JPH09153435A - 厚膜コンデンサ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、安定な特性を導出でき、しかも、
耐湿信頼性にも優れ、製造方法が簡略できる厚膜コンデ
ンサ素子を提供する。 【解決手段】絶縁基板１上に、引出導電部２ａを含む下
部電極２、厚膜誘電体膜３、引出導電部４ａを含む上部
電極４を順次重畳し、該上部電極４に非晶質ガラス膜
５、樹保護膜６を形成するとともに、前記上部電極４を
切り欠き部４ｂを除いて、厚膜誘電体膜３を覆うように
形成した厚膜コンデンサ素子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、誘電体層の製造工
程中の特性の変動を軽減した厚膜コンデンサ素子に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、厚膜コンデンサ素子の構造は、
アルミナセラミックなどの絶縁基板上に、Ａｇを主成分
とする導電性ペーストの印刷・焼きつけにより下部電極
を形成し、下部電極上に、鉛リラクサ型の誘電体ペース
トの印刷・焼きつけにより厚膜誘電体膜を形成し、さら
に、厚膜誘電体膜上に、Ａｇを主成分とする導電性ペー
ストの印刷・焼きつけにより上部電極を形成していた。
このような構造によって、下部電極と上部電極との対向
距離（厚膜誘電体膜の厚み）、対向面積、厚膜誘電体膜
の誘電率によって、下部電極と上部電極との間から所定
容量が発生することになる。

【０００３】具体的な積層構造として、上部電極と下部
電極との短絡を完全に防止するために、厚膜誘電体膜の
平面形状を下部電極、上部電極の平面形状よりも大きく
形成していた。従って、上部電極の全周囲には、厚膜誘
電体膜が露出していることになる。

【０００４】また、実用的には耐湿保護層を形成する必
要があり、保護層としては、３層構造、上部電極側から
結晶化ガラス膜、非晶質ガラス膜、樹脂保護膜を形成し
ていた。結晶化ガラス膜は、例えばホウケイ酸カルシア
系のガラス等が例示でき、その膜厚は５〜１５μｍであ
り、上述の材料を主成分とする結晶化ガラスペーストを
印刷し、８５０℃で焼きつけて形成する。

【０００５】また、非晶質ガラス膜は、例えばホウケイ
酸鉛系のガラス等が例示でき、その膜厚は５〜１５μｍ
であり、上述の材料を主成分とするガラスペーストを印
刷し、６００℃で焼きつけて形成する。

【０００６】このような保護層においては、主として耐
湿効果は、非晶質ガラス膜で行い、結晶化ガラス膜は、
非晶質ガラス成分の流動性が高いことから、上部電極の
全周囲から露出する厚膜誘電体膜に非晶質ガラス成分が
侵入し、厚膜誘電体膜の誘電体率の変動を防止するもの
であり、樹脂保護膜は、高い耐湿性を求めるために形成
されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、保護層を構成
する結晶化ガラス膜や非晶質ガラス膜は、所定ガラスペ
ーストを用いて印刷、及び焼成して形成されるものであ
る。

【０００８】従って、厚膜誘電体層を形成した後に、上
部電極の焼きつけ、結晶化ガラスの焼成、非晶質ガラス
の焼成と都合３回の熱処理工程が発生する。これによ
り、厚膜誘電体膜は、数回の熱履歴のために、特性が変
動してしまうという問題点があった。

【０００９】尚、樹脂保護膜はエポキシ樹脂などであ
り、熱硬化されるものの、この硬化温度は約１５０℃で
あるため、厚膜誘電体層の焼きつけ温度である、例えば
９３０℃前後に比較して非常に低温であるため、特性の
変動には大きな要因とはならない。

【００１０】このような問題を解決すためには、厚膜誘
電体膜を形成した後の熱履歴を減少させることが重要で
ある。上部電極は、所定容量を導出するためには欠くこ
とのできな構成であり、熱履歴減少の対象は、結晶化ガ
ラス膜と非晶質ガラス膜である。

【００１１】仮に、結晶化ガラス膜を省略すると、非晶
質ガラス膜から非晶質ガラス成分の高い流動性により、
その非晶質ガラス成分が上部電極の周囲に露出する厚膜
誘電体層に侵入してしまい、その結果、厚膜誘電体層の
誘電率を大きく変化させてしまう。本発明者が検討した
結果、３回の熱履歴によって生じる容量の変動率に比較
して、非晶質ガラス膜から厚膜誘電体膜に侵入する非晶
質ガラス成分による誘電率の変動に起因する容量変動の
方が大きいことを確認した。

【００１２】仮に、非晶質ガラス膜を省略すると、耐湿
性は、主にエポキシ樹脂の樹脂保護膜のみになり、耐湿
信頼性が大きく低下してしまい、実用的に供さない厚膜
コンデンサ阻止となってしまう。

【００１３】本発明は、上述の種々の問題的に鑑みて案
出されたものであり、その目的は、上部電極と厚膜誘電
体膜との構造の改良によって、厚膜誘電体膜形成した後
の熱履歴を減少させても、比較的に安定な特性を導出で
き、しかも、耐湿信頼性にも優れ、製造方法が簡略でき
る厚膜コンデンサ素子を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明は、絶縁基板上に、引出導電部が延出され
ている下部電極と、該下部電極よりも広い面積を有し、
且つ下部電極を被う厚膜誘電体膜と、該厚膜誘電体膜よ
り広い面積を有し、且つ厚膜誘電体膜を被う、引出導電
部が延出されている上部電極と、保護層とを順次重畳し
て成る厚膜コンデンサ素子において、前記上部電極は、
下部電極の引出導電部分と対向する領域に厚膜誘電体膜
の外周より内側となる切り欠き部を有しており、且つ前
記保護層として、上部電極側より非晶質ガラス膜及び樹
脂保護膜を有している厚膜コンデンサ素子である。

【００１５】

【作用】本発明において、耐湿性保護層として主に作用
する非晶質ガラス膜の非晶質ガラス成分を厚膜誘電体層
に侵入すること防止する膜は上部電極とした。

【００１６】この上部電極を厚膜誘電体膜の略全面、即
ち、下部電極の引出導電部が延出する厚膜誘電体膜の一
方端部を除いて（上部電極の切り欠き部分に相当）、完
全に被覆されている。

【００１７】従って、結晶化ガラス膜を省略して非晶質
ガラス成分が厚膜誘電体膜に侵入することを有効に防止
でき、しかも、結晶化ガラス膜を省略できるため、厚膜
誘電体膜にかかる熱履歴を減少できる。

【００１８】結局、上部電極の切り欠き部から侵入する
若干の非晶質ガラス成分による容量変動率と、熱履歴の
減少による変動率との相関によって、従来よりも容量変
動を抑えることができる厚膜コンデンサ素子となる。

【００１９】仮に、その変動は、切り欠き部の形状によ
っても若干変化するものの、根本的に、結晶化ガラス膜
を省略することができ、製造工程を一工程簡略化できる
ため、その効果は大きい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
説する。図１は本発明の厚膜コンデンサ素子の断面であ
り、図２は、上部電極を形成した状態の平面図である。

【００２１】図１、２において、厚膜コンデンサ素子１
０は、絶縁基板１、引出導電部２ａを含む下部電極２、
厚膜誘電体膜３、引出導電部４ａを含む上部電極４、非
晶質ガラス膜５、樹脂保護膜６とから構成されている。

【００２２】絶縁基板１は、アルミナなどの各種セラミ
ックの耐熱性、絶縁性を有する基板である。

【００２３】この絶縁基板１の表面には、例えば下部電
極２が形成される。下部電極２は、実質的に上部電極４
と対向す矩形状の電極部と、この電極部から外部に延出
するための所定導体幅の引出導電部２ａから成る。

【００２４】引出導電部２ａを有する下部電極２は、厚
膜誘電体膜３の焼きつけ温度でも耐ええるように調整さ
れたＡｇ系（Ａｇ単体またはＡｇ合金）、ガラスフリッ
ト、有機ビヒクルからなる導電性ペーストを所定形状に
印刷し、９３０℃で焼き付け処理して形成される。尚、
その膜厚は、１０μｍ程度である。

【００２５】厚膜誘電体膜３は、引出導電部２ａの一部
を外部に露出するようにして、下部電極２を被覆するよ
うに広い面積で重畳形成される。具体的には、ＢａＴｉ
Ｏ₃や鉛リラクサ型などの誘電体材料を主成分とする誘
電体ペーストを所定形状に印刷塗布し、焼きつけ処理し
て形成されている。上述の誘電体ペーストは、例えばＥ
ＳＬ（エレクトロサイエンスラボラトリーズ社）の＃４
１００などが例示でき、例えば９３０℃で焼きつけ処理
される。尚、厚膜誘電体膜３の厚みは、２０〜６０μｍ
程度である。この厚みは求める容量値によって任意に設
定することができる。また、２０μｍ以上の厚膜誘電体
膜３は、上述のペーストを複数回の印刷によって形成す
ることができる。

【００２６】厚膜誘電体膜３上には、該厚膜誘電体膜３
よりも広い面積で上部電極４が形成されている。この上
部電極４は、実質的に下部電極２と対向す矩形状の電極
部と、この電極部から外部に延出するための所定導体幅
の引出導電部４ａから成る。

【００２７】引出導電部４ａを有する上部電極４は、Ａ
ｇ系（Ａｇ単体またはＡｇ合金）、ガラスフリット、有
機ビヒクルからなる導電性ペーストを所定形状に印刷
し、９３０℃で焼き付け処理して形成される。尚、その
膜厚は、１０μｍ程度である。

【００２８】ここで、図２に示すように、上部電極４の
外観形状は、厚膜誘電体膜３から下部電極２の引出導電
部２ａが延出する厚膜誘電体膜３の端部を除いて、厚膜
誘電体膜３の外観形状よりも大きな形状となっている。
即ち、引出導電部２ａが延出する厚膜誘電体膜３の端部
を除いて、上部電極４は厚膜誘電体膜３を完全に被覆す
るように形成されていることになる。

【００２９】また、上部電極４の一端側には、切り欠き
部４ｂが形成されている。この切り欠き部４ｂは、厚膜
誘電体膜３に形成される上部電極４の印刷ずれなどによ
って、上部電極４の一部が、下部電極２の引出導電部２
ａに短絡することを防止するように、厚膜誘電体膜３の
外周より若干内側に入り込んで形成されるものである。
尚、これにより、厚膜誘電体膜３が上部電極４から露出
するものの、その露出面積を最小にするように寸法され
ている。

【００３０】また、上部電極４の引出導電部４ａは、上
述の下部電極２の引出導電部２ａの延出している方向と
異なる方向に延出されている。

【００３１】上述の上部電極４の切り欠き部４ｂと下部
電極２の引出導電部２ａとの関係の一例として、厚膜誘
電体膜３から下部電極２の引出導電部２ａの幅ｗが、
０．４〜０．５ｍｍとすると、上部電極４の切り欠き部
４ｂの切り欠き幅Ｗは０．６〜０．７ｍｍ程度であり、
切り欠き部４ｂの切り欠き量は、厚膜誘電体膜３の端部
から０．２ｍｍ程度である。尚、上部電極４は、厚膜誘
電体膜３の周囲に、０．３ｍｍ以上にの余裕をもって被
覆されている。

【００３２】このように形成された下部電極２、厚膜誘
電体膜３、上部電極４から成るコンデンサ素子部分の上
には、保護層として、上部電極４側から、非晶質ガラス
膜５、樹脂保護膜６が順次被覆されている。

【００３３】非晶質ガラス膜５は、上部電極４の引出導
電部４ａの一部、下部電極２の引出導電部２ａの一部を
除いて、上部電極４を完全に覆うように被着形成されて
いる。非晶質ガラス膜５は、例えばホウケイ酸鉛系のガ
ラス等が例示でき、その膜厚は２０〜６０μｍであり、
上述の材料を主成分とするガラスペーストを印刷し、６
００℃で焼きつけて形成する。

【００３４】また、非晶質ガラス膜５上には、耐湿性を
より向上させるための樹脂保護膜６が形成されている。
樹脂保護膜６は、例えばエポキシ樹脂などであり、厚膜
技法によって、塗布・印刷され、例えば１５０℃で熱硬
化処理されて形成される。

【００３５】上述の構造の厚膜コンデンサ素子によれ
ば、従来に比較して、断面構造として、非晶質ガラス膜
５の非晶質ガラス成分が、厚膜誘電体膜内に侵入するこ
とを防止するための結晶化ガラス膜を省略したことであ
る。

【００３６】これによって、本発明では、製造工程中の
結晶化ガラス膜の形成工程が省略することができ、製造
方法を簡略化することができる。しかも、この形成工程
を省略することができるため、厚膜誘電体膜３を形成し
た後に、厚膜誘電体膜３にかかる熱履歴回数を減少させ
ることができ、厚膜誘電体膜自身の特性の変化を有効に
防止できる。

【００３７】このように、結晶化ガラス膜を省略したこ
とによる従来の結晶化ガラス膜の動作を、上部電極４に
よって補完している。即ち、厚膜誘電体膜３を略全面に
覆うようにすることによって、非晶質ガラス膜５の非晶
質ガラス成分の流動性による厚膜誘電体膜３内への侵入
を遮断し、これにより、厚膜誘電体膜３に侵入する非晶
質ガラス成分による特性の変動を有効に抑えている。

【００３８】これにより、非晶質ガラス成分の侵入によ
る特性の変動の抑制、熱履歴回数の減少による特性の変
動の抑制によって、厚膜コンデンサ素子の容量特性が安
定化するとともに、さらに、結晶化ガラス膜の省略によ
る製造工程の簡略化が達成できることになる。

【００３９】ここで、本発明者は、従来の厚膜コンデン
サ素子の断面構造、即ち、下部電極、厚膜誘電体膜、上
部電極、結晶化ガラス膜、非晶質ガラス膜、保護樹脂膜
で、厚膜誘電体膜が１．１ｍｍ×０．７ｍｍに対して、
上部電極が０．７ｍｍ×０．５１ｍｍの容量変動率を調
べた。その結果、上部電極を形成した直後の容量に比較
して、結晶化ガラス膜、非晶質ガラス膜、保護樹脂膜ま
で形成すると、−５．５％の容量変動があった。

【００４０】次に、上述の構造で、結晶化ガラス膜を省
略して、上部電極に直接非晶質ガラス膜を形成した場合
には、容量変動率を調べた。その結果、−１０．５％と
非常に大きくなった。

【００４１】さらに、本発明品として、下部電極２と上
部電極４ととの対向面積、対向距離、厚膜誘電体膜の誘
電体率を上述の２つ同一にして、上部電極４を厚膜誘電
体膜３に、切り欠き部４ｂの寸法を０．５ｍｍ×０．２
ｍｍとして、完全に被覆するように形成し、結晶化ガラ
ス膜を省略して非晶質ガラス膜５を形成した。

【００４２】この容量変動は、上部電極４を形成した直
後の容量に比較して、−３．０％であった。

【００４３】以上のことから、本発明においては、切り
欠き部４ｂで厚膜誘電体膜３と非晶質ガラス膜とが接触
するものの、熱履歴減少による特性の安定化などによっ
て、総合的に、全体の容量変動率を小さくすることがで
き、従来の厚膜コンデンサ素子に比較して、非常に有効
な特性を導出することができる。

【００４４】しかしも、結晶化ガラス膜を省略すること
による製造工程の簡略化を勘案すると、実用性、生産性
に優れた厚膜コンデンサ素子となる。

【００４５】尚、上述の実施例において、上部電極４の
外観寸法を、厚膜誘電体膜３の外観寸法に対して充分に
大きくしているが、これを実質的に同一にしてもよく、
また、図３に示すように下部電極２から延びる引出導電
部２ａを厚膜誘電体膜３の対向する両端部から延出する
こともでき、また、図４に示すように、１つの厚膜誘電
体膜３の下部に２つ下部電極２、２を並設し、共通上部
電極４によって接続した構造であっても構わない。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、上部電
極を、厚膜誘電体膜上に、切り欠き部を除いて全面に形
成したため、上部電極上に直接非晶質ガラス膜を形成し
ても、非晶質ガラス成分が厚膜誘電体膜中に侵入するこ
とが有効に抑えることができる。

【００４７】従って、従来に比較してこの非晶質ガラス
成分を遮断する特別な膜、例えば結晶化ガラス膜を介在
させる必要がなく、製造工程が簡略化でき、しかも、厚
膜誘電体膜を形成した後の熱処理工程を減少させること
によって特性の変動を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る厚膜コンデンサ素子の断面図であ
る。

【図２】本発明に係る厚膜コンデンサ素子の平面図であ
る。

【図３】本発明の他の厚膜コンデンサ素子の平面図であ
る。

【図４】本発明の他の厚膜コンデンサ素子の平面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・絶縁基板 ２・・・・・下部電極 ３・・・・・厚膜誘電体膜 ４・・・・・上部電極 ５・・・・・非晶質ガラス膜 ６・・・・・樹脂保護膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に、引出導電部が延出されて
   いる下部電極と、該下部電極よりも広い面積を有し、且
   つ下部電極を被う厚膜誘電体膜と、該厚膜誘電体膜より
   広い面積を有し、且つ厚膜誘電体膜を被う、引出導電部
   が延出されている上部電極と、保護層とを順次重畳して
   成る厚膜コンデンサ素子において、 前記上部電極は、下部電極の引出導電部分と対向する領
   域に厚膜誘電体膜の外周より内側となる切り欠き部を有
   しており、且つ前記保護層として、上部電極側より非晶
   質ガラス膜及び樹脂保護膜を有していることを特徴とす
   る厚膜コンデンサ素子。