JPH0757970A - 厚膜印刷コンデンサの容量調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単層の厚膜印刷コンデンサにおいて、その容
量をコンデンサ形成後に調整することにより、目標容量
を得ることを目的とする。 【構成】 厚膜印刷コンデンサにおいて、一方本体電極
に補助電極を設け、この補助電極を本体電極と電気的に
切断あるいは接続することにより、該コンデンサの容量
を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は厚膜印刷回路の単層印刷
コンデンサにおいて、目標とする容量値に対し、許容し
得る容量差範囲内に容量を調整する方法を提供すること
により、高精度の印刷コンデンサを組み込んだ厚膜印刷
回路を形成するに非常に有効に利用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】厚膜印刷回路は電子回路として広く利用
されている。その利点はいろいろあるが、主要なものの
一つとして回路の小型化（ファイン化）が可能であると
いうことにある。これは厚膜印刷回路が、いわゆる導体
のみならず、印刷抵抗あるいは印刷コンデンサという機
能部品をも回路中に組み込むことができることによる。

【０００３】実際にも厚膜印刷回路において印刷抵抗を
回路中に組み込むことは広く行なわれている。

【０００４】しかしながら印刷コンデンサを組み込むこ
とは未だ広く行なわれているとはいえない。この理由は
いろいろあろうが、得られる容量値にバラつきがあり、
これを許容差内に調整するのに容易且つ確実な方法がな
いことがその一つである。

【０００５】従って厚膜印刷回路では、あらかじめ容量
の確認されたチップコンデンサを後付けする方法が、未
だ一般的である。

【０００６】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら厚膜印
刷回路の小型化の要求は不断に続き、上述のチップコン
デンサの後付けのスペースすらも節約したいとする場合
がある。

【０００７】もし高精度の印刷コンデンサを回路中に組
み込めるならば、そのコンデンサの上部空間は、例えば
他部品の搭載スペースとして利用できるので、上述の要
求を満たし得る。

【０００８】本発明が解決しようとする課題は、高精度
の単層印刷コンデンサを得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための本
発明の手段は、単層の厚膜印刷コンデンサにおいて、片
方電極が本体電極と、本体電極と電気的に結合および／
または独立した補助電極とよりなるよう構成し、また他
方電極が本体電極と、上記補助電極と対向する付加電極
を有する構成とし、該補助電極を本体電極と電気的に切
断あるいは接続することにより、該コンデンサの容量を
調整するものである。

【００１０】図１に従来技術による、容量調整を意図し
ない単層印刷コンデンサの模式図を示す。図１(a)は平
面図であり、図１(b)はＡ−Ａ’に沿う断面図である。
図中の１は回路基材（通常は基板と呼ばれる）であり、
２は下部電極、２’はそのリード部分、３は誘電体層、
４は上部電極、４’はそのリード部分、５は全体を保護
する絶縁体層である。

【００１１】２’を含む２，３、４’を含む４および５
は何れも厚膜ペーストをスクリーン印刷によって１の上
に印刷し、乾燥，焼成することによって一体化した印刷
コンデンサが形成される。

【００１２】図１に示した印刷コンデンサは誘電体層が
一層であり単層コンデンサと呼ばれる。誘電体層と電極
とを更に積み重ねた、いわゆる多層構造の印刷コンデン
サもあるが、印刷回数が増加する割には容量増加以外の
利点は特になく、殆んど実用とされていない。

【００１３】図１で示される印刷コンデンサの容量は、
形状因子上は上下電極の誘電体層を介しての垂直投影重
複面積（以降“重複面積”と呼ぶことがある）と、誘電
体層の厚さによって決まる。

【００１４】従って目標とする容量を精度高く得るため
には、重複面積と誘電体層の厚さを精度高く形成せしめ
なければならない。

【００１５】スクリーン印刷は簡便な方法であり、優れ
た点を多く有する印刷方法であるが、厚膜印刷回路レベ
ルのファインパターンとなると、寸法精度については決
して充分なものではない。形状寸法は印刷されたペース
トのダレ、ニジミによってバラつき、それにも増して膜
厚を精度良く印刷することは最も難かしい点である。

【００１６】厚膜印刷回路の印刷は、一つの回路のみを
印刷する場合もあるが、多くの場合同じ回路を複数個一
つの基材上に同時に形成せしめる、いわゆる多数ケ取印
刷を行なう。この場合は同じ印刷コンデンサが基材の位
置を違えて配列されており、全てのコンデンサを高精度
の形状寸法あるいは膜厚で形成せしめるのは非常に難か
しく、必然的にこれらコンデンサの容量はなにがしかの
分布を示すことになる。

【００１７】この分布の大きさは、実施者の技量を含め
て種々の要因により影響されるが、本発明人の実施結果
では同一製造ロット中においても目標値±５％に納める
ことが通常の限度である。

【００１８】しかしながら印刷コンデンサの容量許容差
を目標値±１％におく要求は数多くあり、これを満たす
には、従来技術による方法では充分には満たされない。

【００１９】そこで本発明者は、印刷コンデンサの容量
を調整する方法を鋭意検討した結果、本発明に到ったも
のである。

【００２０】本発明の内容を図面によって説明する。

【００２１】図２は本発明の印刷コンデンサの平面模式
図を表わす。図２において１は回路基材、２は下部電
極、２’はそのリード部分、３は誘電体層、４は上部電
極、４’はそのリード部分であり、５は全体を保護する
絶縁体層である。

【００２２】６および６’は本発明でいう補助電極であ
って、６は電極２と電気的に結合した結合電極、６’は
電極２と電気的に結合していない独立電極である。

【００２３】６および６’は電極２を形成（印刷）せし
める時に同時に形成される。

【００２４】電極４は補助電極と対向する付加電極７を
有する。

【００２５】本発明において電極２および４を本体電極
と呼ぶこととする。

【００２６】補助電極６は、図中の斜線部９で示される
リード部分２’に近い部位に切断を可とする部分を設け
てあり、この部分を切断することにより切断された補助
電極はコンデンサ機能を失う。従って該印刷コンデンサ
の容量はこの分減少する。

【００２７】補助電極６’は、図中の斜線部１０で示さ
れるリード部分２’に近い部位に、５で覆われていない
電極露出部分を設けてあり、２’にも６’に近い部位に
露出部分を有している。６’と２’の露出部分を電気的
に接続させると接続された補助電極はコンデンサの一部
をなし、印刷コンデンサはこの分容量が増加する。

【００２８】本発明により、上記の如く印刷コンデンサ
の容量は増加させることも減少させることも可能である
ので、容量の調整がなし得る。

【００２９】引続き本発明を具体的に実施する態様を述
べるが、本発明の実施はこれらのみに限定されず、本発
明の要件と効果を同じくするその他の態様も含まれる。

【００３０】本体電極の形状はどのようなものでもよい
が、スペースの節約などを考慮すれば方形が最も好まし
い。また下部と上部電極の位置ズレによって重複面積が
変化する、すなわち容量が変化することを避けるために
は、双方の電極を相似形とし、片方電極が他方電極より
位置ズレ量相当分小さくすることが有効である。

【００３１】この場合小さい本体電極のリード部分の位
置変動による、リード部分の容量変動を防ぐため、本発
明者の他の発明であり、既に特許出願済である、図２に
示す、該リード部分と反対方向に該リード部分と同一形
状の突き出し部８を設けることも有効である。

【００３２】補助電極は下部電極に設けてもよく、また
上部電極に設けてもよい。あるいは下部電極には独立補
助電極、上記電極には結合補助電極を別々に設けてもよ
く、この逆ももちろん実施できる。

【００３３】さらに、補助電極は必ずしも独立および結
合タイプの双方を設けなくてもよい。形成されたコンデ
ンサの容量が常に目標値より小さいが、独立補助電極を
結合することにより目標値の許容差内に調整しうるよう
設計しておけば、補助電極は独立タイプのみで足り、逆
もまた同様である。

【００３４】補助電極の形状や配置などは種々のものが
考えられるが、目的とする容量調整が行ない得るもので
なければならない。すなわち、補助電極の合計容量は少
なくとも調整しようとする容量の最大値以上でなければ
ならないし、また目標値精度に納まるよう選ぶことがで
きなければならない。

【００３５】具体的に一つのモデルによって実施態様を
述べる。

【００３６】今、結合補助電極の切断で容量を減ずるこ
とにより、目標値許容差内の容量を得るモデルを考え
る。

【００３７】目標容量とその許容差を１,０００pF±10p
Fとする。

【００３８】前述の如く、容量未調整の印刷コンデンサ
を同一ロット内で目標値±５％の容量とすることは可能
である。従って先ず本体電極による容量が９５０pFとな
るように設計する。

【００３９】さらに結合補助電極として、その容量が
５、１０、２０、４０、８０pFを設ける。当然これら補
助電極の容量も±５％のバラ付きをもっているものと考
えておかなければならないが、本体電極が＋側になるな
らば、補助電極のバラ付きも＋側に出るのが通例であ
る。

【００４０】従ってこの印刷コンデンサの全容量は最大
値で：950＋47.5＋5＋10＋20＋40＋80＝1,152.5pFであ
り、最小側で：950−47.5＋5＋10＋20＋40＋80＝1,057.
5pFである。

【００４１】厳密に言えば上記の各々の数値に補助電極
のバラ付きが加わることになる。

【００４２】この印刷コンデンサは、補助電極の一つ以
上を選択的に切断することにより１,０００pF±１０pF
に容量を調整できる。

【００４３】例えば調整前の容量値が１,１１１pFであ
ったならば、先ず８０pF（８４〜７６pF）の補助電極を
切断することで１,０３５〜１,０２７pFが得られ、さら
に２０pF（２１〜１９pF）を切断して１,０１６〜１,０
０６pFとなる。ここで１,０１０pFを超えるものは１０p
F（１０.５〜９.５pF）あるいは５pF（５.２５〜４.７
５pF）の補助電極を切断することにより１,０００±１
０pFに納めることができる。

【００４４】容量調整を、独立補助電極の接続による容
量増加で行なうことも同様な方法で行ない得る。

【００４５】同じく本体電極による容量が９５０pF±４
７.５pFとなるよう設計し、独立電極５、１０、２０、
４０、８０pFを設ける。

【００４６】本体電極による目標値への不足容量を、補
助電極の一つ以上を選択し接続することによって、許容
差内で目標値を得ることができる。

【００４７】また容量調整を、独立および結合補助電極
のどちらでも行なえるようするのであれば、本体電極に
よる容量を１,０００pF±５０pFに設計し、５、１０、
２０、４０pFの独立および結合補助電極を設けることで
同じく容量調整し得る。

【００４８】できるだけ少ない数の補助電極で、目的を
達する容量調整を行ない得る補助電極の構成は、最小の
補助電極を許容差の１／２以下のものとし、これを２の
等比級数倍に大きくした配列とする。そしてこれら補助
電極の合計容量が調整前容量値の最大バラ付き値を超え
るところまで補助電極を設ければ充分である。

【００４９】但し上述の如く、補助電極も本体電極と同
程度のバラ付きを有していると考えねばならないので、
最小の補助電極を許容差の１／４以下とするところがよ
り好ましい。

【００５０】このような補助電極を設計するには、本体
電極に対しＸ、Ｙ両方向の寸法を減ずることによるもの
が最も合理的である。具体的には図３に示す如き例であ
る。

【００５１】つぎに本発明を実施するための材料につい
て述べる。

【００５２】基材として厚膜印刷回路に広く使用されて
いるものはアルミナセラミックであり、またステアタイ
ト、フオルステライト、ベリリアなどのセラミックも使
用できる。またガラスセラミックと呼ばれるセラミック
とガラスの複合材も使用できる。

【００５３】さらに金属板上にガラス質を焼き付けたホ
ウロウ基板と呼ばれるもの、あるいは樹脂を塗布したも
のも使用できる。

【００５４】その他スクリーン印刷あるいは同等技術で
導電、抵抗、絶縁あるいは誘電ペーストなどを印刷塗布
して回路形成する用途に使用される絶縁体基材は全て本
発明に使用し得る。

【００５５】電極形成に使用されるのは導電ペーストで
ある。厚膜ペーストと呼ばれセラミック系基材に広く使
用されている銀ペースト、銀パラジウム ペーストなど
が好適である。また金ペースト、銅ペーストも使用し得
る。

【００５６】また高温焼付タイプの厚膜ペーストでな
く、熱硬化樹脂タイプの導電ペーストも使用可能であ
る。

【００５７】誘電体層の形成も誘電体ペーストによって
行なわれる。絶縁ペーストと呼ばれるものも誘電体層形
成に使用し得るが、コンデンサの要求特性を考慮すれ
ば、チタン酸塩粉末を主体として調整された厚膜誘電体
ペーストが最も好ましい。

【００５８】該コンデンサを保護する絶縁体層は、本発
明の必須の要件ではないが、多くの場合適用される。こ
の目的に使用されるペーストは厚膜絶縁ペーストその他
の絶縁ペーストである。

【００５９】その他厚膜印刷回路で一般的に使われる材
料は本発明で全て使うことができる。

【００６０】本発明の印刷コンデンサの形成方法は、通
常の厚膜印刷の方法が用い得る。すなわちスクリーン印
刷により、各種ペーストのパターン形成と、それに続く
乾燥、焼成あるいは熱硬化の工程で構成される。

【００６１】本発明の容量調整、すなわち補助電極の切
断あるいは接続は次の如く行なうことができる。

【００６２】切断方法としては機械的方法、熱線による
方法がある。機械的切断とは切断刃によるものと、研磨
剤吹付けによる削り取り方法が代表的なものである。し
かしながらこれらの方法は極く狭い領域で実施する場合
には困難が伴うことがある。

【００６３】これに対し熱線による方法、すなわちレー
ザー光線の照射による焼切り法は、特にセラッミク基材
を使用した本発明の場合に非常に有効である。

【００６４】レーザー切断機は、既にレーザートリマー
と呼ばれる、厚膜抵抗の抵抗値の調整に広く使われてお
り、本発明の目的にも使用できる。

【００６５】接続方法としては、ワイヤボンディング
法、半田ブリッジ法、導電性接着剤塗布法などが使用で
きる。

【００６６】ワイヤボンディング法は、独立電極に設け
た電極露出部と、同じくそれに近接するリード部分の露
出部とを金線などで接続する方法で、厚膜印刷回路で広
く使われている。

【００６７】半田ブリッジ法あるいは導電性接着剤塗布
法は上記電極露出部同志を溶融ハンダあるいは導電性接
着剤で接続する方法であり、機械的切断法と同じく狭い
領域で行なうのは困難を伴う場合がある。

【００６８】本発明の容量調整は該印刷コンデンサの容
量を測定しながら補助電極を切断あるいは接続するの
で、上下電極のリード部分には容量測定用ピン（プロー
ブ）の接触部（プローブパットと呼ばれる）を設けてお
くことが必要である。

【００６９】また該印刷コンデンサを含む回路はループ
（閉塞）回路を成していないよう形成されていることが
必要なことは言うまでもない。

【００７０】

【実施例】以下に本発明の具体的実施例と比較例を述べ
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。

【００７１】比較例１ 水晶振動子を搭載し、高周波を発信する発信回路（広く
オッシレーターと呼ばれている）を厚膜印刷によりアル
ミナ基板上に形成した。

【００７２】一つの回路の基板寸法は１７.５mm×１１.
０mmであり、これを４列×６段合計２４ユニットの多数
ケ取り基板としたものを使用した。この基板は４辺にハ
ンドリング用耳部を設けて外形寸法は７６.２mm×７６.
２mmとした。

【００７３】一つの回路には一つの厚膜印刷コンデンサ
が内蔵される必要があり、このコンデンサの容量は８０
０pF±１０pFが要求される。

【００７４】本比較例では、この印刷コンデンサを、図
１と同等構成の、本発明による容量調整を適用できない
タイプで、目標容量値８００pFで設計し、通常の厚膜ペ
ースト、厚膜工程により製造した。

【００７５】製造された一枚の基板上の２４ケの印刷コ
ンデンサの容量を測定したところ、最大容量のものは８
２８pFで、最小容量は７７０pFであった。８００pF±１
０pF（８１０〜７９０pF）に入るものは１０ケであり、
８１０pFを超えるものは３ケ、７９０pFを下回るものは
１１ケであった。

【００７６】上記基板を含め同ロットで製造した基板１
０枚、合計２４０ケの印刷コンデンサの容量を測定した
ところ、最大容量は８４５pF最小容量は７６８pFであ
り、８００pF±１０pFに入るものは７５ケであった。従
って本発明によらない従来技術による印刷コンデンサの
収率は３１％（７５ケ／２４０ケ×１００％）であっ
た。

【００７７】実施例１ 比較例１において、印刷コンデンサ部分を図３と類似の
構成の、結合補助電極を有するタイプに設計した。

【００７８】本体電極によるコンデンサの設計容量は７
６０pFとし、補助電極によるコンデンサはその設計容量
が８、１６、３２、６４pFの４ケを設けた。

【００７９】比較例１と同じ材料、工程で製造し、基板
１０枚の印刷コンデンサ２４０ケの容量を測定したとこ
ろ最大容量は９０７pF、最小容量は８５０pFであった。

【００８０】この全ての印刷コンデンサは、選択した補
助電極の一つ以上を切断することにより、全て目標容量
８００pF±１０pFを得ることができた。

【００８１】比較例２ 同じく厚膜印刷によるオッシレーター回路で１,５００p
F±１５pFの印刷コンデンサが求められた。これを比較
例１と目標容量以外は全く同じ構成にて、印刷コンデン
サの目標値を１,５００pFとして製造した。

【００８２】得られた基板１０枚、合計２４０ケの印刷
コンデンサの容量は最大値１,６５５pF、最小値１,４５
２pFであり、最大値と最小値の間に広く分布していた。
目標値１,５００pF±１５pFに入るものは４１ケであっ
た。

【００８３】比較例２において印刷コンデンサを図４と
類似の構成の、独立コンデンサを有するタイプに設計し
た。

【００８４】本体電極によるコンデンサの設計容量を
１,４３０pFとし、独立補助電極は設計容量として５、
１０、２０、４０および８０pFのものを設けた。

【００８５】比較例２と同じ材料、工程で製造し、基板
１０枚、合計２４０ケの印刷コンデンサの本体電極の容
量は最大値１,５２５pF、最小値１,３８３pFであった。
この印刷コンデンサは、上記１,５２５pFのもの以外は
全て、選択した補助電極を金線を使用したワイヤボンデ
ィングで本体電極に電気接続することにより、全て目標
容量１,５００pF±１５pFを得ることができた。

【００８６】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば厚膜
印刷コンデンサの容量を高精度に調整し得るので、ます
ます厳しくなる厚膜印刷回路の高度化に応えることがで
き、工業上の効果は著るしい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本図は従来技術による厚膜印刷コンデンサを表
わす。図１(a)は平面模式図であり、図１(b)は図１(a)
のＡ−Ａ’に添った図面図である

【図２】本図は本発明の技術による厚膜印刷コンデンサ
を表わす。図中の斜線部９、１０はそれぞれ補助電極６
あるいは６’を本体電極２と電気的に切断あるいは接続
する部分を示す。

【図３】本図は本発明によるコンデンサの容量調整を、
補助電極の電気的切断によって行なう例を示す。斜線部
９は切断部分を示す。

【図４】本図は本発明によるコンデンサの容量調整を、
補助電極を電気的に接続することによって行なう例を示
す。斜線部１０は切断部分を示す。

【符号の説明】

１ 回路基材 ２ 下部電極 ２’ 下部電極のリード部分 ３ 誘電体層 ４ 上部電極 ４’ 上部電極のリード部分 ５ 絶縁体層 ６ 補助電極（結合電極） ６’ 補助電極（独立電極） ７ 付加電極 ８ 突き出し部 ９ 切断部分 １０ 接続部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単層の厚膜印刷コンデンサにおいて、片
   方電極が本体電極と、本体電極と電気的に結合および／
   または独立した補助電極とより成り、また他方電極が本
   体電極と、該補助電極と対向する付加電極を有し、該補
   助電極を本体電極と電気的に切断あるいは接続すること
   により該コンデンサの容量を調整する方法。