JP2014011419A - コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】実装性に優れたコンデンサを提供すること
【解決手段】本発明に係るコンデンサは、誘電体層と、第１の外部導体層と、第２の外部導体層と、第１の内部導体と、第２の内部導体と、第３の内部導体とを具備する。
誘電体層は、第１の面と、第１の面と反対側の第２の面と、第１の面と第２の面に連通する複数の貫通孔とを有する。第１の外部導体層は、第１の面の一部に配設されている。第２の外部導体層は、第２の面に配設されている。第３の外部導体層は、第１の面の他の一部に配設されている。第１の内部導体は、複数の貫通孔の一部の貫通孔に収容され、第１の外部導体層に接続する。第２の内部導体は、複数の貫通孔の他の一部の貫通孔に収容され、第２の外部導体層に接続する。第３の内部導体は、複数の貫通孔のさらに他の一部の貫通孔に収容され、第２の外部導体層及び第３の外部導体層に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポーラスコンデンサに関する。

近年、新しいタイプのコンデンサとしてポーラスコンデンサが開発されている。ポーラスコンデンサは、アルミニウム等の金属表面に形成される金属酸化物がポーラス（細孔）構造を形成する性質を利用してポーラス内に電極を形成し、金属酸化物を誘電体としてコンデンサとしたものである。

誘電体の表面及び裏面にはそれぞれ導電体が積層され、ポーラス内に形成された電極は表面の導電体と裏面の導電体のいずれか一方に接続される。これによりポーラス内に形成された電極は、誘電体を介して対向する対向電極として機能する。

上記のように導電体は誘電体の表面及び裏面に形成されるため、このようなコンデンサを基板等に実装するための配線や端子は、コンデンサの表面及び裏面にそれぞれ接続されるものが一般的である。例えば特許文献１に開示されたコンデンサは、ポーラスが形成された誘電体と、誘電体の表面及び裏面に形成された導電体とを有し、表面及び裏面の導電体にそれぞれ配線が接続された構成となっている。

特開２００９−０４９２１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のコンデンサのように、誘電体の表面及び裏面に形成された導電体にそれぞれ配線が接続された構成では、コンデンサを基板等に実装する際、コンデンサの両面に形成された配線をそれぞれ基板の端子に接続する必要がある。このため、実装工程が複雑となり、あるいは実装面積がコンデンサの素子面積より大きくなるという不都合が生じる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、実装性に優れた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の外部導体層と、第２の外部導体層と、第３の外部導体層と、第１の内部導体と、第２の内部導体と、第３の内部導体とを具備する。
上記誘電体層は、第１の面と、上記第１の面と反対側の第２の面と、上記第１の面と上記第２の面に連通する複数の貫通孔とを有する。
上記第１の外部導体層は、上記第１の面の一部に配設されている。
上記第２の外部導体層は、上記第２の面に配設されている。
上記第３の外部導体層は、上記第１の面の他の一部に配設されている。
上記第１の内部導体は、上記複数の貫通孔の一部の貫通孔に収容され、上記第１の外部導体層に接続する。
上記第２の内部導体は、上記複数の貫通孔の他の一部の貫通孔に収容され、上記第２の外部導体層に接続する。
上記第３の内部導体は、上記複数の貫通孔のさらに他の一部の貫通孔に収容され、上記第２の外部導体層及び上記第３の外部導体層に接続する。

本発明の一実施形態に係るコンデンサの断面図である。 同コンデンサの一部の構成の断面図である。 同コンデンサの一部の構成の断面図である。 同コンデンサを構成する誘電体層の断面図である。 同コンデンサの斜視図である。 同コンデンサの一部の構成の斜視図である。 同コンデンサの一部の構成の斜視図である。 同コンデンサの一部の構成の斜視図である。 同コンデンサを構成する誘電体層の斜視図である。 同コンデンサの製造工程を示す模式図である。 同コンデンサの製造工程を示す模式図である。 同コンデンサの製造工程を示す模式図である。 同コンデンサの製造工程を示す模式図である。 同コンデンサの製造工程を示す模式図である。 同コンデンサの製造工程を示す模式図である。 同コンデンサの製造工程を示す模式図である。 同コンデンサの製造工程を示す模式図である。 同コンデンサの製造工程を示す模式図である。 比較例に係るコンデンサの断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係るコンデンサの断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係るコンデンサの断面図である。

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の外部導体層と、第２の外部導体層と、第３の外部導体層と、第１の内部導体と、第２の内部導体と、第３の内部導体とを具備する。
上記誘電体層は、第１の面と、上記第１の面と反対側の第２の面と、上記第１の面と上記第２の面に連通する複数の貫通孔とを有する。
上記第１の外部導体層は、上記第１の面の一部に配設されている。
上記第２の外部導体層は、上記第２の面に配設されている。
上記第３の外部導体層は、上記第１の面の他の一部に配設されている。
上記第１の内部導体は、上記複数の貫通孔の一部の貫通孔に収容され、上記第１の外部導体層に接続する。
上記第２の内部導体は、上記複数の貫通孔の他の一部の貫通孔に収容され、上記第２の外部導体層に接続する。
上記第３の内部導体は、上記複数の貫通孔のさらに他の一部の貫通孔に収容され、上記第２の外部導体層及び上記第３の外部導体層に接続する。

この構成によれば、コンデンサの一方の対向電極を構成する第１の内部導体は第１の外部導体層に接続されている。また、コンデンサの他方の対向電極を構成する第２の内部導体は、第２の外部導体層、第３の内部導体を介して第３の外部導体層に接続されている。第１の外部導体層及び第３の外部導体層は共に誘電体の第１の面に形成されているため、このコンデンサは、第１の面側から両対向電極（第１の内部導体及び第２の内部導体）に導通をとることが可能である。

上記コンデンサは、上記第１の外部導体層及び上記第３の外部導体層を被覆する第１の保護層と、上記第２の外部導体層を被覆する第２の保護層と、上記第１の保護層に配設され上記第１の外部導体層に接続する第１の端子と、上記第１の保護層に配設され上記第２の外部導体層に接続する第２の端子とをさらに具備していてもよい。

この構成によれば、第１の保護層に配設される第１の端子及び第２の端子によって、コンデンサの両対向電極（第１の内部導体及び第２の内部導体）に導通をとることが可能である。ここで、仮に第３の内部導体や第３の外部導体層が形成されないとすると、第２の端子は、誘電体の第２の面に配設された第２の外部導体層に接続される必要があり、その配線の長さによって等価直列抵抗（ＥＳＲ）が大きくなる等の問題がある。しかし、本実施形態に係るコンデンサにおいては、第２の端子は第１の面に形成された第３の外部導体層に直接に接続させることが可能であり、ＥＳＲの増大等といった問題を回避することが可能である。

上記第１の保護層には、上記第１の外部導体層に連通する第１の開口と、上記第３の外部導体層に連通する第２の開口が設けられ、上記第１の端子は上記第１の開口を介して上記第１の外部導体層に接続し、上記第２の端子は上記第２の開口を介して上記第３の外部導体層に接続してもよい。

この構成によれば、第１の保護層の形成後に、第１の端子及び第２の端子をそれぞれ第１の外部導体層及び第３の外部導体層に接続させることが可能であり、即ち、第１の保護層の形成前に、導線等を配設する必要がなく、効率的な製造プロセスによってコンデンサを製造することが可能である。また、第１の端子と第１の外部導体層及の接続距離、及び第２の端子と第２の外部導体層の接続距離を最も短くすることが可能であり、上記ＥＳＲ等の低減にも有効である。

上記誘電体層は、酸化アルミニウムからなるものであってもよい。

酸化アルミニウムは、アルミニウムの陽極酸化によって形成することができるが、その際の自己組織化作用によって酸化アルミニウムには無数の孔が形成される。さらに、陽極酸化の条件（電圧等）を調節することにより、孔の孔径やピッチを制御することが可能である。即ち、酸化アルミニウムは、本実施形態に係るコンデンサの誘電体層として利用することが可能である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

［コンデンサの構成］
図１は本発明の一実施形態に係るコンデンサ１００の断面図であり、図２及び図３はコンデンサ１００の一部の構成の断面図である。図５はコンデンサ１００の斜視図であり、図６乃至図８はコンデンサ１００の構成の一部の構成の斜視図である。これらの図に示すように、コンデンサ１００は、誘電体層１０１、第１外部導体層１０２、第２外部導体層１０３、第３外部導体層１０４、第１内部導体１０５、第２内部導体１０６、第３内部導体１０７、第１保護層１０８、第２保護層１０９、第１端子１１０、第２端子１１１及び内部絶縁体１１２を有する。

なお、図２は、第１端子１１０及び第２端子１１１を除いたコンデンサ１００を示す断面図であり、図３は、さらに第１保護層１０８及び第２保護層１０９を除いたコンデンサ１００を示す断面図である。図６は、第１端子１１０及び第２端子１１１を除いたコンデンサ１００を示す斜視図であり、図７は、さらに第１保護層１０８及び第２保護層１０９を除いたコンデンサ１００を示す斜視図である。図８は、図７に示すコンデンサ１００の裏面を示す斜視図である。

図３に示すように、第１内部導体１０５、第２内部導体１０６、第３内部導体１０７及び内部絶縁体１１２は誘電体層１０１に形成された貫通孔（後述）内に収容されている。また、第１外部導体層１０２及び第３外部導体層１０４は誘電体層１０１の一面に配設され、第２外部導体層１０３は誘電体層１０１の反対側の面に配設されている。第１内部導体１０５は第１外部導体層１０２に接続され、第２内部導体１０６は第２外部導体層１０３に接続されている。第３内部導体１０７は第２外部導体層１０３及び第３外部導体層１０４に接続されている。

図２に示すように、第１外部導体層１０２及び第３外部導体層１０４は第１保護層１０８によって被覆され、第２外部導体層１０３は第２保護層１０９によって被覆されている。また、図１に示すように、第１端子１１０及び第２端子１１１は第１保護層１０８上に配設されており、第１端子１１０は第１外部導体層１０２に接続され、第２端子１１１は第３外部導体層１０４に接続されている。

誘電体層１０１は、コンデンサ１００の誘電体として機能する層である。誘電体層１０１は、後述する貫通孔（ポーラス部）を形成することが可能な誘電性材料、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）からなるものとすることができる。また、この他に誘電体層１０１は、弁金属（Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｗ、Ｓｂ）の酸化物からなるものとすることが可能である。誘電体層１０１の厚みは特に限定されないが、例えば数μｍ〜数百μｍとすることができる。

図４は誘電体層１０１を示す断面図であり、図９は誘電体層１０１を示す斜視図である。これらの図に示すように、誘電体層１０１には、複数の貫通孔（ポーラス部）１０１ａが形成されている。誘電体層１０１の層面方向に平行な表面を第１の面１０１ｂとし、その反対側の面を第２の面１０１ｃとすると、各貫通孔１０１ａは第１の面１０１ｂ及び第２の面１０１ｃに垂直な方向（誘電体層１０１の厚み方向）に沿って形成され、第１の面１０１ｂ及び第２の面１０１ｃに連通するように形成されている。なお、図４等に示す貫通孔１０１ａの数や大きさは便宜的なものであり、実際のものはより小さく、多数である。

各貫通孔１０１ａの形状（孔形状）は特に限定されず、例えば内径が数十ｎｍ〜数百ｎｍの略円形であるものとすることができ、また、隣接する貫通孔１０１ａ間の間隔も特に限定されず、例えば数十ｎｍ〜数百ｎｍであるものとすることができる。

第１外部導体層１０２は、第１内部導体１０５と第１端子１１０とを電気的に接続する。第１外部導体層１０２は、図３及び図７に示すように、誘電体層１０１の第１の面１０１ｂの一部（部分的領域）に、第３外部導体層１０４とは離間して配設されている。第１外部導体層１０２は導電性材料、例えば、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であるものとすることができる。第１外部導体層１０２の厚さは例えば数十ｎｍ〜数μｍであるものとすることができる。また、第１外部導体層１０２は、複数層の導電性材料が積層されるように配設されたものとすることも可能である。

第２外部導体層１０３は、第２内部導体１０６と第３内部導体１０７とを電気的に接続する。第２外部導体層１０３は、図３及び図８に示すように、誘電体層１０１の第２の面１０１ｃに配設されている。第２外部導体層１０２は、第１外部導体層１０２と同様の導電性材料からなるものとすることができ、その厚さは例えば数ｎｍ〜数μｍであるものとすることができる。第２外部導体層１０３の構成材料は第１外部導体層１０２の構成材料と同一でもよく異なっていてもよい。また、第２外部導体層１０３も、複数層の導電性材料が積層されるように配設されたものとすることが可能である。

第３外部導体層１０４は、第３内部導体１０７と第２端子１１１とを電気的に接続する。第３外部導体層１０４は、図３及び図７に示すように、誘電体層１０１の第１の面１０１ｂの他の一部（第１外部導体層１０２が形成されていない部分的領域）に、第１外部導体層１０２とは離間して配設されている。第３外部導体層１０４は、第１外部導体層１０２と同様の導電性材料からなるものとすることができ、その厚さは例えば数ｎｍ〜数μｍであるものとすることができる。第３外部導体層１０４の構成材料は第１外部導体層１０２及び第２外部導体層１０３の構成材料と同一でもよく異なっていてもよい。また、第３外部導体層１０４も、複数層の導電性材料が積層されるように配設されたものとすることが可能である。

第１内部導体１０５は、コンデンサ１００の一方の対向電極として機能する。図３に示すように、第１内部導体１０５は、複数の貫通孔１０１ａ（図４参照）の一部に収容され、第１外部導体層１０２に接続され、しかし第２外部導体層１０３とは接続しないように形成されている。第１内部導体１０５と第２外部導体層１０３の間には、内部絶縁体１１２が配置されるものとすることができるが、単に空間であってもよい。第１内部導体１０５は、導電性材料、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｔ等の純金属やこれらの合金からなるものとすることができる。図１乃至図３には、数本の第１内部導体１０５を示すが、実際にはより多数の第１内部導体１０５が形成される。

第２内部導体１０６は、コンデンサ１００の他方の対向電極として機能する。図３に示すように、第２内部導体１０６は、複数の貫通孔１０１ａ（図４参照）の他の一部（第１内部導体１０５が形成されていない貫通孔１０１ａ）に収容され、第２外部導体層１０３に接続され、しかし第１外部導体層１０２とは接続しないように形成されている。第２内部導体１０６と第１外部導体層１０２の間には、内部絶縁体１１２が配置されるものとすることができるが、単に空間であってもよい。第２内部導体１０６は、第１内部導体１０５と同様の導電性材料からなるものとすることができ、第１内部導体１０５と同一の材料からなるものであってもよく、異なる材料からなるものであってもよい。図１乃至図３には、数本の第２内部導体１０６を示すが、実際にはより多数の第２内部導体１０６が形成される。

第３内部導体１０７は、第２外部導体層１０３と第３外部導体層１０４を電気的に接続する。図３に示すように第３内部導体１０７は、複数の貫通孔１０１ａ（図４参照）の他の一部（第１内部導体１０５及び第２内部導体１０６が形成されていない貫通孔１０１ａ）に収容され、第２外部導体層１０３及び第３外部導体層１０４に接続されている。第３内部導体１０７は、第１内部導体１０５及び第２内部導体１０６と同様の導電性材料からなるものとすることができ、第１内部導体１０５及び第２内部導体１０６と同一の材料からなるものであってもよく、異なる材料からなるものであってもよい。図１乃至図３には、数本の第３内部導体１０７を示すが、実際にはより多数の第３内部導体１０７が形成される。

図１乃至図３には、第３内部導体１０７が形成されている領域を除き、第１内部導体１０５と第２内部導体１０６が交互に配列するように示されているが、両者は必ずしも交互に配列されなくてもよく、ランダムに配列されるものであってもよい。なお、第１内部導体１０５と第２内部導体１０６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コンデンサ１００の高容量化を実現することができ、好適である。また、第３内部導体１０７は、第２外部導体層１０３と第３外部導体層１０４との電気的接続を確保できる数が形成されていればよい。

第１保護層１０８は、図２及び図６に示すように第１外部導体層１０２及び第３外部導体層１０４を被覆し、これらを保護すると共に外部から絶縁する。第１保護層１０８は、合成樹脂等の絶縁性材料からなるものとすることができ、その厚さは数ｎｍ〜数μｍであるものとすることができる。第１保護層１０８には、第１保護層１０８が部分的に除去されることによって形成された第１開口１０８ａと第２開口１０８ｂが設けられている。

第１開口１０８ａは、第１外部導体層１０２の直上（図７参照）に形成され、即ち、第１開口１０８ａによって第１外部導体層１０２が露出するように形成されている。第１開口１０８ａの形状や大きさは特に限定されず、後述する第１端子１１０と第１外部導体層１０２の電気的接続が確保できるものであればよい。第２開口１０８ｂは、第３外部導体層１０４の直上（図７参照）に形成され、即ち第２開口１０８ｂによって第２外部導体層１０４が露出するように形成されている。第２開口１０８ｂの形状や大きさは特に限定されず、後述する第２端子１１１と第３外部導体層１０４の電気的接続が確保されるものであればよい。

第２保護層１０９は、図２に示すように第２外部導体層１０３を被覆し、これを保護すると共に外部から絶縁する。第２保護層１０９は、合成樹脂等の絶縁性材料からなるものとすることができ、その厚さは数ｎｍ〜数μｍであるものとすることができる。第２保護層１０９には、第１保護層１０８のような開口は形成されない。

第１端子１１０は、図１及び図５に示すように第１保護層１０８上に配設され、第１開口１０８ａ（図２参照）を介して第１外部導体層１０２と電気的に接続される。第１端子１１０は、図６に示すように第１開口１０８ａの直上に形成され、その一部が第１開口１０８ａ内に形成されると共に第１保護層１０８上の所定範囲に渡って形成されるものとすることができる。第１端子１１０の構成材料は導電性材料であればよく、特に限定されない。

第２端子１１１は、図１及び図５に示すように第１保護層１０８に配設され、第２開口１０８ｂ（図２参照）を介して第３外部導体層１０４と電気的に接続される。第２端子１１１は、図６に示すように第２開口１０８ｂの直上に形成され、その一部が第２開口１０８ｂ内に形成されると共に第１保護層１０８上に所定範囲に渡って形成されるものとすることができる。なお、第２端子１１１は、第１端子１１０とは離間して形成される。第２端子１１１の構成材料は導電性材料であればよく、特に限定されない。

内部絶縁体１１２は、図３に示すように、誘電体層１０１の周縁部に位置する貫通孔１０１ａ（図４参照）の内部、第１内部導体１０５と第２外部導体層１０３の間、第２内部導体１０６と第２外部導体層１０２の間にそれぞれ形成された絶縁体である。内部絶縁体１１２は第１内部導体１０５、第２内部導体１０６及び第３内部導体１０７のいずれも形成されない貫通孔１０１ａの強度を維持する。

コンデンサ１００は以上のような構成を有する。図１に示すように、第１内部導体１０５と第２内部導体１０６が誘電体層１０１を介して互いに対向しており、即ち第１内部導体１０５と第２内部導体１０６がコンデンサ１００の対向電極として機能する。第１内部導体１０５は第１外部導体層１０２を介して第１端子１１０に接続されており、第２内部導体１０６は第２外部導体層１０３、第３内部導体１０７、第３外部導体層１０４を介して第２端子１１１に接続されている。

このように、コンデンサ１００の対向電極（第１内部導体１０５及び第２内部導体１０６）に導通する第１端子１１０及び第２端子１１１が共にコンデンサ１００の同一の面（第１保護層１０８側の面）に形成されている。これにより、コンデンサ１００の基板への実装が容易になると共に、コンデンサ１００の等価直列抵抗が低減される（後述）等の効果を有する。

また、第１内部導体１０５及び第２内部導体１０６はナノスケールの微細構造であり、互いに近接していると共に、単位面積あたりに多数を配置することが可能である。これにより、コンデンサ１００は、従来のコンデンサ（Ａｌ電解コンデンサ、積層セラミックコンデンサ等）に比べ高容量のコンデンサを実現することが可能である。

［コンデンサの製造方法］
コンデンサ１００の製造方法について説明する。図１０乃至図１８はコンデンサ１００の製造方法を示す模式図である。なお、コンデンサ１００は、下記の製造プロセスによって複数が同時に製造されるものとすることができ、以下ではそのうちの一つのコンデンサ１００について説明する。

図１０（ａ）は、誘電体層１０１の元となる基材３０１を示す。誘電体層１０１を金属酸化物（例えば酸化アルミニウム）とする場合、基材３０１はその酸化前の金属（例えばアルミニウム）である。基材３０１の表面には、ピットＰが形成されている。ピットＰは
基材３０１の表面に規則的に配列された凹状構造であり、後述する金属酸化物の成長の際に基点となるものである。ピットＰは、任意の方法によって形成することが可能であり、例えば基材３０１へのモールド（型）の押圧や、基材３０１表面のエッチングによって形成することができる。

次に、ピットＰが形成された基材３０１を陽極として電解液溶液中で電圧を印加する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、基材３０１の金属表面が酸化（陽極酸化）され、基材酸化物３０２が生成する。この際、基材酸化物３０２の自己組織化作用によって、基材酸化物３０２に孔Ｈが形成される。孔Ｈは酸化の進行方向、即ち基材３０１の厚み方向に向かって形成される。このような形成過程において、基材３０１には当初にピットＰが形成されているため、基材酸化物３０２は各ピットＰを基点として孔Ｈを形成する。

所定時間経過後、基材３０１に印加されている電圧を増加させる。自己組織化によって形成される孔Ｈのピッチは、印加電圧の大きさによって決定されるため、孔Ｈのピッチが拡大するように自己組織化が進行する。これにより、図１０（ｃ）に示すように一部の孔Ｈについて孔の形成が継続すると共に、孔径が拡大する。一方で、孔Ｈのピッチが拡大したことによって、他の孔Ｈについては孔の形成が停止する。以下、孔の形成が停止した孔Ｈを孔Ｈ１とし、孔の形成が継続した（拡大した）孔Ｈを孔Ｈ２とする。

陽極酸化の条件は適宜設定可能であり、例えば、図１０（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〜数日に設定することができる。図１０（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〜数十分に設定することができる。

例えば、１段階目の印加電圧を４０Ｖとすることにより孔径が１００ｎｍの孔Ｈ（孔Ｈ１及び孔Ｈ２）が形成され、２段階目の印加電圧を８０Ｖとすることにより孔Ｈ２の孔径が２００ｎｍに拡大される。２段階目の電圧値を上述した範囲内とすることにより、孔Ｈ１と孔Ｈ２の数を概ね同等とすることが可能である。また、２段階目の電圧印加の処理時間を上述の範囲内とすることにより、孔Ｈ２のピッチ拡大が十分に完了しつつ、２段階目の電圧印加によって形成される基材酸化物３０２の厚さを小さくすることができる。２段階目の電圧印加で形成される基材酸化物３０２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。なお、陽極酸化に用いる溶液は、例えば１５℃〜２０℃に調整されたシュウ酸（０．１ｍｏｌ／ｌ）とすることができる。

続いて、図１１（ａ）に示すように、酸化されていない基材３０１を除去する。基材３０１の除去は、例えばウェットエッチングによってすることができる。以降、基材酸化物３０２の孔Ｈ１及び孔Ｈ２が形成された側の面を表面３０２ａとし、その反対側の面を裏面３０２ｂとする。

続いて、図１１（ｂ）に示すように、基材酸化物３０２の表面３０２ａに導電性材料からなる第１導体層３０３を形成する。第１導体層３０３は、スパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって形成することが可能である。

続いて、図１１（ｃ）に示すように、基材酸化物３０２の裏面３０２ｂにレジスト３０４を形成する。レジスト３０４は例えばフォトレジストであるものとすることができる。

続いて、図１２（ａ）に示すように、レジスト３０４を部分的に除去し、開口３０４ａを形成する。開口３０４ａの形成は、例えばフォトリソグラフィーによってすることが可能である。この開口３０４ａの範囲によって、上記第３内部導体１０７の形成範囲が規定されるため、それを考慮して開口３０４ａの大きさを決定する。

続いて、図１２（ｂ）に示すように、基材酸化物３０２を裏面３０２ｂ側から所定の厚さで除去する。これは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）によってすることができる。この際、孔Ｈ１及び孔Ｈ２が裏面３０２ｂに連通する程度の厚さで、基材酸化物３０２を除去する。以下、この除去工程によって裏面３０２ｂに連通した孔Ｈ１及び孔Ｈ２を孔Ｈ３とする。

続いて、図１２（ｃ）に示すように、レジスト３０４の除去範囲を拡大し、開口３０４ｂを形成する。開口３０４ｂの形成も、例えばフォトリソグラフィーによってすることが可能である。この開口３０４ｂの範囲によって、第１内部導体１０５及び第２内部導体１０６の形成範囲が規定されるため、それを考慮して開口３０４ｂの大きさを決定する。

続いて、図１３（ａ）に示すように、再度、基材酸化物３０２を裏面３０２ｂ側から所定の厚さで除去する。これは、反応性イオンエッチングによってすることができる。この際、孔Ｈ２が裏面３０２ｂに連通し、孔Ｈ１が裏面３０２ｂに連通しない程度の厚さで基材酸化物３０２を除去する。

続いて、第１導体層３０３をシード層として基材酸化物３０２に電解めっきを施す。これにより、図１３（ｂ）に示すように、孔Ｈ２及び孔Ｈ３内に所定の厚さ（長さ）のめっき導体Ｍ１が形成される。孔Ｈ１にはめっき液が侵入しないため、孔Ｈ１内にはめっき導体Ｍ１は形成されない。

続いて、図１３（ｃ）に示すように、再度、基材酸化物３０２を裏面３０２ｂ側から所定の厚さで除去する。これは反応性イオンエッチングによってすることができる。この際、孔Ｈ１が裏面３０２ｂに連通する程度の厚さで、基材酸化物３０２を除去する。

続いて、第１導体層３０３をシード層として再度、基材酸化物３０２に電解めっきを施す。これにより、図１４（ａ）に示すように、孔Ｈ１、孔Ｈ２及び孔Ｈ３内に所定の厚さ（長さ）のめっき導体Ｍ２が形成される。めっき導体Ｍ２の厚さは、孔Ｈ２及び孔Ｈ３の大部分を充填できる程度の厚さとする。孔Ｈ１においてはめっき導体Ｍ１が形成されていないので、孔Ｈ１に充填されためっき導体Ｍ２と孔Ｈ２及び孔Ｈ３に充填されためっき導体Ｍ２ではその終端位置が異なる。なお、めっき導体Ｍ２はめっき導体Ｍ１と同種の金属材料であってもよく、異種の金属材料であってもよい。

以降の説明において、孔Ｈ１に充填されためっき導体Ｍ２を第１内部導体３０５とし、孔Ｈ２に充填されためっき導体Ｍ１及びめっき導体Ｍ２を第２内部導体３０６とし、孔Ｈ３に充填されためっき導体Ｍ１及びめっき導体Ｍ２を第３内部導体３０７とする（図１４（ｂ）参照）。

続いて、レジスト３０４を除去し、図１４（ｂ）に示すように、再度、基材酸化物３０２を裏面３０２ｂ側から所定の厚さで除去する。これは反応性イオンエッチングによってすることができる。この際、これまでレジスト３０４の位置で閉塞していた孔Ｈ１及び孔Ｈ２が裏面３０２ｂに連通する程度の厚さで、基材酸化物３０２を除去する。以下、この除去工程によって裏面３０２ｂに連通した孔Ｈ１及び孔Ｈ２を孔Ｈ４とする。

続いて、基材酸化物３０２に裏面３０２ｂ側から絶縁材料を供給する。これにより、図１４（ｃ）に示すように、孔Ｈ１、孔Ｈ２、孔Ｈ３及び孔Ｈ４の空隙に絶縁材料が充填され、内部絶縁体３０８が形成される。絶縁材料は、基材酸化物３０２と同様の金属酸化物、電着可能な樹脂材料（例えばポリイミド、エポキシ、アクリル等）、ＳｉＯ等とすることができる。なお、絶縁材料を各孔に充填する際、充填の方法によって、内部絶縁体３０８中に形成されるポア（微細孔）を制御することが可能である。このポアの制御については後述する。

続いて、裏面３０２ｂを機械研磨する。研磨量の程度は、図１５（ａ）に示すように第２内部導体３０６及び第３内部導体３０７が裏面３０２ｂに露出し、第１内部導体３０５は裏面３０２ｂに露出しない程度とする。これにより、孔Ｈ２及び孔Ｈ３に充填されていた内部絶縁体３０８は除去される。

続いて、図１５（ｂ）に示すように第１導体層３０３を除去する。第１導体層３０３の除去は、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（Chemical Mechanical Polishing)法等によってすることができる。

続いて、図１５（ｃ）に示すように、裏面３０２ｂに導電性材料からなる第２導体層３０９を形成する。第２導体層３０９はスパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって形成することが可能である。これにより、第２内部導体３０６及び第３内部導体３０７が第２導体層３０９に電気的に接続される。一方、第１内部導体３０５は内部絶縁体３０８によって第２導体層３０９との接続が隔てられている。

続いて、図１６（ａ）に示すように、表面３０２ａ上にレジスト３１０を形成する。レジスト３１０は、表面３０２ａのうち第３内部導体３０７が形成されている領域に形成される。

続いて、第２導体層３０９をシード層として、基材酸化物３０２に電解エッチングを施す。第２内部導体３０６は第２導体層３０９に導通しているため、図１６（ｂ）に示すよう電解エッチングによりエッチングされる。一方、第１内部導体３０５は第２導体層３０９に導通していないため、電解エッチングによりエッチングされない。第３内部導体３０７はレジスト３１０によって被覆されているため、エッチングされない。

続いて、レジスト３１０を除去し、基材酸化物３０２に表面３０２ａ側から絶縁材料を供給する。これにより、図１６（ｃ）に示すように、孔Ｈ２の空隙に絶縁材料が充填され、内部絶縁体３０８が形成される。絶縁材料は、基材酸化物３０２と同様の金属酸化物、電着可能な樹脂材料（例えばポリイミド、エポキシ、アクリル等）、ＳｉＯ等とすることができる。

続いて、図１７（ａ）に示すように、表面３０２ａに導電性材料からなる第３導体層３１１を形成する。第３導体層３１１はスパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって形成することが可能である。これにより、第１内部導体３０５及び第３内部導体３０７が第３導体層３１１に電気的に接続される。一方、第２内部導体３０６は内部絶縁体３０８によって第３導体層３１１との接続が隔てられている

続いて、図１７（ｂ）に示すように、第２導体層３０９及び第３導体層３１１をパターニングする。第２導体層３０９は、裏面３０２ｂの、孔Ｈ１、孔Ｈ２及び孔Ｈ３が形成されている領域を被覆するように（図８参照）パターニングする。第３導体層３１１は、表面３０２ａの、孔Ｈ１、孔Ｈ２及び孔Ｈ３が形成されている領域を被覆し、かつ孔Ｈ３が形成されている領域とそれ以外の領域とを分離するように（図７参照）パターニングする。これにより、第３導体層３１１は、孔Ｈ１及び孔Ｈ２を被覆する第１領域３１１ａと、孔Ｈ３を被覆する第２領域３１１ｂに分離される。パターニングは、エッチング等の任意の方法によってすることが可能である。

続いて、図１７（ｃ）に示すように、表面３０２ａ及び第３導体層３１１（第１領域３１１ａ及び第２領域３１１ｂ）を絶縁材料によって被覆し、第１保護層３１２を形成する。また、裏面３０２ｂ及び第２導体層３０９を絶縁材料によって被覆し、第２保護層３１３を形成する。第１保護層３１２及び第２保護層３１３の形成は、任意の方法、例えば塗布によってすることが可能である。

続いて、図１８（ａ）に示すように、第１保護層３１２の一部を除去し、第１開口３１２ａ及び第２開口３１２ｂを形成する。第１開口３１２ａは第３導体層３１１の第１領域３１１ａの直上に形成し、第２開口３１２ｂは第３導体層３１１の第２領域３１１ｂの直上に形成する（図６参照）。第１開口３１２ａ及び第２開口３１２ｂの形成は、任意の方法、例えばエッチングによってすることが可能である。

続いて、図１８（ｂ）に示すように、第１保護層３１２上に、第１端子３１４及び第２端子３１５を形成する。第１端子３１４は、第１開口３１２ａの直上に、第１開口３１２ａを介して第１領域３１１ａに接続するように形成する。第２端子３１５は、第２開口３１２ｂの直上に、第２開口３１２ｂを介して第２領域３１１ｂに接続するように形成する。第１端子３１４及び第２端子３１５の形成方法は特に限定されず、予め形成されたものを第１開口３１２ａ及び第２開口３１２ｂに嵌挿してもよく、第１保護層３１２上に成膜プロセスによって形成してもよい。

続いて、図１８（ｃ）に示すように、基材酸化物３０２、第１保護層３１２、第２保護層３１３を、第１内部導体３０５、第２内部導体３０６及び第３内部導体３０７が形成された領域毎に切断する。これにより、コンデンサ１００が製造されると共に、同時に製造された隣接するコンデンサ１００（図示せず）と分離される。

なお、基材酸化物３０２は誘電体層１０１に、第３導体層３１１の第１領域３１１ａは第１外部導体層１０２に、第３導体層３１１の第２領域３１１ｂは第２外部導体層１０４に、第２導体層３０９は第２外部導体層１０３にそれぞれ対応する。また、第１内部導体３０５は第１内部導体１０５に、第２内部導体３０６は第２内部導体１０６に、第３内部導体３０７は第３内部導体１０７にそれぞれ対応する。第１保護層３１２は第１保護層１０８に、第２保護層３１３は第２保護層１０９に、第１端子３１４は第１端子１１０に、第２端子３１５は第２端子１１１に、内部絶縁体３０８は内部絶縁体１１２にそれぞれ対応する。

以上のようにして、コンデンサ１００を製造することが可能である。なお、コンデンサ１００の製造方法は上述のものに限られず、異なる製造方法によってコンデンサ１００を製造することも可能である。

［内部絶縁体中のポアについて］
上述したコンデンサ１００の製造方法において、孔Ｈに絶縁材料を充填する工程（図１４（ｃ）及び図１６（ｃ）参照）では、内部絶縁体３０８中に形成されるポア（空隙）を制御することが可能である。

絶縁材料の充填は、基材酸化物３０２上への絶縁材料の滴下、スピンコーターによる絶縁材料の塗布、プリベーク、露光、現像、キュア硬化の各工程を経てすることが可能であるが、このうち、滴下工程及びキュア硬化工程でポアの発生割合と大きさを制御することが可能である。具体的には、ポアが発生する割合は孔Ｈへの絶縁材料の充填量に依存しており、絶縁材料が密に充填された場合、ポアはほとんど発生せず、疎に充填された場合にはポアの発生割合が大きくなる。この絶縁材料の充填量は絶縁材料滴下後の保持時間に比例し、また絶縁材料の粘度が小さいほうが充填されやすい。

よって、ポアの発生割合は絶縁材料滴下後の保持時間および絶縁材の粘度によって制御する事ができる。ポアの大きさはキュア硬化時の昇温速度によって制御する。キュア硬化前では絶縁材料は自重により孔Ｈ内へ進入しており、昇温速度が小さい場合、絶縁材料が緩やかに硬化するのと同時に孔Ｈ内に進入するため、小さいポアが形成される。昇温速度が大きい場合、絶縁材料が急激に硬化するため、絶縁材料の自重による進行が少なく、大きいポアが形成される。

上述のようにコンデンサ１００は、絶縁材料からなる内部絶縁体１１２、酸化アルミニウム等からなる誘電体層１０１、金属等からなる第１内部導体１０５、第２内部導体１０６及び第３内部導体１０７等から構成されている。絶縁材料の熱膨張率は他の材料に比べて数倍大きいため、コンデンサ１００が加熱されると、内部絶縁体１１２に起因する熱変形が生じる。

ここで、内部絶縁体１１２中にポアが生じていると、ポアが絶縁材料の熱膨張による体積増加時に生じる応力を緩衝し、内部絶縁体１１２に起因する熱変形を防止することが可能となる。したがって、上述のように、絶縁材料の孔Ｈの充填工程においてポアを適切に制御することにより、熱変形の発生が防止されたコンデンサ１００を製造することが可能である。

［コンデンサの効果］
上述のように、コンデンサ１００は、対向電極（第１内部導体１０５及び第２内部導体１０６）にそれぞれ接続された第１端子１１０及び第２端子１１１が共に同一の面に配置されているため、基板への実装が容易である。

（比較例）
ここで、一面に端子が配置されたコンデンサは次のような構成によっても実現することが可能である。図１９は、比較に係るコンデンサの４００構成を示す模式図である。コンデンサ４００は、誘電体層４０１、第１外部導体層４０２、第２外部導体層４０３、第１内部導体４０５、第２内部導体４０６、第１保護層４０８、第２保護層４０９、第１端子４１０、第２端子４１１、内部絶縁体４１２及び表面配線４１３を有する。

コンデンサ４００の一方の対向電極を構成する第１内部導体４０５は、第１外部導体層４０２を介して第１端子４１０に接続されている。また、コンデンサ４００の他方の対向電極を構成する第２内部導体４０６は、第２外部導体層４０３及び表面配線４１３を介して第２端子４１１に接続されている。表面配線４１３は、コンデンサ４００の裏面（第２保護層４０９側）からコンデンサ４００の側面を経由して表面（第１保護層４０８側）に至るように形成されている。

このような構成によっても、第１端子４１０及び第２端子４１１をコンデンサ４００の同一面に配置することは可能である。しかしながら、コンデンサ４００のような構成では、裏面から表面に至る表面配線４１３が相応の長さを有するため、第２端子４１１が裏面に配置される場合に比べてＥＳＲ(Equivalent Series Resistance；等価直列抵抗)が大きくなってしまう。

また、コンデンサ４００の側面に表面配線４１３が配置されるため、第２端子４１１が裏面に配置される場合に比べてコンデンサ４００の実装面積がより大きくなる。さらに、コンデンサ４００はその製造過程において個々のコンデンサ４００の側面に表面配線４１３を形成する工程が必要となり、コンデンサ１００のように最終工程において個々のコンデンサ１００を分離する製造方法を採用することが不可能である。

これに対し、本実施形態に係るコンデンサ１００は、コンデンサ４００の場合と比べて第２外部導体層１０３から第２端子１１１に至る距離が短く、ＥＳＲを低減することが可能である。また、コンデンサ１００の側面に形成される表面配線が不要であり、実装面積を最小限とすることが可能である。

さらに、第２外部導体層１０３と第２端子１１１が、複数の小径の第３内部導体１０７によって接続されているため、コンデンサ１００に高周波電流を印加した際に生じる表皮効果（交流抵抗の増大）を無視することが可能である。また、コンデンサ１００は、上述した製造方法のように、複数のコンデンサ１００の構成を同一プロセスによって形成させた後、個々のコンデンサ１００に分離する製造方法を採用することが可能であり、ウェハ単位で製造することが可能である。即ち、コンデンサ１００は量産に適した構造を有するものである。

［変形例］
図２０及び図２１は、本実施形態の変形例に係るコンデンサ１００の断面図である。図２０に示すコンデンサ１００は、第１端子１１０及び第２端子１１１がコンデンサ１００の側面に延伸されている。図２１に示すコンデンサ１００は、第３内部導体１０７及び第３外部導体層１０４がコンデンサ１００の周縁近傍に配置され、第２端子１１１に接続されている。このような構成を有するコンデンサ１００も、第１端子１１０及び第２端子１１１がコンデンサ１００の同一面に配置され、上述のような効果を有する。

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。

１００…コンデンサ
１０１…誘電体層
１０１ａ…貫通孔
１０１ｂ…第１の面
１０１ｃ…第２の面
１０２…第１外部導体層
１０３…第２外部導体層
１０４…第３外部導体層
１０５…第１内部導体
１０６…第２内部導体
１０７…第３内部導体
１０８…第１保護層
１０８ａ…第１開口
１０８ｂ…第２開口
１０９…第２保護層
１１０…第１端子
１１１…第２端子
１１２…内部絶縁体

Claims (4)

1. 第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面と、前記第１の面と前記第２の面に連通する複数の貫通孔とを有する誘電体層と、
   前記第１の面の一部に配設された第１の外部導体層と、
   前記第２の面に配設され第２の外部導体層と、
   前記第１の面の他の一部に配設された第３の外部導体層と、
   前記複数の貫通孔の一部の貫通孔に収容され、前記第１の外部導体層に接続する第１の内部導体と、
   前記複数の貫通孔の他の一部の貫通孔に収容され、前記第２の外部導体層に接続する第２の内部導体と、
   前記複数の貫通孔のさらに他の一部の貫通孔に収容され、前記第２の外部導体層及び前記第３の外部導体層に接続する第３の内部導体と
   を具備するコンデンサ。
2. 請求項１に記載のコンデンサであって、
   前記第１の外部導体層及び前記第３の外部導体層を被覆する第１の保護層と、
   前記第２の外部導体層を被覆する第２の保護層と、
   前記第１の保護層に配設され、前記第１の外部導体層に接続する第１の端子と、
   前記第１の保護層に配設され、前記第２の外部導体層に接続する第２の端子と
   をさらに具備するコンデンサ。
3. 請求項２に記載のコンデンサであって、
   前記第１の保護層には、前記第１の外部導体層に連通する第１の開口と、前記第３の外部導体層に連通する第２の開口が設けられ、
   前記第１の端子は、前記第１の開口を介して前記第１の外部導体層に接続し、
   前記第２の端子は、前記第２の開口を介して前記第３の外部導体層に接続する
   コンデンサ。
4. 請求項３に記載のコンデンサであって、
   前記誘電体層は、酸化アルミニウムからなる
   コンデンサ。

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