JPH0752699B2 - コンデンサーとその製造方法 - Google Patents

コンデンサーとその製造方法

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JPH0752699B2 JP2106163A JP10616390A JPH0752699B2 JP H0752699 B2 JPH0752699 B2 JP H0752699B2 JP 2106163 A JP2106163 A JP 2106163A JP 10616390 A JP10616390 A JP 10616390A JP H0752699 B2 JPH0752699 B2 JP H0752699B2
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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、コンデンサーおよびその製造方法に関するも
のである。
さらに詳しくは、コンデンサー製造における薄膜電極上
への誘電体薄膜の製造方法に関するものである。
従来の技術 従来、コンデンサー製造における誘電体薄膜の製造に
は、薄膜電極上にポリエステル樹脂やエポキシ樹脂をコ
ートする方法や、ポリエステル薄膜を薄膜電極に挟む方
法が一般的であった。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の方法では、性能が悪く信頼性が十
分得られないことが明かとなった。
すなわち、従来のコーティング方法では、静電容量を大
きくするため、フィルムのコート厚を薄くすると機械的
強度は十分得られているが、ピンホール不良が多数発生
し歩留まりが悪くなったり、さらに耐環境性、耐電圧性
が大幅に劣化することが明らかとなった。
本発明は、このような従来のコンデンサーの欠点に鑑
み、小型で高性能な薄膜コンデンサーを低コストで提供
することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、上述のような従来の欠点を解消するものであ
り、コンデンサー製造における誘電体膜コーティング工
程において、クロロシラン系界面活性剤を用い、化学吸
着法により薄膜電極表面にピンホールフリーで、耐電圧
性の高い分子膜を1層または複数層形成する工程を含む
ことを特徴とする。
すなわち、クロロシラン系界面活性剤より成る化学吸着
単分子膜または化学吸着単分子累積膜で、電極表面を直
接または任意の薄膜を介して間接に覆われていることを
特徴としたコンデンサー、及びその製造方法を提供する
ものである。
作用 本発明においては、化学吸着法を用いることにより、耐
湿性が高く、耐電圧性に優れた、薄膜誘電体材料の形成
が可能であり、小型で高性能なコンデンサーを提供でき
る。
しかも薄膜金属電極用基板に、クロロシラン系界面活性
剤を化学吸着するだけであるため、本発明のコンデンサ
ーを低コストで容易に製造できる。
実施例 以下、実施例を第1〜11図を用いて説明する。
第1図に示すように、例えば圧延法などにより作成され
たコンデンサー用の薄膜電極となる金属(A1,Sn,Cu,あ
るいはそれらを含むステンレスなどの合金)フィルム1
上に、例えば自然酸化膜2等の任意の薄膜を介してもし
くは直接に、化学吸着法によりクロロシラン系界面吸着
剤を吸着させてクロロシラン系界面活性剤よりなる単分
子膜状の誘電体膜3を形成する。
なお、このとき自然酸化膜2の代わりに、前記金属フィ
ルム表面を電解酸化して電解酸化膜を形成しておいた
り、あるいはSiO2やAl2O3などの酸化物薄膜をスパッタ
ー蒸着法などで数千オングストロームの厚みで付けてお
くと、更に高性能なコンデンサーが得られる。
化学吸着条件は、親水性の金属フィルム1を、よく乾燥
した後、例えばクロロシラン系界面活性剤として、直鎖
状の長い炭素鎖を持つCH2=CH−(CH2−SiCl3(n
は整数で10〜25程度が最も扱いやすい)を用い、例えば
n−ヘキサデカン,四塩化炭素及びクロロホルムの混合
重量比80:12:8の混合溶媒に、2×10-3〜5×10-2MOl/l
程度の濃度で溶かした溶液を調整し、前記金属フィルム
1を室温で1時間程度浸漬する。
このとき、前記金属フィルム1は表面に酸化物が形成さ
れていれば親水性であり、表面には−OH基が含まれてい
る。
従って、−SiCl3基と−OHが脱塩酸反応し、 され、第2図に示すように、クロロシラン系界面活性剤
による単分子吸着膜4よりなる誘電体膜3が、20〜30A
の厚みで1層金属フィルム1表面に形成される。
なおこのとき第3図に示したように、例えばヘリウム等
の不活性ガス中で、例えば電子線、X線、ガンマ線、紫
外線、イオン線等のエネルギービームを5〜10Mrad照射
して、表面に並んだビニル基(CH2=CH−)5を架橋6
させることにより、単分子膜4を強化安定化できる。
また第4図に示したように、クロロシラン界面活性剤と
して例えばCF3−(CF2−(CH2−SiCl3(m及び
nは整数で合計10〜25程度が最も扱いやすい)や、CF3
−(CF2−(CH2−O−SiCl3(m及びnは整数
で合計10〜25程度が最も扱いやすい)等フッ素を含む界
面活性剤を用いれば、フッ素を含んだ吸着膜を作成で
き、誘電率を向上させることが可能となる。
さらに、もう少し膜厚を厚くしたい場合には第5図に示
したように、単分子膜4を1層形成した後、例えば室温
でジボラン1Mol/lの濃度のTHF溶液を用い、単分子膜4
の形成された金属フィルムを浸漬し、その後さらに例え
ば水酸化ナトリウム(NaOH)0.1Mol/lの濃度の30%H2O2
水溶液に室温で1時間程度浸漬することにより、単分子
膜の表面のビニル基に水酸基(OH)8を付加させること
ができ、以下前記吸着工程と同じ反応液を用いた化学吸
着工程、及びOH基付加工程を繰り返すことにより、第6
図に示したように誘電体膜として必要な膜厚の単分子累
積膜を得ることができる。
なお、水酸基8の付加工程で、薬品を用いた酸化工程の
代わりに、例えば酸素、窒素または水蒸気等の活性ガス
雰囲気で、例えば電子線、X線、ガンマ線またはイオン
線等の放射線を1〜10Mrad照射すると、ビニル基の部分
にクロロシリル(−SiCl)基に活性なOH基、アミノ基
(NH2)またはイミノ基(NH)等を付加させることがで
き、同じ反応液を用いた化学吸着工程、及びエネルギー
ビーム照射による付加工程を繰り返すことにより、同様
に誘電体膜として必要な膜厚を得ることができる。
またこのとき放射線照射の代わりに、活性ガス雰囲気中
で100W10分程度のプラズマ処理を行なっても、同様の効
果があった。
なお、化学吸着単分子膜の比誘電率を大きくしたい場合
には、クロロシラン系界面活性剤の直鎖状の炭素鎖の一
部に、液晶分子のような分子内ダイポールの大きな化学
構造を含ませてたクロロシラン系界面活性剤を吸着試薬
として用いればよい。
このような液晶分子を有するクロロシラン系界面活性剤
としては、例えばネマティック液晶やアゾメチン系、ア
ゾキシ系またはエステル系の強誘電液晶に、炭素鎖を介
してトリクロロシリル基を付加した吸着試薬を用いれ
ば、それぞれ第7図あるいは第8図に示すような単分子
膜を作成できる。(但し第7図および第8図中、R1及び
R2は置換基を表わす。) このとき液晶分子を含む吸着試薬の化学吸着を、予め前
述の単分子累積膜を形成した後で行なえば、最表面に液
晶分子を含む単分子累積膜を作成できる。
また、第7図もしくは第8図における化学吸着用クロロ
シラン系界面活性剤の分子内のR1もしくはR2を、ビニル
基、アセチレン基またはシアノ基としておけば、前述の
薬品で処理して化学吸着を行なう単分子膜累積法あるい
は、放射線照射して化学吸着を行なう単分子膜累積法
で、全ての単分子膜内に液晶分子を含む誘電体膜用単分
子累積膜がえられる。
しかもこのようにして得られた誘電体膜は、各層の単分
子吸着膜を構成している分子の分子内ダイイポールが揃
った状態で作成されているため、極めて比誘電率の高い
誘電体膜が得られる。
また、上述の工程を連続で行なう方法としては、第9図
に示すように、金属インゴット(例えば、AlやAlを含む
合金)11を圧延機12にかけてフィルム化した後、キャプ
スタン13を介して、順次、吸着槽14、洗浄槽15、電子線
照射装置16、吸着槽17、洗浄槽18・・・・・・と繰り返
して処理して、最後に必要とする単分子膜の層数を得た
後、ドラム19で誘電体薄膜の形成されたコンデンサー用
薄膜電極20を巻取る工程を連続して行なうことが可能で
ある。
なお、圧延直後の金属フィルム表面に自然酸化膜が十分
形成されていない場合には、希硝酸などの水溶液に短時
間浸漬する槽を圧延機の後に設置する必要がある。ある
いは吸着工程の前に前記金属フィルム表面を電解酸化す
る工程や、SiO2などの酸化物薄膜をスパッター蒸着する
工程を追加してもよい。
また本実施例では、吸着試薬に付いてはCH2=CH−(C
H2−SiCl3を例に示したが、ビニル基がアセチレン
基またはシアノ基でも良いし、トリクロロシリル基がジ
クロロシリル基またはモノクロロシリル基、あるいはこ
れらに反応基が混合して含まれた試薬を用いることも可
能である。
最後に第10図に示したように、前記誘電体膜の形成され
た薄膜電極を2枚重ねて円筒状に巻き上げるか、第11図
に示たように2枚重ねて圧着して、それぞれにリード電
極22及び23を接続すればコンデンサーが完成される。
なお単分子膜または単分子累積膜の形成された電極に、
グリセリンやエチレングリコールに水やほう酸を数パー
セント溶解した電解液等を挟み込んでおけば、電解コン
デンサーを提供できる。
発明の効果 本発明は、クロロシラン系界面活性剤より成る化学吸着
膜または化学吸着単分子累積膜で、電極表面を直接また
は任意の薄膜を介して間接的に覆われたコンデンサー及
びその製造方法であるため、金属薄膜電極表面に非常に
薄くて比誘電率の高い誘電体膜を、高密度無欠陥でしか
も容易に形成できる効果がある。
また、この誘電体膜は、強力なシロキサン結合を介して
電極表面に結合されているため、耐湿性が高く、耐電圧
性に優れた小型で高性能なコンデンサーをきわめて低コ
ストで提供できる。
さらに、吸着形成された誘電体膜には、分子内ダイポー
ルを大きくするような化学構造(例えばネマティック液
晶分子や強誘電液晶分子など)を組み込むことが可能な
ので、誘電体膜として比誘電率を制御できる効果もあ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は誘電膜として化学吸着単分子膜の形成されたコ
ンデンサー用薄膜電極の概念図、第2図〜第8図は各々
第1図中のA部を分子レベルまで拡大して示す工程概念
図、第9図は誘電体膜が形成されたコンデンサー用薄膜
電極を連続で製造する場合の工場概念図、第10図は本発
明の実施例におけるコンデンサーの斜視図、第11図は同
他の実施例のコンデンサー断面概念図を示す。 1……金属フィルム、2……自然酸化膜、3……誘電体
膜、4……単分子吸着膜、5……ビニル基、7……ネマ
チック液晶部、8……強誘電液晶部。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液晶分子の一部に炭素鎖を介してクロロシ
    リル基を結合したクロロシラン系界面活性剤よりなる化
    学吸着単分子膜で金属電極用フィルム表面が直接または
    任意の薄膜を介して間接的覆われていることを特徴とし
    たコンデンサー。
  2. 【請求項2】液晶分子が、ネマティック液晶であること
    を特徴とする請求項1記載のコンデンサー。
  3. 【請求項3】液晶分子が、強誘電液晶であることを特徴
    とする請求項1記載のコンデンサー。
  4. 【請求項4】強誘電液晶が、アゾメチン系、アゾキシ
    系、またはエステル系の内のいずれかであることを特徴
    とする請求項3記載のコンデンサー。
  5. 【請求項5】非水系の有機溶媒中で、金属電極用フィル
    ム表面に、直接または任意の薄膜を介して間接的に液晶
    分子の一部に炭素鎖を介してクロロシリル基を結合した
    クロロシラン系界面活性剤を化学吸着させ、前記金属電
    極用フィルム表面に前記界面活性剤のクロロシラン基を
    化学結合させて単分子膜を一層形成する工程を含むこと
    を特徴とするコンデンサーの製造方法。
  6. 【請求項6】液晶分子が、ネマティック液晶であること
    を特徴とする請求項5記載のコンデンサーの製造方法。
  7. 【請求項7】液晶分子が、強誘電液晶であることを特徴
    とする請求項5記載のコンデンサーの製造方法。
  8. 【請求項8】強誘電液晶が、アゾメチン系、アゾキシ
    系、またはエステル系の内のいずれかであることを特徴
    とする請求項7記載のコンデンサーの製造方法。
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