JPH043907A - コンデンサーとその製造方法 - Google Patents

コンデンサーとその製造方法

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JPH043907A
JPH043907A JP2106163A JP10616390A JPH043907A JP H043907 A JPH043907 A JP H043907A JP 2106163 A JP2106163 A JP 2106163A JP 10616390 A JP10616390 A JP 10616390A JP H043907 A JPH043907 A JP H043907A
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Norihisa Mino
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明（表　コンデンサーおよびその製造方法に関する
ものである。
さらに詳しくは　コンデンサー製造における薄膜電極上
への誘電体薄膜の製造方法に関するものである。
従来の技術 従来　コンデンサー製造における誘電体薄膜の製造には
　薄膜電極上にポリエステル樹脂やエポキシ樹脂をコー
トする方法や、ポリエステル薄膜を薄膜電極に挟む方法
が一般的であっｔ４発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の方法で（よ　性能が悪く信頼性が
十分得られないことが明かとなっｆ。
すなわ板　従来のコーティング方法で（よ　静電容量を
大きくするた取　フィルムのコート厚を薄くすると機械
的強度は十分得られているが、　ピンホール不良が多数
発生し歩留まりが悪くなったり、さらに耐環境性、耐電
圧性が大幅に劣化することが明かとなっ九 本発明（ミ　このような従来のコンデンサーの欠点に鑑
へ　小型で高性能な薄膜コンデンサーを低コストで提供
することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は　上述のような従来の欠点を解消するものであ
り、コンデンサー製造における誘電体膜コーティング工
程において、クロロシラン系界面活性剤を用い、化学吸
着法により薄膜電極表面にピンホールフリーで、耐電圧
性の高い単分子膜を１層または複数層形成する工程を含
むことを特徴とする。
すなわ板　クロロシラン系界面活性剤より成る化学吸着
単分子膜または化学吸着単分子累積膜で、電極表面を直
接または任意の薄膜を介して間接に覆われていることを
特徴としたコンデンサー　及びその製造方法を提供する
ものである。
作用 本発明において（友　化学吸着法を用いることにより、
耐湿性が高く、耐電圧性に優れた　薄膜誘電体材料の形
成が可能であり、小型で高性能なコンデンサーを提供で
きも しかも薄膜金属電極用基板に　クロロシラン系界面活性
剤を化学吸着するだけであるた嵌　本発明のコンデンサ
ーを低コストで容易に製造できる。
実施例 以下、実施例を第１〜１１図を用いて説明すも第１図に
示すようへ　例えば圧延法などにより作成されたコンデ
ンサー用の薄膜電極となる金属（Ａｌ、　　Ｓｎ、　　
Ｃｕ、　　あるいはそれらを含むステンレスなどの合金
）フィルムｌ上番！　　例えば自然酸化膜２等の任意の
薄膜を介してもしくは直接へ化学吸着法によりクロロシ
ラン系界面吸着剤を吸着させてクロロシラン系界面活性
剤よりなる単分子膜状の誘電体膜３を形成すも な耘　このとき自然酸化膜２の代わり凶　前記金属フィ
ルム表面を電解酸化して電解酸化膜を形成しておいたり
、あるいはＳｉＯ２やＡｌａＯｓなどの酸化物薄膜をス
パッター蒸着法などで数千オングストロームの厚みで付
けておくと、更に高性能なコンデンサーが得られる。
化学吸着条件は　親水性の金属フィルム１を、よく乾燥
した後、例えばクロロシラン系界面活性剤として、直鎖
状の長い炭素鎖を持つＣＨ２＝ＣＨ（ＣＨ２）ｎ−５ｉ
　ＣＩ　ｓ　（ｎは整数で１０〜２５程度が最も扱いや
すい）を用し＼　例えばｎ−ヘキサデカン、四塩化炭素
及びクロロホルムの混合重量比８０：　　１２：　　８
の混合溶媒に　２Ｘ１０−”〜５Ｘ１０−”Ｍｏｌ／１
程度の濃度で溶かした溶液を調整し前記金属フィルム１
を室温で１時間程度浸漬する。
このとき、前記金属フィルム１は表面に酸化物が形成さ
れていれば親水性であり、表面には＝ＣＨ基が含まれて
いる。
従って、−３ｉ　Ｃｉｓ基と＝ＣＨが脱塩酸反応しされ
　第２図に示すよう番ミ　クロロシラン系界面活性剤に
よる単分子吸着膜４よりなる誘電体膜３が、　２０〜３
０Ａの厚みで１層金属フィルム１表面に形成される。
なおこのとき第３図に示したよう番ミ　　例えばヘリウ
ム等の不活性ガス中で、例えば電子線　ｘ樵ガンマ線　
紫外線　イオン線等のエネルギービームを５〜１０Ｍｒ
　ａｄ照射して、表面に並んだビニル基（ＣＨ２＝ＣＨ
−）５を架橋６させることにより、単分子膜４を強化安
定化できる。
また第４図に示したよう＆ミ　クロロシラン界面活性剤
として例えばＣＦｓ−（ＣＦ２）ロー（ＣＨ２）ＳｉＣ
ｌｓ（ｍ及びｎは整数で合計１０〜２５程度が最も扱い
やすい）や、ＣＦｓ−（ＣＦ２）−−（ＣＨ２）、−〇
ＳｉＣｌｓ（ｍ及びｎは整数で合計１０〜２５程度が最
も扱いやすい）等フッ素を含む界面活性剤を用いれば　
フッ素を含んだ吸着膜を作成でき、誘電率を向上させる
ことが可能となる。
さらに　もう少し膜厚を厚くしたい場合には第５図に示
したように　単分子膜４を１層形成した徽　例えば室温
でジボランＩ　Ｍｏｌ／ｌの濃度のＴＨＦ溶液を用１．
Ｘ、単分子膜４の形成された金属フィルムを浸漬し　そ
の後さらに例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）０．　
　ｌＭｏ１ハの濃度の３０％Ｈ２Ｏ２水溶液に室温で１
時間程度浸漬することにより、単分子膜の表面のビニル
基に水酸基（ＯＨ）３を付加させることができ、以下前
記吸着工程と同じ反応液を用いた化学吸着工程　及びＯ
Ｈ基材付加工程繰り返すことにより、第６図に示したよ
うに誘電体膜として必要な膜厚の単分子累積膜を得るこ
とができる。
な抵　水酸基８の付加工程で、薬品を用いた酸化工程の
代わりに　例えば酸素　窒素または水蒸気等の活性ガス
雰囲気で、例えは電子線　Ｘ撒ガンマ線またはイオン線
等の放射線を１〜ＩＯＭｒａｄ照射すると、　ビニル基
の部分にクロロシリル（−８ｉＣＩ）基に活性なＯＨ暴
　アミノ基（ＮＨ２）またはイミノ基（ＮＨ）等を付加
させることができ、同じ反応液を用いた化学及着工１’
ｂ　　及びエネルギービーム照射による付加工程を繰り
返すことにより、同様に誘電体膜として必要な膜厚を得
ることができる。
またこのとき放射線照射の代わりに　活性ガス雰囲気中
でｌ　ＯＯＷＩ　Ｏ分程度のプラズマ処理を行なってＬ
　同様の効果があっ九 な耘　化学吸着単分子膜の比誘電率を大きくしたい場合
には　クロロシラン系界面活性剤の直鎖状の炭素鎖の一
部ζＱ　液晶分子のような分子内ダイポールの大きな化
学構造を含ませてたクロロシラン系界面活性剤を吸着試
薬として用いれはよい。
このような液晶分子を有するクロロシラン系界面活性剤
としては　例えはネマティック液晶やアゾメチン粟　ア
ゾキシ系またはエステル系の強誘電液晶に　炭素鎖を介
してトリクロロシリル基を付加した吸着試薬を用いれは
　それぞれ第７図あるいは第８図に示すような単分子膜
を作成できる。
（但し第７図および第８図中、Ｒ１及びＲ２は置換基を
表わす。） このとき液晶分子を含む吸着試薬の化学吸着を、予め前
述の単分子累積膜を形成した後で行なえば最表面に液晶
分子を含む単分子累積膜を作成できる。
また　第７図もしくは第８図における化学吸着用クロロ
シラン系界面活性剤の分子内のＲ１もしくはＲ２を、　
ビニル展　アセチレン基またはシアノ基としておけは　
前述の薬品で処理して化学吸着を行なう単分子膜累積法
あるい（ｉ、放射線照射して化学吸着を行なう単分子膜
累積法てミ　全での単分子膜内に液晶分子を含む誘電体
膜用単分子累積膜かえられる。
しかもこのようにして得られた誘電体膜は　各層の単分
子吸着膜を構成している分子の分子内グイイポールか揃
った状態で作成されているたべ極めて比誘電率の高い誘
電体膜か得られる。
また　上述の工程を連続で行なう方法としてζ表第９図
に示すように　金属インゴット（例えはＡｌやＡｌを含
む合金）１１を圧延機１２にかけてフィルム化した後、
キャプスタン１３を介して、順次、吸着槽１４、洗浄槽
１５、電子線照射装置１６、吸着槽１７、洗浄槽１８・
・・・・・と繰り返して処理して、最後に必要とする単
分子膜の層数を得た後、　ドラム１９で誘電体薄膜の形
成されたコンデンサー用薄膜電極２ｏを巻取る工程を連
続して行なうことが可能である。
な耘　圧延直後の金属フィルム表面に自然酸化膜が十分
形成されてない場合に１山　希硝酸などの水溶液に短時
間浸漬する槽を圧延機の後に設置する必要がある。ある
いは吸着工程の前に前記金属フィルム表面を電解酸化す
る工程や、８１０２などの酸化物薄膜をスパッター蒸着
する工程を追加してもよい。
また本実施例で１よ　吸着試薬に付いてはＣＨ２＝ＣＨ
（ＣＨ２）、−３ｉ　ＣＩ３を例に示しため（ビニル基
かアセチレン基またはシアノ基でも良いしトリクロロシ
リル基がジクロロシリル基またはモノクロロシリル基　
あるいはこれらに反応基が混合して含まれた試薬を用い
ることも可能である。
最後に第１０図に示したようｌへ　前記誘電体膜の形成
された薄膜電極を２枚重ねて円筒状に巻き上げる力＼　
第１１図に示したように２枚重ねて圧着して、それぞれ
にリード電極２２及び２３を接続すればコンデンサーが
完成される。
なお単分子膜または単分子累積膜の形成された電極に　
グリセリンやエチレングリコールに水やほう酸を数パー
セント溶解した電解液等を挟み込んでおけ（ｆＳ　　電
解コンデンサーを提供できる。
発明の効果 本発明（よ　クロロシラン系界面活性剤より成る化学吸
着膜または化学吸着単分子累積膜で、電極表面を直接ま
たは任意の薄膜を介して間接的に覆われたコンデンサ〜
及びその製造方法であるた数金属薄膜電極表面に非常に
薄くて比誘電率の高い誘電体膜を、高密度無欠陥でしか
も容易に形成できる効果かある。
また　この誘電体膜は　強力なシロキサン結合を介して
電極表面に結合されているた敦　耐湿性が高く、耐電圧
性に優れた小型で高性能なコンデンサーをきわめて低コ
ストで提供できる。
さらに　吸着形成された誘電体膜に法　分子内ダイポー
ルを大きくするような化学構造（例えばネマティック液
晶分子や強誘電液晶分子など）を組み込むことが可能な
ので、誘電体膜として比誘電率を制御できる効果もあも
【図面の簡単な説明】
第１図は誘電膜として化学吸着単分子膜の形成されたコ
ンデンサー用薄膜電極の概念は　第２図〜第８図は各々
第１図中のＡ部を分子レベルまで拡大して示す工程概念
医　第９図は誘電体膜が形成されたコンデンサー用薄膜
電極を連続で製造する場合の工場概念医　第１Ｏ図は本
発明の実施例におけるコンデンサーの斜視医　第１１図
は同性の実施例のコンデンサー断面概念図を示す。 １・・・金属フィルな　２・・・自然酸化風　３・・・
誘電体１１Ｕ４１１．単分子吸着［５・・・ビニル基　
７・・・ネマチック液晶皿　８・・・・・・強誘電液晶
部。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名画 図 第 図 第 図 ６ｖ惟 弔 図 第１０図 第１１図

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）クロロシラン系界面活性剤より成る化学吸着単分
    子膜または化学吸着単分子累積膜で、電極表面を直接ま
    たは任意の薄膜を介して間接に覆われていることを特徴
    としたコンデンサー。
  2. （２）クロロシラン系界面活性剤が、炭素数が１０〜２
    ５の直鎖状の炭素鎖を有することを特徴とした、請求項
    １記載のコンデンサー。
  3. （３）クロロシラン系界面活性剤が、一端に任意の置換
    基を、他の一端にクロロシリル基を含むことを特徴とし
    た、請求項１または２何れかに記載のコンデンサー。
  4. （４）クロロシラン系界面活性剤が、液晶分子の一部に
    炭素鎖を介してクロロシリル基を結合した化合物である
    ことを特徴とした、請求項１記載のコンデンサー。
  5. （５）液晶分子が、ネマティック液晶であることを特徴
    とした、請求項４記載のコンデンサー。
  6. （６）液晶分子が、強誘電液晶であることを特徴とした
    、請求項４記載のコンデンサー。
  7. （７）強誘電液晶が、アゾメチン系，アゾキシ系または
    エステル系の内の何れかであることを特徴とした、請求
    項６記載のコンデンサー。
  8. （８）クロロシラン系界面活性剤が、ＣＨ＿２＝ＣＨ−
    （ＣＨ＿２）＿ｎ−ＳｉＣｌ＿３（ｎは整数）を用いる
    ことを特徴とした、請求項１記載のコンデンサー。
  9. （９）クロロシラン系界面活性剤を化学吸着して形成さ
    れた一対の対向する電極に、電解液が挟まれていること
    を特徴とする、請求項１記載のコンデンサー。
  10. （１０）金属電極用フィルム表面に直接または任意の薄
    膜を介して間接的に非水系の有機溶媒中のクロロシラン
    系界面活性剤を化学吸着させ、前記金属電極表面にクロ
    ロシラン基を化学結合させて単分子膜を一層形成する工
    程を含むことを特徴とする、コンデンサーの製造方法。
  11. （１１）電極用金属フィルムがＡｌまたはＡｌを含む合
    金で形成されていることを特徴とした特許請求の範囲第
    １０項記載のコンデンサーの製造方法。
  12. （１２）クロロシラン系界面活性剤が、直鎖状の炭化水
    素鎖を有することを特徴とする、請求項１０記載のコン
    デンサーの製造方法。
  13. （１３）直鎖状の炭素鎖の一端が任意の置換基で、他の
    一端がクロロシリル基のであることを特徴とした、請求
    項１２記載のコンデンサーの製造方法。
  14. （１４）クロロシラン系界面活性剤が、液晶分子の一部
    に炭素鎖を介してクロロシリル基を結合したことを特徴
    とした、請求項１０もしくは１２何れかに記載のコンデ
    ンサーの製造方法。
  15. （１５）液晶分子が、ネマティック液晶であることを特
    徴とした、請求項１４記載のコンデンサーの製造方法。
  16. （１６）液晶分子が、強誘電液晶であることを特徴とし
    た、請求項１４記載のコンデンサーの製造方法。
  17. （１７）強誘電液晶が、アゾメチン系，アゾキシ系また
    はエステル系の何れかであることを特徴とした、請求項
    １６記載のコンデンサーの製造方法。
  18. （１８）クロロシラン系界面活性剤が、一端にビニル基
    ，アセチレン基またはシアノ基の何れかの置換基を有し
    、他の一端にクロロシリル基を有し、前記クロロシラン
    系界面活性剤を金属電極表面に化学吸着させて単分子膜
    を一層形成させる工程の後で、薬品で処理することで前
    記置換基を反応し水酸基を付加させた後、クロロシラン
    系界面活性剤を化学吸着させる工程を含むことを特徴と
    する、請求項１０記載のコンデンサーの製造方法。
  19. （１９）置換基の反応が、放射線照射またはプラズマ処
    理であり、クロロシラン系界面活性剤を化学吸着させる
    工程を含むことを特徴とする、請求項１０記載のコンデ
    ンサーの製造方法。
  20. （２０）クロロシラン系界面活性剤としてＣＨ＿２＝Ｃ
    Ｈ−（ＣＨ＿２）＿ｎ−ＳｉＣｌ＿３（ｎは整数）を用
    いることを特徴とした請求項１８もしくは１９何れかに
    記載のコンデンサーの製造方法。
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