专利名称：电容器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种电容器及其制造方法，尤其涉及一种耐热性良好且薄型、大容量的电容器及其制造方法。
背景技术：
电容器是利用电介质插进电极板而构成的电子产品，如众所周知，其静电容量(C)用等式C＝εo×ε×S÷d(εo＝真空介电常数，ε＝电介质相对介电常数，S＝电极板面积，d＝电极间距)表示。其中由于εo是恒定的，因此为增大静电容量(C)，可增大ε或S或者减小d。而且，在薄的塑料薄膜表面上蒸镀铝且使其卷绕成圆筒形容器的同时进行封油而构成的作为具有大静电容量的电容器向来得以广泛使用。
作为具有高静电容量的小型紧凑结构的电容器，例如电双层电容器向来是公知的(例如参照特许文献1)。此电双层电容器设置有保持浸渍在正极层叠带和负极层叠带间的电解液中的隔离板，且通过卷绕这些正机层叠带、隔离板和负极层叠带来构成电极卷绕体。这样，通过卷绕由正极层叠带、隔离板和负极层叠带构成的电极卷绕带来实施确保高静电容量和电容器的小型化。
特许文献1特开2002-134370号公报然而具有这样的问题，即由于一般使用塑料薄膜和油等作为如上所述的在电双层电容器中使用的隔离板，因此具有耐热性差、在高温状态使用时烧损的可能性，而且一旦烧损，即使返回到常温状态也不能实现作为电容器的功能。另外还具有这样的问题，即由于使用薄膜作为电介质，因此具有一定程度的厚度，对缩短电极间距存在限制等。另外如上所述，在构成为湿式电容器的情况中，为防止漏液必须设置有密封装置，为此构成的电容器还具有变得复杂等这样的不方便。
发明内容
鉴于如上所述的问题，本发明的目的是提供一种电容器，此电容器通过在基板上利用真空蒸镀的成膜装置依次层叠构成电容器的电介质和电极元件而形成，此电容器具有优良的耐热性，又获得其体积的小型化，而且确保实现高静电容量。
为实现上述目的，根据本发明的电容器的特征在于，此电容器由耐热性优良且具有电绝缘性的基板，和在基板上通过真空蒸镀装置形成、且由电极板部和端子部构成的第1导电膜，和通过真空蒸镀装置覆盖上述第1导电膜的电极板部整体且露出上述端子部地在此第1导电膜上层叠的电介质膜，以及通过真空蒸镀装置在上述电介质膜上层叠的、且不与上述第1导电膜中的电极板部短路地相对设置的电极板部，和与在上述第1导电膜上形成的端子部不同位置地设置的端子部构成的第2导电膜构成。
在本发明中关键为，构成电容器的相对置的电极板和为形成其间距的电介质都通过真空蒸镀的成膜装置构成。另外使构成最外层的第2导电膜不随意露出，最好再在此第2导电膜上通过真空蒸镀装置层叠覆盖此第2导电膜的电极板部整体且露出第1、第2导电膜的端子部的电介质膜。另外为增大静电容量，可以通过把第1导电膜、在此第1导电膜上层叠的电介质膜、第2导电膜和在此第2导电膜上层叠的电介质膜作为1个蒸镀膜层叠单元地在基板上形成多个蒸镀膜层叠单元，并且如果此多个蒸镀膜层叠单元不只在基板的一面而在两面形成，则可以再增大静电容量。另外，其中虽然也可以在基板表面上直接形成第1导电膜，但为保持电容器和此基板间的隔离状态，也可以形成成为基底的电介质膜。
另外，作为本发明的电容器的制造方法的特征在于，在耐热性优良且具有电绝缘性的基板上通过使用真空蒸镀装置形成具有电极板部和端子部的第1导电膜，在此第1导电膜上通过真空蒸镀装置覆盖此电极板部整体且露出上述端子部地层叠电介质膜，再在此电介质膜上通过实施真空蒸镀来层叠由不与上述第1导电膜中的电极板部短路地相对设置的电极板部、和与在上述第1导电膜上形成的端子部不同位置地设置的端子部而构成的第2导电膜。另外在蒸镀这些第1导电膜、电介质膜和第2导电膜时，为限定蒸镀区域最好使用掩模装置。
在此电容器的制造方法中，可以在基板上通过真空蒸镀装置形成基底用的电介质膜，接着通过依次层叠上述第1导电膜、在此第1导电膜上层叠的电介质膜、第2导电膜和在此第2导电膜上层叠的电介质膜来形成1个蒸镀膜层叠单元，以及使此蒸镀膜层叠单元形成多个单元，另外也可以在基板的两面上形成这些多个蒸镀膜层叠单元。另外，在基板的两面上形成多个蒸镀膜单元的情况中，如果通过真空蒸镀的成膜在基板的一面和另一面上交替实施，则可以防止增大相对于基板的应力。
虽然最好是玻璃、陶瓷、合成树脂等具有电绝缘性的部件作为基板的材料，但假如在表面上进行绝缘处理的话，也可以由例如金属等导电部件形成。另外第1、第2导电膜是可以蒸镀的金属即可，例如合适的是铂金、金、银、钯和这些的合金，铜、铝、镍和这些的合金等。另外为形成透明的电容器，可以使用ITO(氧化铟锡)。另一方面，作为包括基底的电介质膜可以使用Ta2O5、SiO2、TiO2、Al2O3、MgF等。
根据本发明的电容器可以确保高静电容量和实现电容器的高性能化。另外由于通过成膜形成电容器的各部件，因此可以实现薄型化和小型化，而且可以形成任意的图案形状。另外由于基板和在此基板上层叠的蒸镀膜都具有高耐热性，因此可以获得具有高耐热性的电容器。
图1是示出本发明一实施方式的概略结构图。
图2是图1的分解三维图。
图3是在形成导电膜时使用的屏蔽板的结构说明图。
图4是在形成电介质膜时使用的屏蔽板的结构说明图。
图5是示出本发明第1实施例中的电容器的等效电路图。
图6是分解示出本发明实施例1中的电容器的导电膜和电介质膜的正视图。
图7是分解示出本发明实施例2中的电容器的导电膜和电介质膜的正视图。
符号说明1 基板
2 第1导电膜2a 电极板部2b 端子部3 电介质膜4 第2导电膜4a 电极板部4b 端子部5、6 屏蔽板10 蒸镀膜层叠单元具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的电容器通过在如玻璃、陶瓷等具有电绝缘性、耐热性的基板1上蒸镀第1导电膜2，在此第1导电膜2上蒸镀电介质膜3，再在电介质膜3上蒸镀第2导电膜4构成。第1、第2导电膜2、4具有大面积的电极板2a、4a和端子部2b、4b，另外电介质膜3具有完全覆盖至少第1导电膜2的电极板部2a、4a的面积。但电介质膜3通过露出形成上述端子部2b、4b的部位来层叠。另外优选地，在成为上部侧电极的第2导电膜4上，虽未图示，但层叠与电介质膜3尺寸实质相同的电介质膜。虽然此最外层电介质膜在用树脂等进行封装所制造的电容器的情况下未必必要，但最好为作为保护膜的功能而形成。
虽然第1、第2导电膜2、4也可以使用不同材料，但为简化制造过程，最好相同材料。作为这种材料，虽然使用例如具有导电性的金属，特别是铝等适于真空蒸镀的金属材料，但在对电容器要求透明性的情况下，可以通过ITO膜来形成。另一方面，虽然电介质膜3也可以使用二氧化硅(SiO2)等，但最好使用作为介电常数高且绝缘率大的材料的氧化钽(Ta2O5)。
为减小上述电极间距(d)，虽然希望电介质膜3尽可能的薄膜化，但如果使电介质膜3极端薄膜化，则因耐电压特性下降而部分发生短路等，发生绝缘破坏的可能性变高。因此最好具有一定程度的厚度，即500nm到500nm以上的厚度。相对于此，第1、第2导电膜2、4可比电介质膜3薄膜化，例如也可以是200nm到200nm以下的厚度。另外，基板1的厚度具有不因成膜时产生的应力而变形的厚度即可，可以在此范围内尽可能的薄。
虽然第1导电膜2、电介质膜3和第2导电膜4通过真空蒸镀依次层叠，但通过使第1、第2导电膜2、4的电极板部2a、4a比电介质膜3的面积小，且使电介质膜3介于其间来使这些电极板部2a、4a间不形成短路且相对设置。另外，在第1、第2导电膜2、4上分别形成端子部2b、4b。因此在实施真空蒸镀时有必要实施屏蔽。因此如图3所示，通过使用比基板1尺寸大且在成膜部位形成冲孔部5a的屏蔽板5来实施成膜。其中在形成第1导电膜2和第2导电膜4时，虽然需要在不同位置分别形成端子部2b、4b的区域，但可以通过翻转屏蔽板5来使用。因此实际上准备1种屏蔽板5即可。另外在形成电介质膜3时，为完全覆盖第1导电膜2上的电极板部2a而不覆盖端子部2b，使用具有如图4所示的冲孔部6a的屏蔽板6。此屏蔽板6可以构成为简单的框形。如上所述地蒸镀第1、第2导电膜2、4和电介质膜3，但根据屏蔽板5、6的基板1上的掩模图案在图3和图4中以斜线示出。其中第1、第2导电膜2、4构成电极板，另外由于为在第1、第2导电膜2、4间不发生短路而在进行上述蒸镀时需要电介质膜3高密度的成膜，因此提高了真空度。另外，层叠在第2电介质膜4上的电介质膜也可以使用在形成电介质膜3时所使用的屏蔽板6进行蒸镀。
在基板1的表面上真空蒸镀作为第1导电膜2的铝。通过在此蒸镀时使用屏蔽板来使第1导电膜2的厚度约为200nm，同时形成端子部2b。然后完全覆盖此第1导电膜2上且不覆盖端子部2b地层叠由氧化钽构成的电介质膜3。此导电膜3的厚度为500nm。另外在此导电膜3上蒸镀与第1导电膜2相同图案、相同厚度的第2导电膜4、其端子部4b的引出位置与第1导电膜2的端子部2b不重合、即端子部2b和端子部4b在基板1上左右分开。另外在此第2导电膜4上通过蒸镀装置形成与电介质膜3相同材料性质、相同图案、相同厚度的电介质膜。
在这样形成的电容器中，通过给此端子部2b、4b间施加来自直流电源的电压后切断与此电源的连接来测定端子2b、4b间的电压，确认残留下与直流电源的电压大致相同的电压，获得作为电容器的蓄电效果。
这样，由于使电介质的厚度变薄，因此可以因为这部分增大静电容量(C)。另外，蒸镀膜在其表面上具有微小凹凸，由于因为此凹凸部分实际上增大了表面积，因此导电膜2、4的表面积(S)比所看的面积增大。因此从这点上也增大了静电容量(C)。而且由于此电容器通过成膜装置形成导电膜和电介质膜，因此实际上没有增大基板1的厚度，从而形成薄型紧凑型的电容器。
另外，由于这样形成的电容器通过在玻璃制的基板上真空蒸镀地层叠电极部和电介质层而构成，因此耐热性变得非常高，即使在高温条件下使用也不会发生烧损等的可能性，且可以使物理特性保持在非常稳定的状态，即使经过长时间使用也可以使静电容量保持稳定。另外这样形成的电容器是不使用液体的干式电容器，因此没有必要设置密封装置。
实施例1其中，实际上在制造电容器时，为希望增大静电容量，可以通过增多导电膜和电介质膜的层叠数来形成图5等效电路所示出的平行板电容器。如果这样构成，则由于导电膜的两面具有作为电极的功能，因此可以使静电容量更加增大。
于是如图6所示的模式，首先在基板1上层叠电介质膜3。在此电介质膜3上层叠第1导电膜2，再在此第1导电膜2上层叠电介质膜3，再层叠第2导电膜4，再在此第2导电膜4上层叠电介质膜3。使这样交替层叠导电膜和电介质膜的4层层叠体作为1个蒸镀膜层叠单元10，通过依次形成8个蒸镀膜层叠单元10来形成由8对平行板构成的电容器。
其中，虽然各单元中的第1导电膜2的各端子部2b之间以及第2导电膜4中的各端子部4b之间必须相互电气导通，但在实施真空蒸镀时，使用不只是作为电极板功能的导电膜2、4的部位，端子部2b、4b的部位也冲孔的屏蔽板5。因此通过在确定此屏蔽板5的位置的状态下进行蒸镀来使在成膜时上下设置的端子部2b、2b之间和端子部4b、4b之间确实电气导通地层叠。另外在形成介于第1、第2导电膜2、4之间的电介质膜3时使用屏蔽板6，由于具有比构成此底层的第1、第2导电膜2、4的电极板部2a、4a更大的冲孔部6a，因此通过正确地位置确定，不会在第1、第2导电膜2、4之间发生短路。
实施例2如上所述，虽然通过真空蒸镀来依次交替地层叠电介质膜和导电膜可以形成具有规定静电容量的电容器，但如果通过真空蒸镀施膜，则膜总数越多，越容易发生因作用在基板1上的应力而产生的畸变和翘曲。因此不可以在基板的一面上无限制地增多层叠数。因此如图7所示，在基板1的两面上形成蒸镀膜，而且通过在两面上各交替地层叠1层至多层可以来抑制在基板1上的应力作用以及可以抑制基板1的畸变和翘曲等变形。于是在基板1的两面上分别形成使蒸镀膜层叠单元10成为8单元层叠体的电容器。而且最后可以通过使一面和另一面上的第1导电膜2的所有端子部2b和第2导电膜4的所有端子部4b电气连接来插入规定的装置中。
权利要求
1.一种电容器，其特征在于，所述电容器由耐热性优良且具有电绝缘性的基板，通过真空蒸镀装置在基板上形成的、由电极板部和端子部构成的第1导电膜，通过真空蒸镀装置在此第1导电膜上层叠的电介质膜，它覆盖上述第1导电膜的电极板部整体且露出上述端子部，通过真空蒸镀装置在上述电介质膜上层叠的，由不与上述第1导电膜中的电极板部短路地相对设置的电极板部、和与在上述第1导电膜上形成的端子部不同位置地设置的端子部构成的第2导电膜。
2.根据权利要求1记载的电容器，其特征在于，在上述第2导电膜上有层叠由电绝缘材料构成的保护膜，覆盖上述第2导电膜的电极板部整体且露出上述第1、第2导电膜的端子部。
3.根据权利要求1记载的电容器，其特征在于，使上述第1导电膜、在此第1导电膜上层叠的电介质膜、第2导电膜和在此第2导电膜上层叠的电介质膜作为1个蒸镀膜层叠单元，并在上述基板上通过层叠来形成多个蒸镀膜层叠单元。
4.根据权利要求3记载的电容器，其特征在于，在上述基板的两面上形成有多个蒸镀膜层叠单元。
5.根据权利要求1记载的电容器，其特征在于，使在上述基板的两侧上形成的多个蒸镀膜层叠单元中的所有第1端子部和所有第2端子部电气连接。
6.根据权利要求1至权利要求5之一记载的电容器，其特征在于，在上述基板和上述第1导电膜之间通过真空蒸镀装置插入基底用的电介质膜。
7.根据权利要求3记载的电容器，其特征在于，用透明材料形成上述基板，且用透明材料形成上述蒸镀膜层叠单元。
8.一种电容器的制造方法，其特征在于，在耐热性优良且具有电绝缘性的基板上通过使用真空蒸镀装置形成具有电极板部和端子部的第1导电膜，在此第1导电膜上通过真空蒸镀装置覆盖此电极板部整体且露出上述端子部地层叠电介质膜，在此电介质膜上再通过实施真空蒸镀来层叠由不与上述第1导电膜中的电极板部短路地相对设置的电极板部，和与在上述第1导电膜上形成的端子部不同位置地设置的端子部构成的第2导电膜。
9.根据权利要求8记载的电容器的制造方法，其特征在于，在上述第2导电膜上通过覆盖其电极板部整体且露出上述第1导电膜和第2导电膜的上述端子部地层叠由电绝缘部件构成的保护膜。
10.根据权利要求8记载的电容器的制造方法，其特征在于，在上述基板上通过真空蒸镀装置形成基底用的电介质膜，接着通过依次层叠上述第1导电膜、在此第1导电膜上层叠的电介质膜、第2导电膜和在此第2导电膜上层叠的电介质膜来形成1个蒸镀膜层叠单元，且使此蒸镀膜层叠单元形成多个单元。
11.一种电容器的制造方法，其特征在于，在上述基板的两面上分别通过真空蒸镀装置形成基底用的电介质膜，通过依次层叠上述第1导电膜、在此第1导电膜上层叠的电介质膜、第2导电膜和在此第2导电膜上层叠的电介质膜来形成1个蒸镀膜层叠单元，且使此蒸镀膜层叠单元在基板的两面上依次形成多个单元。
12.根据权利要求11记载的电容器的制造方法，其特征在于，在上述基板的两面上形成蒸镀膜层叠单元时，在所述基板的一面和另一面上分别交替地成膜1层或多层蒸镀膜层叠单元。
全文摘要
在玻璃、陶瓷等具有电绝缘性、耐热性的基板1上通过真空蒸镀装置成膜第1导电膜2，电介质膜3，第2导电膜4，第1、第2导电膜2、4具有大面积的电极板部2a、4a和端子部2b、4b，电介质膜3完全覆盖至少第1导电膜2的电极板部2a、4a，电介质膜3通过露出形成上述端子部2b、4b的部位来层叠。
文档编号H01G4/30GK1645531SQ20041009973
公开日2005年7月27日 申请日期2004年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者仓桥肇, 片山操 申请人:富士能佐野株式会社