JP2018181879A - 薄膜コンデンサ、薄膜コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単な方法で薄膜コンデンサの電気容量を自在に増減できる薄膜コンデンサと、その薄膜コンデンサの製造方法とを提供する。【解決手段】本発明の薄膜コンデンサは、セラミック基板１と、該セラミック基板１を囲むように設けられた導体である接地用電極２と、該接地用電極２の上に形成された誘電体膜３と、該誘電体膜３の上に形成された回路電極４ａと、該誘電体膜の上に形成された容量調整電極４ｂと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば高周波デバイスに用いられる薄膜コンデンサとその薄膜コンデンサの製造方法に関する。

特許文献１には、頂部電極の一部をエネルギビーム装置で除去することにより電気容量を変化させることができるモノリシックコンデンサが開示されている。特許文献２には、誘電体を、内部の電極とレーザーによりトリミング可能な上部電極とで挟んで容量を形成し、かつ上部電極の形成する表面には外部引き出し電極の露出を持たないレーザートリマブルコンデンサが開示されている。

特表平０６−５１１１１０号公報 特開平１０−１７２８６３号公報

特許文献１、２に開示されている高周波デバイス用薄膜コンデンサは、容量を減らすことはできたが、容量を増加させることはできない。そのため、容量を自在に増減できる薄膜コンデンサが求められていた。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、容量を自在に増減できる薄膜コンデンサとその薄膜コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

本願の発明に係る薄膜コンデンサは、セラミック基板と、該セラミック基板を囲む接地用電極と、該接地用電極の上に形成された誘電体膜と、該誘電体膜の上に形成された回路電極と、該誘電体膜の上に形成された容量調整電極と、を備えたことを特徴とする。

本願の発明に係る薄膜コンデンサの製造方法は、セラミック基板と、該セラミック基板を囲む接地用電極と、該接地用電極の上に形成された誘電体膜と、該誘電体膜の上に形成された回路電極と、該誘電体膜の上に形成され該回路電極と離れた容量調整電極と、を備えた薄膜コンデンサを製造する製造工程と、該製造工程の後に、該回路電極と該容量調整電極を接触させる接触工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明によれば、誘電体膜の上に回路電極と容量調整電極とを形成することで、薄膜コンデンサの容量を自在に増減できる。

実施の形態１に係る薄膜コンデンサの断面図である。 実施の形態１に係る薄膜コンデンサの平面図である。 実施の形態１に係る薄膜コンデンサの実装例を示す断面図である。 回路電極と容量調整電極を接触させた薄膜コンデンサの平面図である。 実施の形態２に係る薄膜コンデンサの平面図である。 実施の形態３に係る薄膜コンデンサの断面図である。

本発明の実施の形態に係る薄膜コンデンサと薄膜コンデンサの製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る薄膜コンデンサの断面図である。この薄膜コンデンサは、 セラミック基板１と、セラミック基板１を囲む接地用電極２を備えている。接地用電極２はセラミック基板１を取り巻く導体である。接地用電極２は少なくともセラミック基板１の上面全体に形成されている。接地用電極２の上には誘電体膜３が形成されている。誘電体膜３の上には回路電極４ａが形成されている。回路電極４ａは薄膜コンデンサの上面電極として機能する導体である。誘電体膜３の上には、回路電極４ａに加えて、容量調整電極４ｂが形成されている。容量調整電極４ｂは、回路電極４ａと離れることも接することもできる電極である。

図２は、実施の形態１に係る薄膜コンデンサの平面図である。回路電極４ａと容量調整電極４ｂは誘電体膜３の上に設けられている。回路電極４ａは横方向に長く形成されている。容量調整電極４ｂは複数形成することが好ましい。図２には、回路電極４ａとは離れている６つの容量調整電極４ｂが示されている。容量調整電極４ｂの側面と回路電極４ａの側面が対向している。

回路電極４ａの一端に第１ワイヤＷ１が接続されている。そして、回路電極４ａの他端に第２ワイヤＷ２が接続されている。周知のとおり、薄膜コンデンサの容量は、電極の面積と、誘電体膜の厚さと、誘電体膜の誘電率によって決定される。

図３は、実施の形態１に係る薄膜コンデンサの実装例を示す断面図である。実装基板１０には、例えばトランジスタなどの半導体素子１２、接地用パターン１４および信号伝送用パターン１６が形成されている。第１ワイヤＷ１は半導体素子１２に接続され、第２ワイヤＷ２は信号伝送用パターン１６に接続されている。薄膜コンデンサの接地用電極２は接地用パターン１４に接続されている。薄膜コンデンサは、例えば高周波回路のインピーダンス整合のために用いられるものであるが、別の用途で用いてもよい。

本発明の実施の形態１に係る薄膜コンデンサは、回路電極４ａと容量調整電極４ｂを接触させるか、離すかによって、容量を自在に増減できるものである。図２に示される状態ではすべての容量調整電極４ｂが回路電極４ａから離れているので、回路電極４ａだけが上部電極として機能する。よって容量は比較的小さい。これに対し、回路電極４ａと容量調整電極４ｂを接触させると、回路電極４ａと容量調整電極４ｂが上部電極として機能するので、容量を高めることができる。

図４は、回路電極４ａと、２つの容量調整電極４ｂを接触させたことを示す薄膜コンデンサの平面図である。例えば回路電極４ａと容量調整電極４ｂを加熱することで、回路電極４ａと容量調整電極４ｂが接する接触部２０を形成する。図４には接触部２０を２箇所に形成することで回路電極４ａと２つの容量調整電極４ｂを接触させたことが示されている。これにより、回路電極４ａと２つの容量調整電極４ｂが薄膜コンデンサの上部電極として機能するので、回路電極４ａだけが上部電極として機能する場合と比べて容量を増加させることができる。また、回路電極４ａに１つの容量調整電極４ｂを接触させたり、回路電極４ａに３つ以上の容量調整電極４ｂを接触させたりすることで、容量の調整が可能となる。

本発明の実施の形態に係る薄膜コンデンサの製造方法を説明する。まず、図１、２に示す薄膜コンデンサを製造する。すなわち、セラミック基板１を囲む接地用電極２上に誘電体膜３を形成し、誘電体膜３の上に回路電極４ａと、回路電極４ａと離れた容量調整電極４ｂとを形成する。複数の容量調整電極４ｂを設けることが好ましい。このように、回路電極と容量調整電極４ｂが離れている薄膜コンデンサを製造する工程を製造工程と称する。

製造工程により、最小の容量を有する薄膜コンデンサが完成する。次いで、溶接により回路電極４ａと容量調整電極４ｂを接触させる。具体的には、回路電極４ａと容量調整電極４ｂの少なくとも一方を加熱して溶融させることで、回路電極４ａと容量調整電極４ｂを接続する。例えばレーザービームで回路電極４ａと容量調整電極４ｂの少なくとも一方を加熱することができる。レーザービーム以外の周知の溶接方法を採用してもよい。このように、製造工程の後に回路電極４ａと容量調整電極４ｂを接触させる工程を接触工程と称する。

接触工程では、任意の数の容量調整電極４ｂを回路電極４ａに接触させる。これにより、薄膜コンデンサの容量を増加させることができる。薄膜コンデンサを高周波デバイス部品として用いる場合には、薄膜コンデンサの容量を測定しながら、任意の周波数で所望のインピーダンスが得られるように薄膜コンデンサの容量を調整することが可能となる。すなわち、薄膜コンデンサのインピーダンスを増減できることで、薄膜コンデンサを高周波デバイス用の整合調整コンデンサとして利用することができる。なお、製造工程直後の薄膜コンデンサが有する容量を使用する場合は、接触工程は省略できる。

このように、本発明の実施の形態１に係る薄膜コンデンサは、回路電極４ａと容量調整電極４ｂの接続有無によって容量を自在に増減できるものである。実施の形態１に係る薄膜コンデンサと薄膜コンデンサの製造方法は、この特徴を逸脱しない範囲で任意の変形が可能である。例えば、容量調整電極４ｂの数は必要に応じて決定することができる。複数の容量調整電極４ｂを設けた場合には、すべての容量調整電極４ｂを回路電極４ａから離した場合に容量が最小になる。そして、複数の容量調整電極４ｂのうち少なくとも１つを回路電極４ａに接触させることで、容量を高めることができる。すべての容量調整電極４ｂを回路電極４ａに接触させた場合に容量が最大になる。容量調整電極４ｂは複数設けることが好ましいが１つでもよい。

実施の形態１で説明したワイヤによる接続は例示である。回路電極４ａをコンデンサの電極として使用するあらゆる電気的接続を採用することができる。接触工程において回路電極４ａと容量調整電極４ｂを容易につなぐことができるように、製造工程では、回路電極４ａと容量調整電極４ｂはタイル状に設けることが好ましい。回路電極４ａと容量調整電極４ｂの分布は、必要とする容量が得られることと、接触工程が容易になることを考慮して、変形することができる。さらに、接触工程では溶接以外の方法を利用して回路電極４ａと容量調整電極４ｂを接触させてもよい。例えば導電材料を介在させて回路電極４ａと容量調整電極４ｂを接触させてもよい。上述した変形は以下の実施の形態に係る薄膜コンデンサと薄膜コンデンサの製造方法にも応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る薄膜コンデンサと薄膜コンデンサの製造方法は、実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る薄膜コンデンサの平面図である。誘電体膜３は、接地用電極２の上に形成された第１誘電体膜３Ａと、接地用電極２の上に形成された第２誘電体膜３Ｂを備えている。第２誘電体膜３Ｂの誘電率は第１誘電体膜３Ａの誘電率とは異なる。例えば、第１誘電体膜３Ａの誘電率と第２誘電体膜３Ｂの誘電率の比が１０：１となるように、第１誘電体膜３Ａと第２誘電体膜３Ｂの材料を選択する。

３つの容量調整電極４ｂが第１誘電体膜３Ａの上に形成され、別の３つの容量調整電極４ｂが第２誘電体膜３Ｂの上に形成されている。そのため、第１誘電体膜３Ａの上に形成された容量調整電極４ｂを回路電極４ａに接触させたときと、第２誘電体膜３Ｂの上に形成した容量調整電極４ｂを回路電極に接触させたときとで、容量の増加量を変えることができる。第１誘電体膜３Ａの誘電率と第２誘電体膜３Ｂの誘電率の比を１０：１とした場合、第１誘電体膜３Ａの上の容量調整電極４ｂを回路電極４ａに接続することで容量を大きく増加させることができ、第２誘電体膜３Ｂの上の容量調整電極４ｂを回路電極４ａに接続することで容量を小さく増加させることができる。

図５には、接触部２０が２箇所に形成されることで、２つの容量調整電極４ｂが回路電極４ａに接続されたことが示されている。しかしながら、必要な容量に応じて、任意の数の容量調整電極４ｂを回路電極４ａに接続することができる。複数の容量調整電極４ｂのうち少なくとも１つは第１誘電体膜３Ａの上に形成し、複数の容量調整電極４ｂのうち少なくとも１つは第２誘電体膜３Ｂの上に形成することで上記の効果を得ることができる。つまり、複数の容量調整電極４ｂのうち少なくとも１つを回路電極４ａに接触させることで容量を増加させることができる。

図５の変形例として、回路電極４ａを第１誘電体膜３Ａの上だけに形成し、複数の容量調整電極４ｂを第２誘電体膜３Ｂの上に形成してもよい。２つの誘電率が異なる誘電体膜に対してどのように電極を分布させるかは、必要とする容量と、必要とする容量の増加量に応じて決定する。また、３つ以上の誘電率が異なる誘電体膜を接地用電極２の上に形成してもよい。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係る薄膜コンデンサの断面図である。誘電体膜３は、第１部分３ａと、第１部分３ａより厚い第２部分３ｂを有している。第２部分３ｂの厚さは例えば第１部分３ａの厚さの２倍である。容量調整電極４ｂのうち少なくとも１つは第１部分３ａの上に形成され、容量調整電極４ｂのうち少なくとも１つは第２部分３ｂの上に形成されている。第１部分３ａの上の容量調整電極４ｂを回路電極４ａに接続した場合は容量を大きく増加させることができる。これに対し、第２部分３ｂの上の容量調整電極４ｂを回路電極４ａに接続した場合は、第２部分３ｂが第１部分３ａより厚いので、容量を小さく増加させることになる。

必要な容量に応じて、任意の数の容量調整電極４ｂを回路電極４ａに接続することができる。複数の容量調整電極４ｂのうち少なくとも１つは第１部分３ａの上に形成し、複数の容量調整電極４ｂのうち少なくとも１つは第２部分３ｂの上に形成することで上記の効果を得ることができる。つまり、複数の容量調整電極４ｂのうち少なくとも１つを回路電極４ａに接触させることで容量を増加させることができる。

２つの厚さが異なる誘電体に対してどのように電極を分布させるかは、必要とする容量と、必要とする容量の増加量に応じて決定する。また、３つ以上の厚みの異なる部分を有する誘電体膜を形成してもよい。なお、ここまでで説明した各実施の形態の特徴は組み合わせて用いてもよい。

１ セラミック基板、 ２ 接地用電極、 ３ 誘電体膜、 ４ａ 回路電極、 ４ｂ 容量調整電極

Claims (15)

1. セラミック基板と、
   前記セラミック基板を囲む接地用電極と、
   前記接地用電極の上に形成された誘電体膜と、
   前記誘電体膜の上に形成された回路電極と、
   前記誘電体膜の上に形成された容量調整電極と、を備えたことを特徴とする薄膜コンデンサ。
2. 前記回路電極と前記容量調整電極は離れていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜コンデンサ。
3. 前記回路電極の側面と、前記容量調整電極の側面が対向していることを特徴とする請求項２に記載の薄膜コンデンサ。
4. 前記回路電極と前記容量調整電極は接していることを特徴とする請求項１に記載の薄膜コンデンサ。
5. 前記容量調整電極を複数備えたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜コンデンサ。
6. 複数の前記容量調整電極のうち少なくとも１つは前記回路電極に接していることを特徴とする請求項５に記載の薄膜コンデンサ。
7. 前記誘電体膜は、前記接地用電極の上に形成された第１誘電体膜と、前記第１誘電体膜とは誘電率が異なり、前記接地用電極の上に形成された第２誘電体膜と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜コンデンサ。
8. 前記容量調整電極を複数備え、
   複数の前記容量調整電極のうち少なくとも１つは前記第１誘電体膜の上に形成され、
   複数の前記容量調整電極のうち少なくとも１つは前記第２誘電体膜の上に形成されたことを特徴とする請求項７に記載の薄膜コンデンサ。
9. 複数の前記容量調整電極のうち少なくとも１つは前記回路電極に接していることを特徴とする請求項８に記載の薄膜コンデンサ。
10. 前記誘電体膜は、第１部分と、前記第１部分より厚い第２部分を有したことを特徴とする請求項１に記載の薄膜コンデンサ。
11. 前記容量調整電極を複数備え、
    複数の前記容量調整電極のうち少なくとも１つは前記第１部分の上に形成され、
    複数の前記容量調整電極のうち少なくとも１つは前記第２部分の上に形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜コンデンサ。
12. 複数の前記容量調整電極のうち少なくとも１つは前記回路電極に接していることを特徴とする請求項１１に記載の薄膜コンデンサ。
13. 前記回路電極の一端に接続された第１ワイヤと、
    前記回路電極の他端に接続された第２ワイヤと、を備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の薄膜コンデンサ。
14. セラミック基板と、前記セラミック基板を囲む接地用電極と、前記接地用電極の上に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜の上に形成された回路電極と、前記誘電体膜の上に形成され前記回路電極と離れた容量調整電極と、を備えた薄膜コンデンサを製造する製造工程と、
    前記製造工程の後に、前記回路電極と前記容量調整電極を接触させる接触工程と、を備えたことを特徴とする薄膜コンデンサの製造方法。
15. 前記接触工程では、溶接により前記回路電極と前記容量調整電極を接触させることを特徴とする請求項１４に記載の薄膜コンデンサの製造方法。

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