JP2008130778A - Capacitor element, manufacturing method of the same, and capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型で大容量を実現できるコンデンサ素子及びコンデンサ素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a capacitor element that is small and can realize a large capacity, and a method of manufacturing the capacitor element.
現在、広く用いられているコンデンサとして、Al電解コンデンサや積層セラミックコンデンサが知られている。Al電解コンデンサにおいては、電解液を扱うために、液漏れなどの課題がある。また、積層セラミックコンデンサでは、誘電体層の焼成が必要であり、該焼成の際に電極と誘電体層との熱収縮の差に起因するクラック等の課題がある。これらの課題を回避する新規な構造のコンデンサが望まれている。
また、誘電体薄膜を用いた薄膜コンデンサも提案されているが、誘電体薄膜の表面積を大きくできず、小型で大容量のコンデンサを提供できないという課題があった。
Currently, Al electrolytic capacitors and multilayer ceramic capacitors are known as widely used capacitors. In the Al electrolytic capacitor, there are problems such as liquid leakage in order to handle the electrolytic solution. In addition, in the multilayer ceramic capacitor, the dielectric layer needs to be fired, and there are problems such as cracks due to the difference in thermal shrinkage between the electrode and the dielectric layer during the firing. A capacitor having a novel structure that avoids these problems is desired.
Further, although a thin film capacitor using a dielectric thin film has been proposed, there has been a problem that the surface area of the dielectric thin film cannot be increased, and a small and large capacity capacitor cannot be provided.
これらの課題を解決して大容量化を図るため、以下の提案がなされている。具体的には、特許文献1には、図610に示されるように多数の孔2aが設けられた多孔質基板2をマスクとして図711に示されるようにコンデンサ用基板3上の面状電極45aの表面に薄膜成膜処理もしくはエッチングにより多数の柱状体5abが規則的に配列された第1電極5を形成し、次に該柱状の第1電極の表面に誘電率100以上の誘電体材料をMOCVD(有機金属気相成長法)により成膜して誘電体薄膜6を形成し、さらに該誘電体薄膜6の表面に第2電極7を形成して図812に示されるようなコンデンサ構造体1を得る方法が提案されている。
In order to solve these problems and increase the capacity, the following proposals have been made. Specifically, in
しかしながら、前記のような背景技術のコンデンサ構造体1の製造方法においては、多孔質基板2をマスクとして用いて柱状体5bを形成するため、前記多孔質基板2上及び該多孔質基板2の孔2a内壁への電極材料の付着や前記多孔質基板自体のエッチングによる孔の拡大等が生じて、均一な断面形状で所望の長さ寸法の柱状体5bを得るのが難しいという課題があった。また、上記柱状体5bが林立した構造の第1電極5の表面に誘電率100以上の誘電体材料をMOCVDにより成膜して誘電体薄膜6を形成するので、前記柱状体5bの高さが高くなると、前記第1電極5の表面のうち、原料ガスの流れに面して原料ガスが当りやすいところと原料ガスが当りにくいところとで生成される誘電体薄膜6の膜厚の差が生じやすかった。このように、前記柱状体5bの高さを高くするには複数の課題があり、大容量化の妨げとなっていた。
However, in the method for manufacturing the
本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、薄く均一な厚みで大きな面積の誘電体層を備えたコンデンサ素子を提供することにある。また、本発明の目的は、薄く均一な厚みで大きな面積の誘電体層を備えたコンデンサ素子を容易に製造する方法を提供することにある。また、本発明は上記コンデンサ素子を用いた小型で大容量のコンデンサを提供することにある。 The present invention focuses on the above points, and an object of the present invention is to provide a capacitor element having a thin and uniform thickness and a large area dielectric layer. It is another object of the present invention to provide a method for easily manufacturing a capacitor element having a thin and uniform thickness and a large area dielectric layer. Another object of the present invention is to provide a small and large capacity capacitor using the above capacitor element.
前記目的を達成するため、本発明のコンデンサ素子は、(1)第1の弁金属からなる複数の柱状電極と該複数の柱状電極のそれぞれ一端側に接続された取出し電極とを有する第1の弁金属からなる第1電極と、少なくとも前記第1柱状電極の表面近傍に形成され前記第1の弁金属の酸化膜からなる誘電体層と、前記誘電体層の表面を覆い前記複数の柱状電極の間隙に充填された第2電極とを有することを特徴とする。(・・・以下第1の課題解決手段と称する。) In order to achieve the above object, a capacitor element according to the present invention includes: (1) a first electrode having a plurality of columnar electrodes made of a first valve metal and an extraction electrode connected to one end of each of the plurality of columnar electrodes; A first electrode made of a valve metal; a dielectric layer made of an oxide film of the first valve metal formed at least near the surface of the first columnar electrode; and the plurality of columnar electrodes covering the surface of the dielectric layer And a second electrode filled in the gap. (... hereinafter referred to as first problem solving means)
本発明の主要な実施形態は、(2)前記コンデンサ素子は基体の上に形成されたものであり、該基体は第2の弁金属の酸化物から成るとともに上面に対して垂直、若しくは略垂直方向に複数の孔が形成されたハニカム構造を有するものであり、前記第1電極の柱状電極は前記ハニカム構造の基体のうちの非開口部上に形成されたものであることを特徴とする。(・・・以下第2の課題解決手段と称する。) The main embodiments of the present invention are as follows: (2) The capacitor element is formed on a base, and the base is made of an oxide of a second valve metal and is perpendicular or substantially perpendicular to the upper surface. It has a honeycomb structure in which a plurality of holes are formed in the direction, and the columnar electrode of the first electrode is formed on a non-opening portion of the substrate of the honeycomb structure. (... hereinafter referred to as second problem solving means)
また、本発明のコンデンサ素子の製造方法は、(3)第2の弁金属の膜を陽極酸化してハニカム構造を有する陽極酸化膜を形成する工程と、前記陽極酸化膜上に第1の弁金属の膜を形成する工程と、該第1の弁金属の膜の粒界をエッチングして取出し電極と該取出し電極上の複数の柱状電極とを有する第1電極を形成する工程と、前記第1電極の少なくとも前記複数の柱状電極の表面及び前記取出し電極の表面を酸化して前記第1の弁金属の酸化物からなる誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層の表面を覆い、かつ前記複数の柱状電極の間隙に充填するように第2電極を形成する工程とを有することを特徴とする。(・・・以下第3の課題解決手段と称する。) The method for manufacturing a capacitor element according to the present invention includes (3) a step of anodizing a second valve metal film to form an anodized film having a honeycomb structure, and a first valve on the anodized film. Forming a metal film; etching a grain boundary of the first valve metal film to form a first electrode having an extraction electrode and a plurality of columnar electrodes on the extraction electrode; Oxidizing at least the surface of the plurality of columnar electrodes of one electrode and the surface of the extraction electrode to form a dielectric layer made of the oxide of the first valve metal; and covering the surface of the dielectric layer; And a step of forming a second electrode so as to fill a gap between the plurality of columnar electrodes. (... hereinafter referred to as third problem solving means)
また本発明のコンデンサは、(4)上記(1)記載のコンデンサ素子と、該コンデンサ素子の第1電極に接続する第1の端子部と該素子の第2電極に接続する第2の端子部と、該第1の端子部及び第2の端子部のそれぞれ一部を除き前記コンデンサ素子を被覆する外装材とを有することを特徴とする。(・・・以下第4の課題解決手段と称する。) The capacitor of the present invention includes (4) the capacitor element described in (1) above, a first terminal portion connected to the first electrode of the capacitor element, and a second terminal portion connected to the second electrode of the element. And an exterior material that covers the capacitor element except for a part of each of the first terminal portion and the second terminal portion. (... hereinafter referred to as fourth problem solving means)
また、本発明の主要な実施形態は、(5)前記外装材は直方体状の外形を有し、該 外装材の底面の互いに対向する一対の辺のそれぞれ近傍に前記端子部が露出するように配設されていることを特徴とする。(・・・以下第5の課題解決手段と称する。) Further, the main embodiment of the present invention is that (5) the exterior member has a rectangular parallelepiped shape, and the terminal portion is exposed in the vicinity of each of a pair of opposite sides of the bottom surface of the exterior member. It is characterized by being arranged. (... Hereinafter referred to as fifth problem solving means.)
また、本発明の他の主要な実施形態は、(6)前記コンデンサ素子を複数備え、該複数のコンデンサ素子の第1電極は前記第1の端子部に、また前記複数のコンデンサ素子の第2電極は前記第2の端子部にそれぞれ並列に接続されていることを特徴とする。(・・・以下第6の課題解決手段と称する。) In another main embodiment of the present invention, (6) a plurality of capacitor elements are provided, and a first electrode of the plurality of capacitor elements is provided at the first terminal portion and a second of the plurality of capacitor elements. The electrodes are respectively connected in parallel to the second terminal portions. (... Hereinafter referred to as sixth problem solving means)
上記第1の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、第1の弁金属からなる複数の柱状電極と該複数の柱状電極のそれぞれ一端側に接続された取出し電極とを有する第1の弁金属からなる第1電極と、少なくとも前記第1柱状電極の表面近傍に形成され前記第1の弁金属の酸化膜からなる誘電体層と、前記誘電体層の表面を覆い前記複数の柱状電極の間隙に充填された第2電極とを有するので、コンデンサ素子の第1電極と第2電極との間に薄く均一な厚みの誘電体層を配設することができる。また、コンデンサ素子の柱状電極の長さを長くして対向面積を拡大することができる。 The operation of the first problem solving means is as follows. That is, a first electrode made of a first valve metal having a plurality of columnar electrodes made of a first valve metal and an extraction electrode connected to one end of each of the plurality of columnar electrodes, and at least the first columnar electrode A dielectric layer made of an oxide film of the first valve metal and a second electrode that covers the surface of the dielectric layer and fills the gaps between the plurality of columnar electrodes. A thin and uniform dielectric layer can be disposed between the first electrode and the second electrode of the element. Further, the opposing area can be enlarged by increasing the length of the columnar electrode of the capacitor element.
上記第2の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、前記コンデンサ素子は基体の上に形成されたものであり、該基体は第2の弁金属の酸化物から成るとともに上面に対して垂直、若しくは略垂直方向に複数の孔が形成されたハニカム構造を有するものであり、前記第1電極の柱状電極は前記ハニカム構造の基体のうちの非開口部上に形成されたものであるので、長さの大きな柱状電極を容易に形成することができ、大容量のコンデンサ素子を容易に提供することができる。 The operation of the second problem solving means is as follows. That is, the capacitor element is formed on a base, and the base is made of an oxide of the second valve metal and has a plurality of holes formed perpendicularly or substantially perpendicularly to the upper surface. Since the columnar electrode of the first electrode is formed on the non-opening portion of the substrate of the honeycomb structure, a columnar electrode having a large length can be easily formed. A large-capacity capacitor element can be easily provided.
また、上記第3の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、第2の弁金属の膜を陽極酸化してハニカム構造を有する陽極酸化膜を形成する工程と、前記陽極酸化膜上に第1の弁金属の膜を形成する工程と、該第1の弁金属の膜の粒界をエッチングして取出し電極と該取出し電極上の複数の柱状電極とを有する第1電極を形成する工程と、前記第1電極の少なくとも前記複数の柱状電極の表面及び前記取出し電極の表面を酸化して前記第1の弁金属の酸化物からなる誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層の表面を覆い、かつ前記複数の柱状電極の間隙に充填するように第2電極を形成する工程とを有するので、柱状電極の表面に薄く均一な厚みの誘電体層を容易に形成することができ、大容量のコンデンサ素子を容易に製造することができる。 The operation of the third problem solving means is as follows. That is, a step of anodizing the second valve metal film to form an anodized film having a honeycomb structure, a step of forming a first valve metal film on the anodized film, and the first Etching a grain boundary of the valve metal film to form a first electrode having an extraction electrode and a plurality of columnar electrodes on the extraction electrode; and at least surfaces of the plurality of columnar electrodes of the first electrode; Oxidizing the surface of the extraction electrode to form a dielectric layer made of the oxide of the first valve metal; and covering the surface of the dielectric layer and filling the gaps between the plurality of columnar electrodes And forming the second electrode, a thin and uniform dielectric layer can be easily formed on the surface of the columnar electrode, and a large-capacity capacitor element can be easily manufactured.
また、上記第4の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、上記(1)記載のコンデンサ素子と、該コンデンサ素子の第1電極に接続する第1の端子部と該素子の第2電極に接続する第2の端子部と、該第1の端子部及び第2の端子部のそれぞれ一部を除き前記コンデンサ素子を被覆する外装材とを有するので、第1電極と第2電極との短絡を有効に防止することができ、耐久性が優れたコンデンサを提供することができる。 The operation of the fourth problem solving means is as follows. That is, the capacitor element according to (1) above, a first terminal portion connected to the first electrode of the capacitor element, a second terminal portion connected to the second electrode of the element, and the first terminal portion And a packaging material that covers the capacitor element except for each part of the second terminal portion, so that a short circuit between the first electrode and the second electrode can be effectively prevented, and the capacitor has excellent durability. Can be provided.
また、上記第5の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、上記前記外装材は直方体状の外形を有し、該外装材の底面の互いに対向する一対の辺のそれぞれ近傍に前記端子部が露出するように配設されているので、実装性が良好なコンデンサを提供することができる。 The operation of the fifth problem solving means is as follows. That is, the exterior material has a rectangular parallelepiped outer shape, and the terminal portions are disposed in the vicinity of a pair of opposite sides of the bottom surface of the exterior material, so that the mountability is good. Can be provided.
また、上記第6の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、上記コンデンサ素子を複数備え、該複数のコンデンサ素子の第1電極は前記第1の端子部に、また前記複数のコンデンサ素子の第2電極は前記第2の端子部にそれぞれ並列に接続されているので、実装面積が小さく大容量のコンデンサを提供することができる。 The operation of the sixth problem solving means is as follows. That is, a plurality of the capacitor elements are provided, the first electrodes of the plurality of capacitor elements are connected in parallel to the first terminal portion, and the second electrodes of the plurality of capacitor elements are connected in parallel to the second terminal portion, respectively. Therefore, a capacitor with a small mounting area and a large capacity can be provided.
その他の本発明の前記及び他の目的,特徴,利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。 The above and other objects, features, and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
本発明によれば、小型で大容量のコンデンサ素子を提供することができる。また、本発明によれば、小型で大容量のコンデンサ素子を有するコンデンサを提供することができる。また、本発明によれば、小型で大容量のコンデンサ素子を容易に製造することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a small and high capacity | capacitance capacitor element can be provided. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a capacitor having a small and large capacity capacitor element. Further, according to the present invention, a small and large capacity capacitor element can be easily manufactured.
次に、本発明のコンデンサ素子の第1の実施形態について、図1を参照して説明する。図1は第1の実施形態のコンデンサ素子10の内部構造を説明するための拡大断面図である。
Next, a first embodiment of the capacitor element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view for explaining the internal structure of the
図1に示すように、第1の実施形態のコンデンサ素子10は、例えば華道に用いられる剣山のように複数の柱状電極15bを備える第1電極15と複数の柱状電極15bの間に充填された第2電極17とが誘電体層16を挟んで対向する構造を有するものである。具体的には、第1電極15は、第1の弁金属からなる複数の柱状電極15bと該複数の柱状電極15bのそれぞれ一端側に接続された取出し電極15aとを有し、第1の弁金属からなるする。また誘電体層16は、少なくとも前記柱状第1電極15bの表面近傍に形成され前記弁金属の酸化膜からなるものである。また第2電極17は、前記誘電体層16の表面を覆い前記複数の柱状電極15bの間隙に充填されている。
As shown in FIG. 1, the
次に本発明のコンデンサ素子の製造方法の第1の実施形態について、図2〜図5を参照して説明する。図2は本実施形態のコンデンサ素子の製造方法の一例の前半を示す拡大断面図である。図3は前記実施形態の製造方法の一例の陽極酸化処理を示す断面図であり、図4は前記実施形態の製造方法の一例の陽極酸化処理を示す断面図である。図5は前記実施形態の製造方法の一例の後半を示す拡大断面図である。 Next, a first embodiment of a method for manufacturing a capacitor element of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the first half of an example of the method for manufacturing a capacitor element of the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an anodizing process as an example of the manufacturing method of the embodiment, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing an anodizing process as an example of the manufacturing method of the embodiment. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the second half of the example of the manufacturing method of the embodiment.
本実施形態のコンデンサ素子の製造方法としては、図2に厚み方向の示各断面を示す。ように、まず、図2(A)に示すように第2の弁金属の膜11を、図3に示すように陽極酸化処理槽27aに浸漬して図2(B)に示すようにハニカム構造を有する陽極酸化膜からなる基体12を形成する。次に、図2(C)に示すように前記基体12上に第1の弁金属の膜13を形成する。次に、図2(D)に示すように該第1の弁金属の膜13の粒界13aをエッチングして取出し電極15aと該取出し電極15a上のにそれぞれ一端側が接続された複数の柱状電極15bとを有する第1電極15を形成する。次に、図4に示すように陽極酸化処理槽27aに浸漬親戚して図5(E)に示すように前記第1電極15の少なくとも前記複数の柱状電極15bの表面及び前記取出し電極15aの表面を酸化して前記第1の弁金属の酸化物からなる誘電体層16を形成する。次に、図5(AF)に示すように前記誘電体層16の表面を覆い、かつ前記複数の柱状電極15bの間隙に充填するように第2電極17を形成する。さらに必要により図5(G)に示すように前記基体12を除去する工程を有するものであってもよい。
As a manufacturing method of the capacitor element of this embodiment, each cross section shown in the thickness direction is shown in FIG. First, as shown in FIG. 2 (A), the second
次に、上記第1の弁金属の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第1の弁金属としては、Al,Ta,Nb,Ti,Hf,Zr,Zn,W,Bi,Sbの単体もしくはそれらの合金があげられる。 Next, a preferred embodiment of the first valve metal is as follows. That is, examples of the first valve metal include Al, Ta, Nb, Ti, Hf, Zr, Zn, W, Bi, and Sb, or alloys thereof.
次に、上記第1電極15の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第1電極15としては、取出し電極15aと該取出し電極15aにそれぞれ一端側が接続された複数の柱状電極15bとを有するものであればよい。上記第1電極15における複数の柱状電極15bの配置は、正三角形の各頂点に前記柱状電極15bが位置するように配置することがスペース効率の点で最も大容量化に好適であるが、これに限定するものではなく、例えば正方形の各頂点に前記複数の柱状電極15bがそれぞれ位置するように配置するものであってもよい。
Next, a preferred embodiment of the
次に、上記柱状電極15bの好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記柱状電極15bとしては、第1の取出し電極15a上に前記取出し電極15aに対し垂直もしくは略垂直に複数突出するように形成されたものであればよい。上記柱状電極15bの直径は数nm〜数百nmのものであればよい。また、上記柱状電極15bの高さは特に制限はないが数nm〜数μmであればよく、より好ましくは数十nm〜数μmが好ましい。また、上記柱状電極15bは軸と直交する断面形状が円形、楕円形、多角形の棒状が好ましいが、これに限定するものではなく、より表面積を拡大するために前記軸と直交する断面形状を例えば星形やコ字状等の凹多角形や環状等にしてコンデンサをより大容量化してもよい。また、上記柱状電極15bは棒状に限らず、例えばつる巻き螺旋状等にしてもよい。
Next, a preferred embodiment of the
次に、上記柱状電極15bの好ましい形成方法の実施形態は次の通りである。すなわち、上記柱状電極15bの形成方法の第1は、ハニカム構造を有する第2の弁金属の陽極酸化膜上に柱状電極の材料となる第1の弁金属(例えばAl)をスパッタ等を用いて数百nm〜数μm成膜する。このとき、得られた第1の弁金属の膜13には前記第2の弁金属の陽極酸化膜のハニカムパターンが転写されて該第1の弁金属の膜13の厚み方向に沿った粒界13aが形成される。得られた第1の弁金属の膜13を前記粒界13aに沿ってエッチングすることで、前記ハニカム構造の第2の弁金属の陽極酸化膜からなる基体12の非開口部12b上にそれぞれ柱状電極15bが形成される。これによれば、前記第2の弁金属の陽極酸化膜からなる基体12上に垂直もしくは略垂直な方向に揃った前記第1の弁金属からなる柱状電極15bを複数得ることができ、コンデンサの大容量化に最も好適である。またこの際、前記エッチングの深さを調整することにより、前記ハニカム構造の第2の弁金属の陽極酸化膜からなる基体12と接する部分に、前記複数の柱状電極15bのそれぞれ一端側と接続する取出し電極15aとなる膜状部分を残すことが好ましい。上記柱状電極15bの形成方法の第2は、第1の弁金属(例えばAl)とSiとの合金をスパッタする。このとき、前記第1の弁金属と前記Siとが相分離を起こし、Si母材の中に前記第1の弁金属が数十nm〜数百nmの長さの柱状に複数析出する。得られた膜から前記Si母材をエッチングにより選択的に除去することで、前記第1の弁金属からなる柱状電極15bが形成される。これによれば、上記と同様に向きの揃った複数の柱状電極15bを容易に得ることができる。上記柱状電極15bの形成方法の第3は、第1の弁金属(例えばAl)の膜に不純物を添加するか、前記第1の弁金属の膜に外部応力を付与することにより前記膜の表面に前記第1の弁金属の単結晶からなる直径数百nm,長さ数μmのウィスカが複数形成され、これを柱状電極15bとして利用することができる。これによれば、単結晶で導電性の良好な柱状電極15bを比較的容易に形成することができる。上記柱状電極15bの形成方法の第4は、第1の弁金属(例えばAl)を所定の成膜条件でCVDもしくはメッキにより成膜することで、前記第1の弁金属からなる多数の柱状電極15bが形成される。これによれば、多数の柱状電極15bを高密度に形成することができ、コンデンサの大容量化に好適である。上記柱状電極15bの形成方法の第5は、第1の弁金属(例えばAl)と他の金属との共晶合金を所定の条件で熱処理することで、前記共晶合金中に第1の弁金属からなる柱状電極が複数形成される。前記共晶合金を所定の条件でエッチングすることにより前記第1の弁金属からなる複数の柱状電極15bが得られる。以上のように、第1の弁金属からなる柱状電極15bを形成する上記の複数の方法によれば、軸と直交する断面形状が比較的均一で直進性が良好な高アスペクト比の柱状電極15bを容易に得ることができる。尚、柱状電極15bの高さ寸法をあまり高くする必要がない場合においては、例えば背景技術に示されるように、耐熱性基板に所定の間隔で厚み方向に貫通する孔を設け、これをマスクとして用いて前記第1の弁金属をスパッタ等により積み上げるように成膜し、もしくはエッチングして、前記第1の弁金属からなる柱状電極15bを複数形成してもよい。
Next, a preferred embodiment of a method for forming the
次に、上記取出し電極15aの好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記取出し電極15aとしては、前記複数の柱状電極15bと同様の弁金属を用いて前記複数の柱状電極15bのそれぞれ一端側を接続するようにと一体に形成することが好ましいが、これに限定するものではなく、前記柱状電極15bと別体に形成した取出し電極15aと前記複数の柱状電極15bとを接合してもよい。また、前記複数の柱状電極1bと接するように前記第1の弁金属とは異なる導電材料を成膜して取出し電極15aを形成してもよい。
Next, a preferred embodiment of the
次に、上記誘電体層16の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記誘電体層16としては、前記第1の弁金属の酸化膜からなるものであればよく、該第1の弁金属の酸化膜としては、該第1の弁金属の陽極酸化膜が好ましい。上記第1の弁金属として例えばAlを用いた場合には、誘電体層16としてAl2O3の膜を得ることができ、該誘電体層16の誘電率は約10である。
Next, a preferred embodiment of the
次に、上記第2電極17の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第2電極17としては、前記誘電体層16の表面を覆い前記複数の柱状電極15bの間隙に充填されたものであればよく、導電性があり、かつ耐蝕性を有するものであれば何れの金属もしくは合金であってもよい。具体的には、Au,Ag,Cu,Ni,Al等の単体金属もしくはこれらの合金が好ましい。
Next, a preferred embodiment of the
次に、上記第2の弁金属の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第2の弁金属としては、上記第1の弁金属と同様に、Al,Ta,Nb,Ti,Hf,Zr,Zn,W,Bi,Sbの単体もしくはそれらの合金があげられる。また、上記第2の弁金属は上記第1の弁金属の膜13の粒界13aにエッチング処理を施して柱状電極15bを形成する際には、上記第1の弁金属と異なるものが好ましいが、同じであってもよい。
Next, a preferred embodiment of the second valve metal is as follows. That is, as the second valve metal, as with the first valve metal, Al, Ta, Nb, Ti, Hf, Zr, Zn, W, Bi, Sb, or an alloy thereof can be used. The second valve metal is preferably different from the first valve metal when the
次に、上記基体12の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記基体12としては、上記第2の弁金属の膜を陽極酸化して得られたハニカム構造を有するものが好ましい。上記基体12の厚みは、100nm〜100μmが好ましい。また、上記基体12における孔12aの配置は、隣接する孔12aが互いに正三角形の各頂点に配置されるのが好ましいが、これに限定するものではなく、正四角形の各頂点に配置されるものであってもよい。
Next, a preferred embodiment of the
次に、上記第1の実施形態のコンデンサの製造方法の実施例について図2〜図5を用いて説明する。まず、図2(A)に示すように、第2の弁金属としてAlからなる膜11を準備する。次に、図3に示すように電解液28が蓄えられた陽極酸化処理槽27aに陰極(Pt)板27bをセットし、直流電源29に接続するとともに、前記第2の弁金属の膜11を陽極として直流電流を流すことにより、前記2の弁金属の膜11が陽極酸化されて図2(B)に示すように所定間隔で多数の孔12aが設けられたハニカム構造の基体12が得られる。次に前記基体12の一方の主面側に第1の弁金属としてAlをスパッタにより成膜する。ことのき、図2(C)に示すように前記基体12に垂直もしくは略垂直な向きに沿って粒界13aが形成され、下地の前記ハニカム構造の基体12の非開口部12b上に前記第1の弁金属が柱状に成長する。次に、前記で得られた第1の弁金属の膜13を前記粒界13aを拡張するようにかつ前記粒界13aの底部が残るようにエッチング処理して図2(D)に示すように前記ハニカム構造の基体12の非開口部12b上にそれぞれ前記第1の弁金属からなる柱状電極15bと該複数の柱状電極15bのそれぞれ一端側に接続する膜状の取出し電極15aとが形成される。次に、図4に示すように前記と同様に電解液28が蓄えられた陽極酸化処理槽27aに陰極(例えばPt)板27bをセットし、直流電源29に接続するとともに、前記で得られた構造体14を陽極として直流電流を流すことにより、前記柱状電極15bの表面及び前記取出し電極15aの露出する表面が陽極酸化処理されて図5(E)に示すように前記第1の弁金属の酸化膜(Al2O3)からなる誘電体層16が形成される。次に上記誘電体層16の表面を覆い、かつ前記複数の柱状電極15bの間隙に充填するようにCVDにより電極材料(例えばAl)を成膜して図5(F)に示すように第2電極17を形成し、前記第2の弁金属の酸化物からなるハニカム構造の基体12の上にコンデンサ素子10を得る。終わりにコンデンサ素子10から前記基体12を切削加工等により除去して、本実施形態のコンデンサ素子10を得る。
Next, examples of the method for manufacturing the capacitor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, a
上記実施例では第1の弁金属及び第2の弁金属としてそれぞれAlを用いたが、これに限定するものではなく、上記の弁金属のうちから適宜選択して用いることができる。 In the above embodiment, Al is used for each of the first valve metal and the second valve metal. However, the present invention is not limited to this, and any of the above valve metals can be appropriately selected and used.
次に、本発明のコンデンサ素子の第2の実施形態について、図6を参照して説明する。図6は本実施形態のコンデンサ素子19を説明するための拡大断面図である。
Next, a second embodiment of the capacitor element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view for explaining the
図6に示すように、本実施形態のコンデンサ素子19は、先の第1の実施形態と同様に基体12の上に形成されたものである。また、先の実施形態のコンデンサ素子10においては、基体12を除去したが、本実施形態のコンデンサ素子19は、前記第2の弁金属の酸化物からなるハニカム構造の基体12の一部または全部を残す点で先の実施形態と異なる。具体的には、コンデンサ素子19は、基体12上に形成されたものであり、該基体12は第2の弁金属の酸化物から成るとともに、上面に対して垂直、若しくは略垂直方向に複数の孔12aが形成されたハニカム構造を有するものである。また、前記第1電極15は前記ハニカム構造の基体12のうちの非開口部12b上に形成されたものである。
As shown in FIG. 6, the
次に、本発明のコンデンサ素子を用いたコンデンサの第1の実施形態について、図7を参照して説明する。図7は本実施形態のコンデンサ20の内部構造を説明するための拡大断面図である。
Next, a first embodiment of a capacitor using the capacitor element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view for explaining the internal structure of the
図7に示すように本実施形態のコンデンサ20は、先の第1の実施形態のコンデンサ素子に外装材と外部に接続するための一対の端子部とを設けたものである。具体的には、コンデンサ20は、前記コンデンサ素子10の第1電極15に接続する第1の端子部21と該素子10の第2電極17に接続する第2の端子部22とを有する。また、コンデンサ19は、前記第1の端子部21及び第2の端子部22のそれぞれ一部を除き前記コンデンサ素子10を被覆する外装材18とを有する。
As shown in FIG. 7, the
また、本実施形態のコンデンサ20は、前記外装材18は直方体状の外形を有し、該外装材19の底面の互いに対向する一対の辺のそれぞれ近傍に前記端子部21,22が露出するように配設されている。
Further, in the
次に、第1の端子部21及び第2の端子部22の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第1の端子部21及び第2の端子部22としては、導電性の金属板が好ましく、導電性の金属としては、Cu、リン青銅、各種ステンレス、Ni42−Fe合金等が好ましい。上記第1の端子部21の一方の端部21aが前記第1電極15に、また、及び第2の端子部22の一方の端部22bが第2電極17に、それぞれ例えばカーボンペースト等の導電性接着剤、もしくはスポット溶接等を用いて前記第1電極15に接続されることが好ましい。
Next, preferred embodiments of the first
次に、外装材18の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記外装材18としては、上記第1の端子部21及び第2の端子部22のそれぞれ一部を除き前記コンデンサ素子10を被覆することが好ましい。該外装材18としては、エポキシ樹脂その他の絶縁性樹脂を主成分とするものが好ましく、必要により無機フィラー等が添加されいてもよい。また、上記 外装材18としては、直方体状の外形を有するものが好ましく、該外装材18の底面の互いに対向する一対の辺のそれぞれ近傍に前記第1の端子部21の一部21b及び前記第2の端子部22の一部22bが露出するように配設されていることが好ましい。
Next, a preferred embodiment of the
次に、本発明のコンデンサ素子を用いたコンデンサの第2の実施形態について、図8を参照して説明する。図8は本実施形態のコンデンサ30の内部構造を説明するための拡大断面図である。
Next, a second embodiment of a capacitor using the capacitor element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view for explaining the internal structure of the
図8に示すように、本実施形態のコンデンサ30は、先の第1の実施形態のコンデンサ20と同様に、コンデンサ素子10’と外装材38と外部に接続するための一対の端子部31,32とを有する。先の第1の実施形態のコンデンサ20と異なる点は、本実施形態のコンデンサ30に用いるコンデンサ素子10’の複数の柱状電極15b’、15bの長さが前記第1の実施形態のコンデンサ素子10の柱状電極15よりも長く形成されている。また、前記第1の実施形態のコンデンサ20においては、コンデンサ素子10の前記複数の柱状電極が前記外装材18の底面に対して垂直もしくは略垂直に設けられていたが、本実施形態のコンデンサ30においては、コンデンサ素子10’の前記複数の柱状電極15b’が前記外装材38の底面と平行もしくは略平行に設けられている。また、おり、前記第1電極15’に一端31aが接続された第1の端子部31と前記第2電極17’に一端32aが接続された第2の端子部32とがそれぞれ前記外装材38の底面に向けて垂下され、前記第1の端子部31の一部31bと前記第2の端子部32の一部32bとがそれぞれ前記外装材の底面の互いに対向する一対の辺のそれぞれ近傍に露出するように配設されている。本実施形態のコンデンサ30においては、先の第1の実施形態のコンデンサ120に比べて柱状電極15b’‘の長さを長くして対向面積を拡大することができ、小型で大容量のコンデンサを提供することができる。
As shown in FIG. 8, the
次に、本発明のコンデンサの第3の実施形態について図9を参照して説明する。図9は本実施形態のコンデンサ940の内部構造を説明するための拡大断面図である。 Next, a third embodiment of the capacitor of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view for explaining the internal structure of the capacitor 940 of the present embodiment.
図9に示すように、本実施形態のコンデンサ40は、コンデンサ素子10を複数備える。具体的には、本実施形態のコンデンサ40は、複数のコンデンサ素子10の第1電極215はそれぞれ前記第1の端子部41に並列に、また前記複数のコンデンサ素子10の第2電極2217は前記第2の端子部42にそれぞれ並列に接続されている。
As shown in FIG. 9, the
また、本実施形態のコンデンサ40は、先の第1及び第2の実施形態のコンデンサと同様に、前記外装材48は直方体状の外形を有し、該外装材48の底面の互いに対向する一対の辺のそれぞれ近傍に前記端子部41,42が露出するように配設されている。
Further, in the
本発明によれば、小型で大容量のコンデンサを利用した軽薄短小の各種電子機器の用途に好適である。 According to the present invention, it is suitable for various light, thin, and short electronic devices using small and large-capacity capacitors.
10,10’:コンデンサ素子
11:第2の弁金属の膜
12:基体(第2の弁金属の陽極酸化膜)
12a:孔
12b:非開口部
13:第1の弁金属の膜
13a:粒界
15,15’:第1電極
15a、15a’:取出し電極
15b,15b’:柱状電極
16,16’:誘電体層(第1の弁金属の陽極酸化膜)
17,17’:第2電極(埋め込み電極)
18:外装材
20:コンデンサ
21:端子部
22:端子部
27a:陽極酸化処理槽
27b:陰極(Pr)
28:電解液
29:電源
30:コンデンサ
31:端子部
32:端子部
38:外装材
40:コンデンサ
41:端子部
42:端子部
48:外装材
10, 10 ′: Capacitor element 11: Second valve metal film 12: Substrate (second valve metal anodized film)
12a:
17, 17 ': Second electrode (embedded electrode)
18: Exterior material 20: Capacitor 21: Terminal part 22:
28: Electrolytic solution 29: Power source 30: Capacitor 31: Terminal part 32: Terminal part 38: Exterior material 40: Capacitor 41: Terminal part 42: Terminal part 48: Exterior material
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Cited By (4)
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JPWO2021079566A1 (en) * | 2019-10-24 | 2021-04-29 | ||
CN113012942A (en) * | 2017-10-20 | 2021-06-22 | 株式会社村田制作所 | Solid electrolytic capacitor |
US11462362B2 (en) * | 2014-06-10 | 2022-10-04 | Smart Hybrid Systems Incorporated | High energy density capacitor with micrometer structures and nanometer components |
JP7430718B2 (en) | 2018-10-18 | 2024-02-13 | スモルテク アクティエボラーグ | Discrete metal-insulator-metal (MIM) energy storage components and their manufacturing method |
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2006
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11462362B2 (en) * | 2014-06-10 | 2022-10-04 | Smart Hybrid Systems Incorporated | High energy density capacitor with micrometer structures and nanometer components |
CN113012942A (en) * | 2017-10-20 | 2021-06-22 | 株式会社村田制作所 | Solid electrolytic capacitor |
CN113012942B (en) * | 2017-10-20 | 2023-01-13 | 株式会社村田制作所 | Solid electrolytic capacitor |
JP7430718B2 (en) | 2018-10-18 | 2024-02-13 | スモルテク アクティエボラーグ | Discrete metal-insulator-metal (MIM) energy storage components and their manufacturing method |
JPWO2021079566A1 (en) * | 2019-10-24 | 2021-04-29 | ||
WO2021079566A1 (en) * | 2019-10-24 | 2021-04-29 | 株式会社村田製作所 | Composite capacitor |
CN114600209A (en) * | 2019-10-24 | 2022-06-07 | 株式会社村田制作所 | Composite capacitor |
US11869719B2 (en) | 2019-10-24 | 2024-01-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Composite capacitor |
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