JP4972502B2 - コンデンサ及びコンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、小型で大容量を実現できるコンデンサ及びコンデンサの製造方法に関するものである。

現在、広く用いられているコンデンサとして、Ａｌ電解コンデンサや積層セラミックコンデンサが知られている。Ａｌ電解コンデンサにおいては、電解液を扱うために、液漏れなどの課題がある。また、積層セラミックコンデンサでは、誘電体層の焼成が必要であり、該焼成の際に電極と誘電体層との熱収縮の差に起因するクラック等の課題がある。これらの課題を回避する新規な構造のコンデンサが望まれている。
また、誘電体薄膜を用いた薄膜コンデンサも提案されているが、誘電体薄膜の表面積を大きくできず、小型で大容量のコンデンサを提供できないという課題があった。

また、特許文献１には、大容量でかつ製作が容易なコンデンサとして、図１４に示されるように、相対向端面に向かって伸びる複数個の通孔４を有してなる半導体粒界絶縁型誘電体磁器３と、この誘電体磁器３の前記相対向端面にそれぞれ設けられた外部接続用電極２，８と、前記誘電体磁器３の各通孔に挿通された高融点金属よりなる容量用電極体５，７とからなり、この容量用電極体５，７は、隣り合うものが互いに異なる前記外部接続用電極２，８に導電接続されている粒界絶縁型半導体磁器コンデンサが提案されている。

特公昭６１−２９１３３号公報

しかしながら、前記のような背景技術の粒界絶縁型半導体磁器コンデンサにおいては、複数個の通孔を有する半導体粒界絶縁型誘電体磁器を誘電体層として用いる点と、各通孔に選択的に容量用電極体を挿通する点とで、それぞれ微細加工が困難で、大容量のコンデンサを得るには複数の課題があった。

本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、微細加工が可能で、複数の電極間の誘電体層の厚み寸法が均一な大容量のコンデンサを提供することにある。また、本発明の目的は、微細加工が可能で電極間の誘電体層の厚み寸法が均一なコンデンサを容易に製造することができるコンデンサの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、（１）第１の導電体層と、該第１の導電体層上に設けられ、高さ方向に貫通する複数の孔及び前記第１の導電体層と対向する側から前記孔に隣接して前記高さ方向の一部に形成された複数の凹部を有する第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体と、前記複数の孔内にそれぞれ設けられ、基端が前記第１の導電体層に接続された複数の第１の柱状電極と、前記複数の凹部内にそれぞれ設けられた複数の第２の柱状電極と、前記第１の誘電体のそれぞれの孔を塞ぐように前記第１の柱状電極の先端側に設けられた第２の誘電体層と、前記第１の導電体層に対向するように設けられ、前記複数の第２の柱状電極に接続された第２の導電体層と、を有する。（・・・以下第１の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第１の課題解決手段に加えてさらに、（２）前記第２の柱状電極が、等角度間隔で等距離に周囲を６つの前記第１の柱状電極により囲まれている。（・・・以下第２の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第１の課題解決手段に加えてさらに、（３）前記第２の誘電体層が第２の弁金属の酸化物からなる。（・・・以下第３の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第１の課題解決手段に加えてさらに、（４）前記第２の誘電体層がＴｉＯ_２膜からなる。（・・・以下第４の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第１の課題解決手段に加えてさらに、（５）前記第２の誘電体層が有機絶縁体膜からなる。（・・・以下第５の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第１の課題解決手段に加えてさらに、（６）前記第２の誘電体層がＳｉＯ_２膜からなる。（・・・以下第６の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第１の課題解決手段に加えてさらに、（７）積層方向に複数のコンデンサユニットを備える。（・・・以下第７の課題解決手段と称する。）

また、本発明のコンデンサの製造方法は、（８）支持体上に第１の導電体層を設ける工程と、該第１の導電体層上に第１の弁金属の層を設ける工程と、該第１の弁金属の層を陽極酸化処理して高さ方向に貫通する複数の孔と該孔に隣接して前記第１の導電体層と対向する面側から高さ方向の一部に形成された複数の凹部とを有する前記第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体を形成する工程と、前記複数の孔内に基端が前記第１の導電体層に接続されるようにそれぞれ第１の柱状電極を設けるとともに前記複数の凹部内にそれぞれ第２の柱状電極を設ける工程と、前記第１の誘電体のそれぞれの孔を塞ぐように前記第１の柱状電極の先端側に第２の誘電体層を設ける工程と、前記第１の導電体層に対向して前記複数の第２の柱状電極に接続するように第２の導電体層を設ける工程と、を有する。（・・・以下第８の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第８の課題解決手段に加えてさらに、（９）前記第１の誘電体を形成する工程が、前記第１の弁金属の層の表面に所定の配置で浅い傷を入れた後、前記第１の導電体層を給電層として前記第１の弁金属の層を陽極酸化するものである。（・・・以下第９の課題解決手段と称する。）

本発明の実施形態の一つは、上記第９の課題解決手段に加えてさらに、（１０）前記表面に設ける傷は、六方格子状に配置されたものである。（・・・以下第１０の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第８の課題解決手段に加えてさらに、（１１）前記第２の誘電体層を設ける工程が、第２の弁金属の層を形成し、該第２の弁金属の層の上面部分を除去したのち、前記第１の導電体層を給電層として前記第２の弁金属の層を陽極酸化するものである。（・・・以下第１１の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第８の課題解決手段に加えてさらに、（１２）前記第２の誘電体層を設ける工程が、前記第１の導電体層を給電層としてＴｉＯ_２電着膜を形成した後、熱処理するものである。（・・・以下第１２の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第８の課題解決手段に加えてさらに、（１３）前記第２の誘電体層を設ける工程が、前記第１の導電体層を給電層として導電性高分子膜を形成した後、熱処理するものである。（・・・以下第１３の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第８の課題解決手段に加えてさらに、（１４）前記第２の誘電体層を設ける工程が、前記第１の導電体層を給電層としてＳｎ−Ｐｄメッキ層を形成した後、該Ｓｎ−Ｐｄメッキ層上にＳｉＯ_２層を湿式堆積させるものである。（・・・以下第１４の課題解決手段と称する。）

本発明の主要な実施形態の一つは、上記第８の課題解決手段に加えてさらに、（１５）前記第２の誘電体層を設ける工程が、前記第１の導電体層を給電層としてＳｉＯ_２層を電着させるものである。（・・・以下第１５の課題解決手段と称する。）

上記第１の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、第１の導電体層と、該第１の導電体層上に設けられ、高さ方向に貫通する複数の孔及び前記第１の導電体層と対向する側から前記孔に隣接して前記高さ方向の一部に形成された複数の凹部を有する第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体と、前記複数の孔内にそれぞれ設けられ、基端が前記第１の導電体層に接続された複数の第１の柱状電極と、前記複数の凹部内にそれぞれ設けられた複数の第２の柱状電極と、前記第１の誘電体のそれぞれの孔を塞ぐように前記第１の柱状電極の先端側に設けられた第２の誘電体層と、前記第１の導電体層に対向するように設けられ、前記複数の第２の柱状電極に接続された第２の導電体層と、を有する。このため、等間隔に配列された第１の柱状電極と第２の柱状電極とが前記第１の弁金属の酸化物からなる誘電体層を挟んで大きな面積で対向する。また、複数の孔及び該孔に隣接する凹部とを有する第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体を用いるので、複数の第１の柱状電極同士、複数の第２の柱状電極同士をそれぞれ選択的に接続することが容易となり、微細加工が可能であるため、大容量化が可能である。

上記第２の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、前記第２の柱状電極が、等角度間隔で等距離に周囲を６つの前記第１の柱状電極により囲まれているので、第２の柱状電極の周囲の電圧分布がより均一化され、より大容量のコンデンサを提供することができる。

また、上記第７の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、積層方向に複数のコンデンサユニットを備えるので、より大容量のコンデンサを容易に提供することができる。

また、上記第８の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、支持体上に第１の導電体層を設ける工程と、該第１の導電体層上に第１の弁金属の層を設ける工程と、該第１の弁金属の層を陽極酸化処理して高さ方向に貫通する複数の孔と該孔に隣接して前記第１の導電体層と対向する面側から高さ方向の一部に形成された複数の凹部とを有する前記第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体を形成する工程と、前記複数の孔に基端が前記第１の導電体層に接続されるようにそれぞれ第１の柱状電極を設けるとともに前記複数の凹部内にそれぞれ第２の柱状電極を設ける工程と、前記第１の誘電体のそれぞれの孔を塞ぐように前記第１の柱状電極の先端側に第２の誘電体層を設ける工程と、前記第１の導電体層に対向して前記複数の第２の柱状電極に接続するように第２の導電体層を設ける工程と、を有する。このため、微細加工が可能で、複数の柱状電極間の誘電体層の厚み寸法が均一なコンデンサを製造することができる。

また、上記第９の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、前記第１の誘電体を形成する工程が、前記第１の弁金属の層の表面に所定の配置で浅い傷を入れた後、前記第１の導電体層を給電層として前記第１の弁金属の層を陽極酸化するものであるので、第１の柱状電極と第２の柱状電極とを等間隔に配設することができる。

また、上記第１０の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、前記表面に設ける傷が、六方格子状に配置されたものであるので、第２の柱状電極の周囲の電圧分布がより均一化され、より大容量のコンデンサを製造することができる。また、第１の柱状電極と第２の柱状電極とを容易に規則正しく配列することが可能となり、特定の柱状電極間に電圧が集中するのを防止することができ、優れた信頼性のコンデンサを製造することができる。

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。

本発明の基本構成によれば、微細加工が可能で、特定の電極間に電圧が集中することなく大容量のコンデンサを実現できる。

また、本発明の製造方法によれば、複数の電極間の誘電体層の厚み寸法が均一なコンデンサを容易に製造することができる。

次に、本発明のコンデンサの第１の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は第１の実施形態のコンデンサの内部構造を説明するための拡大断面図であり、図１（ａ）はＡ−Ａ線における縦断面図であり、図１（ｂ）はＢ−Ｂ線における横断面図である。

図１に示すように、第１の実施形態のコンデンサ１０は、基端１５ａが第１の導電体層（取出し電極）１２に接続された複数の第１の柱状電極１５と、基端１７ａが第２の導電体層（取出し電極）１８に接続された複数の第２の柱状電極１７とが相互に隣り合わせに対向するように配設されたコンデンサユニットＣＵを支持体１１上に備えるものである。

具体的には、第１の導電体層１２と、該第１の導電体層１２上に設けられ、高さ方向ｈに貫通する複数の孔１４ｃ及び前記第１の導電体層１２と対向する側から前記孔１４ｃに隣接して前記高さ方向ｈの一部に形成された複数の凹部１４ｂとを有する第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体１３’と、前記複数の孔１４ｃ内にそれぞれ設けられ、基端１５ａが前記第１の導電体層１２に接続された複数の第１の柱状電極１５と、前記複数の凹部１４ｂ内にそれぞれ設けられた複数の第２の柱状電極１７と、前記第１の誘電体１３’のそれぞれの孔１４ｃを塞ぐように前記第１の柱状電極１５の先端１５ｂ側に設けられた第２の誘電体層１６ａと、前記第１の導電体層１２に対向するように設けられ、前記複数の第２の柱状電極１７の基端１７ａに接続された第２の導電体層１８と、を有するコンデンサ１０である。

また、本実施形態のコンデンサ１０は、前記第２の誘電体層１６ａが第２の弁金属の酸化物からなる。

また、本実施形態のコンデンサ１０は、前記第２の柱状電極１７は、等角度間隔で等距離に周囲を６つの前記第１の柱状電極１５により囲まれているものである。

また、上記第１の柱状電極１５及び第２の柱状電極１７の配置は、図１（ｂ）に示すように、Ａ−Ａ線における断面が、第１の柱状電極１５と第２の柱状電極１７とが横方向に交互に配列されているものである。そして、上記交互の配列が、図１（ｂ）における上方向および下方向にそれぞれ一列おきに直線状に繰り返されているものである。第１の柱状電極１５の数と第２の柱状電極１７の数とが異なるため、耐電流（耐リップル）性がやや低下する。また、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）がやや高い傾向にある。

次に、図２及び図３を用いて本発明のコンデンサの製造方法の第１の実施形態について説明する。図２は本実施形態のコンデンサの製造方法の一例の前半を示す拡大断面図であり、図３は本実施形態のコンデンサの製造方法の一例の後半を示す拡大断面図である。

本実施形態のコンデンサの製造方法は、まず、図２（ｃ）に示すように、支持体１１上に例えば非酸化性の金属からなる第１の導電体層１２を設ける。次に、図２（ｄ）に示すように該第１の導電体層１２上に第１の弁金属の層１３を設ける。次に、図２（ｅ）〜（ｈ）に示すように該第１の弁金属の層１３を陽極酸化処理して高さ方向ｈに貫通する複数の孔１４ｃと該孔１４ｃに隣接して前記第１の導電体層１２と対向する面側から高さ方向ｈの一部に形成された複数の凹部１４ｂとを有する前記第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体１３’を形成する。より具体的には、図２（ｅ）に示すように表面に所定の配置で複数の突起１０１ａを設けた金型１０１等を用いて前記第１の弁金属の層１３の表面を押圧して該第１の弁金属の層１３の表面に所定の配置で浅い傷１４ａを設ける。

このとき、図２（ｅ）に示すように前記第１の弁金属の層１３の表面に設ける傷１４ａは、図１（ｂ）において、ハッチングが施された大径の円のそれぞれ中心点の位置に相当する六方格子状に配置されたものである。

次に、上記試料を図示省略した陽極酸化処理槽の電解液中に浸漬するとともに前記第１の導電体層１２を給電層として陽極酸化処理を行う。これにより、図２（ｆ）に示すように、前記表面には前記傷１４ａに起因して凹部１４ｂが前記第１の弁金属の層１３の高さ方向ｈに進行するとともに該凹部１４ｂの壁面から前記第１の弁金属の層１３の内部に所定の厚みで該第１の弁金属の酸化物からなる誘電体層１３ａが形成される。さらに陽極酸化処理をすすめると、図２（ｇ）に示すように、前記凹部１４ｂはさらに進行するとともに、先に傷１４ａで囲まれた表面にも前記と同様に浅い凹部１４ｂが形成される。さらに陽極酸化処理をすすめると、図２（ｈ）に示すように、先に形成された凹部１４ｂは進行して前記第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体１３’を高さ方向ｈに貫通する複数の孔１４ｃとなる。また前記傷１４ａに囲まれた表面に形成された浅い凹部１４ｂは進行してその壁面の誘電体層の先端が前記第１の導電体層１２に達したところで陽極酸化処理を一旦終了する。

本実施形態のコンデンサの製造方法は、図２（ｅ）〜（ｈ）に示すように前記第１の誘電体１３’を形成する工程は、前記第１の弁金属の層１３の表面に所定の配置で浅い傷１４ａを入れた後、前記第１の導電体層１２を給電層として前記第１の弁金属の層１３を陽極酸化するものである。

次に、図３（ｉ）に示すように前記複数の孔１４ｃ内に基端１５ａが前記第１の導電体層１２に接続されるようにそれぞれ第１の柱状電極１５を充填することにより設けるとともに前記複数の凹部１４ｂ内にそれぞれ第２の柱状電極１７を充填することにより設ける。このとき、前記第１の柱状電極１５及び第２の柱状電極１７の上面は前記第１の誘電体１３’の上面より低い位置とし、窪みが残るようにすることが好ましい。次に、図３（ｊ）〜（ｌ）に示すように前記第１の誘電体１３’のそれぞれの孔１４ｃを塞ぐように前記第１の柱状電極１５の先端側１５ｂに第２の誘電体層１６ａを設ける。該第２の誘電体層１６ａを設ける工程は、具体的には、まず、図３（ｊ）に示すように、前記それぞれの窪みを埋めるように第２の弁金属の層１６を設ける。次に、図３（ｋ）に示すように、前記第１の誘電体１３’の表面が露出されるように前記弁金属の層１６の上面部分を除去する。次に、得られた試料を上記と同様に図示省略した陽極酸化処理槽の電解液中に浸漬するとともに前記第１の導電体層１２を給電層として陽極酸化処理を行ない、図３（ｌ）に示すように、前記第１の柱状電極の先端１５ｂ側の前記第２の弁金属の層１６を陽極酸化して前記第２の弁金属の酸化物からなる第２の誘電体層１６ａをを得る。次に、図３（ｍ）に示すように、前記第１の導電体層１２に対向して前記複数の第２の柱状電極１７の基端１７ａに接続するように例えば非酸化性金属からなる第２の導電体層１８を設ける。

次に、上記第１の実施形態のコンデンサの変形例および上記第１の実施形態のコンデンサの製造方法の変形例について図４〜図１１を用いて説明する。図４は第１の変形例のコンデンサの内部構造を説明するための拡大断面図であり、図４（ａ１）はＡ−Ａ線における縦断面図であり、図４（ｂ１）はＢ−Ｂ線における横断面図である。図５は、第１の変形例のコンデンサの製造方法を説明するための縦方向の拡大断面図である。

第１の変形例のコンデンサ１１０が先の第１の実施形態のコンデンサ１０と異なる点は、図４に示すようにＴｉＯ_２膜からなる第２の誘電体層１１６ａを有する点にある。これによれば、Ａｌ_２Ｏ_３膜からなる第２の誘電体層１６ａに比べて前記第２の誘電体層１１６ａからより大きな静電容量を取り出すことができるという効果を有する。

また、上記第１の柱状電極１５及び第２の柱状電極１７の配置は、図４（ｂ１）に示すように、特定の柱状電極を中心にしたとき、周囲を６等分したうちの前記特定の柱状電極を挟んで互いに対向する２方向のみに同じ種の柱状電極が隣接し、他の４方向は他の種の柱状電極が囲む構造となっている。そして、Ａ−Ａ線における断面が、第１の柱状電極１５と第２の柱状電極１７とが横方向に交互に配列されているものである。言い換えると、上記交互の配列が、図４（ｂ１）における上方向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である。

第１の変形例のコンデンサ１１０の製造方法が先の第１の実施形態のコンデンサ１０の製造方法と異なる点は、以下の通りである。上記実施形態と同様に図５（ｉ１）に示すように前記複数の孔１４ｃ内に基端１５ａが前記第１の導電体層１２に接続されるようにそれぞれ第１の柱状電極１５を設けるとともに前記複数の凹部１４ｂ内にそれぞれ第２の柱状電極１７を設けた後、得られた試料を図５（ｋ１）に示すように塩化チタン（ＴｉＣｌ_３）溶液中に浸漬するとともに前記第１の導電体層１２を給電層として電解処理を行ない前記孔１４ｃを塞ぐようにＴｉＯ_２電着膜１１６を形成する。さらに、例えば４５０℃で熱処理して、図５（ｌ１）に示すように、ＴｉＯ_２膜からなる第２の誘電体層１１６ａを設ける点にある。これによれば、製造プロセスが簡便になるという効果を有する。

図６は第２の変形例のコンデンサの内部構造を説明するための拡大断面図であり、図６（ａ２）はＡ−Ａ線における縦断面図であり、図６（ｂ２）はＢ−Ｂ線における横断面図である。図７は、第２の変形例のコンデンサの製造方法を説明するための縦方向の拡大断面図である。

第２の変形例のコンデンサ２１０が先の第１の実施形態のコンデンサ１０と異なる点は、図６に示すように有機絶縁膜からなる第２の誘電体層２１６ａを有する点にある。

また、上記第１の柱状電極１５及び第２の柱状電極１７の配置は、図６（ｂ２）に示すように、Ａ−Ａ線において、第１の柱状電極１５と第２の柱状電極１７とが横方向に交互に配列されているものである。そして、上記交互の配列が、図６（ｂ）における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、ジグザグ状に連続して繰り返されるものである。この場合、先の第１の変形例のコンデンサ１１０に比較して、磁場の配向性がやや低下し、ＥＳＬが多少増加する傾向にある。

第２の変形例のコンデンサ２１０の製造方法が先の第１の実施形態のコンデンサ１０の製造方法と異なる点は、以下の通りである。上記実施形態と同様に図７（ｉ２）に示すように前記複数の孔１４ｃ内に基端１５ａが前記第１の導電体層１２に接続されるようにそれぞれ第１の柱状電極１５を設けるとともに前記複数の凹部１４ｂ内にそれぞれ第２の柱状電極１７を設けた後、得られた試料を図７（ｋ２）に示すように前記第１の導電体層１２を給電層として例えばポリイミド電着液中で電着処理を行い、前記孔１４を塞ぐように導電性高分子膜２１６を形成する。さらに、例えば２５０℃で熱処理して前記導電性高分子膜を不活化して、図７（ｌ２）に示すように、有機絶縁膜からなる第２の誘電体層２１６ａを設ける点にある。これによれば、製造プロセスが簡便になるという効果を有する。

図８は第３の変形例のコンデンサの内部構造を説明するための拡大断面図であり、図８（ａ３）はＡ−Ａ線における縦断面図であり、図８（ｂ３）はＢ−Ｂ線における横断面図である。図９は、第３の変形例のコンデンサの製造方法を説明するための縦方向の拡大断面図である。

第３の変形例のコンデンサ３１０が先の第１の実施形態のコンデンサ１０と異なる点は、図８に示すようにＳｉＯ_２膜からなる第２の誘電体層３１６ａを有する点にある。これによれば、高い絶縁性が得られるという効果を有する。

また、上記第１の柱状電極１５及び第２の柱状電極１７の配置は、図８（ｂ３）に示すように、Ａ−Ａ線において、第１の柱状電極１５と第２の柱状電極１７とが横方向に交互に配列されているものである。そして、上記交互の配列が、図８（ｂ３）における上方向および下方向にそれぞれ一列置きにジグザグ状に繰り返されているものである。この場合、第１の柱状電極１５の数と第２の柱状電極１７の数とが異なるため、上記第１の変形例のコンデンサ１１０に比べてＥＳＬが増加する傾向にある。

第３の変形例のコンデンサ３１０の製造方法が先の第１の実施形態のコンデンサ１０の製造方法と異なる点は、以下の通りである。上記実施形態と同様に図９（ｉ３）に示すように前記複数の孔１４ｃ内に基端１５ａが前記第１の導電体層１２に接続されるようにそれぞれ第１の柱状電極１５を設けるとともに前記複数の凹部１４ｂ内にそれぞれ第２の柱状電極１７とを設けた後、得られた試料を図９（ｋ３）に示すようにＳｎ−Ｐｄメッキ液中に浸漬するとともに前記第１の導電体層１２を給電層として電解処理を行ない前記孔１４を塞ぐようにＳｎ−Ｐｄメッキ膜３１６を形成する。さらに、前記Ｓｎ−Ｐｄメッキ膜３１６上に例えばケイフッ化アンモニウムとジメチルアミンボランの混合液への浸漬処理することにより、図９（ｌ３）に示すように、ＳｉＯ_２膜からなる第２の誘電体層３１６ａを設ける点にある。これによれば、製造プロセスが簡便になるという効果を有する。

図１０は第４の変形例のコンデンサの内部構造を説明するための拡大断面図であり、図１０（ａ４）はＡ−Ａ線における縦断面図であり、図１０（ｂ４）はＢ−Ｂ線における横断面図である。図１１は、第４の変形例のコンデンサの製造方法を説明するための縦方向の拡大断面図である。

第４の変形例のコンデンサ４１０が先の第１の実施形態のコンデンサ１０と異なる点は、図１０に示すようにＳｉＯ_２膜からなる第２の誘電体層４１６を有する点にある。これによれば、Ａｌ_２Ｏ_３膜からなる第２の誘電体層１６ａに比べて高い絶縁性を有する。

また、上記第１の柱状電極１５及び第２の柱状電極１７の配置は、図１０（ｂ４）に示すように、先の第３の変形例のコンデンサと同様であるため説明を省略する。

第４の変形例のコンデンサ４１０の製造方法が先の第１の実施形態のコンデンサ１０の製造方法と異なる点は、以下の通りである。上記実施形態と同様に図１１（ｉ４）に示すように前記複数の孔１４ｃ内に基端１５ａが前記第１の導電体層１２に接続されるようにそれぞれ第１の柱状電極１５を設けるとともに前記複数の凹部１４ｂ内にそれぞれ第２の柱状電極１７を設けた後、得られた試料を図１１（ｌ４）に示すように、ケイフッ化アンモニウム溶液中に浸漬するとともに前記第１の導電体層１２を給電層として電解処理を行ない前記孔１４ｃを塞ぐようにＳｉＯ_２膜からなる第２の誘電体層４１６を設ける点にある。これによれば、製造プロセスが簡便になるという効果を有する。

次に、上記支持体１１の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記支持体１１としては、シリコン、石英、アルミナ、サファイア、ガラス等の基板から選択され、母材からの切り出しにより得られ、表面が平坦なものが好ましい。上記支持体１１の厚みは０．１〜１．０ｍｍが好ましい。

次に、上記第１の導電体層１２の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第１の導電体層１２としては、非酸化性金属が好ましく、上記支持体１１上にスパッタリング、真空蒸着等の手段により設けられ、厚みは数十ｎｍ〜数百ｎｍが好ましい。また、上記非酸化性金属としては、Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄ、Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕの単体もしくはそれらの合金があげられる。また、上記導電体層１２は、非酸化性金属に限定するものではなく、例えば、酸化性を有する金属や、導電性粒子を絶縁体中に混合した複合導電材料であってもよい。

次に、上記第１の弁金属の層１３の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第１の弁金属の層１３としては、上記第１の導電体層１２上にスパッタリング、真空蒸着等の手段により設けられ、厚みは数十ｎｍ〜数μｍが好ましく、初期的には均一な厚みで設けられることがより好ましい。また、上記第１の弁金属としては、Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｗ，Ｂｉ，Ｓｂの単体もしくはそれらの合金があげられる。

次に、上記孔１４ｃの好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記孔１４ｃとしては、上記第１の弁金属の酸化物からなる誘電体１３’を高さ方向ｈに貫通するものであり、前記第１の弁金属の層１３の陽極酸化処理により得られる。該孔１４ｃの直径は、数ｎｍ〜数百ｎｍが好ましい。上記第１の弁金属の酸化物からなる誘電体１３’に所定の配置で上記孔１４ｃを設けるためには、予め表面に先端の尖った突起等を所定の配置で備えた金型等により前記第１の弁金属の層１３の表面を押圧して該表面に所定の配置で深さ数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の浅い傷１４ａを設けておくことが好ましい。これにより、前記浅い傷１４ａで囲まれた範囲の中心との間で、陽極酸化の処理の進行度合いに差を生じさせることができる。

次に、上記凹部１４ｂの好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記凹部１４ｂとしては、前記第１の導電体層と対向する側から上記第１の弁金属の酸化物からなる誘電体１３’の高さ寸法の一部に上記陽極酸化処理により設けられもので、該凹部１４ｂの底面は凹曲面であることが好ましい。また、該凹部１４ｂの深さ寸法は、前記第１の弁金属の層１３の高さ寸法の１／２以上で前記第１の弁金属の層１３の高さ寸法未満であることが好ましい。

次に、上記第１の柱状電極１５の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第１の柱状電極１５としては、基端１５ａが前記第１の導電体層１２に接するように、溶融金属の吸引、ＣＶＤまたは無電解メッキ法等の手段により充填される。該第１の柱状電極１５の先端側１５ｂは、平坦に形成されることが好ましい。また、該第１の柱状電極１５の長さ寸法は、前記第１の弁金属の層１３の高さ寸法の１／２以上でかつ前記第１の弁金属の層１３の高さ寸法未満であることが好ましい。また、上記第１の柱状電極１５としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｎｉあるいはこれらの一部を含む合金などの導電性金属で構成される。

次に、上記第２の弁金属の層１６の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第２の弁金属の層は１６としては、上記第１の弁金属の酸化物からなる誘電体１３’に設けられた孔１４ｃに充填された第１の柱状電極１５の先端側に少なくとも前記孔１４ｃを埋めるようにスパッタリングや真空蒸着等の手段により設けられることが好ましい。また、上記第２の弁金属１６としては、上記第１の弁金属と同じ群から選ばれるものであることが好ましく、前記第１の弁金属に選択したものと同一であってもよい。

次に、上記第２の柱状電極１７の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第２の柱状電極１７としては、上記第１の弁金属の酸化物からなる誘電体１３’の高さ寸法の一部に設けられた凹部１４ｂに前記第１の柱状電極１５と同様の手段により充填され、基端１７ａが後述する第２の導電体層１８と接するように設けられることが好ましい。また、上記第２の柱状電極１７の先端側１７ａは凸曲面であることが好ましい。また、上記第２の柱状電極１７としては、上記第１の柱状電極１５と同じ群から選ばれるものであることが好ましく、前記第１の柱状電極１５で選択したものと同一であることがより好ましい。また、上記第２の柱状電極１７は、等角度間隔で等距離に周囲を６つの前記第１の柱状電極１５により囲まれていることが好ましい。

次に、上記第１の弁金属の酸化物からなる誘電体１３’の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第１の弁金属１３の酸化物からなる誘電体１３’としては、高さ方向ｈに貫通する前記孔１４及び前記第１の導電体層と対向する側から前記孔１４に隣接して前記高さ方向ｈの一部に形成された複数の凹部１４ｂを有するものであり、前記第１の導電体層と対向する壁面から前記第１の弁金属１３の内部に向かって前記陽極酸化処理により形成されるものである。また、前記第１の柱状電極１５と前記第２の柱状電極１７との間の１該誘電体層１３ａの厚み寸法ｔは、数ｎｍ〜数百ｎｍであることが好ましい。また、上記凹部１４ｂの底部に形成される誘電体層１３ａは、その下端が前記第１の導電体層１２と接する程度が好ましい。上記第１の弁金属としてＡｌを用いた場合には、誘電体１３’の誘電体層１３ａとしてＡｌ_２Ｏ_３の膜を得ることができ、該誘電体１３’の誘電体層１３ａの誘電率は約１０である。

次に、上記第２の誘電体層１６ａ，１１６ａ，２１６ａ，３１６ａ，４１６の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第２の誘電体層１６ａ，１１６ａ，２１６ａ，３１６ａ，４１６としては、第２の弁金属１６の酸化物，ＴｉＯ_２膜、有機絶縁体膜、ＳｉＯ_２膜等からなることが好ましい。また、上記第１の柱状電極１５の先端１５ｂと前記第２の導電体層１８との間に、前記第２の弁金属の層１６の陽極酸化処理、ＴｉＯ_２電着後に熱処理、導電性高分子膜１１６の熱処理による不活化、Ｓｎ−Ｐｄメッキ膜上へのＳｉＯ_２の湿式堆積、ＳｉＯ２の電着等により設けられることが好ましい。また、該第２の誘電体層１６ａの厚みは前記第１の誘電体１３’の誘電体層１３ａの厚みよりも大きいことがより好ましい。

次に、上記第２の導電体層１８の好ましい実施形態は次の通りである。すなわち、上記第２の導電体層１８としては、非酸化性金属からなることが好ましい。また、上記第２の柱状電極の基端１７ａに接続するようにスパッタリングや真空蒸着等の手段により前記第１の導電体層１２に対向して設けられることが好ましい。また、第１の導電体層１２と同じ群から選ばれるものであることが好ましく、前記第１の導電体層１２で選択したものと同一であってもよい。

次に、コンデンサユニットＣＵの好ましい実施形態は次の通りである。すなわち上記コンデンサユニットＣＵとしては、例えば支持体１１上に単独もしくは積層方向に複数設けられることが好ましい。また、積層方向に複数設けられる場合には、第１のコンデンサユニットＣＵ１の第２の導電体層とこれに積層される第２のコンデンサユニットＣＵ２の第１の導電体層とを１つの導電体層で共用することができる。

次に、本発明のコンデンサの第２の実施形態について、図１２を参照して説明する。図１０は第２の実施形態のコンデンサの内部構造を説明するための縦方向の拡大断面図である。

図１２に示すように、第２の実施形態のコンデンサ２０は、基端２５ａが第１の導電体層（取出し電極）２２に接続された複数の第１の柱状電極２５と、基端２７ａが第２の導電体層（取出し電極）２８に接続された複数の第２の柱状電極２７とが相互に隣り合わせに対向するように配設された第１のコンデンサユニットＣＵ１を例えば支持体２１上に備えるとともに、該第１のコンデンサユニットＣＵ１上に前記第２の導電体層２８を第１の導電体層として共用する形で、第２のコンデンサユニットＣＵ２を有するものである。

具体的には、第１の導電体層２２と、該第１の導電体層２２上に設けられ、高さ方向ｈに貫通する複数の孔２４ｃ及び前記第１の導電体層２２と対向する側から前記孔２４ｃに隣接して前記高さ方向ｈの一部に形成された複数の凹部２４ｂとを有する第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体２３’と、前記複数の孔２４ｃに充填され基端２５ａが前記第１の導電体層２２に接続された複数の第１の柱状電極２５と、前記複数の凹部２４ｂに充填された複数の第２の柱状電極２７と、前記第１の誘電体２３’のそれぞれの孔２４ｃを塞ぐように前記第１の柱状電極２５の先端２５ｂ側に設けられた第２の誘電体層２６ａと、前記第１の導電体層２２に対向するように前記複数の第２の柱状電極２７の基端２７ａに接続された第２の導電体層２８とを有する。また、該第２の導電体層２８上に設けられ、高さ方向ｈに貫通する複数の孔３４ｃ及び前記第１の導電体層３２と対向する側から前記孔３４ｃに隣接して前記高さ方向ｈの一部に形成された複数の凹部３４ｂとを有する第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体３３’と、前記複数の孔３４ｃに充填され基端３５ａが前記第１の導電体層３２に接続された複数の第１の柱状電極３５と、前記複数の凹部３４ｂに充填された複数の第２の柱状電極３７と、前記第１の誘電体３３’のそれぞれの孔３４ｃを塞ぐように前記第１の柱状電極３５の先端３５ｂ側に設けられた第２の誘電体層３６ａと、前記第１のコンデンサユニットＣＵ１の第２の導電体層を第２のコンデンサユニットＣＵ２の第１の導電体層として共用する導電体層２８に対向するように前記複数の第２の柱状電極３７の基端３７ａに接続された第２の導電体層３８とを有するものである。

また、本実施形態のコンデンサ２０は、前記第２の柱状電極２７，３７は、等角度間隔で等距離に周囲を６つの前記第１の柱状電極２５，３５により囲まれているものである。
その他の構成及び作用効果は前記第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

次に、図１３を用いて上記第２の実施形態のコンデンサの製造プロセスの一例について説明する。図１３は第２の実施形態のコンデンサの製造プロセスを説明するための縦方向の拡大断面図であり、図１３（ｎ）は第１のコンデンサユニットＣＵ１が形成された上にさらに第１の弁金属の層３３が設けられた状態を示す拡大断面図であり、図１３（ｏ）は前記と同様にして第２のコンデンサユニットＣＵ２が設けられた状態を示す拡大断面図である。第２のコンデンサユニットＣＵ２を設ける具体的なプロセスは先の第１のコンデンサユニットＣＵ１を形成するプロセスと同様であるため、説明を省略する。

尚、上記第１及び第２の各実施形態で得られたコンデンサの外周を覆うように絶縁性樹脂を用いて外装被覆してもよく、この場合には前記第１の導電体層（取出し電極）の端部及び前記第２の導電体層（取出し電極）の端部をそれぞれ前記外装から露出させて端子電極として用いることができる。また、前記各取出し電極のうちの一方もしくは両方にたとえばカーボンペースト等の導電性接着剤、もしくはスポット溶接等を用いてリードフレームを固着し、該リードフレームを端子電極として用いることもできる。

本発明によれば、小型で大容量のコンデンサを利用した軽薄短小の各種電子機器の用途に好適である。

本発明のコンデンサの第１の実施形態の内部構造を示す拡大断面図である。 本発明のコンデンサの製造方法の第１の実施形態の一例の前半を示す拡大断面図である。 本発明のコンデンサの製造方法の第１の実施形態の一例の後半を示す拡大断面図である。 上記第１の実施形態のコンデンサの第１の変形例を示す拡大断面図である。 上記第１の実施形態のコンデンサの製造方法の第１の変形例を示す拡大断面図である。 上記第１の実施形態のコンデンサの第２の変形例を示す拡大断面図である。 上記第１の実施形態のコンデンサの製造方法の第２の変形例を示す拡大断面図である。 上記第１の実施形態のコンデンサの第３の変形例を示す拡大断面図である。 上記第１の実施形態のコンデンサの製造方法の第３の変形例を示す拡大断面図である。 上記第１の実施形態のコンデンサの第４の変形例を示す拡大断面図である。 上記第１の実施形態のコンデンサの製造方法の第４の変形例を示す拡大断面図である。 本発明のコンデンサの第２の実施形態を示す拡大断面図である。 前記第２の実施形態のコンデンサの製造プロセスの一例を示す拡大断面図である。 背景技術のコンデンサの製造方法を示す図である。

符号の説明

１０：コンデンサ
１１：支持体
１２：第１の導電体層
１３：第１の弁金属の層
１３’：第１の誘電体
１３ａ：誘電体層（第１の弁金属の酸化物）
１４ａ：傷
１４ｂ：凹部
１４ｃ：孔
１５：第１の柱状電極
１５ａ：基端
１５ｂ：先端部
１６：第２の弁金属の層
１６ａ：第２の誘電体層（第２の弁金属の酸化物）
１７：第２の柱状電極
１７ａ：基端
１７ｂ：先端
１８：第２の導電体層
ＣＵ：コンデンサユニット
２０：コンデンサ
２１：支持体
２２：第１の導電体層
２３：第１の弁金属の層
２３’：第１の誘電体
２３ａ：誘電体層（第１の弁金属の酸化物）
２４ａ：傷
２４ｂ：凹部
２４ｃ：孔
２５：第１の柱状電極
２５ａ：基端
２５ｂ：先端
２６：第２の弁金属の層
２６ａ：第２の誘電体層（第２の弁金属の酸化物）
２７：第２の柱状電極
２７ａ：基端
２７ｂ：先端
２８：第２の導電体層
３２：第１の導電体層
３３：第１の弁金属の層
３３’：第１の誘電体
３３ａ：誘電体層（第１の弁金属の酸化物）
３４ａ：傷
３４ｂ：凹部
３４ｃ：孔
３５：第１の柱状電極
３５ａ：基端
３５ｂ：先端
３６：第２の弁金属の層
３６ａ：第２の誘電体層（第２の弁金属の酸化物）
３７：第２の柱状電極
３７ａ：基端
３７ｂ：先端
３８：第２の導電体層
１１０：コンデンサ
１１６：ＴｉＯ_２電着膜
１１６ａ：第２の誘電体層（ＴｉＯ_２膜）
２１０：コンデンサ
２１６：導電性高分子膜
２１６ａ：第２の誘電体層（有機絶縁体膜）
３１０：コンデンサ
３１６：Ｓｎ−Ｐｄメッキ膜
３１６ａ：第２の誘電体層（ＳｉＯ_２膜）
４１０：コンデンサ
４１６：第２の誘電体層（ＳｉＯ_２膜）
ＣＵ１，ＣＵ２：コンデンサユニット
ｈ：高さ方向
ｔ：厚み寸法

Claims (15)

1. 第１の導電体層と、該第１の導電体層上に設けられ、高さ方向に貫通する複数の孔及び前記第１の導電体層と対向する側から前記孔に隣接して前記高さ方向の一部に形成された複数の凹部を有する第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体と、前記複数の孔内にそれぞれ設けられ、基端が前記第１の導電体層に接続された複数の第１の柱状電極と、前記複数の凹部内にそれぞれ設けられた複数の第２の柱状電極と、前記第１の誘電体のそれぞれの孔を塞ぐように前記第１の柱状電極の先端側に設けられた第２の誘電体層と、前記第１の導電体層に対向するように設けられ、前記複数の第２の柱状電極に接続された第２の導電体層と、を有することを特徴とするコンデンサ。
2. 前記第２の柱状電極は、等角度間隔で等距離に周囲を６つの前記第１の柱状電極により囲まれていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
3. 前記第２の誘電体層は、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。
4. 前記第２の誘電体層は、ＴｉＯ_２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。
5. 前記第２の誘電体層は、有機絶縁体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。
6. 前記第２の誘電体層は、ＳｉＯ_２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。
7. 積層方向に複数のコンデンサユニットを備えることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
8. 支持体上に第１の導電体層を設ける工程と、該第１の導電体層上に第１の弁金属の層を設ける工程と、該第１の弁金属の層を陽極酸化処理して高さ方向に貫通する複数の孔と該孔に隣接して前記第１の導電体層と対向する面側から高さ方向の一部に形成された複数の凹部とを有する前記第１の弁金属の酸化物からなる第１の誘電体を形成する工程と、前記複数の孔内に基端が前記第１の導電体層に接続されるようにそれぞれ第１の柱状電極を設けるとともに前記複数の凹部内にそれぞれ第２の柱状電極を設ける工程と、前記第１の誘電体のそれぞれの孔を塞ぐように前記第１の柱状電極の先端側に第２の誘電体層を設ける工程と、前記第１の導電体層に対向して前記複数の第２の柱状電極に接続するように第２の導電体層を設ける工程と、を有することを特徴とするコンデンサの製造方法。
9. 前記第１の誘電体を形成する工程は、前記第１の弁金属の層の表面に所定の配置で浅い傷を入れた後、前記第１の導電体層を給電層として前記第１の弁金属の層を陽極酸化するものであることを特徴とする請求項８記載のコンデンサの製造方法。
10. 前記表面に設ける傷は、六方格子状に配置されたものであることを特徴とする請求項９記載のコンデンサの製造方法。
11. 前記第２の誘電体層を設ける工程は、第２の弁金属の層を形成し、該第２の弁金属の層の上面部分を除去したのち、前記第１の導電体層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を特徴とする請求項８記載のコンデンサの製造方法。
12. 前記第２の誘電体層を設ける工程は、前記第１の導電体層を給電層としてＴｉＯ_２電着膜を形成した後、熱処理することを特徴とする請求項８記載のコンデンサの製造方法。
13. 前記第２の誘電体層を設ける工程は、前記第１の導電体層を給電層として導電性高分子膜を形成した後、熱処理することを特徴とする請求項８記載のコンデンサの製造方法。
14. 前記第２の誘電体層を設ける工程は、前記第１の導電体層を給電層としてＳｎ−Ｐｄメッキ層を形成した後、該Ｓｎ−Ｐｄメッキ層上にＳｉＯ_２層を湿式堆積させることを特徴とする請求項８記載のコンデンサの製造方法。
15. 前記第２の誘電体層を設ける工程は、前記第１の導電体層を給電層としてＳｉＯ_２層を電着させることを特徴とする請求項８記載のコンデンサの製造方法。

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