JPH0315329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は積層回路部品とその製造方法に関し、
高誘電率を有した酸化チタン系、チタン酸バリウ
ム系コンデンサーを有する回路において集積度の
高い電気回路を構成しようとするものである。 一般に磁器コンデンサーは電子回路中に信頼
性、高性能を利用して多く用いられている。特に
最近では実装技術の進歩が著しく、チツプコンデ
ンサーやチツプ抵抗等リードレス部品が実用化さ
れ普及してきた。チツプコンデンサーに関しては
セラミツク製造技術であるグリーンシート工法の
発達に伴い積層型コンデンサーとして高容量のコ
ンデンサーが得られるために、小型化され電子機
器の小型・高密度化に重要な役割を果している。
小型、高容量化の要望から用いられる磁器コンデ
ンサーとして誘電率の高い材料が望まれる。数多
く用いられる磁器コンデンサーを更に高密度実装
を実現するために複数個のコンデンサーを１つの
チツプに構成すると実装密度が上るとともに接地
端子が内部電極で共通的に用いることができるた
め、端子電極数は単機能チツプコンデンサーで構
成するときより少なくて良い特長を有するように
なる。更に次のステツプとして磁器コンデンサー
の表面を用いて機能回路を構成することが考えら
れる。このときにコンデンサーが高誘電率である
ために電極間に分布容量が発生し、回路上問題が
あつた。この問題を解決する方法として誘電体素
子の必要な部分に再結晶性焼結型低温ガラス層よ
りなる絶縁層を設け、この絶縁層上に抵抗を設け
る方法（特公昭43−18015号）、或いは誘電体素子
上に略全面的にこの誘電体素子と熱膨張が略等し
い弱誘電体の層を形成し、この弱誘電体層上に上
記コンデンサー自体に跨つてR.IC素子等の電気
部品を装着する方法（特公昭46−40129号）等の
技術が見られる。このことを第１図の概略図を用
いて説明する。第１図において１は誘電体層、２
は内部電極、３は配線電極、４は厚膜抵抗、５は
半導体素子、６は低誘電率層（ガラス）を示す。
誘電体層１上にガラス等の低誘電体層６を設ける
ことによつて配線電極３、厚膜抵抗４、半導体素
子５が誘電体層１と直接に接触しない構成となつ
ている。この方法は平面回路を構成するときには
有効であるが、３次元的に構成する場合、例えば
誘電体層１の両面に回路実装するとき、或いは平
面回路を構成し誘電体層１の端部を通つてマザー
ボード（プリント基板）へ信号回路を構成すると
きが考えられる。何れの場合にも誘電体層１の端
部を配線経路に取る必要があり、このままでは分
布容量が発生する。そこでガラス等の低誘電率材
料を端部にも施こすことが考えられるが、通常途
布、或いは印刷で行なう場合、誘電体層１のエツ
ジ部での処理が製造技術的に困難である。その理
由は誘電体素子の寸法ばらつき、焼結時の反りが
あるためである。エツジ部で配線電極３の下部に
必らず低誘電率６層が介在していなければいけな
いのであるが、端部４面にわたつて処理すること
は工数、歩留まりの点で問題がある。 本発明はこれらの問題点を解決するために為さ
れたもので、分布容量を電気回路として実用でき
る領域まで下げ、３次元的に電気回路を構成でき
るようにした積層回路部品を提供するものであ
る。この目的を達成するために本発明はアルミニ
ウム、ニツケル、クロム、銅、タングステン、マ
グネシウムの内少なくとも１種を有機バインダー
を用いてペースト状態とし、その後これを用いて
印刷、塗布或いは浸漬法の何れかの方法でチツプ
状磁器コンデンサーに膜を形成し、大気中或いは
酸化雰囲気中にて800〜1400℃の温度で熱処理し、
斯かる後磁器コンデンサー上に導体、抵抗、半導
体素子を装着することを特徴とする。 以下本発明の一実施例について第２図，第３図
に基づき詳述する。図において１１は誘電体層、
１２は内部電極、１３は配線電極、１４は厚膜抵
抗、１５は半導体素子、１６はワイヤ、１７は拡
散層を表わす。ところでこのような積層回路部品
を製造するに当つて簡単に説明すると、先ず誘電
体層１１、内部電極１２の構造を持つチツプ状コ
ンデンサーの表層部に内部電極１２に達しない範
囲で各種イオンを熱拡散により拡散させ、低誘電
率化した拡散層１７を形成する。この拡散層１７
はチツプ形状の六面に形成する。この拡散層１７
の上部の平面部に配線電極１３、厚膜抵抗１４を
形成し、一方の平面には半導体素子１５が装着さ
れ、ワイヤボンデイングによつてAu又はAlのワ
イヤ１６にて配線する。このときに上下面及び内
部電極１２との接続は端部で行なう。又このとき
の端部での接続はやはり拡散層１７上に構成する
のでエツジ部での接続も問題なく行なうことがで
きる。 次に製造法について詳細に説明する。内部電極
１２と強誘電体層１１とを一層以上積層して少な
くとも１個以上のコンデンサーを有した積層型コ
ンデンサーを構成する。通常その焼結温度は1000
〜1400℃で行なわれる。その後、この強誘電体基
板の表面（チツプ状のときでは六面）に一定厚み
の強誘電体を構成する以外の異種イオンを拡散さ
せ、表層部のみ低誘電率化しようとするもので、
これが拡散層１７である。拡散層１７の厚みを内
部電極１２層まで至らないようにするためには、
グリーンシートの積層を行なうときに予じめ厚く
積層すると良い。これは焼結のときの反り或いは
基板としての強度を十分に確保する点でも有効で
ある。一例として基板厚みは１mm前後が最適であ
る。断面方向で内部電極１２が中心部に1/3の厚
みで構成され、上面に1/3、下面に1/3の電極層を
持たない強誘電体層（容量値に関与しない部分）
を構成することが考えられる。この積層チツプ状
強誘電体基板の表面に一定厚みの元素を表面から
拡散させる。元素としては熱拡散が起り易いこと
と低誘電率化することに効果が大きいことが要求
される。この要求に対してアルミニウム、ニツケ
ル、クロム、銅、タングステン、マグネシウムの
金属粉末がこれらの要求に答え得る特性を示すこ
とが分かつた。拡散させる方法として上記金属粉
末の内、少なくとも１種に有機バインダーを加え
てペースト状態にし、内部電極を有して焼結され
た積層誘電体に印刷、塗布或いは浸漬法の何れか
の方法で金属ペーストの膜を作る。斯かる後にこ
の金属元素が金属イオンとして或いは金属酸化物
として積層誘電体基板へ拡散する温度で熱処理を
行なう。熱処理温度としては800〜1400℃が最適
である。800℃以下では熱拡散が起らないし、
1400℃以上では強誘電体層の特性を劣化させる。
熱処理するときの雰囲気としては大気中、或いは
酸化雰囲気中にて行なうことが好ましい。このよ
うに本発明方法では熱拡散という技術を用いるこ
とによつて表層部に均一に低誘電体層を構成でき
るために、分布容量を実用範囲内に下げて３次元
的に回路構成できる素子の製造が可能になつた。
この基板を用いて、一方に導体、抵抗を装着して
機能回路が得られ、他にCRモジユール、LCモジ
ユールとしても実現可能で用途は広いものがあ
る。 以下具体例について説明する。 〔具体例１〕 誘電率4500の特性を有するチタン酸バリウムの
シートと内部電極材としてのパラジウムを交互に
積層し、12×12mm、厚み1.2mmのチツプ状に打ち
抜く。このようにして積層した誘電体チツプを焼
成温度1350℃、焼成時間２時間の焼成条件にて焼
結した。一体焼結された積層コンデンサーは９×
９mm、厚み0.9mmとなつた。内部電極層は厚み方
向に３等分した中央部に介在し、複数個のコンデ
ンサーを構成する電極パターンとなつている。又
コンデンサー用内部電極の引出線は焼結された積
層体の周辺部に設けてある。このようにして得ら
れた積層コンデンサーに第１表に示すところの金
属粉末をポリエチレングリコール、カルビトール
系有機バインダーを用いてペースト状態として印
刷、塗布或いは浸漬法の何れかを用いて膜を構成
する。その後乾燥し、第１表に示す熱処理温度、
雰囲気で熱拡散を行なう。このようにして処理さ
れた積層コンデンサーの拡散面にAg／Pd導体ペ
ーストを用いて電極幅0.5mm、長さ４mm、電極間
隔0.4mmの電極パターンを印刷し、850℃−10分で
焼付を行なう。このようにして拡散面上に構成し
た電極間の容量をキヤパシタンスブリツジを用い
て測定した結果も第１表に示す。この結果より拡
散層が低誘電率化していることが分る。又拡散層
の厚みはＸ線マイクロアナライザーにて0.1〜0.2
mmの範囲で起つていることを確認した。尚端子電
極を設けている縁端部は50μm程度研摩すること
によつて新しいパラジウム内部電極が露出してく
る。このように本発明方法にて高誘電率の表層部
に３次元的に均一な低誘電率層を構成でき、コン
デンサーを基板とした高密度回路部品が得られ
た。

〔具体例２〕

誘電率100の特性を有する酸化チタンを用いて
グリーンシートを作成し、内部電極として白金−
パラジウムを交互に積層し、11×11mm、厚み1.1
mmのチツプ状に切断する。このようにして切断さ
れた誘電体チツプを焼成温度1400℃、焼成時間２
時間の焼成条件にて焼結した。一体焼結された積
層コンデンサーは９×９mm、厚み0.9mmとなつた。
内部電極は厚み方向に３等分した中央部に介在
し、複数個のコンデンサーを構成している。又、
コンデンサー用内部電極の引出線は具体例１と同
じである。このようにして得られた酸化チタン積
層コンデンサーに第２表に示すところの金属粉末
を具体例１と同じ有機バインダーを用いてペース
トとし、斯かる後に浸漬法と印刷法を用いて厚膜
構成し第２表に示す熱処理を行なつた。このよう
にして処理された酸化チタン積層コンデンサーの
拡散面に具体例１で用いた電極パターンを構成
し、電極間容量を測定した。そのときの結果を第
２表に示す。又拡散層の確難はＸ線マイクロアナ
ライザーによつて行ない、内部電極層まで達して
いないことを確認した。

【表】 本発明は以上述べたように実施し得るものであ
り、酸化チタン、チタン酸バリウム系積層コンデ
ンサー表層部を熱拡散によつて低誘電率化し、そ
の上面に電極、抵抗を構成し、半導体素子を実装
できる高密度回路部品が実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す断面図、第２図は本発明
の一実施例を示す断面図、第３図は同平面図であ
る。 １１……誘電体層、１２……内部電極、１３…
…配線電極、１４……厚膜抵抗、１５……半導体
素子、１６……ワイヤ、１７……拡散層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チツプ状磁器コンデンサーに熱拡散によつて
   低誘電体化した表層部を設け、この表層部上に導
   体、抵抗、半導体素子を実装した積層回路部品。 ２ チツプ状磁器コンデンサーをチタン及びチタ
   ン酸バリウム系磁器コンデンサーとした特許請求
   の範囲第１項記載の積層回路部品。 ３ アルミニウム、ニツケル、クロム、銅、タン
   グステン、マグネシウムの内少なくとも１種を有
   機バインダーを用いてペースト状態とし、その後
   これを用いて印刷、塗布或いは浸漬法の何れかの
   方法でチツプ状磁器コンデンサーに膜を形成し、
   大気中或いは酸化雰囲気中にて800〜1400℃の温
   度で熱処理し、斯かる後磁器コンデンサー上に導
   体、抵抗、半導体素子を装着する積層回路部品の
   製造方法。