JPH10135528A

JPH10135528A - 電子部品用誘電体膜シート、その製造方法および誘電体素子

Info

Publication number: JPH10135528A
Application number: JP29031596A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fujii; 覚藤井; Ryoichi Takayama; 良一高山; Takeshi Kamata; 健鎌田; Isaku Jinno; 伊策神野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】製法が簡便で、基板材料にかかわらず、微細
な誘電体素子を提供することを目的とする。【解決手段】粘着剤シート上に、第２電極パターン、
誘電体膜、誘電体膜の周囲を囲む樹脂膜、および第１電
極パターンが順次設けられ、第２電極パターンと誘電体
膜とが樹脂膜に形成したコンタクトホールをとおして接
触している電子部品用誘電体膜シート。この誘電体膜シ
ートを用いて誘電体素子を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焦電体素子や圧電体素
子を含む誘電体素子、その製造に用いる電子部品用誘電
体膜シート、および同シートの製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】現在、誘電体、そのなかでも強誘電体
は、焦電性を利用した焦電型赤外線検出器、圧電性を利
用した加速度センサやアクチュエータ等の圧電体素子、
分極反転を利用した不揮発性メモリ、高誘電率特性を利
用した容量性素子等の各種素子のキーマテリアルとして
研究開発が行われている。焦電型赤外線検出器は、入射
した赤外線による温度変化に起因する焦電体の表面電荷
を検出する。したがって、検出器の高感度化のために
は、焦電体部分の熱容量を低減することが重要である。
現状の焦電型赤外線検出器は、焦電材料の焼結体を研磨
することにより、焦電体の熱容量を小さくしている（例
えば、喜多、岸原、小林、「電子情報通信学会論文誌
C-II 1996, Vol.J79-C-II No.1 pp24-32」）。ま
た、焦電体エレメントを複数個配置したリニアアレイ型
や２次元型の赤外線検出器においては、熱のクロストー
クを低減するために、焦電体の焼結板に溝を加工するこ
とが行われている（例えば、R.W.Whatmore 「Ferroele
ctrics, 1991, Vol.118 pp241-259」）。

【０００３】圧電効果を用いたセンサの代表例には、圧
力センサや加速度センサがあげられる。これらのセンサ
は、小型、高性能化の要求に従いマイクロマシン技術を
適用した開発が進められている。例えば、代表的な圧電
材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）薄膜をＳｉ
ウエハー上に作製した後、Ｓｉウエハーをケミカルエッ
チングすることによりダイヤフラムやカンチレバーを作
製している。容量性素子としては、セラミックチップコ
ンデンサの開発が盛んである。このチップコンデンサ
は、誘電体原料の粉体を微粉砕し、これを溶剤中に分散
させたものをグリーンシートに成形し、焼成することに
より製造されている。容量性素子に対する要求のなか
で、小型化、高容量化が重要視され、その解決の一手段
として、誘電体の薄層化があげられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように焦電体を研磨する場合には、厚さ１０μｍ程度が
限度である。また、エッチングによる微細加工も容易で
はない。従って、検出器の焦電体エレメントの大きさは
１×１ｍｍ程度が限界である。また、エレメントを複数
個配置した検出器の場合には、焼結体を微小なエレメン
トに完全に分離して配置することが困難であるという問
題があった。圧電材料であるＰＺＴ薄膜をＳｉ単結晶基
板上に形成する場合には、基板と薄膜間での相互拡散の
問題がある。また、Ｓｉ単結晶基板上に形成したＰＺＴ
薄膜は、多結晶膜であり、分極軸を基板面に対して垂直
に配向させることは容易ではない。これらの問題のた
め、圧電特性が焼結体を越えるような高性能な薄膜材料
が得られなかった。

【０００５】セラミックチップコンデンサの前記製造方
法によると、厚さ１μｍ以下の誘電体膜を形成すること
は容易ではない。粉末の粒径を考えると、誘電体膜の厚
さが０．２〜０．５μｍであると、絶縁性にも問題があ
り、リーク電流の発生も考えられる。また、グリーンシ
ートを切断するのは、打ち抜き加工プロセスが主であ
る。焼結後の誘電体膜は、その膜厚が大きく、エッチン
グプロセスによる微細加工の適用は困難である。従っ
て、素子形状は限られてしまい、回路基板の形状に合わ
せた自由な形状の容量性素子を作製することができない
という問題があった。

【０００６】本発明の目的は、製法が簡便で、基板材料
にかかわらず、微細加工された誘電体膜を有する誘電体
素子を提供することである。本発明の他の目的は、微細
な誘電体素子を形成するための電子部品用誘電体膜シー
トを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品用誘電
体膜シートは、粘着剤シート上に第２電極パターンを設
け、その上に誘電体膜を設け、さらにその上に第１電極
パターンを備えたものである。また、本発明の電子部品
用誘電体膜シートは、さらに、前記誘電体膜の周囲を囲
むように配置された樹脂膜を具備し、前記第２電極パタ
ーンと前記誘電体膜とが、前記樹脂膜に形成したコンタ
クトホールをとおして接触している。

【０００８】本発明の電子部品用誘電体膜シートの第１
の製造方法は、基板上に第１電極パターンを形成する工
程、前記第１電極パターン上に誘電体膜を形成する工
程、前記誘電体膜上に第２電極パターンを形成する工
程、粘着剤シートを、前記誘電体膜、第１電極パター
ン、第２電極パターンおよび基板を覆うように貼り付け
る工程、並びに前記基板をエッチングにより除去する工
程を有する。本発明の電子部品用誘電体膜シートの第２
の製造方法は、基板上に第１電極パターンを形成する工
程、前記第１電極パターン上に誘電体膜を形成する工
程、前記基板上に前記誘電体膜を囲む形で樹脂膜を形成
し前記誘電体膜上にコンタクトホールを形成する工程、
前記樹脂膜上にコンタクトホールを覆うように第２電極
パターンを形成する工程、粘着剤シートを、前記誘電体
膜、樹脂膜、第２電極パターンおよび基板を覆うように
貼り付ける工程、並びに前記基板をエッチングにより除
去する工程を有する。

【０００９】本発明の誘電体素子は、第１の電極膜と接
続するための金属バンプを有する電極およびその対極を
上面に設けた基板、誘電体膜をその一方の面を露出させ
て周囲を覆うように保持している樹脂保持膜、前記誘電
体膜の一方の面に設けられ前記金属バンプに接続された
第１の電極膜、前記樹脂保持膜に形成されたコンタクト
ホールをとおして前記誘電体膜に接続され、かつ前記対
極に接続された第２の電極膜を具備する。

【００１０】本発明の誘電体素子の製造方法は、基板上
に第１の電極パターンを形成する工程、前記第１の電極
パターン上に誘電体膜を形成する工程、前記基板上に前
記誘電体膜を囲む形で樹脂保持膜を形成するとともに樹
脂保持膜の前記誘電体膜上にコンタクトホールを形成す
る工程、前記樹脂保持膜上にコンタクトホールを覆うよ
うに第２の電極パターンを形成する工程、粘着剤シート
を、前記誘電体膜、樹脂保持膜、第２の電極パターンお
よび基板を覆うように貼り付ける工程、前記基板をエッ
チングにより除去する工程、前記第１の電極膜と接続す
るための金属バンプを有する電極および前記第２の電極
膜と接続するための対極を設けた素子基板を準備する工
程、前記素子基板の金属バンプと第１の電極膜を接続す
る工程、粘着剤シートを剥離する工程、並びに前記第２
の電極膜と素子基板の対極を接続する工程を有する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、第１の電極膜と接続す
るための金属バンプを有する電極およびその対極を上面
に設けた基板、誘電体膜をその一方の面を露出させて周
囲を覆うように保持している樹脂保持膜、前記誘電体膜
の一方の面に設けられ前記金属バンプに接続された第１
の電極膜、前記樹脂保持膜に形成されたコンタクトホー
ルをとおして前記誘電体膜に接続され、かつ前記対極に
接続された第２の電極膜を具備する誘電体素子およびそ
の製造方法に向けられている。

【００１２】ここで、誘電体素子の具体例の１つは容量
性素子である。前記誘電体が圧電体であるとき、誘電体
素子は圧電体素子である。また、前記誘電体が焦電体で
あり、第２の電極膜が赤外線吸収電極であるとき、誘電
体素子は焦電型赤外線検出器である。上記の誘電体素子
およびその製造方法において、対極上にも金属バンプを
形成し、誘電体膜にこの金属バンプと対応させてこれと
接続するための電極膜を形成するのが好ましい。また、
樹脂膜は必要に応じて第１電極の露出部をも被覆する。

【００１３】これらの具体的な誘電体素子、およびその
製造方法を示せば次のとおりである。本発明の焦電型赤
外線検出器は、頂部に金属バンプを形成した複数の電極
および１個または複数の対極を上面に設けた外部信号処
理素子、前記電極にそれぞれ対応する複数の焦電体膜エ
レメントを一方の面を露出させて保持する樹脂保持膜、
前記焦電体膜エレメントの一方の面に形成されて前記金
属バンプにそれぞれ接続された焦電体膜接続電極、前記
樹脂保持膜の他方の面に形成され、樹脂保持膜に形成さ
れたコンタクトホールをとおして前記対極に接続されて
いる赤外線吸収電極膜を具備する。ここで、前記焦電体
膜の分極軸が、前記焦電体接続電極面および赤外線吸収
電極膜面に対して垂直方向に優先的に配向していること
が好ましい。

【００１４】本発明の焦電型赤外線検出器の製造方法
は、基板上に焦電体膜接続電極パターンを形成する工
程、前記焦電体膜接続電極パターン上に誘電体である焦
電体膜エレメントを形成する工程、前記基板上に前記誘
電体膜を囲む形で樹脂保持膜を形成し前記焦電体膜エレ
メント上にコンタクトホールを形成する工程、前記樹脂
保持膜上にコンタクトホールを覆うように赤外線吸収電
極パターンを形成する工程、粘着剤シートを、前記焦電
体膜エレメント、樹脂保持膜、赤外線吸収電極パターン
および基板を覆うように貼り付ける工程、前記基板をエ
ッチングにより除去する工程、外部信号処理素子の電極
上に金属バンプを形成する工程、前記金属バンプと焦電
体膜接続電極を接続する工程、粘着剤シートを剥離する
工程、並びに前記赤外線吸収電極パターンと外部信号処
理素子の対極を接合する工程を有する。なお、以下の工
程を付加するのが好ましい。すなわち、上記の焦電体膜
接続電極パターン上に焦電体膜エレメントを形成する工
程において、焦電体膜エレメントとともにその周囲に焦
電体膜ダミーエレメントを形成する。一方、外部信号処
理素子の対極上にも金属バンプを形成する。そして、上
記の金属バンプと焦電体膜接続電極を接続する工程にお
いて、焦電体膜ダミーエレメントの焦電体膜接続電極を
対極のバンプに接続するのである。

【００１５】本発明の圧電体素子は、頂部に金属バンプ
を形成した電極およびその対極を上面に設けた基板、圧
電体膜をその一方の面を露出させて周囲を覆うように保
持している樹脂保持膜、前記圧電体膜の一方の面に設け
られ前記電極の金属バンプに接続された圧電体膜接続電
極、前記樹脂保持膜に形成されたコンタクトホールをと
おして前記圧電体膜に接続され、かつ前記対極に接続さ
れた上部電極膜を具備する。ここで、前記圧電体膜の分
極軸が、前記圧電体接続電極面および上部電極面に対し
て垂直方向に優先的に配向していることが好ましい。本
発明の圧電体素子の製造方法は、基板上に圧電体膜接続
電極パターンを形成する工程、前記圧電体膜接続電極パ
ターン上に誘電体である圧電体膜を形成する工程、前記
基板上に前記圧電体膜を囲む形で樹脂保持膜を形成し前
記圧電体膜上にコンタクトホールを形成する工程、前記
樹脂保持膜上にコンタクトホールを覆うように上部電極
パターンを形成する工程、粘着剤シートを、前記圧電体
膜、樹脂保持膜、上部電極パターンおよび基板を覆うよ
うに貼り付ける工程、前記基板をエッチングにより除去
する工程、素子基板の電極上に金属バンプを形成する工
程、前記金属バンプと圧電体膜接続電極を接続する工
程、粘着剤シートを剥離する工程、並びに前記上部電極
パターンと素子基板の対極を接続する工程を有する。

【００１６】上記のように本発明は、製膜用基板上に作
製した誘電体膜を粘着剤シートに一度転写し、これを回
路基板や信号処理素子等に接続する方法をとっている。
従って、誘電体膜を設置する基板や信号処理素子を、誘
電体膜形成に必要な高温に加熱する工程が不要となる。
このため、回路基板材料として特別な耐熱性が要求され
なくなるから、プリント回路基板をはじめとした樹脂材
料上に、高誘電率材料からなる容量性素子を作製するこ
とができる。また、Ｓｉやステンレス鋼基板をはじめと
する種々の安価な基板上に、分極軸が電極面に対して垂
直方向に優先配向した、高感度な焦電体膜や圧電体膜を
備えた素子を作製することができる。さらに、誘電体が
薄膜材料であるために微細加工が可能であり、微小かつ
多様な形状の容量性素子を容易に形成できる点や、素子
全体の小型化を図れる点で有効である。さらにまた、複
数個配置された焦電体エレメントが完全に分割された焦
電型赤外線検出器を作製可能であり、熱容量が小さく高
感度化が可能な点で有効である。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。なお、以下の図面は、説明の便宜のた
めのものであり、各要素の相対的なサイズおよび配置は
必ずしも実際のそれを正確に表すものではない。

【００１８】《実施例１》図１は本実施例の電子部品用
誘電体膜シートの断面図を示し、図２はその作製プロセ
スの断面図を示す。本実施例は、電子部品用誘電体膜シ
ートの一例として、合成樹脂膜、誘電体膜、および前記
誘電体膜の両面に設けた電極を備えた構成を示す。基板
１０１として、（１００）面に配向させたＭｇＯ単結晶
からなる厚さ５００μｍの基板を用いた。この基板１０
１上に、第１電極パターン１０２としてＰｔ薄膜を、高
周波マグネトロンスパッタリング法により作製した（図
２（ａ））。その成膜条件は、基板温度が６００℃、ス
パッタガスはアルゴン（９５％）と酸素（５％）の混合
ガスで、ガス圧は０.５Ｐａ、高周波投入パワー密度は
２.５Ｗ／ｃｍ²（１３.５６ＭＨｚ）であり、成膜時間
は１時間であった。得られた膜の厚さは０.１５μｍで
あった。次に、第１電極パターン１０２上に、誘電体膜
１０３を高周波マグネトロンスパッタリング方法で形成
し（図２（ｂ））、所定の形状にパターニングした。誘
電体膜１０３の種類及び成膜条件を表１に、パターニン
グ方法を表２にそれぞれ示す。表１の条件で成膜するこ
とにより、すべての誘電体は、分極軸が基板面に対して
垂直方向に優先的に配向したｃ軸配向単結晶膜を（１０
０）面配向ＭｇＯ単結晶基板上に得られた。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】続いて、第１電極パターン１０２を、スパ
ッタエッチングによりパターニングした（図２
（ｃ））。エッチングは、真空度０．０６Ｔｏｒｒ、Ａ
ｒガス流量１０ｓｃｃｍ、プラズマパワー１７０Ｗの条
件で、１５分間を要した。なお、電極パターン１０２の
パターニングを誘電体膜１０３の形成前に実施しても問
題はない。感光性ポリイミド樹脂からなる樹脂膜１０４
を、前記基板１０１、第１電極１０２および誘電体膜１
０３上に形成した後、この樹脂膜を誘電体膜１０３上に
コンタクトホールを形成するようにパターニングした
（図２（ｄ））。

【００２２】そして、誘電体膜１０３、基板１０１およ
び樹脂膜１０４上に、第２電極パターン１０５としてＮ
ｉーＣｒ合金膜（重量比Ｎｉ／Ｃｒ＝６０／４０）を形
成し、パターニングを実施した。ＮｉーＣｒ合金膜は、
ＤＣ−スパッタ装置により作成した。成膜条件は、真空
度０.２４Ｐａ、Ａｒガス流量３０ｓｃｃｍ、印加電力
３００Ｗであり、得られた膜厚は０．３μｍであった。
第２電極膜のパターニングは、ケミカルエッチングによ
り行った。エッチャントは、硝酸セリウムのアンモニウ
ム水溶液を用いた。続いて、粘着剤シート１０７の粘着
剤部１０６を前記第２電極パターン１０５、誘電体膜１
０３および基板１０１を覆うように貼り付けた（図２
（ｆ））。最後に、８０℃に加熱した１０体積％のリン
酸水溶液によりＭｇＯ基板１０１をエッチングして除去
した（図２（ｇ））。エッチングプロセスには３時間を
要した。粘着剤シートは、素子化プロセスにおける剥離
工程の容易さから、熱剥離タイプあるいは紫外線硬化タ
イプが適当である。

【００２３】上記構成の電子部品用誘電体膜シートの製
造方法において、最初に基板１０１上に第１電極パター
ン１０２を形成する代わりに、誘電体膜１０２、樹脂膜
１０４および第２電極パターン１０５を形成し、粘着剤
シート１０７を貼り付け、基板１０１をエッチングによ
り除去した後に、誘電体膜１０３上に、第１電極パター
ン１０２を形成することもできる。この場合、電極パタ
ーンは、誘電体膜を形成するための高温度を経ないか
ら、電極材料に制限がないという点で有利である。従っ
て、真空蒸着法をはじめ、プロセスの簡易化を図れる。
また、樹脂膜１０４を形成することにより、基板１０１
をエッチング除去した後の誘電体膜の腐蝕や割れ、およ
び電極パターン１０２、１０５の剥離や断線を低減する
ことができる。なお、本実施例の変形例として、樹脂膜
１０４の無い形態、第１および第２の電極膜が存在しな
い形態、あるいは電極膜が誘電体膜のいずれか一方にの
み存在する形態も可能である。さらに、基板１０１とし
てＭｇＯ基板を例示したが、ステンレス鋼などの金属基
板やＳｉ単結晶基板をはじめ、エッチング可能な基板で
あれば他の基板も利用できることは明らかである。

【００２４】《実施例２》図３は本実施例の焦電型赤外
線検出器の平面図であり、図４は図３のIVーIV'線断面
図である。図５にその作製プロセスの断面図を示す。本
実施例では、焦電体膜エレメントを４行４列（計１６エ
レメント）の２次元に配した構成の焦電型赤外線検出器
を示す。まず、実施例１と同様にして、誘電体膜シート
を作製した（図５（ａ））。本実施例では、第１電極パ
ターンに相当する焦電体膜接続電極３０１としてＰｔ薄
膜（厚さ０．１５μｍ）を、誘電体である焦電体膜エレ
メント３０２としてｃ軸配向ＰＬＴ薄膜（厚さ２．０μ
ｍ）を、樹脂膜に相当する樹脂保持膜３０３として感光
性ポリイミド樹脂（厚さ３．５μｍ）を、第２電極パタ
ーンに相当する赤外線吸収電極３０４としてＮｉーＣｒ
合金電極膜（厚さ０．０２μｍ）をそれぞれ用いた。粘
着剤部３０５を有する粘着剤シート３０６は、熱剥離タ
イプのシート（例えば、日東電工株式会社製リバアルフ
ァ）を使用した。各要素は、実施例１と同様にして作製
した。焦電体エレメントであるＰＬＴ薄膜は、表１の成
膜条件ではｃ軸配向しており、分極処理無しでも高感度
の焦電特性を有している。焦電体膜エレメント３０２の
大きさは１００μｍ角である。焦電体膜エレメントの周
囲に焦電体膜ダミーエレメント３００を配置した。この
焦電体膜ダミーエレメント３００は、焦電体膜エレメン
ト３０２と同様に焦電体膜接続電極を有しており、外部
信号処理素子上の金属バンプと赤外線吸収電極を導電性
ペーストで接続可能とするものである。

【００２５】一方、外部信号処理素子３０７上には、焦
電体膜エレメント３０２および焦電体膜ダミーエレメン
ト３００に対応させて電極パッド３０８および３１８が
それぞれ設けられている。そして、一方の電極パッド３
０８上に、焦電体膜エレメント３０２との接続のために
直径２０μｍの金属バンプ３０９および３１０を、また
対極となる電極パッド３１８上に、赤外線吸収電極３０
４との接続のために２００μｍ角の金属バンプ３１１お
よび３１２を、それぞれ電解メッキ法により作製した。
本実施例では、焦電体膜接続電極がＰｔであることを考
慮して、Ａｕバンプ３０９および３１１（高さ１０μ
ｍ）とＩｎバンプ３１０および３１２（高さ５μｍ）の
積層構造の金属バンプを作製した（図５（ｂ））。次
に、焦電体膜接続電極３０１とＩｎバンプ３１０が、ま
た焦電体膜ダミーエレメント３００の焦電体膜接続電極
とバンプ３１２がそれぞれ接触するように配置した状態
で両者を熱圧着した（図５（ｃ））。加熱温度は２００
℃であった。次に、粘着剤シートを１５０℃で１時間加
熱して粘着剤部３０５から剥離した。ここで、粘着剤シ
ートに熱剥離型シートを使用することにより、容易に赤
外線吸収電極との界面から、ダメージを与えずに粘着剤
シートを剥離することができる。なお、紫外線硬化タイ
プの粘着剤シートを用いた場合も、紫外線照射により容
易に粘着剤を剥離することが可能であった。最後に、赤
外線吸収電極３０４とダミーエレメント３００の電極パ
ッド３１８上に形成した２００μｍ角のＩｎバンプ３１
２を、導電性ペースト３１３であるＡｇペーストで接続
させた（図５（ｄ））。

【００２６】本実施例の焦電型赤外線検出器では、焦電
体エレメントが完全に分割されており、かつ樹脂で保持
されているために、熱容量が小さく、高感度化が可能で
ある。また、焦電体膜エレメントとして、赤外線の入射
方向に平行に分極軸が配向した焦電体膜を用いることに
より、検出器の高感度化が図れる。さらに、各焦電体エ
レメントが樹脂膜により保持されているために、柔軟性
がある。従って、金属バンプと焦電体エレメントの接合
時に、バンプ高さのバラツキを吸収できるので、製造歩
留まりを向上できる利点がある。

【００２７】《実施例３》図６は本実施例の圧電体素子
の平面図であり、図７は図６のVII-VII'線断面図であ
る。また、図８はその作製プロセスの断面図を示す。本
実施例は、圧電体素子の一例として、圧電体膜からなる
検出部をダイヤフラム上に配した構成の力学量センサを
示す。まず、実施例１と同様にして誘電体膜シートを作
製した（図８（ａ））。圧電体膜５０２は、表１の条件
により作製した、ＰｂＺｒ_0.53Ｔｉ_0.47Ｏ₃の組成から
なるｃ軸配向ＰＺＴ薄膜を用いた。このＰＺＴの結晶構
造は正方晶であり、分極軸はｃ軸である。また、圧電体
膜５０２は、分極処理なしでも高感度の圧電特性を有し
ていた。圧電体膜接続電極５０１にＰｔ薄膜を、樹脂保
持膜５０３には感光性ポリイミド樹脂を、上部電極５０
４には真空蒸着法により形成したＡｕ薄膜をそれぞれ用
いた。粘着剤部５０５を有する粘着剤シート５０６に
は、熱剥離タイプの粘着剤シート（例えば、日東電工株
式会社製リバアルファ）を使用した。なお、圧電体膜５
０２上には、基板固定電極５００として、圧電体膜接続
電極５０１とは分離して同じくＰｔ薄膜を設けた。

【００２８】次に、素子基板５０７として、両面に厚さ
１．５μｍの熱酸化膜５０８を形成した、（１００）面
に配向したＳｉ単結晶基板（図８（ｂ））をエッチング
プロセスによりダイヤフラム構造に加工するとともに、
接続用の金属バンプの形成を行った。すなわち、基板５
０７の両面のマスク材である熱酸化膜ＳｉＯ₂を反応性
イオンエッチングによりパターニングしてマスクとし
（図８（ｃ））、４０％のＫＯＨ水溶液で液温７５℃の
エッチャントを用いた異方性エッチングにより、Ｓｉ単
結晶基板５０７をエッチングした。必要に応じて、図示
したように、Ｓｉ基板表面に開孔が形成されるまでエッ
チングを実施し、センサの高感度化を図った（図８
（ｄ））。次に、基板５０７表面に一対の電極パッド５
０９としてＡｕ電極膜パターンを形成した後、その上に
金属バンプ５１０と５１１を電解メッキ法により順次作
製した。金属バンプ５１０および５１１は、Ａｕバンプ
上にＩｎを配した積層構造とし、それぞれ１０μｍおよ
び５μｍの厚みとした（図８（ｅ））。

【００２９】その後、電極５０１および５００と一対の
金属バンプ５１１を対向させた状態で、熱圧着し、圧電
体膜５０２を素子基板５０７上に固定した。加熱温度
は、２００℃である。粘着剤シートは１５０℃程度に加
熱することにより、粘着剤部５０５より剥離させた。な
お、紫外線硬化タイプの粘着剤シートを用いた場合も、
紫外線照射により容易に粘着剤を剥離することが可能で
あった。最後に、上部電極５０４は、Ａｇペーストから
なる導電性ペースト５１２により、基板固定電極５００
側の電極パッド５０９と接続した（図８（ｇ））。ここ
で、圧電体膜５０２は、基板固定電極５００を設けた側
が導電性ペースト５１２により素子基板５０７に固定さ
れる。従って、基板固定電極５００を省略することも可
能である。

【００３０】本実施例では、高感度の圧電体材料を粘着
剤シート上に形成した後に、素子基板に接続する方法を
とっている。従って、Ｓｉ単結晶基板上に、相互拡散等
の問題もなく、高感度な圧電体膜を備えた素子を簡便に
作製することができる。また、素子基板にステンレス鋼
をはじめとする安価な基板材料を利用できる点で本実施
例の構成は有効である。さらに、圧電体膜を保持した樹
脂保持膜を、素子基板の開孔部上に配置した素子を作製
することが可能であり、圧電体膜部分の印加圧力による
変位量が大きくなる。従って、素子の高感度化、高精度
化を図ることができる。なお、本実施例ではダイヤフラ
ム構造の素子について示したが、カンチレバー構造の素
子を本実施例の製造方法によって作製可能である。

【００３１】《実施例４》図９は本実施例の容量性素子
の断面図であり、図１０はその作製プロセスの断面図を
示す。まず、実施例１と同様にして、電子部品用誘電体
膜シートを作製した。誘電体膜７０２として１００μｍ
角のＳｒＴｉＯ₃を用いた（図１０（ａ））。なお、誘
電体膜７０２上には、基板固定電極７００として、誘電
体膜接続電極７０１とは分離して同じくＰｔ薄膜を設け
た。次に、回路基板７０７であるポリイミドフィルム上
の一対の銅配線部７０８上に、電解メッキ法により、Ａ
ｕ−Ｉｎの積層構造のバンプを形成した。Ａｕバンプ７
０９、Ｉｎバンプ７１０の厚さは、それぞれ１０μｍお
よび３μｍであった（図１０（ｂ））。ここで、回路基
板としては、集積回路を形成したＳｉ基板およびアルミ
ナセラミック基板を用いることも可能である。

【００３２】そして、電子部品用誘電体膜シートの第１
電極７０１および基板固定電極７００と、回路基板上に
形成した一対のバンプ７１０を熱圧着して、電気的に接
合した。インジウムの融点は１５７℃程度であり、加熱
温度１８０℃で接合は十分であった（図１０（ｃ））。
加熱温度が１８０℃であるため、ポリイミド樹脂材料基
板上に接合できる点で有利である。最後に、粘着剤部７
０５を有する粘着剤シート７０６を剥離した（図１０
（ｄ））。粘着剤シートとして、熱剥離タイプのシート
（例えば、日東電工株式会社製リバアルファ）を使用す
れば、１００〜１５０℃に加熱することにより、容易に
粘着剤シートを第２電極７０４から剥離できる。また、
紫外線硬化型の粘着剤シートを適用しても、紫外線を照
射することにより、容易に粘着剤シートを第２電極から
剥離可能であった。最後に、第２電極パターン７０４と
基板固定電極７００側の銅配線部７０８をＡｇペースト
からなる導電性ペースト７１１により接続した。ここ
で、誘電体膜７０２は、電極膜７００を設けた側が導電
性ペースト７１１により素子基板７０７に固定される。
従って、電極膜７００を省略することも可能である。

【００３３】なお、上記実施例において、第１電極パタ
ーン膜として、Ｐｔを用いたが、他のＩｒ、Ｒｕをはじ
めとする金属材料、金属酸化物材料や合金材料を用いる
ことも可能であり、本発明が実施例に挙げたもののみに
限定されるものでないことは明らかである。また、実施
例において、樹脂膜、樹脂保持膜として感光性ポリイミ
ド樹脂を用いたが、他の組成の樹脂や、非感光性の樹脂
を用いることも可能であり、本発明が実施例に挙げたも
ののみに限定されるものでないことは明らかである。実
施例において、誘電体膜を形成するための基板として、
ＭｇＯ単結晶基板を例示したが、多結晶のＭｇＯ焼結体
基板をはじめ、エッチングによる除去が可能な他の基板
を用いることも可能であり、本発明が実施例に挙げたも
ののみに限定されるものでないことは明らかである。さ
らに、実施例４において、回路基板としてポリイミドフ
ィルム基板、集積回路が形成されたＳｉ基板、およびア
ルミナセラミック基板を例示したが、プリント回路基板
をはじめ他の材料から構成される回路基板でも有効であ
ることは明らかである。実施例２、３および４におい
て、誘電体膜と回路基板との接合方法として、マイクロ
バンプ方式を例示したが、導電性樹脂をはじめ、他の接
合方式でも本発明が有効であることは明らかである。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明の電子部品用誘電体
膜シートは、誘電体膜を粘着剤シート上に設けたもので
あるから、この誘電体膜を、回路基板や信号処理素子等
に接続し、粘着剤シートを剥離することにより、容易に
回路基板や信号処理素子等に設置することができる。従
って、誘電体膜を設置する基板や信号処理素子を、誘電
体膜形成に必要な高温に加熱する工程が不要となる。こ
のため、回路基板材料として特別な耐熱性が要求されな
くなるから、プリント回路基板をはじめとした樹脂材料
上に、高誘電率材料からなる容量量性素子を作製するこ
とができる。

【００３５】また、Ｓｉやステンレス鋼基板をはじめと
する種々の安価な基板上に、分極軸が電極面に対して垂
直方向に優先配向した、高感度な焦電体膜や圧電体膜を
備えた素子を作製することができる。さらに、誘電体が
薄膜材料であるために微細加工が可能であり、微小かつ
多様な形状の容量性素子を容易に形成できる点や、素子
全体の小型化を図れる点で有効である。さらにまた、複
数個配置された焦電体エレメントが完全に分割された焦
電型赤外線検出器を作製可能であり、熱容量が小さく高
感度化が可能な点で有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の電子部品用誘電体膜シート
の断面図である。

【図２】実施例１の電子部品用誘電体膜シートの製造プ
ロセスの断面図である。

【図３】実施例２の焦電型赤外線検出器の一部を欠截し
た平面図である。

【図４】図３のIVーIV'線断面図である。

【図５】同焦電型赤外線検出器の製造プロセスを示す断
面図である。

【図６】実施例３の圧電体素子の平面図である。

【図７】図６のVIIーVII'線断面図である。

【図８】同圧電体素子の製造プロセスの断面図である。

【図９】実施例４の容量性素子の断面図である。

【図１０】同容量性素子の製造プロセスの断面図であ
る。

【符号の説明】

１０１基板１０２第１電極パターン１０３誘電体膜１０４樹脂膜１０５第２電極パターン１０６粘着剤部１０７粘着剤シート３００焦電体膜ダミーエレメント３０１焦電体膜接続電極３０２焦電体膜エレメント３０３樹脂保持膜３０４赤外線吸収電極３０５粘着剤部３０６粘着剤シート３０７外部信号処理素子３０８電極パッド３０９Ａｕバンプ（焦電体膜接続電極用）３１０Ｉｎバンプ（焦電体膜接続電極用）３１１Ａｕバンプ（吸収電極膜用）３１２Ｉｎバンプ（吸収電極膜用）３１３導電性ペースト３１８電極パッド（対極）５００基板固定電極５０１圧電体膜接続電極５０２圧電体膜５０３樹脂保持膜５０４上部電極５０５粘着剤部５０６粘着剤シート５０７素子基板５０８マスク材５０９電極パッド５１０Ａｕバンプ５１１Ｉｎバンプ５１２導電性ペースト７００基板固定電極７０１第１電極パターン７０２誘電体膜７０３有機樹脂膜７０４第２電極パターン７０５粘着剤部７０６粘着剤シート７０７回路基板７０８配線部７０９Ａｕバンプ７１０Ｉｎバンプ７１１導電性ペースト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 29/84 Ｈ０１Ｌ 27/10 ６５１ 37/02 41/22 Ｚ 41/22 (72)発明者神野伊策大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粘着剤シート上に第２電極パターンを設
け、その上に誘電体膜および第１電極パターンを順次設
けたことを特徴とする電子部品用誘電体膜シート。
【請求項２】さらに、前記誘電体膜の周囲を囲むよう
に配置された樹脂膜を具備し、前記第２電極パターンと
前記誘電体膜とが、前記樹脂膜に形成したコンタクトホ
ールをとおして接触している請求項１記載の電子部品用
誘電体膜シート。
【請求項３】基板上に第１電極パターンを形成する工
程、前記第１電極パターン上に誘電体膜を形成する工
程、前記誘電体膜上に第２電極パターンを形成する工
程、粘着剤シートを、前記誘電体膜、第１電極パター
ン、第２電極パターンおよび基板を覆うように貼り付け
る工程、並びに前記基板をエッチングにより除去する工
程を有することを特徴とする電子部品用誘電体膜シート
の製造方法。
【請求項４】基板上に第１電極パターンを形成する工
程、前記第１電極パターン上に誘電体膜を形成する工
程、前記基板上に前記誘電体膜を囲む形で樹脂膜を形成
し前記誘電体膜上にコンタクトホールを形成する工程、
前記樹脂膜上にコンタクトホールを覆うように第２電極
パターンを形成する工程、粘着剤シートを、前記誘電体
膜、樹脂膜、第２電極パターンおよび基板を覆うように
貼り付ける工程、並びに前記基板をエッチングにより除
去する工程を有することを特徴とする電子部品用誘電体
膜シートの製造方法。
【請求項５】頂部に金属バンプを形成した複数の電極
および１個または複数の対極を上面に設けた外部信号処
理素子、前記電極にそれぞれ対応する複数の焦電体膜エ
レメントを一方の面を露出させて保持する樹脂保持膜、
前記焦電体膜エレメントの一方の面に形成されて前記金
属バンプにそれぞれ接続された焦電体膜接続電極、前記
樹脂保持膜の他方の面に形成され、樹脂保持膜に形成さ
れたコンタクトホールをとおして前記対極に接続されて
いる赤外線吸収電極膜を具備することを特徴とする焦電
型赤外線検出器。
【請求項６】前記焦電体膜の分極軸が、前記焦電体接
続電極面および赤外線吸収電極膜面に対して垂直方向に
優先的に配向している請求項５に記載の焦電型赤外線検
出器。
【請求項７】基板上に焦電体膜接続電極パターンを形
成する工程、前記焦電体膜接続電極パターン上に焦電体
膜エレメントを形成する工程、前記基板上に前記焦電体
膜エレメントを囲む形で樹脂保持膜を形成し前記焦電体
膜エレメント上にコンタクトホールを形成する工程、前
記樹脂保持膜上にコンタクトホールを覆うように赤外線
吸収電極パターンを形成する工程、粘着剤シートを、前
記焦電体膜エレメント、樹脂保持膜、赤外線吸収電極パ
ターンおよび基板を覆うように貼り付ける工程、前記基
板をエッチングにより除去する工程、外部信号処理素子
の電極上に金属バンプを形成する工程、前記金属バンプ
と焦電体膜接続電極を接続する工程、粘着剤シートを剥
離する工程、並びに前記赤外線吸収電極パターンと外部
信号処理素子の対極を接合する工程を有することを特徴
とする焦電型赤外線検出器の製造方法。
【請求項８】頂部に金属バンプを形成した電極および
その対極を上面に設けた基板、圧電体膜をその一方の面
を露出させて周囲を覆うように保持している樹脂保持
膜、前記圧電体膜の一方の面に設けられ前記電極の金属
バンプに接続された圧電体膜接続電極、前記樹脂保持膜
に形成されたコンタクトホールをとおして前記圧電体膜
に接続され、かつ前記対極に接続された上部電極膜を具
備することを特徴とする圧電体素子。
【請求項９】前記圧電体膜の分極軸が、前記圧電体接
続電極面および上部電極面に対して垂直方向に優先的に
配向している請求項８に記載の圧電体素子。
【請求項１０】基板上に圧電体膜接続電極パターンを
形成する工程、前記圧電体膜接続電極パターン上に圧電
体膜を形成する工程、前記基板上に前記圧電体膜を囲む
形で樹脂保持膜を形成し前記圧電体膜上にコンタクトホ
ールを形成する工程、前記樹脂保持膜上にコンタクトホ
ールを覆うように上部電極パターンを形成する工程、粘
着剤シートを、前記圧電体膜、樹脂保持膜、上部電極パ
ターンおよび基板を覆うように貼り付ける工程、前記基
板をエッチングにより除去する工程、素子基板の電極上
に金属バンプを形成する工程、前記金属バンプと圧電体
膜接続電極を接続する工程、粘着剤シートを剥離する工
程、並びに前記上部電極パターンと素子基板の対極を接
続する工程を有することを特徴とする圧電体素子の製造
方法。
【請求項１１】頂部に金属バンプを形成した電極およ
びその対極を上面に設けた回路基板、誘電体膜をその周
囲を覆うように保持している樹脂保持膜、前記誘電体膜
の一方の面に設けられ前記電極の金属バンプに接続され
た第１電極膜、前記樹脂保持膜に形成されたコンタクト
ホールをとおして前記誘電体膜に接続され、かつ前記対
極に接続された第２電極膜を具備することを特徴とする
容量性素子。
【請求項１２】基板上に第１電極パターンを形成する
工程、前記第１電極パターン上に誘電体膜を形成する工
程、前記基板上に前記誘電体膜を囲む形で樹脂膜を形成
し前記誘電体膜上にコンタクトホールを形成する工程、
前記樹脂膜上にコンタクトホールを覆うように第２電極
パターンを形成する工程、粘着剤シートを、前記誘電体
膜、樹脂膜、第２電極パターンおよび基板を覆うように
貼り付ける工程、前記基板をエッチングにより除去する
工程、回路基板上に形成された電極上に金属バンプを形
成する工程、前記金属バンプと前記粘着剤シート上の第
１電極パターンとを接続する工程、前記粘着剤シートを
剥離する工程、並びに第２電極パターンと回路基板上の
対極を接続する工程を有することを特徴とする容量性素
子の製造方法。
【請求項１３】第１の電極膜と接続するための金属バ
ンプを有する電極およびその対極を上面に設けた基板、
誘電体膜をその一方の面を露出させて周囲を覆うように
保持している樹脂保持膜、前記誘電体膜の一方の面に設
けられ前記金属バンプに接続された第１の電極膜、前記
樹脂保持膜に形成されたコンタクトホールをとおして前
記誘電体膜に接続され、かつ前記対極に接続された第２
の電極膜を具備することを特徴とする誘電体素子。
【請求項１４】基板上に第１の電極パターンを形成す
る工程、前記第１の電極パターン上に誘電体膜を形成す
る工程、前記基板上に前記誘電体膜を囲む形で樹脂保持
膜を形成するとともに樹脂保持膜の前記誘電体膜上にコ
ンタクトホールを形成する工程、前記樹脂保持膜上にコ
ンタクトホールを覆うように第２の電極パターンを形成
する工程、粘着剤シートを、前記誘電体膜、樹脂保持
膜、第２の電極パターンおよび基板を覆うように貼り付
ける工程、前記基板をエッチングにより除去する工程、
前記第１の電極膜と接続するための金属バンプを有する
電極および前記第２の電極膜と接続するための対極を設
けた素子基板を準備する工程、前記素子基板の金属バン
プと第１の電極膜を接続する工程、粘着剤シートを剥離
する工程、並びに前記第２の電極膜と素子基板の対極を
接続する工程を有することを特徴とする誘電体素子の製
造方法。