JPH02288213A - 低インダクタンス セラミックキャパシタの薄膜端子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低インダクタンスセラミックキャパシタ等上
に薄ＷＡ端子を形成する方法及び得られた物品に関する
。

〔従来の技術〕

多層セラミックキャパシタ（ＭＬＣ）は、コンピュータ
ー用に広く用いられており、特に、ＩＣ装置の誤差を起
こす電源の電圧スパイク（ｓｐｉｋｅ）を減衰させる手
段として広く用いられている。キャパシタの減衰効率は
、キャパシタのインダクタンスが最小にされ、またキャ
パシタをＩＣ装置へ結合する導線の長さが最小にされる
と著しく増大することが知られている。

両端部分に端子を有する従来のＭＬＣは、比較的大きな
インダクタンスを示すことが見出されており、キャパシ
タ端子からＩＣ装置へ通ずる比較的長い導線を用いるこ
とが必要であり、回路のインダクタンスを更に増大する
結果になっていた。

インダクタンスを最小にし、キャパシタと残りの回路と
の間の接続路を短くするため、゛タブ（ｔａｂ）”キャ
パシタとして工業的に知られているＭＬＣの改良された
形のものが開発されている。

タブキャパシタとして、その代表的な例は１９８２年５
月４日の米国特許第４，３２８，５３０号明細書に記載
されており、キャパシタ電極は接続タブを含み、それら
のタブ全てがキャパシタの一つの面に出ている。同じ極
性の電極に接続されるタブは、キャパシタ表面上の短絡
棒（ｓｈｏｒｔｉｎｇ　ｂａｒ）によって電気的に連結
されており、それらの短絡棒で選択された数の電極を接
続することによって、その短絡棒によって接触されるタ
ブの数に従い、−個のキャパシタのキャパシタンスを調
節することができる。

タブキャパシタと、それに伴われる電気部品との間のイ
ンダクタンスを最小にするなめ、ボール限定冶金（ｂａ
ｌｌ　ｌｉｍｉｔｉｎｇ　ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）（Ｂ
　ＬＭ）法を用いて接続が行われている。ＢＬＭ法によ
ば、ハンダボールが短絡棒へ選択された模様状に適用さ
れる。キャパシタは付随する電気装置へ、ハンダボール
の間隔に一致した゛°フットプリント（ｆｏｏｔｐｒｉ
ｔ）”が与えられているその装置に対しハンダボールを
合せるようにして置き、然る後、その界面を加熱して付
随する部品の導電路へハンダボールを結合することによ
って適用される。

キャパシタの端子形成（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）は、
典型的には厚膜法で行われてきた。厚膜端子形成は、導
電性粒子を含むペーストを、接続すべきキャパシタ電極
の上に正確に塗布又はスクリーンすることを必要とする
。ペーストは、典型的には金属粒子及び低融点ガラスフ
リットを含み、適用した後キャパシタを加熱してそのフ
リットを焼結し、ペーストの金属成分とキャパシタ電極
の露出部分との間の接触を行わせるようにしなければな
らない。

厚膜端子形成は従来のく末端端子）キャパシタでは有効
ではあるが、大きさ、適用しにくさ及び脆さの如き因子
のため、厚膜端子形成法はタブ型セラミックキャパシタ
では商業的には将来性のないものであることが判明して
いる。

ＢＬＭキャパシタ固定法に関連して用いるためのタブ型
セラミック　キャパシタの端子形成のために多くの方法
が提案されてきた。そのような方法は、タブ列の間の生
のセラミックに圧印で溝をつけ、後表面を含むタブ全体
をメツキ又は蒸着で金属被覆し、その後で、選択された
タブ群を分離するため鋸で切り、そしてそれらタブと整
合させて蒸着し、必要な短絡棒を定めることによりハン
ダ棒を形成することを含んでいる。

今まで行われてきた上述の方法の中で、タブ型キャパシ
タの端子形成に対し満足できる解決法となるものは一つ
もないことが判明している０例えば、蒸着（この言葉は
スパッタリング及び種々の真空金属化法を含むものとし
て使われている）は、例えば、薄膜をシリコンウェハー
等の上にマスクを通して付着させるのに適した既知の方
法になっているが、そのような方法は、セラミック表面
に対して用いるように前は示唆されていたが、ＢＬＭ法
で用いられているハンダボールを受けるための理想的な
短絡棒を与えるものではなかった。

タブ型キャパシタの短絡棒は、効果的であるためには数
多くの性質を示さなければならない。棒は、キャパシタ
本体に強く接着し、端子安定性を示さなければならず、
熱に曝された時キャパシタから剥離せず、極めて導電性
でなければならず、耐食性で、ハンダに対し非濡れ性で
なければならず、電極タブの下の金属の移動を妨げるも
のでなければならず、その短絡棒へのハンダボールの強
い接着を与えるものでなければならない。

従来の薄膜適用法（蒸着）は、上記特性の全てを有する
理想的な短絡棒を形成することはできないことが判明し
ている。

キャパシタ形成、電極形成、ＢＬＭ法、金属化法及びタ
ブキャパシタ構成の種々の段階に関する従来法の参考文
献を下に記述する。

１９８４年５月のＩＢＭ技術報告書（Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌＢｕｌｌｅｔｉｎ）第２６巻、Ｎ　ｏ、１２　（６５
９５頁）及び１９８４年３月のＩＢＭ技術報告書第２６
巻、Ｎ　ｏ、１０Ｂ　（５６８４頁）は、タブキャパシ
タ及びハンダボール取り付は技術を示している点で関係
がある。

１９８１年６月のＩＢＭ技術報告書第２４巻、Ｎｏ。

Ｉ　Ｂ　（４３７頁以下）は、底面端子キャパシタに関
し、この場合、底面が薄膜処理に適したものになるよう
に包まれている。この文献は一般に誘電体層を適用する
ことを述べており、その誘電体層を食刻し、「最も見込
みのあるものとして蒸着により」金属を適用している。

然る後、短絡棒を適用し、次にハンダボールを適用して
いる。米国特許第４．３２８，５３０号明細書はタブキ
ャパシタに関し、それはメツキ又は蒸着法により適用す
るように言われている層を含んでいる。

米国特許第４，４３０，６９０号明細書には、生のセラ
ミックに圧印で溝をつけることによって形成したハンダ
棒端子を用いた低インダクタンス　タブ型キャパシタが
記載されている。それらの棒は、溝中に金属を蒸着し、
それらの棒の部分へハンダを蒸着することによって形成
されると言われている。

米国特許第４，４１９，７１４号明細書には低インダク
タンス　タブ型キャパシタが記載されており、それは次
のようにして形成される１表面上に露出したタブの全て
を覆う層を金属化し、その金属を通って選択的に鋸でき
り、金属化層の各種領域を分離する。然る後、ハンダで
濡れないダム（ｄａｓｈ）を残りの金属化した部品を取
り巻くようにして適用する。

１９８２年９月のＩＢＭ技術報告書第２５巻Ｎｏ、４（
１９０２頁以下）には、低インダクタンス　タブ型キャ
パシタが記載されており、短絡棒を形成するのに薄膜又
は厚膜法を使用することが示唆されている。

１９８２年９月のＩＢＭ技術報告書第２５巻Ｎｏ、４（
１９０７頁）には、電極タブと反対側の表面上に代用物
の配列タブを用い、キャパシタをマスクするための配置
及び後の処理工程のための配置するためにキャパシタの
配列をし易くすることを示唆している。

１９８３年８月のＩＢＭ技術報告書第２６巻Ｎｏ、３Ａ
（１０８４頁以下）には、薄膜金属化法を用いた低イン
ダクタンスタブ型キャパシタが記載されている。

それらキャパシタは、後の処理工程に関して位置づける
ためベークライト　マトリックス中に置かれていると言
われている。

米国特許第４，４３９，８１３号明細書には、ＩＣ多重
回路セラミック上に取り付けるための緩和キャパシタが
記載されている。このキャパシタは、電極を基板上に蒸
着又はスパッタリングし、次に高誘電体層を付着させ、
次に電極を付着し、そして−番上の絶縁層を付着させる
ことにより形成されている。各電極層には穴が食刻され
、その後で金属及びハンダボールが付着されている。

１９８３年６月のソリッド・ステイト・テクノロジー（
ＳＯＬＩＤ　５ＴＡＴＥ　ＴＥＣＨＮＯＬＯにＹ）と題
する刊行物にはく９１〜９７頁）、種々のチップを基板
に結合するのにハンダボールを用いることの利点が論じ
られている。同じ刊行物の１１９〜１２６頁に見られる
別の論文には、装飾及び伝導性のために蒸着した金属の
層を用いる考えが記述されている。この論文には、種々
の種類の金属間の移動を防ぐための障壁を形成するため
、タングステン・チタン合金を蒸着して用いる考えが記
述されている。この論文には、シリコンウェハーを出る
白金接点とアルミニウム層との間の障壁としてタングス
テン・チタン合金を使用することが記載されている。

１９６９年５月付、ＩＢＭジャーナル・オブ・リーセン
ト　デイベロブメンツ（ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＲＥＣ
ＮＴＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳ）と圧する刊行物中の論
文（２２６〜２３８頁）には、シリコン基板にアルミニ
ウム帯を適用すること、及び得られる装置を取り付ける
手段として金属化線に留めたメッキ銅ボールを使用する
ことが記載されている。この論文には、非濡れ性領域に
よって囲まれた少し潰したハンダボールについても論じ
られている。

セラミック　タブ型キャパシタ上に短絡棒を従来の金属
化法（スパッタリング及び蒸着）によって形成するため
に、本発明者によって行われた実験的試みは、−様に一
つ以上の事項について欠陥のあるキャパシタを形成する
結果になった。特に、上で言及したソリッド・ステイト
・テクノロジーの１１９〜１２６頁に記載された方法に
よってハンダボールを取り付けるのに適切な短絡棒を形
成する試みは、下で述べる事項の一つ以上について欠点
のあるキャパシタを形成する結果になった。

焼結したままの状態のセラミックに直接タングステンと
チタンの合金を付着させ、次に重ねられたアルミニウム
層を形成すると、セラミックに強く接着しているが、短
絡棒の長さに亙って許容出来ないくらい大きなオーム抵
抗を示す短絡棒を製造する結果になる。我々はその大き
な抵抗を、セラミックの比較的粗い又はしわのある表面
が、セラミック基板のその山と谷に沿って行くため不当
に長くなった金属膜を形成する結果になる事実によって
理論的に説明してきた。更に、アルミニウム層又は別の
被覆層の上に付着されたハンダボールは、破損し、蒸着
した短絡棒の表面から脱落し易くなる傾向を示していた
。

金属化短絡棒を形成する前に、セラミックの表面を研磨
又は包む試みは、更に他の問題を引き起こしている。も
し複合体金属短絡棒が最適の全厚さを越えると、その棒
はセラミックに対し適切な付着及び適切に低いオーム抵
抗を示すことができるが、装置を補足基板に取り付ける
ためハンダを再溶融した時に経験される程度の温度にか
けた時、セラミックから直ぐに剥がれる。恐らくその分
離は、短絡棒とセラミックとの熱拐張率の差によって起
きるのであろう。

形成される複合体短絡棒のセラミックと接触する層の厚
さが不充分な場合には、そのような層を通ってアルミニ
ウム伝導性層へ金属が移動することが経験されている。

多くの実験を行った後、我々は後に記載するように各金
属化層の厚さについての最適範囲に到達した。そのよう
な複合体層は、希望の伝導度、非濡れ性及び、装置を熱
勾配にかけた時剥がれにくくなるのに必要な延伸性を示
す。しかし、そのような最適の真空蒸着金属化順序でさ
えも、ＩＣ装置等の取り扱い及び適用中に起きる応力を
キャパシタが受けた時、短絡棒がキャパシタ表面から剥
がれないようにセラミックの表面に機械的に結合させる
のには不充分であることが見出されている。

〔本発明の要約〕

本発明は、キャパシタ等を付随の電気部品へ再溶融接続
するためのハンダボールを支持する媒体として使用する
のに必要な望ましい特性を全て有する金属化短絡棒は、
金属化する前のセラミック表面を、約２μ〜約１０μの
平均粒径を有する研磨媒体を用いて最終的研削又は研磨
にかけることによって形成することができると言う驚く
べき発見に関するものとして要約できるであろう、特に
、我々は、セラミック表面に対する最終的研磨工程で用
いられる研磨媒体の粒径と、ＢＬＭ法を適用する際に慣
用的に用いられているような所謂Ｃ４ハンダボールの受
容体として有用な短絡棒を支持するそのような表面の適
合性との間には独特の関係が存在すると言う驚くべき発
見をした。

前に述べた如く、セラミックキャパシタのタブを接続す
る短絡棒は、ある特定の特性を有する金属によって形成
すべきであり、予め定められた範囲内の厚さで形成され
なければならないと言うことを我々は発見している０例
えば、もし最初の障壁層があまりにも薄い（即ち、約２
０００人より薄い）と、それは移動に対する希望の絶縁
を実現できなくなると言うことを我々は発見している。

もし最初の障壁層の全厚さがあまりにも大き過ぎると、
不当に大きなオーム抵抗が生ずる。複合体短絡棒は、熱
膨張効果の差により、剥離しないように可視性であるの
に充分な薄さになっていなければならない、我々は、適
当な短絡棒は、約２０００〜４０００人の厚さの障壁層
、約６０００〜約ｔｚｏｏｏ人の伝導性層及び約２００
０〜４０００人の厚さの最終被覆又は不動態化層を蒸着
することによって形成してもよいことを発見した。その
ような短絡棒は、ＢＬＭ法と一緒に用いるのに必要な全
ての特性を示す。

更に特に、我々は、記載したような短絡棒は、もしセラ
ミック表面を上述の粒径範囲の粒子を用いて最終的研磨
にかけると、その場合にのみ、セラミック基体の上に満
足に付着させることができ、慣用的ＢＬＭ法と一緒に用
いることができることを発見した０粒径についての規定
は、使用粒子の平均粒径について述べているものであり
、それは与えられたバッチの約５０％によって変化する
であろう、従って、例えば５μの粒径と言うのは、平均
粒径が約５μであるが、この数字よりも大きい部分及び
小さい部分も存在する研磨用配合物を指すものである。

研磨工程は、多くの既知の研磨方法のいずれかを用いて
行うことができ、それには特に、粒子を液体懸濁物とし
て運び、処理すべきキャパシタの表面をその懸濁物で機
械的に拭く好ましい研磨方法が含まれる。空気による吹
き付は及び超音波処理の如き別の研磨方法も、それらが
上記粒径範囲内の粒子と共に用いられる限り、同様に適
当である。

２μより小さな粒子を用いた同じ研磨方法に従う試みは
、セラミックの表面から容易に剥離する導電性短絡棒を
形成する結果になることが判明している。約１０μより
大きいが、２０μより小さな粒径の粒子を用いた最終研
磨工程を用いると、セラミック表面から容易に剥離する
短絡棒を同様に与える結果になる。約２０μを越える研
磨用粒子を用いた最終的研磨工程は、セラミック表面に
強く付着しているが、ハンダボール自体及びハンダボー
ルと短絡棒との間の界面に気孔を生じ、そのためキャパ
シタを後で付随の電気装置に取り付ける時にハンダボー
ルを壊し易くする短絡棒を製造する結果になる。

セラミックの表面に垂直な方向にＡンダボールに対して
加えられた機械的力による破壊試験を行なった後のセラ
ミック基体及び付着金属短絡棒の下面を調べることによ
り、我々は、最終的研磨用粒子の大きさの臨界性は、隣
接した粒子界面で互いに結合する多数の接合粒子からな
るセラミ・ツク組成物の性質に依存するものであること
を理論化した。特にセラミックの表面は研磨した後、全
体的に平らな平面状物質からなり、その種々の部分は欠
けた（ｐａｒｔｉａｌ）粒子によって定められており、
それら粒子の境界は隣合った粒子に軽く結合しているだ
けである０表面の他の部分は隣接した粒子の欠けていな
いもの（ｃｅｎｔｒａｌ　ｍａｓｓ）によって定められ
ている。記載した限定された範囲の粒子を用いた最終研
磨工程を用いることによって、セラミ・ツクの表面に部
分的に弱く付着した粒子は除かれ、隣合った粒子の表面
に強く接着した粒子の大きな露出した表面だけが残るこ
とが理論化されている。

換言すれば、記載した粒径範囲内の粒子を用いることに
よって小さな欠けた粒子部分（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ）を
実質的にもたない比較的平らな或は僅かに小さなくぼみ
のある表面を与える。約２μより小さな研磨材料を用い
ると、限定された粒子範囲内の粒子を用いて得られるよ
りも滑らかな表面を生ずるが、我々の理論によると、そ
のような仕上げ材料の質量が小さいため小さな欠けた粒
子を除去するのには効果がない。

約１０μより大きいが、２０μより小さい範囲の研磨材
料を用いることによって、恐らく研磨用粒子の大きさが
、深さ及び直径が約１〜３μの領域に存在する欠けた粒
子の大きさを遥かに越えているため、欠けた粒子に引っ
掛からずに外れてしまうために、欠けた粒子が残った表
面を生ずる結果になることが理論化されている。

我々は更に、約２０μより大きな平均粒径を持つ粒子を
用いた最終研磨工程を用いると、強（接着した金属短絡
棒を形成することができ、その強い接着は理論的には研
磨方法の結果として比較的粗い表面が残ったことによる
ものであることを発見した。しかし、そのような比較的
粗い表面に付着した短絡棒は、ＢＬＭ冶金法では用いる
ことができない。なぜなら、ハンダボール自体が、不随
する電気装置にそれを結合するため再溶融加熱にかける
と多孔質で脆くなり、大きな破損率を示すからである。

我々は、約２０μを越える大きさの粒子で最終的に研磨
したセラミック表面の上に形成された短絡棒の上に付着
させたハンダボールの大きな破損率は、ハンダボールと
、短絡棒の粗い表面との間の界面に空気が取り込まれる
ために起きて来ることを理論化した。短Ｍｉ棒の一番上
の層に必要な特性は、その棒がハンダによって濡らされ
ないと言うことであることを念頭に入れなければならな
いので、そのような界面中の空気の存在は必然的に短絡
棒へのハンダボールの結合を弱くし、或はハンダの再溶
融により、収り込まれた空気を溶融されたハンダのマト
リックス中に導入することになり、ハンダボール自体に
多孔質の構造を生ずることになる。

上記理論的説明は、研磨用粒子の粒径範囲の驚くべき臨
界性を説明するための単なる試みとじて与えられたに過
ぎないものであり、限定的な意味を持つものではないと
見なすべきであることを認識すべきである。従って、我
々は上で述べた理論的説明の正確さによって束縛される
ものではない。

従って、本発明の目的は、セラミック　タブ型キャパシ
タの表面に従来のＢＬＭ法で用いるのに適した短絡棒を
形成する方法を与えることである。

本発明の更に別な目的は、本発明の方法によって製造さ
れたタブ型低インダクタンスセラミツタンスタブ型セラ
ミックキャパシタの表面が、その製造の種々の段階で示
されている。容易に分かるように、図面は概略的な性質
を持っている。

第１図はセラミックキャパシタ本体の一部分（１０）を
例示しており、その部分には上の表面（１１）が含まれ
、その表面には内部キャパシタ電極（図示されていない
）に接続された金属タブ（１３）の一番上の表面（１２
）が露出している。明らがなように、また上面の電子顕
微鏡写真から明らかなように、その表面は一番上の表面
の粒子界面を形成する一連の山及び谷からなっている。

第１図に例示したようなキャパシタは、形成されたまま
の形状を表しており、それは当分野で知られているよう
に、認められる不規則な粒子構造の外に、工具跡及び種
々の他の不規則性を持っている。

第２図は、第１図のキャパシタを、後に詳細に記述する
最初の研磨或は磨き操作にかけた後の状態を示している
。第２図から明らかなように、最初の即ち、粗い研磨工
程にかけた第１図の表面（１１′）は、キャパシタ表面
の約１〜２ミルを除去し、工具跡等の如きひどい不規則
性が除かれているため、形成されたままの表面よりも一
層円滑になっているであろう、第２図から明らかなよう
に、狙い研磨工程は新しい一番上の表面（１１’）を残
し、その大部分は、粒子境界間の界面の所の不規則な点
で全体的に完全な粒子（１５）に隣接して結合された粒
子（１４）の如き欠けた粒子によって定められている。

第３図は第２図のキャパシタの表面（１１’）の、後に
詳細に記述する最終的臨界的研磨工程によって処理した
後の外観を表している。第２図と第３図を比較すること
により認められるように、本発明の研磨工程は欠けた粒
子〈１４）を除去し、一連のくぼみ（１６）を残し、そ
れらは例えば実際上約１又は２μの深さを有する。最終
研磨工程に最適の粒径に関するいくらかの実験をするこ
とが望ましいであろう、なぜなら、上記範囲内で最適の
研磨材粒径とセラミックスとの粒径の間には成る相関関
係があるように見えるからである。

第４図は連続した層（１８）、（１９）及び（２０）か
らなる短絡棒（１７）の一部分の一番上に、従来のやり
方に従って、ハンダボール（２１）が適用されたものを
概略的に示している。例示した態様によれば、好ましい
短絡棒（１７）は、タブ（１３）の金属（通常白金又は
パラジウム）の移動に対する障壁を定める一番下の表面
隣接層（１８）、中心の高度に導電性の層（１９）及び
不動態化上層（２０）からなっていてもよい。

種々の層の好ましい組成についての詳細及び種々の処理
工程についての詳細は後に記述する。

第５図は、最終研磨工程で用いられる粒径と、短絡棒構
造体及び（又は）キャパシタのハンダボールのキャパシ
タからの取れにくさとの関係を例示したグラフである。

粒径の下端では、即ち、１又は２μより小さいところで
は、短絡棒のセラミック基体に対する接着がよくない結
果として分離が起きる。上端（約１２〜約２０μ）のと
ころでも、短絡棒のセラミックに対する接着がよくない
ため、分離が起きる。約で２０μより大きいと、ハンダ
ボール内又はハンダボールと短絡棒との間の弱いところ
から分離が起き、その弱いところは空気が含まれるため
生ずるものと考えられる。

〔本方法の詳細な記述〕

特許法の“′最良の態様゛の規定に従って、以下に本方
法の好ましい態様について詳細に記述する。

確実な記述の詳細な点は、かなり変えることができるの
で、本発明は、特許請求の範囲に規定した範囲以外には
限定されるものではないと考えられることは容易に認め
られるべきである。

ここで用いる用語「セラミック」とは、例えば、チタン
酸バリウム等の如き相互に結合された粒子からなり、約
１０００以上の高い誘電率を有する焼結厚膜誘電体マト
リックスを指すものとする。本方法は用いられる特定の
セラミック配合物とは殆ど無関係であることが見出され
ている。

実施例１ 約１０００個のセラミックキャパシタからなるバッチを
与えた。それらのキャパシタは本質的に０，１０ｉｎの
長さ、０．０８″の幅及び０．０５”の厚さである大き
さを持っていた。キャパシタは上面上に、内部キャパシ
タ板に結合された９列のタブを有し、各列には４〜８個
のタブが存在していた。キャパシタは本質的に慣用的な
チタン酸バリウム誘電体の配合物から作られていた。

工　１：　ヤパシタの　磨　への　　　Ｇキャパシタの
下面を、直径１０ｉｎＸ厚さｌｉｎの大きさの板へ、慣
用的結合剤、例えば、゛′スス−−グルー（Ｓｕｐｅｒ
ｇｌｕｅ＞　”　（シアノアクリレート接着剤の商品名
）によって接着した。キャパシタの上面は一般に不規則
、即ち粗く、１〜２ミルの変動を持つ山と谷を持ってい
た。

工　２：最　の狙い キャパシタを最初に次のような平面・円滑化法によって
処理した。研磨紙円盤を１６″直径のプラテン（ｐｌａ
ｔｅｎ）に取り付け、その紙上に水を流しなから１１０
０ｒｐで回転させた。これを達成するのに用いた道具は
、ビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）の゛マクシメット（Ｍ
ａｘｉｍｅｔ）”グラインダー研磨機であった。

円盤の研磨材成分は４００グリツド（平均粒径３７μ）
を持っていた０回転プラテンを、円盤上に支えられたキ
ャパシタの露出した表面と、約１０　ｌｂの圧力で、１
分後に新しい紙に代えて合計２分間接触させた。

工　３：第二　′ 然る後、回転プラテンの上に６００グリツド（粒径２５
μ）の研磨紙を用いて３０秒間その方法を縁り返した。

この工程はキャパシタから約２ミルの厚さを除去し、肉
眼には滑らかであるが、拡大してみると約５〜１０μの
深さの表面不規則性、即ち粗さを示す表面を生じた。

工　　４　：　　三　　　　　理 然る後、回転プラテンの表面を約ｏ、ｏｓｏ”の厚さの
フェルト布材料で覆い、そのフェルトに、平均粒径５μ
の粒子を水性媒体中に入れた懸濁物を飽和させた。プラ
テンを、露出した上表面に対し１０１ｂの圧力で２分間
回転させた。アルミナ、ダイヤモンド又は炭化ケイ素か
らなる粒子を、手順或は結果をあまり変えることなく、
適切に用いることができる。

工　　　５　：　　　　　　　し　　びキャパシタをア
セトン中に浸漬することにより、板から取り外した。そ
れら部品を固定器から、それらを保護するため柔らかい
網中へ落とした後、それらを奇麗なアセトン中で更に二
度濯ぎ、その点でそれらを乾燥した。それら部品を３０
０℃を越えるが１０００℃より低い温度にかけると、残
留有機汚染物を全て除去するのに役立つことが見出され
た。

工　６：金　　のための　　　びマスク次に部品を、調
整されたく研磨された）表面が露出するように列へて固
定し、その点でそれらを金属化マスクで覆う、そのマス
クには、列中のキャパシタの各々のために、９つのタブ
列に一致した各位置に９つのスリットが開けられていた
。それらのスリットは典型的には幅５ミルで長さ７５ミ
ルである。

工　７：　　　Ｔｉ−Ｗ　　壁　のスパッタリング通常
他のものも有するその配列体を、次に当分野でよく知ら
れている技術を用いて金属化する。

例えば、一つの方法として、配列体をスパッタリング機
中に入れる。スパッタリング機は真空室、付着させるべ
き金属、この場合にはチタン・タングステン合金（通常
タングステン９０％）を供給する“ターゲット″を有す
る。装置を真空に引き、少量の不活性ガス、通常アルゴ
ンをその室中に導入する。約４０ミリトールの残留圧力
を維持する。次にアルゴンガスを大きなりＣ電場（時に
は同様にＲＦ電場によって補助する）を印加することに
より励起する。電力水準を約４ＫＷに設定し、配列体く
単数又は複数）をターゲットの下の他方の側へ約４１０
／分の線速度で移動させる。この速度及び電力は約３０
００人の金属を生ずるように調節される。

この付着工程を、同じ室中で達成される“’ＲＦ食刻°
゛と一緒に進行させるのが有利であることが見出されて
いる。これはＲＦ電場によって励起された゛プラズマ″
を生じ、アルゴン原子がアレー及びセラミックの露出し
た表面に衝突し、不純物及び残留ガスを打ち払うことに
よりそれを清浄にする。この工程のための条件は、約Ｉ
ＫＷの電力設定で５〜１５分である６ エ　８ニアルミニウム　　　　の 然る後、キャパシタを″″電子ビームパによる蒸発器中
に入れ、通常的１０−６トールの真空に引く。

配列体固定器を室の頂部近くに、金属化すべき表面をア
ルミニウムが入れである蒸発カップの方へ向けて配置す
る。電子ビームのスイッチを入れ、アルミニウムを蒸発
点まで加熱する。放射電流を１０〜１５人／秒の蒸着速
度を与えるように調節する。

約１０，０００人の付着が行われた後、カップとターゲ
ットとの開に遮蔽板を入れることにより蒸着を止める。

電子ビームのスイッチを切り、装置を冷却し、次に真空
を解放し、室を開ける。

工　９：　二　いＴｉ−Ｗ　　のスパッタリング゛縞状
金属化（ｓｔｒｉｐｅ−ｍｅｔａｌｌｉｚａＬｉｏｎ）
”の最終工程は、金属を挟むためのＴｉ−Ｗスパッタリ
ング（工程７）の繰り返しである。

工　１０：三層ＢＬＭパッドＰＡＤ）の蒸本質的に慣用
的ＢＬＭ冶金を表す工程１０〜１２をここに記載するが
、それ自体は本発明の一部を形成するものではない。従
って、層（１８）、（１９）、及び（２０）からなる例
示した短絡棒と、ハンダボール（２１）との間に介在す
る今後記載する層は、図には示されていない。

縞状マスクを取り除き、異なったマスクをその代わりに
用いる。そのマスクは４ミルの孔が縞の線と一致するよ
うに配列されたものからなる。そのマスクを縞の線の上
に孔の中心が来るように目で見て配列し、配列体固定器
を「フィラメント加熱蒸着器」中に入れる。この蒸着器
は三つの蒸発源を具えている。それらの第一のものはカ
ップ型電気加熱容器で、その中にクロム粒子を入れる。

第二のカップには銅ペレットを入れ、第三のものには一
つの金のベレットを入れる。これらの容器と金属化すべ
き部品との間には、三つの遮蔽板の一組が存在し、それ
らは蒸着時間、従って厚さを正確に制御することができ
る。

室内を約４　Ｘ　１０−’　ｔ−−ルになるまでポンプ
で引く。アルゴンをニードル弁を通して室内へ導入し、
圧力を１０〜２０μで安定化させる。この点で１２００
Ｖの電場を配列体固定器と、その配列体を取り巻く「ド
ーム状Ｊ固定器との間に確立する。上述の如く、表面に
高エネルギーアルゴンイオンを衝突させることにより表
面を清浄する工程を行なう、電流を約０．８５Ａに調節
し、食刻を５分以上継続する。

アルゴンの流れを止め、金属化工程を開始する。

クロムをフィラメントに１００Ａの電流を１分間流すこ
とによって加熱し、次に電流を徐々に２５０Ａへ段階的
に上昇させる。容器上の遮蔽板を外し、クロムを配列体
固定器へ蒸発させる。クロムは約１６００人に付着する
まで蒸発させる。銅のスイ・ソチを入れ、二つの金属を
同時に蒸発させ、７００人の混合物の層か得られるよう
にし、その点でクロムのスイッチを切る。銅は約５００
０人に付着するまで継続するのがよい０次に銅のスイッ
チを切り、金を約１０００人の付着を完了するまで蒸発
させる。

工　１１：ＢＬＭパッド上へのハン　の真空を解除し、
配列体固定器を取り出し、マスクを約５ミル直径の大き
な孔のものと取り替える。

このマスクは、各孔が４ミルの金で覆われた点の上へ中
心が来るように注意深く配列しなければならない。配列
体固定器を、８９０合金を入れである高電力ｒＲＦ−蒸
着器」中に入れる。中を真空にし、４〜５ミルの厚さの
合金を固定器へ蒸発させ、その点で部品を室から取り出
し、マスクを取り外す。

ヤパシタの占 キャパシタのハンダボールが補足的形態の一連の金属化
パッドへ付着したことにより得られる結合強度を評価す
るため、仕上がりキャパシタを試験した。特に、仕上が
りキャパシタのハンダボールは、キャパシタのハンダボ
ールに対し補足的な間隔をもって一連の金属化パッドが
取り付けられたアルミナ基体と接触して置かれており、
それらパッドは基体に強く接着していた。ハンダボール
は標準的やり方で加熱され、再流動し、金属化パッドへ
のそれらボールの結合を起こした。

金属ビンをアルミナ基体の裏面に接着した。キャパシタ
の縁と基体のビンとを、基体とキャパシタの接合面に垂
直な方向の分離力にかけ、それら部品を分離するのに必
要な力を測定した。全ての場合に、分離又は或は分裂は
、キャパシタの表面と短絡棒との間の界面、又はハンダ
ボールと短絡棒との間の界面で起きることが観察された
。

上記実施例に従って形成されたキャパシタでは、分離を
行うのにｌｌｂ以上の力が必要であり、多くの場合に１
１／２　ｌｂまでの力が経験された。実際問題として、
約ｉｔｂの分離力は記載した種類のキャパシタでは最低
限に必要なものであると考えられている。

註ｎ堰 実施例１に記載した手順を、正確にそこに記載したよう
に行なった。唯一の相違点は工程４で最終研磨工程で用
いた研磨材粒子が平均０．５μの粒径を持つことであっ
た。得られたキャパシタを上述の引っ張り試験にかける
と、実施例１に従って形成されたキャパシタを分離する
のに必要な力の平均１７３〜１／２の力で分離が起きた
６取れた金属部品の分離表面を調べると、実質的呈のセ
ラミックが金属の下表面に付着したままであることが分
かった。この観察から、薄膜付着工程は金属をセラミッ
ク表面の種々の部分に効果的に付着させるが、全体的に
短絡棒のセラミック基体への接着が比較的低いのは、セ
ラミックの成る部分がセラミックの他の部分から剥がれ
ることによるものであることが結論された。

更に別の対照実験として、２０μの粒径を持つ粒子を用
いて最終研磨工程を行った。特に、前述の工程１〜１２
は実施例１に正確に従って行われた。

唯一の相違点は、最終研磨工程が、キャパシタ表面を２
０μの粒径のものを用いた研磨に１分間かけたことから
なっていたことである。得られた金属のセラミックへの
付着を上述の如く試験し、短絡棒は基体から平均的１７
２　ｌｂの力、即ち、実施例１に従って処理されたキャ
パシタを分離するのに必要な力の５０％より小さい力で
分離されたことが判明した。この場合も金属の下面を調
べると、セラミックの一部分がかなり底に付着している
ことを示しており、金属とセラミックとの結合は界面の
個々の領域では有効であったが、金属とセラミックとの
付着の弱さは、セラミックの表面に垂直な方向に分離力
が働いた時、セラミックの成る部分がセラミックの他の
部分に付着している弱さによって起きるものであること
を示していた。

２０μの粒子を用いた最終研磨工程に関連して認められ
た更に別の効果は、上述の如く形成されたハンダボール
が多孔質であることであった。この多孔質は、付着した
金属とハンダとの界面で、短絡棒の上面の表面が比較的
粗いため空気が取り込まれることに起因する７更に粗い
仕上げ粒子を用いた実験では、ハンダボールは更に一層
多孔質になることを示し、それらハンダボールは、キャ
パシタに付着した金属から分離する傾向を示していた。

１′　としての　麿　２ 前記工程４に従って、研磨するための特別な手段を、前
述の大きな分離抵抗を実質的に変えることなく変えるこ
とができることを確立した。特に、上記４番目に記載し
た最終仕上げは、キャパシタを有する板を５μ粒子の水
性懸濁物中に、固定器を約１　ｒｐｍでゆっくり回転さ
せなから（研磨表面を下にして）、５０Ｗの超音波撹拌
を用いて浸漬することにより行われた。５分後、プラテ
ンを取り出し、奇麗な水を流して洗い、キャパシタを取
り外して工程４〜１２に従って処理しな０分離試験の結
果は、実施例１に従って形成されたキャパシタによって
示された結果と本質的に同じであった。

工程４を、平均粒径５μの粒子をキャパシタの露出表面
に対し空気流で吹き付ける所まで変えても実質的に同じ
結果が得られた。

金属イについての考察 要するに、上述の如く、金属化用材料及び予め定められ
た範囲内の厚さを用いることが極めて望ましいことが判
明した。好ましい第一、即ち基本的金属化材料として、
チタンとタングステン（９０％タングステン）の合金が
好ましいが、純粋なりロムによる金属化を用いても成功
を収めている。

最初の被覆が薄すぎると、即ち１０００人より薄いと、
移動を止める働きをしなくなり、もし被覆が厚すぎると
、即ち８０００人より厚いと、金属とセラミックに特有
の熱膨張特性の差による分離に耐えるのに充分な可撓性
を持たなくなることが決定された。

更に、被覆を焼成表面上に直接付けることにより形成す
るか、又は最終研磨工程で粗過ぎる粒子を用いて形成し
た場合のように、もし金属化被覆が１■いセラミック表
面上に適用されていると、山及び谷の存在に起因する短
絡棒の有効全長が、同じものが本質的に滑らかな表面上
に形成された場合よりも実質的に長くなるために、短絡
棒の全長の抵抗が許容出来ないくらい高くなることも決
定された。例として、上記工程６〜９に従って形成され
、キャパシタの焼成したままの表面上へ直接に付けられ
た短絡棒は、本発明に従って研磨された表面上の短絡棒
の抵抗よりも４倍大きな抵抗を与えることになる。更に
、焼成したく研磨していない）表面上に直接形成された
短絡棒の粗さは、ハンダボールと短絡棒との間の接触を
悪くする結果になり、短絡棒とハンダボールとの界面の
抵抗を１０倍増大する結果になる。

前述から明らかなように、セラミックキャパシタの露出
タブへ短絡棒を適用するための新規な方法を今まで記述
してきた０本発明は、セラミックタブ型キャパシタの表
面上への単数又は複数の薄膜蒸着層の付着が、最終研磨
工程を行う際に用いられる研磨媒体の粒径に大きく影響
されると言う全く思いがけない発見に主に基づいている
。特に、ここで規定した臨界的範囲より上又は下に大き
く外れた仕上げ粒子を用いると、短絡棒の付着を悪くす
る結果になるが、全く驚いたことに、規定された範囲内
の粒子を用いるとセラミックと短絡棒との付着を著しく
向上させる。付着と臨界的粒径との相関関係は、全く思
いがけない驚くべきことであると考えられ、これまで知
られていたこの種のキャパシタよりも著しく優れた物理
的性質を有する低インダクタンス　タブ型キャパシタを
形成する結果になる。本方法は、ハンダダム、溝、順次
金属化して切断する手順等を用いる必要がある既知の方
法とは対照的に、そのようなキャパシタの端子形成の簡
単な方法を与える。

低インダクタンス　タブ型焼結セラミックを金属化する
のに真空蒸着を用いる概念或は考えが、引用した文献に
示唆されているが、そのような考えを実施するための商
業的に有効な方法はこれまで知られていなかったと考え
られる。

本発明に関連のある当業者には明らかなように、上記工
程の細部についての変更を、本発明の範囲から外れるこ
となく行うことができる。従って、本発明は、特許請求
の範囲内で広く解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、セラミックキャパシタの電極が接続されたタ
ブを通る部分の部分的概略的垂直断面図である。 第２図は、最初の研磨工程を行なった後の第１図と同様
な断面図である。 第３図は、本発明による最終研磨工程を行なった後の第
１図及び第２図と同様な断面図である。 第４図は、キャパシタの表面が金属化され、ハンダボー
ルがその金属化された短絡棒に付着された後の第１図〜
第３図と同様な断面図である。 第５図は、最終研磨粒子の大きさと、セラミック基体へ
の短絡棒又はハンダボールの接着性との関係を示すグラ
フである。 １０−セラミックキャパシタ本体の一部分、１１−一表
面、　　　　１２−金属タブ露出表面、１３−金属タブ
、　　１４−欠けた粒子、１５一完全粒子、　　１６−
＜ぼみ、 １７−短絡棒、　　　１８−障壁層、 １９−高導電層、　　２〇−不動態化層、ＦＩＧ、　４ −ハンダボール。 全活化つイす１

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）低インダクタンス高価タブ型セラミックキャパシ
   タで、そのキャパシタの第一表面上に並べて配置した導
   電性タブが存在しているセラミックキャパシタに、薄膜
   真空蒸着法により端子を形成する方法において、前記焼
   結したままのキャパシタの前記第一表面を研磨して全体
   的に円滑な形状を形成し、然る後、前記表面を約２μ〜
   約１０μの範囲の平均粒径を有する研磨媒体を用いて研
   磨し、然る後、前記表面をマスクしてその各種部分を覆
   い、前記タブの選択された部分と一致した他の部分を露
   出したままにし、然る後、真空蒸着法により前記マスク
   を通して前記表面上に一種類以上の金属層を付着させる
   諸工程からなる薄膜端子形成法。
2. （２）金属層（単数又は複数）の全厚さが約５，０００
   Å〜４０，０００Åの範囲にある請求項１に記載の方法
   。
3. （３）金属層が、表面に直接適用されたタングステンと
   チタンの合金から本質的になる第一層と、その第一層の
   上に重ねられたアルミニウムから本質的になる第二層と
   、その第二層の上に重ねられたタングステンとチタンの
   合金から本質的になる第三層からなる請求項２に記載の
   方法。
4. （４）マスクを通した金属層上の選択された場所に一つ
   以上の三次元的ハンダ物体を結合する工程を含む請求項
   ２に記載の方法。
5. （５）請求項１に記載の方法に従って製造されたキャパ
   シタ。
6. （６）請求項２に記載の方法に従って製造されたキャパ
   シタ。
7. （７）請求項３に記載の方法に従って製造されたキャパ
   シタ。
8. （８）請求項４に記載の方法に従って製造されたキャパ
   シタ。