JP4239526B2

JP4239526B2 - CAPACITOR, COMPOSITE CIRCUIT BOARD AND CAPACITOR MANUFACTURING METHOD

Info

Publication number: JP4239526B2
Application number: JP2002254026A
Authority: JP
Inventors: 朋和伊藤; 正勝清原; 広典鳩野; 雄二麻生
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004095793A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に組み込まれるコンデンサとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の回路にはＩＣなどとともに多くのコンデンサが搭載されている。そして電子機器の小型化を達成すべくコンデンサも数百μｍ以下の厚さのコンデンサが要求され、これに応えるべく従来からフィルム状のコンデンサが特開２０００−３５７６３１号公報および特開２００１−１３５１４３号公報に提案されている。
【０００３】
特開２０００−３５７６３１号公報には、フレキシブルな基板表面に、マグネトロンスパッタ、真空蒸着、ＣＶＤあるいはゾル−ゲル法にて金属酸化物接着膜を形成し、この金属酸化物接着膜の上に同様の方法で下部電極膜、誘電体層および上部電極膜を積層する内容が開示されている。
【０００４】
また、特開２００１−１３５１４３号公報には、硼珪酸ガラスからなる基体の表面に、ＤＣスパッタリングにより下部電極を形成し、この下部電極の上に基体の温度を２００℃に維持した状態で、ＲＦマグネトロンスパッタリングにて厚さ３００ｎｍの誘電体膜（ＳｒＴｉＯ_３）を形成し、この誘電体膜の上にＤＣマグネトロンスパッタリングにより上部電極を形成する内容が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のコンデンサは、誘電体層をＲＦマグネトロンスパッタリングにて形成するようにしているが、これらの方法では膜形成速度が１０ｎｍ／ｍｉｎ程度であり、３００ｎｍ厚の誘電体層を得るのに３０分もかかってしまう。
また、スパッタリング法、真空蒸着、ＣＶＤあるいはゾル−ゲル法による場合には結晶性の悪化や、結晶欠陥が発生し、所望の特性、特に単位膜厚当たりの絶縁耐圧を得ることができない場合があり、また、膜厚を厚くするのに長時間かかるため、やはり膜全体として絶縁耐圧の高い膜を得るには不向きである。
【０００６】
また、従来の方法では比較的高温で誘電体層を形成しなければならず、基板の材料が制限されてしまう不利もある。
【０００７】
なお、基板上に誘電体層（脆性材料構造物）を形成する方法として、本発明者らは、エアロゾルデポジション法を特許第３２６５４８１号および国際特許出願ＷＯ０１／２７３４８Ａ１号に提案している。
このエアロゾルデポジション法はセラミック粒子などの脆性材料粒子をエアロゾル化して基材に衝突させて、衝突による衝撃で前記誘電体微粒子を変形または破砕し、この変形または破砕にて生じた活性な新生面を介して微粒子同士を再結合させて基材表面に脆性材料構造物（膜など）を形成するものである。
従来のガスデポジション法と上記エアロゾルデポジション法との大きな違いは、前者が熱を利用して微粒子を焼結させているのに対し、後者のエアロゾルデポジション法は、粒子径、衝突速度、雰囲気、更には必要に応じて微粒子に内部歪を予め付与するなどの条件下で行うことで、室温にて脆性材料構造物の形成を可能とした点である。そして、形成された脆性材料構造物も、多結晶で結晶同士の界面にはガラス層からなる粒界層が実質的に存在しないという特異性を有している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明に係るコンデンサは、絶縁基板上に下部電極、誘電体層および上部電極が順に積層され、且つ前記誘電体層は誘電体微粒子のエアロゾルを衝突させることで下部電極を完全に覆う領域に形成された構成とした。上記構成では、誘電体層が上部電極と下部電極の短絡を防ぐ絶縁体としても機能する。
【０００９】
また、エアロゾルデポジション法を適用することで、短時間のうちに破壊電圧の極めて高い厚膜（１μｍ以上）のコンデンサを得ることができる。
【００１０】
本発明はコンデンサ単品に限定されるものではなく、このコンデンサを基板の一部に組み込み、基板の他の部分にはＩＣなどの別の素子を搭載した複合回路基板も含む。
【００１１】
また本発明に係るコンデンサの製造方法は、絶縁基板表面に下部電極、下部電極用ランドおよび上部電極用ランドを形成し、次いで前記下部電極が完全に露出する開口を有するマスクを介して絶縁基板表面に誘電体微粒子のエアロゾルを衝突させ、衝突による衝撃で前記誘電体微粒子を変形または破砕し、微粒子同士を再結合せしめて絶縁基板表面に前記下部電極を覆う誘電体層を形成し、次いで、この誘電体層の上に上部電極を形成し、この上部電極と前記上部電極用ランドとを電気的に接合する。
ここで、前記下部電極、下部電極用ランド、上部電極用ランドおよび上部電極の形成方法としては、導電ペーストをプリントした後に焼成するか、これらも全てエアロゾルデポジション法で形成する。
【００１２】
【発明の実施の態様】
図１は本発明に係るコンデンサの製造装置（エアロゾルデポジション装置）の一例を示す図であり、製造装置１０は窒素ガスボンベ１０１がガス搬送管１０２を通じて、チタン酸化バリウムなどの誘電体微粒子を内蔵するエアロゾル発生器１０３に接続され、更に搬送管１０２を通じて構造物作製室１０５内のノズル１０４に接続される。ノズル１０４は先端に１０ｍｍ×０．４ｍｍの開口部を有する。ノズル１０４の上方には支持台１０６に固定された基板２０１が配置され、支持台１０６はＸＹステージ１０７によって２次元で駆動可能である。構造物作製室１０５は真空ポンプ１０８に接続されている。
【００１３】
（実施例）
次に具体的な実施例を図２〜図５に基づいて説明する。ここで、図２-〜図４の（ａ）は各工程での平面図、（ｂ）は断面図、図５は最終製品の断面図である。
先ず、図２に示すように、厚さ約０．６ｍｍの酸化アルミニウム基板２０１上にＡｇ−Ｐｄペーストを予め印刷し、８５０℃にて焼成して下部電極２０２、下部電極用ランド２０２ａ、下部電極２０２とランド２０２ａとの接続部２０２ｂおよび上部電極用ランド２０７を形成して基板２０１を作成した。焼成後の下部電極の厚さは５μｍであった。下部電極２０２の主要部分の面積は８ｍｍ×８ｍｍであった。
【００１４】
次に、図３に示すように、下部電極２０２及びアルミナ基板１上にエアロゾルデポジション法によってチタン酸バリウム誘電体層２０３を形成した。誘電体層２０３は下部電極２０２を完全に覆うとともに下部電極用ランド２０２ａは完全に露出させている。
【００１５】
このような、誘電体層２０３を形成する手順は以下のとおりである。
予め平均粒径０．４μｍに調整されたチタン酸バリウム微粒子を準備し、これをエアロゾル発生器１０３内に充填する。窒素ガスボンベ１０１より搬送管１０２を通じて混合粉末を装填したエアロゾル発生器１０３内に窒素ガスをガス流量４．０ｌ／ｍｉｎで供給し、エアロゾル発生器１０３を作動させてチタン酸バリウム微粒子を含むエアロゾルを発生させる。エアロゾルは搬送管１０２を介して構造物作製室１０５内に設置されたノズル１０４から基板２０１に向けて高速で微粒子ビームとして噴射される。微粒子ビームを噴射させると同時に基板２０１をＸＹステージ１０７によって１０分間揺動させて１０ｍｍ×１０ｍｍの面積を有する厚さ１０μｍの誘電体層２０３を形成させた。このとき、誘電体層２０３は下部電極２０２と中心を合わせて形成させ、下部電極２０２を誘電体層２０３で覆うようにした。尚、複合構造物作製装置１０５内は真空ポンプ１０８によって１ｋＰａ以下に保たれる。
【００１６】
次に図４に示すように、誘電体層２０３の上部に低温硬化型Ａｇペーストを下部電極と同じ位置、同じ面積に印刷し、約１６０℃にて１時間乾燥させて上部電極２０４を形成させた。上部電極２０４は接続部２０４ａにてランド２０７に接続した。
【００１７】
この後、図５に示すように、接着剤層２０５としてエポキシ樹脂を塗布し、その上部に保護基板２０６を積層し、真空下、１８０℃で１時間、４ＭＰａの圧力下で加熱硬化させた。尚、保護基板２０６上面にはスルーホール形成用のランドが形成されており、下部電極２０２及び上部電極２０４のランドと位置を合わせるように積層させる。硬化後、各電極層のランドの中心に直径０．５ｍｍのスルーホール２０８がそれぞれ形成され、その内部にメッキ層２０９を形成させて下部電極２０２、上部電極２０４の各々の端子とした。
【００１８】
上述のように形成されたコンデンサに含まれるチタン酸バリウム誘電体層は、測定周波数１ｋＨｚにおいて比誘電率（εｒ）は５５を示し、静電容量（Ｃ）は３．１ｎＦ，誘電正接（ｔａｎδ）は０．６％であった。また、本法によって作成された誘電体層は緻密で下部電極及びアルミナ基板と強固な密着性を有するため高い絶縁性を有し、実際に１ｋＶ以上の耐電圧を示した。
【００１９】
本実施例において、セラミックス基板にアルミナ基板を用いたが、この他、シリカなど低誘電率を示す基材でも良い。また、本発明において、誘電体形成工程は常温で良いため、電極の形成に焼成といった高温プロセスを利用しなければ基板は特に数百℃以上といった耐熱性でなくても良く、この場合には樹脂基板を利用できる。
【００２０】
しかし、上記エアロゾルデポジション法については、全ての基材に適用できるわけではなく、本発明者らは最近、基材の硬度のうち特にＤＨｖ２（材料の塑性変形分を考慮したダイナミック硬さ）に依存するという知見を得た。
即ち、金属やセラミックなどの高硬度の基材にはエアロゾルデポジション法によって脆性材料構造物を形成できるが、樹脂などの比較的低硬度の材料にあっては、ＤＨｖ２が４０以下のＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）およびポリイミドには脆性材料構造物を形成できるが、ＤＨｖ２が４０を超えるエポキシ樹脂やポリプロピレンには脆性材料構造物を形成できないことが判明した。
【００２１】
従って、本発明のコンデンサの製造に樹脂基板を用いてエアロゾルデポジション法を適用する場合には、基板の特性として、誘電体構造物が形成されるＤＨｖ２が４０以下のものを用いる必要があり、４０を超える樹脂基板を用いると下部電極と上部電極が短絡したり、無駄な構造を採用することにもなる。
尚、常温でＤＨｖ２が４０を超える樹脂基板に本発明を適用する場合には、加熱などによってＤＨｖ２を４０以下にした状態にすればよい。
【００２２】
本実施例において、下部電極は金属ペーストを用いたが、この他、金属箔、スパッタ、蒸着膜でも良く、或いはエアロゾルデポジション法を適用してもよい。基板、誘電体層との密着性がある程度保たれていれば良い。また、下部電極の厚さは誘電体層と同等か、それ以下であることが好ましく、緻密で凹凸の少ないものが良い。
【００２３】
本実施例において、誘電体層はチタン酸バリウムを用いたが、この他、ＳｒＴｉＯ_３、ＰＺＴなど高誘電率を示すセラミックス材料が好ましい。本発明においては、膜厚、比誘電率、電極面積を変化させることによって数ｐＦ〜数μＦまでの制御が可能である。
【００２４】
本実施例においては、窒素ガスを用いたが、この他使用するガスは乾燥空気、酸素、アルゴン、ヘリウムなどでも良い。また、上部電極はＡｇペーストを用いたが、他に蒸着、スパッタなどで形成させても良く、下部電極ほど強度、密着性を必要としない。また、接着剤層にはエポキシ樹脂を用いたが、この他、有機高分子接着剤、ガラス繊維含有樹脂接着剤、ポリシラン、ポリシラザンなどの有機珪素系高分子接着剤などを用いても良く、硬化温度は基板、電極の耐熱温度以下であれば良い。
【００２５】
更に、保護層は電極及び誘電体層を封止させる役割を果たすが、さらに保護層の変わりに基板、電極、誘電体を何層でも積層させることもでき、回路基板の小型化が実現できる。
【００２６】
（実施例２）
エアロゾルデポジション法によってステンレス基板上に５ｍｍ×５ｍｍのチタン酸バリウム誘電体層を形成し、２．５ｍｍ×３．０ｍｍの上部電極を設けてコンデンサを作成した。以下の表１に各誘電体層厚さに対する静電容量と破壊電圧を示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１から明らかなように、厚さ０．８ミクロンでは誘電体層に欠陥が存在し、リーク電流によって誘電率測定が行うことができなかった。厚さ１ミクロン以上の領域において静電容量を誘電体厚さによって制御でき、非常に高い破壊電圧を示した。以上より、エアロゾルデポジション法では１ミクロン以上、好ましくは破壊電圧として３００Ｖ程度が得られる３ミクロン以上において信頼性の高いコンデンサを形成できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、破壊電圧が極めて高く、その他の特性も優れたコンデンサが得られる。
特に、エアロゾルデポジション法では金属上、セラミックス上共に構造物を形成させることができ、誘電体層は下部電極よりも大きな面積を取るため、上部電極に絶縁層を設ける必要がなく、本実施例で作成されたチタン酸バリウム誘電体層は、緻密で絶縁性が非常に優れているため、高圧用コンデンサとして用いることができる。
また、エアロゾルデポジション法の適用が可能な材料を基板に選定したので、下部電極を完全に覆う領域に誘電体層を形成することで、上部電極と下部電極の短絡を誘電体層が防ぐ構造にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンデンサの製造装置の一例を示す図
【図２】（ａ）は基板に下部電極、下部電極用ランドおよび上部電極用ランドを形成した状態の平面図、（ｂ）は断面図
【図３】（ａ）は基板の下部電極の上に誘電体膜を形成した状態の平面図、（ｂ）は断面図
【図４】（ａ）は誘電体膜の上に上部電極を形成した状態の平面図、（ｂ）は断面図
【図５】最終製品の一例を示す断面図
【符号の説明】
１０…コンデンサの製造装置、１０１…窒素ガスボンベ、１０２…ガス搬送管、１０３…エアロゾル発生器、１０４…ノズル、１０５…構造物作製室、１０６…支持台、１０７…ＸＹステージ、１０８…真空ポンプ、２０１…基板、２０２…下部電極、２０２ａ…下部電極用ランド、２０２ｂ…下部電極とランドとの接続部、２０３…誘電体層、２０４…上部電極、２０４ａ…接続部、２０５…接着剤層、２０６…保護基板、２０７…上部電極用ランド、２０８…スルーホール、２０９…メッキ層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacitor incorporated in various electronic devices and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Many capacitors are mounted on the circuit of the electronic device along with the IC. In order to achieve miniaturization of electronic equipment, a capacitor having a thickness of several hundreds of μm or less is required. Conventionally, film-like capacitors have been disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-357631 and 2001-135143. Proposed in the gazette.
[0003]
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-357631, a metal oxide adhesive film is formed on a flexible substrate surface by magnetron sputtering, vacuum deposition, CVD, or sol-gel method, and the same thing is formed on the metal oxide adhesive film. The contents of laminating the lower electrode film, the dielectric layer and the upper electrode film by the method are disclosed.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-135143 discloses that a lower electrode is formed by DC sputtering on the surface of a substrate made of borosilicate glass, and the temperature of the substrate is maintained at 200 ° C. on the lower electrode. There is disclosed a content in which a dielectric film (SrTiO ₃ ) having a thickness of 300 nm is formed by magnetron sputtering, and an upper electrode is formed on the dielectric film by DC magnetron sputtering.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional capacitor described above, the dielectric layer is formed by RF magnetron sputtering. However, in these methods, the film formation rate is about 10 nm / min, and it is 30 to obtain a dielectric layer having a thickness of 300 nm. It takes a minute.
In addition, when sputtering, vacuum deposition, CVD, or sol-gel method is used, crystallinity deteriorates and crystal defects may occur, and desired characteristics, particularly withstand voltage per unit thickness may not be obtained. Moreover, since it takes a long time to increase the film thickness, it is also unsuitable for obtaining a film having a high withstand voltage as the whole film.
[0006]
Further, the conventional method has to disadvantageously limit the material of the substrate because the dielectric layer must be formed at a relatively high temperature.
[0007]
As a method of forming a dielectric layer (brittle material structure) on a substrate, the present inventors have proposed an aerosol deposition method in Japanese Patent No. 3265481 and International Patent Application WO 01 / 27348A1.
In this aerosol deposition method, brittle material particles such as ceramic particles are aerosolized and collide with a base material, and the dielectric fine particles are deformed or crushed by the impact of the collision, and an active new surface generated by this deformation or crushed is formed. Then, the fine particles are recombined to form a brittle material structure (film or the like) on the surface of the substrate.
The major difference between the conventional gas deposition method and the aerosol deposition method is that the former uses heat to sinter the fine particles, whereas the latter aerosol deposition method uses the particle diameter, collision speed, It is a point that the brittle material structure can be formed at room temperature by carrying out under conditions such as pre-applying internal strain to the fine particles in advance, if necessary, in the atmosphere. The formed brittle material structure is also polycrystalline, and has a peculiarity that a grain boundary layer composed of a glass layer does not substantially exist at the interface between crystals.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a capacitor according to the present invention includes a lower electrode, a dielectric layer, and an upper electrode stacked on an insulating substrate in order, and the dielectric layer collides with an aerosol of dielectric fine particles to form the lower electrode. It was set as the structure formed in the area | region which covers completely. In the above configuration, the dielectric layer also functions as an insulator that prevents a short circuit between the upper electrode and the lower electrode.
[0009]
In addition, by applying the aerosol deposition method, a thick film capacitor (1 μm or more) having a very high breakdown voltage can be obtained in a short time.
[0010]
The present invention is not limited to a single capacitor, and includes a composite circuit board in which the capacitor is incorporated in a part of the board and another element such as an IC is mounted in the other part of the board.
[0011]
In the capacitor manufacturing method according to the present invention, the lower electrode, the lower electrode land and the upper electrode land are formed on the surface of the insulating substrate, and then the surface of the insulating substrate is passed through a mask having an opening through which the lower electrode is completely exposed. The dielectric fine particle aerosol is caused to collide with the dielectric fine particles, and the dielectric fine particles are deformed or crushed by impact due to the collision, and the fine particles are recombined to form a dielectric layer covering the lower electrode on the surface of the insulating substrate. An upper electrode is formed on the dielectric layer, and the upper electrode and the upper electrode land are electrically joined.
Here, as a method of forming the lower electrode, the lower electrode land, the upper electrode land, and the upper electrode, the conductive paste is printed and then fired or all of these are formed by the aerosol deposition method.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an example of a capacitor manufacturing apparatus (aerosol deposition apparatus) according to the present invention. In the manufacturing apparatus 10, a nitrogen gas cylinder 101 contains dielectric fine particles such as barium titanium oxide through a gas transport pipe 102. It is connected to the aerosol generator 103 and further connected to the nozzle 104 in the structure production chamber 105 through the transfer tube 102. The nozzle 104 has an opening of 10 mm × 0.4 mm at the tip. A substrate 201 fixed to a support table 106 is disposed above the nozzle 104, and the support table 106 can be driven two-dimensionally by an XY stage 107. The structure manufacturing chamber 105 is connected to a vacuum pump 108.
[0013]
(Example)
Next, specific examples will be described with reference to FIGS. 2A to 4A are plan views in the respective steps, FIG. 2B is a cross-sectional view, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the final product.
First, as shown in FIG. 2, an Ag—Pd paste is printed in advance on an aluminum oxide substrate 201 having a thickness of about 0.6 mm, and is baked at 850 ° C. to form a lower electrode 202, a lower electrode land 202a, and a lower electrode. The substrate 201 was formed by forming the connection portion 202b between the 202 and the land 202a and the land 207 for the upper electrode. The thickness of the lower electrode after firing was 5 μm. The area of the main part of the lower electrode 202 was 8 mm × 8 mm.
[0014]
Next, as shown in FIG. 3, a barium titanate dielectric layer 203 was formed on the lower electrode 202 and the alumina substrate 1 by an aerosol deposition method. The dielectric layer 203 completely covers the lower electrode 202, and the lower electrode land 202a is completely exposed.
[0015]
The procedure for forming such a dielectric layer 203 is as follows.
Barium titanate fine particles previously adjusted to an average particle size of 0.4 μm are prepared and filled in the aerosol generator 103. Nitrogen gas is supplied at a gas flow rate of 4.0 l / min into the aerosol generator 103 loaded with the mixed powder from the nitrogen gas cylinder 101 through the conveying tube 102, and the aerosol generator 103 is operated to generate an aerosol containing barium titanate fine particles. Let The aerosol is ejected as a fine particle beam at high speed from the nozzle 104 installed in the structure manufacturing chamber 105 to the substrate 201 through the transport tube 102. At the same time as the fine particle beam was ejected, the substrate 201 was swung by the XY stage 107 for 10 minutes to form a 10 μm thick dielectric layer 203 having an area of 10 mm × 10 mm. At this time, the dielectric layer 203 was formed in alignment with the lower electrode 202 so that the lower electrode 202 was covered with the dielectric layer 203. Note that the inside of the composite structure manufacturing apparatus 105 is maintained at 1 kPa or less by the vacuum pump 108.
[0016]
Next, as shown in FIG. 4, a low temperature curable Ag paste is printed on the dielectric layer 203 at the same position and area as the lower electrode, and dried at about 160 ° C. for 1 hour to form the upper electrode 204. It was. The upper electrode 204 was connected to the land 207 at the connecting portion 204a.
[0017]
Thereafter, as shown in FIG. 5, an epoxy resin was applied as the adhesive layer 205, and a protective substrate 206 was laminated thereon, and was cured by heating at 180 ° C. for 1 hour under a pressure of 4 MPa under vacuum. Note that lands for forming through holes are formed on the upper surface of the protective substrate 206, and are stacked so as to be aligned with the lands of the lower electrode 202 and the upper electrode 204. After curing, a through-hole 208 having a diameter of 0.5 mm was formed at the center of each electrode layer land, and a plated layer 209 was formed therein to form terminals of the lower electrode 202 and the upper electrode 204, respectively.
[0018]
The barium titanate dielectric layer included in the capacitor formed as described above has a relative dielectric constant (εr) of 55 at a measurement frequency of 1 kHz, a capacitance (C) of 3.1 nF, and a dielectric loss tangent (tan δ). Was 0.6%. In addition, the dielectric layer prepared by this method is dense and has a high insulating property because it has strong adhesion to the lower electrode and the alumina substrate, and actually showed a withstand voltage of 1 kV or more.
[0019]
In this embodiment, an alumina substrate is used as the ceramic substrate. However, a substrate having a low dielectric constant such as silica may be used. In the present invention, since the dielectric formation step may be performed at room temperature, the substrate may not be particularly heat-resistant such as several hundreds of degrees Celsius or higher unless a high-temperature process such as baking is used for forming the electrode. Substrate can be used.
[0020]
However, the above-described aerosol deposition method is not applicable to all base materials, and the present inventors recently applied DHv2 (dynamic hardness considering the plastic deformation of the material) among the base materials. I got the knowledge that it depends.
That is, a brittle material structure can be formed on a high hardness base material such as metal or ceramic by an aerosol deposition method. However, in a relatively low hardness material such as a resin, ABS (acrylonitrile) having a DHv2 of 40 or less. A brittle material structure can be formed on butadiene styrene copolymer), PET (polyethylene terephthalate), PTFE (polytetrafluoroethylene) and polyimide, but a brittle material structure can be formed on epoxy resins and polypropylenes with DHv2 exceeding 40. It turned out not to be possible.
[0021]
Therefore, when applying an aerosol deposition method using a resin substrate to manufacture the capacitor of the present invention, it is necessary to use a substrate having a DHv2 of 40 or less as a characteristic of the substrate. When a resin substrate exceeding 40 is used, the lower electrode and the upper electrode are short-circuited or a useless structure is adopted.
When the present invention is applied to a resin substrate having a DHv2 exceeding 40 at room temperature, the DHv2 may be set to 40 or less by heating or the like.
[0022]
In this embodiment, a metal paste is used for the lower electrode. However, a metal foil, a sputter, a vapor deposition film, or an aerosol deposition method may be applied. It is sufficient that the adhesion to the substrate and the dielectric layer is maintained to some extent. The thickness of the lower electrode is preferably equal to or less than that of the dielectric layer, and is preferably dense and less uneven.
[0023]
In this embodiment, barium titanate is used for the dielectric layer, but in addition, a ceramic material exhibiting a high dielectric constant such as SrTiO ₃ or PZT is preferable. In the present invention, it is possible to control from several pF to several μF by changing the film thickness, relative dielectric constant, and electrode area.
[0024]
In this embodiment, nitrogen gas is used, but other gases may be used, such as dry air, oxygen, argon, helium. Further, although the upper electrode uses Ag paste, it may be formed by vapor deposition, sputtering, or the like, and does not require the strength and adhesion as the lower electrode. In addition, epoxy resin is used for the adhesive layer, but organic polymer adhesives, glass fiber-containing resin adhesives, organosilicon polymer adhesives such as polysilane and polysilazane, etc. may also be used. The temperature should just be below the heat-resistant temperature of a board | substrate and an electrode.
[0025]
Further, the protective layer plays a role of sealing the electrode and the dielectric layer. Further, instead of the protective layer, any number of layers of the substrate, the electrode, and the dielectric can be laminated, and the circuit board can be miniaturized.
[0026]
(Example 2)
A 5 mm × 5 mm barium titanate dielectric layer was formed on a stainless steel substrate by an aerosol deposition method, and a capacitor was prepared by providing an upper electrode of 2.5 mm × 3.0 mm. Table 1 below shows the capacitance and breakdown voltage with respect to each dielectric layer thickness.
[0027]
[Table 1]

[0028]
As is clear from Table 1, when the thickness was 0.8 microns, the dielectric layer had defects, and the dielectric constant could not be measured due to the leakage current. Capacitance could be controlled by the dielectric thickness in the region of thickness of 1 micron or more, and a very high breakdown voltage was shown. From the above, a highly reliable capacitor can be formed in the aerosol deposition method at 1 micron or more, preferably at 3 microns or more where a breakdown voltage of about 300 V can be obtained.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a capacitor having an extremely high breakdown voltage and excellent other characteristics can be obtained.
In particular, in the aerosol deposition method, structures can be formed on both metal and ceramics, and the dielectric layer takes a larger area than the lower electrode, so there is no need to provide an insulating layer on the upper electrode. The barium titanate dielectric layer prepared in (1) can be used as a high-voltage capacitor because it is dense and has excellent insulating properties.
In addition, since a material that can be applied to the aerosol deposition method is selected for the substrate, the dielectric layer prevents the short-circuit between the upper electrode and the lower electrode by forming a dielectric layer in the region that completely covers the lower electrode. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a capacitor manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 2 (a) is a plan view showing a state in which a lower electrode, a lower electrode land, and an upper electrode land are formed on a substrate. FIG. 3A is a plan view of a state in which a dielectric film is formed on the lower electrode of the substrate. FIG. 4B is a cross-sectional view. FIG. 4A is an upper view on the dielectric film. FIG. 5B is a cross-sectional view of an electrode formed state. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a final product.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Condenser manufacturing apparatus, 101 ... Nitrogen gas cylinder, 102 ... Gas conveyance pipe, 103 ... Aerosol generator, 104 ... Nozzle, 105 ... Structure preparation room, 106 ... Support stand, 107 ... XY stage, 108 ... Vacuum pump, DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 ... Board | substrate, 202 ... Lower electrode, 202a ... Land for lower electrode, 202b ... Connection part of lower electrode and land, 203 ... Dielectric layer, 204 ... Upper electrode, 204a ... Connection part, 205 ... Adhesive layer, 206 ... Protective substrate, 207 ... Land for upper electrode, 208 ... Through hole, 209 ... Plating layer.

Claims

Lower electrode in the insulating resin substrate, a capacitor dielectric layer and an upper electrode are sequentially stacked, the insulating resin substrate is a DHv2 40 or less, and the dielectric layer by the aerosol deposition method capacitor, characterized in that it is formed in the cormorants region covering the lower electrode by impinging aerosol containing dielectric particles.

The capacitor according to claim 1, wherein the dielectric layer has a thickness of 1 μm or more.

A composite circuit board in which the capacitor according to claim 1 is incorporated in part.

DHv2 forms a lower electrode on the insulating resin substrate surface is 40 or less, then allowed to collide with aerosol containing dielectric particles by aerosol deposition on the insulating resin substrate surface, said dielectric grains in collision impact deformed or crushed, to form a dielectric layer covering the lower electrode on the insulating resin substrate surface allowed recombining fine particles, then, and forming an upper electrode on the dielectric layer Capacitor manufacturing method.

5. The method of manufacturing a capacitor according to claim 4, wherein the thickness of the lower electrode is equal to or less than the thickness of the dielectric layer .

The method of manufacturing a capacitor according to claim 4 or 5, wherein after the lower electrode and the upper electrode is printed a conductive paste, a manufacturing method of a capacitor and forming by baking.

7. The method of manufacturing a capacitor according to claim 4, wherein the dielectric layer is formed on the surface of the insulating resin substrate through a mask having an opening through which the lower electrode is completely exposed. A method of manufacturing a capacitor, wherein the capacitor is formed to cover the capacitor.