JP2767799B2 - 高誘電率材料とコンデンサ及びコンデンサの誘電体膜形成方法 - Google Patents
高誘電率材料とコンデンサ及びコンデンサの誘電体膜形成方法Info
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- JP2767799B2 JP2767799B2 JP63051919A JP5191988A JP2767799B2 JP 2767799 B2 JP2767799 B2 JP 2767799B2 JP 63051919 A JP63051919 A JP 63051919A JP 5191988 A JP5191988 A JP 5191988A JP 2767799 B2 JP2767799 B2 JP 2767799B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複号多層セラミック基板を用いた電子回路
に用いられる薄膜コンデンサ等に好適な高誘電率材料
と、それを用いたコンデンサ及びコンデンサの誘電体膜
形成方法に関するものである。
に用いられる薄膜コンデンサ等に好適な高誘電率材料
と、それを用いたコンデンサ及びコンデンサの誘電体膜
形成方法に関するものである。
従来の技術 従来、複合多層セラミック基板を用いた電子回路で
は、グリーンシート法や厚膜多層印刷法などが実用され
ている。基材材料としては、高純度アルミナを原料とし
たものが多く使用されているが、焼結温度が1500℃以上
と高温であるため、導電体は高融点金属を使用する必要
があった。
は、グリーンシート法や厚膜多層印刷法などが実用され
ている。基材材料としては、高純度アルミナを原料とし
たものが多く使用されているが、焼結温度が1500℃以上
と高温であるため、導電体は高融点金属を使用する必要
があった。
そこで近年、低温焼結が可能な結晶化ガラス等を用い
たセラミック基板が開発されつつあり、誘電体材料、抵
抗体材料、基板材料であるセラミック材料と導体材料で
ある金属材料を低温の同一温度で焼結できる材料を用い
ることで、セラミック基板内にCR素子を形成し、回路の
小型化，高密度化が検討されている。
たセラミック基板が開発されつつあり、誘電体材料、抵
抗体材料、基板材料であるセラミック材料と導体材料で
ある金属材料を低温の同一温度で焼結できる材料を用い
ることで、セラミック基板内にCR素子を形成し、回路の
小型化，高密度化が検討されている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、これまでの複合多層セラミック基板を
用いた電子回路では、誘電体材料であるセラミック材料
を基板用セラミック材料とは別にグリーンシート化する
必要があるため、プロセスが複雑になり工数が増大する
傾向があった。また、グリーンシートの誘電率が９程度
と小さいために、層数を増大させなくては高容量が得ら
れないという欠点があった。又、電子回路の品質の観点
からも、高誘電体シートを用いることによって不必要な
部分に浮遊容量が発生（クロストーク）したり、厚膜誘
電体の欠陥のため、Agマイグレーションが発生してショ
ートするという問題点があり、製品化への展開が遅れて
いるのが現状である。
用いた電子回路では、誘電体材料であるセラミック材料
を基板用セラミック材料とは別にグリーンシート化する
必要があるため、プロセスが複雑になり工数が増大する
傾向があった。また、グリーンシートの誘電率が９程度
と小さいために、層数を増大させなくては高容量が得ら
れないという欠点があった。又、電子回路の品質の観点
からも、高誘電体シートを用いることによって不必要な
部分に浮遊容量が発生（クロストーク）したり、厚膜誘
電体の欠陥のため、Agマイグレーションが発生してショ
ートするという問題点があり、製品化への展開が遅れて
いるのが現状である。
本発明は上記の問題点に鑑み、低温焼結可能で良質な
薄膜を形成可能な高誘電率材料とそれを用いたコンデン
サ及びグリーンシート上の必要部分に直接コンデンサを
形成するダイレクトパターンニングによるコンデンサの
製造方法を提供することを目的とする。
薄膜を形成可能な高誘電率材料とそれを用いたコンデン
サ及びグリーンシート上の必要部分に直接コンデンサを
形成するダイレクトパターンニングによるコンデンサの
製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明は、ベース材料
であるPb（Fe1/2Nb1/2）Ｘ（Fe2/3Ｗ1/3）1-XO3あるい
はPb（Mg1/3Nb2/3）XTi1-XO3（０＜Ｘ＜１）に、10wt％
から95wt％のPb（Mg1/3Nb2/3）O3−PbTiO3を混合し焼成
した焼結体の粉砕物に、ポリエチレンテレフタレートを
5wt％から50wt％混合してなる高誘電率材料あるいは、B
a0.8Sr0.2TiO3に10wt％から50wt％のPb（Mg1/3Nb2/3）O
3−PbTiO3を混合し焼成した焼結体の粉砕物に、ポリフ
ッ化ビニリデンを5wt％から50wt％混合してなる高誘電
率材料を提供とする。
であるPb（Fe1/2Nb1/2）Ｘ（Fe2/3Ｗ1/3）1-XO3あるい
はPb（Mg1/3Nb2/3）XTi1-XO3（０＜Ｘ＜１）に、10wt％
から95wt％のPb（Mg1/3Nb2/3）O3−PbTiO3を混合し焼成
した焼結体の粉砕物に、ポリエチレンテレフタレートを
5wt％から50wt％混合してなる高誘電率材料あるいは、B
a0.8Sr0.2TiO3に10wt％から50wt％のPb（Mg1/3Nb2/3）O
3−PbTiO3を混合し焼成した焼結体の粉砕物に、ポリフ
ッ化ビニリデンを5wt％から50wt％混合してなる高誘電
率材料を提供とする。
又、本発明は上記高誘電率材料からなる誘電体膜を有
するコンデンサ、及び上記材料系をターゲットとして、
高周波電圧を用いたプラズマ溶射により、マスクをした
多層基板用焼成基板上に、直接、高誘電体薄膜をパター
ンニングする多層基板用コンデンサの誘電体膜形成方法
を提供するものである。
するコンデンサ、及び上記材料系をターゲットとして、
高周波電圧を用いたプラズマ溶射により、マスクをした
多層基板用焼成基板上に、直接、高誘電体薄膜をパター
ンニングする多層基板用コンデンサの誘電体膜形成方法
を提供するものである。
作用 本発明において、低温焼結可能な材料として、鉛を含
む複合ペロブスカイト化合物であるPb（Mg1/3Nb2/3）XT
i1-XO3やPb（Fe1/2Nb1/2）Ｘ（Fe2/3Ｗ1/3）1-XO3（ｘ
＝０〜１）を使用する。
む複合ペロブスカイト化合物であるPb（Mg1/3Nb2/3）XT
i1-XO3やPb（Fe1/2Nb1/2）Ｘ（Fe2/3Ｗ1/3）1-XO3（ｘ
＝０〜１）を使用する。
また、BaTiO3は高誘電率を発生する作用をし、またSr
TiO3は高電圧に耐える作用をする。
TiO3は高電圧に耐える作用をする。
ポリフッ化ビニリデンやPET（ポリエチレンテレフタ
レート）は、耐電圧を上げる作用をする。また、膜質良
好な薄膜形成可能なプラズマ溶射法を用いるが、これは
数10ミクロンから数百ミクロンの厚みに膜形成可能で、
高誘電率，耐電圧を上げる作用をする。
レート）は、耐電圧を上げる作用をする。また、膜質良
好な薄膜形成可能なプラズマ溶射法を用いるが、これは
数10ミクロンから数百ミクロンの厚みに膜形成可能で、
高誘電率，耐電圧を上げる作用をする。
実 施 例 次に本発明について、実施例に基づきさらに詳しく説
明する。
明する。
原材料として、PbO（99.9％）,MgO（99.6％）,Nb2O5
（99.8％），粉末（共立窯業原料（株）製）を秤量（Mg
O−0.05mol過剰），混合し、仮焼き、粉砕混合したもの
を1270℃,2時間焼成した後、PbTiO3（共立窯業原料
（株）製）粉末を50wt％加え、混合，プレスして、1100
℃で焼成してPb（Mg1/3Nb2/3）O3−PbTiO3が得られた。
これを同様な手順で作成したPb（Fe1/2Nb1/2）0.67（Fe
2/3Ｗ1/3）0.33O3に10,20,50,90,95wt％混合し、焼結
（900℃,2時間）して焼結体を得た。この焼結体を粉砕
し、この粉砕物60wt％に対してPET（ポリエチレンテレ
フタレート）を40wt％混合した。この混合物を、ブラベ
ンダープラスチコーダーで混練したホットプレスでシー
トを作り、テストピースを打ち抜いた。この試験片の誘
電率を第１表に示す。
（99.8％），粉末（共立窯業原料（株）製）を秤量（Mg
O−0.05mol過剰），混合し、仮焼き、粉砕混合したもの
を1270℃,2時間焼成した後、PbTiO3（共立窯業原料
（株）製）粉末を50wt％加え、混合，プレスして、1100
℃で焼成してPb（Mg1/3Nb2/3）O3−PbTiO3が得られた。
これを同様な手順で作成したPb（Fe1/2Nb1/2）0.67（Fe
2/3Ｗ1/3）0.33O3に10,20,50,90,95wt％混合し、焼結
（900℃,2時間）して焼結体を得た。この焼結体を粉砕
し、この粉砕物60wt％に対してPET（ポリエチレンテレ
フタレート）を40wt％混合した。この混合物を、ブラベ
ンダープラスチコーダーで混練したホットプレスでシー
トを作り、テストピースを打ち抜いた。この試験片の誘
電率を第１表に示す。
第１表より、従来より約1/2の焼結温度（900℃）で誘
電率が２倍以上の材料が得られた。また、耐電圧も従来
に比べて、２倍以上の材料が得られた。ただし、10wt％
以下、95wt％以上では誘電率が8000以下となった。また
95wt％以上では焼結が不完全で、材料も、割れやすくな
った。また、PETの重量分率が、5wt％以下では、良好な
耐電圧が得られず、50wt％以上では、高い誘電率の薄膜
が得られなかった。
電率が２倍以上の材料が得られた。また、耐電圧も従来
に比べて、２倍以上の材料が得られた。ただし、10wt％
以下、95wt％以上では誘電率が8000以下となった。また
95wt％以上では焼結が不完全で、材料も、割れやすくな
った。また、PETの重量分率が、5wt％以下では、良好な
耐電圧が得られず、50wt％以上では、高い誘電率の薄膜
が得られなかった。
〔実施例２〕 実施例１において得た鉛を含む複合ペロブスカイト化
合物をBaTiO3（共立窯業原料（株）製）とSrTiO3（共立
窯業原料（株）製）の混合系であるBa0.8Sr0.2TiO3に1
0,20,30,50wt％混合し、1100℃で２時間焼成して、実施
例１と同様にして粉体物を得た。これにポリフッ化ビニ
リデン40wt％を混合して、テストピースを得、その誘電
率を測定した。その誘電率を第２表に示す。
合物をBaTiO3（共立窯業原料（株）製）とSrTiO3（共立
窯業原料（株）製）の混合系であるBa0.8Sr0.2TiO3に1
0,20,30,50wt％混合し、1100℃で２時間焼成して、実施
例１と同様にして粉体物を得た。これにポリフッ化ビニ
リデン40wt％を混合して、テストピースを得、その誘電
率を測定した。その誘電率を第２表に示す。
第２表より、誘電率は約5000程度であるが、耐電圧特
性は従来により約２倍大きくなり、有用な材料であるこ
とがわかる。ただし10wt％未満では、誘電率は1000以下
であり、50wt％を超えると耐電圧が十分に得られなかっ
た。
性は従来により約２倍大きくなり、有用な材料であるこ
とがわかる。ただし10wt％未満では、誘電率は1000以下
であり、50wt％を超えると耐電圧が十分に得られなかっ
た。
〔実施例３〕 実施例1,2で作成した焼結体を、図に示す材料フィー
ダ２にセットする。これを、Ar流１内に送り込み、Arと
の混合粉体３を形成する。この混合粉体３を、電極４で
生じるアーク中でプラズマ５とし、これを回路基板７の
上に設置されたマスク６を通して、回路基板中に溶射す
る。
ダ２にセットする。これを、Ar流１内に送り込み、Arと
の混合粉体３を形成する。この混合粉体３を、電極４で
生じるアーク中でプラズマ５とし、これを回路基板７の
上に設置されたマスク６を通して、回路基板中に溶射す
る。
この様にして得られた薄膜の誘電率は約500程度で従
来の誘電率薄膜に比べて、約５倍も大きくかつ、温度依
存性も安定し、耐電圧特性も約２倍も大きいという結果
が得られた。また900℃という低温で焼結熱処理させる
ことにより、安定な薄膜が得られた。
来の誘電率薄膜に比べて、約５倍も大きくかつ、温度依
存性も安定し、耐電圧特性も約２倍も大きいという結果
が得られた。また900℃という低温で焼結熱処理させる
ことにより、安定な薄膜が得られた。
発明の効果 以上、本発明によれば、ベース材料であるPb（Fe1/2N
b1/2）Ｘ（Fe2/3Ｗ1/3）1-XO3あるいはPb（Mg1/3N
b2/3）XTi1-XO3（０＜Ｘ＜１）に、10wt％から95wt％の
Pb（Mg1/3Nb2/3）O3−PbTiO3を混合し焼成した焼結体の
粉砕物に、ポリエチレンテレフタレートを5wt％から50w
t％混合してなる高誘電率材料あるいは、Ba0.8Sr0.2TiO
3に10wt％から50wt％のPb（Mg1/3Nb2/3）O3−PbTiO3を
混合し焼成した焼結体の粉砕物に、ポリフッ化ビニリデ
ンを5wt％から50wt％混合してなる高誘電率材料を用い
ることにより、従来の誘電体薄膜に比べて、誘電率が約
500程度と５倍も増大する上、900℃という従来の約1/2
の低温で焼結可能な良質薄膜形成を可能にするという効
果を発揮する。
b1/2）Ｘ（Fe2/3Ｗ1/3）1-XO3あるいはPb（Mg1/3N
b2/3）XTi1-XO3（０＜Ｘ＜１）に、10wt％から95wt％の
Pb（Mg1/3Nb2/3）O3−PbTiO3を混合し焼成した焼結体の
粉砕物に、ポリエチレンテレフタレートを5wt％から50w
t％混合してなる高誘電率材料あるいは、Ba0.8Sr0.2TiO
3に10wt％から50wt％のPb（Mg1/3Nb2/3）O3−PbTiO3を
混合し焼成した焼結体の粉砕物に、ポリフッ化ビニリデ
ンを5wt％から50wt％混合してなる高誘電率材料を用い
ることにより、従来の誘電体薄膜に比べて、誘電率が約
500程度と５倍も増大する上、900℃という従来の約1/2
の低温で焼結可能な良質薄膜形成を可能にするという効
果を発揮する。
また、上記材料を誘電体膜としたコンデンサは小型で
高容量のものが得られる。
高容量のものが得られる。
また、上記材料をターゲットとして、高周波電圧を用
いたプラズマ溶射により、マスクをした多層基板用焼成
基板上に、直接、高誘電体薄膜をパターンニングするこ
とにより、多層基板として用いる焼成セラミックシート
の必要部分に直接コンデンサを形成することが可能とな
る。その結果、プロセスを従来の1/3に簡素化するのみ
ならず、良質かつ高容量コンデンサの形成が可能にな
る。従って、従来問題となっていたAgマイグレーション
やクロストークの発生は10％以下の複合多層セラミック
基板となる。
いたプラズマ溶射により、マスクをした多層基板用焼成
基板上に、直接、高誘電体薄膜をパターンニングするこ
とにより、多層基板として用いる焼成セラミックシート
の必要部分に直接コンデンサを形成することが可能とな
る。その結果、プロセスを従来の1/3に簡素化するのみ
ならず、良質かつ高容量コンデンサの形成が可能にな
る。従って、従来問題となっていたAgマイグレーション
やクロストークの発生は10％以下の複合多層セラミック
基板となる。
図は本発明の一実施例におけるコンデンサの製造工程を
示す断面図である。 １……Ar流路、２……材料フィーダ、３……Arと材料混
合気体、４……電極、５……プラズマ、６……マスク、
７……回路基板。
示す断面図である。 １……Ar流路、２……材料フィーダ、３……Arと材料混
合気体、４……電極、５……プラズマ、６……マスク、
７……回路基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 1/16 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｊ (56)参考文献 特開 昭56−103802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−189009（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−121959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−752（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01G 4/12
Claims (4)
- 【請求項１】ベース材料であるPb（Fe1/2Nb1/2）Ｘ（Fe
2/3Ｗ1/3）1-XO3あるいはPb（Mg1/3Nb2/3）XTi1-XO
3（０＜Ｘ＜１）に、10wt％から95wt％のPb（Mg1/3Nb
2/3）O3−PbTiO3を混合し焼成した焼結体の粉砕物に、
ポリエチレンテレフタレートを5wt％から50wt％混合し
てなる高誘電率材料。 - 【請求項２】Ba0.8Sr0.2TiO3に10wt％から50wt％のPb
（Mg1/3Nb2/3）O3−PbTiO3を混合し焼成した焼結体の粉
砕物に、ポリフッ化ビニリデンを5wt％から50wt％混合
してなる高誘電率材料。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の高誘電率材料からな
る誘電体膜を有するコンデンサ。 - 【請求項４】請求項１又は２記載の高誘電率材料をター
ゲットとして高周波電圧を用いたプラズマ溶射により、
マスクした多層基板用焼成基板上に、直接、高誘電体膜
をパターンニングする多層用基板用コンデンサの誘電体
膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63051919A JP2767799B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 高誘電率材料とコンデンサ及びコンデンサの誘電体膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63051919A JP2767799B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 高誘電率材料とコンデンサ及びコンデンサの誘電体膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01225304A JPH01225304A (ja) | 1989-09-08 |
| JP2767799B2 true JP2767799B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=12900284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63051919A Expired - Fee Related JP2767799B2 (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | 高誘電率材料とコンデンサ及びコンデンサの誘電体膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2767799B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970008754B1 (en) * | 1994-12-23 | 1997-05-28 | Korea Inst Sci & Tech | Multilayer ceramic capacitor and production thereof |
| CN1983462B (zh) * | 2002-10-24 | 2010-11-03 | 精工爱普生株式会社 | 强电介质膜的制造方法、和强电介质电容器的制造方法 |
| JP3791614B2 (ja) * | 2002-10-24 | 2006-06-28 | セイコーエプソン株式会社 | 強誘電体膜、強誘電体メモリ装置、圧電素子、半導体素子、圧電アクチュエータ、液体噴射ヘッド及びプリンタ |
| KR100619367B1 (ko) | 2004-08-26 | 2006-09-08 | 삼성전기주식회사 | 고유전율을 갖는 커패시터를 내장한 인쇄회로기판 및 그제조 방법 |
-
1988
- 1988-03-04 JP JP63051919A patent/JP2767799B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH01225304A (ja) | 1989-09-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |