JPS5864017A - セラミツクコンデンサ−及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラ文ツ表コンデンサーに関する。更に詳しく
は改良セラミックコンデンサーとそれを作る方法に関す
る。猶一層詳しくは本発明は焼成セラ之ツクコンデンサ
ーディバイスの端子を取り付は今新規な方法お゛よびそ
の結果生ずる改良コンデンサーディバイスに関する。

セラミックコンデンサーの制御はたとえば次の米国特許
明細書に一般に述べられている：第５．００４．１９７
号　１９６１年１０月１０日第６．２５５．９５９号　
１９６６年　２月２２日。

一般的に云えば、そのような方法は、本質的にある有機
バインダー中のセラ電゛ツク粉末材料から成る一枚ある
いはＩ！数枚の生の七テｔツクシートを形成することを
含んでいる。その′シートは高温での分解に耐える金属
粒子を含むインクで、シルクスクリーン印刷法あるいは
類似のゾロセスで印刷される。多数のそのようなシート
は印刷された領域あるいは電極形成領域を部分的に符合
させて重ね合わせられる。その積層シートはそれから切
断線に沿っていくつもの小片（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔｓ　
）　　に切り離し、それらの小片が両側の端縁で１つ置
きの電極層を露出するようにする。

次に小片を、有機バインダー材料を燃やし去るのに十分
な時間最初の温度で加熱処理する。次いでより高い温度
で加熱を続けてセラミックを焼成し、電極印刷領域がセ
ラ攬ツク層の間で電導性の金属性の電極となるようにす
る。得られたセラミックコンデンサーの部品は端子をつ
けなければならない。すなわちコンデンサーの前駆成形
体の両側の縁で露出した種々の電極層の端部の間で実効
ある導電接合がなければならない。

これまでは、このような接合は、銀を含有するペースト
を個々の端縁に施し、コンデンサーを加熱して銀を焼結
させて行い、それにより個々の端縁における電極を互い
に接合する。

いくつかの場合、導電性のり−Ｆが銅端子にハンダづけ
さする。より典型的には、特に小型のコンデンサーに関
しては、コンデンサーは端子を除いたすべての領域を保
護絶縁被覆で被覆され、そのような軟部で出荷される。

明らかに、そのような銅端子をつけたり−ｒのないコン
デンサーのコストは、端子づけを有効にするため相当量
の銀を用いる必要がある結果として、実質的に増加する
。銅端子をつけたコンデンサーは、銅端子にハンダ接合
をおこなう際に銀がハンダの鉛−スズ合金に溶は流れ込
む傾向があるため１に、さらに不都合である。もしその
ようなハンダ付けを注意深く効果あるものにしなければ
、端子接合の銀が完全にハンダの中に流れ込み、電極層
との電気接触を部分的にあるいは完全に失うかもしれな
い。

従来のようにして端子をつけたセラミックコンデンサー
のさらに不都合な点は、銀の唯一のあるいは主要な接着
は電極材料それ自身に対してであってセラミックに対し
てではないので、薄片に裂けることに対してコンデンサ
ーを補強するには銅端子は構造的値が小さいということ
である。ある程度の補強効果を付与するために銀端子作
成用ペーストは、セラミックに部分結合を形成するがラ
ス７リツト材を含んでよい。しかしながら、ガラス７リ
ツト材料を利用するとその他の諸困難および銀ペースト
のフリット成分を熔融するに十分な高温にまでユニット
を加熱する必要があるという製造上の複雑さとが生、９
条。エネルイーの浪賛に加えてその過程で高温が必要で
あることは、コンデンサーが再加熱中に害を受ける機会
がそのうえ増すことになる。結局、銀−フリッＦ端子作
成用ペースＦの導電性は純粋の金属導電材料に劣る。

本発明はセラ建ツクコンデンサーを製造する改良された
方法およびその結果生ずる改良されたコンデンサーとに
向けられたものとして要約できる。

本発明の方法に従って焼成された従来のチツゾコンデン
サーを治具あるいは同様のマスキング装置に装着し、こ
の装置は電極の端部を含むコンデンサーの端縁表面のみ
を露出しているリマスクしたコンデンサーを既知のスパ
ックリング装置内におき、重いがスイオンをターゲット
材料に強く衝突させてターゲット材料の原子をコンデン
サーの露出表面に向ってぶつける。コンデンサーの露出
面自体を、スパッタリングに先立ってＲ，？、スパッタ
エツチングすること、すなわち重いガスイオンをコンデ
ンサーの露出面に直接ぶつけることは任意ではあるが好
ましい。表面の酸化物や不純物の除去に加えてそのよう
なスパッタエツチングを行なうと、次のスパッタを用い
た金属層にしわのあるあるいは波型の表面を生ずる。

この方法により、コンデンサーの意図した最終用途に従
って一層以上のスパッタされた金属層をコンデンサーの
表面に析出することができる。−例をあげれば、ニッケ
ル層やニッケルバナジウムの合金、銅の層などをスパッ
タリングで析出させることにより、満足すべきコンデン
サーの端子作成がなされる。任意であるが接着を改良す
るためにまずりリム層を析出させたあとニッケルあるい
はニッケルバナジウムスパッタ層を析出させる。

引続くハンダ付けを容易にするために非常に薄い銀の層
をニッケル上に、たとえば０．１ミクνンのオーダで付
けることができる。

本発明のコンデンサーは、コンデンサー電極の接合部に
銀が存在しないのでハンダ付は中に電極接触部が失われ
る恐れが減少するというきわめて望ましい構造を提供す
る。銀の端子部を使用しないことにより実質的なコスト
低減が達成される。

更にスパッタ析出層は、特にコンデンサーの端部が前も
ってスパッタエッチされると、電極とその間のセラミッ
ク空間の両方に強く接着する被覆を生ずることとなり、
セラミックー電極の界面を形成している裂目に沿ってコ
ンデンサーが薄片に裂ける傾向も実質的に減少あるいは
除去される。スパッタ析出した端子の機械的補強効果に
より、最終的な絶縁あるいはカプセル封じ被覆（もしそ
れを用いれば）は、コンデンサーの機械的樒強としてよ
りもむしろ単に電気的絶縁として機能することができる
。こうしてコンデンサーの全体サイズすなわち体積が減
少するといえる。。

従って、セラミックコンデンサーを組立てる改良方法を
、更に詳細には従来のセラ識ツタコンデンサ一端子づけ
を改善する方法を提供することが本発明の一つの目的で
ある。本発明の更なる目的はコンデンサー電極との界面
で銀あるいは他の貴金属を使用しない廿ミックコンデン
サーに対し新規な端子作成法を与えることである。さら
に本発明の一つの目的はコンデンサーの電極を含む端縁
をスパッタエツチングを行って清澄にしエッチあるいは
粗くした表面を与え、次いで、露出した電極を同時に電
気的に結合し、しかもコンデンサ一端縁での一体化ある
いは機械的固定化影響を形成する導電性金属の薄膜をス
パッタ析出する工程を含むセラミックコンデンサーの組
立て方法を提供することである。

さらに本−発明の一つの目的は、電極との界面で銀を含
まない端子を持つセラミックコンデンサーを与えること
である。本発明の更なる目的は、端子層がコンデンサー
の剥離化に対して機械的補強として働くと述べたタイプ
のコンデンサーを提供することである。本発明の他の目
的とする所は図面を説明しながら以下に指摘する。

この中で使われているように術語スパッタ被ｕ１スパッ
タ析出あるいはスパッタリングは、カソードターゲツシ
がガスイオン崩壊し、結果としてターゲットから離れた
原子が露出電極端を有するコンデンサ一端縁上に層とし
て析出することを意味するものとする。

スパッタエツチングあるいはスパッタエッチされるとい
う術語は、カッ−ｒとがスイオンが、Ｒ，Ｆ、　　場で
端子付けされるべきコンデンサ一端縁に向けられる手段
を意味するものとする。

さて図面に話を戻す、と、第１図の模式図には実体は従
来の、およびたとえば米国特許 第５，２５５，９５９号明細書の発明に従って組立てら
れたセラミックコンデンサーが示されている。

そのコンデンサー１０はコンデンサーの誘電体成分を定
義する多重セラミック層１１から成り、その層１１は間
に入る電極１２および１３で分離される。

従来のように、電極層１２および１３はコンデンサーの
全長よりも短かい長さに延びているが、それらの層の長
さの大部分で重なり合っている。

第１図から明らかなように、電極１３はコンデンサーの
端縁１５で露出する端部を含むのに対して′電極１２は
コンデンサー１０の端縁１４で露出される端部を含む＠ 本発明、の方法に従い多数のコンデンサー１０が、その
機能が端縁面１４あるいは１５の最上面の一方あるいは
他方を除いたコンデンサーの全面を遮蔽することである
ダイあるいはジグ１６（第２図）に装着される。第２図
に描かれるようにコンデンサーの端縁面１４がジグ１６
のマスクにおいて最上面に位置される。従って電極１２
の端部が上向き方向に露出されることが分る。

第１１Ｎから第３図のｓｒ図ではコンデンサー１０はマ
スキング装置１６の個々のポケット１７により遮蔽され
るように描かれてはいるが、多数のコンデンサーを並行
関係で積重ねることで相互の遮蔽効果が達成できるとい
うことは理解されよう。

遮蔽されたコンデンサーは次に最上面すなわち端縁１４
をスバツタエッチーングにより処理される。

スパッタエツチングの工程は任意であるが、露出面をク
リーニングする通常の効果に加えてスパッタエッチング
ステツゾはまた引続き用いられる金属析出層のためにし
わのある、あるいは波型源つけた、すなわち肌理を荒く
した領域を提供するという点で、そのような工程は好ま
しい。スパッタエツチングの効果はｔＲ４ム図（朱エッ
チ）ヲ［４１３図（スパッタエッチずみ）と比較して模
式的に表現されている。

スパッタエッチされた面１４は、スパッタリング装置の
ターゲットの下を同上面を通過させることで次にスパッ
タ被覆される。任意に、しかし好ｔｔ、、＜ハ、ニュー
ヨーク、オレンジパーグのマテリアルズ・リサーチ・コ
ーポレーシヨンにより製造された「シリーズ９００スパ
ツタリング装置」と呼ばれている装置のようなインライ
ンスパッタリングシステムが用いられる。インラインス
パッタリングは、コンデンサーを種々の組成を持つター
ゲラＦ領域の下に漸進的に進めることができ、こうして
第一のスパッタ析出材料層が表面１４上に直接形成され
ることができ、その後に第二のスパッタ析出層が第一層
上に形成されうるという点テ有利である。実例′として
、ニッケルーバナジウム合金層が適当なターゲット材料
の下をコンデンサ７を動かすことでまずスパッタ析出さ
れ、ニッケルあるいはニッケルーバナジウム層はその後
に同上コンデンサーを銀ターゲット材の下を動かすこと
により銀層で薄く被覆されうる。まず薄いりｐ五層を析
出させ、その後にクロム層をニッケルあるいはニッケル
ーバナジウム層のスパッタ析出により被覆することは、
そのような過程は適当に選ばれたター２ツト材の下をコ
ンデンサーをゆっくり動かすことによりインラインスパ
ッタリングシステムの中で容易に実行されるが、ある状
況下では、すなわち接着を改良されたものとするために
も望ましい。

スパッタ析出は望ましい層の形成が達成されるまでそれ
自身知られた方法で継続される。第４０図に関しては、
スパッタ析出層すなわち層１Ｂは結合力ある層の大きさ
を定義し、層の最下面はスパッタエツチング処置により
形成された凹所、すき間あるいは細孔１９に強く接着し
ておりおよび中に入り込むということは明らかであろう
。層１８は電極１２に効果的な電気的および機械的結合
を、および表面１４で露出したセラミック成分に機械的
結合を提供する。層１８はこうして端部１４の端子付け
および機械的捕強を生じ、セラミックと電極の間の界面
ラインに沿ったコンデンサーの裂目の可能性を最小にす
る。

上述のエツチングおよびスパッタリング処理がターゲッ
トに対して露出した端部１５に関して繰返され、それに
より第二の畑子層２０が縁１５上に形成されることが分
る。

端子付けされたコンデンサーはこのま−使える。

任意には、端子を腺いたコンデンサーの全部分上に絶縁
被覆を行なってもよい。

実例として、および特許法の要件にそうために、ここに
本発明の個々の具体化についての操作因子を述べるが、
そのような記載事項も特定の詳細事項のいずれも限定的
なものではないと理解さすべきである。

本発明により多数のチップを、端子端部を上方向に露出
して取付具に取付けられる。装着取付具は、取付具を主
真空スパッタリング室に導入する前に５０　Ｘ　１Ｏ−
３ｔｏｒｒ　以下の圧力に排気される真空ロード・ロッ
ク中に置かれる。装置取付具は５×１０″″’ｔｏｒｒ
以下の圧力である。Ｒｏｌ、スパッタエツチング台に移
動される。高純度のアルインガスが約１０Ｘ１０″″’
ｔｏｒｒの圧力を達成するためにエツチング室に導入さ
れる。近似的に５１１ｍ”の表面積を持つ部分が５０秒
間、１−４ＫＷ　の出力レベルでスパッタエッチされる
。エッチされた□コンデンサーを運ぶ取付具はそれから
（１１，１２ｔクリン厚のゲイルムが端子端部上に析出
する台に移される。そのフィルムは純ニッケルあるいま
重量で９５％ニッケルと７％バナジウムを含む合金から
成ってよい。４．２ＫＷ　の出力レベルおよびターゲッ
ト領域で１秒当り１０．２ｍの走査速度でスパッタリン
グは遂行される。そのスパッタリングは圧力１０Ｘ１０
″″３ｔｏｒｒのアルジンガス環境で行なわれる。本処
理はコンデンサーの反対側の端子面のエツチングと被覆
とを遂行するために繰返される。

直接ニッケルあるし―はニッケルーバナジウム被覆が遂
行される所では、０．１２から０．５ミクロンの範囲の
被覆厚さが適当であることがわかった。

強い接着のためにクロム下地が用いられる所では、０．
０２からｏ、ｏ　ｓ　ｔクロン範囲の層厚さが好ましい
ことがわかった。前に注意したように端末への直接ハン
ダ付けが予期される所では、極薄の銀の被覆、すなわち
約０．１叱クロンの厚さが望ましく付加される。そのよ
うな銀の量は、従来の方法によりコンデンサーを端子付
けするために典型的に用いられる量のほんの少量の部分
であること力（観察されよう。

端子、付けのステップが好ましくはスパッタエツチング
の後でスパッタ析出により遂行されることを４１１１と
するセラミックコンデンサーを製造する新しい新規な方
法が本発明に従って与えられるということが、前述の事
柄から理解されるであろう。

結果として得られる特異なコンデンサーは経済的に製造
することができようし、および特異的に強く、また従来
の銀端子を付けたコンデンサーに特徴的であるハンダ付
は中の銀浸出の傾向に無縁であるということがさらに理
解されよう。

本技術の中で役立つ諸事項に明白であるように、無数の
変法が、特に材〜料、層の厚さおよびエツチングと被覆
の遂行に対する処理パラメータの選択において遂行され
てよい。従って本発明は特許請求の範囲の中で幅広く解
釈されることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は端子材は前のセラミックコンデンサーのそのま
−の垂直断面模式図を示す。 第２図は第１図に類似の図でマスク装置に入ったコンデ
ンサーを示す図である。 第６図はスパッタ析出処理中のマスクされたコンデンサ
ーの模式図を示す。 第４Ａ図、第４Ｂ図および第４０図は、それぞれ未処理
のコンデンサー、上面をスパッタエッチされたコンデン
サー、およびスパッタエッチ面上を覆うスパッタ粧出層
をもつコンデンサーの一連の模式図である。 １０・・・積層コンデンサー、１１・・・セラミック誘
電体、１２．１３・・・電極、１４．１５・・・端末面
、１６・・・マスキング具、１Ｔ・・・ポケット、１８
・・・スパッタ析出層、１９・・・スパッタエッチ面。 第３図の説明語の訳 イオン、ターゲット、被覆原子 代理人　浅　村　　　　皓 外４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　セラミック誘電体材料の１つ置きの層、該セ
   ラミック層の間にはさまれた電極材料の層、コンデンサ
   ーのそれぞれ第一および第二の相対する端縁にまで延び
   、かつ端縁で露出する第一端部を有する該電極層のたが
   いちがいの層、該第一端部の反対側の該端部に達しない
   端子を有する該電極層の端部を含むセラ叱ツクコンデン
   サー装置にお１いて、該コンデンサーの該第−および第
   二の端縁がスパッタ析出金属層により被覆され、この層
   は該端縁の露出セラミック成分および該電極層・露出端
   部に結合され、それによって該端部で露出する層が電気
   的−に接続され、該端部のセラミックと電極成分が機械
   的に結合され、該析出金属層が更に該コンデンサーの端
   子を構成すゐことを特徴とする、セラ濁ツタコンヂンす
   −ディバイス。 （２）　該端縁部を、該金属層を析出する前にスパッタ
   エッチしてしわのある表面を与え、それによって該スパ
   ッタエッチされた層の材料を該セラミックと電極材料中
   の間隙に入れて該電極の露出部分に対する機械的電気的
   結合ばかりでなく、該層に対し耐非層化性結合を形成す
   る特許請求の範囲第１項に記載のコンデンサー。 （３）　　該層がニッケルから成る特許請求の範囲第２
   項に記載のコンデンサー。 （４）　　該層がり冒ム、該第二層を覆う第二のスパッ
   タ析出金属層を含む組合せから成る特許請求の範囲第２
   項に記載の゛コンデンサー。。 （５）該層がニッケルから成る特許請求の範囲第４項に
   記載のコンデンサー〇 （６）特許請求の範囲第５項に記載の、しかも該ニッケ
   ル層を覆うスパッタ析出銀層を含むコンデンサー〇 （７）　　該銀層が約０．−１４りｐンの厚さである特
   許請求の範囲第６項に記載のコンデンサー。 （８）グリーンセラ之ツクの１つ章きの層の間に電極材
   料の層−該電極層のたがいちがいの一つは伸びて上記デ
   ィバイスのそれぞれ第一および第二の反対側端末で露出
   する第一端部を持ち、ｗＩ第一端部の反対側の該電極層
   の端部が該端縁に達しない端を有するーを入れること、
   該グリーンセラミックを焼成すること、その後で引続き
   該コンデンサーの第一のそしてさらに第二の端縁部を金
   属ターゲットカソードに予め決められた空間関係でスパ
   ッタリング領域の中に、それによってター２ツト材の電
   気的伝導性のスパッタ層がセラミックおよび該端縁部を
   定める露出電極領域に結合され、こうして処理された′
   端縁の電極層を該コンデンサーの端子付は奪定める該ス
   パッタ層と電気的に接合するようにされるスパッタされ
   るべき該端縁部以外ノスヘてを遮蔽しながら置くことを
   含むセッセツタコンデンサーディバイスを製造する方法
   。 （９）　　該端縁部をそれによってしわのある表面を定
   めるために該層のスパッタ析出に先立ちスパッタエッチ
   し、該表面のすき間は該層の材料により少くとも部分的
   に満たされる特許請求の範囲第８項に記載の方法。 ａ・　該層がニッケルから成る特許請求の範囲第９項に
   記載の方法。 ＜ＩＩ）　　＠ＮＩｔｉＥクロムから成り、および該ク
   ロムＭがその後でスパッタ析出第二金属ニッケル層で被
   着される特許請求の範囲第９項に記載の方法。 （２）　該層がニッケルーバナジウム合金から成る特許
   請求の範囲第９項に記載の方法。 収ｌ　特許請求の範囲、第９項に記載され、しかも該金
   属層の上に銀の層−該銀層は約、１之クロン門−ダーの
   厚みを持つ−をスパッタ析出する工程を含む方法。