JPS6224507A - イツトリウム酸化物薄膜誘電体材料 - Google Patents

イツトリウム酸化物薄膜誘電体材料

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JPS6224507A
JPS6224507A JP16330385A JP16330385A JPS6224507A JP S6224507 A JPS6224507 A JP S6224507A JP 16330385 A JP16330385 A JP 16330385A JP 16330385 A JP16330385 A JP 16330385A JP S6224507 A JPS6224507 A JP S6224507A
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JP
Japan
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film
thin film
dielectric
thickness
capacitors
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Pending
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JP16330385A
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English (en)
Inventor
岡 和貴
山下 満弘
渡辺 康光
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Unitika Ltd
Original Assignee
Unitika Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンデンサ用薄膜誘電体材料に関するもので
あり、フィルムコンデンサの大容量小型化・軽量化を目
的とする。
〔従来の技術〕 〔発明が解決しようとする問題点〕機
器の小型・軽量化志向、高集積回路の採用による電子回
路の高密度化あるいは、自動挿入の普及などに伴い、電
子部品に対する小型化の要請がますます強くなってきて
いる。その中にあって。
フィルムコンデンサも同様に小型化へと種々の開発が試
みられている。コンデンサの静電容量は。
誘電体の誘電率と電極面積に比例し、厚さに反比例する
。したがって、従来のフィルムコンデンサの小型化をは
かる場合には、誘電体材料として使用するフィルム誘電
率を大きくするか、または厚さを薄くすることにより、
単位電極面積当りの静電容量を大きくすることが要求さ
れる。一般に。
フィルムコンデンサの誘電体材料としては、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リカーボネートなどからなる高分子フィルムが使用され
ている。これらの高分子フィルムの厚さ4〜6μmが普
通であるが、近年市場要請により厚さ2〜3μmのポリ
エチレンテレフクレートのフィルムも商品化されている
。しかしナカら、厚さ2〜3μmのフィルムを工業的規
模で生産する場合、そのフィルムの薄さから生しる多く
の技術的問題点がある。たとえば、しわの発生を防止し
つつ、厚み精度の高いピンホールの無いフィルムを歩留
りよく製造するには、原料ポリマーの精製、溶融成型、
加熱延伸、製造ラインの建屋内置囲気あるいはその防塵
などに高度の管理が必要となる。したがって、厚さが薄
いフィルムを安価に量産することは非常に難しく、その
ためフィルムの厚み2μm程度が工業生産の限界と考え
られている。
フィルムコンデンサの小型・軽量化の手段としては1例
えば特開昭59−127828.59−127829.
59−127830において、耐熱性プラスチックフィ
ルムの両面上に、互いに異なる端部を残しで蒸着金属電
極を形成し、一方の面には熱硬化性樹脂層、他方の対向
面には耐熱性熱可塑性樹脂層を形成し、これら構成最小
単位を積層したチップ状フィルムコンデンサが提案され
ている。このフィルムコンデンサの誘電体層は。
耐熱性プラスチックフィルムと熱硬化性樹脂層及び耐熱
性熱可塑性樹脂層からなり、かつこの両者が並列結合さ
れた構成となっている。従来のフィルムコンデンサと比
較すれば、静電容量が数倍増加した。しかしながら、新
たに追加された誘電体層が有機樹脂で構成されているた
め、大きな誘電率が期待できないので、フィルムコンデ
ンサの小型・軽量化への要請に対しては不十分なもので
ある。
一方、フィルムコンデンサの小型化・高性能化の有力な
手段としては、高分子フィルム上、または金属箔上に無
機誘電体薄膜を積層した巻回し型コンデンサが提案され
ている。例えば、特開昭52−58855によれば、プ
ラスチックフィルムに金属を両面蒸着し1その少なくと
も片面の金属層の表面に金属酸化物絶縁体を蒸着し、そ
の金属酸化物絶縁体を空気コンデンサのスペーサーとし
て用いることを特徴としたフィルムコンデンサである。
ポリエステルフィルム基板上に31Q 2 W着膜を形
成した場合、かなりの凹凸やピンホールがみられる。そ
こで、この凹凸やピンホールの多いSiO□蒸着膜を空
気コンデンサのスペーサーとして用いることを提案して
いる。また、特公昭58−21814によれば、一方の
電極となる金属箔に無機誘電体薄膜を形成したものと、
他方の電極としてプラスチックフィルムに導電性金属薄
膜を形成したものとを積層し2巻回したことを特徴とす
る巻回し型コンデンサである。アルミ箔上に化学的析出
法、真空蒸着法、スパッタリング法を用いて無機誘電体
を形成し、成膜後温度200°C以上で熱処理を行い、
WI膜の高結晶性、高純度化をはかっている。両者にお
いて明らかなように。
高分子フィルム基板上に真空蒸着法などにより作成した
薄膜は、結晶性の低いピンホールの多い膜であり、膜の
高結晶性、高純度化をはかるには成膜後の高温熱処理に
頼らざるを得ないところが現状である。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、前記の薄膜誘電体の欠点を解消するため
鋭意研究を進めた結果、薄膜誘電体層をRFビイオンブ
レーティング法RFは高周波法を称し、以下RFとする
。)を用いて形成することにより、真空蒸着法などでは
得られない高稠密で高純度化した薄膜誘電体層が得られ
ることを見出し本発明に到達したのである。すなわち本
発明は。
有機高分子フィルムを支持体基板として、その片側表面
に導電性金属の蒸着を施した金属化フィルム上に、真空
系にガスを導入して、真空度10−”〜10−5Tor
r程度(日本真空技術社製 電離真空計にて測定)に保
ち、高周波電界を印加することによりプラズマを発生さ
せるRFビイオンブレーティング法より形成された薄膜
誘電体を積層することより得られるコンデンサ用薄膜誘
電体材料に関するものである。RFビイオンブレーティ
ング法用いることによって、プラズマ中で蒸発原子。
分子が電離ガスと衝突することによってイオン化され、
また反応し、大きなエネルギーを得て基板上で成膜され
る。よって、一時的に非化学量論的な組成で飛び出した
化合物も雰囲気ガスから不足分を補い、化学量論的に安
定なものとなり得るのである。同時に高エネルギーを得
た原子9分子が基板上で成膜するため、高稠密な高付着
強度を有する薄膜が得られるのである。薄膜誘電体層は
Yの酸化物からなり、その膜厚の範囲0.3〜1.0μ
m(日型アネルバ社製 繰返し反射干渉計ナノスコープ
にて測定)において高稠密なものが得られる。膜厚0.
3μm以下の場合には絶縁抵抗に問題があり、1.0μ
m以上の場合には薄膜自身の亀裂をまねく原因となる。
好ましくは、0.8μm程度の膜厚がよい。支持体基板
として用いる有機高分子フィルムは、その上に積層する
薄膜誘電体の形状に大きく影響を与えるため、有機高分
子フィルムの表面粗さ特性が9面積1mm″あたりS 
RzO,5μm以下で、かつS Rffi、0.7μm
(小板研究所製5E−3AKを用い、クリーンベンチ内
においてクラス100以下の雰囲気で測定。SRzは高
い山から10点平均山高さであり、SR□は最大山高さ
を示すものである。)のものを用いる。この高分子フィ
ルムの表面粗さ特性は、好ましくは。
5RzO,3μm以下でかつS RmxO−5/’ I
n以下のものがよい。有機高分子フィルムには、ポリエ
チレンテレフタレートポリプロピレン、ポリスチレン、
ポリカーボネートなどがあるが、好ましくはポリエチレ
ンテレフタレートを用いるのがよい。
また、コンデンサの小型化を計るため1通常はフィルム
厚み2〜25μmのものを使用するが1本発明において
はより小型化を達成するために、好ましくは2〜6μm
のものを用いるのがよい。この高分子フィルムの片側表
面に、In常はAj2の蒸着を膜厚500〜700人施
し金属化フィルムとするが、A1蒸着の膜厚が700Å
以下の場合。
金属化フィルムの表面粗さ特性はAj2蒸着前の高分子
フィルムの表面粗さ特性とほとんど変わらない。
コンデンサ用無機誘電体薄膜を形成するに際して、支持
体基板として以上のごとき平滑な高分子フィルムを用い
、金属化フィルムの片側表面にRFビイオンブレーティ
ング法よりY酸化物を積層することによって、従来の真
空蒸着法などで得られなかった高欄密性、高純度、高付
着強度を有し。
電気特性の非常に優れた薄膜誘電体の形成が可能となり
、従来のフィルムコンデンサの数倍の静電容量が得られ
1本発明によってフィルムコンデンサの大容量小型化を
可能ならしめることは明らかである。
〔実施例〕 以下に実施例を示して2本発明を図面を参照して具体的
に説明する。
実施例1 支持体基板1は、フィルム厚12μm(SRz=0.2
 p m、  S R,、=0.4 p m)のポリエ
ステルフィルムを用い、アセトン中で超音波洗浄を行っ
た後、ボンバード処理(流量比;Ar:0z=10: 
3. 4 X 10−2Torr)を行った。下部電極
2は。
Alをポリエステルフィルム基板上に真空蒸着を行った
。その上にYの酸化物であるYzOii膜誘電体層3を
、非蒸着部分を形成するためのマスクを行い、RFビイ
オンブレーティング法形成した(実施例1)。
すなわち、アルゴン対酸素、3:10流し、ペルジャー
内の真空度7 X 10−5Torrに保ち、電圧2 
KV、周波数13.56MHzの寄周波電界100Wで
印加しながら電子銃によりY、O,蒸発母材を加熱蒸発
させ、形成した。ただし、蒸発母材は純度99.99%
のY2O3微粉末をプレス成型し、約6時間真空焼結を
行ったものを用いた。
比較例としてY z O3薄膜誘電体層3を真空蒸着法
においても作成したく比較例1)。さらにその上に、非
蒸着部分を形成するための適当なマスクを行い、上部電
極4としてA7!を真空蒸着した。
実施例1.比較例1で得られた薄膜コンデンサの静電容
量(l K Hzで測定)、誘電正接(lKHzで測定
)、電気絶縁抵抗(25vの測定)及び歩留り率を測定
した。その結果を表1に示す。ただし。
歩留り率はサンプル100点を作成し、電気絶縁抵抗5
X10’Ω以上のものを百分率で表したものである。
表1に示すごと<、RFイオンプレーティング法で薄膜
誘電体層を作成した場合の方が、真空蒸着法で作成した
場合と比較して誘電正接、電気絶縁抵抗2歩留り率にお
いて優れていることは明らかである。
実施例2 実施例1において薄膜誘電体を作成した条件と同様の方
法で作成し1耐水洗性のテストを行った。
ただし、耐水洗性テスト用サンプルは、金属化フィルム
上に水溶性高分子を塗布し、パターンを形成し、その上
に薄膜誘電体をRFビイオンブレーティング法実施例2
)、真空蒸着法(比較例2)で形成した。そして、イオ
ン交換水を用いて水洗し、水洗後の静電容量(IKHz
T:測定)、誘電正接(IKHzで測定)、電気絶縁抵
抗(25■で測定)2歩留り率を実施例1と同様の条件
で測定した。その結果を表2に示した。
表2より、RFビイオンブレーティング法薄膜誘電体を
形成した方は、水洗工程を経てもほとんど膜質は変化し
ないが、真空蒸着法で作成した方は、誘電特性、物理特
性の低下がみられる。
実施例3 付着強度はクロスカットテープテストによる。
すなわち、金属化フィルム上にRFビイオンブレーティ
ング法薄IJi 誘電体層を形成したもの(実施例3)
、真空蒸着法で形成したちのく比較例3)に、ナイフで
縦横1 w X 1 mmのマス目を100個つくり、
その上にセロテープ(積木化学社製)をはりつけた後そ
のセロテープを剥離して、100個のマス目のうち剥離
しないマス目の個数をもって表示した(密着性試験JI
S−D−2020を適用)。その結果を表3に示す。
表3より、RFビイオンブレーティング法薄膜誘電体を
作成した場合剥離は認められず、付着強度の強い膜であ
ることが証明された。
実施例4 表面粗さ特性が、  S Rz 〜0.11 μm 〜
0.73p m、  S R,、=Q、 34 p m
−1,2p rnの範囲にわたる高分子フィルム(小板
研究所製 5E−3AKで測定)基板上に、RFビイオ
ンブレーティング法て膜厚0.1〜1.4μmのYzO
hFjJ膜を形成して、誘電正接(%)1歩留り率(%
)を測定した。
測定条件は実施例1と同様である。結果を表4に示す。
高分子フィルムの5Rz0.50μm、 、  S R
maO070μmを超えると、誘電正接9歩留り率も大
きく悪化する。好ましくは、5Rz0.3μm以下。
SR,□0.5μm以下である。薄膜誘電体の膜厚0.
3μm以上ない場合には、誘電正接1歩留り率の優れた
ものは得られず、1.0μm以上になると両者の低下が
おこり9局部的な亀裂が発生する。よって、薄膜誘電体
の膜厚0.3〜1.0μmの範囲が適当であり、好まし
くは0.8μm程度である。
有機高分子フィルムの表面粗さ特性において。
面積1mm”当り5Rz0.5μm以下で、かつ5R1
a。
0.7μm以下であることが必要である。
〔発明の効果〕
本発明によれば次の効果を得ることができる。
■ 従来の真空蒸着法で作成された薄膜誘電体材料と比
較して、誘電正接、電気絶縁抵抗の優れたものが得られ
、その結果歩留り率を大きく向上することができる。
■ 従来の真空蒸着法で作成された薄膜誘電体材料と比
較して、耐水洗性、付着強度の優れたものが形成できる
つまり、RFイオンブレーティング法で薄膜誘電体を形
成することより、化学量論的に安定で。
誘電特性に優れた薄膜が形成でき、素子巻き時の不良品
発生率も、薄膜誘電体の付着強度の大幅な向上により大
きく低減することが可能となり、かつ従来のフィルムコ
ンデンサと比較しても、大幅に小型化することができた
。本発明により製造された薄膜誘電体材料は、従来のフ
ィルムコンデンサの誘電体材料である金属フィルムに比
べて、製造加工工程上の取扱いはほとんど変わらず、コ
ンデンサ用の全く新規な優れた薄膜誘電体材料が提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は2本発明のコンデンサ用薄膜誘電体材料の実施
例及び比較例を模式的に示したものである。 1 ポリエステルフィルム基板 2電 極 3 誘電体層 4電 極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  有機高分子フィルムの表面粗さ特性において、面積1
    mm^2あたりSR_z0.5μm以下かつSRma0
    .7μm以下である有機高分子フィルムを支持体基板と
    して、その片側表面に導電性金属の蒸着を施した金属化
    フィルム上に、真空系にガスを導入し真空度10^−^
    2〜10^−^5Torrに保ち、高周波電界を印加す
    ることによりプラズマを発生させるRFイオンプレーテ
    ィング法により、イットリウム酸化物を膜厚の範囲0.
    3〜1.0μmで形成することを特徴とするコンデンサ
    用イットリウム酸化物薄膜誘電体材料。
JP16330385A 1985-07-23 1985-07-23 イツトリウム酸化物薄膜誘電体材料 Pending JPS6224507A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5258886A (en) * 1992-05-25 1993-11-02 C. Itoh Fine Chemical Co., Ltd. Thin film capacitor and apparatus for manufacturing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5258886A (en) * 1992-05-25 1993-11-02 C. Itoh Fine Chemical Co., Ltd. Thin film capacitor and apparatus for manufacturing same

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