JPH03132086A

JPH03132086A - コンデンサ内蔵セラミックス基板

Info

Publication number: JPH03132086A
Application number: JP1270961A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Sunahara; 博文砂原
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-10-18
Filing date: 1989-10-18
Publication date: 1991-06-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、積層したセラミックス層内にコンデンサを含
む電子回路を有するコンデンサ内蔵セラミックス基板に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、コンデンサを実装する場合には、通常チップ化さ
れたコンデンサ部品を配線基板上にマウントする方法が
用いられる。このようなコンデンサの実装方法は、高密
度化、小型化、高信顛性という点からは好ましくない。

そこで、コンデンサ素子を配線基板内に内蔵化できれば
、基板の小型化、高集積化が可能となる。かかる観点か
ら、中央部にコンデンサ電極を有する高誘電率セラミッ
クス基板を配し、両側から低誘電率セラミックス材料で
挟み込んで同時焼成することにより、積層構造としたコ
ンデンサ内蔵セラミックス基板が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のように積層基板中に内蔵化したコ
ンデンサは、最終工程でのトリミングができず、容量精
度は作り込み時のバラツキで決まってしまう、実際の容
量バラツキは±５％〜ｌＯ％程度であり、設計誤差は１
０％以上あると考えられる。これでは時定数に厳しいア
ナログ回路には使用できず、デジタル回路においてもご
く狭い使用範囲に限られる。また、僅か１個のコンデン
サ不良でも基板全体の不良につながってしまうので、実
用性に問題があった。

そこで、本発明の目的は、かかる問題点を解消し、静電
容量精度の高いコンデンサ内蔵セラミ・ノクス基板を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、内側に高誘電率セ
ラミックス層を配し、外側に低誘電率セラミックス層を
配して、誘電率の異なる２種以上のセラミックス材料を
積層した構造を持ち、高誘電率セラミックス層の一主面
には、主コンデンサ電極と、トリミング用コンデンサ電
極と、両電極を接続する配線用電極とが設けられ、他主
面には、上記主コンデンサ電極及びトリミング用コンデ
ンサ電極と対向するコンデンサ電極と、これらコンデン
サ電極を接続する配線用電極とが設けられ、かつ少なく
とも一方の主面の配線用電極中に所定の電流によるジュ
ール熱で溶断する溶断電極が設けられていることを特徴
とするものである。

〔作用〕

高誘電率セラミックス層の外部に露出しない面に、基準
となる主コンデンサ電極と、容量値を微調整するための
トリミング用コンデンサ電極と、両電極を接続する配線
用電極と、この配線用電極中に所定の電流によるジュー
ル熱で溶断する）容断電極とを形成する。主コンデンサ
の容量は必要とされる静電容量値（設計値）よりも小さ
くし、トリミング用コンデンサとしては複数の小容量コ
ンデンサ電極を設計値に従って形成するのが望ましい。

このトリミング用コンデンサ電極は、少なくとも一方の
容量取得電極と主コンデンサとの間に設けられる配線用
電極の一部を溶断電極で接続したもので、この溶断電極
はヒユーズと同様の機能をもつ、コンデンサ内蔵後、ト
リミング用コンデンサ電極につながる溶断電極に所定の
電流を流すことにより、溶断電極がジュール熱で発熱し
、溶断される。？８断電極が溶断すると、主コンデンサ
と所望のトリミング用コンデンサ電極とが切り離される
ので、内蔵コンデンサの静電容量値の微調整が可能とな
り、必要とする容量精度を実現することができる。なお
、トリミング時の電流値は、？８断電極の材料および形
状により自由に設定することが可能である。

電極材料としてペースト状のものを用い、これを高誘電
率セラミックスのグリーンテープに塗布し、さらにこの
グリーンテープに低誘電率セラミ・２クスのグリーンテ
ープを積層した上で同時焼成すれば、電極の焼き付けと
セラミ・７クス基板の焼成とが同時に行え、生産性が格
段に向上する。

なお、セラミ・７クス層を構成するセラミックス材料と
して、電極の焼き付は温度との関係で、８００〜１１０
０’ｃで焼成可能なものを使用するのが望ましい。その
理由は、Ａｇ　−ＰｄやＣｕなどの安価な電極材料を用
いる場合、上記温度範囲であればこの電極材料が溶融し
ないからであり、また１１００’ｃを越えると、内部の
コンデンサ部分と反応するため、特性が得られ難くなる
からである。８００〜１１００°Ｃで焼成可能なセラミ
ックス材料としては、ホウケイ酸ガラスや数種類の酸化
物（例えばＭｇＯ，ＣａＯＢａＯ、ＡＮｚＯｓ＋　ｐｂ
ｏ、　ＫｚＯ，ＮａｚＯ，ＺｎＯ，ｔ、ｉ、ｏなど）を
含むガラス粉末と、アルミナ、石英などのセラミックス
わ】末との混合物を原料とするもの等がある。ここで、
低誘電率セラミックス材料とは例えば誘電率が１５より
小さいものであり、好ましくは１０以下のものが良い。

その理由は、多層基板のように内部に回路が内蔵されて
いる場合、基板の誘電率は小さい方が信号の遅延時間を
短縮でき、伝送特性が向上するからである。一方、高誘
電率セラミックス材料としては、例えば誘電率が１５以
上で８００〜１１００°Ｃで焼成可能な材料であり、Ｐ
ｂ（Ｚｎｌ／３　Ｎｂ２／３）Ｏｓ　　（Ｆｅｌ／２　
ｋｌ／２）Ｏｓ系のものに代表されるｐｂ系ペロブスカ
イト組成物や、ＢａＴｉＯ３系化合物にフラフクスを添
加したもの等がある。

また、トリミング用コンデンサ電極を外部と導通させる
方法として、例えば低誘電率セラミノクス層にトリミン
グ用コンデンサ電極へ通じる貫通孔を設け、この貫通孔
に導電材を充填するようにすれば、簡単かつ確実に外部
と導通させることができる。導電材としては、セラミッ
クス層と同時焼成できる導電ペーストのほか、焼成後に
貫通孔に充填できる半田であってもよい。

〔実施例］第１図、第２図は本発明にかかるコンデンサ内蔵セラミ
ックス基板の構造を示す。

図において、セラミックス基板Ａは、高誘電率セラミッ
クス材料からなる中央基板１の両側を高誘電率セラミッ
クス材料からなる内側基板２，３で挟着し、さらにその
両側をやや厚肉な低誘電率セラミックス材料からなる外
側基板４．５で挟んだ五層構造よりなり、これら基板１
〜５はグリーンシート状態で積層・圧着され、一体に同
時焼成されている。なお、内側基板２．３は外側基板４
゜５と相互反応し難い材料を用いるのが望ましい。

中央基板ｌの表裏面の相対する位置には、第３図に示す
ように主コンデンサ電極６．７と、主コンデンサ電極よ
り小形の複数のトリミング用コンデンサ電極８〜１９と
が形成されている。なお、各トリミング用コンデンサ電
極８〜１９の電極面積は同一であってもよいが、夫々が
異なっていてもよい、中央基板１の表面には、表面側の
各コンデンサ電極を並列接続する配線用電極２０と、こ
の配線用電極２０の一端に共通電極２１とが形成されて
おり、中央基板ｌの裏面には、裏面側の各コンデンサ電
極を並列接続する配線用電極２２と、この配線用電極２
２の他端に共通電極２３とが形成されている。特に、中
央基板ｌの表側に設けた配線用電極２０のトリミング用
コンデンサ電極８〜１３との近傍部位には、所定の電流
によるジェール熱で溶断する溶断電極２４〜２９が設け
られている。各溶断電極２４〜２９は異なる電流値で溶
断するように設計されており、この調整は二ンケルーク
ロム合金、亜鉛、アルミニウム等の電極組成、または線
形や模形など電極形状によって自由に設定できる。

なお、上記の中央基板ｌには、表裏両面に個別のコンデ
ンサ電ｉ６〜１９および配線用電極２０．２２を設けた
が、表裏いずれかの面（溶断電極を有しない面）のコン
デンサ電極および配線用電極は全面電極で代用すること
が可能である。

中央基板ｌの上面と接する内側基板２には、トリミング
用コンデンサ電極８〜１３および共通電極２１と対応す
る位置に上下方向に貫通する貫通孔３０〜３６が設けら
れ、これら貫通孔の回りに一定幅で空隙が残るように内
側基板２の上面のほぼ全面にシールド用中間金属層３７
が形成されている。

また、中央基板ｌの下面と接する内側基板３には、共通
電極２３と対応する位置にのみ貫通孔３８が設けられ、
この貫通孔３８の回りに一定幅に空隙が残るように内側
基板３の下面のほぼ全面にシールド用中間金属層３９が
形成されている。

内側基板２の上面に接する外側基板４には、上記貫通孔
３０〜３６と対応する貫通孔４０〜４６が設けられてお
り、外側基板４の上面にはこれら貫通孔の上端と夫々接
続された端子電極４７〜５３が形成されでいる。

また、下方の外側基板５にも内側基板３の貫通孔３８と
対応する１個の貫通孔５４が設けられ、この貫通孔５４
の下端と接続された端子電極５５が外側基板５の下面に
形成されている。

上記各貫通孔には導電ペースト５６が充填され（第２図
参照）、上記基板１〜５と同時に焼成される。その結果
、外側基板４．５の端子電極４７〜５３、５５と中央基
板１のトリミング用コンデンサ電極８〜１９および共通
電極２１．２３とが電気的に接続されている。

ここで、上記構成のセラミックス基板Ａの具体的な製造
方法を説明する。

まず、低誘電率セラミックス材料を充分に混練して所定
粘度のスラリーを作成し、ドクターブレード法を用いて
テープキャスティングし、一定厚みの外側基板４．５用
のグリーンテープを作製する。これらグリーンテープを
正方形に切断した後、それぞれに貫通孔４０〜４６．５
４を形成した。そして、導電ペースト５６を上記貫通孔
４０〜４６．５４に充填し、同し４電ペースト５６を使
用して端子電極４７〜５３．５５等の配線パターンを印
刷した。

一方、中央基板１を構成する高誘電率セラミックス材料
も上記と同様の手法によりスラリーとし、テープキャス
ティング法でグリーンテープを得る。

このグリーンテープを正方形に切断した後、両面の相対
する位置に主コンデンサ電極６，７、トリミング用コン
デンサ電極８〜１９、および共通電極２１２３を印刷す
る。ここで、主コンデンサ電極６゜７は必要とされる静
電容量値よりも小さくしておく。ついで、主コンデンサ
電極６．７およびトリミング用コンデンサ８〜１９を並
列に接続するよう配線用電極２０．２２を印刷する。こ
のとき、上面のトリミング用コンデンサ電極８〜１３と
配線用電極２０との間には微小な隙間をあけておく、こ
の隙間には適切な電流値で切断されるよう調整された溶
断電極２４〜２９を印刷する。

次に、外側基板４．５と同様の低誘電率セラミックス基
板よりなるグリーンテープに外側基板４の貫通孔４０〜
４６と接続する貫通孔３０〜３Ｇを形成する。これら貫
通孔３０〜３６には外側基板４と同様の導電ペースト５
Ｇを充填する。この後、貫通孔３０〜３６回りが一定幅
で残るように、外側基板４に接する面全体に導電ペース
トを中間金属層３７としてスクリーン印刷することによ
り、上方の内側基板２を作製する。同様の方法で、低誘
電率セラミックス材料よりなるグリーンテープに貫通孔
３８を形成し、この貫通孔３８に導電ペースト５６を充
填するとともに、中間金属層３９を印刷することにより
、下方の内側基板３を作製する。

これら全てのグリーンテープを積層した後、例えば１０
０°Ｃ、１００ｋｇ／ｃｍ”で熱圧着し、これを例えば
８００〜１１００°Ｃで還元焼成することにより、コン
デンサ内蔵セラミックス基板Ａを得た。

内蔵コンデンサのトリミング方法は、上記のように完成
したセラミックス基板Ａの状態で行う。

即ち、各トリミング用コンデンサ電極８〜１３と共通電
極２１間に貫通孔に充填した導電ペースト５６を介して
所定の電流を流し、ジュール熱で溶断電極２４〜２９を
溶断することにより行う。具体的には、例えば小さな電
流値で溶断する溶断電極をもつトリミング用コンデンサ
電極から順に、必要な容量イ直だけン容断すればよい。

第１図〜第３図は本発明にかかるセラミックス基板Ａの
単なる一例を示すに過ぎず、種々変更が可能である。

第４図は高誘電率セラミックス基板の他の例を示す、即
ち、高誘電率セラミックス基板６０の表裏面の相対する
位置に主コンデンサ電極６１．６２と複数のトリミング
用コンデンサ電極６３〜７０とを形成し、表側のコンデ
ンサ電極６１．６３〜６６間の部位には溶断電極７１〜
７４を設け、裏側のコンデンサ電極６２．６７〜７０間
の部位には配線用電極７５〜７８を設けたものである。

この場合には、共通電極や配線用電極を殆ど省略できる
ので、電極形状が簡素化され、基板６０を小型化できる
。

また、内部のトリミング用コンデンサ電極と外部の端子
電極とを接続する方法として、実施例のように貫通孔に
導電ペーストを充填する方法のほか、トリミング用コン
デンサ電極から引出電極を介して端面へ導出し、端面電
極を介して外側の端子電極に接続する方法等が考えられ
る。しかしながら、この方法では電極の形成に手間がか
かるだけでなく、エンジ部において電極が断線しやすい
。

これに対し、実施例のように構成すれば、外側基板４．
５に設けた端子電極へ簡単かつ確実に接続できる利点が
ある。

さらに、上記実施例では貫通孔内に導電ペーストを充填
した後、積層基板を焼成することにより導電ペーストを
硬化させるものを示したが、これに限定されず、例えば
積層基板を焼成した後に貫通孔内に半田等を充填しても
よい。

また、内蔵化するコンデンサ電極の形成法は、ここで示
したシート法のみでなく厚膜印刷法においても同様に実
行可能であることはいうまでもない。

なお、中央基板ｌ、内側基板２．３については、図示し
ないが周囲の枠部分を低誘電率セラミックスとし、この
枠部分で囲まれる中の部分を高誘電率セラミックスとし
てもよい。この場合、外側基板４．５の低誘電率セラミ
ックスとともにセラミックス基板Ａの外周が低誘電率セ
ラミックスで囲まれることになり、さらに信転性を向上
させることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、複数種類の誘電率セラ
ミックス層間にコンデンサを内蔵後、トリミング用コン
デンサ電極につながる溶断電極に所定の電流を流し、溶
断ＴＨ，梅をジュール熱で溶断させることにより所望の
トリミング用コンデンサを主コンデンサから切り離しう
るようにしたので、主コンデンサとトリミング用コンデ
ンサとの和で構成される内蔵コンデンサの静電容量値の
微調整が可能となり、必要とする容量精度を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるコンデンサ内蔵セラミックス基
板の分解斜視図、第２図はその縦断面図、第３図は高誘
電率セラミックス基板の平面図、第４図は高誘電率セラ
ミックス基板の他の実施例の平面図である。Ａ・・・セラミックス基板、１・・・中央基板（高誘電
率セラミ、クス層）、２．３・・・内側基板（高誘電率
セラミックス層）、４．５・・・外側基板（低誘電率セ
ラミックス層）、６．７・・・主コンデンサ電極、８〜
１９・・・トリミング用コンデンサ電極、２０．２２・
・・配線用電極、２４〜２９・・・溶断電極、３０〜３
６，３８．４０〜４６．５４・・・貫通孔、４７〜５３
．５５・・・端子電極、５６・・・導電ペースト。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内側に高誘電率セラミックス層を配し、外側に低
誘電率セラミックス層を配して、誘電率の異なる２種以
上のセラミックス材料を積層した構造を持ち、高誘電率セラミックス層の一主面には、主コンデンサ電
極と、トリミング用コンデンサ電極と、両電極を接続す
る配線用電極とが設けられ、他主面には、上記主コンデ
ンサ電極及びトリミング用コンデンサ電極と対向するコ
ンデンサ電極と、これらコンデンサ電極を接続する配線
用電極とが設けられ、かつ少なくとも一方の主面の配線
用電極中に所定の電流によるジュール熱で溶断する溶断
電極が設けられていることを特徴とするコンデンサ内蔵
セラミックス基板。