JP6343529B2 - 電子部品、回路モジュール及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品、回路モジュール及び電子機器に関する。
近年、新しいタイプのコンデンサとしてポーラスコンデンサが開発されている。ポーラスコンデンサは、アルミニウム等の金属表面に形成される金属酸化物がポーラス(細孔)構造を形成する性質を利用してポーラス内に電極を形成し、金属酸化物を誘電体としてコンデンサとしたものである。
誘電体の表面及び裏面にはそれぞれ導電体が積層され、ポーラス内に形成された電極は表面の導電体と裏面の導電体のいずれか一方に接続される。これによりポーラス内に形成された電極は、誘電体を介して対向する対向電極として機能する。
今日では、基板等に実装する電子部品として、上記のようなコンデンサのほかに、端子ピッチが異なるIC(Integrated Circuit)とメイン基板との間を中継するためのインターポーザも同一基板内に実装する構造が採用されている。ここで、一般的にインターポーザは、基板の表面と裏面とを接続する貫通電極を表裏面の導通経路として利用している。一方、ポーラスコンデンサには、貫通孔に形成された導電体を表裏面の導電経路として利用するものがある。
例えば、特許文献1に開示されたコンデンサは、貫通孔が形成された誘電体と、誘電体の表面及び裏面に形成された導電体とを有し、貫通孔に形成された複数の貫通電極が表面及び裏面の導電体を電気的に接続させる構成となっている。
特開2014−11419号広報
しかしながら、特許文献1記載の電子部品では、静電容量を確保しつつ、表面の導電体と裏面の導電体との抵抗を低減させるためには、貫通電極を複数必要とするため、電子部品を大きくする必要がある。これにより、電子部品を基板等に実装させる際の実装面積が大きくなってしまい、実装性に劣るおそれがある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、小型化に適し、実装性に優れた電子部品、回路モジュール及び電子機器を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子部品は、誘電体層と、第1の貫通孔と、第2の貫通孔と、第1の外部導体層と、第2の外部導体層と、第3の外部導体層と、第4の外部導体層と、第1の内部導体と、第2の内部導体と、第3の内部導体を具備する。
上記誘電体層は、金属の陽極酸化によって形成されている。
上記第1の貫通孔は、上記誘電体層の第1の面とその反対側の第2の面に連通する。
上記第2の貫通孔は、上記誘電体層の第1の面とその反対側の第2の面に連通し、上記第1の面及び上記第2の面に平行な断面による断面積が、上記第1の貫通孔の断面積の2倍以上である。
上記第1の外部導体層は、上記誘電体層の第1の面に設けられている。
上記第2の外部導体層は、上記誘電体層の第2の面に設けられている。
上記第3の外部導体層は、上記誘電体層の第1の面に設けられている。
上記第4の外部導体層は、上記誘電体層の第2の面に設けられている。
上記第1の内部導体は、上記第1の貫通孔の一部に収容され、上記第1の外部導体層に接続し、上記第2の外部導体層から離間する。
上記第2の内部導体は、上記第1の貫通孔の他の一部に収容され、上記第2の外部導体層に接続し、上記第1の外部導体層から離間する。
上記第3の内部導体は、上記第2の貫通孔に収容され、上記第3の外部導体層と上記第4の外部導体層に接続する。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回路モジュールは、上記電子部品を搭載する。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子機器は、上記回路モジュールを搭載する。
本発明の一実施形態に係る電子部品の断面図である。 同電子部品の一部の構成の断面図である。 同電子部品の一部の構成の断面図である。 同電子部品が備える誘電体層の断面図である。 同電子部品に係る変形例を示す図である。 同電子部品が備える誘電体層の断面図である。 同電子部品の製造工程を示す模式図である。 同電子部品の製造工程を示す模式図である。 同電子部品の製造工程を示す模式図である。 同電子部品の製造工程を示す模式図である。 同電子部品の製造工程を示す模式図である。 同電子部品の製造工程を示す模式図である。 同電子部品の製造工程を示す模式図である。 同電子部品の製造工程を示す模式図である。 比較例に係る電子部品の断面図である。 本発明の実施例に係る電子部品を走査型電子顕微鏡(SEM)により撮像した画像である。 同電子部品を走査型電子顕微鏡(SEM)により撮像した画像である。 同電子部品を走査型電子顕微鏡(SEM)により撮像した画像である。 同電子部品を走査型電子顕微鏡(SEM)により撮像した画像である。
本発明の一実施形態に係る電子部品は、誘電体層と、第1の貫通孔と、第2の貫通孔と、第1の外部導体層と、第2の外部導体層と、第3の外部導体層と、第4の外部導体層と、第1の内部導体と、第2の内部導体と、第3の内部導体を具備する。
上記誘電体層は、金属の陽極酸化によって形成されている。
上記第1の貫通孔は、上記誘電体層の第1の面とその反対側の第2の面に連通する。
上記第2の貫通孔は、上記誘電体層の第1の面とその反対側の第2の面に連通し、上記第1の面及び上記第2の面に平行な断面による断面積が、上記第1の貫通孔の断面積の2倍以上である。
上記第1の外部導体層は、上記誘電体層の第1の面に設けられている。
上記第2の外部導体層は、上記誘電体層の第2の面に設けられている。
上記第3の外部導体層は、上記誘電体層の第1の面に設けられている。
上記第4の外部導体層は、上記誘電体層の第2の面に設けられている。
上記第1の内部導体は、上記第1の貫通孔の一部に収容され、上記第1の外部導体層に接続し、上記第2の外部導体層から離間する。
上記第2の内部導体は、上記第1の貫通孔の他の一部に収容され、上記第2の外部導体層に接続し、上記第1の外部導体層から離間する。
上記第3の内部導体は、上記第2の貫通孔に収容され、上記第3の外部導体層と上記第4の外部導体層に接続する。
この構成によれば、第1内部導体と第2内部導体は、誘電体層を介して対向し、コンデンサを構成する。一方、第3の内部導体は、第3の外部導体層と第4の外部導体層に接続し、導電経路を構成する。第1の内部導体及び第2の内部導体が形成される第1の貫通孔の断面積が大きすぎると、第1の内部導体と第2の内部導体の単位面積当たりの数が少なくなるため、第1の貫通孔の断面積は一定以下が好適である。一方、第3の内部導体が形成される第2の貫通孔は、断面積が大きい方が第3の内部導体の径が大きく、抵抗が小さくなり好適である。上記構成においては、第2の貫通孔の断面積は、上記断面による第1の貫通孔の断面積の2倍以上であるので、コンデンサの容量を確保しつつ第3の内部導体の抵抗を低減させることができる。
上記第1の貫通孔は、陽極酸化による自己組織化により形成され、上記第2の貫通孔は、上記第1の貫通孔が形成された誘電体層をウェットエッチングすることにより形成されてもよい。
第1の内部導体及び第2の内部導体が形成される第1の貫通孔は、陽極酸化の条件に応じて所定の孔径を有する。一方、第2の貫通孔は第1の貫通孔が形成された誘電体層をウェットエッチングによって形成されるものとすることにより、その断面積を任意に調整することができ、第2の貫通孔の断面積を第1の貫通孔の断面積の2倍以上とすることが可能である。また、予め陽極酸化が施された金属酸化物に対するウェットエッチングによって、金属地金から直接形成するよりも速く且つ容易に第2の貫通孔を形成することができる。
上記記第2の貫通孔は、上記第1の貫通孔に隣接してもよい。
この構成によれば、第3内部導体が第1内部導体及び第2内部導体に隣接する。これにより、内部導体が所定の間隔で離間している電子部品よりも小型化を図ることができ、基板等に実装させる際の実装性を向上させることが可能である。
第1の内部導体及び第2の内部導体はNi材料からなり、第1の面及び第2の面に平行な断面による第2の貫通孔の断面積は73μm以上であってもよい。
この構成によれば、第1の内部導体及び第2の内部導体をNi材料とし、第1の面及び第2の面に平行な断面による第2の貫通孔の断面積を73μm以上とすることによって、電子部品の表裏の抵抗値を100mΩ以下とすることができる。
第1の内部導体及び第2の内部導体はCu材料からなり、第1の面及び第2の面に平行な断面による第2の貫通孔の断面積は18μm以上であってもよい。
この構成によれば、第1の内部導体及び第2の内部導体をCu材料とし、第1の面及び第2の面に平行な断面による第2の貫通孔の断面積を18μm以上とすることによって、電子部品の表裏の抵抗値を100mΩ以下とすることができる。
上記誘電体層は、アルミニウムの陽極酸化により形成された酸化アルミニウムからなるものであってもよい。
アルミニウムを陽極酸化すると生じる酸化アルミニウムは、酸化の過程において自己組織化作用による貫通孔を生じる。即ち、アルミニウムを陽極酸化することによって、貫通孔を有する誘電体層を形成することが可能である。
本発明の一実施形態に係る回路モジュールは、上記電子部品を搭載する。
本発明の一実施形態に係る電子機器は、上記回路モジュールを搭載する。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
[電子部品の構成]
図1は本発明の一実施形態に係る電子部品100の断面図である。同図に示すように、電子部品100は、誘電体層101、第1外部導体層102、第2外部導体層103、第3外部導体層104、第4外部導体層105、第1内部導体106、第2内部導体107、第3内部導体108、第1保護層109、第2保護層110、第1端子111、第2端子112、第3端子113、第4端子114及び内部絶縁体115を有する。
図2及び図3は電子部品100の一部の構成の断面図である。図2は、第1端子111及、第2端子112、第3端子113及び第4端子114を除いた電子部品100を示す断面図であり、図3は、さらに第1保護層109及び第2保護層110を除いた電子部品100を示す断面図である。
誘電体層101は、電子部品100の誘電体として機能する層である。誘電体層101は、後述する貫通孔を形成することが可能な誘電性材料、例えば酸化アルミニウム(Al)からなるものとすることができる。また、この他に誘電体層101は、弁金属(Al、Ta、Nb、Ti、Zr、Hf、Zn、W、Sb)の酸化物からなるものとすることが可能である。誘電体層101の厚みは特に限定されないが、例えば、3μm〜1000μmとすることができる。
図4は誘電体層101を示す断面図である。図4に示すように、誘電体層101には、第1の貫通孔101aと、第2の貫通孔101dが形成されている。誘電体層101の層面方向に平行な表面を第1の面101bとし、その反対側の面を第2の面101cとすると、第1の貫通孔101a及び第2の貫通孔101dは、第1の面101b及び第2の面101cに垂直な方向(誘電体層101の厚み方向)に沿って形成され、第1の面101b及び第2の面101cに連通するように形成されている。
第1の貫通孔101aの形状(孔形状)は特に限定されず、例えば内径が10nm〜1000nmの略円形であるものとすることができ、また、隣接する第1の貫通孔101a間の間隔も特に限定されず、例えば10nm〜1000nmであるものとすることができる。
第2の貫通孔101dの形状(孔形状)も特に限定されず、例えば内径が10nm〜1000μmの略円形であるものとすることができる。また、第1の貫通孔101aと隣接する間隔も特に限定されず、例えば10nm〜1000nmであるものとすることができる。第1の貫通孔101aと第2の貫通孔101dの孔径の違いについては後述する。
第1外部導体層102は、図1に示すように、第1内部導体106と第1端子111とを電気的に接続する。第1外部導体層102は、図3に示すように、誘電体層101の第1の面101bの一部(部分的領域)に配設される。第1外部導体層102は導電性材料、例えば、Cu、Ni、Cr、Ag、Pd、Fe、Sn、Pb、Pt、Ir、Rh、Ru、Al、Ti等の純金属やこれらの合金であるものとすることができる。第1外部導体層102の厚さは例えば3nm〜10μmであるものとすることができる。また、第1外部導体層102は、複数層の導電性材料が積層されるように配設されたものとすることも可能である。
第2外部導体層103は、図1に示すように、第2内部導体107と第2端子112とを電気的に接続する。第2外部導体層103は、図3に示すように、誘電体層101の第2の面101cの一部(部分的領域)に配設される。第2外部導体層103の構成材料は、第1外部導体層102と同一でもよく異なっていてもよい。第2外部導体層103の厚さは、例えば3nm〜10μmであるものとすることができる。また、第2外部導体層103も、複数層の導電性材料が積層されるように配設されたものとすることが可能である。
第3外部導体層104は、図1に示すように、第3内部導体108と第3端子113とを電気的に接続する。第3外部導体層104は、図3に示すように、誘電体層101の第1の面101bの一部(部分的領域)に配設される。第3外部導体層104の構成材料は、第1外部導体層102及び第2外部導体層103と同一でもよく異なっていてもよい。第3外部導体層104の厚さは、例えば3nm〜10μmであるものとすることができる。また、第3外部導体層104も、複数層の導電性材料が積層されるように配設されたものとすることが可能である。
第4外部導体層105は、図1に示すように、第3内部導体108と第4端子114とを電気的に接続する。第4外部導体層105は、図3に示すように、誘電体層101の第2の面101cの一部(部分的領域)に配設される。第4外部導体層105の構成材料は、第1外部導体層102、第2外部導体層103及び第3外部導体層104と同一でもよく異なっていてもよい。第4外部導体層105の厚さは、例えば3nm〜10μmであるものとすることができる。また、第4外部導体層105も、複数層の導電性材料が積層されるように配設されたものとすることが可能である。
第1内部導体106は、電子部品100の一方の対向電極として機能する。図3に示すように、第1内部導体106は、複数の第1の貫通孔101a(図4参照)の一部に収容され、第1外部導体層102に接続され、第2外部導体層103とは離間するように形成されている。第1内部導体106と第2外部導体層103の間には、絶縁性材料からなる内部絶縁体115が配置されるものとすることができるが、単に空間であってもよい。第1内部導体106は、導電性材料、例えばCu、Ni、Co、Cr、Ag、Au、Pd、Fe、Sn、Pb、Pt等の純金属やこれらの合金からなるものとすることができる。図1乃至図3には、数本の第1内部導体106を示すが、実際にはより多数の第1内部導体106が形成される。
第2内部導体107は、電子部品100の他方の対向電極として機能する。図3に示すように、第2内部導体107は、複数の第1の貫通孔101a(図4参照)の他の一部(第1内部導体106が形成されていない第1の貫通孔101a)に収容され、第2外部導体層103に接続され、第1外部導体層102とは離間するように形成されている。第2内部導体107と第1外部導体層102の間には、絶縁性材料からなる内部絶縁体115が配置されるものとすることができるが、単に空間であってもよい。第2内部導体107は、第1内部導体106と同様の導電性材料からなるものとすることができ、第1内部導体106と同一の材料からなるものであってもよく、異なる材料からなるものであってもよい。図1乃至図3には、数本の第2内部導体107を示すが、実際にはより多数の第2内部導体107が形成される。
第3内部導体108は、第3外部導体層104と第4外部導体層105を電気的に接続
する。図3に示すように、第3内部導体108は、第2の貫通孔101dに収容され、第3外部導体層104及び第4外部導体層105に接続されている。第3内部導体108は、第1内部導体106及び第2内部導体107と同様の導電性材料からなるものとすることができ、第1内部導体106及び第2内部導体107と同一の材料からなるものであってもよく、異なる材料からなるものであってもよい。図1乃至図3には、2本の第3内部導体108を示すが、一つ又は複数の第3内部導体108が形成されてもよい。
図1乃至図3には、第3内部導体108が形成されている領域を除き、第1内部導体106と第2内部導体107が交互に配列するように示されているが、両者は必ずしも交互に配列されなくてもよく、ランダムに配列されるものであってもよい。なお、第1内部導体106と第2内部導体107の数的割合は特に限定されないが、各々が同程度の割合で誘電体層101を挟んで近接して対向しているほどコンデンサの高容量化を実現することができ、好適である。
第1保護層109は、図1及び図2に示すように第1外部導体層102及び第3外部導体層104を被覆し、これらを保護すると共に外部から絶縁する。第1保護層109は、合成樹脂等の絶縁性材料からなるものとすることができ、その厚さは3nm〜10μmであるものとすることができる。第1保護層109には、図2に示すように、第1保護層109が部分的に除去されることによって形成された第1開口109a及び第2開口109bが設けられている。第1開口109aは第1外部導体層102上に形成され、第2開口109bは第3外部導体層104上に形成されている。
第2保護層110は、図1及び図2に示すように第2外部導体層103及び第4外部導体層105を被覆し、これらを保護すると共に外部から絶縁する。第2保護層110は、合成樹脂等の絶縁性材料からなるものとすることができ、その厚さは3nm〜10μmであるものとすることができる。第2保護層110には、図2に示すように、第2保護層110が部分的に除去されることによって形成された第3開口110a及び第4開口110bが設けられている。第3開口110aは第2外部導体層103上に形成され、第4開口110bは第4外部導体層105上に形成されている。
第1端子111は、図1に示すように第1保護層109上に配設され、第1開口109a(図2参照)を介して第1外部導体層102と電気的に接続される。第1端子111は、第1開口109aの直上に形成され、その一部が第1開口109a内に形成されると共に第1保護層109上の所定範囲に渡って形成されるものとすることができる。第1端子111の構成材料は導電性材料であればよく、特に限定されない。
第2端子112は、図1に示すように第2保護層110上に配設され、第3開口110a(図2参照)を介して第2外部導体層103と電気的に接続される。第2端子112は、第3開口110aの直上に形成され、その一部が第3開口110a内に形成されると共に第2保護層110上に所定範囲に渡って形成されるものとすることができる。第2端子112の構成材料は導電性材料であればよく、特に限定されない。
第3端子113は、図1に示すように第1保護層109上に配設され、第2開口109b(図2参照)を介して第3外部導体層104と電気的に接続される。第3端子113は、第2開口109bの直上に形成され、その一部が第2開口109b内に形成されると共に第1保護層109上に所定範囲に渡って形成されるものとすることができる。第3端子113の構成材料は導電性材料であればよく、特に限定されない。
第4端子114は、図1に示すように第2保護層110上に配設され、第4開口110b(図2参照)を介して第4外部導体層105と電気的に接続される。第4端子114は、第4開口110bの直上に形成され、その一部が第4開口110b内に形成されると共に第2保護層110上に所定範囲に渡って形成されるものとすることができる。第4端子114の構成材料は導電性材料であればよく、特に限定されない。
電子部品100は以上のような構成を有する。図1に示すように、第1内部導体106と第2内部導体107が誘電体層101を介して互いに対向しており、即ち第1内部導体106と第2内部導体107が電子部品100の対向電極として機能する。第1内部導体106は第1外部導体層102を介して第1端子111に接続されており、第2内部導体107は第2外部導体層103を介して第2端子112に接続されている。即ち、第1端子111及び第2端子112は、電子部品100の正極又は負極として機能する。また、第3端子113及び第4端子114は第3内部導体108を介して接続され、インターポーザの接続端子として機能する。
電子部品100は以上のような構成を有する。なお、電子部品100の構造は上述のものに限られない。図5は本実施形態の変形例に係る電子部品100を示す模式図である。例えば、図5に示すように、第1外部導体層102と第3外部導体層104は、一体的に構成されていてもよい。この場合、第1内部導体106は、第1外部導体層102、第3外部導体層104、第3内部導体108及び第4外部導体層105を介して第4端子114に導通する。
[貫通孔の断面積について]
第1の貫通孔101a及び第2の貫通孔101dの孔径について説明する。図6は、本実施形態に係る誘電体層101を第1の面101b側から見た平面図である。なお、図6に示す第1の貫通孔101a及び第2の貫通孔101dの数や大きさは便宜的なものであり、実際のものはより小さく、多数である。図6に示すr1は、第2の貫通孔101dの半径を示し、r2は、第1の貫通孔101aの半径を示す。
電子部品100において、第1の面101b及び第2の面101cに平行な断面による第2の貫通孔101dの断面積(πr1)は、当該断面による第1の貫通孔101aの断面積(πr2)より2倍以上となるように形成されている。
具体的には、誘電体層101の厚みが100μmで、第2の貫通孔101dに収容される第3内部導体108がCu材料からなる場合、第2の貫通孔101dの直径(2r1)は4.7μm以上、即ち断面積(πr1)は18μm以上が好適である。第2の貫通孔101dの断面積(πr1)が18μm以上の場合は、電子部品100の表裏の抵抗値を100mΩ以下とすることができる。また、第2の貫通孔101dの直径(2r1)は15μm以上、即ち断面積(πr1)は170μm以上がより好適である。第2の貫通孔101dの断面積(πr1)が170μm以上の場合は、電子部品100の表裏の抵抗値を10mΩ以下とすることができる。
また、誘電体層101の厚みが100μmで、第2の貫通孔101dに収容される第3内部導体108がNi材料からなる場合、第2の貫通孔101dの直径(2r1)は9.6μm以上、即ち断面積(πr1)は73μm以上が好適である。第2の貫通孔101dの断面積(πr1)が73μm以上の場合は、電子部品100の表裏の抵抗値を100mΩ以下とすることができる。また、第2の貫通孔101dの直径(2r1)は30μm以上、即ち断面積(πr1)は730μm以上がより好適である。第2の貫通孔101dの断面積(πr1)が730μm以上の場合は、電子部品100の表裏の抵抗値を10mΩ以下とすることができる。
第1の貫通孔101a及び第2の貫通孔101dは、円形の断面形状を有するものに限られない。両者の断面形状は正方形であってもよく、楕円形や長方形その他の異形形状でもよい。第2の貫通孔101dにおける正方形の断面形状の一辺の長さをL1とし、第1の貫通孔101aにおける正方形の断面形状の一辺の長さをL2とすると、第1の面101b及び第2の面101cに平行な断面による第2の貫通孔101dの断面積(L1)は、当該断面による第1の貫通孔101aの断面積(L2)の2倍以上であるものとすることができる。
具体的には、誘電体層101の厚みが100μmで、第2の貫通孔101dに収容される第3内部導体108がCu材料からなる場合、第2の貫通孔101dの一辺(L1)を4.2μm以上とすることにより、第2の貫通孔101dの断面積(L1)を18μm以上とすることができる。また、第2の貫通孔101dの一辺(L1)を13μm以上とすることにより、第2の貫通孔101dの断面積(L1)を170μm以上とすることができる。
また、誘電体層101の厚みが100μmで、第2の貫通孔101dに収容される第3内部導体108がNi材料からなる場合は、第2の貫通孔101dの一辺(L1)を8.5μm以上とすることにより、第2の貫通孔101dの断面積(L1)を73μm以上とすることができる。また、第2の貫通孔101dの一辺(L1)を27μm以上とすることにより、第2の貫通孔101dの断面積(L1)を730μm以上とすることができる。
[電子部品の製造方法]
電子部品100の製造方法について説明する。図7乃至図14は電子部品100の製造方法を示す模式図である。
図7(a)は、誘電体層101の元となる基材301を示す。誘電体層101を金属酸化物(例えば酸化アルミニウム)とする場合、基材301はその酸化前の金属(例えばアルミニウム)である。なお、基材301の表面には、ピットを設けてもよい。ピットは、規則的に配列された凹状構造であり、後述する金属酸化物の成長の際に基点となるものである。ピットは、任意の方法によって形成することが可能であり、例えば基材301へのモールド(型)の押圧や、基材301表面のエッチングによって形成することができる。
次に、基材301を陽極として電解液溶液中で電圧を印加する。これにより、図7(b)に示すように、基材301の金属表面が酸化(陽極酸化)され、基材酸化物302が生成する。この際、基材酸化物302の自己組織化作用によって、基材酸化物302に孔Hが形成される。孔Hは酸化の進行方向、即ち基材301の厚み方向に向かって形成される。
所定時間経過後、基材301に印加されている電圧を増加させる。自己組織化によって形成される孔Hのピッチは、印加電圧の大きさによって決定されるため、孔Hのピッチが拡大するように自己組織化が進行する。これにより、図7(c)に示すように一部の孔Hについて孔の形成が継続すると共に、孔径が拡大する。一方で、孔Hのピッチが拡大したことによって、他の孔Hについては孔の形成が停止する。以下、孔の形成が停止した孔Hを孔H1とし、孔の形成が継続した(拡大した)孔Hを孔H2とする。
陽極酸化の条件は適宜設定可能であり、例えば、図7(b)に示す1段階目の陽極酸化の印加電圧は数V〜数100V、処理時間は数分〜数日に設定することができる。図7(c)に示す2段階目の陽極酸化の印加電圧では、電圧値を1段階目の数倍とし、処理時間は数分〜数十分に設定することができる。
例えば、1段階目の印加電圧を40Vとすることにより孔径が100nmの孔H(孔H1及び孔H2)が形成され、2段階目の印加電圧を80Vとすることにより孔H2の孔径が200nmに拡大される。2段階目の電圧値を上述した範囲内とすることにより、孔H1と孔H2の数を概ね同等とすることが可能である。また、2段階目の電圧印加の処理時間を上述の範囲内とすることにより、孔H2のピッチ拡大が十分に完了しつつ、2段階目の電圧印加によって形成される基材酸化物302の厚さを小さくすることができる。2段階目の電圧印加で形成される基材酸化物302は、後の工程で除去されるため、できるだけ薄いことが好ましい。なお、陽極酸化に用いる溶液は、例えば15℃〜20℃に調整されたシュウ酸(0.1mol/l)とすることができる。
続いて、図8(a)に示すように、酸化されていない基材301を除去する。基材301の除去は、例えばウェットエッチングによってすることができる。以降、基材酸化物302の孔H1及び孔H2が形成された側の面を表面302aとし、その反対側の面を裏面302bとする。
続いて、図8(b)に示すように、基材酸化物302の表面302aに導電性材料からなる第1導体層303を形成する。第1導体層303は、スパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって形成することが可能である。
続いて、図8(c)に示すように、基材酸化物302の裏面302bに部分的にレジスト304を形成する。レジスト304が形成されない部分を、開口304aとする。
続いて、図9(a)に示すように、基材酸化物302を裏面302b側から表面302aまで除去する。これはウェットエッチング(湿式エッチング)によってすることができる。以下、この除去工程によって形成された表面302a及び裏面302bに連通する貫通孔を孔H3とする。孔H3は、同図に示すように、予め孔H1及び孔H2が形成されている基材酸化物302を加工することによって、基材301から形成するよりも速く且つ容易に形成することができる。なお、ウェットエッチングは、例えば、基材酸化物302を30℃に調整されたリン酸溶液(30wt%)に3時間浸漬させることによってすることができる。
続いて、図9(b)に示すように、レジスト304を除去し、再度、基材酸化物302を裏面302b側から所定の厚さで除去する。これは、例えば反応性イオンエッチングによってすることができる。この際、孔H2が裏面302bに連通する程度の厚さで、基材酸化物302を除去する。
続いて、第1導体層303をシード層として基材酸化物302に電解めっきを施す。これにより、図9(c)に示すように、孔H2及び孔H3内に所定の厚さ(長さ)のめっき導体M1が形成される。孔H1にはめっき液が侵入しないため、孔H1内にはめっき導体M1は形成されない。
続いて、図10(a)に示すように、再度、基材酸化物302を裏面302b側から所定の厚さで除去する。これは、例えば反応性イオンエッチングによってすることができる。この際、孔H1が裏面302bに連通する程度の厚さで、基材酸化物302を除去する。
続いて、第1導体層303をシード層として再度、基材酸化物302に電解めっきを施す。これにより、図10(b)に示すように、孔H1、孔H2及び孔H3内に所定の厚さ(長さ)のめっき導体M2が形成される。めっき導体M2の厚さは、孔H2及び孔H3の大部分を充填できる程度の厚さとする。孔H1においてはめっき導体M1が形成されていないので、孔H1に充填されためっき導体M2と孔H2及び孔H3に充填されためっき導体M2ではその先端位置が異なる。なお、めっき導体M2はめっき導体M1と同種の金属材料であってもよく、異種の金属材料であってもよい。
以降の説明において、孔H1に充填されためっき導体M2を第1内部導体305とし、孔H2に充填されためっき導体M1及びめっき導体M2を第2内部導体306とし、孔H3に充填されためっき導体M1及びめっき導体M2を第3内部導体307とする(図10(c)参照)。
続いて、基材酸化物302に裏面302b側から絶縁材料を供給する。これにより、図10(c)に示すように、孔H1、孔H2及び孔H3の空隙に絶縁材料が充填され、内部絶縁体308が形成される。絶縁材料は、基材酸化物302と同様の金属酸化物、電着可能な樹脂材料(例えばポリイミド、エポキシ、アクリル等)、SiO等とすることができる。
続いて、裏面302bを機械研磨する。研磨の程度は、図11(a)に示すように第2内部導体306及び第3内部導体307が裏面302bに露出し、第1内部導体305は裏面302bに露出しない程度とする。これにより、孔H2及び孔H3に充填されていた内部絶縁体308は除去される。
続いて、図11(b)に示すように、裏面302bに導電性材料からなる第2導体層309を形成する。第2導体層309はスパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって形成することが可能である。
続いて、図11(c)に示すように第1導体層303を除去する。第1導体層303の
除去は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、イオンミリング法、CMP(Chem
ical Mechanical Polishing)法等によってすることができる。
続いて、図12(a)に示すように、表面302a上にレジスト310を形成する。レジスト310は、表面302aのうち第3内部導体307が形成されている領域に形成さ
れる。
続いて、第2導体層309をシード層として、第2内部導体306に電解エッチングを施す。第2内部導体306は第2導体層309に導通しているため、図12(b)に示すよう電解エッチングによりエッチングされる。一方、第1内部導体305は第2導体層309に導通していないため、電解エッチングによりエッチングされない。また、第3内部導体307はレジスト310によって被覆されているため、エッチングされない。
続いて、レジスト310を除去し、基材酸化物302に表面302a側から絶縁材料を供給する。これにより、図12(c)に示すように、孔H2の空隙に絶縁材料が充填され、内部絶縁体308が形成される。絶縁材料は、基材酸化物302と同様の金属酸化物、電着可能な樹脂材料(例えばポリイミド、エポキシ、アクリル等)、SiO等とすることができる。
続いて、図13(a)に示すように、表面302aに導電性材料からなる第3導体層311を形成する。第3導体層311はスパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって形成することが可能である。
続いて、図13(b)に示すように、第2導体層309上及び第3導体層311上に、部分的に所定の間隔を空けてレジスト312を形成し、第2導体層309及び第3導体層311をエッチングすることにより、第2導体層309及び第3導体層311をパターニングする。これにより、これにより、第2導体層309は、孔H1及び孔H2上に位置する第1領域309aと、孔H3上に位置する第2領域309bに分離される。また、第3導体層311も、孔H1及び孔H2上に位置する第3領域311aと、孔H3上に位置する第4領域311bに分離される。
続いて、レジスト312を除去し、図13(c)に示すように、表面302a、第3領域311a及び第4領域311bを絶縁材料によって被覆し、第1保護層313を形成する。また、裏面302b、第1領域309a及び第2領域309bも絶縁材料によって被覆し、第2保護層314を形成する。第1保護層313及び第2保護層314の形成は、任意の方法、例えば塗布によってすることが可能である。
続いて、図14(a)に示すように、第1保護層313及び第2保護層314の一部を除去し、第1開口313a、第2開口313b、第3開口314a及び第4開口314bを形成する。第1開口313aは、第3領域311aの直上に形成し、第2開口313bは、第4領域311bの直上に形成する。第3開口314aは、第1領域309aの直上に形成し、第4開口314bは、第2領域309bの直上に形成する。第1開口313a、第2開口313b、第3開口314a及び第4開口314bの形成は、任意の方法、例えばエッチングによってすることが可能である。
続いて、図14(b)に示すように、第1保護層313上に第1端子315及び第3端子317を形成し、第2保護層314上に第2端子316及び第4端子318をそれぞれ形成する。第1端子315は、第1開口313aの直上に、第1開口313aを介して第3領域311aに接続するように形成し、第2端子316は第3開口314aを介して第1領域309aに接続するように形成する。第3端子317は第2開口313bの直上に、第2開口313bを介して第4領域311bに接続するように形成し、第4端子318は第4開口314bの直上に、第4開口314bを介して第2領域309bに接続するように形成する。
第1端子315、第2端子316、第3端子317及び第4端子318の形成方法は特に限定されず、予め形成されたものを第1開口313a、第2開口313b、第3開口314a及び第4開口314bに嵌挿してもよく、第1保護層313及び第2保護層314上に成膜プロセスによって形成してもよい。
なお、基材酸化物302は誘電体層101に、第3領域311aは第1外部導体層102に、第1領域309aは第2外部導体層103に、第4領域311bは第3外部導体層104に、第2領域309bは第4外部導体層105にそれぞれ対応する。また、第1内部導体305は第1内部導体106に、第2内部導体306は第2内部導体107に、第3内部導体307は第3内部導体108にそれぞれ対応する。第1保護層313は第1保護層109に、第2保護層314は第2保護層110に、第1端子315は第1端子111に、第2端子316は第2端子112に、第3端子317は第3端子113に、第4端子318は第4端子114に、内部絶縁体308は内部絶縁体115にそれぞれ対応する。
以上のようにして、電子部品100を製造することが可能である。なお、電子部品100の製造方法は上述のものに限られず、異なる製造方法によって電子部品100を製造することも可能である。
[電子部品の効果]
電子部品100の効果について、比較例を用いて説明する。図15は、比較例に係る電子部品200の断面図である。同図に示すように、電子部品200は、誘電体層201、第1外部導体層202、第2外部導体層203、第3外部導体層204、第1内部導体205、第2内部導体206、第3内部導体207、第1端子208及び第2端子209を有する。
誘電体層201には、同図に示すように誘電体層201の表裏面に連通する複数の貫通孔201aが設けられている。第1内部導体205は貫通孔201a内に形成され、第1外部導体層202に接続されている。第2内部導体206は貫通孔201a内に形成され、第2外部導体層203に接続されている。第3内部導体207は貫通孔201a内に形成され、第2外部導体層203及び第3外部導体層204に接続されている。第1内部導体205は第1外部導体層202を介して第1端子208に電気的に接続され、第2内部導体206は、第2外部導体層203、第3内部導体207及び第3外部導体層204を介して第2端子209に電気的に接続されている。即ち、第3内部導体207は、誘電体層201の表裏間での導電経路を構成している。
しかしながら、電子部品200の構成では、静電容量を確保しつつ、電子部品200の表裏の抵抗を低減させるためには、第3内部導体207を複数必要とするため、電子部品200が大型化してしまう。これにより、電子部品200を基板等に実装させる際の実装面積が大きくなってしまい、実装性に劣るおそれがある。
一方、本実施形態に係る電子部品100では、第3外部導体層104と第4外部導体層105とを電気的に接続する第3内部導体108は、第1の貫通孔101aより断面籍が2倍以上ある第2の貫通孔101dに収容されている。したがって、同スケールの比較例に係る電子部品200より、電子部品の表裏の導通性が高くなるので、外部導体層間の抵抗を低減させることが可能である。これにより、抵抗を低減させるために電子部品を大きくする必要がなく、電子部品200より実装性を向上させることができる。また、本実施形態に係る電子部品100は、第3内部導体108が第1内部導体106及び第2内部導体107に隣接する構成である。したがって、内部導体が所定の間隔で離間している電子部品よりも小型化を図り、実装性を向上させることも可能である。
本実施形態に係る電子部品100は、回路基板等の実装対象物に搭載され、回路モジュールを構成するものとすることができる。また、電子部品100を搭載する回路モジュールは他の電子部品と共に電子機器を構成するものとすることができる。
上記実施形態において説明した電子部品を作製し、走査型電子顕微鏡(SEM)によって撮像した。図16乃至図19は、実施例に係る電子部品100のSEM像である。図16は、第2の貫通孔101dを第1の面101b側から見た画像であり、図17は図16の拡大図である。第2の貫通孔101dの縁には、図17の点線枠内に示すように、ポーラス痕の凹凸が形成される。
図18は、ウェットエッチングにより形成された第2の貫通孔101dの内壁を第1の面101b側から見た画像である。同図に示すように、第2の貫通孔101dの内壁面には、筋状の第1の貫通孔101aが観察される。図19はウェットエッチングによる第2の貫通孔101dの形成途中の断面図である。同図に示すように、本実施形態に係る誘電体層101においては、予め陽極酸化によって第1の貫通孔101aが形成された基材酸化物302をウェットエッチングして第2の貫通孔101dを形成するため、断面からみたときに先細り形状とならず、アスペクト比の高い第2の貫通孔101dが形成されている。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
100・・・電子部品
101・・・誘電体層
102・・・第1外部導体層
103・・・第2外部導体層
104・・・第3外部導体層
105・・・第4外部導体層
106・・・第1内部導体
107・・・第2内部導体
108・・・第3内部導体
109・・・第1保護層
110・・・第2保護層
111・・・第1端子
112・・・第2端子
113・・・第3端子
114・・・第4端子
115・・・内部絶縁体

Claims (8)

  1. 金属の陽極酸化によって形成された誘電体層と、
    前記誘電体層の第1の面と、前記第1の面の反対側の第2の面に連通する複数の第1の貫通孔と、
    前記誘電体層の第1の面と、前記第1の面の反対側の第2の面に連通し、前記第1の面及び前記第2の面に平行な断面による断面積が前記第1の貫通孔の断面積の2倍以上である第2の貫通孔と、
    前記誘電体層の第1の面に設けられた第1の外部導体層と、
    前記誘電体層の第2の面に設けられた第2の外部導体層と、
    前記誘電体層の第1の面に設けられた第3の外部導体層と、
    前記誘電体層の第2の面に設けられた第4の外部導体層と、
    前記第1の貫通孔の一部に収容され、前記第1の外部導体層に接続し、前記第2の外部導体層から離間する第1の内部導体と、
    前記第1の貫通孔の他の一部に収容され、前記第2の外部導体層に接続し、前記第1の外部導体層から離間する第2の内部導体と、
    前記第2の貫通孔に収容され、前記第3の外部導体層と前記第4の外部導体層に接続する第3の内部導体と
    を具備する電子部品。
  2. 請求項1に記載の電子部品であって、
    前記第1の貫通孔は、陽極酸化による自己組織化により形成され、
    前記第2の貫通孔は、前記第1の貫通孔が形成された前記誘電体層をウェットエッチングすることにより形成される
    電子部品。
  3. 請求項1又は2に記載の電子部品であって、
    前記第2の貫通孔は、前記第1の貫通孔に隣接する
    電子部品。
  4. 請求項3に記載の電子部品であって、
    前記第1の内部導体及び前記第2の内部導体はNi材料からなり、前記第2の貫通孔の断面積は73μm以上である
    電子部品。
  5. 請求項に記載の電子部品であって、
    前記第1の内部導体及び前記第2の内部導体はCu材料からなり、前記第2の貫通孔の断面積は18μm以上である
    電子部品。
  6. 請求項5に記載の電子部品であって、
    前記誘電体層は、アルミニウムの陽極酸化により形成された酸化アルミニウムからなる
    電子部品。
  7. 請求項1に記載の電子部品を搭載した回路モジュール。
  8. 請求項7に記載の回路モジュールを搭載した電子機器。
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