JPH11150349A - 容量素子付き回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】絶縁基板上に設けた薄膜回路配線間に所定の静
電容量値の容量素子を確実に接続することができない。 【解決手段】複数の薄膜回路配線２ａ、２ｂを有する絶
縁基板１上に、誘電体層５の上下両面に下部電極層４と
上部電極層６を配した薄膜容量素子３を配置させ、該薄
膜容量素子３の下部電極層４を薄膜回路配線層２ａ上に
載置させて接続するとともに上部電極層６をボンディン
グワイヤ７を介して他の薄膜回路配線２ｂに電気的に接
続して成る容量素子付き回路基板であって、前記薄膜容
量素子３の上部電極層６は耐力が０．０８ＧＰａ以下の
金属から成り、かつ厚みが５〜２０μｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話や衛星通信
等の通信機器に搭載される容量素子付き回路基板に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯電話や衛星通信等の通信機器
には電気信号の送受信回路を構成する部品の一部に容量
素子付き回路基板が使用されている。

【０００３】かかる容量素子付き回路基板は一般に上面
に所定パターンの回路配線を有する絶縁基板を準備し、
該絶縁基板上にチップ容量素子を載置するとともにその
端子を回路配線に半田等を介し電気的に接続させること
によって形成されている。

【０００４】しかしながら、近時、携帯電話や衛星通信
等の通信機器は小型、軽量化が急激に進み、従来の容量
素子付き回路基板では回路配線がＭｏ−Ｍｎ法等の厚膜
形成技術により形成されており、各回路配線の幅及び隣
接する回路配線間の間隔が広いこと、チップ容量素子の
形状が大きく全体が大型となっていること等から使用す
ることができず、小型で軽量な新規の容量素子付き回路
基板が要求されるようになってきた。

【０００５】そこで新たに絶縁基板上に薄膜形成技術に
より薄膜回路配線と、誘電体層の上下両面に下部電極層
と上部電極層を配した薄膜容量素子とを被着し、該薄膜
容量素子の下部電極層を薄膜回路配線層上に載置させて
接続するとともに上部電極層をボンディングワイヤを介
して他の薄膜回路配線に電気的に接続させることによっ
て容量素子付き回路基板を形成することが提案されてい
る。

【０００６】かかる容量素子付き回路基板は薄膜回路配
線及び薄膜容量素子がいずれも薄膜形成技術を採用する
ことによって形成されていることから薄膜回路配線の線
幅及び隣接間隔を狭くし、かつ薄膜容量素子の形状を小
さく、全体を小型として小型、軽量化が急激に進む携帯
電話や衛星通信等の通信機器に使用が可能となる。

【０００７】なお、前記容量素子付き回路基板は、まず
酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る基
板上にアルミニウム、タンタル、タングステン、チタ
ン、クロム等の金属材料をスパッタリング法や蒸着法等
の薄膜形成技術を採用することによって所定厚みに被着
させるとともにこれをフォトリソグラフイー技術により
所定パターンに加工することによって薄膜回路配線を形
成し、次に前記薄膜回路配線の一部を含む絶縁基板上に
αータンタル（窒化タンタル）をスパッタリング法等の
薄膜形成技術により所定厚みに被着させて薄膜容量素子
の下部電極層を形成するととも該αータンタル（窒化タ
ンタル）から成る下部電極層の上面を陽極酸化処理して
下部電極層の上面に酸窒化タンタルから成る誘電体層を
形成し、最後に前記誘電体層上に金等の金属材料をスパ
ッタリング法や蒸着法等の薄膜形成技術により所定パタ
ーンに被着させて上部電極層を形成するとともに該上部
電極層をボンディングワイヤを介し他の薄膜回路配線に
電気的に接続することによって形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の容量素子付き回路基板においては、薄膜容量素子の
上部電極層が金等の耐力が０．０８ＧＰａ以下の軟らか
い金属で形成されていること、上部電極層の厚みが０．
１〜２μｍと薄いこと、及び薄膜形成技術により形成さ
れている誘電体層の厚みが薄く機械的強度が弱いこと等
から上部電極層と他の薄膜回路配線とをボンディングワ
イヤを介して電気的に接続させる場合、上部電極層にボ
ンディングワイヤを接合させる際の衝撃力がそのまま上
部電極層を通して誘電体層に作用し、誘電体層にクラッ
クや割れ等を発生させて薄膜容量素子の耐電圧が大きく
劣化し、薄膜容量素子としての機能が喪失してしまうと
いう欠点を有していた。

【０００９】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は薄膜容量素子の上部電極層にボンディン
グワイヤを接合させる際に誘電体層にクラックや割れ等
が発生するのを有効に防止し、所定の薄膜回路配線間に
所定の静電容量値の薄膜容量素子を電気的接続させた小
型、軽量の容量素子付き回路基板を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の薄膜回
路配線を有する絶縁基板上に、誘電体層の上下両面に下
部電極層と上部電極層を配した薄膜容量素子を配置さ
せ、該薄膜容量素子の下部電極層を薄膜回路配線層上に
載置させて接続するとともに上部電極層をボンディング
ワイヤを介して他の薄膜回路配線に電気的に接続して成
る容量素子付き回路基板であって、前記薄膜容量素子の
上部電極層は耐力が０．０８ＧＰａ以下の金属から成
り、かつ厚みが５〜２０μｍであることを特徴とするも
のである。

【００１１】また本発明は、前記上部電極層が金、銀、
銅及びこれらを主成分とする合金の少なくとも１種より
形成されていることを特徴とするものである。

【００１２】本発明の容量素子付き回路基板によれば、
絶縁基板上に薄膜形成技術を採用することによって薄膜
回路配線及び薄膜容量素子を形成したことから薄膜回路
配線の線幅及び隣接間隔を狭くし、かつ薄膜容量素子の
形状を小さく、全体を小型として小型、軽量化が急激に
進む携帯電話等の通信機器に搭載が可能となる。

【００１３】また本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、薄膜容量素子の上部電極層を耐力が０．０８ＧＰａ
以下の金属、例えば、金、銀、銅及びこれらを主成分と
する合金の少なくとも１種で形成し、かつ厚みを５〜２
０μｍとしたことから上部電極層と他の薄膜回路配線と
をボンディングワイヤを介して電気的に接続させる場
合、上部電極層にボンディングワイヤを接合させる際の
衝撃力が印加されてもその衝撃力は厚みの厚い上部電極
層内でやわらげられるとともに吸収されて誘電体層に作
用することはなく、その結果、誘電体層にクラックや割
れ等が発生するのが有効に防止され、所定の薄膜回路配
線の所定の静電容量値の薄膜容量素子を確実に電気的接
続させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は本発明の容量素子付き回路基板
の一実施例を示し、１は絶縁基板、２ａ、２ｂは薄膜回
路配線、３は薄膜容量素子である。

【００１５】前記絶縁基板１は酸化アルミニウム質焼結
体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等の電気絶
縁材料から成り、例えば、酸化アルミニウム質焼結体か
ら成る場合には、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機
溶剤、溶媒を添加混合して泥漿状となすとともにこれを
従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等
によりシー卜状に成形してセラミックグリーンシート
（セラミック生シート）を得、しかる後、前記セラミッ
クグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し所定形状
となすとともに約１６００℃の温度で焼成することによ
って製作される。

【００１６】前記絶縁基板１は薄膜回路配線２ａ、２ｂ
及び薄膜容量素子３等を支持する支持部材として作用
し、その上面に所定パターンの薄膜回路配線２ａ、２ｂ
と所定静電容量値の薄膜容量素子３が被着形成されてい
る。

【００１７】前記絶縁基板１の上面に被着形成されてい
る薄膜回路配線２ａ、２ｂは薄膜容量素子３を絶縁基板
１の上面に実装される他の電子部品、例えば、半導体素
子等に接続する、或いは薄膜容量素子３や半導体素子を
外部の電気回路に電気的に接続する作用を為す。

【００１８】なお、前記薄膜回路配線２ａ、２ｂは、例
えばチタン、クロム、ニッケル・クロム合金等から成る
密着層と、ニッケル、パラジウム、白金等から成るバリ
ア層と、金、銅等から成る主導体層の３層構造を有して
おり、絶縁基体１の上面に上記各金属を順次、イオンプ
レーティング法やスパッタリング法、メッキ法、蒸着法
等の薄膜形成技術により被着し、しかる後、これら各層
をフォトリソグラフイ技術により所定パターンに加工す
ることによって絶縁基板１上に所定パターンに被着形成
される。

【００１９】また前記薄膜回路配線２は絶縁基板１上に
薄膜形成技術を採用することによって形成されることか
ら薄膜回路配線２ａ、２ｂの線幅及び隣接間隔を極めて
狭いものとして絶縁基板１に高密度に被着形成すること
が可能となり、その結果、薄膜回路配線２ａ、２ｂが被
着形成される絶縁基板１を小型化させることができる。

【００２０】更に前記薄膜回路配線２ａの一部を含む絶
縁基板１上には薄膜容量素子３が被着形成されており、
該薄膜容量素子３は、例えば、αータンタル（窒化タン
タル）から成る下部電極層４と、該下部電極層４の上面
に被着形成された酸窒化タンタル等から成る誘電体層５
と、該誘電体層５の表面に被着されている上部電極層６
とから成り、下部電極層４と上部電極層６との間に誘電
体層５の比誘電率によって決淀される一定の静電容量が
形成されるようになっている。

【００２１】前記薄膜容量素子３はその下部電極層４が
例えば、薄膜回路配線２ａに接続され、上部電極層６が
他の薄膜回路配線２ｂにボンデイングワイヤ７を介して
接続され、これによって所定の電気回路に接続されるよ
うになっている。

【００２２】前記薄膜容量素子３の絶縁基板１上面への
被着形成は、まず薄膜回路配線２ａの一部を含む絶縁基
板１上に下部電極層４を被着形成する。この下部電極層
４は例えば、αータンタル（窒化タンタル）から成り、
該αータンタルを絶縁基板１上にスパッタリング法やイ
オンプレーティング法等の薄膜形成技術を採用すること
によって所定厚み（２５０オングストローム〜１０００
０オングストローム）に被着させ、しかる後、これをフ
ォトリソグラフイ技術により所定パターンに加工するこ
とによって形成される。

【００２３】なお、前記αータンタルから成る下部電極
層４はその厚みが２５０オングストローム未満であると
下部電極層４を薄膜回路配線２ａの一部を含む絶縁基板
１に強固に接合させることが困難となり、また１０００
０オングストロームを超えると下部電極層４を薄膜回路
配線２ａの一部を含む絶縁基板１上に被着させる際に下
部電極層４内部に大きな応力が内在し、該内在応力によ
って下部電極層４が絶縁基板１より剥離し易くなる傾向
にある。従って、前記αータンタルから成る下部電極層
４はその厚みを２５０オングストローム〜１００００オ
ングストロームの範囲としておくことが好ましい。

【００２４】次に、前記下部電極層４の上面に、例え
ば、酸化タンタル等から成る誘電物をスパッタリング等
の薄膜形成技術により所定厚みに被着させたり、αータ
ンタル（窒化タンタル）から成る下部電極層４の上面を
陽極酸化処理し、酸窒化タンタルを形成することによっ
て誘電体層５を形成する。この誘電体層５は下部電極層
４と上部電極層６との間に所定の静電容量を形成する作
用を為し、下部電極層４の上面に２０００オングストロ
ーム〜１００００オングストロームの厚みに被着形成さ
れる。

【００２５】そして最後に、前記誘電体層５の表面に上
部電極層６を被着し、上部電極層６と前述の下部電極層
４との間に誘電体層５を位置させることによって所定の
静電容量値を有する薄膜容量素子３が薄膜回路配線２ａ
の一部を含む絶縁基板１上の所定位置に被着形成される
こととなる。

【００２６】前記上部電極層６は耐力が０．０８ＧＰａ
以下の金属、具体的には金、銀、銅及びこれらを主成分
とする合金の少なくとも１種より成り、スパッタリング
法やメッキ法等の薄膜形成技術を採用することによって
誘電体層５の上面に５〜２０μｍの厚みに被着形成され
る。

【００２７】前記上部電極層６はその耐力が０．０８Ｇ
Ｐａ以下であり、かつ厚みが５〜２０μｍであることか
ら上部電極層６と他の薄膜回路配線２ｂとをボンディン
グワイヤ７を介して電気的に接続させる場合、上部電極
層６にボンディングワイヤ７を接合させる際の衝撃力が
印加されてもその衝撃力は厚みの厚い上部電極層６内で
やわらげられるとともに吸収されて誘電体層５に作用す
ることはなく、その結果、誘電体層５にクラックや割れ
等が発生するのが有効に防止され、所定の薄膜回路配線
２ａ、２ｂ間に所定の静電容量値の薄膜容量素子３を確
実に電気的接続させることができる。

【００２８】なお、前記上部電極層６はその耐力が０．
０８ＧＰａを超えるとボンディングワイヤ７を接合させ
る際の衝撃力を和らげて吸収することができなくなる。
従って、前記上部電極層６はその耐力が０．０８ＧＰａ
以下に特定される。

【００２９】また前記上部電極層６はその厚みが５μｍ
未満となるとボンディングワイヤ７を接合させる際の衝
撃力を和らげて吸収することができなくなり、また２０
μｍを超えると上部電極層６を形成する際に上部電極層
６内部に大きな応力が発生内在し、該内在応力によって
上部電極層６と誘電体層５との間に剥離が発生し易くな
る。従って、前記上部電極層６はその厚みが５〜２０μ
ｍの範囲に特定される。

【００３０】なお、前記上部電極層６の耐力とは、外力
印加による変形のしやすさを示し、耐力が０．０８ＧＰ
ａ以下とは小さな外力印加によって容易に変形を生じる
ということである。

【００３１】前記上部電極層６の耐力は、具体的にはＪ
ＩＳーＺー２２４１に規定の金属材料引張試験方法の中
のオフセット法を採用することによって測定される。

【００３２】かくして本発明の容量素子付き回路基板に
よれば、絶縁基板１上に設けた薄膜回路配線２ａ、２ｂ
間に薄膜容量素子３が接続されており、薄膜回路配線２
ａ、２ｂに半導体素子や抵抗器等のその他の電子部品を
搭載接続させるとともに薄膜回路配線２ａ、２ｂを携帯
電話や衛星通信等の通信機器の電気回路に電気的に接続
させることによって携帯電話や衛星通信等の通信機器に
実装されることとなる。

【００３３】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は可能であり、例えば上述の実施例では絶縁
基板１の上面に形成される薄膜回路配線をチタン、クロ
ム、ニッケル・クロム合金等から成る密着層と、ニッケ
ル、パラジウム、白金等から成るバリア層と、金、銅等
から成る主導体層の３層構造を有するものとしたがこれ
に限られるのではなく、また上述の実施例では薄膜容量
素子３の下部電極層４を薄膜回路配線２ａとは別に準備
したが、薄膜回路配線２ａそのものを薄膜容量素子３の
下部電極層４として使用してもよい。

【００３４】更に上述の実施例では上部電極層６を金、
銀、銅及びこれらを主成分とする合金の少なくとも１種
より一層で形成したが、これを複数の層で形成してもよ
い。

【００３５】この場合、全ての層を耐力が０．０８ＧＰ
ａ以下の金属で形成しておく必要がある。

【００３６】

【発明の効果】本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、絶縁基板上に薄膜形成技術を採用することによって
薄膜回路配線及び薄膜容量素子を形成したことから薄膜
回路配線の線幅及び隣接間隔を狭くし、かつ薄膜容量素
子の形状を小さく、全体を小型として小型、軽量化が急
激に進む携帯電話等の通信機器に搭載が可能となる。

【００３７】また本発明の容量素子付き回路基板によれ
ば、薄膜容量素子の上部電極層を耐力が０．０８ＧＰａ
以下の金属、例えば、金、銀、銅及びこれらを主成分と
する合金の少なくとも１種で形成し、かつ厚みを５〜２
０μｍとしたことから上部電極層と他の薄膜回路配線と
をボンディングワイヤを介して電気的に接続させる場
合、上部電極層にボンディングワイヤを接合させる際の
衝撃力が印加されてもその衝撃力は厚みの厚い上部電極
層内でやわらげられるとともに吸収されて誘電体層に作
用することはなく、その結果、誘電体層にクラックや割
れ等が発生するのが有効に防止され、所定の薄膜回路配
線の所定の静電容量値の薄膜容量素子を確実に電気的接
続させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の容量素子付き回路基板の一実施例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・絶縁基板 ２ａ、２ｂ・・薄膜回路配線 ３・・・・・・薄膜容量素子 ４・・・・・・下部電極層 ５・・・・・・誘電体層 ６・・・・・・上部電極層 ７・・・・・・ボンディングワイヤ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の薄膜回路配線を有する絶縁基板上
   に、誘電体層の上下両面に下部電極層と上部電極層を配
   した薄膜容量素子を配置させ、該薄膜容量素子の下部電
   極層を薄膜回路配線層上に載置させて接続するとともに
   上部電極層をボンディングワイヤを介して他の薄膜回路
   配線に電気的に接続して成る容量素子付き回路基板であ
   って、前記薄膜容量素子の上部電極層は耐力が０．０８
   ＧＰａ以下の金属から成り、かつ厚みが５〜２０μｍで
   あることを特徴とする容量素子付き回路基板。
2. 【請求項２】前記上部電極層が金、銀、銅及びこれらを
   主成分とする合金の少なくとも１種より形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の容量素子付き回路基
   板。