(57)【要約】【課題】積層構造体において、高い耐湿性を実現すると共に電気特性の検査を可能にする。【解決手段】本発明に係る積層構造体は、金属製の基材１、誘電体層２、第１電極層３１、第２電極層３２、及び保護膜４１を備えている。誘電体層２は、基材１の表面上に形成されている。第１電極層３１は、誘電体層２の表面上に形成されている。第２電極層３２は、誘電体層２の表面の内、第１電極層３１の形成領域Ｒ１とは異なる領域Ｒ２上に、該第１電極層３１から離間させて形成されている。保護膜４１は、耐湿性と電気絶縁性の両方の特性を有している。そして、保護膜４１は、誘電体層２の表面の内、第１電極層３１の形成領域Ｒ１と第２電極層３２の形成領域Ｒ２とによって挟まれた領域Ｒ３を被覆している。一方、第１電極層３１の表面と第２電極層３２の表面とにはそれぞれ露出面３１ａ，３２ａが形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の基材と、
前記基材の表面上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の表面上に形成された第１電極層と、
前記誘電体層の表面の内、前記第１電極層の形成領域とは異なる領域上に、該第１電極層から離間させて形成された第２電極層と、
前記誘電体層の表面の内、前記第１電極層の形成領域と第２電極層の形成領域とによって挟まれた領域を被覆する膜であって、耐湿性を有する保護膜と
を備え、
前記保護膜は電気絶縁性を更に有する一方、前記第１電極層の表面と第２電極層の表面とにはそれぞれ露出面が形成されている、
積層構造体。
【請求項２】
前記誘電体層の側端面又は側端部が、前記保護膜の一部、又は耐湿性と電気絶縁性とを有する別の保護膜によって覆われている、請求項１に記載の積層構造体。
【請求項３】
前記誘電体層には、該誘電体層を貫通した導電ビアが形成されており、前記第１電極層と基材とが、前記導電ビアを介して互いに電気的に接続されている、請求項１又は請求項２に記載の積層構造体。
【請求項４】
金属製の基材と、
前記基材の表面上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の表面上に形成された電極層と、
前記誘電体層の側端面又は側端部を被覆する膜であって、耐湿性を有する保護膜と
を備え、
前記保護膜は電気絶縁性を更に有する一方、前記電極層の表面には露出面が形成されている、
積層構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ回路を有した回路基板や薄膜キャパシタ等の積層構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の積層構造体は、電極箔と、該電極箔上に形成された誘電体層と、該誘電体層上に形成された電極層とを有している。ここで、誘電体層を構成する誘電体材料には、チタン酸バリウム(BaTiO3)等の物質が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１４５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
チタン酸バリウム(BaTiO3)等の誘電体材料は吸湿し易い。このため、上記積層構造体において誘電体層が外気に晒されることは、あまり好ましいことではない。そこで、積層構造体において、耐湿性と電気絶縁性の両方の特性を有する保護膜によって誘電体層の全体を被覆した構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この構成においては、電極層までもが保護膜によって被覆されるため、積層構造体の電気特性を検査することが出来なくなる。
【０００５】
そこで本発明の目的は、積層構造体において、高い耐湿性を実現すると共に電気特性の検査を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る積層構造体は、金属製の基材、誘電体層、第１電極層、第２電極層、及び保護膜を備えている。誘電体層は、前記基材の表面上に形成されている。第１電極層は、前記誘電体層の表面上に形成されている。第２電極層は、前記誘電体層の表面の内、前記第１電極層の形成領域とは異なる領域上に、該第１電極層から離間させて形成されている。保護膜は、耐湿性と電気絶縁性の両方の特性を有している。そして、保護膜は、前記誘電体層の表面の内、前記第１電極層の形成領域と第２電極層の形成領域とによって挟まれた領域を被覆している。一方、前記第１電極層の表面と第２電極層の表面とにはそれぞれ露出面が形成されている。
【０００７】
上記積層構造体の具体的構成において、前記誘電体層の側端面又は側端部が、前記保護膜の一部、又は耐湿性と電気絶縁性とを有する別の保護膜によって覆われている。
【０００８】
上記積層構造体の他の具体的構成において、前記誘電体層には、該誘電体層を貫通した導電ビアが形成されており、前記第１電極層と基材とが、前記導電ビアを介して互いに電気的に接続されている。
【０００９】
本発明に係る他の積層構造体は、金属製の基材、誘電体層、電極層、及び保護膜を備えている。誘電体層は、前記基材の表面上に形成されている。電極層は、前記誘電体層の表面上に形成されている。保護膜は、耐湿性と電気絶縁性の両方の特性を有している。そして、保護膜は、前記誘電体層の側端面又は側端部を被覆している。一方、前記電極層の表面には露出面が形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る積層構造体によれば、高い耐湿性が実現されると共に電気特性の検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜キャパシタを示した平面図である。
【図２】図１に示されるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】上記薄膜キャパシタの製造方法にて実行される成膜工程の説明に用いられる断面図である。
【図４】上記薄膜キャパシタの製造方法にて実行される第１パターニング工程の説明に用いられる断面図である。
【図５】上記薄膜キャパシタの製造方法にて実行される金属膜形成工程の説明に用いられる断面図である。
【図６】上記薄膜キャパシタの製造方法にて実行される第２パターニング工程の説明に用いられる断面図である。
【図７】上記薄膜キャパシタを用いて作製されたコンデンサ内蔵基板を示した断面図である。
【図８】上記薄膜キャパシタの変形例を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る薄膜キャパシタを示した平面図である。図２は、図１に示されるＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１及び図２に示す様に、薄膜キャパシタは、電極箔１、誘電体層２、４つの第１電極層３１〜３１、第２電極層３２、４つの第１保護膜４１〜４１、及び第２保護膜４２を備えている。
【００１３】
電極箔１は、金属製の基材である。電極箔１を構成する金属材料には、銅（Cu）、ニッケル（Ni）、コバルト（Co）、アルミニウム（Al）、白金（Pt）等、箔を形成することが可能であって、且つ薄膜キャパシタの電極となり得る物質が用いられる。
【００１４】
誘電体層２は、電極箔１の表面上に形成されている。ここで、誘電体層２の形成には、ゾル‐ゲル法、ＭＯＣＶＤ(Metal  Organic  Chemical  Vapor  Deposition)法、スパッタリング法、蒸着法、粉末噴射コーティング法等、周知の種々の成膜法が用いられる。尚、粉末噴射コーティング法は、気体の流れを利用して、粉末をターゲット（電極箔１）の表面に噴き付け、これにより該ターゲットの表面上に粉末を堆積させて薄膜を形成する方法である。粉末噴射コーティング法には、ＰＪＤ（Powder  Jet  Deposition）法やＡＤ（Aerosol  Deposition）法の方法が存在する。
【００１５】
誘電体層２を構成する誘電体材料には、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出来る。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。
【００１６】
第１電極層３１〜３１及び第２電極層３２はそれぞれ、誘電体層２の表面上に形成された金属膜、又は該表面に貼り付けられた金属箔である。ここで、金属膜は、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法、スクリーン印刷法等の手法を用いて形成された薄膜である。第１電極層３１〜３１及び第２電極層３２を構成する金属材料にはそれぞれ、銅（Cu）、ニッケル（Ni）、コバルト（Co）、アルミニウム（Al）、白金（Pt）等、薄膜又は箔を形成することが可能であって、且つ薄膜キャパシタの電極となり得る物質が用いられる。
【００１７】
第１電極層３１〜３１はそれぞれ、誘電体層２の表面上に設定された４つの第１領域Ｒ１〜Ｒ１上に形成されている。第２電極層３２は、誘電体層２の表面の内、第１領域Ｒ１〜Ｒ１をそれぞれ包囲する第２領域Ｒ２上に、第１電極層３１から離間させて形成されている。従って、誘電体層２の表面上には、各第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とによって挟まれた第３領域Ｒ３が存在している。第３領域Ｒ３上には、第１電極層３１や第２電極層３２等の電極層は形成されていない。又、本実施形態においては、誘電体層２の表面の内、該表面の外縁に沿った第４領域Ｒ４と、誘電体層２の側端面２ａ（図２参照）とにも、第１電極層３１や第２電極層３２等の電極層は形成されていない。
【００１８】
図２に示す様に、誘電体層２には、該誘電体層２をその表面から裏面まで貫通した導電ビア５が形成されている。具体的には、該導電ビア５は、４つの第１電極層３１〜３１に１つずつ対応させて、誘電体層２の４箇所に形成されている。そして、各導電ビア５は、該導電ビア５に対応する第１電極層３１の形成領域である第１領域Ｒ１に設けられている。第１電極層３１〜３１はそれぞれ、各第１電極層３１に対応する導電ビア５を介して、電極箔１に電気的に接続されている。
【００１９】
４つの第１保護膜４１〜４１及び第２保護膜４２は何れも、耐湿性と電気絶縁性の両方の特性を有している。４つの第１保護膜４１〜４１はそれぞれ、誘電体層２の４つの第３領域Ｒ３〜Ｒ３上に、各第１電極層３１と第２電極層３２との間の間隙を埋めた状態で形成されている。斯くして、第１保護膜４１〜４１はそれぞれ第３領域Ｒ３〜Ｒ３を被覆している。第２保護膜４２は、誘電体層２の第４領域Ｒ４及び側端面２ａ上に、全周に亘って形成されている。斯くして、第２保護膜４２は、誘電体層２の側端部を全周に亘って被覆している。尚、第１保護膜４１〜４１及び第２保護膜４２の形成には、スクリーン印刷法等、周知の種々の手法が用いられる。又、第１保護膜４１〜４１及び第２保護膜４２を構成する保護材料には、樹脂材等、耐湿性と電気絶縁性の両方の特性を有した物質が用いられる。
【００２０】
図１及び図２に示す様に、第１電極層３１〜３１については、各第１電極層３１の全体が保護膜によって覆われているのではなく、各第１電極層３１の側端部が全周に亘って第１保護膜４１によって覆われているに過ぎない。又、第２電極層３２については、該第２電極層３２の全体が保護膜によって覆われているのではなく、第２電極層３２の側端部が第１保護膜４１〜４１及び第２保護膜４２によって覆われているに過ぎない。斯くして、各第１電極層３１の表面には露出面３１ａが形成され、第２電極層３２の表面には露出面３２ａが形成されている。
【００２１】
次に、上記薄膜キャパシタの製造方法について説明する。該製造方法では、成膜工程、第１パターニング工程、金属膜形成工程、第２パターニング工程、及び保護膜形成工程が、順に実行される。
【００２２】
図３は、成膜工程の説明に用いられる断面図である。図３に示す様に、成膜工程では、ゾル‐ゲル法、ＭＯＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、粉末噴射コーティング法等、周知の種々の成膜法を用いて、電極箔１の表面上に誘電体層２を形成する。尚、成膜工程では、誘電体層２の形成後、該誘電体層２に対して熱処理を施してもよい。
【００２３】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１パターニング工程の説明に用いられる断面図である。第１パターニング工程では、図４（ａ）に示す様に、誘電体層２の表面上にレジスト膜６１を形成することにより、誘電体層２に対してマスキング処理を施す。このとき、誘電体層２の表面の内、導電ビア５〜５を形成せんとする領域Ｐ１上にはレジスト膜６１を形成せず、それ以外の領域をレジスト膜６１によって被覆する。次に、図４（ｂ）に示す様に、誘電体層２に対してレジスト膜６１側からエッチング処理を施す。これにより、誘電体層２の各領域Ｐ１に、該誘電体層２をその表面から裏面まで貫通する貫通孔７を形成する。その後、図４（ｃ）に示す様に、誘電体層２の表面からレジスト膜６１を除去する。
【００２４】
図５は、金属膜形成工程の説明に用いられる断面図である。図５に示す様に、金属膜形成工程では、誘電体層２の表面上に金属膜８を形成する。ここで、金属膜８の形成には、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法、スクリーン印刷法等の手法が用いられる。従って、金属膜８の形成に伴い、該形成に用いられる金属材料の一部によって貫通孔７〜７が充填され、或いは、金属膜８の一部が貫通孔７〜７の内面にも形成される。これにより、誘電体層２には導電ビア５〜５が形成され、該導電ビア５〜５によって、金属膜８と電極箔１とが互いに電気的に接続される。
【００２５】
尚、上記金属膜形成工程において、金属膜８の形成に代えて、誘電体層２の表面に金属箔を貼り付けてもよい。この場合、金属箔の貼付けの前に、金属材料を用いて貫通孔７〜７を充填し、或いは貫通孔７〜７の内面に金属膜を形成することにより、金属箔と電極箔１とを導通させるための導電ビア５〜５を形成する。
【００２６】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第２パターニング工程の説明に用いられる断面図である。第２パターニング工程では、図６（ａ）に示す様に、金属膜８の表面上にレジスト膜６２を形成することにより、金属膜８に対してマスキング処理を施す。このとき、金属膜８の表面の内、第１電極層３１〜３１を形成せんとする領域Ｐ２と、第２電極層３２を形成せんとする領域Ｐ３とを、レジスト膜６２によって被覆し、それ以外の領域上にはレジスト膜６２を形成しない。次に、図６（ｂ）に示す様に、金属膜８に対してレジスト膜６２側からエッチング処理を施す。これにより、金属膜８の内、レジスト膜６２によって覆われている部分を誘電体層２上に残置させると共に、それ以外の部分を誘電体層２の表面から除去する。斯くして、誘電体層２の表面上には、第１電極層３１〜３１と第２電極層３２とが形成されることになる。その後、図６（ｃ）に示す様に、金属膜８の表面からレジスト膜６２を除去する。
【００２７】
尚、上記金属膜形成工程において、金属膜８の形成に代えて、次の態様を採用してもよい。即ち、誘電体層２の表面上の領域Ｒ１〜Ｒ１と領域Ｒ２とに、導電性ペースト等の金属材料を用いて印刷を施すことによって金属膜を選択的に形成し、これにより第１電極層３１〜３１と第２電極層３２とを形成してもよい。この態様によれば、上記第２パターニング工程が不要となる。
【００２８】
保護膜形成工程では、図１及び図２に示す様に、各第１電極層３１と第２電極層３２との間の間隙に保護材料を充填する。又、誘電体層２の側端部に対して、全周に亘って保護材料を塗布する。これにより、誘電体層２の露出面全体を保護材料によって被覆する。このとき、各第１電極層３１の表面の少なくとも一部、及び第２電極層３２の表面の少なくとも一部を、保護材料で覆うことなく露出させておく。斯くして、第１保護膜４１〜４１及び第２保護膜４２が形成されることになる。保護膜形成工程の実行により、図１及び図２に示す薄膜キャパシタが完成することになる。尚、第１保護膜４１〜４１及び第２保護膜４２の形成には、スクリーン印刷法等、周知の種々の手法を用いることが出来る。又、保護材料には、樹脂材等、耐湿性と電気絶縁性の両方の特性を有した物質が用いられる。
【００２９】
本実施形態の薄膜キャパシタにおいては、誘電体層２の第３領域Ｒ３〜Ｒ３がそれぞれ第１保護膜４１〜４１によって覆われている。このため、誘電体層２の第３領域Ｒ３〜Ｒ３は外気に晒されることがない。従って、誘電体層２による第３領域Ｒ３〜Ｒ３からの吸湿がない。又、本実施形態の薄膜キャパシタにおいては、誘電体層２の側端部が第２保護膜４２によって覆われている。このため、誘電体層２の側端部は外気に晒されることがない。従って、誘電体層２による第３領域Ｒ３〜Ｒ３からの吸湿がないことに加えて、誘電体層２による側端部からの吸湿もない。よって、本実施形態の薄膜キャパシタによれば、高い耐湿性が実現され、これにより誘電体層２の電気絶縁性の低下が防止されることになる。
【００３０】
又、本実施形態の薄膜キャパシタにおいては、第１電極層３１〜３１の表面と第２電極層３２の表面とにそれぞれ露出面３１ａ〜３１ａ，３２ａが形成されている。このため、第１電極層３１〜３１及び第２電極層３２に対して検査針を電気的に接触させることが可能であり、従って薄膜キャパシタの電気特性を検査することが出来る。
【００３１】
更に、本実施形態の薄膜キャパシタにおいては、各第１電極層３１と第２電極層３２との間に第１保護膜４１が介在している。従って、第１電極層３１〜３１と第２電極層３２との電気的な短絡が、第１保護膜４１〜４１によって防止されている。又、誘電体層２の側端面２ａ上に、全周に亘って第２保護膜４２が存在している。従って、第２電極層３２と電極箔１との電気的な短絡が、第２保護膜４２によって防止されている。
【００３２】
本願に関連する技術として、絶縁基板内に薄膜キャパシタを埋め込む技術が存在する。この技術により作製された基板は、コンデンサ内蔵基板と呼ばれ、薄膜キャパシタの高密度化が可能である。一例として、図７は、本実施形態の薄膜キャパシタを用いて作製されたコンデンサ内蔵基板を示した断面図である。図７に示す様に、絶縁基板９は、２つの絶縁基材９１，９２を積層して構成されている。そして、薄膜キャパシタは、２つの絶縁基材９１，９２の間に挟み込まれている。
【００３３】
図７に示すコンデンサ内蔵基板においては、第１電極層３１〜３１及び第２電極層３２が絶縁基材９１に接触することになる。これは、本実施形態の薄膜キャパシタにおいて、第１電極層３１〜３１の表面と第２電極層３２の表面とにそれぞれ露出面３１ａ〜３１ａ，３２ａが形成されているからである。ここで、これらの電極層３１，３２と絶縁基材９１とは密着性が高い。よって、コンデンサ内蔵基板において、絶縁基板９に対する薄膜キャパシタの密着強度が高くなる。
【００３４】
又、本実施形態の薄膜キャパシタにおいては、図２に示す様に、薄膜キャパシタの電極（陽極又は陰極）の内、電極箔１によって構成される片側の電極が、導電ビア５〜５及び第１電極層３１〜３１によって誘電体層２の表面上に引き出されている。従って、コンデンサ内蔵基板に回路を構築する場合において、図７に示す様に、導電ビア９３〜９３を用いて、薄膜キャパシタに対して片側から配線することが可能となる。従って、コンデンサ内蔵基板を作製する過程において、回路の構築が容易となる。
【００３５】
図８は、上記薄膜キャパシタの変形例を示した断面図である。図８に示す様に、本変形例の薄膜キャパシタは、電極箔１と、該電極箔１の表面上に形成された誘電体層２と、該誘電体層２の表面上に形成された電極層３３と、保護膜４３とを備えている。ここで、保護膜４３は、耐湿性と電気絶縁性の両方の特性を有している。又、保護膜４３は、誘電体層２の側端部を全周に亘って被覆している。電極層３３については、該電極層３３の全体が保護膜４３によって覆われているのではなく、電極層３３の側端部が全周に亘って保護膜４３によって覆われているに過ぎない。従って、電極層３３の表面には露出面３３ａが形成されている。
【００３６】
本変形例の薄膜キャパシタによれば、上記実施形態の薄膜キャパシタと同様、高い耐湿性が実現され、これにより誘電体層２の電気絶縁性の低下が防止されることになる。又、電極層３３に対して検査針を電気的に接触させることが可能であり、従って薄膜キャパシタの電気特性を検査することが出来る。更に、電極層３３と電極箔１との電気的な短絡が、保護膜４３によって防止されている。又、本変形例の薄膜キャパシタを用いてコンデンサ内蔵基板を作製した場合（図７参照）、絶縁基板９に対する薄膜キャパシタの密着強度が高くなる。
【００３７】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、図１及び図２に示す薄膜キャパシタは、誘電体層２の第３領域Ｒ３を被覆する第１保護膜４１、又は誘電体層２の側端部を被覆する第２保護膜４２の何れか一方の保護膜のみを備えた構成を有していてもよい。又、第２保護膜４２は、第１保護膜４１を構成する保護材料の一部を用いて形成されていてもよいし、該保護材料とは別の種類の保護材料によって形成されていてもよい。
【００３８】
電極層３１〜３３の構成は、上記実施形態又は変形例の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、第１電極層３１は、誘電体層２の表面上の１箇所にだけ形成されていてもよいし、４箇所に限定されない複数箇所に形成されていてもよい。
【００３９】
上記実施形態及び変形例に係る薄膜キャパシタの各種構成は、コンデンサ回路を有した回路基板等、種々の積層構造体に適用することが出来る。又、上記実施形態及び変形例に係る薄膜キャパシタの各種構成は、電極箔１に限定されない種々の金属製の基材の表面上に誘電体層２が形成された積層構造体にも適用することが出来る。
【符号の説明】
【００４０】
１  電極箔
２  誘電体層
２ａ  側端面
３１  第１電極層
３１ａ  露出面
３２  第２電極層
３２ａ  露出面
３３  電極層
３３ａ  露出面
４１  第１保護膜
４２  第２保護膜
４３  保護膜
５  導電ビア
Ｒ１  第１領域
Ｒ２  第２領域
Ｒ３  第３領域
【図１】
2012212749.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012212749.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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