專利名稱：電容器、布線基板、去耦電路及高頻電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠順利應(yīng)用在高頻區(qū)域中的電容器，以及使用這種電容器構(gòu)成的布線基板、去耦電路及高頻電路。
背景技術(shù)：
以代表性的電容器(capacitor)一疊層電容器為例進行說明。
在使用電容器的等效電路中，當設(shè)電容器的靜電電容為C、等效串聯(lián)電感(ESLEquivalent Series Inductance)為L時，它的諧振頻率(f0)用下式表示。
F0＝1/[2π×(L×C)1/2]由上式可知，如果降低ESL，諧振頻率(f0)就升高，就能夠在更高頻率區(qū)域使用。因此，為了在微波區(qū)域使用疊層電容器，必須謀求疊層電容器更加低ESL化。
另外，疊層電容器被用于向工作站和個人用計算機等微處理器單元(MPU)的MPU芯片供給電源，隨著近年MPU的高速、高頻化，要求低ESL化。
另外，通常作為去耦電容而連接在布線基板上的疊層電容器，隨著近年MPU的高速、高頻化，也要求低ESL化。
這里，以圖11(a)、(b)為基礎(chǔ)，簡單地說明以往的疊層電容器。圖11(a)是示出第1及第2導(dǎo)體層的重疊狀態(tài)的(b)的Y-Y線平面剖視圖，圖11(b)是(a)的X-X線剖視圖。
圖11所示的以往的疊層電容器50，在電介質(zhì)層52的一方主面上形成第1導(dǎo)體層53，在另一方主面上形成第2導(dǎo)體層54，這些電介質(zhì)層52被多層疊層。另外，在這些電介質(zhì)層52的厚度方向上形成第1及第2貫通導(dǎo)體55、56。第1貫通導(dǎo)體55與第1導(dǎo)體層53連接，第2貫通導(dǎo)體56與第2導(dǎo)體層54連接，這樣，形成疊層體51。
而且，第1及第2貫通導(dǎo)體55、56露出在疊層體51的一方的最表面上，分別與第1及第2連接端子57、58連接，構(gòu)成疊層電容器50。進而，在第1導(dǎo)體層53內(nèi)，形成不與第2貫通導(dǎo)體56連接的第1非導(dǎo)體形成區(qū)域63，在第2導(dǎo)體層54內(nèi)，形成不與第1貫通導(dǎo)體55連接的第2非導(dǎo)體形成區(qū)域64。
而且，第1及第2貫通導(dǎo)體55、56交互地格子狀分散配置在范圍涉及到第1及第2導(dǎo)體層53、54的整個區(qū)域上。
根據(jù)上述疊層電容器50，靜電電容主要發(fā)生在第1及第2導(dǎo)體層53、54內(nèi)、被第1及第2貫通導(dǎo)體55、56包圍的部分上。
另外，上述疊層電容器50的制造方法，在未烘烤狀態(tài)的疊層體1上進行脫粘合劑處理、烘烤，得到疊層體1后形成第1及第2連接端子7、8(參照專利文獻1～4)。
特開平7-201651號公報(3-5頁、圖1-5)[專利文獻2]特開平11-204372號公報(4-6頁、圖1-4)[專利文獻3]特開2001-148324號公報(4-7頁、圖1-6)[專利文獻4]特開2001-148325號公報(5-7頁、圖1-9)根據(jù)上述疊層電容器50，為了謀求低ESL化，在增加第1及第2貫通導(dǎo)體55、56的數(shù)目的同時，考慮減小這些貫通導(dǎo)體的中心間距離的方法，這時，由于第1及第2導(dǎo)體層53、54內(nèi)的非導(dǎo)體形成區(qū)域63、64的面積增大，存在疊層電容器50的靜電電容降低的問題。
進而，在減小上述中心間的距離的情況下，由于未烘烤狀態(tài)的疊層體1的處理、烘烤時的電介質(zhì)層2與第1及第2貫通導(dǎo)體55、56的收縮率的差、向IC管殼安裝時的電介質(zhì)層2與第1及第2貫通導(dǎo)體55、56的熱膨脹系數(shù)的差等原因，存在產(chǎn)生橫跨第1及第2貫通導(dǎo)體55、56那樣的裂紋的問題。
另外，根據(jù)上述疊層電容器50，由于第1導(dǎo)體層53與第2非導(dǎo)體形成區(qū)域64，或者第2導(dǎo)體層54與第1非導(dǎo)體形成區(qū)域63重疊的部分，不產(chǎn)生靜電電容，疊層電容器50的高容量化就存在限度。
進而，根據(jù)上述疊層電容器50，由于靜電電容主要發(fā)生在第1及第2導(dǎo)體層53、54之間內(nèi)、被第1及第2貫通導(dǎo)體55、56包圍的部分上，不能增大施加的電場，因此，也使疊層電容器50的高容量化存在限度。
另外，根據(jù)上述疊層電容器50，由于第1及第2貫通導(dǎo)體55、56交互格子狀地分散配置在范圍涉及第1及第2導(dǎo)體層53、54的整個區(qū)域上，電流流過的距離大，因而低ESL化存在限度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，提出本發(fā)明，其目的在于提供實現(xiàn)了低ESL和高容量的電容器。
本發(fā)明的其他的目的在于提供實現(xiàn)低ESL和高容量，而且能夠抑制裂紋產(chǎn)生的電容器。
本發(fā)明的進一步的其他的目的在于提供使用上述電容器構(gòu)成的布線基板、去耦電路及高頻電路。
(解決課題的手段)本發(fā)明的電容器，在電介質(zhì)層的一方主面上配設(shè)第1導(dǎo)體層，第1導(dǎo)體層上設(shè)置了多個非導(dǎo)體形成區(qū)域，在電介質(zhì)層的另一方主面上配設(shè)第2導(dǎo)體層，在第2導(dǎo)體層上設(shè)置了多個非導(dǎo)體形成區(qū)域，在電介質(zhì)層的厚度方向上形成由非導(dǎo)體形成區(qū)域與上述第2導(dǎo)體層隔開、而且連接在上述第1導(dǎo)體層上的多個第1貫通導(dǎo)體，由非導(dǎo)體形成區(qū)域與上述第1導(dǎo)體層隔開、而且連接在上述第2導(dǎo)體層上的多個第2貫通導(dǎo)體，上述第1貫通導(dǎo)體及第2貫通導(dǎo)體交互格子狀配置，而且匯集配置在電介質(zhì)層的一個區(qū)域上。
根據(jù)本發(fā)明的電容器，由于第1貫通導(dǎo)體與第2貫通導(dǎo)體交互格子狀地匯集形成貫通導(dǎo)體群，僅僅在貫通導(dǎo)體群內(nèi)流過的電流流過的距離短，因電流感應(yīng)產(chǎn)生的磁通引起的自感成分降低。因此，能夠降低電容器整體的等效串聯(lián)電感(ESL)。由于即使不增加第1及第2貫通導(dǎo)體的數(shù)目也能夠降低ESL，能夠?qū)崿F(xiàn)電容器的高容量化。
另外，在第1貫通導(dǎo)體及第2貫通導(dǎo)體都是柱狀，而且非導(dǎo)體形成區(qū)域在上述第1貫通導(dǎo)體及上述第2貫通導(dǎo)體的周圍都形成同心圓狀的情況下，設(shè)相互鄰接的上述第1貫通導(dǎo)體與上述第2貫通導(dǎo)體的中心間的間隔為P，存在于上述第1導(dǎo)體層中的非導(dǎo)體形成區(qū)域的半徑為m2，存在于上述第2導(dǎo)體層中的非導(dǎo)體形成區(qū)域的半徑為m1時，最好存在P≤m1+m2的關(guān)系。
如果采用這樣的關(guān)系，從電介質(zhì)層的疊層方向看時，形成在第1及第2導(dǎo)體層內(nèi)的非導(dǎo)體形成區(qū)域的一部分相互重合。即俯視為在連結(jié)第1貫通導(dǎo)體與上述第2貫通導(dǎo)體的直線上，第1導(dǎo)體層的非導(dǎo)體形成區(qū)域和第2導(dǎo)體層的非導(dǎo)體形成區(qū)域重疊。因此，即使在第1貫通導(dǎo)體與第2貫通導(dǎo)體之間流過電流，從高電位(例如第1貫通導(dǎo)體)流向低電位(例如第2貫通導(dǎo)體)的電流，不流過該直線部分，電流迂回非導(dǎo)體形成區(qū)域，流過靜電電容區(qū)。當將流過該靜電電容區(qū)的迂回電流分解成連結(jié)上述第1貫通導(dǎo)體與上述第2貫通導(dǎo)體的直線方向和與之成直角方向的矢量時，迂回電流中上述直角方向的電流成分，在連結(jié)上述第1貫通導(dǎo)體和上述第2貫通導(dǎo)體的直線的兩側(cè)成為相反方向。由于該逆向流過的電流成分，引起一部分磁場抵消，起因于電流感應(yīng)的磁通的自感成分變得極低。因此，能夠進一步降低電容器整體的ESL。
另外，由于在鄰接的貫通導(dǎo)體間非導(dǎo)體形成區(qū)域重疊，第1導(dǎo)體層與第2非導(dǎo)體形成區(qū)域，或者第2導(dǎo)體層與第1非導(dǎo)體形成區(qū)域重疊部分的整體面積減少，從電容器整體看時，相對的靜電電容區(qū)增加，能夠?qū)崿F(xiàn)電容器的更高高容量化。
另外，當將本發(fā)明的電容器連接到印刷電路布線基板上時，使用焊錫連接在貫通導(dǎo)體的露出部分(輸入輸出端子)上，該焊接時的熱作為熱沖擊施加在貫通導(dǎo)體上。但是，在本發(fā)明中，在鄰接的貫通導(dǎo)體間上，僅只非導(dǎo)體形成區(qū)域相互重疊，當在疊層體的剖面方向觀察時，沒有形成連接兩貫通導(dǎo)體之間的導(dǎo)體膜。因此，不存在施加在各貫通導(dǎo)體上的熱沖擊集中的地方，當將本發(fā)明的電容器連接到印刷電路布線基板上時，施加在電容器上的熱應(yīng)力被緩和。因此，能夠提高使用本發(fā)明的電容器構(gòu)成的布線基板、去耦電路、高頻電路等產(chǎn)品的成品率。
進而，在匯集配置的第1貫通導(dǎo)體及第2貫通導(dǎo)體的周圍，存在寬度d以上的上述第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層，寬度d和上述間隔P最好滿足d≥P的關(guān)系。如果這樣做，在靜電電容區(qū)的第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層上能夠流過更多的電流，由這件事情也能夠更有效地降低電容器整體的ESL。另外，由于靜電電容產(chǎn)生在貫通導(dǎo)體群的周圍，能夠增大施加在電容器上的電場，由這件事情也能夠?qū)崿F(xiàn)電容器的高容量化。
另外，本發(fā)明的電容器，在上述第1貫通導(dǎo)體及上述第2貫通導(dǎo)體由相互近接的第1貫通導(dǎo)體及上述第2貫通導(dǎo)體成為貫通導(dǎo)體群的同時，這些貫通導(dǎo)體群也可以分散地配置在電介質(zhì)層中。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于僅僅在貫通導(dǎo)體群內(nèi)流過的電流流過的距離短，由電流感應(yīng)產(chǎn)生的磁通引起的自感成分降低。因此，能夠降低電容器整體的等效串聯(lián)電感(ESL)。另外，由于即使不增加第1及第2貫通導(dǎo)體的數(shù)目也能夠降低ESL，能夠?qū)崿F(xiàn)電容器的高容量化。進而，由于在貫通導(dǎo)體群之間上存在沒有貫通導(dǎo)體的區(qū)域，能夠防止像橫跨多個貫通導(dǎo)體群上那樣產(chǎn)生應(yīng)力，能夠抑制電容器產(chǎn)生裂紋。
另外，在第1貫通導(dǎo)體及第2貫通導(dǎo)體都是柱狀，而且非導(dǎo)體形成區(qū)域都同心圓狀地形成在上述第1貫通導(dǎo)體及上述第2貫通導(dǎo)體的周圍的情況下，當設(shè)近接的上述第1貫通導(dǎo)體的中心與上述第2貫通導(dǎo)體的中心的間隔為P，非導(dǎo)體形成區(qū)域的半徑為m1、m2時，最好滿足P≤m1+m2的關(guān)系。
這樣做時，形成在第1及第2導(dǎo)體層內(nèi)的非導(dǎo)體形成區(qū)域的一部分，從電介質(zhì)層的疊層方向看時相互重疊，如上所述，由于連結(jié)第1貫通導(dǎo)體和上述第2貫通導(dǎo)體的電流的逆向成分，引起一部分的磁場抵消，因電流感應(yīng)產(chǎn)生的磁通引起的自感成分成為極低。因此，能夠進一步降低電容器整體的ESL。
另外，由于第1導(dǎo)體層與第2非導(dǎo)體形成區(qū)域、或者第2導(dǎo)體層與第1非導(dǎo)體形成區(qū)域重疊部分的整體面積減少，能夠?qū)崿F(xiàn)電容器的更高容量化。
在上述貫通導(dǎo)體群的周圍，存在寬度d以上的上述第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層，寬度d和上述間隔P最好滿足d≥P的關(guān)系。據(jù)此，由于在第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層的周緣部與貫通導(dǎo)體群之間上，形成沒有第1貫通導(dǎo)體、第2貫通導(dǎo)體及非導(dǎo)體形成區(qū)域的靜電電容區(qū)，流過靜電電容區(qū)的第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層的電流的量增大，由這件事請也能夠進一步有效地降低電容器整體的ESL。另外，由于靜電電容產(chǎn)生在貫通導(dǎo)體群的周圍，能夠增大施加的電場，由此也能夠?qū)崿F(xiàn)電容器的高容量化。
另外，上述貫通導(dǎo)體群最好進一步配置地使得因流過上述第1貫通導(dǎo)體、上述第1導(dǎo)體層、第2導(dǎo)體層及第2貫通導(dǎo)體的電流感應(yīng)產(chǎn)生的磁場相互抵消。由此，能夠進一步有效地降低電容器整體的ESL。
進而，最好將上述貫通導(dǎo)體群配置地，使之具有一樣的距離相互鄰接。由此，在貫通導(dǎo)體群間，不會部分地增高ESL，能夠進一步有效地降低電容器整體的ESL。
在上述貫通導(dǎo)體群內(nèi)，最好使上述第1及第2貫通導(dǎo)體實質(zhì)性地具有位于正方形的各頂點的分布狀態(tài)，相互鄰接地配置。如果這樣做，在貫通導(dǎo)體群內(nèi)不會部分地增高ESL，能夠更有效地降低電容器整體的ESL。


圖1示出本發(fā)明的第1實施方式的疊層電容器，(a)是示出沿第1、第2導(dǎo)體層重疊狀態(tài)的(b)的Y-Y線的剖視圖，(b)是沿(a)的X-X線的剖視圖。
圖2是示出本發(fā)明的疊層電容器的其他實施方式的平面剖視圖。
圖3是示出本發(fā)明的疊層電容器的另外的其他實施方式的平面剖視圖。
圖4是示出本發(fā)明的疊層電容器的另外的其他實施方式的平面剖視圖。
圖5是示出當將本發(fā)明的疊層電容器作為去耦電容器使用情況下的MPU的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。
圖6是示出本發(fā)明的第2實施方式的電容器，(a)是示出沿第1、第2導(dǎo)體層重疊狀態(tài)的(b)的Y-Y線剖視圖，(b)是(a)的X-X線剖視圖。
圖7是示出本發(fā)明的電容器的其他實施方式的平面剖視圖。
圖8是示出本發(fā)明的電容器的另外的其他實施方式的剖視圖。
圖9是示出本發(fā)明的電容器的另外的其他實施方式的剖視圖。
圖10是示出本發(fā)明的電容器的另外的其他實施方式的剖視圖。
圖11是示出以往的電容器的圖，(a)是示出沿第1、第2導(dǎo)體層重疊狀態(tài)的(b)的Y-Y線剖視圖，(b)是(a)的X-X線剖視圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的電容器、布線基板、去耦電路及高頻電路。
(實施方式1)圖1示出本發(fā)明的電容器的一個例子-疊層電容器的圖，圖1(a)是示出第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層重疊狀態(tài)的圖1(b)的Y-Y線剖視圖，圖1(b)是圖1(a)的X-X線剖視圖。
在圖1中，10表示疊層電容器整體。2是電介質(zhì)層，3、4是第1及第2導(dǎo)體層(內(nèi)部電極層)，5、6是第1及第2貫通導(dǎo)體(通路孔導(dǎo)體)，7、8是第1及第2連接端子。
如圖1所示，疊層電容器10在電介質(zhì)層2的一方的主面上形成第1導(dǎo)體層3，在另一方的主面上形成第2導(dǎo)體層4，這些電介質(zhì)層2被多數(shù)疊層。
另外，在這些電介質(zhì)層2的厚度方向上形成分別連接第1及第2導(dǎo)體層3、4彼此之間的多個第1及第2貫通導(dǎo)體5、6，由此構(gòu)成疊層體1。
而且，這里，多個第1及第2貫通導(dǎo)體5、6露出在疊層體1的一方的最表面上，在露出的狀態(tài)下分別與第1及第2連接端子7、8連接，構(gòu)成疊層電容器10。此外，為了穩(wěn)定地安裝疊層電容器10，也可以在疊層體1的一方主面沒有形成連接端子7、8的區(qū)域上，形成虛設(shè)端子。
進而，在第1導(dǎo)體層3的面內(nèi)，形成多個與多個第2貫通導(dǎo)體6不連接的圓狀的第1非導(dǎo)體形成區(qū)域13。在第2導(dǎo)體層4的面內(nèi)，也形成多個圓狀的與多個第1貫通導(dǎo)體5不連接的第2非導(dǎo)體形成區(qū)域14。
而且，多個的第1及第2貫通導(dǎo)體5、6交互格子狀地匯集配置在第1及第2導(dǎo)體層3、4的略中央?yún)^(qū)域上。
電介質(zhì)層2由以鈦酸鋇為主成分的非還原性電介質(zhì)材料及包含玻璃成分的電介質(zhì)材料構(gòu)成，該電介質(zhì)層2在圖上的上方向上疊層，構(gòu)成疊層體1。此外，根據(jù)電容值能夠任意變更電介質(zhì)層2的形狀、厚度、疊層數(shù)。
形成在電介質(zhì)層2的層間上的第1及第2導(dǎo)體層3、4由Ni、Cu或者以這些的合金為主成分的材料構(gòu)成，它的厚度為1～2μm。
第1及第2連接端子7、8使用焊錫片、焊錫球等。
如上所述，本發(fā)明的特征之處在于，第1貫通導(dǎo)體5與第2貫通導(dǎo)體6交互格子狀地匯集形成，形成貫通導(dǎo)體群G(參照圖1(a))。
具體地說，如圖1(a)所示，當設(shè)鄰接的第1貫通導(dǎo)體5的中心與第2貫通導(dǎo)體6的中心的間隔(節(jié)距)為P，第1及第2非導(dǎo)體形成區(qū)域13、14的各自的半徑為m1、m2(一般m1＝m2)時，滿足P≤m1+m2的關(guān)系。這里，為了防止等效串聯(lián)電阻(ESR；Equivalent Series Resistance)增大，將第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的半徑分別設(shè)為r1、r2時，希望滿足r1+r2≤P的關(guān)系。
此外，第1及第2貫通導(dǎo)體的半徑r1、r2，第1及第2非導(dǎo)體形成區(qū)域的半徑m1、m2也可以分別相等，也可以不相等。
進而，在第1導(dǎo)體層3及第2導(dǎo)體層4內(nèi)的貫通導(dǎo)體群G的周圍，以間隔P以上的寬度d，形成沒有第1貫通導(dǎo)體5、第2貫通導(dǎo)體6及非導(dǎo)體形成區(qū)域13、14的、靜電電容區(qū)A(參照圖1(b))。
其次，說明本發(fā)明的疊層電容器10的制造方法，此外，在各附圖中，各個符號沒有區(qū)別烘烤前與烘烤后。
首先，在成為電介質(zhì)層的陶瓷印刷電路基板2上，由導(dǎo)電膏的印刷、干燥形成導(dǎo)電膜3、4，該導(dǎo)電膜3、4成為第1及第2導(dǎo)體層。這時，同時形成第1及第2非導(dǎo)體形成區(qū)域13、14。此外，電介質(zhì)層2也可以使用具有其他的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的陶瓷材料和有機鐵電體材料。
其次，將形成了導(dǎo)體膜3、4的印刷電路基板2按照需要的枚數(shù)交互地疊層，形成疊層體1被選出的大型疊層體。
還有，用激光照射法、使用微型鉆孔器或者穿孔器的穿孔法等方法，在大型疊層體的主面上形成貫通導(dǎo)體膜3、4、陶瓷印刷電路基板2的貫通孔。
還有，用與在導(dǎo)體層3、4上使用的導(dǎo)電膏同樣的導(dǎo)電膏填充到該貫通孔內(nèi)，據(jù)此，形成導(dǎo)體部5、6，該導(dǎo)體部5、6成為第1及第2貫通導(dǎo)體。
此外，使用微型鉆孔器或者穿孔器的穿孔法，預(yù)先在成為電介質(zhì)層的陶瓷印刷電路基板2上開通貫通孔，用網(wǎng)印法在陶瓷印刷電路基板2上印刷導(dǎo)體膜，該導(dǎo)體膜成為導(dǎo)體層3、4，與此同時，也可以將導(dǎo)電膏填充在貫通孔內(nèi)形成導(dǎo)體部5、6。然后，將陶瓷印刷電路基板2疊層，使之成為將各導(dǎo)體部5、6相互連接的狀態(tài)。
還有，用切割的刀加工或者劃片方式等方法，將大型疊層體切斷，得到未烘烤狀態(tài)的疊層體1。
還有，對該未烘烤狀態(tài)的疊層體1進行脫粘合劑處理后，烘烤。據(jù)此，在內(nèi)部形成第1及第2導(dǎo)體層3、4，第1及第2貫通導(dǎo)體5、6，同時得到第1及第2貫通導(dǎo)體5、6露出在一方主面上的疊層體1。
這時，由于露出在疊層體1的一方主面上的第1及第2貫通導(dǎo)體5、6表面被氧化，用表面研磨法除去氧化膜。
其次，在第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的露出部上形成Ni電鍍、Sn電鍍。而且，用網(wǎng)印焊錫膏的方法和涂敷焊劑后搭載焊錫球的方法，安裝焊錫，這些焊錫將成為第1及第2連接端子7、8，實施回流處理形成第1及第2連接端子7、8。
這樣就得到圖1所示的疊層電容器10。
圖2是示出本發(fā)明的疊層電容器10的其他實施方式的概略圖。根據(jù)該圖2，根據(jù)要求的封裝時的第1及第2連接端子7、8的配置，在電介質(zhì)層2的周圍部上設(shè)置貫通導(dǎo)體群G。這時，希望靜電電容區(qū)A的最短的d，和第1貫通導(dǎo)體5的中心與第2貫通導(dǎo)體6的中心間距P的關(guān)系是d≥P的關(guān)系。
圖3是示出本發(fā)明的疊層電容器10的另外的其他實施方式的剖視圖。如圖所示，第1及第2貫通導(dǎo)體5、6也可以露出在疊層體1的兩主面上。在第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的兩露出部上，大量浸漬焊錫，這些焊錫將成為第1及第2連接端子7、8。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒈警B層電容器封裝在介于IC封裝與IC元件之間和IC封裝內(nèi)部。
圖4是示出本發(fā)明的疊層電容器10的另外的其他實施方式的剖視圖。如圖4所示，在絕緣基板11的表面上順序被覆形成第1導(dǎo)體層3、電介質(zhì)層2、第2導(dǎo)體層4、保護層12。
在電介質(zhì)層2的厚度方向上，設(shè)置由非導(dǎo)體形成區(qū)域14與第2導(dǎo)體層4隔開的第1貫通導(dǎo)體5，第1貫通導(dǎo)體5連接在第1導(dǎo)體層3上。另外，還設(shè)置由非導(dǎo)體形成區(qū)域13與第1導(dǎo)體層3隔開的第2貫通導(dǎo)體6，第2貫通導(dǎo)體6連接在第2導(dǎo)體層4上。第1貫通導(dǎo)體5及第2貫通導(dǎo)體6露出在電介質(zhì)層2的最表面上。
這樣，能夠形成薄膜電容器。
將本發(fā)明的疊層電容器應(yīng)用于薄膜電容器上，由于能夠進行微細加工，能夠?qū)崿F(xiàn)進一步的低ESL化。
圖5是示出將本發(fā)明的疊層電容器10作為去耦電容器使用的MPU20的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。
如圖5所示，MPU20具備在下面?zhèn)壬显O(shè)置了空腔22的多層結(jié)構(gòu)的布線基板21，布線基板21表面安裝在母板31上。
在布線基板21的上面上表面安裝MPU芯片40。另外，在布線基板21的空腔22內(nèi)，收納作為去耦電容器功能使用的本發(fā)明的疊層電容器10。
在布線基板21的內(nèi)部，形成電源側(cè)導(dǎo)體層23及接地側(cè)導(dǎo)體層24。電源側(cè)導(dǎo)體層23通過電源側(cè)貫通導(dǎo)體25電氣連接在疊層電容器10的第1連接端子7上的同時，電氣連接在MPU芯片40的特定的端子47上，進而電氣的連接在母板31的電源側(cè)導(dǎo)體接合面37上。
接地側(cè)導(dǎo)體層24通過接地側(cè)貫通導(dǎo)體26電氣連接在疊層電容器10的第2連接端子8上的同時，電氣連接在MPU芯片40的特定端子48上，進而電氣連接在母板31的接地側(cè)導(dǎo)體接合面38上。
這樣，由于本發(fā)明的疊層電容器10的ESL低，即使用在MPU20中的去耦電容器的情況下，也能夠充分應(yīng)對高速工作。進而，也能夠應(yīng)用于具備疊層電容器10的布線基板。
另外，由于本發(fā)明的疊層電容器10能夠低ESL化，諧振頻率(f0)增高，能夠在更高頻率下使用。據(jù)此，能夠充分應(yīng)對電子電路的高頻化，例如，能夠順利地用作高頻電路中的旁路電容器和去耦電容器。
(實施例1)本發(fā)明人，制作了圖1所示的本發(fā)明的疊層電容器10和圖11所示的以往的疊層電容器50，測量了它們的靜電電容C及等效串聯(lián)電感L。
這里，疊層電容器10、50兩者的尺寸都是3.2mm×3.2mm×0.85mm，疊層數(shù)是120層，第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的數(shù)目兩方合計36個，第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的半徑r1＝r2＝0.07mm，第1及第2非導(dǎo)體形成區(qū)域13、14的半徑m1＝m2＝0.17mm。另外，近接的第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的中心間的距離P，疊層電容器10中是0.25mm，疊層電容器50中是0.40mm。
測量結(jié)果，圖11所示的以往的疊層電容器50的C＝7.8μF，L＝20pH，而圖1所示的本發(fā)明的疊層電容器10的C＝10μF，L＝7pH。
另外，在圖1的疊層電容器10中，當貫通導(dǎo)體群G與第1及第2導(dǎo)體層3、4的外周的最短距離d為0時，與d≥P的情況相比ESL約增大15％。
從這些結(jié)果可知，本發(fā)明的疊層電容器10，第1及第2貫通導(dǎo)體5、6交互格子狀地匯集配置、形成貫通導(dǎo)體群G的同時，由于存在P≤m1+m2，而且處在d≥P的范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)低ESL和高電容。
(實施方式2)圖6是示出本發(fā)明的電容器的一個例子-疊層電容器的圖。圖6(a)是示出第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層的重疊狀態(tài)的圖6(b)的Y-Y線剖視圖，圖6(b)是圖6(a)的X-X線剖視圖。
在圖6中10表示疊層電容器的整體，2是電介質(zhì)層，3、4是第1及第2導(dǎo)體層(內(nèi)部電極層)，5、6是第1及第2貫通導(dǎo)體(通路孔導(dǎo)體)，7、8是第1及第2連接端子。
如圖6所示，疊層電容器10在電介質(zhì)層2的一方主面上形成第1導(dǎo)體層3，在另一方主面上形成第2導(dǎo)體層4，將這些電介質(zhì)層2多個疊層。
另外，在這些電介質(zhì)層2的厚度方向上，形成分別連接第1及第2導(dǎo)體層3、4彼此之間的多個第1及第2貫通導(dǎo)體5、6，由此，構(gòu)成疊層體1。
而且，這里，多個第1及第2貫通導(dǎo)體5、6露出在疊層體1的一方的最表面上，以露出的狀態(tài)分別與第1及第2連接端子7、8連接，構(gòu)成疊層電容器10。此外，為了穩(wěn)定地安裝疊層電容器10，也可以在疊層體1的一方主面的沒有形成連接端子7、8的區(qū)域上形成虛設(shè)端子。
進而，在第1導(dǎo)體層3的面內(nèi)，形成與多個的第2貫通導(dǎo)體6不連接的第1非導(dǎo)體形成區(qū)域13。在第2導(dǎo)體層4的面內(nèi)，也形成不與多個的第1貫通導(dǎo)體5連接的多個第2非導(dǎo)體形成區(qū)域14。
而且，第1及第2貫通導(dǎo)體5、6，例如2個第1貫通導(dǎo)體5與2個第2貫通導(dǎo)體6共計4個相互成為格子狀，構(gòu)成一個貫通導(dǎo)體群G，該貫通導(dǎo)體群G分散配置在疊層體1上。例如，在圖6中，用4個貫通導(dǎo)體群G構(gòu)成。俯視為各個的貫通導(dǎo)體群G配置在矩形狀的疊層體1的四隅上。
由于電介質(zhì)層2、第1導(dǎo)體層3及第2導(dǎo)體層4的材質(zhì)、厚度等與在第1實施方式中說明過的相同，不再重復(fù)。
第1及第2連接端子7、8使用焊錫片、焊錫球等。
本發(fā)明的特征是，至少由一對的第1貫通導(dǎo)體5及第2貫通導(dǎo)體6(在圖6中是兩對)近接而成的貫通導(dǎo)體群G被配置地相互具有規(guī)定的距離。
進而，貫通導(dǎo)體群G具有一樣的距離相互鄰接地被配置。
而且，在貫通導(dǎo)體群G內(nèi)，具有第1貫通導(dǎo)體5實質(zhì)上位置在正方形的對角點上，第2貫通導(dǎo)體6實質(zhì)上位置在正方形的另外的對角點上的分布狀態(tài)，相互鄰接地配置。
即，貫通導(dǎo)體群G被配置地，使得因流過貫通導(dǎo)體5、6及導(dǎo)體層3、4的電流感應(yīng)產(chǎn)生的磁場相互抵消。
另外，當將近接而成的第1貫通導(dǎo)體5的中心與第2貫通導(dǎo)體6的中心的間隔設(shè)為P，非導(dǎo)體形成區(qū)域13、14的半徑為m1、m2時，滿足P≤m1+m2的關(guān)系。這里，為了防止增大等效串聯(lián)電阻(ESR)，希望當?shù)?及第2貫通導(dǎo)體5、6的半徑分別為r1、r2時，滿足r1+r2≤P的關(guān)系。同樣，為了實現(xiàn)高容量，也希望是P＞1.4×m1、P＞1.4×m2的關(guān)系。
此外，第1及第2貫通導(dǎo)體的半徑r1、r2可以分別相等，也可以不同。第1及第2非導(dǎo)體形成區(qū)域的半徑m1、m2可以相等，也可以不同。
進而，在第1導(dǎo)體層3及第2導(dǎo)體層4的周圍部與貫通導(dǎo)體群G之間上，以間隔P以上的寬度d，形成沒有第1貫通導(dǎo)體5、第2貫通導(dǎo)體6及非導(dǎo)體形成區(qū)域13、14的靜電電容區(qū)A。
本發(fā)明的疊層電容器10的制造方法，與第1實施方式相比，第1貫通導(dǎo)體5、第2貫通導(dǎo)體6的位置，在第1實施方式中是集中在中央部等的一個地方，而在第2實施方式中是分散的，在這一點上二者是不同的，伴隨這點，僅非導(dǎo)體形成區(qū)域13、14的位置不同，其他方面與第1實施方式相同，不再重新說明。
在本發(fā)明的實施方式中，特別是由于第1貫通導(dǎo)體5及第2貫通導(dǎo)體6是分散配置，而不是集中在一個地方，維持并提高電介質(zhì)的強度，在烘烤時，能夠預(yù)先防止在第1貫通導(dǎo)體5、第2貫通導(dǎo)體6產(chǎn)生裂紋。
圖7示出本發(fā)明的疊層電容器10的其他的實施方式的概略圖。在圖7中，貫通導(dǎo)體群G是2個，分別由一對的第1及第2貫通導(dǎo)體5、6近接并列構(gòu)成。而且，構(gòu)成貫通導(dǎo)體群G的第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的排列方向，每個貫通導(dǎo)體群G不同。因此，很少產(chǎn)生跨越多個貫通導(dǎo)體群那樣的應(yīng)力。據(jù)此，能夠更有效地抑制電容器整體的裂紋。
圖8是示出本發(fā)明的疊層電容器10的另外的其他實施方式的剖視圖。在圖8中，第1及第2貫通導(dǎo)體5、6露出在疊層體1的兩主面上。由此，能夠?qū)⒈警B層電容器安裝在介于IC封裝與IC元件之間和IC封裝內(nèi)部。
圖9是示出本發(fā)明的疊層電容器10的另外的其他的實施方式的剖視圖。如圖9所示，在絕緣基板11的表面，順序被覆形成第1導(dǎo)體層3、電介質(zhì)層2、第2導(dǎo)體層4、保護層12。形成用非導(dǎo)體形成區(qū)域14與第2導(dǎo)體層4隔開的第1貫通導(dǎo)體5，第1貫通導(dǎo)體5連接在第1導(dǎo)體層3上。形成用非導(dǎo)體形成區(qū)域13與第1導(dǎo)體層3隔開的第2貫通導(dǎo)體6，第2貫通導(dǎo)體6連接在第2導(dǎo)體層4上。第1貫通導(dǎo)體5及第2貫通導(dǎo)體6露出在電介質(zhì)層2的最表面上。這樣，將本發(fā)明的的疊層電容器應(yīng)用于薄膜電容器上，由于能夠微細加工，能夠?qū)崿F(xiàn)更進一步的低ESL化。
進而，由于本發(fā)明的疊層電容器10的ESL低，如圖5所示，即使使用于MPU20中的去耦電容器的情況下，也能夠充分對應(yīng)高速工作。
另外，由于本發(fā)明的疊層電容器10能夠低ESL化，諧振頻率(f0)增高，能夠在更高頻率下使用。據(jù)此，能夠充分對應(yīng)電子電路的高頻化，例如，能夠順利地作為高頻電路中的旁路電容器和去耦電容器使用。
(實施例2)本發(fā)明人，制作了圖6所示的本發(fā)明的疊層電容器10和圖11所示的以往的疊層電容器50，測量了它們的靜電電容C及等效串聯(lián)電感L。這里，疊層電容器10、50兩者的尺寸都是3.2mm×3.2mm×0.85mm，疊層數(shù)120層，第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的數(shù)目兩方合計36個，第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的半徑r1＝r2＝0.07mm，第1及第2非導(dǎo)體形成區(qū)域13、14的半徑m1＝m2＝0.17mm。另外，近接的第1及第2貫通導(dǎo)體5、6的中心間的距離P，疊層電容器10中是0.25mm，疊層電容器50中是0.40mm。測量結(jié)果，圖11所示的以往的疊層電容器50的C＝7.8μF，L＝20pH，而圖6所示的本發(fā)明的疊層電容器10的C＝10μF，L＝7pH。
另外，在本發(fā)明的圖6的疊層電容器10中，當貫通導(dǎo)體群G與第1及第2導(dǎo)體層3、4的外周的最短距離d為0時，與d≥P的情況相比ESL約增大15％。
進而，在圖6的疊層電容器10中，未烘烤狀態(tài)的疊層體1的處理、烘烤時、向IC封裝安裝時的任何一種情況下，都沒有發(fā)生裂紋。
從這些結(jié)果可知，本發(fā)明的疊層電容器10，至少一對的第1及第2貫通導(dǎo)體5、6近接而成的貫通導(dǎo)體群G具有一樣的距離配置的同時，由于存在P≤m1+m2的關(guān)系，而且在d≥P的范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)低ESL和高電容，而且能夠抑制裂紋的產(chǎn)生。
圖10是示出本發(fā)明的電容器的另外的其他實施方式的剖視圖。圖6中第1及第2貫通導(dǎo)體通過與第1及第2貫通導(dǎo)體相互鄰接的貫通導(dǎo)體群散在地分散在電介質(zhì)層上。與此相對應(yīng)，圖10中，該貫通導(dǎo)體群G1配置為直線狀，各貫通導(dǎo)體群G1相互平行分散配置在電介質(zhì)層2上。
此外，本發(fā)明不是僅限于以上實施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，也可以施加各種變更、改良。例如，在第1、第2的實施方式中，非導(dǎo)體形成區(qū)域13、14的形狀不是僅限于圓，任何形狀都可以。例如，也可以是橢圓，是三角形、四角形等多角形。
權(quán)利要求
1.一種電容器，其特征在于在電介質(zhì)層的一方主面上配設(shè)設(shè)置了多個非導(dǎo)體形成區(qū)域的第1導(dǎo)體層，在電介質(zhì)層另一方主面上，配設(shè)設(shè)置了多個非導(dǎo)體形成區(qū)域的第2導(dǎo)體層；在電介質(zhì)層的厚度方向上，形成多個第1貫通導(dǎo)體和多個第2貫通導(dǎo)體，第1貫通導(dǎo)體用非導(dǎo)體形成區(qū)域與上述第2導(dǎo)體層隔開、而且連接在上述第1導(dǎo)體層上，第2貫通導(dǎo)體用非導(dǎo)體形成區(qū)域與上述第1導(dǎo)體層隔開、而且連接在上述第2導(dǎo)體層上；上述第1貫通導(dǎo)體及第2貫通導(dǎo)體交互格子狀地配置，而且匯集配置在電介質(zhì)層的一個區(qū)域上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于當設(shè)相互鄰接的上述第1貫通導(dǎo)體與上述第2貫通導(dǎo)體的中心間的間隔為P，存在于上述第1導(dǎo)體層中的非導(dǎo)體形成區(qū)域的半徑為m2，存在于上述第2導(dǎo)體層中的非導(dǎo)體形成區(qū)域的半徑為m1時，滿足P≤m1+m2的關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的電容器，其特征在于在匯集配置的第1貫通導(dǎo)體及第2貫通導(dǎo)體的周圍上，存在寬度d以上的所述第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層，寬度d與上述間隔P滿足d≥P的關(guān)系。
4.一種電容器，其特征在于在電介質(zhì)層的一方主面上配設(shè)設(shè)置了多個非導(dǎo)體形成區(qū)域的第1導(dǎo)體層，在電介質(zhì)層另一方主面上，配設(shè)設(shè)置了多個非導(dǎo)體形成區(qū)域的第2導(dǎo)體層；在電介質(zhì)層的厚度方向上，形成多個第1貫通導(dǎo)體和多個第2貫通導(dǎo)體，第1貫通導(dǎo)體用非導(dǎo)體形成區(qū)域與上述第2導(dǎo)體層隔開、而且連接在上述第1導(dǎo)體層上，第2貫通導(dǎo)體用非導(dǎo)體形成區(qū)域與上述第1導(dǎo)體層隔開、而且連接在上述第2導(dǎo)體層上；上述第1貫通導(dǎo)體及第2貫通導(dǎo)體，由相互鄰接的第1貫通導(dǎo)體及上述第2貫通導(dǎo)體構(gòu)成貫通導(dǎo)體群的同時，該貫通導(dǎo)體群分散配置在電介質(zhì)層上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電容器，其特征在于當設(shè)構(gòu)成上述貫通導(dǎo)體群而且鄰接的上述第1貫通導(dǎo)體與上述第2貫通導(dǎo)體的中心間的間隔為P，存在于上述第1導(dǎo)體層中的非導(dǎo)體形成區(qū)域的半徑為m2，存在于上述第2導(dǎo)體層中的非導(dǎo)體形成區(qū)域的半徑為m1時，滿足P≤m1+m2的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者權(quán)利要求5所述的電容器，其特征在于在上述貫通導(dǎo)體群的周圍上，存在寬度d以上的上述第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層，寬度d與上述間隔P滿足d≥P的關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求4～權(quán)利要求6中任一權(quán)利要求所述的電容器，其特征在于上述貫通導(dǎo)體群被配置地，使得因流過上述第1貫通導(dǎo)體及第2貫通導(dǎo)體以及上述第1導(dǎo)體層及第2導(dǎo)體層的電流感應(yīng)產(chǎn)生的磁場相互抵消。
8.根據(jù)權(quán)利要求4～權(quán)利要求7中任一權(quán)利要求所述的電容器，其特征在于上述貫通導(dǎo)體群具有一樣的距離、相互鄰接地配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求4～權(quán)利要求8中任一權(quán)利要求所述的電容器，其特征在于在上述貫通導(dǎo)體群內(nèi)中，上述第1及第2貫通導(dǎo)體具有實質(zhì)上位置于正方形的各頂點上的分布狀態(tài)、相互鄰接地配置。
10.一種電容器，其特征在于上述電介質(zhì)層是多個疊層而成的、是根據(jù)權(quán)利要求1～權(quán)利要求9的任何一項所述的電容器。
11.一種布線基板，其特征在于具備權(quán)利要求1～權(quán)利要求10的任何一項所述的電容器。
12.一種去耦電路，其特征在于具備權(quán)利要求1～權(quán)利要求10的任何一項所述的電容器。
13.一種高頻電路，其特征在于具備權(quán)利要求1～權(quán)利要求10的任何一項所述的電容器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電容器、布線基板、去耦電路及高頻電路。在電介質(zhì)層(2)的一方主面上形成第1導(dǎo)體層(3)，在電介質(zhì)層(2)的另一方主面上形成第2導(dǎo)體層(4)的同時，在第1導(dǎo)體層(3)上設(shè)置非導(dǎo)體形成區(qū)域(13)，在第2導(dǎo)體層(4)上設(shè)置非導(dǎo)體形成區(qū)域(14)。在非導(dǎo)體形成區(qū)域(14)中設(shè)置第1貫通導(dǎo)體(5)，在非導(dǎo)體形成區(qū)域(13)中設(shè)置第2貫通導(dǎo)體(6)，第1貫通導(dǎo)體(5)連接在第1導(dǎo)體層(3)上，第2貫通導(dǎo)體(6)連接在第2導(dǎo)體層(4)上。上述第1貫通導(dǎo)體(5)與第2貫通導(dǎo)體(6)交互成為格子狀，例如，匯集配置在電介質(zhì)(1)中央部上，形成貫通導(dǎo)體群(G)。能夠提供實現(xiàn)了低ESL且高容量的電容器。
文檔編號H01G4/00GK1497625SQ03159899
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者佐藤恒, 博, 竹下良博, 明, 西村道明 申請人:京瓷株式會社