JP7248143B2 - 複合キャパシタ - Google Patents

Description

本発明は、複合キャパシタに関する。

複合キャパシタの構成を開示した文献として、特表２０１５－５１９７４２号公報(特許文献１)、特開２００６－１２８３０２号公報(特許文献２)がある。特許文献１に記載された複合キャパシタは、第１の構造化表面と、第２の構造化表面と、セパレータと、電解質とを備えている。第１および第２の構造化表面は、カーボンナノチューブのランダムなアレイである。第１および第２の構造化表面は、誘電体コーティングを有する。セパレータは、前記第１の構造化表面と前記第２の構造化表面との間に設けられている。電解質は、前記第１の構造化表面と前記第２の構造化表面との間に設けられている。

特許文献２に記載された複合キャパシタは、可変容量素子が直列に接続されている可変容量コンデンサである。可変容量コンデンサにおいては、下部電極層、薄膜誘電体層および上部電極層が順次、支持基板に成膜される。引き出し電極層は、一の可変容量素子の上部電極層と他の可変容量素子の上部電極層とを接続する。

特表２０１５－５１９７４２号公報 特開２００６－１２８３０２号公報

特許文献１に記載された複合キャパシタにおいては、ナノサイズの外径を有する導電柱状部であるカーボンナノチューブの延出方向に、複数のキャパシタが互いに積層される。このため、複合キャパシタの全体的な厚さが厚くなる。

そこで、複合キャパシタを全体的に低背化するために、導電柱状部を有する複数のキャパシタについて、特許文献２に記載された複合キャパシタのように、上部電極層上に引き出し電極層を形成することで、上部電極層同士を互いに電気的に接続することが考えられる。しかしながら、導電柱状部を有するキャパシタは、導電柱状部の延在方向において弾性変形が困難となる。このため、導電柱状部を有する複数のキャパシタについて上部電極層上に引き出し電極層を形成すると、複合キャパシタを実装した実装基板が曲がったときなどに、引き出し電極層と上部電極層との剥離が生じやすくなる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、全体的に低背化するとともに、層間剥離の発生を抑制できる、複合キャパシタを提供することを目的とする。

本発明に基づく複合キャパシタは、第１キャパシタと、第２キャパシタとを備えている。第１キャパシタは、第１支持電極層と、複数の第１導電柱状部と、第１誘電体層と、第１対向電極層とを含んでいる。複数の第１導電柱状部は、第１支持電極層の厚み方向における第１支持電極層の一方側において、第１支持電極層から厚み方向に沿って延出している。複数の第１導電柱状部の各々は、ナノサイズの外径を有している。第１誘電体層は、第１支持電極層の上記一方側において、第１支持電極層および複数の第１導電柱状部を被覆する。第１対向電極層は、第１誘電体層を被覆して、第１誘電体層を介して第１支持電極層および複数の第１導電柱状部と対向する。第２キャパシタは、第１キャパシタと直列に接続されている。第２キャパシタは、第２支持電極層と、複数の第２導電柱状部と、第２誘電体層と、第２対向電極層とを含んでいる。第２支持電極は、第１支持電極層に対して、第１支持電極層の面内方向において互いに離れて隣り合っている。複数の第２導電柱状部は、第２支持電極層から、複数の第１導電柱状部の延出方向に沿って延出している。複数の第２導電柱状部の各々は、ナノサイズの外径を有している。第２誘電体層は、第２支持電極層の、複数の第２導電柱状部の延出側において、第２支持電極層および複数の第２導電柱状部を被覆する。第２対向電極層は、第２誘電体層を被覆して、第２誘電体層を介して第２支持電極層および複数の第２導電柱状部と対向する。複合キャパシタは、接続導電体層と、補強導電体部とをさらに備えている。接続導電体層は、第１対向電極層の第１支持電極層側とは反対側に位置する表面および第２対向電極層の第２支持電極層側とは反対側に位置する表面の両方に接合されている。補強導電体部は、第１対向電極層と第２対向電極層との間に位置している。補強導電体部は、第１対向電極層、第２対向電極層および接続導電体層の各々に接続している。補強導電体部は、第１対向電極層および第２対向電極層の各々と同一の材料で構成されている。補強導電体部は、接続導電体層とは異なる材料で構成されている。

本発明によれば、複合キャパシタについて、全体的に低背化することができ、かつ、層間剥離の発生を抑制できる。

本発明の実施形態１に係る複合キャパシタが実装基板に実装されている状態を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る複合キャパシタを示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る複合キャパシタを示す断面図である。 本発明の実施形態４に係る複合キャパシタを示す断面図である。 本発明の実施形態５に係る複合キャパシタを示す断面図である。 本発明の実施形態６に係る複合キャパシタを示す断面図である。

以下、本発明の各実施形態に係る複合キャパシタについて図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る複合キャパシタが実装基板に実装されている状態を示す断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態１に係る複合キャパシタ１００は、第１キャパシタ１１０Ａと、第２キャパシタ１１０Ｂとを備えている。複合キャパシタ１００は、たとえば、第１キャパシタ１１０Ａ側において第１はんだ２０Ａを介し、かつ、第２キャパシタ１１０Ｂ側において第２はんだ２０Ｂを介して、実装基板１０に実装される。

まず、第１キャパシタ１１０Ａについて説明する。図１に示すように、第１キャパシタ１１０Ａは、第１支持電極層１１２Ａと、複数の第１導電柱状部１１４Ａと、第１誘電体層１１６Ａと、第１対向電極層１１８Ａとを含んでいる。

第１支持電極層１１２Ａは、たとえば、実装基板１０に対してはんだ２０Ａを介して接合される。第１支持電極層１１２Ａは、平板状、箔状、または薄膜状であってもよい。第１支持電極層１１２Ａは、表面に凹凸形状を有していてもよい。第１支持電極層１１２Ａが平板状であれば、複合キャパシタ１００を製造する際の第１支持電極層１１２Ａの取扱いが容易となり、複合キャパシタ１００の設計が容易となる。第１支持電極層１１２Ａが箔状であれば、複合キャパシタ１００を製造する際の第１支持電極層１１２Ａの取扱いが容易となる。第１支持電極層１１２Ａが薄膜状であれば、複合キャパシタ１００をより低背化できる。

第１支持電極層１１２Ａを厚み方向から見たときの第１支持電極層１１２Ａの外形および面積は、第１キャパシタ１１０Ａの静電容量を考慮して適宜設計することができる。第１支持電極層１１２Ａを上記厚み方向から見たときに、第１支持電極層１１２Ａは、矩形状、角部が湾曲した略矩形状、または、楕円形状の外形を有している。第１支持電極層１１２Ａは、上記厚み方向から見たときに、孔が形成されていてもよい。

また、上記厚み方向から見て、第１支持電極層１１２Ａは、後述する第１対向電極層１１８Ａより内側に位置してもよい。第１支持電極層１１２Ａが、第１対向電極層１１８Ａより内側に位置する場合、第１支持電極層１１２Ａの具体的な位置は、複合キャパシタ１００が実装基板１０から受ける応力に応じて適宜変更される。

第１支持電極層１１２Ａは、上記厚み方向から見たときに、機械的なロバストネス向上の観点から、対称性が高いことが好ましい。たとえば、第１支持電極層１１２Ａは、上記厚み方向から見たときに、円環状の外形を有していてもよく、２つの円環が同心円状に配置された２つの円環状からなる外形を有していてもよい。

第１支持電極層１１２Ａは、複数の層で構成されていてもよい。第１支持電極層１１２Ａが複数の層が互いに積層されて構成される場合、第１支持電極層１１２Ａは、少なくとも１層の導電体層を有していればよい。第１支持電極層１１２Ａが複数の層で構成される場合、第１支持電極層１１２Ａは他の層を有していてもよい。上記他の層は、上記厚み方向において、上記導電体層のどちら側に位置していてもよい。上記他の層は、金属で構成されていてもよいし、絶縁体で構成されていてもよい。上記他の層が金属である場合、上記導電体層との接着強度が向上する。上記他の層が絶縁体層である場合、上記他の層が後述する第１誘電体層１１６Ａと接触することで、第１誘電体層１１６Ａとの接着強度を向上できる。

第１支持電極層１１２Ａを構成する材料は、特に限定されない。第１支持電極層１１２Ａは、たとえば銅などの金属で構成されている。第１支持電極層１１２Ａが複数の層で構成される場合、上記導電体層が銅などの金属で構成されていればよい。

複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々は、第１支持電極層１１２Ａに支持されている。複数の第１導電柱状部１１４Ａは、第１支持電極層１１２Ａの厚み方向における第１支持電極層１１２Ａの一方側において、第１支持電極層１１２Ａから厚み方向に沿って延出している。本実施形態において、複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々は、第１支持電極層１１２Ａの表面上から延出するように設けられているが、第１支持電極層１１２Ａの内部から外側へ延出するように設けられていてもよい。また、本実施形態においては、複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々は、第１支持電極層１１２Ａを構成する部材と互いに異なる部材で構成されているが、複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々は、第１支持電極層１１２Ａとともに一体の部材で構成されていてもよい。

複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々は、ナノサイズの外径を有している。本明細書において、ナノサイズとは、たとえば、０．１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることを意味する。第１導電柱状部１１４Ａの各々は、筒状であってもよいし、有底筒状であってもよい。

第１導電柱状部１１４Ａを構成する材料は特に限定されない。本実施形態において、第１導電柱状部１１４Ａは、導電性材料または半導体材料で構成されているが、第１導電柱状部１１４Ａは、半導体材料もしくは絶縁材料で構成された部材が金属によって薄くコーティングされることによって形成された柱状物で構成されていてもよい。

第１導電柱状部１１４Ａの各々は、たとえば、カーボンナノファイバー、または、ＺｎＯなどで構成される他のナノファイバー、ＺｎＯ、ＧａＮもしくはヘマタイトなどで構成されるナノロッドまたはナノワイヤを含んでいる。本実施形態において、第１導電柱状部１１４Ａは、具体的にはカーボンナノチューブからなり、より具体的には、第１導電柱状部１１４Ａの各々は、たとえば１００本～２００本の、複数のカーボンナノチューブからなる。

本実施形態において、カーボンナノチューブのカイラリティは特に限定されない。カーボンナノチューブは、半導体型または金属型でもよく、カーボンナノチューブは、半導体型と金属型の両方を含んでいてもよい。電気抵抗の観点から、カーボンナノチューブは、半導体型と比較して金属型の比率が高いことが好ましい。

本実施形態において、カーボンナノチューブを構成する層の数は特に限定されない。カーボンナノチューブは、１層で構成されるＳＷＣＮＴ(Single Wall Carbon Nanotube）でもよいし、２層以上で構成されるＭＷＣＮＴ(Multiwall Carbon Nanotube）でもよい。

第１導電柱状部１１４Ａの各々の長さは特に限定されない。第１導電柱状部１１４Ａの各々の長さは、第１導電柱状部１１４Ａの延在方向に直交する面方向における面積あたりの容量密度の観点から、長いことが好ましい。第１導電柱状部１１４Ａの各々の長さは、たとえば、数μｍ以上、２０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上、５００μｍ以上、７５０μｍ以上、１０００μｍ以上、または、２０００μｍ以上である。

また、第１導電柱状部１１４Ａの各々の長さは、互いに異なっていてもよいが、第１導電柱状部１１４Ａの各々の先端１１５Ａは、厚み方向に略垂直な仮想平面上において整列していることが好ましい。これにより、第１キャパシタ１１０Ａの静電容量を容易に制御することができる。

複数の第１導電柱状部１１４Ａを第１支持電極層１１２Ａに設ける方法としては、たとえば、図示しない基板に複数の第１導電柱状部１１４Ａを成長させた後、上記基板上で成長させた複数の第１導電柱状部１１４Ａを第１支持電極層１１２Ａに転写する方法などが挙げられる。

上記転写方法について具体的に説明する。まず、上記基板に触媒粒子が配置される。第１導電柱状部１１４Ａは、当該触媒粒子の表面から成長する。複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々は、成長端部が、上記基板から離れていくようにして、成長する。

上記基板を構成する材料としては、たとえば、酸化シリコン、シリコン、ガリウム砒素、アルミニウム、または、ＳＵＳなどが挙げられる。

触媒粒子は、第１導電柱状部１１４Ａがカーボンナノチューブである場合はたとえばＦｅ、ＮｉまたはＣｏ、もしくはこれらを含む合金などからなり、第１導電柱状部１１４ＡがＺｎＯを含む場合はたとえばＰｔまたはＡｕもしくはこれらを含む合金などからなる。触媒粒子を配置する方法としては、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法、スパッタリングまたはＰＶＤ(Physical Vapor Deposition)法と、リソグラフィまたはエッチングなどとを組み合わせることが挙げられる。なお、触媒粒子の位置はパターニングにより適宜選択される。

複数の第１導電柱状部１１４Ａの成長方法は特に限定されない。本実施形態において、複数の第１導電柱状部１１４Ａは、ＣＶＤ法またはプラズマ強化ＣＶＤ法などを用いて成長させることができる。ＣＶＤ法またはプラズマ強化ＣＶＤ法において使用するガスとしては、一酸化炭素、メタン、エチレン、アセチレン、または、これらと水素あるいはアンモニアの混合物などが挙げられる。

複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々を、上記ＣＶＤまたはプラズマ強化ＣＶＤ法などを用いて成長させる場合、温度条件およびガス条件などを適宜選択することで、複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々が、所望の範囲内の長さおよび外径を有するように複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々を成長させることができる。ただし、複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々の具体的な長さは、上記基板の表面上におけるガスの濃度、ガスの流量、温度のばらつきによって、互いに異なっている。

そして、上記のように成長させた複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々の成長端部を第１支持電極層１１２Ａに接合させる。第１支持電極層１１２Ａに複数の第１導電柱状部１１４Ａを接合させた後、複数の第１導電柱状部１１４Ａから上記基板を剥がす。このようにして、複数の第１導電柱状部１１４Ａを上記基板から第１支持電極層１１２Ａに転写する。

また、複数の第１導電柱状部１１４Ａを上記基板から第１支持電極層１１２Ａに転写する際、複数の第１導電柱状部１１４Ａの成長端部を第１支持電極層１１２Ａに化学的または機械的に差し込むように転写してもよい。これにより、図１に示すように、複数の第１導電柱状部１１４Ａが並んでいる方向において、複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々の先端１１５Ａの位置を、互いに揃えることができる。

なお、複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々が、第１支持電極層１１２Ａとともに一体の部材で構成される場合には、上述した方法に代えて、１つの平板状の電極層の表面を、化学エッチングなどにより凹凸状に加工することにより、複数の第１導電柱状部１１４Ａと第１支持電極層１１２Ａとを形成してもよい。

第１誘電体層１１６Ａは、第１支持電極層１１２Ａの上記一方側において、第１支持電極層１１２Ａおよび複数の第１導電柱状部１１４Ａを被覆する。第１誘電体層１１６Ａは、複数の第１導電柱状部１１４Ａが設けられた部分を除き、第１支持電極層１１２Ａの第１導電柱状部１１４Ａ側の面の全体をさらに被覆している。

第１誘電体層１１６Ａと複数の第１導電柱状部１１４Ａとの間には、追加の導電体層が設けられていてもよい。これにより、第１キャパシタ１１０Ａの寄生抵抗をより低減することができる。

第１誘電体層１１６Ａを構成する材料は、特に限定されないが、たとえば、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化タンタル、酸化ハフニウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸鉛、または、これらの組み合わせが挙げられる。

第１誘電体層１１６Ａの被覆方法は特に限定されず、めっき法、ＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ(Metalorganic Chemical Vapor Deposition)法、超臨界流体成膜法、またはスパッタリングなどが挙げられる。

第１対向電極層１１８Ａは、第１誘電体層１１６Ａを被覆して、第１誘電体層１１６Ａを介して第１支持電極層１１２Ａおよび複数の第１導電柱状部１１４Ａと対向する。本実施形態において、第１対向電極層１１８Ａの、第１支持電極層１１２Ａ側とは反対側に位置する表面１１９Ａは、平面状である。

第１対向電極層１１８Ａを構成する材料は特に限定されないが、銀、金、銅、白金、アルミニウムなどの金属、または、これらを含む合金などが挙げられる。

第１対向電極層１１８Ａの被覆方法は特に限定されず、めっき法、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、超臨界流体成膜法、またはスパッタリングなどが挙げられる。

次に、第２キャパシタ１１０Ｂについて説明する。図１に示すように、第２キャパシタ１１０Ｂは、第２支持電極層１１２Ｂと、複数の第２導電柱状部１１４Ｂと、第２誘電体層１１６Ｂと、第２対向電極層１１８Ｂとを含んでいる。第２キャパシタ１１０Ｂは、第１キャパシタ１１０Ａが有し得る構成と同様の構成を有することができ、第１キャパシタ１１０Ａを製造可能な方法で製造することができる。すなわち、第２キャパシタ１１０Ｂの第２支持電極層１１２Ｂ、複数の第２導電柱状部１１４Ｂ、第２誘電体層１１６Ｂ、および、第２対向電極層１１８Ｂは、それぞれ、第１キャパシタ１１０Ａの第１支持電極層１１２Ａ、複数の第１導電柱状部１１４Ａ、第１誘電体層１１６Ａ、および、第１対向電極層１１８Ａが有しうる構成と同様の構成を有することができる。

第２キャパシタ１１０Ｂにおいては、第２支持電極層１１２Ｂは、たとえば、実装基板１０に対してはんだ２０Ｂを介して接合される。第２支持電極層１１２Ｂは、第１支持電極層１１２Ａに対して、第１支持電極層１１２Ａの面内方向において互いに離れて隣り合っている。複数の第２導電柱状部１１４Ｂの各々は、ナノサイズの外径を有している。そして、複数の第２導電柱状部１１４Ｂは、第２支持電極層１１２Ｂから、複数の第１導電柱状部１１４Ａの延出方向に沿って延出している。

また、第２キャパシタ１１０Ｂにおいては、第１キャパシタ１１０Ａと同様に、第２誘電体層１１６Ｂが、第２支持電極層１１２Ｂの、複数の第２導電柱状部１１４Ｂの延出側において、第２支持電極層１１２Ｂおよび複数の第２導電柱状部１１４Ｂを被覆する。第２対向電極層１１８Ｂは、第２誘電体層１１６Ｂを被覆して、第２誘電体層１１６Ｂを介して第２支持電極層１１２Ｂおよび複数の第２導電柱状部１１４Ｂと対向する。

以下、複合キャパシタ１００全体についてさらに説明する。図１に示すように、複合キャパシタ１００は、接続導電体層１２０と、補強導電体部１３０とをさらに備えている。

接続導電体層１２０は、第１対向電極層１１８Ａの第１支持電極層１１２Ａ側とは反対側に位置する表面１１９Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂの第２支持電極層１１２Ｂ側とは反対側に位置する表面１１９Ｂの両方に接合されている。これにより、第２キャパシタ１１０Ｂは、第１キャパシタ１１０Ａと直列に接続されている。

接続導電体層１２０の具体的な形状および厚さは特に限定されない。接続導電体層１２０は、平板状、箔状、または薄膜状であってもよい。接続導電体層１２０は、表面に凹凸形状を有していてもよい。接続導電体層１２０が平板状であれば、複合キャパシタ１００を製造する際の接続導電体層１２０の取り扱いが容易となり、複合キャパシタ１００の設計が容易となる。接続導電体層１２０が箔状であれば、複合キャパシタ１００を製造する際の接続導電体層１２０の取扱いが容易となる。接続導電体層１２０が薄膜状であれば、複合キャパシタ１００をより低背化できる。また、複合キャパシタ１００に過電流が流れたときに、接続導電体層１２０の厚さが薄いほど、接続導電体層１２０の溶断が容易となるため、上記接続導電体層１２０をヒューズとして機能させることができる。

接続導電体層１２０を上記厚み方向から見たときの接続導電体層１２０は、矩形状、角部が湾曲した略矩形状、または、楕円形状の外形を有することができる。上記厚み方向から見たときに接続導電体層１２０の角部が湾曲していれば、接続導電体層１２０における応力を緩和しやすくなり、機械的なロバストネスが向上する。接続導電体層１２０は、上記厚み方向から見たときに、孔が形成されていてもよい。接続導電体層１２０は、上記厚み方向から見たときに、機械的なロバストネス向上の観点から、対称性が高いことが好ましい。

上記厚み方向から見て、接続導電体層１２０のうち第１対向電極層１１８Ａと接している部分は、第１対向電極層１１８Ａより内側に位置していてもよい。接続導電体層１２０のうち第２対向電極層１１８Ｂと接している部分は、第２対向電極層１１８Ｂより内側に位置していてもよい。

さらに、接続導電体層１２０は、ダンベル状の外形を有していてもよい。このとき、当該ダンベルの両端部の各々は、第１対向電極層１１８Ａの上記表面１１９Ａ上および第２対向電極層１１８Ｂの第２支持電極層１１２Ｂ側とは反対側の表面１１９Ｂ上に位置する。すなわち、当該ダンベルの中心軸は、上記厚み方向から見て、第１支持電極層１１２Ａと第２支持電極層１１２Ｂとの間に位置する。これにより、上記中心軸の部分が上記面内方向における応力を効果的に緩和させることができる。さらには、複合キャパシタ１００に過電流が流れたときに、上記中心軸の部分における溶断が容易となるため、上記接続導電体層１２０はヒューズとしても機能させることができる。

接続導電体層１２０を構成する材料は、特に限定されない。接続導電体層１２０は、たとえば銅などの金属、半導体材料、またはセラミック材料で構成される。接続導電体層１２０が金属で構成されている場合、接続導電体層１２０と第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとの接着強度を向上することができる。接続導電体層１２０が半導体材料で構成されている場合、接続導電体層１２０と第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとの間に金属接着層を予め形成することで、接続導電体層１２０と第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとの接着強度を向上できる。接続導電体層１２０がセラミックで構成されている場合、セラミックは比較的硬質な材料であるため、他の部材から受ける応力に対してロバストネスを向上できる。

補強導電体部１３０は、第１対向電極層１１８Ａと第２対向電極層１１８Ｂとの間に位置している。補強導電体部１３０は、第１対向電極層１１８Ａ、第２対向電極層１１８Ｂおよび接続導電体層１２０の各々に接続している。

補強導電体部１３０は、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂの各々と同一の材料で構成されている。これにより、複合キャパシタ１００全体の機械的なロバストネスが向上するとともに、補強導電体部１３０からの放熱効率も向上する。

さらに、補強導電体部１３０と、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとが互いに一体の部材で構成されていてもよい。補強導電体部１３０と、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとが互いに一体の部材で構成されている場合、複合キャパシタ１００の製造が容易となる。補強導電体部１３０と、第１対向電極層１１８Ａとが互いに一体の部材で構成されている場合、第１対向電極層１１８Ａと補強導電体部１３０との境界は、第１支持電極層１１２Ａの、第２キャパシタ１１０Ｂ側の側面に対して前記厚さ方向の一方側に位置する。補強導電体部１３０と、第２対向電極層１１８Ｂとが互いに一体の部材で構成されている場合、第２対向電極層１１８Ｂと補強導電体部１３０との境界は、第２支持電極層１１２Ｂの、第１キャパシタ１１０Ａ側の側面に対して前記厚さ方向の一方側に位置する。なお、補強導電体部１３０は、接続導電体層１２０とは異なる材料で構成されている。

本実施形態においては、補強導電体部１３０の面内方向における中央部分１３１の、上記厚み方向における寸法は、補強導電体部１３０と第１対向電極層１１８Ａとが互いに接する第１領域１３２Ａの上記厚み方向の寸法より小さく、かつ、補強導電体部１３０と第２対向電極層１１８Ｂとが互いに接する第２領域１３２Ｂの上記厚み方向の寸法より小さい。

本実施形態においては、第１領域１３２Ａの第１支持電極層１１２Ａ側の端部１３３Ａは、上記厚み方向において、複数の第１導電柱状部１１４Ａの先端１１５Ａより第１支持電極層１１２Ａ側に位置している。さらに、上記端部１３３Ａは、上記厚み方向における、複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々の中心の平均位置ＰＡより第１支持電極層１１２Ａ側に位置している。

本実施形態においては、第２領域１３２Ｂの第２支持電極層１１２Ｂ側の端部１３３Ｂは、上記厚み方向において、複数の第２導電柱状部１１４Ｂの先端１１５Ｂより第２支持電極層１１２Ｂ側に位置している。さらに、上記端部１３３Ｂは、上記厚み方向における、複数の第２導電柱状部１１４Ｂの各々の中心の平均位置ＰＢより第２支持電極層１１２Ｂ側に位置している。

本実施形態においては、補強導電体部１３０の接続導電体層１２０側とは反対側に位置する面１３４は、接続導電体層１２０側に向かって凸状に湾曲している。本実施形態においては、上記面１３４のうち、接続導電体層１２０に最も近い部分１３５は、第１キャパシタ１１０Ａと第２キャパシタ１１０Ｂとの間を、第１キャパシタ１１０Ａから第２キャパシタ１１０Ｂに向かう方向において４等分したときに、その中央の２つの領域内に位置している。より具体的には、上記面１３４のうち、接続導電体層１２０に最も近い部分１３５は、第１キャパシタ１１０Ａと第２キャパシタ１１０Ｂとの間の中心に位置している。

上記厚さ方向から見たときに、補強導電体部１３０は、第１キャパシタ１１０Ａと第２キャパシタ１１０Ｂとの間において、第１対向電極層１１８Ａの少なくとも一部と接していればよく、かつ、第２対向電極層１１８Ｂの少なくとも一部と接していればよい。

補強導電体部１３０を形成する方法は特に限定されず、めっき法、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、超臨界流体成膜法、またはスパッタリングなどが挙げられる。また、補強導電体部１３０と、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとが一体の部材で構成される場合には、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂが水平方向に連続する部材を成形した後、これを支持部側からダイサーなどで研削することで、第１対向電極層１１８Ａ、第２対向電極層１１８Ｂおよび補強導電体部１３０を成形してもよい。このように補強導電体部１３０を成形した場合には、補強導電体部１３０の形状の調整すなわち補強導電体部１３０の厚さの調整が容易となり、ひいては、複合キャパシタ１００における等価直列抵抗の調整も容易となる。

図１に示すように、本実施形態に係る複合キャパシタ１００を実装基板１０に実装したときに、複数の第１導電柱状部１１４Ａおよび複数の第２導電柱状部１１４Ｂの各々は、実装基板１０に対して垂直方向に延びている。また、第１キャパシタ１１０Ａおよび第２キャパシタ１１０Ｂは、それぞれ、複数の第１導電柱状部１１４Ａおよび複数の第２導電柱状部１１４Ｂの延びる方向に機械的な力が印加されたときに、弾性変形が生じにくい。このため、複合キャパシタ１００が実装された実装基板１０が、熱応力などによって、複合キャパシタ１００側とは反対側に凸状に湾曲すると、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂと、接続導電体層１２０との間において、互いに引っ張り合う力が集中する。特に、第１キャパシタ１１０Ａと第２キャパシタ１１０Ｂとの間の部分に面する、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂと接続導電体層１２０との界面において、上記のような引っ張り合う力が特に大きく働く。

ここで、上述のように、本発明の実施形態１に係る複合キャパシタ１００は、補強導電体部１３０を備えている。補強導電体部１３０は、第１対向電極層１１８Ａと第２対向電極層１１８Ｂとの間に位置している。補強導電体部１３０は、第１対向電極層１１８Ａ、第２対向電極層１１８Ｂおよび接続導電体層１２０の各々に接続している。補強導電体部１３０は、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂの各々と同一の材料で構成されている。補強導電体部１３０は、接続導電体層１２０とは異なる材料で構成されている。

これにより、複合キャパシタ１００について、全体的に低背化させることができるだけでなく、接続導電体層１２０と、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとの間において、層間剥離が発生することを抑制できる。

本実施形態においては、補強導電体部１３０の上記面内方向における中央部分１３１の、上記厚み方向における寸法は、補強導電体部１３０と第１対向電極層１１８Ａとが互いに接する第１領域１３２Ａの厚み方向の寸法より小さく、かつ、補強導電体部１３０と第２対向電極層１１８Ｂとが互いに接する第２領域１３２Ｂの厚み方向の寸法より小さい。

これにより、補強導電体部１３０のうち、接続導電体層１２０と、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとの界面近傍に位置する部分が、接続導電体層１２０と、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとを互いに強固に接続できるとともに、中央部分１３１においては、実装基板１０が歪んだときに複合キャパシタ１００に働く応力を吸収することができる。

本実施形態においては、補強導電体部１３０の接続導電体層１２０側とは反対側に位置する面１３４は、接続導電体層１２０側に向かって凸状に湾曲している。

これにより、上記面１３４がなめらかに湾曲しているため、補強導電体部１３０の機械的なロバストネスが向上する。

本実施形態においては、補強導電体部１３０の接続導電体層１２０側とは反対側に位置する面１３４のうち、接続導電体層１２０に最も近い部分１３５は、第１キャパシタ１１０Ａと第２キャパシタ１１０Ｂとの間を、第１キャパシタ１１０Ａから第２キャパシタ１１０Ｂに向かう方向において４等分したときに、その中央の２つの領域内に位置している。

これにより、実装基板１０が屈曲して歪んだときに複合キャパシタ１００に働く応力が、接続導電体層１２０のうち補強導電体部１３０と接触する部分において吸収される。これにより、複合キャパシタ１００の機械的なロバストネスを向上できる。

本実施形態においては、第１領域１３２Ａの第１支持電極層１１２Ａ側の端部１３３Ａは、上記厚み方向において、複数の第１導電柱状部１１４Ａの先端１１５Ａより第１支持電極層１１２Ａ側に位置している。第２領域１３２Ｂの第２支持電極層１１２Ｂ側の端部１３３Ｂは、上記厚み方向において、複数の第２導電柱状部１１４Ｂの先端１１５Ｂより第２支持電極層１１２Ｂ側に位置している。

これにより、複数の第１導電柱状部１１４Ａおよび複数の第２導電柱状部１１４Ｂの各々が、支持部側から先端１１５Ａ，１１５Ｂにかけて曲がるように延出して、それぞれ、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂの側面側に位置するような場合であっても、補強導電体部１３０によって第１導電柱状部１１４Ａおよび複数の第２導電柱状部１１４Ｂの各々の先端１１５Ａ，１１５Ｂを被覆することができる。これにより、上記先端１１５Ａおよび１１５Ｂのいずれかが他の部材と短絡することによって、複合キャパシタ１００が、ショートモードで破壊されることを抑制することができる。

本実施形態においては、第１領域１３２Ａの第１支持電極層１１２Ａ側の端部１３３Ａは、上記厚み方向における、複数の第１導電柱状部１１４Ａの各々の中心の平均位置ＰＡより第１支持電極層１１２Ａ側に位置している。第２領域１３２Ｂの第２支持電極層１１２Ｂ側の端部１３３Ｂは、上記厚み方向における、複数の第２導電柱状部１１４Ｂの各々の中心の平均位置ＰＢより第２支持電極層１１２Ｂ側に位置している。

これにより、補強導電体部１３０の中央部分１３１以外の部分では、補強導電体部１３０の厚さを厚くすることで、第１キャパシタ１１０Ａと第２キャパシタ１１０Ｂとを互いに接続する導電経路における寄生抵抗成分を低減することができる。

(実施形態２)
以下、本発明の実施形態２に係る複合キャパシタについて説明する。本発明の実施形態２に係る複合キャパシタは、絶縁部をさらに備える点で本発明の実施形態１に係る複合キャパシタ１００と異なる。よって、本発明の実施形態１と同様の構成については説明を繰り返さない。

図２は、本発明の実施形態２に係る複合キャパシタを示す断面図である。図２に示すように、本発明の実施形態２に係る複合キャパシタ２００は、第１キャパシタ１１０Ａと第２キャパシタ１１０Ｂとの間の隙間に設けられた絶縁部２４０とをさらに備えている。これにより、複合キャパシタ２００の第１キャパシタ１１０Ａと第２キャパシタ１１０Ｂとの間におけるショートモードによって、複合キャパシタ２００の絶縁破壊が生じることを抑制できるとともに、複合キャパシタ２００の機械的なロバストネスをさらに向上させることができる。

本実施形態において、絶縁部２４０は、補強導電体部１３０の上記面１３４と密接している。また、絶縁部２４０は、上記面内方向から見て、第１キャパシタ１１０Ａと第２キャパシタ１１０Ｂと補強導電体部１３０とに囲まれている部分において、第１支持電極層１１２Ａ、第１対向電極層１１８Ａ、第２支持電極層１１２Ｂおよび第２対向電極層１１８Ｂの各々に接している。

絶縁部２４０を構成する材料は特に限定されない。絶縁部２４０を構成する材料としては、アルミナまたはハフニウムなどのセラミックなどが挙げられる。

絶縁部２４０の形成方法は特に限定されず、めっき法、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、超臨界流体成膜法、またはスパッタリングなどが挙げられる。絶縁部２４０は、絶縁性材料を含むペースト状の材料を塗布した後、これを乾燥させることにより形成してもよい。

本実施形態においても、所定の構成の補強導電体部１３０により、複合キャパシタ２００の全体を低背化できるとともに、接続導電体層１２０と、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとの間において、層間剥離が発生することを抑制できる。

以下、本発明の実施形態３から６に係る複合キャパシタについて説明する。本発明の実施形態３から６に係る各々の複合キャパシタは、補強導電体部の外形形状が、本発明の実施形態１に係る複合キャパシタ１００と異なる。よって、本発明の実施形態１と同様の構成については説明を繰り返さない。

(実施形態３)
図３は、本発明の実施形態３に係る複合キャパシタを示す断面図である。図３に示すように、本発明の実施形態３に係る複合キャパシタ３００においては、補強導電体部３３０の接続導電体層１２０側とは反対側に位置する面３３４が、補強導電体部３３０の中央部分１３１において上記面内方向と平行である。

これにより、実装基板が屈曲して歪んだときに複合キャパシタ３００に働く応力が、補強導電体部３３０のうち厚さの一定な中央部分１３１で吸収できる。ひいては、複合キャパシタ３００における機械的なロバストネスを向上できる。さらには、中央部分１３１の厚さが調整しやすくなるため、補強導電体部３３０と接続導電体層１２０とで構成される導電経路における等価直列抵抗の抵抗値を制御することが容易となる。

(実施形態４)
図４は、本発明の実施形態４に係る複合キャパシタを示す断面図である。図４に示すように、本発明の実施形態４に係る複合キャパシタ４００においては、補強導電体部４３０が、支持電極層側に開口を有する凹条の外形を有している。このため、本発明の実施形態４に係る複合キャパシタ４００は、本発明の実施形態３に係る複合キャパシタ３００と同様に、面４３４が、補強導電体部４３０の中央部分１３１において面内方向と平行である。

(実施形態５)
図５は、本発明の実施形態５に係る複合キャパシタを示す断面図である。図５に示すように、本発明の実施形態５に係る複合キャパシタ５００においても、本発明の実施形態３に係る複合キャパシタ３００と同様に、面５３４が、補強導電体部５３０の中央部分１３１において面内方向と平行である。さらに、本実施形態においては、補強導電体部５３０の、中央部分１３１以外の部分において、上記面５３４が、第１支持電極層１１２Ａ側および第２支持電極層１１２Ｂ側に向かって、凸状に湾曲している。

(実施形態６)
図６は、本発明の実施形態６に係る複合キャパシタを示す断面図である。図６に示すように、本発明の実施形態６に係る複合キャパシタ６００においては、補強導電体部６３０は、互いに離間した第１補強導電体部６３０Ａと第２補強導電体部６３０Ｂとを含んでいる。第１補強導電体部６３０Ａは、第１対向電極層１１８Ａおよび接続導電体層１２０と互いに接している。第２補強導電体部６３０Ｂは、第２対向電極層１１８Ｂおよび接続導電体層１２０と互いに接している。

上記した本発明の実施形態３から６に係る複合キャパシタ３００，４００，５００，６００の各々においても、所定の構成を有する補強導電体部３３０，４３０，５３０，６３０により、複合キャパシタ３００，４００，５００，６００の全体を低背化するとともに、接続導電体層１２０と、第１対向電極層１１８Ａおよび第２対向電極層１１８Ｂとの間において、層間剥離が発生することを抑制できる。

上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 実装基板、２０Ａ 第１はんだ、２０Ｂ 第２はんだ、１００，２００，３００，４００，５００，６００ 複合キャパシタ、１１０Ａ 第１キャパシタ、１１０Ｂ 第２キャパシタ、１１２Ａ 第１支持電極層、１１２Ｂ 第２支持電極層、１１４Ａ 第１導電柱状部、１１４Ｂ 第２導電柱状部、１１５Ａ，１１５Ｂ 先端、１１６Ａ 第１誘電体層、１１６Ｂ 第２誘電体層、１１８Ａ 第１対向電極層、１１８Ｂ 第２対向電極層、１１９Ａ，１１９Ｂ 表面、１２０ 接続導電体層、１３０，３３０，４３０，５３０，６３０ 補強導電体部、１３１ 中央部分、１３２Ａ 第１領域、１３２Ｂ 第２領域、１３３Ａ，１３３Ｂ 端部、１３４，３３４，４３４，５３４ 面、１３５ 部分、２４０ 絶縁部、６３０Ａ 第１補強導電体部、６３０Ｂ 第２補強導電体部。

Claims (7)

1. 複合キャパシタであって、
   前記複合キャパシタは、
   第１キャパシタと、
   前記第１キャパシタと直列に接続された第２キャパシタとを備え、
   前記第１キャパシタは、
   第１支持電極層と、
   前記第１支持電極層の厚み方向における前記第１支持電極層の一方側において、前記第１支持電極層から前記厚み方向に沿って延出し、かつ、ナノサイズの外径を有する、複数の第１導電柱状部と、
   前記第１支持電極層の前記一方側において、前記第１支持電極層および前記複数の第１導電柱状部を被覆する第１誘電体層と、
   前記第１誘電体層を被覆して、前記第１誘電体層を介して前記第１支持電極層および前記複数の第１導電柱状部と対向する、第１対向電極層とを含み、
   前記第２キャパシタは、
   前記第１支持電極層に対して、前記第１支持電極層の面内方向において互いに離れて隣り合う第２支持電極層と、
   前記第２支持電極層から、前記複数の第１導電柱状部の延出方向に沿って延出し、かつ、ナノサイズの外径を有する、複数の第２導電柱状部と、
   前記第２支持電極層の、前記複数の第２導電柱状部の延出側において、前記第２支持電極層および前記複数の第２導電柱状部を被覆する第２誘電体層と、
   前記第２誘電体層を被覆して、前記第２誘電体層を介して前記第２支持電極層および前記複数の第２導電柱状部と対向する、第２対向電極層とを含み、
   前記複合キャパシタは、
   前記第１対向電極層の第１支持電極層側とは反対側に位置する表面および前記第２対向電極層の第２支持電極層側とは反対側に位置する表面の両方に接合された接続導電体層と、
   前記第１対向電極層と前記第２対向電極層との間に位置し、前記第１対向電極層、前記第２対向電極層および前記接続導電体層の各々に接続する補強導電体部とをさらに備え、
   前記補強導電体部は、前記第１対向電極層および前記第２対向電極層の各々と同一の材料で構成されており、かつ、前記接続導電体層とは異なる材料で構成されており、
   前記補強導電体部の前記接続導電体層とは反対側に位置する面のうち、前記第１支持電極層に最も近い部分は前記第１対向電極層にのみ接し、前記第２支持電極層に最も近い部分は前記第２対向電極層にのみ接している、複合キャパシタ。
2. 前記補強導電体部の前記面内方向における中央部分の、前記厚み方向における寸法が、前記補強導電体部と前記第１対向電極層とが互いに接する第１領域の前記厚み方向の寸法より小さく、かつ、前記補強導電体部と前記第２対向電極層とが互いに接する第２領域の前記厚み方向の寸法より小さい、請求項１に記載の複合キャパシタ。
3. 前記補強導電体部の接続導電体層側とは反対側に位置する面は、前記接続導電体層側に向かって凸状に湾曲している、請求項２に記載の複合キャパシタ。
4. 前記補強導電体部の接続導電体層側とは反対側に位置する面のうち、前記接続導電体層に最も近い部分は、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとの間を、前記第１キャパシタから前記第２キャパシタに向かう方向において４等分したときに、その中央の２つの領域内に位置している、請求項２または請求項３に記載の複合キャパシタ。
5. 前記第１領域の第１支持電極層側の端部は、前記厚み方向において、前記複数の第１導電柱状部の先端より第１支持電極層側に位置し、
   前記第２領域の第２支持電極層側の端部は、前記厚み方向において、前記複数の第２導電柱状部の先端より第２支持電極層側に位置している、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の複合キャパシタ。
6. 前記第１領域の前記第１支持電極層側の端部は、前記厚み方向における、前記複数の第１導電柱状部の各々の中心の平均位置より前記第１支持電極層側に位置し、
   前記第２領域の前記第２支持電極層側の端部は、前記厚み方向における、前記複数の第２導電柱状部の各々の中心の平均位置より前記第２支持電極層側に位置している、請求項５に記載の複合キャパシタ。
7. 前記補強導電体部の接続導電体層側とは反対側に位置する面は、前記補強導電体部の前記中央部分において前記面内方向と平行である、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の複合キャパシタ。

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