JP2015192083A

JP2015192083A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2015192083A
Application number: JP2014069328A
Authority: JP
Inventors: 秀俊増田; Hidetoshi Masuda
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP6218660B2; WO2015146667A1

Abstract

【課題】誘電体層における水和物の生成による短絡故障の発生を防止することが可能なポーラスコンデンサを提供すること。【解決手段】誘電体層と、貫通孔と、第１の外部電極層と、第２の外部電極層と、第１の内部電極と、第２の内部電極とを具備する。誘電体層は、金属の陽極酸化によって形成されている。貫通孔は、誘電体層の第１の面と、第１の面の反対側の第２の面とを連通する複数の貫通孔である。第１の外部電極層は、第１の面に配設されている。第２の外部電極層は、第２の面に配設され、誘電体層を介して第１の外部電極層と対向する対向領域と、第１の外部電極層と対向しない非対向領域を有する。第１の内部電極は、複数の貫通孔の一部に形成され、第１の外部電極層に接続され、第２の外部電極層と離間している。第２の内部電極は、複数の貫通孔の他の一部に形成され、第２の外部電極層に接続され、第１の外部電極層と離間している。【選択図】図２

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（細孔の貫通孔）構造を形成する性質を利用してポーラス内に内部電極を形成し、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。このようなコンデンサは従来の積層コンデンサより、小型化、低背化が可能であり、高周波化が進む移動通信機器での需要が高まっている。

誘電体の表面及び裏面にはそれぞれ外部導電体が積層され、ポーラス内に形成される内部電極は表面の外部導電体と裏面の外部導電体のいずれか一方に接続される。内部電極と接続されない側の外部導電体との間は、空隙又は絶縁性材料によって絶縁される。これにより内部電極は、誘電体を介して対向する対向電極（正極又は負極）として機能する。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、このような構成を有するポーラスコンデンサが開示されている。いずれの特許文献においても、ポーラス内に内部電極が形成され、内部電極の一端は一方の導電体に接続され、他端は他方の導電体と絶縁されている。

特開４４９３６８６号公報特開２００９−７６８５０号公報

誘電体に酸化アルミニウムを用いるポーラスコンデンサは、湿度環境に暴露されると水和反応が進行し、誘電体を構成する誘電材料が水和物に変質する。水和物は絶縁性に劣るため、外部導電体の周縁部において正負の内部電極をまたぐように水和物が形成されると、誘電体の表裏にそれぞれ積層された外部導電体が互いに導通してしまい、コンデンサの短絡故障を引き起こすという問題がある。

通常、ポーラスコンデンサは、水和物による短絡故障を回避するため、外部導電体より一回り大きい保護層で外部導電体を被覆し、外部導電体の周縁部の誘電体層への湿度の侵入を防ぐ構成となっている。しかしながら、この構成においても、保護層にピンホール等が存在すると、ピンホールから侵入した湿度が外部導電体の周縁部の誘電体に到達し、短絡故障に至るという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、誘電体層における水和物の生成による短絡故障の発生を防止することが可能なポーラス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の内部電極と、第２の内部電極とを具備する。
上記誘電体層は、金属の陽極酸化によって形成され、第１の面と、上記第１の面の反対側の第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面に連通する複数の貫通孔を備える。
上記第１の外部電極層は、上記第１の面に配設されている。
上記第２の外部電極層は、上記第２の面に配設され、上記誘電体層を介して上記第１の外部電極層と対向する対向領域と、上記誘電体層を介して上記第１の外部電極層と対向しない非対向領域を有する。
上記第１の内部電極は、上記複数の貫通孔の一部に形成され、上記第１の外部電極層に接続され、上記第２の外部電極層と離間している。
上記第２の内部電極は、上記複数の貫通孔の他の一部に形成され、上記第２の外部電極層に接続され、上記第１の外部電極層と離間している。

この構成によれば、誘電体層を介して対向する第１内部電極と第２内部電極が、コンデンサの対向電極として機能する。第１内部電極は第１外部電極層に、第２内部電極は第２外部電極層にそれぞれ接続され、これらを介して外部（接続端子等）と接続される。ここで、コンデンサが高湿度環境に暴露されると、誘電材料が水和反応を生じ、水和物が生成する場合がある。水和物は絶縁性に劣るため、外部電極層の周縁部において正負の内部電極をまたぐように水和物が生成すると、誘電体層の表裏にそれぞれ配設された外部電極層が互いに導通してしまい、コンデンサの短絡故障が発生する可能性がある。このような場合であっても、第２外部電極層が、誘電体層を介して、第１外部電極層と対向する領域（対向領域）と対向しない領域（非対向領域）を有する構成にすることで、誘電体層の周縁部で水和物が生成しても、内部電極を介して外部電極層が互いに導通せず、コンデンサの短絡故障を防止することが可能である。

前記第１の外部電極層は、前記誘電体層を介して前記第２の外部電極層と対向する対向領域と、前記誘電体層を介して前記第２の外部電極層と対向しない非対向領域を有していてもよい。

この構成によれば、水和物が形成されても内部電極を介した短絡が発生しない領域が第１の面と第２の面の両面に形成されるため、両面における短絡故障の発生確率を低減することが可能となる。

上記対向領域は、上記非対向領域に囲まれていてもよい。

対向領域が非対向領域に囲まれていると、水和物により第１内部電極と第２内部電極の短絡が発生する領域が誘電体層の第１の面側のみとなる。このため、コンデンサを基板に実装する際に、第１の面側が基板側となるように実装し、アンダーフィルを施すことにより、第１の面側への水分の浸入を防止し、第１の面側における水和物の生成を防止することができる。第２の面側は、上記のように水和物による導通が防止されているため、短絡故障の発生が防止され、コンデンサの信頼性をより高めることが可能である。

上記非対向領域の幅は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。

この構成によれば、非対向領域の幅を０．１μｍ以上１００μｍ以下にすることで、コンデンサの電気容量を確保しつつ、短絡故障する確率を低減させることが可能である。

第１の内部電極と第２の外部電極層の間と、第２の内部電極と第１の外部電極層の間には、絶縁性材料が充填されていてもよい。

この構成によれば、絶縁性材料を充填することによって、第１内部電極と第２外部電極層の間及び第２内部電極と第１外部電極層の間の絶縁を確実にすることが可能である。

上記誘電体層は、陽極酸化されると自己組織化作用によりポーラスを形成する材料からなるものであってもよい。

この構成によれば、材料を陽極酸化することによって、貫通孔（ポーラス）を有する誘電体層を形成することが可能となる。

上記誘電体層は、アルミニウムの陽極酸化により形成された酸化アルミニウムからなるものであってもよい。

アルミニウムを陽極酸化すると生じる酸化アルミニウムは、酸化の過程において自己組織化作用による貫通孔を生じる。即ち、アルミニウムを陽極酸化することによって、貫通孔を有する誘電体層を形成することが可能である。

本発明によれば、誘電体層における水和物の生成による短絡故障の発生を防止することが可能なポーラスコンデンサを提供することが可能である。

本発明に係るコンデンサの斜視図である。同コンデンサの断面図である。同コンデンサが備える誘電体層の斜視図である。同コンデンサが備える誘電体層の断面図である。同コンデンサの構成の一部を示す断面図である。同コンデンサの構成の一部を示す斜視図である。同コンデンサの構成の一部を示す断面図である。同コンデンサの構成の一部を示す断面図である。同コンデンサの構成の一部を示す斜視図である。同コンデンサの構成の一部を示す斜視図である。同コンデンサの構成の一部を示す断面図である。同コンデンサの構成の一部を示す平面図である。同コンデンサの構成の一部を示す平面図である。同コンデンサにおける構成のバリエーションを示す模式図である。同コンデンサにおける構成のバリエーションを示す模式図である。同コンデンサにおける構成のバリエーションを示す模式図である。同コンデンサにおける構成のバリエーションを示す模式図である。本発明の比較例に係るコンデンサの断面図である。同コンデンサの拡大斜視図である。同コンデンサの拡大斜視図である。同コンデンサの構成の一部を示す断面図である。本発明に係るコンデンサの拡大斜視図である。同コンデンサの構成の一部を示す断面図である。同コンデンサの構成の一部を示す断面図である。同コンデンサにおける実装態様を示す模式図である。同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。同コンデンサの製造プロセスを示す模式図である。

［コンデンサの構成］
図１は、本実施形態に係るコンデンサ１００の斜視図であり、図２はコンデンサ１００の断面図である。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内部電極１０２、第２内部電極１０３、第１外部電極層１０４、第２外部電極層１０５、第１保護層１０６、第２保護層１０７、第１外部端子１１４及び第２外部端子１１５を具備する。

誘電体層１０１は、コンデンサ１００の誘電体として機能する。図３は、誘電体層１０１の斜視図であり、図４は誘電体層１０１の断面図である。誘電体層１０１は、誘電性材料であって、自己組織化によってポーラス（細孔）を形成する材料を利用することができる。このような材料としては、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を挙げることができる。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３及び図４に示すように、誘電体層１０１には、複数の貫通孔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、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３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。また、貫通孔１０１ａは分岐を有してもよく、隣接する貫通孔１０１ａと合流していてもよい。また、誘電体層１０１において第１の面１０１ｂ及び第２の面１０１ｃに対する側面を側面１０１ｄとする。

第１内部電極１０２は、コンデンサ１００の一方の対向電極として機能する。図５は、コンデンサ１００の一部の構成を示す断面図である。第１内部電極１０２は導電性材料、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ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。

第１内部電極１０２は、図５に示すように、第１外部電極層１０４に接続され、第２外部電極層１０５とは離間して形成されている。第１内部電極１０２と第２外部電極層１０５の間には、同図に示すように絶縁性材料からなる絶縁体１０２ａが形成されている。また、絶縁体１０２ａは第１内部電極１０２と第２外部電極層１０５の間に設けられた空隙であってもよい。

ここで、第１内部電極１０２は、その全てが第１外部電極層１０４に接続されているのではなく、第１の面１０１ｂにおいて第１外部電極層１０４が配設されていない領域に位置する第１内部電極１０２は、第１外部電極層１０４とは接続されない。第１外部電極層１０４の配設領域については後述する。

第２内部電極１０３は、コンデンサ１００の他方の対向電極として機能する。第２内部電極１０３は導電性材料、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ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。

第２内部電極１０３は、図５に示すように、第２外部電極層１０５に接続され、第１外部電極層１０４とは離間して形成されている。第２内部電極１０３と第１外部電極層１０４の間には、同図に示すように絶縁性材料からなる絶縁体１０３ａが形成されている。また、絶縁体１０３ａは、第２内部電極１０３と第１外部電極層１０４の間に設けられた空隙であってもよい。

ここで、第２内部電極１０３は、その全てが第２外部電極層１０５に接続されているのではなく、第２の面１０１ｃにおいて第２外部電極層１０５が配設されていない領域に位置する第２内部電極１０３は、第２外部電極層１０５とは接続されない。第２外部電極層１０５の配設領域については後述する。

第１内部電極１０２と第２内部電極１０３は、図５では交互に配列するように表されて
いるが、必ずしも交互でなくてもよく、ランダムに配列されてもよい。第１内部電極１０
２と第２内部電極１０３が誘電体層１０１を介して対向配置されていれば、コンデンサが
構成されるためである。第１内部電極１０２と第２内部電極１０３の数は同等でなくても
よいが、同等とするほうがコンデンサの容量が大きくなり、好適である。

第１外部電極層１０４は、図５に示すように、第１の面１０１ｂ上に配設される。第１外部電極層１０４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外部電極層１０４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外部電極層１０４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。

図２に示すように、第１外部電極層１０４は、第１内部電極１０２と第１外部端子１１４を電気的に接続する。図６は第１外部電極層１０４を示す斜視図である。第１外部電極層１０４は、図５及び図６に示すように、少なくとも第１の面１０１ｂに配設されていればよく、第１の面１０１ｂの全部を覆う構成でなくてもよい。

第２外部電極層１０５は、図５に示すように、第２の面１０１ｃ上に配設される。第２外部電極層１０５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２外部電極層１０５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２外部電極層１０５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。

図２に示すように、第２外部電極層１０５は、第２内部電極１０３と第２外部端子１１５を電気的に接続する。図７は第２外部電極層１０５を示す斜視図である。第２外部電極層１０５は、図５及び図７に示すように、少なくとも第２の面１０１ｃに配設されていればよく、第２の面１０１ｃの全部を覆う構成でなくてもよい。

ここで、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５は、互いに完全に対向しておらず、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層のそれぞれの一部領域は、互いに対向していない。この第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の配設領域については後述する。

第１保護層１０６は、図２に示すように、第１外部電極層１０４を被覆し、第１外部電極層１０４と第２外部端子１１５とを絶縁する。図８は、コンデンサ１００の一部の構成を示す断面図であり、図９は第１保護層１０６を示す斜視図である。第１保護層１０６は、第１の面１０１ｂ上に配設され、さらに第１外部電極層１０４上に配設されている。第１保護層１０６には、図８及び図９に示すように、第１外部電極層１０４上において開口１０６ａが形成され、開口１０６ａから第１外部電極層１０４が露出するように構成されている。開口１０６ａの形状や大きさ、数は特に限定されない。

第２保護層１０７は、図２に示すように、第２外部電極層１０５を被覆し、第２外部電極層１０５と第１外部端子１１４とを絶縁する。図１０は、第２保護層１０７を示す斜視図である。第２保護層１０７は、第２の面１０１ｃ上に配設され、さらに第２外部電極層１０５上に配設されている。第２保護層１０７には、図８及び図１０に示すように、第２外部電極層１０５上において開口１０７ａが形成され、開口１０７ａから第２外部電極層１０５が露出するように構成されている。開口１０７ａの形状や大きさ、数は特に限定されない。

第１保護層１０６及び第２保護層１０７は、絶縁性材料からなり、特に耐湿性に優れた
材料が好適である。耐湿性の指標として、吸湿性が２％以下、透湿性が１μｍ厚さあたり
１ｍｇ／ｍｍ^２以下であるものが好適である。このような材料としては、エポキシ樹脂、
シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂又はポリオレフィン樹脂を挙げることができる。

第１外部端子１１４は、第１内部電極１０２の端子として機能する。第１外部端子１１４は、図１及び図２に示すように、第１保護層１０６、第２保護層１０７及び第１外部電極層１０４上に配設され、かつ、第１保護層１０６と第２保護層１０７の間で側面１０１ｄ上に配設されている。第１外部端子１１４は、第１外部電極層１０４を介して第１内部電極１０２と電気的に接続されており、即ち、第１内部電極１０２と外部とを接続する端子として機能する。

第２外部端子１１５は、第２内部電極１０３の端子として機能する。第２外部端子１１５は、図１及び図２に示すように、第１保護層１０６、第２保護層１０７及び第２外部電極層１０５上に配設され、かつ、第１保護層１０６と第２保護層１０７との間で側面１０１ｄ上に配設されている。第２外部端子１１５は、第２外部電極層１０５を介して第２内部電極１０３と電気的に接続されており、即ち、第２内部電極１０３とを接続する端子として機能する。

コンデンサ１００は以上のような構成を有する。なお、上述のように、コンデンサ１００は誘電体層１０１を介して第１内部電極１０２と第２内部電極１０３が対向し、コンデンサを形成する。即ち、第１内部電極１０２と第２内部電極１０３は、コンデンサの対向電極として機能する。なお、第１内部電極１０２と第２内部電極１０３はどちらが正極であってもよい。第１内部電極１０２は第１外部電極層１０４を介して、第２内部電極１０３は第２外部電極層１０５を介して、それぞれ外部の配線や端子等と接続される。

［第１外部電極層及び第２外部電極層の配設領域について］
本実施形態に係るコンデンサが有する第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の配設領域について説明する。

上述のように、第１外部電極層１０４と第２外部電極層１０５は、誘電体層１０１を介して互いに対向しない領域を有する。図１１はコンデンサ１００の一部の構成を示す断面図であり、図１２は、コンデンサ１００を第２の面１０１ｃ側から見た一部の構成を示す平面図である。

これらの図に示すように、第１外部電極層１０４と第２外部電極層１０５は、サイズが同等であり、誘電体層１０１を介して完全には対向せず、層面方向（厚みに直交する方向）にずれて配設されているものとすることができる。これにより、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５には対向領域と非対向領域が形成されている。

図１３は第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５における対向領域及び非対向領域を示す模式図である。同図に示すように第１外部電極層１０４には、第２外部電極層１０５に対向する領域である対向領域Ｌ１と第２外部電極層１０５に対向しない領域である非対向領域Ｌ２が形成されている。また、第２外部電極層１０５には、第１外部電極層１０４に対向する領域である対向領域Ｌ３と第１外部電極層１０４に対向しない領域である非対向領域Ｌ４が形成されている。

ここで、図１１に示すように、対向領域Ｌ１内に形成された第２内部電極１０３は、第２外部電極層１０５に接続され、非対向領域Ｌ２内に形成された第２内部電極１０３は、第２外部電極層１０５に接続されない。また、対向領域Ｌ３内に形成された第１内部電極１０２は、第１外部電極層１０４に接続され、非対向領域Ｌ４内に形成された第１内部電極１０２は、第１外部電極層１０４に接続されないものとすることができる。

図１３に示すように、非対向領域Ｌ２は第１外部電極層１０４の長辺と短辺のそれぞれ一辺ずつに沿って設けられ、非対向領域Ｌ４は、第２外部電極層１０５の長辺と短辺のそれぞれ一辺ずつに沿って設けられるものとすることができる。同図に示すように、非対向領域Ｌ２の幅（対向領域Ｌ１の周縁と非対向領域Ｌ２の周縁の距離）を幅Ｄ１及び幅Ｄ２とし、非対向領域Ｌ４の幅（対向領域Ｌ３の周縁と非対向領域ＬＬ４の周縁の距離）を幅Ｄ３及び幅Ｄ４とする。なお、幅Ｄ１乃至幅Ｄ４は互いに同一でもよく、異なっていてもよい。幅Ｄ１乃至幅Ｄ４は、特に限定されないが、０．１μｍ以上１００μｍ以下が好適である。

なお、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の配設領域は上述のものに限られない。図１４乃至図１７は、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の配設領域のバリエーションを示す模式図である。図１４（ａ）乃至図１７（ａ）は各コンデンサ１００の断面図であり、図１４（ｂ）乃至図１７（ｂ）はそれぞれの断面図に対応する平面図である。なお、各平面図はコンデンサ１００を第２の面１０１ｂ側から見た図である。

例えば、図１４に示すように、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５はサイズが同等であり、層面方向の一方向にずれて配設されていてもよい。これにより、非対向領域Ｌ２は対向領域Ｌ１の一つの短辺に沿って設けられ、非対向領域Ｌ４は、対向領域Ｌ３の一つの短辺にそって設けられるものとすることができる。

あるいは、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５は、互いにサイズが異なっていてもよい。例えば、図１５に示すように第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５は、長辺及び短辺の長さが異なっていてもよい。これにより、非対向領域Ｌ２は対向領域Ｌ１の長辺に沿って設けられ、非対向領域Ｌ４は対向領域Ｌ３の長辺に沿って設けられるものとすることができる。

また、図１６に示すように、第２外部電極層１０５は全辺が第１外部電極層１０４より大きく、厚み方向から見て第２外部電極層１０５の全辺と第１外部電極層の全辺は離間していてもよい。これにより、対向領域Ｌ３は非対向領域Ｌ４に囲まれ、第１外部電極層１０４は非対向領域Ｌ２を有しないものとすることができる。

さらに、図１７に示すように、第２外部電極層１０５は全辺が第１外部電極層１０４より大きく、厚み方向から見て第２外部電極層１０５の長辺及び短辺のそれぞれ一辺ずつと、第１外部電極層１０４の長辺及び短辺のそれぞれ一辺ずつは離間していてもよい。これにより、非対向領域Ｌ４は対向領域Ｌ３の短辺及び長辺のそれぞれ一辺に沿って設けられ、第１外部電極層１０４は非対向領域Ｌ２を有しないものとすることができる。

これらの各構成においても、非対向領域Ｌ２の幅と非対向領域Ｌ４の幅（図１３参照）は特に限定されないが、０．１μｍ以上１００μｍ以下が好適である。なお、上記のように第１外部電極層１０４において非対向領域Ｌ２が存在しない場合もある。

第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の構成はここに示すものに限られず、少なくとも第２外部電極層１０５が対向領域Ｌ３及び非対向領域Ｌ４を有するものであればよい。第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の形状も矩形に限られず、円形や楕円形、多角形状であってもよい。

［コンデンサの効果］
コンデンサ１００の効果について、比較例を用いて説明する。図１８は、比較例に係るコンデンサ２００の断面図である。同図に示すように、コンデンサ２００は、誘電体層２０１、第１内部電極２０２、第２内部電極２０３、第１外部電極層２０４、第２外部電極層２０５、第１保護層２０６、第２保護層２０７、第１外部端子２１４及び第２外部端子２１５を備える。また、第１内部電極２０２と第２外部電極層２０５の間には絶縁体２０２ａが充填され、第２内部電極２０３と第１外部電極層２０４の間には絶縁体２０３ａが充填されている。

誘電体層２０１には、図１８に示すように、第１の面２０１ａに第１外部電極層２０４が配設され、第２の面２０１ｂに第２外部電極層２０５が配設されている。第１外部電極層２０４及び第２外部電極層２０５はサイズが同等であり、誘電体層２０１を介して、互いに完全に対向する構成となっている。

図１９及び図２０は、コンデンサ２００の、第１外部電極層２０４及び第２外部電極層２０５の周縁部の拡大図であり、誘電体層２０１が第１外部電極層２０４及び第２外部電極層２０５の周縁部近傍で切断された状態を示す図である。なお、両図において第１保護層２０６、第２保護層２０７、第１外部端子２１４及び第２外部端子２１５は図示を省略する。

ここで、コンデンサ２００が湿度環境に暴露されると、誘電体層２０１において水和反応が発生し、ベーマイト等の水和物が生成する。誘電体層２０１は第１保護層２０６及び第２保護層２０７によって被覆されているが、第１保護層２０６及び第２保護層２０７にピンポールが存在すると、水分が誘電体層２０１に到達するおそれがある。

誘電体層２０１の第１の面２０１ａ及び第２の面２０１ｂには第１外部電極層２０４及び第２外部電極層２０５が形成されているため、浸入した水分は第１外部電極層２０４及び第２外部電極層２０５の周縁部に到達する。

これにより、例えば、図１９に示すように、誘電体層２０１における第１外部電極層２０４の周縁部に水和物Ｗが形成される。水和物Ｗは絶縁性に劣るため、第１内部電極２０２及び第２内部電極２０３をまたいで形成されると、図２０に示すように、第１内部電極２０２及び第２内部電極２０３が電気的に接続される。したがって、第１内部電極２０２に接続された第１外部電極層２０４と第２内部電極２０３に接続された第２外部電極層２０５が互いに導通（図中、導通経路Ｄ）し、短絡故障を引き起こすおそれがある。

このような水和物による短絡故障は、第１外部電極層２０４の周縁部の、誘電体層２０１を介した反対側に第２外部電極層２０５が存在するために発生する。なお、ここでは第１外部電極層２０４の周縁部について説明したが、誘電体層２０１の反対側である第２外部電極層２０５の周縁部についても同様に水和物による短絡故障が発生するおそれがある。

図２１は、誘電体層２０１、第１内部電極２０２、第２内部電極２０３、第１外部電極層２０４及び第２外部電極層２０５の模式図である。同図において、第１外部電極層２０４と第２外部電極層２０５の周縁部であって、誘電体層２０１を介して反対側に第１外部電極層２０４又は第２外部電極層２０５が存在する領域を黒矢印で示す。なお、この領域は、第１外部電極層２０４及び第２外部電極層２０５の周縁に沿った領域である。黒矢印で示す領域に水和物が発生すると、第１外部電極層２０４及び第２外部電極層２０５において短絡故障が発生するおそれがある。以下、この領域を短絡発生領域Ｔ１とする。

ここで、本実施形態に係るコンデンサ１００は、上述のように、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の少なくとも一方は対向領域及び非対向領域を有しており、即ち第１外部電極層１０４と第２外部電極層１０５は誘電体層１０１を介して互いに完全に対向せず、層面方向（厚みに直交する方向）にずれて配設されている。

図２２は、コンデンサ１００の、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の周縁部の拡大図であり、誘電体層１０１が第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の周縁部近傍で切断された状態を示す図である。図２２（ａ）は第１の面１０１ｂ側からみた図、図２２（ｂ）は第２の面１０１ｃ側からみた図である。なお、同図において第１保護層１０６、第２保護層１０７、第１外部端子１１４及び第２外部端子１１５は図示を省略する。上述のように、第１外部電極層１０４と第２外部電極層１０５は完全には対向しておらず、第１外部電極層１０４は対向領域Ｌ１と非対向領域Ｌ２を有している。なお、第２外部電極層１０５は同図に示す範囲おいては、対向領域Ｌ３のみが表されている。

これにより、比較例と同様に第１外部電極層１０４の周縁部の誘電体層１０１において水和物Ｗが形成され、第１内部電極１０２及び第２内部電極１０３が水和物Ｗを介して電気的に接続されても、第１外部電極層１０４と第２外部電極層１０５は電気的に接続されない。第１外部電極層１０４の非対向領域Ｌ２において、第２内部電極１０３は、第２外部電極層１０５に接続されていないからである（図１１参照）。

図２３は誘電体層１０１、第１内部電極１０２、第２内部電極１０３、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の模式図である。同図において、第１外部電極層１０４と第２外部電極層１０５の周縁部であって、誘電体層１０１を介して反対側に第１外部電極層１０４又は第２外部電極層１０５が存在する領域を黒矢印で示す。なお、この領域は、第１外部電極層１０４の対向領域Ｌ１の周縁及び第２外部電極層１０５の対向領域Ｌ３の周縁に沿った領域である。以下、この領域を短絡発生領域Ｔ１とする。

また、第１外部電極層１０４と第２外部電極層１０５の周縁部であって、誘電体層１０１を介して反対側に第１外部電極層１０４又は第２外部電極層１０５が存在しない領域を白矢印で示す。なお、この領域は、第１外部電極層１０４の非対向領域Ｌ２及び第２外部電極層１０５の非対向領域Ｌ４の周縁に沿った領域である。以下、この領域を短絡防止領域Ｔ２とする。

短絡発生領域Ｔ１に水和物が発生すると、上述にように、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５において短絡故障が発生するおそれがある。しかしながら、短絡防止領域Ｔ２に水和物が発生した場合は、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５において短絡故障を引き起こすおそれがない。図２３に示すように、第１外部電極層１０４の非対向領域Ｌ２において、第２内部電極１０３は、第２外部電極層１０５に接続されていないからである。また、第２外部電極層１０５の非対向領域Ｌ４において、第１内部電極１０２は、第１外部電極層１０４に接続されていないからである。

このように本実施形態に係るコンデンサ１００においては、第１外部電極層１０４が対向領域Ｌ１及び非対向領域Ｌ２を有し、第２外部電極層１０５が対向領域Ｌ３及び非対向領域Ｌ４を有する。このため、誘電体層１０１に水和物が形成されても、比較例に係るコンデンサ２００よりも短絡故障が発生する確率を低減させることが可能である。

さらに、図１６に示すように、第２外部電極層１０５において、対向領域Ｌ３は、非対向領域Ｌ４に囲まれているものとすることができる。図２４はこの場合のコンデンサ１００における誘電体層１０１、第１内部電極１０２、第２内部電極１０３、第１外部電極層１０４及び第２外部電極層１０５の模式図である。

この場合、第２外部電極層１０５の周縁部は全周にわたって、誘電体層１０１を介した反対側に第１外部電極層１０４が存在しない。このため、同図に示すように、第２外部電極層１０５の周縁部の全周が短絡防止領域Ｔ２となる。また、第１外部電極層１０４の周縁部は全周にわたって、誘電体層１０１を介した反対側に第２外部電極層１０５が存在する。このため、同図に示すように、第１外部電極層１０４の周縁部の全周が短絡発生領域Ｔ１となる。

即ちこの構成では、コンデンサ１００の一面（第１の面１０１ｂ側）のみに短絡発生領域Ｔ１が存在する。ここで、コンデンサ１００を基板に実装する際に、当該面を実装基板側とすることができる。図２５は、この場合におけるコンデンサ１００の実装態様を示す模式図である。

同図に示すように、コンデンサ１００を実装基板Ｂに実装する際、第１の面１０１ｂ側を実装基板Ｂ側として実装することにより、コンデンサ１００の第１の面１０１ｂ側はアンダーフィルＵで被覆される。これにより、第１の面１０１ｂ側への水分の浸入をアンダーフィルＵによって防止することが可能となり、水和物の形成を防止することが可能である。上記のように第２の面１０１ｃ側には、短絡防止領域Ｔ２のみが存在するため、水和物が形成されても短絡故障を防止することが可能である。

［コンデンサの製造方法］
本実施形態に係るコンデンサ１００の製造方法について説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり、コンデンサ１００は、以下に示す製造方法とは異なる製造方法によって製造することも可能である。図２６乃至図３２は、コンデンサ１００の製造プロセスを示す模式図である。

図２６（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）からなるものとする場合、基材３０１はその酸化前の金属（例えばアルミニウム）である。

例えば１５℃〜２０℃に調整されたシュウ酸（０．１ｍｏｌ／ｌ）溶液中で基材３０１を陽極として電圧を印加すると、図２６（ｂ）に示すように基材３０１が酸化（陽極酸化）され、基材酸化物３０２が形成される。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成長する。

なお、陽極酸化の前に基材３０１に規則的なピット（凹部）を形成しておき、このピットを基点として孔Ｈを成長させてもよい。このピットの配置により孔Ｈの配列を制御することが可能となる。ピットは、例えば基材３０１にモールド（型）を押圧することによって形成することが可能である。

陽極酸化の開始から所定時間経過後、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２６（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速度が非常に遅くなる。以下、孔の形成速度が遅くなった孔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２６（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２６（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のピッチ変換が十分に完了しつつ、２段階目の電圧印加によって底部に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。

続いて、図２７（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２７（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Ｈ２が裏面３０２ｂに連通し、孔Ｈ１は裏面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、図２７（ｃ）に示すように、表面３０２ａに導電性材料からなる第１導体層３０３を成膜する。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成膜することが可能である。

続いて、図２８（ａ）に示すように、孔Ｈ２内に第１メッキ導体Ｍ１を埋め込む。第１メッキ導体Ｍ１は、第１導体層３０３をシード層として基材酸化物３０２に電解メッキを施すことによって埋め込むことが可能である。孔Ｈ１にはメッキ液が侵入しないため、孔Ｈ１内には第１メッキ導体Ｍ１は形成されない。

続いて、図２８（ｂ）に示すように、基材酸化物３０２を裏面３０２ｂから所定の厚さで再度除去する。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、図２８（ｃ）に示すように、孔Ｈ１内に第２メッキ導体Ｍ２を埋め込み、同時に孔Ｈ２内に第３メッキ導体Ｍ３を埋め込む

第２メッキ導体Ｍ２及び第３メッキ導体Ｍ３は、第１導体層３０３をシード層として基材酸化物３０２に電解メッキを施すことによって埋め込むことが可能である。この際、孔Ｈ２には、先の工程によって第１メッキ導体Ｍ１が形成されているため、第３メッキ導体Ｍ３の先端は第２メッキ導体Ｍ２の先端より突出する。以下、第１メッキ導体Ｍ１及び第３メッキ導体Ｍ３を第１内部導体３０４とし、第２メッキ導体Ｍ２を第２内部導体３０５とする。

続いて、図２９（ａ）に示すように、基材酸化物３０２を裏面３０２ｂから所定の厚さで再度除去する。これは、機械研磨等によってすることができる。この際、第１内部導体３０４が裏面３０２ｂに露出し、第１内部導体３０５が裏面３０２ｂに露出しない程度の厚さで基材酸化物３０２を除去する。

続いて、図２９（ｂ）に示すように、孔Ｈ１の空隙に絶縁体３０６を埋め込む。絶縁体３０６は当該空隙に任意の絶縁性材料を充填することによって埋め込むことが可能である。

続いて、図２９（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３０７を成膜する。第２導体層３０７は、スパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって成膜することが可能である。

続いて、図３０（ａ）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３０（ｂ）に示すように、第２導体層３０７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１内部導体３０４は第２導体層３０７に導通しているため、電解エッチングによりエッチングされる。これにより、孔Ｈ２において第１内部導体３０４が除去された空隙が形成される。一方、第２内部導体３０５は第２導体層３０７と絶縁されているため、電解エッチングによりエッチングされない。

続いて、図３０（ｃ）に示すように、孔Ｈ２の空隙に絶縁体３０８を埋め込む。絶縁体３０８は当該空隙に任意の絶縁性材料を充填することによって埋め込むことが可能である。

続いて、図３１（ａ）に示すように、導電性材料からなる第３導体層３０９を表面３０２ａに成膜する。第３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成膜することが可能である。

続いて、図３１（ｂ）に示すように、第２導体層３０７を除去する。第２導体層３０７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３１（ｃ）に示すように、導電性材料からなる第４導体層３１０を裏面３０２ｂに成膜する。この際、第４導体層３１０は、第３導体層３０９に対して、層面方向にずらして成膜するものとすることができる。これにより、第４導体層３１０には、基材酸化物３０２を介して第３導体層３０９と対向する領域である対向領域Ｌ３と対向しない領域である非対向領域Ｌ４が形成される。また、第３導体層３０９にも、基材酸化物３０２を介して第４導体層３１０と対向する領域である対向領域Ｌ１と対向しない領域である非対向領域Ｌ２が形成される。

続いて、図３２（ａ）に示すように、第３導体層３０９上に第１保護層３１１を配設し、第４導体層３１０上に第２保護層３１２を配設する。第１保護層３１１及び第２保護層３１２は、第３導体層３０９上及び第４導体層３１０上に樹脂材料を塗布し、フォトリソグラフィ等によってパターニングすることにより形成することが可能である。パターニングの際に第１保護層３１１に第３導体層３０９が露出する開口部３１１ａを形成し、第２保護層３１２に第４導体層３１０が露出する開口部３１２ａを形成する。

続いて、図３２（ｂ）に示すように、側面３０２ｃ、第３導体層３０９、第１保護層３１１及び第２保護層３１２上に第１外部導体３１３を配設する。また、側面３０２ｃ、第４導体層３１０、第１保護層３１１及び第２保護層３１２上に第２外部導体３１４を配設する。

第１外部導体３１３及び第２外部導体３１４は、表面３０２ａ、側面３０２ｃ及び裏面３０２ｂ上に金属材料を塗布し、フォトリソグラフィ等によってパターニングすることにより形成することが可能である。パターニングの際に金属材料が分離されることで、第１外部導体３１３及び第２外部導体３１４が形成される。

コンデンサ１００は以上のようにして製造することが可能である。なお、基材酸化物３０２は誘電体層１０１に、第２内部導体３０５は第１内部電極１０２に、第１内部導体３０４は第２内部電極１０３にそれぞれ対応する。第３導体層３０９は第１外部電極層１０４に、第４導体層３１０は第２外部電極層１０５に、第１保護層３１１は第１保護層１０６に、第２保護層３１２は第２保護層１０７に、第１外部導体３１３は第１外部端子１１４に、第２外部導体３１４は第２外部端子１１５にそれぞれ対応する。

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内部電極
１０３…第２内部電極
１０４…第１外部電極層
１０５…第２外部電極層
Ｌ１，Ｌ３…対向領域
Ｌ２，Ｌ４…非対向領域

Claims

金属の陽極酸化によって形成され、第１の面と、前記第１の面と反対側の第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面に連通する複数の貫通孔を備える誘電体層と、
前記第１の面に配設された第１の外部電極層と、
前記第２の面に配設された第２の外部電極層であって、前記誘電体層を介して前記第１の外部電極層と対向する対向領域と、前記誘電体層を介して前記第１の外部電極層と対向しない非対向領域を有する第２の外部電極層と、
前記複数の貫通孔の一部に形成され、前記第１の外部電極層に接続され、前記第２の外部電極層と離間する第１の内部電極と、
前記複数の貫通孔の他の一部に形成され、前記第２の外部電極層に接続され、前記第１の外部電極層と離間する第２の内部電極と
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、
前記第１の外部電極層は、前記誘電体層を介して前記第２の外部電極層と対向する対向領域と、前記誘電体層を介して前記第２の外部電極層と対向しない非対向領域を有する
コンデンサ。
請求項１に記載のコンデンサであって、
前記対向領域は、前記非対向領域に囲まれている
コンデンサ。
請求項１に記載のコンデンサであって、
前記非対向領域の幅は０．１μｍ以上１００μｍ以下である
コンデンサ。
請求項２又は３に記載のコンデンサであって、
前記第１の内部電極と前記第２の外部電極層の間と、前記第２の外部電極層と前記第１の外部電極層の間には、絶縁性材料が充填されている
コンデンサ。
請求項４に記載のコンデンサであって、
前記誘電体層は、陽極酸化されると自己組織化作用によりポーラスを形成する材料からなる
コンデンサ。
請求項５に記載のコンデンサであって、
前記誘電体層は、アルミニウムの陽極酸化により形成された酸化アルミニウムからなる
コンデンサ。