JP4956405B2 - コンデンサ素子及びコンデンサ素子の製造方法 - Google Patents
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Description
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35に平面図として示されるように多数の孔5が設けられた多孔質基板4をマスクとして用い、図36に断面図として示されるようにコンデンサ用基板1上の面状電極2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2aが規則的に配列された第1電極6aを形成し、次に図37に断面図として示されるように、該第1電極6a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8を形成し、さらに該誘電体薄膜8の表面に第2電極6bを形成してコンデンサ構造体を得る方法が提案されている。
また、上記柱状体2aが林立した構造の第1電極6a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8を形成するので、前記柱状体2aの高さが高くなると、前記第1電極6a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8の膜厚の差が生じやすい。このため、単位体積あたりの静電容量と耐電圧の積(CV積)が高いコンデンサを安定して得ることが難しいという課題があった。
また、本発明は、大容量で極性のないコンデンサ素子を安定して生産できる製造方法を提供することを目的とする。
にそれぞれ前記孔を塞ぐように絶縁体層を形成する工程と、前記第1の給電電極をエッチングにより除去する工程と、前記誘電体の他方の主面上に第2の引出電極を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔内の前記第2の引出電極上に、前記誘電体の一方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第2の柱状電極を形成する工程と、
前記誘電体の前記第2の柱状電極の先端側の前記一方の主面に第2の弁金属の層を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔内を除く前記一方の主面上の第2の弁金属の層を除去する工程と、前記第2の引出電極を給電層として前記第2の弁金属の層を陽極酸化することにより前記第2のグループに属する孔内の前記第2の柱状電極の先端上にそれぞれ前記孔を塞ぐように絶縁体層を形成する工程と、
前記誘電体の一方の主面上に前記第1の柱状電極の基端と接するように第1の引出電極を形成する工程と、を有する。(以下、本発明の第18の課題解決手段と称する。)
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。
上記柱状電極16a、16bは、第1のグループに属する孔15a3内に形成された第1の柱状電極16aと、第2のグループに属する孔15b3内に形成された第2の柱状電極16bとからなる。前記第1のグループに属する孔15a3,第2のグループに属する孔15b3の配置は、図1(A)に示すように、特定の孔を中心にしたとき、周囲を6等分したうちの前記特定の孔を挟んで互いに対向する2方向のみに同じグループに属する孔が隣接し、他の4方向は他のグループに属する孔が囲む構造となっている。そして、図1(A)に示すB−B線における縦断面では、図1(B)に示すように、第1のグループに属する孔15a3と、第2のグループに属する孔15b3とが横方向に交互に配列されている。言い換えると、上記交互の配列が、上方向に隣接する列および下方向に隣接する列において、直線状に連続して繰り返されるものである。この場合、磁場に対する対称性が良好なことから、等価直列インダクタンス(ESL)が低い、高周波回路の用途に好適なコンデンサ素子である。
次に、図4(b)に示すように、該第1の弁金属の箔13を支持体11上に載置し、一方の主面に所定の配置で複数箇所に微小突起11a1が形成された押型11aを前記箔13の一方の主面13aに押し付ける所謂インデンテーションを行い、前記箔13の一方の主面13aに所定の配置で複数箇所に微小凹部15a1を形成する。
次に、図4(c)に示すように、前記第1の弁金属の箔13に陽極酸化を施し、前記微小凹部15a1を形成した箇所に第1のグループに属する凹部15a2を形成する。また、前記微小凹部15a1を形成した複数箇所の間に、必要により図4(d)に示すように前記と同様に一方の主面に所定の配置で複数箇所に微小突起11b1が形成された押型11bを前記箔13の一方の主面13aに押し付ける所謂インデンテーションを行い、前記箔13の一方の主面13aに所定の配置で複数箇所に微小凹部15b1を形成する。前記箔13にさらに陽極酸化を施す。
これにより、図4(e)に示すように、前記微小凹部15a1を形成した箇所に所定の深さを有する第1のグループに属する凹部15a2、および前記微小凹部15a1を形成した複数箇所の間に、前記第1のグループに属する凹部15a2より深さが浅い第2のグループに属する凹部15b2をそれぞれ形成して多孔板状の誘電体14を形成する。
次に、図5(f)に示すように、前記誘電体14の第1のグループに属する凹部15a2の内面および前記第2のグループに属する凹部15b2の内面に無電解メッキによりシード層Sを形成するとともに、前記誘電体14の一方の主面14a上に第1の引出電極12aを形成する。
次に、図5(g)に示すように、前記誘電体14の第1のグループに属する凹部15a2の底部を化学エッチングにより除去して前記誘電体14の他方の主面14b側に開口する第1のグループに属する複数の孔15a3を形成する。
次に、図5(h)に示すように、前記誘電体14の前記第1のグループに属する孔15a3内の前記シード層S上に、前記誘電体14の他方の主面14b側の前記孔15a3の先端を残して、電解メッキにより基端bが前記第1の引出電極12aに接続された第1の柱状電極16aを形成する。このとき、前記柱状電極16aは、その先端tが前記誘電体14の他方の主面14bに達しない長さとするとことが好ましい。
次に、図5(i)に示すように、前記誘電体14の第2のグループに属する凹部15b2の底部を化学エッチングにより除去して前記誘電体14の他方の主面14b側に開口する第2のグループに属する複数の孔15b3を形成する。
次に、図6(j)に示すように、前記誘電体14の前記第1のグループに属する孔15a3内の前記第1の柱状電極16aの先端t上および前記第2のグループに属する孔15b3内の前記第1の引出電極12a上にそれぞれ前記孔15a3,15b3をそれぞれ塞ぐように電解重合により導電性高分子層17a,17bを形成する。
次に、図6(k)に示すように、前記誘電体14の前記第2のグループに属する孔15b3の内面の前記シード層S上に電解メッキにより第2の柱状電極16bを形成するとともに、前記誘電体14の他方の主面14bに第2の引出電極12bを形成する。
次に、上記で得られた誘電体14を例えば300℃に加熱して、図6(l)に示すように、前記導電性高分子層17a,17bを熱分解させ絶縁化して有機絶縁体層からなる絶縁体層18a,18bを形成する。上記熱分解前の前記導電性高分子層17a,17bの全体としての漏れ電流の抵抗値は例えば0.8mΩである。また、上記熱分解後の前記有機絶縁体層からなる絶縁体層18a,18bの全体としての漏れ電流の抵抗値は例えば50kΩである。
次に、前記第1の柱状電極16aの先端tと前記第2の引出電極12bとの間、および前記第2の柱状電極16bの先端tと前記第1の引出電極12aとの間の短絡箇所を電圧印加により焼き切り、図6(m)に示すように、本実施形態のコンデンサ素子10を得る。
まず、長さ3.0mm、幅1.5mm、厚さ200μmのAl製の箔13を準備し、直径10nmのSiC製の押型11aを用いて複数箇所にインデンテーションを行い、該箔13の一方の主面に2次元三角格子状の三角格子をなす突起の格子定数105nmで、微小凹部を形成した。
次に、該箔13の前記一方の主面を陽極酸化浴(0.3MのH2SO4、温度10℃)中に浸漬して酸化電圧25V一定の条件で陽極酸化を行ない、それぞれ内径30nmで、異なる深さの第1のグループに属する凹部15a2と第2のグループに属する凹部15b2とを有する多孔板状の誘電体14を形成した。次に、前記第1および第2のグループに属する凹部15a2,15b2の内面に、無電解メッキにより、シード層Sを形成した。次に、前記第1のグループに属する凹部15a2の底部をHgCl2溶液を用いて化学エッチングにより除去して第1のグループに属する孔15a3を形成した。次に、前記第1のグループに属する孔15a3内面のシード層Sに給電して、Cu電解メッキにより、第1のグループに属する孔15a3内に前記誘電体14の他方の主面14b側の前記孔15a3の先端を残して、第1の柱状電極16aを形成するとともに、多孔板状の誘電体14の一方の主面14aに第1の引出電極12aを形成した。次に、上記誘電体14の上記第2のグループに属する凹部15b2の底部を前記と同様に化学エッチングにより除去して第2のグループに属する孔15b3を形成した。次に、モノマーであるピロール(濃度0.2mol/l)と電解質であるp−トルエンスルホン酸ナトリウム(PTS)の水溶液(濃度0.3mol/l)中で、再度給電し、電解重合により、上第1および第2のグループに属する孔を塞ぐようにポリピロールからなる導電性高分子層17a,17bを形成した。次に、再びCu電解メッキにより、前記第2の孔15b3の内部に第2の柱状電極16bを形成するとともに、多孔板状の誘電体14の他方の主面14bに第2の引出電極12bを形成した。次に、大気中でポリピロールの分解温度である300℃まで昇温し、1時間保持して、前記ポリピロールからなる導電性高分子層17a,17bを熱分解させて導電性を失わせ、それぞれ厚さ3μmの有機絶縁体層18a,18bを形成した。次に、第1の引出電極12aおよび第2の引出電極12bの間に25Vの(交流/直流)電圧を印加し、前記有機絶縁体層18a,18b中に残存する例えばシード層S等の対向電極間の短絡部分を焼き切り、漏れ電流が低減した長さ1.5mm、幅1.5mm、厚さ0.2mmのコンデンサ素子10を得た。尚、上記コンデンサ素子10においては、第1の柱状電極16a及び第2の柱状電極16bがそれぞれ、直径30nm、第1の柱状電極16aと第2の柱状電極16bのピッチが70nm、前記第1の柱状電極16aと前記第2の柱状電極16bとの対向する長さ寸法は100μmであった。
得られたコンデンサ素子10について、アジレント社製のLCRメーター4263Bを用いて静電容量を測定するとともに、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340を用いて耐電圧を測定した結果、静電容量が0.25mF,耐電圧が30Vの初期特性を有するものであり、従来の同サイズの電解コンデンサにおける静電容量47μF、耐電圧4Vに比較して、CV積が大きいものであった。
図7は、本発明のコンデンサ素子の製造方法の第1の実施形態の製造プロセスの他の例の概要を示すフローチャートである。
具体的には、先の一例が、l:例えば熱分解により、前記導電性高分子層を絶縁化する工程の後に、m:例えば電圧印加により対向電極間の短絡部分を焼き切る工程を設けていたのに対し、本変形例では、l’例えば高温下で電圧印加することにより、導電性高分子層を絶縁化すると同時に短絡部分を焼き切りしてもよい。尚、本実施形態のコンデンサ素子の製造方法は、すべてを湿式プロセスで構成でき、安価なコンデンサ素子を提供することができる。
また、漏れ電流を焼き切りにより制御できるという特徴を有する。
まず、長さ3.0mm、幅1.5mm、厚さ200μmのAl製の箔13を準備し、先の第1の実施例と同様にして、異なる深さの第1のグループに属する凹部15a2と第2のグループに属する凹部15b2とを有する多孔板状の誘電体14を形成した。
次に、第1のグループに属する凹部15a2の底をHgCl2溶液を用いて化学エッチングにより除去して、第1のグループに属する孔15a3を形成した。次に、一方の主面14a上に無電解メッキによりNiからなる第1の給電電極12a’を形成した。次に、前記第1の給電電極12a’に給電して、Cu電解メッキにより、第1のグループに属する孔15a3内に、前記誘電体14の他方の主面14b側の前記孔15a3の先端を残して、第1の柱状電極16aを形成した。次に、前記第1のグループに属する孔15a3内の第1の柱状電極16aの先端t上に該孔15a3を塞ぐように電着ポリイミド樹脂からなる導電性高分子層127aを形成し、300℃で1時間熱処理して熱分解により導電性を失わせ、厚さ3μmの有機絶縁体からなる絶縁体層128aを形成した。次に、前記第1の給電電極12a’、及び前記第2のグループに属する凹部15b2の底をHgCl2溶液を用いて化学エッチングにより除去して、第2のグループに属する孔15b3を形成した。次に、前記誘電体14の他方の主面14bに無電解メッキによりNiからなる第2の引出電極12bを形成した。次に、前記第2のグループに属する孔15b3内に前記引出電極12bを給電層としてCu電解メッキにより、前記誘電体14の一方の主面14a側の前記孔15b3の先端を残して、第2の柱状電極16bを形成した。次に、前記と同様に前記第2のグループに属する孔15b3内の前記第2の柱状電極16bの先端t上に該孔15b3を塞ぐように電着ポリイミド樹脂からなる導電性高分子層127bを形成し、熱処理して熱分解により導電性を失わせ、厚さ3μmの有機絶縁体からなる絶縁体層128bを形成した。次に、前記誘電体14の一方の主面14aに前記第1の柱状電極16aの基端bと接するようにCu電解メッキにより第1の引出電極12aを形成してコンデンサ素子120を得た。尚、上記コンデンサ素子120においては、前記実施例1のコンデンサ素子10と同様に、第1の柱状電極16a及び第2の柱状電極16bがそれぞれ、直径30nm、第1の柱状電極16aと第2の柱状電極16bのピッチが70nm、前記第1の柱状電極16aと前記第2の柱状電極16bとの対向する長さ寸法は100μmであった。
得られたコンデンサ素子120について、アジレント社製のLCRメーター4263Bを用いて静電容量を測定するとともに、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340を用いて耐電圧を測定した結果、前記実施例1と同様に、静電容量が0.25mF,耐電圧が30Vの初期特性を有するものであった。
まず、長さ3.0mm、幅1.5mm、厚さ200μmのAl製の箔13を準備し、先の第1の実施例と同様にして、異なる深さの第1のグループに属する凹部15a2と第2のグループに属する凹部15b2とを有する多孔板状の誘電体14を形成した。
次に、前記実施例2と同様にして、第1のグループに属する孔15a3、第1の給電電極12a’、第1の柱状電極16aを形成した。次に、塩化チタン溶液中で電解メッキ処理して、前記第1のグループに属する孔15a3内の第1の柱状電極16aの先端t上に該孔15a3を塞ぐように電着TiOx層137aを形成し、450℃で30分間熱処理してTiO2からなる厚さ7.5μmの絶縁体層138aを形成した。次に、前記実施例2と同様に、第2のグループに属する孔15b3、第2の引出電極12b、第2の柱状電極16bを形成した。次に、前記と同様にしてTiO2からなる厚さ7.5μmの絶縁体層138bを形成した。次に、前記誘電体14の一方の主面14aに前記第1の柱状電極16aの基端bと接するようにCu電解メッキにより第1の引出電極12aを形成してコンデンサ素子130を得た。尚、上記コンデンサ素子130においては、前記実施例1のコンデンサ素子10と同様に、第1の柱状電極16a及び第2の柱状電極16bがそれぞれ、直径30nm、第1の柱状電極16aと第2の柱状電極16bのピッチが70nm、前記第1の柱状電極16aと前記第2の柱状電極16bとの対向する長さ寸法は100μmであった。
得られたコンデンサ素子130について、アジレント社製のLCRメーター4263Bを用いて静電容量を測定するとともに、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340を用いて耐電圧を測定した結果、前記実施例1と同様に、静電容量が0.25mF,耐電圧が30Vの初期特性を有するものであった。
まず、長さ3.0mm、幅1.5mm、厚さ200μmのAl製の箔13を準備し、先の第1の実施例と同様にして、異なる深さの第1のグループに属する凹部15a2と第2のグループに属する凹部15b2とを有する多孔板状の誘電体14を形成した。
次に、前記実施例2と同様にして、第1のグループに属する孔15a3、第1の給電電極12a’、第1の柱状電極16aを形成した。次に、珪フッ化アンモニウム溶液中で電解メッキ処理して、前記第1のグループに属する孔15a3内の第1の柱状電極16aの先端t上に該孔15a3を塞ぐようにSiO2膜からなる厚さ1.5μmの絶縁体層148aを形成した。次に、前記実施例2と同様に、第2のグループに属する孔15b3、第2の引出電極12b、第2の柱状電極16bを形成した。次に、前記と同様にしてSiO2膜からなる厚さ1.5μmの絶縁体層148bを形成した。次に、前記誘電体14の一方の主面14aに前記第1の柱状電極16aの基端bと接するようにCu電解メッキにより第1の引出電極12aを形成してコンデンサ素子140を得た。尚、上記コンデンサ素子140においては、前記実施例1のコンデンサ素子10と同様に、第1の柱状電極16a及び第2の柱状電極16bがそれぞれ、直径30nm、第1の柱状電極16aと第2の柱状電極16bのピッチが70nm、前記第1の柱状電極16aと前記第2の柱状電極16bとの対向する長さ寸法は100μmであった。
得られたコンデンサ素子140について、アジレント社製のLCRメーター4263Bを用いて静電容量を測定するとともに、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340を用いて耐電圧を測定した結果、前記実施例1と同様に、静電容量が0.25mF,耐電圧が30Vの初期特性を有するものであった。
まず、長さ3.0mm、幅1.5mm、厚さ200μmのAl製の箔13を準備し、先の第1の実施例と同様にして、異なる深さの第1のグループに属する凹部15a2と第2のグループに属する凹部15b2とを有する多孔板状の誘電体14を形成した。
次に、前記実施例2と同様にして、第1のグループに属する孔15a3、第1の給電電極12a’、第1の柱状電極16aを形成した。次に、SnCl2溶液、PdCl2溶液中でそれぞれ電解メッキ処理して、前記第1のグループに属する孔15a3内の第1の柱状電極16aの先端t上に該孔15a3を塞ぐようにSn−Pdメッキ層157aを形成した。次に、珪フッ化アンモニウム溶液中で無電解メッキ処理して、前記Sn−Pdメッキ層上に該孔15a3を塞ぐようにSiO2膜からなる厚さ1.5μmの絶縁体層158aを形成した。次に、前記実施例2と同様に、第2のグループに属する孔15b3、第2の引出電極12b、第2の柱状電極16bを形成した。次に、前記と同様にしてSn−Pdメッキ層157b上にSiO2膜からなる厚さ1.5μmの絶縁体層158bを形成した。次に、前記誘電体14の一方の主面14aに前記第1の柱状電極16aの基端bと接するようにCu電解メッキにより第1の引出電極12aを形成してコンデンサ素子150を得た。尚、上記コンデンサ素子150においては、前記第1の実施例のコンデンサ素子10と同様に、第1の柱状電極16a及び第2の柱状電極16bがそれぞれ、直径30nm、第1の柱状電極16aと第2の柱状電極16bのピッチが70nm、前記第1の柱状電極16aと前記第2の柱状電極16bとの対向する長さ寸法は100μmであった。
得られたコンデンサ素子150について、アジレント社製のLCRメーター4263Bを用いて静電容量を測定するとともに、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340を用いて耐電圧を測定した結果、前記実施例1と同様に、静電容量が0.25mF,耐電圧が30Vの初期特性を有するものであった。
まず、長さ3.0mm、幅1.5mm、厚さ200μmのAl製の箔13を準備し、先の第1の実施例と同様にして、異なる深さの第1のグループに属する凹部15a2と第2のグループに属する凹部15b2とを有する多孔板状の誘電体14を形成した。
次に、第1のグループに属する凹部15a2の底をHgCl2溶液を用いて化学エッチングにより除去して、第1のグループに属する孔15a3を形成した。次に、一方の主面14a上に無電解メッキによりNiからなる第1の給電電極12a’を形成した。次に、前記第1の給電電極12a’に給電して、Cu電解メッキにより、第1のグループに属する孔15a3内に、前記誘電体14の他方の主面14b側の前記孔15a3の先端を残して、第1の柱状電極16aを形成した。次に、前記第1の給電電極12a’、及び前記第2のグループに属する凹部15b2の底をHgCl2溶液を用いて化学エッチングにより除去して、第2のグループに属する孔15b3を形成した。次に、ポリイミド樹脂の溶液を貯えたチャンバー内に上記誘電体14を収容した後、前記チャンバーを減圧して、前記第1のグループに属する孔15a3内の第1の柱状電極16aの先端t上及び前記第2のグループに属する孔15a3を塞ぐように、ポリイミド樹脂の溶液を充填した。次に、前記誘電体の一方の主面14a側から減圧吸引することにより前記第2のグループに属する孔15a3内の樹脂溶液を除去した後、大気中150℃で30分間熱処理して前記第1のグループに属する孔15a3内の前記第1の柱状電極16aの先端t上のみに選択的に残った樹脂の溶液167aを硬化させて、厚さ75nmの絶縁性樹脂からなる絶縁体層168aを形成した。次に、前記誘電体14の他方の主面14bに無電解メッキによりNiからなる第2の引出電極12bを形成した。次に、前記第2のグループに属する孔15b3内に前記引出電極12bを給電層としてCu電解メッキにより、前記誘電体14の一方の主面14a側の前記孔15b3の先端を残して、第2の柱状電極16bを形成した。次に、前記と同様に前記第2のグループに属する孔15b3内の前記第2の柱状電極16bの先端t上に該孔15b3を塞ぐように前記と同様にポリイミド樹脂の溶液167bを充填し、前記と同様に熱処理して、前記第2のグループに属する孔15b3内の前記第2の柱状電極16bの先端t上を塞ぐ厚さ75nmの絶縁性樹脂からなる絶縁体層168bを形成した。次に、前記誘電体14の一方の主面14aに前記第1の柱状電極16aの基端bと接するようにCu電解メッキにより第1の引出電極12aを形成してコンデンサ素子160を得た。尚、上記コンデンサ素子160においては、前記実施例1のコンデンサ素子10と同様に、第1の柱状電極16a及び第2の柱状電極16bがそれぞれ、直径30nm、第1の柱状電極16aと第2の柱状電極16bのピッチが70nm、前記第1の柱状電極16aと前記第2の柱状電極16bとの対向する長さ寸法は100μmであった。
得られたコンデンサ素子160について、アジレント社製のLCRメーター4263Bを用いて静電容量を測定するとともに、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340を用いて耐電圧を測定した結果、前記実施例1と同様に、静電容量が0.25mF,耐電圧が30Vの初期特性を有するものであった。
まず、長さ3.0mm、幅1.5mm、厚さ200μmのAl製の箔13を準備し、先の第1の実施例と同様にして、異なる深さの第1のグループに属する凹部15a2と第2のグループに属する凹部15b2とを有する多孔板状の誘電体14を形成した。
次に、前記実施例6と同様にして、第1のグループに属する孔15a3、第1の柱状電極16a、第2のグループに属する孔15b3を形成した。次に、上記誘電体14の他方の主面14b上にスピンコート法によりポリイミド樹脂の溶液を塗布して、前記第1のグループに属する孔15a3内の第1の柱状電極16aの先端t上及び前記第2のグループに属する孔15a3の他方の主面14b側を塞ぐように、ポリイミド樹脂の溶液を充填して絶縁性樹脂膜177aを形成した。次に、前記第2のグループに属する孔15b3内および前記他方の主面14b上の絶縁性樹脂膜177aをフォトリソグラフィにより除去した後、大気中150℃で30分間熱処理して前記第1のグループに属する孔15a3内の前記第1の柱状電極16aの先端t上のみに選択的に残った絶縁性樹脂膜177aを硬化させて、厚さ75nmの絶縁性樹脂からなる絶縁体層178aを形成した。次に、前記誘電体14の他方の主面14bに無電解メッキによりNiからなる第2の引出電極12bを形成した。次に、前記第2のグループに属する孔15b3内に前記引出電極12bを給電層としてCu電解メッキにより、前記誘電体14の一方の主面14a側の前記孔15b3の先端を残して、第2の柱状電極16bを形成した。次に、前記と同様に前記第2のグループに属する孔15b3内の前記第2の柱状電極16bの先端t上に該孔15b3を塞ぐように前記と同様にポリイミド樹脂の溶液を塗布して絶縁性樹脂膜177bを形成した。次に、前記一方の主面14a上の絶縁性樹脂膜177bをエッチバックにより除去した後、前記と同様に熱処理して、前記第2のグループに属する孔15b3内の前記第2の柱状電極16bの先端t上を塞ぐ厚さ75nmの絶縁性樹脂膜からなる絶縁体層178bを形成した。次に、前記誘電体14の一方の主面14aに前記第1の柱状電極16aの基端bと接するようにCu電解メッキにより第1の引出電極12aを形成してコンデンサ素子170を得た。尚、上記コンデンサ素子170においては、前記実施例1のコンデンサ素子10と同様に、第1の柱状電極16a及び第2の柱状電極16bがそれぞれ、直径30nm、第1の柱状電極16aと第2の柱状電極16bのピッチが70nm、前記第1の柱状電極16aと前記第2の柱状電極16bとの対向する長さ寸法は100μmであった。
得られたコンデンサ素子170について、アジレント社製のLCRメーター4263Bを用いて静電容量を測定するとともに、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340を用いて耐電圧を測定した結果、前記実施例1と同様に、静電容量が0.25mF,耐電圧が30Vの初期特性を有するものであった。
まず、長さ3.0mm、幅1.5mm、厚さ200μmのAl製の箔13を準備し、先の第1の実施例と同様にして、異なる深さの第1のグループに属する凹部15a2と第2のグループに属する凹部15b2とを有する多孔板状の誘電体14を形成した。
次に、第1のグループに属する凹部15a2の底をHgCl2溶液を用いて化学エッチングにより除去して、第1のグループに属する孔15a3を形成した。次に、一方の主面14a上に無電解メッキによりNiからなる第1の給電電極12a’を形成した。次に、前記第1の給電電極12a’に給電して、Cu電解メッキにより、第1のグループに属する孔15a3内に、前記誘電体14の他方の主面14b側の前記孔15a3の先端を残して、第1の柱状電極16aを形成した。次に、前記第2のグループに属する凹部15b2の底をHgCl2溶液を用いて化学エッチングにより除去して、第2のグループに属する孔15b3を形成した。次に、前記誘電体14の他方の主面14b側にAlをスパッタして、前記第1のグループの属する孔15a3内の第1の柱状電極16aの先端t上にAlからなる第2の弁金属の層187aを形成した。次に、前記第1のグループに属する孔15a3内を除く他方の主面14b上の第2の弁金属の層187aをエッチバックにより除去した。次に、前記第1の給電電極12a’を給電層として前記第2の弁金属の層187aを陽極酸化して前記第2の弁金属の酸化物(Al2O3)からなる厚さ3μmの絶縁体層188aを形成した。次に、前記第1の給電電極12a’を化学エッチングにより除去した。次に、前記誘電体14の他方の主面14bに無電解メッキによりNiからなる第2の引出電極12bを形成した。次に、前記第2のグループに属する孔15b3内に前記引出電極12bを給電層としてCu電解メッキにより、前記誘電体14の一方の主面14a側の前記孔15b3の先端を残して、第2の柱状電極16bを形成した。次に、前記と同様にして、前記第2のグループに属する孔15b3内の前記第2の柱状電極16bの先端t上を塞ぐ第2の弁金属の酸化物(Al2O3)からなる厚さ3μmの絶縁体層188bを形成した。次に、前記誘電体14の一方の主面14aに前記第1の柱状電極16aの基端bと接するようにCu電解メッキにより第1の引出電極12aを形成してコンデンサ素子180を得た。尚、上記コンデンサ素子180においては、前記実施例1のコンデンサ素子10と同様に、第1の柱状電極16a及び第2の柱状電極16bがそれぞれ、直径30nm、第1の柱状電極16aと第2の柱状電極16bのピッチが70nm、前記第1の柱状電極16aと前記第2の柱状電極16bとの対向する長さ寸法は100μmであった。
得られたコンデンサ素子180について、アジレント社製のLCRメーター4263Bを用いて静電容量を測定するとともに、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340を用いて耐電圧を測定した結果、前記実施例1と同様に、静電容量が0.25mF,耐電圧が30Vの初期特性を有するものであった。
まず、長さ3.0mm、幅1.5mm、厚さ200μmのAl製の箔13を準備し、先の第1の実施例と同様にして、異なる深さの第1のグループに属する凹部15a2と第2のグループに属する凹部15b2とを有する多孔板状の誘電体14を形成した。
次に、前記実施例6と同様に、第1のグループに属する孔15a3、第1の柱状電極16a、第2のグループに属する孔15b3を形成した。次に、前記誘電体14の他方の主面14bに、Niスパッタにより、前記第1の柱状電極16aの先端tとの間に間隙寸法8.5μmの空気層からなる絶縁体層198aを介して第2の引出電極12bを形成した。次に、次に、前記第2のグループに属する孔15b3内に前記引出電極12bを給電層としてCu電解メッキにより第2の柱状電極16bを形成した。次に、前記と同様に前記誘電体14の一方の主面14aにNiスパッタにより、前記第2のグループに属する孔15b3内の前記第2の柱状電極16bの先端tとの間に間隙寸法8.5μmの空気層からなる絶縁体層198bを介して、前記第1の柱状電極16aの基端bに接続するように第1の引出電極12aを形成してコンデンサ素子190を得た。尚、上記コンデンサ素子10においては、第1の柱状電極16a及び第2の柱状電極16bがそれぞれ、直径30nm、第1の柱状電極16aと第2の柱状電極16bのピッチが70nm、前記第1の柱状電極16aと前記第2の柱状電極16bとの対向する長さ寸法は100μmであった。
得られたコンデンサ素子190について、アジレント社製のLCRメーター4263Bを用いて静電容量を測定するとともに、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340を用いて耐電圧を測定した結果、前記実施例1と同様に、静電容量が0.25mF,耐電圧が30Vの初期特性を有するものであった。
このため、上記個々の実施形態に限定するものではなく、例えば、第1の柱状電極の先端上の絶縁体層と、第2の柱状電極の先端上の絶縁体層とを、互いに異なる材質の絶縁体層で構成することができる。また、第1の柱状電極の長さと第2の柱状電極の長さとが異なる場合に、例えば、互いに異なる厚みの絶縁体層を形成することもできる。
上記端子部29a,29bとしては、Cu,りん青銅、各種ステンレス、Ni42−Fe合金等が好ましい。また、図示省略したが、前記引出電極12a,12bと前記端子部29a,29bとの接続は、抵抗溶接や拡散接合、カーボンペースト等の導電性接着剤による接着等が好ましい。
上記コンデンサ埋め込み多層配線基板40は、その底部にコンデンサユニットCUが埋め込まれ、第1の引出電極12aが前記コンデンサ埋め込み多層配線基板の内部導体と接続されている。また、第2の引出電極12bが前記多層配線基板の底面に、他の端子電極とともに露出されている。
11:支持体
11a,11b:押型
11a1,11b1:微小突起
12a:第1の引出電極
12a’:第1の給電電極
12b:第2の引出電極
13:第1の弁金属の箔
13a:一方の主面
13b:他方の主面
14,14’,14”,14”’:多孔板状の誘電体
14a:一方の主面
14b:他方の主面
15a1,15b1:微小凹部
15a2:第1のグループに属する凹部
15b2:第2のグループに属する凹部
15a3,15a3’,15a3”,15a3”’:第1のグループに属する孔
15b3,15b3’,15b3”,15b3”’:第2の部ループの孔
16a,16a’,16a”,16a”’:第1の柱状電極
16b,16b’,16b”,16b”’:第2の柱状電極
17a,17b,127a,127b:導電性高分子層
137a,137b:TiO2電着膜
157a,157b:Sn−Pdメッキ層
167a,167b、177a,177b:絶縁性樹脂層
187a,187b:第2の弁金属の層
18,18a,18b,128a,128b:絶縁体層(有機絶縁体)
138a,138b:絶縁体層(TiO2膜)
148a,148b,158a,158b:絶縁体層(SiO2層)
168a,168b,178a,178b:絶縁体層(絶縁性樹脂)
188a,188b:絶縁体層(第2の弁金属の酸化物)
198a,198b:絶縁体層(空気層)
20:コンデンサ
29a,29b:端子部
30:コンデンサ
39a,39b:端子部
40:コンデンサ埋め込み多層配線基板
CU,CU1,CU2:コンデンサユニット
b:基端
d,d’,d”,d”’:誘電体層(第1の弁金属の酸化物)
S:シード層
t:先端
Claims (19)
- 第1の弁金属の酸化物からなり、厚さ方向に貫通する第1のグループに属する孔と第2のグループに属する孔とが交互に複数配置された多孔板状の誘電体と、前記第1のグループに属する複数の孔内にそれぞれ形成され基端が前記誘電体の一方の主面に露出された第1の柱状電極と、前記第2のグループに属する複数の孔内にそれぞれ形成され基端が前記誘電体の他方の主面に露出された第2の柱状電極と、前記第1のグループに属する孔内の前記第1の柱状電極の先端上に該孔を塞ぐように、また前記第2のグループに属する孔内の前記第2の柱状電極の先端上に該孔を塞ぐように、それぞれ設けられた絶縁体層と、前記誘電体の一方の主面上に前記第1の柱状電極の基端と接続するように設けられた第1の引出電極と、前記誘電体の他方の主面上に前記第2の柱状電極の基端と接続するように設けられた第2の引出電極と、を有することを特徴とするコンデンサ素子。
- 前記絶縁体層は、導電性高分子が熱分解されたものであることを特徴とする請求項1記載のコンデンサ素子。
- 前記第1の引出電極と前記第2の引出電極との間に電圧印加が施されたものであることを特徴とする請求項2記載のコンデンサ素子。
- 前記絶縁体層はTiO2膜からなることを特徴とする請求項1記載のコンデンサ素子。
- 前記絶縁体層はSiO2膜からなることを特徴とする請求項1記載のコンデンサ素子。
- 前記絶縁体層は絶縁性樹脂層からなることを特徴とする請求項1記載のコンデンサ素子。
- 前記絶縁体層は第2の弁金属の酸化物からなることを特徴とする請求項1記載のコンデンサ素子。
- 前記絶縁体層は空気層からなることを特徴とする請求項1記載のコンデンサ素子。
- 第1の弁金属の箔の一方の主面に所定の配置で複数箇所にインデンテーションにより微小凹部を形成する工程と、該弁金属の箔に陽極酸化を施し、前記微小凹部を形成した箇所に所定の深さを有する第1のグループに属する凹部、および前記微小凹部を形成した複数箇所の間に前記第1のグループに属する凹部より深さが浅い第2のグループに属する凹部をそれぞれ形成して多孔板状の誘電体を形成する工程と、前記誘電体の第1のグループに属する凹部の内面および前記第2のグループに属する凹部の内面に無電解メッキによりシード層を形成するとともに、前記誘電体の一方の主面上に第1の引出電極を形成する工程と、前記誘電体の第1のグループに属する凹部の底部をエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第1のグループに属する複数の孔を形成する工程と、前記第1のグループに属する孔内の前記シード層上に、前記誘電体の他方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第1の柱状電極を形成する工程と、前記誘電体の第2のグループに属する凹部の底部をエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第2のグループに属する複数の孔を形成する工程と、前記第1のグループに属する孔内の前記第1の柱状電極の先端上、および前記第2のグループに属する孔内の前記第1の引出電極上に、それぞれ前記孔を塞ぐように電解重合により導電性高分子層を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔の内面の前記シード層上に電解メッキにより第2の柱状電極を形成するとともに、前記誘電体の他方の主面に第2の引出電極を形成する工程と、前記導電性高分子層を熱分解させ絶縁化して絶縁体層を形成する工程と、前記第1の柱状電極の先端と前記第2の引出電極との間、および前記第2の柱状電極の先端と前記第1の引出電極との間の短絡箇所を電圧印加により焼き切る工程と、を有することを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
- 第1の弁金属の箔の一方の主面に所定の配置で複数箇所にインデンテーションにより微小凹部を形成する工程と、該弁金属の箔に陽極酸化を施し、前記微小凹部を形成した箇所に所定の深さを有する第1のグループに属する凹部、および前記微小凹部を形成した複数箇所の間に前記第1のグループに属する凹部より深さが浅い第2のグループに属する凹部をそれぞれ形成して多孔板状の誘電体を形成する工程と、前記誘電体の第1のグループに属する凹部の底部をエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第1のグループに属する複数の孔を形成する工程と、前記誘電体の前記第2のグループに属する凹部が形成された一方の主面上に第1の給電電極を形成する工程と、前記第1のグループに属する孔内に、前記誘電体の他方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第1の柱状電極を形成する工程と、前記第1のグループに属する孔内の前記第1の柱状電極の先端上にそれぞれ前記孔を塞ぐように絶縁体層を形成する工程と、前記誘電体の一方の主面上の前記第1の給電電極と第2のグループに属する凹部の底部とをエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第2のグループに属する複数の孔を形成する工程と、前記誘電体の他方の主面上に第2の引出電極を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔内の前記第2の引出電極上に、前記誘電体の一方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第2の柱状電極を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔内の前記第2の柱状電極の先端上にそれぞれ前記孔を塞ぐように絶縁体層を形成する工程と、前記誘電体の一方の主面上に前記第1の柱状電極の基端と接するように第1の引出電極を形成する工程と、を有することを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
- 前記第1の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程、及び前記第2の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程は、前記第1の給電電極及び前記第2の引出電極をそれぞれ給電層として導電性高分子膜を形成した後、熱分解により絶縁化することを特徴とする請求項10記載のコンデンサ素子の製造方法。
- 前記第1の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程、及び前記第2の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程は、前記第1の給電電極、及び前記第2の引出電極をそれぞれ給電層としてTiO2電着膜を形成した後、熱処理して絶縁化することを特徴とする請求項10記載のコンデンサ素子の製造方法。
- 前記第1の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程、及び前記第2の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程は、前記第1の給電電極、及び前記第2の引出電極をそれぞれ給電層としてSiO2層を電解メッキすることを特徴とする請求項10記載のコンデンサ素子の製造方法。
- 前記第1の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程、及び前記第2の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程は、前記第1の給電電極、及び前記第2の引出電極をそれぞれ給電層としてSn−Pdメッキ層を形成した後、該Sn−Pdメッキ層上にSiO2層を湿式堆積させることを特徴とする請求項10記載のコンデンサ素子の製造方法。
- 第1の弁金属の箔の一方の主面に所定の配置で複数箇所にインデンテーションにより微小凹部を形成する工程と、該弁金属の箔に陽極酸化を施し、前記微小凹部を形成した箇所に所定の深さを有する第1のグループに属する凹部、および前記微小凹部を形成した複数箇所の間に前記第1のグループに属する凹部より深さが浅い第2のグループに属する凹部をそれぞれ形成して多孔板状の誘電体を形成する工程と、前記誘電体の第1のグループに属する凹部の底部をエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第1のグループに属する複数の孔を形成する工程と、前記誘電体の前記第2のグループに属する凹部が形成された一方の主面上に第1の給電電極を形成する工程と、前記第1のグループに属する孔内の前記給電電極上に、前記誘電体の他方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第1の柱状電極を形成する工程と、前記第1の給電電極と、前記誘電体の第2のグループに属する凹部の底部とをエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第2のグループに属する複数の孔を形成する工程と、前記第1のグループに属する孔内の前記第1の柱状電極の先端上及び前記第2のグループに属する複数の孔内にそれぞれ前記孔を塞ぐように絶縁体層を形成する工程と、前記誘電体の他方の主面上に第2の引出電極を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔内の前記第2の引出電極上に、前記誘電体の一方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第2の柱状電極を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔内の前記第2の柱状電極の先端上にそれぞれ前記孔を塞ぐように絶縁体層を形成する工程と、前記誘電体の一方の主面上に前記第1の柱状電極の基端と接するように第1の引出電極を形成する工程と、を有することを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
- 前記第1の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程は、前記第1のグループに属する孔内の前記第1の柱状電極の先端上、及び前記第2のグループに属する孔内にそれぞれ絶縁性樹脂を埋め込んだ後、前記第2のグループに属する孔内の絶縁性樹脂を除去するものであり、前記第2の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程は、前記第2のグループに属する孔内の前記第2の柱状電極の先端上にそれぞれ絶縁性樹脂を埋め込むことを特徴とする請求項15記載のコンデンサ素子の製造方法。
- 前記第1の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程は、前記誘電体の前記第1の柱状電極の先端側の前記他方の主面に絶縁性樹脂膜を形成したのち、前記第1のグループに属する孔内を除く前記他方の主面上の絶縁性樹脂膜を除去するものであり、前記第2の柱状電極の先端上に絶縁体層を形成する工程は、前記誘電体の前記第2の柱状電極の先端側の前記一方の主面に絶縁性樹脂膜を形成したのち、前記第2のグループに属する孔内を除く前記一方の主面上の絶縁性樹脂膜を除去することを特徴とする請求項15記載のコンデンサ素子の製造方法。
- 第1の弁金属の箔の一方の主面に所定の配置で複数箇所にインデンテーションにより微小凹部を形成する工程と、該弁金属の箔に陽極酸化を施し、前記微小凹部を形成した箇所に所定の深さを有する第1のグループに属する凹部、および前記微小凹部を形成した複数箇所の間に前記第1のグループに属する凹部より深さが浅い第2のグループに属する凹部をそれぞれ形成して多孔板状の誘電体を形成する工程と、
前記誘電体の第1のグループに属する凹部の底部をエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第1のグループに属する複数の孔を形成する工程と、
前記誘電体の前記第2のグループに属する凹部が形成された一方の主面上に第1の給電電極を形成する工程と、
前記第1のグループに属する孔内の前記給電電極上に、前記誘電体の他方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第1の柱状電極を形成する工程と、
前記誘電体の第2のグループに属する凹部の底部をエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第2のグループに属する複数の孔を形成する工程と、
前記誘電体の前記第1の柱状電極の先端側の前記他方の主面に第2の弁金属の層を形成する工程と、前記第1のグループに属する孔内を除く前記他方の主面上の第2の弁金属の層を除去する工程と、
前記第1の給電電極を給電層として前記第2の弁金属の層を陽極酸化することにより前記第1のグループに属する孔内の前記第1の柱状電極の先端上
にそれぞれ前記孔を塞ぐように絶縁体層を形成する工程と、
前記第1の給電電極をエッチングにより除去する工程と、前記誘電体の他方の主面上に第2の引出電極を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔内の前記第2の引出電極上に、前記誘電体の一方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第2の柱状電極を形成する工程と、
前記誘電体の前記第2の柱状電極の先端側の前記一方の主面に第2の弁金属の層を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔内を除く前記一方の主面上の第2の弁金属の層を除去する工程と、
前記第2の引出電極を給電層として前記第2の弁金属の層を陽極酸化することにより前記第2のグループに属する孔内の前記第2の柱状電極の先端上にそれぞれ前記孔を塞ぐように絶縁体層を形成する工程と、
前記誘電体の一方の主面上に前記第1の柱状電極の基端と接するように第1の引出電極を形成する工程と、
を有することを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。 - 第1の弁金属の箔の一方の主面に所定の配置で複数箇所にインデンテーションにより微小凹部を形成する工程と、該弁金属の箔に陽極酸化を施し、前記微小凹部を形成した箇所に所定の深さを有する第1のグループに属する凹部、および前記微小凹部を形成した複数箇所の間に前記第1のグループに属する凹部より深さが浅い第2のグループに属する凹部をそれぞれ形成して多孔板状の誘電体を形成する工程と、前誘電体の第1のグループに属する凹部の底部をエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第1のグループに属する複数の孔を形成する工程と、前記誘電体の前記第2のグループに属する凹部が形成された一方の主面上に第1の給電電極を形成する工程と、前記第1のグループに属する孔内の前記給電電極上に前記誘電体の他方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第1の柱状電極を形成する工程と、前記第1の給電電極と、前記誘電体の第2のグループに属する凹部の底部とをエッチングにより除去して前記誘電体の他方の主面側に開口する第2のグループに属する複数の孔を形成する工程と、前記誘電体の他方の主面上に前記第1の柱状電極の先端との間に空気層を介してスパッタリングにより第2の引出電極を形成する工程と、前記第2のグループに属する孔内の前記第2の引出電極上に、前記誘電体の一方の主面側の前記孔の先端を残して、電解メッキにより第2の柱状電極を形成する工程と、前記誘電体の一方の主面上に、前記第2の柱状電極の先端との間に空気層を介して、スパッタリングにより前記第1の柱状電極の基端と接続する第1の引出電極を形成する工程と、を有することを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
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