JPH06325970A

JPH06325970A - コンデンサ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06325970A
Application number: JP13291993A
Authority: JP
Inventors: Kouji Kajiyoshi; 浩二梶芳; Kunisaburo Tomono; 国三郎伴野; Masahiro Yoshimura; 昌弘吉村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd; Research Development Corp of Japan
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JP3257864B2

Abstract

(57)【要約】【目的】大きな電極表面積を精度よく実現するととも
に、高誘電率材料であるペロブスカイト構造を有する複
合酸化物を、良好な結晶性のもとで、任意の形状を有し
かつ大面積の電極表面上に均一に形成することにより、
小型で、しかも大容量のコンデンサを得る。【構成】溝１または穴８を形成することにより表面積
を増大させた金属基体Ａと、金属基体Ａの表面の少なく
とも一部に形成されたチタン（Ｔｉ）金属膜２と、チタ
ン金属膜２の表面の少なくとも一部に形成された誘電体
膜３と、誘電体膜３の表面に形成された導体膜５と、導
体膜５と導通する一方の外部電極及び金属基体Ａまたは
チタン金属膜２と導通する他方の外部電極とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、コンデンサに関し、
詳しくは、小型、軽量で、しかも、大きな静電容量を有
するコンデンサ及び該コンデンサを効率よく製造するこ
とが可能なコンデンサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】電子機
器の小型化にともない、電子機器の部品密度が高くな
り、単位容積当りに収納される電子部品数が著しく増大
している。トランジスタやダイオードのような界面の物
理現象に関わる素子は、集積回路技術の進歩により極め
て小型化されているが、コンデンサは、電極面積に静電
容量が比例するという特性を有していることから、静電
容量を低下させることなく小型化を実現することは容易
ではない。特に、１μＦ以上の静電容量を有するコンデ
ンサの小型化が遅れているのが実情である。

【０００３】ところで、静電容量を低下させることなく
コンデンサの小型化を実現するための主要な方法として
は、以下に説明するような３つの方法がある。

【０００４】まず、第１の方法としては、誘電体の誘電
率を大きくする方法がある。誘電率の大きな材料として
は、例えば、ＢａＴｉＯ₃に代表されるペロブスカイト
型強誘電体がある。誘電率が数千以上の高誘電率材料を
用いたコンデンサとしては、例えば、高誘電率材料から
なる誘電体層と内部電極層を積層してなる積層セラミッ
クコンデンサがすでに実用されている。この積層セラミ
ックコンデンサは、通常、高誘電率材料の粉末原料を有
機バインダなどと混合してスラリー化し、これを膜状に
成形して誘電体層（膜）を形成し、この誘電体層を内部
電極層と交互に積層した後に、高温で焼成することによ
り製造される。したがって、内部電極材料として、焼成
工程で酸化されにくい銀やパラジウムなどの高価な貴金
属を使用しなければならないこと、高温焼成に多大のエ
ネルギーを要することなどの理由からコスト高となり、
製造工程も複雑になるという問題点がある。また、上記
のようにスラリーを膜状に成形することにより形成され
る誘電体層の厚さは約１０μm程度であり、後述の誘電
体層の薄膜化の見地からみて十分に薄膜化することがで
きないという問題点がある。

【０００５】また、第２の方法としては、電極の表面積
を大きくする方法がある。この方法によるコンデンサと
しては、例えば、電解コンデンサ、電気２重層コンデン
サがある。しかし、アルミニウム電解コンデンサやタン
タル電解コンデンサなどの電解コンデンサはその寿命に
限界があるとともに、周波数特性が悪く、さらに、誘電
正接が大きく、有極性であるという問題点がある。ま
た、電気２重層コンデンサは、静電容量あたりの体積を
小さくすることができるものの、電解液を含むため、衝
撃に弱く、しかも使用電圧が低いという問題点がある。

【０００６】さらに、第３の方法としては、電極及び誘
電体の厚さを極く薄くする方法がある。誘電体の薄膜化
は、単に誘電体の占める体積を低減して小型化に寄与す
るばかりでなく、同じ電極面積であれば、電極間距離が
小さくなる分だけ静電容量が大きくなるという効果があ
る。この方法による薄膜コンデンサとしては、Ｔａ₂Ｏ₅
などの酸化物薄膜を蒸着やスパッタリングなどの気相法
により形成して利用したものがある。しかし、この方法
に用いられるＴａ₂Ｏ₅などの材料の誘電率は、通常、数
十であり、大容量コンデンサを実現するには至っていな
い。

【０００７】また、ＢａＴｉＯ₃などの強誘電体をＴａ₂
Ｏ₅などと同様の気相法で薄膜化しようとする試みもあ
るが、薄膜形成時の半導体化を防ぐための雰囲気や組成
の制御が容易ではないこと、結晶性が悪く強誘電性を十
分に発現させることが困難であることなどの理由から、
いまだ大容量コンデンサが得られるには至っていない。
さらに、強誘電体の薄膜化に関しては、セラミックコン
デンサの長所である多層化の技術、あるいは、電解コン
デンサや電気２重層コンデンサがその長所としている大
面積の基体表面への薄膜形成技術も極めて不十分である
と言わざるを得ず、実用化には多大の問題点を包含して
いる。

【０００８】本願発明は、上記問題点を解決するもので
あり、小型かつ軽量で、しかも静電容量が大きく、低コ
ストのコンデンサ及びその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００９】すなわち、本願発明は、大きな電極表面積
を精度よく実現することが可能なコンデンサの構造と、
高誘電率材料であるペロブスカイト構造を有する複合酸
化物を良好な結晶性のもとで、任意の形状を有しかつ大
面積の電極表面上に均一に形成することが可能なコンデ
ンサの製造方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明のコンデンサは、溝または穴を形成するこ
とにより表面積を増大させた金属基体と、前記金属基体
の表面の少なくとも一部に形成されたチタン（Ｔｉ）金
属膜と、前記チタン金属膜の表面の少なくとも一部に形
成された誘電体膜と、前記誘電体膜の表面に形成された
導体膜と、前記導体膜と導通する一方の外部電極及び前
記金属基体またはその表面に形成された前記チタン金属
膜と導通する他方の外部電極とを具備することを特徴と
する。

【００１１】また、前記誘電体膜が、一般式：ＸＹＯ₃
（但し、Ｘ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂ、Ｙ＝Ｔｉ，Ｚ
ｒ）で表されるペロブスカイト型複合酸化物からなるこ
とを特徴とする。

【００１２】さらに、本願発明のコンデンサの製造方法
は、表面に溝または穴を形成することにより表面積を増
大させるとともに、表面の少なくとも一部にチタン金属
膜を形成した金属基体を、カルシウム（Ｃａ），ストロ
ンチウム（Ｓｒ），バリウム（Ｂａ），鉛（Ｐｂ），チ
タン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ）からなる元素群よ
り選ばれた少なくとも１種を０．１mol／l以上含有する
ｐＨ１３以上の処理水溶液に浸漬して５０℃以上の温度
で水熱処理することにより、前記チタン金属膜の表面
に、誘電体膜として、一般式：ＸＹＯ₃（但し、Ｘ＝Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂ、Ｙ＝Ｔｉ，Ｚｒ）で表されるペ
ロブスカイト型複合酸化物膜を形成するとともに、前記
ペロブスカイト型複合酸化物膜の表面に導体膜を形成し
た後、前記導体膜と導通する一方の外部電極及び前記金
属基体またはその表面に形成された前記チタン金属膜と
導通する他方の外部電極を形成することを特徴とする。

【００１３】また、前記チタン金属膜が表面に形成され
た金属基体を前記処理水溶液に浸漬して水熱処理する工
程において、前記処理水溶液中に配設された任意の電極
と前記金属基体の間に通電することにより行う電解処理
を前記水熱処理と同時に施すことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本願発明のコンデンサにおいては、溝または穴
を形成することにより表面積を増大させた金属基体の表
面に形成されたチタン金属膜上に誘電体膜が形成され、
さらにこの誘電体膜上に導体膜（電極）が形成されてい
るため、導体膜（電極）面積が増大する。したがって、
金属基体を大型化することなく、金属基体と導体膜（電
極）間で大きな静電容量を得ることが可能になる。ま
た、誘電体膜として、ペロブスカイト型複合酸化物から
なる膜を、大面積の金属基体の表面に形成することによ
り、小型化をさらに促進し、大きな静電容量を実現する
ことが可能になる。

【００１５】また、本願発明のコンデンサの製造方法に
おいては、表面に溝または穴を形成することにより表面
積を増大させるとともに、表面の少なくとも一部にチタ
ン金属膜を形成した金属基体を、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐ
ｂ，Ｔｉ，Ｚｒからなる元素群より選ばれた少なくとも
１種を含有する処理水溶液中で水熱処理し、前記チタン
金属膜の表面に、誘電体膜として、一般式：ＸＹＯ
₃（但し、Ｘ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂ、Ｙ＝Ｔｉ，Ｚ
ｒ）で表されるペロブスカイト型複合酸化物膜を形成す
ることにより、大面積で任意の形状の金属基体の表面に
形成されたチタン金属膜の表面上に、高誘電率材料であ
るペロブスカイト構造を有する複合酸化物を容易に形成
することが可能になり、小型で静電容量の大きなコンデ
ンサを効率よく低コストで製造することが可能になる。

【００１６】さらに、水熱処理の工程において、処理水
溶液中に配設された任意の電極と金属基体の間に通電す
ることにより行う電解処理を同時に施すことにより、水
熱処理のみの場合に比べてペロブスカイト型複合酸化物
膜の成膜速度を大幅に向上させることが可能になり、コ
ンデンサの製造効率をさらに向上させることができる。

【００１７】なお、均一で結晶性が良好なペロブスカイ
ト型複合酸化物膜を形成するためには、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂ
ａ，Ｐｂ，Ｔｉ，Ｚｒからなる元素群より選ばれた少な
くとも１種を０．１mol／l以上含有するｐＨ１３以上の
処理水溶液を用い、５０℃以上の温度で水熱処理を施す
ことが必要となる。

【００１８】

【実施例】以下、本願発明の実施例を示すことにより、
発明の特徴をさらに詳しく説明する。

【００１９】ダイシングソーを用いて、純度９９．５％
以上のＣｕ金属を、図２に示すように、長さ（Ｌ）３．
０mm，幅（Ｗ）２．０mm，高さ（Ｈ）２．０mmのチップ
状に整形した。そして、このＣｕ金属チップ（溝や穴を
形成する前の金属基体）を出発材料として、以下に示す
ような実施例１〜７の各コンデンサを作製した。

【００２０】［実施例１］図３に示すように、Ｃｕ金属
チップの長さ方向に垂直な溝１（幅（Ｇ）１００μm、
深さ（Ｄ）１．５０mm、ピッチ（互に隣接する２つの溝
１の間の距離）（Ｐ）１００μm）を形成することによ
り金属基体（Ｃｕ金属基体）Ａを作製した。それから、
金属基体Ａの表面の微小な加工傷を除くために、金属基
体Ａを処理液（蒸留水９０重量部＋リン酸２０重量部）
中に入れて、金属基体Ａを陽極、Ｃｕ板を陰極として５
Ｖ，１０秒間の電解研磨を施した。

【００２１】次に、下記の［Ｔｉメッキ方法］により、
溝１の内側の面を含む金属基体Ａの表面全体に厚さ１．
０μmのＴｉメッキ膜（Ｔｉ金属膜）２を形成した（図
４）。

【００２２】それから、下記の［誘電体膜の形成方法
（ａ）］により、Ｔｉメッキ膜２の全表面に厚さ０．２
μmのＳｒＴｉＯ₃膜３を形成した（図５）。それから、
図６に示すように、ＳｒＴｉＯ₃膜３の一部分４を除い
た部分に低粘度の銀ペーストを塗布し、これを約６００
℃で焼き付けることにより導体膜（電極）５を形成し
た。その後、金属基体Ａの一部分（一端面）６（図６）
を、処理液（蒸留水８５重量部＋フッ酸１０重量部＋硝
酸５重量部）中に３０秒間浸漬してエッチングを行うこ
とによりＳｒＴｉＯ₃膜３及びＴｉメッキ膜２を取り除
き、図１に示すように、金属基体Ａの一部分６を露出さ
せることによりコンデンサ素子Ｂを形成し、金属基体Ａ
が露出した端面６と対向する側の端面の導体膜（電極）
５上に測定端子７，７を接続した（図７）。

【００２３】上記のようにして作製したコンデンサ素子
Ｂについて、静電容量（周波数１ｋＨｚ，印加電圧１．
０Ｖｒｍｓ）を測定したところ、その静電容量は１．１
３μＦであった。

【００２４】［Ｔｉメッキ方法］Ｔｉは、水溶液中では
還元され難いため、Ｔｉメッキは一般に、ハロゲン化ア
ルカリ金属の溶融物中で行われる。この実施例において
金属基体ＡにＴｉメッキを施すために用いた装置を図１
６に示す。金属基体ＡにＴｉメッキを施すにあたって
は、まず、カーボン製のるつぼ１６内にフッ化リチウム
（ＬｉＦ）とフッ化カリウム（ＫＦ）の等モル混合物を
入れ、これを５００℃に加熱して溶融させた後、Ｋ₂Ｔ
ｉＦ₆を添加して０．５mol％のＴｉＦ₆ ^2-イオンを含む
溶融物１７を調製した。

【００２５】次に、上部に白金（Ｐｔ）線２０を接続し
た白金（Ｐｔ）板１８及び１９と、白金（Ｐｔ）線２１
を溶融物１７中に浸漬し、外部のポテンショスタット２
２と接続する。それから、溶融物１７の温度を５００℃
に保持した状態で、白金板１８を作用電極、白金板１９
を対向電極、白金線２１を参照電極とし、作用電極１８
の電位を＋２．０Ｖ（ｖｓ．Ｋ⁺／Ｋ）とした電解処理
を１０分間施すことにより、溶融物１７中のＴｉＦ₆ ^2-
イオンをＴｉＦ₆ ^3-イオンに還元した。なお、電位の基
準は、溶融物１７中のＫ⁺／Ｋの酸化還元電位とした。

【００２６】その後、溶融物１７の温度を７００℃に上
げ、白金板１８に代えて、上部にＣｕ線２３を接続した
金属基体（Ｃｕ金属基体）Ａを溶融物１７中に浸漬し、
ポテンショスタット２２に接続して作用電極とした。そ
して、その電位を＋０．４Ｖ（ｖｓ．Ｋ⁺／Ｋ）として
電解処理を２分間施すことにより、ＴｉＦ₆ ^3-イオンを
Ｔｉ金属に還元して金属基体Ａの全表面に厚さ１．０μ
mのＴｉメッキ膜２（図４）を形成した。なお、ここで
述べた条件下においては、０．５μm／分の速度でＴｉ
メッキ膜２を形成することができた。

【００２７】［誘電体膜の形成方法（ａ）］実施例１に
おいては、図１４に示す装置を用いて誘電体膜を形成し
た。すなわち、フッ素樹脂（テフロン）製のビーカ９に
入れた処理水溶液（０．５mol／lのＳｒ（ＯＨ）₂水溶
液をＮａＯＨ水溶液を用いてｐＨ１４．２５に調整した
水溶液）１０中に、金属基体（Ｃｕ金属基体）Ａを浸漬
し、ビーカ９全体をオートクレーブ１２内に設置して密
閉した。そして、この状態で１５０℃まで昇温し、その
後６０分間１５０℃に保持して水熱処理を行った。処理
後の金属基体Ａを蒸留水中で十分に超音波洗浄した後、
１２０℃で６０分間乾燥した。

【００２８】上記の方法により、金属基体Ａの表面全体
に厚さ０．１μmのＳｒＴｉＯ₃多結晶膜を形成すること
ができた（図５）。このように短時間で溝１（図１４に
は示さず）の内側の表面にまで均一に誘電体膜を形成す
ることができたのは、液相中の反応を利用しているこ
と、及びその反応温度が通常の溶液反応の温度よりも高
いことによる。なお、上記の例では、Ｓｒ²⁺イオン源と
してＳｒ（ＯＨ）₂を用い、ｐＨ調整用のアルカリとし
てＮａＯＨを用いた場合について説明したが、Ｓｒ²⁺イ
オン源としては、Ｓｒ（ＯＨ）₂に限らず、Ｓｒ（Ｏ
Ｈ）₂・８Ｈ₂Ｏ，Ｓｒ（ＮＯ₃）₂などの他の物質を用い
ることが可能であり、また、アルカリとしては、ＮａＯ
Ｈに限らず、ＫＯＨ，ＬｉＯＨなどを用いることが可能
である。

【００２９】［実施例２］実施例１と同様に、ダイシン
グソーを用いて、Ｃｕ金属チップ（溝や穴を形成する前
の金属基体）に、その長さ方向に垂直な溝（幅５０μ
m、深さ１．００mm、ピッチ５０μm）を形成することに
より金属基体（Ｃｕ金属基体）を作製した。そして、こ
の金属基体を実施例１と同様の方法で電解研磨した後、
上記実施例１と同様の方法により、金属基体の溝の内部
を含む全表面にＴｉメッキ膜を形成した後、下記の［誘
電体膜の形成方法（ｂ）］により、Ｔｉメッキ膜の全表
面に誘電体膜として厚さ１．０μmのＢａＴｉＯ₃膜を形
成した。それから、上記実施例１と同様の工程を経てコ
ンデンサ素子を作製した。

【００３０】上記のようにして作製したコンデンサ素子
の静電容量（周波数１ｋＨｚ，印加電圧１．０Ｖｒｍ
ｓ）を測定したところ、その静電容量は０．１５５μＦ
であった。

【００３１】［誘電体膜の形成方法（ｂ）］この実施例
２においては、図１５に示す装置を用いて誘電体膜を形
成した。すなわち、フッ素樹脂（テフロン）製のビーカ
９に入れられた処理水溶液（０．５mol／lのＢａ（Ｏ
Ｈ）₂水溶液をＮａＯＨ水溶液によりｐＨ１４．２５に
調整した水溶液）１０中に、金属基体（Ｃｕ金属基体）
Ａ及び白金板１３を浸漬するとともに、金属基体Ａ及び
白金板１３に、オートクレーブ１２を密閉したときに
も、外部の電源１５から、電力を供給することができる
ように、あらかじめ配線しておいた一対のフッ素樹脂コ
ーティングを施した白金線１４を接続した。そして、ビ
ーカ９内の処理水溶液１０に金属基体Ａと白金板１３が
浸漬された状態でオートクレーブ１２を密閉した。

【００３２】この状態で１５０℃まで昇温し、その後６
０分間この温度に保持して、水熱処理を行うと同時に、
金属基体Ａと白金板１３の間（すなわち電極間）に、直
流１０Ｖを印加して定電圧電解処理を施した。次に、処
理後の金属基体Ａを蒸留水中で十分に超音波洗浄した
後、１２０℃で６０分間乾燥した。

【００３３】この方法により、金属基体Ａの全表面に厚
さ１．０μmのＢａＴｉＯ₃多結晶膜を形成することがで
きた。なお、このＢａＴｉＯ₃多結晶膜の膜厚は、走査
電子顕微鏡で直接に測定した。また、結晶性は、薄膜Ｘ
線回折法により確認した。

【００３４】なお、電解処理をともなわない上記の誘電
体膜の形成方法（ａ）では、膜厚約０．５μm以上にま
で膜を成長させるのに、数時間から数十時間を要するの
に対して、電解処理を伴うこの誘電体膜の形成方法
（ｂ）によれば、膜厚が数μmの誘電体膜を同程度の時
間で形成することができる。

【００３５】なお、この誘電体膜の形成方法（ｂ）にお
いても、上記の誘電体膜の形成方法（ａ）の場合と同様
に、Ｂａ²⁺イオン源としては、Ｂａ（ＯＨ）₂に限ら
ず、その他のＢａ塩などの物質を用いることが可能であ
り、また、アルカリとしては、ＮａＯＨに限らず、ＫＯ
Ｈ，ＬｉＯＨなどを用いることが可能である。

【００３６】［実施例３］電子ビーム加工装置（加速電
圧１４０ｋＶ，ビーム電流１００μＡ，パルス幅８０μ
ｓ，パルス周波数５０Ｈｚ）を用いて、Ｃｕ金属チップ
に、その長さ方向に垂直な溝（幅２５μm、深さ１．０
０mm、ピッチ２５μm）を形成することにより金属基体
を作製し、実施例１と同様の方法により、電解研磨を行
い、Ｔｉメッキ膜を形成した。それから、これをｐＨが
１４．５０、Ｐｂ（ＮＯ₃）₂濃度が０．５mol／lの処理
水溶液中に浸漬し、上記誘電体膜の形成方法（ａ）に準
じる方法（電解処理をともなわない方法）により、２０
０℃，３０分間の水熱処理を施し、その表面に厚さ０．
５μmのＰｂＴｉＯ₃膜を形成した後、上記実施例１と同
様の工程を経てコンデンサ素子を作製した。

【００３７】上記のようにして作製したコンデンサ素子
の静電容量（周波数１ｋＨｚ，印加電圧１．０Ｖｒｍ
ｓ）を測定したところ、その静電容量は０．５６０μＦ
であった。

【００３８】［実施例４］図８に示すように、Ｃｕ金属
チップ（穴を形成する前の金属基体Ａ）の、３．０mm×
２．０mmの面の、端部からの距離Ｄが２５μm以内の周
辺部を除く全面に、電子ビーム加工装置を用いて直径２
０μm、ピッチ（Ｐ）２５μmの穴８（貫通穴）を形成す
ることにより金属基体Ａを作製し、実施例１と同様の方
法により、電解研磨を行い、Ｔｉメッキ膜を形成した。
そして、これを、ｐＨが１４．００、Ｃａ（ＯＨ）₂濃
度が０．２mol／lの処理水溶液中に浸漬し、上記の誘電
体膜の形成方法（ａ）に準じる方法（電解処理をともな
わない方法）により、２００℃，３０分間の水熱処理を
施し、その表面に厚さ０．２μmのＣａＴｉＯ₃膜を形成
した。それから、上記実施例１と同様の工程を経てコン
デンサ素子Ｂ（図９）を作製した。

【００３９】こうして作製したコンデンサ素子の静電容
量（周波数１ｋＨｚ，印加電圧１．０Ｖｒｍｓ）を測定
したところ、その静電容量は６．７６μＦであった。

【００４０】［実施例５］実施例４と同様に、Ｃｕ金属
チップ（穴を形成する前の金属基体Ａ）の、３．０mm×
２．０mmの面の、端部からの距離が２５μm以内の周辺
部を除く全面に、電子ビーム加工装置を用いて直径２０
μm、ピッチ２５μmの穴（貫通穴）を形成し、実施例１
と同様の方法により、電解研磨を行い、Ｔｉメッキ膜を
形成した。そして、上記の誘電体膜の形成方法（ａ）に
より、この金属基体の表面に厚さ０．１μmのＳｒＴｉ
Ｏ₃膜を形成した後、上記実施例１と同様の工程を経て
実施例４のコンデンサ素子Ｂ（図９）と同様の形状のコ
ンデンサ素子を作製した。

【００４１】こうして作製したコンデンサ素子の静電容
量（周波数１ｋＨｚ，印加電圧１．０Ｖｒｍｓ）を測定
したところ、その静電容量は２３．１μＦであった。

【００４２】［実施例６］実施例４と同様に、Ｃｕ金属
チップの、３．０mm×２．０mmの面の、端部からの距離
が１２μm以内の周辺部を除く全面に、電子ビーム加工
装置を用いて直径１０μm、ピッチ１２μmの穴（貫通
穴）を形成し、実施例１と同様の方法により、電解研磨
を行い、Ｔｉメッキ膜を形成した。そして、上記の誘電
体膜の形成方法（ａ）に準じる方法（電解処理をともな
わない方法）により、この金属基体の表面に厚さ０．１
μmのＢａＴｉＯ₃膜を形成した後、上記実施例１と同様
の工程を経て実施例４のコンデンサ素子Ｂ（図９）に準
じる形状のコンデンサ素子を作製した。

【００４３】こうして作製したコンデンサ素子の静電容
量（周波数１ｋＨｚ，印加電圧１．０Ｖｒｍｓ）を測定
したところ、その静電容量は１０３μＦであった。

【００４４】［実施例７］Ｃｕ金属チップ（穴を形成す
る前の金属基体Ａ）に、実施例３の場合と同様に、電子
ビーム加工装置を用いて、その長さ方向に垂直な溝（幅
２５μm、深さ１．００mm、ピッチ２５μm）を形成し、
実施例１と同様の方法により、電解研磨を行い、Ｔｉメ
ッキ膜を形成した。そして、これを、Ｐｂ（ＮＯ₃）₂及
びオキシ硝酸ジルコニウム（ＺｒＯ（ＮＯ₃）₂・Ｈ
₂Ｏ）濃度がいずれも０．５mol／lで、ｐＨが１４．５
０の処理水溶液中に浸漬し、上記の誘電体膜の形成方法
（ａ）に準じる方法（電解処理をともなわない方法）に
より、２７０℃，６０分間の水熱処理を施し、その表面
に厚さ０．７μmのＰｂ（Ｔｉ_0.5Ｚｒ_0.5）Ｏ₃膜を形成
した。それから、上記実施例１と同様の工程を経てコン
デンサ素子を作製した。なお、上記誘電体膜のＴｉ／Ｚ
ｒ比は、格子定数から見積もった値である。

【００４５】こうして作製したコンデンサ素子の静電容
量（周波数１ｋＨｚ，印加電圧１．０Ｖｒｍｓ）を測定
したところ、その静電容量は１．１７μＦであった。

【００４６】上述の各実施例において得られたコンデン
サ素子の静電容量の値は、それぞれの高誘電率材料の薄
膜を平面に形成して測定した値及び各実施例のコンデン
サ素子の電極表面積の計算値から見積もった値と２％以
下の誤差で一致した。

【００４７】なお、上記実施例では、金属基体の幅方向
全体に溝を形成した場合、及び平面形状が円形で金属基
体を貫通する穴を形成した場合について説明したが、本
願発明のコンデンサ及びその製造方法においては、溝や
穴の形状はもちろん、溝や穴の形成位置、ピッチ、形成
方向などについても、上記実施例により限定されるもの
ではなく、この発明の要旨の範囲内において、種々の変
形や応用を加えることができる。したがって、例えば、
図１０に示すように、金属基体Ａに平面形状が細長い形
状の穴（貫通穴）３１を形成してもよく、さらに、図１
１に示すように、金属基体Ａの長手方向と幅方向の２つ
の方向に互に直交する溝３２，３３を形成して、金属基
体Ａの表面積をさらに増大させることも可能である。ま
た、金属基体Ａに穴を形成する場合、図８や図１０に示
したような貫通穴８，３１ではなく、図１２に示すよう
に、金属基体の途中までの有底の穴３４を形成すること
も可能である。さらに、図１３に示すように、金属基体
Ａの２つの面から互に直交するような方向に複数の貫通
穴３５，３６を形成することも可能である。

【００４８】また、上記実施例では金属基体としてＣｕ
金属からなる金属基体を用いた場合について説明した
が、金属基体を構成する材料は、Ｃｕに限られるもので
はなく、上記実施例で示したような形状に加工を行うこ
とが可能な種々の金属材料を用いることができる。

【００４９】なお、上記実施例では、導体膜（電極）と
導通する一方の外部電極及び金属基体またはその表面に
形成されたＴｉ金属膜と導通する他方の外部電極を設け
た例を具体的に示していないが、これらの外部電極は、
導体膜及び、金属基体またはその表面に形成されたＴｉ
金属膜の任意の位置（例えば、表面実装などに適した位
置）に、導電ペーストを塗布、焼付けするなどの方法に
より容易に形成することが可能である。なお、外部電極
の代りに端子（広義の外部電極）を取り付けることによ
り端子付きのコンデンサを構成することも可能である。

【００５０】

【発明の効果】上述のように、本願発明のコンデンサ
は、溝または穴を形成することにより表面積を増大させ
た金属基体の表面の少なくとも一部にチタン（Ｔｉ）金
属膜を形成し、さらにチタン金属膜の表面の少なくとも
一部に誘電体膜を形成するとともに、この誘電体膜の表
面に導体膜（電極）を形成し、金属基体と導体膜（電
極）との間に容量を形成するようにしているので、大き
な電極表面積を実現することが可能になり、小型かつ軽
量で、しかも静電容量が大きく、低コストで経済性に優
れたコンデンサを得ることができる。さらに、目標とす
る大きさの静電容量を確実に形成することが可能になる
ため、設計の精度が向上し、信頼性を向上させることが
できる。

【００５１】また、本願発明のコンデンサの製造方法
は、溝または穴を形成することにより表面積を増大させ
るとともに、表面にチタン金属膜を形成してなる金属基
体を、水熱処理することにより、チタン金属膜の表面
に、誘電体膜として、ペロブスカイト型複合酸化物膜を
形成し、このペロブスカイト型複合酸化物膜の表面に導
体膜（電極）を形成するようにしているので、任意の形
状を有し、かつ大面積の金属基体のチタン金属膜の表面
に、高誘電率材料であるペロブスカイト構造を有する複
合酸化物を、良好な結晶性のもとで、均一に形成するこ
とが可能になり、小型かつ軽量で、しかも静電容量が大
きいコンデンサを、特に大きな製造コストを必要とする
ことなく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例にかかるコンデンサ素子を
示す斜視図である。

【図２】本願発明の一実施例にかかるコンデンサの出発
物質である金属チップ（金属基体）を示す斜視図であ
る。

【図３】溝を形成した金属基体を示す斜視図である。

【図４】表面にＴｉメッキ膜を形成した状態の金属基体
を示す斜視図である。

【図５】表面に誘電体膜を形成した状態の金属基体を示
す斜視図である。

【図６】誘電体膜の一部以外の部分に導体膜（電極）を
形成した状態の金属基体を示す斜視図である。

【図７】本願発明の一実施例にかかるコンデンサ素子に
測定端子を取り付けた状態を示す斜視図である。

【図８】本願発明の他の実施例にかかる、穴（貫通穴）
を形成した金属基体を示す斜視図である。

【図９】本願発明の他の実施例にかかる、穴（貫通穴）
を形成した金属基体を用いたコンデンサ素子を示す斜視
図である。

【図１０】本願発明のさらに他の実施例における金属基
体への穴の形成例を示す斜視図である。

【図１１】本願発明のさらに他の実施例における金属基
体への溝の形成例を示す斜視図である。

【図１２】本願発明のさらに他の実施例における金属基
体への穴の形成例を示す斜視図である。

【図１３】本願発明のさらに他の実施例における金属基
体への穴の形成例を示す斜視図である。

【図１４】本願発明の一実施例にかかる水熱処理の方法
を示す図である。

【図１５】本願発明の他の実施例にかかる水熱処理の方
法を示す図である。

【図１６】本願発明の実施例において用いられているＴ
ｉメッキ装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

Ａ金属基体１溝２Ｔｉメッキ膜３誘電体膜（ＳｒＴｉＯ₃膜な
ど）５導体膜（電極）７端子（測定端子）８穴（貫通穴）１０処理水溶液１３白金板（電極）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伴野国三郎京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者吉村昌弘神奈川県綾瀬市寺尾中一丁目６番12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溝または穴を形成することにより表面積
を増大させた金属基体と、前記金属基体の表面の少なく
とも一部に形成されたチタン（Ｔｉ）金属膜と、前記チ
タン金属膜の表面の少なくとも一部に形成された誘電体
膜と、前記誘電体膜の表面に形成された導体膜と、前記
導体膜と導通する一方の外部電極及び前記金属基体また
はその表面に形成された前記チタン金属膜と導通する他
方の外部電極とを具備することを特徴とするコンデン
サ。
【請求項２】前記誘電体膜が、一般式：ＸＹＯ₃（但
し、Ｘ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂ、Ｙ＝Ｔｉ，Ｚｒ）で
表されるペロブスカイト型複合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。
【請求項３】表面に溝または穴を形成することにより
表面積を増大させるとともに、表面の少なくとも一部に
チタン金属膜を形成した金属基体を、カルシウム（Ｃ
ａ），ストロンチウム（Ｓｒ），バリウム（Ｂａ），鉛
（Ｐｂ），チタン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ）から
なる元素群より選ばれた少なくとも１種を０．１mol／l
以上含有するｐＨ１３以上の処理水溶液に浸漬して５０
℃以上の温度で水熱処理することにより、前記チタン金
属膜の表面に、誘電体膜として、一般式：ＸＹＯ₃（但
し、Ｘ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂ、Ｙ＝Ｔｉ，Ｚｒ）で
表されるペロブスカイト型複合酸化物膜を形成するとと
もに、前記ペロブスカイト型複合酸化物膜の表面に導体
膜を形成した後、前記導体膜と導通する一方の外部電極
及び前記金属基体またはその表面に形成された前記チタ
ン金属膜と導通する他方の外部電極を形成することを特
徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項４】前記チタン金属膜が表面に形成された金
属基体を前記処理水溶液に浸漬して水熱処理する工程に
おいて、前記処理水溶液中に配設された任意の電極と前
記金属基体の間に通電することにより行う電解処理を前
記水熱処理と同時に施すことを特徴とする請求項３記載
のコンデンサの製造方法。