JPS639921A - コンデンサ用薄膜誘電体材料の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、コンデンサ用薄膜誘電体材料の製造方法に関
するものであり、産業上有益に、小型・軽量化フィルム
コンデンサを、大量生産することを目的とする。

（従来の技術）（発明が解決しようとする問題点）近年
、エレクトロニクス分野において、高集積回路の採用及
び部品の亮密度実装の普及などに伴い１機器の小型・軽
量化志向がますます強（なってきている。その中にあっ
て、フィルムコンデンサも同様に小型化へと種々の開発
が試みられている。ところで、コンデンサの静電容量は
、誘電体の誘電率と電極面積に比例し、厚さに反比例す
る。

したがって、フィルムコンデンサの小型化をはかる場合
には、誘電体材料として使用するフィルムの誘電率を大
きく、厚さを薄くすることにより。

単位電極面積あたりの静電容量を大きくすることが要求
される。

一般にフィルムコンデンサの誘電体材料としては、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ポリカーボネートなどからなる高分子フィルムが使
用される。これらの高分子フィルムの厚さは４〜６μｍ
が普通であるが、近年市場要請により２〜３μｍの厚さ
のポリエチレンテレフタレートのフィルムも製品化され
てはいる。しかしながら、２〜３μｍの厚さの薄物フィ
ルムを工業的規模で生産する場合、そのフィルムの薄さ
からくる多くの技術的間邪点がでて（る。

しわの発生を防止しつつ、厚み精度の高い薄物フィルム
を歩留りよく製造加工生産するには、原料ポリマーの精
製、未延伸フィルムの溶融成型、加熱延伸などの各工程
における最適の製造方法、製造条件の選択、！！！！造
ラインの建屋内雰囲気の防塵管理、高度の品質管理が必
要となる。したがって。

薄物フィルムを安価に量産するのは非常に難しく。

フィルム厚みは２μｍ程度が限界と考えられている。さ
らに、２〜３μｍ厚みの薄物フィルムを誘電体としてフ
ィルムコンデンサに加工する際２通常はフィルムの両面
に電極を構成するために真空装置内でアルミニウム金属
の蒸着を行い、いわゆる金属化フィルムとし、帯状に切
り出して素子巻きする加工工程を経るが、フィルムの薄
さがらくる技術上の困難度は大きく、生産性の低下をも
たらしている。一方、フィルムコンデンサの誘電体材料
として求められている電気特性は、誘電率が高く温度依
存性が小さいもの、誘電正接が小さく電気絶縁耐圧特性
に優れたものがよい。種々の高分子フィルムが開発され
てはいるが、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピ
レンフィルム以上に電気特性、物理特性、経済性に優れ
た誘電体材料としての有機高分子フィルムはない。高誘
電率を有する高分子フィルム、たとえば最近開発された
ポリフッ化ビニリデンフィルムは、誘電率が８〜９とポ
リエチレンテレフタレートフィルムの誘電率３と比べて
３倍近く大きく、フィルムコンデンサの誘電体材料とし
て有望視されたが、誘電正接が５％と大きく、致命的な
欠点となっている。

以上の問題点を解決するための手段として、有機高分子
フィルムを支持体基板とし、その少なくとも一方の面に
、下部電極としての導電性金属層。

有機高分子薄膜層、薄膜誘電体層、及び上部電極として
の導電性金属層を順次積層してなるコンデンサ用薄膜誘
電体材料が提案されている。しかしながら、このような
フィルムコンデンサの誘電体材料として非常に便れた電
気特性を有するコンデンサ用薄膜誘電体材料を製造する
において、産業上、安価に１歩留りよく製造する方法が
ないのが現状である。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、前記コンデンサ用薄膜誘電体材料の産業
上、有益な製造方法を開発すべく鋭意研究を進めた結果
、有機高分子フィルムを支持体基板とし、その少なくと
も一方の面に下部電極としての導電性金属層、有機高分
子薄膜層、水溶性高分子層、薄膜誘電体層、及び上部電
極としての導電性金属層を順次各層の必要パターンに応
じて積層した後、水洗により水溶性高分子層ならびにそ
の上の薄膜誘電体層及び上部電極を一括洗い出すことに
よって、下部電極を露出させるという本発明に到達した
のである。

以下に１図面を参照して本発明を具体的に説明する。

まず、下部電極は、有機高分子フィルムの長手方向に、
必要な設計で、非蒸着部分が存在するように電極形成さ
れる。導電性金属層としては、アルミニウム、亜鉛等が
あげられ、好ましくはアルミニウムを用いるのがよい。

ただし、フィルムの長手方向とはフィルムの巻き取り方
向、フィルムの幅方向とは長手方向に交差する方向を意
味する。

有機高分子フィルム基板（１）上に（第１図）。

コート法または印刷法により、フィルムの長手方向に必
要な設計で水溶性高分子層を形成する（第２図）。水溶
性高分子層としては、ポリアクリル酸ソータ、ポリビニ
ルアルコール、メチルセルローズ、カルボキシメチルセ
ルローズ、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリ
ドン、ポリアクリル酸アミド等があげられ、好ましくは
セルローズ系を用いるのがよい。形成法としては、どの
ような方法を用いてもよいが、好ましくはグラビア印刷
法を用いるのがよい。次にこの上全面に、導電性金属層
を蒸着法、イオンプレーティング法あるいはスパッタリ
ング法で形成し、水洗により水溶性高分子層ならびにそ
の上の導電性金属層を洗い出すことによって、下部電極
（２）を形成する（第３図）、あるいは、テープマージ
ン法、オイルマージン法において下部電極を形成しても
よい。

この下部電極（２）上に（第３図）、必要なパターンに
応じて、任意の幅で、それぞれの下部電極の片端に、非
印刷部分が残るように（第４図）。

有機高分子薄膜Ｎ（３）を形成する。有機高分子薄膜層
としては、１ｋＨｚで測定した誘電正接が１％以下であ
り、膜厚０．１〜０．７μｍの範囲である熱可塑性樹脂
、熱硬化性樹脂及び両者の混合物を用いるのがよい。た
だし膜厚が００１μｍ以下では、十分な電気絶縁抵抗が
得られず、膜厚が０．７μｍ以上では、断面積あたり、
大きな静電容量が得られないので実用的でない。たとえ
ば、熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ポリエチレ
ン。

ポリアミド、ポリエステル等があげられ、熱硬化性樹脂
としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル。

アルキド樹脂、ウレタン樹脂等があげられる。好ましく
はポリエステル系樹脂を用いるのがよい。

両者の非印刷部分上に、当該部分よりも広い幅で水溶性
高分子Ｎ（４）を形成する（第５図）。その上全面に、
薄［誘電体層（５）（第６図）、上部電極（６）として
の導電性金属層（第７図）を。

蒸着法、イオンプレーティング法あるいはスパッタリン
グ法を用いて、順次積層する。薄膜誘電体層としては、
硫化亜鉛、酸化鉛、酸化珪素、酸化チタン、イツトリウ
ム酸化物等があげられ、好ましくは硫化亜鉛を用いるが
よい。また、その膜厚は０．１〜０．８μｍの範囲がよ
い。ただし、膜厚が０．１μｍ以下では、十分な電気絶
縁抵抗が得られず、膜厚が０．８μｍ以上では、膜自身
の亀裂を生じ２歩留り率の低下を招く。または、より高
い電気絶縁抵抗及び誘電特性が望まれる場合には、必要
に応じて、薄膜誘電体層（５）と下部電極（６）との間
に有機高分子薄膜層を付加してもよい。次に、これらを
水洗により、水溶性高分子層（４）ならびに水溶性高分
子Ｊ！１（４）上の薄膜誘電体層（５）及び上部電極（
６）を洗い出し、下部電極を露出させる。連続乾燥炉に
入れ、水分を十分取り除いた後、スリッターにより、任
意の幅で切り出すことによって（７）、コンデンサ用薄
膜誘電体材料を得るのである。これらを所望の容量単位
を得るため、任意の長さで切り出すことによって。

巻き回し型コンデンサ、あるいは単位容量を切り出し、
積層することよって、チップ型コンデンサを得るのであ
る。

以上、有機高分子フィルムを支持体基板とし。

その少な（とも一方の面に、下部電極としての導電性金
属層、有機高分子薄膜層、薄膜誘電体層。

及び上部電極としての導電性金属層を順次積層してなる
コンデンサ用薄膜誘電体材料を製造するに際して、水溶
性高分子層を形成し、一括洗い出すことによって、下部
電極を露出させることにより。

連続大量生産が可能となり、産業上、有益であり。

かつ歩留りのよい製造が可能となったのである。

（実施例） 以下に、実施例を示して本発明を図面を参照して具体的
に説明する。

実施例１〜５ 支持体基板（１）として、フィルム厚６μｍのポリエス
テルフィルムを用い（第１図）、このフィルムの幅方向
に、１８１ｍのピッチ、幅２酊のパターンで、水溶性高
分子層として、ヒドロキシプロピルセルローズ（ＴＣＩ
−Ｅ、Ｐ、、東京化成）をフィルムの長手方向に、グラ
ビア印届１Ｆ法により１μｍ形成した（第２図）。次に
、この上全面に。

ＡＩを下部電極（２）として、真空蒸着法により０．０
６μｍ蒸着し、水洗により、水溶性高分子層ならびに水
溶性高分子層上のＡＩを同時に洗い出し、連続乾燥炉に
て水分を蒸発させた（第３図）。

次に、有機高分子薄膜層（３）として、それぞれ下部電
極の片端に１１■の幅で非印刷部分が残るように、フィ
ルムの長手方向にグラビア印刷法によりポリエステル樹
脂（バイロン２００．東洋紡）を０．３μｍ形成した（
第４図）、ついで、この非印刷部分の両端に１■ｌずつ
重なるように、水溶性高分子層（４）を１μｍグラビア
印刷した（第５図）。さらに、この有機高分子薄膜Ｉ’
ｉ　（３）　、水溶性高分子Ｎ（４）上全面に、硫化亜
鉛薄膜誘電体層（５）を、ＲＦビイオンプレーティング
法より形成した（第６図）。すなわち、アルゴンをペル
ジャー内に導入し、真空度７　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに
保ち、電圧２ｋＶ、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電
界を１００Ｗ印加しながら、電子銃により硫化亜鉛蒸発
母材を加熱蒸発させ、０．５μｍ形成した。

ただし、蒸発母材は、純度９９．９９％の微粉末をプレ
ス成型し、８００℃で６時間真空焼結を行ったものを用
いた。この硫化亜鉛１膜誘電体層（５）上に、上部電極
（６）としてＡＩを０．０６μｍ真空蒸着した（第７図
）。次に、水洗により、水溶性高分子層（４）ならびに
水溶性高分子Ｎ（４）上の薄膜誘電体Ｎ（５）及び上部
電極（６）を一括洗い出し、下部電極（２）を露出させ
た（第８図）。次に、連続乾燥炉に入れ、水分を十分取
り除いた後、スリッターにより、それぞれの下部電極及
び下部電極間中央部分を切断しく７）９巻き取り、コン
デンサ用薄膜誘電体材料を得た。このコンデンサ用薄膜
誘電体材料を素子巻機にかけて。

設計静電容１ｔ２０ｎＦ（実施例１）、４０ｎＦ　（実
施例２）、６０ｎＦ（実施例３）、８０ｎＦ（実施例４
）、１００ｎＦ（実施例５）コンデンサ素子を形成した
。ただし、フィルムの幅方向に切断する場合には、バー
ンオフをおこなった。これらのコンデンサ素子に、亜鉛
溶射により外部電極を形成し。

樹脂モールド後、静電容量（１ｋＨｚで測定）。

電気絶縁抵抗（３０■で測定）及び歩留り率を測定した
。その結果を表１．に示す。ただし歩留り率は、それぞ
れサンプル１００点を作成し、その内で、電気絶縁抵抗
が５ｘｉｏ”Ω以上のものを百分率で表したものである
。

（発明の効果） 本発明によれば１次の効果を得ることができる。

（１）　　従来の金属化フィルムコンデンサと比較して
、大幅に小型化されたコンデンサ用薄膜誘電体材料を、
産業上、安価に製造できる。

（２）従来の薄膜コンデンサと比較して、電気絶縁抵抗
の大きい、誘電正接の小さなコンデンサ用薄膜誘電体材
料を歩留りよ（、製造できる。

つまり、水溶性高分子層を形成し、一括洗い出すことに
よってコンデンサ用薄膜誘電体材料を形成することより
、従来の方法に比べて、工程が簡略化され、大幅なコス
トダウンが可能となった。

また同時に、誘電正接が低く、電気絶縁抵抗９歩留り率
の高いものを、安定して製造することが可能となった。

本発明により製造された薄ｍ誘電体材料は、従来のフィ
ルムコンデンサめ誘電体材料である金属化フィルムに比
べて、製造加工工程上の取り扱いはほとんど変わらず、
コンデンサ用の全く新規な優れた薄膜誘電体材料を、産
業上有益に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は９本発明の態様を示す断面図である。 ｌ　有機高分子フィルム基板 ２　下部電極 ３　有機高分子薄膜層 ４　水溶性高分子層 ５　薄膜誘電体層 ６　上部電極 ７　切断位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機高分子フィルムを支持体基板とし、その少な
   くとも一方の面に下部電極としての導電性金属層、有機
   高分子薄膜層、水溶性高分子層、薄膜誘電体層、及び上
   部電極としての導電性金属層を順次各層の必要パターン
   に応じて積層した後、水洗により、水溶性高分子層なら
   びにその上の薄膜誘電体層及び上部電極を一括洗い出す
   ことによって、下部電極を露出させ、また、これら下部
   電極、薄膜誘電体層及び上部電極が、蒸着法、イオンプ
   レーティング法あるいはスパッタリング法により、有機
   高分子薄膜層及び水溶性高分子層がコート法あるいは印
   刷法により形成されることを特徴とするコンデンサ用薄
   膜誘電体材料の製造方法。
2. （２）下部電極が有機高分子フィルムの長手方向に、必
   要な設計で非蒸着部分が存在するように電極形成し、有
   機高分子薄膜層は、下部電極の片端に、必要なパターン
   に応じて、任意の幅で、非印刷部分が残るように形成し
   、さらに、水溶性高分子層が非印刷部分上に当該部分よ
   りも広い幅で形成し、この上の薄膜誘電体層は有機高分
   子薄膜層、水溶性高分子層上全面に形成し、つぎに上部
   電極は、薄膜誘電体層上全面に電極形成することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の製造方法。