JP2013254847A

JP2013254847A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2013254847A
Application number: JP2012129572A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Masuda; 秀俊増田; Nobuaki Take; 宜成武
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2013-12-19
Also published as: US9007741B2; US20130329339A1; KR20130137533A

Abstract

【課題】誘電体層と導電体層との間の密着性を高めることができるコンデンサ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係るコンデンサ１０は、誘電体層１１０と、第１及び第２の外部電極層１２１，１２２と、第１及び第２の内部電極部１３１，１３２と、吸着部１５０とを具備する。第１の内部電極部１３１は、第１の貫通孔部１１３ａに設けられ、一端が第１の外部電極層１２１に接続され、他端が第２の外部電極層１２２から絶縁される。第２の内部電極部１３２は、第２の貫通孔部１１３ｂに設けられ、一端が第２の外部電極層１２２に接続され、他端が第１の外部電極層１２１から絶縁される。吸着部１５０は、第３の貫通孔部１１３ｃに設けられ、第１の外部電極層１２１と第２の外部電極層１２２とを吸着する負圧空間１５１を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、誘電体層の内部に複数の微細な内部電極が充填された構造を有するコンデンサに関する。

現在広く用いられているコンデンサとして、例えば、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電解コンデンサは、電解液を使用するため、液漏れ対策などを必要とする。また、積層セラミックコンデンサは焼成処理を経て製造されるため、電極と誘電体間における熱収縮に伴う種々の問題をクリアする必要がある。

一方、近年では新しいタイプのコンデンサとして、絶縁層に陽極酸化処理された酸化アルミニウムを誘電体層に使用したコンデンサが提案されている。例えば特許文献１には、一対の導電体層と、一対の導電体層間に設けられた誘電体層と、一対の導電体層と略直交する方向に誘電体層を貫通するように形成された複数の略柱状の微細な孔と、複数の孔に充填された第１及び第２の内部電極とを備えたコンデンサが開示されている。第１の内部電極は、複数の孔のうち一部の孔に充填されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が他方の導電体層と絶縁されている。第２の内部電極は、複数の孔のうち、第１の電極が充填されていない孔に充填されており、一端が上記他方の導電体層に導通し、他端が上記一方の導電体層と絶縁されている。

このような構成のコンデンサは、電解液や焼成処理を必要としないため、Ａｌ電解コンデンサや積層セラミックコンデンサが有していた問題を解消することができる。また、誘電体層に充填される第１及び第２の内部電極がナノスケールという微細構造を有するため素子全体を小型化できる。さらに、第１及び第２の内部電極がそれぞれ一対の導電体層で並列に接続されているため、素子の高容量化を実現することができる。

特許第４４９３６８６号公報

上記特許文献１に記載のコンデンサにおいては、第１及び第２の内部電極がナノスケールという微細構造を有するため、誘電体層の表裏面に形成された一対の導電体層との接続面積が素子面積の１割程度に留まり、残りの９割は誘電体層と導電体層との間の接続となる。一般に、金属−セラミック間の接合は、金属−金属間の接合よりも弱いため、応力等の影響により誘電体層と導電体層との界面が剥離して、素子特性を低下させるおそれがある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、誘電体層と導電体層との間の密着性を高めることができるコンデンサを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るコンデンサは、誘電体層と、第１の外部電極層と、第２の外部電極層と、第１の内部電極部と、第２の内部電極部と、吸着部とを具備する。
上記誘電体層は、第１の面と、上記第１の面と対向する第２の面と、上記第１の面と上記第２の面との間を連絡する複数の貫通孔と、を有する。
上記第１の外部電極層は、上記第１の面に配置される。
上記第２の外部電極層は、上記第２の面に配置される。
上記第１の内部電極部は、上記複数の貫通孔の一部である第１の貫通孔部に設けられ、一端が上記第１の外部電極層に接続され、他端が上記第２の外部電極層から絶縁される。
上記第２の内部電極部は、上記複数の貫通孔の他の一部である第２の貫通孔部に設けられ、一端が上記第２の外部電極層に接続され、他端が上記第１の外部電極層から絶縁される。
上記吸着部は、上記複数の貫通孔の残部である第３の貫通孔部に設けられ、上記第１の外部電極層と上記第２の外部電極層とを吸着する。

本発明の一実施形態に係るコンデンサの概略構成を示す部分破断平面図である。上記コンデンサの部分破断側面図である。図１における［Ａ］−［Ａ］線方向断面図である。図３に示すコンデンサの製造方法を説明する工程断面図である。図３に示すコンデンサの製造方法を説明する工程断面図である。図３に示すコンデンサの製造方法を説明する工程断面図である。本発明の第２の実施形態に係るコンデンサの概略構成を示す側断面図である。図７のコンデンサの作用を説明する概略断面図であり、（Ａ）は空孔内に導体が配置されない例を示し、（Ｂ）は空孔内に導体が配置された例を示している。図７に示すコンデンサの製造方法を説明する工程断面図である。図７に示すコンデンサの製造方法を説明する工程断面図である。図７に示すコンデンサの製造方法を説明する工程断面図である。

本発明の一実施形態に係るコンデンサは、誘電体層と、第１の外部電極層と、第２の外部電極層と、第１の内部電極部と、第２の内部電極部と、吸着部とを具備する。
上記誘電体層は、第１の面と、上記第１の面と対向する第２の面と、上記第１の面と上記第２の面との間を連絡する複数の貫通孔と、を有する。
上記第１の外部電極層は、上記第１の面に配置される。
上記第２の外部電極層は、上記第２の面に配置される。
上記第１の内部電極部は、上記複数の貫通孔の一部である第１の貫通孔部に設けられ、一端が上記第１の外部電極層に接続され、他端が上記第２の外部電極層から絶縁される。
上記第２の内部電極部は、上記複数の貫通孔の他の一部である第２の貫通孔部に設けられ、一端が上記第２の外部電極層に接続され、他端が上記第１の外部電極層から絶縁される。
上記吸着部は、上記複数の貫通孔の残部である第３の貫通孔部に設けられ、上記第１の外部電極層と上記第２の外部電極層とを吸着する。

上記コンデンサにおいて、第１及び第２の外部電極層は、誘電体層の第１及び第２の面にそれぞれ負圧雰囲気中で成膜されることで、負圧空間を有する吸着部が形成される。これにより第１及び第２の外部電極層は、吸着部によって誘電体層の第１及び第２の面にそれぞれ吸着される。したがって上記コンデンサによれば、誘電体層と第１及び第２の外部電極層との間の密着性を高めることができる。

上記吸着部は、第１の端部と第２の端部とを有する充填体をさらに有してもよい。上記第１の端部は、負圧状態に維持された第１の空隙部を介して上記第１の外部電極層と対向する。上記第２の端部は、負圧状態に維持された第２の空隙部を介して前記第２の外部電極層と対向する。これにより、第１及び第２の外部電極層は、第１及び第２の空隙部を介して誘電体層の第１及び第２の面にそれぞれ密着される。

上記充填体は、導電体で構成されてもよい。これにより、負圧空間を挟んで対向する第１及び第２の内部電極部間における静電容量を大きくすることができ、コンデンサの全容量を高めることができる。

上記第１及び第２の外部電極層は、それぞれ金属のスパッタ膜や蒸着膜で構成されてもよい。これらの成膜は負圧雰囲気中で形成され、成膜後、第３の貫通孔部は第１及び第２の外部電極層で密閉される。このため第３の貫通孔部は容易に負圧状態に維持できる。

本発明の一実施形態に係るコンデンサの製造方法は、金属製の基材を陽極酸化させることで、複数の貫通孔を有する誘電体層を作製することを含む。
上記複数の貫通孔の一部である第１の貫通孔部に、上記誘電体層の第１の面に一端が到達する第１の内部電極部が形成される。
上記第１の面に、上記第１の内部電極部と接続される第１の外部電極層が負圧雰囲気中で成膜される方法で形成される。
上記第２の面に、上記第２の内部電極部と接続される第２の外部電極層が負圧雰囲気中で成膜される方法で形成されつつ、上記複数の貫通孔の残部である第３の貫通孔部に負圧空間を有する吸着部が形成される。

上記製造方法においては、第１及び第２の外部電極層の形成工程において吸着部を同時に形成することができる。これにより耐久性に優れたコンデンサを容易に作製することが可能となる。

上記吸着部を形成する工程は、吸着部の構成に応じて任意に設定可能である。例えば、吸着部が負圧状態に維持された空孔で構成される場合、吸着部の形成工程は、誘電体層の内部に中空部を形成することを含む。当該中空部を加工することで第３の貫通孔部が形成される。そして、誘電体層の第１及び第２の面に第１及び第２の外部電極層がそれぞれ形成される。これにより、第１及び第２の外部電極層に両端が閉塞された吸着部が形成される。

一方、第３の貫通孔部に充填体が配置された吸着部を構成する場合、吸着部の形成工程は、誘電体層の内部に第３の貫通孔部を形成することを含む。第３の貫通孔部に導体が充填され、導体の両端がエッチングされる。そして、誘電体層の第１及び第２の面に第１及び第２の外部電極層がそれぞれ形成される。これにより、第１及び第２の外部電極層に両端が閉塞された、充填体を有する吸着部が形成される。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るコンデンサの構成を概略的に示す外観図であり、図１は平面図、図２は側面図である。また図３は、図１における［Ａ］−［Ａ］線方向の要部断面図である。図中、Ｘ，Ｙ及びＺ軸方向は、相互に直交する３軸方向を示している。

［全体構成］
本実施形態のコンデンサ１０は、誘電体層１１０と、第１の外部電極層１２１と、第２の外部電極層１２２と、複数の第１の内部電極部１３１と、複数の第２の内部電極部１３２とを有する。

第１及び第２の外部電極層１２１，１２２は、誘電体層１１０を挟んで相互に対向して配置される。第１の外部電極層１２１は例えば正極に接続され、第２の外部導体層１２２は例えば負極に接続される。第１及び第２の内部電極部１３１，１３２は、誘電体層１１０の内部に設けられており、誘電体層１１０の厚み方向（Ｚ軸方向）に伸びる略柱状に形成されている。第１の内部電極部１３１は、第１の外部電極層１２１に接続され、第２の外部電極層１２２から絶縁されている。一方、第２の内部電極部１３２は、第２の外部電極層１２２に接続され、第１の外部電極層１２１から絶縁されている。

上記構成において、複数の内部電極部１３１，１３２が誘電体層１１０の内部に設けられているため、第１の外部電極層１２１と第２の外部電極層１２２との間の対向面積が大きくなり、これによりコンデンサ１０の高容量化が図れるようになる。特に、内部電極部１３１，１３２を微細構造とすることで、高容量化と共に素子の小型化を実現することができる。

以下、本実施形態に係るコンデンサ１０の各部の構成について説明する。

［誘電体層］
誘電体層１１０は、第１の面１１１（図３において下面又は裏面）と、第１の面１１１に対向する第２の面１１２（図３において上面又は表面）とを有する所定厚みの矩形の誘電体材料で構成される。本実施形態において誘電体層１１０は、弁金属の酸化物で構成される。弁金属としては、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｗ、Ｓｂ等が挙げられ、本実施形態ではＡｌ酸化物が用いられる。厚みも特に限定されず、例えば数１００ｎｍ〜数１００μｍである。

誘電体層１１０の内部には、誘電体層１１０の面内全域にわたって複数の貫通孔１１３が形成されている。複数の貫通孔１１３は、誘電体層１１０の厚み方向に貫通しており、第１の面１１１と第２の面１１２との間を連絡する。貫通孔１１３は、第１及び第２の面内に規則的に又は不規則的に形成される。図１の例では、各貫通孔１１３が所定の配列で形成された例を示しており、例えば各々の中心が正六角形の角に位置する正六方規則配列で複数の貫通孔１１３が形成される。各貫通孔１１３の形状、孔径は特に限定されず、本実施形態では、内径が数１０〜数１００ｎｍの略円形で形成される。隣接する貫通孔１１３の間隔も特に限定されず、例えば数１０〜数１００ｎｍとされる。

［外部電極層］
第１の外部電極層１２１は、誘電体層１１０の第１の面１１１を覆うように配置され、かつ、第１の面１１１に密着している。第２の外部電極層１２２は、誘電体層１１０の第２の面１１２を覆うように配置され、かつ、第２の面１１２に密着している。

第１及び第２の外部電極層１２１，１２２はそれぞれ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｌ、Ｔｉ等の純金属やこれらの合金等の導体材料からなり、その厚さは、例えば数１０ｎｍ〜数μｍである。第１及び第２の外部電極層１２１，１２２は、二種以上の導体材料の積層体であってもよく、例えばＴｉ層とその上に積層されたＣｕ層で構成されてもよい。

［内部電極部］
第１の内部電極部１３１は、複数の貫通孔１１３の一部である複数の第１の貫通孔部１１３ａにそれぞれ配置され、かつ、第１の貫通孔部１１３ａの内面に密着している。図３に示すように、第１の内部電極部１３１の一端１３１ａは、誘電体層１１０の第１の面１１１に到達し、かつ、第１の外部電極層１２１に接続されている。第１の内部電極部１３１の他端１３１ｂは、誘電体層１１０の第２の面１１２には到達しておらず、第２の外部電極層１２２から絶縁されている。第１の内部電極部１３１の他端１３１ｂと第２の外部電極層１２２との間には、空間又は絶縁材料からなる絶縁層１４１が形成されている。

第２の内部電極部１３２は、複数の貫通孔１１３の他の一部である複数の第２の貫通孔部１１３ｂにそれぞれ配置され、かつ、第２の貫通孔部１１３ｂの内面に密着している。図３に示すように、第２の内部電極部１３２の一端１３２ａは、誘電体層１１０の第２の面１１２に到達し、かつ、第２の外部電極層１２２に接続されている。第２の内部電極部１３２の他端１３２ｂは、誘電体層１１０の第１の面１１１には到達しておらず、第１の外部電極層１２１から絶縁されている。第２の内部電極部１３２の他端１３２ｂと第１の外部電極層１２１との間には、空間又は絶縁材料からなる絶縁層１４２が形成されている。

第１及び第２の内部電極部１３１，１３２は金属材料で構成され、本実施形態では、めっき可能な金属全般（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔ等）やこれらの合金等が用いられる。

第１の内部電極部１３１及び第２の内部電極部１３２の各々の配列位置は特に限定されない。本実施形態では図１に示すように、各々がほぼ同数、ランダムに配列される。第１の内部電極部１３１と第２の内部電極部１３２の数的割合は特に限定されないが、各々が同程度の割合であるほど効率よく素子の高容量化を実現することができる。

［吸着部］
本実施形態のコンデンサ１０は、吸着部１５０をさらに有する。吸着部１５０は、複数の貫通孔１１３の残部である第３の貫通孔部１１３ｃに設けられ、第１の外部電極層１２１と第２の外部電極層１２２とを吸着する負圧空間１５１を有する。

本実施形態において吸着部１５０は、負圧状態に維持された柱状の負圧空間１５１で構成される。負圧空間１５１は、第３の貫通孔部１１３ｃの内壁面と、その両端を閉塞する第１及び第２の外部電極層１２１，１２２の内面とで区画される。負圧空間１５１は負圧状態に維持されているため、外気との圧力差によって第１及び第２の外部電極層１２１，１２２を各々吸着する。これにより第１及び第２の外部電極層１２１，１２２は誘電体層１１０の第１及び第２の面１１１，１１２にそれぞれ密着され、これら外部電極層１２１，１２２と誘電体層１１０との間の接着力が増大する。

吸着部１５０は、コンデンサ１０の面内の複数箇所に形成される。吸着部１５０が形成される位置は特に限定されず、誘電体層１１０の面内に規則的又は不規則的に形成される。吸着部１５０が複数形成されることによって、誘電体層１１０に対する第１及び第２の外部電極層１２１，１２２の密着効果が高められる。吸着部１５０の形成個数は特に限定されず、その下限は、例えば誘電体層１１０に対する第１及び第２の外部電極層１２１，１２２の密着強度によって設定され、上限は、例えばコンデンサ１０に要求される全容量に応じて設定される。

また、吸着部１５０は、誘電体層１１０の周縁部に選択的に形成されてもよいし、誘電体層１１０の面内全域に分散するように形成されてもよい。本発明者は、誘電体層１１０の周縁部に吸着部１５０を形成したコンデンサのサンプル（サンプル１）と、誘電体層１１０の面内全域に吸着部１５０を形成したコンデンサのサンプル（サンプル２）と、吸着部を有しないコンデンサのサンプル（サンプル３）とをそれぞれ１０００個ずつ作製し、８０倍の光学顕微鏡を用いて外部電極層１２１，１２２の剥離の有無を評価した。その結果、上記剥離が検出されたサンプルの割合は、サンプル１で０％、サンプル２で０．３％、そして、サンプル３で２．７％であった。

本実施形態のコンデンサ１０によれば、誘電体層１１０に対する第１及び第２の外部電極層１２１，１２２の密着強度が高まるため、応力等の影響による誘電体層と外部電極層１２１，１２２との界面の剥離を防止することができる。これにより、コンデンサ１０の耐久性を高めることができる。また、誘電体層１１０と外部電極層１２１，１２２の材料選定の自由度が高まり、相互の密着強度が低い材料の組み合わせも採用可能となる。

［製造方法］
次に、本実施形態のコンデンサ１０の製造方法について説明する。図４〜図６は、コンデンサ１０の製造方法を説明する要部の工程断面図である。

まず、図４（Ａ）に示すように、弁金属からなる金属基材５０が準備され、金属基材５０の表面５０Ａに陽極酸化の起点となるピット５２が最密充填六方配列で形成される。次に、電圧を印加して陽極酸化処理を施すことにより、図４（Ｂ）に示すように所望の深さ（ないし長さ）の有底の複数の第１の孔５４が、金属基材５０の厚み方向に形成される。

引き続き、第１の孔５４を形成したときよりも大きな印加電圧で陽極酸化処理を施すことで、図４（Ｃ）に示すように有底の複数の第２の孔５６が形成される。その後、金属基材５０の地金部分をウェットエッチング法により除去することで、第１の孔５４と第２の孔５６とを有する酸化物基材５３が得られる。

陽極酸化で発生する孔のピッチ（孔同士の間隔）は電圧の大きさに比例するため、大きい電圧で処理された第２の孔５６は第１の孔５４よりもピッチが大きくなり、第１の孔５４の一部とランダムに接続される。

陽極酸化処理の条件は適宜設定可能であり、例えば、図４（Ｂ）に示す１段階目の陽極酸化の印加電圧は数Ｖ〜数１００Ｖ、処理時間は数分〜数日に設定される。図４（Ｃ）に示す２段階目の陽極酸化の印加電圧では、電圧値を１段階目の数倍とし、処理時間は数分〜数十分に設定される。例えば、１段階目の印加電圧を４０Ｖとすることにより径が約１００ｎｍの第１の孔５４が得られ、２段階目の印加電圧を８０Ｖとすることにより径が約２００ｎｍの第２の孔５６が得られる。２段階目の電圧値を上述した範囲内とすることにより、第２の孔５６に接続された第１の孔５４と、第２の孔５６に接続されていない第１の孔５４の数を概ね同等とすることができる。これにより第２の孔５６に接続された第１の孔５４の内側に形成される第１の電極部１３１と、第２の孔５６に接続されていない第１の孔５４の内側に形成される第２の電極部１３２との割合が同等となるため、効率的に容量を取り出すことが可能となる。また、２段階目の処理時間を上述の範囲内とすることで、孔のピッチ変換が十分に完了しつつ、２段階目で形成される酸化物基材の厚さを小さくすることができる。２段階目で形成される酸化物基材は、後の工程で除去されるため、できるだけ薄いことが好ましい。

続いて、図４（Ｄ）に示すように、酸化物基材５３の裏面５３Ｂにレジストパターン５７が形成される。レジストパターン５７は、吸着部１５０を形成するためのものであり、吸着部１５０の形成位置に応じて酸化物基材５３の任意の位置に形成される。

レジストパターン５７は、スクリーン印刷法や噴霧塗布法等が採用可能である。例えばコンデンサ素子の周縁部等に選択的に吸着部１５０を形成する場合にはスクリーン印刷法でレジストパターン５７が形成され、コンデンサ素子の面内にランダムに吸着部１５０を形成する場合には、噴霧塗布法でレジストパターン５７が形成される。

次に、酸化物基材５３の裏面５３Ｂに反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）を施すことで、図５（Ａ）に示すように第２の孔５６の底を開放させる。これにより、第１の貫通孔部１１３ａが形成される。このとき、レジストパターン５７はレジストマスクとして機能し、レジストパターン５７の直上に位置する第２の孔５６の非貫通状態を維持する。そして、酸化物基材５３の表面５３Ａに導体層５８が形成される。導体層５８は、例えばスパッタ法、真空蒸着法等によって形成される。

続いて、図５（Ｂ）に示すように、導体層５８をシード層とする電解めっき法により、底部が開放された第２の孔５６と接続された第１の孔５４（第１の貫通孔部１１３ａ）の内側に、所定長さの第１のめっき導体Ｍ１が形成される。この際、レジストパターン５７の直上に位置する第１の孔５４には、めっき液が侵入しないため、第１のめっき導体Ｍ１は形成されない。

次に、酸化物基材５３の裏面５３Ｂに反応性イオンエッチングを施すことで、図５（Ｃ）に示すように、レジストパターン５７の形成領域以外の第１の孔５４の底部を開放させる。これにより、第２の貫通孔部１１３ｂが形成される。そして再び、導体層５８をシード層とする電解めっき法により、図５（Ｄ）に示すように第１及び第２の貫通孔部１１３ａ，１１３ｂに第２のめっき導体Ｍ２が形成される。

第２のめっき導体Ｍ２の長さは、第１のめっき導体Ｍ１が形成された第１の貫通孔部１１３ａを当該めっき導体Ｍ２によって充填できる程度の長さとされる。これにより、第２の貫通孔部１１３ｂには、その深さに達しない長さで第２のめっき導体Ｍ２が形成され、空隙部が残る。この空隙部は中空であってもよいし、内部に絶縁材料が充填されてもよい。絶縁材料としては、酸化物基材５３と同様に弁金属の酸化物、電着可能な樹脂材料（例えば、ポリイミド、エポキシ、アクリル）、ＳｉＯ₂等が挙げられる。上記空隙部の厚み（高さ）は特に限定されず、素子容量、内部電極部と外部電極層との間の所定の絶縁耐圧等に応じて設定でき、例えば、数１０ｎｍ〜数１０μｍとされる。

ここで、第１及び第２のめっき導体Ｍ１，Ｍ２からなる積層導体は、後に第１の内部電極部１３１を形成するための第１の電極柱５９ａを構成し、第２のめっき導体Ｍ２のみからなる単層導体は、後に第２の内部電極部１３２を形成するための第２の電極柱５９ｂを構成する。なお、第１及び第２のめっき導体Ｍ１，Ｍ２は、典型的には同種の金属材料で構成されるが、互いに異種の金属材料で構成されてもよい。

次に、図６（Ａ）に示すように、酸化物基材５３の裏面を研磨して平坦化する。平坦化処理は、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法が採用される。これによりレジストパターン５７の直上に位置する第１の孔５４の底部が開放され、かつ、めっき導体Ｍ１，Ｍ２が形成されていない中空の第３の貫通孔部１１３ｃが形成される。平坦化された酸化物基材５３は、コンデンサ１０の誘電体層１１０を構成する。

続いて、図６（Ｂ）に示すように酸化物基材５３の裏面に第１の外部電極層１２１が形成される。第１の外部電極層１２１は、例えばスパッタ法、蒸着法等の負圧雰囲気中で成膜される方法によって形成される。このような方法を採用することで、酸化物基材５３に対する密着性の高い第１の外部電極層１２１を成膜することができる。特にスパッタ法はエネルギー量が高いため、より高い密着性を得ることができる。第１の外部電極層１２１は、貫通孔１１３が完全に密閉されるように十分な厚さ（例えば貫通孔１１３の孔径の２倍以上の厚さ）で形成される。第１の外部電極層１２１を形成するときの負圧雰囲気は、例えば１０Ｐａ（パスカル）以下であればよい。

その後、図６（Ｃ）に示すように、酸化物基材５３の表面の導体層５８が除去される。導体層５８の除去方法は特に限定されず、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、イオンミリング法、ＣＭＰ法等が適用可能である。

次に、図６（Ｄ）に示すように、第１の外部電極層１２１をシード層とする電解エッチング法により、第１の電極柱５９ａが所定の深さだけ除去される。これにより、第１の電極柱５９ａの先端と酸化物基材５３の表面との間に所定の深さの空隙部が形成される。当該空隙部は、そのまま中空であってもよいし、内部に絶縁材料が充填されてもよい。絶縁材料としては、酸化物基材５３と同様に弁金属の酸化物、電着可能な樹脂材料（例えば、ポリイミド、エポキシ、アクリル）、ＳｉＯ₂等が挙げられる。上記空隙部の厚み（高さ）は特に限定されず、素子容量、内部電極部と外部電極層との間の所定の絶縁耐圧等に応じて設定でき、例えば、数１０ｎｍ〜数１０μｍとされる。

最後に、図６（Ｅ）に示すように、酸化物基材５３の表面に第２の外部電極層１２２が形成される。第２の外部電極層１２２は、例えばスパッタ法、蒸着法等の負圧雰囲気中で成膜される方法によって形成される。このような方法を採用することで、酸化物基材５３に対する密着性の高い第２の外部電極層１２２を成膜することができる。特にスパッタ法はエネルギー量が高いため、より高い密着性を得ることができる。第２の外部電極層１２２は、貫通孔１１３が完全に密閉されるように十分な厚さ（例えば貫通孔１１３の孔径の２倍以上の厚さ）で形成される。第２の外部電極層１２２を形成するときの負圧雰囲気は、例えば１０Ｐａ（パスカル）以下であればよい。

これにより第３の貫通孔部１１３ｃが第１及び第２の外部電極層１２１，１２２で封止された、負圧空間を有する吸着部１５０が形成される。また、第１の外部電極層１２１に接続され、かつ、第２の外部電極層１２２から絶縁された第１の電極部１３１と、第２の外部電極層１２２に接続され、かつ、第１の外部導体層１２１から絶縁された第２の電極部１３２とが形成される。

以上のようにして、本実施形態に係るコンデンサ１０が作製される。本実施形態によれば、外部電極層１２１，１２２が負圧雰囲気中で成膜されるため、負圧空間１５１を有する吸着部１５０を容易に作製することができる。これにより負圧空間１５１による真空吸着作用を利用して、誘電体層１１０に対する外部電極層１２１，１２２の密着性を高めることができ、信頼性に優れたコンデンサ１０を得ることができる。

また、第１の内部電極部１３１と第２の外部電極層１２２との間に形成された空隙と、第２の内部電極部１３２と第１の外部電極層１２１との間に形成された空隙との少なくともいずれか一方を中空状態とすることによっても、吸着部１５０と同様な、外部電極層１２１，１２２に対する負圧吸着作用を得ることができる。この形態と部分的な比較をすると、本実施形態においては１貫通孔あたり２カ所の吸着部があり、また大きな領域の負圧空間１５１が存在するため外部電極層１２１，１２２への吸着力、密着力が高い点で優れている。

＜第２の実施形態＞
図７は、本発明の第２の実施形態に係るコンデンサの構成を示す概略断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態のコンデンサ２０は、誘電体層１１０と、第１の外部電極層１２１と、第２の外部電極層１２２と、第１の内部電極部１３１と、第２の内部電極部１３２と、吸着部２５０とを有する。誘電体層１１０、第１及び第２の外部電極層１２１，１２２、第１及び第２の内部電極部１３１，１３２は第１の実施形態と同様の構成を有するため、ここではそれらの説明は省略する。

［吸着部］
吸着部２５０は、誘電体層１１０の内部に形成された複数の貫通孔部１１３ｄ（第３の貫通孔部）に設けられ、第１の外部電極層１２１及び第２の外部電極層１２２をそれぞれ吸着する第１の空隙部２５１及び第２の空隙部２５２を有する。第１及び第２の空隙部２５１，２５２はいずれも、負圧状態に維持された負圧空間に相当する。すなわち第１の空隙部２５１における真空吸着作用によって第１の外部電極層１２１は誘電体層１１０の第１の面１１１に密着し、第２の空隙部２５２における真空吸着作用によって第２の外部電極層１２２は誘電体層１１０の第２の面１１２に密着する。

吸着部２５０は、貫通孔部１１３ｄの内部に配置された充填体２５３を有する。充填体２５３は、第１の空隙部２５１を介して第１の外部導体層１２１と対向する第１の端部２５３ａと、第２の空隙部２５２を介して第２の外部導体層１２２と対向する第２の端部２５３ｂとを有する。吸着部２５０は、コンデンサ２０の面内の複数箇所に形成される。形成位置は特に限定されず、規則的に形成されてもよいし、不規則的に形成されてもよい。吸着部２５０の形成数も特に限定されない。

また、吸着部２５０は、誘電体層１１０の周縁部に選択的に形成されてもよいし、誘電体層１１０の面内全域に形成されてもよい。本発明者らの実験によれば、誘電体層１１０の周縁部に吸着部２５０を形成したコンデンサのサンプル（サンプル１）と、誘電体層１１０の面内全域に吸着部２５０を形成したコンデンサのサンプル（サンプル２）と、吸着部を有しないコンデンサのサンプル（サンプル３）とをそれぞれ１０００個作製し、８０倍の光学顕微鏡を用いて外部電極層１２１，１２２の剥離の有無を評価した。その結果、上記剥離が検出されたサンプルの割合は、サンプル１で０．２％、サンプル２で０．８％、そして、サンプル３で２．７％であった。

充填体２５３は、貫通孔部１１３ｄ各々に設けられることで、これら貫通孔部１１３ｄの強度が高められるという利点を有する。また、充填体２５３は、貫通孔部１１３ｄ各々について第１の空隙部２５１と第２の空隙部２５２との間を相互に分離する機能を有する。第１の空隙部２５１と第２の空隙部２５２の厚さ（深さ）は同一であってもよいし、相互に異なっていてもよい。

充填体２５３の構成材料は特に限定されず、絶縁体であってもよいし、金属等の導体であってもよい。充填体２５３が導体で構成されることによって、充填体２５３が絶縁体で構成される場合や充填体２５３が設けられない場合（吸着部全体が空間で構成されている場合）と比較して、素子容量を増加させることができる。

例えば図８に、空孔部が形成された場合と形成されない場合との違いを比較して示す。図８（Ａ）は充填体が内部に配置されていない貫通孔部１１３ｅを備えたコンデンサの要部概略断面図、図８（Ｂ）は充填体２５３が内部に配置された貫通孔部１１３ｄを備えたコンデンサの要部概略断面図である。

図８（Ａ）に示すように、空孔（貫通孔部１１３ｅ）が正負の内部電極部１３１，１３２の間に存在する場合、破線Ｄ１で示す１容量ユニットの容量は、誘電体壁による２つの容量Ｃ１と空孔による１つの容量Ｃ２との直列合成容量となる。一方、図８（Ｂ）に破線Ｄ２で示すように、貫通孔部１１３ｄに導体からなる充填体２５３が配置された場合の容量は、２つの容量Ｃ１の直列合成容量となり、充填体２５３が配置された場合の方が大きな容量を取り出せることになる。すなわち、Ｃ２が小さいほど直列合成容量を大きくすることができる。空孔内に何もない場合だとＣ２は比較的大きくなり、空孔内に充填体２５３が配置された場合だとＣ２は比較的小さくなる。

本実施形態のコンデンサ２０によれば、誘電体層１１０に対する第１及び第２の外部電極層１２１，１２２の密着強度が高まるため、応力等の影響による誘電体層と外部電極層１２１，１２２との界面の剥離を防止することができる。これにより、コンデンサ２０の耐久性を高めることができる。また、誘電体層１１０と外部電極層１２１，１２２の材料選定の自由度が高まり、相互の密着強度が低い材料の組み合わせも採用可能となる。

また、吸着部２５０を構成する充填体２５３を導体材料で形成することにより、吸着部２５０の存在に起因する素子容量の低下を抑えることができる。これにより、耐久性に優れた高容量のコンデンサ２０を提供することが可能となる。

［製造方法］
次に、本実施形態のコンデンサ２０の製造方法について説明する。図９〜図１１は、コンデンサ２０の製造方法を説明する要部の工程断面図である。ここで、図９に示す工程までは上述の第１の実施形態と同様であるため（図４（Ａ）〜（Ｄ）、図５（Ａ）〜（Ｄ）、図６（Ａ）参照）、ここでは説明を省略する。

図９（Ｂ）に示すように、酸化物基材７３の裏面に第２の導体層５８Ｂが形成される。酸化物基材７３は、第１の実施形態における酸化物基材５３に相当し、複数の貫通孔部１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｄを有する。第２の導体層５８Ｂは、例えばスパッタ法、真空蒸着法等によって形成される。その後、図９（Ｃ）に示すように、酸化物基材７３の表面から第１の導体層５８が除去される。第１の導体層５８の除去方法は特に限定されず、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、イオンミリング法、ＣＭＰ法等が適用可能である。

次に、図９（Ｄ）に示すように、酸化物基材７３の表面に絶縁膜８０が形成される。絶縁膜８０は、貫通孔部１１３ｄを開放しつつ、酸化物基材７３の表面と第１及び第２の電極柱７９ａ，７９ｂの表面とを被覆する。

第１の電極柱７９ａは、第１及び第２のめっき導体Ｍ１，Ｍ２の積層導体からなり、後に第１の内部電極部１３１を構成する。第２の電極柱７９ｂは、第２のめっき導体Ｍ２の単層導体からなり、後に第２の内部電極部１３２を構成する。絶縁膜８０の種類は特に限定されず、シリコン酸化膜等の無機絶縁膜、あるいは合成樹脂等の有機絶縁膜が適用可能である。成膜方法も特に限定されず、スパッタ法、ＣＶＤ法、塗布法等が採用可能である。絶縁膜８０の厚みは特に限定されず、貫通孔部１１３ｄが閉塞しない任意の厚みに設定可能である。

続いて図９（Ｅ）に示すように、第２の導体層５８Ｂをシード層とする電解めっき法により、貫通孔部１１３ｄに第３のめっき導体Ｍ３が充填される。第３のめっき導体Ｍ３は、当該めっき導体Ｍ３の先端が絶縁膜８０の表面に達する高さにまで形成される。第３のめっき導体Ｍ３は、第１及び第２のめっき導体Ｍ１，Ｍ２と同種の材料で形成されるが、第１及び第２のめっき導体Ｍ１，Ｍ２とは異なる材料で形成されてもよい。

次に、図１０（Ａ）に示すように、絶縁膜８０の表面に第３の導体層５８Ｃを形成する。第３の導体層５８Ｃは、例えばスパッタ法、真空蒸着法等によって形成される。第３の導体層５８Ｃは、絶縁膜８０の表面から露出する第３のめっき導体Ｍ３の先端に接続される。その後、図１０（Ｂ）に示すように、酸化物基材７３の裏面から第２の導体層５８Ｂが除去される。第２の導体層５８Ｂの除去方法は特に限定されず、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、イオンミリング法、ＣＭＰ法等が適用可能である。

続いて図１０（Ｃ）に示すように、第３の導体層５８Ｃをシード層とする電解エッチング法により、酸化物基材７３の裏面から露出する第３のめっき導体Ｍ３が所定の深さだけ除去される。これにより、酸化物基材７３の裏面から酸化物基材７３の内部に上記所定の深さだけ沈んだ位置に、めっき導体Ｍ３の下端部Ｍ３１が形成される。この下端部Ｍ３１は、後に充填体２５３の第１の端部２５３ａを構成する。

次に、図１０（Ｄ）に示すように、酸化物基材７３の裏面に第１の外部電極層１２１が形成される。第１の外部電極層１２１は、例えばスパッタ法、蒸着法等の負圧雰囲気中で成膜される方法によって形成される。このような方法を採用することで、酸化物基材７３に対する密着性の高い第１の外部電極層１２１を成膜することができる。特にスパッタ法はエネルギー量が高いため、より高い密着性を得ることができる。第１の外部電極層１２２は、貫通孔１１３が完全に密閉されるように十分な厚さ（例えば貫通孔１１３の孔径の２倍以上の厚さ）で形成される。第１の外部電極層１２２を形成するときの負圧雰囲気は、例えば１０Ｐａ（パスカル）以下であればよい。

続いて図１１（Ａ）に示すように、酸化物基材７３の表面から第３の導体層５８Ｃが除去される。第３の導体層５８Ｃの除去方法は特に限定されず、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、イオンミリング法、ＣＭＰ法等が適用可能である。

本実施形態では、ウェットエッチング法により、第３の導体層５８Ｃが除去される。引き続き、絶縁膜８０のから露出する第３のめっき導体Ｍ３が所定の深さだけエッチングされる。これにより、酸化物基材７３の表面から酸化物基材７３の内部に上記所定の深さだけ沈んだ位置に、めっき導体Ｍ３の上端部Ｍ３２が形成される。この上端部Ｍ３２は、後に充填体２５３の第２の端部２５３ｂを構成する。

第３のめっき導体Ｍ３は、第３の導体層５８Ｃの除去工程に使用されるエッチング液に溶解可能な材料で構成されることにより、これら導体層５８Ｃ及びめっき導体Ｍ３のエッチング処理を同一工程で実施することができ、生産性の向上が図れる。このため第３のめっき導体Ｍ３は、第３の導体層５８Ｃと同一の材料で形成されてもよい。

次に、図１１（Ｂ）に示すように酸化物基材７３上の絶縁膜８０が除去される。絶縁膜８０の除去方法は特に限定されず、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、イオンミリング法、ＣＭＰ法等が適用可能である。

続いて図１１（Ｃ）に示すように、第１の外部電極層１２１をシード層とする電解エッチング法により、第１の電極柱７９ａが所定の深さだけ除去される。これにより、第１の電極柱７９ａの先端と酸化物基材７３の表面との間に所定の深さの空隙部が形成される。当該空隙部は、そのまま中空であってもよいし、絶縁材料が充填されてもよい。絶縁材料としては、酸化物基材７３と同様に弁金属の酸化物、電着可能な樹脂材料（例えば、ポリイミド、エポキシ、アクリル）、ＳｉＯ₂等が挙げられる。上記空隙部の厚み（高さ）は特に限定されず、素子容量、内部電極部と外部電極層との間の所定の絶縁耐圧等に応じて設定でき、例えば、数１０ｎｍ〜数１０μｍとされる。

最後に、図１１（Ｄ）に示すように、酸化物基材７３の表面に第２の外部電極層１２２が形成される。第２の外部電極層１２２は、例えばスパッタ法、蒸着法等の負圧雰囲気中で成膜される方法によって形成される。このような方法を採用することで、酸化物基材７３に対する密着性の高い第２の外部電極層１２２を成膜することができる。特にスパッタ法はエネルギー量が高いため、より高い密着性を得ることができる。第２の外部電極層１２２は、貫通孔１１３が完全に密閉されるように十分な厚さ（例えば貫通孔１１３の孔径の２倍以上の厚さ）で形成される。第２の外部電極層１２２を形成するときの負圧雰囲気は、例えば１０Ｐａ（パスカル）以下であればよい。

これにより貫通孔部１１３ｄが第１及び第２の外部電極層１２１，１２２で封止される。そして、第１の外部電極層１２１に接続され、かつ、第２の外部電極層１２２から絶縁された第１の電極部１３１と、第２の外部電極層１２２に接続され、かつ、第１の外部導体層１２１から絶縁された第２の電極部１３２とが形成される。また、かつ、貫通孔部１１３ｄに充填体２５３と第１及び第２の空隙部２５１，２５２とを有する吸着部２５０が形成される。

以上のようにして、本実施形態に係るコンデンサ２０が作製される。本実施形態によれば、第１及び第２の外部電極層１２１，１２２が真空雰囲気中で成膜されるため、第１及び第２の空隙部２５１，２５２を有する吸着部２５０を容易に作製することができる。これにより空隙部２５１，２５２による負圧吸着作用を利用して、誘電体層１１０に対する外部電極層１２１，１２２の密着性を高めることができ、信頼性に優れたコンデンサ２０を得ることができる。

また、第１の内部電極部１３１と第２の外部電極層１２２との間に形成された空隙と、第２の内部電極部１３２と第１の外部電極層１２１との間に形成された空隙との少なくともいずれか一方を中空状態とすることによっても、吸着部２５０と同様な、外部電極層１２１，１２２に対する負圧吸着作用を得ることができる。この形態と部分的な比較をすると、本実施形態においては１貫通孔あたり２カ所の吸着部があるため外部電極層１２１，１２２への吸着力、密着力が高い点で優れている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の第１の実施形態で説明された負圧空間１５１（空孔）の形成方法に代えて、一端底部が開放された貫通孔部を形成し、吸着部１５０として構成すべき貫通孔部に絶縁材を充填し、内部電極部の加工後、当該絶縁材をエッチング等により除去することで部分的に空孔を形成してもよい。

また、以上の各実施形態に係るコンデンサは各々単独で実施される場合に限られず、同時に実施されてもよい。すなわち吸着部として、第１の実施形態の吸着部１５０と第２の実施形態の吸着部２５０とを含むコンデンサが構成されてもよい。

１０，２０…コンデンサ
５３，７３…酸化物基材
１１０…誘電体層
１１３…貫通孔
１１３ａ…第１の貫通孔部
１１３ｂ…第２の貫通孔部
１１３ｃ，１１３ｄ…第３の貫通孔部
１２１…第１の外部電極層
１２２…第２の外部電極層
１３１…第１の内部電極部
１３２…第２の内部電極部
１５０，２５０…吸着部
１５１…負圧空間
２５１，２５２…空隙部
２５３…充填体
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…めっき導体

Claims

第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間を連絡する複数の貫通孔と、を有する誘電体層と、
前記第１の面に配置された第１の外部電極層と、
前記第２の面に配置された第２の外部電極層と、
前記複数の貫通孔の一部である第１の貫通孔部に設けられ、一端が前記第１の外部電極層に接続され、他端が前記第２の外部電極層から絶縁される第１の内部電極部と、
前記複数の貫通孔の他の一部である第２の貫通孔部に設けられ、一端が前記第２の外部電極層に接続され、他端が前記第１の外部電極層から絶縁される第２の内部電極部と、
前記複数の貫通孔の残部である第３の貫通孔部に設けられ、前記第１の外部電極層と前記第２の外部電極層とを吸着する吸着部と
を具備するコンデンサ。
請求項１に記載のコンデンサであって、
前記吸着部は、第１の空隙部を介して前記第１の外部電極層と対向する第１の端部と、第２の空隙部を介して前記第２の外部電極層と対向する第２の端部と、を有する充填体をさらに有する
コンデンサ。
請求項２に記載のコンデンサであって、
前記充填体は、導電体で構成される
コンデンサ。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンデンサであって、
前記第１の外部電極層及び前記第２の外部電極層は、金属のスパッタ膜で構成される
コンデンサ。