(57)【要約】【課題】フィルム積層コンデンサの積層体を構成する誘電体層を薄くしても、積層体に蓄積された電荷による放電で積層体の絶縁部分が損傷することがなく、積層体からコンデンサとして使用可能な個片の取れ数が少なくならないフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置を提供する。【解決手段】真空容器３内で回転するキャンローラ１に対向して、回転方向上流側から順に樹脂蒸発源６、樹脂硬化装置７、誘電体層処理装置９、パターンニング材料付与装置８、金属蒸着源４、帯電量制御部５を設けて、キャンローラ１上に形成された積層体上の電荷帯電量を制御し、積層体上の電荷に基づく放電を防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一真空槽内で、誘電体層を形成する工程と、誘電体層の表面を処理する工程と、金属電極にパターンを形成する工程と、誘電体層上に金属電極を形成する工程を有するフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法において、積層体表面の帯電量を制御する工程を設けたフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法。
【請求項２】
積層体表面の帯電量を制御する工程がプラズマ処理である本発明の請求項１に記載のフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法。
【請求項３】
積層体表面の帯電量を制御する工程を積層体表面に除電ブラシを物理的に接触させることにより行う本発明の請求項１に記載のフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法。
【請求項４】
積層体表面の帯電量を制御する工程が積層体表面と非接触な静電気除電手段により行う本発明の請求項１に記載のフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法。
【請求項５】
真空容器内で回転するキャンローラに対向して、回転方向上流側から順に樹脂蒸発源、樹脂硬化装置、誘電体層処理装置、パターンニング材料付与装置、金属蒸着源、帯電量制御部を設けて、キャンローラ上に誘電体層と金属薄膜層の積層体を形成するフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルム積層コンデンサ用の誘電体層と金属薄膜層とからなる積層体の製造方法とその製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日の電子部品に対する小型化、高性能化の要求はますます厳しさを増す一方であり、積層コンデンサに対しても例外ではない。積層コンデンサの容量は、誘電体の誘電率が同一であれば、誘電体の面積に比例し、誘電体層の厚みに反比例する。
【０００３】
従って、積層コンデンサを小型化しつつ、その容量を維持もしくは増大させるためには、誘電体層の厚みを薄くするか、または、容量発生部分の有効面積を増大させることが有効な手段である。
【０００４】
フィルム積層コンデンサに使用される誘電体層と金属薄膜層とからなる積層体としては、ポリエステル（ＰＥＮ、ＰＥＴ等）、ポリオレフィン（ＰＰ等）、ＰＰＳ等の誘電体層となる樹脂フィルム上に、真空蒸着法、スパッタ等によりアルミニウム等の金属薄膜層を積層した金属化樹脂フィルムが知られており、この金属化樹脂フィルムを積層または巻回してフィルム積層コンデンサとするものである。
【０００５】
しかしながら、上記フィルム積層コンデンサの場合、誘電体層となる樹脂フィルムの厚みは、その製造工程上、もしくはその後のフィルムの取り扱い性、加工性等の制約から、その薄膜化には限界があり、現在使用されているフィルム積層コンデンサ用の樹脂フィルムの厚みはせいぜい１．２μｍ程度までである。
【０００６】
従って、コンデンサの容量をさらに増大させるためには、容量発生部分の有効面積を増大させること、すなわち、金属化樹脂フィルムの積層面積または巻回数を増大させることしか方法がないが、これはフィルム積層コンデンサの小型化の要求に反し、小型化と高容量化を高次元で両立させることは限界に達しているのが現状である。
【０００７】
なお、上記従来のフィルム積層コンデンサとは全く違う別の製造方法により、高容量化につながる誘電体層となる樹脂フィルムの厚みを０．４μｍ程度にし、その誘電体層と金属薄膜層を積層した金属化樹脂フィルムを数千層程度以上積層し、積層方向の厚さ１．３ｍｍ程度のチップコンデンサを得る方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１４７２７３号公報（第１３頁段落［０１３１］〜第１４頁段落［０１４１］）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のフィルム積層コンデンサの誘電体層と金属薄膜層とからなる積層体は、その製造過程において、積層体に電荷が蓄積され、その電荷による放電が積層体表面から発生し、積層体の絶縁部分が容易に損傷してしまうことにより、積層体からコンデンサとして使用可能な個片の取れ数が少なくなるという問題がある。
【００１０】
上記の問題は、誘電体層の厚みを従来のフィルム積層コンデンサでは実現できなかったような厚みにまで薄くすれば、より一層顕著になることが判明した。
【００１１】
これらの問題は、上記の積層体をコンデンサに使用して、コンデンサの小型化、高容量化を達成する上において、避けて通ることができない問題であった。
【００１２】
本発明は、フィルム積層コンデンサの小型化、高容量化を高次元で実現するために、フィルム積層コンデンサを構成する誘電体層を薄くしても、積層体に蓄積された電荷による放電で積層体の絶縁部分が損傷することがなく、従って、積層体からコンデンサとして使用可能な個片の取れ数が少なくならないフィルム積層コンデンサ用の積層体の製造方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、同一真空槽内で、誘電体層を形成する工程と、誘電体層の表面を処理する工程と、金属電極にパターンを形成する工程と、誘電体層上に金属電極を形成する工程を有するフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法において、積層体表面の帯電量を制御する工程を設けたフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法であり、積層体に蓄積された電荷による放電で積層体の絶縁部分が損傷することがなく、従って、積層体からコンデンサとして使用可能な個片の取れ数が少なくなることもない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、同一真空槽内で、誘電体層を形成する工程と、誘電体層の表面を処理する工程と、金属電極にパターンを形成する工程と、誘電体層上に金属電極を形成する工程を有するフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法において、積層体表面の帯電量を制御する工程を設けたフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法であり、積層体表面の帯電量を制御する工程を設けることにより、積層体に蓄積された電荷を中和または除電させることができるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、積層体表面の帯電量を制御する工程がプラズマ処理である本発明の請求項１に記載のフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法であり、プラズマ処理でイオンを発生させることにより、積層体表面の電荷を中和させるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、積層体表面の帯電量を制御する工程を積層体表面に除電ブラシを物理的に接触させることにより行う本発明の請求項１に記載のフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法であり、積層体表面に除電ブラシを物理的に接触させることにより、積層体表面の電荷を除電させるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発明は、積層体表面の帯電量を制御する工程が積層体表面と非接触な静電気除電手段により行う本発明の請求項１に記載のフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法であり、積層体表面と非接触な静電気除電手段により、積層体表面の電荷を除電させるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の発明は、真空容器内で回転するキャンローラに対向して、回転方向上流側から順に樹脂蒸発源、樹脂硬化装置、誘電体層処理装置、パターンニング材料付与装置、金属蒸着源、帯電量制御部を設けて、キャンローラ上に誘電体層と金属薄膜層の積層体を形成するフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置であり、金属帯電量制御部を設けることにより、積層体に帯電した電荷を中和または除電させることができるという作用を有する。
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置の概略構成図であり、１は真空ポンプ２により真空に保たれている真空容器３内で一定の角速度または周速度で矢印方向に回転するキャンローラ、４は前記キャンローラ１の下部に設けられた金属蒸着源、５、６、７は前記キャンローラ１の回転方向下流側に金属蒸着源４に次いで順次設けられた帯電量制御部、樹脂蒸発源、樹脂硬化装置、８、９は前記キャンローラ１の回転方向上流側に金属蒸着源４に次いで順次設けられたパターンニング材料付与装置、誘電体層処理装置である。
【００２１】
前記キャンローラ１の外周面は平滑に、好ましくは鏡面状に仕上げられており、また、その温度は好ましくは−２０〜４０℃、特に好ましくは−１０〜１０℃に冷却されており、その回転速度は自由に設定できるが、１５〜７０ｒｐｍ程度である。
【００２２】
前記金属蒸着源４は、キャンローラ１上に金属蒸着により、フィルム積層コンデンサ用積層体の金属薄膜層を形成する。蒸着金属としては例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等から選ばれた少なくとも一種が使用され、また、蒸着に代えてスパッタ等の手段で金属薄膜層を形成しても良い。
【００２３】
前記帯電量制御部５は、前記キャンローラ１上に形成された金属薄膜層上の帯電量を制御するものであり、帯電量測定装置と帯電量制御装置から横成され、例えば、公知の表面電位計を使用し、金属薄膜層表面から電荷が真空容器３の接地面に対し放電する電位に達した時に、プラズマ処理により金属薄膜層表面近傍にイオンを発生させることで電荷を中和させ、放電の発生を防止するものであり、プラズマ発生用の電源としては直流もしくは周波数２００ｋＨｚ〜２７ＭＨｚの高周波電源を使用することができる。なお、この高周波電源については１３．６６ＭＨｚでの放電が効果的であるが、ガス種もしくはプラズマ特性に応じて、２００ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚを使用することも可能である。
【００２４】
前記樹脂蒸発源６は、キャンローラ１上の金属薄膜層上に向けて反応性モノマー樹脂を蒸発気化させるものであり、樹脂が堆積して金属薄膜層上に誘電体層を形成する。
【００２５】
前記樹脂硬化装置７は、金属薄膜層上に堆積した反応性モノマー樹脂を重合または架橋し、所望の硬化度に硬化した誘電体層となる樹脂薄膜を形成するものであり、例えば、電子線照射装置または紫外線照射装置等を用いることができる。
【００２６】
前記誘電体層処理装置９は、上記により形成された誘電体層の樹脂薄膜の表面処理をするものであり、例えば、酸素プラズマ処理等を行って、樹脂表面を活性化させて金属薄膜との接着性を向上させることができる。
【００２７】
前記パターンニング材料付与装置８は、前記誘電体層処理装置９で表面処理された誘電体層の樹脂薄膜表面にパターンニング材料を帯状に堆積させるためのものであり、パターンニング材料が堆積した箇所には次工程の金属蒸着源４による金属薄膜は形成せず、その箇所が積層体の電気的絶縁部分となる。
【００２８】
パターンニング材料としては、例えばオイルが使用でき、パターンニング材料の付与の手段は、蒸発気化させたパターンニング材料をノズルから噴射して樹脂薄膜表面で液化させる方法が好ましい。
【００２９】
以上のフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置により、キャンローラ１の外周面に、誘電体層となる樹脂薄膜層と、帯状の電気絶縁体を除く部分に積層された金属薄膜層とからなる積層単位を所定回数積層すると、フィルム積層コンデンサ用積層体の円筒状連続体が形成される。この円筒状連続体を半径方向に分割、例えば、４５度毎に８分割して、キャンローラ１から取り外し、それぞれ加熱・加圧プレスすることにより平板状の積層体母素子を得る。その後、切断することにより所定のフィルム積層コンデンサ用積層体が得られる。
【００３０】
前記図１に示すフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置を用いて、積層体を具体的に製造すると、
まず、真空容器３内を２×１０￣２Ｐａとし、キャンローラ１はその外周面を５℃±１℃に維持し、誘電体材料としてジシクロペンタジエンジメタノールジアクリレートを用い、これを気化して樹脂蒸発源６よりキャンローラ１の外周面に堆積させ、次いで、樹脂硬化装置７として電子線硬化装置を用い上記により堆積させた誘電体材料を重合し、硬化させる。
【００３１】
この時、形成された誘電体層は０．４μｍである。
【００３２】
その後、誘電体層処理装置９により、誘電体層の表面を酸素プラズマ処理して金属薄膜との接着性を向上させた。
【００３３】
次に、パターンニング材料付与装置８により誘電体層上の電気絶縁体に相当する部分にパターンニング材料を付与させた。パターンニング材料としてはフッ素系オイルを使用し、これを気化させて直径５０μｍのノズルより噴出させて、幅１５０μｍの帯状に付着させた。
【００３４】
次に、金属蒸着源４からアルミニウムを、前記パターンニング材料付与装置８により電気絶縁材料でパターンニングした誘電体層上に金属蒸着させて金属薄膜層を形成した。その金属薄膜層の蒸着厚みは２５ｎｍ、膜抵抗６Ω／□である。
【００３５】
その後、帯電量制御部５により１３．５６ＭＨｚの高周波電源を使用し、水素プラズマを発生させ、そのプラズマ処理により金属薄膜層表面近傍にイオンを発生させることで金属薄膜層表面の電荷を中和させて表面電位を制御し、放電の発生を防止する。
【００３６】
以上の操作を、キャンローラ１の回転を３０００回繰り返すことにより行い、キャンローラ１の表面上に約１．６ｍｍの積層体を形成した。
【００３７】
次いで、得られた円筒状の積層体を半径方向に２０分割して取り外し、加熱下でプレスし平板状の積層体母素子を得た。これを切断し、従来のフィルム積層コンデンサで行われている工程を通過させることでチップコンデンサを得た。
【００３８】
得られたチップコンデンサは、積層方向の厚み１．３ｍｍ、奥行１．６ｍｍ、幅（両外部電極間方向）３．２ｍｍであり、小型ながら容量は０．４７μＦであり、耐電圧は、５０Ｖであった。これを、プリント配線基板にハンダにより実装したが、積層体のめくれ等コンデンサ特性に問題は生じなかった。
【００３９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置が、前記図１に示す実施の形態１におけるフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置と異なるところは、前記図１に示すフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置において、帯電量制御部５で水素プラズマを発生させ、そのプラズマ処理により金属薄膜層表面近傍にイオンを発生させることで金属薄膜層表面の電荷を中和させて表面電位を制御していたのに対し、実施の形態２における帯電量制御部５では導通性の除電ブラシを金属薄膜層表面に接触させて金属薄膜層表面の電荷を除電するか、あるいは、非接触の静電気除電手段を使用することにより金属薄膜層表面の電荷を除電することによって金属薄膜層表面の帯電量を制御している点であり、その他は同じである。
【００４０】
以下、実施の形態２におけるフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置を用いて積層体を具体的に製造すると、
まず、真空容器３内は２×１０￣２Ｐａとし、キャンローラ１はその外周面を５℃に維持し、誘電体材料としてジシクロペンタジエンジメタノールジアクリレートを用い、これを気化して樹脂蒸発源６よりキャンローラ１の外周面に堆積させ、次いで、樹脂硬化装置７として、電子線硬化装置を用い上記により堆積させた誘電体材料を重合し、硬化させる。
【００４１】
この時、形成された誘電体層は０．４μｍである。
【００４２】
その後、誘電体層処理装置９により、誘電体層の表面を酸素プラズマ処理して金属薄膜との接着性を向上させた。
【００４３】
次に、パターンニング材料付与装置８により誘電体層上の電気絶縁体に相当する部分にパターンニング材料を付与させた。パターンニング材料としてはフッ素系オイルを使用し、これを気化させて直径５０μｍのノズルより噴出させて、幅１５０μｍの帯状に付着させた。
【００４４】
次に、金属蒸着源４からアルミニウムを、前記パターンニング材料付与装置８により電気絶縁材料でパターンニングした誘電体層上に金属蒸着させて金属薄膜層を形成した。その金属薄膜層の蒸着厚みは２５ｎｍ、膜抵抗６Ω／□である。
【００４５】
その後、帯電量制御部５に設置した除電ブラシの接触もしくは非接触型静電気除電手段により金属薄膜層表面の電荷を除電して金属薄膜層表面の帯電量を制御し、放電の発生を防止する。
【００４６】
以上の操作を、キャンローラ１の回転を３０００回繰り返すことにより行い、キャンローラ１表面上に約１．６ｍｍの積層体を形成した。
【００４７】
次いで、得られた円筒状の積層体を半径方向に２０分割して取り外し、加熱下でプレスし平板状の積層体母素子を得た。これを切断し、従来のフィルム積層コンデンサで行われている工程を通過させることでチップコンデンサを得た。
【００４８】
得られたチップコンデンサは、積層方向の厚み１．３ｍｍ、奥行１．６ｍｍ、幅（両外部電極間方向）３．２ｍｍであり、小型ながら容量は０．４７μＦであり、耐電圧は、５０Ｖであった。これを、プリント配線基板にハンダにより実装したが、積層体のめくれ等コンデンサ特性に問題は生じなかった。
【００４９】
以上のように、本発明の実施の形態１、２におけるフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置によれば、積層体の製造過程において、帯電量制御部５によるプラズマ処理により積層体の金属薄膜層表面の電荷を中和させて表面電位を制御するか、または、帯電量制御部５に設置した除電ブラシの接触もしくは非接触型静電気除電手段により積層体の金属薄膜層表面の電荷を除電して金属薄膜層表面の帯電量を制御することにより、金属薄膜層に蓄積された電荷による放電で積層体の絶縁部分が損傷したり、また、積層体からコンデンサとして使用可能な個片の取れ数が少なくなるということがなくなるものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のフィルム積層コンデンサ用積層体の製造方法およびその製造装置によれば、フィルム積層コンデンサの小型化、高容量化を高次元で実現するために、フィルム積層コンデンサを構成する誘電体層を薄くしても、積層体の金属薄膜層に蓄積された電荷による放電で積層体の絶縁部分が損傷することがなく、また、積層体からコンデンサとして使用可能な個片の取れ数が少なくなることがないという効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるフィルム積層コンデンサ用積層体の製造装置の概略構成図
【符号の説明】
１  キャンローラ
２  真空ポンプ
３  真空容器
４  金属蒸着源
５  帯電量制御部
６  樹脂蒸発源
７  樹脂硬化装置
８  パターンニング材料付与装置
９  誘電体層処理装置
【図１】
2004247634.tif 000003