KR100307690B1 - 적층체의 제조방법 - Google Patents

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오다기리마사루
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모리시타 요이찌
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 회전하는 지지체(101)상에 수지층 및 금속 박막층을 적층하기에 앞서서, 지지체 상에 띠 형상 물체(220)를 주행시켜서 지지체 상의 이물질을 띠 형상 물체에 부착하여 제거함과 더불어, 띠 형상 물체 상에 수지층 및 금속 박막층을 형성하고 조건 설정한 후에 상기 띠 형상 물체를 제거하며, 이어서 지지체 상에 적층체를 형성한다. 따라서, 본 발명은 간단한 수단으로 지지체 상에 부착된 이물질을 미리 제거할 수 있고, 또한 소망하는 바와 같이 수지층 및 금속 박막층을 형성할 수 있다.

Description

적층체의 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING LAYERED PRODUCT}
본 발명은 수지층과 금속 박막층으로 이루어진 적층체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전하는 지지체 상에 수지층과 금속 박막층을 서로 적층하여 적층체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
수지층을 적층하는 공정과 금속 박막층을 적층하는 공정을 한 단위로 하여, 이것을 회전하는 지지체 상에서 반복함으로써 수지층과 금속 박막층이 서로 적층된 적층체를 제조하는 방법은, 예를 들면 유럽특허공개 제 808667호에 공지되어 있다.
다음으로, 도면을 이용하여 수지층과 금속 박막층의 적층체를 제조하는 방법에 대한 일예를 설명한다.
도 12는 종래 적층체의 제조방법을 실시하기 위한 제조장치의 일예를 모식적으로 나타낸 개략 단면도이다.
적층체 제조장치(900)는 진공조(眞空槽)(901)내에, 회전하는 원통형상의 캔 로울러(910)와 캔 로울러(910)의 주연에 배치된 수지층 형성장치(920), 수지 경화장치(940) 및 금속 박막 형성장치(930)를 갖추고 있다. 상기 진공조(901)내는 진공 펌프(902)에 의해 감압상태로 유지되어 있다.
수지 재료 공급관(921)으로부터 유량 조정밸브(922)에 의해 소정 유량으로 조정된 액체상태의 수지 재료가 수지층 형성장치(920)에 공급된다. 액체상태의 수지 재료는 가열용기(923)에 축적되고 가열되어 증발되어, 회전방향(924)으로 회전하는 가열 로울러(925)의 외표면에 부착되고, 재 증발되어 회전방향(911)으로 회전하는 캔 로울러(910)의 외주면 상에 부착된다.
캔 로울러(910)는 수지 재료의 응축점 이하로 냉각되어 있기 때문에, 부착된 수지 재료는 캔 로울러(910)의 표면에서 냉각되어 수지 재료로 이루어지는 고체상(固體狀)의 수지층을 형성한다.
상기 형성된 수지층은 수지 경화장치(940)에 의해 자외선이 조사되어 경화된다.
이어서, 금속 박막 형성장치(930)에 의해 수지층 표면에 알루미늄 박막이 증착에 의해 형성된다.
이와 같이 캔 로울러(910)가 회전함으로써 캔 로울러(910)의 외주면 상에, 수지층 형성장치(920)에 의한 수지층과, 금속 박막 형성장치(930)에 의한 금속 박막층이 교대로 형성되어, 수지층과 금속 박막층으로 이루어진 적층체를 제조할 수있다.
상기한 방법에 의하면, 수지층 두께가 0.1∼1μm정도, 금속 박막층 두께가 50nm 정도인 것을 제조하는 것이 가능하고, 얻어진 적층체를, 수지층을 유전체 층으로 하는 콘덴서에 응용하면 소형으로 대용량, 저가격의 콘덴서를 제조할 가능성이 있을 것으로 판단하고 개발이 진행되고 있다.
그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기 방법을 실용화하는 데는 해결해야 할 각종 문제가 존재하고 있는 것으로 판명되었다.
우선, 수지층 및 금속 박막층의 각각의 적층 두께가 얇게 되면 될수록 적층체 내부에 침입하는 고체상 이물질의 존재를 무시할 수 없게 된다. 이물질의 침입형태로서는 진공조(901)를 열고서 내부의 각종 장치의 조정 등을 행한 후, 진공조(901)를 닫고서 최초로 적층체를 제조할 때, 캔 로울러(910)의 표면에 미세한 고체상의 이물질이 부착되어 있는 경우가 많다. 도 13은 캔 로울러(910)의 표면에 고체상의 이물질(961)이 부착된 상태에서 적층된 경우의 수지층(951) 및 금속 박막층(952)의 적층 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도시한 바와 같이, 적층 두께가 얇게 되면 각 층의 두께에 대한 이물질의 상대적 크기가 무시할 수 없게 되므로, 얻어지는 적층체의 표면에는 침입된 이물질의 크기 이상의 크기를 갖는 돌기(956)가 형성된다. 또, 이와 같은 돌기 형성부분에서는 수지층이나 금속 박막층의 두께가 불균일하게 되기 쉽다. 따라서, 예를 들면 적층체를 콘덴서로 사용한 경우에는 수지층이 얇게 된 부분의 존재에 의해 콘덴서의 내 전압이 저하되거나,최악의 경우에는 핀 홀(pin hole)이 생겨서 단락되거나 한다. 또한, 금속 박막층이 얇게 되면 그 부분에서 내 전류특성의 저하를 초래하게 된다. 따라서, 이물질의 혼입 가능성이 적은 적층체의 제조방법이 요망된다.
또, 적층체의 용도에 따라서는 그 적층 두께가 소망하는 바와 같이 정확한 것이 특히 요구되는 경우가 있다. 또한, 금속 박막층이 형성되지 않는 절연영역[마진(margin)부라고도 함]을 형성함으로써 동일한 수지층 표면상에 형성된 금속 박막층을 복수의 영역으로 분할하도록 한 경우에도 그 절연영역의 위치, 폭 등이 소망하는 바와 같이 정확한 것이 요구되는 경우가 있다. 예를 들면, 적층체를 콘덴서로 사용하는 경우에는 유전체 층으로 되는 수지층의 두께나 유전체 층으로 되는 부분의 면적을 결정하는 절연영역의 위치 및 폭은, 콘덴서의 정전용량에 직접 영향을 준다. 종래에는 경험과 책상위 계산을 참고로 하여 시행 착오를 겪으면서 제조 조건을 설정하고 있었다. 그러나, 제조시의 환경(분위기)을 항상 일정하게 유지하는 것은 곤란하기 때문에, 동일 조건으로 설정했다 하더라도 항상 동일한 적층체가 얻어진다고는 할 수 없다. 또한, 박막의 실제 적층상태를 책상위 계산에 의해 미리 정확하게 예측하는 것도 한계가 있다. 따라서, 적층체를 제조하기에 앞서서, 수지층 및 금속 박막층, 또한 필요에 따라 절연영역을 실제로 형성하여 보고 그 형성상태를 확인하고, 그것에 기초하여 최적한 제조조건을 설정할 수 있고, 더욱이 최적화 된 때의 환경(분위기)이나 각종 조건이 변경되지 않고 그대로 연속해서 적층체의 제조로 이행할 수 있는 방법이 요망된다.
따라서, 본 발명은 수지 재료를 부착시켜 수지층을 적층하는 공정과, 금속박막층을 적층하는 공정을 한 단위로 하여, 이것을 회전하는 지지체 상에서 소정 회수 반복함으로써 수지층과 금속 박막층으로 이루어지는 적층체를 제조하는 방법에 있어서, 간단한 방법으로 지지체 상에 부착된 이물질을 미리 제거하는 것이 가능한 적층체의 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 적층체의 제조방법에 있어서 적층체를 제조하기에 앞서서, 수지층 및 금속 박막층, 또한 필요에 따라 절연영역을 실제로 형성하여 보고, 그 형성상태를 확인하고 나서 그후 연속하여 적층체를 제조할 수 있는 적층체의 제조방법을 간단한 방법으로 제공하고자 함에 그 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 적층체의 제조방법은, 수지 재료를 부착하여 수지층을 적층하는 공정과 금속 박막층을 적층하는 공정을 한 단위로 하여, 이것을 회전하는 지지체 상에서 소정 회수 반복함으로써 수지층과 금속 박막층으로 이루어지는 적층체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 지지체 상에 수지층 및 금속 박막층을 적층하기에 앞서서, 상기 지지체 상에 띠 형상 물체를 주행시킨 후에 상기 띠 형상 물체를 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 지지체 상에 부착된 이물질을 상기 띠 형상 물체에 부착시켜 제거하는 것이 가능하게 되므로 이물질이 혼입되지 않는 적층체를 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 지지체 상을 주행하는 띠 형상 물체에 수지층 및 금속 박막층, 또한 필요에 따라 절연영역을 실제로 형성하여 보고 그 형성상태를 확인한 후, 필요에 따라 각종 조건을 조정하여 최적화 하고 나서 띠 형상 물체를 제거하고, 그대로 연속하여 지지체 상에 적층체를 제조할 수 있으므로, 소망하는 바와 같은 적층 두께나 절연영역을 갖는 적층체를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 적층체의 제조방법을 실시하기 위한 제조장치의 일예를 모식적으로 나타낸 개략도,
도 2는 도 1에 도시한 수지층 형성장치의 내부구조를 나타낸 개략 단면도,
도 3은 도 1에 도시한 패터닝 재료 부여장치의 정면도,
도 4는 도 3에 나타낸 I-I선의 화살표 방향에서 본 단면도,
도 5는 패터닝 재료 부여장치에 기화된 패터닝 재료를 공급할 경우의 일예를 나타낸 개략도,
도 6은 액상의 패터닝 재료를 미세 구멍에서 분사하는 패터닝 재료 부여장치의 일예를 나타낸 정면도,
도 7은 도 6의 노즐 헤드를 정면에서 본 부분 확대도,
도 8은 도 7에 나타낸 II-II선의 화살표 방향에서 본 부분 확대도,
도 9는 패터닝 재료 부여장치의 후퇴 및 패터닝 재료 부착위치의 이동을 행하기 위한 장치의 일예를 나타낸 개략도,
도 10은 실시예 1에서 얻은 평판 형상의 적층체 모소자(母素子)의 개략 구성을 나타낸 일부 사시도,
도 11은 실시예 1에서 얻은 칩 콘덴서의 개략 구성을 나타낸 사시도,
도 12는 종래 적층체의 제조방법을 실시하기 위한 제조장치의 일예를 모식적으로 나타낸 개략 단면도,
도 13은 캔 로울러의 표면에 고체상의 이물질이 부착된 상태에서 적층된 경우의 수지층 및 금속 박막층의 적층 상태를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 캔 로울러 102 : 회전방향
103 : 금속 박막 형성장치 104 : 진공용기
105 : 진공펌프 106 : 수지 경화장치
107 : 수지 표면 처리장치 108 : 전자선 조사장치
109 : 패터닝 재료 제거장치 110,111 : 격벽(隔璧)
112 : 차폐판, 200 : 색채 측정기
220 : 수지 필름 221 : 풀림(卷出) 로울
222 : 감김(卷取) 로울 223,224 : 가이드 로울
225 : 회전방향 226 : 커터(cutter) 칼
227 : 투과 광량식 두께 측정기 250 ; 수지층 형성장치
251 : 원료 공급관 252 : 가열판 A
253 : 가열 드럼 254 : 가열판 B
255 : 가열판 C 256 : 컵
257a,257b,257c : 차폐판 258 : 주위벽
259 : 하전 입자선 조사장치 260 : 유량 조절밸브
300,300' : 패터닝 재료 부여장치 301 : 미세 구멍
302 : 화살표(피부착면의 진행방향) 303 : 노즐
304 : 용기 310 : 리저브(reserve) 탱크
312 : 기화장치 313 : 액체상태의 패터닝 재료
314a,314b : 밸브 315a,315b : 배관
320 : 노즐 헤드 321 : 미세 구멍
323 : 베이스 플레이트 324 : 피에조(piezo) 압전소자
325 : 피스톤 헤드 326 : 오리피스 플레이트
327 : 액체상태의 패터닝 재료 328 : 실린더
351 : 가동 베이스 352 : 액츄에이터 A
353 : 화살표(이동방향) 354 : 갭(gap) 측정장치
355 : 갭 계측회로 356 : 고정 베이스
357 : 액츄에이터 B 358 : 화살표(이동방향)
359 : 회전 검출회로 400 : 적층체 모소자
401 : 화살표(캔 로울러 외주면의 이동방향)
402 : 소자층 403a,403b : 보강층
404a,404b : 보호층 405a,405b : 절단면
406 : 금속 박막층 407 : 수지층
408 : 절연영역[마진부] 410 : 칩 콘덴서
411a,411b : 외부전극 900 : 적층체 제조장치
901 : 진공조 902 : 진공펌프
910 : 캔 로울러 911 ; 회전방향
920 : 수지층 형성장치 921 : 수지 재료 공급관
922 : 유량 조정밸브 923 : 가열용기
924 : 회전방향 925 : 가열 로울러
930 : 금속 박막 형성장치 940 : 수지 경화장치
951 : 수지층 952 : 금속 박막층
956 : 돌기 961 : 고체상 이물질
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적층체의 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 적층체의 제조방법을 실시하기 위한 제조장치의 일예를 모식적으로 나타낸 개략 단면도이다.
일정한 각속도 또는 선단속도(peripheral speed)로 도면중의 화살표(102) 방향으로 회전하는 캔 로울러(101)의 하부에 금속 박막 형성장치(103)가 배치되고, 이것에 대하여 캔 로울러(101)의 회전방향 하류측에 수지층 형성장치(250)가 배치되어 있다.
또, 본 실시예에서는 금속 박막 형성장치(103)의 상류측에 절연영역(마진)을 형성하기 위한 패터닝 재료 부여장치(300)가, 금속 박막 형성장치(103)와 수지층 형성장치(250) 사이에 패터닝 재료 제거장치(109)가, 수지층 형성장치(250)와 패터닝 재료 부여장치(300) 사이에 수지 경화장치(106) 및 수지 표면 처리장치(107)가 각각 배치되어 있지만, 이들은 필요에 따라 설치하면 된다.
이들 장치는 진공용기(104)내에 수납되고 그 내부는 진공 펌프(105)에 의해 진공으로 보존된다. 진공용기(104)내의 진공도는 2×10-4Torr 정도이다.
캔 로울러(101)의 외주면은 평활하게 바람직하게는 경면(鏡面) 형상으로 마무리되어 있고, 바람직하게는 -20∼40℃, 특히 바람직하게는 -10∼10℃로 냉각되어있다. 회전속도는 자유롭게 설정할 수 있지만, 15∼70rpm 정도, 선단속도는 바람직하게는 20∼200m/min이다. 본 실시 형태에서는 회전하는 지지체로서 원통형상의 드럼으로 이루어지는 캔 로울러(101)를 사용하였지만, 그 이외에 2개 또는 그 이상의 로울러 사이를 회전하는 벨트 형상의 지지체, 또는 회전하는 원반 형상의 지지체 등이어도 된다.
수지층 형성장치(250)는 수지층을 형성하는 수지 재료를 증발 기화 또는 무화(霧化)시켜 캔 로울러(101)의 표면을 향해서 방출한다. 수지 재료는 캔 로울러(101)의 외부면에 부착되어 수지층을 형성한다. 수지 재료로서는 이와 같이 증발기화 또는 무화된 후 퇴적되어 박막을 형성할 수 있지만, 특별하게 한정하지 않으며, 얻어지는 적층체의 용도에 따라서 적절히 선택할 수 있고, 반응성 모노머(monomer) 수지인 것이 바람직하다. 예를 들면, 전자부품 재료 용도로 사용할 경우에는 아크릴레이트(acrylate) 수지 또는 비닐 수지를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 다관능(多官能) (메타( meta)) 아크릴레이트 모노머, 다관능 비닐 에테르 모노머가 바람직하며, 그중에서도 시클로펜타디엔 디메탄올 디아크릴레이트(cyclopentadiene dimethanol diacrylate), 시클로헥산 디메탄올 디비닐 에테르 모노머(cyclohexane dimethanol divinyl ether monomer) 등 또는 이들의 탄화수소기를 치환한 모노머가 전기특성, 내열성, 안정성 등의 점에서 바람직하다. 수지 재료를 비산(飛散)시키는 수단으로서는 히터 등의 가열수단, 초음파 또는 스프레이 등에 의한 기화 또는 무화(霧化)시키는 방법을 이용할 수 있다. 특히, 히터 등의 가열수단에 의해 수지 재료를 증발 기화시키는 방법이 바람직하다.
도 1에 도시한 수지층 형성장치(250)는 반응성 모노머 수지를 가열하여 증발 기화시켜서 수지층을 형성하는 경우의 장치에 대한 일예이고, 도 2는 그 내부 구조를 나타낸 개략 단면도이다.
수지층을 형성하는 액체상의 반응성 모노머는 원료 공급관(251)을 통해서 유량 조정밸브(260)에 의해 유량이 조절되어, 수지층 형성장치(250) 내부에 경사지게 설치된 가열판 A(252)에 방울져 떨어진다. 반응성 모노머는 가열판 A(252)상을 하방으로 흐르면서 가열되어, 그 일부는 증발되며 증발되지 않은 반응성 모노머는 소정의 회전속도로 회전하는 가열드럼(253)상으로 낙하된다. 가열 드럼(253)상의 반응성 모노머는 그 일부는 증발되고, 증발되지 않은 반응성 모노머는 가열판 B(254)상으로 낙하된다. 반응성 모노머는 가열판 B(254)상을 하방으로 흐르면서 그 일부는 증발되고, 증발되지 않은 반응성 모노머는 가열판 C(255)상으로 낙하된다. 반응성 모노머는 가열판 C(255)상을 하방으로 흐르면서 그 일부는 증발되고, 증발되지 않은 반응성 모노머는 컵(256)내로 낙하한다. 컵(256)내의 반응성 모노머는 서서히 증발되어간다. 이상과 같이 증발된 기체상의 반응성 모노머는 주위벽(258) 내부를 상승하여 차폐판(257a,257b,257c)사이를 빠져나가서 캔 로울러(101)의 외주면 상에 도달하여 액화되고 고화되어 수지층을 형성한다. 또, 반응성 모노머를 증발시키는 수단은 상기한 구성에 한정되지 않고 적절히 변경하는 것이 가능하다.
이와 같이 증발 기화된 반응성 모노머를 캔 로울러(101)상에서 액화시켜 수지층을 형성하기 때문에 액체상태의 수지 재료를 직접 캔 로울러(101)상에 도포하는 경우와 달리 표면이 평활하고 극히 얇은 수지층을 얻을 수 있다.
또, 증발된 반응성 모노머가 캔 로울러(101)에 도달하는 과정에서 상기 차폐판(257a,257b,257c)을 설치하여 둠으로써 보다 평활한 표면을 갖는 수지층을 형성할 수 있다. 원료 공급관(251)에 의해 공급된 액체상의 반응성 모노머는 가열판 A(252)에 의해 급격하게 가열되어, 조대(粗大) 입자로 되어 일부가 비산하는 경우가 있다. 그래서, 반응성 모노머의 증발 지점으로부터 캔 로울러 표면의 피부착 지점이 직접 보이지 않도록 차폐판을 설치함으로써, 조대 입자의 부착이 대폭적으로 감소될 수 있기 때문에 수지층 표면은 상당히 평활하게 된다. 따라서, 차폐판의 배치는 상기한 효과가 이루어지면 도 2에 도시한 형상 및 배치에 한정되지 않는다.
또, 본 실시 형태의 수지층 형성장치(250)는 표면이 평활한 수지층을 형성하기 위해, 기화된 반응성 모노머를 하전(荷電)시키기 위하여 반응성 모노머의 통과점에 하전 입자선 조사장치(259)를 설치하고 있다. 하전된 반응성 모노머 입자는 정전인력(靜電引力)에 의해 가속되고 부착시에는 정전력의 미시적인 반발에 의해 먼저 부착된 하전입자 부분을 피하여 부착된다. 이와 같은 작용에 의해 극히 평활한 수지 박막층이 형성된다. 또, 하전 입자선 조사장치는 패터닝 재료 제거장치(109)의 하류측에 있어서 수지층 형성장치(250)의 상류측에서 캔 로울러(101)의 외주면을 향하여 설치되어 피부착 표면을 하전시켜도 된다. 사용하는 수지 재료에 따라서는 하전 입자선 조사장치는 반드시 필요한 것은 아니지만, 특히 점도가 높은 재료를 사용하여 평활화한 박막을 얻는 경우에 하전 입자선의 조사가 유효하다.
하전 입자선 조사장치로서는 반응성 모노머 입자 또는 그 피부착면에 정전하를 부여한 것이면 그 수단은 문제로 되지 않지만, 예를 들면 전자선 조사장치, 이온빔을 조사하는 이온 원(ion source), 프라즈마 원(plasma source) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 금속 박막층은 상당히 얇기 때문에 그것이 형성되는 하지층(下地層) 표면의 형상이 거의 그대로 금속 박막층 표면에 반영된다. 따라서, 이상의 수단에 의해 형성된 수지층은 그 표면이 상당히 평활하기 때문에 그 표면에 형성되는 금속 박막층 표면도 상당히 평활하게 된다.
수지층의 표면 거칠기는 얻어지는 적층체의 용도에 따라서 적절히 결정될 수 있지만, 0.1μm 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.04μm 이하, 특히 바람직하게는 0.02μm 이하이다. 또, 금속 박막층의 표면 거칠기는 0.1μm 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.04μm 이하, 특히 바람직하게는 0.02μm 이하이다. 표면 거칠기가 이것보다 크면 적층체가 사용되는 각종 용도에서 특성의 고도화가 달성될 수 없고, 또한 특성의 불안정화를 초래한다. 예를 들면, 자기 기록매체 용도에서는 고밀도 기록이 곤란하게 되고, 또 표면 조대(粗大) 돌기가 드롭아웃(dropout) 등을 초래하여 기록의 신뢰성이 저하된다. 또, 전자부품 용도에서는 고집적화가 곤란하게 되고, 또한 표면 조대 돌기부에 전계 집중이 발생하여 수지 박막층이 용실(溶失)되거나 금속 박막층이 소실(燒失)되는 등의 일이 초래된다.
또한, 수지층의 표면 거칠기가 수지층의 두께의 1/10 이하, 또한 1/25 이하, 특히 1/50 이하인 것이 바람직하다. 수지층의 표면 거칠기가 수지층의 두께에 대하여 지나치게 크면, 전계나 자계의 집중, 인접 금속 박막층의 평탄화 장해가 생긴다. 또한, 금속 박막층의 표면 거칠기가 수지층의 두께 또는 금속 박막층의 두께의 1/10 이하, 또한 1/25 이하, 특히 1/50 이하인 것이 바람직하다. 금속 박막층의 표면 거칠기가 수지층의 두께 또는 금속 박막층의 두께에 대하여 지나치게 크면, 전계나 자계의 집중, 인접 수지층의 평탄화 장해, 전류의 집중이 생긴다.
또, 본 발명에서 말하는 표면 거칠기는 선단 지름이 1 Oμm인 다이아몬드 침을 사용하고, 측정 하중이 10mg인 접촉식 표면 거칠기 측정기로 측정한 십점(十点)평균 거칠기 Ra이다. 또, 수지층의 표면 거칠기의 측정은 수지층 표면에 직접 접촉 침을 대고, 또한 금속 박막층의 표면 거칠기의 측정은 금속 박막층 표면에 직 접 접촉 침을 대어 측정한 것이다. 또한, 이때 다른 적층부의 영향(예를 들면, 절연영역의 존재에 따른 단차)을 배제하고 측정할 필요가 있는 것은 물론이다.
상기 퇴적된 수지 재료는 필요에 따라서 수지 경화장치(106)에 의해 소망하는 경화도로 경화 처리하여도 된다. 경화처리로서는 수지 재료를 중합 및/또는 가교(架橋)하는 처리를 예시할 수 있다. 수지 경화장치로서는 예를 들면 전자선 조사장치, 자외선 조사장치, 또는 열경화장치 등을 이용할 수 있다. 경화처리의 정도(精度)는 제조하는 적층체의 요구 특성에 의해 적절히 변경하면 되지만, 예를 들면 콘덴서 등의 전자부품용 적층체를 제조하는 것이면, 경화도가 50∼95%, 또한 50∼75%가 될 때까지 경화처리하는 것이 바람직하다. 경화도가 상기 범위보다 작으면, 본 발명의 방법에 의해 얻은 적층체를 프레스하거나 전자부품으로서 회로기판에 실장하거나 하는 공정에서 외력 등이 가해지면 적층체가 쉽게 변형되거나, 금속박막층의 파단(破斷) 또는 단락 등이 생기게 된다. 한편, 경화도가 상기 범위보다 크면, 적층체를 제조한 후에 캔 로울러로부터 원통형의 적층체를 떼어내는 경우, 또는 그후 이것을 프레스하여 평판 형상의 적층체를 얻는 경우 등에 깨어지는 등의 문제가 생기는 경우가 있다. 또, 본 발명의 경화도는 적외분광 광도 측정기로 C=O기(基)의 흡광도와 C=C기(基)(1600 cm-1)의 비를 취하고 각각의 모노머와 경화물의 비의 값을 취해, 감소분 흡광도를 1로부터 뺀 것으로 정의한다.
본 발명에 있어서 수지층의 두께는 특별히 제한하지는 않지만, 1μm 이하, 또한 0.7μm 이하, 특히 0.4μm 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 방법에 의해서 얻어지는 적층체의 소형화·고성능화의 요구에 응답하기 위해서는 수지층의 두께는 얇은 쪽이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 제조방법에 의해 얻어진 적층체를 콘덴서에서 사용하는 경우, 유전체 층으로 되는 수지층은 얇은 쪽이, 콘덴서의 정전용량은 그 두께에 반비례하여 커진다. 또한, 두께가 얇게 되더라도 본 발명의 효과는 달성할 수 있고, 오히려 얇은 경우에 본 발명의 효과가 보다 더 현저하게 발현(發現)한다.
상기 형성된 수지층은 필요에 따라서 수지 표면처리장치(107)에 의해 표면처리된다. 예를 들면, 산소 프라즈마 처리 등을 행하여 수지층 표면을 활성화시켜 금속 박막층과의 접착성을 향상시킬 수 있다.
패터닝 재료 부여장치(300)는 패터닝 재료를 수지층 표면에 소정 형상으로 부착시키기 위한 것이다. 패터닝 재료가 부착된 개소에는 금속 박막은 형성되지 않고 절연영역(마진)으로 된다. 본 실시 형태에서는 패터닝 재료는 캔로울러(101)상에 형성된 수지층 표면에서, 원주방향으로 소정 위치에 소정 형상으로 소정 개수 만큼 부착한다.
패터닝 재료 부여수단은 증발 기화된 패터닝 재료를 미세 구멍으로부터 분사하여 수지 박막 표면에서 액화시키는 방법, 또는 액상의 패터닝 재료를 분사하는 방법 등의 비접촉 부착수단 이외에, 리버스 코트(reverse coat), 다이 코드(die coat) 등의 도포에 의한 방법이 있지만, 본 발명에서는 수지층 표면에 외력이 부여되어 수지층이나 그 아래의 금속 박막층의 변형, 이에 따른 각 층의 파단, 표면 거칠어짐 등이 발생하는 것을 방지하기 위해서 비접촉 부착수단이 바람직하다.
패터닝 재료를 수지 표면에 비접촉으로 부착하는 방법으로서는, 증발 기화시킨 패터닝 재료를 미세 구멍에서 분사시켜 수지층 표면에서 액화시키는 방법, 또는 액상의 패터닝 재료를 미세 구멍에서 분사시켜 부착하는 방법 등이 있다.
도 3은 도 1의 제조장치에서 사용된 패터닝 재료 부여장치의 정면도를 도시한 것이다. 도 3의 패터닝 재료 부여장치(300)는 증발 기화시킨 패터닝 재료를 미세 구멍에서 분사시키는 것으로, 패터닝 재료를 필요충분한 두께로 소정의 범위로 안정시켜 부착할 수 있고, 더구나 구조적으로도 간단하다는 이점을 갖는다.
패터닝 재료 부여장치(300)의 정면에는 미세 구멍(301)이 소정 간격으로 소정 개수 만큼 나란히 배치되어 있다. 미세 구멍(301)이 피부착면으로 되는 캔 로울러(101)의 외주면에 대향하도록, 또한 화살표(302)의 방향이 피부착면의 진행방향과 일치하도록 패터닝 재료 부여장치(300)를 설치한다. 그리고, 미세 구멍(301)에서 기화된 패터닝 재료를 방출함으로써 피부착면에 패터닝 재료가 부착되고 냉각·액화되어 패터닝 재료의 부착막이 형성된다. 따라서, 동 도면의 미세 구멍(301)의 간격과 개수는 수지층 표면에 띠 형상으로 패터닝 재료를 부착시키는 경우의 간격과 그 개수에 대응한다.
도 4는 도 3의 I-I선 화살표 방향에서 본 단면도이다. 미세 구멍(301)은 노즐(303)에 접속되고, 또한 노즐(303)은 용기(304)에 접속되어 있다. 그리고, 본 예에서는 용기(304)에 외부로부터 패터닝 재료가 공급된다.
노즐의 미세 구멍(301)의 형상은 도 3에 도시한 바와 같이 환형(원형)이어도 되지만, 예를 들면 타원형, 긴 구멍형, 구형 등이어도 사용할 수 있다. 이 경우, 미세 구멍의 최대 지름 D는 10∼500μm, 특히 30∼100μm로 하면 적당한 정도의 부착 두께로 경계가 명확한 패터닝 재료의 부착막을 얻을 수 있다. 또, 상기한 각종 형상의 미세 구멍을 복수개 근설(近設)하여 하나의 패터닝 재료 부착위치를 구성하여도 된다. 미세 구멍의 형상, 크기, 수, 배열은 패터닝 재료의 종류, 부착 폭, 피부착면의 주행속도 등의 각종 조건에 따라서 적절히 선택한다.
미세 구멍(301)의 최대 지름을 D, 미세 구멍의 깊이를 L로 하였을 때, L/D를 1∼10, 또한 2∼8, 특히 3∼7로 하는 것이 바람직하다. L/D가 상기 범위보다 작으면, 방출된 패터닝 재료가 넓게 확산되어, 소정의 폭으로 경계가 명확한 부착 막을 얻는 것이 곤란하게 된다. 한편, 상기 범위보다 크면, 패터닝 재료의 확산의 지향성이 지나치게 향상되지 않으면서 미세 구멍의 가공이 곤란하게 되어 코스트(cost)가 상승한다.
패터닝 재료 부여장치(300)로의 패터닝 재료의 공급은 예를 들면 이하와 같게 하는 것이 바람직하다.
도 5는 패터닝 재료 부여장치에 기화된 패터닝 재료를 공급하는 경우에 대한 구성의 일예를 도시한 개략도이다. 액체상태의 패터닝 재료(313)는 리저브 탱크(reserve tank)(310)에 축적되고, 밸브(314a)를 갖는 배관(315a)을 통하여 기화장치(312)에 공급된다. 기화장치(312)는 패터닝 재료를 승온시켜서 기화시킨다. 기체상태의 패터닝 재료는 밸브(314b)를 갖는 배관(315b)을 통하여 패터닝 재료 부여장치(300)의 용기(304)로 전달된다. 그후, 패터닝 재료는 노즐(303) 및 그 미세 구멍(301)을 통해서 피부착면을 향해 방출된다. 이 경우, 배관(315b)과 패터닝 재료 부여장치(300)는 패터닝 재료가 액화되지 않도록 소정 온도로 가열·보온되고 있다. 리저브 탱크(310) 및 기화장치(312)는 진공용기(104)(도 1 참조)의 밖에 설치된다. 본 예에 의하면, 패터닝 재료의 기화를 패터닝 재료 부여장치(300) 이전의 기화장치(312)에서 미리 행하기 때문에, 시간이 경과함에 따라 안정된 패터닝 재료 증기를 얻을 수 있다.
또, 도 5 이외에, 액체상태의 패터닝 재료를 패터닝 재료 부여장치(300)의 용기(304)에 전달하고 용기(304)의 내부에서 기화시키는 구성이어도 된다. 또한, 패터닝 재료 부여장치(300)가 용기(304)를 갖지 않고 기체상태 또는 액체상태의 패터닝 재료를 패터닝 재료 부여장치(300)의 노즐(303)에 직접 전달하여, 액체상태의 것은 거기서 기화시킨 후, 미세 구멍(301)으로부터 방출시키는 구성이어도 된다.
또한, 패터닝 재료의 기화는 분자량이 작은 것부터 기화하는 경향이 있기 때문에, 공정의 최초와 최후에서는 기화된 증기의 성분이 다른 경우도 발생할 수 있다. 따라서, 기화가 안정화되고 나서 패터닝하도록 할 필요가 있다.
패터닝 재료 부여장치의 미세 구멍과 피부착면(수지층 표면) 사이의 거리 Dw(도 1 참조)는, 500μm 이하, 또한 400μm 이하, 특히 300μm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 그 하한은 50μm 이상, 또한 100μm 이상, 특히 200μm 이상인 것이 바람직하다. 상기와 같이, 기화된 패터닝 재료는 미세 구멍으로부터 방출되면 일정한 지향성을 갖으면서 확산한다. 따라서, 패터닝 재료의 부착막을 의도한 폭으로 또한 그 경계가 명확하게 되도록 안정화하여 형성하기 위해서는, 미세 구멍과 피부착면의 거리는 작은 쪽이 바람직하다. 한편, 지나치게 접근하면, 부착막의 두께의 제어가 곤란하게 되거나, 중앙부와 주변부의 부착막의 두께 차가 커지게 되거나, 부착되지 않고 확산하여 버리는 증기의 비율이 많아지거나 한다.
다음으로, 액상의 패터닝 재료를 미세 구멍으로부터 분사시켜 부착하는 방법에 관해서 설명한다.
도 6은 액상의 패터닝 재료를 미세 구멍으로부터 분사시킬 수 있는 패터닝 재료 부여장치에 대한 일예의 정면도를 도시한 것이다. 패터닝 재료 부여장치(300')는 화살표(302)의 방향이 피부착면의 진행방향과 일치하도록 설치된다. 패터닝 재료 부여장치(300')의 정면에는 노즐 헤드(320)가 화살표(302)와 직각을 이루도록 배치되어 있다.
도 7은 도 6의 노즐 헤드(320)를 정면에서 본 부분 확대도를 도시한 것이다. 도면중, 화살표(302)는 도 6의 화살표(302)의 방향과 일치한다. 노즐 헤드의 표면에는 미세 구멍(32l)이 배치되어 있다. 본 예에서는 3개의 미세 구멍을화살표(302)와 약 45°의 각도를 이루도록 소정 간격으로 배치한 것을 1조로 하여, 이것을 노즐 내에서 소정 간격으로 소정 개수 만큼 배치하고 있다. 그리고, 이들 미세 구멍(321)은 이것을 화살표(302)와 수직한 면에 투영시켜 보면 등간격이 되도록 배치되어 있다. 또, 미세 구멍의 배열은 도 6 및 도 7에 도시한 것에 한정되지 않은 것은 물론이다.
도 8은 도 7의 II-II선 화살표 방향에서 본 미세 구멍의 부분 단면도이다.
베이스 플레이트(323)에는 미세 구멍(321)의 위치에 해당하는 부분에 실린더(328)가 가공되어 있고, 해당 실린더(328)에 피에조(piezo) 압전소자(324) 및 피스톤 헤드(325)가 순차로 삽입되어 있다. 베이스 플레이트(323)의 전면에는 오리피스(orifice) 플레이트(326)가 배치되고, 양자 간에 액체상태의 패터닝 재료(327)가 채워져 있다. 미세 구멍(321)의 지름은 적절히 설계할 수 있지만, 예를 들면 70μm 정도이다.
미세 구멍(321)으로부터의 액체상태의 패터닝 재료의 분사는 다음과 같이 하여 행한다. 압전소자(324)의 압전효과에 의해 압전소자(324)를 수축시켜 피스톤 헤드(325)를 도면중 왼쪽 방향으로 후퇴시킨다. 이에 따라, 피스톤 헤드(325)의 전면이 부압(負壓)으로 되어 패터닝 재료(327)가 베이스 플레이트의 실린더(328)내로 흡입된다. 그후, 압전소자를 원래의 상태에 되돌림에 따라 실린더(328)에 축적된 패터닝 재료가 미세 구멍(321)을 통하여 방출된다. 본 방식에서는 패터닝 재료가 액체 방울로 되어 불연속적으로 방출된다. 따라서, 1회의 방출에 의해 패터닝 재료는 피부착면(수지층 표면)에 한 개의 도트(dot)로 부착된다. 1회 당의 패터닝재료의 방출량(액체 방울의 크기) 및 간격을 조정함으로써 패터닝 재료를 연속하는 액체 막으로 부착시킬 수 있다.
본 방식에서는 피부착면(수지층 표면)의 이동방향과 수직한 방향으로 여러개 배열된 미세 구멍으로부터 임의로 선택하여 패터닝 재료를 방출시킬 수 있으므로 패터닝 재료의 부착영역의 변경이 용이하게 된다. 또, 각각의 작동 및 정지가 용이하게 이루어지기 때문에, 띠 형상 이외의 임의 형상(예를 들면, 불연속 형상)으로 패터닝 재료를 부착시키는 것도 용이하다. 또한, 먼저 설명한 기화된 패터닝 재료를 방출시켜 피부착면 상에서 액화시키는 방법과 비교해서, 방출된 패터닝 재료의 지향성이 예리하고, 의도하는 바와 같이 정확히 패터닝 재료를 부착시키는 것이 용이하다. 더구나, 미세 구멍과 피부착면의 거리를 크게 취할 수 있기 때문에(예를 들면, 500μm 정도) 장치 설계의 자유도가 높아지고, 후술하는 패터닝 재료 부여장치의 후퇴라고 하는 정밀한 제어를 간략화할 수 있는 가능성도 있다.
또한, 본 방식에서는 방출된 패터닝 재료의 액체 방울 입자를 대전시켜 방출된 공간에 전장을 형성해 놓는 것이 바람직하다. 전장의 방향을 미세 구멍으로부터 피부착면을 향해서 일치시키면, 패터닝 재료의 액체 방울 입자는 피부착면 표면을 향하여 가속된다. 따라서, 방출된 패터닝 재료 입자의 지향성이 예리하게 되고, 또한 미세 구멍과 피부착면의 거리를 더욱 확대하는 것이 가능하다. 또한, 전장의 방향을 그 이외의 방향으로 향하게 하여 액체 방울 입자의 궤도를 임의 방향으로 구부러지게 할 수도 있다. 이에 따라, 장치 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다. 또, 액체 방울 입자를 대전시키기 위해서는 예를 들면 전자선 조사, 이온조사, 플라즈마에 의한 이온화 등의 방법을 이용할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 적층체의 제조방법은 회전하는 지지체 상에 수지층과 금속 박막층을 소정 개수 적층하는 것이다. 패터닝 재료를 부착하는 경우는 금속 박막층을 형성하기 직전에 그 때마다 부착할 필요가 있다. 따라서, 적층수가 많아지면 상기 미세 구멍과 피부착면(수지층 표면)의 간격은 점차로 좁아지게 된다. 이에 따라, 양자 간격을 상기 범위내로 유지하기 위해서는 적층이 진행됨에 따라 패터 닝 재료 부여장치(300)를 후퇴시키는 것이 바람직하다.
패터닝 재료 부여장치(300)의 후퇴는 예를 들면 도 9에 도시한 장치에 의해 행할 수 있다. 즉, 가동 베이스(351) 상에 액츄에이터 A(352)가 고정되어 있고, 액츄에이터 A(352)의 이동단에 패터닝 재료 부여장치(300)가 취부되어 있다. 패터닝 재료 부여장치(300)는 액츄에이터 A(352)에 의해 가동 베이스(351)상에서 화살표(353) 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 패터닝 재료 부여장치(300)에는 캔 로울러(101)의 표면(적층체 형성과정에서는 적층체 외주면)과의 거리를 측정하는 갭 측정장치(354)가 설치되어 있다. 갭 측정장치(354)로서는 예를 들면 레이저를 이용한 비접촉 거리측정장치를 이용할 수 있다. 갭 측정장치(354)는 적층체의 제조중에 항상 캔 로울러(101) 표면의 적층체의 외주면과의 거리를 측정하고, 그 측정결과 신호는 갭 계측회로(355)에 전달된다. 갭 계측회로(355)는 패터닝 재료 부여장치(300)의 미세 구멍과 캔 로울러(101) 표면(적층체 형성과정에서는 적층체 외주면)의 거리가 소정 범위내에 있는지의 여부를 상시 체크하여, 적층이 해당 거리가 소정 범위보다 작다고 판단한 경우에는 자진하여 액츄에이터 A(352)에 대하여패터닝 재료 부여장치(300)를 소정량 후퇴시키도록 지시하고, 이것에 근거하여 패터닝 재료 부여장치(300)가 소정량 후퇴한다. 이리하여, 패터닝 재료 부여장치(300)의 미세 구멍단과 캔 로울러(101)상의 적층체 외주면과의 거리 Dw가 항상 일정간격으로 유지되면서 적층이 진행된다.
또, 상기한 바와 같은 갭 측정장치(354) 및 갭 계측회로(355)를 사용한 제어를 행하지 않고서, 캔 로울러(101)의 회전수(예를 들면, 1회전)에 따라서 적층 두께에 근거하여 미리 설정한 양 만큼 순차 후퇴하도록 하여도 된다. 또한, 이것에 상기 갭 측정장치(354)에 의한 거리계측을 확인하기 위해 병용하여 적절한 미세 조정을 가해도 된다.
본 발명의 제조방법에 있어서는 패터닝 재료의 부착위치는 적층체의 제조 도중에서 적절히 변경할 수 있도록 하여 두는 것이 바람직하다. 예를 들면, 회전하는 지지체가 소정 회수 회전할 때 마다 패터닝 재료의 부착위치를 지지체의 피부착면과 평행한 면내에서, 피부착면의 이동방향에 수직한 방향으로 소정량 만큼 이동하도록 하여도 된다. 이와 같이 하면, 수지층과 금속 박막층이 순차 적층된 적층체에 있어서 절연영역(마진)의 위치를 각 층마다 변화시킨 적층체를 얻을 수 있다. 예를 들면, 적층체를 전자부품으로서 사용하는 경우에는 수지층을 사이에 두는 상하의 금속 박막층을 다른 전위를 갖는 전극으로 하는 것을 용이하게 실현할 수 있다.
패터닝 재료의 부착위치의 변경은 예를 들면 도 9에 도시한 장치에 의해 행할 수 있다. 즉, 고정 베이스(356)상에 액츄에이터 B(357)가 고정되어 있고, 액츄에이터 B(357)의 이동단에 상기 가동 베이스(351)가 취부되어 있다. 가동 베이스(351)는 액츄에이터 B(357)에 의해 고정 베이스(356)상에서 화살표(358) 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 캔 로울러(101)의 회전은 회전검출기(도시하지 않음)에 의해 감시되고 있고, 캔 로울러(101)가 1회전할 때마다 회전신호 S1이 회전검출회로(359)에 전달된다. 회전검출회로(359)는 회전신호(S1)를 소정 회수(예를 들면 1회) 감지할 때마다 액츄에이터 B(357)에 대하여 가동 베이스(351)를 화살표(358) 방향의 소정 방향으로 소정량 이동시키도록 지시하고, 이것에 근거하여 가동 베이스(351), 즉 패터닝 재료 부여장치(300)가 화살표(358) 방향의 소정 방향으로 소정량 이동한다. 이리하여, 패터닝 재료의 부착위치는 캔 로울러(101)가 소정 회수 회전할 때마다 캔 로울러(101) 표면의 회전이동 방향과 직각방향으로 소정량 만큼 변경된다.
패터닝 재료로서는, 에스테르(ester)계 오일, 글리콜(glycol)계 오일, 불소계 오일 및 탄화수소계 오일로 이루어지는 군(群)에서 선택된 적어도 한 종류의 오일인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 에스테르계 오일, 글리콜계 오일, 불소계 오일이고, 특히 불소계 오일이 바람직하다.
패터닝 재료는 금속 박막형성시의 열 부하 등에 견디며, 그 부착영역에는 확실히 금속 박막을 형성시키지 않은 것이 필요로 된다. 그렇지만, 본 발명에서는 이것에 그치지 않고, 비접촉으로 기화시키거나 또는 액체 상태 그대로 수지층 표면에 부착시킬 수 있는 것일 필요가 있다. 또한, 그 때에 패터닝 재료 부여장치의 미세 구멍을 막히게 하는 것이어서는 안된다. 또, 본 발명의 방법에 의해서 형성된 수지층과 상용성(相容性)이 있고, 알맞은 가용성(wettability)을 갖는 것이 필요한 경우가 있다. 또한, 진공 중에서 가열 또는 분해에 의해 용이하게 제거 가능한 것이 필요한 경우도 있다. 이와 같은 특수한 조건이 가해짐으로써 본 발명에서 사용되는 패터닝 재료는 특정 종류의 오일인 것이 특히 바람직하다. 상기 이외의 패터닝 재료를 사용하면 적층 표면의 거칠어짐, 수지층이나 금속 박막층의 핀 홀(pinhole), 금속 박막층의 적층영역의 불안정화 등의 문제를 발생시킨다.
미세 구멍으로부터 기체로 분출되는 패터닝 재료는 그 증기압이 O.lTorr로 되는 온도가 80∼250℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이 조건을 만족하지 않은 패터닝 재료에서는 상기한 문제를 발생시키는 것이 있다. 또, 오일의 평균 분자량은 200∼3000, 또한 300∼3000, 특히 350∼2000인 것이 바람직하다. 평균 분자량이 상기 범위보다 크면 미세 구멍의 막힘이 발생하기 쉽게 되고, 반대로 상기 범위보다 작으면 마진 형성이 불충분하게 되는 경우가 있다.
필요에 따라서 패터닝 재료를 부착한 후, 금속 박막 형성장치(103)에 의해 금속 박막층이 형성된다. 금속 박막의 형성방법으로서는, 증착, 스퍼터링, 이온 도금 등 주지의 수단이 적용 가능하지만, 본 발명에서는 증착, 특히 전자 빔 증착은 내습성이 우수한 막을 생산성 좋게 얻을 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 전자 빔 증착으로 하면, 그 전자 빔을 후술하는 띠 형상 물체로의 전자선 조사에 이용할 수 있다는 이점도 있다. 금속 박막층의 재료로서는, 알루미늄, 동, 아연, 니켈, 철, 코발트, 실리콘, 게르마늄 또는 그 화합물, 혹은 이들의 산화물, 혹은 이들 화합물의 산화물 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 알루미늄이 접착성과 경제성의 점에서 바람직하다. 또, 금속 박막층으로서는 상기 이외의 다른 성분을 포함하는 것이어도 상관없다.
본 실시 형태의 금속 박막 형성장치(103)는 진공용기(104) 내에 설치된 격벽(110,111)에 의해 보다 고도의 진공상태로 유지되어 있다. 또한, 금속 박막층의 형성을 중지하는 경우를 위해, 금속 박막 형성장치(103)와 캔 로울러(101)의 사이에 외부로부터의 조작에 의해 이동 가능하게 설치된 차폐판(112)을 갖고 있다. 본 발명의 제조방법에 의하면, 수지층과 금속 박막층이 교대에 적층된 적층체를 제조할 수가 있지만, 필요에 따라서 차폐판(112)을 사용하여 수지층이 연속해서 적층된 영역을 갖는 적층체로 하는 것으로 할 수도 있다.
금속 박막층의 두께는 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 적층체의 용도에 따라 적절히 결정하면 되지만, 전자부품 용도로 사용하는 경우에는 50nm 이하, 또한 10∼50nm, 특히 20∼40nm인 것이 바람직하다. 또한, 막 저항은 20Ω/□ 이하, 또한 15Ω/□ 이하, 특히 1∼10Ω/□, 최적하게는 3∼10Ω/□인 것이 바람직하다.
또, 적층체를 전자부품, 특히 콘덴서로서 사용하는 경우에는 (수지층의 두께)/(금속 박막층의 두께)를 20 이하, 특히 15 이하로 하여 두면, 수지층의 핀 홀 등에 의해 대향하는 금속 박막층이 전기적으로 단락된 경우에 과전류에 의해 해당 금속 박막층이 소실(消失) 또는 용실(容失)되어 결함을 제거한다고 하는 자기회복 기능이 보다 양호하게 발현하기 때문에 바람직하다.
금속 박막층을 형성한 후에 있어서 수지층을 적층하기 전에, 잔존하는 패터닝 재료를 제거하는 것이 바람직하다. 패터닝 재료 부여장치에 의해서 부착된 패터닝 재료의 대부분은 금속 박막의 형성시에 재증발하여 소실되어 버린다. 그렇지만, 일부는 금속 박막층의 형성 후에도 잔존하여, 적층 표면의 거칠어짐, 수지층이나 금속 박막층의 핀 홀(적층 누락), 금속 박막층의 적층영역의 불안정화 등의 문제가 생기기 때문이다.
패터닝 재료의 제거는 금속 박막 형성장치(103)와 수지층 형성장치(250) 사이에 설치한 패터닝 재료 제거장치(109)에 의해 수행한다. 패터닝 재료의 제거수단은 특별히 제한되지 않고, 패터닝 재료의 종류에 따라서 적절히 선택하면 되지만, 예를 들면 가열 및/또는 분해에 의해 제거할 수가 있다. 가열하여 제거하는 방법으로서는, 예를 들면 광 조사나 전열 히터에 의한 방법을 예시할 수 있지만, 광 조사에 의한 방법이 장치가 간단하고 또한 제거 성능도 높다. 여기서, 광이란 원적외선 및 적외선을 포함한다. 한편, 분해하여 제거하는 방법으로서는 플라즈마 조사, 이온 조사, 전자 조사 등을 사용할 수 있다. 이때, 플라즈마 조사는 산소 플라즈마, 아르곤 플라즈마, 질소 플라즈마 등을 사용할 수 있지만, 그중에서도 특히 산소 플라즈마가 바람직하다.
상기 장치를 이용함으로써, 회전하는 지지체 상에 수지층과 금속 박막층으로 이루어지는 적층체를 제조할 수가 있다. 본 발명은 이러한 적층체의 제조방법에 있어서 지지체 상에 수지층 및 금속 박막층을 적층하기에 앞서서, 상기 지지체 상에 띠 형상 물체를 주행시킨 후에 상기 띠 형상 물체를 제거하는 것을 특징으로 한다.
띠 형상 물체로서는 수지 필름, 천, 종이 등을 사용할 수 있지만, 그 중에서도 수지 필름이 바람직하다. 수지 필름은 이하에서 설명하는 본 발명의 효과를 가장 효율적으로 발현할 수 있고, 취급성이 양호하며, 캔 로울러(101) 표면에 손상을 주지 않고, 또한 코트(cost)면에서도 유리하기 때문이다. 특히, 폴리에스테르 필름, 그 중에서도 포리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate) 또는 폴리에틸렌 나프타레이트(polyethylene naphthalate)로 이루어지는 필름은 내열성, 전기 절연성, 기계강도, 취급성이 양호하고 가격도 비교적 저렴하기 때문에 바람직하다.
도 1은 적층체의 제조 전의 단계으로서, 풀림(卷出) 로울(roll)(221)에 감겨진 수지 필름(220)이 가이드 로울(223), 캔 로울러(101) 및 가이드 로울(224)로 순차 반송되어, 감김(卷取) 로울(222)에 감겨지도록 세트된 상태를 보이고 있다.
본 발명의 제 1목적인 캔 로울러(101)의 외주면 상에 부착된 이물질의 제거는 다음과 같이 행하여 달성된다.
도 1의 상태에서 풀림 로울(221), 캔 로울러(101) 및 감김 로울(222)을 각각 회전방향(225,102,225)으로 회전시켜, 캔 로울러(101)상에 수지 필름(220)을 주행시킨다. 수지 필름은 필름의 제조공정이나 본 실시 형태에 따른 주행에 의해서 정전기를 띤 상태로 캔 로울러(101)에 접한다. 이에 따라, 캔 로울러(101)의 외주면 상에 부착된 이물질은 정전인력에 의해 수지 필름(220)에 흡착되어 제거된다. 또, 수지 필름은 주행시의 장력에 의해 캔 로울러(101) 표면에 일정한 압력으로 접하고 있기 때문에, 캔 로울러(101)의 외주면 상에 부착된 이물질이 표면경도가 작은 수지 필름 표면으로 침투하여 기계적으로 결합해서 캔 로울러(101)의 외주면 상에서제거되는 것도 있다.
또, 이때 캔 로울러(101)의 외주면을 향하여 설치된 전자선 조사장치(108)를 작동시켜 수지 필름(220)에 전자선을 조사하여 수지 필름(220)을 대전시키면, 캔 로울러(101)의 외주면 상에 부착된 이물질은 보다 강한 정전인력에 의해 수지 필름(220)에 더욱 강하게 흡착되기 때문에 이물질의 제거능력이 한층 더 향상된다. 정전인력에 의한 이물질의 제거능력을 높이기 위해서는 수지 필름의 체적 고유저항이 1 O10Ω·m 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 O12Ω·m 이상이다.
또한, 도 1과 같이 전자선 조사장치(108)를 별개로 설치하지 않더라도, 금속 박막 형성장치(103)로서 전자빔 증발 원을 사용하는 경우에는 그 전자빔이 수지 필름에 조사되도록 해 놓음으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 전자선을 조사하고 있을 때는 수지 필름의 주행속도를, 적층체를 제조할 때의 캔 로울러(101)의 외주면의 통상의 주행속도보다 느리게 하는 것이 바람직하다. 천천히 수지 필름을 주행시킴에 따라 수지 필름의 대전량이 강하게 되어, 이물질 제거능력이 향상되기 때문이다. 또한, 이물질 제거에 필요한 필름의 사용량도 적게 할 수 있다.
또한, 상기 이물질 제거공정 중에는 금속 박막 형성장치(103)의 차폐판(112)을 닫아 두고, 수지층 형성장치(250)의 유량 조정 밸브(260) 및 패터닝 재료 부여장치(300)의 밸브(314b)를 닫아 두는 것이 바람직하다. 이는 수지 필름(220)의 대전을 확실하게 하고 이물질 제거효력을 높이기 위함이다. 단만, 이때 이들 장치를 모두 대기상태로 두면, 본 공정이 종료하여 적층체의 제조를 시작하려고 한 때에 밸브(260,314b)를 여는 것만으로 시작할 수 있어서 시간 로스(loss)가 감소하기 때문에 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 제 2목적인 적층체를 제조하기에 앞서서, 수지층 및 금속 박막층, 또한 필요에 따라서 절연영역을 실제로 형성하여 보고 그 형성상태를 확인하는 것은, 상기 수지 필름의 주행중에 수지 필름 표면상에 이들을 형성함으로써 달성할 수 있다.
이때, 수지 필름 표면상에 수지층 및 금속 박막층, 또한 필요에 따라서 절연영역을 형성하기 이전에, 상기 이물질 제거공정을 행한 경우에는 우선 수지 필름의 주행속도를, 적층체 제조시의 캔 로울러(101)의 외주면의 통상 주행속도에 일치시킨다. 본 공정에서는 각 층의 형성상태를 사전에 확인하는 것이 목적이기 때문이다.
금속 박막층에 대한 확인은 금속 박막 형성장치(103)의 차폐판(112)을 열고 주행중의 수지 필름(220)의 표면상에 금속 박막층을 형성하여 봄으로써 행한다. 상기 형성된 금속 박막층의 적층두께는 수지 필름(220)을 주행시킨 상태에서 예를 들면 가이드 로울(224)과 감김 로울(222) 사이에 배치된 투과 광량식 두께 측정기(227)로 측정한다. 적층 두께가 소망하는 두께와 다른 경우에는 금속 박막 형성장치(103)의 설정조건을 최적 두께가 될 때까지 적절히 변경한다.
또, 이 금속 박막층 확인공정중에는 수지층 형성장치(250)의 유량 조정밸브(260) 및 패터닝 재료 부여장치(300)의 밸브(314b)를 닫아 놓은 것이 바람직하다. 투과 광량식 두께 측정기(227)에 의한 금속 박막층의 두께 측정을 정확하게 할 수 없게 되기 때문이다.
절연영역(마진)에 대한 확인은 패터닝 재료 부여장치(300)를 작동시켜 패터닝 재료를 주행중의 수지 필름(220)의 표면상에 부착시키고, 그후 금속 박막 형성장치(103)에 의해 금속 박막층을 형성함으로써 행한다. 절연영역의 형성상태는 필름을 주행시키면서 투과 광량식 두께 측정기(227)를 필름 폭방향으로 주사하여, 투과 광량의 변화와 그때의 투과 광량식 두께 측정기(227)의 이동량을 기초로 하여 구한다. 또는, 금속 박막층이 형성되어 있는 면 측에 화상인식장치를 설치하고, 필름을 주행시키면서 절연영역의 형성상태를 화상인식에 의해 확인하여도 된다.
절연영역의 형성상태[예를 들면, 절연영역의 위치, 폭, 경계부의 콘트라스트(contrast) 등]가 소망하는 바와 같이 되지 않은 때에는, 패터닝 재료 부여장치(300)를 수지 필름의 폭방향 또는 캔 로울러(101)의 반경 방향으로 이동시키거나, 패터닝 재료의 부착량을 바꾸는 등에 의하여 최적한 절연영역이 될 때까지 적절히 조정한다.
또, 이 절연영역 확인공정중에는 수지층 형성장치(250)의 유량 조정 밸브(260)를 닫아 놓는 것이 바람직하다. 금속 박막층의 위에 수지층이 적층되면 절연영역의 확인이 정확히 이루어지지 않기 때문이다.
수지층에 대한 확인은 수지층 형성장치(250)를 작동시켜 주행중의 수지 필름(220)의 표면상에 수지층을 형성시킴으로써 행한다. 수지층의 적층두께는 수지 필름(220)을 주행시킨 상태에서 예를 들면 수지층 형성장치(250)의 하류측에 설치된 색채 측정기(200)에 의해 계측한다. 적층두께가 소망하는 두께와 다른 경우에는 수지층 형성장치(250)의 설정조건을 최적 두께가 될 때까지 적절히 변경한다.
수지층의 형성후, 수지층 경화장치(106)에 의해 수지층을 소망하는 경도까지 경화시켜도 된다. 이때, 색채 측정기(200)를 수지층 경화장치(106)의 하류측에 설치해 놓으면 경화된 수지층의 적층 두께를 계측할 수 있고, 적층체의 제조조건에 보다 가까운 조건으로 수지층의 확인을 행할 수 있다.
또, 이 수지층 확인공정은 금속 박막 형성장치(103)의 차폐판(112)을 열고 금속 박막층을 형성하고 그 위에 수지층을 형성하는 것이 바람직하다. 적층체의 제조시의 조건에 근사시켜 보다 정확하게 확인하기 위함이다. 단지, 이 경우, 적층 두께는 측정원리에 따라서는 금속 박막층의 두께도 동시에 측정하게 될 가능성이 있으므로 주의를 요한다.
또한, 패터닝 재료 부여장치(300)의 밸브(314b)는 열어 놓아도 되고 닫아 놓아도 되지만, 닫아 놓으면 잔존하는 패터닝 재료의 영향을 고려하지 않아서 좋다. 한편, 밸브(314b)를 열어 놓고, 동시에 패터닝 재료제거장치(109)를 작동시킨 상태로 수지층을 적층하여도 된다. 이에 따라, 패터닝재료 제거장치(109)의 작동상태를 사전에 확인해 놓는 것이 가능하게 된다.
이상의 이물질 제거공정, 금속 박막층 확인공정, 절연영역 확인공정 및 수지층 확인공정을 행하는 순서는 특별히 제한되지는 않고, 실제 작업에서 적절히 변경 가능하다.
이상의 각 공정이 종료되면 캔 로울러(101)의 외주면 상에 적층체를 직접 제조하게 되는데, 이때 주행중의 수지 필름을 제거해야 한다.
도 1의 장치는 수지 필름(220)의 제거를, 수지 필름(220)을 주행시키면서 커터(cutter) 칼(226)로 절단함으로써 행한다. 수지 필름(220)을 주행시키면서 절단함에 따라 캔 로울러(101)를 정지시킬 필요가 없고, 또한 진공장치(104)를 열 필요도 없기 때문에 진공장치(104)내의 환경변화가 없으며, 그때까지 최적화한 각종 장치의 설정조건을 그대로 최적한 것으로 유지할 수 있고, 또한 캔 로울러(101) 외주상에 다시 이물질이 부착될 가능성도 없다. 더구나, 상기 각종 공정의 종료로부터 적층체의 제조공정으로 이행하기 까지의 시간적인 낭비가 생기지 않는다.
또, 수지 필름(220)을 주행시키면서 절단할 때에는 수지 필름의 주행속도를 약간 느리게 하여 절단하면, 트러블(trouble) 없이 절단하는 것이 용이하게 되는 경우가 많다. 또한, 수지 필름의 절단방법은 상기 커터 칼(226)에 의한 방법에 한정되지 않고, 띠 형상 물체의 종류에 따라서 적절히 선택하면 되며, 예를 들면 가열에 의한 열 절단 등이어도 된다.
본 발명에 따른 적층체의 제조방법은 수지 재료를 부착시켜 수지층을 적층하는 공정과 금속 박막층을 적층하는 공정을 한 단위로 하여, 이것을 회전하는 지지체 상에서 소정 회수 반복함으로써 수지층과 금속 박막층으로 이루어지는 적층체를 제조하는 것이지만, 그 제조과정의 전후 또는 도중에서 수지층 또는 금속 박막층중 어느 것을 적층하지 않고서 금속 박막층만 또는 수지층만을 연속하여 적층하는 공정이 존재하여도 된다. 또한, 적층체의 제조과정의 전후 또는 도중에서 본 발명의 수지층 또는 금속 박막층의 어느 것과도 상이한 다른 층을 적층하는 공정을 갖고 있어도 된다.
▣ 실시예
다음으로, 실시예를 통해서 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다.
◈ 실시예 1
도 1에 도시한 장치를 이용하여 콘덴서용 적층체를 제조하였다.
최초로 진공용기(104)를 열고, 도 1에 도시한 바와 같이 풀림 로울(221)에 감겨진 수지 필름(220)을 가이드 로울(223), 캔 로울러(101) 및 가이드 로울(224)에 순차로 걸고 감김 로울(222)에 감기도록 세트하였다. 수지 필름(220)으로서 두께 6μm, 체적 고유저항 1015Ω·m의 2축 연신(延伸) 포리에틸렌 테레프타레이트 필름을 사용하였다. 이 상태에서 진공용기(104)를 닫고 진공펌프(105)에 의해 진공용기(104)내를 2×10-4Torr로 하고, 또한 캔 로울러(101)의 외주면을 5℃까지 냉각하며, 이후 이것을 유지하도록 하였다. 캔 로울러(101)의 지름은 500mm이다.
이어서, 풀림 로울(221), 캔 로울러(101) 및 감김 로울(222)을 각각 회전방향(225,102,225)으로 회전시켜 수지 필름(220)을 주행시켰다.
이 상태에서 우선 이물질 제거공정을 실시하였다. 캔 로울러(101)의 외주면을 향하여 설치된 전자선 조사장치(108)를 작동시켜 주행중의 수지 필름(220)에 전자선을 조사하여 수지 필름(220)을 대전시켰다. 이 상태 대로 약 10분간 방치하였다. 이때의 필름 주행속도는 5m/분이다. 그 동안, 금속 박막 형성장치(103)의 차폐판(112)을 닫고 수지층 형성장치(250)의 유량 조정밸브(260) 및 패터닝 재료 부여장치(300)의 밸브(314b)를 닫은 상태로 두었지만, 모두 즉시 기동 가능하도록 대기상태로 유지해 놓았다.
다음으로, 금속 박막층 확인공정을 실시하였다. 필름의 주행속도를 적층체의 제조시의 캔 로울러(101) 외표면의 이동속도와 같은 50m/분으로 상승시켰다. 그리고, 대기상태로 되어 있던 금속 박막 형성장치(103)의 차폐판(112)을 열고, 주행중인 수지 필름(220)의 표면상에 알루미늄으로 이루어지는 금속 박막층을 형성하였다. 형성된 금속 박막층의 적층 두께는 수지 필름(220)을 주행시킨 상태에서 투과 광량식 두께 측정기(227)로 측정하였다. 그리고, 수지 필름(220)을 주행시킨 채로 적층 두께가 소망하는 300Å이 되도록 금속 박막 형성장치(103)의 설정조건을 최적화하였다. 이때, 수지층 형성장치(250)의 유량 조정밸브(260) 및 패터닝 재료 부여장치(300)의 밸브(314b)는 닫힌 상태를 유지하고 있다.
금속 박막 형성장치(103)의 조건설정이 종료된 후, 절연영역 확인공정을 실시하였다. 패터닝 재료 부여장치(300)의 밸브(314b)를 열고, 패터닝 재료를 주행중인 수지 필름(220)의 표면상에 부착시킨 후, 금속 박막 형성장치(103)에 의해 금속 박막층을 형성하였다.
패터닝 재료는 다음의 적층체 제조시에 사용하는 것과 같은 불소계 오일을 사용하였다. 이 패터닝 재료의 증기압이 O.1Torr로 되는 온도는 1O0℃이다. 오일의 평균 분자량은 1500이다.
패터닝 재료의 공급은 도 5에 나타낸 방법에 의해 기화장치(312)로 미리 기화시킨 후, 패터닝 재료 부여장치에 공급하였다. 또한, 패터닝 재료 부여장치로서는 도 3 및 도 4에 도시한 장치를 사용하여 지름 75μm, 깊이 500μm의 환형(원형)의 미세 구멍으로부터 기체상의 패터닝 재료를 분출시켰다.
절연영역의 형성상태는 필름을 주행시키면서 투과 광량식 두께 측정기(227)를 필름 폭방향으로 주사하고, 투과 광량의 변화와 그때의 투과 광량식 두께 측정기(227)의 이동량을 기초로 하여 구했다. 절연영역의 형성 폭은 소망하는 150μm이 되도록 패터닝 재료 부여장치(300)를 수지필름의 폭방향 또는 캔 로울러(101)의 반경 방향으로 이동시키거나, 패터닝 재료의 부착량을 바꾸는 등에 의해 조정하였다. 이에 따라, 패터닝 재료 부여장치(300)의 유지 온도는 170℃이고, 패터닝 재료 부여장치의 미세 구멍(301)과 피부착 표면의 거리 Dw는 250∼300μm로 하는 최적 조건을 얻었다.
또, 이 동안 수지층 형성장치(250)의 유량 조정밸브(260)는 닫힌 상태를 유지한다.
다음으로, 수지층 확인공정을 행하였다. 도 1 및 도 2에 도시한 수지층 형성장치(250)를 작동시켜, 주행중인 수지 필름(220)에 형성된 금속 박막층 상에 수지층을 형성시켰다. 수지층 재료로서는 디시클로펜타디엔 디메탄올 디아크릴레이트(dicyclopentadiene dimethanol diacrylate)를 사용하였다. 수지층의 적층두께는 수지 필름(220)을 주행시킨 상태에서 수지층 형성장치(250)의 하류측에 설치된 색채 측정기(200)에 의해 계측하였다. 적층 두께의 설계치는 콘덴서로서의 용량을 발생하는 소자층 부분이 O.4μm, 소자층 부분에 인접하는 보강층 부분(상세한 것은 후술한다)이 0.6μm이고, 적층 두께가 각각의 설계치가 되도록, 수지층형성장치(250)의 설정조건을 적절히 변경하여 각각의 최적 조건을 결정하였다.
이들 작업이 완료된 후, 금속 박막 형성장치(103)의 차폐판(112)을 닫고, 또한 수지층 형성장치(250)의 유량 조정 밸브(260) 및 패터닝 재료 부여장치(300)의 밸브(314b)를 닫아서 대기상태로 하였다.
그리고, 수지 필름(220)을 주행시키면서 커터 칼(226)로 수지 필름(220)을 절단하고, 절단된 수지 필름(220)이 완전히 감김 로울(222)에 감겨진 것을 진공용기(104)의 엿봄 창문(도시하지 않음)을 통해 확인한 후, 풀림 로울(221), 감김 로울(222) 및 가이드 로울(223,224)의 회전을 정지시켰다.
계속해서, 콘덴서용 적층체의 제조를 시작하였다.
우선, 최초로 수지층 형성장치(250)의 유량 조정 밸브(260)를 열고 보호층으로 되는 부분을 캔 로울러(101)의 외주면에 적층시켰다.
보호층이란 수지층만으로 이루어지는 층이고, 콘덴서로서의 용량을 발생하는 것은 아니지만, 적층체 또는 이것을 사용한 콘덴서의 제조과정에서 혹은 이것을 프린트 기판 등에 실장하는 과정에서, 용량 발생부분인 소자층이 열 부하나 외력에 의해 손상을 받는 것을 방지하는 데 효율적으로 기능하는 층이다. 또한, 외부전극과의 부착강도의 향상에 대해서도 금속 박막층의 기여와 비교하면 그 정도는 낮지만 일정한 효과를 갖는 것이다.
보호층의 재료로서는 수지층과 같이 디시클로펜타디엔 디메탄올 디아크릴레이트를 사용하고, 이것을 기화시켜 수지층 형성장치(250)에 의해 캔 로울러(101)의 외주면에 퇴적시켰다. 여기서, 형성조건은 상기 수지층 확인공정에서 보강층용의수지층으로서 최적화한 조건과 같다. 이어서, 수지 경화장치(106)로서 자외선 경화장치를 이용하여 상기 퇴적된 보호층 재료를 중합하고 경화시켰다. 이 조작을 캔 로울러(101)를 회전시킴으로써 반복하여 캔 로울러(101) 외주면에 두께 15μm의 보호층을 형성하였다.
이어서, 보강층으로 되는 부분을 적층시켰다.
보강층은 적층체 또는 이것을 사용한 콘덴서의 제조과정에서 혹은 이것을 프린트 기판 등에 실장하는 과정에서, 용량 발생부분인 소자층의 부분이 열 부하나 외력에 의해 손상을 받는 것을 방지하는 데 효율적으로 기능하는 층이다. 보강층은 수지층과 필요에 따라서 금속 박막층을 갖지만, 금속 박막층을 갖고 있음으로써 외부전극의 부착강도를 높이는 데 유효하다. 즉, 외부 전극의 부착강도는 금속 박막층과의 접속강도에 따라 좌우되고 수지층과의 접속강도는 그다지 기여하지 않는다. 따라서, 금속 박막층이 존재하는 보강층으로 함으로써 콘덴서로 하였을 때의 외부전극의 부착강도는 대폭 향상된다. 또, 보강층은 콘덴서로서 사용한 경우에 콘덴서의 용량 발생부분으로서 기능하여도 되지만, 본 실시예에서는 콘덴서의 설계 등을 용이하게 하기 위해 용량 발생부분으로서 기능하지 않은 유형의 것으로 하였다.
보강층을 구성하는 수지층의 재료는 상기 보호층 재료와 같은 것을 사용하고, 이것을 기화시켜 수지층 형성장치(250)에 의해 보호층상에 퇴적시켰다. 여기서, 형성조건은 상기 수지층 확인공정에서 보강층용의 수지층으로서 최적화한 조건과 같다. 이어서, 수지 경화장치(106)로서 자외선 경화장치를 이용하여 상기 퇴적된 수지층 재료를 중합하고 경화도가 70%로 될 때까지 경화시켰다. 그후, 수지 표면 처리장치(107)에 의해 표면을 산소 프라즈마 처리하였다. 다음에, 패터닝 재료부여장치(300)의 밸브(314b)를 열어 패터닝 재료를 띠 형상으로 부착시켰다. 여기서, 부착조건은 상기 절연영역 확인공정에서 최적화한 조건과 같다.
다음에, 금속 박막 형성장치(103)로부터 알루미늄을 금속 증착시켰다. 여기서, 부착조건은 상기 금속 박막 확인공정에서 최적화한 조건과 같다. 그후, 패터닝 재료 제거장치(109)에 의해 원적외선 히터에 의한 가열 및 플라즈마 방전처리에 의해 잔존한 패터닝 재료를 제거하였다.
이상의 조작을 캔 로울러(101)를 회전시킴으로써 500회 반복하여 총 두께 315μm의 보강층을 형성하였다. 또, 패터닝 재료 부여장치(300)의 캔 로울러(101)의 외주면의 이동방향과 수직방향[도 9의 화살표(358)의 방향]의 이동은, 도 9에 도시한 장치를 사용하여 이하의 패턴으로 행하였다. 즉, 캔 로울러(l01)가 1회전하면 소정 방향으로 60μm 이동하고, 그 다음의 1회전 후에 같은 방향으로 60μm 이동하며, 이어지는 다음의 1회전 후에 역방향으로 60μm 이동하고, 그 다음의 1회전 후에 같은 방향으로 60μm 이동하는 움직임을 1주기로 하여, 이하 이 움직임을 반복하였다. 또한, 패터닝 재료 부여장치의 미세 구멍과 피부착 표면과의 거리 Dw는 항상 250∼300μm가 유지될 수 있도록 제어하였다.
다음에, 콘덴서로서의 용량 발생부분으로 되는 소자층 부분을 적층하였다. 수지층(유전체층)재료는 상기 보호층 및 보강층의 수지층 재료와 같은 것을 사용하고, 이것을 기화시켜서 보강층상에 퇴적시켰다. 여기서, 형성조건은 상기 수지층확인공정에서 소자층용의 수지층으로서 최적화한 조건과 같다. 이어서, 수지 경화장치(106)로서 자외선 경화장치를 이용하여 상기 퇴적된 수지층 재료를 중합하고 경화도가 70%가 될 때까지 경화시켰다. 그후, 수지 표면 처리장치(107)에 의해 표면을 산소 플라즈마 처리하였다. 다음에, 패터닝 재료 부여장치(300)에 의해 패터닝 재료를 띠 형상으로 부착시켰다. 여기서, 부착조건은 상기 절연영역 확인공정에서 최적화한 조건과 같다.
다음에, 금속 박막 형성장치(103)에서 알루미늄을 금속 증착시켰다. 여기서, 부착조건은 상기 금속 박막 확인공정에서 최적화한 조건과 같다. 그후, 패터닝 재료 제거장치(109)에 의해 적외선 히터에 의한 가열 및 플라즈마 방전처리에 의해 잔존한 패터닝 재료를 제거하였다.
이상의 조작을 캔 로울러(101)를 회전시킴으로써 약 2000회 반복하여 총 두께 860μm의 소자층 부분을 형성하였다. 또, 패터닝 재료 부여장치의 캔 로울러(101)의 외주면 이동방향과 수직방향[도 9의 화살표(358) 방향]의 이동은 도 9에 도시한 장치를 이용하여 이하의 패턴으로 행하였다. 즉, 캔 로울러(101)가 1회전하면 소정 방향으로 1OOOμm 이동하고, 그 다음의 l회전 후에 역방향으로 940μm 이동하며, 이어지는 다음의 1회전 후에 역방향으로 1000μm이동하고, 그 다음의 1회전 후에 역방향으로 940μm이동하며, 이어지는 다음의 1회전 후에 역방향으로 1000μm이동하고, 그 다음의 1회전 후에 역방향으로 1060μm이동하며, 이어지는 다음의 1회전 후에 역방향으로 1000μm이동하고, 그 다음의 1회전 후에 역방향으로 1060μm 이동하는 움직임을 1주기로 하여, 이하 이 움직임을 반복하였다. 또한,패터닝 재료 부여장치의 미세 구멍과 피부착 표면과의 거리 Dw는 항상 250∼300μm가 유지될 수 있도록 제어하였다.
다음에, 소자층 부분의 표면에 두께 315μm의 보강층 부분을 형성하였다. 형성방법은 상기 보강층의 형성방법과 완전히 동일하게 하였다.
마지막으로, 보강층 표면에 두께 15μm의 보호층 부분을 형성하였다. 형성방법은 상기 보호층의 형성방법과 완전히 동일하게 하였다.
이어서, 캔 로울러(101)의 외주면 상에 얻어진 원통형의 적층체를 반경방향으로 8분할(45°마다 절단)하여 떼어 내고, 가열 하에서 프레스 하여 도 10에 도시한 바와 같은 평판 형상의 적층체 모소자(母素子)(400)를 얻었다. 동 도면에서 화살표(401)는 캔 로울러(101)의 외주면 이동방향을 나타낸다. 적층체 모소자(400)는 캔 로울러(101)측(지면 하측)부터 순차로 보호층(404b)으로 되는 층, 보강층(403b)으로 되는 층, 소자층(402)으로 되는 층, 보강층(403a)으로 되는 층, 보호층(404a)으로 되는 층이 적층되어 있다. 도면중, 406은 금속 박막층, 407은 수지층, 408은 절연영역(마진부)이다. 또, 도면에서는 적층상태를 모식화하고 있고, 적층수는 실제보다 극히 적게 도시되어 있다. 또한, 소자층(402)으로 되는 부분의 절연영역(408)은 적층 두께 방향으로 근소하게 어긋나 위치하지만, 도면에서는 이 어긋남이 생략되어 있다.
이것을, 절단면(405a)으로 절단하고 절단면에 황동을 금속 용사(溶射)하여 외부 전극을 형성하였다. 또, 금속 용사표면에는 열경화성 수지중에 동, Ni, 은의 합금 등을 분산시킨 도전성 페이스트(paste)를 도포하고 가열 경화시키고, 또한 그수지 표면에 용융 땜납 도금을 실시하였다. 그후, 도 10의 절단면(405b)에 상당하는 개소에서 절단하고, 실레인 커플링(silane coupling)제 용액에 침지시켜 외표면을 코팅하여, 도 11에 도시한 바와 같은 칩 콘덴서(410)를 얻었다. 도 11에 있어서, 도면부호 411a 및 411b는 외부전극이다.
상기와 같이 얻어진 칩 콘덴서는 적층 방향 두께 약 1.5mm, 안길이(奧行) 약 1.6mm, 폭(양 외부전극 사이 방향) 약 3.2mm이고, 소형이면서 용량은 0.47μF이었다. 내전압은 50V이었다. 또한, 직류 인가전압 16V에서의 절연 저항치는 1011Ω이고, 금속 박막층 끼리의 단락, 금속 박막층의 파단 등은 확인되지 않았다.
칩 콘덴서를 분해하여 소자층 부분의 유전체층 표면 및 금속 박막층 표면의 표면 거칠기 Ra를 측정하였는 바, 순차로 0.005μm, 0.005μm이고, 평활하고 조대(粗大) 돌기 등은 발견되지 않았다.
소자층 및 보강층의 수지층의 두께는 순차로 0.4μm, 0.6μm이고, 어느 것이나 당초의 설계대로 이고, 적층 방향의 두께 얼룩(두께가 고르지 않은 상태)도 거의 없었다. 또한, 소자층의 수지층(유전체층), 보강층의 수지층 및 보호층의 경화도는 각각 95%, 95%, 90%이었다.
소자층 및 보강층의 금속 박막층의 두께는 설계대로 300Å, 막 저항은 6Ω/□이고 적층 방향의 두께 얼룩도 거의 없었다.
또한, 소자층부분의 금속 박막층의 비(非)적층부(비 금속부)의 폭은 150μm, 보강층의 금속 박막층의 비적층부(비 금속부)의 폭은 150μm이고, 당초의 설계와 같은 마진 폭이 일정 폭으로 형성되어 있었다.
⊙ 비교예 1
실시예 1에서 이물질 제거공정을 하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 콘덴서를 제조하였다.
즉, 실시예 1과 같이 2축 연신 포리에틸렌 테레프타레이트 필름을 세트하고 진공용기를 닫고 진공상태로 한 후, 필름을 적층체의 제조시의 캔 로울러(101) 외표면의 이동속도와 같은 50m/분에게 상승시켰다. 그후, 실시예 1과 같이 금속 박막층 확인공정, 절연영역 확인공정, 수지층 확인공정을 순차로 행하고 필름 절단후, 적층체의 제조공정으로 이행하였다.
상기와 같이 얻어진 칩 콘덴서는 적층 방향 두께 약 1.5mm, 안길이 약 1.6mm, 폭(양 외부전극 사이 방향) 약 3.2mm이고, 소형이면서 용량은 0.47μF이었다. 내전압은 35V, 직류 인가전압 16V에서의 절연 저항치는 109Ω으로, 실시예 1에서 얻어진 콘덴서보다 뒤떨어졌다.
칩 콘덴서를 분해하여 소자층 부분의 유전체층 표면 및 금속 박막층 표면을 관찰하였는 바, 조대 돌기가 다수 존재하고 조대 돌기가 없는 곳은 평활하였다. 또한, 표면 거칠기 Ra를 측정한 바, 순차로 0.02μm, 0.02μm로, 실시예 1과 비교해서 컸다.
소자층 및 보강층의 수지층의 두께는 순차로 0.4μm, 0.6μm이고, 모두 당초의 설계대로 이고, 적층 방향의 두께 얼룩도 거의 없었다. 또한, 소자층의 수지층(유전체층), 보강층의 수지층 및 보호층의 경화도는 각각 95%, 95%, 90%이었다.
소자층 및 보강층의 금속 박막층의 두께는 설계대로 300Å, 막 저항은 6Ω/□이고 적층 방향의 두께 얼룩도 거의 없었다.
또한, 소자층 부분의 금속 박막층의 비적층부(비 금속부)의 폭은 150μm, 보강층의 금속 박막층의 비적층부(비 금속부)의 폭은 150μm이고, 당초의 설계대로의 마진 폭이 일정 폭으로 형성되어 있었다.
⊙ 비교예 2
실시예 1에서 금속 박막층 확인공정, 절연영역 확인공정 및 수지층 확인공정을 행하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 같이 행하여 콘덴서를 제조하였다.
즉, 실시예 1과 같이 2축 연신 포리에틸렌 테레프타레이트 필름을 세트하고, 진공용기를 닫고 진공상태로 한 후, 필름을 주행속도 5m/분으로 주행시키며 전자선 조사장치(108)에 의해 주행중의 수지 필름(220)에 전자선을 조사하여 약 10분간 방치하였다.
그후, 필름을 절단하고 캔 로울러(101) 외표면의 이동속도를 50m/분으로 상승시키고, 실시예 1과 같이 적층체의 제조공정으로 이행하였다. 또, 이때의 수지층과 금속 박막층의 형성조건 및 패터닝 재료의 부착조건은 책상위 계산 및 과거의 설정조건을 참고하여 설정하였다.
상기와 같이 얻어진 칩 콘덴서는 적층 방향 두께 약 1.5mm, 안길이 약 1.6mm, 폭(양 외부전극 사이 방향) 약 3.2mm이고, 용량은 0.42μF이었다. 내전압은 40V이었다. 금속 박막층 끼리의 단락, 금속 박막층의 파단 등은 확인되지 않았지만, 당초의 계획치(용량 : 0.47μF, 내전압 : 50 V)에 대하여 용량은 10%, 내전압은 20%의 오차를 갖고 있었다.
칩 콘덴서를 분해하여 소자층 부분의 유전체층 표면 및 금속 박막층 표면의 표면 거칠기 Ra를 측정하였는 바, 순차로 0.005μm, 0.005μm이고, 평활하고 조대 돌기 등은 발견되지 않았다.
소자층 및 보강층의 수지층 두께는 순차로 0.45μm, 0.65μm이고, 당초의 설계치(소자층 : 0.4μm, 보강층 : 0.6μm)에 대하여 각각 10%, 10%의 오차를 갖고 있었다. 또한, 소자층의 수지층(유전체층), 보강층의 수지층 및 보호층의 경화도는 각각 95%, 95%, 90%이었다.
소자층 및 보강층의 금속 박막층의 두께는 250Å, 막 저항은 8Ω/□이고, 당초의 설계치(두께 : 300Å, 막 저항 : 6Ω/□)에 대하여 각각 20%, 30%의 오차를 갖고 있었다.
또한, 소자층 부분의 금속 박막층의 비적층부의 폭은 180μm, 보강층의 금속 박막층의 비적층부의 폭은 180μm이고, 당초의 설계치(소자층 부분 : 150μm, 보강층 부분 : 150μm)에 대하여 각각 20%, 20%의 오차를 갖고 있고, 또한 마진부의 윤곽이 선명하지 않은 개소가 산견(散見)되었다.
이상의 결과를 다음의 표 1 및 표 2에 정리하였다.
(주) 괄호안은 계획치로부터의 오차율을 표시함
본 발명은 회전하는 지지체 상에 수지층 및 금속 박막층을 적층하기에 앞서서, 상기 지지체 상에 띠 형상 물체를 주행시킨 후, 상기 띠 형상 물체를 제거함으로써 상기 띠 형상 물체에 지지체 상의 이물질을 부착시켜 제거하는 것이 가능하게되기 때문에 이물질의 혼입이 없는 적층체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 지지체 상을 주행하는 상기 띠 형상 물체에 수지층 및 금속 박막층, 또한 필요에 따라서 절연영역을 실제로 형성해 보고 그 형성상태를 확인하고, 필요에 따라서 각종 조건을 조정하여 최적화하고 나서, 띠 형상 물체를 제거하고 진공용기내의 환경을 변화시키는 일없이 그대로 연속하여 지지체 상에 적층체를 제조할 수가 있으므로, 소망하는 바와 같은 적층 두께나 절연영역을 갖는 적층체를 용이하게 제조할 수 있다.

Claims (37)

  1. 수지 재료를 부착시켜 수지층을 적층하는 공정과 금속 박막층을 적층하는 공정을 한 단위로 하여, 이것을 회전하는 지지체 상에서 소정 회수 반복함으로써 수지층과 금속 박막층으로 이루어지는 적층체를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 지지체 상에 수지층 및 금속 박막층을 적층하기에 앞서서, 상기 지지체 상에 띠 형상 물체를 주행시킨 후에 상기 띠 형상 물체를 제거하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 띠 형상 물체가 수지 필름인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 띠 형상 물체가 포리에틸렌 테레프타레이트 또는 폴리에틸렌 나프타레이트로 이루어지는 필름인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 띠 형상 물체의 체적 고유저항이 1010Ω·m 이상인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 띠 형상 물체의 주행중에 띠 형상 물체에 전자선을 조사하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전자선의 조사중에는 띠 형상 물체의 주행속도를, 적층체를 제조할 때의 지지체 표면의 주행속도보다 느리게 하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 띠 형상 물체의 주행중에 띠 형상 물체에 금속 박막층을 적층하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 적층된 금속 박막층의 두께를, 상기 띠 형상 물체를 주행시키면서 계측하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 금속 박막층을 적층하기 전에 상기 띠 형상 물체에 패터닝 재료를 부착하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 패터닝 재료가 부착됨에 따라 금속 박막층이 적층되어 있지 않은 영역을, 상기 띠 형상 물체을 주행시키면서 계측하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 띠 형상 물체의 주행중에 띠 형상 물체에 수지 재료를 부착시켜 수지층을 적층하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 적층된 수지층의 두께를, 상기 띠 형상 물체를 주행시키면서 계측하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 띠 형상 물체의 제거를, 띠 형상 물체를 주행시키면서 띠 형상 물체를 절단함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 띠 형상 물체의 주행 및 적층체의 제조를 진공중에서 행하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 회전하는 지지체가 원통형 드럼인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  16. 제 1항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 수지 재료가 반응성 모노머 수지인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  17. 제 1항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 수지 재료를 부착시킨 후, 이것을 경화 처리하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 경화처리는 상기 부착된 수지 재료를 중합 및/또는 가교하는 처리인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 수지층의 경화도가 50∼95%로 될 때까지 경화처리하는 것을 특징으로하는 적층체의 제조방법.
  20. 제 1항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 수지층의 두께가 1μm 이하인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  21. 제 1항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 수지층의 두께가 0.7μm 이하인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  22. 제 1항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 수지층의 표면 거칠기가 0.1μm 이하인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  23. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 금속 박막층의 적층을 증착에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 증착이 전자빔 증착인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  25. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 금속 박막층이 알루미늄, 동, 아연, 니켈, 철, 코발트, 실리콘, 게르마늄 혹은 그 화합물 또는 이들의 산화물 또는 이들 화합물의 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  26. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 금속 박막층의 두께가 50nm 이하인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  27. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 금속 박막층의 막 저항이 20Ω/□이하인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  28. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 금속 박막층의 표면 거칠기가 0.1μm 이하인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  29. 제 1항에 있어서,
    (상기 수지층의 두께)/(상기 금속 박막층의 두께) ≤ 20인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  30. 제 1항에 있어서,
    상기 수지층을 적층하는 공정 후에 있어서, 상기 금속 박막층을 적층하는 공정 전에 패터닝 재료를 부착하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  31. 제 9항 또는 제 30항에 있어서,
    상기 패터닝 재료를 비접촉으로 부착하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  32. 제 30항에 있어서,
    상기 패터닝 재료의 부착을, 피부착면에 대향하여 설치된 미세 구멍으로부터 기화된 패터닝 재료를 방출하여 피부착면에 액화시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  33. 제 30항에 있어서,
    상기 패터닝 재료의 부착을, 피부착면에 대향하여 설치된 미세 구멍으로부터 액체상태의 패터닝 재료를 방출하여 피부착면에 부착시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  34. 제 9항 또는 제 30항에 있어서,
    상기 패터닝 재료의 부착 도중에 그 부착위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  35. 제 9항 또는 제 30항에 있어서,
    상기 패터닝재료가 에스테르계 오일, 글리콜계 오일, 불소계 오일 및 탄화수소계 오일로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 한 종류의 오일인 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  36. 제 9항 또는 제 30항에 있어서,
    상기 금속 박막층을 적층하는 공정 후에 있어서, 상기 수지층을 적층하는 공정 전에 잔존하는 패터닝 재료를 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
  37. 제 30항에 있어서,
    상기 수지층을 적층하는 공정 후에 있어서, 상기 패터닝 재료를 부착하는 공정 전에 수지층 표면을 표면처리하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 적층체의 제조방법.
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