WO2008041565A1

WO2008041565A1 - Condensateur, dispositif de condensateur, composant électronique, dispositif de filtre, dispositif de communication et procédé de fabrication d'un dispositif de condensateur

Info

Publication number: WO2008041565A1
Application number: PCT/JP2007/068588
Authority: WO
Inventors: Hideharu Kurioka; Hiroshi Katta; Yoshihiro Okubo
Original assignee: Kyocera Corporation
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2008-04-10
Also published as: US8320102B2; US20100020469A1; JP5000660B2; JPWO2008041565A1

Description

明細書

コンデンサ、コンデンサ装置、電子部品、フィルタ装置、通信装置、およびコンデンサ装置の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、移動体通信機の無線通信回路等に主に用いられるコンデンサおよびコンデンサ装置に関し、特にリーク電流特性等の特性劣化が低減され、安定なコンデンサおよびコンデンサ装置、それを用いた電子部品、フィルタ装置、ならびにそれを用いた通信装置、およびコンデンサ装置の製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 常誘電体であるチタン酸ストロンチウム（SrTiO )薄膜や、強誘電体であるチタン酸

3

ストロンチウムバリウム（（Ba， Sr)Ti〇）薄膜（以下、 BST膜ともいう）等のぺロブス力

3

イト構造を有する強誘電体酸化物薄膜を誘電体層として用いた薄膜コンデンサが提案されている（例えば、特開平 8— 340090号公報を参照）。またこの誘電体層に所定のバイアス信号 (バイアス電圧）を印加することにより、誘電体層の誘電率を所望の値に制御して容量特性を制御する可変容量コンデンサが提案されて!/、る（例えば、特開平 11 260667号公報を参照）。さらに可変容量素子が複数個直列に接続され、支持基板上に外部接続電極が形成され、可変容量素子を層間絶縁膜および保護層で覆った可変容量コンデンサが提案されている（例えば、特開 2004— 207630 号公報を参照）。

発明の開示

[0003] 上記のようなコンデンサは、種々の薄膜プロセスを経て作製される力一般的に薄膜誘電体層はこれらのプロセスの影響を受け、特性が変化することが知られている。特に、ぺロブスカイト構造を有する誘電体材料からなる場合にはそれが顕著である。また、プロセスや構造、コンデンサを形成する材料により、薄膜誘電体層にかかる応力が変化すると、その応力の変化によっても、薄膜誘電体層の特性は変化することが知られている。従って、コンデンサを安定に再現性高く作製するためには、プロセスや応力等に対する薄膜誘電体層の特性変化を低減することが重要である。発明者が鋭意検討した結果、とりわけリーク電流特性は、薄膜誘電体層にかかる応力や周辺環境、プロセスなどによる薄膜誘電体層の僅力、な変質により大幅に劣化するため、可能な限り薄膜誘電体層の変質を抑制することが、コンデンサを安定に再現性高く作製する上で重要であることがわかった。

たとえば、層間絶縁膜や保護膜により被覆されている薄膜誘電体層の場合には、層間絶縁膜や保護膜による膜応力により、可変容量コンデンサのリーク電流特性等の特性が劣化する。また、耐湿性等の信頼性を向上するため、可変容量コンデンサを窒素、アルゴン等の不活性ガスでパッケージ内に導入して封止した場合には、薄膜誘電体層の酸素と導入雰囲気との平衡反応により酸素空孔が生じ、可変容量コンデンサのリーク電流特性等の特性が劣化する。また、可変容量コンデンサを樹脂モ一ルドした場合、樹脂中の成分により薄膜誘電体層が還元されて、可変容量コンデンサのリーク電流特性等特性が劣化する。

誘電体層の誘電率の電圧依存性を利用した可変容量コンデンサにおいて、誘電体層とリーク電流との間のこのような知見はこれまで知られておらず、本発明者がはじめて確認したものである。

本発明の目的は、リーク電流等の特性劣化が少なぐ耐湿性に優れたコンデンサ、コンデンサ装置、電子部品、フィルタ装置および通信装置を提供することである。本発明は、支持基板と、酸化物からなる誘電体層と前記誘電体層を挟持して成る一対の電極とを含み、前記支持基板上に形成された容量素子と、前記容量素子を間隙を介して封止する封止体と、を有し、前記誘電体層は、前記間隙に露出する露出部を有し、前記間隙には、酸素を含む気体が導入されている、コンデンサ装置である。

すなわち、本発明のコンデンサ装置は、間隙内に酸素を含む気体が導入されることより、間隙内には酸素を含む気体が充填されたものとなる。

本発明によれば、容量素子が封止体により間隙を介して封止されており、耐湿性を確保することができるので信頼性の高いものとすることができる。また、容量素子が保護膜やモールド樹脂に被覆されていないため、保護膜等による膜応力が新たに誘電体層に力、かることがなくなる。このため、封止によってコンデンサ装置のリーク電流等の特性劣化が低減され、特性の安定したコンデンサ装置を提供することができる。また、酸化物からなる誘電体層は間隙に露出する露出部を有し、間隙には酸素を含む気体が導入されていることから、モールド樹脂や層間絶縁膜に被覆されることに起因する、樹脂からの不純物の混入、誘電体層を構成する材料の還元反応が起きず、安定したリーク電流特性を有するコンデンサ装置を提供することができる。

特に間隙には酸素を含む気体が導入されていることから、酸化物からなる誘電体層を構成する材料の新たな酸素欠陥の発生を抑制するとともに、酸素抜けによる変質を抑制することができる。このため、安定したリーク電流特性を有するコンデンサ装置を提供すること力できる。

また、本発明は、支持基板と、前記支持基板上の厚み方向に順次積層された、下部電極、酸化物からなる誘電体層、上部電極を含む容量素子が複数個配列された容量素子群であって、第 1容量素子と、第 2容量素子と、を含む容量素子群と、前記第 1容量素子の前記上部電極又は前記下部電極に接続され、前記第 1容量素子を外部回路に電気的に接続する第 1接続体と、前記第 2容量素子の前記上部電極又は前記下部電極に接続され、前記第 2容量素子を前記外部回路に電気的に接続する第 2接続体と、を含み、前記第 1接続体および前記第 2接続体は、それぞれ前記外部回路に接続されて、前記第 1容量素子と前記第 2容量素子とを電気的に接続する、コンデンサである。

本発明によれば、複数の容量素子を第 1および第 2接続体と外部回路とを介して接続するため、従来必要であった層間絶縁膜や保護膜が不要となり、層間絶縁膜や保護膜による膜応力が誘電体層にはたらくことがなくなるので、リーク電流の少ないものとすること力 Sできる。また、第 1容量素子と第 2容量素子とを直列に接続することができるので、コンデンサに印加される高周波信号（高周波電圧）が分圧され、歪みの少な V、コンデンサとすることができる。

また、本発明は、上記のコンデンサと、導電体を有し、前記コンデンサが実装された回路基板であって、前記第 1接続体および前記第 2接続体が、それぞれ前記導電体を介して、前記第 1容量素子と前記第 2容量素子とが電気的に接続されるようにした回路基板と、を含む、コンデンサ装置である。本発明によれば、複数の容量素子を第 1および第 2接続体と回路基板とを介して接続するため、従来必要であった層間絶縁膜や保護膜が不要となり、層間絶縁膜や保護膜による膜応力が誘電体層にはたらくことがなくなるので、リーク電流の少ないものとすること力 Sでさる。

また、本発明は、共振回路を構成する電子部品であって、上記のコンデンサ装置を用いた電子部品である。

本発明によれば、リーク電流特性等の特性劣化を低減したコンデンサ装置を用いることから、信頼性の高いものとすることができる。

また、本発明は、入力端子と出力端子と基準電位端子とを有し、前記入力端子と前記出力端子とをつなぐ入出力ライン上、または前記入出力ラインと前記基準電位端子との間に、上記に記載の電子部品を設けたフィルタ装置である。

本発明によれば、フィルタ装置を、特性変化の少ない、信頼性の高い電子部品を用いることから、通過特性、減衰特性等のフィルタ特性の安定した、信頼性の高いものとすること力 Sでさる。

また、本発明は、上記のフィルタ装置を有する、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備える通信装置である。

本発明によれば、信頼性の高いフィルタ装置を用いたことから、通話品質の優れたあのとすること力 Sでさる。

また、本発明は、酸化物からなる誘電体層と前記誘電体層を挟持して成る一対の電極とを含む容量素子を、前記支持基板上に形成する工程と、酸素を含む雰囲気下で前記容量素子を封止体により間隙を介して封止する工程であって、前記間隙内が前記酸素を含む雰囲気となった状態で、前記誘電体層の一部を前記間隙内において露出させるように、前記容量素子を前記封止体により封止する工程と、を有するコンデンサ装置の製造方法である。

本発明によれば、間隙内で誘電体層が露出部を有し、その露出部が酸素を含む気体と接することから、安定したリーク電流特性を有するコンデンサ装置を提供することができる。

以上により、本発明によれば、複数の容量素子を直列接続する際に保護膜や層間絶縁膜が不要となるので誘電体層に力、かる応力を低減でき、リーク電流特性等の特性劣化を低減したコンデンサを提供することができる。さらに、酸化物からなる誘電体層が酸素を含む気体中で露出する露出部を有する場合には、誘電体層の還元による、コンデンサのリーク電流特性等の特性の劣化が低減され、安定した品質のコンデンサ装置を提供することができる。また、間隙を有する封止構造を用いることにより、耐湿性に優れ、小型で低背なコンデンサ装置を実現することができる。さらに、これらの優れたコンデンサ装置を用いた、信頼性の高い電子部品、フィルタ装置、通信装置、コンデンサ装置の製造方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

図 1は、本発明の第 1の実施形態のコンデンサ装置を示す断面図である。

図 2Aおよび図 2Bは、それぞれ、本発明の第 2の実施形態のコンデンサ装置を示す断面図である。

図 3Aは、本発明の第 3の実施形態のコンデンサ装置を示す断面図であり、図 3B および図 3Cはそれぞれ、その変形例を示す平面図および断面図である。

図 4は、本発明のコンデンサ装置の変形例を示す断面図である。

図 5は、本発明の第 4の実施形態のコンデンサ装置を示す等価回路図である。図 6は、本発明の第 4の実施形態のコンデンサ装置の支持基板上に形成されたコンデンサを示す透視状態の平面図である。

図 7は、本発明の第 4の実施形態のコンデンサ装置の回路基板上に形成されたコンデンサを示す透視状態の平面図である。

図 8は、本発明の第 4の実施形態のコンデンサ装置の断面図である。

図 9Aおよび図 9Bは、それぞれ、本発明の第 4の実施形態のコンデンサ装置の変形例を示す平面図および要部断面図である。

図 10A〜図 10Gは、それぞれ、本発明のコンデンサ装置の封止体を製造する製造工程を示す工程毎の断面図である。

図 11A〜図 11Cは、それぞれ、本発明の第 1の実施例のコンデンサ装置の封止前後の I V特性のグラフである。

図 12は、本発明の第 1の実施例のコンデンサ装置の時間に対するリーク電流の変化を示す線図である。

図 13は、本発明の第 1の実施例のコンデンサ装置と比較例のコンデンサ装置との封止前の I V特性を示す線図である。

図 14は、本発明の第 2の実施例のコンデンサ装置の封止前後の I V特性のグラフである。

図 15は、本発明の第 3の実施例のコンデンサ装置の封止前後の I V特性のグラフである。

図 16Aおよび図 16Bは、それぞれ、本発明の第 1の実施形態のコンデンサを示す断面図である。

図 17は、本発明の第 2の実施形態のコンデンサを示す断面図である。

図 18Aおよび図 18Bは、それぞれ、本発明の第 3の実施形態のコンデンサを示す断面図である。

図 19は、本発明の第 5の実施形態のコンデンサ装置を示す断面図である。

図 20は、本発明の第 6の実施形態のコンデンサ装置を示す断面図である。

図 21は、本発明の第 7の実施形態のコンデンサ装置を示す断面図である。

図 22は、本発明の第 8の実施形態のコンデンサ装置を示す断面図である。

図 23は、本発明の一実施形態の電子部品を示す等価回路図である。

図 24は、本発明の一実施形態のフィルタ装置を示す等価回路図である。

図 25は、本発明の一実施形態の通信装置を示すブロック図である。

発明を実施するための最良の形態

以下図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

以下、本発明のコンデンサ装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。図 1は、本発明の第 1の実施形態のコンデンサ装置を示す断面図である。なお、以下の図面でも同様である力同様の箇所には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図 1において、 1は支持基板、 2は支持基板 1上に形成された下部電極、 4は下部電極 2上に形成された誘電体層、 5は誘電体層 4上に形成された上部電極、 21は下部電極 2、誘電体層 4、上部電極 5からなる容量素子、 24は容量素子 21を収容する、アルミナ等のセラミックスからなるパッケージ、 25はパッケージ 24に容量素子 21を間隙 22を介して封止する蓋体、 26はパッケージ 24と蓋体 25を接合するシールリングである。蓋体 25は、例えば、コバール（Fe— Ni— Co合金）または、コバールに Ni を無電界メツキしたもの等を用いることができる。シールリング 26は、コバールまたは 4 2ァロイ（Fe— 42重量％^合金）に Niと Auをメツキしたもの等を用いることができる。このノ /ケージ 24と蓋体 25とシールリング 26とで、容量素子 21を封止する封止体を構成する。

ここで、下部電極 2と上部電極 5とで、酸化物からなる誘電体層 4を挟持して成る一対の電極を構成する。また、誘電体層 4は間隙 22に露出する露出部 23を有している

〇

下部電極 2および上部電極 5は、ノッケージ 24に形成された、外部回路と接続するための端子電極層 12に金属線 11を介して接続されている。この端子電極層 12は、パッケージ 24を介して外部の電源回路などと接続されている。

このように、容量素子 21が保護膜に被覆されておらず、誘電体層 4が間隙 22に露出されている露出部 23を有するため、誘電体層 4が保護膜に被覆された場合に発生する応力が誘電体層 4にはたらくことがなくなるので、コンデンサ装置のリーク電流等の特性劣化が低減される。また、容量素子 21が樹脂モールドされておらず、誘電体層 4が直接樹脂に接触していないので、樹脂からの不純物が混入したり、誘電体層 4 が還元されたりするのを防ぐことができる。このため、安定した特性を有するコンデンサ装置を提供することができる。また、気密封止されることにより、小型で耐湿性に優れたコンデンサ装置を提供することができる。

また、誘電体層 4に、少なくとも Bi、 Sr、 Tiを含むぺロブスカイト型酸化物である場合には、誘電率が高ぐ Q値が高ぐ損失の少ないコンデンサ装置とすることができることから、近年需要の高い小型、高容量のコンデンサ装置を作製することが容易となるので好ましい。

さらに、間隙 22に酸素を含む気体、例えば乾燥空気が導入されている場合には、湿気による電極 2, 5の変質を防ぐとともに、封止される雰囲気は、封止後の酸化物からなる誘電体層 4中での新たな酸素空孔の生成を抑制するのに十分な酸素分圧を長期間にわたり保持できるので、コンデンサ装置として、封止後のリーク電流等の特性劣化を大幅に低減することができ、信頼性の高いコンデンサ装置を提供することができる。また、封止される雰囲気中に十分な酸素が存在するので、誘電体層 4が薄膜の BST膜等の酸化物で形成されて!/、た場合には、誘電体層 4が還元されて誘電体層 4中から酸素が抜けても、雰囲気中の酸素が補われるため、誘電体層 4が変質することがない。このため、コンデンサ装置としてリーク電流等の特性劣化が低減され、安定した品質のコンデンサ装置を提供することができる。

特に誘電体層 4が BSTからなる場合には、酸素空孔が生じやすい。また、この酸素空孔により誘電体としての特性も変化する。このため、特に誘電体層 4が BSTからなる場合には、誘電体層 4が酸素を含む気体が導入されている間隙 22内で露出部 23 を有することが特に重要となる。

また、間隙 22内に導入される気体は、酸化物からなる誘電体層 4の酸素と平衡反応をして誘電体層 4の変質を防ぐように酸素を供給できる酸素分圧を有していれば良ぐ乾燥空気に限定されるものではない。

ここで、乾燥空気とは、全く水分を含まない空気という意味ではなぐ通常の空気と比較して水分が少ない（低湿度の）空気をさす。具体的には、相対湿度 40%以下に乾燥させた空気をさす。

封止された雰囲気は、例えば、剥離、破壊等により容量素子群を封止する封止体を真空中で解き、出てきたガスをガスクロマトグラフィー，質量分析計等で分析すればよい。

また、封止された雰囲気の湿度を測定するには、例えば、以下のようにすればよい。まず、湿度の異なる空気を導入したサンプルを作製し、低温にして結露させた状態で電気特性を測定する。次に、実際に湿度を測定した!/、サンプルの電気特性を低温にして結露させた状態で測定し、事前に測定した結果と比較することで湿度を推定する。

さらに、誘電体層 4が圧電性を有する場合には、電圧の印加により容量形成部が厚み方向に振動し、その影響で周期的に特定の周波数で Q値が減少するという現象が生じる。これに対して、図 1に示す構成のコンデンサ装置は、容量形成部、すなわち容量素子 21のうち下部電極 2、誘電体層 4、上部電極 5が厚み方向で重なる部位の、厚み方向の上部に（上部電極 5の上面に）、金属線 11が形成されている。このような金属線 11としては、例えばボンディングワイヤ等を用いることができる。このような構成により、容量形成部の厚み方向に伝搬してきた振動を、金属線 11により散乱させること力 Sでき、無用の共振を低減することができる。このため、特定の周波数で Q値が減少することがない、安定して高レ、Q値を有するコンデンサ装置とすることができる。次に、製造方法を例に、図 1の構成を具体的に説明する。

まず、容量素子 21の製造方法について説明する。

支持基板 1は、アルミナセラミックス等のセラミック基板や、サファイア等の単結晶基板等である。この支持基板 1の上に下部電極 2、誘電体層 4および上部電極 5を順次、支持基板 1のほぼ全面に成膜する。これら各層の成膜終了後、上部電極 5、誘電体層 4および下部電極 2を順次所定の形状にエッチングする。

下部電極 2は、誘電体層 4の形成に高温スパッタが必要となるため、その高温に耐えられるように高融点であることが必要である。具体的には、 Pt、 Pd、 Ir等の金属材料及び Ir〇2等の酸化物から成るものである。この下部電極 2も、高温スパッタで形成される。さらに、下部電極 2は、高温スパッタによる形成後に、誘電体層 4のスパッタ温度である 700〜900°Cへ加熱され、誘電体層 4のスパッタ開始まで一定時間保持することにより、平坦な層となる。

下部電極 2の厚みは、電極としての抵抗成分および下部電極 2の連続性を考慮した場合には厚い方が望ましいが、支持基板 1との密着性を考慮した場合には相対的に薄い方が望ましぐ両方を考慮して決定される。具体的には、 0. 1 111〜10 111である。下部電極 2の厚みが 0. 1 mよりも薄くなると、下部電極 2自身の抵抗が大きくなるほか、下部電極 2の連続性が確保できなくなる可能性がある。 lO ^ mより厚くすると、内部応力が大きくなつて、支持基板 1との密着性が低下したり、支持基板 1の反りを生じたりするおそれがある。

なお、下部電極 2は容量形成部の外側まで延在するように形成されている。誘電体層 4は、酸化物材料であればよいが、少なくとも Ba、 Sr、 Tiを含有するぺロブスカイト型酸化物結晶から成る高誘電率の誘電体層であることが好ましレ、。この誘電体層 4は、下部電極 2の表面に形成されている。例えば、ぺロブスカイト型酸化物結晶が得られる誘電体材料をターゲットとして、スパッタリング法による成膜を所望の厚みになるまで行なう。このとき、基板温度を高ぐ例えば 800°Cとして高温スパッタリングを行なうことにより、スパッタ後の熱処理を行なうことなぐ高誘電率で容量変化率の大きい、低損失の誘電体層 4を得ることができる。

上部電極 5の材料としては、この層の抵抗を下げるため、抵抗率の小さな Auが望ましいが、誘電体層 4との密着性向上のためには、 Pt等を密着層として用いることが望ましい。この上部電極 5の厚みは 0· 1 111〜10 111となっている。この厚みの下限については、下部電極 2と同様に、上部電極 5自身の抵抗を考慮して設定される。また、厚みの上限については、誘電体層 4との密着性を考慮して設定される。

ここで、上部電極 4を、平面視で誘電体層 4の内に配置したり、誘電体層 4の側面を露出させることで、露出部 23となる部位を形成することができる。このように、誘電体層 4の露出部 23を設けるためには、誘電体層 4上に上部電極 5以外のものが接しないように、上部電極 5側から順にパターユングして形成するのが好ましい。さらに、容量素子 21を間隙 22を介して封止する際に、犠牲層などを用いることなく封止することが好ましい。この例では、ノ /ケージ 24に収容することから、犠牲層を用いることなく封止できるため、 Q値の高いコンデンサ装置とすることができる。

このようにして、支持基板 1上に容量素子 21が形成される。

次に、支持基板 1上に容量素子 21が形成されたコンデンサを、アルミナ等からなるパッケージ 24内に配置する。パッケージ 24には、端子電極層 12が形成されている。端子電極層 12は、例えば Au、 Cu、 Ag、 Ag— Pd、 W等の金属導体をスクリーン印刷等の成膜法により形成し、エッチングによりパターユングして形成したり、下層から順に W、 Ni、 Auを積層した導体層を電界めつき法または無電解めつき法によって所望のパターンに形成したりして形成してもよい。この端子電極層 12と下部電極 2、上部電極 5とを通常の金属線 11で接続する。

次に、パッケージ 24の上部にコバール等からなるシールリング 26を印刷し、このシールリング 26上にパッケージ 24の凹部を覆い、間隙 22を形成するような蓋体 25を配置する。このように、パッケージ 24と蓋体 25とをシールリング 26でシーム溶接して接続することで、図 1に示すコンデンサ装置を得ることができる。

次に、図 2Aおよび図 2Bに本発明の第 2の実施形態のコンデンサ装置を示す。図 2 Aは、本発明のコンデンサ装置の断面図である。図 2Aに示すコンデンサ装置は、図 1に示すコンデンサ装置とは封止体の構成が異なる。

図 2Aにおいて、 13は、支持基板 1上に覆蓋させたキャップ状のキャップ部材である。このキャップ部材 13は、例えばエポキシ系の樹脂材料からなり、予めキャップ状に加工されたものを支持基板 1上に配置して接合すればよい。また、端子電極層 12は、支持基板 1上に形成されている。

ここで、可変容量素子 21は、図 1に示すコンデンサ装置と同様にして作製すればよい。また、端子電極層 12は、支持基板 1上に、容量素子 21の下部電極 2または上部電極 5を形成する際に、同一の材料で同時に形成すればよ!/、。

このように、キャップ部材 13により容量素子 21を封止することができるので、図 1の構成のコンデンサ装置に比べて、容量素子 21を簡易な構成で間隙 22を介して封止すること力 Sできる。したがって、コンデンサ装置を小型化および低背化させることができる。また、容量素子 21を封止するための必要部品数も少なくなるため、生産性の高いあのとすること力 Sでさる。

図 2Bは、図 2Aの変形例を示す断面図である。

図 2Bにおいて、キャップ部材 13は、 2層となっており、支持基板 1上に形成され、容量素子 21側、すなわち内側に位置する第 1キャップ部材 13aと、支持基板 1上に形成され、第 1キャップ部材 13aを覆う第 2キャップ部材 13bと、力、らなる。さらに、端子電極層 12は、支持基板 1上の第 1キャップ部材 13a配置位置の外側まで延在しており、その延在部上にそれぞれ第 1柱状電極 14aおよび第 2柱状電極 14bが形成されている。すなわち、第 1柱状電極 14aは、容量素子 21の下部電極 2に電気的に接続される。第 2柱状電極 14bは、容量素子 21の上部電極 5に電気的に接続される。この第 1柱状電極 14aおよび第 2柱状電極 14bは、第 2キャップ部材 13bの上部から端面を露出させている。このような構成としたので、第 1柱状電極 14aおよび第 2柱状電極 14bの露出部を外部回路に接続することで、容量素子 21を気密封止した状態で、実装することができる。このため、実装が容易で、小型で低背なコンデンサ装置を提供することができる

〇

次に、図 3Aを用いて、本発明の第 3の実施形態のコンデンサ装置について説明する。図 3Aに示す構成では、図 1、図 2Aおよび図 2Bに示す構成と、封止体の構成が異なる。

図 3Aにおいて、 41は、支持基板 1と対向して配置される回路基板であり、 42は、回路基板 41上の端子電極層（以下、端子部ともいう） 12に対応する位置に形成されたパッド部であり、 40は、支持基板 1と回路基板 41とを相互に電気的に接続する接続体であり、 43は、支持基板 1上に、容量素子 21および端子部 12が形成された領域を囲うように形成された環状電極層であり、 44は、回路基板 41上に、環状電極層 4 3に対応する位置に形成された環状パッド部である。

端子部 12とパッド部 42との間、環状電極層 43と環状パッド部 44との間は、それぞれ接続体 40で接続されている。このような接続体 40は、例えば半田材料やロウ材からなる。そして、環状電極層 43と環状パッド部 44とそれらを接続する接続体 40とから、環状部材 49が構成される。

ここで、環状部材 49を構成する接続体 40としては、半田、 Au— Sn半田、異方性導電樹脂、エポキシ樹脂等の材料を用いることができる。また、環状パッド部 44および環状電極層 43は、例えば、 Cr、 Ni、 Au、 Pt等を用いることができる。

このような構成では、封止体は、回路基板 41と、容量素子 21が形成された領域を取り囲むように形成され、回路基板 41と支持基板 1とを接続して封止する環状部材 4 9と、から成る。このように、回路基板 41と環状部材 49とを貼り合わせることで、容量素子 21を間隙 22を介して封止することができるので、パッケージを用いる場合に比ベて小型かつ低背で生産性の高いものとすることができる。さらに、環状部材 49を半田またはロウ材などの金属材料で形成したときには、容量素子 21を気密封止することができ、その結果、湿気を良好に遮断することができるので、信頼性のより高いものとすること力 Sでさる。次に、図 3Aに示すコンデンサ装置の構成について、製造方法を例に説明する。容量素子 21は、図 1に示すコンデンサ装置と同様にして作製する。端子電極層 12 は、支持基板 1の上面に、下部電極 2や上部電極 5を形成する際に同一材料および同一工程で同時に形成すればよい。この端子電極層 12と、下部電極 2、上部電極 5 とを周知の技術により金属線 1 1で接続する。

また、環状電極層 43は、支持基板 1の上面の、容量素子 21が形成された領域を取り囲むように設けられる。この環状電極層 43は、下部電極 2や上部電極 5を形成する際に同一材料および同一工程で同時に形成すればよい。

次に、端子電極層 12、環状電極層 43の上面に、接続体 40を形成する。接続体 40 は、後述の回路基板 41に形成されたパッド部 42、環状パッド部 44に接続することで、回路基板 41への実装を容易にするために形成する。環状電極層 43は、後述の回路基板 41に形成された環状パッド部 44と接続することで、容量素子 21が形成された領域を密閉する封止空間を形成し、この封止 (密閉）空間への湿気の侵入を防ぐとともに、コンデンサ装置の機械的強度を高めるために形成する。これら接続体 40は、所定のマスクを用いて半田ペーストを印刷後、リフローを行なうことにより形成するのが一般的である。

次に、回路基板 41は、絶縁性の材料からなり、例えば、複数の絶縁層を積層したものを用いる。これら絶縁層には例えば、 LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics ：低温同時焼成セラミックス）、アルミナセラミックス等のセラミックスやガラスセラミックスが用いられる。回路基板 41は、セラミックス等の金属酸化物と有機バインダとを有機溶媒等で均質混練したスラリーをシート状に成型したグリーンシートを作製し、所望の導体パターンや貫通導体のパターン (ビアホール)を適宜形成した後、これらダリーンシートを積層し圧着することにより一体形成し、これを焼成することによって作製される。なお、回路基板 41は積層体に限定されるものではなぐアルミナ基板等を用いることあでさる。

回路基板 41の、支持基板 1が接続される側の面（上面、表面）には、接続体 40と接続されるパッド部 42、環状パッド部 44が形成される。

このパッド部 42、環状パッド部 44は、例えば Au、 Cu、 Ag、 Ag— Pd、 W等の金属導体をスクリーン印刷等の成膜法により形成し、エッチングによりパターユングして形成したり、下層から順に W、 Ni、 Auを積層した導体層を電界めつき法または無電解めっき法によって所望のパターンに形成したりして形成する。

次に、この回路基板 41と支持基板 1とを接合する。

具体的には、支持基板 1上に形成された環状電極層 43と回路基板 41の環状パッド部 44とが対応するように配置し、リフロー炉にて 240°Cで 5分間、リフロー溶融させて半田から成る接続体 40により両者を接合して、図 3Aに示すコンデンサ装置とする

〇

次に、図 3Bおよび図 3Cは、図 3Aの変形例である。図 3Bは、図 3Aの変形例を示す平面図であり、図 3Cは、図 3Bの A— A線矢視断面図である。なお、図 3Bは、構成を分力、り易くするために、上部に位置する接続体 40、回路基板 41を省略しており、接続体 40が形成される部位を点線で示している。

図 3Aでは端子電極層 12と環状電極層 43とが別体であったのに対して、図 3Bおよび図 3Cの構成では、 2つある端子電極層 12の一方（第 1端子）を、容量素子 21と端子電極層 12の他方（第 2端子）とが形成された領域を取り囲むように形成することで、端子電極層 12の一方が、環状電極層 43として機能するものである。このように構成することで、図 3Aに示すコンデンサ装置に比べ、回路基板 41と支持基板 1とを接合するために新たな構成を必要としないので、さらに小型なコンデンサ装置とすることができる。また、容量素子 21に高い電圧が印加され発熱した場合には、第 1端子を介して面積の広い回路基板 41へ放熱させることができ、より信頼性の高いコンデンサ装置を提供すること力 Sできる。

このような構成とすることで、端子電極層 12の一方が環状部材 49の一部として機能するあのとなる。

以上の図 2Aおよび図 2B、図 3Aおよび図 3Bに示す例では、端子電極層 12と容量素子 21の電極 2, 5とが金属線 11によって電気的に接続されている。したがって、層間絶縁層を設けることなく可変容量素子 21と端子電極層 12とを接続することができるので、露出部 23を多くすることができ、その結果、層間絶縁層の形成に起因する誘電体層の還元反応を防ぎ、特性の安定したコンデンサ装置を提供することができる。以上の図 2Aおよび図 2B、図 3Aおよび図 3Bに示す例では、端子電極層 12と容量素子 21とを電気的に接続するために金属線 11を用いた例について説明した力金属線 11を必ずしも要するわけではない。例えば、下部電極 2の容量形成部の外側に延在する部分に、端子電極層 12としての機能を持たせてもよい。具体的には、図 2A および図 2B、図 3Aおよび図 3Bにおいて、下部電極 2の延在部と端子電極層 12とを一体に形成すればよい。

さらに、誘電体層 4を容量形成部の外側の支持基板 1上まで形成し、上部電極 5をこの誘電体層 4を介して支持基板 1上まで延在させることで、この延在部に端子電極層 12としての機能を持たせてもよい。具体的には、上部電極 5の延在部と端子電極層 12とを一体に形成すればよい。

このように、金属線 11を用いない場合には、図 2Aおよび図 2Bに示すようなキヤップ部材 13の形成方法に様々な手法を用いることができるので好ましい。例えば、犠牲層を設け、それを覆う層を形成し、この層に貫通孔を形成し、この貫通孔から犠牲層を除去した後にこの貫通孔を塞いでキャップ部材 13を形成することもできる。また、図 1、図 2A、図 2B、図 3Aおよび図 3Bに示す例では、容量素子 21を 1つ含むコンデンサ装置について説明した力 S、図 4に示すように、容量素子 21を複数個（図 4の例では 5個）設けても良い。図 4は、本発明のコンデンサ装置の変形例を示す断面図であり、容量素子 21が 2つの端子電極層 12の間に 5個直列接続された構成を示している。なお、図 4では、封止体の図示を省略している。複数の容量素子 21は、例えば下部電極 2を共有して形成することで直列に接続したり、上部電極 5同士を金属線 11で接続して直列接続したりすればよい。このように、容量素子 21を複数個設けるときには、容量素子 21の下部電極 2、上部電極 5は、他の容量素子 21を介して、それぞれ第 1および第 2端子 12に接続されているとみなすことができる。なお、金属線 11で接続される一方の容量素子 21を第 1容量素子、他方の容量素子を第 2容量素子という。このように容量素子 21を複数個設けることで、コンデンサ装置全体の容量を適宜設計することができる。さらに、容量素子 21を直列接続することで、 2つの端子電極層 12間に高周波電圧を印加してもこの電圧は複数個の容量素子 21に分圧されるので、高周波電圧による影響の少ないコンデンサ装置とすることができる。また、第 1容量素子と第 2容量素子とがそれぞれ端子電極層 12に金属線 11で接続されるので、複数の容量素子を層間絶縁層を設けることなく接続することができ、露出部 23を多くすることができ、その結果、誘電体層 4の還元反応を防ぎ、特性の安定したコンデンサ装置を提供することができる。

なお、図 4に示すコンデンサに、図 3Aおよび図 3Bに示す封止体を用いることで、誘電体層 4が間隙 22に露出する露出部 23を有するコンデンサ装置とすることができる。また、接続体 40、環状電極層 43に代えて、図 1、図 2Aおよび図 2Bに示す封止体を用いることもできる。

次に、図 5〜図 8を用いて、本発明の第 4の実施形態を説明する。第 4の実施形態の構成は、図 4に示す構成に図 3Aおよび図 3Bに示す封止体を用いた場合に近い力容量素子 21に直流電圧を印加して容量を変化させるためのバイアスラインを含んでいる点と、複数個の容量素子を互いに接続するために回路基板 41上に形成された配線パターンを用いる点とが異なる。また、誘電体層 4として、ノィァスラインにより容量素子 21の誘電体層 4に電圧を印加することで、誘電率が印加する電圧に応じた値に変化するものを用いるものとする。

図 5〜図 8は、 3つの容量素子 21を有するコンデンサ装置を可変容量コンデンサとして用いる場合の例を示すものであり、図 5は等価回路図、図 6は支持基板 1上に形成されたコンデンサを回路基板 41に接続したときに、支持基板 1の裏面からみたときの透視状態の平面図、図 7は、図 6に示すコンデンサが接続される回路基板 41の平面図、図 8は、図 6に示すコンデンサと図 7に示す回路基板 41とを接続してコンデンサ装置としたものの、図 6および図 7に示す B— B'線、 C C'線における矢視断面図である。図 6において、点線部は後述する回路基板 41に形成された配線パターン 45 が配置される位置を示す。

図 5に示す等価回路図において、符号 CI , C2, C3はいずれも容量素子 21であり、 Bl l , B12は抵抗成分およびインダクタ成分の少なくとも一方を含む第 1バイアスライン（同図では、抵抗成分 Rl l , R12を示す）であり、 B21 , B22は抵抗成分およびィンダクタ成分の少なくとも一方を含む第 2バイアスライン（同図では、抵抗成分 R21 , R22を示す）であり、 VI I , V12は第 1バイアスライン Bl l , B12にそれぞれ接続されたバイアス端子、 V21 , V22は第 2バイアスライン B21 , B22にそれぞれ接続されたバイアス端子である。

高周波信号を入出力する入出力端子間に容量素子 C1〜C3が直列に接続されており、一方の入出力端子と容量素子 C1との間、容量素子 C1と容量素子 C2との間、容量素子 C2と容量素子 C3との間、容量素子 C3と他方の入出力端子との間に第 1 バイアスライン (Bl l , B12)と第 2バイアスライン (B21 , B22)とがそれぞれ交互に接続されている。バイアスライン B11〜B22は、直流では容量素子 C1〜C3の絶縁抵抗に対して抵抗が低ぐかつ交流では容量素子 C1〜C3のインピーダンスより大きい必要がある。容量素子に印加される直流電圧は、バイアスラインの抵抗と容量素子の絶縁抵抗の分圧で決まるため、インダクタやえ /4線路を用いた場合は、直流では低抵抗となるため、抵抗を使用した場合に比べ、分圧により、容量素子に印加できる直流電圧を大きくすることができる。

このような構成のコンデンサ装置においては、高周波信号は、直列接続された容量素子 CI , C2, C3を介して入出力端子間に流れることになる。

また、容量素子 C1の容量成分を制御するバイアス信号は、バイアス端子 VI Iから供給され、容量素子 C1を介してバイアス端子 V21 (図 5ではグランド）に流れる。この容量素子 C1に印加される電圧に応じて、容量素子 C1は所定の誘電率となり、その結果、所望の容量成分が得られることになる。同様に、容量素子 C2, C3についても、バイアス信号は、バイアス端子 VI 2から供給され、容量素子 C2, C3を介してバイァス端子 V21 , V22 (グランド）に流れる。この容量素子 C2, C3に印加される電圧に応じて、容量素子 C2、 C3は所定の誘電率となり、その結果、所望の容量成分が得られることになる。つまり、容量素子 C1〜C3は直流的に並列接続されているので、直流的にバイアス端子から印加されるバイアス信号と同じ大きさのバイアス信号が印加され、所定の容量成分を得ることができる。

その結果、容量素子 CI , C2, C3の容量を所望の値に制御するための直流バイァス信号を、安定してそれぞれ別々に容量素子 CI , C2, C3に供給することができ、バィァス信号の印加による容量素子 CI , C2, C3の誘電体層における誘電率を所望通りに変化させること力 Sでき、よって容量成分の制御が容易なコンデンサ装置となっている。

また、コンデンサ装置に入力される高周波信号、つまり容量素子 CI , C2, C3に入力される高周波信号は、抵抗成分 Rl l , R12および R21 , R22が高周波信号の周波数領域での容量素子 CI , C2, C3のインピーダンスに対して大きなインピーダンス成分となっていることから、第 1バイアスライン Bl l , B12および第 2バイアスライン B2 1 , B22を介して漏れることがない。これによつて、高周波信号の周波数領域において、コンデンサ装置の Q値はバイアスラインの抵抗成分の影響を受けることはなぐ Q 値の高レ、コンデンサ装置とすることができる。

つまり、コンデンサ装置においては、 N個（Nは 2以上の整数）、ここでは 3個の容量素子 CI , C2, C3は、高周波的には直列接続された容量素子と見ることができる。したがって、これら直列接続された容量素子 CI , C2, C3に印加される高周波電圧は各々の容量素子 CI , C2, C3に分圧されるので、個々の容量素子 CI , C2, C3に印加される高周波電圧は減少することとなる。このこと力、高周波信号に対する容量変動は小さく抑えることができ、波形歪みや相互変調歪み等を抑制することができまた、容量素子 CI , C2, C3を直列接続したことにより、高周波的には容量素子の誘電体層の層厚を厚くしたのと同じ効果があり、コンデンサ装置の損失抵抗による単位体積当りの発熱量を小さくすることができ、耐電力性を向上することができる。なお、第 1バイアスライン Bl l , B12を電気的に接続し、バイアス端子 VI Iとバイァス端子 V12とを共通化してもよい。同様に、第 2バイアスライン B21 , B22を電気的に接続し、バイアス端子 V21とバイアス端子 V22とを共通化してもよい。

さらに、奇数個の容量素子を接続した場合には、高周波信号の入出力端子とバイァス信号のバイアス端子とを共通化してもょレ、。

次に、本発明の第 4の実施形態のコンデンサ装置の具体的な構成を、作製方法の例に沿って説明する。

図 6〜図 8において、 3；!〜 34は導体部、 6；!〜 64は印刷抵抗である。また、高周波信号の入出力端子は、第 1信号端子 (入力端子）および第 2信号端子（出力端子)から成り、端子電極層 12と半田拡散防止層 16と接続体 40とで構成されている。まず、図 6を用いて、支持基板 1上に形成されるコンデンサの構成を説明する。なお、各部の構成を分力、り易くするために、上部に位置する接続体 40および一部の半田拡散防止層 16を省略している。

容量素子 C1〜C3は、下部電極 2、誘電体層 4、上部電極 5が重なった部分である容量形成部と、この容量形成部の外側に延在する下部電極 2の延在部とがある。そして、上部電極 5上および下部電極 2の延在部上に半田拡散防止層 16が形成され、その上に接続体 40が形成される。そして、容量素子 C1の下部電極 2の延在部上に形成された接続体 40と、容量素子 C2の上部電極 5上に形成された接続体 40とが、回路基板 41に形成された 1つの配線パターンに接続されることで、容量素子 CI , C 2が直列接続される。

同様に、容量素子 C2, C3が直列に接続され、また、容量素子 C1の上部電極 4および容量素子 C3の下部電極 2の延在部が端子電極層 12としての機能を有する。この端子電極層 12を、回路基板 41上に形成されたパッド部 42に接続することで、入力端子と出力端子との間に可変容量素子 C1〜C3が直列接続されたコンデンサ装置とすること力 Sでさる。

これにより、各容量素子を従来のように層間絶縁膜および保護膜により被覆しなくても直歹 IJ接続すること力できる。したがって、層間絶縁膜や保護膜の膜応力が誘電体層 4にはたらくことがなくなるので、コンデンサ装置のリーク電流等の特性劣化を低減できる。

可変容量素子 C1〜C3は、図 1のコンデンサ装置における容量素子 21と同様に作製し、上部電極 5の上面および下部電極 2の容量形成部の外側に延在した部位に半田拡散防止層 16を形成する。

半田拡散防止層 16は、接続体 40が半田からなる場合に、接続体 40の形成時のリフローや実装の際に、接続体 40が下部電極 2へ拡散することを防止するために形成する。この半田拡散防止層 16の材料としては、 Niが好適である。また、半田拡散防止層 16の表面には、半田濡れ性を向上させるために、半田濡れ性の高い Au, Cu 等を 0. 1 m程度形成する場合もある。

また、環状電極層 43は、支持基板 1の上面の、容量素子 C1〜C3からなる容量素子群が形成された領域を取り囲むように設けられる。この環状電極層 43は、下部電極 2や上部電極 5を形成する際に同一材料および同一工程で同時に形成すればよい。また、その上に半田拡散防止層 16を形成してもよい。

最後に、半田拡散防止層 16の上に接続体 40を形成して、図 6に示すコンデンサが形成される。接続体 40は、後述の回路基板 41に形成された配線パターン 45、パッド部 42、環状パッド部 44に接続することで、容量素子 C1〜C3を直列に接続するとともに、回路基板 41への実装を容易にするために形成する。環状電極層 43は、後述の回路基板 41に形成された環状パッド部 44と接続することで、容量素子群が形成された領域を密閉する封止空間を形成し、この封止 (密閉）空間への湿気の侵入を防ぐとともに、コンデンサ装置の機械的強度を高めるために形成する。これら接続体 40は、所定のマスクを用いて半田ペーストを印刷後、リフローを行なうことにより形成するのが一般的である。

環状部材 49を構成する接続体 40としては、図 3Aに示すコンデンサ装置と同様の材料を用いることカできる。

なお、容量素子 C1の上部電極 5および容量素子 C3の下部電極 2上に形成された接続体 40は半田拡散防止層 16とで、高周波信号の入出力端子となる。

このような構成とすることで、容量素子 C1〜C3を接続するための部分が全て上面に露出するようにすること力できる。このため、回路基板 41への実装が容易になる。なお、容量素子 C1の外側には、支持基板 1と回路基板 41との接続強度を増すために、補助接続部 30を設けている。補助接続部 30は、下部電極 2や上部電極 5を形成する際に同一材料に同一工程で同時に形成すればよい。この補助接続部 30の上面には、半田拡散防止層 16、接続体 40を形成し、回路基板 41と接続する。

次に、図 7および図 8を用いて、回路基板 41の構成について説明する。

回路基板 41は、図 3Aに示すコンデンサ装置と同様の材料を用いることができる。回路基板 41の、支持基板 1が接続される側の面（上面、表面）には、接続体 40と接続される配線パターン 18、パッド部 42、環状パッド部 44が形成される。

この配線パターン 18、パッド部 42、環状パッド部 44は、例えば Au、 Cu、 Ag、 Ag— Pd、 W等の金属導体をスクリーン印刷等の成膜法により形成し、エッチングによりパターユングして形成したり、下層から順に W、 Ni、 Auを積層した導体層を電界めつき法または無電解めつき法によって所望のパターンに形成したりして形成する。

回路基板 41には、容量素子 C1の上部電極 5上に形成された入出力端子としての接続体 40を外部回路に接続するパッド部 42a、容量素子 C1の下部電極 2と容量素子 C2の上部電極 5とを接続する配線パターン 18a、容量素子 C2の下部電極 2と容量素子 C3の上部電極 5とを接続する配線パターン 18b、容量素子 C3の下部電極 2 上に形成された入出力端子としての接続体 40を外部回路に接続するパッド部 42b、これらを取り囲むように環状パッド部 44が形成されている。

また、回路基板 41に容量素子 C1〜C3に電圧を印加するためのバイアス供給回路を構成するバイアスライン Bl l、 B12、 B21、 B22が形成されている。回路基板 41にバイアスライン B11〜B22を形成することで、抵抗、インダクタ、 λ /4線路等を回路基板 41側に内蔵させたり、回路基板 41の表面等に形成させたりすることができる。このため、バイアスラインとしてインダクタ、 λ /4線路を用いても装置を大型化させることがなぐ所望のバイアスラインを形成することができる。また、容量素子群と別個に形成することができるので、回路基板 41上に最適な材料を用いて容易に形成することができる。このようなバイアス供給回路を構成する第 1バイアスライン Bl l , B12は、印刷抵抗 61 , 62とそれにそれぞれ接続された導体部 31 , 32とから構成される。同様に、第 2バイアスライン B21 , Β22は印刷抵抗 63, 64とそれにそれぞれ接続された導体部 33, 34とから構成されている。

印刷抵抗 6；!〜 64の材料としては、 RuO等を用い形成される。抵抗値としては、使

2

用周波数でコンデンサ装置のインピーダンスに悪影響を与えないように設定する。例えば、コンデンサ装置を周波数 1GHzで使用し、容量素子 C1〜C3の容量を 5pFとした場合には、この周波数の 1/10 (100MHz)力もインピーダンスに悪影響を与えないように印刷抵抗 6；!〜 64を容量素子 C1〜C3の 100MHzでのインピーダンスの 10倍以上の抵抗値に設定する。この場合には、必要な第 1および第 2バイアスライン Bl l , B12, B21 , B22の抵抗値は、約 3. 2kQ以上に設定すればよい。

この導体部 3；!〜 34の材料としては、第 1および第 2バイアスライン B11〜B13, B2 ；!〜 B23の抵抗値のばらつきを抑制するために、低抵抗である Au、 Ag、 Cuその他の貴金属、またはそれらを含む合金が望ましいが、印刷抵抗 6；!〜 66の抵抗が十分に高いので、 Agを用い、回路基板 41に LTCCを用いて、同時焼成してもよい。

貫通導体 15は、例えば Ag等の導体からなり、グリーンシートの所望の位置に貫通孔（ビアホール）をマイクロドリル、ノンチング、レーザ加工、金型打ち抜き加工、フォトリソグラフィ法等で形成し、貫通孔に例えば Ag系の導体ペーストを導入して形成される力、、または、無電解めつき法によって形成される。この貫通導体 15により、回路基板 41の上面から下面に入出力端子を導出することができる。また、同様にバイアス供給回路も回路基板 41の上面から下面に導出することがきる。

回路基板 41側の環状パッド部 44は、支持基板 1上に形成された環状電極層 43に対応した形状とし、 Cr、 Ni、 Au等からなる層をスパッタ法または無電解めつき法、電解めつき法により所定の位置に形成する。この環状パッド部 44は、一層のみでもよいし、複数層を積層したものとしてもよい。

また、回路基板 41の下面には、貫通導体 15で入出力端子、ノィァスラインに接続された外部接続端子 19が形成されている。この外部接続端子 19は、導体であれば材料は特に限定されず、例えば Ag、 Au、 Cuその他の貴金属、またはそれらを含む合金を用いればよい。

次に、この回路基板 41と図 6に示すコンデンサとを接合して、図 8に示すコンデンサ装置とする。

具体的には、支持基板 1上に形成された環状電極層 43と回路基板 41の環状パッド部 44とが対応するように、図 6に示すコンデンサと回路基板 41の上面とを対面させて配置し、リフロー炉にて 240°Cで 5分間、リフロー溶融させて半田から成る接続体 4 0により両者を接合する。

この環状部材 49により、容量素子群が形成された領域を封止することができ、この封止 (密閉）空間への湿気の侵入を防ぐと共に、コンデンサ装置の機械的強度を高めること力 Sでさる。

回路基板 41と図 6に示すコンデンサとを酸素を含む気体の下で接合すれば、間隙 22内の間隙 22に酸素を含む気体で導入させることができる。特に、回路基板 41と図 6に示すコンデンサとを乾燥空気下で接合すれば、封止空間に乾燥空気を導入すること力 Sでさる。

以上により、本発明によれば、誘電体層に膜応力を及ぼす層間絶縁膜および保護膜が不要となるので、リーク電流等の特性劣化を低減させコンデンサ装置を提供すること力 Sできる。さらに、誘電体層 4が還元されにくくなるので、コンデンサ装置のリーク電流等の特性の劣化を低減し、安定した品質のコンデンサ装置を提供することができる。また、間隙を有する封止体を用いることにより、耐湿性に優れ、小型で低背な可変容量コンデンサを実現することができる。さらに、犠牲層を必要とせずに容量素子

21を封止できるので、 Q値の高いコンデンサ装置を実現することができる。

また、バイアス電圧を、容量素子 C1および第 2容量素子 C2の接続点から印加し、容量素子 C1の上部電極 5、並びに容量素子 C2の下部電極 2まで印加する場合には、容量素子 C1と容量素子 C2とでリーク電流が流れる向きが厚み方向で反対となる。このとき、容量素子 C1でのリーク電流の大きさを 1 (一）、容量素子 C2でのリーク電流の大きさを 1 ( + )とすると、 1 (ー）≠1 ( + )であり、容量素子 C1と容量素子 C2との全体でのリーク電流の大きさは 1 (— ) +1 ( + )となる。ここで、バイアス電圧の極性を変更した場合、容量素子 C1でのリーク電流の大きさは 1 ( + )、容量素子 C2でのリーク電流の大きさは 1 (一）となり、この場合も、容量素子 C1と容量素子 C2との全体でのリーク電流の大きさは 1 (一） +1 ( + )となる。すなわち、容量素子 C1と容量素子 C2との全体でみると、バイアス電圧の極性によるリーク電流の違いを打ち消すようになるため、リーク電流の極性依存性を低減することができる。その結果、バイアス電圧の極性を入れ替えても、コンデンサ装置としてリーク電流特性が大きく変化しないものを得ることができるので、信頼性の高いコンデンサ装置を提供することができる。このような効果は容量素子が偶数個のときにさらに顕著である。

なお、図 6〜図 8に示す例では、バイアスラインを全て回路基板 41に形成したが、一部または全てを支持基板 1上に形成してもよい。また、図 6〜図 8に示す例では、複数の容量素子 21を回路基板 41に形成された配線パターン 18を介して接続したが、金属線 11等を用いて接続しても良い。

図 9Aおよび図 9Bに、本発明の第 4の実施形態のコンデンサ装置の変形例を示す。図 9Aは支持基板 1上に形成されるコンデンサの平面図であり、図 9Bは図 9Aの D —D'線矢視断面図であり、バイアスラインを含む点以外は図 4と同様である。なお、図 9Aにおいて、上部に位置する接続体 40の図示を省略している。

図 9Aおよび図 9Bは、図 6〜図 8に示す例と、バイアスラインが全て支持基板 1上に形成されている点、複数の容量素子 21同士を金属線 11で接続している点、容量素子 21の個数の点で異なる。

なお、図 9Aおよび図 9Bに示すように、支持基板 1上にバイアスラインを形成する場合、印刷抵抗 6；!〜 64の材料としては、タンタル (Ta)を含有し、かつその比抵抗が 1 m Q 'cm以上であるものが望ましい。具体的な材料としては、窒化タンタル (TaN)や TaSiN、 Ta— Si— Oを例示することができる。例えば、窒化タンタルの場合であれば、 Taをターゲットとして、窒素を加えてスパッタリングを行なうリアタティブスパッタ法により、所望の組成比および抵抗率の印刷抵抗 6；!〜 64を成膜することができる。

このスパッタリングの条件を適宜選択することにより、膜厚が 40nm以上で、比抵抗が Ιπι Ω 'cm以上の印刷抵抗 6；!〜 64を形成することができる。さらに、スパッタリングの終了後、レジストを塗布して所定の形状に加工した後、反応性イオンエッチング (R IE)等のエッチングプロセスを行なうことにより、簡便にパターユングすることができる。このように、高抵抗の材料を用いることができるので、印刷抵抗 6；!〜 64のアスペクト比を大きくすることなく、所望の抵抗値を得ることができる。これにより、コンデンサ装置を小型化することができる。

次に、図 10A〜図 10Gを用いて、図 2Aおよび図 2Bで説明した本発明のコンデンサ装置のキャップ部材 13から成る封止体の作製方法の例について説明する。ただし、容量素子 21と端子電極層 12との間、もしくは複数の容量素子 21間は金属線 11を用いることなく接続されているものとする。図 10A〜図 10Gは、キャップ部材 13からなる封止体の作製方法の各工程を示す断面図である。

図 1 OAにおいて、容量素子 21、これに接続された端子電極層 12が形成された支持基板 1上に、離型材で保護されたネガタイプのフィルムレジスト 27を、ローラーにより加圧して貼り合わせる。次に、フィルムレジスト 27から、離型材を剥離した後、 100 °Cで加熱してフィルムレジスト 27を加熱硬化させる。

次に、図 10Bに示すように、支持基板 1上に貼り付けたフィルムレジスト 27にフォトマスクまたはレチクルを合わせた後、 UV光を露光照射させ、 UV光を照射された部分のみ、重合および架橋反応を生じて安定化させる。

次に、図 10Cに示すように、現像してキャップ部材 13の支柱部分 13c以外の不要箇所を除去した後、ベーキングにより乾燥させる。

次に、図 10Dに示すように、支柱部分 13c上に、図 10Aおよび図 10Bと同様にして、フィルムレジスト 27を配置し、露光および現像してキャップ部材 13の蓋体 13dとなる以外の不要箇所を除去した後、ベーキングにより乾燥させる。ここで、加熱により、支柱部分 13cと蓋体 13dとが接合されて一体化され、第 1キャップ部材 13aとなる。次に、図 10Eに示すように、無電解メツキ法により、 2つの端子電極層 12上に Cuから成る第 1柱状電極 14aと第 2柱状電極 14bとを形成する。

次に、図 10Fに示すように、支持基板 1上から第 1キャップ部材 13a、柱状電極 14 の上部にエポキシ樹脂等の樹脂材料をモールドし、この樹脂材料を、グラインド技術にて切削加工し、第 1柱状電極 14aと第 2柱状電極 14bとの上面を露出させた第 2キヤップ部材 13bとする。

最後に、図 10Gに示すように、半田等の電極材料により、露出した柱状電極 14a, 14bの上面にバンプ接続体を形成して、キャップ部材 13で封止されたコンデンサ装置を得ること力 Sでさる。

以上のような製造プロセスにより、ウェハレベルパッケージングが可能となり、簡便な方法で実装構造を作製することができ、さらに小型で低背なコンデンサ装置を実現すること力 Sでさる。

実施例

図 1に示す本発明のコンデンサ装置を例に、容量素子 21を封止体で封止する前後でのリーク電流特性の変化を調べた。

まず、支持基板 1として表面に熱酸化膜を形成した Si基板を用いた。この支持基板 1上に密着層として TiOを形成した後、 Ptからなる下部電極 2、 BSTからなる誘電体

2

層 4、下層から順に Pt、 Auを積層してなる上部電極 5を積層し、容量素子 21を形成した。この状態で、封止前のリーク電流特性 (I—V特性)を測定した。 I V特性の測定は、アジレント社製のピコアンメータ 4140Bを用いた。この容量素子 21をアルミナからなるパッケージ 24に収容し、乾燥大気雰囲気中でこのパッケージ 24と蓋体 25 (リツド）とをシールリング 26を介してシーム溶接して封止した。封止後、サンプルを Heリークテストおよび airリークテストを実施して気密封止されて!/、ることを確認し、封止後のリーク電流特性 (I V特性）を測定した（第 1の実施例)。

図 11A〜図 11Cに、本発明のコンデンサ装置を大気雰囲気で封止した場合の I V特性のグラフを示した。横軸は電圧（単位: V)、縦軸はリーク電流（単位: A)である。図 11A〜図 11Cはそれぞれ、 3種類のサンプル # 1〜# 3の封止前後の特性を示すものである。

図 11A〜図 11Cに示すように、本発明の実施例のように大気封止した場合は、封止前後でコンデンサ装置の I V特性の特性劣化が生じることはな力、つた。

また、この第 1の実施例のサンプルについて、 85°Cにて 6. 0Vを印加し続けたときのリーク電流の時間による変化を測定した結果を図 12に示す。図 12より明らかなように、本実施例のサンプルは、時間経過によってリーク電流の電流値はほとんど変化せず、低い電流値を維持しており、高い信頼性を有していることが確認された。

次に、比較例として、容量素子 21を絶縁性保護膜である SiOで覆い、誘電体層 4

2

に露出部 23がないコンデンサ装置を作製した。 SiO膜には、電気的測定のために、

2

上部電極 5および下部電極 2の一部のみが露出するような貫通孔を各電極上に形成し、誘電体層 4には露出部 23が無い構造とした。図 13に実施例と比較例の I—V特性を示した。この図から明らかなように、本発明の実施例のサンプルに比べて比較例のリーク電流は全体的に大きかった。このことから、誘電体層 4が間隙 22に露出する露出部 23を設け、誘電体層 4に絶縁保護膜などによる応力の力、からない構成とすることが効果的であることを確認した。

次に、間隙内の雰囲気を変えたサンプルを用意し、同様に、封止の前後でリーク電流特性を測定した。具体的には、窒素雰囲気下および真空下でシーム溶接を行ない、第 2の実施例として窒素封止サンプルおよび第 3の実施例として真空封止サンプルを作製した。

図 14に、窒素封止を行なった第 2の実施例のリーク電流特性を示した。図 14に示すように窒素封止を行なった場合には、封止前は図 13に示す比較例に比べ優れたリーク電流特性を有することが確認された。し力もながら、封止前後でコンデンサ装置の I V特性は、大幅に劣化していた。これは、誘電体層 4中の酸素と窒素封止された雰囲気との間の平衡反応により、誘電体層 4中に新たに酸素空孔が発生したためと推察される。

図 15に、真空封止を行なった第 3の実施例のリーク電流特性を示した。図 15に示すように、真空封止した場合は、封止前は図 13に示す比較例に比べ優れたリーク電流特性を有することが確認された。し力もながら、封止前後で大幅に I—V特性が劣化している。これは、誘電体層 4中の酸素と真空封止された雰囲気との間の平衡反応により、誘電体層 4中に酸素空孔が発生したためと推察される。さらに、真空封止後、蓋体（リツド） 25を除去してリーク電流特性を測定すると、リーク電流 (I—V)特性が若干回復した。し力もながら、封止前のリーク電流特性に比べると大幅に劣化した状態であった。さらに、蓋体（リツド） 25除去後に、 500°Cにて lhr大気中にて支持基板 1ごとァニールしたところ、 I—V特性は大幅に改善し、封止前に近い特性となった。しかしながら、リーク電流特性は真空封止前と比較して、低電圧領域では同等である力電流の立ち上がる電圧が低くなつており、完全には真空封止前の状態には戻らなかった。以上のことより、真空封止した場合も封止前後で I V特性が劣化していることより、雰囲気中の水素等の還元元素が影響するのではなぐ酸素の有無が I V特性の変化に対して重要な要素となっているものと推察される。また、一度誘電体層 4が変質すると、例え酸素のある雰囲気下に戻してもリーク電流特性は劣化した状態を保持することから、容量素子 21を封止する際には、犠牲層などを用いることなく封止することが重要であることが分かった。

なお、比較例のコンデンサ装置は封止したときに、第 2および第 3の実施例の場合に比べ、更にリーク電流は大きかった。

以上のことをまとめると、誘電体層 4に絶縁保護膜などによる圧力を付加しない構成とするとともに、誘電体層 4が間隙 22に露出する露出部 23を設けることにより、リーク電流特性の優れたコンデンサ装置とすることができることが分かった。さらに、間隙 22 内を、大気で封止することにより、一定量の酸素が雰囲気中に存在するため、誘電体層 4が還元することがなぐリーク電流が低い状態でかつ経時変化のない、安定した品質のコンデンサ装置を提供することができることを確認した。

図 16Aは、本発明の第 1の実施形態のコンデンサを示す断面図である。

本発明のコンデンサは、外部回路に接続されて用いられるものである。例えば、配線パターン 18等の導電体を有する回路基板 41 (図中に点線で示す。詳しくは後述するため、ここでの詳細な説明は省略する。）に実装されて用いられるものであり、支持基板 1上に、その厚み方向に順次積層された、下部電極 2、誘電体層 4、上部電極 5を含む容量素子 CI , C2が配列された容量素子群 8を有する。ここで、下部電極 2、誘電体層 4、上部電極 5が重なる領域を容量形成部とする。容量素子群 8は、容量素子 CI , C2を含み、それぞれを第 1容量素子 6と第 2容量素子 7とする。さらに、第 1容量素子 6の上部電極 5には半田拡散防止層 16を介して第 1接続体 9が接続され、第 2容量素子 7の上部電極 5には半田拡散防止層 16を介して第 2接続体 10が接続されている。この第 1接続体 9および前記第 2接続体 10は、それぞれ回路基板 41の配線パターン 18に接続されて、第 1容量素子 6と第 2容量素子 7とを直列に接続する。すなわち、回路基板 41の配線パターン 18が第 1接続体および第 2接続体 10の双方に接続されることにより上部電極 5同士が接続されることなる。そして、第 1容量素子 6 と第 2容量素子 7との誘電体層 4は、その一部が露出した状態となって!/、る。

また、第 1容量素子 6および第 2容量素子 7の下部電極 2は、コンデンサの入出力端子に接続するために、支持基板 1上に容量形成部の外側まで延在している。この延在部上に半田拡散防止層 16、端子用接続体 17を順次積層し入出力端子が形成される。この入出力端子を、回路基板 41上に形成された入出力端子用の配線パターン 18に接続することで、入力端子と出力端子との間に容量素子 CI , C2が直列接続されたコンデンサとすることができる。

これにより、各容量素子を従来のように層間絶縁膜および保護膜により被覆しなくても接続すること力できる。したがって、層間絶縁膜や保護膜の膜応力が誘電体層 4 にはたらくことがなくなるので、コンデンサのリーク電流特性等の特性劣化を低減できなお、以下のコンデンサの実施形態においても同様である力誘電体層として電圧の印加により誘電率が変化するものを用いて、各容量素子の容量を変化させるためにバイアス電圧を印加することにより、可変容量コンデンサとして機能させてもよい。バイアス電圧印加方法につ!/、ては、後述のコンデンサ装置につ!/、ての説明にお!/、て説明する。

図 16Bは図 16Aの変形例を示す断面図である。

図 16Bは、第 1容量素子 C1の下部電極 2のうち、容量形成部の外側に延在しした延在部上に半田拡散防止層 16を介して第 1接続体 9が形成されて!/、る点で、図 16A と異なる。この第 1接続体 9と、第 2容量素子 C2の上部電極 5上に形成された第 2接続体 10と力回路基板 41に形成された配線パターン 18を介して接続されることにより、第 1容量素子 C1と第 2容量素子 C2とが直列に接続される。

このような構成の場合には、コンデンサの入出力端子は、第 1容量素子 C1の上部電極 5と、第 2容量素子 C2の下部電極 2とに接続される。このため、第 1容量素子 C1 の上部電極 5上に端子用接続体 17を設けた構成となっている。

さらに、回路基板 41とコンデンサとの接続強度を向上させるために、接続用導体 2 0を設けてもよい。接続用導体 20は、第 1接続体 9、第 2接続体 10、端子用接続体 1 7と高さを合わせるために、支持基板 1上に形成された下部電極 2、半田拡散防止層 16上に形成することが好ましい。

図 17に示すコンデンサは、複数の容量素子 C1〜C5が配列されており、そのうち容量素子 C1および容量素子 C2、容量素子 C3および容量素子 C4は互いに下部電極 2を共有している。また、これらの容量素子 C1〜C5の上部電極 5上にはそれぞれ接続体 40が形成されている。

このコンデンサを、容量素子 C1の上部電極 5と接続される第 1配線パターン 18cと、容量素子 C2と容量素子 C3との上部電極 5同士を接続する第 2配線パターン 18dと、容量素子 C4と容量素子 C5との上部電極 5同士を接続する第 3配線パターン 18eと、容量素子 C5の下部電極 2に接続された入出力端子用接続体 17に接続する第 4配線パターン 18fとを有する回路基板 41に接続すれば、容量素子 C1〜C5が直列接続される。ここで、容量素子 C3と容量素子 C4とに着目する。

容量素子 C3と容量素子 C4とは下部電極 2を共有して、電気的に接続されている。これにより、容量素子 C3, C4の一端同士を接続する工程を省略でき、作製を容易となり、生産性の高いものとすることができる。

また、容量素子 C3の上部電極 5上に形成された接続体 40と、容量素子 C4の上部電極 5上に形成された接続体 40とを、それぞれ回路基板 41上に形成された別個の配線パターン（第 2配線パターン 18dと第 3配線パターン 18eと）に接続することにより、第 2配線パターン 18dから、接続体 40を介して容量素子 C3に接続され、下部電極 2を共有することにより容量素子 C3と容量素子 C4とが接続され、接続体 40を介して容量素子 C4と第 3配線パターン 18eとが接続され、容量素子 C3と容量素子 C4とが直列接続されたものとなる。

このような容量素子 C3と容量素子 C4とを、それぞれ第 1容量素子 6、第 2容量素子 7とし、それぞれに接続された接続体 40を、第 1接続体 9および第 2接続体 10とみなすことができる。なお、第 1接続体 9および第 2接続体 10の機能は、第 1容量素子 6と第 2容量素子 7とを図 16Aのように直接直列接続する場合のみでなく、図 17のように第 1容量素子 6と第 2容量素子 7とを直列接続させた状態でコンデンサとして機能するように回路基板 41に接続する場合も含むものとする。

図 16A、図 16Bおよび図 17に示すコンデンサは、支持基板 1上に下部電極 2、誘電体層 4、上部電極 5を構成する層を積層後に、上に位置する層から順にパターニングすることでコンデンサを形成すること力 Sできる。このため、生産性が高くなるとともに、同一バッチで形成することができるので、各層の間での異物等の付着を防ぐことができるので、信頼性の高レ、ものとすること力 Sできる。

図 18Aは、本発明の第 3の実施形態のコンデンサを示す断面図である。

図 18Aに示すコンデンサは、支持基板 1上に第 1容量素子 6となる容量素子 C1と第 2容量素子 7となる容量素子 C2とが形成されており、容量素子 C1の上部電極 5と容量素子 C2の下部電極 2とが電気的に接続されたものである。

容量素子 C1の下部電極 2のうち容量形成部の外側に延在する延在部の上面および容量素子 C2の上部電極 5の上面には第 1接続体 9および第 2接続体 10がそれぞれ形成されている。この第 1接続体 9および第 2接続体 10は端子用接続体 17の機能を有する。そして、第 1接続体 9および第 2接続体 10を配線基板に形成された別個の配線パターン 18に接続することで、容量素子 C1および容量素子 C2が直列接続されたコンデンサとなる。

このような構成とすることで、複数の容量素子同士の一端同士を接続させる工程を省くことができ、生産性の高いコンデンサを提供することができる。また誘電体層 4を電圧の印加に応じて変わるものとし、バイアス電圧を第 1容量素子 6および第 2容量素子 7の接続点と、第 1容量素子 6の下部電極 2および第 2容量素子 7の上部電極との間に印加する場合には、第 1容量素子 6と第 2容量素子 7とでリーク電流が流れる向きが厚み方向で反対となる。このため、第 1容量素子 6と第 2容量素子 7との全体でみると、リーク電流の極性依存性を小さくすることができる。

図 18Bは、図 18Aの変形例を示す断面図である。

図 18Bに示すコンデンサは、支持基板 1上に 5つの容量素子 C1〜C5が形成されている点で、図 18Aに示すコンデンサと異なる。この容量素子 C1〜C5は、隣り合う一方の容量素子の上部電極 5が他方の容量素子の下部電極 2に接続され、配列方向に直列に接続されている。また、容量素子 C1の下部電極 2のうち容量形成部の外側に延在する延在部の上面および容量素子 C5の上部電極 5の上面に接続体 40が形成されて!/、る。この接続体 40は端子用接続体を兼ねて!/、る。

ここで、容量素子 C1を第 1容量素子 6、容量素子 C5を第 2容量素子 7とすると、第 1 容量素子 6に接続された接続体 40が第 1接続体 9となり、第 2容量素子 7に接続された接続体 40が第 2接続体 10となる。この第 1接続体 9および第 2接続体 10により、容量素子 C1から容量素子 C5まで直列に接続させた状態で、第 1容量素子 6 (C1)と第 2容量素子 7 (C5)とを、コンデンサとして機能するように回路基板 41に接続することができる。

このような構成とすることで、複数の容量素子同士の一端同士を接続させる工程を省くこと力 Sできるとともに、接続体 40の必要数が 2個と少ないため、生産性の高いコンデンサを提供することができる。

次に、本発明のコンデンサを回路基板 41に接続してなるコンデンサ装置について説明する。

図 19は、本発明の第 5の実施形態のコンデンサ装置を示す断面図である。このコンデンサ装置は、図 17に示す本発明のコンデンサと、導電体を有し、図 17に示すコンデンサが実装された回路基板 41と、容量素子 C1〜C5からなる容量素子群 8を間隙 22を介して封止する封止体とからなる。そして、容量素子を構成する誘電体層 4は、間隙 22内において露出する露出部 23を有している。なお、図 19に示す例では、導電体として、配線パターン 18を用いた例について説明する。この回路基板 41の配線パターン 18に、コンデンサの接続体 40をそれぞれ接続させて、容量素子 C1〜C5 が順次直列に接続される。ここで、第 1容量素子 6と第 2容量素子 7との組み合わせは、隣り合う容量素子同士であればどのような組み合わせでも良ぐ例えば容量素子 C1と容量素子 C2と、容量素子 C3と容量素子 C4と、の組み合わせや、容量素子 C2 と容量素子 C3と、容量素子 C4と容量素子 C5と、の組み合わせが挙げられる。なお、配線パターン 18は、容量素子 C1と外部接続端子 19aとを接続する配線パターン 18 c、容量素子 C2と容量素子 C3とを接続する配線パターン 18d、容量素子 C4と容量素子 C5とを接続する配線パターン 18e、容量素子 C5と外部接続端子 19bとを接続する配線パターン 18fとからなる。このうち、配線パターン 18c, 18fは、外部接続端子 19a, 19bに接続する端子接続電極の機能を兼ねている。貫通導体 15は、配線パターン 18c, 18fと外部接続端子 19a, 19bとを接続しており、外部接続端子 19は、回路基板 41の配線パターン 18が形成された側と反対側の主面に形成されている。このような構成により、コンデンサに保護膜や層間絶縁膜を設けなくても複数の容量素子を直列に接続することができ、その結果、誘電体層 4に膜応力を及ぼす層間絶縁膜および保護膜が不要となるので、コンデンサのリーク電流特性等の特性劣化が低減できる。また、コンデンサ装置は、容量素子 C1〜C5が高周波的に直列接続されているため、容量素子に印加される高周波電圧が各々の容量素子に分圧されるので、個々の容量素子に印加される高周波電圧は分圧されて減少することとなる。このことから、コンデンサ装置の高周波信号に対する容量変動を小さく抑えることができる。しかも、容量素子 C1〜C5が高周波的に直列接続されているため、容量素子の誘電体層の膜厚を厚くしたのと同じ効果が得られ、コンデンサ装置の損失抵抗による単位体積あたりの発熱量を小さくすることができる。このため、コンデンサ装置の耐電力を向上することができる。

また、封止体としては、回路基板 41上に、コンデンサが接続された領域を囲うようなセラミックスからなる枠体 28を形成し、この枠体 28の上面にシールリング 26を介して蓋体 25を接続した構成となっている。また、枠体 28と蓋体 25とをシールリング 26により接続するには、シーム溶接により接続したり、シールリング 26として Au— Sn合金半田や樹脂を用いて接続したりすればよい。

ここで、回路基板 41と枠体 28とでコンデンサを収容するパッケージとなっている。間隙 22には、酸素を含む気体が導入されている。

このような構成により、本発明の第 1の実施形態のコンデンサ装置と同様の効果を達成すること力でさる。

図 20に示すコンデンサ装置は、図 19に示す構成とは封止体の構成が異なる。すなわち、図 20における封止体は、回路基板 41と、容量素子群 8が形成された領域を取り囲むように形成され、回路基板 41と支持基板 1とを接合して封止する環状部材 4 9とを有している。環状部材 49は、環状電極層 43と、環状パッド部 44と、これらを相互に接続する接続体 40とからなる。ここで、環状部材 49を構成する接続体 40は、支持基板 1上に容量素子群 8が形成された領域を取り囲むように形成された環状電極層 43を介して支持基板 1に接続され、回路基板 41上に、環状電極層 43に対応するように形成された環状パッド部 44を介して回路基板 41に接続される。

このような構成により、簡便な構成でコンデンサを封止することができるので、パッケージが不要となり、小型で低背なコンデンサ装置を実現することができる。また環状部材 49が無機材料または金属材料からなる場合には、気密封止することができるので、さらに安定した、信頼性の高いコンデンサ装置を提供することができる。

また、支持基板 1の、回路基板 41と対向していない側の面 (裏面）および側面と環状部材 49を封止樹脂で封止してもよい。

図 21に示すコンデンサ装置は、図 19に示す構成とは封止体の構成が異なる。すなわち、図 21における封止体は、回路基板 41のコンデンサが接続される側の主面から、支持基板 1の側面と回路基板 41に対向しない側の主面とにかけて被覆する樹脂部材 50から成る。このような、樹脂部材 50は、密閉空間への湿気の侵入を防ぐと共に、コンデンサ装置の機械的強度を高めるために設けられ、エポキシ樹脂ゃポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリフエ二レンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂または低融点ガラス等を用いることができ、これらをポッティング法または印刷法により塗布した後硬化処理して形成すればよい。例えば、エポキシ樹脂からなる樹脂部材 50を用いた場合には、ポッティング法により回路基板 41上に接続されたコンデンサを覆うように塗布した後、乾燥炉で 150°Cにて 5分間加熱して硬化させればよい。

このように、支持基板 1の側面と回路基板 41に対向しない側の主面とが樹脂部材 5 0により被覆された簡便な構成であるので、容量素子群 8を封止する工程を簡略化すること力 Sでき、生産性の高いコンデンサ装置を提供することができる。また、容量素子群 8を封止するためにパッケージ等が不要となるため、小型で低背なコンデンサ装置を実現すること力できる。

図 22に示すコンデンサ装置は、図 21に示す構成とは封止体の構成が異なる。すなわち、図 21の封止体がポッティング法等で形成された樹脂部材 50であるのに対して、図 22における封止体は、シート状樹脂部材 51からなる。

このシート状樹脂部材 51は、回路基板 41の上面から、支持基板 1の側面と回路基板 41に対向しない側の主面（裏面）とにかけて被覆するように設けられている。

ここで、シート状樹脂部材 51は、エポキシ樹脂、フエノール樹脂等からなる。このシート状樹脂部材 51は、シート状の未硬化樹脂を支持基板 1を覆うように配置し、シート状の未硬化樹脂を上から加圧して、支持基板 1の裏面、回路基板 41の上面に接合させた後、加熱硬化させて形成する。この加熱温度は使用樹脂により異なる力例えば、エポキシ樹脂からなるシート状樹脂部材 51を用いた場合には、 150°Cで処理すれば'よい。

このような構成とすることにより、容量素子群 8を簡便な構成で封止することができるので、作製工程を簡略化することができ、生産性の高いコンデンサ装置を提供すること力 Sできる。また、容量素子群 8を封止するためのパッケージが不要であり、且つ、薄いシート状樹脂部材 51のみで封止することができるので、小型で低背なコンデンサ装置を実現することができる。

また、本発明のコンデンサ装置において、封止体により容量素子群 8を封止する際、上述の実施形態と同様の理由で、間隙 22には酸素を含む気体、例えば乾燥空気が導入されてレ、ることが好まし!/、。

なお、上述の図 19〜図 22に示すコンデンサ装置においては、導電体として配線パターン 18を用いた例で説明した力導電体は配線パターン 18のみに限定されるものではない。例えば、接続体 40は回路基板 41のビアに接続されて、回路基板 41内の配線の引き回しにより第 1容量素子と第 2容量素子とを電気的に接続してもよい。また、上述のコンデンサ装置において、誘電体層を電圧の印加に応じて誘電率が変化するものを用いることで可変容量コンデンサ装置としての機能を持たせてもよい。その場合には、バイアス電圧は、例えば外部接続端子 19a, 19b間に高周波信号に重畳させて印加すればよいが、コンデンサ装置の容量可変率を大きくするために、図 5〜図 9に示されるように、各容量素子に個別にバイアス電圧を印加するためのバィァスラインを形成してもよ!/、。

またバイアス電圧の極性を入れ替えても、リーク電流特性が大きくしないコンデンサとしては、図 16B、図 18Bに示す構成が挙げられる。容量素子間で、バイアス電圧の印加によりリーク電流が流れる向きが厚み方向で反対となり、リーク電流の極性を打ち消すようになるためである。

次に、上述のコンデンサ装置を用いた、本発明の電子部品について説明する。図 23は本発明の一実施形態の電子部品を示す等価回路図である。図 23に示す等価回路図において、符号 Ctは本発明のコンデンサ装置であり、 Ttは伝送線路としての λ g/4伝送線路、 Ccは高周波接地用容量を形成する高周波接地用コンデンサ、 Sは信号入力端子、ここで、 gは信号入力端子 Sから入力される高周波信号が λ g/4可変伝送線路 Ttを伝搬する際の実効波長である。

図 23において、信号入力端子 Sと基準電位部との間に、コンデンサ装置 Ctが、伝送線路 Ttと高周波接地用コンデンサ Ccとが直列に接続された回路に並列接続されている。なお、ここで基準電位部は接地電位としている。

このような構成とすることで、所望の共振特性を有する共振回路を構成する電子部品を提供することができる。ここで、本発明のコンデンサ装置 Ctを用いていることから、信頼性の高い電子部品とすることができる。また、コンデンサ装置 Ctに、可変容量コンデンサとしての機能をもたせた場合には、共振周波数を任意の値に変化させること力 Sでさるあのとなる。

次に、本発明のフィルタ装置について説明する。

本発明のフィルタ装置は、図 24に示すように、入力端子 Inと出力端子 Outとをつなぐ入出力ラインと基準電位端子との間および入出力ライン上に、本発明の電子部品 1 00a, 100bを接続すればよい。なお、この例では、基準電位端子は接地されているまた、入力端子 Inと出力端子 Outとをつなぐ入出力ラインと基準電位端子との間のみに、本発明の電子部品 100aを接続したり、入出力ライン上のみに、電子部品 100 bを接続したりしてもよい。

このようにしてラダー型のフィルタ装置を形成してもよ!/、し、非平衡入力一平衡出力等のバランス型のフィルタ装置を形成してもょレ、。

このような構成の本発明のフィルタ装置によれば、本発明の電子部品 100a, 100b をフィルタを構成する共振子として用いたことにより、信頼性の高いデバイスを提供でさるようになる。

次に、本発明のフィルタ装置を用いて通信装置を形成した例について説明する。図 25は、本発明の一実施形態の通信装置を示すブロック図である。

図 25において、アンテナ 140に送信回路 Txと受信回路 Rxが分波器 150を介して接続されている。送信される高周波信号は、フィルタ 210によりその不要信号が除去され、パワーアンプ 220で増幅された後、アイソレータ 230と分波器 150を通り、アンテナ 140から放射される。また、アンテナ 140で受信された高周波信号は、分波器 1 50を通りローノイズアンプ 160で増幅されフィルタ 170でその不要信号を除去された後、アンプ 180で再増幅されミキサ 190で低周波信号に変換される。

図 25におレヽて、分波器 150、フイノレタ 170、フイノレタ 210のレヽずれ力、に、本発明のフィルタ装置を用いれば、信頼性の高レ、ものとすることができる。

なお、図 25では送信回路 Txと受信回路 Rxとを有する通信装置について説明した力、送信回路 Txまたは受信回路 Rxのいずれか一方を有する通信装置としてもよい。このような構成の本発明の通信装置によれば、本発明のフィルタ装置を有することにより、信頼性が高い通信装置を提供することができる。

なお、本発明は以上の実施形態の例に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しなレ、範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えなレ、。

例えば、印刷抵抗を回路基板 41の内部や裏面に形成したり、印刷抵抗の変わりに λ /4線路やインダクタを回路基板 41の表層、内層、裏面に形成したりしてもよい。また、接続用導体 20や、入出力端子のいずれか一方に、環状電極層 43としての機能をもたせても構わなレ、。

また、図 7および図 8に示す本発明の実施形態のコンデンサ装置では、ノィァスラインを全て回路基板 41側に形成しているが、バイアスラインの一部だけを回路基板 4

1側に形成し、一部を支持基板上に形成してもよい。

また、入出力端子を回路基板 41の下面に導出した例について説明した力上面で外部回路に接続してもよい。

さらに、第 1容量素子 6、第 2容量素子 7を直列に接続する例について説明したが、並列に接続してもよい。例えば、図 16Aにおいて、入出力端子用の配線パターンを基準電位に接続し、第 1容量素子 6、第 2容量素子 7を電気的に接続する配線パターンに高周波信号の入力端子を接続すれば、第 1容量素子 6、第 2容量素子は並列に接続されたものとなる。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなぐ他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

Claims

請求の範囲

[1] 支持基板と、

酸化物からなる誘電体層と前記誘電体層を挟持して成る一対の電極とを含む、前記支持基板上に形成された容量素子と、

前記容量素子を間隙を介して封止する封止体と、を有し、

前記誘電体層は、前記間隙内において露出する露出部を有し、

前記間隙には、酸素を含む気体が導入されていることを特徴とするコンデンサ装置

[2] 前記誘電体層は、少なくとも Bi、 Sr、 Tiを含むぺロブスカイト型酸化物であることを特徴とする請求項 1に記載のコンデンサ装置。

[3] 前記間隙には、乾燥空気が導入されていることを特徴とする請求項 1に記載のコンデンサ装置。

[4] 前記封止体は、キャップ状のキャップ部材であって、前記支持基板上に覆蓋されて成ることを特徴とする請求項 1に記載のコンデンサ装置。

[5] 前記容量素子の前記一対の電極の少なくも一方に電気的に接続された端子部と、前記端子部と対応する位置に設けられたパッド部を含む回路基板であって、前記端子部と前記パッド部とが相互に電気的に接続するように搭載された回路基板と、をさらに含み、

前記封止体は、

前記回路基板と、

前記容量素子が形成された領域を取り囲むように形成され、前記回路基板と前記支持基板とを接合して封止する環状部材と、を含んで成ることを特徴とする請求項 1 に記載のコンデンサ装置。

[6] 前記端子部は、前記一対の電極の一方に接続された第 1端子と、前記一対の電極の他方に接続された第 2端子とを含み、

前記第 1端子は、前記容量素子が形成された領域および前記第 2端子を取り囲むように形成され、前記環状部材として機能することを特徴とする請求項 5に記載のコンデンサ装置。

[7] 前記一対の電極の少なくとも一方と前記端子部とは、金属線により電気的に接続されていることを特徴とする請求項 5に記載のコンデンサ装置。

[8] 前記一対の電極の一方に電気的に接続され、前記キャップ部材の上部から端面を露出させた第 1柱状電極と、

前記一対の電極の他方に電気的に接続され、前記キャップ部材の上部から端面を露出させた第 2柱状電極と、をさらに含むことを特徴とする請求項 4に記載のコンデンサ装置。

[9] 前記容量素子は複数個あり、複数個の前記容量素子は、第 1容量素子と、前記第 1容量素子に金属線により接続された第 2容量素子とを含むことを特徴とする請求項 1に記載のコンデンサ装置。

[10] 前記誘電体層は、電圧の印加に応じて誘電率が変化し、

前記容量素子に電圧を印加するためのバイアスラインをさらに含むことを特徴とする請求項 1に記載のコンデンサ装置。

[11] 支持基板と、

前記支持基板上の厚み方向に順次積層された、下部電極、酸化物からなる誘電体層、上部電極を含む容量素子が複数個配列された容量素子群であって、第 1容量素子と、第 2容量素子と、を含む容量素子群と、

前記第 1容量素子の前記上部電極又は前記下部電極に接続され、前記第 1容量素子を外部回路に電気的に接続する第 1接続体と、

前記第 2容量素子の前記上部電極又は前記下部電極に接続され、前記第 2容量素子を前記外部回路に電気的に接続する第 2接続体と、を含み、

前記第 1接続体および前記第 2接続体は、それぞれ前記外部回路に接続されて、前記第 1容量素子と前記第 2容量素子とを電気的に接続することを特徴とするコンデンサ。

[12] 前記第 1容量素子と前記第 2容量素子とは、前記下部電極を共有していることを特徴とする請求項 11に記載のコンデンサ。

[13] 前記第 1容量素子の前記上部電極と、前記第 2容量素子の前記下部電極とが電気的に接続されて成ることを特徴とする請求項 11に記載のコンデンサ。

[14] 請求項 11に記載のコンデンサと、

導電体を有し、前記コンデンサが実装された回路基板であって、前記第 1接続体および前記第 2接続体が、それぞれ前記導電体を介して、前記第 1容量素子と前記第 2容量素子とが電気的に接続されるようにした回路基板と、前記容量素子群を間隙を介して封止する封止体と、を含み、

前記誘電体層は、前記間隙に露出された露出部を有し、

前記間隙は、酸素を含む気体が導入されていることを特徴とするコンデンサ装置。

[15] 前記間隙には、乾燥空気が導入されていることを特徴とする請求項 14に記載のコンデンサ装置。

[16] 前記封止体は、前記容量素子群が形成された領域を取り囲むように形成され、前記回路基板と前記支持基板とを接合して封止する環状部材を含んで成ることを特徴とする請求項 14に記載のコンデンサ装置。

[17] 前記封止体は、前記回路基板の前記コンデンサが接続される側の主面から、前記支持基板の側面と前記回路基板に対向しない側の主面とにかけて被覆する樹脂部材から成ることを特徴とする請求項 14に記載のコンデンサ装置。

[18] 前記樹脂部材は、シート状樹脂部材であることを特徴とする請求項 17に記載のコンデンサ装置。

[19] 前記誘電体層は、電圧の印加に応じて誘電率が変化し、

前記回路基板は、前記第 1容量素子および第 2容量素子に電圧を印加するためのバイアスラインが形成されていることを特徴とする請求項 14に記載のコンデンサ装置

[20] 前記第 1容量素子と前記第 2容量素子とは、直列に接続されていることを特徴とする請求項 14に記載のコンデンサ装置。

[21] 共振回路を構成する電子部品であって、

請求項 14に記載のコンデンサ装置を用いた電子部品。

[22] 入力端子と出力端子と基準電位端子とを有し、前記入力端子と前記出力端子とをつなぐ入出力ライン上、または前記入出力ラインと前記基準電位端子との間に、請求項 21に記載の電子部品を設けたフィルタ装置。

[23] 請求項 22に記載のフィルタ装置を有する、受信回路および送信回路の少なくとも一方を備える通信装置。

[24] 酸化物からなる誘電体層と前記誘電体層を挟持して成る一対の電極とを含む容量素子を、前記支持基板上に形成する工程と、

酸素を含む雰囲気下で前記容量素子を封止体により間隙を介して封止する工程であって、前記間隙内が前記酸素を含む雰囲気となった状態で、前記誘電体層の一部を前記間隙内において露出させるように、前記容量素子を前記封止体により封止する工程と、を有することを特徴とするコンデンサ装置の製造方法。