JPH11312855A

JPH11312855A - コンデンサ内蔵基板

Info

Publication number: JPH11312855A
Application number: JP10118211A
Authority: JP
Inventors: Norimitsu Fukamizu; 則光深水; Yuzuru Matsumoto; 譲松本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】コンデンサの占める投影面積の極小化を図るこ
とができるとともに、大容量を得ることができ、さらに
コンデンサからの不要なノイズの漏洩を抑制できるコン
デンサ内蔵基板を提供する。【解決手段】絶縁層７を複数積層してなる絶縁基体９内
に、絶縁層７の積層方向に形成された第１電極１１と、
該第１電極１１の外周に同心状に形成された筒状第２電
極１３とを具備するコンデンサＣを形成したもので、第
１電極１１は柱状または筒状であることが望ましい。ま
た、筒状第２電極１３の外周に、第１電極１１と電気的
に接続される筒状第１電極１５を同心状に形成してなる
ことが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサ内蔵基
板に関し、特に携帯通信用電話機等の高周波回路無線機
に使用される高周波モジュール基板等のコンデンサ内蔵
基板に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、電子機器は小型軽量化、携帯化が進
んでおり、それに用いられる回路ブロックもその動向に
呼応する形で、小型軽量薄型化、表面実装化、更には複
合モジュール化が押し進められている。

【０００３】このような動向の中で、セラミックを用い
た高周波モジュール基板が、素子内蔵による小型化や、
低誘電損失性等の特徴から多用されている。

【０００４】このセラミック高周波モジュール基板は次
のような特徴を有している。低損失高誘電率誘電体材
料を用いて、基板内部に共振器等を内蔵し小型化を図
る。パワーアンプブロックやシンセサイザブロック等
の各機能ブロックをモジュールとして構成し、それぞれ
の機能ブロックは必要に応じてブロック毎もしくはまと
まってその投影面積の極小化を図ると同時に、キャビテ
ィ構造を用いて搭載される部品を含めた総高さを押さ
え、低背化を図る。

【０００５】このような高周波モジュール基板は、一般
に絶縁層を形成するグリーンシートを複数積層するとと
もに、コンデンサを形成する部分ではグリーンシートの
両面に対向電極を形成することにより、作製されてい
た。その為に、絶縁層の積層数が増え、工程が複雑にな
り、最悪の場合基板の高さを大きくする必要が生じた
り、対向電極の存在ゆえ、モジュールの配置に制約を受
けモジュールの実投影面積が大きくなってしまうといっ
た問題があった。

【０００６】また、より大きい容量を得るためには、対
向電極間の絶縁層の比誘電率がその他の絶縁層より高い
絶縁層材料を用いる必要があり、この場合には、同一平
面は同一材料で構成されるため、比誘電率の高い絶縁層
の上下に形成された配線間で不要な容量が発生したり、
回路上の干渉が生じる虞があった。

【０００７】このような問題を解決するために、特開平
８−１４８３６８号公報には、基板の厚み方向に形成さ
れた電源用ビアと、この電源用ビアと同心円状に複数形
成されたＧＮＤ用ビアとから構成され、電源用ビアとＧ
ＮＤ用ビアとの間に静電容量を持たせたコンデンサを有
する基板が開示されている。

【０００８】このようなコンデンサを有する基板では、
コンデンサ実装スペースを低減し、コンデンサの占める
投影面積の極小化を図ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
ンデンサ内蔵基板では、電源用ビアとＧＮＤ用ビアとの
間に静電容量を発生させていたため、大きな静電容量を
発生させることはできないという問題があった。

【００１０】また、高周波用途においては、例えば、コ
ンデンサに隣接してフィルタに設けた場合、コンデンサ
を構成するビアの間より不要なノイズが漏れだし、フィ
ルタにノイズとして入り込むという問題があった。

【００１１】一方、従来のグリーンシートを積層して基
板を作製する方法では、グリーンシートの厚み方向に電
極を形成するには、ビアにより形成する手段しか存在し
なかった。

【００１２】本発明は、コンデンサの占める投影面積の
極小化を図ることができるとともに、大容量を得ること
ができ、さらにコンデンサからの不要なノイズの漏洩を
抑制できるコンデンサ内蔵基板を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のコンデンサ内蔵
基板は、絶縁層を複数積層してなる絶縁基体内に、前記
絶縁層の積層方向に形成された第１電極と、該第１電極
の外周に同心状に形成された筒状第２電極とを具備する
コンデンサを形成したものである。ここで、第１電極は
柱状または筒状であることが望ましい。また、筒状第２
電極の外周に、第１電極と電気的に接続される筒状第１
電極を同心状に形成してなることが望ましい。さらに、
第１電極と筒状第２電極との間、および前記筒状第２電
極と筒状第１電極との間の絶縁層は、その他の絶縁層よ
りも比誘電率を高することが望ましい。

【００１４】本発明のコンデンサ内蔵基板は、例えば、
（ａ）あらかじめ準備した支持基板上に導電性ペースト
を塗布する工程と、（ｂ）少なくともセラミックまたは
ガラスセラミックからなる絶縁性材料と、光硬化可能な
樹脂とを含有するスリップを、前記支持基板の上面およ
び前記導電性ペーストの上面に塗布し、乾燥して絶縁層
成形体を形成する工程と、（ｃ）該絶縁層成形体を露光
現像して電極用貫通孔を形成し、該電極用貫通孔に導電
性ぺーストを充填する工程と、（ｄ）前記（ｂ）工程か
ら前記（ｃ）工程を繰り返して積層成形体を作製する工
程と、（ｅ）該積層成形体を所定温度で焼成する工程を
具備する製造方法により作製される。

【００１５】このような製造方法では、従来のグリーン
シートを積層するグリーンシート積層法では作製が困難
であった、絶縁層の積層方向に形成される第１電極や第
２電極のような電極の作製が可能となる。つまり、従来
のグリーンシート積層法では、グリーンシートにリング
状の貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性ペーストを充
填したものを積層することは理論的に不可能であった
が、上記方法によれば容易に作製できる。また、上記方
法によれば電極間の絶縁層材料の変更も容易であり、コ
ンデンサ内の絶縁層材料と、コンデンサ外の絶縁層材料
とが異なるコンデンサ内蔵基板も容易に作製できる。

【００１６】

【作用】本発明のコンデンサ内蔵基板は、コンデンサの
実投影面積の縮小を図ることができ、大容量のコンデン
サを内蔵できるとともに、コンデンサからの不要なノイ
ズの漏洩を抑制でき、さらにコンデンサの任意の位置へ
の配置が可能となり、コンデンサを内蔵しかつ高密度な
実装を可能とする高周波モジュール基板を構成すること
ができる。

【００１７】即ち、絶縁層の積層方向に第１電極と、こ
の第１電極のまわりに形成された筒状第２電極とからコ
ンデンサを形成したので、従来のグリーンシートを積層
して基板を作製する方法では不可能な筒状電極を有する
ため、より大きな静電容量が得られる。また、筒状の電
極によりコンデンサが包囲された形状となるため、コン
デンサからの不要なノイズの漏洩を抑制できる。さら
に、従来のグリーンシート間に電極を形成する場合と比
較して、コンデンサの電極を基板の厚み方向に形成でき
るため、コンデンサの実投影面積を縮小することがで
き、また、基板の任意の位置にコンデンサを形成するこ
とができ、その他の基板の部分を有効に利用することが
でき、高密度実装が可能となる。

【００１８】また、筒状第２電極の外周に、第１電極と
電気的に接続される筒状第１電極を同心状に形成するこ
とにより、さらに大容量を得ることができる。また、複
数の筒状第２電極と複数の筒状第１電極を交互に形成
し、第１電極同士および第２電極同士を接続することに
より、さらに大容量を得ることができる。

【００１９】また、第１電極と筒状第２電極との間、お
よび筒状第２電極と筒状第１電極との間の絶縁層は、そ
の他の絶縁層よりも比誘電率を高くすることにより、さ
らなる大容量化を図ることができる。

【００２０】第１電極同士および第２電極同士がそれぞ
れ電気的に接続されており、絶縁基体の同一主面に延設
することにより、他の電子部品との接続が容易となる。

【００２１】本発明のコンデンサ内蔵基板は、例えば、
携帯通信用電話機等の高周波回路無線機に利用する高周
波回路基板等に使用される高周波モジュール基板として
用いられる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のコンデンサ内蔵
基板の斜視図である。このようなコンデンサ内蔵基板
は、多数個を一体化して製作し、焼成後に分割溝に沿っ
て分割して作製される。図１において、コンデンサ内蔵
基板の表面には、表面電極（配線）１が形成され、抵抗
器やコンデンサ等のチップ部品２が接続されている。表
面には、電極の他に、電子部品を収納するキャビティ
３、及び側面には入出力端子、電源端子、グランド端子
等の端子が端面電極４として形成されている。

【００２３】そして、コンデンサ内蔵基板の一角には、
図１および図２に示すようにコンデンサＣが作製されて
いる。

【００２４】本発明のコンデンサ内蔵基板は、図３に示
すように、絶縁層７ａ〜７ｅを複数積層してなる絶縁基
体９内に、絶縁層７の積層方向に形成された柱状第１電
極１１と、該柱状第１電極１１の外周に形成された筒状
第２電極１３とを具備するコンデンサＣが形成されてい
る。筒状第２電極１３の外周に、該筒状第２電極１３と
同心状に筒状第１電極１５が形成され、該筒状第１電極
１５が柱状第１電極１１と電気的に接続されている。こ
の筒状第１電極１５の外周には、同様にして筒状第２電
極１７が形成されている。

【００２５】筒状第２電極１３、１７、および筒状第１
電極１５は、図４に示すように、断面四角枠形に形成さ
れている。これらの筒状第２電極１３、１７、および筒
状第１電極１５は円筒状であっても良い。

【００２６】柱状第１電極１１および筒状第１電極１５
は絶縁基体９の上面（主面）に延設され、電源用電極１
９により導通されている。一方、筒状第２電極１３、１
７は、絶縁基体９の下面（主面）に延設され、グランド
用電極２１により導通されている。このグランド用電極
２１は、端面電極４により絶縁基体９の側面を介して絶
縁基体９の上面に延設されている。尚、グランド用電極
２１を、端面電極４により絶縁基体９の側面を介して絶
縁基体９の上面に延設したが、内部配線やビアホール導
体を介して絶縁基体９の上面に延設しても良い。また、
電源用電極１９やグランド用電極２１を、ビアホール導
体や配線基板等により絶縁基体９の内部に延設し、絶縁
基体９内部で容量を取り出すようにしても良い。

【００２７】また、第１電極１１、１５と第２電極１
３、１７との間の絶縁層７は、コンデンサＣ外の絶縁層
７と同一材料により形成されている。第１電極１１、１
５と第２電極１３、１７との間の絶縁層７を、コンデン
サＣ外の絶縁層７よりも比誘電率の大きい材料により形
成しても良く、この場合には静電容量を大きくすること
ができる。

【００２８】本発明のコンデンサ内蔵基板の具体的な製
造方法について説明する。先ず、絶縁層７となるスリッ
プ材を作成する。

【００２９】スリップ材は、例えば、セラミック原料粉
末と、光硬化可能なモノマー、例えばポリオキシエチル
化トリメチロールプロパントリアクリレートと、有機バ
インダ、例えばアルキルメタクリレートと、可塑剤と
を、有機溶剤、例えばエチルカルビトールアセテートに
混合し、ボールミルで混練して作製される。

【００３０】セラミック原料粉末としては、例えば、金
属元素として少なくともＭｇ、Ｔｉ、Ｃａを含有する複
合酸化物であって、その金属元素酸化物による組成式を
（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ₃−ｘＣａＴｉＯ₃（但し、式中
ｘは重量比を表し、０．０１≦ｘ≦０．１５）で表され
る主成分１００重量部に対して、硼素含有化合物をＢ₂
Ｏ₃換算で３〜３０重量部、アルカリ金属含有化合物を
アルカリ金属炭酸塩換算で１〜２５重量部添加含有して
なるものが用いられる。

【００３１】尚、上述の実施例では溶剤系スリップ材を
作製しているが、上述のように親水性の官能基を付加し
た光硬化可能なモノマー、例えば多官能基メタクリレー
トモノマー、有機バインダ、例えばカルボキシル変性ア
ルキルメタクリレートを用いて、イオン交換水で混練し
た水系スリップ材であっても良い。

【００３２】セラミック原料粉末としては、例えば、ガ
ラス材料であるＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、Ｍｇ
Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃を主成分とする結晶化ガラス粉末７０重量
％とセラミック材料であるアルミナ粉末３０重量％とか
らなるものも用いられる。セラミック原料粉末は、特に
限定されるものではない。

【００３３】また、第１電極１１、１５、第２電極１
３、１７、電源用電極１９、グランド用電極２１、ビア
ホール導体、内部配線および表層導体等となる導電性ペ
ーストを作製する。導電性ペーストは、低融点で且つ低
抵抗の金属材料である例えば銀粉末と、硼珪酸系低融点
ガラス、例えばＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＢａＯガラス、Ｃ
ａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂ガラス、ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃
−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂ガラスと、有機バインダ、例えば
エチルセルロースとを、有機溶剤、例えば２，２，４−
トリメチル−１，３−ペンタジオ−ルモノイソブチレ−
トに混合し、３本ローラーにより均質混練して作製され
る。

【００３４】そして、まず、支持基板上に、導電性ペー
ストを塗布してグランド用電極２１となる導電部材を形
成する。この導電部材の上面および支持基板の上面に、
上述のスリップ材をドクターブレード法によって塗布・
乾燥して、絶縁層７ａとなる絶縁層成形体を形成する。
ここで、支持基板としては、マイラーフイルムを用い、
焼成工程前に取り外される。

【００３５】次に、絶縁層成形体に電極用の貫通孔の形
成を行う。貫通孔の形成は、露光処理、現像処理、洗浄
・乾燥処理により行う。露光処理は、絶縁層成形体上に
貫通孔が形成される領域が遮光されるようなフォトター
ゲットを載置して、超高圧水銀灯（１０ｍＷ／ｃｍ²）
を光源として用いて露光を行なう。

【００３６】これにより、貫通孔が形成される領域の絶
縁層成形体においては、光硬化可能なモノマの光重合反
応がおこらず、貫通孔が形成される領域以外の絶縁層成
形体においては、光重合反応が起こる。ここで光重合反
応が起こった部位を不溶化部といい、光重合反応が起こ
らない部位を溶化部という。

【００３７】現像処理は、絶縁層成形体の溶化部を現像
液で除去するもので、具体的にはトリエタノールアミン
水溶液を現像液として用いてスプレー現像を行う。この
現像処理により、絶縁層成形体に８０〜１００μｍ径の
貫通孔を形成することができる。その後、絶縁層成形体
を現像により生じる不要なカスなどを洗浄、乾燥工程に
より完全に除去する。

【００３８】次に、貫通孔へ導体ペーストの充填・乾燥
して、第２電極１３、１７の一部となる導体部材を形成
する。具体的には、上述の工程で形成した貫通孔内に上
述の導電性ペーストを充填し、乾燥する。貫通孔に相当
する部位のみに印刷可能なスクリーンを用いて印刷によ
って導体部材を形成し、その後、８０℃で１０分乾燥す
る。尚、絶縁層成形体には、必要に応じてその厚み方向
に露光現像によりビアホールを形成し、導体ペーストを
充填し、ビアホール導体を形成しても良い。

【００３９】次に、所望により、絶縁層成形体上に上述
の導電性ペーストを塗布し、内部配線パターンを形成す
る。尚、膜厚の厚い内部配線パターンを形成するには、
スリップ材をドクターブレード法によって塗布・乾燥し
て、内部配線パターンの厚みに相当する絶縁層成形体を
作製し、この絶縁層成形体に露光現像により内部配線パ
ターンの形状に貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性ペ
ーストを充填することにより作製できる。

【００４０】また、コンデンサＣ内部の絶縁層材料を比
誘電率の高い材料とするためには、上記して作製された
絶縁層成形体の第２電極１７の内部となる領域を露光現
像により除去し、この凹部に、比誘電率が高いセラミッ
ク原料と、光硬化可能なモノマーを含むスリップ材を充
填して高誘電率絶縁層成形体を形成し、露光現像によ
り、第２電極１３、１７が形成される部分の高誘電率絶
縁層成形体を除去して貫通孔を形成し、この貫通孔に上
記したように導電性ペーストを充填することにより形成
できる。

【００４１】次に、上記したようにして絶縁層７ｂとな
る絶縁層成形体を形成し、第１電極１１、１５と第２電
極１３、１７となる部分に、貫通孔を形成し、この貫通
孔に導電性ペーストを充填する。

【００４２】上記のような工程を繰り返して、絶縁層７
ｅとなる絶縁層成形体を形成し、この絶縁層成形体に第
１電極１１、１５となる貫通孔を形成し、この貫通孔に
導電性ペーストを充填し、さらに、絶縁層７ｅとなる絶
縁層成形体の上面に、導電性ペーストを塗布して、電源
用電極１９となる導電部材を形成する。所望により導電
性ペーストを塗布して表層導体を形成する。

【００４３】このようにして作製された積層成形体を、
必要に応じて、プレスで形状を整えたり、分割溝を形成
したり、また支持基板を取り外す。次に、脱バインダー
工程と、本焼成工程からなる焼成を行ない、脱バインダ
ー工程において、含まれている有機バインダ、光硬化可
能なモノマを消失し、本焼成工程により焼結する。

【００４４】その後、必要に応じて、表面処理として、
厚膜抵抗体膜や絶縁膜の印刷・焼きつけを行ない、メッ
キ処理、さらにＩＣチップを含む電子部品の接合を行う
ことにより、本発明のコンデンサ内蔵基板が作製され
る。

【００４５】以上のように構成されたコンデンサ内蔵基
板では、絶縁層７の積層方向に柱状第１電極１１と、こ
の柱状第１電極１１のまわりに形成された筒状第２電極
１３、筒状第１電極１５、筒状第２電極１７とからコン
デンサＣを形成したので、従来のグリーンシートを積層
して基板を作製する方法では不可能な筒状電極を有する
ため、より大きな静電容量が得られる。

【００４６】また、従来のグリーンシート間に電極を形
成する場合と比較して、コンデンサの電極を基板の厚み
方向に形成できるため、コンデンサの占める実投影面積
を縮小することができ、また、基板の任意の位置にコン
デンサを形成することができ、その他の基板の部分を有
効利用でき、高密度実装が可能となる。

【００４７】さらに、コンデンサＣが筒状の電極により
包囲された形状となるため、この筒状の電極がノイズの
シールドとなり、コンデンサで発生するノイズが外部に
漏出することがなく、例えば、隣接して設けられたフィ
ルタに悪影響を与えることがない。

【００４８】また、筒状第２電極と筒状第１電極を交互
に形成し、第１電極同士および第２電極同士を接続する
ことにより、さらに大容量を得ることができる。

【００４９】また、柱状第１電極１１と筒状第２電極１
３との間、筒状第２電極１３と筒状第１電極１５との
間、筒状第１電極１５と筒状第２電極１７との間に、そ
れ以外の絶縁層よりも比誘電率の高い絶縁層を形成する
ことにより、さらなる大容量化を図ることができる。

【００５０】第１電極１１、１５同士および第２電極１
３、１７同士がそれぞれ電気的に接続されており、絶縁
基体９の同一主面に延設することにより、他の電子部品
との接続が容易となる。

【００５１】尚、上記した柱状第１電極１１を形成せ
ず、筒状第１電極と筒状第２電極のみでコンデンサＣを
作製しても良い。

【００５２】

【発明の効果】本発明のコンデンサ内蔵基板は、コンデ
ンサの実投影面積の縮小を図ることができるとともに、
大容量のコンデンサを内蔵でき、さらにコンデンサの基
板の任意の位置への配置が可能となり、さらにまた、コ
ンデンサが筒状の電極により包囲された形状となるた
め、コンデンサから発生するノイズの外部への漏出を防
止することができ、コンデンサを内蔵しかつ高密度な実
装を可能とする高周波モジュール基板を構成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサ内蔵基板を示す斜視図であ
る。

【図２】図１のコンデンサ部分を拡大して示す斜視図で
ある。

【図３】図２の断面図である。

【図４】図３のコンデンサの電極のみを示す平面図であ
る。

【符号の説明】

７・・・絶縁層９・・・絶縁基体１１・・・柱状第１電極１３、１７・・・筒状第２電極１５・・・筒状第１電極１９・・・電源用電極２１・・・グランド用電極Ｃ・・・コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁層を複数積層してなる絶縁基体内に、
前記絶縁層の積層方向に形成された第１電極と、該第１
電極の外周に同心状に形成された筒状第２電極とを具備
するコンデンサを形成したことを特徴とするコンデンサ
内蔵基板。
【請求項２】第１電極は柱状または筒状であることを特
徴とする請求項１記載のコンデンサ内蔵基板。
【請求項３】筒状第２電極の外周に、第１電極と電気的
に接続される筒状第１電極を同心状に形成してなること
を特徴とする請求項１または２記載のコンデンサ内蔵基
板。
【請求項４】第１電極と筒状第２電極との間、および前
記筒状第２電極と筒状第１電極との間の絶縁層は、その
他の絶縁層よりも比誘電率が高いことを特徴とする請求
項１乃至３のいずれかに記載のコンデンサ内蔵基板。