專利名稱：電子元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子元件。更詳細地說，涉及交替地層疊導電性薄膜和電介質薄膜而構成的以電容器等為代表的電子元件。
背景技術：
在現代社會中，薄膜起作用的范圍是非常廣的，在包裝紙、磁帶、電容器、半導體等日常生活的各個部分中，都利用了薄膜。如果沒有這些薄膜，那就談不上近年來的高性能化及小型化那種技術的基本趨勢。同時，關于以滿足工業的需要的形態形成薄膜的方法，也進行了各種開發，例如，在包裝紙、磁帶、電容器等的用途中，進行了對于高速大量生產方面有利的連續卷繞真空蒸鍍。
此時，通過與所形成的薄膜的目的相一致地選擇蒸發材料和基板材料，同時，根據需要，在真空槽內導入反應氣體及在在基板上設置電位的狀態下來形成薄膜，可形成具有所希望的特性的薄膜。
例如，在磁記錄媒體的制造中，通過使用包含Co、Ni、Fe等磁性元素的蒸發材料、一邊在真空槽中導入氧氣、一邊進行反應蒸鍍，可得到長條的磁記錄媒體。
此外，在半導體中，主要利用濺射法來形成薄膜。濺射法對于使用了陶瓷系列的材料的薄膜形成也是特別有效的，陶瓷薄膜在膜厚為幾μm以上的情況下大多由涂敷燒結法來形成，在膜厚為1μm以下的情況下大多由濺射法來形成。
另一方面，在使用了樹脂材料的薄膜的形成中，一般使用涂敷的方法，在工業上使用換向涂敷(reverse coating)、模子涂敷(diecoating)，使以溶劑稀釋的材料在涂敷工序后干燥硬化。此外，雖然用這些方法形成的樹脂薄膜的膜厚的下限由所使用的材料來決定，但該下限大多在1μm左右，一般難以得到在其之下的膜厚。由于利用一般的涂敷工序裝置在涂敷工序之后的涂敷厚度為幾μm以上，故在極薄的樹脂膜的形成方面，需要溶劑稀釋，而且大多不能得到1μm以下的樹脂薄膜。
再者，如果進行溶劑稀釋，則除了容易在干燥后的涂膜中產生缺陷之外，從環境保護的觀點來看也是不理想的。因此，希望有即使不進行溶劑稀釋也能形成樹脂薄膜的方法以及能穩定地得到極薄的樹脂薄膜的方法。
作為解決該問題的方法，已提出了在真空中形成樹脂薄膜的方法(例如，U.S.P.5,032,461)。該方法是在真空中使樹脂材料霧化后附著于支撐體上的方法，按照該方法，可形成沒有空隙缺陷的樹脂薄膜，同時，也不需要溶劑稀釋。
通過在陶瓷薄膜或樹脂薄膜上再層疊不同種類的薄膜，可得到迄今為止不能得到的各種復合薄膜，其工業方面的應用領域的分支非常多。其中片狀的電子元件是非常有希望的，可利用薄膜層疊方法將電容器、線圈、電阻、電容性電池或這些元件的復合元件等形成為極為小型且高性能的元件，已經開始了這些元件的商品化及市場的擴大。
在使用了薄膜的電子元件中，除了基本性能之外，電極的引出是重要的。特別是，如果象層疊了陶瓷薄膜或樹脂薄膜和金屬薄膜的片狀元件那樣，導電體部是薄膜，則為了能得到可耐受安裝的電極強度，有時在薄膜的端部設置焊錫粘附用的輔助電極。
此時，為了得到輔助電極與金屬薄膜之間的粘接力，形成與輔助電極相接的虛設電極是有效的。如果以層疊由陶瓷薄膜或樹脂薄膜構成的電介質薄膜和導電性薄膜的情況為例，則如圖6中示出的示意概略圖那樣，在第一導電性薄膜1a上形成電介質薄膜4、再在電介質薄膜4上形成第二導電性薄膜1b時，最好預先將在與第一導電性薄膜1a大致相同的平面上經由絕緣性區域20與第二導電性薄膜1b電位大致相同的第三導電性薄膜2a作為虛設電極來形成，并且，將在與第二導電性薄膜1b大致相同的平面上經由絕緣性區域20與第一導電性薄膜1a電位大致相同的第四導電性薄膜2b作為虛設電極來形成。
其后，如果在薄膜的端部形成輔助電極3，則除了作為原來的正規電極的第一、第二導電性薄膜1a、1b之外，輔助電極3也附著于作為虛設電極的第三、第四導電性薄膜2a、2b上，提高了輔助電極3的粘接強度。從片狀元件的小型化方面來看，當然希望虛設電極部分2a、2b較小。
但是，如上所述，在使用了虛設電極的情況下，雖然粘接強度提高了，但有產生特性方面的問題的情況。
即，已判明了，由于虛設電極作為電極起作用，故產生電子元件的特性的下降，成為實現高性能化的障礙。例如，在形成了圖6中示出的剖面結構那樣的具有虛設電極的電容器的情況下，阻抗的頻率特性中的陷落點(dip point)的銳度有時有一些變鈍，此時，在陷落點處的阻抗增加了10～15％。
在使用電容器去除噪聲或構成濾波器等時，在陷落點處的阻抗是重要的，因而，要求兼顧輔助電極的粘接強度和高性能。此外，在形成具有虛設電極的片狀線圈時也產生同樣的問題。
發明的公開本發明的目的在于，在具有虛設電極的電子元件中，提供一種在阻抗的頻率特性中的陷落點(dip point)處的等效串聯電阻小的電子元件。
為了達到上述目的，本發明的電子元件是至少在第一導電性薄膜上形成電介質薄膜、再在上述電介質薄膜上形成第二導電性薄膜而構成的電子元件，其特征在于在與上述第一導電性薄膜大致相同的平面上經由絕緣性區域形成了與上述第二導電性薄膜電位大致相同的第三導電性薄膜，并且在與上述第二導電性薄膜大致相同的平面上經由絕緣性區域形成了與上述第一導電性薄膜電位大致相同的第四導電性薄膜，再者，上述第一導電性薄膜與上述第三導電性薄膜的間隔和上述第二導電性薄膜與上述第四導電性薄膜的間隔都為上述電介質薄膜的厚度的500倍以上。本發明通過作成上述的結構，可得到等效串聯電阻小的層疊薄膜，再有，可實現高性能電容器等的高性能電子元件。
在上述結構中，可由樹脂薄膜來構成上述電介質薄膜。樹脂薄膜在絕緣性和介電特性方面是良好的。此外，通過在對樹脂材料進行了氣化或霧化后使其附著于支撐體上，可容易地形成極薄的樹脂薄膜。因而，例如在電子元件是電容器的情況下，可得到小型且大容量的電容器。
在上述結構中，上述樹脂薄膜至少包含丙烯酸酯作為主要成分是較為理想的。這是因為，這樣的樹脂材料在絕緣性和介電特性等的電特性方面是良好的，此外，可比較容易地形成沒有空隙缺陷的薄膜。
在上述結構中，上述導電性薄膜由金屬薄膜構成是較為理想的。這是因為，金屬薄膜在導電性方面是良好的，在薄膜的形成方面也是容易的。
在上述結構中，上述導電性薄膜和上述電介質薄膜分別至少具有2層以上的交替重復的層疊結構是較為理想的。這是因為，通過層疊多個層，可提高作為電子元件的集成度，可作成小型且高性能的電子元件。例如，在作為電子元件得到電容器的情況下，通過層疊多個層，可增大作為電容器的容量。而且，按照本發明，即使作成小型形狀，也可減小在陷落點處的等效串聯電阻。于是，可得到小型大容量且在頻率特性方面也良好的電容器。
在上述結構中，由輔助電極來連接上述第一導電性薄膜與上述第四導電性薄膜、上述第二導電性薄膜與上述第三導電性薄膜的每一個是較為理想的。與電介質薄膜相比，導電性薄膜對輔助電極的附著強度的貢獻大。因而與導電性薄膜的粘接部分越多，輔助電極的附著強度越提高。通過將分別與第一導電性薄膜和第二導電性薄膜電位相同的第四導電性薄膜和第三導電性薄膜作為虛設電極來設置，并將其與輔助電極連接起來，可進一步提高輔助電極的附著強度。而且，按照本發明，可將對于與輔助電極連接的這樣的虛設電極的電特性的不良影響抑制到最小限度。
在上述結構中，上述導電性薄膜和上述電介質薄膜的層疊體的一部分或全部用作電容器是較為理想的。本發明的電子元件雖然具有虛設電極，但頻率特性良好。而且，如果減薄電介質薄膜并進行多層層疊，則可得到小型且大容量的電容器。即，如果使本發明的層疊體作為電容器來使用，則可顯著地顯現出本發明的效果，可使電容器的特性飛躍地提高。
在上述結構中，如果上述絕緣性區域的膜面方向的間隔為上述電介質薄膜的厚度的17500倍以下，則對于正規電極(第一導電性薄膜和第二導電性薄膜)來說，虛設電極(第三導電性薄膜和第四導電性薄膜)的存在不能忽略，在這樣的情況下，由本發明產生的效果更為顯著。在此，所謂絕緣性區域的膜面方向的間隔，如果以圖6為例來說明，則指的是位于第一導電性薄膜1a與第三導電性薄膜2a之間的絕緣性區域和位于第二導電性薄膜1b與第四導電性薄膜2b之間的絕緣性區域的、從膜面方向(層疊方向)觀察時(即，在圖6中，從紙面上方觀察時)的間隔。
附圖的簡單說明圖1是示出本發明的一個實施例中的電子元件的剖面結構的示意性概略圖。
圖2是示出實施例1的電容器的絕緣性區域寬度與等效串聯電阻的關系的一例的圖。
圖3是示出實施例2的電容器的絕緣性區域寬度與等效串聯電阻的關系的一例的圖。
圖4是示出實施例3的電容器的絕緣性區域寬度與等效串聯電阻的關系的一例的圖。
圖5是示出本發明的電子元件的制造裝置的一例的內部結構的概略的圖。
圖6是示出層疊結構的電子元件的一例的剖面結構的示意性概略圖。
用于實施發明的最佳形態以下，使用
本發明的實施例。
在以下的實施例中，用圖5中示出概略的裝置形成了由導電性薄膜(金屬薄膜)和電介質薄膜的多層層疊形成的電子元件。
在圖5中，在層疊膜支撐罐狀體7的周圍配置了金屬薄膜形成源8、電介質薄膜形成源9、硬化裝置10和金屬薄膜構圖裝置11。罐狀體7在旋轉方向12的方向上以一定速度旋轉。于是，在罐狀體7的外周面上可形成層疊數與罐狀體7的旋轉數對應的交替地層疊了金屬薄膜和電介質薄膜的薄膜層疊體。將上述部件置于真空槽5中，利用由真空泵等構成的排氣系統6將其內部維持于真空或低壓。
作為金屬薄膜形成源8，根據所形成的金屬薄膜的情況，可使用電阻加熱蒸發源、感應加熱蒸發源、電子束蒸發源、濺射蒸發源、簇蒸發源及其它在薄膜形成中使用的裝置或其組合。被形成的金屬薄膜成為本發明的導電性薄膜。
此外。在電介質薄膜形成源9中，可使用與所形成的電介質薄膜對應的裝置，該電介質薄膜是用下述方法形成的由樹脂系列材料的加熱引起的加熱氣化、或由超聲波或噴霧器引起的氣化或霧化、陶瓷系列材料的濺射、或氧化物的濺射、蒸鍍等。
硬化裝置10使由電介質薄膜形成源9形成的電介質薄膜硬化為預定的硬度。在形成樹脂薄膜作為電介質的情況下，作為硬化裝置10可使用紫外線硬化裝置、電子束硬化裝置、熱硬化裝置或其組合。
在由金屬薄膜構圖裝置11進行的金屬薄膜的構圖中，可使用帶或油。即，如果在沿著窄帶的狀態下形成金屬薄膜，則由于在帶的部分上形成的金屬薄膜與帶一起被除去，故可進行金屬薄膜的構圖。或者，如果在金屬薄膜的形成前預先將油涂敷成薄的圖形，則由于在油圖形上不形成金屬薄膜，故可進行金屬薄膜的構圖。這樣，就形成了本發明的絕緣性區域。再者，通過在罐狀體7的每次旋轉中改變構圖的位置，可在不同的位置上形成絕緣性區域。
在交替地層疊以這種方式構圖的金屬薄膜和電介質薄膜并在罐狀體7的外周面上得到薄膜層疊體之后，如果將其切斷并根據需要利用熔射等方法形成輔助電極，則可制成電子元件。
此外，圖5示出形成金屬薄膜和電介質薄膜的多層層疊體時的一種方法。除了圖5的方法之外，即使將多片在膜上形成了金屬薄膜和電介質薄膜的層疊體重疊起來，也可形成多層層疊體。即，不由圖5的方法來限制本發明的范圍。
實施例1在形成鋁的蒸鍍薄膜作為導電性薄膜、形成因加熱器加熱氣化而得到的丙烯酸酯樹脂薄膜作為電介質薄膜時，將紫外線硬化與油構圖組合起來得到了電容器。在圖1中示出所得到的電容器的剖面結構的示意性概略圖。
如圖1中所示，在第一導電性薄膜1a上形成電介質薄膜4、在電介質薄膜4上形成第二導電性薄膜1b，再在其上形成電介質薄膜4。此外，在與第一導電性薄膜1a大致相同的平面上經由絕緣性區域20作為虛設電極來形成與第二導電性薄膜1b電位大致相同的第三導電性薄膜2a，并且在與第二導電性薄膜1b大致相同的平面上經由絕緣性區域20作為虛設電極來形成與第一導電性薄膜1a電位大致相同的第四導電性薄膜2b。而且，將以上的層疊體作為一個層疊單位，將多個層疊單位層疊起來而構成。再者，在這樣的導電性薄膜和電介質薄膜的層疊體的兩端部形成了輔助電極3。
將鋁薄膜的厚度定為50nm，將電介質薄膜(樹脂薄膜)的厚度d定為1μm。使用在1.9壬二酰丙烯酸酯中摻入5％(重量)的光聚合開始劑的材料作為樹脂材料。對于鋁、樹脂，都將重復層疊數定為約1000層，通過改變油的量，使以構圖方式形成的絕緣性區域20的寬度a、b在0.1～1.0mm的范圍內變化。絕緣性區域的膜面方向的間隔c是2.5mm。測定所制造的電容器的等效串聯電阻的頻率特性，在圖2中示出研究了在陷落點處的值的結果。
從圖2可知，與絕緣性區域的寬度小的情況相比，絕緣性區域的寬度在0.5mm以上時，陷落點處的電阻值變小。
實施例2在形成鋁的蒸鍍薄膜作為導電性薄膜、形成因加熱器加熱氣化而得到的丙烯酸酯樹脂薄膜作為電介質薄膜時，將紫外線硬化與油構圖組合起來，得到圖1中示出的電容器。
將鋁薄膜的厚度定為40nm，將電介質薄膜(樹脂薄膜)的厚度d定為0.3μm。使用在二甲基降三環癸二烷(dimethynortricyclodecanedi)丙烯酸酯中摻入1％(重量)的光聚合開始劑的材料作為樹脂材料。對于鋁、樹脂，都將重復層疊數定為約4000層，通過改變油的量，使以構圖方式形成的絕緣性區域20的寬度a、b在0.05～0.5mm的范圍內變化。絕緣性區域的膜面方向的間隔c是1.4mm。測定所制造的電容器的等效串聯電阻的頻率特性，在圖3中示出研究了在陷落點處的值的結果。
從圖3可知，與絕緣性區域的寬度小的情況相比，絕緣性區域的寬度在0.15mm以上時，陷落點處的電阻值變小。
實施例3在形成鋁的蒸鍍薄膜作為導電性薄膜、形成因加熱器加熱氣化而得到的丙烯酸酯樹脂薄膜作為電介質薄膜時，將電子束硬化與油構圖組合起來，得到圖1中示出的剖面結構的電容器。
將鋁薄膜的厚度定為30nm，將電介質薄膜(樹脂薄膜)的厚度d定為0.3μm。使用1.9壬二酰丙烯酸酯和使用在二甲基降三環癸二烷(dimethynortricyclodecanedi)丙烯酸酯的1∶1混合液作為樹脂材料。對于鋁、樹脂，都將重復層疊數定為約10000層，通過改變油的量，使以構圖方式形成的絕緣性區域20的寬度a、b在0.03～0.3mm的范圍內變化。絕緣性區域的膜面方向的間隔c是1.4mm。測定所制造的電容器的等效串聯電阻的頻率特性，在圖3中示出研究了在陷落點處的值的結果。
從圖4可知，與絕緣性區域的寬度小的情況相比，絕緣性區域的寬度在0.04mm以上時，陷落點處的電阻值變小。
再有，在上述圖2～圖4中，如以下所述那樣求出作為縱軸示出的「在陷落點處的等效串聯電阻」。對于測定對象的各電容器，測定阻抗的頻率特性，得到在該陷落點(dip point)處的阻抗的實數部分，即等效串聯電阻。其次，將上述實施例2的絕緣性區域20的寬度a、b分別是0.05mm的電容器的在陷落點處的等效串聯電阻定為1，將其它各電容器的在陷落點處的等效串聯電阻作為與其的相對值來表示。
在實施例1～實施例3中，在陷落點處的等效串聯電阻因絕緣性區域的寬度不同而不同的原因如下所述。
即，如果絕緣性區域的寬度小，則與虛設電極的距離變小，就不能忽略來自虛設電極的電場的影響。因元件的小型化，虛設電極的影響部分在整體中所占的比例越大，該影響越顯著。此外，由于電介質薄膜的厚度不同，影響的程度也不同。上述的實驗結果顯示了，為了消除電場失真的影響以減小在陷落點處的電阻值，確保電介質薄膜的厚度的500倍以上的絕緣性區域寬度是有效的。
此外，在實施例中，敘述了使用丙烯酸酯系列的樹脂材料作為電介質的情況，但也可使用環氧系列等其它的樹脂材料或樹脂材料以外的陶瓷系列、金屬氧化物系列的材料，這一點與已經敘述的相同。
例如，作為金屬氧化物，在將用氧氣氛的電子束蒸鍍形成的厚度為50nm～300nm的氧化鈦作為電介質的情況下，也能確認本發明的效果。
此外，在實施例中，只敘述了將導電性薄膜(金屬薄膜層)設為鋁的情況，但或是使用銅、銀、鎳、鋅等其它金屬或包含這些金屬的合金，或是不將導電性薄膜層定為一種，例如通過將Al層和Cu層混在一起來完成特性的互相補充，根據使用條件，也有能謀求高性能化的情況。
在以上的實施例1、2和3中，只敘述了使用罐狀體作為支撐體的情況，但本發明不限于這些支撐體，也可使用圓柱形以外的平板狀或曲面狀的支撐體，除此之外，也可利用本發明在金屬、絕緣體、玻璃、半導體上形成電子元件。
此外，在實施例中，作為電子元件，以電容器為例進行了說明，但即使在片狀線圈、噪聲濾波器等形成虛設電極的其它電子元件中，也可容易地類推出，利用本發明中敘述的絕緣性區域的寬度與電介質薄膜的厚度的關系可忽略電場失真的影響、可謀求高性能化，可將本發明廣泛地應用于全部電子元件。
以上已說明的實施例的意圖始終是為了將本發明的技術內容說清楚，本發明不是只限定于這樣的具體例來進行解釋，在本發明的精神和權利要求的范圍中記載的范圍內，可進行各種變更來實施，應將本發明作廣義的解釋。
產業上利用的可能性如上所述，由于本發明的電子元件在具有虛設電極的電子元件中，可減小在阻抗的頻率特性中的陷落點(dip point)處的等效串聯電阻，故可作為在頻率特性方面良好的高性能電子元件在廣泛的范圍內來利用。例如，如果應用于電容器，則由于即使將電介質薄膜小型化也不喪失上述效果，故可得到小型且大容量的電容器。特別是，由于因虛設電極的存在的緣故輔助電極的粘接強度較高，故如果應用于片狀電容器，則顯著地顯現本發明的效果。此外，即使在形成了虛設電極的片狀線圈、噪聲濾波器等的電子元件中，由于可忽略來自虛設電極的電場失真的影響，故可謀求這些元件的高性能化。因而，可將本發明廣泛地應用于全部電子元件。
權利要求
1.一種電子元件，該電子元件中至少在第一導電性薄膜上形成電介質薄膜、再在上述電介質薄膜上形成第二導電性薄膜而構成，其特征在于在與上述第一導電性薄膜大致相同的平面上經由絕緣性區域形成了與上述第二導電性薄膜電位大致相同的第三導電性薄膜，并且在與上述第二導電性薄膜大致相同的平面上經由絕緣性區域形成了與上述第一導電性薄膜電位大致相同的第四導電性薄膜，再者，上述第一導電性薄膜與上述第三導電性薄膜的間隔和上述第二導電性薄膜與上述第四導電性薄膜的間隔都為上述電介質薄膜的厚度的500倍以上。
2.如權利要求1中所述的電子元件，其特征在于上述電介質薄膜由樹脂薄膜構成。
3.如權利要求2中所述的電子元件，其特征在于上述樹脂薄膜至少包含丙烯酸酯作為主要成分。
4.如權利要求1中所述的電子元件，其特征在于上述導電性薄膜由金屬薄膜構成。
5.如權利要求1中所述的電子元件，其特征在于上述導電性薄膜和上述電介質薄膜分別至少具有2層以上的交替重復的層疊結構。
6.如權利要求1中所述的電子元件，其特征在于由輔助電極來連接上述第一導電性薄膜與上述第四導電性薄膜、上述第二導電性薄膜與上述第三導電性薄膜的每一個。
7.如權利要求1中所述的電子元件，其特征在于上述導電性薄膜和上述電介質薄膜的層疊體的一部分或全部用作電容器。
8.如權利要求1中所述的電子元件，其特征在于上述絕緣性區域的膜面方向的間隔為上述電介質薄膜的厚度的17500倍以下。
全文摘要
在具有電介質薄膜(4)、在其上層疊的正規電極(1a、1b)、在電介質薄膜(4)上經由絕緣性區域(20)層疊的虛設電極(2a、2b)以及在兩側面上設置的輔助電極(3)的電子元件中,為了改善等效串聯電阻等的特性,將絕緣性區域(20)的寬度定為電介質薄膜(4)的厚度的500倍以上。利用上述結構,可得到改善了因虛設電極引起的頻率特性變壞的電子元件,可使用于電容器等。
文檔編號H01G4/30GK1250543SQ9880343
公開日2000年4月12日 申請日期1998年3月12日 優先權日1997年3月17日
發明者本田和義, 越后紀康, 小田桐優, 砂流伸樹 申請人:松下電器產業株式會社