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発明の名称 電子部品及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−31694
公開日 平成8年(1996)2月2日
出願番号 特願平6−185425
出願日 平成6年(1994)7月14日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】若田 勝一
発明者 小山 幸宏 / 石垣 高哉 / 藤城 義和 / 原田 拓
要約 目的
少なくともコイルと抵抗を含む複合電子部品において、工数が削減されて製造工程の簡略化と製造コストの低減が達成できると共に、製造上の制約を減少させることができる電子部品とその製造方法を提供する。

構成
誘電体1上または誘電体内部領域9にレーザ照射により誘電体1を改質して抵抗層とした。
特許請求の範囲
【請求項1】誘電体上または誘電体内部にレーザ照射により誘電体を改質した抵抗層を設けたことを特徴とする電子部品。
【請求項2】請求項1において、誘電体内部に、積層方向または同一面方向に対向する抵抗値調整用の一対以上の内部電極を具備し、該内部電極間にレーザ照射により抵抗層を形成したことを特徴とする電子部品。
【請求項3】請求項1において、誘電体の表面に抵抗値調整用の浮遊電極を設け、該浮遊電極と外部電極とをレーザ照射により改質された抵抗層により接続したことを特徴とする電子部品。
【請求項4】請求項1において、誘電体に、外部電極と接続された一対以上の表面電極を設け、該表面電極間をレーザ照射により改質された抵抗層により接続したことを特徴とする電子部品。
【請求項5】請求項1、2、3または4において、誘電体を改質した抵抗層が1層以上の絶縁性保護膜で被覆されていることを特徴とする電子部品。
【請求項6】誘電体上もしくは誘電体内部に抵抗値調整用電極を設け、該抵抗値調整用電極間または該電極と端部電極との間にレーザを照射して誘電体を改質した抵抗層を形成すると共に、抵抗値調整は、レーザ照射エリアおよび内部電極間厚みを変化させることにより行うことを特徴とする電子部品の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体材料を使用して構成されるコンデンサと抵抗との複合電子部品、またはコンデンサと抵抗とコイルとを複合した電子部品、もしくはこれらの複合部品にさらに素子を搭載した混成集積回路部品とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コンデンサと抵抗の複合電子部品、もしくはこれにさらにコイルを複合させて構成される従来の複合電子部品の製造方法は、大別して以下のように分類される。
(1)アルミナ基板等の絶縁基板上に、機能を満足するための配線パターンとラウンド部を厚膜や薄膜により形成した後、それぞれの受動部品を半田付け等により基板上にマウントする方法。
(2)アルミナ基板等の絶縁基板上に、スクリーン印刷や蒸着、スパッタリング等の真空成膜法を用いて誘電体、コイル、抵抗体を同一平面上もしくは積層して形成する方法。
(3)コンデンサを内蔵した誘電体基板上に、スクリーン印刷や蒸着、スパッタリング等の真空成膜法を用いてコイル、抵抗体を形成する方法。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来技術によると、コンデンサ、抵抗、コイル等の受動部品を同一基板上に構成する場合、それぞれの受動部品としての機能及び仕様を満足するために適切な材料や製造方法が選択され、少なくとも搭載する受動部品の構成数だけの製造工程が必要とされ、製造工数と製造コストの増加を招くという問題がある。
【0004】また、コンデンサ、抵抗、コイルを同一基板上に共存させるためには、共通の製造方法、設備を用いることが望ましいが、コンデンサ、抵抗、コイルはそれぞれ独自の製造方法を持っているため、製造方法を同一にするわけには行かない。しかし、処理温度、時間等の製造条件としては、製造過程で発生する熱履歴や製造方法等が共存する受動部品の機能を互いに阻害することのない製造条件を選択する必要があり、製造上の制約を受けるという問題がある。
【0005】また、コンデンサ、抵抗、コイルの製造工程はそれぞれ独自の製造方法を持っているため、複合部品の製造に必要な設備は構成する受動部品の種類に応じて揃える必要があり、設備投資が高額になるという問題がある。
【0006】本発明は、上記した問題点に鑑み、少なくともコイルと抵抗を含む複合電子部品において、工数が削減されて製造工程の簡略化と製造コストの低減が達成できると共に、製造上の制約を減少させることができる電子部品とその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するため、例えばTiO2を主成分とする誘電体上または誘電体内部にレーザ照射により誘電体を改質した抵抗層を設けたことを特徴とする。このようなレーザ照射による抵抗層の形成態様としては、誘電体内部に抵抗値調整用の一対以上の内部電極を具備し、該内部電極間にレーザ照射により抵抗層を形成する態様と、誘電体に抵抗値調整用の浮遊電極を設け、該浮遊電極と外部電極とをレーザ照射により改質された抵抗層により接続する態様と、誘電体に、外部電極と接続された一対以上の表面電極を設け、該表面電極間をレーザ照射により改質された抵抗層により接続する態様等がある。また、これらの抵抗層は、外的要因から保護するため、1層以上の絶縁性保護膜で被覆することが好ましい。この保護膜としては、ガラス系のもの、SiO2等の無機絶縁膜、あるいは樹脂(ポリイミド、ポリアミド、フェノール、エポキシ、ビスマレイミドトリアジン、シリコーン等)が用いられる。
【0008】また、本発明による電子部品の製造方法は、誘電体上もしくは誘電体内部に抵抗値調整用電極を設け、該抵抗値調整用電極間または該電極と端部電極との間にレーザを照射して誘電体を改質した抵抗層を形成すると共に、抵抗値調整は、レーザ照射エリアおよび内部電極間厚みを変化させることにより行うことを特徴とする。
【0009】本発明において用いるレーザは、連続発振(CW)、パルス発振、Qスイッチパルス発振のいずれの方式でもよく、レーザ波長やレーザスキャン速度およびレーザ出力を調整し、誘電体に抵抗層に改質できる条件を選択する。例えば波長1.06μmのYAGレーザを使用し、レーザ平均出力0.01〜1W、Qスイッチ周波数3KHz 、レーザスキャン速度0.1〜10mm/秒とし、良好な抵抗層が形成できる。
【0010】抵抗層形成により得られる抵抗値の制御は、電極間の抵抗値を抵抗測定器により測定しながら所望の抵抗値になるように、レーザビームの照射位置及び照射量が制御される。また、フィルタを構成するものにおいては、フィルタ特性を直接測定しながらファンクショントリミングすることも可能である。
【0011】このように得られた抵抗層を外界から遮断するため、ガラスペーストや保護樹脂をスクリーン印刷によりオーバーコート後に焼き付け(またはキュア)する手法や真空成膜によりSiO2等の無機絶縁膜を形成する手法で保護層を1層以上形成する。外部電極は、面実装対応には焼き付け等により形成された端部電極を用い、また、スルーホール基板対応にはラジアル、SIP型のリード端子付きの形状となる。
【0012】
【作用】本発明は、誘電体の一部にレーザを照射し、その照射領域について局部的に誘電体(絶縁体)を改質させて抵抗値を低減させた層を誘電体の一部に形成するものであり、抵抗値の調整は、レーザ照射エリアや電極間の厚みを変化させる等により行われる。
【0013】
【実施例】図1(A)は本発明による電子部品の一実施例をCR回路を構成する例について示す斜視図、図1(B)はその断面図、図1(C)はその一部破断斜視図、図1(D)はその回路図である。図1において、1はTiO2を主成分とする誘電体、2、3は誘電体1の内部に形成された静電容量形成用内部電極、4、5は抵抗調整用内部電極、6、7、8は誘電体1の側面に表面実装のために設けられた外部電極としての端部電極であり、端部電極8、7はそれぞれ静電容量形成用内部電極2、3に接続されると共に、一方の端部電極7は抵抗調整用内部電極5の一端に接続され、端部電極6は抵抗調整用内部電極4に接続される。斜線を付した領域9はレーザ照射により、照射領域において、誘電体1の主成分であるTiO2(絶縁体)の酸素が蒸発してTi47(半導体)に還元されることにより、抵抗体として構成された部分である。なお、実施例における誘電体1としては、TiO2を38.0重量%含み、他にBaCO3を6.9重量%、Nd23を55.0重量%、MnCO3を0.1重量%含むものを用いた。
【0014】このセラミック電子部品の作製は、TiO2を主成分として含んだ前記誘電体1の材料のグリーンシートを成形し、銀−パラジウム等からなる内部電極2〜5を印刷し、このように内部電極2〜5を形成したシートを複数枚積層する。内部電極2〜5の厚みは、積層するシート枚数、シート厚みや印刷回数により所望の厚みに調整される。このシート法の代わりに、印刷法により誘電体1と内部電極2〜5の積層構造を実現することもできる。積層した基板の切断やレーザ照射は、該基板を未焼成の状態で所望の形状にダイジングソウや押し切り刃により切断し焼成してレーザ照射する場合と、焼成後に基板単位でレーザ照射して抵抗層を形成した後に基板を切断する場合の2通りがあるが、どちらのプロセスも、レーザ照射による抵抗層形成には問題なく使用可能である。レーザ照射は、誘電体1の内部電極4、5間を抵抗層に改質できる条件でレーザ照射して抵抗層を形成する。この場合のレーザ条件は前述の通りである。その際、内部電極4、5間の抵抗値を抵抗測定器により測定しながらレーザ照射量を制御することにより、所望の抵抗値を得ることができる。
【0015】図2は内部電極4、5間の厚みと抵抗値との関係を、誘電体1の材料を前述のものとし、レーザ条件を、レーザスポットサイズ25μmΦ、レーザ平均出力0.375W、Qスイッチ周波数3kHz、レーザスキャン速度0.6mm/秒とした場合について示す図であり、この図から分かるように、内部電極4、5の間隔を変えることにより、所望の抵抗値を得ることができる。また、レーザ照射エリア、あるいはレーザ条件を変えることにより、さらに広い範囲で所望の抵抗値を得ることができる。

【0017】このようにレーザ照射により領域9に形成された抵抗層を、印刷、塗布、浸漬等により、前記材質でなる絶縁保護層10により覆う。本例においては、絶縁保護層10をガラスペーストや無機絶縁膜の塗布により形成する例を示しているが、樹脂層としてもよく、樹脂層とする場合には、塗布により端部電極6〜8形成後に設ける。端部電極6〜8の形成は、切断されたチップについて、レーザ照射前、またはレーザ照射後のものについて、焼き付けやメッキ等により行う。本例の端部電極6〜8は表面実装のためのものであるが、スルーホール基板対応にはラジアル、SIP型のリード端子を半田付け等により取付ける。
【0018】図1(D)の回路図において、抵抗Rは前記レーザ照射領域9に形成された抵抗、コンデンサCは内部電極2、3間で形成されるものである。このようなCR回路は、フィルタ、スピードアップ回路、タイマ回路等として用いられるものであり、いずれも抵抗Rの値を調整することにより、所定の機能を発揮させるものである。例えば、フィルタ回路として用いられ、TTLを使用した場合、リレー、コイル、ソレノイド、モータ等を動作させた際、これらのノイズによってTTLは誤動作を生じるため、CRフィルタにより高周波性ノイズを除去する必要があるが、信号線が長い場合には、信号線のインダクタンスのレベルが上がるので、抵抗値を低い値に調整する必要がある。また、前記スピードアップ回路やタイマ回路等の場合には、時定数(C×R)の特性を左右するため、抵抗値調整が必要である。前記領域9へのレーザ照射による抵抗値の調整は、電極4、5の間隔の変化やレーザ照射エリアの変化のみならず、誘電体1の材質、レーザ照射量を制御することによっても行える。
【0019】このようなレーザ照射は、チップコンデンサやインダクタあるいはフィルタ等における特性調整に用いられるレーザトリマーを用いることができ、従来、抵抗体形成のために必要としたスクリーン印刷による厚膜抵抗体や真空成膜による薄膜抵抗体等の抵抗体形成プロセスが不要となると共に、スクリーン印刷機、乾燥機、焼成炉や、薄膜抵抗体を形成するための真空成膜装置、パターン形成に必要な露光、現像、エッチング装置等のフォトリソ工程に要する一連の高額な設備が不要となる。
【0020】また、公知の抵抗体製造プロセスにおいては、特性を左右する抵抗材料の組成やロット間変動、膜厚、焼成や熱処理条件、パターニング精度等の工程における細心の管理が必要とされるが、レーザ照射により抵抗層を形成する場合、抵抗層の特性を左右するものは誘電体1とレーザの2つの管理点ですみ、安定した抵抗体の形成と簡略化した管理体制が可能となる。
【0021】また、抵抗層は誘電体1の内部に形成され、外界から遮断された構造をとるため、信頼性や安定性の面で優れている。
【0022】図3(A)は本発明の他の実施例を示す斜視図、(B)はその断面図であり、本例のものは、静電容量を形成する内部電極4、5間にレーザを照射することにより、内部電極4、5間に前記材質でなる誘電体1を改質して形成された抵抗層を形成したものである。本例においては、内部電極4、5間に抵抗とコンデンサの並列回路が等価的に構成されることになる。
【0023】図4(A)は本発明の他の実施例を示す断面図であり、誘電体1の内部に同面上に1対以上の抵抗値調整用内部電極11、11および12、12(本例は2対)を設け、これらの間の領域9にレーザを照射することにより、抵抗層を形成したものである。このように、誘電体1の厚み方向に対向した内部電極間ではなく、同面上に内部電極11、12を対向させてその間に抵抗層を形成するようにしてもよい。
【0024】図4(B)は本発明の他の実施例を示す斜視図であり、本例は、誘電体1の表面に、端部電極6に接続された内部電極14に対向する浮遊電極13を設けておき、その浮遊電極13と端部電極7との間の領域9にレーザを照射することにより、抵抗層を形成したものである。本例において、浮遊電極13は、必ずしも誘電体1の表面に形成する必要はないが、図示例のように表面に形成することにより、該浮遊電極13をレーザトリミング時の位置合せ等における目印とすることにより、位置合わせの作業効率が達成でき、かつトリミング精度が向上するという利点がある。
【0025】図4(C)は本発明の他の実施例であり、本例においては、誘電体1の表面に端部電極6、7にそれぞれ接続される一対以上の表面電極14、15を形成し、これらの表面電極14、15の間の領域9にレーザを照射することによって抵抗層を形成したものである。図4(B)、(C)の例のように、誘電体1の表面の抵抗層が抵抗体として作用する場合、これらの抵抗層(領域9)を前記絶縁保護層10によって覆うことによって信頼性が向上する。
【0026】本発明は、セラミック電子部品がCR回路を構成するものばかりでなく、コイル部品(磁性体内にコイルを形成したインダクタやトランス)をCR部品に積層した複合電子部品や、誘電体1内にコイルを形成した複合電子部品にも適用できる。また、1つの部品にこれらのCR回路やLCR回路が複数個形成されるものにも適用できる。さらに本発明は、レーザ照射により抵抗値を低減できるすべての誘電体持つ複合電子部品に適用できる。
【0027】
【発明の効果】請求項1によれば、複合電子部品を構成する誘電体にレーザ照射によって抵抗層を形成したので、複合電子部品における特性調整に用いられるレーザトリマーを抵抗層形成に用いることができ、従来、抵抗体形成のために必要とされたスクリーン印刷による厚膜抵抗体や真空成膜による薄膜抵抗体等の抵抗体形成プロセスが不要となると共に、スクリーン印刷機、乾燥機、焼成炉や、薄膜抵抗体を形成するための真空成膜装置、パターン形成に必要な露光、現像、エッチング装置等のフォトリソ工程に要する一連の高額な設備が不要となり、工数が削減されて製造工程の簡略化と製造コストの低減が達成できる。
【0028】また、レーザ照射により抵抗層を形成する場合、抵抗層の特性を左右するものは誘電体とレーザの2つだけであり、製造上の制約が減少し、前記2つの管理点からなる安定した抵抗体の形成と簡略化した管理体制が可能となる。
【0029】請求項2によれば、誘電体内部に抵抗値調整用の一対以上の内部電極を具備し、該内部電極間にレーザ照射により抵抗層を形成したので、抵抗層を形成する電極間間隔、すなわち経路長が固定されるので、抵抗値調整が容易となる。また、内部に電極を設けるため、抵抗層が外部から遮断でき、信頼性、安定性の面で有利となる。
【0030】請求項3によれば、誘電体の表面に抵抗値調整用の浮遊電極を設け、該浮遊電極と外部電極とをレーザ照射により改質された抵抗層により接続したので、浮遊電極をレーザトリミング時の位置合せ等における目印とすることにより、位置合わせの作業効率が達成でき、かつトリミング精度が向上するという利点がある。
【0031】請求項4によれば、誘電体に、外部電極と接続された一対以上の表面電極を設け、該表面電極間をレーザ照射により改質された抵抗層により接続したので、請求項2による抵抗値調整容易化と、請求項3による効果が同時に得られる。
【0032】請求項5によれば、誘電体を改質した抵抗層が1層以上の絶縁性保護膜で被覆された構成としたので、抵抗層が外部からの影響により変質することが防止され、信頼性の向上が達成される。
【0033】請求項6によれば、誘電体上もしくは誘電体内部に抵抗値調整用電極を設け、該抵抗値調整用電極間または該電極と端部電極との間にレーザを照射して誘電体を改質した抵抗層を形成すると共に、抵抗値調整は、レーザ照射エリアおよび内部電極間厚みを変化させることにより行うため、レーザ照射量の調整により抵抗値の調整を行う場合に比較し、抵抗値の調整が容易となる。




 

 


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