陶瓷电子部件和布线基板 技术领域 本发明涉及陶瓷电子部件和布线基板。 本发明特别涉及可嵌入布线基板而适宜地 使用的陶瓷电子部件和埋设有该部件的陶瓷电子部件嵌入型布线基板。
背景技术 近年来， 随着移动电话机、 移动音乐播放器等的电子机器的小型化、 薄型化， 电子 机器中搭载的布线基板的小型化也一直在发展。
作为将布线基板小型化的方法， 例如， 在下述的专利文献 1 中提出了， 在布线基板 的内部嵌入片状电容器， 在位于布线基板的片状电容器之上的部分通过激光形成贯通孔， 通过对贯通孔内部实施镀敷， 构成对片状电容器的布线的方法。 根据该方法， 可以减小布线 基板的表面的部件的安装面积， 能够将布线基板小型化。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献 1】
日本特开 2001-352141 号公报
然而， 如专利文献 1 所述那样将片状电容器嵌入布线基板内部的情况下， 作为基 板整体， 可靠性有时会降低。
本发明人等进行了深入研究， 结果发现， 专利文献 1 所述的片状电容器嵌入型布 线基板的可靠性之所以差是出于以下的原因。即， 专利文献 1 所述的片状电容器嵌入型布 线基板中， 在衬底基板之上配置有片状电容器， 衬底基板与片状电容器通过粘接剂进行粘 接。这里， 专利文献 1 中， 由于外部电极的卷绕部 ( 回り込み部 ) 整体与衬底基板接触， 所 以粘接剂没有很好地挤入外部电极和衬底基板之间， 在外部电极与衬底基板之间， 粘接剂 的厚度过薄而粘接强度降低， 有时部分处不存在粘接剂。 其结果， 使外部电极与衬底基板之 间产生间隙。
另一方面， 形成连接片状电容器的布线时， 通过激光形成贯通孔后， 其产生的构成 布线基板的树脂的残滓， 有时通过进行去污处理 ( デスミァ処理 ) 来去除。可以认为， 在去 污处理中， 布线基板会暴露于高锰酸钾等强碱性溶液， 这时该溶液会浸入上述间隙而残留， 其会降低可靠性。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而研发的， 其目的在于提供一种能提高陶瓷电子部件嵌入 型布线基板的可靠性的陶瓷电子部件。
本发明的陶瓷电子部件具备立方体状的陶瓷素体、 第一和第二内部电极、 第一外 部电极以及第二外部电极。 陶瓷素体具有第一和第二主面、 第一和第二侧面、 以及第一和第 二端面。第一和第二主面沿着长度方向和宽度方向延伸。第一和第二主面互相对置。第一 和第二侧面沿长度方向和厚度方向延伸。第一和第二侧面互相对置。第一和第二端面沿着宽度方向和厚度方向延伸。第一和第二端面互相对置。第一和第二内部电极在陶瓷素体的 内部以其至少一部分彼此在厚度方向对置的方式形成。 第一外部电极在第一主面上的长度 方向的一侧端部形成。第一外部电极与第一内部电极电连接。第二外部电极在第一主面上 的长度方向的另一侧端部形成。第二外部电极与第二内部电极电连接。第一和第二外部电 极的各自的一部分， 与第一和第二内部电极在厚度方向上对置的部分， 在厚度方向上对置。 第一和第二外部电极的各自一部分， 比其他部分在厚度方向更加突出。第一外部电极的突 出部设于第一外部电极的长度方向的一侧端部， 并且第二外部电极的突出部设于第二外部 电极的长度方向的另一侧端部， 由此第一外部电极的突出部和第二外部电极的突出部之间 形成有凹部。露出位于第一主面的第一外部电极与第二外部电极之间的部分。
在本发明的陶瓷电子部件的某些特定的方面， 第一和第二外部电极的各自的最外 层由 Cu、 Al、 Au 和 Ag 中的一种金属或者以该金属为主体的合金构成。
本发明的布线基板具备上述本发明的陶瓷电子部件、 以及嵌入有陶瓷电子部件的 布线基板主体。
在本发明的布线基板的某些特定方面中， 布线基板主体位于衬底基板和陶瓷电子 部件之间的位置， 且具有粘接陶瓷电子部件和衬底基板的粘接剂。 在本发明的布线基板的其他特定的方面中， 衬底基板上形成有朝向陶瓷电子部件 的外部电极开口的贯通孔。
本发明中， 由于外部电极的一部分在厚度方向上比其他部分突出， 所以使用粘接 剂将陶瓷电子部件粘接于衬底基板之上时， 可以确保外部电极与衬底基板之间的粘接剂的 进入空间， 由此， 能够确实且高粘接强度地进行粘接。因此， 能抑制处理液等浸入外部电极 与衬底基板之间。因此， 可以实现优良的可靠性。
附图说明
图 1 是第一实施方式中的陶瓷电子部件的示意性的立体图。 图 2 是第一实施方式中的陶瓷电子部件的示意性的侧视图。 图 3 是在图 1 的线 III-III 处的示意性的剖面图。 图 4 是在图 3 的线 IV-IV 处的示意性的剖面图。 图 5 是在图 3 的线 V-V 处的示意性的剖面图。 图 6 是形成有导电图案的陶瓷生片的示意性的平面图。 图 7 是母体层叠体的示意性的平面图。 图 8 是用于说明在衬底基板涂布粘接剂的工序的示意性的剖面图。 图 9 是用于说明在衬底基板上粘接陶瓷电子部件的工序的示意性的剖面图。 图 10 是用于说明形成布线基板主体的工序的示意性的剖面图。 图 11 是用于说明形成通孔的工序的示意性的剖面图。 图 12 是布线基板的一部分的示意性的扩大剖面图。 图 13 是第二实施方式的陶瓷电子部件的示意性的立体图。 图 14 是在图 13 的线 XIV-XIV 处的示意性的剖面图。 图 15 是第三实施方式的陶瓷电子部件的示意性的剖面图。 【符号的说明】1... 陶瓷电子部件 1a、 1b... 凹部 10... 陶瓷素体 10a... 陶瓷素体的第一主面 10b... 陶瓷素体的第二主面 10c... 陶瓷素体的第一侧面 10d... 陶瓷素体的第二侧面 10e... 陶瓷素体的第一端面 10f... 陶瓷素体的第二端面 10g... 陶瓷层 11... 第一内部电极 12... 第二内部电极 13... 第一外部电极 14... 第二外部电极 13a、 14a... 突出部 15... 第一导电层 16... 第二导电层 17... 第三导电层 18， 19... 通孔电极 20... 陶瓷生片 21... 导电图案 22... 母体层叠体 23， 24... 导电图案 30... 衬底基板 31... 粘接剂 32... 粘接剂 33... 芯材 34... 片材 35... 布线基板主体 36...Cu 层 37... 布线基板 39... 通孔具体实施方式
( 第一实施方式 ) 以下， 对于实施本发明的优选实施方式， 举例图 1 示出的陶瓷电 子部件 1 进行说明。但陶瓷电子部件 1 是简单的例示， 本发明的陶瓷电子部件不限于陶瓷 电子部件 1。
图 1 是第一实施方式中的陶瓷电子部件的示意性的立体图。图 2 是第一实施方式 中的陶瓷电子部件的示意性的侧视图。图 3 是在图 1 的线 III-III 处的示意性的剖面图。图 4 是在图 3 的线 IV-IV 处的示意性的剖面图。图 5 是在图 3 的线 V-V 处的示意性的剖面 图。
首先， 一边参照图 1 ～图 5， 一边说明陶瓷电子部件 1 的构成。
如图 1 ～图 5 所示， 陶瓷电子部件 1 具备陶瓷素体 10。陶瓷素体 10 由与陶瓷电子 部件 1 的功能相适应的陶瓷材料构成。 具体而言， 陶瓷电子部件 1 为电容器时， 陶瓷素体 10 可由电介质陶瓷材料来形成。作为电介质陶瓷材料的具体例， 例如， 可举出 BaTiO3、 CaTiO3、 SrTiO3、 CaZrO3 等。此外， 陶瓷素体 10 中， 根据所需的陶瓷电子部件 1 的特性， 以上述陶瓷 材料作为主成分， 可适当添加例如 Mn 化合物、 Mg 化合物、 Si 化合物、 Fe 化合物、 Cr 化合物、 Co 化合物、 Ni 化合物、 稀土类化合物等副成分。
陶瓷电子部件 1 为陶瓷压电元件时， 陶瓷素体 10 可由压电陶瓷材料来形成。作为 压电陶瓷材料的具体例， 例如， 可举出 PZT( 钛酸锆酸铅 ) 系陶瓷材料等。
陶瓷电子部件 1 为热敏电阻元件时， 陶瓷素体 10 可由半导体陶瓷材料来形成。作 为半导体陶瓷材料的具体例， 例如， 可举出尖晶石系陶瓷材料等。
陶瓷电子部件 1 为电感元件时， 陶瓷素体 10 可以由磁性体陶瓷材料来形成。作为 磁性体陶瓷材料的具体例， 例如， 可举出铁素体陶瓷材料等。 陶瓷素体 10 可形成为立方体状。如图 1 ～图 3 所示， 陶瓷素体 10 具有沿着长度 方向 L 和宽度方向 W 延伸的第一和第二主面 10a、 10b。如图 1、 图 2、 图 4、 图 5 所示， 陶瓷素 体 10 具有沿着厚度方向 T 和长度方向 L 延伸的第一和第二侧面 10c、 10d。另外， 如图 1 ～ 图 5 所示， 具备沿着厚度方向 T 和宽度方向 W 延伸的第一和第二端面 10e、 10f。
此外， 在本说明书中， “立方体状” 中， 包括角部或棱线部为倒角状 ( 面取り ) 或弧 线状 (R 面取り ) 的立方体。即， 所谓 “立方体状” 的部件， 是具有指第一和第二主面、 第一 和第二侧面以及第一和第二端面的部件总体。另外， 可在主面、 侧面、 端面的一部或全部上 形成凹凸等。
陶瓷素体 10 的尺寸没有特别的限制， 但是将陶瓷素体 10 的厚度尺寸设为 T， 长 度尺寸设为 L， 宽度尺寸设为 W 时， 陶瓷素体 10 优选为满足 T ≤ W ＜ L， 1/5W ≤ T ≤ 1/2W， T ≤ 0.3mm 的 薄 型 尺 寸。 具 体 而 言， 优 选 满 足 0.1mm ≤ T ≤ 0.4mm， 0.4mm ≤ L ≤ 1mm， 0.2mm ≤ W ≤ 0.5mm。
如图 3 所示， 在陶瓷素体 10 的内部， 大致矩形状的多个第一和第二内部电极 11、 12 沿着厚度方向 T 等间隔交替地配置。第一和第二内部电极 11、 12 分别与第一和第二主 面 10a、 10b 平行。第一和第二内部电极 11、 12 在厚度方向 T 上， 隔着陶瓷层 10g 而互相对 置。 第一和第二内部电极 11、 12 分别都不露出于第一和第二主面 10a、 10b， 第一和第二侧面 10c、 10d 以及第一和第二端面 10e、 10f。
此外， 陶瓷层 10g 的厚度没有特别的限制。陶瓷层 10g 的厚度例如可以设计为 0.5μm ～ 10μm 左右。第一和第二内部电极 11、 12 各自的厚度也没有特别的限制。第一和 第二内部电极 11、 12 各自的厚度例如可设计为 0.3μm ～ 2μm 左右。
第一和第二内部电极 11、 12 可由适当的导电材料来形成。第一和第二内部电极 11、 12 例如可以由 Ni、 Cu、 Ag、 Pd、 Au 等的金属或 Ag-Pd 合金等的含有上述金属的一种以上 的合金来形成。
陶瓷素体 10 的第一和第二主面 10a、 10b 之上分别形成有第一和第二外部电极 13、
14。如图 3 所示， 第一外部电极 13 经由通孔电极 18 与第一内部电极 11 电连接。第二内部 电极 12 不与第一外部电极 13 电连接。另一方面， 第二外部电极 14 经由通孔电极 19 与第 二内部电极 12 电连接。第一内部电极 11 不与第二外部电极 14 电连接。
如图 1 ～图 3 所示， 第一外部电极 13 形成于第一、 第二主面 10a、 10b 的长度方向 L 的 L1 侧端部之上。另一方面， 第二外部电极 14 形成于第一、 第二主面 10a、 10b 的长度方 向 L 的 L2 侧端部之上。在第一、 第二主面 10a、 10b 的第一和第二外部电极 13、 14 之间的部 分是露出的。即， 第一、 第二主面 10a、 10b 的第一和第二外部电极 13、 14 之间的部分之上未 形成任何东西。
第一和第二外部电极 13、 14 各自沿着长度方向 L 的长度优选为 230μm ～ 330μm。
第一和第二外部电极 13、 14 通过第一～第三导电层 15 ～ 17 的层叠体来形成。第 一导电层 15 形成于第一和第二主面 10a、 10b 之上。第一导电层 15 在第一和第二主面 10a、 10b 的宽度方向 W 上以从一侧端部开始遍及至另一侧端部的部分的方式形成。第二导电层 16 形成于第一导电层 15 的一部分之上。具体而言， 第二导电层 16 仅形成于第一导电层 15 的长度方向 L 的 L1 和 L2 侧端部之上。第二导电层 16 在第一和第二主面 10a、 10b 的宽度 方向 W 上以从一侧端部开始遍及至另一侧端部的部分的方式形成。第三导电层 17 形成第 一和第二外部电极 13、 14 的最外层， 并且以被覆第一和第二导电层 15、 16 的方式形成。因 此， 在本实施方式中， 在第一和第二外部电极 13、 14 各自的侧端部， 形成有在厚度方向 T 上 比其他部分突出的突出部 13a、 14a。如图 2 和图 3 所示， 长度方向 L 上的突出部 13a、 14a 之 间形成有凹部 1a、 1b。凹部 1a、 1b 是阶梯状的凹坑， 其以露出的第一、 第二主面 10a、 10b 作 为底面， 以突出部 13a、 14a 作为上段部， 以突出部 13a、 14a 以外的部分作为下段部。下段部 的表面比较平坦， 该部分成为激光照射区域。
此外， 第一和第二外部电极 13、 14 的突出部 13a、 14a 以外的部分的厚度例如优选 为 3μm ～ 20μm 左右。突出部 13a、 14a 的最大厚度例如优选为 2 ～ 10μm 左右。
第一和第二导电层 15、 16 可以分别由适当的导电材料来形成。第一和第二导电层 15、 16 可以分别由例如 Ni， Cu， Ag， Pd， Au 等的金属或 Ag-Pd 合金等的含有上述的金属的一 种以上的合金来形成。第一和第二导电层 15、 16 各自的厚度例如可以为 3 ～ 20μm 左右。
第一和第二导电层 15、 16 分别含有无机结合材料。无机结合材料是用于提高对陶 瓷素体 10 的密合强度的成分。第一和第二导电层 15、 16 通过共烧成来形成时， 无机结合材 料也称为通用材料 ( 共材、 common material)， 例如， 可以为与陶瓷素体 10 所含的陶瓷材料 同种的陶瓷材料。无机结合材料例如也可以是主成分与陶瓷素体 10 所含的陶瓷材料相同 的陶瓷材料。另外， 第一和第二导电层 15、 16 通过后烧成来形成时， 无机结合材料例如可以 为玻璃成分。
第一和第二导电层 15、 16 中的无机结合材料的含量例如优选为 40 体积％～ 60 体 积％的范围内。
第三导电层 17 例如优选由选自 Cu、 Ni、 Sn、 Pb、 Au、 Ag、 Pd、 Bi 和 Zn 中的 1 种的金 属或含该金属的合金的镀层来形成。其中优选通过由 Cu 和 Al 中的一种金属或者含有 Cu 和 Al 的至少一种的合金来形成。因此， 本实施方式中， 第一和第二外部电极 13、 14 各自的 最外层由 Cu、 Al、 Au 和 Ag 中的一种的金属或者以该金属为主体的合金来形成。由 Cu、 Al、 Au 和 Ag 中的一种的金属或者以该金属为主体的合金形成第一和第二外部电极 13、 14 是激光的反射率高的材料， 例如， 可以在将该陶瓷电子部件 1 嵌入于布线基板之后， 在布线基板 上使用激光形成在第一、 第二外部电极 13、 14 开口的通孔。
第三导电层 17 优选由镀层构成， 厚度优选为 1μm ～ 15μm 左右。
另外， 第三导电层 17 优选以将第一和第二导电层 15、 16 完全被覆的方式形成。
进而， 在第三导电层 17 和第一、 第二导电层 15、 16 之间， 例如可以设置由镀层等构 成的导电层。
接着， 对本实施方式的陶瓷电子部件 1 的制造方法进行说明。
首先， 准备含有用于构成陶瓷素体 10 的陶瓷材料的陶瓷生片 20( 参照图 6)。 接下 来， 如图 6 所示， 通过在该陶瓷生片 20 之上涂布导电性糊剂， 形成导电图案 21。 需要说明的 是， 导电糊剂的涂布可以通过例如丝网印刷法等各种印刷法来进行。导电性糊剂除了导电 性微粒子以外， 还可以含有公知的粘结剂、 溶剂。
接下来， 依次层叠没有形成导电图案 21 的多片陶瓷生片 20， 形成有与第一或第 二内部电极 11、 12 对应的形状的导电图案 21 的陶瓷生片 20， 和没有形成导电图案 21 的 多片陶瓷生片 20， 在层叠方向上进行等静压挤压， 由此制作图 7 所示母体层叠体 (mother laminated body)22。 接下来， 在母体层叠体 22 之上， 通过丝网印刷法等的适当的印刷法形成用于形成 第一和第二外部电极 13、 14 的第一导电层 15 的导电图案 23。进而， 在导电图案 23 之上， 通 过丝网印刷法等适当的印刷法形成用于形成第二导电层 16 的导电图案 24。
接下来， 沿着设想的切割线 CL 对母体层叠体 22 进行切割， 由此， 从母体层叠体 22 制作多个生的陶瓷层叠体。此外， 母体层叠体 22 的切割可以通过切割、 剪切来进行。
生的陶瓷层叠体作成后， 也可以通过滚筒抛光 (barrel polishing) 等， 进行生的 陶瓷层叠体的棱线部和棱线部的倒角部或圆角部以及表层的研磨。
接下来， 进行生的陶瓷层叠体的烧成。 烧成温度可以根据使用的陶瓷材料、 导电性 糊剂的种类来适当设定。烧成温度例如可以设为 900℃～ 1300℃左右。
最后， 通过镀敷形成第三导电层 17， 由此可以完成陶瓷电子部件 1。
本实施方式的陶瓷电子部件 1 是可以嵌入布线基板而适宜地使用的部件。接下 来， 对于嵌入有陶瓷电子部件 1 的陶瓷电子部件嵌入型布线基板的制造方法， 主要参照图 8 ～图 12 进行说明。
首先， 如图 8 所示， 在衬底基板 30 之上涂布粘接剂 31。衬底基板 30 没有特别的限 制。衬底基板 30 例如可以由玻璃环氧树脂等的树脂基板等形成。另外， 衬底基板 30 的厚 度也没有特别的限制， 例如， 可以设为 25μm ～ 50μm 左右。作为粘接剂 31， 例如可以使用 环氧树脂系粘接剂。粘接剂 31 例如可以是热固化型的树脂粘接剂， 也可以是光固化型的树 脂粘接剂。
接下来， 在粘接剂 31 之上配置陶瓷电子部件 1， 使粘接剂 31 固化， 如图 9 所示， 通 过形成粘接剂 32， 将陶瓷电子部件 1 粘接于衬底基板 30。
接下来， 如图 10 所示， 在未配置有陶瓷电子部件 1 的衬底基板 30 的部分之上， 配 置芯材 33。 然后， 在芯材 33 和陶瓷电子部件 1 之上按压含有半固化状态的固化型树脂的片 材 34， 在该状态下使片材 34 完全固化。由此， 如图 11 所示， 可以完成在包含衬底基板 30、 芯材 33 和片材 34 的布线基板主体 35 内嵌入了陶瓷电子部件 1 而成的布线基板 37。此外，
芯材 33 例如可以由玻璃环氧树脂等树脂基板等形成。
接下来， 在衬底基板 30 之上， 从图案化的 Cu 层 36 之上向布线基板 37 照射激光 线 ( 敷性掩模法， conformal mask method)。由此， 在布线基板 37 形成在第一、 第二外部 电极 13、 14 上开口的通孔 39( 参照图 12)。此外， 通常由于激光线的点径为 100μm 左右， 所以在第一导电层 15 的第二导电层 16 上没有覆盖的部分的长度沿着方向 L 的长度优选为 170μm ～ 250μm 左右。
随后， 进行除去附着于通孔 39 的侧壁等的污垢的去污处理。具体而言， 通过用高 锰酸钾等的强碱性处理来将污垢除去， 然后实施酸淋洗。
此外， 为了在通孔 39 内形成连接于第一、 第二外部电极 13、 14 的导体， 可以再进行 非电解镀敷等镀敷。
如以上说明那样， 本实施方式中， 突出部 13a、 14a 形成于第一、 第二外部电极 13、 14。因此， 与没有形成突出部 13a、 14a 的情况相比， 可以将粘接剂 32 形成得较厚。特别是 粘接剂 32 中， 位于第一、 第二外部电极 13、 14 与衬底基板 30 之间的部分的厚度得以增大。 因此， 可以确保粘接剂能进入外部电极与衬底基板之间的空间， 可以将第一、 第二外部电极 13、 14 和衬底基板 30 牢固地粘接。因此， 第一、 第二外部电极 13、 14 和衬底基板 30 之间难 以侵入水分等， 可以有效地抑制第一、 第二外部电极 13、 14 发生劣化。另外， 如上所述， 由于 通过粘接剂 32 将第一、 第二外部电极 13、 14 和衬底基板 30 牢固地粘接， 因此在去污处理中 使用的溶剂、 镀敷液等难以浸入到第一、 第二外部电极 13、 14 和粘接剂 32 之间。因此， 可以 有效地抑制第一、 第二外部电极 13、 14 的劣化。结果， 可实现高可靠性。
以下， 对本发明的优选实施方式的其他例进行说明。但是， 在以下的说明中， 对于 具有与上述第一实施方式实质上共用的功能的部件标记相同的参照编号， 省略说明。
( 第二和第三的实施方式 )
图 13 是第二实施方式的陶瓷电子部件的示意性的立体图。图 14 是在图 13 的线 XIV-XIV 处的示意性的剖面图。图 15 是第三的实施方式的陶瓷电子部件的示意性的剖面 图。
上述第一实施方式中， 对于在第一和第二主面 10a、 10b 上分别形成有第一和第二 外部电极 13、 14 的例进行了说明。但是， 本发明不限于该构成。本发明中也可以是至少一 个外部电极形成于第一主面 10a 之上。
例如， 图 13 和图 14 所示， 第一和第二外部电极 13、 14 也可以以被覆第一和第二端 面 10e、 10f 和第一和第二主面 10a、 10b 的 L1 和 L2 侧部分的方式形成。此时， 第二导电层 16 优选以不仅被覆第一导电层 15 的 L1 和 L2 侧端部而且还被覆第一和第二端面 10e、 10f 的方式形成。由此， 可以将由镀层构成的第三导电层 17 形成于第一和第二端面 10e、 10f 之 上。这样的第二导电层 16 例如可以通过丝网印刷法等来形成， 也可以通过将陶瓷素体 10 的端部浸渍与导电糊剂中的所谓浸渍涂敷法来形成。
另外， 例如， 如图 15 所示， 也可以以将第一主面 10a 的 L1 和 L2 侧端部和第一和第 二端面 10e、 10f 被覆的方式来形成第一和第二外部电极 13、 14， 该第一和第二外部电极 13、 14 不形成在第二主面 10b 之上。
另外， 外部电极的一部份可以嵌入陶瓷素体中。 这时， 第一导电层优选从陶瓷素体 突出 2 ～ 10μm。