JP2000058366A

JP2000058366A - 積層構造体

Info

Publication number: JP2000058366A
Application number: JP10231143A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Saito; 秀俊斉藤; Yoshitomo Ueda; 致知植田; Keiichi Nakazawa; 桂一中沢; Hideo Kinoshita; 秀雄木下
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【解決手段】金属酸化物からなる、突起物を有する基
材が導電性物質で覆われて、更に金属酸化物と導電性物
質を２層以上に積層した部分を有する構造体であり、好
ましくは、突起物が、基材上の１０μｍ×１０μｍの面
積当たり０．０１〜１０，０００個の密度で存在し、特
に積層コンデンサー用途に最適である構造体。【効果】本発明の構造体は、小さな容積で誘電体層の
面積を大きくすることができ、特に小さい体積で容量の
大きな積層コンデンサー用途に好ましく用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属酸化物構造体
に関し、該構造体からなるコンデンサーに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】金属酸化物は、セラミックコンデンサ
ー、アクチュエーター、光波長変換素子、レーザー発振
素子、冷陰極素子等の電子材料に使用されている。その
中でも、セラミックコンデンサーは小型化しやすい、耐
熱性が高い、量産化しやすい、高い周波数においても特
性を保持する、と言う特長の故に各種コンデンサーの中
でも多く使用されている。コンデンサーの小型大容量化
のための技術として、積層セラミックコンデンサーが従
来より行われてきた。積層セラミックコンデンサーにお
いて、有効静電容量を大きくするためには、誘電体の誘
電率を大きくするか、誘電体層の面積を大きくするかの
２つの方法がある。このうち、誘電体層の誘電率は材料
に依存し、配合組成や焼結方法の最適化等の方法を用い
たとしても、今後誘電率が大きく向上することは期待で
きない。一方、積層により電極面積を広く取ることが行
われているが、１００層にも及ぶ積層作業は極めて手間
がかかる。今以上に積層数を増やそうにも、電極金属の
誘電体層への拡散が顕著になり、大容量化に限界があっ
た。また、この方法では誘電体層を積層させることで誘
電体層の面積を増大させているために、小型大容量化に
限界があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、小さな容積
で誘電体層の面積を大きくした積層構造体、特にコンデ
ンサーとして有用な積層構造体を提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】発明者らは、セラミック
コンデンサー等に有効な構造体である小さな容積で電気
容量の大きな構造体、特にコンデンサーについて鋭意検
討を行った結果、狭い面積に数多くの突起物を有する基
材を作成し、これに電極と金属酸化物を積層させること
で、本発明を完成させるに至ったものである。すなわち
本発明は、（１）金属酸化物よりなる、突起物を有する
基材が導電性物質で覆われ、更に金属酸化物と導電性物
質を２層以上に積層した部分を有している構造体、
（２）突起物が、基材上の１０μｍ×１０μｍの面積当
たり０．０１〜１０，０００個の密度で存在する（１）
記載の構造体、（３）突起物が、断面の円換算径が０．
０１〜１０，０００μｍであり、断面の円換算径に対す
る長さの比が１以上の棒状物である（１）、（２）記載
の構造体、（４）突起物の中心軸が相互に平行である
（１）〜（３）記載の構造体、（５）基材が金属酸化物
単結晶であることを特徴とする（１）〜（４）記載の構
造体、（６）突起物を構成する金属酸化物結晶が基材上
に平行で、かつ結晶軸が同一方向に成長していることを
特徴とする（１）〜（５）記載の構造体、（７）導電性
物質に外部電極をつけた（１）〜（６）記載の構造体、
（８）（１）〜（７）記載の構造体からなるコンデンサ
ー、である。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おける突起物とは、山形の隆起した部分や、塊状、また
は棒状の構造を持った物のことを言う。突起物の大きさ
は、断面の円換算径が０．０１〜１０，０００μｍであ
ることが好ましい。さらに好ましくは０．０５〜１００
μｍ、最も好ましくは０．１〜１０μｍである。また、
突起物の形状としては、断面の円換算径に対する長さの
比、すなわちアスペクト比が１以上である。好ましくは
３以上であり、さらに好ましくは５以上である。アスペ
クト比が小さすぎると突起物による表面積増加の効果が
現れない。アスペクト比は大きければ大きいほど突起物
の効果が現れるが、アスペクト比が大きすぎると導電性
物質で被覆する際に構造体の強度保持が困難になり、樹
脂等により補強する必要がでてくる。

【０００６】ここで言う断面とは、突起物の長さの１／
２の位置における突起物の断面のことを示す。また、こ
こで言う突起物の長さとは、突起物が面上から実質的に
突起している位置から突起物の頂点までの長さのことを
示す。長さは使用する用途によって異なり、限定されな
いが、通常、実用面から０．１〜１０，０００μｍが好
ましく、より好ましくは１〜１，０００μｍ、さらに好
ましくは１０〜５００μｍである。

【０００７】突起物の立体的な形状としては特に限定さ
れないが、棒状類似形状が好ましい。さらに好ましくは
角柱状である。突起物の立体的な形状は金属酸化物の結
晶構造により異なるが、例えば、金属酸化物が酸化亜鉛
の場合は六角柱、酸化アルミニウムの場合は四角柱ある
いは六角柱、酸化チタンの場合は四角柱となることが多
い。また、それ以外の多角形を断面の形状に持つ角柱で
あってもよい。突起物はその中心軸が相互に平行である
ことが好ましい。さらに好ましくは、複数の突起物が相
互に平行である面を有しているものである。突起物が面
上に存在する割合としては、１０μｍ×１０μｍの面積
当たり０．０１〜１０，０００個であることが好まし
く、より好ましくは１〜１，０００個、さらに好ましく
は１０〜５００個である。

【０００８】本発明における基材は、突起物を有する金
属酸化物からなる。本発明における金属酸化物とは、金
属種が、周期律表において水素を除く１族、２族、ホウ
素を除く１３族、炭素を除く１４族、窒素とリンと砒素
を除く１５族、Ｐｏ及び３、４、５、６、７、８、９、
１０、１１、１２族に属する各金属元素の酸化物であ
る。金属種としては、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、
Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐ
ｏ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、
Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌ
ｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｈｇ等が挙げられ、これらのなかでもＢｅ、
Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｙ、
Ｚｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂ
ｉ、Ｔｈ等がより好ましく、さらにＴｉ、Ｂａ、Ｓｒ、
Ｋ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｌｉ、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎが特に
好ましい。これらの金属は単独でも使用できるし、二種
以上を組み合わせて使用することもできる。例えば、チ
タン酸バリウム、ＳｒＴｉＯ₃、ＰＺＴ等が挙げられ
る。また、アルカリ金属と他の金属を組み合わせて使用
することもできる。例えば、Ｔａ、Ｎｂとアルカリ金属
等を組み合わせてＫＴａＯ₃や、ＮｂＬｉＯ₃のような
複合酸化物を形成させて、金属酸化物とすることができ
る。

【０００９】金属酸化物は、基本的には結晶質、非晶質
を問わないが、結晶質であることが好ましい。結晶質は
一種以上の単結晶であっても、多結晶であっても、非晶
部と結晶部を同時に有する一種以上の半結晶性物質であ
っても、また、これらの混合物であってもよい。特に好
ましくは、単結晶である。また、二種類以上の金属酸化
物を用いる場合、金属酸化物は混合されて一層になって
いても、組成の異なる金属酸化物の層が積層されていて
もよいし、導電物質層を挟んで異なるものであってもよ
い。突起物と突起物を除いた基材の部分の金属酸化物種
は同じであっても異なるものであってもよい。好ましく
は同じ種類のものである。

【００１０】突起物を除いた基材の形状は、実質的に平
面及び／または曲面を有していればいずれでもよいが、
厚みに対して表面積が大きい板状がより好ましい。ま
た、板状の場合、突起を有する面の面積が他の面と比較
して最大である面であることが好ましい。突起を有する
面の大きさは特に問わないが、板状である場合、その厚
さは実用上から０．０１ｍｍ〜１００ｍｍであることが
好ましく、更に好ましくは０．０２ｍｍ〜５０ｍｍ、最
も好ましくは０．０５ｍｍ〜１０ｍｍである。金属酸化
物からなる基材は、酸素、水、アンモニア等と反応して
金属酸化物を形成する金属化合物から形成される。本発
明における金属化合物は、金属酸化物中の金属を有し、
酸素、水、アンモニア等と反応して酸化物を形成するも
のであれば特に限定されない。

【００１１】このような金属化合物として、例えば、金
属または金属類似元素の原子に、アルコールの水酸基の
水素が金属で置換されたアルコキシド類、金属または金
属類似元素の原子にアセチルアセトン、エチレンジアミ
ン、ビピペリジン、ビピラジン、シクロヘキサンジアミ
ン、テトラアザシクロテトラデカン、エチレンジアミン
テトラ酢酸、エチレンビス（グアニド）、エチレンビス
（サリチルアミン）、テトラエチレングリコール、アミ
ノエタノール、グリシン、トリグリシン、ナフチリジ
ン、フェナントロリン、ペンタンジアミン、ピリジン、
サリチルアルデヒド、サリチリデンアミン、ポルフィリ
ン、チオ尿素などから選ばれる配位子を１種あるいは２
種以上有する各種の錯体、配位子としてカルボニル基を
有するＦｅ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、
Ｒｕなどの各種金属カルボニル、さらに、カルボニル
基、アルキル基、アルケニル基、フェニルあるいはアル
キルフェニル基、オレフィン基、アリール基、シクロブ
タジエン基をはじめとする共役ジエン基、シクロペンタ
ジエニル基をはじめとするジエニル基、トリエン基、ア
レーン基、シクロヘプタトリエニル基をはじめとするト
リエニル基などから選ばれる配位子を１種あるいは２種
以上有する各種の金属化合物、ハロゲン化金属化合物を
使用することができる。また、金属錯体も使用すること
ができる。この中でもアセチルアセトン等の錯体、アル
コキシド類がより好ましく用いられる。

【００１２】本発明における錯体としては、金属にβ−
ジケトン類、ケトエステル類、ヒドロキシカルボン酸類
またはその塩類、各種のシッフ塩基類、ケトアルコール
類、多価アミン類、アルカノールアミン類、エノール性
活性水素化合物類、ジカルボン酸類、グリコール類、フ
ェロセン類などの配位子が１種あるいは２種以上結合し
た化合物である。

【００１３】本発明に用いられる錯体の配位子となる化
合物の具体例としては、例えば、アセチルアセトン、エ
チレンジアミン、トリエチレンジアミン、エチレンテト
ラミン、ビピペリジン、シクロヘキサンジアミン、テト
ラアザシクロテトラデカン、エチレンジアミンテトラ酢
酸、エチレンビス（グアニド）、エチレンビス（サリチ
ルアミン）、テトラエチレングリコール、ジエタノール
アミン、トリエタノールアミン、酒石酸、グリシン、ト
リグリシン、ナフチリジン、フェナントロリン、ペンタ
ンジアミン、サリチルアルデヒド、カテコール、ポルフ
ィリン、チオ尿素、８−ヒドロキシキノリン、８−ヒド
ロキシキナルジン、β−アミノエチルメルカプタン、ビ
スアセチルアセトンエチレンジイミン、エリオクロムブ
ラックＴ、オキシン、キナルジン酸サリチルアルドキシ
ム、ピコリン酸、グリシン、ジメチルグリオキシマト、
ジメチルグリオキシム、α−ベンゾインオキシム、

【００１４】Ｎ，Ｎ’−ビス（１−メチル−３−オキソ
ブチリデン）エチレンジアミン、３−｛（２−アミノエ
チル）アミノ｝−１−プロパノール、３−（アミノエチ
ルイミノ）−２−ブタンオキシム、アラニン、Ｎ，Ｎ’
−ビス（２−アミノベンジリデン）エチレンジアミン、
α−アミノ−α−メチルマロン酸、２−｛（３−アミノ
プロピル）アミノ｝エタノール、アスパラギン酸、１−
フェニル−１，３，５−ヘキサントリオン、５，５’−
（１，２−エタンジイルジニトリロ）ビス（１−フェニ
ル−１，３−ヘキサンジオン）、１，３−ビス｛ビス
［２−（１−エチルベンズイミダゾリル）メチル］アミ
ノ｝−２−プロパノール、１，２−ビス（ピリジン−α
−アルジミノ）エタン、１，３−ビス｛ビス（２−ピリ
ジルエチル）アミノメチル｝ベンゼン、１，３−ビス
｛ビス（２−ピリジルエチル）アミノメチル｝フェノー
ル、２，２’−ビピペリジン、

【００１５】２，６−ビス｛ビス（２−ピリジルメチ
ル）アミノメチル｝−４−メチルフェノール、２，２’
−ビピリジン、２，２’−ビピラジン、ヒドロトリス
（１−ピラゾリル）ホウ酸イオン、カテコール、１，２
−シクロヘキサンジアミン、１，４，８，１１−テトラ
アザシクロドデカン、３，４：９，１０−ジベンゾ−
１，５，８，１２−テトラアザシクロテトラデカン−
１，１１−ジエン、２，６−ジアセチルピリジンジオキ
シム、ジベンジルスルフィド、Ｎ−｛２−（ジエチルア
ミノ）エチル｝−３−アミノ−１−プロパノール、ｏ−
フェニレンビス（ジメチルホスフィン）、２−｛２−
（ジメチルアミノ）エチルチオ｝エタノール、４，４’
−ジメチル−２，２’−ビピリジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチ
ル−１，２−シクロヘキサンジアミン、ジメチルグリオ
キシム、１，２−ビス（ジメチルホスフィノ）エタン、
１，３−ビス（ジアセチルモノオキシムイミノ）プロパ
ン、

【００１６】３，３’−トリメチレンジニトロビス（２
−ブタンオキシム）１，５−ジアミノ−３−ペンタノー
ルジピバロイルメタン、１，２−ビス（ジフェニルホス
フィノ）エタン、ジエチルジチオカルバミン酸イオン、
Ｎ，Ｎ’−ビス｛２−（Ｎ，Ｎ’−ジエチルアミノエチ
ル）アミノエチル｝オキサミド、エチレンジアミンテト
ラ酢酸、７−ヒドロキシ−４−メチル−５−アザヘプト
−４−エン−２−オン、２−アミノエタノール、Ｎ，
Ｎ’−エチレンビス（３−カルボキシサリチリデンアミ
ン）、１，３−ビス（３−ホルミル−５−メチルサリチ
リデンアミノ）プロパン、３−グリシルアミノ−１−プ
ロパノール、グリシルグリシン、Ｎ’−（２−ヒドロキ
シエチル）エチレンジアミントリ酢酸、ヘキサフルオロ
アセチルアセトン、ヒスチジン、５，２６：１３，１８
−ジイミノ−７，１１：２０，２４−ジニトロジベンゾ
［ｃ，ｎ] −１，６，１２，１７−テトラアザシクロド
コシン、２，６−ビス｛Ｎ−（２−ヒドロキシフェニ
ル）イミノメチル｝−４−メチルフェノール、５，５，
７，１２，１２，１４−ヘキサメチル−１，４，８，１
１−テトラアザシクロテトラデカン−Ｎ，Ｎ”−ジ酢
酸、

【００１７】１，２−ジメチルイミダゾール、３，３’
−エチレンビス（イミノメチリデン）−ジ−２，４−ペ
ンタンジオン、Ｎ，Ｎ’−ビス（５−アミノ−３−ヒド
ロキシペンチル）マロンアミド、メチオニン、２−ヒド
ロキシ−６−メチルピリジン、メチルイミノジ酢酸、
１，１−ジシアノエチレン−２，２−ジチオール、１，
８−ナフチリジン、３−（２−ヒドロキシエチルイミ
ノ）−２−ブタノンオキシム、２，３，７，８，１２，
１３，１７，１８−オクタエチルポルフィリン、２，
３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタメチルポ
ルフィリン、シュウ酸、オキサミド、２−ピリジルアル
ドキシム、３−｛２−（２−ピリジル）エチルアミノ｝
−１−プロパノール、３−（２−ピリジルエチルイミ
ノ）−２−ブタノンオキシム、２−ピコリルアミン、３
−（２−ピリジルメチルイミノ）−２−ブタノンオキシ
ム、二亜リン酸二水素イオン、３−ｎ−プロピルイミノ
−２−ブタノンオキシム、プロリン、２，４−ペンタン
ジアミン、ピリジン、

【００１８】Ｎ，Ｎ’−ジピリドキシリデンエチレンジ
アミン、Ｎ−ピリドキシリデングリシン、ピリジン−２
−チオール、１，５−ビス（サリチリデンアミノ）−３
−ペンタノール、サリチルアルデヒド、Ｎ−サリチリデ
ンメチルアミン、サリチル酸、Ｎ−（サリチリデン）−
Ｎ’−（１−メチル−３−オキソブチリデン）エチレン
ジアミン、サリチリデンアミン、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリ
デン−２，２’−ビフェニリレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−
ジサリチリデン−２−メチル−２−（２−ベンジルチオ
エチル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデン
−４−アザ−１，７−ヘプタンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ
サリチリデンエチレンジアミン、Ｎ−サリチリデングリ
シン、サリチルアルドキシム、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデ
ン−ｏ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデ
ントリメチレンジアミン、

【００１９】３−サリチリデンアミノ−１−プロパノー
ル、テトラベンゾ［ｂ，ｆ，ｊ，ｎ］−１，５，９，１
３−テトラアザシクロヘキサデシン、１，４，７−トリ
アザシクロノナン、５，１４−ジヒドロジベンゾ［ｂ，
ｉ］−１，４，８，１１−テトラアザシクロテトラデシ
ン、トリス（２−ベンズイミダゾリルメチル）アミン、
６，７，８，９，１６，１７，１８，１９−オクタヒド
ロジシクロヘプタ［ｂ，ｊ］−１，４，８，１１−テト
ラアザシクロテトラデセン、４，６，６−トリメチル−
３，７−ジアザノン−３−エン−１，９−ジオール、ト
リス（３，５−ジメチル−１−ピラゾリルメチル）アミ
ン、２，２’：６’，２”−テルピリジン、５，７，
７，１２，１４，１４−ヘキサメチル−１，４，８，１
１−テトラアザシクロテトラデカン、テトラヒドロフラ
ン、

【００２０】トリス（２−ピリジルメチル）アミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル尿素、Ｎ，Ｎ’−ビ
ス（３−アミノプロピル）オキサミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，
Ｎ’−テトラキス（２−ピリジルメチル）エチレンジア
ミン、ａｌｌ−ｃｉｓ−５，１０，１５，２０−テトラ
キス｛２−（２，２’−ジメチルプロピオンアミド）フ
ェニル｝ポルフィリン、５，１０，１５，２０−テトラ
フェニルポルフィリン、１，４，７−トリス（２−ピリ
ジルメチル）−１，４，７−トリアザシクロノナン、ヒ
ドロトリス（１−ピラゾリル）ボレイト、３，３’４−
トリメチルジピロメテン、トリメチレンジアミンテトラ
酢酸、３，３’５，５’−テトラメチルジピロメテン、
５，１０，１５，２０−テトラキス（ｐ−トリポルフィ
リン）などが挙げられる。

【００２１】本発明における基材の製造方法は、金属酸
化物の原料である金属化合物を気体及び／または微粒子
とし、酸素、水、アンモニア等と反応させる方法が好ま
しく用いられる。基材を形成する際に、特定の基板を用
いて基材を形成することがより好ましい。基材を形成す
るには、金属化合物の気体及び／または微粒子を基材表
面で金属化合物に反応させる方法でも、気体及び／また
は微粒子となった金属酸化物を析出及び／または積層す
る方法でもいずれの方法でもよい。また、この両方の方
法を併用することもできる。

【００２２】ここで言う特定の基板とは、例えば、酸化
アルミニウムやＳｒＴｉＯ₃等の金属酸化物単結晶板、
通常のセラミック、シリコンを含む金属系化合物、ガラ
ス、プラスチック等のことを言う。ガラス、プラスチッ
クを使用する際は、表面が配向処理されていることが好
ましい。これらの中で好ましく用いられるのは金属酸化
物である。特に好ましく用いられるのは、酸化アルミニ
ウム、ＳｒＴｉＯ₃等の金属酸化物単結晶である。この
場合の結晶は一種以上の単結晶であっても、多結晶であ
っても、非晶部と結晶部を同時に有する一種以上の半結
晶性物質であっても、またこれらの混合物であってもよ
い。最も好ましくは単結晶である。この場合、基板表面
は単結晶の特定の面になっていることが好ましい。具体
的には、酸化アルミニウムを用いる場合には（０００
１）面、ＳｒＴｉＯ₃を用いる場合には（００１）面で
あることが好ましい。また、金属酸化物からなる基材を
構造体として使用する場合、基板は構造体中に含まれて
いても含まれていなくてもよい。

【００２３】突起物を有する金属酸化物を得るために
は、まず、金属化合物を気体及び／または微粒子にす
る。その際には温度条件を制御することが重要である。
この際の温度は用いる金属化合物により異なる。好まし
くは金属化合物が気化する温度、あるいはそれ以上に加
熱された温度であり、特に好ましくは５０〜２００℃で
ある。こうして気体及び／または微粒子となった金属化
合物によりそのまま基材を形成しても、他の気体で吹き
付けられて基材を形成してもどちらでもよい。

【００２４】気体及び／または微粒子となった金属化合
物を吹き付ける場合に用いられる気体は、使用する金属
化合物と反応しないものであれば、特に限定はされな
い。具体例として、窒素ガスやヘリウム、ネオン、アル
ゴン等の不活性ガス、炭酸ガス、有機弗素ガス、あるい
はヘプタン、ヘキサン等の有機物質等が挙げられる。こ
れらのうちで、安全性、経済性の上から不活性ガスが好
ましい。特に窒素ガスが経済性の面より最も好ましい。

【００２５】気体及び／または微粒子となった金属化合
物を気体で吹き付けて基材を基板上で形成する場合に
は、金属化合物の吹き出し口と基材表面の距離は、どれ
だけの大きさの基材を形成するかによって異なるが、こ
の距離は、吹き出し口と基材表面の距離に対する開口部
の長軸の長さの比で規定することが好ましい。この値は
好ましくは０．０１〜１、さらに好ましくは０．０５〜
０．７、特に好ましくは０．１〜０．５である。この比
は吹き出し口の形状によっても異なるが、１以上では金
属化合物が有効に金属酸化物に変換されず効率が悪く、
好ましくない。

【００２６】基材が形成される際の基材自身の温度は、
基材近傍及び表面で固体金属酸化物が形成される温度で
あれば特に限定されないが、好ましくは０〜８００℃、
さらに好ましくは２０〜７００℃、特に好ましくは１０
０〜６００℃である。基板が金属酸化物である場合、基
材は基板上にエピタキシャル成長をしていることがより
好ましい。基材が基板上でエピタキシャル成長している
かどうかは、通常のＸ線回折法により確認することがで
きる。特に、φスキャン法により基板、及び基材の面内
方位関係を観察することにより確認する方法が好ましく
用いられる。

【００２７】基材上の突起物が金属酸化物結晶である場
合、結晶軸が同一方向にある（結晶軸方位が揃ってい
る）ことが好ましい。例えば、Ｘ線ロッキング曲線法に
おいて測定される結晶軸方位のゆらぎが５度以内である
ことが好ましい。系内に酸素、水、アンモニア等が存在
すると、放出する前に装置内で金属酸化物の形成が起こ
り、詰まり等が発生し、望みの形態を持った基材を得る
ことができず好ましくない。但し、金属化合物が酸素、
水、アンモニア等との反応速度が極めて遅い場合は、予
め系内に酸素、水、アンモニア等を共存させる場合もあ
る。

【００２８】気体及び／または微粒子となった金属化合
物と基材が存在する雰囲気は、減圧下であってもよい
し、常圧下あるいは加圧下であってもよい。しかしなが
ら、高度な減圧下、例えば超真空下で実施すると、金属
酸化物の成長速度が遅く、生産性に劣り好ましくない。
加圧下で実施する場合、酸化物の成長速度には問題ない
が、加圧するための設備が必要となる。通常０．００１
〜２０気圧で実施することが好ましく、さらに好ましく
は０．１〜１０気圧である。最も好ましくは常圧であ
る。

【００２９】基材を形成する際には、金属化合物を混合
して気体及び／または微粒子にすることもできるし、気
体及び／または微粒子にした金属化合物を混合させても
よい。また、この両方の方法を併用することもできる。
本発明中の基材を形成する際に好ましく用いられる反応
装置の一例の概略図を図１に示す。Ｎ₂は液体窒素トラ
ップにより脱水される。金属化合物は金属化合物加熱槽
でヒーターにより加熱され気体及び／または微粒子にな
り、Ｎ₂によりノズル、スリットを経由して基板上に吹
き付けられる。加熱槽以降のラインはリボンヒーターで
加熱されている。基板には（０００１）面がスリットに
向いたＡｌ₂Ｏ₃単結晶板を用いている。ヒータにより
加熱された基板上で金属化合物は本発明における基材を
形成する。

【００３０】本発明における導電性物質とは、固有抵抗
率が１０Ω／ｍ以下であるものを言う。好ましくは１Ω
／ｍ以下である。具体的には、金属及び／または金属ペ
ースト、ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂）、導電性樹
脂、炭素薄膜、ダイヤモンド薄膜等である。金属の種類
は特に限定されないが、具体例としては、銅、ニッケ
ル、クロム、鉄、金、銀、パラジウム、アルミニウム、
亜鉛、錫、シリコン、チタン及びこれらの合金が挙げら
れる。

【００３１】導電性物質は、２箇所以上の部分に分かれ
て基材を被覆する。ここで言う２箇所以上の部分に分か
れているとは、実質的に互いに導電性を示さない２箇所
以上の部分に分かれていることを示す。基材表面の電極
は１００層分の積層コンデンサー電極に相当する表面積
を有するため、積層は１層でもこれまでの静電容量に匹
敵する容量を実現する。これに複数層の金属酸化物導電
性物質を積層すれば、積層数だけ静電容量を増やすこと
になる。従って、コンデンサーとしての用途を考える
と、２箇所以上の導電性物質は最大の面積を持つもの同
志が向き合っていることが好ましく、相互の導電性物質
がその最大の面同志を金属酸化物が存在する層を介して
向き合っていることがさらに好ましい。最も好ましく
は、金属酸化物と導電性物質が交互に密着して積層して
いる部分で、２層おきの導電性物質同志がどちらかの端
で導通しながら金属酸化物と密着して積層していること
である。この部分は、３箇所以上であってもよいが、他
の導電性物質を介して、実質的に互いに導電性を示さな
い２箇所の部分につながっていることが好ましい。ま
た、基材のすぐ次の層を形成する物質は金属酸化物であ
っても導電性物質であってもどちらでも良い。好ましく
は導電性物質である。

【００３２】次に、導電性物質と基材を形成、または結
合させる方法について記す。この方法には、基材の上に
導電性物質を直接形成する方法、基材と導電性物質を直
接結合する方法が知られている。基材の上に導電性物質
を直接形成する方法として、導電性物質を気相や液相を
通して物理的、または化学的に基材上に形成する方法で
あり、蒸着、スパッタリング、ディッピング、及び溶液
鍍金等の鍍金、塗布、印刷、等が挙げられる。

【００３３】基材と導電性物質を直接結合する方法は、
従来公知の焼き付け等の方法に加え、特公昭５７−１３
５１５号公報、特開昭６１−１７４７５号公報に記載の
方法、すなわち、導電性物質と基材の間に該導電性物質
の粉末または該導電性物質を主たる成分とする粉末を介
在させ、反応性、または不活性な雰囲気中で導電性物質
の融点より低い温度で加熱して熱処理する方法等が挙げ
られる。本発明の構造体は少なくともそのうち１箇所は
金属酸化物と導電性物質が２層以上に積層した部分を有
することが必須である。好ましくは金属酸化物と導電性
物質が交互に２層以上に積層した部分を有していること
である。ここで言う金属酸化物には基材が含まれる。ま
た、この場合、積層した部分は基材中の突起物を含んで
被覆している必要がある。

【００３４】金属酸化物と導電性物質を積層する方法と
して、本発明における基材を形成する方法を用いて金属
酸化物を形成し、次いで蒸着、スパッタリング、ディッ
ピング、及び溶液鍍金等の鍍金、塗布、印刷等により導
電性物質を気相や液相を通して物理的、または化学的に
基材上に形成する方法や、従来公知の焼き付け等の方法
に加え、特公昭５７−１３５１５号公報、特開昭６１−
１７４７５号公報に記載の方法、すなわち、導電性物質
と基材の間に該導電性物質の粉末または該導電性物質を
主たる成分とする粉末を介在させ、反応性、または不活
性な雰囲気中で導電性物質の融点より低い温度で加熱し
て熱処理する方法等により基材と導電性物質を直接結合
する方法のいずれかを繰り返す方法がある。

【００３５】好ましくは、本発明における基材を形成す
る方法を用いて形成した基材に導電性物質を気相を通し
て物理的、または化学的に基材上に形成し、次いで金属
酸化物の原料である金属化合物を気体及び／または微粒
子とし、酸素、水、アンモニア等と反応させて基材を形
成することを繰り返す方法である。さらに好ましくは、
本発明における基材を形成する方法を用いて形成した基
材に導電性物質を気相を通して物理的、または化学的に
基材上に形成し、次いで金属酸化物の原料である金属化
合物を気体及び／または微粒子とし、酸素、水、アンモ
ニア等と反応させて基材を形成することを繰り返す方法
を用いて金属酸化物と導電性物質を積層する際に、１層
の金属酸化物を介して積層した導電性物質同志が実質的
に導電性を示さない２箇所の部分となるようにする方法
である。

【００３６】特に好ましくは、本発明における基材を形
成する方法を用いて形成した基材に導電性物質を気相を
通して物理的、または化学的に基材上に形成し、次いで
金属酸化物の原料である金属化合物を気体及び／または
微粒子とし、酸素、水、アンモニア等と反応させて基材
を形成することを繰り返す方法を用いて１層の金属酸化
物を介して積層した導電性物質同志が実質的に導電性を
示さない２箇所の部分となるように積層する際に、構造
体の各々の端を互い違いにマスキングすることで１層の
金属酸化物を介して隣接する導電性物質同志が接触しな
いようにし、２つおきの導電性物質がどちらか一方の端
で接触させるような方法である。

【００３７】本発明における好ましい構造体の一例の模
式図を図２に示す。積層される金属酸化物種は基材を構
成する金属酸化物種と同じであっても異なっていてもよ
い。また、積層した層ごとに異なっていても良い。さら
に、酸化物を２層以上挟んで導電性物質を積層しても良
い。好ましくは基材も積層した層も同じ種類の金属酸化
物とすることである。本発明における構造体の基材は、
突起物の間に空隙がある場合は、使用状況によっては使
用時に変形が起こる可能性がある。すなわち物理的応力
により、多くの棒状体がなぎ倒されたような状況になる
可能性がある。これを防ぐために、例えば熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂、エラストマー、シアノアクリレート
のような瞬間接着剤等の有機物質、ガラス、セラミック
等の無機物質、金属等で間を固定することができる。

【００３８】用いられる熱可塑性樹脂としては、低、
中、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチル
ペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニ
トリル−スチレン共重合体（以下ＳＡＮ樹脂と略記す
る）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合
体（以下ＡＢＳ樹脂と略記する）、ポリアミド、ポリア
セタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエ
ーテル、ポリメチルメタアクリレート、ポリエーテルイ
ミド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアリレ
ート、ポリフェニレンサルファイト、スチレン−ブタジ
エン共重合体及びその水素添加組成物等、及びこれら２
種類以上の組み合わせのポリマーブレンド及び共重合
体、例えば、ポリカーボネートとアクリロニトリル−ブ
タジエン−スチレン共重合体、ポリフェニレンエーテル
とポリスチレン等が挙げられる。

【００３９】用いられる熱硬化性樹脂としては、エポキ
シ樹脂、ＤＦＫ樹脂、キシレン樹脂、グアナミン樹脂、
ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノ
ール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フラン樹脂、ポリ
イミド、ポリ（ｐ−ヒドロキシ安息香酸）、ポリウレタ
ン、マレイン酸樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂などが
挙げられる。用いられるエラストマーとしては、天然ゴ
ムやブタジエンゴム、シリコーンゴム、ポリイソプレン
ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブ
チルゴム、イソブチレンゴム、スチレン・ブタジエンゴ
ム、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体
ゴム、アクリルゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴ
ム、塩酸ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、多
硫化ゴム等の合成のゴム、等が挙げられる。その他ポリ
テトラフルオロエチレン、石油樹脂、アルキド樹脂等も
用いることができる。

【００４０】本発明における金属酸化物構造体は、外部
電極を取り付けて使用することができる。外部電極は導
電性物質と電気的につながっていれば、いずれの形状で
あっても差し支えない。導電性物質と外部電極を形成、
または結合させる方法は上記の導電性物質と金属酸化物
の場合に挙げたような方法の他にはんだで接合する方
法、ワイヤーボンディング等の方法が用いられる。ま
た、本発明における積層構造体をコンデンサーとして使
用する場合は、現在公知のコンデンサー、具体的には温
度補償用コンデンサー、積層化されたものを含む高誘電
率型コンデンサー、半導体型コンデンサーなどのいずれ
であってもよい。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、実施例などにより本発明を
さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例な
どにより何ら限定されるものではない。

【実施例１】図１に概略図を示した装置を用いた。金属
化合物加熱槽にＴｉ（Ｏ−ｉｓｏ−Ｃ₃Ｈ₇）₄を仕込
んだ。金属化合物加熱槽を加熱して内温を１２０℃にし
た。吹き出しスリットの真下にＡｌ₂Ｏ₃単結晶を４４
０℃に加熱し、セットした。金属化合物加熱槽に１．２
ｄｍ³／分の流量で乾燥窒素ガスを導入し、Ｔｉ（Ｏ−
ｉｓｏ−Ｃ₃Ｈ₇）₄をＡｌ₂Ｏ₃単結晶上に吹き付け
た。吹き付け開始から３００分後、得られた金属酸化物
をＡｌ₂Ｏ₃単結晶から取り外し、スパッタリングによ
り導電性物質として金を金属酸化物の突起物を有する面
に蒸着した。

【００４２】再度金蒸着した金属酸化物を、図１に略図
を示した装置のＡｌ₂Ｏ₃単結晶上にセットした。この
際、金蒸着した金属酸化物の一方の突起物の列の端を
０．１ｍｍ厚のアルミニウム板でマスキングした。金属
化合物加熱槽にＴｉ（Ｏ−ｉｓｏ−Ｃ₃Ｈ₇）₄を仕込
み、金属化合物加熱槽を加熱して内温を１２０℃にし
た。吹き出しスリットの真下にＡｌ₂Ｏ₃単結晶を４４
０℃に加熱した後、金属化合物加熱槽に１．２ｄｍ³／
分の流量で乾燥窒素ガスを導入し、Ｔｉ（Ｏ−ｉｓｏ−
Ｃ₃Ｈ₇）₄を金蒸着した金属酸化物上に吹き付けた。
この時の吹き付け時間は１００分であった。

【００４３】得られた金属酸化物をＡｌ₂Ｏ₃単結晶か
ら取り外した。先にアルミニウム板でマスキングしたも
のと反対側の金属酸化物の一方の突起物の列の端を０．
１ｍｍ厚のアルミニウム板でマスキングした。その後、
スパッタリングにより導電性物質として金を金属酸化物
の突起物を有する面に蒸着して本発明の構造体を得た。
得られた構造体は、２箇所、導電性物質で覆われていた
が、得られた構造体の立体構造を観察するために、金属
ペーストを用いて互いに導電性を示すようにした後、走
査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭと記述する）による観察を
行った。得られたＳＥＭ画像を図３に示す。図３では内
部構造がわからないので、得られた構造体の立体的な形
状を明らかにするために、得られた構造体の中央部の突
起物を針でなぎ倒してＳＥＭ観察を行った。この結果の
ＳＥＭ画像を図４に示す。

【００４４】

【発明の効果】本発明に記載の構造体は、小さな容積で
誘電体層の面積を大きくすることができた。さらに本発
明に記載の構造体は、特に小さい体積で容量の大きなコ
ンデンサー用途に好ましく用いられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で好ましく用いられる基材の反応装置の
一例の概略図である。 ─

【図２】本発明における構造体の模式図である。

【図３】実施例１で得られた構造体のＳＥＭ写真であ
る。但し、この構造体は、ＳＥＭ観察のために全体が導
電性物質で覆われている。

【図４】実施例１で得られた構造体の内部構造を明らか
にしたＳＥＭ写真である。但し、この構造体は、ＳＥＭ
観察のために全体が導電性物質で覆われており、さら
に、立体的な形状を明らかにするために得られた構造体
の中央部の突起物を針でなぎ倒してある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中沢桂一神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目３番１号旭化成工業株式会社内 (72)発明者木下秀雄神奈川県川崎市川崎区夜光１丁目３番１号旭化成工業株式会社内Ｆターム(参考） 4F100 AA17A AA17C AA21 AA21A AA21C AB25 AB25B AB25D AT00A AT00C BA04 BA10A BA10D DD01 DD01A DD01C EH66 GB41 JG00 JG01B JG01D JL02 JL03 YY00A YY00C 5E082 AB03 BC38 EE05 EE23 EE37 FG03 FG19 FG27 FG41 KK01 PP08 PP09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属酸化物よりなる、突起物を有する基
材が導電性物質で覆われ、更に金属酸化物と導電性物質
を２層以上に積層した部分を有している構造体。
【請求項２】突起物が、基材上の１０μｍ×１０μｍ
の面積当たり０．０１〜１０，０００個の密度で存在す
る請求項１記載の構造体。
【請求項３】突起物が、断面の円換算径が０．０１〜
１０，０００μｍであり、断面の円換算径に対する長さ
の比が１以上の棒状物である請求項１または２記載の構
造体。
【請求項４】突起物の中心軸が相互に平行である請求
項１〜３のいずれかに記載の構造体。
【請求項５】基材が金属酸化物単結晶であることを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の構造体。
【請求項６】突起物を構成する金属酸化物結晶が基材
上に平行で、かつ結晶軸が同一方向に成長していること
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の構造体。
【請求項７】導電性物質に外部電極をつけた請求項１
〜６のいずれかに記載の構造体。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の構造体
からなるコンデンサー。