JP3084286B2 - セラミツクス誘電体厚膜コンデンサ、その製造方法および製造装置 - Google Patents
セラミツクス誘電体厚膜コンデンサ、その製造方法および製造装置Info
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- JP3084286B2 JP3084286B2 JP02315819A JP31581990A JP3084286B2 JP 3084286 B2 JP3084286 B2 JP 3084286B2 JP 02315819 A JP02315819 A JP 02315819A JP 31581990 A JP31581990 A JP 31581990A JP 3084286 B2 JP3084286 B2 JP 3084286B2
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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、例えばエレクトロニクスの分野で用いられ
るセラミックス誘電体厚膜コンデンサのようなセラミッ
クス誘電体製品の製造方法及び装置に関するものであ
る。
るセラミックス誘電体厚膜コンデンサのようなセラミッ
クス誘電体製品の製造方法及び装置に関するものであ
る。
［従来の技術］ 従来、この種のセラミックス誘電体厚膜コンデンサに
おいては、基板上にBaTiO3、PbTiO3、TiO3等の強誘電体
層の厚膜を形成し、その両面に電極を形成した構造であ
り、誘電体層の厚さをできる限り薄くして静電容量を増
加させることが望まれている。
おいては、基板上にBaTiO3、PbTiO3、TiO3等の強誘電体
層の厚膜を形成し、その両面に電極を形成した構造であ
り、誘電体層の厚さをできる限り薄くして静電容量を増
加させることが望まれている。
このため、誘電体層の厚さを薄くすると共に、十分な
信頼性を確保するためには、良質で微小な誘電体原料を
使用し、誘電体以外の異物の混入をなくして緻密な誘電
体厚膜を形成する必要がある。
信頼性を確保するためには、良質で微小な誘電体原料を
使用し、誘電体以外の異物の混入をなくして緻密な誘電
体厚膜を形成する必要がある。
従来技術によるセラミックス誘電体厚膜コンデンサの
製造方法では、誘電体として用いられる原料粒子の大き
さはほぼ10〜３μｍ程度であり、その粒子を高分子等の
バインダと混練してペースト状にし、基板上に塗布した
後、乾燥、焼成の工程が行われている。焼成の工程で
は、1100〜1300℃程度の温度に加熱して、バインダを分
解、気化させ、こうしてセラミックス系基板上にセラミ
ックス誘電体厚膜が形成される。そしてセラミックス誘
電体厚膜の下面及び上面には電極層が形成される。
製造方法では、誘電体として用いられる原料粒子の大き
さはほぼ10〜３μｍ程度であり、その粒子を高分子等の
バインダと混練してペースト状にし、基板上に塗布した
後、乾燥、焼成の工程が行われている。焼成の工程で
は、1100〜1300℃程度の温度に加熱して、バインダを分
解、気化させ、こうしてセラミックス系基板上にセラミ
ックス誘電体厚膜が形成される。そしてセラミックス誘
電体厚膜の下面及び上面には電極層が形成される。
この場合、電極層の形成は、誘電体厚膜層の形成と同
様に、金属微粒子を用いたペーストを電極形状に塗布
し、乾燥し、更に焼成することにより行われる。
様に、金属微粒子を用いたペーストを電極形状に塗布
し、乾燥し、更に焼成することにより行われる。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような従来のセラミックス誘電体厚膜
コンデンサの製造方法においては、誘電体として用いら
れる原料粒子の大きさ10〜３μｍ程度に対して、積層部
における特性のばらつきを少なくするためには最少でも
30μｍの厚さが必要とされ、通常は50μｍ以上にされて
いる。そのため、静電容量を大きくすることができない
という問題点がある。
コンデンサの製造方法においては、誘電体として用いら
れる原料粒子の大きさ10〜３μｍ程度に対して、積層部
における特性のばらつきを少なくするためには最少でも
30μｍの厚さが必要とされ、通常は50μｍ以上にされて
いる。そのため、静電容量を大きくすることができない
という問題点がある。
また、誘電体層及び及び電極層の形成には高分子バイ
ンダ等粒子の粘結剤が必要となり、そのためこれらの粘
結剤を分解、気化させるのに1100〜1300℃程度の温度に
加熱する必要があり、しかも製造工程が複雑であるとい
う問題もある。
ンダ等粒子の粘結剤が必要となり、そのためこれらの粘
結剤を分解、気化させるのに1100〜1300℃程度の温度に
加熱する必要があり、しかも製造工程が複雑であるとい
う問題もある。
さらに、このように誘電体層を焼成するのに1100℃以
上の温度に加熱する必要があるため、電極層の材料とし
てAgペーストは、焼成のための加熱の上限温度が850℃
であるAgペーストは使用できず、Ptペースト等を使用し
なければならない。従って使用できる電極層材料が限定
されることになる。
上の温度に加熱する必要があるため、電極層の材料とし
てAgペーストは、焼成のための加熱の上限温度が850℃
であるAgペーストは使用できず、Ptペースト等を使用し
なければならない。従って使用できる電極層材料が限定
されることになる。
そこで、本発明は、これらの問題点を解決して製造工
程を簡略化できしかも特性の向上、安定したセラミック
ス誘電体製品の製造方法及び装置を提供することを目的
としている。
程を簡略化できしかも特性の向上、安定したセラミック
ス誘電体製品の製造方法及び装置を提供することを目的
としている。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の第１の発明によ
るセラミックス誘電体厚膜コンデンサの製造方法は、基
板をガスデポジション膜形成室に配置し、導電性材料の
微粒子をガス中に浮遊させてエアゾール化し、噴射ノズ
ルを介して高速で上記基板上に噴射して堆積させ第１の
電極層を形成する工程と、こうして形成した第１の電極
層上に、粒径が１μｍ以下のセラミックス系誘電体微粒
子をガス中に浮遊させてエアゾール化し、噴射ノズルを
介して高速で噴射して堆積させ、第１の電極層の融点以
下の温度で加熱焼成して厚さ１〜20μｍのセラミックス
系誘電体厚膜層を形成する工程と、こうして形成したセ
ラミックス系誘電体厚膜層上に、導電性材料の微粒子を
ガス中に浮遊させてエアゾール化し、噴射ノズルを介し
て高速で上記基板上に噴射して堆積させ、第２の電極層
を形成する工程とから成り、各工程を同一のガスデポジ
ション膜形成室で実行することを特徴としている。
るセラミックス誘電体厚膜コンデンサの製造方法は、基
板をガスデポジション膜形成室に配置し、導電性材料の
微粒子をガス中に浮遊させてエアゾール化し、噴射ノズ
ルを介して高速で上記基板上に噴射して堆積させ第１の
電極層を形成する工程と、こうして形成した第１の電極
層上に、粒径が１μｍ以下のセラミックス系誘電体微粒
子をガス中に浮遊させてエアゾール化し、噴射ノズルを
介して高速で噴射して堆積させ、第１の電極層の融点以
下の温度で加熱焼成して厚さ１〜20μｍのセラミックス
系誘電体厚膜層を形成する工程と、こうして形成したセ
ラミックス系誘電体厚膜層上に、導電性材料の微粒子を
ガス中に浮遊させてエアゾール化し、噴射ノズルを介し
て高速で上記基板上に噴射して堆積させ、第２の電極層
を形成する工程とから成り、各工程を同一のガスデポジ
ション膜形成室で実行することを特徴としている。
セラミックス系誘電体厚膜層を形成する工程におい
て、加熱焼成は、集光系を用いて光熱線を堆積層の表面
付近に集束させて実施され得る。代わりに、加熱焼成
は、加熱し昇温したガスを堆積層の表面に吹き付けるこ
とによって実施され得る。
て、加熱焼成は、集光系を用いて光熱線を堆積層の表面
付近に集束させて実施され得る。代わりに、加熱焼成
は、加熱し昇温したガスを堆積層の表面に吹き付けるこ
とによって実施され得る。
また、セラミックス系誘電体厚膜層を形成する工程に
おいて、第１の電極層上に、セラミックス系誘電体微粒
子を堆積させた直後に加熱用ビームを用いて堆積層の表
面を加熱して焼成が行われ得る。
おいて、第１の電極層上に、セラミックス系誘電体微粒
子を堆積させた直後に加熱用ビームを用いて堆積層の表
面を加熱して焼成が行われ得る。
好ましくは、第１、第２の電極層はAg、Au、Pd、Pt等
の導電膜用金属または該金属の合金の微粒子から成り得
る。
の導電膜用金属または該金属の合金の微粒子から成り得
る。
代わりに、第１、第２の電極層はCu、Ni等の集積回路
配線用金属またはそれらの合金の微粒子から成り得る。
配線用金属またはそれらの合金の微粒子から成り得る。
また、本発明の第２の発明によるセラミックス誘電体
厚膜コンデンサの製造方法は、基板をガスデポジション
膜形成室に配置し、導電性材料の微粒子をガス中に浮遊
させてエアゾール化し、噴射ノズルを介して高速で上記
基板上に噴射して堆積させ第１の電極層を形成する工程
と、こうして形成した第１の電極層上に、粒径が１μｍ
以下のセラミックス系誘電体微粒子をガス中に浮遊させ
てエアゾール化し、噴射ノズルを介して高速で噴射して
堆積させ、第１の電極層の融点以下の温度で加熱焼成し
て厚さ１〜20μｍのセラミックス系誘電体厚膜層を形成
する工程と、こうして形成したセラミックス系誘電体厚
膜層上に、耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を厚さ0.5
〜10μｍに形成する工程と、こうして形成したセラミッ
クス系誘電体厚膜層上に、導電性材料の微粒子をガス中
に浮遊させてエアゾール化し、噴射ノズルを介して高速
で上記基板上に噴射して堆積させ、第２の電極層を形成
する工程とから成ることを特徴としている。
厚膜コンデンサの製造方法は、基板をガスデポジション
膜形成室に配置し、導電性材料の微粒子をガス中に浮遊
させてエアゾール化し、噴射ノズルを介して高速で上記
基板上に噴射して堆積させ第１の電極層を形成する工程
と、こうして形成した第１の電極層上に、粒径が１μｍ
以下のセラミックス系誘電体微粒子をガス中に浮遊させ
てエアゾール化し、噴射ノズルを介して高速で噴射して
堆積させ、第１の電極層の融点以下の温度で加熱焼成し
て厚さ１〜20μｍのセラミックス系誘電体厚膜層を形成
する工程と、こうして形成したセラミックス系誘電体厚
膜層上に、耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を厚さ0.5
〜10μｍに形成する工程と、こうして形成したセラミッ
クス系誘電体厚膜層上に、導電性材料の微粒子をガス中
に浮遊させてエアゾール化し、噴射ノズルを介して高速
で上記基板上に噴射して堆積させ、第２の電極層を形成
する工程とから成ることを特徴としている。
また、本発明の第３の発明によるセラミックス誘電体
厚膜コンデンサは、基板上に、ガスデポジション法によ
り形成した第１の電極層と、ガスデポジション法により
形成した厚さ１〜20μｍのセラミックス系誘電体厚膜層
と、厚さ0.5〜10μｍの耐熱性、耐絶縁性の高分子材料
層と、ガスデポジション法により形成した第２の電極層
とを順次重ねて成るコンデンサ組立体を少なくとも一組
有することを特徴としている。
厚膜コンデンサは、基板上に、ガスデポジション法によ
り形成した第１の電極層と、ガスデポジション法により
形成した厚さ１〜20μｍのセラミックス系誘電体厚膜層
と、厚さ0.5〜10μｍの耐熱性、耐絶縁性の高分子材料
層と、ガスデポジション法により形成した第２の電極層
とを順次重ねて成るコンデンサ組立体を少なくとも一組
有することを特徴としている。
さらに、本発明の第４の発明によるセラミックス誘電
体厚膜コンデンサの製造装置は、ガスデポジション膜形
成室と、ガスデポジション膜形成室内に配置され、基板
移動系及び基板加熱系を備えた基板ホルダと、基板ホル
ダ上に基板に対向して位置決めされ、セラミックス系誘
電体厚膜層を構成するセラミックス系誘電体微粒子を基
板に向けて噴射する噴射ノズルと、セラミックス系誘電
体微粒子をガス中に浮遊させてエアゾール化した状態で
セラミックス系誘電体微粒子噴射ノズルに供給するセラ
ミックス系誘電体微粒子搬送系と、基板ホルダ上に基板
に対向して位置決めされ、電極層を構成する導電性材料
の微粒子を基板に向けて噴射する噴射ノズルと、導電性
材料の微粒子をガス中に浮遊させてエアゾール化した状
態で導電性材料微粒子噴射ノズルに供給する導電性材料
微粒子搬送系と、基板ホルダ上に基板に加熱用ビームを
照射する加熱用ビーム照射手段とを有し、セラミックス
系誘電体厚膜層及び電極層を同一のガスデポジション膜
形成室手順次形成できるように構成したことを特徴とし
ている。
体厚膜コンデンサの製造装置は、ガスデポジション膜形
成室と、ガスデポジション膜形成室内に配置され、基板
移動系及び基板加熱系を備えた基板ホルダと、基板ホル
ダ上に基板に対向して位置決めされ、セラミックス系誘
電体厚膜層を構成するセラミックス系誘電体微粒子を基
板に向けて噴射する噴射ノズルと、セラミックス系誘電
体微粒子をガス中に浮遊させてエアゾール化した状態で
セラミックス系誘電体微粒子噴射ノズルに供給するセラ
ミックス系誘電体微粒子搬送系と、基板ホルダ上に基板
に対向して位置決めされ、電極層を構成する導電性材料
の微粒子を基板に向けて噴射する噴射ノズルと、導電性
材料の微粒子をガス中に浮遊させてエアゾール化した状
態で導電性材料微粒子噴射ノズルに供給する導電性材料
微粒子搬送系と、基板ホルダ上に基板に加熱用ビームを
照射する加熱用ビーム照射手段とを有し、セラミックス
系誘電体厚膜層及び電極層を同一のガスデポジション膜
形成室手順次形成できるように構成したことを特徴とし
ている。
［作用］ このように構成した本発明の各方法の発明において
は、粒径が１μｍ以下のセラミックス系誘電体微粒子を
用いているので、膜を緻密に形成することができ、その
結果形成すべき誘電体層を薄くすることができと共にそ
の特性は安定化される。従って、本発明の各方法を用い
て製造されたセラミックス誘電体厚膜コンデンサにおい
てはその静電容量は大幅に大きくできる。例えば従来法
によるセラミックス誘電体層の膜厚は30〜50μｍである
が、本発明の各方法によりセラミックス誘電体層の膜厚
を15μｍに形成した場合には、静電容量は２〜３倍に向
上させることができる。
は、粒径が１μｍ以下のセラミックス系誘電体微粒子を
用いているので、膜を緻密に形成することができ、その
結果形成すべき誘電体層を薄くすることができと共にそ
の特性は安定化される。従って、本発明の各方法を用い
て製造されたセラミックス誘電体厚膜コンデンサにおい
てはその静電容量は大幅に大きくできる。例えば従来法
によるセラミックス誘電体層の膜厚は30〜50μｍである
が、本発明の各方法によりセラミックス誘電体層の膜厚
を15μｍに形成した場合には、静電容量は２〜３倍に向
上させることができる。
また本発明の各方法の発明においては、ガスデポジシ
ョン法によって誘電体層及び電極層が形成されるので、
誘電体層及び電極層の形成にこれらの層を形成する微粒
子材料を高分子バインダ等で混練し、基板上に塗布また
は印刷する必要がなく、製造工程を簡略化することがで
き、また焼成後の誘電体層及び電極層におけるそれぞれ
の構成材料の充填率が向上され、特性の向上、安定がも
たらされることになる。
ョン法によって誘電体層及び電極層が形成されるので、
誘電体層及び電極層の形成にこれらの層を形成する微粒
子材料を高分子バインダ等で混練し、基板上に塗布また
は印刷する必要がなく、製造工程を簡略化することがで
き、また焼成後の誘電体層及び電極層におけるそれぞれ
の構成材料の充填率が向上され、特性の向上、安定がも
たらされることになる。
さらに誘電体の微粒子をガスデポジション法によって
直接基板へ吹き付け堆積させて誘電体層を形成してお
り、従来技術で用いられてきた高分子バインダ等の粘結
剤は必要でなく、焼成時にそれらを分解、気化させる必
要がないので、焼成温度を900℃以下に下げることがで
き、また電極層は300℃程度の加熱で十分な導電性及び
膜強度が得られる。
直接基板へ吹き付け堆積させて誘電体層を形成してお
り、従来技術で用いられてきた高分子バインダ等の粘結
剤は必要でなく、焼成時にそれらを分解、気化させる必
要がないので、焼成温度を900℃以下に下げることがで
き、また電極層は300℃程度の加熱で十分な導電性及び
膜強度が得られる。
さらにまた本発明の第２、第４の発明においては、ガ
スデポジション法によって誘電体層を形成した直後に赤
外線、、レーザ等の熱線を微粒子の堆積層に照射し、焼
成を行うようにしているので、誘電体層の形成時に焼成
を同時に行うことができる。
スデポジション法によって誘電体層を形成した直後に赤
外線、、レーザ等の熱線を微粒子の堆積層に照射し、焼
成を行うようにしているので、誘電体層の形成時に焼成
を同時に行うことができる。
さらにまた、本発明の第３、第４の発明においては、
誘電体層の表面に耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を形
成しているので、耐絶縁性が向上される。
誘電体層の表面に耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を形
成しているので、耐絶縁性が向上される。
また本発明の装置においては、少なくともセラミック
ス誘電体の膜形成と焼成処理を同一装置で行うように構
成しているので、処理工程が簡略化される。
ス誘電体の膜形成と焼成処理を同一装置で行うように構
成しているので、処理工程が簡略化される。
［実施例］ 以下添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。
する。
実施例では、本発明による方法を、強誘電体材料の代
表的なBaTiO3（チタン酸バリウム）製のセラミックス誘
電体厚膜コンデンサの製造に適用した例について説明す
る。
表的なBaTiO3（チタン酸バリウム）製のセラミックス誘
電体厚膜コンデンサの製造に適用した例について説明す
る。
第１図にはBaTiO3厚膜コンデンサの製造工程が示さ
れ、この製造に使用される装置の一例を第２図に示す。
れ、この製造に使用される装置の一例を第２図に示す。
第２図の装置において、１はガスデポジション膜形成
室で、このガスデポジション膜形成室１内には膜形成の
行われる基板２を支持している基板ホルダ３が配置さ
れ、この基板ホルダ３には基板加熱系４及び基板Ｘ−Ｙ
移動系５が設けられている。基板ホルダ３上の基板２に
対向して二つの噴射ノズル６、７が配置され、一方の噴
射ノズル６は搬送管８及び搬送停止弁９を介してセラミ
ックス誘電体微粒子の入った混合容器10に連接され、ま
た混合容器10はガス流量調節弁11を介して乾燥空気ボン
ベ12に連結されている。
室で、このガスデポジション膜形成室１内には膜形成の
行われる基板２を支持している基板ホルダ３が配置さ
れ、この基板ホルダ３には基板加熱系４及び基板Ｘ−Ｙ
移動系５が設けられている。基板ホルダ３上の基板２に
対向して二つの噴射ノズル６、７が配置され、一方の噴
射ノズル６は搬送管８及び搬送停止弁９を介してセラミ
ックス誘電体微粒子の入った混合容器10に連接され、ま
た混合容器10はガス流量調節弁11を介して乾燥空気ボン
ベ12に連結されている。
他方の噴射ノズル７は搬送管13及び搬送停止弁14を介
してAg微粒子の入った混合容器15に連結され、この混合
容器15はまたガス流量調節弁16を介してArガスボンベ17
に連結されている。
してAg微粒子の入った混合容器15に連結され、この混合
容器15はまたガス流量調節弁16を介してArガスボンベ17
に連結されている。
さらに、ガスデポジション膜形成室１にはレーザビー
ム導入ポート18が設けられ、このレーザビーム導入ポー
ト18を通してCO2レーザ発振器19からミラー20及びレン
ズ21を介して基板ホルダ３上の基板２に加熱用のCO2レ
ーザビームが導入できるように構成されている。
ム導入ポート18が設けられ、このレーザビーム導入ポー
ト18を通してCO2レーザ発振器19からミラー20及びレン
ズ21を介して基板ホルダ３上の基板２に加熱用のCO2レ
ーザビームが導入できるように構成されている。
なお、第２図において、22はガスデポジション膜形成
室１内を排気するための真空ポンプ、23はガスデポジシ
ョン膜形成室１内の圧力を測定する圧力計である。
室１内を排気するための真空ポンプ、23はガスデポジシ
ョン膜形成室１内の圧力を測定する圧力計である。
工程1:材料の準備 基板２としては第１図のＩで示すように幅5mm、長さ2
0mm、厚さ0.3mmのアルミナ（Al2O3）が用意される。
0mm、厚さ0.3mmのアルミナ（Al2O3）が用意される。
用意されたアルミナ基板２は第２図に示すガスデポジ
ション膜形成室１内の基板ホルダ３に固定される。
ション膜形成室１内の基板ホルダ３に固定される。
液相法による微粒子の製造法の一つとして知られたア
ルコキシド法により作られ、重量比Ba:59、Ti:20.5、O:
20.5、平均粒子＜１μｍ、比表面積6.2m2/g、純度2N5の
特性をもつBaTiO3の微粒子20gを混合容器10に入れる。
ルコキシド法により作られ、重量比Ba:59、Ti:20.5、O:
20.5、平均粒子＜１μｍ、比表面積6.2m2/g、純度2N5の
特性をもつBaTiO3の微粒子20gを混合容器10に入れる。
また気相法のガス蒸発法で生成され、平均粒径＜0.2
μｍ、比表面積7.2m2/g、純度3Nの特性をもつAg微粒子3
5gを混合容器15に入れる。
μｍ、比表面積7.2m2/g、純度3Nの特性をもつAg微粒子3
5gを混合容器15に入れる。
なお、噴射ノズル６の寸法は長さ3mm、幅0.3mmのスリ
ット状であり、また噴射ノズル７の寸法は内径1.8mmの
円管状である。
ット状であり、また噴射ノズル７の寸法は内径1.8mmの
円管状である。
工程2:下部電極層の形成 セラミックス誘電体微粒子の搬送系における搬送停止
弁９は閉じられる。
弁９は閉じられる。
真空ポンプ22を作動してガスデポジション膜形成室１
を真空排気し、その後Ag微粒子の搬送系における搬送停
止弁14を開き、Arガスボンベ17からArガスを６／分の
流量で混合容器15内へ流し込む。アルミナ基板２は基板
加熱系４で300℃に加熱しておく。
を真空排気し、その後Ag微粒子の搬送系における搬送停
止弁14を開き、Arガスボンベ17からArガスを６／分の
流量で混合容器15内へ流し込む。アルミナ基板２は基板
加熱系４で300℃に加熱しておく。
混合容器15に流し込んだArガスによりAg微粒子は浮遊
し、Arガスとエアゾール化した状態で搬送管13を通って
噴射ノズル７から40m/秒の高速で噴射し、Ag微粒子をア
ルミナ基板２上に堆積する。この際、アルミナ基板２は
基板Ｘ−Ｙ移動系５により5mm/分の速度でＸ軸方向に移
動される。従って４分間で長さ20mmのアルミナ基板２の
全長にわたり第１図にIIで示すようにAg微粒子膜24が形
成される。この場合Ag微粒子膜24の膜厚は８μｍであ
り、膜の幅は噴射ノズル７の内径より幾分拡がり、2mm
である。
し、Arガスとエアゾール化した状態で搬送管13を通って
噴射ノズル７から40m/秒の高速で噴射し、Ag微粒子をア
ルミナ基板２上に堆積する。この際、アルミナ基板２は
基板Ｘ−Ｙ移動系５により5mm/分の速度でＸ軸方向に移
動される。従って４分間で長さ20mmのアルミナ基板２の
全長にわたり第１図にIIで示すようにAg微粒子膜24が形
成される。この場合Ag微粒子膜24の膜厚は８μｍであ
り、膜の幅は噴射ノズル７の内径より幾分拡がり、2mm
である。
工程3:BaTiO3誘電体膜の形成 この工程では、工程２で形成した下部Ag電極層24の上
面にBaTiO3の微粒子を噴射して第１図のIIIに示すよう
に誘電体層25を形成する。この場合、アルミナ基板２の
右端3mmは下部電極層24の端子として使用するため、BaT
iO3の微粒子の噴射は行わず、それ以外の長さ17mmの部
分に誘電体層25が形成される。
面にBaTiO3の微粒子を噴射して第１図のIIIに示すよう
に誘電体層25を形成する。この場合、アルミナ基板２の
右端3mmは下部電極層24の端子として使用するため、BaT
iO3の微粒子の噴射は行わず、それ以外の長さ17mmの部
分に誘電体層25が形成される。
すなわち、この工程では、Ag微粒子の搬送系における
搬送停止弁14を閉じ、誘電体微粒子の搬送系における搬
送停止弁９を開き、工程２と同様に真空ポンプ22を作動
してガスデポジション膜形成室１を真空排気する。そし
て乾燥空気ボンベ12から乾燥空気を５／分の流量で混
合容器10内へ流し込み、この混合容器10内のBaTiO3の微
粒子をエアゾール化して、搬送管８を介してスリット状
の噴射ノズル６から高速（90m/秒）で噴射し、アルミナ
基板２上にBaTiO3の微粒子を堆積させる。この場合、ア
ルミナ基板２は基板Ｘ−Ｙ移動系５により4mm/分の速度
で移動され、約４分で堆積が行われる。
搬送停止弁14を閉じ、誘電体微粒子の搬送系における搬
送停止弁９を開き、工程２と同様に真空ポンプ22を作動
してガスデポジション膜形成室１を真空排気する。そし
て乾燥空気ボンベ12から乾燥空気を５／分の流量で混
合容器10内へ流し込み、この混合容器10内のBaTiO3の微
粒子をエアゾール化して、搬送管８を介してスリット状
の噴射ノズル６から高速（90m/秒）で噴射し、アルミナ
基板２上にBaTiO3の微粒子を堆積させる。この場合、ア
ルミナ基板２は基板Ｘ−Ｙ移動系５により4mm/分の速度
で移動され、約４分で堆積が行われる。
また堆積時に、堆積層表面をCO2レーザ発振器19から
のCO2レーザビームの照射で同時に加熱し、焼成を行
う。この場合、加熱面におけるビームスポットの径はレ
ンズ21により約4mmに集束される。また堆積層の加熱部
の温度は900℃となるようにCO2レーザ発振器19の出力を
調節し、その出力は6W連続である。
のCO2レーザビームの照射で同時に加熱し、焼成を行
う。この場合、加熱面におけるビームスポットの径はレ
ンズ21により約4mmに集束される。また堆積層の加熱部
の温度は900℃となるようにCO2レーザ発振器19の出力を
調節し、その出力は6W連続である。
こうして加熱処理した後の誘電体層25の膜厚は15μｍ
である。
である。
この工程においては、BaTiO3の微粒子の堆積層をスポ
ット加熱で900℃に加熱しているので、アルミナ基板２
に密着したAg電極層24は、Agの融点が960℃であるの
で、溶けて変形することはない。
ット加熱で900℃に加熱しているので、アルミナ基板２
に密着したAg電極層24は、Agの融点が960℃であるの
で、溶けて変形することはない。
工程4:ポリイミド絶縁膜の蒸着重合 工程３でBaTiO3誘電体層25を形成した後、この工程で
はアルミナ基板２の右端を3mmマスキングし、残りの全
面に蒸着重合法によってポリイミド薄膜26が形成され
る。
はアルミナ基板２の右端を3mmマスキングし、残りの全
面に蒸着重合法によってポリイミド薄膜26が形成され
る。
すなわち、粉末状モノマーのピロメリット酸二無水物
（PMDA）4g及びオキシジアニリン（ODA）4gを蒸着重合
装置内の別々の蒸発皿に入れ、いずれもハロゲンランプ
の輻射加熱で130℃に加熱し、1.7×10-3Pa（1.3×10-5T
orr）の圧力下でこれらのモノマーを個々に蒸発さ
せ、、蒸発面での熱的運動によるモノマーの重合反応に
よってポリイミド薄膜26が形成される。この場合蒸発時
間50分でポリイミド薄膜26は1.5μｍの膜厚に形成され
る。
（PMDA）4g及びオキシジアニリン（ODA）4gを蒸着重合
装置内の別々の蒸発皿に入れ、いずれもハロゲンランプ
の輻射加熱で130℃に加熱し、1.7×10-3Pa（1.3×10-5T
orr）の圧力下でこれらのモノマーを個々に蒸発さ
せ、、蒸発面での熱的運動によるモノマーの重合反応に
よってポリイミド薄膜26が形成される。この場合蒸発時
間50分でポリイミド薄膜26は1.5μｍの膜厚に形成され
る。
工程5:上部電極層の形成 この工程では工程２で形成した下部電極層24と同じ方
法によりAg微粒子層から成る上部電極層27が形成され
る。この場合、下部電極層24との短絡を防止するため、
アルミナ基板２の右端5mmの部分にはAg微粒子膜を形成
しない。また膜形成時にはアルミナ基板２は300℃に加
熱されている。
法によりAg微粒子層から成る上部電極層27が形成され
る。この場合、下部電極層24との短絡を防止するため、
アルミナ基板２の右端5mmの部分にはAg微粒子膜を形成
しない。また膜形成時にはアルミナ基板２は300℃に加
熱されている。
このようにして、第１図のＶに示すようなBaTiO3製の
セラミックス誘電体厚膜コンデンサが得られる。得られ
たコンデンサの誘電体層25を挟んだ下部電極層24と上部
電極層26との対向面積は2mm×15mm＝30mm2である。
セラミックス誘電体厚膜コンデンサが得られる。得られ
たコンデンサの誘電体層25を挟んだ下部電極層24と上部
電極層26との対向面積は2mm×15mm＝30mm2である。
またこうして得られたコンデンサの特性を従来法によ
って作成したコンデンサと比較して下表に示す。
って作成したコンデンサと比較して下表に示す。
ところで、上記の実施例の工程３ではBaTiO3の微粒子
堆積層にCO2レーザ発振器19からのCO2レーザビームの照
射で同時加熱を行っているが、このCO2レーザビームに
よる加熱処理に代えて、加熱炉を使用して加熱炉内で昇
温、焼成を行うこともできる。この場合上記実施例と同
様に電極層Agを使用する際には加熱温度は850℃が限界
である。
堆積層にCO2レーザ発振器19からのCO2レーザビームの照
射で同時加熱を行っているが、このCO2レーザビームに
よる加熱処理に代えて、加熱炉を使用して加熱炉内で昇
温、焼成を行うこともできる。この場合上記実施例と同
様に電極層Agを使用する際には加熱温度は850℃が限界
である。
また、図示実施例の工程を繰返すこと、すなわち工程
２、３、４、３、２、３、４……と繰返すことによって
セラミックス積層コンデンサを製造することもできる。
２、３、４、３、２、３、４……と繰返すことによって
セラミックス積層コンデンサを製造することもできる。
さらにまた、図示実施例では、ガステデポジション法
による膜形成（工程２、３、５）をガスデポジション膜
形成室１内において減圧下［0.26〜0.4KPa（２〜3Tor
r）］で行っているが、ガスデポジション膜形成室１を
用いずにこれらの膜形成を大気中で行うことも可能であ
る。その場合、各混合容器内の圧力、ガス流量及び形成
される膜の幅は下記に示す値に選択され得る。
による膜形成（工程２、３、５）をガスデポジション膜
形成室１内において減圧下［0.26〜0.4KPa（２〜3Tor
r）］で行っているが、ガスデポジション膜形成室１を
用いずにこれらの膜形成を大気中で行うことも可能であ
る。その場合、各混合容器内の圧力、ガス流量及び形成
される膜の幅は下記に示す値に選択され得る。
すなわち誘電体微粒子系では、混合容器10内の圧力
（MPa）は0.23、ガス流量（／分）は6.0、そして形成
される膜幅（mm）は3.3に選択され、またAg微粒子系で
は混合容器15内の圧力（MPa）は0.22、ガス流量（／
分）は7.0、そして形成される膜幅（mm）は2.4に選択さ
れ得る。
（MPa）は0.23、ガス流量（／分）は6.0、そして形成
される膜幅（mm）は3.3に選択され、またAg微粒子系で
は混合容器15内の圧力（MPa）は0.22、ガス流量（／
分）は7.0、そして形成される膜幅（mm）は2.4に選択さ
れ得る。
さらにまた、上記の実施例ではセラミックス誘電体厚
膜及び積層コンデンサについて説明してきたが、当然本
発明は他のセラミックス誘電体製品に同様に適用するこ
とができる。
膜及び積層コンデンサについて説明してきたが、当然本
発明は他のセラミックス誘電体製品に同様に適用するこ
とができる。
［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の方法によれば、セ
ラミックス誘電体の微粒子を使用しているので、膜を緻
密化させ、焼成温度を下げることができ、また膜の緻密
化によりセラミックス誘電体層の膜厚を減少させること
ができ、それにより本発明の方法をセラミックス誘電体
厚膜または積層コンデンサの製造に適用することによっ
て静電容量を大幅に向上させることができる。またこの
場合絶縁膜の積層により絶縁抵抗、耐圧が向上し、コン
デンサとしての特性を改善させることができる。
ラミックス誘電体の微粒子を使用しているので、膜を緻
密化させ、焼成温度を下げることができ、また膜の緻密
化によりセラミックス誘電体層の膜厚を減少させること
ができ、それにより本発明の方法をセラミックス誘電体
厚膜または積層コンデンサの製造に適用することによっ
て静電容量を大幅に向上させることができる。またこの
場合絶縁膜の積層により絶縁抵抗、耐圧が向上し、コン
デンサとしての特性を改善させることができる。
また、本発明の方法によれば、バインダ等を使用せず
にドライプロセスで膜を形成することができ、低温焼成
が可能となり、その結果良好な結晶性が得られる。
にドライプロセスで膜を形成することができ、低温焼成
が可能となり、その結果良好な結晶性が得られる。
さらに本発明の装置によれば、誘電体層の形成と焼成
及び電極層の形成を同一装置で行うように構成されてい
るので、セラミックス誘電体製品の製造工程を簡略化す
ることができ、またドライプロセスで膜形成を行うこと
のできる装置を提供することができる。
及び電極層の形成を同一装置で行うように構成されてい
るので、セラミックス誘電体製品の製造工程を簡略化す
ることができ、またドライプロセスで膜形成を行うこと
のできる装置を提供することができる。
第１図は本発明の方法をセラミックス誘電体厚膜コンデ
ンサの製造に適用した場合の各工程を示す概略断面図、
第２図は本発明の方法を実施している装置の一例を示す
概略線図である。 図中、 1:ガスデポジション膜形成室 2:基板 3:基板ホルダ 4:基板加熱系 5:基板移動系 6:セラミックス誘電体微粒子の噴射ノズル 7:導電性材料の微粒子の噴射ノズル 8:誘電体微粒子の搬送管 9:搬送停止弁 10:混合容器 11:ガス流量調節弁 12:乾燥空気ボンベ 13:導電性材料の微粒子の搬送管 14:搬送停止弁 15:混合容器 16:ガス流量調節弁 17:Arガスボンベ 18:加熱用ビーム導入ポート 19:ガスレーザ発振器 20:偏向ミラー 21:集束レンズ 22:真空ポンプ 23:圧力計 24:下部電極層 25:誘電体層 26:絶縁膜 27:上部電極層
ンサの製造に適用した場合の各工程を示す概略断面図、
第２図は本発明の方法を実施している装置の一例を示す
概略線図である。 図中、 1:ガスデポジション膜形成室 2:基板 3:基板ホルダ 4:基板加熱系 5:基板移動系 6:セラミックス誘電体微粒子の噴射ノズル 7:導電性材料の微粒子の噴射ノズル 8:誘電体微粒子の搬送管 9:搬送停止弁 10:混合容器 11:ガス流量調節弁 12:乾燥空気ボンベ 13:導電性材料の微粒子の搬送管 14:搬送停止弁 15:混合容器 16:ガス流量調節弁 17:Arガスボンベ 18:加熱用ビーム導入ポート 19:ガスレーザ発振器 20:偏向ミラー 21:集束レンズ 22:真空ポンプ 23:圧力計 24:下部電極層 25:誘電体層 26:絶縁膜 27:上部電極層
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 3/00 H01G 4/12 394 H01G 4/12 397 H01G 4/12 418 C04B 41/87
Claims (9)
- 【請求項１】基板をガスデポジション膜形成室に配置
し、導電性材料の微粒子をガス中に浮遊させてエアゾー
ル化し、噴射ノズルを介して高速で上記基板上に噴射し
て堆積させ第１の電極層を形成する工程と； こうして形成した第１の電極層上に、粒径が１μｍ以下
のセラミックス系誘電体微粒子をガス中に浮遊させてエ
アゾール化し、噴射ノズルを介して高速で噴射して堆積
させ、第１の電極層の融点以下の温度で加熱焼成して厚
さ１〜20μｍのセラミックス系誘電体厚膜層を形成する
工程と； こうして形成したセラミックス系誘電体厚膜層上に、導
電性材料の微粒子をガス中に浮遊させてエアゾール化
し、噴射ノズルを介して高速で上記基板上に噴射して堆
積させ、第２の電極層を形成する工程と から成り、各工程を同一のガスデポジション膜形成室で
実行することを特徴とするセラミックス誘電体厚膜コン
デンサの製造方法。 - 【請求項２】セラミックス系誘電体厚膜層を形成する工
程において、加熱焼成が、集光系を用いて光熱線を堆積
層の表面付近に集束させて実施されることを特徴とする
請求項１に記載のセラミックス誘電体厚膜コンデンサの
製造方法。 - 【請求項３】セラミックス系誘電体厚膜層を形成する工
程において、加熱焼成が、加熱し昇温したガスを堆積層
の表面に吹き付けることによって実施されることを特徴
とする請求項１に記載のセラミックス誘電体厚膜コンデ
ンサの製造方法。 - 【請求項４】セラミックス系誘電体厚膜層を形成する工
程において、第１の電極層上に、セラミックス系誘電体
微粒子を堆積させ、その直後に加熱用ビームを用いて堆
積層の表面を加熱して焼成することを特徴とする請求項
１に記載のセラミックス誘電体厚膜コンデンサの製造方
法。 - 【請求項５】第１、第２の電極層がAg、Au、Pd、Pt等の
導電膜用金属または該金属の合金の微粒子から成ること
を特徴とする請求項１に記載のセラミックス誘電体厚膜
コンデンサの製造方法。 - 【請求項６】第１、第２の電極層がCu、Ni等の集積回路
配線用金属またはそれらの合金の微粒子から成ることを
特徴とする請求項１に記載のセラミックス誘電体厚膜コ
ンデンサの製造方法。 - 【請求項７】基板をガスデポジション膜形成室に配置
し、導電性材料の微粒子をガス中に浮遊させてエアゾー
ル化し、噴射ノズルを介して高速で上記基板上に噴射し
て堆積させ第１の電極層を形成する工程と； こうして形成した第１の電極層上に、粒径が１μｍ以下
のセラミックス系誘電体微粒子をガス中に浮遊させてエ
アゾール化し、噴射ノズルを介して高速で噴射して堆積
させ、第１の電極層の融点以下の温度で加熱焼成して厚
さ１〜20μｍのセラミックス系誘電体厚膜層を形成する
工程と； こうして形成したセラミックス系誘電体厚膜層上に、耐
熱性、耐絶縁性の高分子材料層を厚さ0.5〜10μｍに形
成する工程と； こうして形成したセラミックス系誘電体厚膜層上に、導
電性材料の微粒子をガス中に浮遊させてエアゾール化
し、噴射ノズルを介して高速で上記基板上に噴射して堆
積させ、第２の電極層を形成する工程と から成ることを特徴とするセラミックス誘電体厚膜コン
デンサの製造方法。 - 【請求項８】基板上に、ガスデポジション法により形成
した第１の電極層と、ガスでボジョン法により形成した
厚さ１〜20μｍのセラミックス系誘電体厚膜層と、厚さ
0.5〜10μｍの耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層と、ガ
スデポジション法により形成した第２の電極層とを順次
重ねて成るコンデンサ組立体を少なくとも一組有するこ
とを特徴とするセラミックス誘電体厚膜コンデンサ。 - 【請求項９】ガスデポジション膜形成室と、ガスデポジ
ション膜形成室内に配置され、基板移動系及び基板加熱
系を備えた基板ホルダと、基板ホルダ上に基板に対向し
て位置決めされ、セラミックス系誘電体厚膜層を構成す
るセラミックス系誘電体微粒子を基板に向けて噴射する
噴射ノズルと、セラミックス系誘電体微粒子をガス中に
浮遊させてエアゾール化した状態でセラミックス系誘電
体微粒子噴射ノズルに供給するセラミックス系誘電体微
粒子搬送系と、基板ホルダ上に基板に対向して位置決め
され、電極層を構成する導電性材料の微粒子を基板に向
けて噴射する噴射ノズルと、導電性材料の微粒子をガス
中に浮遊させてエアゾール化した状態で導電性材料微粒
子噴射ノズルに供給する導電性材料微粒子搬送系と、基
板ホルダ上に基板に加熱用ビームを照射する加熱用ビー
ム照射手段とを有し、セラミックス系誘電体厚膜層及び
電極層を同一のガスデポジション膜形成室手順次形成で
きるように構成したことを特徴とするセラミックス誘電
体厚膜コンデンサの製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02315819A JP3084286B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | セラミツクス誘電体厚膜コンデンサ、その製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02315819A JP3084286B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | セラミツクス誘電体厚膜コンデンサ、その製造方法および製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04188503A JPH04188503A (ja) | 1992-07-07 |
| JP3084286B2 true JP3084286B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=18069941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02315819A Expired - Lifetime JP3084286B2 (ja) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | セラミツクス誘電体厚膜コンデンサ、その製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084286B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014067850A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | コンデンサ製造装置及び積層コンデンサ製造方法 |
| JP2015017306A (ja) * | 2013-07-11 | 2015-01-29 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | インダクタ製造装置およびインダクタ製造方法 |
| JP2015122362A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 電子回路要素の製造装置および製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2001027348A1 (fr) | 1999-10-12 | 2001-04-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Materiau structurel composite, son procede d'elaboration, et appareil a cet usage |
| JP2001181859A (ja) * | 1999-10-12 | 2001-07-03 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | 複合構造物の作製方法および作製装置 |
| JP4925520B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2012-04-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 複合構造物形成用ノズル、複合構造物形成装置および複合構造物形成方法 |
| US7579251B2 (en) | 2003-05-15 | 2009-08-25 | Fujitsu Limited | Aerosol deposition process |
| JP4491214B2 (ja) * | 2003-09-29 | 2010-06-30 | 富士通株式会社 | キャパシタ素子 |
| US7816847B2 (en) | 2004-07-15 | 2010-10-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric electron emitter comprising a polycrystalline substance |
| JP4794227B2 (ja) * | 2004-07-15 | 2011-10-19 | 日本碍子株式会社 | 電子放出素子 |
| JP4949668B2 (ja) * | 2004-12-09 | 2012-06-13 | 富士フイルム株式会社 | セラミックス膜の製造方法及びセラミックス膜を含む構造物 |
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| JP2007088449A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-04-05 | Brother Ind Ltd | 複合材料膜、圧電アクチュエータ、およびインクジェットヘッドの製造方法、並びに圧電アクチュエータ |
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| US7727584B2 (en) | 2007-02-19 | 2010-06-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric device and its manufacturing method |
| US7727585B2 (en) | 2007-02-19 | 2010-06-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Dielectric device and its manufacturing method |
| DE102007015399A1 (de) * | 2007-03-30 | 2008-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer keramischen Mehrlagen-Schaltungsanordnung und entsprechende Mehrlagen-Schaltungsanordnung |
| US8114473B2 (en) | 2007-04-27 | 2012-02-14 | Toto Ltd. | Composite structure and production method thereof |
| JP5392737B2 (ja) * | 2007-05-22 | 2014-01-22 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 脆性材料膜構造体 |
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| JP2010103556A (ja) * | 2009-12-28 | 2010-05-06 | Fujitsu Ltd | 回路基板、電子装置、及び回路基板の製造方法 |
| WO2013035356A1 (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-14 | 日本碍子株式会社 | 結晶製造方法 |
-
1990
- 1990-11-22 JP JP02315819A patent/JP3084286B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2014067850A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | コンデンサ製造装置及び積層コンデンサ製造方法 |
| JP2015017306A (ja) * | 2013-07-11 | 2015-01-29 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | インダクタ製造装置およびインダクタ製造方法 |
| JP2015122362A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-07-02 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 電子回路要素の製造装置および製造方法 |
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|---|---|
| JPH04188503A (ja) | 1992-07-07 |
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