JPH04188503A - 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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- JPH04188503A JPH04188503A JP2315819A JP31581990A JPH04188503A JP H04188503 A JPH04188503 A JP H04188503A JP 2315819 A JP2315819 A JP 2315819A JP 31581990 A JP31581990 A JP 31581990A JP H04188503 A JPH04188503 A JP H04188503A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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、ＰｂＴｉ０ｉ、Ｔｉｅ
、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。
いては、基板上にＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉ０ｉ、Ｔｉｅ
、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。
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
。
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。
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１０〜３ＩＩｍ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の厚さか必要とされ、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かある。
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１０〜３ＩＩｍ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の厚さか必要とされ、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かある。
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かあり、しかも製造工程が複雑であ
るという問題もある。
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かあり、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かあるため、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８
５０℃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。
以上の温度に加熱する必要かあるため、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８
５０℃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。
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］
上記の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製品の製造方法は、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、エアゾール化したセラミックス系誘
電体微粒子をノズルを介して高速で基板上に噴射して堆
積させ厚さ１〜２０ＩＩ＋１のセラミックス誘電体厚膜
層を形成することを特徴としている。
るセラミックス誘電体製品の製造方法は、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、エアゾール化したセラミックス系誘
電体微粒子をノズルを介して高速で基板上に噴射して堆
積させ厚さ１〜２０ＩＩ＋１のセラミックス誘電体厚膜
層を形成することを特徴としている。
また、本発明の第２の発明によるセラミックス誘電体製
品の製造方法は、粒径か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、エア
ゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズルを介
して高速で基板上に噴射して堆積させ、その直後に加熱
用ビームを用いて堆積層の表面を加熱することにより焼
成を行って厚さ１〜２０μｍのセラミックス誘電体厚膜
層を形成することを特徴としている。
品の製造方法は、粒径か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、エア
ゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズルを介
して高速で基板上に噴射して堆積させ、その直後に加熱
用ビームを用いて堆積層の表面を加熱することにより焼
成を行って厚さ１〜２０μｍのセラミックス誘電体厚膜
層を形成することを特徴としている。
好ましくは、焼成工程は、集光系を用いて光熱線を堆積
層の表面付近に集束させるが、または、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行われ得
る さらに、本発明の第３の発明によるセラミックス誘電体
製品の製造方法は、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、エ
アゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズルを
介して高速で基板上に噴射して厚さ１〜２０μｍに堆積
させ、その上に耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を厚さ
０．５〜１０μｍに形成することを特徴としている。
層の表面付近に集束させるが、または、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行われ得
る さらに、本発明の第３の発明によるセラミックス誘電体
製品の製造方法は、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、エ
アゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズルを
介して高速で基板上に噴射して厚さ１〜２０μｍに堆積
させ、その上に耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を厚さ
０．５〜１０μｍに形成することを特徴としている。
さらにまた、本発明の第４の発明によるセラミックス誘
電体製品の製造方法は、粒径が］μｍ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
、エアゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズ
ルを介して高速で基板上に噴射して堆積させ、その直後
に加熱用ビームを用いて堆積層の表面を加熱することに
より焼成し、更にその上に耐熱性、耐絶縁性の高分子材
料層を厚さ０．５〜１０μｍに形成することを特徴とし
ている。
電体製品の製造方法は、粒径が］μｍ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
、エアゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズ
ルを介して高速で基板上に噴射して堆積させ、その直後
に加熱用ビームを用いて堆積層の表面を加熱することに
より焼成し、更にその上に耐熱性、耐絶縁性の高分子材
料層を厚さ０．５〜１０μｍに形成することを特徴とし
ている。
本発明の第３及び第４の発明によるセラミックス誘電体
製品の製造方法においては、好ましくは、高分子材料層
は蒸着重合法またはスピンコート法により形成され得る
。
製品の製造方法においては、好ましくは、高分子材料層
は蒸着重合法またはスピンコート法により形成され得る
。
さらにまた、本発明の第５の発明によるセラミックス誘
電体製品の製造方法は、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
、エアゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズ
ルを介して高速で基板上に噴射して堆積させ厚さ］−〜
２０１Ｉｍのセラミックス誘電体厚膜層を形成し、更に
セラミックス誘電体厚膜層の表面に厚さ１〜２０μｍの
電極層を形成することを特徴としている。
電体製品の製造方法は、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
、エアゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズ
ルを介して高速で基板上に噴射して堆積させ厚さ］−〜
２０１Ｉｍのセラミックス誘電体厚膜層を形成し、更に
セラミックス誘電体厚膜層の表面に厚さ１〜２０μｍの
電極層を形成することを特徴としている。
さらにまた、本発明の第６の発明によるセラミックス誘
電体製品の製造方法は、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
、エアゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズ
ルを介して高速で基板上に噴射して厚さ１〜２０μｍに
堆積させ、その上に耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を
厚さ０．５〜ＩＯμｍに形成し、この高分子材料層の上
に厚さ１〜２０μｍの電極層を形成することを特徴とし
ている。
電体製品の製造方法は、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
、エアゾール化したセラミックス系誘電体微粒子をノズ
ルを介して高速で基板上に噴射して厚さ１〜２０μｍに
堆積させ、その上に耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を
厚さ０．５〜ＩＯμｍに形成し、この高分子材料層の上
に厚さ１〜２０μｍの電極層を形成することを特徴とし
ている。
本発明の第５及び第６の各発明によるセラミックス誘電
体製品の製造方法においては、好ましくは、電極層は、
Ａｇ、 Ａｕ、 Ｐｄ５Ｐｔ等の導電膜用金属またはそ
れら金属の合金の微粒子、またはＣｕ、、Ｎｉ等の集積
回路配線用金属またはそれら金属の合金の微粒子を用い
てガスデボジション法により形成され得る。
体製品の製造方法においては、好ましくは、電極層は、
Ａｇ、 Ａｕ、 Ｐｄ５Ｐｔ等の導電膜用金属またはそ
れら金属の合金の微粒子、またはＣｕ、、Ｎｉ等の集積
回路配線用金属またはそれら金属の合金の微粒子を用い
てガスデボジション法により形成され得る。
さらにまた、本発明の第７の発明によるセラミックス誘
電体製品の製造装置は．ガスデボジション膜形成室と、
このカスデポジション膜形成室内部に配置され、基板移
動系と基板加熱系とを備えた基板ホルダと、基板ホルダ
上の基板に対向して位置決めされたセラミックス誘電体
微粒子の噴射ノズルと、この噴射ノズルへセラミックス
誘電体微粒子をガスに浮遊させてエアゾール化した状態
で供給するセラミックス誘電体微粒子搬送系と、基板ホ
ルダ上の基板に加熱用ビームを照射する加熱用ビーム照
射手段とから成ることを特徴としている。
電体製品の製造装置は．ガスデボジション膜形成室と、
このカスデポジション膜形成室内部に配置され、基板移
動系と基板加熱系とを備えた基板ホルダと、基板ホルダ
上の基板に対向して位置決めされたセラミックス誘電体
微粒子の噴射ノズルと、この噴射ノズルへセラミックス
誘電体微粒子をガスに浮遊させてエアゾール化した状態
で供給するセラミックス誘電体微粒子搬送系と、基板ホ
ルダ上の基板に加熱用ビームを照射する加熱用ビーム照
射手段とから成ることを特徴としている。
本発明による装置をセラミックス誘電体厚膜または積層
コンデンサの製造装置として実施する場合には上記構成
に加えてさらに基板ホルダ上の基板に対向して位置決め
された導電性材料の微粒子の噴射ノズル及びこの導電性
材料の微粒子の噴射ノズルに導電性材料の微粒子をガス
に浮遊させてエアゾール化した状態で供給する導電性材
料の微粒子搬送系が設けられる。
コンデンサの製造装置として実施する場合には上記構成
に加えてさらに基板ホルダ上の基板に対向して位置決め
された導電性材料の微粒子の噴射ノズル及びこの導電性
材料の微粒子の噴射ノズルに導電性材料の微粒子をガス
に浮遊させてエアゾール化した状態で供給する導電性材
料の微粒子搬送系が設けられる。
［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てきる。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。
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てきる。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．ガスデボジショ
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線し、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。
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線し、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ボジション法によって直
接基板へ吹き付は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。
接基板へ吹き付は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
デボジション法によって誘電体層を形成した直後に赤外
線１、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
同時に行うことかできる。
デボジション法によって誘電体層を形成した直後に赤外
線１、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
同時に行うことかできる。
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。
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。
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。
る。
実施例では、本発明による方法を、強誘電体材料の代表
的なりａＴｉＯ３（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。
的なりａＴｉＯ３（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
。
され、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はカスデポジション膜形成室
で、このガスデボジション膜形成室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か配置され、
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
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。
で、このガスデボジション膜形成室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か配置され、
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
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＾ｒ
ガスボンベ１７に連結されている。
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＾ｒ
ガスボンベ１７に連結されている。
さらに．ガスデボジション膜形成室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Ｃ０２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００２ レーザビームが導入できるように構成され
ている。
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Ｃ０２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００２ 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はガスデボジション膜形成
室１内を排気するための真空ポンプ、２３はガスデボジ
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はガスデボジ
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て示すように幅５■、長さ２
０ＩＩＩＩＩ１１厚さ０．３ｍｍのアルミナ（Ａｔ ２
０３ ）が用意される。
０ＩＩＩＩＩ１１厚さ０．３ｍｍのアルミナ（Ａｔ ２
０３ ）が用意される。
用意されたアルミナ基板２は第２図に示すガスデボジシ
ョン膜形成室１内の基板ホルダ３に固定される。
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、Ｔ＋ ＋
２０．５．０ ： ２０．５、平均粒径〈１μ眠比表
面積６ 、２ ｍ ２／ ｇ ｓ純度２Ｎ５の特性をも
ツＢａＴｉＯ３の微粒子２０ｇを混合容器ｌＯに入れる
。
コキシド法により作られ、重量比Ｂａ：５９、Ｔ＋ ＋
２０．５．０ ： ２０．５、平均粒径〈１μ眠比表
面積６ 、２ ｍ ２／ ｇ ｓ純度２Ｎ５の特性をも
ツＢａＴｉＯ３の微粒子２０ｇを混合容器ｌＯ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．
２μｍ、比表面積７．２ｍ２７ｇ、純度３Ｎの特性をも
つＡｇ微粒子３５ｇを混合容器１５に入れる。
２μｍ、比表面積７．２ｍ２７ｇ、純度３Ｎの特性をも
つＡｇ微粒子３５ｇを混合容器１５に入れる。
なお、噴射ノズル６の寸法は長さ３酊、幅０．３ｉ＋ｍ
のスリット状であり、また噴射ノズル７の寸法は内径１
．．８ｎｕｎの円管状である。
のスリット状であり、また噴射ノズル７の寸法は内径１
．．８ｎｕｎ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。
９は閉じられる。
真空ポンプ２２を作動してカ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、＾ｒガスポンベ１７からＡｒガスを
６又／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て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、＾ｒガスポンベ１７からＡｒガスを
６又／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て３００℃に加熱しておく。
混合容器】５内に流し込んた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て搬道管１
３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５ ｍｍ／
分の速度でＸ軸方向に移動される。
は浮遊し、Ａｒガスとエアゾール化した状態て搬道管１
３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５ ｍｍ／
分の速度でＸ軸方向に移動される。
従って４分間で長さ２０ｍ１Ｔｌのアルミナ基板２の全
長にわたり第１図に■て示すようにＡｇ微粒子膜２４か
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、
２ｒＩＩＩＩｌである。
長にわたり第１図に■て示すようにＡｇ微粒子膜２４か
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、
２ｒＩＩＩＩｌである。
工 程３ ： ＢａＴｉ０ｉ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Ｂ
ａＴｉ０．の微粒子を噴射して第１図の■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
、ＢａＴｉＯ３の微粒子の噴射は行わす、それ以外の長
さ１７ｍｍの部分に誘電体層２５が形成される。
では、工程２で形成した下部Ａｇ電極層２４の上面にＢ
ａＴｉ０．の微粒子を噴射して第１図の■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
、ＢａＴｉＯ３の微粒子の噴射は行わす、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
作動してガスデボジション膜形成室１を真空排気する。
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
作動してガスデボジション膜形成室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５ｔ／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分て
堆積か行われる。
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分て
堆積か行われる。
また堆積時に、堆積層表面をＣＯ□レーシー振器１９か
らのＣＯ２レーシーームの照射て同時に加熱し、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。
らのＣＯ２レーシーームの照射て同時に加熱し、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ＣＯ
２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。
２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１５μ
ｍである。
ｍ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９０（１℃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９
８０℃であるので、溶けて変形することはない。
スポット加熱で９０（１℃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９
８０℃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ＢａＴ
ｉ０ｉ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２Ｂが形成される。
ｉ０ｉ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２Ｂ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） ４ ｇ及びオキシジアニリン（ＯＤＡ）４
ｇ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 ’Ｃ１，：加Ｍし、
１．７ ＸＩＯ〜３Ｐａ （１，３Ｘｌ０−５Ｔｏｒｒ
）の圧力下でこれらのモノマーを個々に蒸発させ１、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） ４ ｇ及びオキシジアニリン（ＯＤＡ）４
ｇ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 ’Ｃ１，：加Ｍし、
１．７ ＸＩＯ〜３Ｐａ （１，３Ｘｌ０−５Ｔｏｒｒ
）の圧力下でこれらのモノマーを個々に蒸発させ１、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５ｍｌｌ１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５ｍｌｌ１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に示すようなりａＴｉ０３
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２
４と上部電極層２Ｂとの対向面積は２ ｍｎ＋Ｘ １５
ｎ＋ｍ −３０ｍｍ２である。
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２
４と上部電極層２Ｂとの対向面積は２ ｍｎ＋Ｘ １５
ｎ＋ｍ −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。
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てはＢａＴｉＯ３の微
粒子堆積層にＣＯ２レーレーザ器１９からのＣ０２レー
サビームの照射て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
て加熱炉内て昇温、焼成を行うこともてきる。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。
粒子堆積層にＣＯ２レーレーザ器１９からのＣ０２レー
サビームの照射て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
て加熱炉内て昇温、焼成を行うこともてきる。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て
きる。
．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て
きる。
さらにまた、図示実施例では、ガステデポシション法に
よる膜形成（工程２．３．５）をガスデボジション膜形
成室１内において減圧下［０，２６〜０．４ＫＰａ （
２〜３ Ｔｏｒｒ） ］で行っているが．ガスデボジシ
ョン膜形成室コ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。
よる膜形成（工程２．３．５）をガスデボジション膜形
成室１内において減圧下［０，２６〜０．４ＫＰａ （
２〜３ Ｔｏｒｒ） ］で行っているが．ガスデボジシ
ョン膜形成室コ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ｊｌ（交／分）は６，０、
そして形成される膜幅（＋μｍ）は３．３に選択され、
またへｇ微粒子系では混合容器１５内の圧力（ＭＰａ）
は０．２２、ガス流量（見／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ｊｌ（交／分）は６，０、
そして形成される膜幅（＋μｍ）は３．３に選択され、
またへｇ微粒子系では混合容器１５内の圧力（ＭＰａ）
は０．２２、ガス流量（見／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。
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かでき、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か
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二とができる。またこの場
合絶縁膜の積層により絶縁抵抗、耐圧か向上し、コンデ
ンサとしての特性を改善させることができる。
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かでき、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か
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二とができる。またこの場
合絶縁膜の積層により絶縁抵抗、耐圧か向上し、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てき、低ＩＡ暁成
か可能となり、その結果良好な結晶性が得られる。
ドライプロセスで膜を形成することがてき、低ＩＡ暁成
か可能となり、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。
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
環路線図である。 図 中、 １：ガスデボジション膜形成室 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：＾ｒ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 集東レンズ 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 第１図
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
環路線図である。 図 中、 １：ガスデボジション膜形成室 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：＾ｒ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 集東レンズ 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 第１図
Claims (18)
- １．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、エアゾール化した
セラミックス系誘電体微粒子をノズルを介して高速で基
板上に噴射して堆積させ厚さ１〜２０μｍのセラミック
ス誘電体厚膜層を形成することを特徴とするセラミック
ス誘電体製品の製造方法。 - ２．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、エアゾール化した
セラミックス系誘電体微粒子をノズルを介して高速で基
板上に噴射して堆積させ、その直後に加熱用ビームを用
いて堆積層の表面を加熱することにより焼成を行って厚
さ１〜２０μｍのセラミックス誘電体厚膜層を形成する
ことを特徴とするセラミックス誘電体厚膜の製造方法。 - ３．焼成工程が、集光系を用いて光熱線を堆積層の表面
付近に集束させることによって行われる請求項２に記載
の方法。 - ４．焼成工程が、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行われる請求項２に記載の方法
。 - ５．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、エアゾール化した
セラミックス系誘電体微粒子をノズルを介して高速で基
板上に噴射して厚さ１〜２０μｍに堆積させ、その上に
耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を厚さ０．５〜１０μ
ｍに形成することを特徴とするセラミックス誘電体製品
の製造方法。 - ６．高分子材料層が蒸着重合法により形成される請求項
５に記載の方法。 - ７．高分子材料層がスピンコート法により形成される請
求項５に記載の方法。 - ８．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、エアゾール化した
セラミックス系誘電体微粒子をノズルを介して高速で基
板上に噴射して堆積させ、その直後に加熱用ビームを用
いて堆積層の表面を加熱することにより焼成し、更にそ
の上に耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を厚さ０．５〜
１０μｍに形成することを特徴とするセラミックス誘電
体製品の形成方法。 - ９．高分子材料層が蒸着重合法により形成される請求項
８に記載の方法。 - １０．高分子材料層がスピンコート法により形成される
請求項８に記載の方法。 - １１．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、エアゾール化し
たセラミックス系誘電体微粒子をノズルを介して高速で
基板上に噴射して堆積させ厚さ１〜２０μｍのセラミッ
クス誘電体厚膜層を形成し、更にセラミックス誘電体厚
膜層の表面に厚さ１〜２０μｍの電極層を形成すること
を特徴とするセラミックス誘電体製品の製造方法。 - １２．電極層が、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ等の導電膜用
金属またはそれら金属の合金の微粒子を用いてガスデボ
ジション法により形成される請求項１１に記載の方法。 - １３．電極屠が、Ｃｕ、Ｎｉ等の集積回路配線用金属ま
たはそれら金属の合金の微粒子を用いてガスデボジショ
ン法により形成される請求項１１に記載の方法。 - １４．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、エアゾール化し
たセラミックス系誘電体微粒子をノズルを介して高速で
基板上に噴射して厚さ１〜２０μｍに堆積させ、その上
に耐熱性、耐絶縁性の高分子材料層を厚さ０．５〜１０
μｍに形成し、この高分子材料層の上に厚さ１〜２０μ
ｍの電極層を形成することを特徴とするセラミックス誘
電体製品の製造方法。 - １５．電極層が、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ等の導電膜用
金属またはそれら金属の合金の微粒子を用いてガスデボ
ジション法により形成される請求項１４に記載の方法。 - １６．電極層が、Ｃｕ、Ｎｉ等の集積回路配線用金属ま
たはそれら金属の合金の微粒子を用いてガスデボジショ
ン法により形成される請求項１４に記載の方法。 - １７．ガスデボジション膜形成室と、このガスデボジシ
ョン膜形成室内部に配置され、基板移動系と基板加熱系
とを備えた基板ホルダと、基板ホルダ上の基板に対向し
て位置決めされたセラミックス誘電体微粒子の噴射ノズ
ルと、この噴射ノズルへセラミックス誘電体微粒子をガ
スに浮遊させてエアゾール化した状態で供給するセラミ
ックス誘電体微粒子搬送系と、基板ホルダ上の基板に加
熱用ビームを照射する加熱用ビーム照射手段とを有する
ことを特徴とするセラミックス誘電体製品の製造装置。 - １８．ガスデボジション膜形成室と、このガスデボジシ
ョン膜形成室内部に配置され、基板移動系と基板加熱系
とを備えた基板ホルダと、基板ホルダ上の基板に対向し
て位置決めされたセラミックス誘電体微粒子の噴射ノズ
ルと、この噴射ノズルへセラミックス誘電体微粒子をガ
スに浮遊させてエアゾール化した状態で供給するセラミ
ックス誘電体微粒子搬送系と、基板ホルダ上の基板に対
向して位置決めされた導電性材料の微粒子の噴射ノズル
と、この導電性材料の微粒子の噴射ノズルに導電性材料
の微粒子をガスに浮遊させてエアゾール化した状態で供
給する導電性材料の微粒子搬送系と、基板ホルダ上の基
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
有することを特徴とするセラミックス誘電体製品の製造
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)
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