專利名稱：層壓電容器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由電介質層和金屬薄膜層構成的層壓電容器及其制造方法。
內部電極11和電介質層12依次層壓，在內部電極11上每隔一層都存在電絕緣部13。最后，形成外部電極41并構成作為制品的層壓片狀電容器。在這種情況下，為了形成電容器，設置電絕緣部13。電絕緣部13的作用，是在防止短路的同時，增加電容器形成部的電介質的有效面積。
但是，由于在電絕緣部13中不存在金屬層，所以如圖7的電絕緣部13的擴大圖所示，隨著層壓數的增加，在內部產生凹凸。并且層壓數一旦超過1000，如圖8所示，有可能電絕緣部13形成很大的洼狀。在這種情況下，內部電極11成為被切斷的狀態(tài)或者在層間變?yōu)槎搪返臓顟B(tài)，而不能作為電容器發(fā)揮作用。并且，若將電介質層的厚度降至在以往的薄膜電容器中不可能達到的厚度時，會更加顯著地引起該問題。
本發(fā)明提供一種層壓電容器，是由多層電介質層和金屬電極層依次層壓的電容器，其特征在于，所述金屬電極層，交替含有電絕緣部，用所述電介質層覆蓋由所述電絕緣部產生的所述金屬電極的凹部并進行平整化。
另外，本發(fā)明提供一種層壓電容器的制造方法，其特征在于，包括在同一真空槽內，在一定方向上轉動的容器滾筒表面上用于形成電介質層的單體蒸鍍工序；在所述電介質層表面的電絕緣部相當部分上賦予圖形化材料，并形成所述電絕緣部的圖形化賦予工序；在除去所述電絕緣部的所述電介質層表面上，形成金屬電極層的金屬蒸鍍工序；以及對通過反復進行所述各工序而形成的層壓體的所述電絕緣部產生的凹部進行平整化的工序。
圖2A～圖2C是表示本發(fā)明的實施例1的制造工序的圖。
圖3A～圖3C是表示本發(fā)明的實施例2的制造工序的圖。
圖4A～圖4C是表示本發(fā)明的實施例3的制造工序的圖。
圖5是說明本發(fā)明的層壓位置不同的方式的剖面圖。
圖6是表示以往的層壓電容器的結構的剖面圖。
圖7是表示以往的層壓電容器的擴大的電絕緣部的剖面圖。
圖8是表示以往的層壓電容器的電絕緣部的立體圖。


圖1是表示用于制造本發(fā)明的層壓電容器的制造裝置的圖。在圖中的箭頭方向上，在以一定的角速度或周速度轉動的容器滾筒1的下部配置金屬蒸鍍源4。另外，從容器滾筒1的轉動方向的下側起依次分別配置金屬電極表面處理部7、單體蒸發(fā)源2、固化裝置8、樹脂表面處理裝置9、以及圖形化材料賦予裝置3。這些裝置，與真空容器5嵌合，其內部通過真空泵6保持真空。容器滾筒1的外周面設置為平滑的鏡面狀。并且優(yōu)選冷卻至-20℃～40℃，特別優(yōu)選冷卻至-10℃～10℃。轉動速度可以任意設定，但優(yōu)選在15～70rpm范圍。金屬蒸鍍源4具有擋板(未圖示)，以便能夠控制向容器滾筒1的表面金屬蒸鍍的間隔。通過這種方式，在電介質層的表面上形成金屬電極層。作為蒸鍍用金屬，例如可以使用選自由Al、Cu、Zn、Au、Ag、Pt構成的一組中的至少一種。另外，也可以以濺射法等的方法來代替真空蒸鍍法形成金屬電極。金屬電極表面處理部7，進行用于提高金屬電極表面和電介質樹脂層之間的粘接性的處理。例如，用濺射法或真空蒸鍍法使鈦原子沉積在金屬電極的表面上。其結果，形成金屬(電極)-Ti-碳(樹脂)的化學結合。
通過這種方式，可以提高樹脂和金屬之間的粘接性。另外，即使通過以TiCl4等為原料的CVD法也可以獲得同樣的效果。另外，在金屬電極中添加耦合材料時，通過在形成層壓體的后工序中的熱處理，耦合材料在金屬和電介質的界面上便析。其結果，可以獲得與所述相同的化學結合并提高粘接性。另外，一旦照射相當于反應性單體聚合能的光能，聚合起始部分的結合切斷并形成金屬-碳(樹脂成分)的化學結合。其結果，可以得到與使耦合材料沉積在金屬表面上的情況相同的效果。單體蒸發(fā)源2，是向著容器滾筒1的表面使反應性單體蒸發(fā)氣化的裝置。對于容器滾筒1設置擋板(未圖示)，以便能夠控制反應性單體的沉積間隔。另外，反應性單體沉積并最終形成電介質層。即，沉積的反應性單體通過固化裝置8聚合或交聯(lián)，從而形成具有所需固化度的樹脂薄膜。另外，根據需要，也可以合并使用聚合引發(fā)劑。作為固化裝置8，例如可以使用電子射線或者紫外線照射裝置等。通過固化裝置8固化處理后的樹脂薄膜，通過樹脂表面處置裝置9進行表面處理。例如，進行氧等離子處理等，使樹脂表面活化。其結果，可以提高與金屬膜的粘接性。圖形化材料賦予裝置3，是使圖形化材料在樹脂薄膜表面上沉積成帶狀的裝置。在圖形化材料沉積的地方不形成金屬薄膜。并且，該地方成為層壓體的電絕緣部。電絕緣部的沉積位置，優(yōu)選與相鄰的層壓單元的電絕緣部的沉積位置不同地層壓。作為圖形化材料，例如可以使用油或者石蠟等。圖形化材料的賦予方法，優(yōu)選使蒸發(fā)氣化后的圖形形成材料從噴嘴噴射并在樹脂薄膜表面上液化的方法。通過以上的方法，在容器滾筒1的外周面上進行一定次數的層壓由樹脂層和層壓于除去帶狀電絕緣部部分上的金屬層構成的層壓單元。通過這種方式，形成圓筒狀連接體。將其沿徑方向分割(例如每隔45度，共分割8份)，并從容器滾筒取下。然后，通過分別加熱加壓擠壓，得到平板狀的層壓體母元件。之后，通過切斷，可以得到根據本發(fā)明制造方法的層壓體。根據所述方法，可以以簡便的方法并且高效廉價地制造層壓體。
實施例1在實施例1中，利用圖1所示地制造裝置。圖2A～圖2C表示本發(fā)明的層壓電容器的制造工序。真空容器5內的真空度設為2×10-2Pa。容器滾筒1的外周面保持在5℃。作為電介質材料的反應性單體使用二環(huán)戊二烯二甲醇二丙烯酸酯。通過單體蒸鍍源2使其氣化，沉積在容器滾筒1的外周面上。另外，反應性單體，只要蒸鍍容易并且聚合后的薄膜良好，可以任意使用。優(yōu)選使用多官能丙烯酸酯、多官能甲基丙烯酸酯、多官能乙烯醚等。
然后，作為固化裝置8使用電子射線固化裝置。并且使所述沉積后的電介質材料固化。此時，形成的電介質層12的厚度為0.1μm。接著，通過樹脂表面處理裝置9，對其表面進行氧等離子處理。然后通過圖形化材料賦予裝置3，在相當于電絕緣部13的部分上，賦予圖形化材料。作為圖形化材料，使用氟類油。使其氣化并由直徑為50μm的噴嘴噴出，使附著為寬150μm的帶狀。然后，由金屬蒸發(fā)源4金屬蒸鍍形成內部電極11的鋁。蒸鍍層的厚度為25nm，其表面電阻值為6Ω/square。之后，在金屬電極表面處理部7上通過濺射法沉積0.1nm的鈦。通過使容器滾筒1轉動重復以上操作3000次。以下將以上工序表示為工序A。圖2是表示工序A結束的狀態(tài)。以下，說明使電絕緣部凹部14平整化的步驟。另外，電絕緣部凹部14以虛線表示。這是由于用相同的電介質材料形成，所以是用于區(qū)別表示電介質層之間。首先，用擋板切斷金屬蒸鍍源4，通過單體蒸發(fā)源2和固化裝置8反復進行500～1000次層壓·固化并形成樹脂層15。然后通過擋板切斷單體蒸發(fā)源2。并且，如圖2B所示，通過樹脂表面處理裝置9用氧等離子對樹脂層15進行蝕刻。由此，通過埋上電絕緣部凹部14，如圖2C所示，使層壓體表面平整化。反復進行以上操作并形成約1.6mm的層壓體。然后，將所得的圓筒狀的層壓體在徑方向上分割為20份并取下。然后，通過加熱擠壓而得到平板狀的層壓體母元件。將其切斷，經過與設置外部電極的等以往薄膜電容器相同的工序，從而得到作為制品的片狀電容器。所得片狀電容器的尺寸，為層壓方向的厚度為1.3mm，深度為1.6mm，寬度(兩外部電極間方向)為3.2mm。雖然小型但是電容為4.7μF，耐電壓為6.3V。在印刷布線基板上通過焊錫將其安裝。不產生層壓體的斷裂或電容器特性惡化等的問題。
實施例2在實施例2中，利用圖1所示地制造裝置。一直到工序A都與實施例1相同。圖3A是表示工序A結束后的狀態(tài)。然后，說明使電絕緣部凹部14平整化的步驟。首先，用擋板切斷金屬蒸鍍源4，通過單體蒸發(fā)源2和固化裝置8反復進行500～1000次層壓·固化并形成樹脂層21。然后通過擋板切斷單體蒸發(fā)源2。并且，如圖3B所示，通過樹脂表面處理裝置9用氬等離子照射樹脂層21。此時，選擇性地從樹脂層21的凹部的角進行切削，最終能夠用樹脂層21埋上整個凹部。并且如圖3所示，能夠使層壓體表面進行平整化。在本實施例中，作為惰性氣體使用了氬氣，但也可以使用氙氣、氖氣等其它惰性氣體。
反復進行以上操作，形成約1.6mm的層壓體。從該層壓體開始與實施例1相同，得到片狀電容器。該片狀電容器具有與實施例1相同的電容器特性和焊錫耐熱性。
實施例3在實施例3中，利用圖1所示的制造裝置。一直到工序A都與實施例1相同。圖4A是表示工序A結束后的狀態(tài)。然后，說明使電絕緣部凹部14平整化的步驟。首先，用擋板切斷單體蒸發(fā)源2，通過圖形部賦予擋板31切斷金屬蒸鍍源4。然后，如圖4B所示，使通過其圖形部并反復進行約500～1000次層壓金屬層32。并且如圖4C所示，埋上由電絕緣部產生的凹部并使層壓體表面平整化。通過反復進行以上操作，形成約1.6mm的層壓體。從該層壓體開始與實施例1相同，得到片狀電容器。該片狀電容器具有與實施例1相同的電容器特性和焊錫耐熱性。在上述實施例1～3中，電絕緣部的層壓位置，被設置在與相鄰的層壓單元的電絕緣部的層壓位置相同的位置上。但是，如圖5所示，優(yōu)選在相鄰層壓位置的層壓單元上不重疊地設置。由此，一旦周期性地變更設置電絕緣部的層壓位置并層壓時，效果會更好。通過在相鄰電絕緣部的層壓位置的層壓單元上不同地設置，可以進一步減少由電絕緣部產生的凹凸。通過這種方式，可以防止內部電極的切斷或短路的發(fā)生。另外，在實施例1和2中，蝕刻層壓較厚的電介質層并使層壓體表面平整化。另外，也可以利用激光燒蝕等物理方法使層壓體表面蒸發(fā)的方法等。另外，也可以使用將它們進行組合的方法。另外，本發(fā)明中的所謂平整化，只要是能夠防止電絕緣部13洼的較大并且內部電極11被切斷的狀態(tài)或層間短路的狀態(tài)的程度就可以。通過以上所述，。本發(fā)明提供一種使小型、高電容的層壓電容器的制品成品率提高的制造方法。
權利要求
1.一種層壓電容器，是由多層電介質層和金屬電極層依次層壓的電容器，其特征在于，所述金屬電極層，交替含有電絕緣部，用所述電介質層覆蓋由所述電絕緣部產生的所述金屬電極的凹部并進行平整化。
2.根據權利要求1所述的層壓電容器，其特征在于，使層壓在所述電介質層中的所述金屬電極層具有的層壓單元的所述電絕緣部的層壓位置，與相鄰的層壓單元的所述電絕緣部的層壓位置不同地進行多層層壓。
3.根據權利要求2所述的層壓電容器，其特征在于，對所述電絕緣部的層壓位置進行周期地變更。
4.一種層壓電容器的制造方法，其特征在于，包括在同一真空槽內，在一定方向上轉動的容器滾筒表面上用于形成電介質層的單體蒸鍍工序；在所述電介質層表面的電絕緣部相當部分上賦予圖形化材料，并形成所述電絕緣部的圖形化賦予工序；在除去所述電絕緣部的所述電介質層表面上，形成金屬電極層的金屬蒸鍍工序；以及對通過反復進行所述各工序而形成的層壓體的所述電絕緣部產生的凹部進行平整化的工序。
5.根據權利要求4所述的層壓電容器的制造方法，其特征在于，在所述單體蒸鍍工序后，還具有使沉積的所述反應性單體固化并形成樹脂薄膜的工序、以及然后通過表面處理方法使所述樹脂薄膜活化的工序。
6.根據權利要求4所述的層壓電容器的制造方法，其特征在于，在所述金屬蒸鍍工序后，還具有通過表面處理方法使蒸鍍后的金屬活化的工序。
7.根據權利要求4所述的層壓電容器的制造方法，其特征在于，所述單體蒸鍍工序，設置擋板并以任意間隔進行單體沉積。
8.根據權利要求4所述的層壓電容器的制造方法，其特征在于，所述金屬蒸鍍工序，設置擋板并以任意間隔進行金屬蒸鍍。
9.根據權利要求5所述的層壓電容器的制造方法，其特征在于，通過所述表面處理方法進行的活化工序，是以氧等離子進行蝕刻。
10.根據權利要求5所述的層壓電容器的制造方法，其特征在于，所述表面處理方法，具有在所述金屬電極表面上蒸鍍所述耦合材料的工序。
11.根據權利要求4所述的層壓電容器的制造方法，其特征在于，所述平整化工序，具有以惰性氣體等離子埋上由所述電絕緣部產生的凹部的工序。
12.根據權利要求11所述的層壓電容器的制造方法，其特征在于，所述惰性氣體選自由氬氣、氙氣、氖氣構成的一組中的至少一種。
13.根據權利要求4所述的層壓電容器的制造方法，其特征在于，所述平整化工序，具有用圖形部賦予擋板切斷金屬蒸鍍源并以通過所述圖形部的金屬埋上由所述電絕緣部產生的凹部的工序。
14.根據權利要求4～13中任一項所述層壓電容器的制造方法，其特征在于，沿徑方向將層壓在所述容器滾筒表面的圓筒狀層壓體分割并取下，并且將通過加熱擠壓得到的平板狀層壓體切斷，從而制造片狀電容器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠實現小型化并且高電容化的層壓電容器，另外，本發(fā)明還提供一種層壓電容器的制造方法，其特征在于，具有在同一真空槽內，形成電介質的工序；處理電介質的表面的工序；在金屬電極上形成圖形的工序；形成金屬電極的工序；處理金屬電極表面的工序；以及蝕刻電介質層并使由電絕緣部產生的凹部平整化的工序。
文檔編號H01G4/228GK1461024SQ0313100
公開日2003年12月10日 申請日期2003年5月14日 優(yōu)先權日2002年5月15日
發(fā)明者新井康司, 山田雄一郎 申請人:松下電器產業(yè)株式會社