特開 2022-73499 積層コンデンサ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022073499

(43)【公開日】2022-05-17

(54)【発明の名称】積層コンデンサ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/30 20060101AFI20220510BHJP

【ＦＩ】

H01G4/30 201D

H01G4/30 516

H01G4/30 517

H01G4/30 311Z

H01G4/30 311D

【審査請求】有

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020183524

(22)【出願日】2020-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】518043760

【氏名又は名称】慧隆科技股▲ふん▼有限公司

(71)【出願人】

【識別番号】519244810

【氏名又は名称】曾 為霖

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】曾 為霖

(72)【発明者】

【氏名】施 養明

(72)【発明者】

【氏名】許 宏源

【テーマコード（参考）】

5E001

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E001AB03

5E001AC09

5E001AF06

5E001AH01

5E001AH05

5E001AH06

5E001AH09

5E001AJ01

5E082AA01

5E082AB03

5E082EE04

5E082EE19

5E082EE26

5E082EE28

5E082EE35

5E082FF05

5E082FF15

5E082FG04

5E082FG06

5E082FG26

5E082FG46

5E082GG10

5E082JJ03

5E082LL01

5E082LL02

5E082PP03

5E082PP06

(57)【要約】

【課題】グラフェン改質の積層コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の積層コンデンサの製造方法は、プラスチックフィルム１００を準備するステップａと、プラスチックフィルム１００の片面上にセラミックスラリー２００を塗布するステップｂと、セラミックスラリー２００上に少なくとも銅粉末３１０及びグラフェン粉末３２０を含む銅ペースト３００を塗布して、原材料１０を構成するステップｃと、原材料１０を８００℃以上の温度で焼結して、セラミックスラリー２００をセラミック誘電層２１として焼結するとともに銅ペースト３００を銅電極層２２ａ，２２ｂとして焼結するステップｄとを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層コンデンサの製造方法であって、
プラスチックフィルムを準備するステップａと、
前記プラスチックフィルムの片面上にセラミックスラリーを塗布するステップｂと、
前記セラミックスラリー上に少なくとも銅粉末及びグラフェン粉末を含む銅ペーストを塗布して、原材料を構成するステップｃと、
前記原材料を８００℃以上の温度で焼結して、前記セラミックスラリーをセラミック誘電層として焼結するとともに前記銅ペーストを銅電極層として焼結するステップｄとを含むことを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の積層コンデンサの製造方法において、
前記ステップａにて準備する前記プラスチックフィルムはテープ状をなしており、
前記ステップｃにて構成する前記原材料をロール材として形成し、且つ前記ロール材を複数の原材料シートに裁断して、前記ステップｄにて前記複数の原材料シートを同じ方向で積層構造として積層して更に当該積層構造を焼結することを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項3】

請求項１に記載の積層コンデンサの製造方法において、
前記ステップｄにて前記原材料を１１００℃以下の温度で焼結することを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項4】

請求項１に記載の積層コンデンサの製造方法において、
前記ステップｄにて前記原材料を焼結して前記プラスチックフィルムを気化させることを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項5】

請求項１に記載の積層コンデンサの製造方法において、
前記銅ペーストはフィラーを含み、且つ前記ステップｄにて前記原材料を焼結して前記フィラーを気化させることを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項6】

請求項１に記載の積層コンデンサの製造方法において、
前記銅粉末は複数の銅原子を含み、且つ前記グラフェン粉末は複数のグラフェン分子を含み、前記グラフェン分子六個毎に環状構造として結合し、且つ前記各環状構造の内側には五個の銅原子が結合されていることを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項7】

請求項６に記載の積層コンデンサの製造方法において、
前記各環状構造の外側には他の前記環状構造が結合されていることを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項8】

請求項７に記載の積層コンデンサの製造方法において、
前記複数の環状構造は平面に延在して結合されていることを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項9】

請求項７に記載の積層コンデンサの製造方法において、
前記複数の環状構造は積層配置されていることを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項10】

請求項１に記載の積層コンデンサの製造方法において、
前記銅ペースト中に含まれる前記銅粉末の重量％は５０％～６５％であることを特徴とする積層コンデンサの製造方法。

【請求項11】

積層配置されている複数のセラミック誘電層を含み、且つ隣接する任意の二つの前記セラミック誘電層の間には銅電極層がそれぞれ挟持されている積層構造を含む積層コンデンサであって、
前記銅電極層は複数のグラフェン分子と、複数の銅原子とを含み、前記複数のグラフェン分子と前記複数の銅原子とが結合されて積層配列されていることを特徴とする積層コンデンサ。

【請求項12】

請求項１１に記載の積層コンデンサにおいて、
前記グラフェン分子六個毎に環状構造として結合し、且つ前記各環状構造の内側には五個の銅原子が結合されていることを特徴とする積層コンデンサ。

【請求項13】

請求項１２に記載の積層コンデンサにおいて、
前記各環状構造の外側には他の前記環状構造が結合されていることを特徴とする積層コンデンサ。

【請求項14】

請求項１３に記載の積層コンデンサにおいて、
前記複数の環状構造は平面に延在して結合されていることを特徴とする積層コンデンサ。

【請求項15】

請求項１３に記載の積層コンデンサにおいて、
前記複数の環状構造は積層配置されていることを特徴とする積層コンデンサ。

【請求項16】

請求項１１に記載の積層コンデンサにおいて、
前記積層構造の一対の側縁をそれぞれ被覆する一対の外電極を更に含み、且つこのうち一つの前記外電極は前記複数の銅電極層の一部に接続され、他の前記外電極は残りの前記複数の銅電極層に接続されていることを特徴とする積層コンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層コンデンサ及びその製造方法に関し、詳細には、グラフェン改質の積層コンデンサ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の積層コンデンサの製造手法では、セラミック誘電層の表面に銅ペーストを塗布して、更にセラミック誘電層を積層した後に焼結している。焼結後の銅ペーストは、セラミック内に埋設されて銅電極層を形成し、且つ銅電極層が積層配置されて、銅電極層はコンデンサ用としての電荷蓄積に用いることができる。

【0003】

しかし、従来技術では、銅ペーストが焼結する過程において溶融してセラミック誘電層表面の孔中に浸透して銅電極層が平坦にならないことから、コンデンサが電荷を蓄積する能力が低下してしまうという欠点があった。このため、量産時に一部の製品では所望の蓄電能力を達成することができず、歩留まり悪化をもたらしていた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上述した従来技術の問題点を考慮してなされたものであって、銅電極層中の銅原子の配列の平坦度を向上させ、蓄電能力を向上させることが可能なグラフェン改質の積層コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、積層コンデンサの製造方法であって、プラスチックフィルムを準備するステップａと、前記プラスチックフィルムの片面上にセラミックスラリーを塗布するステップｂと、前記セラミックスラリー上に少なくとも銅粉末及びグラフェン粉末を含む銅ペーストを塗布して、原材料を構成するステップｃと、前記原材料を８００℃以上の温度で焼結して、前記セラミックスラリーをセラミック誘電層として焼結するとともに前記銅ペーストを銅電極層として焼結するステップｄとを含むことを特徴とする。

【0006】

本発明の積層コンデンサの製造方法において、前記プラスチックフィルムはテープ状をなしており、前記原材料をロール材として形成し、且つ前記ロール材を複数の原材料シートに裁断して、前記複数の原材料シートを同じ方向で積層構造として積層して更に当該積層構造を焼結することが好ましい。

【0007】

本発明の積層コンデンサの製造方法において、原材料を１１００℃以下の温度で焼結することが好ましい。

【0008】

本発明の積層コンデンサの製造方法において、原材料を焼結してプラスチックフィルムを気化させることが好ましい。

【0009】

本発明の積層コンデンサの製造方法において、銅ペーストはフィラーを含み、且つ原材料を焼結してフィラーを気化させることが好ましい。

【0010】

本発明の積層コンデンサの製造方法において、銅粉末は複数の銅原子を含み、且つグラフェン粉末は複数のグラフェン分子を含み、グラフェン分子六個毎に環状構造として結合し、且つ各環状構造の内側には五個の銅原子が結合されていることが好ましい。この場合、各環状構造の外側には他の環状構造が結合されていることが好ましい。また、複数の環状構造は平面に延在して結合されていることが好ましい。さらに、複数の環状構造は積層配置されていることが好ましい。

【0011】

本発明の積層コンデンサの製造方法において、銅ペースト中に含まれる銅粉末の重量％は５０％～６５％であることが好ましい。

【0012】

また、本発明は、積層配置されている複数のセラミック誘電層を含み、且つ隣接する任意の二つの前記セラミック誘電層の間には銅電極層がそれぞれ挟持されている積層構造を含む積層コンデンサであって、前記銅電極層は複数のグラフェン分子と、複数の銅原子とを含み、前記複数のグラフェン分子と前記複数の銅原子とが結合されて積層配列されていることを特徴とする。

【0013】

本発明の積層コンデンサにおいて、グラフェン分子六個毎に環状構造として結合し、且つ各環状構造の内側には五個の銅原子が結合されていることが好ましい。この場合、各環状構造の外側には他の環状構造が結合されていることが好ましい。また、複数の環状構造は平面に延在して結合されていることが好ましい。さらに、複数の環状構造は積層配置されていることが好ましい。

【0014】

本発明の積層コンデンサにおいて、積層構造の一対の側縁をそれぞれ被覆する一対の外電極を更に含み、且つこのうち一つの外電極は銅電極層の一部に接続され、他の外電極は残りの銅電極層に接続されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明の積層コンデンサ及びその製造方法によれば、グラフェンにより銅原子を拘束して、銅原子を固定し層状に配列することによって、銅電極層中の銅原子の配列の平坦度を向上させることができる。これにより、積層コンデンサの蓄電能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る積層コンデンサの製造方法のフローチャートである。

【図2】本発明の一実施形態に係る積層コンデンサの製造方法のステップａの概略図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る積層コンデンサの製造方法のステップｂの概略図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る積層コンデンサの製造方法のステップｃの概略図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る積層コンデンサの製造方法のステップｄの概略図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る積層コンデンサの製造方法のステップｄの概略図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る積層コンデンサにてそのグラフェン及び銅原子結合構造の概略図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る積層コンデンサの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明の一実施形態に係る積層コンデンサの製造方法の手順を示している。

【0018】

図１、図２に示すように、まず、ステップａにおいて、プラスチックフィルム１００を準備する。本実施形態では、プラスチックフィルム１００はテープ状をなすことが好ましい。

【0019】

図１、図３に示すように、ステップａに続き、ステップｂにおいて、セラミックスラリー２００層をプラスチックフィルム１００の片面上に塗布する。セラミックスラリー２００は主にチタン酸バリウムを含む。

【0020】

図１、図４に示すように、ステップｂに続き、ステップｃにおいて、更に銅ペースト３００をセラミックスラリー２００層上に塗布して原材料１０を構成する。本実施形態における原材料１０はロール材として形成し、且つ本ステップ中では、更に原材料１０のロール材を複数の原材料シート１１（図５参照）として裁断するのが好ましい。上記した銅ペースト３００中には少なくとも銅粉末３１０及びグラフェン粉末３２０を含み、更に、銅粉末３１０及びグラフェン粉末３２０を固定する担持体としてのフィラー３３０を含む。フィラー３３０は、ゲル状のプラスチック、ワックス、またはグリスとすることができる。具体的には、銅ペースト３００中に含まれる銅粉末３１０の重量％は５０％～６５％である。このうち、銅粉末３１０は複数の銅原子３１１（図７参照）を含み、且つグラフェン粉末３２０は複数のグラフェン分子３２１（図７参照）を含む。

【0021】

図１、図５、図６に示すように、ステップｃに続き、ステップｄにおいて、原材料１０を８００℃以上の温度で焼結して、セラミックスラリー２００層をセラミック誘電層２１として焼結するとともに銅ペースト３００を銅電極層２２ａ，２２ｂとして焼結する。８００℃以上の焼結温度ではグラフェン分子３２１の間の結合が断裂するため、グラフェンは再度配列された後に新たな結合を再形成することができる。原材料１０を焼結すると同時に、プラスチックフィルム１００及び銅ペースト３００内に含まれるフィラー３３０は約３００℃を超えるまで加熱して気化される。図５に示すように、本ステップにおいて、まず、原材料シート１１を同じ方向で積層構造２０として積層して、更に積層構造２０を焼結する。具体的には、同じ方向で積層するというのは、各原材料シート１１の銅ペースト３００を上向きに積層して配置するものを意味する。しかも、焼結時に各材料元来の特性の相違により、同一の焼結条件にて、セラミックスラリー２００でまずセラミック誘電層２１を形成し、その後、銅電極層２２ａ，２２ｂがようやく形成されて、図６に示すような構造が構成される。よって、本ステップにおいて、原材料１０は好ましくは、１１００℃以下の温度で焼結することで、溶融した銅の流動性が高くなり過ぎて、銅原子３１１がセラミック誘電層２１の上面の孔中に浸透して銅原子３１１の配列の平坦度が悪化することを防止できる。

【0022】

材料の比誘電率はその蓄電能力に反映され、比誘電率と材料の蓄電能力は正の相関性を有する。本発明において、銅原子３１１の配列の平坦度が好ましいと銅電極層２２ａ，２２ｂの比誘電率を向上させることができ、そしてグラフェン自体も銅よりも高い比誘電率を有することから、銅電極層２２ａ，２２ｂの比誘電率を更に向上させることができる。よって、本発明の積層コンデンサの製造方法によれば、その製造された積層コンデンサが業界における通常のニーズを満たす比誘電率を確保することができ、歩留まりを向上させることができる。

【0023】

図７に示すように、銅電極層２２ａ，２２ｂにおいて、グラフェン分子３２１の間では混成軌道ＳＰ３で結合している。グラフェン分子３２１六個毎に環状構造として結合し、且つ各環状構造の内側には五個の銅原子３１１が結合されている。各環状構造の外側には他の環状構造が結合されている。互いに結合されている環状構造は平面で延在して層状グラフェンを互いに結合することができ、更に環状構造は積層で互いに結合することでグラフェンの層数を増加するようにしてもよい。グラフェン分子３２１は結合してセラミック誘電層２１の上面で平面に延在しており、更にグラフェンの環状構造により銅原子３１１を拘束し、銅原子３１１を固定し層状に配列することで銅電極層２２ａ，２２ｂ中の銅原子３１１の配列の平坦度を向上させる。

【0024】

上記した積層コンデンサの製造方法により製造された積層コンデンサは、図７、図８に示すように、積層構造２０と、積層構造２０の一対の側縁をそれぞれ被覆する一対の外電極２３とを含む。積層構造２０は、積層配置されている複数のセラミック誘電層２１を含み、且つ隣接する任意の二つのセラミック誘電層２１の間には銅電極層２２ａ，２２ｂが交互に挟持されている。銅電極層２２ａ，２２ｂは複数のグラフェン分子３２１と、複数の銅原子３１１とを含み、グラフェン分子３２１と銅原子３１１とが結合されて積層配列されている。このうち一つの外電極２３は銅電極層２２ａの一部に接続されており、他の外電極２３は残りの銅電極層２２ｂに接続されている。

【0025】

グラフェン分子３２１六個毎に環状構造として結合し、且つ各環状構造の内側には五個の銅原子３１１が結合されている。各環状構造の外側は他の環状構造が結合されている。これにより環状構造はセラミック誘電層２１の上面で延在して結合することができ、同時に積層した環状構造を接続することができる。本発明の積層コンデンサによれば、上記したように、グラフェン分子３２１の環状構造によりにより銅原子３１１を拘束して、銅原子３１１を固定し層状に配列することができる。これにより、銅電極層２２ａ，２２ｂ中の銅原子３１１の配列の平坦度を向上させることができ、蓄電能力を向上させることができる。

【0026】

今回、開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0027】

１０ 原材料
１１ 原材料シート
２０ 積層構造
２１ セラミック誘電層
２２ａ，２２ｂ 銅電極層
２３ 外電極
１００ プラスチックフィルム
２００ セラミックスラリー
３００ 銅ペースト
３１０ 銅粉末
３１１ 銅原子
３２０ グラフェン粉末
３２１ グラフェン分子
３３０ フィラー
ａ～ｄ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】