JPH0786077A

JPH0786077A - コンデンサ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0786077A
Application number: JP18882393A
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: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】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、表面積を大きくした電極表面上に均
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】チタンまたはジルコニウムからなる金属基体
に孔食を発生させることにより金属基体Ａの表面積を増
大させるとともに、金属基体Ａを誘電体膜の構成元素を
含む水熱処理液中に浸漬して加熱する方法（水熱処理方
法）により、金属基体Ａの表面の少なくとも一部に誘電
体膜３を形成し、さらに誘電体膜３の表面の少なくとも
一部に導体膜４を形成した後、金属基体Ａ及び導体膜４
にそれぞれ導通する外部電極を形成する。

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化されている。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
される誘電体層は、約１０μm程度の厚さを有してお
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、電解コンデンサや、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、獲得できる静電容量あた
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
を利用して形成したものがある。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を実現す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などが極めて不十分で
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、軽量で、しかも静電容量の大きいコンデン
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、電極表面積を大き
くするとともに、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、本来の特性を損うことなし
に、該表面積の大きい電極上に形成したコンデンサ、及
びそ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、孔食を発生させることに
より表面積を増大させたチタンまたはジルコニウムから
なる金属基体と、前記金属基体の表面の少なくとも一部
に形成された誘電体膜と、前記誘電体膜の表面の少なく
とも一部に形成された導体膜と、前記金属基体及び前記
導体膜にそれぞれ導通する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、式：ＭＸＯ₃（Ｍ
＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂの少なくとも１種、Ｘ＝Ｔ
ｉ，Ｚｒ）で表されるペロブスカイト型複合酸化物膜で
あることを特徴とする。

【００１２】一方、本願発明のコンデンサの製造方法
は、チタンまたはジルコニウムからなる金属基体に孔食
を発生させることにより金属基体の表面積を増大させる
とともに、前記金属基体を誘電体膜の構成元素を含む水
熱処理液中に浸漬して加熱する方法（水熱処理方法）に
より、前記金属基体の表面の少なくとも一部に誘電体膜
を形成し、さらに前記誘電体膜の表面の少なくとも一部
に導体膜を形成した後、前記金属基体及び前記導体膜に
それぞれ導通する外部電極を形成することを特徴とす
る。

【００１３】また、チタンまたはジルコニウムからなる
金属基体を、ＮＯ₃イオン（ＮＯ₃ ^2-）を０．１mol／l以
上含有し、かつ、ｐＨが１３以上の水溶液（孔食処理
液）中に浸漬して陽極とし、任意の陰極との間で電解処
理を施してチタンまたはジルコニウム金属の表面に孔食
を発生させることにより、前記金属基体の表面積を増大
させるようにしたことを特徴とする。

【００１４】さらに、前記金属基体を、カルシウム（Ｃ
ａ），ストロンチウム（Ｓｒ），バリウム（バリウム）
及び鉛（Ｐｂ）からなる元素群から選ばれる少なくとも
１種を０．１mol／l以上含有するｐＨ１３以上のアルカ
リ性水溶液（水熱処理液）中で、５０℃以上の温度で水
熱処理することにより、前記金属基体の表面に誘電体膜
として、式：ＭＸＯ₃（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂの
少なくとも１種、Ｘ＝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ことを特徴とする。

【００１５】また、前記金属基体を前記アルカリ性水溶
液（水熱処理液）中に浸漬して水熱処理する工程におい
て、前記アルカリ性水溶液（水熱処理液）中に任意の電
極を浸漬し、前記金属基体と前記任意の電極との間に通
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。

【００１６】

【作用】本願発明のコンデンサにおいては、孔食を発生
させることにより表面積を増大させたチタンまたはジル
コニウムからなる金属基体の表面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、金属基体を大型化することなく、電極とな
る金属基体及び導体膜の表面積を増大させることが可能
になり、コンデンサ全体を大型化することなく、大きな
静電容量を実現することが可能になる。また、誘電体膜
として、式：ＭＸＯ₃（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂの
少なくとも１種、Ｘ＝Ｔｉ，Ｚｒ）で表されるペロブス
カイト型複合酸化物膜を、金属基体の表面に形成するこ
とにより、さらに大きな静電容量を実現することが可能
になる。

【００１７】また、本願発明のコンデンサの製造方法に
おいては、所定の条件下に電解処理を施すことにより、
容易に任意の形状の金属基体の表面に孔食を発生させて
その表面積を著しく増大させることが可能になる。

【００１８】さらに、金属基体を、所定の条件下に水熱
処理することにより、孔食を発生させて表面積を増大さ
せた金属基体上に容易かつ確実に、誘電特性に優れたペ
ロブスカイト型複合酸化物膜を形成することができる。

【００１９】さらに、金属基体を水熱処理する工程にお
いて、前記アルカリ性水溶液（水熱処理液）中に任意の
電極を浸漬し、金属基体と任意の電極との間に通電する
ことにより行う電解処理を水熱処理と同時に施すことに
より、さらに効率よくペロブスカイト型複合酸化物膜を
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。

【００２０】

【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。

【００２１】ダイシングソーを用いて、純度９９．５％
以上のチタンまたはジルコニウム金属を、図１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、このチ
タンまたはジルコニウム金属チップ（孔食を発生させる
前のチタン金属基体）１を出発材料として、以下に示す
ような実施例１〜９の各コンデンサを作製した。

【００２２】［実施例１］下記の孔食形成方法により、
図１の金属チップ（この実施例ではチタン金属チップ）
１の表面に孔食を発生させることにより、図２に示すよ
うな金属基体（チタン金属基体）Ａを作製した。次に、
孔食部分に存在する先鋭な微小突起を除去するために、
処理液（蒸留水３重量部＋メチルアルコール９５重量部
＋エチレングリコール４４重量部＋過酸化水素水４重量
部）中で、金属基体Ａを陽極、ステンレス板を陰極とし
て、３０Ｖ、１０秒間の電解研磨を施した。

【００２３】それから、下記の誘電体膜の形成方法
（ａ）に示す方法により、上記チタン金属基体Ａの全表
面に厚さ０．２μmのＳｒＴｉＯ₃膜（誘電体膜）３を形
成した（図３）。それから、図４に示すように、ＳｒＴ
ｉＯ₃膜３の一部分３ａを露出させ、その他の部分（Ｓ
ｒＴｉＯ₃膜表面）に銀ペーストを塗布して導体膜（電
極）４を形成した。

【００２４】次に、処理液（蒸留水８５重量部＋フッ酸
１０重量部＋硝酸５重量部）中で３０秒間のエッチング
を行って、チタン金属基体Ａの一方の端面２上のＳｒＴ
ｉＯ3膜を取り除いてチタン金属基体Ａの端面２を露出
させることにより、図５に示すようなコンデンサ素子Ｂ
を形成した。

【００２５】それから、チタン金属基体Ａの一方の端面
２（露出部分）と他方の端面の導体膜（電極）４上に２
つの測定端子６，６を接続し（図６）、コンデンサ素子
Ｂ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５．５４μＦで
あった。なお、この静電容量値は、この実施例のように
孔食処理を施さずに、他は同じ条件で作製した基準試料
の静電容量値０．２８１μFの約２０倍の大きさであっ
た。このことは、孔食処理を施すことにより、表面積が
著しく増大することを示すものである。

【００２６】孔食形成方法上記実施例１において、チタン金属基体Ａに孔食を施す
にあたっては、例えば、図１８に示すような装置を用い
た。まず、フッ素樹脂（テフロン）製ビーカ８内で、硝
酸ストロンチウム（Ｓｒ（ＮＯ₃）₂）の０．５mol／l水
溶液をＮａＯＨ水溶液でｐＨ１４．０に調整して処理液
（孔食処理液）９を作成した。そして、電源１３から一
対のフッ素樹脂（テフロン）コートされた白金線１２に
チタン金属基体Ａと白金板１０を電極として接続し、ビ
ーカ８内の孔食処理液９中にそれらの電極（チタン金属
基体Ａ及び白金板１０）が完全に浸漬するように調節し
た。

【００２７】それから、この状態で８０℃まで昇温し、
電極（チタン金属基体Ａと白金板１０）間に直流４Ｖを
印加して定電圧電解処理を施した。処理後にチタン金属
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】この電解処理によりチタン金属基体Ａには
孔食が発生し、その表面には、高さが０．１〜数μmの
凹凸が形成され、表面積が著しく増大する。

【００２９】なお、この電解処理に用いる処理液（孔食
処理液）としては、硝酸イオン濃度が０．１mol／l以
上、水溶液のｐＨが１３．０以上であることが必要であ
る。そして、これらの値が大きいほど、孔食反応の速度
が大きくなるため、短時間で、表面積を所望の大きさに
まで増大することができる。また、孔食処理中の処理液
の温度に特別の制約はないが、温度が高いほど孔食反応
速度が大きくなる。

【００３０】さらに、硝酸イオンの供給源として、上記
の例では、硝酸ストロンチウムを用いたが、他の硝酸塩
を用いることも可能である。

【００３１】誘電体膜の形成方法（ａ）実施例１においては、図１９に示す装置を用いて誘電体
膜を形成した。まず、フッ素樹脂（テフロン）製ビーカ
１５内で、０．５mol／lのＳｒ（ＯＨ）₂水溶液をＮａ
ＯＨ水溶液を用いてｐＨ１４．２５に調整した。この水
溶液（水熱処理溶液）１６中に、チタン金属基体Ａを浸
漬し、ビーカ１５全体をオートクレーブ１４内に設置し
て密閉した。そして、この状態で１５０℃まで昇温した
後６０分間１５０℃に保持して水熱処理を行った。処理
後のチタン金属基体Ａを蒸留水中で十分に超音波洗浄し
た後、１２０℃で３０分間乾燥した。

【００３２】上記の方法により、チタン金属基体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。なお、膜厚は、走査型電子顕微鏡の視
野内で直接測定した。また、結晶構造の同定は薄膜Ｘ線
回折法により行った。

【００３３】このように短時間でチタン金属基体Ａの表
面全体に均一に誘電体膜を形成することができるのは、
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。

【００３４】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（ＯＨ）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、ＮａＯＨに
限らず、ＫＯＨ，ＬｉＯＨなどを用いることが可能であ
る。

【００３５】［実施例２］上記実施例１で出発材料とし
て用いた図１に示すようなチップ状チタン金属に、ダイ
シングソーを用いて、図７に示すように、長さ方向に垂
直な溝２１（幅（Ｇ）１００μm、深さ（Ｄ）１．５０m
m、ピッチ（互に隣接する２つの溝２１の間の距離）
（Ｐ）１００μm）を形成した。それから、上記実施例
１と同様の方法により、チタン金属基体Ａの表面に孔食
を発生させた後、電解研磨を施した（図８）。

【００３６】次に、上記の誘電体膜の形成方法（ａ）に
より、図９に示すように、溝２１の内側の面を含むチタ
ン金属基体Ａの表面全体に厚さ０．２μmの誘電体膜
（ＳｒＴｉＯ₃膜）３を形成した。それから、図１０に
示すように、ＳｒＴｉＯ₃膜３の一部分３ａを除いた部
分に銀ペーストを塗布し、これを硬化させることにより
導体膜（電極）４を形成した。その後、チタン金属基体
Ａの一部分（ＳｒＴｉＯ₃膜３が露出している部分）
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の一部分（端面）を取り除
き、チタン金属基体Ａの一部分（端面２）を露出させる
ことによりコンデンサ素子Ｂを形成した（図１１）。そ
して、チタン金属基体Ａの一方の端面の露出部分２と他
方の端面の導体膜（電極）４に２つの測定端子（図示せ
ず）を接続した。

【００３７】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２１．
０μＦであった。

【００３８】［実施例３］実施例２と同様に、ダイシン
グソーを用いて、チタン金属チップに、その長さ方向に
垂直な溝（幅５０μm、深さ１．００mm、ピッチ５０μ
m）を形成した。それから、実施例１，２と同様の方法
で孔食を形成し、電解研磨を施した。そして、このよう
にして得られたチタン金属基体の表面に下記の誘電体膜
の形成方法（ｂ）により、誘電体膜として厚さ１．０μ
mのＢａＴｉＯ₃膜を形成した。それから、上記実施例２
と同様の方法により図１１のコンデンサ素子Ｂと同様の
コンデンサ素子を作製した。

【００３９】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３．３０μＦで
あった。

【００４０】誘電体膜の形成方法（ｂ）この実施例３においては、図２０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１９に入れられた水熱処理液（０．５mol／l
のＢａ（ＯＨ）₂水溶液をＮａＯＨ水溶液によりｐＨ１
４．５０に調整した水溶液）２０中に、チタン金属基体
Ａ及び白金板２１を浸漬するとともに、チタン金属基体
Ａ及び白金板２１に、オートクレーブ１８を密閉したと
きにも、外部の電源２４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２３を接続した。そし
て、ビーカ１９内の水熱処理液２０中にチタン金属基体
Ａと白金板２１が浸漬された状態でオートクレーブ１８
を密閉した。

【００４１】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、
チタン金属基体Ａと白金板２１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、処理後のチタン金属基体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。

【００４２】この方法により、チタン金属基体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、走査電子顕微鏡の視野内で直接に測定した。また、
結晶性は、薄膜Ｘ線回折法により確認した。

【００４３】なお、電解処理をともなわない誘電体膜の
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、電解処理をともな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。

【００４４】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。

【００４５】［実施例４］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）を用いてチタン金属チップ
に、実施例２と同様に、その長さ方向に垂直な溝（幅２
５μm、深さ１．００mm、ピッチ２５μm）を形成した。
それから、実施例１と同様の方法で孔食を形成し、電解
研磨を施した。そして、このチタン金属基体を、ｐＨが
１４．５０、Ｐｂ（ＮＯ₃）₂濃度が０．５mol／lの水溶
液（水熱処理液）中に浸漬し、上記誘電体膜の形成方法
（ａ）（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０．５
μmのＰｂＴｉＯ₃膜を形成した後、上記実施例２と同様
の工程を経てコンデンサ素子を作製した。

【００４６】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１０．２μＦで
あった。

【００４７】［実施例５］図１２に示すように、チタン
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２０μm、ピッチ（Ｐ）２５μm
の穴２５（貫通穴）を形成した後、孔食を発生させるこ
とによりチタン金属基体Ａを作製した。そして、このチ
タン金属基体Ａを、ｐＨが１４．００、Ｃａ（ＯＨ）₂
濃度が０．２mol／lの水溶液（水熱処理液）中に浸漬
し、上記の誘電体膜の形成方法（ａ）（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と同様に、導体膜４の
形成、ＣａＴｉＯ₃膜３（３ａ）のエッチングの工程を
経てコンデンサ素子Ｂを作製した（図１３）。

【００４８】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１３０μＦであった。

【００４９】［実施例６］実施例５と同様に、チタン金
属基体の、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２０μm、ピッチ２５μmの穴（貫通
穴）を形成した後、実施例１と同様の方法で孔食を形成
し、電解研磨を施した。そして、このようにして得られ
たチタン金属基体の表面に、上記の誘電体膜の形成方法
（ａ）により、厚さ０．１μmのＳｒＴｉＯ₃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５のコン
デンサ素子（図１２）と同様のコンデンサ素子を作製し
た。

【００５０】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４４６μＦであった。

【００５１】［実施例７］実施例５と同様に、チタン金
属基体の、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）を形成した後、実施例１と同様の方法で孔食を形成
し、電解研磨を施した。そして、このようにして得られ
たチタン金属基体の表面に、上記の誘電体膜の形成方法
（ａ）（電解処理をともなわない方法）により、厚さ
０．１μm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５のコンデンサ素子（図１
３）と同様のコンデンサ素子を作製した。

【００５２】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２０５μＦであった。

【００５３】［実施例８］ジルコニウム金属に、実施例
４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）を形成した後、実施例１と同様の方法で
孔食を形成し、電解研磨を施した。そして、このように
して得られた金属基体（ジルコニウム金属基体）を、ｐ
Ｈが１４．５０、Ｐｂ（ＮＯ₃）₂濃度が０．５mol／lの
処理水溶液中に浸漬し、上記の誘電体膜の形成方法
（ａ）（電解処理をともなわない方法）により、２５０
℃，３０分間の水熱処理を施し、その表面に厚さ０．６
μmのＰｂＺｒＯ₃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。

【００５４】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６．０２μＦであった。

【００５５】［実施例９］チタン金属に、実施例４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２
５μm）を形成することによりチタン金属基体を作製し
た。そして、このチタン金属基体を、ｐＨが１４．５０
で、Ｐｂ（ＮＯ₃）₂及びオキシ硝酸ジルコニウム（Ｚｒ
Ｏ（ＮＯ₃）₂・Ｈ₂Ｏ）をそれぞれ０．５mol／l含有す
る処理水溶液中に浸漬し、上記の誘電体膜の形成方法
（ａ）（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０．７
μmのＰｂ（Ｔｉ_0.5Ｚｒ_0.5）Ｏ₃膜を形成した。この膜
のＴｉとＺｒの比は、格子定数から見積もった値であ
る。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。

【００５６】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２１．０μＦであった。

【００５７】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に９８％
の確度で一致した。

【００５８】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、本願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１４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）２６を形成してもよい。さらに、図１
５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２７，２８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１２や図１４に
示したような貫通穴２５，２６ではなく、図１６に示す
ように、金属基体Ａの途中までの有底の穴２９を形成す
ることも可能である。さらに、図１７に示すように、金
属基体Ａの３つの面から互に直交するような方向に複数
の貫通穴３０，３１，３２を形成することも可能であ
る。

【００５９】なお、上記実施例では、金属基体及び導体
膜（電極）と導通する外部電極を設けた例を具体的に示
していないが、外部電極は、金属基体（コンデンサ素
子）の外周面や、組み合わせて用いられる他の部材の表
面などの任意の位置に、導電ペーストなどを用いて容易
に形成することが可能であり、金属基体の外周面の所定
の位置に外部電極を形成することにより、表面実装に適
したチップ型のコンデンサを得ることができる。また、
金属基体（コンデンサ素子）及び導体膜に端子（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。

【００６０】

【発明の効果】上述のように、本願発明のコンデンサ
は、孔食を発生させ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、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。

【００６１】また、誘電体膜として、式：ＭＸＯ₃（Ｍ
＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂの少なくとも１種、Ｘ＝Ｔ
ｉ，Ｚｒ）で表されるペロブスカイト型複合酸化物膜
を、金属基体の表面に形成することにより、さらに大き
な静電容量を実現することが可能になる。

【００６２】また、本願発明のコンデンサの製造方法
は、金属基体に孔食を発生させてその表面積を増大させ
た後、これを水熱処理することにより、金属基体の表面
に、ペロブスカイト型複合酸化物膜などを誘電体膜とし
て形成するとともに、この誘電体膜の表面に導体膜（電
極）を形成した後、金属基体及び導体膜（電極）と導通
する外部電極を形成するようにしているので、任意の形
状を有する金属基体の表面積を、容易かつ大幅に増大す
ることができるとともに、金属基体上に誘電体膜を容易
かつ確実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。

【００６３】さらに、金属基体を水熱処理する工程にお
いて、アルカリ性水溶液（水熱処理液）中に任意の電極
を浸漬し、金属基体と任意の電極との間に通電すること
により行う電解処理を水熱処理と同時に施すことによ
り、さらに効率よくペロブスカイト型複合酸化物膜を形
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。

【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２】孔食を発生させた状態の金属基体を示す斜視図
である。

【図３】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４】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５】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６】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７】本願発明の他の実施例にかかる、溝が形成され
た金属基体を示す斜視図である。

【図８】本願発明の他の実施例における、表面に孔食を
発生させた状態の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おける、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１０】本願発明の他の実施例における、誘電体膜の
一部以外の部分に導体膜（電極）が形成された状態の金
属基体を示す斜視図である。

【図１１】本願発明の他の実施例にかかる、溝が形成さ
れ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１２】本願発明の他の実施例にかかる、穴（貫通
穴）が形成された金属基体を示す斜視図である。

【図１３】本願発明の他の実施例にかかる、穴（貫通
穴）が形成され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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】本願発明の一実施例において用いた孔食形成
装置の構成を示す図である。

【図１９】本願発明の一実施例において用いた水熱処理
による薄膜合成装置の構成を示す図である。

【図２０】本願発明の他の実施例において用いた水熱処
理と電解処理による薄膜合成装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ａ金属基体Ｂコンデンサ素子１金属チップ（孔食形成前の金属基
体）２金属基体の露出部分（端面）３誘電体膜３ａ誘電体膜の露出部分４導体膜（電極）６端子（測定端子）２１，２７，２８溝２５，２６，２９，３０，３１，３２穴

───────────────────────────────────────────────────── 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】孔食を発生させることにより表面積を増
大させたチタンまたはジルコニウムからなる金属基体
と、前記金属基体の表面の少なくとも一部に形成された
誘電体膜と、前記誘電体膜の表面の少なくとも一部に形
成された導体膜と、前記金属基体及び前記導体膜にそれ
ぞれ導通する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、式：ＭＸＯ₃（Ｍ＝Ｃ
ａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂの少なくとも１種、Ｘ＝Ｔｉ，Ｚ
ｒ）で表されるペロブスカイト型複合酸化物膜であるこ
とを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
【請求項３】チタンまたはジルコニウムからなる金属
基体に孔食を発生させることにより金属基体の表面積を
増大させるとともに、前記金属基体を誘電体膜の構成元
素を含む水熱処理液中に浸漬して加熱する方法（水熱処
理方法）により、前記金属基体の表面の少なくとも一部
に誘電体膜を形成し、さらに前記誘電体膜の表面の少な
くとも一部に導体膜を形成した後、前記金属基体及び前
記導体膜にそれぞれ導通する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】チタンまたはジルコニウムからなる金属
基体を、ＮＯ₃イオン（ＮＯ₃ ^2-）を０．１mol／l以上含
有し、かつ、ｐＨが１３以上の水溶液（孔食処理液）中
に浸漬して陽極とし、任意の陰極との間で電解処理を施
してチタンまたはジルコニウム金属の表面に孔食を発生
させることにより、前記金属基体の表面積を増大させる
ようにした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。
【請求項５】前記金属基体を、カルシウム（Ｃａ），
ストロンチウム（Ｓｒ），バリウム（バリウム）及び鉛
（Ｐｂ）からなる元素群から選ばれる少なくとも１種を
０．１mol／l以上含有するｐＨ１３以上のアルカリ性水
溶液（水熱処理液）中で、５０℃以上の温度で水熱処理
することにより、前記金属基体の表面に誘電体膜とし
て、式：ＭＸＯ₃（Ｍ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｐｂの少な
くとも１種、Ｘ＝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。
【請求項６】前記金属基体を前記アルカリ性水溶液
（水熱処理液）中に浸漬して水熱処理する工程におい
て、前記アルカリ性水溶液（水熱処理液）中に任意の電
極を浸漬し、前記金属基体と前記任意の電極との間に通
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５記載のコンデンサの製造
方法。