JP2960132B2 - コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
コンデンサおよびその製造方法Info
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- JP2960132B2 JP2960132B2 JP24045190A JP24045190A JP2960132B2 JP 2960132 B2 JP2960132 B2 JP 2960132B2 JP 24045190 A JP24045190 A JP 24045190A JP 24045190 A JP24045190 A JP 24045190A JP 2960132 B2 JP2960132 B2 JP 2960132B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はチタン酸バリウム誘電体薄膜を形成したコン
デンサおよびその製造方法に関するものである。
デンサおよびその製造方法に関するものである。
従来の技術 従来、チタン酸バリウム誘電体を有するコンデンサに
は、酸化チタン、酸化バリウム粉末などの原料を用いて
成形、焼成工程を経て製造される磁器コンデンサが一般
に広く使用されている。またチタン・アルミニウム合金
箔を用いてエッチング工程を経て製造される電解コンデ
ンサも検討されている。その他最近電子ビーム加熱蒸着
法、スパッタリング法、化学的気相成長法などにより誘
電体薄膜を形成する方法が検討されている。
は、酸化チタン、酸化バリウム粉末などの原料を用いて
成形、焼成工程を経て製造される磁器コンデンサが一般
に広く使用されている。またチタン・アルミニウム合金
箔を用いてエッチング工程を経て製造される電解コンデ
ンサも検討されている。その他最近電子ビーム加熱蒸着
法、スパッタリング法、化学的気相成長法などにより誘
電体薄膜を形成する方法が検討されている。
発明が解決しようとする課題 上述の磁器コンデンサおよび電解コンデンサにおいて
は、各々コンデンサの性能と大きさに限界があり、また
上述の誘電体薄膜の形成方法も、工業的に実施できるま
でには至っていない。
は、各々コンデンサの性能と大きさに限界があり、また
上述の誘電体薄膜の形成方法も、工業的に実施できるま
でには至っていない。
課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するもので、陰・陽両極を
備えた大強度パルスイオンビーム発生部と、チタン酸バ
リウムターゲットを有する薄膜形成部とからなる大強度
パルスイオンビーム発生装置を用い、真空中で、高電圧
短パルスを陽極に加えて形成される陽極プラズマ中のイ
オンを陽極−陰極ギャップの高電界によって加速し、陰
極Vane（羽）の間を通過する大強度パルスイオンビーム
をチタン酸バリウム（BaTiO3）ターゲットに照射させ
て、高温、高密度プラズマを生成させ、該プラズマを金
属または誘電体上に堆積させチタン酸バリウム誘電体薄
膜を形成することを特徴とするコンデンサの製造方法で
ある。
備えた大強度パルスイオンビーム発生部と、チタン酸バ
リウムターゲットを有する薄膜形成部とからなる大強度
パルスイオンビーム発生装置を用い、真空中で、高電圧
短パルスを陽極に加えて形成される陽極プラズマ中のイ
オンを陽極−陰極ギャップの高電界によって加速し、陰
極Vane（羽）の間を通過する大強度パルスイオンビーム
をチタン酸バリウム（BaTiO3）ターゲットに照射させ
て、高温、高密度プラズマを生成させ、該プラズマを金
属または誘電体上に堆積させチタン酸バリウム誘電体薄
膜を形成することを特徴とするコンデンサの製造方法で
ある。
また上記チタン酸バリウム誘電体薄膜をアニール処理
して用いたことを特徴とするコンデンサである。
して用いたことを特徴とするコンデンサである。
作用 チタン酸バリウム薄膜は、非常に時間幅の短い高電圧
パルスにより形成されかつ高温、高密度化したプラズマ
を用いるため、薄膜形成速度が極めて大きく、BaTiO3誘
電体薄膜の高品質のコンデンサを得ることができる。
パルスにより形成されかつ高温、高密度化したプラズマ
を用いるため、薄膜形成速度が極めて大きく、BaTiO3誘
電体薄膜の高品質のコンデンサを得ることができる。
実施例 以下、本発明の実施例について詳述する。
第１図は、大強度パルスイオンビーム蒸発法（以下IB
E法という）を用いたBaTiO3薄膜形成装置の説明図を示
す。本装置は、大強度パルスイオンビーム発生部１およ
び薄膜形成部２から構成されており、これらは真空容器
３（真空度〜10-4Torr）中に設置されている。
E法という）を用いたBaTiO3薄膜形成装置の説明図を示
す。本装置は、大強度パルスイオンビーム発生部１およ
び薄膜形成部２から構成されており、これらは真空容器
３（真空度〜10-4Torr）中に設置されている。
イオンビーム発生部には収束型の磁器絶縁型イオンダ
イオード（MID）を用いた。MIDの陽極上にはイオン源と
してポリエチレンが取り付けられており、大強度パルス
イオンビーム発生装置“ETIGO−1"（1.2MV,240kA,0.3T
W,50ns,14.4kJ）から発生される高電圧短パルスが陽極
４に加わることによって、陽極プラズマが形成される。
陽極プラズマ中のイオン（主にプロトン）は、陽極４−
陰極５ギヤップ（10mm）の高電界によって加速される。
このとき、ギヤップに対して垂直方向の磁場Ｂを加える
ことによって、陰極５から陽極４に向かう電子電流Ｉを
抑制する。陰極はVane（羽）型（黄銅製）で、イオンビ
ームはVaneの間を通り抜けて外部に引き出される。
イオード（MID）を用いた。MIDの陽極上にはイオン源と
してポリエチレンが取り付けられており、大強度パルス
イオンビーム発生装置“ETIGO−1"（1.2MV,240kA,0.3T
W,50ns,14.4kJ）から発生される高電圧短パルスが陽極
４に加わることによって、陽極プラズマが形成される。
陽極プラズマ中のイオン（主にプロトン）は、陽極４−
陰極５ギヤップ（10mm）の高電界によって加速される。
このとき、ギヤップに対して垂直方向の磁場Ｂを加える
ことによって、陰極５から陽極４に向かう電子電流Ｉを
抑制する。陰極はVane（羽）型（黄銅製）で、イオンビ
ームはVaneの間を通り抜けて外部に引き出される。
薄膜形成部２は、箱型の容器内にターゲット６（BaTi
O3）および薄膜形成用基板（Al箔，ガラス）が設置され
ている。ビーム入射口（20mmφ，陽極からの距離ｚ＝13
0mm）を通り抜けたビームは、ビームに対して45゜傾い
て設置されたBaTiO3ターゲットの表面を照射する。この
ようにして蒸発したターゲット粒子は、ターゲット上方
に設置された薄膜形成用基板に堆積し薄膜化される。実
験中基板温度は室温に保たれた。
O3）および薄膜形成用基板（Al箔，ガラス）が設置され
ている。ビーム入射口（20mmφ，陽極からの距離ｚ＝13
0mm）を通り抜けたビームは、ビームに対して45゜傾い
て設置されたBaTiO3ターゲットの表面を照射する。この
ようにして蒸発したターゲット粒子は、ターゲット上方
に設置された薄膜形成用基板に堆積し薄膜化される。実
験中基板温度は室温に保たれた。
なお、上記実施例では、Al箔、ガラスからなる基板上
にターゲット粒子を堆積し薄膜化したが、Al箔表面にAl
2O3皮膜が形成されていても、上記と同様、薄膜を形成
することができる。
にターゲット粒子を堆積し薄膜化したが、Al箔表面にAl
2O3皮膜が形成されていても、上記と同様、薄膜を形成
することができる。
第１図中７はイオンビーム、８はアルミ箔などの基板
である。
である。
実験で使用したターゲットおよび基板は以下の通りで
ある。
ある。
（Ａ）ターゲット チタン酸バリウム系セラミック ・組成 BaTiO3 92.8mol％ Nd2O3 2.6mol％ TiO2 4.5mol％ BiO2O3 0.1mol％ MnCo3 0.2wt％添加 ・寸法 15.1φ×0.73t mm ・電気的特性 ε＝11000, tan δ＝0.2％ （Ｂ）基板 エッチングアルミ箔 ・組成 Al 99.3％ ・厚み 50μｍ 第２図はエッチングAl箔上に形成された薄膜のＸ線回
折パターンを示す。この場合、マルクス充電電圧30kV、
ショット数５、ダイオード電圧〜1MV、ダイオード電流
〜8kA、イオン電流密度〜10.5kA/cm2、ターゲット−基
板間距離30mm、真空度〜10-4Torr、基板（アルミニウ
ム）寸法38×26×1mmであった。図より、Bragg角２θ〜
22゜（100）、31.7゜（110）、39゜（111）、45.4゜（2
00）、51゜（210）、および56.3゜（211）にピークが現
れることが分かる。これらは、JCPDS（Joint Committe
e on Powder Diffraction Standards）のデータか
ら予測される正方晶のBaTiO3の回折パターンに一致する
ことから、正方晶の薄膜が生成されたと考えられる。
折パターンを示す。この場合、マルクス充電電圧30kV、
ショット数５、ダイオード電圧〜1MV、ダイオード電流
〜8kA、イオン電流密度〜10.5kA/cm2、ターゲット−基
板間距離30mm、真空度〜10-4Torr、基板（アルミニウ
ム）寸法38×26×1mmであった。図より、Bragg角２θ〜
22゜（100）、31.7゜（110）、39゜（111）、45.4゜（2
00）、51゜（210）、および56.3゜（211）にピークが現
れることが分かる。これらは、JCPDS（Joint Committe
e on Powder Diffraction Standards）のデータか
ら予測される正方晶のBaTiO3の回折パターンに一致する
ことから、正方晶の薄膜が生成されたと考えられる。
次に上述のIBE法によりエッチングアルミ箔上にBaTiO
3薄膜層を形成した資料をアジピン酸アンモニウム水溶
液中にて周波数120Hzにおいて静電容量を測定し、328.4
μF/cm2を得た。この値はBaTiO3薄膜層を形成しないエ
ッチングアルミ箔の静電容量150μF/cm2に対し約2.1倍
の静電容量値を示す。
3薄膜層を形成した資料をアジピン酸アンモニウム水溶
液中にて周波数120Hzにおいて静電容量を測定し、328.4
μF/cm2を得た。この値はBaTiO3薄膜層を形成しないエ
ッチングアルミ箔の静電容量150μF/cm2に対し約2.1倍
の静電容量値を示す。
また上記BaTiO3薄膜層を形成したエッチングアルミニ
ウム箔を電解コンデンサ陰極用電極箔として用いた結
果、低圧用電解コンデンサとして静電容量が増加し、か
つ高温負荷試験においても静電容量の変化率が少なく極
めて安定していることが実証された。
ウム箔を電解コンデンサ陰極用電極箔として用いた結
果、低圧用電解コンデンサとして静電容量が増加し、か
つ高温負荷試験においても静電容量の変化率が少なく極
めて安定していることが実証された。
第３図は定格16V、100μＦの本発明の実施例と、BaTi
O3薄膜層を形成しない従来品とを温度105℃中にて1000
時間負荷試験例を示す。
O3薄膜層を形成しない従来品とを温度105℃中にて1000
時間負荷試験例を示す。
なお、上述の実施例においては、ビームの照射は10回
照射すると、BaTiO3薄膜は〜2000Åであり、ビーム１照
射あたりの薄膜はほぼ200Å程度であることが確認され
ており、薄膜をより薄くかつ300〜600℃でアニール処理
することにより均質にすることができ、より高容量の電
極箔が得られる。
照射すると、BaTiO3薄膜は〜2000Åであり、ビーム１照
射あたりの薄膜はほぼ200Å程度であることが確認され
ており、薄膜をより薄くかつ300〜600℃でアニール処理
することにより均質にすることができ、より高容量の電
極箔が得られる。
発明の効果 本発明によればIBE法によってBaTiO3薄膜を形成する
ため薄膜形成速度が大きく生産性の面で有利となると共
に、コンデンサの品質を著しく向上させるなど顕著な効
果を有し、工業的ならびに実用的価値の大なるものであ
る。
ため薄膜形成速度が大きく生産性の面で有利となると共
に、コンデンサの品質を著しく向上させるなど顕著な効
果を有し、工業的ならびに実用的価値の大なるものであ
る。
第１図は本発明に係る薄膜形成装置の説明図、第２図は
本発明に係るエッチングアルミ箔上に形成された薄膜の
Ｘ線回折パターン図、第３図は本発明品と従来品とを比
較したアルミ電解コンデンサの高温負荷試験特性図であ
る。 6:ターゲット、7:イオンビーム 8:基板（Al箔）
本発明に係るエッチングアルミ箔上に形成された薄膜の
Ｘ線回折パターン図、第３図は本発明品と従来品とを比
較したアルミ電解コンデンサの高温負荷試験特性図であ
る。 6:ターゲット、7:イオンビーム 8:基板（Al箔）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−304613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−60709（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01G 9/04 H01G 9/07
Claims (2)
- 【請求項１】陰・陽両極を備えた大強度パルスイオンビ
ーム発生部と、チタン酸バリウムターゲットを有する薄
膜形成部とからなる大強度パルスイオンビーム発生装置
を用い、真空中で、高電圧短パルスを陽極に加えて形成
される陽極プラズマ中のイオンを陽極−陰極ギャップの
高電界によって加速し、陰極Vane（羽）の間も通過する
大強度パルスイオンビームをチタン酸バリウムターゲッ
トに照射させて高温、高密度プラズマを生成させ、該プ
ラズマを金属または誘電体上に堆積させ、チタン酸バリ
ウム誘電体薄膜を形成することを特徴とするコンデンサ
の製造方法。 - 【請求項２】上記チタン酸バリウム誘電体薄膜をアニー
ル処理して用いたことを特徴とするコンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24045190A JP2960132B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | コンデンサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24045190A JP2960132B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | コンデンサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04119620A JPH04119620A (ja) | 1992-04-21 |
| JP2960132B2 true JP2960132B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=17059696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24045190A Expired - Fee Related JP2960132B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | コンデンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2960132B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4729191B2 (ja) * | 2001-04-06 | 2011-07-20 | 八井 浄 | 多結晶シリコン薄膜の作製方法 |
-
1990
- 1990-09-10 JP JP24045190A patent/JP2960132B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04119620A (ja) | 1992-04-21 |
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