WO2007010705A1 - コンデンサ、コンデンサの製造方法、コンデンサ内蔵基板、およびコンデンサ内蔵基板の製造方法 - Google Patents

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capacitor
hole
green sheet
dielectric layer
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Yoshinori Oyabu
Hiroshi Kunimatsu
Tadahiro Minamikawa
Atsuyoshi Maeda
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Murata Manufacturing Co., Ltd.
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    • H05K2201/096—Vertically aligned vias, holes or stacked vias

Definitions

  • the present invention relates to a capacitor, a substrate with a built-in capacitor, and a method for manufacturing the same.
  • capacitor As an electronic component used in an electronic device, and the capacitor is also required to be miniaturized as the electronic device is miniaturized. In recent years, capacitors have been embedded in mounting boards for further miniaturization.
  • Embedding a capacitor in a mounting board not only has the advantage of reducing the size of an electronic device, but also has the advantage of reducing inductance by shortening the circuit length, so that an electronic device that uses a high-frequency signal is used. In devices, it is particularly important to reduce inductance. From this viewpoint, it is strongly required to embed capacitors in the mounting board.
  • Examples of a capacitor suitable for embedding in a mounting board and a mounting board in which the capacitor is embedded include the capacitor and mounting board described in Patent Document 1.
  • the capacitor described in Patent Document 1 is formed by forming a dielectric layer on a metal foil by a MOD method (organometallic decomposition method) or a sputtering method, and forming a conductive layer on the dielectric layer by a sputtering method (patent Figure 11 of Reference 1).
  • this capacitor is embedded in the substrate, and the circuit of the substrate and the electrode of the capacitor are connected by a circuit conductor formed so as to penetrate the capacitor in the thickness direction. ing.
  • the circuit conductor is described as being a “plated microbarb”.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-39282 (particularly paragraphs 0063-0072 and FIGS. 11-15) Disclosure of the Invention
  • the invention described in Patent Document 1 has the following problems. That is, firstly, in the capacitor described in Patent Document 1, the dielectric layer is formed by a thin film process such as a MOD method or a sputtering method. When the dielectric layer is formed by a thin film process, there is a problem that the film formation cost is relatively high. In addition, since the dielectric layer is formed by a thin film process on a metal foil with a smooth surface, the stress applied when embedding a capacitor in a substrate that is difficult to obtain sufficient adhesion strength between the metal foil and the dielectric layer. The interface between the metal foil and the dielectric layer may be peeled off.
  • a thin film process such as a MOD method or a sputtering method.
  • the via hole is formed by forming a through hole with a laser or the like and then filling the inside of the through hole with a conductor by plating or the like.
  • a dielectric is formed by the heat of the laser beam.
  • contact with the dielectric layer when the conductor is filled by plating will adversely affect the characteristics of the dielectric layer.
  • the present invention has been made in view of such problems, and the interface between the electrode and the dielectric layer has sufficient adhesion strength, and a through-hole is formed or the through-hole is applied. It is an object of the present invention to provide a capacitor and a method for manufacturing the capacitor without adversely affecting the characteristics of the dielectric layer, and to provide a substrate with a built-in capacitor and a method for manufacturing the capacitor.
  • a capacitor according to a preferred embodiment of the present invention includes an dielectric layer, a first capacitor electrode formed on one main surface of the dielectric layer, and A second capacitive electrode formed on the other main surface of the dielectric layer, the dielectric layer having a through conductor reaching one main surface force to the other main surface, and the inside of the through conductor It is characterized in that a through hole is formed.
  • the through hole is formed inside the through conductor, the heat and mechanical shock during the formation of the through hole are directly applied to the dielectric layer. There is no possibility of adversely affecting the characteristics of the dielectric layer that cannot be extended.
  • the connection conductor required for connection to the wiring on the board passes through. For example, even if the connection conductor is formed by wet contact, there is no possibility of adversely affecting the characteristics of the dielectric layer where the plating solution does not directly touch the dielectric layer. .
  • the dielectric layer, the first and second capacitor electrodes, and the through conductor are sintered at the same time.
  • a capacitor-embedded substrate includes a substrate body having a wiring conductor and the capacitor according to claim 1 or 2, and a connection formed inside the through hole.
  • the through conductor and the wiring conductor are electrically connected by a conductor.
  • connection conductor that electrically connects the capacitor and the wiring conductor is formed inside the through hole and must be in direct contact with the dielectric layer. Even in the case of forming with, there is no possibility that the plating solution contacts the dielectric layer and adversely affects the characteristics of the dielectric layer.
  • a method of manufacturing a capacitor according to a preferred embodiment of the present invention includes a dielectric green sheet including a dielectric powder and a binder and having a through hole, and a conductor green sheet including a metal powder and a binder. Preparing a laminate by stacking and pressing the conductor green sheet on both main surfaces of the dielectric green sheet so as to cover at least a part of the through-hole, and the lamination Firing a body to obtain a fired body having a through conductor in which a part of the conductor green sheet is filled inside the through hole, and forming a through hole penetrating the through conductor. It is characterized by having.
  • a through hole is formed inside the through conductor, which adversely affects the characteristics of the dielectric layer in which heat and mechanical shock during the formation of the through hole do not directly reach the dielectric layer. There is no fear. Also, when this capacitor is mounted on a board, it must be connected to the board wiring. Since the connection conductor necessary for the connection may be formed inside the through hole, for example, even when the connection conductor is formed by wet soldering, the dielectric layer in which the plating solution does not directly touch the dielectric layer There is no risk of adversely affecting the characteristics of
  • the dielectric green sheet and the conductor green sheet are manufactured by laminating and firing, it can be manufactured at a lower cost than manufacturing a capacitor by a thin film process.
  • the dielectric layer and the conductor can be manufactured. Bonding strength at the interface of the layer is strengthened, and peeling of the interface can be prevented
  • a method of manufacturing a capacitor-embedded substrate according to a preferred embodiment of the present invention includes a step of preparing a substrate body having a wiring conductor, and placing the capacitor according to claim 1 or 2 on the substrate body. And a step of forming a connection conductor inside the through-hole and electrically connecting the through-conductor and the wiring conductor by the connection conductor.
  • connection conductor is formed in the through hole formed inside the through conductor! /, For example, even when the connection conductor is formed by wet contact, the plating solution is applied to the dielectric layer. There is no possibility of adversely affecting the characteristics of the dielectric layer by the plating solution that cannot be directly touched.
  • a method for manufacturing a capacitor-embedded substrate includes a dielectric green sheet including a dielectric powder and a binder and having a through hole, a metal powder, and a binder.
  • a conductive green sheet, and a laminate by forming the conductor green sheet on both main surfaces of the dielectric green sheet so as to cover at least a part of the through-holes and press-bonding the laminate. Firing the laminate, obtaining a fired body having a through conductor in which a portion of the conductor green sheet is filled inside the through hole, and firing the substrate on a substrate body having a wiring conductor.
  • a step of forming a body a step of forming a through hole penetrating at least the through conductor, a connection conductor is formed inside the through hole, and the through conductor is formed by the connection conductor. Characterized in that it and a step of electrically connecting the wiring conductor.
  • a through hole is formed inside the through conductor, which adversely affects the characteristics of the dielectric layer in which heat and mechanical shock during the formation of the through hole do not directly reach the dielectric layer. There is no fear.
  • the through conductor of the capacitor and the wiring conductor of the board body are electrically connected by a connection conductor formed in the inside of the through hole, for example, when the connection conductor is formed by wet plating, a plating solution is used. There is no risk of adversely affecting the characteristics of the dielectric layer that cannot be directly touched by the dielectric layer.
  • the method for forming the connection conductor is not limited to the wet-type method, but may be formed by a method such as filling with a conductive paste.
  • the present invention is more effective when the connecting conductor is formed by the method.
  • the through-conductor that penetrates the dielectric layer is provided in the capacitor, and the through-hole is formed inside the through-conductor.
  • via holes necessary for electrical connection with the substrate body may be formed inside the through-holes. The liquid does not touch the dielectric layer directly. Therefore, the characteristics of the dielectric layer are not adversely affected when the through hole is formed or electrically connected to the board body.
  • the dielectric green sheet and the conductor green sheet are laminated and fired at the same time, it can be manufactured at a lower cost than a capacitor manufactured by a thin film process, and the dielectric layer and the conductor layer. The bonding strength at the interface becomes stronger, and peeling of the interface can be prevented.
  • FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view showing a first embodiment of a capacitor according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a capacitor built-in substrate according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a process for manufacturing a capacitor and a substrate with a built-in capacitor according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the capacitor built-in substrate according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the capacitor of the comparative example.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a capacitor built-in substrate according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 (a) is a plan view showing a capacitor according to the present invention
  • FIG. 1 (b) is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA in FIG. 1 (a).
  • Capacitor 100 includes dielectric layer 10, first capacitor electrode 21 and first electrode pad 31 formed on one main surface of dielectric layer 10, and dielectric layer 10.
  • the second capacitor electrode 22 and the second electrode pad 32 formed on the other main surface, and the through conductor 11 penetrating the dielectric layer 10 in the thickness direction are provided.
  • the first electrode pad 31 is electrically insulated from the first capacitor electrode 21 and electrically connected to the second capacitor electrode 22 via the through conductor 11.
  • the through conductor 11 is formed integrally with the first electrode pad 31 and the second capacitor electrode 22.
  • the second electrode pad 32 is electrically insulated from the second capacitor electrode 22 and electrically connected to the first capacitor electrode 21 through the through conductor 11.
  • the through conductor 11 is formed integrally with the second electrode pad 32 and the second capacitor electrode 22.
  • a through hole 12 is formed in a substantially central portion of the through conductor 11 so as to penetrate between both main surfaces of the capacitor 100.
  • FIG. 2 is a sectional view showing a capacitor built-in substrate according to the present invention.
  • the capacitor built-in substrate according to the present invention includes a substrate body 200 and the capacitor 100 shown in FIG.
  • Capacitor 100 is bonded to the upper surface of substrate body 200 with a cured resin 210.
  • the cured resin 210 is also formed on the upper surface side of the capacitor 100, and the capacitor 100 is embedded in the cured resin 210.
  • a wiring conductor 201 is formed on the upper surface and inside of the substrate body 200, and the through conductor 11 and the wiring conductor 201 are electrically connected by a connection conductor 202 formed in the through hole 12 of the capacitor 100. It is.
  • a binder composed mainly of lar and toluene and ethanol are mixed at a volume ratio of 1: 1.
  • a dielectric ceramic slurry was prepared by mixing and dispersing the solvent. The mixing ratio of dielectric ceramic powder, binder and solvent was 10:10:80 by volume. The volume of the dielectric powder was calculated by measuring the weight and dividing by the theoretical density (hereinafter, the volume of the powder was calculated similarly). Next, a dielectric ceramic slurry was formed into a sheet by a doctor blade method to obtain a dielectric green sheet having a thickness of 2 ⁇ m.
  • a through hole 42 having a diameter of 160 ⁇ m was formed in the dielectric green sheet 41 by a laser cage.
  • Ni powder having an average particle diameter of 0.5 ⁇ m, a binder mainly composed of polybutyral, and a solvent in which toluene and ethanol are mixed at a volume ratio of 1: 1 are mixed and dispersed.
  • a conductor slurry was prepared. The mixing ratio of Ni powder, binder and solvent was 10:10:80 by volume. Next, the conductor slurry was formed into a sheet by the doctor blade method to obtain a conductor green sheet having a thickness.
  • Al O powder having an average particle diameter of 1.0 ⁇ m was prepared, and polyvinyl butyral was the main component.
  • the binder used as a component and a solvent in which toluene and ethanol were mixed at a volume ratio of 1: 1 were mixed and dispersed to prepare a ceramic slurry for firing assistance.
  • the mixing ratio was 10:10:80 by volume.
  • a ceramic slurry for firing assistance was formed into a sheet shape by the doctor blade method to obtain a green sheet for firing assistance having a thickness of 100 m.
  • a dielectric green sheet 41, a conductor green sheet 43, and a firing auxiliary green sheet 44 were laminated and pressed in the positional relationship shown in FIG. 3 (b) to produce a laminate. More specifically, the firing green sheet 44 is disposed so that the conductor green sheets 43 are in contact with both main surfaces of the dielectric green sheet 41 and the outside of the conductor drain sheet 43 is sandwiched therebetween. At this time, the conductor green sheet 43 is filled into the through hole 42 by pressure bonding, and the through conductor 11 is formed.
  • sintered body 50 including dielectric layer 10, first and second conductor layers 51 and 52, and through conductor 11 was obtained by firing.
  • the thickness of the dielectric layer 10 was 1.2 / ⁇ ⁇ , and the total thickness of the first and second conductor layers 51 and 52 was 15 m.
  • a resist is applied on the first conductor layer 51, exposed to light and developed to be patterned into a predetermined shape, and wet etching is performed to remove a part of the first conductor layer to form a groove 53. Then, as shown in FIG. 3 (d), the first conductor layer 51 was divided into a first capacitor electrode 21 and a first electrode pad 31. Similarly, the second conductor layer 54 was also patterned and divided into the second capacitor electrode 22 and the second electrode pad 32.
  • a through hole 12 having a diameter of 100 ⁇ m was formed by a laser cage so as to be concentric with the through conductor 11 having a diameter of 160 ⁇ m (FIG. 3 (e)).
  • the laser is a force using THG-YAG that is easy to process metal, but is not limited to this.
  • the terminal was brought into contact with the first and second capacitor electrodes 21 and 22, and the voltage of IV was applied to measure the insulation resistance value.
  • the insulation resistance of 10 samples was measured, the resistance value of all samples showed a value of 1 G ⁇ or more, and it was confirmed that they had sufficient insulation.
  • a substrate body 200 having a build-up epoxy substrate force having wiring conductors 201 on the upper surface and inside is prepared, and an uncured epoxy film having a thickness of 50 ⁇ m is formed on the substrate body 200. And place the capacitor 100 on it. Further, an uncured epoxy film was pasted on the capacitor 100 and the force was cured at a predetermined temperature to obtain a cured resin 210. As a result, the capacitor 100 was fixed on the substrate body 200.
  • a through hole 203 having a diameter of 100 m was formed up to the wiring conductor 201 of the substrate body 200 by a C02 laser so as to coincide with the through hole 12 formed in the capacitor 100 (FIG. 4B).
  • a catalyst was applied to the inner wall of the through hole 203 to form a Cu film by electroless plating, and electrolytic plating was performed to fill the through hole 203 with Cu to form a connection conductor 202.
  • the capacitor built-in substrate according to the present invention was completed as shown in FIG. 4 (c).
  • a terminal is brought into contact with connecting conductor 202 electrically connected to first capacitor electrode 21 of capacitor 100 and connecting conductor 202 connected to second capacitor electrode 22, and the voltage of IV
  • connecting conductor 202 electrically connected to first capacitor electrode 21 of capacitor 100 and connecting conductor 202 connected to second capacitor electrode 22, and the voltage of IV
  • a dielectric green sheet, a conductor green sheet, and a firing auxiliary dull sheet were prepared by the same method as in (1) above. However, the dielectric green sheet did not form through holes and was strong.
  • the dielectric green sheet 41, the conductor green sheet 43, and the firing auxiliary green sheet 44 are laminated and pressed as shown in FIG. 5 (a), and fired and sintered under the same conditions as in (3) above. Got the body.
  • the insulation resistance value was the same as that of the example.
  • the insulation began to decline in an average of about 20 hours. It was. This is because when the laser punches out the dielectric layer, the dielectric layer is rapidly exposed to high temperatures and cracks are generated, or residual stress is generated due to temperature changes due to the heat of the laser, and the insulation is likely to deteriorate. It is thought that it was summer.
  • the sintered body 50 shown in FIG. 6 (a) is obtained by the same method as (1) to (4) of Example 1.
  • This sintered body 50 is the same as the sintered body 50 shown in FIG.
  • the sintered body 50 is fixed on the substrate body 200 as shown in FIG. 6 (b) by the same method as in (6) of Example 1.
  • a through hole 203 having a diameter of 100 m reaching the wiring conductor 201 of the substrate body 200 is formed by a THG-YAG laser so as to be concentric with the through conductor 11 having a diameter of 200 m (FIG. 6 (c )).
  • a catalyst is applied to the inside of the through-hole 203 to perform electroless plating, and further, electroplating is performed to fill the through-hole 203 with Cu to form a connection conductor 202, as shown in FIG. 6 (d).
  • the capacitor built-in substrate of this example was completed.
  • a terminal is brought into contact with the connection conductor 202 electrically connected to the first capacitance electrode 21 of the capacitor and the connection conductor 202 connected to the second capacitance electrode 22, and the voltage of IV When the insulation resistance was measured by applying a voltage, it was confirmed that the resistance value exceeded 1G Q in all 10 samples, and a sufficient insulation resistance value was obtained.
  • the material of the dielectric layer is not limited to BaTiO, but SrTiO, Pb (Zr, Ti) 0, etc. may be used.
  • the material of the conductor layer is not limited to Ni, and Cu, Ag, etc. may be used.
  • the substrate body is not limited to the epoxy substrate, and may be a ceramic multilayer substrate.
  • firing was performed using a firing-assisting green sheet, but it was used only for the convenience of firing, and is not an essential component of the present invention.
  • Auxiliary firing It is also preferable to sinter the capacitor without using a green sheet, for example, as described in the example of Japanese Patent Application No. 2005-122597.
  • a through conductor was formed by filling a portion of the conductor green sheet by crimping and firing inside the through hole formed in the dielectric green sheet.
  • the inside of the through hole was printed by a method such as printing. Try filling it with conductive paste. By doing so, the conductor is more reliably filled in the through hole, which is particularly effective when the dielectric layer is relatively thick.
  • THG-YAG laser or CO laser was used, but it is limited to laser power.
  • drilling instead of drilling, drilling or etching may be used. Even when the through hole is formed by a method other than the laser, if the through hole is directly formed in the dielectric layer, the characteristics of the dielectric layer are adversely affected, so the effectiveness of the present invention is not changed.

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Abstract

【課題】貫通孔を形成したり該貫通孔にめっきを施したりしても、誘電体層の特性に悪影響を与えないコンデンサおよびその製造方法を提供する。またこのコンデンサを内蔵したコンデンサ内蔵基板およびその製造方法を提供する 【解決手段】本発明のコンデンサは、誘電体層と、前記誘電体層の一方の主面に形成された第１の容量電極と、前記誘電体層の他方の主面に形成された第２の容量電極とを備え、前記誘電体層は、一方の主面から他方の主面に至る貫通導体を有し、該貫通導体の内部に貫通孔が形成されていることを特徴とする。また、本発明のコンデンサ内蔵基板は、配線導体を有する基板本体と、前記コンデンサとを備え、前記貫通孔の内部に形成された接続導体によって前記貫通導体と前記配線導体とが電気的に接続されていることを特徴とする。

Description

明 細 書
コンデンサ、コンデンサの製造方法、コンデンサ内蔵基板、およびコンデ ンサ内蔵基板の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、コンデンサ、該コンデンサを内蔵するコンデンサ内蔵基板およびそれらの 製造方法に関する。
背景技術
[0002] 電子機器に用いられる電子部品としてコンデンサがあり、電子機器の小型化に伴つ てコンデンサも小型化が要求されている。そして、近年ではさらなる小型化のために、 コンデンサを実装基板内に埋設することが行われている。
[0003] コンデンサを実装基板内に埋設することは、電子機器の小型化という利点のみなら ず、回路長が短縮されることによってインダクタンスが低減されるという利点もあり、高 周波信号を使用する電子機器においては特にインダクタンスを低減することが重要 であるため、この観点からもコンデンサの実装基板内への埋設が強く要求されている
[0004] 実装基板への埋設に適したコンデンサおよびコンデンサを埋設した実装基板の例と しては、特許文献 1に記載のコンデンサおよび実装基板がある。特許文献 1に記載の コンデンサは、金属箔上に MOD法 (有機金属分解法)ゃスパッタ法によって誘電体 層を形成し、該誘電体層上にスパッタ法によって導電層を形成してなる（特許文献 1 の図 11)。そして、特許文献 1の図 14に記載されたプリント配線板は、このコンデンサ を基板に埋め込み、基板の回路とコンデンサの電極とが、コンデンサを厚み方向に 貫くように形成された回路導体によって接続されている。回路導体は、「めっきマイク ロバィァ」であると記載されて 、る。
特許文献 1 :特開 2005— 39282 (特に段落 0063〜0072、図 11〜図 15) 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 特許文献 1に記載された発明には以下の問題点がある。 [0006] すなわち、第 1に、特許文献 1に記載されたコンデンサでは、誘電体層を MOD法や スパッタ法といった薄膜プロセスによって形成している。薄膜プロセスによって誘電体 層を形成すると、成膜コストが比較的高いという問題があった。さらに、表面が平滑な 金属箔上に薄膜プロセスで誘電体層を形成するので、金属箔と誘電体層との間で十 分な密着強度を得にくぐコンデンサを基板に埋め込む際に受ける応力によって、金 属箔と誘電体層の界面が剥離するおそれがある。
[0007] 第 2に、コンデンサの電極とプリント配線板上の回路との接続にいわゆるビアホール が用いられている力 ビアホールを形成することによって誘電体層の特性に悪影響を 与えるという問題があった。これについて詳しく説明すると、ビアホールはレーザなど の方法で貫通孔を形成した後に、該貫通孔の内部にめっきなどによって導体を充填 して形成される力 貫通孔の形成時にレーザビームの熱によって誘電体層の特性に 悪影響を与えることがあるとともに、めっきによる導体充填時にもめつき液が誘電体層 に接触することによって誘電体層の特性に悪影響を与えてしまう。
[0008] 本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、電極と誘電体層との界面が十分 な密着強度を有するとともに、貫通孔を形成したり該貫通孔にめつきを施したりしても 誘電体層の特性に悪影響を与えな ヽ、コンデンサおよびその製造方法を提供するこ と、および係るコンデンサを内蔵したコンデンサ内蔵基板およびその製造方法を提供 することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 上記問題点を解決するために、本発明の好ま ヽ実施形態に係るコンデンサは、誘 電体層と、前記誘電体層の一方の主面に形成された第 1の容量電極と、前記誘電体 層の他方の主面に形成された第 2の容量電極とを備え、前記誘電体層は、一方の主 面力 他方の主面に至る貫通導体を有し、該貫通導体の内部に貫通孔が形成され ていることを特徴とする。
[0010] このように本発明の好ましい実施形態に係るコンデンサでは、貫通孔が貫通導体の 内部に形成されて 1ヽるので、貫通孔の形成時の熱や機械的衝撃が誘電体層に直接 的に及ぶことがなぐ誘電体層の特性に悪影響を及ぼすおそれがない。また、このコ ンデンサを基板に実装するときにも、基板の配線との接続に必要な接続導体は貫通 孔の内部に形成すればよいので、例えば接続導体を湿式めつきで形成する場合で あっても、めっき液が直接誘電体層に触れることがなぐ誘電体層の特性に悪影響を 及ぼすおそれがない。
[0011] さらに、好ましい実施形態に係るコンデンサでは、前記誘電体層と、前記第 1および 第 2の容量電極と、前記貫通導体とは、同時に焼結されてなることが望ましい。
[0012] これにより、薄膜法によって製造されたコンデンサよりも安価であるとともに、誘電体層 と導体 (第 1および第 2の容量電極と貫通導体)とが同時に焼成されることにより、誘 電体層と導体との界面の接合強度が高くなり、基板実装時あるいは実装後に応力を 受けても、界面で剥離が発生する可能性を低減できる。
[0013] 本発明の好ましい実施形態に係るコンデンサ内蔵基板は、配線導体を有する基板 本体と、請求項 1あるいは請求項 2に記載されたコンデンサとを備え、前記貫通孔の 内部に形成された接続導体によって前記貫通導体と前記配線導体とが電気的に接 続されて!ヽることを特徴とする。
[0014] これにより、コンデンサと配線導体とを電気的に接続する接続導体は貫通孔の内部 に形成されて ヽて誘電体層に直接触れて ヽな 、ため、例えば接続導体を湿式めつ きで形成する場合であっても、めっき液が誘電体層に接触して誘電体層の特性に悪 影響を及ぼすおそれがな 、。
[0015] 本発明の好ましい実施形態に係るコンデンサの製造方法は、誘電体粉末とバインダ とを含んでなり貫通孔を有する誘電体グリーンシートと、金属粉末とバインダとを含ん でなる導体グリーンシートと、を用意する工程と、前記誘電体グリーンシートの両主面 に、前記貫通孔の少なくとも一部を覆うように前記導体グリーンシートを重ねて圧着 することにより積層体を形成する工程と、前記積層体を焼成して、前記貫通孔の内部 に前記導体グリーンシートの一部が充填されてなる貫通導体を有する焼成体を得る 工程と、前記貫通導体を貫通する貫通孔を形成する工程と、を有することを特徴とす る。
[0016] これにより、貫通導体の内部に貫通孔が形成されるので、貫通孔形成時の熱や機械 的衝撃が誘電体層に直接的に及ぶことがなぐ誘電体層の特性に悪影響を及ぼす おそれがない。また、このコンデンサを基板に実装するときにも、基板の配線との接 続に必要な接続導体は貫通孔の内部に形成すればよいので、例えば湿式めつきに よって接続導体を形成する場合であっても、めっき液が直接誘電体層に触れることが なぐ誘電体層の特性に悪影響を及ぼすおそれがない。
[0017] また、誘電体グリーンシートと導体グリーンシートとを積層して焼成する方法によって 製造するので、薄膜プロセスによってコンデンサを製造するよりも安価に製造すること 力 Sできる上、誘電体層と導体層の界面の接合力が強くなり、界面の剥離を防止できる
[0018] 本発明の好ましい実施形態に係るコンデンサ内蔵基板の製造方法は、配線導体を 有する基板本体を準備する工程と、請求項 1あるいは請求項 2に記載のコンデンサを 前記基板本体上に載置する工程と、前記貫通孔の内部に接続導体を形成し、該接 続導体によって前記貫通導体と前記配線導体とを電気的に接続する工程と、を有す ることを特徴とする。
[0019] 貫通導体の内部に形成されて ヽる貫通孔に接続導体を形成するようにして!/ヽるので 、例えば接続導体を湿式めつきによって形成した場合でも、誘電体層にめっき液が 直接触れることがなぐめっき液によって誘電体層の特性に悪影響を与えるおそれが ない。
[0020] また、本発明の好ましい実施形態に係るコンデンサ内蔵基板の製造方法は、誘電体 粉末とバインダとを含んでなり貫通孔を有する誘電体グリーンシートと、金属粉末とバ インダとを含んでなる導体グリーンシートと、を用意する工程と、前記誘電体グリーン シートの両主面に、前記貫通孔の少なくとも一部を覆うように前記導体グリーンシート を重ねて圧着することにより積層体を形成する工程と、前記積層体を焼成して、前記 貫通孔の内部に前記導体グリーンシートの一部が充填されてなる貫通導体を有する 焼成体を得る工程と、配線導体を有する基板本体上に前記焼成体を載置する工程と 、少なくとも前記貫通導体を貫通する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔の内部 に接続導体を形成し、該接続導体によって前記貫通導体と前記配線導体とを電気 的に接続する工程と、を有することを特徴とする。
[0021] これにより、貫通導体の内部に貫通孔が形成されるので、貫通孔形成時の熱や機械 的衝撃が誘電体層に直接的に及ぶことがなぐ誘電体層の特性に悪影響を及ぼす おそれがない。また、コンデンサの貫通導体と基板本体の配線導体とは貫通孔の内 部に形成された接続導体によって電気的に接続されるので、例えば接続導体を湿式 めっきによって形成する場合には、めっき液が直接誘電体層に触れることがなぐ誘 電体層の特性に悪影響を及ぼすおそれがな 、。
[0022] なお、本発明にお 、て、接続導体の形成方法は湿式めつき法に限定されるものでは なぐ例えば導電性ペーストを充填するなどの方法で形成してもよいが、湿式めつき 法によって接続導体を形成したとき、本発明はより実効あるものとなる。
発明の効果
[0023] 以上のように、本発明の好ましい実施形態によれば、コンデンサに誘電体層を貫通 する貫通導体を設け、該貫通導体の内部に貫通孔を形成するようにしているので、 貫通孔を形成する際の熱や機械的衝撃が誘電体層に直接的に及ぶことがなぐさら に基板本体との電気的接続に必要なビアホールを該貫通孔の内部に形成すればよ いので、めっき液が誘電体層に直接触れることがない。よって、貫通孔の形成時や基 板本体との電気的接続時に誘電体層の特性に悪影響を及ぼすことがない。また、誘 電体グリーンシートと導体グリーンシートとを積層して同時に焼成する方法によって製 造するので、薄膜プロセスによってコンデンサを製造するよりも安価に製造することが できる上、誘電体層と導体層の界面の接合力が強くなり、界面の剥離を防止できる。 図面の簡単な説明
[0024] [図 1]本発明に係るコンデンサの第 1実施例を示す平面図および断面図である。
[図 2]本発明に係るコンデンサ内蔵基板を示す断面図である。
[図 3]本発明に係るコンデンサおよびコンデンサ内蔵基板の製造工程を示す断面図 である。
[図 4]本発明に係るコンデンサ内蔵基板の製造工程を示す断面図である。
[図 5]比較例のコンデンサの製造工程を示す断面図である。
[図 6]本発明の第 2実施例のコンデンサ内蔵基板の製造工程を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下において、添付図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態につ いて説明する。 実施例 1
[0026] 図 1 (a)は本発明に係るコンデンサを示す平面図であり、図 1 (b)は図 1 (a)における A— A線断面を示す断面図である。
[0027] 本発明に係るコンデンサ 100は、誘電体層 10と、誘電体層 10の一方の主面に形成 された第 1の容量電極 21および第 1の電極パッド 31と、誘電体層 10の他方の主面に 形成された第 2の容量電極 22および第 2の電極パッド 32と、誘電体層 10を厚み方向 に貫通して 、る貫通導体 11とを備える。
[0028] 第 1の電極パッド 31は、第 1の容量電極 21と電気的に絶縁されているとともに、貫通 導体 11を介して第 2の容量電極 22と電気的に接続して 、る。貫通導体 11は第 1の 電極パッド 31および第 2の容量電極 22と一体的に形成されている。
[0029] 第 2の電極パッド 32は、第 2の容量電極 22と電気的に絶縁されているとともに、貫通 導体 11を介して第 1の容量電極 21と電気的に接続して 、る。貫通導体 11は第 2の 電極パッド 32および第 2の容量電極 22と一体的に形成されている。
[0030] 貫通導体 11の略中央部分には、コンデンサ 100の両主面間を貫通するように貫通 孔 12が形成されている。
[0031] 図 2は本発明に係るコンデンサ内蔵基板を示す断面図である。本発明に係るコンデ ンサ内蔵基板は、基板本体 200と、図 1に示したコンデンサ 100とを備える。
[0032] コンデンサ 100は榭脂硬化物 210によって基板本体 200の上面に接合されている。
榭脂硬化物 210はコンデンサ 100の上面側にも形成されており、コンデンサ 100は 榭脂硬化物 210の内部に埋め込まれた状態となっている。基板本体 200の上面およ び内部には配線導体 201が形成されていて、コンデンサ 100の貫通孔 12の内部に 形成された接続導体 202によって貫通導体 11と配線導体 201とが電気的に接続さ れている。
[0033] 次に、図 3および図 4を参照しつつ、本発明のコンデンサおよびコンデンサ内蔵基板 の製造方法にっ 、て説明する。
[0034] (1)グリーンシートを用意する工程
BaTiOを主成分とする平均粒径 0. 2 mの誘電体セラミック粉末と、ポリビュルブチ
3
ラールを主成分とするバインダと、トルエンとエタノールを体積比 1： 1の割合で混合し た溶媒とを混合、分散し、誘電体セラミックスラリーを作製した。誘電体セラミック粉末 とバインダと溶媒の混合比率は体積比で 10 : 10 : 80とした。誘電体粉末の体積は、 重量を測定して理論密度で除して算出した (以下、粉末の体積は同様に算出した)。 次にドクターブレード法によって誘電体セラミックスラリーをシート状に成形し、厚さ 2 μ mの誘電体グリーンシートを得た。
[0035] そして図 3 (a)に示すようにレーザカ卩ェによって誘電体グリーンシート 41に直径 160 μ mの貫通孔 42を形成した。
[0036] また、平均粒径 0. 5 μ mの Ni粉末と、ポリビュルブチラールを主成分とするバインダ と、トルエンとエタノールを体積比 1 : 1の割合で混合した溶媒とを混合、分散し、導体 スラリーを作製した。 Ni粉末とバインダと溶媒の混合比率は体積比で 10 : 10 : 80とし た。次にドクターブレード法によって導体スラリーをシート状に成形し、厚さ の導 体グリーンシートを得た。
[0037] さらにまた、平均粒径 1. 0 μ mの Al O粉末を用意し、ポリビニルブチラールを主成
2 3
分とするバインダと、トルエンとエタノールを体積比 1： 1の割合で混合した溶媒とを混 合、分散し、焼成補助用セラミックスラリーを作製した。 Al O粉末とバインダと溶媒の
2 3
混合比率は体積比で 10 : 10 : 80とした。次にドクターブレード法によって焼成補助用 セラミックスラリーをシート状に成形し、厚さ 100 mの焼成補助用グリーンシートを得 た。
[0038] (2)積層工程
次に、図 3 (b)に示すような位置関係で、誘電体グリーンシート 41、導体グリーンシー ト 43、焼成補助用グリーンシート 44を積層、圧着し積層体を作製した。より詳しくは、 誘電体グリーンシート 41の両主面にそれぞれ導体グリーンシート 43が接し、導体ダリ ーンシート 43の外側を挟み込むように焼成補助用グリーンシート 44が配置されてい る。このとき、圧着することによって導体グリーンシート 43が貫通孔 42の内部に充填 されて貫通導体 11が形成される。なお、圧着時に導体グリーンシート 43が貫通孔 42 の内部に十分に充填されていなくても、後述する焼成時に導体グリーンシート 43の 粘度が低下して導体グリーンシート 43が貫通孔 42の内部に充填される。
[0039] (3)焼成工程 得られた積層体を窒素雰囲気中 280°Cで 5時間の熱処理をして脱脂を行った。さら に還元雰囲気中 1150°Cまで加熱して 2時間キープし、その後、中性雰囲気で降温 した。なお、焼成雰囲気は Niの酸化還元平衡酸素分圧を基準としており、これより酸 素分圧が低!ヽ状態を還元雰囲気、平衡酸素分圧と等 ヽ酸素分圧およびその近傍 を中性雰囲気と称している。
[0040] 焼成により、図 3 (c)に示すように誘電体層 10、第 1および第 2の導体層 51, 52、貫 通導体 11からなる焼結体 50を得た。誘電体層 10の厚みは 1. 2 /ζ πι、第 1および第 2 の導体層 51, 52の厚みの合計は 15 mだった。
[0041] 焼成中、焼成補助用グリーンシート 44は導体グリーンシート 43から自然剥離してい た。これは、導体グリーンシート 43と焼成補助用グリーンシート 44の焼成中の収縮挙 動が異なることにより、界面に応力が発生するからである。
[0042] (4)導体層のパター-ング工程
第 1の導体層 51上にレジストを塗布し、露光'現像を行って所定の形状にパターニン グし、ウエットエッチングを行うことによって第 1の導体層の一部を除去して溝 53を形 成し、図 3 (d)に示すように第 1の導体層 51を第 1の容量電極 21と第 1の電極パッド 3 1とに分割した。同様に第 2の導体層 54にもパターユングを施し、第 2の容量電極 22 と第 2の電極パッド 32とに分割した。
[0043] (5)貫通孔形成工程
直径 160 μ mの貫通導体 11と同心になるように、レーザカ卩ェによって直径 100 μ m の貫通孔 12を形成した（図 3 (e) )。レーザとしては金属の加工が容易な THG— YA Gを用いた力 これに限定されるものではない。貫通孔 12を形成することにより、本発 明に係るコンデンサ 100が完成した。
[0044] ここで、第 1および第 2の容量電極 21, 22に端子を接触させ、 IVの電圧を印加して 絶縁抵抗値を測定した。 10個の試料の絶縁抵抗を測定したところ、すべての試料で 抵抗値が 1G Ω以上の値を示し、十分な絶縁性を有して 、ることが確認された。
[0045] (6)基板本体への搭載工程
次に、上面および内部に配線導体 201を有するビルドアップエポキシ基板力もなる 基板本体 200を用意し、基板本体 200上に厚さ 50 μ mの未硬化のエポキシフィルム を貼り付け、その上にコンデンサ 100を戴置する。さらにコンデンサ 100の上に未硬 化のエポキシフィルムを貼り付けて力も所定の温度で硬化させ榭脂硬化物 210とした 。これにより、基板本体 200上にコンデンサ 100を固定した。
[0046] (7)接続導体の形成工程
次に、コンデンサ 100に形成されている貫通孔 12と一致するように C02レーザによつ て直径 100 mの貫通孔 203を、基板本体 200の配線導体 201まで形成した（図 4 ( b) )。貫通孔 203の内壁に触媒を付与して無電解めつきによって Cuを成膜し、さらに 電解めつきを行って貫通孔 203を Cuで充填して接続導体 202を形成した。これによ り図 4 (c)に示すように本発明に係るコンデンサ内蔵基板が完成した。
[0047] コンデンサ 100の第 1の容量電極 21と電気的に接続している接続導体 202と、第 2 の容量電極 22に接続して 、る接続導体 202とに端子を接触させ、 IVの電圧を印加 して絶縁抵抗を測定したところ、 10個の試料のすべてで抵抗値が 1G Qを上回り、十 分な絶縁抵抗値を得られていることが確認された。また、 150°C、電界強度 lOkVZ mmの条件で加速寿命試験を行ったところ、平均で 40時間以上、絶縁性を維持した 比較例
[0048] 本発明と比較するため、以下の方法でコンデンサを作製した。
[0049] 上記（1)と同じ方法で、誘電体グリーンシート、導体グリーンシート、焼成補助用ダリ ーンシートを用意した。ただし、誘電体グリーンシートには貫通孔を形成しな力つた。
[0050] 次に誘電体グリーンシート 41、導体グリーンシート 43、焼成補助用グリーンシート 44 を図 5 (a)に示すように積層、圧着し、上記 (3)と同じ条件で焼成して焼結体を得た。
[0051] 次に上記 (4)と同じ方法で、図 5 (b)に示すように第 1および第 2の導体層 51, 52の パター-ングを行った後、 THG— YAGレーザで貫通孔 12を形成した（図 5 (c) )。こ のとき、本比較例においては貫通導体を形成していないので、レーザが誘電体層 10 を打ち抜いた。
[0052] ここで、第 1および第 2の導体層 51, 52に端子を接触させて IVの電圧を印加して抵 抗値を測定したところ、実施例と同等の絶縁抵抗値を示した。しかし、実施例と同じ 条件の加速寿命試験を行ったところ、平均でおよそ 20時間で絶縁性が低下しはじめ た。これは、レーザが誘電体層を打ち抜く際、誘電体層が急速に高温に晒されてクラ ックが発生することや、レーザの熱による温度変化によって残留応力が生じて絶縁性 が劣化しやすくなつたものと考えられる。
実施例 2
[0053] 次に本発明の第 2の実施例について説明する。実施例 1と共通する部分については 適宜説明を省略する。
[0054] まず、実施例 1の（1)〜 (4)と同じ方法により、図 6 (a)に示す焼結体 50を得る。この 焼結体 50は図 3 (d)に示した焼結体 50と同じものである。次にこの焼結体 50を、実 施例 1の（6)と同じ方法によって、図 6 (b)に示すように基板本体 200上に固定する。
[0055] 次に直径 200 mの貫通導体 11と同心になるように、 THG—YAGレーザによって、 基板本体 200の配線導体 201にまで至る直径 100 mの貫通孔 203を形成する（図 6 (c) )。そして貫通孔 203の内部に触媒を付与して無電解めつきを施し、さらに電解 めっきを施して貫通孔 203に Cuを充填して接続導体 202を形成し、図 6 (d)に示すよ うに本実施例のコンデンサ内蔵基板が完成した。
[0056] コンデンサの第 1の容量電極 21と電気的に接続している接続導体 202と、第 2の容 量電極 22に接続して ヽる接続導体 202とに端子を接触させ、 IVの電圧を印加して 絶縁抵抗を測定したところ、 10個の試料のすべてで抵抗値が 1G Qを上回り、十分な 絶縁抵抗値を得られて 、ることが確認された。
[0057] 上記実施例 1, 2は本発明を実施するための例に過ぎず、本発明がこれに限定され な!、のは!、うまでもな 、。本発明の趣旨の範囲で適宜変更をカ卩えることが可能であり 、例えば以下の点について変更可能である。
[0058] (A)材質
誘電体層の材質は BaTiOに力ぎらず、 SrTiO、 Pb (Zr, Ti) 0などを用いてもよい
3 3 3
。導体層の材質も Niに限らず、 Cu, Agなどを用いてもよい。基板本体も、エポキシ基 板に限定されず、セラミック多層基板などであってもよい。
[0059] (B)焼成方法
上記実施例では、焼成補助用グリーンシートを用いて焼成を行ったが、あくまで焼成 の便宜のために用いたものであって、本発明の必須の構成要件ではない。焼成補助 用グリーンシートを用いずに、例えば本出願人が特願 2005— 122597の実施例に 記載したように、 Al Oなど力 なるセッタに挟んでコンデンサを焼成することも好まし
2 3
い。
[0060] (C)貫通導体の形成方法
上記実施例では、誘電体グリーンシートに形成した貫通孔の内部に、圧着および焼 成によって導体グリーンシートの一部を充填させて貫通導体を形成したが、貫通孔の 内部に印刷等の方法によって導電性ペーストを充填するようにしてもょ 、。そのように すれば、貫通孔の内部に導体がより確実に充填されるので、誘電体層の厚みが比較 的厚い場合には特に有効である。
[0061] (D)貫通孔の形成方法
実施例では THG— YAGレーザや COレーザを用いたが、レーザ力卩ェに限定される
2
ものではなく、ドリルによる穿孔や、エッチングによってもよい。レーザ以外の方法で 貫通孔を形成する場合であっても、誘電体層に直接的に貫通孔を形成すると誘電体 層の特性に悪影響を与えるので、本発明の有効性に変わりはない。

Claims

請求の範囲
[1] 誘電体層と、前記誘電体層の一方の主面に形成された第 1の容量電極と、前記誘電 体層の他方の主面に形成された第 2の容量電極とを備え、
前記誘電体層は、一方の主面から他方の主面に至る貫通導体を有し、該貫通導体 の内部に貫通孔が形成されていることを特徴とするコンデンサ。
[2] 前記誘電体層と、前記第 1および第 2の容量電極と、前記貫通導体とは、同時に焼 結されてなることを特徴とする請求項 1に記載のコンデンサ。
[3] 配線導体を有する基板本体と、
請求項 1または請求項 2に記載されたコンデンサとを備え、
前記貫通孔の内部に形成された接続導体によって前記貫通導体と前記配線導体と が電気的に接続されていることを特徴とするコンデンサ内蔵基板。
[4] 前記接続導体は、湿式めつきによって形成されたものであることを特徴とする請求項 3に記載のコンデンサ内蔵基板。
[5] 誘電体粉末とバインダとを含んでなり貫通孔を有する誘電体グリーンシートと、金属 粉末とバインダとを含んでなる導体グリーンシートと、を用意する工程と、
前記誘電体グリーンシートの両主面に、前記貫通孔の少なくとも一部を覆うように前 記導体グリーンシートを重ねて圧着することにより積層体を形成する工程と、 前記積層体を焼成して、前記貫通孔の内部に前記導体グリーンシートの一部が充填 されてなる貫通導体を有する焼成体を得る工程と、
前記貫通導体を貫通する貫通孔を形成する工程と、を有することを特徴とするコンデ ンサの製造方法。
[6] 配線導体を有する基板本体を準備する工程と、
請求項 1あるいは請求項 2に記載のコンデンサを前記基板本体上に載置する工程と 前記貫通孔の内部に接続導体を形成し、該接続導体によって前記貫通導体と前記 配線導体とを電気的に接続する工程と、を有することを特徴とするコンデンサ内蔵基 板の製造方法。
[7] 誘電体粉末とバインダとを含んでなり貫通孔を有する誘電体グリーンシートと、金属 粉末とバインダとを含んでなる導体グリーンシートと、を用意する工程と、
前記誘電体グリーンシートの両主面に、前記貫通孔の少なくとも一部を覆うように前 記導体グリーンシートを重ねて圧着することにより積層体を形成する工程と、 前記積層体を焼成して、前記貫通孔の内部に前記導体グリーンシートの一部が充填 されてなる貫通導体を有する焼成体を得る工程と、
配線導体を有する基板本体上に前記焼成体を載置する工程と、
少なくとも前記貫通導体を貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の内部に接続導体を形成し、該接続導体によって前記貫通導体と前記 配線導体とを電気的に接続する工程と、を有することを特徴とするコンデンサ内蔵基 板の製造方法。
前記接続導体は湿式めつきによって形成されることを特徴とする請求項 6あるいは請 求項 7に記載のコンデンサ内蔵基板の製造方法。
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