JP7287185B2 - 電子部品、電子部品実装基板及び電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
第1実施形態に係るインダクタ部品1について、以下に説明する。図1は、インダクタ部品1を底面側から見た模式斜視図であり、図2は、インダクタ部品1を天面側から見た模式斜視図である。
インダクタ部品1の概要構成について説明する。インダクタ部品1は、電気素子として、例えば高周波信号伝送回路に用いられるインダクタ素子Lを含む表面実装型の電子部品である。インダクタ部品1は、単層ガラス板10と、単層ガラス板10の外面100の上方に配置され、インダクタ素子Lの少なくとも一部である外面導体11と、単層ガラス板10の底面100bの上方に配置され、外面導体11と電気的に接続された、インダクタ素子Lの端子である端子電極12と、を備える。
(単層ガラス板10)
単層ガラス板10は、インダクタ部品1の絶縁体、構造体として機能する。単層ガラス板10の材料としては、後述する製造方法の観点からは、FoturanII(SchottAG社登録商標)に代表される感光性を有するガラス板が好ましい。特に、単層ガラス板10は、セリウム酸化物(セリア:CeO2)を含有していることが好ましく、この場合、セリウム酸化物が増感剤となって、フォトリソグラフィによる加工がより容易となる。
単層ガラス板10は、基本的にはアモルファス状態であるが、結晶化部101を有していてもよい。例えば上記FoturanIIの場合、アモルファス状態のガラスの誘電率が6.4であるのに対し、結晶化させることで、誘電率を5.8に減少できる。これによって、結晶化部101付近の、導体間の寄生容量を減少させることができる。
外面導体11は、単層ガラス板10の外面100の上方、すなわち単層ガラス板10の外側に配置された配線であり、電気素子であるインダクタ素子Lの少なくとも一部を構成する。より具体的には、外面導体11は、単層ガラス板10の底面100b上に配置された底面導体11b、単層ガラス板10の天面100t上に配置された天面導体11tを含む。底面導体11bは、W方向に延びる形状であり、天面導体11tは、ややL方向に傾いてW方向に延伸している。これによって、周回配線110は天面導体11tで次の周回へ移行するヘリカル形状を構成している。
端子電極12は、単層ガラス板10の外面100の上方に配置され、外面導体11と電気的に接続された、インダクタ素子Lの端子である。端子電極12は図2に示すように、インダクタ部品1の外部に露出している。より具体的には、端子電極12は、単層ガラス板10の底面100b上に配置された第1端子電極121及び第2端子電極122を含み、第1端子電極121及び第2端子電極122は底面100bのみにおいて外部に露出している。
貫通配線13は、単層ガラス板10に形成された貫通孔Vを貫通し、外面導体11と電気的に接続された配線であり、インダクタ素子Lの少なくとも一部を構成する。特に外面導体11及び貫通配線13によって構成される周回配線110は、巻回軸AXの周囲を周回するヘリカル形状であり、インダクタ素子Lの主要部を構成している。貫通配線13は、後述する方法により、単層ガラス板10に予め形成された貫通孔V内に、外面導体11で例示した材料、製法を用いて形成することができる。
保護膜14は、外面導体11を外力から保護し、外面導体11の損傷を防止する役割や、外面導体11の絶縁性を向上する役割を有する部材である。保護膜14は、例えば絶縁性及び薄膜化に優れた珪素やハフニウムなどの酸化物、窒化物、酸窒化物などの無機膜とすることが好ましい。ただし、保護膜14はより形成が容易なエポキシ、ポリイミドなどの樹脂膜であってもよい。
インダクタ部品1では、単層ガラス板10は、外面導体11、端子電極12、貫通配線13などのインダクタ素子Lを形成する前に、予め形成された貫通孔V、空洞C、結晶化部101、溝部G1,G2などを有する加工体である。当該単層ガラス板10の加工については、上述した方法を含む公知の方法を用いることができるが、感光性ガラスを用いた加工が最も好ましく、これによって、高精度の加工が可能となる。以下に当該感光性ガラスを用いた加工方法について、説明する。
まず、単層ガラス板10となる部分の集合体である感光性ガラス基板を用意する。感光性ガラス基板としては、例えば、FoturanIIを用いることができる。感光性ガラス基板は一般的に、珪素、リチウム、アルミニウム、セリウム等の酸化物を含むことによって、高精度なフォトリソグラフィに対応可能となる。
次に、用意した感光性ガラス基板の貫通孔V、空洞C、結晶化部101、溝部G1,G2などを形成したい部分に、例えば、波長約310nmの紫外光を照射する。上記紫外光の照射により、例えば、感光性ガラス中のセリウムイオンなどの金属イオンが光エネルギーにより酸化され、電子を放出する。ここで、最終的に単層ガラス板10において得られる加工深さは、上記紫外光の照射量を感光性ガラス基板の厚みに応じて調整することで、制御することができる。例えば、照射量を高めに設定することで、単層ガラス板10の底面100bから天面100tまで貫通する貫通孔Vを形成ことができ、照射量を低めに調整すれば、空洞C、溝部G1,G2などの非貫通の穴を形成することができる。
上記露光後の感光性ガラス基板について、焼成を行う。具体的には、2段階の温度、例えば、まず500℃付近で焼成を行う。これにより、感光性ガラス基板の紫外光の照射部において、放出された電子によって銀、金、銅などのイオンが還元され、金属原子のナノクラスターが形成される。次に、560℃付近で焼成を行う。これにより、上記金属原子のナノクラスターが結晶核となり、周辺にメタ珪酸リチウムなどの結晶相が析出する。なお、メタ珪酸リチウムなどの結晶相はフッ酸に容易に溶解し、次のエッチング工程でこの特性が利用される。
焼成後、フッ酸水溶液を用いてエッチング工程を行う。フッ酸水溶液の濃度は、例えば、5~10%であることが好ましい。エッチング工程では、フッ酸水溶液に上記焼成後の感光性ガラス基板全体を浸漬させる。これにより、基板内の結晶相のみがエッチングされ、貫通孔や非貫通穴が形成される。フッ酸水溶液中には、エッチング後の感光性ガラス基板の表面を滑らかにする目的で、塩酸や硝酸といった、フッ酸以外の酸が含まれていてもよい。
上記エッチング工程後の感光性ガラス基板の外面に、例えばセミアディティブ法によって、外面導体11、端子電極12、貫通配線13などを形成する。外面導体11、端子電極12、貫通配線13は単一のシード層から形成してもよいし、別々の工程で形成してもよい。また、外面導体11、端子電極12間で厚みを異ならせる場合は、例えば、外面導体11を保護膜14で覆いつつ、端子電極12となる部分のみをさらに電解めっきするか、再度シード層を形成して多層の導体層を形成すればよい。
以上、第1実施形態として、インダクタ部品1を説明したが、インダクタ部品1は、上記で説明しなかった以下の追加的な構成を有することが可能である。
図6、図7、図8は、インダクタ部品1の模式天面図である。インダクタ部品1は、単層ガラス板10の外面100の少なくとも一部に、周囲より光透過率が低い(ハッチングにて示す)低透過率部102を有する。これにより、光透過率が高く、視認性の低い単層ガラス板10において、視認性を改善し、インダクタ部品1の製造、使用時の取り扱いが容易になる。なお、低透過率部102は、少なくとも一部の波長において、周囲より光透過率が低ければよく、例えば、赤外光、可視光、紫外光の一部波長又は複数の波長において、光透過率が低い。
図9は、インダクタ部品1の模式断面図であって、図3の位置に相当するものである。図9に示すように、インダクタ部品1は、さらに、単層ガラス板10の外面100、図9では底面100b上に配置された下地絶縁層15を備え、端子電極12が、下地絶縁層15上に配置されていてもよい。なお、このとき、外面導体11も下地絶縁層15上に配置されていてもよい。このように、外面導体11、端子電極12は、単層ガラス板10の外面100の直上に配置される場合だけでなく、外面100の別の部材(下地絶縁層15)を介した上方に配置されていてもよい。
第1実施形態では、外面導体がインダクタ素子の一部であったが、外面導体は、これに限られず、インダクタ素子L以外の電気素子の一部であってもよい。図13は、第2実施形態に係るコンデンサ部品2の模式断面図である。図13に示すように、コンデンサ部品2は、電気素子として、広く電子回路に用いられるコンデンサ素子Capを含む表面実装型の電子部品である。
第1実施形態、第2実施形態では、一つの電気素子を含む電子部品であったが、これに限られず、電子部品内に複数の電気素子を含んでいてもよい。図14は、第3実施形態に係る電子部品3の電気回路図である。電子部品3は、電気素子として、インダクタ素子L及びコンデンサ素子Cap1,Cap2を含む表面実装型の電子部品である。
電子部品3では、単層ガラス板10Aの天面100Atと、第2単層ガラス板10Bの底面100Bbは互いに接合されている。これは、例えば、単層ガラス板10A又は第2単層ガラス板10Bに感光性ガラスを用い、当該感光性ガラス表面をウェットエッチングやドライエッチングで活性化させることによりガラス板同士を直接接合してもよい。また、単層ガラス板10Aの天面100Atと、第2単層ガラス板10Bの底面100Bbとの間に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの接着層を介することで互いを接合してもよい。
第1実施形態から第3実施形態では、表面実装型の電子部品であったが、これに限られず、例えば、3次元実装用の電子部品であってもよい。図18は、第4実施形態に係る電子部品4の模式斜視図である。電子部品4は、流体Fの有無又は流量を検出するセンサ素子を含む3次元実装用のセンサである。
上記第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態、第4実施形態において説明した種々の特徴は、それぞれの実施形態において、又は他の実施形態において、独立して追加、削除、変更が可能である。さらに、これらの形態に公知の構成を追加、削除、変更することも可能である。
2 コンデンサ部品
3,4 電子部品
5 電子部品実装基板
10,10A 単層ガラス板
10B 第2単層ガラス板
11,21,31,41 外面導体
11b,31b 底面導体
11g,31ga,31gb 溝部導体
11t 天面導体
12,22,32 端子電極
13,23,33,43 貫通配線
14,24 保護膜
15 下地絶縁層
21b 底面平板電極
21t 天面平板電極
31ba,31bc 対向平板電極
100 外面
100b,100Ab,100Bb 底面
100t,100At,100Bt 天面
101 結晶化部
102 低透過率部
103 補強部
110 周回配線
121,221,321 第1端子電極
122,222,322 第2端子電極
123 アンカー部
323 第3端子電極
AX 巻回軸
C,C1,C2,C3 空洞
Cap,Cap1,Cap2 コンデンサ素子
G1,G2 溝部
L インダクタ素子
V 貫通孔
Claims (20)
- 単層ガラス板と、
前記単層ガラス板の外面の上方に配置され、電気素子の少なくとも一部である外面導体と、
前記単層ガラス板の外面の上方に配置され、前記外面導体と電気的に接続された、前記電気素子の端子である端子電極と、
前記単層ガラス板に形成された貫通孔を貫通し、前記外面導体と電気的に接続された、前記電気素子の少なくとも一部である貫通配線と
を備え、
前記外面が、前記単層ガラス板の主面の一つである底面と、前記底面の裏側に位置する天面と、を含み、
前記端子電極が、前記電気素子の入出力端子である第1端子電極及び第2端子電極を含み、
前記第1端子電極及び前記第2端子電極が、前記底面の上方において、前記底面に平行な主面を有する形状であり、
前記外面導体が、前記底面の上方、前記天面の上方にそれぞれ配置され、前記貫通配線によって互いに電気的に接続された底面導体、天面導体を含み、
前記底面導体、前記天面導体及び前記貫通配線によって構成される周回配線が、前記底面と平行な巻回軸の周囲を周回し、
前記単層ガラス板が、前記巻回軸を含む位置に結晶化部を有する、電子部品。 - 単層ガラス板と、
前記単層ガラス板の外面の上方に配置され、電気素子の少なくとも一部である外面導体と、
前記単層ガラス板の外面の上方に配置され、前記外面導体と電気的に接続された、前記電気素子の端子である端子電極と、
前記単層ガラス板に形成された貫通孔を貫通し、前記外面導体と電気的に接続された、前記電気素子の少なくとも一部である貫通配線と
を備え、
前記外面が、前記単層ガラス板の主面の一つである底面と、前記底面の裏側に位置する天面と、前記底面と前記天面を接続する側面とを含み、
前記端子電極が、前記電気素子の入出力端子である第1端子電極及び第2端子電極を含み、
前記第1端子電極及び前記第2端子電極が、前記底面の上方において、前記底面に平行な主面を有する形状であり、
前記外面導体が、前記底面の上方、前記天面の上方にそれぞれ配置され、前記貫通配線によって互いに電気的に接続された底面導体、天面導体を含み、
前記底面導体、前記天面導体及び前記貫通配線によって構成される周回配線が、前記底面と平行な巻回軸の周囲を周回し、
前記第1端子電極及び前記第2端子電極は、前記底面の上方からみて、前記巻回軸に重なり、
前記単層ガラス板が、前記巻回軸を含む位置に空洞を有し、
前記空洞の一端は、前記側面に開口する一方、前記空洞の他端は、開口しないで底部を有し、
前記空洞内には充填材が存在しない、電子部品。 - 前記周回配線が、前記巻回軸の周囲を2周以上周回し、
前記単層ガラス板が、隣り合う前記周回配線の間に空洞又は結晶化部を有する、請求項1または2の電子部品。 - 前記単層ガラス板が、前記端子電極の周囲に空洞又は結晶化部を有する、請求項1または2の電子部品。
- 前記単層ガラス板の外面が、周囲より窪んだ溝部を有し、
前記外面導体が、前記溝部内に配置された溝部導体を含む、請求項1または2の電子部品。 - 前記溝部導体の厚みが、前記溝部の深さより小さい、請求項5の電子部品。
- 前記溝部導体の厚みが、前記溝部の深さより大きい、請求項5の電子部品。
- さらに、前記単層ガラス板とは異なる第2単層ガラス板を備え、
前記第2単層ガラス板が、前記溝部導体の上方に配置された、請求項5の電子部品。 - 前記溝部導体が、平板状の溝部平板電極を含み、
前記外面導体が、前記溝部平板電極と前記単層ガラス板又は前記第2単層ガラス板を介して対向する平板状の対向平板電極を含み、
前記溝部平板電極又は前記対向平板電極が、前記端子電極となる、請求項8の電子部品。 - 前記単層ガラス板が、周囲より光透過率が低い低透過率部を有する、請求項1~9のいずれか1つの電子部品。
- 前記低透過率部が、前記単層ガラス板の主面の外周縁に位置する、請求項10の電子部品。
- 前記低透過率部が、前記単層ガラス板の主面において十字形状となる、請求項10の電子部品。
- 前記単層ガラス板が、前記外面導体が配置された外面である主面と、前記主面に直交する側面とを有し、前記側面に開口する空洞を有する、請求項1の電子部品。
- さらに、前記単層ガラス板の外面上に配置された下地絶縁層を備え、
前記端子電極が、前記下地絶縁層上に配置されている、請求項1~13のいずれか1つの電子部品。 - 前記下地絶縁層が、前記外面導体上に配置されている、請求項14の電子部品。
- 前記単層ガラス板が、周囲より硬度の高い補強部を有する、請求項1~15のいずれか1つの電子部品。
- 前記補強部が、前記外面導体の下方又は前記端子電極の下方に位置する、請求項16の電子部品。
- さらに、前記端子電極から、前記単層ガラス板の内部に突出するアンカー部を備える、請求項1~17のいずれか1つの電子部品。
- 請求項1~18のいずれか1つの電子部品と、
前記電子部品が実装されたガラス基板と、
を備える、電子部品実装基板。 - 請求項1~18のいずれか1つの電子部品の製造方法であって、
マザー単層ガラス板の外面上に前記外面導体を形成し、
前記外面導体が形成されたマザー単層ガラス板をフォトリソグラフィ法で切断することにより、単層ガラス板を形成する、電子部品の製造方法。
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