(57)【要約】【課題】金属製の基材とその表面に形成される誘電体層とからなる積層体を製造するにあたって、反りの発生を低減することができる積層体の製造方法を提供する。【解決手段】金属製の基材１の一表面に誘電体層２を形成する積層体の製造方法に関する。層形成工程と、アニール工程と、プレス工程とを備える。前記層形成工程は、前記基材１の一表面に粉末噴射コーティング法により前記誘電体層２を形成するものである。前記アニール工程は、前記層形成工程の後に前記誘電体層２にアニール処理を施すものである。前記プレス工程は、前記アニール工程の後に前記基材１と前記誘電体層２との積層物Ｂをその積層方向にプレスするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の基材の一表面に誘電体層を形成する積層体の製造方法であって、層形成工程と、アニール工程と、プレス工程とを備え、前記層形成工程は、前記基材の一表面に粉末噴射コーティング法により前記誘電体層を形成するものであり、前記アニール工程は、前記層形成工程の後に前記誘電体層にアニール処理を施すものであり、前記プレス工程は、前記アニール工程の後に前記基材と前記誘電体層との積層物をその積層方向にプレスすることを特徴とする積層体の製造方法。
【請求項２】
前記層形成工程では、前記誘電体層を前記基材の外縁から離れた位置に形成することを特徴とする請求項１に記載の積層体の製造方法。
【請求項３】
前記プレス工程では、前記基材の軟化点以上の温度でプレスすることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層体の製造方法。
【請求項４】
前記層形成工程では、前記誘電体層に複数の厚肉部を互いに離間させて形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
【請求項５】
前記厚肉部をキャパシタ部として形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ回路を内蔵した回路基板や薄膜キャパシタ等の積層体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の積層体は、金属箔と誘電体層と電極層とを有して形成されている。誘電体層は金属箔の片面に積層して形成されている。電極層は誘電体層の片面（金属箔と反対側の面）に積層して形成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このように熱膨張率の異なる複数の層が積層された積層体では、各層の熱による伸縮挙動の違いから反りが発生することがあった。そこで、このような反りを低減することが試みられている。
【０００４】
例えば、特許文献２には、収縮挙動の異なる数種類の絶縁層が混在することにより発生する配線基板の反りを、積層体の表裏面に積層する拘束シートに含まれるガラス量を調整することにより抑制することが記載されている。この場合、低温焼結セラミックと配線材料である金属配線（金属粉や金属箔）からなるセラミック金属配線基板を焼成する際に、そのまま焼成すると熱膨張率の違いから反りが発生する。そこで、この対策として、表裏面に積層する拘束シートのガラス量の調整によって反りの発生を抑制している。
【０００５】
また、特許文献３には、金属箔の上に誘電体のパターンを形成し、誘電体の上に電極を形成し、誘電体及び電極を同時に焼成することによって、コンデンサ構造を作製することが記載されている。誘電体及び電極の同時焼成は、電極と誘電体との間の熱膨張率（ＴＣＥ）の差によって引き起こされるひび割れを改善するものである。この場合、金属箔上の誘電体に対して電極を形成し、同時焼成を行った際に、誘電体と電極間に熱膨張率に差があるため、電極に応力がかかり、電極にひび割れが生じてしまう。そこで、誘電体を金属箔に対して形成し、その上にインクやペーストで電極を形成して同時焼成を行うことで、電極に発生する応力を緩和できるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２０４８０１号公報
【特許文献２】特開２００４−３２７７３５号公報
【特許文献３】特開２００４−１３４８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２に記載の発明では、拘束シートを設けて反り自体を押さえつけるようにしているため、拘束シートによって生じる応力が薄膜キャパシタ等の積層体の性能（誘電率や静電容量等）に影響を与える可能性がある。
【０００８】
また、特許文献３に記載の発明では、誘電体と電極との間の熱膨張率の差によって生じる応力を低減することは記載されているが、金属箔と誘電体とを積層して焼成した際に発生する反りに関しては記載されていない。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、金属製の基材とその表面に形成される誘電体層とからなる積層体を製造するにあたって、反りの発生を低減することができる積層体の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る積層体の製造方法は、金属製の基材の一表面に誘電体層を形成する積層体の製造方法であって、層形成工程と、アニール工程と、プレス工程とを備え、前記層形成工程は、前記基材の一表面に粉末噴射コーティング法により前記誘電体層を形成するものであり、前記アニール工程は、前記層形成工程の後に前記誘電体層にアニール処理を施すものであり、前記プレス工程は、前記アニール工程の後に前記基材と前記誘電体層との積層物をその積層方向にプレスすることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明にあって、前記層形成工程では、前記誘電体層を前記基材の外縁から離れた位置に形成することが好ましい。
【００１２】
本発明にあって、前記プレス工程では、前記基材の軟化点以上の温度でプレスすることが好ましい。
【００１３】
本発明にあって、前記層形成工程では、前記誘電体層に複数の厚肉部を互いに離間させて形成することが好ましい。
【００１４】
本発明にあって、前記厚肉部をキャパシタ部として形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、アニール工程で生じた積層物の反りをプレス工程でのプレスで矯正することができ、反りの発生が少ない積層体を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）〜（ｃ）は断面図である。
【図２】同上の積層物Ｂを示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の一例を示し、（ａ）〜（ｃ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【００１８】
本実施の形態は、金属製の基材１と、誘電体材料を含む誘電体層２とが積層された積層体Ａの製造方法に関するものである。
【００１９】
基材１としては、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）などの導電性を有する金属材料で形成されることが好ましい。基材１の平面視形状は任意に形成することができ、例えば、平面視で矩形状に形成することができる。基材１としては金属箔を用いることができる。基材１の厚みは１０〜１００μｍ、好ましくは１５〜３５μｍとすることができる。
【００２０】
誘電体層２に含有される誘電体材料としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰｂＬａＺｒＴｉＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等を主成分とする種々の誘電体材料を用いることができる。尚、誘電体材料には、誘電体層２の誘電特性、絶縁特性、及び強度等の物性を向上させるべく、種々の添加物が含まれていてもよい。また、誘電体層２には上記の誘電体材料が二種以上含まれていても良い。
【００２１】
本実施の形態では、層形成工程と、アニール工程と、プレス工程とを備える。
【００２２】
層形成工程は、図１（ａ）に示すように、基材１の一表面（一主面）に誘電体層２を成層して形成する工程である。この工程では、粉末噴射コーティング法により誘電体層２を形成することができる。粉末噴射コーティング法としては、ＰＪＤ（Ｐｏｗｄｅｒ  Ｊｅｔ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＤ（Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を例示することができる。粉末噴射コーティング法を用いることにより、焼成の温度を低くしても誘電率を向上させることが出来る。粉末噴射コーティング法の条件は特に限定されず、粉末の上記誘電体材料の平均粒径や噴射圧などは公知の条件を用いることができる。この工程で形成される誘電体層２の厚みは１〜５μｍ、好ましくは２〜３μｍとすることができる。
【００２３】
図２に示すように、誘電体層２は平面視において基材１と同形状（相似形状）に形成することができる。誘電体層２は基材１の外縁から離れた位置に形成することが好ましい。すなわち、誘電体層２の外縁２０を基材１の外縁１０よりも控えて内側に形成するのが好ましい。このように誘電体層２を基材１よりも小さく形成して基材１の全面に形成しないことにより、基材１に対する誘電体層２の収縮力の影響を少なくすることができ、後述のアリール工程での反りの発生を低減することができる。このような効果を得るためには、基材１が平面視で矩形形状の場合、基材１の外縁１０とこれに平行な誘電体層２の外縁２０との間の寸法Ｌは５〜５０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍとすることができる。
【００２４】
アニール工程は、層形成工程後に、基材１と誘電体層２の積層物Ｂを熱処理（焼成処理）する工程である。アニール工程により誘電体層２を結晶化して焼結する。アニール工程の条件は温度８５０〜１０００℃で５〜１２時間とすることができ、好ましくは温度８５０〜９００℃で１０〜１１時間とすることができる。このとき、金属製の基材１と誘電体層２とが同時に焼成されるために、図１（ｂ）に示すように、これらの熱膨張率の違いにより、積層物Ｂに反りが生じることがある。例えば、銅（Ｃｕ）は線膨張率が１７×１０−６／℃、チタン酸バリウム（ＢＴＯ）は線膨張率が１５．７×１０−６／℃であるので、これらの材料で基材１と誘電体層２を形成した場合には、誘電体層２側が凹曲するように積層物Ｂに反りが発生することがある。このような反った状態の積層物Ｂを例えばキャパシタとして配線基板に内蔵させると、配線基板の電極パターンとの合致性等に不具合が生じてしまい、接続不良などが生じるおそれがある。そこで、本実施の形態では、アニール工程後にプレス工程を行なう。
【００２５】
プレス工程は、アニール工程により反った状態となった積層物Ｂをプレス（加圧）する工程である。積層物Ｂをプレスする方向は基材１と誘電体層２の積層方向（厚み方向）である。例えば、図１（ｃ）に示すように、一対のプレス盤Ｐで積層物Ｂを挟持してプレスすることができる。プレス工程により積層物Ｂの反りを矯正して反りのほとんどない平坦な積層体Ａを得ることができる。プレス工程では積層物Ｂを真空下で加熱しながら加圧する真空熱プレスを採用することができる。これにより、基材１の酸化を防止しながら、加熱により積層物Ｂの平坦化が行い易くなる。プレス工程の条件は、圧力１〜３ＭＰａ、温度２００〜２４０℃、時間２０〜５０分間とするのが好ましい。プレス工程のより好ましい条件は、圧力１〜１．５ＭＰａ、温度２００〜２２０℃、時間２５〜３５分間とすることができる。また加熱する際の昇温速度は１０〜２５℃／分、好ましくは１０〜１５℃／分とする。昇温速度を上記所定の範囲内にすると、積層物Ｂの反りがより矯正しやすくなる。
【００２６】
プレス工程は、基材１の軟化点以上の温度で行うのが好ましい。これにより、基材１を軟化した状態で加圧することができ、積層物Ｂの反りがより矯正しやすくなる。基材１の軟化点未満の温度で加圧を行うと、基材１が十分に伸ばされずに皺が発生しやすくなり、積層体に皺が残存するおそれがある。このような皺は積層体を例えばキャパシタとして配線基板に内蔵させる場合に、所定位置からの寸法ずれ要因の一因となるおそれがある。尚、基材１が銅（Ｃｕ）の場合は約２００℃が軟化点であるので、これ以上の温度でプレス工程を行うことができる。
【００２７】
そして、上記の各工程を経て得られる積層体Ａは、アニール工程で生じた反りがプレス工程でのプレスで矯正されるものであり、反りの発生を少なくすることができる。従って、積層体Ａを配線基板等に内蔵する際のプロセスを簡易化し、反りや皺による所定位置からの寸法ずれが生じにくくなる。
【００２８】
図３に他の実施の形態を示す。この積層体Ａでは誘電体層２に複数の厚肉部２１と複数の薄肉部２２とが形成されている。厚肉部２１は薄肉部２２よりも厚く形成されている。厚肉部２１の厚みは１〜５μｍ、好ましくは２〜３μｍとすることができる。薄肉部２２の厚みは厚肉部２１の厚みの６０〜８０％とすることができる。薄肉部２２は隣り合う厚肉部２１、２１の間に形成されている。従って、隣り合う厚肉部２１、２１は薄肉部２２を介して互いに離間して形成されている。基材１の金属材料及び誘電体層２の誘電体材料は上記と同様のものを用いることができる。
【００２９】
誘電体層２に複数の厚肉部２１と薄肉部２２とを有する積層体Ａを製造するにあたっても、層形成工程とアニール工程とプレス工程とを行うことができる。
【００３０】
層形成工程は上記と同様に行うことができるが、粉末噴射コーティング法により誘電体層２を形成する際に、例えば、基材１に対する誘電体材料の付着量を増減させることで、厚肉部２１と薄肉部２２とを区別して形成することができる。
【００３１】
アニール工程は上記と同様に行うことができる。このとき、誘電体層２に厚肉部２１と薄肉部２２が形成されていても、上記と同様の反りが積層物Ｂに生じることになる。
【００３２】
プレス工程は上記と同様に行うことができる。このとき、誘電体層２に厚肉部２１と薄肉部２２が形成されていても、これらに影響されることがほとんどなく、上記と同様に反りを矯正して積層物Ｂを平坦化することができる。
【００３３】
そして、上記の各工程を経て得られる積層体Ａは、アニール工程で生じた反りがプレス工程でのプレスで矯正されるものであり、反りの発生を少なくすることができる。
【００３４】
誘電体層２に複数の厚肉部２１と薄肉部２２とを有する積層体Ａは、個片化して複数の薄膜キャパシタＣを形成することができる。この場合、まず、積層体Ａの誘電体層２側の表面に導電体層３を形成する。この導電体層３はスパッタリングやめっきや導電ペーストなどで形成することができる。導電体層３で用いられる金属材料としては基材１の金属材料と同等のものを用いることができる。導電体層３は誘電体層２の全体を被覆するように形成することができる。導電体層３の表面（外面）は平坦に形成することができる。導電体層３の厚みは上記の基材１の厚みの範囲と同等に形成することができる。
【００３５】
次に、積層体Ａの基材１及び導電体層３にパターニングを施す。このパターニングは、基材１及び導電体層３を所望の形状に加工するものである。パターニングは、例えば、レーザ加工やエッチング等により行うことができる。パターニングにより、基材１から第一電極４を形成し、導電体層３から第二電極５を形成する。第一電極４と第二電極５とは厚肉部２１を挟んで対向配置されている。また、パターニングにより、基材１と導電体層３は薄肉部２２を覆う部分が除去されて薄肉部２２が露出する。また、平面視において、第一電極４と第二電極５は厚肉部２１よりも小さく形成されており、厚肉部２１の周端縁部が露出している。
【００３６】
次に、厚肉部２１と薄肉部２２の境界部分（図３（ｃ）に破線で示す）を切断する。これにより、第一電極４と第二電極５と厚肉部２１とからなる薄膜キャパシタＣを形成することができる。薄膜キャパシタＣは厚肉部２１がキャパシタ部（誘電体部に導電体層を形成し、誘電体部が導電体層（電極）に挟まれた状態の部分）として形成されている。
【００３７】
そして、上記の各工程を経て得られる薄膜キャパシタＣは、アニール工程で生じた反りがプレス工程でのプレスで矯正された積層体Ａを用いられるものである。従って、薄膜キャパシタＣの反りの発生を少なくすることができ、平坦性を確保することができる。よって、薄膜キャパシタＣを配線基板等に内蔵する際のプロセスを簡易化し、反りや皺による所定位置からの寸法ずれが生じにくくなる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３９】
（実施例１）
基材１としては、大きさ１２０ｍｍ×１２０ｍｍで厚み３５μｍの銅箔を用いる。層形成工程で基材１の片面（一表面）に誘電体層２を形成する。この際、誘電体材料としてはチタン酸バリウムを用いる。誘電体層２の大きさは１００ｍｍ×１００ｍｍで厚み３μｍとする。従って、基材１の外縁１０とこれに平行な誘電体層２の外縁２０とは、１０ｍｍ離間している。粉末噴射コーティング法としてはＰＪＤ法を用いる。
【００４０】
アニール工程では、層形成工程で得た積層物Ｂに熱処理を施す。この際の条件は、温度８５０℃で１０時間とする。
【００４１】
プレス工程では、アニール工程で熱処理した積層物Ｂにプレス（真空熱プレス）を施す。この際の条件は、圧力１ＭＰａ、温度２００℃（基材１の軟化点以上の温度）、時間３０分間、昇温速度１０℃／分とする。
【００４２】
このようにして積層体Ａを作製する。
【００４３】
（実施例２）
層形成工程において、基材１と誘電体層２の大きさを同じにし、基材１の外縁１０と誘電体層２の外縁２０とを一致させて誘電体層２を形成する。この構成以外は実施例１と同様にして積層体Ａを作製する。
【００４４】
（実施例３）
プレス工程において、温度を１５０℃（基材１の軟化点未満の温度）にしてプレスを行う。この構成以外は実施例１と同様にして積層体Ａを作製する。
【００４５】
（実施例４）
層形成工程において、厚肉部２１と薄肉部２２とを有する誘電体層２を形成する。厚肉部２１は、大きさ２５ｍｍ×１００ｍｍで厚み３μｍとする。薄肉部２２は、大きさ５ｍｍ×１００ｍｍで厚み２μｍとする。この構成以外は実施例１と同様にして積層体Ａを作製する。
【００４６】
（比較例）
プレス工程を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして積層体Ａを作製する。
【００４７】
上記で得られる実施例及び比較例の積層板Ａについて、プレス工程後の反りと、プレス工程後の基材１の皺の発生とを評価する。反り量の測定は、積層板Ａを平坦な台上に置き、反りの最高点の高さを測定した。。そして、反り量が０．５ｍｍ未満の場合を「良好」と評価し、反り量が０．５〜３ｍｍの場合を「実用上問題なし」と評価し、反り量が３ｍｍを超える場合を「不良」と評価する。皺の発生は、基材１の表面を目視で確認し、皺の発生がほとんど無いものを「良好」と評価し、実用上問題がない程度の皺が発生するものを「実用上問題なし」と評価し、実用上問題がある皺が発生するものを「不良」と評価する。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2014175634.tif 000003
【符号の説明】
【００４９】
Ａ  積層体
Ｂ  積層物
１  基材
１０  基材の外縁
２  誘電体層
２０  誘電体層の外縁
２１  厚肉部
【図１】
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【図２】
2014175634.tif 000005
【図３】
2014175634.tif 000006