(57)【要約】  【課題】  積層形フィルムコンデンサ素子の切断面を保護する小型の積層形コンデンサおよびその製造方法を提供する。  【解決手段】  金属層３と誘電体層２を積層してなる積層形コンデンサの切断面６近傍において、金属層３の先端に金属酸化物の不導体層７を形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と誘電体層とを積層してなるコンデンサ部と、このコンデンサ部の両端に積層方向に形成され、前記コンデンサ部の金属層と電気的に接続する外部電極とからなる長尺状のコンデンサ母材を長手方向に垂直に切断して構成した積層形コンデンサにおいて、切断面近傍の金属層先端に不導体層を形成したことを特徴とする積層形コンデンサ。
【請求項２】
前記不導体層の構成成分に、前記金属層の構成元素が含まれることを特徴とする請求項１記載の積層形コンデンサ。
【請求項３】
前記不導体層が、前記金属層の酸化物または窒化物からなることを特徴とする請求項２記載の積層形コンデンサ。
【請求項４】
前記不導体層の構成成分に、前記誘電体の構成元素が含まれることを特徴とする請求項２または３記載の積層形コンデンサ。
【請求項５】
積層形コンデンサ素子の誘電体層が有機フィルムもしくは有機薄膜からなり、前記積層形コンデンサ素子の切断面にプラズマを照射することにより、積層形コンデンサ素子の切断面近傍の金属層先端に不導体層を形成することを特徴とする積層形コンデンサの製造方法。
【請求項６】
不導体層が前記金属層の酸化物または窒化物である請求項５記載の積層形コンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記誘電体層の厚みが１μｍ以下であることを特徴とする請求項５または６記載の積層形コンデンサ。
【請求項８】
前記金属層の厚みが５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５、６または７記載の積層形コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体層と金属薄膜層とからなる積層コンデンサに関するもので、特に有機フィルムや有機薄膜を誘電体層に用いた素子に好適に使用できる積層コンデンサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化および高密度実装化に伴って、電子部品の小型化およびチップ化が進められており、電子部品の一つであるフィルムコンデンサにおいても、誘電体薄膜を積層した積層コンデンサが開発され、有機フィルムを誘電体に使用するコンデンサ（以下、「積層形フィルムコンデンサ」という）も広く使用されるようになってきている。
【０００３】
積層フィルムコンデンサは、金属層と誘電体層とかなるコンデンサ部の両端面に外部電極が形成された長尺状のコンデンサ母材を切断して得られる。コンデンサ母材の切断によって生じる切断面を露出したままにしておくと、切断面から水分が浸入して容量変化が生じたり、実装後のリフロー処理時に吸湿した水分の影響によってコンデンサが破損することがある。このため、従来では、積層形フィルムコンデンサ素子の全体を樹脂によって外装したり、また切断面に樹脂を直接塗布することによって切断面の保護を行っていた（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特公平５−６３０９６号公報
【特許文献２】特開平３−６４０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、次のような点に問題があった。すなわち、樹脂を用いて外装を施す場合、積層形フィルムコンデンサ素子の切断面だけでなく、積層形フィルムコンデンサ素子全体に外装を形成するため、積層形フィルムコンデンサの外形寸法が大きくなるという欠点があった。
【０００５】
また、図４に示すように、積層形フィルムコンデンサ素子１１０の切断面１２０にローラ１５０を用いて樹脂１４０を直接塗布する場合、ローラ１５０によって切断面１２０に物理的な損傷が与えられることがあり、積層形フィルムコンデンサ素子１１０のコンデンサ部１１２の絶縁構造が破損することがあった。さらに、ローラ１５０で樹脂１４０を塗布すると、樹脂１４０の厚さが数十μｍ〜１００μｍ程度になり、これによりその厚さを小とすることが困難であるため、さらなる小型化を図ることが難しかった。
【０００６】
また、この方法では、ローラを用いて塗布するため、より小型化された積層形フィルムコンデンサ素子（例えば、切断面１２０の面積が１０ｍｍ2以下の積層形フィルムコンデンサ素子）１１０に塗布する場合、素子一個一個の切断面に均一に樹脂１４０を塗布するのは技術的に困難であることが多い。さらに、素子の寸法に対する樹脂１４０の厚さが相対的に大きくなることによって、基板への実装不良の問題や樹脂１４０の剥がれ落ち等の問題も生じる。
【０００７】
本発明は、かかる問題点を解消しようとするもので、その主な目的は、積層形コンデンサ素子の切断面の絶縁性を確保し、小型で信頼性の高い積層形コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、金属層と誘電体層とを積層してなるコンデンサ部と、このコンデンサ部の両端に積層方向に形成され、前記コンデンサ部の金属層と電気的に接続する外部電極とからなる長尺状のコンデンサ母材を長手方向に垂直に切断して構成した積層形コンデンサ素子において、切断面近傍の金属層先端に不導体層を形成したことを特徴とするもので、上記切断面からの水分の浸入や実装後のリフロー処理時の吸湿による金属層の変質を防止してコンデンサ容量の変化を抑制するものである。
【０００９】
また、本発明の積層形コンデンサは、前記不導体層の構成成分に、前記金属層の構成元素が含まれることを特徴とするもので、金属層切断面近傍先端を改質して不導体化合物に変化させ、金属層同士の電気的短絡を防止するものである。
【００１０】
また、本発明の積層形コンデンサは、前記不導体層が、前記金属層の酸化物または窒化物からなることを特徴とするもので、前記金属層を改質物質とすることにより、金属層の切断面近傍先端を不導体化処理するものである。
【００１１】
また、本発明の積層形コンデンサは、前記不導体層の構成成分に、前記誘電体の構成元素が含まれることを特徴とするもので、誘電体層を構成する元素と金属層を構成する元素の反応により、金属層の切断面近傍先端を不導体化処理するものである。
【００１２】
本発明の積層形コンデンサの製造方法は、積層形コンデンサ素子の誘電体層が有機フィルムもしくは有機薄膜からなり、前記積層形コンデンサ素子の切断面にプラズマを照射することにより、積層形コンデンサ素子の切断面近傍の金属層先端に不導体層を形成することを特徴とするもので、前記切断面においてプラズマが前記有機フィルムもしくは有機薄膜から酸化性もしくは窒化性の励起原子または励起分子を発生させ、この励起プラズマと前記金属層構成原子を化学反応させて前記金属層の切断面近傍先端を不導体層に改質するものである。本発明により、切断面に外部からの物理的損傷を加えることなく、金属層先端に不導体層を形成でき、切断面の絶縁性の確保と、切断面からの水分の浸入などを防ぐことによる金属層の変質の防止を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の積層形コンデンサの製造方法によれば、前記誘電体層の厚みが１μｍ以下であったり、前記金属層の厚みが５０ｎｍ以下である場合でも、切断面へ物理的外力を作用させないで切断面近傍の金属層先端に不導体層を形成することができるので、コンデンサ性能を損傷させやすい薄膜積層体の金属層同士の電気的短絡を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、切断面からの水分の浸入や実装後のリフロー処理時の吸湿による金属層の変質を防止してコンデンサ容量の変化を抑制しうると共に、切断面の絶縁性を確保できる小型の積層形コンデンサおよびその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態における積層形コンデンサおよびその製造方法について説明する。
【００１６】
先ず、図１および図２を参照しながら、本実施形態に係る積層形コンデンサについて説明する。図１は、積層形コンデンサの全体を模式的に示す斜視図、図２は、積層形コンデンサの切断面近傍の断面を示す模式図である。
【００１７】
図１において、積層形フィルムコンデンサ素子１は、有機フィルムや有機材料真空蒸着膜等の有機薄膜からなる誘電体層２と金属層３とが交互に積層された構造を有するコンデンサ部４と、このコンデンサ部４の両側面に形成された外部電極（メタリコン）５とを備えている。図１に示す１６は、保護層である。積層形フィルムコンデンサ素子１の切断面６は、両外部電極５と直交し、かつコンデンサ部４の積層方向に平行な二つの面、すなわち、コンデンサ部４の上面に対して正面および裏面に位置しており、この切断面６は、長尺状のコンデンサ母材を切断して、積層形フィルムコンデンサ素子１を得る際に生成される。そして、図１に示す積層形フィルムコンデンサ素子１の切断面６において、金属層３の先端に不導体層７（図２）が形成、配置されている。この不導体層７は、切断面６からの水分の浸入や実装後のリフロー処理時の吸湿による金属層３の変質を防止する作用を営むものである。
【００１８】
本実施形態においては、コンデンサの大容量化を図る観点から、コンデンサ部４の誘電体層２として機能する有機薄膜（フィルム）がラジカル重合反応で硬化可能な紫外線硬化樹脂の真空蒸着膜から形成されている。なお、紫外線硬化樹脂に代えて、電子線硬化樹脂や熱硬化性樹脂を用いることも可能である。また誘電体層２を挟む金属層３としてアルミニウムを用い、外部電極５は黄銅や亜鉛から構成している。なお、誘電体層２は、真空蒸着薄膜からなる紫外線硬化樹脂や電子線硬化樹脂や熱硬化性樹脂に限定されず、ポリエステルフィルム、ＰＥＴフィルム、ＰＰＳフィルム等から形成されていてもよい。また、金属層３を構成する材料としてはアルミニウムに限定されず、例えば、Ｎｉを用いてもよい。
【００１９】
なお、積層形フィルムコンデンサ素子１の寸法は特に限定されないが、外部電極５間の間隔は、０．５〜５ｍｍ程度、切断面６間の間隔は、１．０〜５．０ｍｍ程度、切断面６の面積は、１．０〜１０ｍｍ2程度である。本実施形態では、外部電極５間の間隔１．６ｍｍ、切断面６間の間隔３．２ｍｍ、切断面の面積５．１２ｍｍ2の積層形フィルムコンデンサ素子１を使用した。
【００２０】
次に、前記不導体層７の形成方法について説明する。図３は、本発明の実施形態における積層形コンデンサの製造方法に用いるプラズマ処理装置の模式断面図である。
【００２１】
図３において、酸素ガスを原材料とするプラズマ８は、積層形フィルムコンデンサ素子１の切断面６に照射され、金属層３と反応して金属層３の先端の約５０μｍの深さに金属酸化物からなる不導体層７を生成する。また、誘電体層２は、紫外線硬化樹脂からなる有機薄膜であり、プラズマ８は、酸化性酸素プラズマを主体とするが、この有機薄膜から酸化性の励起原子または励起分子をも発生させ、この酸素を主成分とする励起プラズマと前記金属層３の構成原子を化学反応させて金属層３の切断面６近傍先端を不導体層７に改質する。図３に示すプラズマ処理装置は、真空チャンバ９とこの真空チャンバ９の内部１０に配置されたプラズマカソード１１と、金属層３の切断面６を前記プラズマカソード１１に対向させる手段と、真空チャンバ９に連接するプラズマ発生用のガス導入口１３と、真空チャンバ９の内部１０を真空排気するための排気口１４と、プラズマカソード１１に接続したプラズマ発生用高周波電源１５とから構成されている。なお、本実施形態における方法では、真空中での酸素プラズマ照射としたが、大気圧下での、例えばアーク状酸素プラズマを照射することとしてもよい。また窒素ガスを原材料とするプラズマを照射して、金属層３の先端に金属窒化物からなる不導体層７を生成してもよい。
【００２２】
以下に、本実施形態における具体例を説明する。
【００２３】
図１に示すような「保護層１６／コンデンサ部（素子層）４／保護層１６」からなる積層形コンデンサにおいて、図２に示すような切断面６の近傍の金属層３に不導体層７を形成した。
【００２４】
真空容器（図示せず）内を２×１０-4Ｔｏｒｒとし、その中に積層体を形成するための円筒状回転体（図示せず）を設けた。
【００２５】
先ず最初に、保護層１６となる部分を円筒状回転体の円筒面に積層させた。保護層材料として紫外線硬化樹脂を用い、これを気化して回転する円筒面に堆積させた。１層を堆積する１回転の度に紫外線硬化装置を用い、上記の保護層材料を重合して硬化させた。この操作を円筒面を回転することにより繰り返し、円筒面表面に厚さ１５μｍの保護層１６を形成した。
【００２６】
次に、誘電体層２と金属（薄膜）層３とからなる素子層（コンデンサ部）４を積層した。誘電体層材料は、上記保護層１６の材料と同じものを用い、これを気化して保護層１６上に堆積させた。１層を堆積する１回転の度に紫外線硬化装置を用い、上記により堆積させた誘電体層材料を重合し、硬化させた。このとき形成された１層当たりの誘電体層は、０．４μｍである。また、回転体の１回転の度に、マスクパターニング方法により、電気的絶縁部分を形成しながら、金属蒸発源からアルミニウムを金属蒸着させて金属層３を形成した。金属蒸着厚みは、３００オングストロームである。
【００２７】
以上の動作を、円筒を回転させることにより、約２０００回繰り返し、総厚さ８６０μｍの積層体部分を形成した。なお、マスクパターニングは、円筒面の回転移動方向と垂直となる方向の移動を１回転の度に、以下のパターンで行った。すなわち、回転円筒体が１回転すると、ある向きに１０００μｍ移動し、次の１回転後逆向きに９４０μｍ移動し、次の１回転後逆向きに１０００μｍ移動し、次の１回転後逆向きに９４０μｍ移動し、次の１回転後逆向きに１０００μｍ移動し、次の１回転後逆向きに１０６０μｍ移動し、次の１回転後逆向きに１０００μｍ移動し、次の１回転後逆向きに１０６０μｍ移動するという動きを１周期として、以下この動きを繰り返した。かくして、図１に示すような素子層４を得た。
【００２８】
最後に、素子層４の表面に、厚さ１５μｍの保護層１６を形成した。形成方法は、上記の保護層の形成方法と全く同一とした。なお、素子層４の誘電体層２、および保護層１６の硬化度は、それぞれ９０％以上であった。
【００２９】
次いで、得られた円筒状の積層体を半径方向に分割（４５°ごとに切断）して取り外し、加熱下でプレスして平板状の積層体母素子を得た。これをパターニング方向に平行に切断して短冊状母素子を得た。この切断面に黄銅を金属溶射して外部電極５を形成した。さらに、金属溶射表面に熱硬化性フェノール樹脂中に銅粉を分散させた導電性ペーストを塗布し、加熱硬化させ、さらにその樹脂表面に溶融半田メッキを施した。その後、図１の切断面６に相当する個所で切断し、チップ状積層コンデンサを得た。
【００３０】
次いで、得られたチップ状積層形コンデンサの切断面６に酸素プラズマを照射して金属層３の先端に酸化アルミニウムを５０μｍの深さで形成して、図２に示す不導体層７を形成し、外部電極形成断面に直交する切断面６において金属層３であるアルミニウム薄膜の先端を水分等の外部からの浸入を防止する保護部分としての改質層を得た。
【００３１】
本実施形態からなる積層形コンデンサにおいて、図２に示すような切断面６近傍の金属層３の先端に不導体層７を形成するために、図３に示すようなプラズマ処理方法を用いた。
【００３２】
図３において、真空チャンバ９を真空排気ポンプ（図示せず）に接続された排気口１４より真空チャンバ内部１０を１Ｔｏｒｒ以下に排気した。次に、真空チャンバ内部１０に支持された平板状プラズマカソード１１に切断面６が対向するように積層形コンデンサチップを保持した。次に、ガス導入口１３より流量制御器（図示せず）を介して酸素ガスを流入させながら、排気口１４に連接する圧力調整器（図示せず）により真空チャンバ内部を１０Ｔｏｒｒに保持した。この状態で高周波電源１５よりプラズマカソード１１に電力を５ないし１０ｋｗ供給してプラズマカソードと切断面で形成される空間に酸素ガスプラズマ８を発生させた。酸素ガスプラズマ８の照射により、有機薄膜と反応しながら、酸化性の有機ガスプラズマを切断面内部において局所的に発生させ、積層形フィルムコンデンサ１の金属層３と反応してアルミニウム金属層の先端の約５０μｍの深さに金属酸化物である酸化アルミニウムを主成分とする不導体層７を生成させた。また、この不導体物質には、有機物溶解混晶体も含まれる。以上の処理を完了したチップコンデンサに初期電気性能検査を行い、次いで袋状の中に複数個入れて振動させて、互いに切断面６に外力を与える処理を行った後、さらに、実装後のリフロー処理を行ったが、その後の電気性能検査においては、吸湿による金属層の変質は認められず、コンデンサ容量は初期状態と変わらず安定していた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態における積層形コンデンサを模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における積層形コンデンサの切断面を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態における積層形コンデンサの製造方法を模式的に示す説明図である。
【図４】従来の積層形コンデンサの切断面保護方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  積層形コンデンサ素子
２  誘電体層
３  金属層
４  コンデンサ部
５  外部電極
６  切断面
７  不導体層
【図１】
2005045094.tif 000003
【図２】
2005045094.tif 000004
【図３】
2005045094.tif 000005
【図４】
2005045094.tif 000006