JPH025006B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH025006B2 JPH025006B2 JP58031856A JP3185683A JPH025006B2 JP H025006 B2 JPH025006 B2 JP H025006B2 JP 58031856 A JP58031856 A JP 58031856A JP 3185683 A JP3185683 A JP 3185683A JP H025006 B2 JPH025006 B2 JP H025006B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- high dielectric
- thickness
- capacitance
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、小型で、かつ静電容量の大きな高誘
電体薄膜コンデンサーに関するものである。電子
機器の小型化に伴ない単位容積当りに収納される
電子部品点数が増加してきている。トランジスタ
ーやダイオードのような境界に係る素子は集積回
路作成技術の進歩により極めて小型化されている
がそれに対し、コンデンサーは、電極面積に静電
容量が正比例する特性の為、静電容量を低下させ
ずに小型化することは容易ではない。特に1μF以
上の静電容量を有するコンデンサーは小型化が遅
れている。静電容量を低下させずにコンデンサー
を小型化するには、三通りの方法がある。一つは
誘電体の誘電率を大きくすることである。誘電率
の大きな材料としては、TiO2などの酸化物、
BaTiO3などの強誘電体があげられる。このよう
な高誘電体を用いたコンデンサーは、従来からセ
ラミツクコンデンサーとして存在するが、これら
は、高誘電体を、有機バインダー等で泥状化し、
薄く延ばして焼結する方法が用いられており、内
部に空隙を多く含む為に、材質の特性を十分に発
揮していない。また、以下に述べるように、コン
デンサーの小型化の要素である厚さを、薄くする
ことにおいても不十分である。コンデンサーを小
型化する他の方法として、電極を構成する基材の
厚さを薄くする方法もある。この方法で、電極の
占める体積を減少させる効果が期待される。
電体薄膜コンデンサーに関するものである。電子
機器の小型化に伴ない単位容積当りに収納される
電子部品点数が増加してきている。トランジスタ
ーやダイオードのような境界に係る素子は集積回
路作成技術の進歩により極めて小型化されている
がそれに対し、コンデンサーは、電極面積に静電
容量が正比例する特性の為、静電容量を低下させ
ずに小型化することは容易ではない。特に1μF以
上の静電容量を有するコンデンサーは小型化が遅
れている。静電容量を低下させずにコンデンサー
を小型化するには、三通りの方法がある。一つは
誘電体の誘電率を大きくすることである。誘電率
の大きな材料としては、TiO2などの酸化物、
BaTiO3などの強誘電体があげられる。このよう
な高誘電体を用いたコンデンサーは、従来からセ
ラミツクコンデンサーとして存在するが、これら
は、高誘電体を、有機バインダー等で泥状化し、
薄く延ばして焼結する方法が用いられており、内
部に空隙を多く含む為に、材質の特性を十分に発
揮していない。また、以下に述べるように、コン
デンサーの小型化の要素である厚さを、薄くする
ことにおいても不十分である。コンデンサーを小
型化する他の方法として、電極を構成する基材の
厚さを薄くする方法もある。この方法で、電極の
占める体積を減少させる効果が期待される。
また他の方法として、誘電体の厚さを薄くする
方法がある。この方法は、単に誘電体の占める体
積を減少させる効果だけでなく、同じ電極面積で
あれば静電容量を大きくする効果もあり、すなわ
ち、静電容量を同じにするには、電極面積を小さ
くできる効果がある。しかし、後二者のような構
成体の厚さを薄くする方法は、そのような薄い構
成体を製造することも困難になるが、コンデンサ
ーに加工する工程にも特殊な方法を必要とし、扱
いにくくなる。つまり静電容量増大の為に、やむ
を得ず採られる方法であり、もつと扱いやすい厚
さの素材を用いて静電容量を低下させず、小型化
できれば望ましい。
方法がある。この方法は、単に誘電体の占める体
積を減少させる効果だけでなく、同じ電極面積で
あれば静電容量を大きくする効果もあり、すなわ
ち、静電容量を同じにするには、電極面積を小さ
くできる効果がある。しかし、後二者のような構
成体の厚さを薄くする方法は、そのような薄い構
成体を製造することも困難になるが、コンデンサ
ーに加工する工程にも特殊な方法を必要とし、扱
いにくくなる。つまり静電容量増大の為に、やむ
を得ず採られる方法であり、もつと扱いやすい厚
さの素材を用いて静電容量を低下させず、小型化
できれば望ましい。
本発明者は、このような状況に鑑み、小型で静
電容量の大きなコンデンサーを開発すべく鋭意研
究の結果、本発明に至つた。すなわち、電極が金
属箔であり、誘電体が高誘電体薄膜であるコンデ
ンサーであつて該コンデンサーの電極となる金属
箔表面に、１×10-1Torr以下の減圧下において
0.01〜１ミクロンの厚さで高誘電体薄膜を積層す
ることによつて得られた、高誘電体薄膜積層金属
箔から構成されたコンデンサーが、本発明の目的
を満足することを見い出したものである。
電容量の大きなコンデンサーを開発すべく鋭意研
究の結果、本発明に至つた。すなわち、電極が金
属箔であり、誘電体が高誘電体薄膜であるコンデ
ンサーであつて該コンデンサーの電極となる金属
箔表面に、１×10-1Torr以下の減圧下において
0.01〜１ミクロンの厚さで高誘電体薄膜を積層す
ることによつて得られた、高誘電体薄膜積層金属
箔から構成されたコンデンサーが、本発明の目的
を満足することを見い出したものである。
本発明における電極となる金属箔には電気の良
導体であれば、特に何を用いても差しつかえない
が、入手しやすく、価格的にも安価なアルミニウ
ム箔が最も適している。金属箔の厚さは、すでに
述べたように薄い方が小型化には好ましいが、高
誘電体薄膜を積層する工程や、コンデンサーに加
工する工程等において、アルミ箔の場合、20ミク
ロン以下になると、破断したり、シワが入つたり
して、非常に作業が困難になつた。つまり、本発
明の意図する所は金属箔としては、扱い易い厚さ
のものを使用する点にある。金属箔の表面は、対
電極との密着性を高める為に、平滑であることが
好ましい。
導体であれば、特に何を用いても差しつかえない
が、入手しやすく、価格的にも安価なアルミニウ
ム箔が最も適している。金属箔の厚さは、すでに
述べたように薄い方が小型化には好ましいが、高
誘電体薄膜を積層する工程や、コンデンサーに加
工する工程等において、アルミ箔の場合、20ミク
ロン以下になると、破断したり、シワが入つたり
して、非常に作業が困難になつた。つまり、本発
明の意図する所は金属箔としては、扱い易い厚さ
のものを使用する点にある。金属箔の表面は、対
電極との密着性を高める為に、平滑であることが
好ましい。
本発明における高誘電体としては、TiやTaの
酸化物や、BaTiO3等の強誘電体があげられる。
これらの高誘電体を１×10-1Torr以下の減圧下
において、0.01〜１ミクロンの厚さで金属箔に積
層する方法としては、真空蒸着法、スパツタリン
グ法、イオンプレーテイング法、減圧CVD法、
プラズマCVD法等がある。１×10-1Torr以下の
減圧下で積層する理由は、積層された高誘電体薄
膜中に空隙を生じさせない為であり、また、金属
箔表面上に、積層時の熱によつて、金属箔自体の
酸化膜が形成されるのを防ぐ為でもある。上にあ
げた積層方法は、いずれも、このような減圧条件
下での薄膜形成に好適の方法である。高誘電体と
して、BaTiO3の、Baの一部を、Srなどの金属で
置きかえたものは室温付近での誘電率が10000を
超えるものがあり、コンデンサーの小型化に極め
て効果があるが、このような高誘電体の薄膜を積
層する場合は、焼結によつて微結晶化させた高誘
電体をターゲツトに用いた高周波スパツタリング
法が望ましい。特に、マグネトロン方式の高周波
スパツタリング法が薄膜形成速度が速い点で、生
産上、最も適している。誘電体層の厚さは、目的
とするコンデンサーに要求される静電容量と、耐
電圧によつて、適当な厚さを選べばよい。小型化
の為には薄くする方が好ましいが、耐電圧が低下
する以外にもピンホールの発生頻度が増大する為
に0.01ミクロン以下の厚みは実用上意味がない。
また、高誘電体は、もろい性質がある為に、積層
体をロール状に差いて用いる為には１ミクロン以
上の厚みは好ましくない。このように用意された
高誘電体薄膜積層金属箔は１例として、以下のよ
うにコンデンサーに加工される。第１図のよう
に、金属箔１に高誘電体薄膜２を積層した積層体
３に対電極として、金属箔４を重ね、リード線
５，５′を付けて、全体を樹脂６で封止する。ま
た、第２図のように、積層体７の高誘電体薄膜８
の表面に、導電性ペイント９を塗布し、リード線
１０を、導電性接着剤１１によつて取り付け、全
体を樹脂１２で封止する。また、図３のように、
積層体１３を、交互に少しずらせて多数枚重ね合
せ、ずらせた部分に電極取出部１４，１４′とリ
ード線１５，１５′を取付けて樹脂１６で封止す
る。第３図のように重ね合わせた構成で、長いテ
ープ状の積層体を２本用いて捲回型とすることも
できる。
酸化物や、BaTiO3等の強誘電体があげられる。
これらの高誘電体を１×10-1Torr以下の減圧下
において、0.01〜１ミクロンの厚さで金属箔に積
層する方法としては、真空蒸着法、スパツタリン
グ法、イオンプレーテイング法、減圧CVD法、
プラズマCVD法等がある。１×10-1Torr以下の
減圧下で積層する理由は、積層された高誘電体薄
膜中に空隙を生じさせない為であり、また、金属
箔表面上に、積層時の熱によつて、金属箔自体の
酸化膜が形成されるのを防ぐ為でもある。上にあ
げた積層方法は、いずれも、このような減圧条件
下での薄膜形成に好適の方法である。高誘電体と
して、BaTiO3の、Baの一部を、Srなどの金属で
置きかえたものは室温付近での誘電率が10000を
超えるものがあり、コンデンサーの小型化に極め
て効果があるが、このような高誘電体の薄膜を積
層する場合は、焼結によつて微結晶化させた高誘
電体をターゲツトに用いた高周波スパツタリング
法が望ましい。特に、マグネトロン方式の高周波
スパツタリング法が薄膜形成速度が速い点で、生
産上、最も適している。誘電体層の厚さは、目的
とするコンデンサーに要求される静電容量と、耐
電圧によつて、適当な厚さを選べばよい。小型化
の為には薄くする方が好ましいが、耐電圧が低下
する以外にもピンホールの発生頻度が増大する為
に0.01ミクロン以下の厚みは実用上意味がない。
また、高誘電体は、もろい性質がある為に、積層
体をロール状に差いて用いる為には１ミクロン以
上の厚みは好ましくない。このように用意された
高誘電体薄膜積層金属箔は１例として、以下のよ
うにコンデンサーに加工される。第１図のよう
に、金属箔１に高誘電体薄膜２を積層した積層体
３に対電極として、金属箔４を重ね、リード線
５，５′を付けて、全体を樹脂６で封止する。ま
た、第２図のように、積層体７の高誘電体薄膜８
の表面に、導電性ペイント９を塗布し、リード線
１０を、導電性接着剤１１によつて取り付け、全
体を樹脂１２で封止する。また、図３のように、
積層体１３を、交互に少しずらせて多数枚重ね合
せ、ずらせた部分に電極取出部１４，１４′とリ
ード線１５，１５′を取付けて樹脂１６で封止す
る。第３図のように重ね合わせた構成で、長いテ
ープ状の積層体を２本用いて捲回型とすることも
できる。
以下に実施例をあげる。
実施例 １
厚さ25μで、表面が平滑なアルミ箔に、TiO2
を、電子ビーム加熱真空蒸着装置によつて、片面
に、厚さ0.05ミクロンとなるように蒸着した。蒸
着膜組成中の酸素が減少していたので、積層体
を、300℃５時間空気中で加熱し、組成を調整し
た。この積層体を、第３図のように50枚重ね合わ
せコンデンサーを作成した。コンデンサーの大き
さは厚さ1.3mm、巾3.0mm、奥行5.0mmであり、電極
面積は6.5cm2であつた。このコンデンサーの静電
容量は4.0μFであつた。
を、電子ビーム加熱真空蒸着装置によつて、片面
に、厚さ0.05ミクロンとなるように蒸着した。蒸
着膜組成中の酸素が減少していたので、積層体
を、300℃５時間空気中で加熱し、組成を調整し
た。この積層体を、第３図のように50枚重ね合わ
せコンデンサーを作成した。コンデンサーの大き
さは厚さ1.3mm、巾3.0mm、奥行5.0mmであり、電極
面積は6.5cm2であつた。このコンデンサーの静電
容量は4.0μFであつた。
実施例 ２
厚さ50μで、表面が平滑なアルミ箔に、室温に
おける誘電率が18000のBaTiO3系磁器で作成し
たターゲツトを用いて、マグネトロン方式高周波
スパツタリング装置で、厚さ0.1ミクロンの誘電
体層を積層した。この積層体を第２図のように、
導電性ペイントを用いて、コンデンサーとした。
コンデンサーの大きさは、厚さ0.2mm、巾3.0mm、
奥行10.0mmであり、電極面積は0.3cm2であつた。
このコンデンサーの静電容量は80μFであつた。
なお、このような形状のコンデンサーは、回路基
板上に立てて使用されその場合の、基板占有面積
は0.6mm2となる。
おける誘電率が18000のBaTiO3系磁器で作成し
たターゲツトを用いて、マグネトロン方式高周波
スパツタリング装置で、厚さ0.1ミクロンの誘電
体層を積層した。この積層体を第２図のように、
導電性ペイントを用いて、コンデンサーとした。
コンデンサーの大きさは、厚さ0.2mm、巾3.0mm、
奥行10.0mmであり、電極面積は0.3cm2であつた。
このコンデンサーの静電容量は80μFであつた。
なお、このような形状のコンデンサーは、回路基
板上に立てて使用されその場合の、基板占有面積
は0.6mm2となる。
第１図、第２図は本発明による高誘電体薄膜積
層金属箔を１枚使用したコンデンサーの構成断面
図、第３図は多数枚使用したコンデンサーの構成
断面図である。
層金属箔を１枚使用したコンデンサーの構成断面
図、第３図は多数枚使用したコンデンサーの構成
断面図である。
Claims (1)
- １ 電極となる金属箔表面に、１×10-1Torr以
下の減圧において0.01〜１ミクロンの厚さで高誘
電体薄膜を積層したことを特徴とする高誘電体薄
膜コンデンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185683A JPS59158512A (ja) | 1983-03-01 | 1983-03-01 | 高誘電体薄膜コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3185683A JPS59158512A (ja) | 1983-03-01 | 1983-03-01 | 高誘電体薄膜コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59158512A JPS59158512A (ja) | 1984-09-08 |
| JPH025006B2 true JPH025006B2 (ja) | 1990-01-31 |
Family
ID=12342686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3185683A Granted JPS59158512A (ja) | 1983-03-01 | 1983-03-01 | 高誘電体薄膜コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59158512A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4876672B2 (ja) * | 2006-03-29 | 2012-02-15 | Ｔｄｋ株式会社 | コンデンサの製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5231367A (en) * | 1975-09-03 | 1977-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Method of manufacturing thin film capacitor |
| JPS6012772B2 (ja) * | 1975-11-20 | 1985-04-03 | 松下電器産業株式会社 | チタンコンデンサの製造方法 |
| JPS55127011A (en) * | 1979-03-26 | 1980-10-01 | Tdk Electronics Co Ltd | Capacitor and method of manufacturing same |
| JPS5683923A (en) * | 1979-12-13 | 1981-07-08 | Showa Aluminium Co Ltd | Electrode foil for electrolytic condenser and method of manufacting same |
| JPS5745968A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-16 | Ibm | Capacitor with double dielectric unit |
-
1983
- 1983-03-01 JP JP3185683A patent/JPS59158512A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59158512A (ja) | 1984-09-08 |
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