JP2019036628A - キャパシタ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者らは、キャパシタ、特に平面型MSCにおいて、櫛形電極及び配線を構成する層(以下、「電極層」と記載する)を構成する材料として、低抵抗であり、且つ、銀などの貴金属類と比較し、安価な銅を用いることを検討した。
図1は、本実施の形態に係るキャパシタを示す模式図である。図1Aは、キャパシタ10を示す平面図であり、図1Bは、キャパシタ10の図1A中の一点破線で囲んだ部分の一部拡大図であり、図1Cは、図1Bで示すキャパシタ10の一部の、A−A線に対応する断面図である。
図2は、本実施の形態に係るキャパシタ10の製造方法の一例を示す説明図である。
本実施の形態の分散体は、分散媒に、酸化第一銅粒子とリン含有有機化合物とを含む。
本実施の形態においては金属酸化物成分の一つとして酸化第一銅を用いるが、これは金属酸化物の中でも還元が容易で、さらに微粒子を用いることで焼結が容易であること、価格的にも銅であるがゆえに銀などの貴金属類と比較し安価でマイグレーションに対し有利であるためである。
(1)ポリオール溶剤中に、水と銅アセチルアセトナト錯体を加え、いったん有機銅化合物を加熱溶解させ、次に、反応に必要な水を後添加し、さらに昇温して有機銅の還元温度で加熱する加熱還元する方法。
(2)有機銅化合物(銅−N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン錯体)を、ヘキサデシルアミンなどの保護材存在下、不活性雰囲気中で、300℃程度の高温で加熱する方法。
(3)水溶液に溶解した銅塩をヒドラジンで還元する方法。
本実施の形態において、リン含有有機化合物は分散剤として機能する。リンを有する官能基が銅酸化物粒子に吸着し、立体障害効果により凝集を抑制する。
前述の酸化第一銅分散体に銅粒子を添加してもよい。酸化第一銅と銅粒子を含む分散体は、前述の酸化第一銅分散体に、銅微粒子、必要に応じ分散媒を、それぞれ所定の割合で混合し、例えば、ミキサー法、超音波法、3本ロール法、2本ロール法、アトライター、ホモジナイザー、バンバリーミキサー、ペイントシェイカー、ニーダー、ボールミル、サンドミル、自公転ミキサー等を用いて分散処理することにより調製することができる。
前述の分散体を用いた塗布方法について説明する。塗布方法としては、特に制限されず、ダイコート、スピンコート、スリットコート、バーコート、ナイフコート、スプレーコート、ディツプコートスプレー法、スクリーン印刷、凹版ダイレクト印刷、凹版オフセット印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷等の印刷法やディスペンサー描画法を用いることができる。
支持体は、塗布層を配置するための面を構成するものである。形状は、特に限定されない。
支持体の一例である基板の材質は、特に制限されるものではなく、無機材料としては例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、硼珪酸ガラス、石英ガラスなどのガラスや、アルミナなどのセラミック材料が挙げられる。
支持体の一例である基材としては、特に制限されないが、具体的には紙フェノール基材、紙エポキシ基材、ガラスコンポジット基材、ガラスエポキシ基材等の複合基材、テフロン(登録商標)基材、アルミナ基材、低温低湿同時焼成セラミックス(LTCC)、樹脂基材、ガラス基材、シリコンウェハ、及び紙基材等が挙げられる。なお、本発明における基材は、配線パターンを形成するための回路基板シートの基板材料、又は、配線付き筐体の筐体材料を意味する。
塗布層は、酸化第一銅及びリン含有有機物を含む。リン含有有機物を用いることで、レーザ照射において、酸化第一銅の還元に寄与し、より抵抗の低い銅膜を作製することができる。
その他の有機物について説明する。下記の有機物を加えてもよい。
(酸化第一銅の分散液)
水3670g、1,2−プロピレングリコール(和光純薬製)1696gの混合溶媒中に酢酸銅(II)一水和物(和光純薬製)391.5gを溶かし、ヒドラジン一水和物(和光純薬製)114gを加えて攪拌した後、遠心分離で上澄みと沈殿物に分離した。得られた沈殿物200gに、DISPERBYK−145(ビッグケミー製)27.6g及びエタノール(和光純薬製)490gを加え、窒素雰囲気下でホモジナイザーを用いて分散液を得た。分散液の粒子径は20nmであった。
前記分散液をポリイミドフィルム(厚み125μm)にアプリケータでコートし、厚み2.5μmの塗布層を得た。塗布層が形成されたポリイミドフィルムを、以下、「試験片A」と記載する。
試験片Aに対して、図2を参照して説明したキャパシタの製造方法における第1レーザ処理及び第2レーザ処理を実施した。
(A)第1レーザ処理
銅インク塗布層のレーザーシンタリング条件:445nm、レーザーパワー:1.62W
スキャン速度:300mm/sec
スキャンライン間隔:15μm(低エネルギー条件下のレーザ光照射)
レーザカーボン化条件:445nm、レーザーパワー:1.62W
スキャン速度:200mm/sec
スキャンライン間隔:15μm
電極面積:1.35cm2
(1)レーザスキャン後、試験片Aを、アセトン−H2O系で洗浄し、レーザが照射されなかった塗布層を除去した。乾燥後に、空気プラズマ処理で親水化(10mA、100sec、JFC−1500イオンスパッタ)した。
塗布層をポリイミドフィルム上に形成せず、且つ、第1レーザ処理を省略し、第2レーザ処理により電極層のすべて(櫛形電極対及び配線)を形成した以外は、実施例と同様にして、比較例の試験片Bを作製した。最終的に得られた電極層(カーボン層のみ)付きの試験片Bについて、サイクリックボルタモグラムを測定した。
図3は、実施例及び比較例の試験片について測定したサイクリックボルタモグラムの結果を示すグラフである。
MSC(a) 0.439mF/cm2
MSC(b) 0.284mF/cm2
MSC(c) 0.523mF/cm2
2、2a、2b 銅テープ
3、3a、3b、3c櫛形電極対
4a、4b、4c、4d 配線
5、5a、5b、5c 電極カバー
10 キャパシタ
21 塗布層
22、24 レーザ光
23 第1導電性パターン領域
25 第2導電性パターン領域
Claims (11)
- 支持体と、
前記支持体が構成する面の上に配置され、互いに離間して配置された一対の櫛形電極及び前記櫛形電極と電気的に導通する配線を含む電極層とを具備し、
前記配線を、銅を含む第1導電性パターン領域で構成し、且つ、前記櫛形電極を、カーボンを含む第2導電性パターン領域で構成する
ことを特徴とするキャパシタ。 - 前記支持体は、カーボン前駆体で構成され、前記カーボンは、前記カーボン前駆体からレーザでカーボン化されたことを特徴とする請求項1に記載のキャパシタ。
- 前記支持体が、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のキャパシタ。
- 前記第1導電性パターン領域に含まれる銅は、酸化銅を還元した還元銅であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のキャパシタ。
- 前記第1導電性パターン領域は、酸化銅を含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のキャパシタ。
- 前記第1導電性パターン領域は、リン元素、リン酸化物及びリン含有有機物のうち少なくとも1つをさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のキャパシタ。
- 支持体が構成する面上に、酸化銅及びリン含有有機物を含む塗布液を塗布し、塗布層を形成する工程と、
前記塗布層にレーザを照射し、互いに離間して配置された一対の櫛形電極及び前記櫛形電極と電気的に導通する配線を含む電極層を形成する工程と、
を含むことを特徴とするキャパシタの製造方法。 - 前記電極層を形成する工程において、前記酸化銅をレーザを用いて銅に還元して、前記第1導電性パターンにより前記櫛形電極及び前記配線を形成することを特徴とする請求項7に記載のキャパシタの製造方法。
- 前記支持体がカーボン前駆体で構成され、前記電極層を形成する工程において、前記カーボン前駆体を、レーザを用いてカーボン化して一対の前記櫛形電極を形成すると同時に、前記酸化銅を、レーザを用いて銅に還元して前記配線を形成することを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のキャパシタの製造方法。
- カーボン前駆体で構成された支持体が構成する面上に、酸化銅及びリン含有有機物を含む塗布液を塗布し、塗布層を形成する工程と、
前記カーボン前駆体を、レーザを用いてカーボン化して一対の櫛形電極を形成する工程と、
前記酸化銅を、レーザを用いて銅に還元して前記櫛形電極と電気的に導通する配線を形成する工程と、
を含むことを特徴とするキャパシタの製造方法。 - 前記酸化銅の還元に用いる前記レーザから照射される光線は、中心波長が300nm以上600nm以下であることを特徴とする請求項7から請求項10のいずれかに記載のキャパシタの製造方法。
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