JP3257864B2 - Manufacturing method of capacitor - Google Patents

Manufacturing method of capacitor

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JP3257864B2
JP3257864B2 JP13291993A JP13291993A JP3257864B2 JP 3257864 B2 JP3257864 B2 JP 3257864B2 JP 13291993 A JP13291993 A JP 13291993A JP 13291993 A JP13291993 A JP 13291993A JP 3257864 B2 JP3257864 B2 JP 3257864B2
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metal
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願発明は、コンデンサの製造方
に関し、詳しくは、小型、軽量で、しかも、大きな静
電容量を有するコンデンサを効率よく製造することが可
能なコンデンサの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a capacitor .
More particularly, the present invention relates to a method for manufacturing a capacitor which is capable of efficiently manufacturing a small and lightweight capacitor having a large capacitance.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電子機
器の小型化にともない、電子機器の部品密度が高くな
り、単位容積当りに収納される電子部品数が著しく増大
している。トランジスタやダイオードのような界面の物
理現象に関わる素子は、集積回路技術の進歩により極め
て小型化されているが、コンデンサは、電極面積に静電
容量が比例するという特性を有していることから、静電
容量を低下させることなく小型化を実現することは容易
ではない。特に、1μF以上の静電容量を有するコンデ
ンサの小型化が遅れているのが実情である。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of electronic equipment, the component density of electronic equipment has increased, and the number of electronic parts housed per unit volume has increased significantly. Devices related to physical phenomena at the interface, such as transistors and diodes, have been extremely miniaturized due to advances in integrated circuit technology.However, capacitors have the property that the capacitance is proportional to the electrode area. However, it is not easy to reduce the size without reducing the capacitance. In particular, the fact is that the miniaturization of capacitors having a capacitance of 1 μF or more has been delayed.

【0003】ところで、静電容量を低下させることなく
コンデンサの小型化を実現するための主要な方法として
は、以下に説明するような3つの方法がある。
There are three main methods for reducing the size of a capacitor without lowering the capacitance as described below.

【0004】まず、第1の方法としては、誘電体の誘電
率を大きくする方法がある。誘電率の大きな材料として
は、例えば、BaTiO3に代表されるペロブスカイト
型強誘電体がある。誘電率が数千以上の高誘電率材料を
用いたコンデンサとしては、例えば、高誘電率材料から
なる誘電体層と内部電極層を積層してなる積層セラミッ
クコンデンサがすでに実用されている。この積層セラミ
ックコンデンサは、通常、高誘電率材料の粉末原料を有
機バインダなどと混合してスラリー化し、これを膜状に
成形して誘電体層(膜)を形成し、この誘電体層を内部
電極層と交互に積層した後に、高温で焼成することによ
り製造される。したがって、内部電極材料として、焼成
工程で酸化されにくい銀やパラジウムなどの高価な貴金
属を使用しなければならないこと、高温焼成に多大のエ
ネルギーを要することなどの理由からコスト高となり、
製造工程も複雑になるという問題点がある。また、上記
のようにスラリーを膜状に成形することにより形成され
る誘電体層の厚さは約10μm程度であり、後述の誘電
体層の薄膜化の見地からみて十分に薄膜化することがで
きないという問題点がある。
First, as a first method, there is a method of increasing the dielectric constant of a dielectric. As a material having a large dielectric constant, for example, there is a perovskite ferroelectric represented by BaTiO 3 . As a capacitor using a high-permittivity material having a dielectric constant of several thousands or more, for example, a multilayer ceramic capacitor formed by laminating a dielectric layer made of a high-permittivity material and an internal electrode layer has already been put into practical use. This multilayer ceramic capacitor usually mixes a powder material of a high dielectric constant material with an organic binder or the like to form a slurry, forms the slurry into a film, forms a dielectric layer (film), and places the dielectric layer inside. It is manufactured by firing at a high temperature after alternately laminating with the electrode layers. Therefore, as an internal electrode material, it is necessary to use expensive noble metals such as silver and palladium which are hardly oxidized in the firing step, and the cost is high because high temperature firing requires a lot of energy,
There is a problem that the manufacturing process is complicated. Further, the thickness of the dielectric layer formed by forming the slurry into a film as described above is about 10 μm, and from the viewpoint of thinning the dielectric layer described below, it is possible to make the dielectric layer sufficiently thin. There is a problem that can not be.

【0005】また、第2の方法としては、電極の表面積
を大きくする方法がある。この方法によるコンデンサと
しては、例えば、電解コンデンサ、電気2重層コンデン
サがある。しかし、アルミニウム電解コンデンサやタン
タル電解コンデンサなどの電解コンデンサはその寿命に
限界があるとともに、周波数特性が悪く、さらに、誘電
正接が大きく、有極性であるという問題点がある。ま
た、電気2重層コンデンサは、静電容量あたりの体積を
小さくすることができるものの、電解液を含むため、衝
撃に弱く、しかも使用電圧が低いという問題点がある。
As a second method, there is a method of increasing the surface area of the electrode. Examples of the capacitor according to this method include an electrolytic capacitor and an electric double layer capacitor. However, electrolytic capacitors such as aluminum electrolytic capacitors and tantalum electrolytic capacitors have problems in that they have a limited life, have poor frequency characteristics, a large dielectric loss tangent, and are polar. Further, although the electric double layer capacitor can reduce the volume per capacitance, it has a problem that it is vulnerable to impact and uses a low voltage because it contains an electrolytic solution.

【0006】さらに、第3の方法としては、電極及び誘
電体の厚さを極く薄くする方法がある。誘電体の薄膜化
は、単に誘電体の占める体積を低減して小型化に寄与す
るばかりでなく、同じ電極面積であれば、電極間距離が
小さくなる分だけ静電容量が大きくなるという効果があ
る。この方法による薄膜コンデンサとしては、Ta25
などの酸化物薄膜を蒸着やスパッタリングなどの気相法
により形成して利用したものがある。しかし、この方法
に用いられるTa25などの材料の誘電率は、通常、数
十であり、大容量コンデンサを実現するには至っていな
い。
Further, as a third method, there is a method of making the thickness of the electrode and the dielectric extremely thin. Reducing the thickness of the dielectric does not only reduce the volume occupied by the dielectric but also contributes to miniaturization, but also has the effect of increasing the capacitance by reducing the distance between the electrodes if the electrode area is the same. is there. Ta 2 O 5 is used as a thin film capacitor by this method.
There is an oxide thin film formed by vapor phase method such as vapor deposition and sputtering. However, the dielectric constant of a material such as Ta 2 O 5 used in this method is usually several tens, and a large-capacity capacitor has not been realized.

【0007】また、BaTiO3などの強誘電体をTa2
5などと同様の気相法で薄膜化しようとする試みもあ
るが、薄膜形成時の半導体化を防ぐための雰囲気や組成
の制御が容易ではないこと、結晶性が悪く強誘電性を十
分に発現させることが困難であることなどの理由から、
いまだ大容量コンデンサが得られるには至っていない。
さらに、強誘電体の薄膜化に関しては、セラミックコン
デンサの長所である多層化の技術、あるいは、電解コン
デンサや電気2重層コンデンサがその長所としている大
面積の基体表面への薄膜形成技術も極めて不十分である
と言わざるを得ず、実用化には多大の問題点を包含して
いる。
A ferroelectric such as BaTiO 3 is made of Ta 2
Attempts have been made to reduce the thickness by a vapor phase method similar to that of O 5, but it is not easy to control the atmosphere and composition to prevent the formation of a semiconductor during the formation of the thin film, and the crystallinity is poor and the ferroelectricity is insufficient. Because it is difficult to express
Large capacitors have not yet been obtained.
Furthermore, regarding the thinning of ferroelectrics, the technology of multilayering, which is an advantage of ceramic capacitors, or the technology of forming thin films on the surface of a large-area substrate, which is an advantage of electrolytic capacitors and electric double-layer capacitors, is also extremely insufficient. It has to be said that practical use involves many problems.

【0008】本願発明は、上記問題点を解決するもので
あり、小型かつ軽量で、しかも静電容量が大きコンデ
ンサの製造方法を提供することを目的とする。
[0008] The present invention is intended to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for producing small and lightweight, yet capacitor <br/> capacitors capacitance is greater.

【0009】すなわち、本願発明は、高誘電率材料であ
るペロブスカイト構造を有する複合酸化物を良好な結晶
性のもとで、任意の形状を有しかつ大面積の電極表面上
に均一に形成することが可能で、小型で大きな静電容量
を得ることが可能なコンデンサの製造方法を提供するも
のである。
That is, according to the present invention, a composite oxide having a perovskite structure, which is a high dielectric constant material, is uniformly formed on a large-area electrode surface having an arbitrary shape under favorable crystallinity. Capable of small and large capacitance
And a method of manufacturing a capacitor capable of obtaining the above.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明のコンデンサの製造方法は、金属基体と、
前記金属基体の表面に形成されたチタン(Ti)金属膜
と、前記チタン金属膜の表面に形成された誘電体膜と、
前記誘電体膜の表面に形成された導体膜と、前記導体膜
と導通する一方の外部電極及び前記金属基体または前記
チタン金属膜と導通する他方の外部電極とを具備するコ
ンデンサの製造方法であって、 (a) 表面に溝または穴を形成することにより表面積を増
大させるとともに、表面の少なくとも一部にチタン金属
膜を形成した金属基体を、カルシウム(Ca),ストロ
ンチウム(Sr),バリウム(Ba),鉛(Pb),チ
タン(Ti),ジルコニウム(Zr)からなる元素群よ
り選ばれた少なくとも1種を0.1mol/l以上含有
pH13以上の処理水溶液に浸漬し、前記処理水溶液
中に配設された任意の電極と前記金属基体の間に通電す
ることにより電解処理を施しつつ、50℃以上の温度で
水熱処理して、前記チタン金属膜の表面に、誘電体膜と
して、一般式:XYO3(但し、X=Ca,Sr,B
a,Pb、Y=Ti,Zr)で表されるペロブスカイト
型複合酸化物膜を形成する工程と、 (b) 前記ペロブスカイト型複合酸化物膜の表面に導体膜
を形成する工程と、 (c) 前記導体膜と導通する一方の外部電極及び前記金属
基体またはその表面に形成された前記チタン金属膜と導
通する他方の外部電極を形成する工程と を具備すること
を特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a capacitor according to the present invention comprises the steps of :
Titanium (Ti) metal film formed on the surface of the metal base
And a dielectric film formed on the surface of the titanium metal film,
A conductive film formed on the surface of the dielectric film, and the conductive film
One of the external electrodes and the metal substrate or
A core having the other external electrode which is in conduction with the titanium metal film;
A method of manufacturing a capacitor, comprising: (a) forming a groove or a hole in a surface to increase a surface area, and forming a metal substrate having a titanium metal film formed on at least a part of a surface thereof by using calcium (Ca), strontium ( At least one element selected from the group consisting of Sr), barium (Ba), lead (Pb), titanium (Ti), and zirconium (Zr) in an amount of 0.1 mol / l or more;
immersed in a treatment aqueous solution having a pH of 13 or more ,
A current is passed between any of the electrodes disposed therein and the metal substrate.
Hydrothermal treatment at a temperature of 50 ° C. or higher while performing electrolytic treatment, thereby forming a dielectric film on the surface of the titanium metal film by the general formula: XYO 3 (where X = Ca, Sr, B
a, Pb, forming a Y = Ti, perovskite complex oxide film represented by Zr), forming a conductive film on the surface of the (b) the perovskite-type composite oxide film, (c) characterized by comprising the step of forming the other external electrode conducting with one external electrode and the metal substrate or the titanium metal film formed on the surface to conduct with the conductive film.

【0011】[0011]

【作用】本願発明のコンデンサの製造方法においては、
表面に溝または穴を形成することにより表面積を増大さ
せるとともに、表面の少なくとも一部にチタン金属膜を
形成した金属基体を、Ca,Sr,Ba,Pb,Ti,
Zrからなる元素群より選ばれた少なくとも1種を含有
する処理水溶液中に浸漬し、処理水溶液中に配設された
任意の電極と金属基体の間に通電することにより電解処
理を施しつつ、水熱処理を行い、チタン金属膜の表面
に、誘電体膜として、一般式:XYO3(但し、X=C
a,Sr,Ba,Pb、Y=Ti,Zr)で表されるペ
ロブスカイト型複合酸化物膜を形成するようにしている
ので、大面積で任意の形状の金属基体の表面に形成され
たチタン金属膜の表面上に、高誘電率材料であるペロブ
スカイト構造を有する複合酸化物を容易に、かつ確実に
形成することが可能になり、小型で静電容量の大きなコ
ンデンサを効率よく低コストで製造することが可能にな
る。
In the method of manufacturing a capacitor according to the present invention,
By forming grooves or holes in the surface to increase the surface area, a metal substrate having a titanium metal film formed on at least a part of the surface is made of Ca, Sr, Ba, Pb, Ti,
Immersed in a treatment aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of Zr , and disposed in the treatment aqueous solution.
By applying a current between any electrode and the metal substrate,
Hydrothermal treatment is performed while applying a treatment to the surface of the titanium metal film as a dielectric film of the general formula: XYO 3 (where X = C
a, Sr, Ba, Pb, Y = Ti, Zr) to form a perovskite-type composite oxide film .
Therefore, a complex oxide having a perovskite structure, which is a high dielectric constant material, is easily and reliably formed on the surface of a titanium metal film formed on the surface of a metal substrate having a large area and an arbitrary shape. It is possible to efficiently manufacture a small-sized capacitor having a large capacitance at a low cost.

【0012】また、本願発明の方法により製造されるコ
ンデンサにおいては、表面にチタン金属膜が形成され
た、表面積の大きい金属基体に誘電体膜が形成され、さ
らにこの誘電体膜上に導体膜(電極)が形成された構造
を有していることから、金属基体の大型化を招くことな
く、誘電体膜の面積及び導体膜(電極)の面積を増大さ
せることが可能になり、大きな静電容量を実現すること
が可能になる。
Further, a core manufactured by the method of the present invention is used.
In the capacitor, a titanium metal film is formed on the surface.
A dielectric film is formed on a metal substrate having a large surface area.
Furthermore, a structure in which a conductor film (electrode) is formed on this dielectric film
The size of the metal substrate
Increase the area of the dielectric film and the area of the conductor film (electrode).
To achieve high capacitance.
Becomes possible.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本願発明の実施例を示すことにより、
発明の特徴をさらに詳しく説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The features of the invention will be described in more detail.

【0014】まず、純度99.5%以上のCu金属を、
図2に示すように、長さ(L)3.0mm,幅(W)2.
0mm,高さ(H)2.0mmのチップ状に整形した
First, Cu metal having a purity of 99.5% or more is
As shown in FIG. 2, length (L) is 3.0 mm and width (W) is 2.
It was shaped into a chip having a height of 0 mm and a height (H) of 2.0 mm .

【0015】それから、図3に示すように、Cu金属チ
ップの長さ方向に垂直な溝1(幅(G)50μm、深さ
(D)1.00mm、ピッチ(互に隣接する2つの溝1の
間の距離)(P)50μm)を形成することにより金属
基体(Cu金属基体)Aを作製した。
Then, as shown in FIG. 3, a groove 1 (width (G) 50 μm, depth (D) 1.00 mm, pitch (two adjacent two A metal substrate (Cu metal substrate) A was prepared by forming (distance between grooves 1) (P) 50 μm).

【0016】そして、金属基体Aの表面の微小な加工傷
を除くために、金属基体Aを処理液(蒸留水90重量部
+リン酸20重量部)中に入れて、金属基体Aを陽極、
Cu板を陰極として5V,10秒間の電解研磨を施し
た。
Then, in order to remove minute processing scratches on the surface of the metal substrate A, the metal substrate A is put into a treatment liquid (90 parts by weight of distilled water + 20 parts by weight of phosphoric acid),
Using a Cu plate as a cathode, electrolytic polishing was performed at 5 V for 10 seconds.

【0017】次に、溝1の内側の面を含む金属基体Aの
表面全体に、以下に説明する方法により、厚さ1.0μ
mのTiメッキ膜(Ti金属膜)2を形成した。(図
4)。
Next, the entire surface of the metal substrate A including the inner surface of the groove 1 is formed to a thickness of 1.0 μm by the method described below.
An m-thick Ti plating film (Ti metal film) 2 was formed. (FIG. 4).

【0018】 なお、 Tiは、水溶液中では還元され難い
ため、この実施例では、図13に示すような装置を用い
て、ハロゲン化アルカリ金属の溶融物中で金属基体Aの
表面にTiメッキを行った。
[0018] Incidentally, Ti, since hardly reduced in an aqueous solution, in this embodiment, using an apparatus as shown in FIG. 13
The metal substrate A in the alkali metal halide melt.
The surface was plated with Ti.

【0019】金属基体AにTiメッキを施すにあたっ
て、まず、カーボン製のるつぼ16内にフッ化リチウム
(LiF)とフッ化カリウム(KF)の等モル混合物を
入れ、これを500℃に加熱して溶融させた後、K2
iF6を添加して、0.5mol%のTiF6 2-イオンを含
む溶融物17を調製した。
In applying Ti plating to the metal substrate A,
Te, first, placed in a carbon crucible 16 and lithium fluoride (LiF) an equimolar mixture of potassium fluoride (KF), was melted by heating it to 500 ° C., K 2 T
iF 6 was added to prepare a melt 17 containing 0.5 mol% of TiF 6 2-ions.

【0020】次に、上部に白金(Pt)線20を接続し
た白金(Pt)板18及び19と、白金(Pt)線21
を溶融物17中に浸漬し、外部のポテンショスタット2
2と接続した。
Next, platinum (Pt) plates 18 and 19 having a platinum (Pt) wire 20 connected thereto, and a platinum (Pt) wire 21
Is immersed in the melt 17 and the external potentiostat 2
2 was connected.

【0021】それから、溶融物17の温度を500℃に
保持した状態で、白金板18を作用電極、白金板19を
対向電極、白金線21を参照電極とし、作用電極18の
電位を+2.0V(vs.K+/K)とした電解処理を
10分間施すことにより、溶融物17中のTiF6 2-
オンをTiF6 3-イオンに還元した。なお、電位の基準
は、溶融物17中のK+/Kの酸化還元電位とした。
Then, while maintaining the temperature of the melt 17 at 500 ° C., the platinum plate 18 is used as a working electrode, the platinum plate 19 is used as a counter electrode, the platinum wire 21 is used as a reference electrode, and the potential of the working electrode 18 is +2.0 V. by subjecting (vs.K + / K) and the electrolysis for 10 minutes, was reduced TiF 6 2-ions in the melt 17 to TiF 6 3- ions. The reference of the potential was the redox potential of K + / K in the melt 17.

【0022】その後、溶融物17の温度を700℃に上
げ、白金板18に代えて、上部にCu線23を接続した
金属基体(Cu金属基体)Aを溶融物17中に浸漬し、
ポテンショスタット22に接続して作用電極とした。そ
して、その電位を+0.4V(vs.K+/K)として
電解処理を2分間施すことにより、TiF6 3-イオンを
Ti金属に還元して金属基体Aの全表面に厚さ1.0μ
mのTiメッキ膜2(図4)を形成した。なお、ここで
述べた条件下においては、0.5μm/分の速度でTi
メッキ膜2を形成することができた。
Thereafter, the temperature of the melt 17 is raised to 700 ° C., and a metal substrate (Cu metal substrate) A having a Cu wire 23 connected thereon is immersed in the melt 17 instead of the platinum plate 18.
The working electrode was connected to the potentiostat 22. Then, by applying the potential of + 0.4V (vs.K + / K) as the electrolytic treatment for 2 minutes, the thickness of 1.0μ to TiF 6 3- ions are reduced to Ti metal on the entire surface of the metal substrate A
An m-thick Ti plating film 2 (FIG. 4) was formed. It should be noted that under the conditions described here, Ti is applied at a speed of 0.5 μm / min.
The plating film 2 could be formed.

【0023】それから、Tiメッキ膜2の全表面に厚さ
0.2μmのBaTiO 3 膜3を形成した(図5)。な
お、Tiメッキ膜2上へのBaTiO 3 膜3を形成は、
図12に示す装置を用いて、以下に説明する方法により
行った。
The thickness of the entire surface of the Ti plating film 2 is
A 0.2 μm BaTiO 3 film 3 was formed (FIG. 5). What
The formation of the BaTiO 3 film 3 on the Ti plating film 2 is as follows.
Using the apparatus shown in FIG.
went.

【0024】まず、フッ素樹脂(テフロン)製のビーカ
9に、処理水溶液10として、0.5mol/lのBa(O
H) 2 水溶液を、NaOH水溶液を用いてpH14.2
5に調整した水溶液を入れる。
First, a beaker made of fluororesin (Teflon)
9, a 0.5 mol / l Ba (O 2
H) 2 aqueous solution, pH 14.2 using NaOH aqueous solution.
Add the aqueous solution adjusted to 5.

【0025】そして、処理水溶液10中に、金属基体
(Cu金属基体)A及び白金板13を浸漬するととも
に、外部の電源15から、金属基体A及び白金板13に
電力を供給することができるように、一対のフッ素樹脂
コーティングを施した白金線14をチタン金属基体A及
び白金板13に接続する。それから、ビーカ9全体をオ
ートクレーブ12内に設置して密閉する。
Then, the metal substrate is placed in the treatment aqueous solution 10.
(Cu metal substrate) A and platinum plate 13
From the external power supply 15 to the metal base A and the platinum plate 13
A pair of fluoroplastic so that power can be supplied
The coated platinum wire 14 is connected to the titanium metal substrate A and
And a platinum plate 13. Then, the entire beaker 9
It is set in the autoclave 12 and sealed.

【0026】この状態で150℃まで昇温し、その後6
0分間この温度に保持して、水熱処理を行うと同時に、
金属基体Aと白金板13の間(すなわち電極間)に、直
流10Vを印加して定電圧電解処理を施すことにより、
Tiメッキ膜2の表面に誘電体膜(BaTiO 3 多結晶
膜)を形成する。
In this state, the temperature is raised to 150 ° C.
While maintaining this temperature for 0 minutes and performing the hydrothermal treatment,
Directly between the metal base A and the platinum plate 13 (that is, between the electrodes)
By applying a constant voltage electrolytic treatment by applying a current of 10 V,
A dielectric film (BaTiO 3 polycrystal ) is formed on the surface of the Ti plating film 2.
Film).

【0027】次に、水熱処理及び電解処理が施されたチNext, the hydrothermally treated and electrolytically treated
タン金属基体Aを蒸留水中で十分に超音波洗浄した後、After the ultrasonic cleaning of the tin metal substrate A sufficiently in distilled water,
120℃で60分間乾燥する。この方法により、金属基Dry at 120 ° C. for 60 minutes. With this method, the metal base
体Aの全表面に厚さ1.0μmのBaTiO1.0 μm thick BaTiO on the entire surface of body A 3Three 多結晶膜をPolycrystalline film
形成することができた。なお、このBaTiOCould be formed. In addition, this BaTiO 3Three 多結晶Polycrystalline
膜の膜厚は、走査電子顕微鏡の視野内で直接に測定しThe film thickness is measured directly within the field of view of a scanning electron microscope.
た。また、結晶性は、薄膜X線回折法により確認した。Was. The crystallinity was confirmed by a thin film X-ray diffraction method.

【0028】[0028] それから、図6に示すように、BaTiOThen, as shown in FIG.
3Three 膜3の一部分4を除いた部分に低粘度の銀ペーストをA low-viscosity silver paste is applied to the part of the film 3 excluding the part 4
塗布し、これを約600℃で焼き付けることにより導体Apply and bake it at about 600 ° C.
膜(電極)5を形成した。A film (electrode) 5 was formed.

【0029】その後、金属基体Aの一部分(一端面)6Thereafter, a part (one end face) 6 of the metal substrate A
(図6)を、処理液(蒸留水85重量部+フッ酸10重(FIG. 6) was treated with a treatment solution (85 parts by weight of distilled water + 10 parts of hydrofluoric acid).
量部+硝酸5重量部)中に30秒間浸漬してエッチングParts + nitric acid 5 parts by weight) for 30 seconds to etch
を行うことによりBaTiOBaTiO 3Three 膜3及びTiメッキ膜2Film 3 and Ti plating film 2
を取り除き、図1に示すように、金属基体Aの一部分6Is removed, and as shown in FIG.
を露出させることによりコンデンサ素子Bを形成し、金To form a capacitor element B,
属基体Aが露出した端面6と対向する側の端面の導体膜Conductive film on end face opposite to end face 6 where metal base A is exposed
(電極)5上に測定端子7,7を接続した(図7)。The measurement terminals 7, 7 were connected on the (electrode) 5 (FIG. 7).

【0030】上記のようにして作製したコンデンサ素子
の静電容量(周波数1kHz,印加電圧1.0Vrm
s)を測定したところ、その静電容量は0.155μF
であった。
The capacitor element manufactured as described above
B capacitance (frequency 1 kHz, applied voltage 1.0 Vrm
s), the capacitance was 0.155 μF
Met.

【0031】上述の実施例において得られたコンデンサ
素子の静電容量の値は、高誘電率材料の薄膜を平面に形
成して測定した値及び実施例のコンデンサ素子の電極表
面積の計算値から見積もった値に98%の確度で一致し
た。
The capacitor obtained in the above embodiment
The capacitance value of the element is determined by forming a thin film of high dielectric constant material on a flat surface.
Table of electrode values of capacitor elements of Examples
It agrees with the value estimated from the calculated area with 98% accuracy
Was.

【0032】この実施例の方法によれば、上述のよう
に、表面にチタン金属膜が形成された金属基体Aの表面
全体に、厚さ1.0μmのBaTiO 3 多結晶膜(誘電体
膜)を効率よく形成することができた。このように短時
間で溝の内側の表面にまで均一に誘電体膜を形成するこ
とができたのは、液相中の反応を利用していること、及
びその反応温度が通常の溶液反応の温度よりも高いこと
による。
According to the method of this embodiment,
The surface of a metal substrate A having a titanium metal film formed on the surface
A 1.0 μm thick BaTiO 3 polycrystalline film (dielectric
Film) could be formed efficiently. Such a short time
A uniform dielectric film can be formed between the inner surfaces of the grooves.
The reason for this was that the reaction in the liquid phase was used, and
And its reaction temperature is higher than the normal solution reaction temperature
by.

【0033】また、電解処理を施しつつ水熱処理を行う
ようにしているので、電解処理をともなわない場合に比
べて、誘電体膜の形成速度を大幅に向上させることが可
能になる。例えば、電解処理をともなわない誘電体膜の
形成方法では、膜厚0.5μm以上にまで膜を成長さ
せるのに、数時間から数十時間を要するのに対して、電
解処理を伴う誘電体膜の形成方法によれば、膜厚が数μ
m程度の誘電体膜を同程度の時間で形成することが可能
になる。
Further, since the hydrothermal treatment is performed while performing the electrolytic treatment, the formation speed of the dielectric film can be greatly improved as compared with the case without the electrolytic treatment. For example, in a method of forming a dielectric film without electrolytic treatment, it takes several hours to several tens of hours to grow the film to a thickness of 0.5 μm or more, whereas a dielectric film with electrolytic treatment is required. According to the method of forming the film, the film thickness is several μm.
The m order of the dielectric film can be formed at comparable time
become.

【0034】なお、この実施例では、Ba2+イオン源と
して、Ba(OH) 2 を用いているが、Ba 2+ イオン源
は、Ba(OH)2に限らず、その他のBa塩などの物
質を用いることが可能であり、また、アルカリとして
は、NaOHに限らず、KOH,LiOHなどを用いる
ことが可能である。
[0034] In this embodiment, as Ba 2+ ion source is used to Ba (OH) 2, Ba 2+ ion source
Is not limited to Ba (OH) 2 , and other substances such as Ba salt can be used. As the alkali, not only NaOH but also KOH, LiOH and the like can be used.

【0035】また、上記実施例では、金属基体の幅方向
全体に溝を形成した場合について説明したが、本願発明
のコンデンサの製造方法においては、金属基体の表面積
を増大させるために穴を形成することも可能である。ま
た、金属基体に形成する溝や穴の形状形成位置、ピッ
チ、形成方向などについては特に制約はなく、発明の要
旨の範囲内において、種々の変形や応用を加えることが
できる。したがって、例えば、図に示すように、金属
基体Aに平面形状が細長い形状の穴(貫通穴)31を形
成してもよく、さらに、図に示すように、金属基体A
の長手方向と幅方向の2つの方向に互に直交する溝3
2,33を形成して、金属基体Aの表面積をさらに増大
させることも可能である。
In the above embodiment, the case where the groove is formed in the entire width of the metal substrate has been described. However, in the method of manufacturing a capacitor according to the present invention, the surface area of the metal substrate is
It is also possible to form holes to increase the power. Ma
There is no particular limitation on the shape , position, pitch, direction, and the like of the grooves and holes formed in the metal substrate , and various modifications and applications can be made within the scope of the invention. Therefore, for example, as shown in FIG. 8 , an elongated hole (through hole) 31 may be formed in the metal base A as shown in FIG. 8 , and further, as shown in FIG.
Groove 3 orthogonal to two directions of the longitudinal direction and the width direction
2, 33 can be formed to further increase the surface area of the metal substrate A.

【0036】なお、金属基体Aに穴を形成する場合、貫
通穴を形成することも可能であり、また、図10に示す
ように、金属基体Aの途中までの有底の穴34を形成す
ることも可能である。さらに、図11に示すように、金
属基体Aの3つの面から互に直交するような方向に複数
の貫通穴35,36,37を形成することも可能であ
る。
[0036] In the case of forming a hole in the metal substrate A, it is also possible to form the through hole, and as shown in FIG. 10, forming a hole 34 having a bottom to the middle of the metal substrate A It is also possible. Further, as shown in FIG. 11 , it is also possible to form a plurality of through holes 35 , 36 , 37 in directions perpendicular to each other from three surfaces of the metal base A.

【0037】また、上記実施例では金属基体としてCu
金属からなる金属基体を用いた場合について説明した
が、金属基体を構成する材料は、Cuに限られるもので
はなく、上記実施例で示したような形状に加工を行うこ
とが可能な種々の金属材料を用いることができる。
In the above embodiment, the metal substrate is made of Cu.
Although the description has been given of the case where the metal base made of metal is used, the material forming the metal base is not limited to Cu, but may be any of various metals that can be processed into the shape shown in the above embodiment. Materials can be used.

【0038】なお、上記実施例では、導体膜(電極)と
導通する一方の外部電極及び金属基体またはその表面に
形成されたTi金属膜と導通する他方の外部電極を設け
た例を具体的に示していないが、これらの外部電極は、
導体膜及び、金属基体またはその表面に形成されたTi
金属膜の任意の位置(例えば、表面実装などに適した位
置)に、導電ペーストを塗布、焼付けするなどの方法に
より容易に形成することが可能である。なお、外部電極
の代りに端子(広義の外部電極)を取り付けることによ
り端子付きのコンデンサを構成することも可能である。
In the above-described embodiment, an example in which one external electrode that conducts to the conductor film (electrode) and the other external electrode that conducts to the metal substrate or the Ti metal film formed on the surface thereof is provided. Although not shown, these external electrodes
Conductive film and Ti formed on metal substrate or its surface
The conductive paste can be easily formed at an arbitrary position (for example, a position suitable for surface mounting) of the metal film by applying or baking a conductive paste. Note that a capacitor with a terminal can be configured by attaching a terminal (external electrode in a broad sense) instead of the external electrode.

【0039】[0039]

【発明の効果】上述のように、本願発明のコンデンサの
製造方法は、溝または穴を形成してその表面積を増大さ
せるとともに、表面にチタン金属膜を形成してなる金属
基体に電解処理を施しつつ、水熱処理を行うことによ
り、チタン金属膜の表面に、誘電体膜として、ペロブス
カイト型複合酸化物膜を形成し、このペロブスカイト型
複合酸化物膜の表面に導体膜(電極)を形成するように
しているので、任意の形状を有し、かつ大面積の金属基
体のチタン金属膜の表面に、高誘電率材料であるペロブ
スカイト構造を有する複合酸化物を、良好な結晶性のも
とで、均一に形成することが可能になる。したがって、
小型かつ軽量で、しかも静電容量が大きいコンデンサ
を、特に大きな製造コストを必要とすることなく製造す
ることができるようになる
As described above, according to the method for manufacturing a capacitor of the present invention, a groove or a hole is formed to increase the surface area, and a metal substrate having a titanium metal film formed on the surface is subjected to electrolytic treatment. While performing hydrothermal treatment
A perovskite-type composite oxide film is formed as a dielectric film on the surface of the titanium metal film, and a conductor film (electrode) is formed on the surface of the perovskite-type composite oxide film. A complex oxide having a perovskite structure, a high dielectric constant material, can be uniformly formed on the surface of a titanium metal film of a large-area metal substrate with good crystallinity under good crystallinity ing to. Therefore,
A capacitor that is small, lightweight, and has a large capacitance can be manufactured without requiring a particularly large manufacturing cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願発明の一実施例にかかるコンデンサ素子を
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a capacitor element according to an embodiment of the present invention.

【図2】本願発明の一実施例にかかるコンデンサの出発
物質である金属チップ(金属基体)を示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view showing a metal chip (metal substrate) as a starting material of the capacitor according to one embodiment of the present invention.

【図3】溝を形成した金属基体を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a metal base on which a groove is formed.

【図4】表面にTiメッキ膜を形成した状態の金属基体
を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing the metal base in a state where a Ti plating film is formed on the surface.

【図5】表面に誘電体膜を形成した状態の金属基体を示
す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a metal base in a state where a dielectric film is formed on the surface.

【図6】誘電体膜の一部以外の部分に導体膜(電極)を
形成した状態の金属基体を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a metal base in a state where a conductor film (electrode) is formed on a portion other than a part of the dielectric film.

【図7】本願発明の一実施例にかかるコンデンサ素子に
測定端子を取り付けた状態を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a measuring terminal is attached to the capacitor element according to one embodiment of the present invention.

【図8】本願発明の他の実施例における金属基体への穴
の形成例を示す斜視図である。
FIG. 8 shows a hole in a metal substrate in another embodiment of the present invention .
It is a perspective view which shows the example of formation of.

【図9】本願発明のさらに他の実施例における金属基体
への溝の形成例を示す斜視図である。
FIG. 9 shows a metal substrate according to still another embodiment of the present invention .
It is a perspective view which shows the example of formation of the groove | channel to the side.

【図10】本願発明のさらに他の実施例における金属基
体への穴の形成例を示す斜視図である。
FIG. 10 shows a metal substrate according to still another embodiment of the present invention .
It is a perspective view which shows the example of formation of a hole in a body.

【図11】本願発明のさらに他の実施例における金属基
体への穴の形成例を示す斜視図である。
FIG. 11 shows a metal group according to still another embodiment of the present invention .
It is a perspective view which shows the example of formation of a hole in a body.

【図12】本願発明の実施例にかかる水熱処理の方法を
示す図である。
FIG. 12 shows a method of hydrothermal treatment according to an embodiment of the present invention .
FIG.

【図13】本願発明の実施例において用いられているT
iメッキ装置の構成を示す図である。
FIG. 13 shows T used in the embodiment of the present invention .
It is a figure showing composition of an i plating device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 金属基体 1 溝 2 Tiメッキ膜 3 誘電体膜(BaTiO3膜) 5 導体膜(電極) 7 端子(測定端子) 10 処理水溶液 13 白金板(電極)A metal substrate 1 grooves 2 Ti plating film 3 dielectric film (Ba TiO 3 film) 5 conductor film (electrode) 7 pin (measuring terminal) 10 processing solution 13 platinum plate (electrode)

フロントページの続き (72)発明者 伴野 国三郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社 村田製作所内 (72)発明者 吉村 昌弘 神奈川県綾瀬市寺尾中一丁目6番12 (56)参考文献 特開 昭59−8321(JP,A) 特開 平3−162584(JP,A) 特開 昭59−39726(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/00 - 4/10 H01G 4/14 - 4/42 Continued on the front page (72) Inventor Kunisaburo Banno 2-26-10 Tenjin, Nagaokakyo-shi, Kyoto, Japan Murata Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Yoshimura 1-12-12 Teraonaka, Ayase-shi, Kanagawa Prefecture 56 References JP-A-59-8321 (JP, A) JP-A-3-162584 (JP, A) JP-A-59-39726 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name ) H01G 4/00-4/10 H01G 4/14-4/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属基体と、前記金属基体の表面に形成さ
れたチタン(Ti)金属膜と、前記チタン金属膜の表面
に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜の表面に形成さ
れた導体膜と、前記導体膜と導通する一方の外部電極及
び前記金属基体または前記チタン金属膜と導通する他方
の外部電極とを具備するコンデンサの製造方法であっ
て、 (a) 表面に溝または穴を形成することにより表面積を増
大させるとともに、表面の少なくとも一部にチタン金属
膜を形成した金属基体を、カルシウム(Ca),ストロ
ンチウム(Sr),バリウム(Ba),鉛(Pb),チ
タン(Ti),ジルコニウム(Zr)からなる元素群よ
り選ばれた少なくとも1種を0.1mol/l以上含有
pH13以上の処理水溶液に浸漬し、前記処理水溶液
中に配設された任意の電極と前記金属基体の間に通電す
ることにより電解処理を施しつつ、50℃以上の温度で
水熱処理して、前記チタン金属膜の表面に、誘電体膜と
して、一般式:XYO3(但し、X=Ca,Sr,B
a,Pb、Y=Ti,Zr)で表されるペロブスカイト
型複合酸化物膜を形成する工程と、 (b) 前記ペロブスカイト型複合酸化物膜の表面に導体膜
を形成する工程と、 (c) 前記導体膜と導通する一方の外部電極及び前記金属
基体またはその表面に形成された前記チタン金属膜と導
通する他方の外部電極を形成する工程と を具備すること
を特徴とするコンデンサの製造方法。
A metal substrate formed on a surface of the metal substrate;
Titanium metal film and a surface of the titanium metal film
And a dielectric film formed on the surface of the dielectric film.
Conductive film, and one external electrode and
And the other conductive with the metal substrate or the titanium metal film
And a method for manufacturing a capacitor having external electrodes.
Te, (a) with increasing the surface area by forming grooves or holes on the surface, at least a part forming a titanium metal film metallic substrate surface, calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba ), At least one element selected from the group consisting of elements consisting of lead (Pb), titanium (Ti) and zirconium (Zr) in an amount of 0.1 mol / l or more;
immersed in a treatment aqueous solution having a pH of 13 or more ,
A current is passed between any of the electrodes disposed therein and the metal substrate.
Hydrothermal treatment at a temperature of 50 ° C. or more while performing electrolytic treatment, thereby forming a dielectric film on the surface of the titanium metal film by the general formula: XYO 3 (where X = Ca, Sr, B
a, Pb, forming a Y = Ti, perovskite complex oxide film represented by Zr), forming a conductive film on the surface of the (b) the perovskite-type composite oxide film, (c) method for producing a capacitor characterized by comprising the step of forming the other external electrode conducting with one external electrode and the metal substrate or the titanium metal film formed on the surface to conduct with the conductive film.
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