JPS62279621A - コンデンサ用薄膜誘電体材料の製造方法 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は１　コンデンサ用薄膜誘電体材料の製造方法に
関するものであり、小型・軽量化フィルムコンデンサを
、産業上有益に、大量生産することを目的とする。

（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
の高密度化及び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。ところで、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、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
ムの誘電率を太き（、厚さを薄くすることにより単位電
極面積あた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
用される。これらの高分子フィルムの厚さは４〜６μｍ
が普通であるが、近年市場要請により２〜３μｍの厚さ
のポリエチレンテレフタレートのフィルムも製品化され
てはいる。しかしながら、２〜３μｍの厚さの薄物フィ
ルムを工業的規模で生産する場合、そのフィルムの薄さ
からくる多くの技術的問題点がでてくる。

しわの発生を防止しつつ、厚み精度の高い薄物フィルム
を歩留りよく製造加工生産するには、原料ポリマーの精
製、未延伸フィルムの溶融成型、加熱延伸などの各工程
における最適の製造方法、製造条件の選択、製造ライン
の建屋内置囲気の防塵管理、高度の品質管理が必要とな
る。したがって。

薄物フィルムを安価に量産するのは非常に難しく。

フィルム厚みは２μｍ程度が限界と考えられている。さ
らに、２〜３μｍ厚みの薄物フィルムを誘電体としてフ
ィルムコンデンサに加工する際２通常はフィルムの両面
に電極を構成するために真空装置内でアルミニウム金属
の蒸着を行い、いわゆる金属化フィルムとし、帯状に切
り出して素子巻きする加工工程を経るが、フィルムの薄
さからくる技術上の困難度は大きく、生産性の低下をも
たらしている。一方、フィルムコンデンサの誘電体材料
として求められている電気特性は、誘電率が高く温度依
存性が小さいもの、誘電正接が小さく電気絶縁耐圧特性
に優れたものがよい。種々の高分子フィルムが開発され
てはいるが、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピ
レンフィルム以上に電気特性、物理特性、経済性に優れ
た誘電体材料としての有機高分子フィルムはない。高誘
電率を有する高分子フィルム、たとえば最近開発された
ポリフッ化ビニリデンフィルムは、誘電率が８〜９とポ
リエチレンテレフタレートフィルムの誘電率３と比べて
３倍近（大きく、フィルムコンデンサの誘電体材料とし
て有望視されたが、誘電正接が５％と大きく、致命的な
欠点となっている。

以上の問題点を解決するための手段として、有機高分子
フィルムを支持体基板とし、その少な（とも一方の面に
、下部電極としての導電性金属層有機高分子薄膜層、薄
膜誘電体層、及び上部電極としての導電性金属層を順次
積層してなるコンデンサ用薄膜誘電体材料が提案されて
いる。しかしながら、このようなフィルムコンデンサの
誘電体材料として非常に優れた電気特性を有するコンデ
ンサ用薄膜誘電体材料を製造するにおいて、産業上、安
価に５歩留りよく製造する方法がないのが現状である。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは１前記コンデンサ用薄膜誘電体材料の産業
上、有益な製造方法を開発すべく鋭意研究を進めた結果
、有機高分子フィルムを支持体基板とし、その少なくと
も一方の面に下部電極としての導電性金属層、有機高分
子薄膜層、水溶性高分子層、薄膜誘電体層、及び上部電
極としての導電性金属層を順次各層の必要パターンに応
して積層した後、水洗により水溶性高分子層ならびに。

その上の薄膜誘電体層、及び上部電極を一括洗い出すこ
とによって、下部電極を露出させるという本発明に到達
したのである。

以下に１図面を参照して本発明を具体的に説明する。

まず、下部電極は、有機高分子フィルムの長手方向及び
１幅方向に必要な設計で、非蒸着部分が存在するように
電極形成される。導電性金属層としては、アルミニウム
、亜鉛等があげられ、好ましくは、アルミニウムを用い
るのがよい。ただし。

フィルムの長手方向とは、フイ、ルムの巻き取り方向、
フィルムの幅方向とは、長手方向に交差する方向を意味
する。有機高分子フィルム基板（１）上に（第１図）、
コート法または印刷法により。

フィルムの長手方向及び幅方向に、必要な設計で水溶性
高分子層を形成する（第２図）。水溶性高分子層として
は、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルアルコール、メ
チルセルローズ、カルボキシメチルセルローズ、ポリエ
チレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリアクリ
ル酸アミド等があげられ、好ましくは、セルローズ系を
用いるのがよい。形成法としては、どのような方法を用
いてもよいが、好ましくはグラビア印刷法を用いるのが
よい。次にこの上全面に、導電性金属層を蒸着法２　イ
オンプレーティング法あるいはスパッタリング法で形成
し、水洗により水溶性高分子層ならびに、その上の導電
性金属層を洗い出すことによって、下部゛電極（２）を
形成する（第３図）。

あるいはテープマージン法、オイルマージン法において
、下部電極を形成してもよい。この下部電極（２）上に
（第３図）、必要なパターンに応じて、任意の幅で、そ
れぞれの下部電極中央部分に非印刷部分が残るように（
第４図）、有機高分子薄膜層（３）を形成する。有機高
分子薄膜層としては、１ｋＨｚで測定した誘電正接が１
％以下であり、膜厚０．１〜０．７μｍの範囲である熱
可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び両者の混合物を用いるの
がよい。ただし膜厚が０．１μｍ以下では、十分な電気
絶縁抵抗が得られず、膜厚が０．７μｍ以上では、断面
積あたり、大きな静電容量が得られないので実用的でな
い。たとえば、熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、
ポリエチレン、ポリアミド。

ポリエステル等があげられ、熱硬化性樹脂として　・は
、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂。

エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、ウ
レタン樹脂等があげられる。好ましくは。

ポリエステル系樹脂を用いるのがよい。両者の非印刷部
分上に、当該部分よりも広い幅で水溶性高分子層（４）
を形成する　（第５図）。その上全面に、薄膜誘電体層
（５）（第６図）、上部電極（６）としての導電性金属
層（第７図）を蒸着法、イオンプレーティング法あるい
はスパッタリング法を用いて、順次積層する。薄膜誘電
体層としては。

硫化亜鉛、酸化鉛、酸化珪素、酸化チタン、イツトリウ
ム酸化物等があげられ、好ましくは、硫化亜鉛を用いる
がよい。また、その膜厚は、０．１〜０．８μｍの範囲
がよい。ただし膜厚が、０．１μｍ以下では、十分な電
気絶縁抵抗が得られず、膜□厚が０．８μｍ以上では、
膜自身の亀裂を生じ５歩留り率の低下を招く。または、
より高い電気絶縁抵抗及び、誘電特性が望まれる場合に
は、必要に応じて、薄膜誘電体層（５）と上部電極（６
）との間に、有機高分子薄膜層を付加してもよい。次に
。

これらを水洗により、水溶性高分子層（４）ならびに水
溶性高分子層（４）上の薄膜誘電体層（５）及び下部電
極（６）を洗い出し、下部電極を露出させる。連続乾燥
炉に入れ１水分を十分取り除いた後、スリッターにより
、任意の幅で切り出すことによって（７）、コンデンサ
用薄膜誘電体材料を得るのである。これらを所望の容量
単位を得るため、任意の長さで切り出すことによって１
巻き回し型コンデンサ、あるいは、単位容量を切り出し
、積層することよって、チップ型コンデンサを得るので
ある。

以上、有機高分子フィルムを支持体基板とし。

その少なくとも一方の面に、下部電極としての導電性金
属層、有機高分子７ｉ！膜層、薄膜誘電体層。

及び上部電極としての導電性金属層を順次積層してなる
コンデンサ用薄膜誘電体材料を製造するに際して、水溶
性高分子層を形成し、一括洗い出すことによって、下部
電極を露出させることにより。

連続大量生産が可能となり、産業上、有益であり。

かつ歩留りのよい製造が可能となったのである。

（実施例） 以下に、実施例を示して本発明を図面を参照して具体的
に説明する。

実施例１〜５ 支持体基板（１）として５フィルム厚６μｍのポリエス
テルフィルムを用い（第１図）、このフィルムの幅方向
に、１８ｎのピッチ、幅２ｎ＋のパターンで、フィルム
の長手方向に、１０龍のピッチ、幅２ｓｍのパターンで
水溶性高分子層として。

ヒドロキシプロピルセルローズ（ＴＣＩ−Ｅ、Ｐ、。

東京化成）をフィルムの長手方向にグラビア印刷法によ
り、１μｍ形成したく第２図）。次に、この上全面に、
ＡＩを下部電極（２）として、真空蒸着法により０．０
６μｍ蒸着し、水洗により、水溶性高分子層ならびに、
水溶性高分子層上のＡｌを同時に洗い出し、連続乾燥炉
にて水分を蒸発させた（第３図）。次に、有機高分子薄
膜層（３）として、それぞれ下部電極中央部分に２１１
の幅で非印刷部分が残るように、フィルムの長手方向に
。

グラビア印刷法により、ポリエステル樹脂（バイロン２
００．東洋紡）を０．３μｍ形成した（第４図）。つい
で、この非印刷部分の両端に１鶴ずつ重なるように、水
溶性高分子層（４）を１μｍグラビア印刷した（第５図
）。さらに、この有機高分子薄膜層（３）、水溶性高分
子層（４）上全面に、硫化亜鉛薄膜誘電体層（５）を、
ＲＦビイオンプレーティング法より形成した（第６図）
。すなわち９アルゴンをペルジャー内に導入し、真空度
７Ｘ１０−’Ｔｏｒｒに保ち、電圧２ｋＶ、周波数１３
．５６ＭＨｚの高周波電界を１００Ｗ印加しながら、電
子銃により硫化亜鉛蒸発母材を加熱蒸発させ、０．５μ
ｍ形成した。ただし、蒸発母材は。

純度９９．９９％の微粉末をプレス成型し、８００℃で
６時間真空焼結を行ったものを用いた。この硫化亜鉛薄
膜誘電体層（５）上に、上部電極（６）としてＡＩを０
．０６μｍ真空蒸着した（第７図）。

次に、水洗により、水溶性高分子層（４）、ならびに水
溶性高分子層（４）上の薄膜誘電体層（５）及び、上部
電極（６）を一括洗い出し、下部電極（２）を露出させ
た（第８図）。次に、連続乾燥炉に入れ、水分を十分取
り除いた後、スリッターにより２それぞれの下部電極及
び、下部電極間中央部分を切断しく７）２巻き取り、コ
ンデンサ用薄膜誘電体材料を得た。このコンデンサ用薄
膜誘電体材料を、素子巻機にかけて１設計静電容量２０
ｎ、　Ｆ　（実施例１）、４０ｎＦ（実施例２）、６０
ｎＦ（実施例３）、８０ｎＦ（実施例４）、１００ｎＦ
　（実施例５）コンデンサ素子を形成した。これらのコ
ンデンサ素子に、亜鉛溶射により外部電極を形成し、樹
脂モールド後、静電容量（１ｋＨｚで測定）、電気絶縁
抵抗（３０■で測定）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、それぞれサンプ
ル１００点を作成し、その内で、電気絶縁抵抗が、５Ｘ
１０”Ω以上のものを百分率で表したものである。

表　　１゜ １ゴ１＝π （発明の効果） 本発明によれば１次の効果を得ることができる。

（１１従来の金属化フィルムコンデンサと比較して、大
幅に小型化されたコンデンサ用薄膜誘電体材料を、産業
上、安価に製造できる。

（２）従来の薄膜コンデンサと比較して電気絶縁抵抗の
大きい、誘電正接の小さなコンデンサ用薄膜誘電体材料
を歩留りよく、製造できる。

つまり水溶性高分子層を形成し、一括洗い出すことによ
ってコンデンサ用薄膜誘電体材料を形成することより、
従来の方法に比べて、工程が簡略化され大幅なコストダ
ウンが可能となった。また同時に、誘電正接が低く１電
気絶縁抵抗１歩留り率の高いものを、安定して製造する
ことが可能となった。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
ある金属化フィルムに比べて製造加工工程上の取り扱い
はほとんど変わらず、コンデンサ用の全く新規な優れた
薄膜誘電体材料を、産業上有益に製造することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は１本発明の概略図を示すものである。 １　有機高分子フィルム基板 ２　下部電極 ３　有機高分子薄膜層 ４　水溶性斉分子層 ５　薄膜誘電体層 ６　上部電極 ７　切断位置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機高分子フィルムを支持体基板とし、その少な
   くとも一方の面に下部電極としての導電性金属層、有機
   高分子薄膜層、水溶性高分子層、薄膜誘電体層、及び上
   部電極としての導電性金属層を順次各層の必要パターン
   に応じて積層した後、水洗により、水溶性高分子層なら
   びに、その上の薄膜誘電体層、及び上部電極を一括洗い
   出すことによって、下部電極を露出させることを特徴と
   するコンデンサ用薄膜誘電体材料の製造方法。
2. （２）下部電極、薄膜誘電体層及び上部電極が、蒸着法
   、イオンプレーティング法あるいは、スパッタリング法
   により、有機高分子薄膜層及び水溶性高分子層がコート
   法あるいは印刷法により形成されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の製造方法。
3. （３）下部電極が有機高分子フィルムの長手方向及び、
   幅方向に必要な設計で非蒸着部分が存在するように電極
   形成されることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の製造方法。
4. （４）有機高分子薄膜層が、下部電極中央部分に、必要
   なパターンに応じて、任意の幅で、非印刷部分が残るよ
   うに形成されることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の製造方法。
5. （５）水溶性高分子層が非印刷部分上に、当該部分より
   も広い幅で形成されることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の製造方法。
6. （６）薄膜誘電体層が、有機高分子薄膜層、水溶性高分
   子層上全面に形成されることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項または第５項記載の製造方法。
7. （７）上部電極が、薄膜誘電体層上全面に、電極形成さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の製造
   方法。