JP2016004827A - Capacitor, circuit module, and mobile communication equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポーラスコンデンサ並びにポーラスコンデンサを備える回路モジュール及び移動体通信機器に関する。 The present invention relates to a porous capacitor, a circuit module including the porous capacitor, and a mobile communication device.
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構造(細孔の貫通孔)を形成する性質を利用して貫通孔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。ポーラス構造は、金属に陽極酸化処理を施すことによって、自己組織化作用により形成することができる。 In recent years, a porous capacitor has been developed as a new type of capacitor. Porous capacitors use a property that a metal oxide formed on a metal surface such as aluminum forms a porous structure (through-hole of pores), and forms an internal electrode in the through-hole. As a capacitor. The porous structure can be formed by self-organizing action by anodizing the metal.
誘電体の表面及び裏面にはそれぞれ導電体が積層され、貫通孔内に形成される内部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。内部電極と接続されない側の導電体との間は、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。 Conductors are stacked on the front and back surfaces of the dielectric, and the internal electrode formed in the through hole is connected to either the front or back conductor. A gap or an insulating material is used to insulate between the internal electrode and the conductor not connected. Thereby, an internal electrode functions as a counter electrode (a positive electrode or a negative electrode) which opposes via a dielectric.
例えば、特許文献1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、貫通孔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。
For example,
ここで、ポーラスコンデンサの耐電圧及び静電容量は、対向する内部電極の間隔、即ち隣接する貫通孔の間隔によって影響を受ける。間隔を大きくすると耐電圧が大きくなる一方、静電容量は小さくなる。間隔を小さくすると耐電圧は小さくなり、静電容量は大きくなる。ポーラス構造を形成するためには、自己組織化作用によって形成される貫通孔を十分深くする必要があるが、陽極酸化処理の処理時間を長くすると、貫通孔の間隔が小さくなり、ポーラスコンデンサの耐電圧が不足するおそれがある。 Here, the withstand voltage and capacitance of the porous capacitor are affected by the distance between the opposed internal electrodes, that is, the distance between the adjacent through holes. Increasing the spacing increases the withstand voltage, but decreases the capacitance. When the interval is reduced, the withstand voltage is reduced and the capacitance is increased. In order to form a porous structure, it is necessary to sufficiently deepen the through holes formed by the self-organizing action. However, if the treatment time of the anodizing treatment is increased, the interval between the through holes is reduced, and the resistance of the porous capacitor is reduced. The voltage may be insufficient.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高い耐電圧を有するポーラスコンデンサ並びに同ポーラスコンデンサを備える回路モジュール及び移動体通信機器を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a porous capacitor having a high withstand voltage, a circuit module including the porous capacitor, and a mobile communication device.
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の導体層と、第2の導体層と、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、誘電性材料からなり、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であって、各貫通孔が所定の孔径を有し、各貫通孔が所定の間隔で隣接し、上記間隔の上記孔径に対する比率が1.0以上である複数の貫通孔を備える。
上記第1の導体層は、導電性材料からなり、上記第1の面に配設されている。
上記第2の導体層は、導電性材料からなり、上記第2の面に配設されている。
上記第1の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第1の導体層に接続されている。
上記第2の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第2の導体層に接続されている。
In order to achieve the above object, a capacitor according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer, a first conductor layer, a second conductor layer, a first internal electrode, and a second internal electrode. It has.
The dielectric layer is made of a dielectric material, and has a first surface, a second surface opposite to the first surface, and a plurality of penetrations communicating with the first surface and the second surface. Each of the through holes has a predetermined hole diameter, the through holes are adjacent to each other at a predetermined interval, and the ratio of the interval to the hole diameter is 1.0 or more.
The first conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the first surface.
The second conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the second surface.
The first internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the first conductor layer.
The second internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the second conductor layer.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回路モジュールが備えるコンデンサは、誘電体層と、第1の導体層と、第2の導体層と、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、誘電性材料からなり、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であって、各貫通孔が所定の孔径を有し、各貫通孔が所定の間隔で隣接し、上記間隔の上記孔径に対する比率が1.0以上である複数の貫通孔を備える。
上記第1の導体層は、導電性材料からなり、上記第1の面に配設されている。
上記第2の導体層は、導電性材料からなり、上記第2の面に配設されている。
上記第1の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第1の導体層に接続されている。
上記第2の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第2の導体層に接続されている。
In order to achieve the above object, a capacitor included in a circuit module according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer, a first conductor layer, a second conductor layer, a first internal electrode, and a second And an internal electrode.
The dielectric layer is made of a dielectric material, and has a first surface, a second surface opposite to the first surface, and a plurality of penetrations communicating with the first surface and the second surface. Each of the through holes has a predetermined hole diameter, the through holes are adjacent to each other at a predetermined interval, and the ratio of the interval to the hole diameter is 1.0 or more.
The first conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the first surface.
The second conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the second surface.
The first internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the first conductor layer.
The second internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the second conductor layer.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る移動体通信機器が備えるコンデンサは、誘電体層と、第1の導体層と、第2の導体層と、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、誘電性材料からなり、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であって、各貫通孔が所定の孔径を有し、各貫通孔が所定の間隔で隣接し、上記間隔の上記孔径に対する比率が1.0以上である複数の貫通孔を備える。
上記第1の導体層は、導電性材料からなり、上記第1の面に配設されている。
上記第2の導体層は、導電性材料からなり、上記第2の面に配設されている。
上記第1の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第1の導体層に接続されている。
上記第2の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第2の導体層に接続されている。
In order to achieve the above object, a capacitor included in a mobile communication device according to an aspect of the present invention includes a dielectric layer, a first conductor layer, a second conductor layer, a first internal electrode, 2 internal electrodes.
The dielectric layer is made of a dielectric material, and has a first surface, a second surface opposite to the first surface, and a plurality of penetrations communicating with the first surface and the second surface. Each of the through holes has a predetermined hole diameter, the through holes are adjacent to each other at a predetermined interval, and the ratio of the interval to the hole diameter is 1.0 or more.
The first conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the first surface.
The second conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the second surface.
The first internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the first conductor layer.
The second internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the second conductor layer.
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の導体層と、第2の導体層と、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、誘電性材料からなり、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であって、各貫通孔が所定の孔径を有し、各貫通孔が所定の間隔で隣接し、上記間隔の上記孔径に対する比率が1.0以上である複数の貫通孔を備える。
上記第1の導体層は、導電性材料からなり、上記第1の面に配設されている。
上記第2の導体層は、導電性材料からなり、上記第2の面に配設されている。
上記第1の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第1の導体層に接続されている。
上記第2の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第2の導体層に接続されている。
A capacitor according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer, a first conductor layer, a second conductor layer, a first internal electrode, and a second internal electrode.
The dielectric layer is made of a dielectric material, and has a first surface, a second surface opposite to the first surface, and a plurality of penetrations communicating with the first surface and the second surface. Each of the through holes has a predetermined hole diameter, the through holes are adjacent to each other at a predetermined interval, and the ratio of the interval to the hole diameter is 1.0 or more.
The first conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the first surface.
The second conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the second surface.
The first internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the first conductor layer.
The second internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the second conductor layer.
貫通孔の間隔の、貫通孔の孔径に対する比率を1.0以上とすることにより、コンデンサの耐電圧(絶縁破壊が生じる電圧)を向上させることが可能である。 By setting the ratio of the interval between the through holes to the diameter of the through holes to be 1.0 or more, it is possible to improve the withstand voltage (voltage at which dielectric breakdown occurs) of the capacitor.
上記間隔の上記孔径に対する比率は2.0未満であってもよい。 The ratio of the spacing to the pore diameter may be less than 2.0.
上記比率が2.0以上であると、誘電体層の一定範囲に配置される内部電極(第1の内部電極及び第2の内部電極)の対向面積(即ち、静電容量)が不足し、誘電体層のスペースを有効に利用することができない。したがって、上記比率は2.0未満が好適である。 When the ratio is 2.0 or more, the facing area (that is, the capacitance) of the internal electrodes (first internal electrode and second internal electrode) disposed in a certain range of the dielectric layer is insufficient, The space of the dielectric layer cannot be used effectively. Therefore, the ratio is preferably less than 2.0.
上記間隔は10nm以上であり、上記孔径は200nm以下であってもよい。 The interval may be 10 nm or more, and the pore diameter may be 200 nm or less.
貫通孔の間隔が10nm未満であると、耐電圧が不十分となる。また、孔径が200nmを超えると、誘電体層の一定範囲に配置される内部電極(第1の内部電極及び第2の内部電極)の対向面積(即ち、静電容量)が不足し、誘電体層のスペースを有効に利用することができない。したがって、貫通孔の間隔は10nm以上が好適であり、貫通孔の孔径は200nm以下が好適である。 When the interval between the through holes is less than 10 nm, the withstand voltage becomes insufficient. Further, if the pore diameter exceeds 200 nm, the opposing area (that is, the capacitance) of the internal electrodes (first internal electrode and second internal electrode) arranged in a certain range of the dielectric layer is insufficient, and the dielectric The layer space cannot be used effectively. Accordingly, the interval between the through holes is preferably 10 nm or more, and the hole diameter of the through holes is preferably 200 nm or less.
本発明の一実施形態に係る回路モジュールが備えるコンデンサは、誘電体層と、第1の導体層と、第2の導体層と、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、誘電性材料からなり、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であって、各貫通孔が所定の孔径を有し、各貫通孔が所定の間隔で隣接し、上記間隔の上記孔径に対する比率が1.0以上である複数の貫通孔を備える。
上記第1の導体層は、導電性材料からなり、上記第1の面に配設されている。
上記第2の導体層は、導電性材料からなり、上記第2の面に配設されている。
上記第1の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第1の導体層に接続されている。
上記第2の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第2の導体層に接続されている。
A capacitor included in a circuit module according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer, a first conductor layer, a second conductor layer, a first internal electrode, and a second internal electrode. .
The dielectric layer is made of a dielectric material, and has a first surface, a second surface opposite to the first surface, and a plurality of penetrations communicating with the first surface and the second surface. Each of the through holes has a predetermined hole diameter, the through holes are adjacent to each other at a predetermined interval, and the ratio of the interval to the hole diameter is 1.0 or more.
The first conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the first surface.
The second conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the second surface.
The first internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the first conductor layer.
The second internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the second conductor layer.
本発明の一実施形態に係る移動体通信機器が備えるコンデンサは、誘電体層と、第1の導体層と、第2の導体層と、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、誘電性材料からなり、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であって、各貫通孔が所定の孔径を有し、各貫通孔が所定の間隔で隣接し、上記間隔の上記孔径に対する比率が1.0以上である複数の貫通孔を備える。
上記第1の導体層は、導電性材料からなり、上記第1の面に配設されている。
上記第2の導体層は、導電性材料からなり、上記第2の面に配設されている。
上記第1の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第1の導体層に接続されている。
上記第2の内部電極は、導電性材料からなり、上記複数の貫通孔内に形成され、上記第2の導体層に接続されている。
A capacitor included in a mobile communication device according to an embodiment of the present invention includes a dielectric layer, a first conductor layer, a second conductor layer, a first internal electrode, and a second internal electrode. It has.
The dielectric layer is made of a dielectric material, and has a first surface, a second surface opposite to the first surface, and a plurality of penetrations communicating with the first surface and the second surface. Each of the through holes has a predetermined hole diameter, the through holes are adjacent to each other at a predetermined interval, and the ratio of the interval to the hole diameter is 1.0 or more.
The first conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the first surface.
The second conductor layer is made of a conductive material and is disposed on the second surface.
The first internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the first conductor layer.
The second internal electrode is made of a conductive material, is formed in the plurality of through holes, and is connected to the second conductor layer.
本発明の実施形態に係るコンデンサについて説明する。 A capacitor according to an embodiment of the present invention will be described.
[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外部電極層102、第2外部電極層103、第1内部電極104及び第2内部電極105を有する。
[Configuration of capacitor]
FIG. 1 is a perspective view of a
第1外部電極層102、誘電体層101及び第2外部電極層103はこの順で積層され、即ち誘電体層101は、第1外部電極層102及び第2外部電極層103によって挟まれている。第1内部電極104及び第2内部電極105は、図2に示すように誘電体層101に形成された貫通孔101aの内部に形成されている。
The first
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、貫通孔(ポーラス)を形成することが可能な誘電性材料からなるものとすることができ、特に陽極酸化されると自己組織化作用によってポーラスを生じる材料が好適である。このような材料としては、酸化アルミニウム(Al2O3)を挙げることができる。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。
The
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。これらの図に示すように、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。貫通孔101aは所定の孔径を有し、所定の間隔で隣接するように形成されている。この詳細については後述する。
FIG. 3 is a perspective view of the
第1外部電極層102は図2に示すように、誘電体層101の第1の面101b上に配設されている。第1外部電極層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外部電極層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外部電極層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。
As shown in FIG. 2, the first
第2外部電極層103は図2に示すように、誘電体層101の第2の面101c上に配設されている。第2外部電極層103は、第1外部電極層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外部電極層103の構成材料は第1外部電極層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外部電極層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。
The second
第1内部電極104は、コンデンサ100の一方の対向電極として機能する。第1内部電極104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。図2に示すように第1内部電極104は、貫通孔101a内に形成され、第1外部電極層102に接続されている。また、第1内部電極104は、第2外部電極層103とは離間して形成され、第2外部電極層103と絶縁されている。また、第1内部電極104と第2外部電極層103の間の間隙には、絶縁体が充填されていてもよい。
The first
第2内部電極105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105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。図2に示すように第2内部電極105は、貫通孔101a内に形成され、第2外部電極層103に接続されている。また、第2内部電極105は第1外部電極層102とは離間して形成され、第1外部電極層102と絶縁されている。また、第2内部電極105と第1外部電極層102の間の間隙には、絶縁体が充填されていてもよい。
The second
なお、図2等においては、第1内部電極104及び第2内部電極105は1つおきに交互に描かれているが、これらは便宜的なものであり、実際には交互に存在しなくてもよい。
In FIG. 2 and the like, the first
コンデンサ100は以上のような構成を有する。誘電体層101を介して第1内部電極104と第2内部電極105が対向し、コンデンサを形成する。即ち、第1内部電極104と第2内部電極105は、コンデンサの対向電極(正極又は負極)として機能する。なお、第1内部電極104と第2内部電極105のどちらが正極であってもよい。
The
また、コンデンサ100には、ここに示す以外の構成、例えば、第1外部電極層102及び第2外部電極層103上にそれぞれ形成された樹脂層や、第1外部電極層102及び第2外部電極層103にそれぞれ導通する電極層が設けられていてもよい。第1内部電極104及び第2内部電極105は、これらの電極層を介して外部(実装基板の端子や配線等)に接続されるものとすることができる。
The
[誘電体層について]
上記のように誘電体層101には貫通孔101aが形成され、貫通孔101aは所定の孔径を有し、所定の間隔で隣接する。図5は、誘電体層101の一部を拡大した平面図であり、第1の面101b側から見た図である。なお、第2の面101c側から見ても図5と同様である。
[Dielectric layer]
As described above, through
同図に示すように、貫通孔101aは孔径Rを有する。孔径Rは、第1の面101b及び第2の面101cに垂直な平面による、誘電体層101の任意断面において測定した貫通孔101aの孔径の平均値とすることができる。また、任意断面における貫通孔101aの孔径が測定方向によって異なる場合(例えば貫通孔101aの断面が楕円径の場合)には、任意断面において最大径となる方向と最小径となる方向の2方向で測定し、その平均値を孔径Rとすることができる。
As shown in the figure, the through
孔径Rは、特に限定されないが、200nm以下が好適である。孔径Rが200nmを超えると、誘電体層101の一定範囲に配置される内部電極(第1内部電極104及び第2内部電極105)の対向面積(即ち、静電容量)が不足し、誘電体層101のスペースを有効に利用することができないためである。
The pore diameter R is not particularly limited but is preferably 200 nm or less. When the hole diameter R exceeds 200 nm, the opposing area (that is, electrostatic capacity) of the internal electrodes (first
また、図5に示すように、貫通孔101aは、所定の孔間隔Dで他の貫通孔101aと隣接する。孔間隔Dは、第1の面101b及び第2の面101cに垂直な平面による、誘電体層101の任意断面において測定した貫通孔101aの間隔の平均値とすることができる。また、任意断面における貫通孔101aの間隔が測定方向によって異なる場合には、間隔が最小となる一定の方向に沿って測定した間隔の平均値を孔間隔Dとすることができる。
Moreover, as shown in FIG. 5, the through-
孔間隔Dは、特に限定されないが、10nm以上が好適である。孔間隔Dが10nm未満であると、第1内部電極104と第2内部電極105が接近し、両者間の絶縁が不十分となるためである。
The hole interval D is not particularly limited, but is preferably 10 nm or more. This is because when the hole interval D is less than 10 nm, the first
また、図5において、貫通孔101aのピッチ(配列間隔)をピッチPとして示す。ピッチPは貫通孔101aの中心間の距離であり、孔間隔Dと孔径Rの和である。これらの孔径R、孔間隔D及びピッチPは、後述する誘電体層101の製造条件によって調整することが可能である
In FIG. 5, the pitch (arrangement interval) of the through
ここで、孔間隔Dの孔径Rに対する比率(孔間隔D/孔径R)(以下、孔間隔/孔径比)は1.0以上が好適である。図6は、孔間隔/孔径比とコンデンサ100の耐電圧(絶縁破壊される電圧)の関係を示すグラフである。同図に示すように、孔間隔/孔径比が1.0以上であると、耐電圧が顕著に向上する。
Here, the ratio of the hole interval D to the hole diameter R (hole interval D / hole diameter R) (hereinafter referred to as hole interval / hole diameter ratio) is preferably 1.0 or more. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the hole spacing / hole diameter ratio and the withstand voltage (voltage at which dielectric breakdown occurs) of the
上記のように誘電体層101は、アルミニウムの酸化によって形成される酸化アルミニウムからなり、酸化アルミニウムの自己組織化によって形成されるポーラス構造を貫通孔101aとして利用することができる。陽極酸化で生成する酸化アルミニウムは、そのセル(貫通孔とそれを囲む壁の1ユニット)の境界に酸素が欠損した領域が存在することが知られている。貫通孔101aの壁厚(孔間隔D)が薄くなるということは、酸素が欠損していない貫通孔の内壁部分が除去されることを意味する。すなわち、隣接する貫通孔間に存在する全壁厚に対する酸素欠損領域の割合が高まることにより、図6の依存性に非線形性が現れているものと理解することができる。
As described above, the
また、孔間隔/孔径比は、2.0未満が好適である。孔間隔/孔径比が2.0以上であると、誘電体層101の一定範囲に配置される内部電極(第1内部電極104及び第2内部電極105)の対向面積(即ち、静電容量)が不足し、誘電体層101のスペースを有効に利用することができないためである。このため、孔間隔/孔径比は1.0以上2.0未満が好適である。
Also, the hole spacing / hole diameter ratio is preferably less than 2.0. When the hole interval / hole diameter ratio is 2.0 or more, the opposing area (that is, electrostatic capacity) of the internal electrodes (first
[製造方法]
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7乃至図11は、コンデンサ100の製造プロセスを示す模式図である。
[Production method]
A method for manufacturing the
図7(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。
FIG. 7A shows a
基材301に陽極酸化を施すと、図7(b)に示すように、基材301が酸化され、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。陽極酸化は、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ことにより行うことが可能である。印加電圧は例えば数V〜数100V、処理時間は例えば数分〜数日とすることができる(実施例参照)。
When the
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。
Note that regular pits (concave portions) may be formed in the
上記陽極酸化がある程度進行した段階で、基材301への印加電圧を大きくすると、図7(c)に示すように、一部の孔Hのピッチ(孔径及び孔間隔)が拡大するように自己組織化が進行する。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(孔径が拡大した)孔Hを孔H2とする。
When the applied voltage to the
このときの印加電圧は上記電圧の数倍、処理時間は数分〜数十分とすることができる。図7(b)に示す1段階目の陽極酸化における印加電圧と、図7(c)に示す2段階目の陽極酸化における印加電圧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。
The applied voltage at this time can be several times the voltage, and the processing time can be several minutes to several tens of minutes. The applied voltage in the first stage anodization shown in FIG. 7B and the applied voltage in the second stage anodization shown in FIG. The numbers can be roughly equivalent. Further, by setting the processing time of the second stage voltage application within the above-mentioned range, the
続いて、基材酸化物302に酸処理を施す。酸処理は、基材酸化物302を酸性溶液に所定時間浸漬させることによって行うことができる。酸性溶液は例えば燐酸(5wt%)を用いることができ、浸漬時間は数分〜数十分とすることができる。この酸処理によって、孔H1及び孔H2のピッチ(図5参照)を維持したまま、孔径を拡大(孔間隔を縮小)することができる(実施例参照)。
Subsequently, the
図12は、酸処理による孔径の拡大を示す表である。「陽極酸化印可電圧」は、1段階目の陽極酸化(図7(b))の印可電圧であり、陽極酸化は10℃に調整されたシュウ酸(0.3M)溶液中で実施され、処理時間は24時間である。「酸処理時間」は陽極酸化後、金属酸化物を燐酸(5wt%)に浸漬させる時間である。同図に示すように陽極酸化の印可電圧が同じ場合、酸処理の有無に係らずピッチは同一であるが、酸処理によって孔径が拡大し、孔間隔が減少する。このように、酸処理によってピッチを維持したまま孔径を拡大させることができ、上述した孔間隔Dの孔径Rに対する比率(図5参照)を調整することができる。 FIG. 12 is a table showing the enlargement of the pore diameter by acid treatment. “Anodic oxidation applied voltage” is the applied voltage of the first stage of anodic oxidation (FIG. 7B), and the anodic oxidation is performed in an oxalic acid (0.3M) solution adjusted to 10 ° C. The time is 24 hours. “Acid treatment time” is the time for immersing the metal oxide in phosphoric acid (5 wt%) after anodic oxidation. As shown in the figure, when the applied voltage of the anodic oxidation is the same, the pitch is the same regardless of whether or not the acid treatment is performed, but the hole diameter is enlarged and the hole interval is reduced by the acid treatment. In this way, the hole diameter can be enlarged while maintaining the pitch by the acid treatment, and the ratio of the above-described hole interval D to the hole diameter R (see FIG. 5) can be adjusted.
続いて、図8(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。
Subsequently, as shown in FIG. 8A, the
続いて、図8(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。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, the
続いて、図8(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。
Subsequently, as shown in FIG. 8C, a
続いて、図9(a)に示すように、孔H2内に第1メッキ導体M1を配設する。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配設することが可能である。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。
Subsequently, as shown in FIG. 9A, the first plating conductor M1 is disposed in the hole H2. The first plating conductor M1 can be disposed by subjecting the
続いて、図9(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。
Subsequently, as shown in FIG. 9B, the
続いて、図9(c)に示すように、孔H1内に第2メッキ導体M2を配設し、孔H2内に第3メッキ導体M3を配設する。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に電解メッキを施すことによって配設することが可能である。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。
Subsequently, as shown in FIG. 9C, the second plating conductor M2 is disposed in the hole H1, and the third plating conductor M3 is disposed in the hole H2. The second plating conductor M2 and the third plating conductor M3 can be disposed by performing electrolytic plating on the base material oxide using the
以下、第1メッキ導体M1と第3メッキ導体M3とを合わせて第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。
Hereinafter, the first plating conductor M1 and the third plating conductor M3 are collectively referred to as a first
続いて、図10(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2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。
Subsequently, as shown in FIG. 10A, the
続いて、図10(b)に示すように、裏面302bに導電性材料からなる第2導体層306を配設する。第2導体層306は、スパッタ法、真空蒸着法等、任意の方法によって配設することが可能である。
Subsequently, as shown in FIG. 10B, a
続いて、図10(c)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。
Subsequently, as shown in FIG. 10C, the
続いて、図11(a)に示すように、第2導体層306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306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306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。
Subsequently, as shown in FIG. 11A, the
続いて、図11(b)に示すように、表面302aに導電性材料からなる第3導体層307を配設する。第3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配設することが可能である。
Subsequently, as shown in FIG. 11B, a
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、基材酸化物302は誘電体層101に、第3導体層307は第1外部電極層102に、第2導体層306は第2外部電極層103にそれぞれ対応する。また、第1内部導体304は第1内部電極104に、第2内部導体305は第2内部電極105にそれぞれ対応する。
As described above, the
本実施形態に係るコンデンサ100は他の電子部品と共に回路モジュールを構成するものとすることができる。また、コンデンサ100を含む回路モジュールは、携帯電話等の移動体通信機器に搭載されるものとすることができる。
The
上記実施形態に係るコンデンサの実施例及び比較例について説明する。上記実施形態に示した製造方法によって、種々の条件で貫通孔を形成したコンデンサを作製し、孔径、孔間隔及び絶縁耐圧を測定した。図13乃至図18は、貫通孔の作成条件及び測定結果を示す表である。 An example and a comparative example of the capacitor according to the embodiment will be described. Capacitors having through holes formed under various conditions were manufactured by the manufacturing method shown in the above embodiment, and the hole diameter, hole interval, and dielectric strength were measured. 13 to 18 are tables showing the conditions for creating through holes and the measurement results.
具体的には、10℃のシュウ酸(0.3M)溶液に浸漬したアルミニウムを陽極として24時間電圧を印可し、陽極酸化させた。その後、印可電圧を増大させて貫通孔のピッチを拡大させ、貫通孔を備える酸化アルミニウムを形成した。この酸化アルミニウムを燐酸(5wt%)に浸漬させ、酸処理を実施した。 Specifically, anodization was performed by applying a voltage for 24 hours using aluminum immersed in an oxalic acid (0.3 M) solution at 10 ° C. as an anode. Thereafter, the applied voltage was increased to increase the pitch of the through holes, and aluminum oxide having the through holes was formed. This aluminum oxide was immersed in phosphoric acid (5 wt%), and acid treatment was performed.
図13乃至図18に示すように、陽極酸化の印可電圧及び酸処理の処理時間を変えて、貫通孔の形成条件が異なる酸化アルミニウムを作成した。なお、図13乃至図15は、孔間隔の目標値を定めて条件を設定したものであり、図16乃至図18は孔径の目標値を定めて条件を設定したものである。その後、作成された酸化アルミニウムを誘電体層として、上記実施形態と同様に貫通孔内に内部電極を形成し、誘電体層の両面に導体層を配設してコンデンサを作製した。 As shown in FIGS. 13 to 18, aluminum oxides having different through-hole formation conditions were prepared by changing the applied voltage of anodic oxidation and the treatment time of acid treatment. 13 to 15 show conditions in which target values for hole intervals are set and conditions are set. FIGS. 16 to 18 show conditions in which target values for hole diameters are set. Thereafter, using the prepared aluminum oxide as a dielectric layer, an internal electrode was formed in the through hole in the same manner as in the above embodiment, and a conductor layer was disposed on both surfaces of the dielectric layer to produce a capacitor.
各コンデンサについて、ブレークダウン耐電圧(絶縁破壊が生じる電圧)を測定した。また、各コンデンサの誘電体層を任意断面で切断し、孔径及び孔間隔を測定した。 For each capacitor, breakdown voltage (voltage at which dielectric breakdown occurs) was measured. Further, the dielectric layer of each capacitor was cut in an arbitrary cross section, and the hole diameter and the hole interval were measured.
孔径は、誘電体層の任意断面において30箇所測定し、その平均値とした。任意断面における貫通孔の孔径が測定方向によって異なる場合には、任意断面において最大径となる方向と最小径となる方向の2方向で測定し、その平均値を孔径とした。 The hole diameter was measured at 30 points in an arbitrary cross section of the dielectric layer, and the average value was taken. When the hole diameter of the through hole in the arbitrary cross section differs depending on the measurement direction, the measurement was performed in two directions of the maximum diameter and the minimum diameter in the arbitrary cross section, and the average value was taken as the hole diameter.
孔間隔は、誘電体層の任意断面において30箇所測定し、その平均値とした。任意断面における孔間隔が測定方向によって異なる場合には、孔間隔が最小となる一定の方向に沿って測定した間隔の平均値を孔間隔とした。 The hole interval was measured at 30 points in an arbitrary cross section of the dielectric layer, and the average value was taken. When the hole interval in an arbitrary cross section differs depending on the measurement direction, the average value of the intervals measured along a certain direction in which the hole interval is minimized was taken as the hole interval.
耐電圧、孔径及び孔間隔の測定結果及び、各コンデンサについて算出した孔間隔/孔径比を図13乃至図18に示す。各図に記載された傾きとは、孔間隔/孔径比に対する耐電圧の傾きである。これらの図に示すように、孔間隔/孔径比は、陽極酸化印可電圧と酸処理時間によって調整することができる。これらの図に示すコンデンサには、孔間隔/孔径比が1.0以上のもの(実施例)と1.0未満のもの(比較例)が含まれる。 The measurement results of withstand voltage, hole diameter and hole interval, and the hole interval / hole diameter ratio calculated for each capacitor are shown in FIGS. The slope described in each figure is the slope of the withstand voltage with respect to the hole spacing / hole diameter ratio. As shown in these figures, the hole spacing / hole diameter ratio can be adjusted by the anodizing voltage and the acid treatment time. Capacitors shown in these figures include those having a hole spacing / hole diameter ratio of 1.0 or more (Example) and those having a hole spacing / less than 1.0 (Comparative Example).
また、図13乃至図15に示す測定結果の、孔間隔/孔径比に対する耐電圧のグラフを図19に示し、図15乃至図18に示す測定結果の、孔間隔/孔径比に対する耐電圧のグラフを図20に示す。これらのグラフに直線近似を施し、傾き及び変曲点を求めた。その傾き及び変曲点を図13乃至図18に示す。これらの図に示すように、孔間隔/孔径比が1.0以上であると、グラフの傾きが大きくなり、耐電圧が顕著に向上することがわかる。 Moreover, the withstand voltage graph with respect to the hole interval / hole diameter ratio in the measurement results shown in FIGS. 13 to 15 is shown in FIG. 19, and the withstand voltage with respect to the hole interval / hole diameter ratio in the measurement results shown in FIGS. Is shown in FIG. These graphs were linearly approximated to determine the slope and inflection point. The inclination and the inflection point are shown in FIGS. As shown in these drawings, it can be seen that when the hole interval / hole diameter ratio is 1.0 or more, the slope of the graph increases and the withstand voltage is remarkably improved.
100…コンデンサ
101…誘電体層
101a…貫通孔
102…第1外部電極層
103…第2外部電極層
104…第1内部電極
105…第2内部電極
DESCRIPTION OF
Claims (5)
導電性材料からなり、前記第1の面に配設された第1の導体層と、
導電性材料からなり、前記第2の面に配設された第2の導体層と、
導電性材料からなり、前記複数の貫通孔内に形成され、前記第1の導体層に接続された第1の内部電極と、
導電性材料からなり、前記複数の貫通孔内に形成され、前記第2の導体層に接続された第2の内部電極と
を具備するコンデンサ。 A first surface, a second surface opposite to the first surface, and a plurality of through-holes communicating with the first surface and the second surface, A dielectric layer comprising a plurality of through-holes having through-holes having a predetermined hole diameter, each through-hole being adjacent at a predetermined interval, and a ratio of the interval to the hole diameter being 1.0 or more;
A first conductive layer made of a conductive material and disposed on the first surface;
A second conductive layer made of a conductive material and disposed on the second surface;
A first internal electrode made of a conductive material, formed in the plurality of through holes, and connected to the first conductor layer;
A capacitor comprising a second internal electrode made of a conductive material, formed in the plurality of through holes, and connected to the second conductor layer.
前記間隔の前記孔径に対する比率は2.0未満である
コンデンサ。 The capacitor according to claim 1,
The ratio of the spacing to the hole diameter is less than 2.0 capacitor.
前記間隔は10nm以上であり、前記孔径は200nm以下である
コンデンサ。 The capacitor according to claim 1,
The interval is 10 nm or more, and the hole diameter is 200 nm or less.
導電性材料からなり、前記第1の面に配設された第1の導体層と、
導電性材料からなり、前記第2の面に配設された第2の導体層と、
導電性材料からなり、前記複数の貫通孔内に形成され、前記第1の導体層に接続された第1の内部電極と、
導電性材料からなり、前記複数の貫通孔内に形成され、前記第2の導体層に接続された第2の内部電極と
を具備するコンデンサを備える回路モジュール。 A first surface, a second surface opposite to the first surface, and a plurality of through-holes communicating with the first surface and the second surface, A dielectric layer comprising a plurality of through-holes having through-holes having a predetermined hole diameter, each through-hole being adjacent at a predetermined interval, and a ratio of the interval to the hole diameter being 1.0 or more;
A first conductive layer made of a conductive material and disposed on the first surface;
A second conductive layer made of a conductive material and disposed on the second surface;
A first internal electrode made of a conductive material, formed in the plurality of through holes, and connected to the first conductor layer;
A circuit module comprising a capacitor made of a conductive material, formed in the plurality of through holes, and having a second internal electrode connected to the second conductor layer.
導電性材料からなり、前記第1の面に配設された第1の導体層と、
導電性材料からなり、前記第2の面に配設された第2の導体層と、
導電性材料からなり、前記複数の貫通孔内に形成され、前記第1の導体層に接続された第1の内部電極と、
導電性材料からなり、前記複数の貫通孔内に形成され、前記第2の導体層に接続された第2の内部電極と
を具備するコンデンサを備える移動体通信機器。 A first surface, a second surface opposite to the first surface, and a plurality of through-holes communicating with the first surface and the second surface, A dielectric layer comprising a plurality of through-holes having through-holes having a predetermined hole diameter, each through-hole being adjacent at a predetermined interval, and a ratio of the interval to the hole diameter being 1.0 or more;
A first conductive layer made of a conductive material and disposed on the first surface;
A second conductive layer made of a conductive material and disposed on the second surface;
A first internal electrode made of a conductive material, formed in the plurality of through holes, and connected to the first conductor layer;
A mobile communication device comprising a capacitor made of a conductive material, formed in the plurality of through holes, and having a second internal electrode connected to the second conductor layer.
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