JPH104030A - 薄型積層コンデンサ - Google Patents

薄型積層コンデンサ

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JPH104030A
JPH104030A JP15658296A JP15658296A JPH104030A JP H104030 A JPH104030 A JP H104030A JP 15658296 A JP15658296 A JP 15658296A JP 15658296 A JP15658296 A JP 15658296A JP H104030 A JPH104030 A JP H104030A
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JP
Japan
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thin
electrode layer
capacitor
electrode
layer
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JP15658296A
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English (en)
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Mitsuo Usami
光雄 宇佐美
Masaru Miyazaki
勝 宮崎
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のセラミックコンデンサを50ミクロン
程度まで薄くすると簡単に応力で割れてしまい、薄型で
大容量のコンデンサがなかった。 【解決手段】 ウエハ上にコンデンサを作製して積層す
る。ウエハを薄くして金属の固相拡散接合似よって接合
する。上下の貫通孔はシリコンを薄くしてエッチングで
開ける。 【効果】 薄型で曲げに強い大容量のコンデンサを製造
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は薄型で曲げに強い積
層コンデンサに関する発明である。
【0002】
【従来の技術】従来技術は電子情報通信ハンドブック
(オーム社発行1990年4月30日第1版第2刷発
行)516から517ページなどに記されている。この
構造を図3に示す。この構造では酸化チタンなどを主材
料とする誘電体セラミクスを焼結して図3の例では第1
セラミック層32、第2セラミック層33、第3セラミ
ック層34を多層に積層した断面図のようになってい
る。左右には電極31と別の電極35が取り付けられて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この各層のセラミック
の厚さは50ミクロン程度まで薄くすることは可能であ
るがセラミックは粗い粒子が結合しているため極めて欠
陥密度が大きくわずかな点圧などで簡単に割れてしま
う。従って厚さが200ミクロン以下を要求される薄型
ICカードでは曲げに耐えることができない。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する第
1の手段はシリコンウエハ主面上に第1の電極層と第2
の電極層をもっていて第1の電極層と第2の電極層の間
には誘電体層があって、第1の電極層と第2の電極層は
それぞれシリコンウエハに開けられた貫通孔によってシ
リコン裏面に接合電極がそれぞれとられる構造の薄型コ
ンデンサがあって他の同様の構造をもつ薄型コンデンサ
の接合電極とが位置合わせされて接合することを特徴と
する薄型積層コンデンサとすることである。
【0005】上記の課題を解決する第2の手段はシリコ
ンウエハ主面上に第1の電極層と第2の電極層をもって
いて第1の電極層と第2の電極層の間には誘電体層があ
って、第1の電極層と第2の電極層はそれぞれシリコン
ウエハに開けられた貫通孔によってシリコン裏面に下部
接合電極がそれぞれとられる構造で同様に主面の表面に
も第1の電極層と第2の電極層に接続される上部接合電
極をもつ構造の薄型コンデンサがあって他の同様の構造
をもつ薄型コンデンサの接合電極とが位置合わせされて
ひとつの薄型コンデンサの下部電極と別の薄型コンデン
サの上部電極が接合することを特徴とする薄型積層コン
デンサとすることである。
【0006】上記の課題を解決する第3の手段は薄型コ
ンデンサの接合電極はあらかじめアルゴンの中性原子に
よって表面をクリーニングしたのち接合されることを特
徴とする請求項1および請求項2の薄型積層コンデンサ
とすることである。
【0007】上記の課題を解決する第4の手段は上記の
主面側の構造はシリオコンオンインシュレータウエハを
用いて形成された後、シリコンオンインシュレータの内
層酸化膜層を境界にして薄くされることを特徴とする請
求項1または請求項2の薄型積層コンデンサとすること
である。
【0008】上記の課題を解決する第5の手段は前記の
誘電体層はバリウムストロンチウム酸化チタンまたはP
ZTによって形成されことを特徴とする請求項1または
請求項2の薄型積層コンデンサとすることである。
【0009】上記の課題を解決する第6の手段は積層す
るコンデンサは一枚のウエハを分割して積層することを
特徴とする請求項2の薄型積層コンデンサとすることで
ある。 上記の課題を解決する第7の手段は同一の層数
のコンデンサを積層して2倍の層数とする請求項2の薄
型積層コンデンサとすることである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例を示してい
る。図1では二枚の薄型コンデンサを向かい合わせ接合
した断面図を示している。コンデンサは上部電極層11
と誘電体層12と下部電極層13からなっている。上部
電極層は上部電極スルーホール14によって、また下部
電極層は下部電極スルーホール15によってシリコン1
6の裏面に接合電極17として取り出される。この接合
電極同士を接続することによって2層の薄型積層コンデ
ンサが形成される。シリコンの厚さは0.1ミクロンメ
ートルから50ミクロンメートル程度である。一般的に
このことを述べると、シリコンウエハ主面上に第1の電
極層と第2の電極層をもっていて第1の電極層と第2の
電極層の間には誘電体層があって、第1の電極層と第2
の電極層はそれぞれシリコンウエハに開けられた貫通孔
によってシリコン裏面に接合電極がそれぞれとられる構
造の薄型コンデンサがあって他の同様の構造をもつ薄型
コンデンサの接合電極とが位置合わせされて接合するこ
とを特徴とする薄型積層コンデンサとなる。基材がきわ
めて純度の高いシリコンを使用するので曲げに強いコン
デンサが製造可能となる。
【0011】図2は本発明の別の実施例を示している。
薄型コンデンサは図1と同様に上部電極層25と誘電体
層26と下部電極層23からなっている。上部電極層は
シリコン部スルーホール29によって、また下部電極層
はスルーホールによってシリコン28の裏面に下部接合
電極29aして取り出される。上部電極層25は上部電
極上部スルーホール21によって上部接合電極22に、
下部電極層は下部電極上部スルーホール27によって上
部接合電極へ取り出される。下部接合電極29aは別の
薄型コンデンサの別の上部接合電極に位置合わせして接
合される。この接合電極同士を接続することによって2
層の薄型積層コンデンサが形成される。このことを一般
的に述べるとシリコンウエハ主面上に第1の電極層と第
2の電極層をもっていて第1の電極層と第2の電極層の
間には誘電体層があって、第1の電極層と第2の電極層
はそれぞれシリコンウエハに開けられた貫通孔によって
シリコン裏面に下部接合電極がそれぞれとられる構造で
同様に主面の表面にも第1の電極層と第2の電極層に接
続される上部接合電極をもつ構造の薄型コンデンサがあ
って他の同様の構造をもつ薄型コンデンサの接合電極と
が位置合わせされてひとつの薄型コンデンサの下部電極
と別の薄型コンデンサの上部電極が接合することを特徴
とする薄型積層コンデンサとなる。
【0012】図4は発明の実施するための工程フローを
示している。図4(a)では酸化膜付きシリコンウエハ
上に下部電極層を付けた工程直後の断面図を示す。図4
(b)では誘電体層を付着した工程直後の断面図を示
す。この誘電体層はバリウムストロンチウム酸化チタン
またはPZTによって形成されことを特徴とする。本発
明のバリウムストロンチウム酸化チタン膜またはPZT
膜はそれぞれ0.01ミクロンから10ミクロンの間で
あれば、通常のカードのまげ、すなわちカードの長手方
向で20センチの変位を許す曲げがあっても特性を変え
ることはない。図4(c)では上部電極層を付着した工
程直後の断面図を示す。図4(d)はシリコンウエハを
薄くした工程直後の断面図を示す。ウエハはシリオコン
オンインシュレータウエハを用いて形成された後、シリ
コンオンインシュレータの内層酸化膜層を境界にして薄
くすると0.1ミクロンメートルまで安定に薄くするこ
とができる。エッチッグ液に水酸化カリウムを用いると
シリコンのみを選択的にエッチングすることができるか
らである。図4(e)では薄くしたシリコンウエハ45
にエッチングによって下部電極スルーホール46と下部
電極スルーホール47を開口した断面図を示している。
図4(f)は上部電極層接合電極48と下部電極接合電
極49を形成した断面図を示している。
【0013】図5は本発明の接合する工程を示してい
る。上側の薄型コンデンサ51と下側の薄型コンデンサ
53は中性アルゴン原子52によって薄型コンデンサの
接合電極はあらかじめアルゴンの中性原子によって表面
をクリーンニングしたのち接合される。このようにする
と接着層が0.1ミクロンから1ミクロンと極めて薄く
できて積層コンデンサにしても厚くならない。また、室
温で接着することができるので、熱膨張による収縮がな
く、信頼性にすぐれた積層コンデンサを実現することが
できる。
【0014】図6は本発明の実施の形態例を示してい
る。図6(a)は薄型コンデンサ付きウエハ上面図61
と薄型コンデンサ付きウエハ平面図62を示している。
図6(b)はウエハを2つ折して接合したコンデンサの
平面図63と断面図64を示している。図6(c)はさ
らに4つ折して接合したコンデンサの平面図65と断面
図66を示している。積層するコンデンサは一枚のウエ
ハを分割して積層することを特徴とする薄型積層コンデ
ンサと同一の層数のコンデンサを積層して2倍の層数と
する薄型積層コンデンサが可能となる。
【0015】図7は本発明をフレキシブルなICカード
に搭載した実施例を示す。図7(a)は積層コンデンサ
71と0.1から200μmの薄型のコイル74と0.
1から200μmの薄型半導体チップ76をカード基板
75の中立面72に挿入して曲げた基板といっしょにこ
れらの積層コンデンサ71と0.1から200μmの薄
型のコイル74と0.1から200μm薄型半導体チッ
プ76が曲がるよう搭載するカードの断面図を示してい
る。図7(b)は図7(a)の平面図を示している。
【0016】図8は図1の断面で示す本発明実施例の上
面図を示している。
【0017】図9は本発明の積層コンデンサをバッテリ
レスの無線カードに搭載したものを示し、図9(a)は
平面図であり、図9(b)は図9(a)の断面図を示
す。スルーホール96はコイルパターン98とつなぎパ
ターン95をショートするための穴を示しており、コイ
ル引出パターン97へ電極が引き出される。このコイル
パターンは銀ペーストのスクリーン印刷やエッチング技
術によって形成される。
【0018】導電性接着剤91は積層コンデンサの上部
電極11とコイル接続端子93を接続するものである。
導電性接着剤は絶縁材料に導電性微粒子を分散した異方
性導電接着剤であってもよい。カード基板94の上に
は、印刷的手法により形成されたコイル部分92が存在
する。
【0019】図10はコイルやコンデンサをカードに組
み込む工程の断面を示したものである。図10(a)は
カード基板の断面を示している。図10(b)は銀ペー
ストなどの導電材料をスクリーン印刷などによってコイ
ルパターンを印刷した断面を示している。図10(c)
は導電性接着材を印刷した直後の工程の断面を示してい
る。図10(d)は積層コンデンサ101を接着した工
程直後の断面をしめしている。この積層コンデンサ10
1の構造はたとえば図1に示す積層コンデンサと同じよ
うな構造を持つものである。図10(e)は接着剤10
3によりカードカバーシート102を接着して完成した
カードの工程直後の断面を示す。
【0020】
【発明の効果】本発明は請求項1の通りシリコンウエハ
主面上に第1の電極層と第2の電極層をもっていて第1
の電極層と第2の電極層の間には誘電体層があって、第
1の電極層と第2の電極層はそれぞれシリコンウエハに
開けられた貫通孔によってシリコン裏面に接合電極がそ
れぞれとられる構造の薄型コンデンサがあって他の同様
の構造をもつ薄型コンデンサの接合電極とが位置合わせ
されて接合することを特徴とする薄型積層コンデンサを
提案している。このような構成のコンデンサによれば、
厚さ1から50ミクロン程度でも10から100マイク
ロファラッドのような大容量で薄型でかつ曲げることが
できるコンデンサを得ることが可能となる。これはシリ
コンに形成されたコンデンサを積層とする構造のために
薄型で大容量が可能となり、フレキシブルICカードな
どの薄型カードの実現をもたらす効果がえられる。具体
的に図7にフレキシブルICカードの構成を示し、図9
に本発明の積層コンデンサを搭載した構成を示す。この
ような図9の構成のカ−ドではコイルとコンデンサによ
ってエネルギをタンクに蓄える電気的な構成の一部をな
す。このとき、コイルは印刷状に構成されるので、巻数
が限定されて、大インダクタンスが実現することが困難
であり、大容量で薄型のコンデンサを必要とする。この
ような薄型で大容量のコンデンサ付カードが実現できる
と、従来に比べて電磁波によるエネルギを貯めやすくな
るので、従来が5から10センチの距離のものが、バッ
テリレスで15から500センチの距離でもカードが動
作できるエネルギを蓄えることが可能となり応用範囲を
ひろくすることができる。
【0021】従来のセラミックコンデンサを50ミクロ
ン程度まで薄くすると簡単に応力で割れてしまい、薄型
で大容量のコンデンサがなかった。従来のセラミックコ
ンデンサでは曲率半径100ミリメートルで簡単にわれ
てしまうが本発明の積層コンデンサでは10ミリメート
ル以下になるまで割れることはなく、極めて顕著な発明
効果をもたらす。本発明ではウエハ上にコンデンサを作
製して積層する。ウエハを薄くして金属の固相拡散接合
によって接合する。上下の貫通孔はシリコンを薄くして
エッチングで開けることにより薄型で曲げに強い大容量
のコンデンサを製造することができる効果を出すことが
できた。
【0022】本発明の積層コンデンサは小さい面積で薄
型により大容量のコンデンサを実現できるので、小さい
面積であるため歩留まりよく経済的に、また薄型である
ので曲げにつよく薄いフレキシブルICカ−ドに向いた
コンデンサ部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す。
【図2】本発明の別の実施例を示す。
【図3】従来のコンデンサの構造を示す。
【図4】本発明の実施フローを示す。
【図5】本発明の実施フローを示す。
【図6】ウエハから積層コンデンサを作製する方法を示
す。
【図7】本発明の別の実施例を示す。
【図8】本発明の別の実施例を示す。
【図9】本発明の別の実施例を示す。
【図10】本発明の別の実施例を示す。
【符号の説明】
11…上部電極層 12…誘電膜層 13…下部電極層 14…上部電極スルーホール 15…下部電極スルーホール 16…シリコン 17…接合電極 21…上部電極上部スルーホール 22…上部接合電極 23…下部電極層 24…絶縁膜層 25…上部電極層 26…誘電膜層 27…下部電極上部スルーホール 28…シリコン 29…シリコン部スルーホール 29a…下部接合電極 29b…別の上部接合電極 31…電極 32…第1セラミック層 33…第2セラミック層 34…第3セラミック層 35…別の電極 41…酸化膜付きシリコンウエハ 42…下部電極層 43…誘電体層 44…上部電極層 45…薄くしたシリコンウエハ 46…上部電極スルーホール 47…下部電極スルーホール 48…上部電極層接合電極 49…下部電極層接合電極 51…上側の薄型コンデンサ 52…中性アルゴン原子 53…下側の薄型コンデンサ 61…薄型コンデンサ付きウエハ上面図 62…薄型コンデンサ付きウエハ断面図 63…二つ折したコンデンサ上面図 64…二つ折したコンデンサ断面図 65…四つ折したコンデンサ上面図 66…四つ折したコンデンサ断面図 71…積層ンデンサ 72…中立面 74…コイル 75…カード基板 76…薄型半導体チップ 91…導電性接着剤 92…コイル部分 93…コイル接続端子 94…カード基板 95…つなぎパターン 96…スルーホール 97…コイル引出パターン 98…コイルパターン 101…積層コンデンサ 102…カードカバーシート 103…接着剤。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコンウエハ主面上に第1の電極層と第
    2の電極層をもっていて第1の電極層と第2の電極層の
    間には誘電体層があって、第1の電極層と第2の電極層
    はそれぞれシリコンウエハに開けられた貫通孔によって
    シリコン裏面に接合電極がそれぞれとられる構造の薄型
    コンデンサがあって他の同様の構造をもつ薄型コンデン
    サの接合電極とが位置合わせされて接合することを特徴
    とする薄型積層コンデンサ。
  2. 【請求項2】シリコンウエハ主面上に第1の電極層と第
    2の電極層をもっていて第1の電極層と第2の電極層の
    間には誘電体層があって、第1の電極層と第2の電極層
    はそれぞれシリコンウエハに開けられた貫通孔によって
    シリコン裏面に下部接合電極がそれぞれとられる構造で
    同様に主面の表面にも第1の電極層と第2の電極層に接
    続される上部接合電極をもつ構造の薄型コンデンサがあ
    って他の同様の構造をもつ薄型コンデンサの接合電極と
    が位置合わせされてひとつの薄型コンデンサの下部電極
    と別の薄型コンデンサの上部電極が接合することを特徴
    とする薄型積層コンデンサ。
  3. 【請求項3】薄型コンデンサの接合電極はあらかじめア
    ルゴンの中性原子によって表面をクリーニングしたのち
    接合されることを特徴とする請求項1および請求項2の
    薄型積層コンデンサ。
  4. 【請求項4】上記の主面側の構造はシリオコンオンイン
    シュレータウエハを用いて形成された後、シリコンオン
    インシュレータの内層酸化膜層を境界にして薄くされる
    ことを特徴とする請求項1または請求項2の薄型積層コ
    ンデンサ。
  5. 【請求項5】前記の誘電体層はバリウムストロンチウム
    酸化チタンまたはPZTによって形成されことを特徴と
    する請求項1または請求項2の薄型積層コンデンサ。
  6. 【請求項6】積層するコンデンサは一枚のウエハを分割
    して積層することを特徴とする請求項2の薄型積層コン
    デンサ。
  7. 【請求項7】同一の層数のコンデンサを積層して2倍の
    層数とする請求項2の薄型積層コンデンサ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5704064A (en) * 1994-12-05 1998-01-06 Vanson Leathers, Inc. Garment with structural vent
US6974547B1 (en) 1998-12-22 2005-12-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flexible thin film capacitor and method for producing the same
WO2014203633A1 (ja) * 2013-06-17 2014-12-24 株式会社村田製作所 フレキシブルケーブル及び電子機器

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