブラスト法などにより断面台形状の凹部１２ａが形成される。

そして、図４（Ｂ）に示すように、基板１２の凹部１２ａには、その表面が基板１２の一方主面と平坦になるように樹脂１３が充填される。この樹脂１３としては、たとえば溶剤で溶融することができる樹脂が用いられる。

それから、図４（Ｃ）に示すように、基板１２の一方主面上には、樹脂１３を覆うように、第１の電極１４が上述の方法と同様の方法で形成される。この場合、図５（Ａ）に示すように、第１の電極１４において凹部１２ａに対向する部分すなわち樹脂１３に対向する部分には、たとえば４つの貫通孔１４ａ、１４ａ、・・が形成される。これらの貫通孔１４ａ、１４ａ、・・は、後で基板１２の凹部１２ａから樹脂１３を除去する際に用いられるものである。
なお、後で基板１２の凹部１２ａから樹脂１３を除去するために、これらの貫通孔１４ａ、１４ａ、・・を形成する代わりに、たとえば図５（Ｂ）に示すように、第１の基板１２の一方主面側には、凹部１２ａが、平面的に見て第１の電極１４のたとえば２辺から外側にはみ出すように形成されていてもよい。

そして、基板１２の凹部１２ａ内の樹脂１３は、第１の電極１４に形成された樹脂除去用の貫通孔１４ａ、１４ａ、・・から溶剤で溶融されて除去され、図４（Ｄ）に示すように、基板１２の凹部１２ａから樹脂１３が除去される。
なお、これらの貫通孔１４ａ、１４ａ、・・を形成する代わりに、第１の基板１２の一方主面側に凹部１２ａが平面的に見て第１の電極１４の２辺から外側にはみ出すように形成されている場合には、基板１２の凹部１２ａ内の樹脂１３は、第１の電極１４の２辺の外側から溶剤で溶融されて凹部１２ａから除去される。

それから、図４（Ｅ）に示すように、基板１２および第１の電極１４上には、上述の方法と同様の方法で誘電体セラミックグリーンシート１５が形成され、そして、誘電体セラミックグリーンシート１５において第１の電極１４の中央に重なる４角形状の部分にレーザを照射することによって、４角形状の高誘電率の誘電体薄膜１６が形成される。

その後、誘電体セラミックグリーンシート１５において誘電体薄膜１６となる４角形状の部分の周囲の不要部分が、たとえばウェット・ドライエッチングまたはミリングなどの方法によって除去される。

そして、誘電体薄膜１６上の中央には、４角形状の第２の電極１８が、第１の電極１４を形成した方法と同様の方法で形成される。

図３に示す電子部品１０を製造する上述の電子部品の製造方法では、基板１２の一方主面側において第１の電極１４に対向すべき部分に凹部１２ａが形成され、その凹部１２ａに第１の電極１４が対向した状態で、誘電体セラミックグリーンシート１５において第１の電極１４に重なる部分にレーザを照射して高誘電率の誘電体薄膜１６が形成されるので、レーザを照射する部分辺りにおける熱容量を低減することができ、誘電体セラミックグリーンシート１５において加熱すべき部分を効率よく加熱することができる。そのため、基板１２に凹部１２ａを形成しない場合に比べて、さらに良好な特性の高誘電率の誘電体薄膜１６が得られ、さらに良好な特性のキャパシタが得られる。

図６は、この発明が適用される電子部品のさらに他の例を示す斜視図である。図６に示す電子部品１０では、図１に示す電子部品１０と比べて、基板１２の一方主面上に全体にたとえばポリイミドなどの樹脂からなる密着層２０が形成され、密着層２０上の中央に第１の電極１４が形成されている。すなわち、基板１２の一方主面上には、密着層２０を介して、第１の電極１４が形成されている。

次に、図６に示す電子部品１０の製造方法の一例について説明する。

まず、図７（Ａ）に示すように、誘電体セラミック材料を含む誘電体セラミックグリーンシート１５の一方面上に第１の電極１４が形成される。
この場合、第１の電極１４の材料としては、たとえばＡｕ、Ａｌ、ＰｔまたはＮｉなどの電極材料が用いられ、第１の電極１４の形成方法としては、たとえば蒸着またはスパッタリングなどの方法が用いられ、第１の電極１４のパター二ングの方法としては、たとえばリフトオフ、エッチングまたはミリングなどの方法が用いられる。
また、この場合、誘電体セラミックグリーンシート１５の主原料として、たとえばＢａＴｉＯ₃、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃またはＰｂＺｒＴｉＯ₃が用いられ、誘電体セラミックグリーンシート１５は、たとえば１μｍ以下の厚みに形成されている。

さらに、図７（Ａ）に示すように、絶縁体からなる基板１２の一方主面上に全体に密着層２０が形成される。この場合、密着層２０の材料として、たとえばポリイミド等の樹脂が用いられる。

そして、図７（Ｂ）に示すように、第１の電極１４および誘電体セラミックグリーンシート１５の一方面が、基板１２の一方主面上の密着層２０上に貼り付けられる。

それから、図７（Ｃ）に示すように、誘電体セラミックグリーンシート１５において第１の電極１４の中央に重なる４角形状の部分にレーザを照射することによって、その部分をレーザアニールによって溶融・焼成して、４角形状の高誘電率の誘電体薄膜１６が形成される。

そして、図７（Ｄ）に示すように、誘電体セラミックグリーンシート１５において誘電体薄膜１６となる４角形状の部分の周囲の不要部分が、たとえばウェット・ドライエッチングまたはミリングなどの方法によって除去される。

それから、図７（Ｅ）に示すように、誘電体薄膜１６上の中央には、４角形状の第２の電極１８が、第１の電極１４を形成した方法と同様の方法で形成される。すなわち、第２の電極１８の材料としては、たとえばＡｕ、Ａｌ、ＰｔまたはＮｉなどの電極材料が用いられ、第２の電極１８の形成方法としては、たとえば蒸着またはスパッタリングなどの方法が用いられ、第２の電極１８のパター二ングの方法としては、たとえばリフトオフ、エッチングまたはミリングなどの方法が用いられる。

図６に示す電子部品１０を製造する上述の電子部品の製造方法では、基板１２の一方主面上に樹脂からなる密着層２０が形成され、密着層２０上に第１の電極１４が形成されるので、基板１２と密着層２０との接触面積が増すことにより、基板１２と第１の電極１４との密着性を向上することができる。

さらに、図６に示す電子部品１０を製造する上述の電子部品の製造方法では、第１の電極１４は誘電体セラミックグリーンシート１５の一方面上に形成され、第１の電極１４および誘電体セラミックグリーンシート１５の一方面が密着層２０上に貼り付けられるので、基板１２と誘電体セラミックグリーンシート１５との密着性も向上し、密着層２０を形成しない場合に比べて、さらに良好な特性の高誘電率の誘電体薄膜１６が得られ、さらに良好な特性のキャパシタが得られる。

また、図６に示す電子部品１０を製造する上述の電子部品の製造方法では、誘電体セラミックグリーンシート１５に局所的にレーザを照射するので、基板１２、密着層２０および第１の電極１４への熱ダメージを低減することができる。

なお、図６に示す電子部品１０を製造する上述の電子部品の製造方法において、図７（Ｂ）に示す工程のように第１の電極１４およびセラミックグリーンシート１５の一方面を基板１２の一方主面上の密着層２０上に貼り付ける際に、図８（Ｂ）に示すように、第１の電極１４が密着層２０の中に埋設されるように、第１の電極１４およびセラミックグリーンシート１５の一方面が基板１２の一方主面上の密着層２０上に貼り付けられてもよい。このとき、第１の電極１４は、その厚み方向における全体が密着層２０の中に埋設されてもよく、あるいは、その厚み方向における一部分のみが密着層２０の中に埋設されてもよい。また、図８（Ａ）、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）および図８（Ｅ）に示す各工程は、図７（Ａ）、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）および図７（Ｅ）に示す各工程と同様の工程である。図８（Ａ）から図８（Ｅ）までに示す各工程を備えた電子部品の製造方法においても、良好な特性の高誘電率の誘電体薄膜１６が得られ、さらに良好な特性のキャパシタが得られる。

上述の各例では、基板１２、基板１２の凹部１２ａ、第１の電極１４、誘電体薄膜１６、第２の電極１８および密着層２０がそれぞれ平面的に見て４角形状に形成されているが、それらはそれぞれたとえば円形状など他の形状に形成されてもよい。
なお、第１の電極１４および第２の電極１８を、基板１２上にあるいは基板１２の内部に形成された配線電極と接続して、回路内のキャパシタ素子としても用いることができる。

また、上述の各例では、第１の電極１４、誘電体薄膜１６および第２の電極１８が１つずつ設けられているが、それらは基板内にそれぞれ２つ以上設けられてもよい。

さらに、上述の各例では、第１の電極１４、誘電体薄膜１６および第２の電極１８によって大容量でかつ特性のばらつきが小さいキャパシタが得られるが、それらは特に誘電体薄膜１６の材料に応じてセンサとして用いられてもよい。また、電子部品には、キャパシタやたとえば赤外線センサなどのセンサのほかに他の積層電子部品素子などの電子部品素子が形成されてもよい。

この発明は、特に基板上に第１の電極、誘電体薄膜および第２の電極からなるキャパシタやたとえば赤外線センサなどのセンサを有する電子部品に利用される。

この発明が適用される電子部品の一例を示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ、図１に示す電子部品を製造する工程を示す図解図である。 この発明が適用される電子部品の他の例を示す図解図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ、図３に示す電子部品を製造する工程を示す図解図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、図３に示す電子部品を製造する工程を示す図解図である。 この発明が適用される電子部品のさらに他の例を示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ、図６に示す電子部品を製造する工程の一例を示す図解図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれ、図６に示す電子部品を製造する工程の他の例を示す図解図である。

符号の説明

１０ 電子部品
１２ 基板
１２ａ 凹部
１４ 第１の電極
１４ａ 貫通孔
１５ 誘電体セラミックグリーンシート
１６ 誘電体薄膜
１８ 第２の電極
２０ 密着層

Claims (9)

1. 第１の電極および第２の電極間に誘電体薄膜を有する電子部品の製造方法であって、
   基板の一方主面上に第１の電極を形成する工程と、
   前記第１の電極上に誘電体セラミックグリーンシートを形成する工程と、
   前記誘電体セラミックグリーンシートにおいて前記第１の電極に重なる部分にレーザを照射して誘電体薄膜を形成する工程と、
   前記誘電体薄膜上に第２の電極を形成する工程とを備えた、電子部品の製造方法。
2. 前記基板の一方主面側において前記第１の電極に対向すべき部分に凹部を形成する工程を備え、
   前記誘電体薄膜を形成する工程は、前記凹部に前記第１の電極が対向した状態で前記誘電体セラミックグリーンシートにおいて前記第１の電極に重なる部分にレーザを照射して誘電体薄膜を形成するようにした、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
3. 前記基板の一方主面上に第１の電極を形成する工程は、前記基板の一方主面上に密着層を形成し、前記密着層上に第１の電極を形成するようにした、請求項１または請求項２に記載の電子部品の製造方法。
4. 前記密着層は樹脂からなる、請求項３に記載の電子部品の製造方法。
5. 前記第１の電極は前記誘電体セラミックグリーンシートの一方面上に形成され、
   前記第１の電極および前記誘電体セラミックグリーンシートの一方面が前記密着層上に貼り付けられる、請求項３または請求項４に記載の電子部品の製造方法。
6. 前記誘電体セラミックグリーンシートの主原料として、ＢａＴｉＯ₃、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃またはＰｂＺｒＴｉＯ₃が用いられる、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電子部品の製造方法によって製造された、電子部品。
8. 前記第１の電極、前記誘電体薄膜および前記第２の電極からなるキャパシタを有する、請求項７に記載の電子部品。
9. 前記第１の電極、前記誘電体薄膜および第２の電極からなるセンサを有する、請求項７に記載の電子部品。

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