KR101538538B1

KR101538538B1 - 콘덴서, 구조체 및 콘덴서의 제조 방법

Info

Publication number: KR101538538B1
Application number: KR1020130063911A
Authority: KR
Inventors: 히데토시 마스다
Original assignee: 다이요 유덴 가부시키가이샤
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2015-07-21
Also published as: US20130335880A1; KR20130140562A; JP2013258363A

Abstract

[과제] 강도가 뛰어난 콘덴서, 구조체 및 콘덴서의 제조 방법을 제공하는 것.
[해결 수단] 본 발명의 콘덴서는 유전체층과, 제1의 외부 전극층과, 제2의 외부 전극층과, 제1의 내부 전극과, 제2의 내부 전극을 구비한다. 유전체층은 제1의 면과, 제1의 면과 반대 측의 제2의 면과, 제1의 면과 제2면에 연통하는 복수의 관통홀을 구비하고, 복수의 관통홀의 배열 방향이 동일한 복수의 배열 영역을 가진다. 제1의 외부 전극은 제1의 면에 배설되고 있다. 제2의 외부 전극은 제2의 면에 배설되고 있다. 제1의 내부 전극은 복수의 관통홀의 일부에 수용되고, 제1의 외부 전극층에 접속한다. 제2의 내부 전극은 복수의 관통홀의 다른 일부에 수용되고, 제2의 외부 전극층에 접속한다.

Description

콘덴서, 구조체 및 콘덴서의 제조 방법{CAPACITOR, STRUCTURE AND METHOD OF FORMING CAPACITOR}

본 발명은 콘덴서, 구조체 및 콘덴서의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 새로운 타입의 콘덴서로서 포러스 콘덴서가 개발되고 있다. 포러스 콘덴서는 알루미늄 등의 금속 표면에 형성되는 금속 산화물이 포러스(세공) 구조를 형성하는 성질을 이용하여 포러스 내에 전극을 형성하고, 금속 산화물을 유전체로서 콘덴서로 한 것이다. 예를 들면 특허문헌 1에는 금속 산화물에 형성된 포러스에 전극을 형성한 콘덴서가 개시되고 있다.

일본 특허 제4493686호 공보

그렇지만, 특허문헌 1에 기재와 같은 콘덴서는 유전체에 형성된 포러스에 의해서 기계적 강도가 저하된다고 하는 문제가 있다. 콘덴서는 회로 기판에 납땜에 의해서 실장되는 것이 많지만, 그 때의 기계적 혹은 열적 충격에 의해서 파손할 우려가 있다. 또, 사용 중에 있어서도 고온 환경 하의 열 응력 등에 의해서 파손할 우려가 있다. 이러한 문제는, 콘덴서의 경박 단소화에 따라 보다 현저하다고 여겨지고 있다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은 강도가 뛰어난 콘덴서, 구조체 및 콘덴서의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 형태에 따른 콘덴서는 유전체층과, 제1의 외부 전극층과, 제2의 외부 전극층과, 제1의 내부 전극과, 제2의 내부 전극을 구비한다.

상기 유전체층은 제1의 면과, 상기 제1의 면과 반대 측의 제2의 면과, 상기 제1의 면과 상기 제2면에 연통하는 복수의 관통홀을 구비하고, 상기 복수의 관통홀의 배열 방향이 동일한 복수의 배열 영역을 가진다.

상기 제1의 외부 전극층은 상기 제1의 면에 배설(配設)되고 있다.

상기 제2의 외부 전극층은 상기 제2의 면에 배설되고 있다.

상기 제1의 내부 전극은 상기 복수의 관통홀의 일부에 수용되고, 상기 제1의 외부 전극층에 접속한다.

상기 제2의 내부 전극은 상기 복수의 관통홀의 다른 일부에 수용되고, 상기 제2의 외부 전극층에 접속한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 형태에 따른 구조체는 유전성 재료로 이루어지고, 제1의 면과, 상기 제1의 면과 반대 측의 제2의 면과, 상기 제1의 면과 상기 제2면에 연통하는 복수의 관통홀을 구비하고, 상기 복수의 관통홀의 배열 방향이 동일한 복수의 배열 영역을 가진다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 형태에 따른 콘덴서의 제조 방법은 규칙적으로 배열된 복수의 피트를 구비하고, 상기 복수의 피트의 배열 방향이 동일한 복수의 배열 영역을 가지는 기재를 준비한다.

유전체층은 상기 기재를 양극 산화하여 상기 기재로부터 형성된다.

도전성 재료는 상기 양극 산화에 의해서 상기 유전체층에 형성된 복수의 관통홀에 충전된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 콘덴서의 사시도이다.
도 2는 동(同) 콘덴서의 단면도이다.
도 3은 동 콘덴서의 유전체층의 사시도이다.
도 4는 동 콘덴서의 유전체층에 있어서의 제1 내부 전극 및 제2 내부 전극의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 5는 동 콘덴서의 유전체층의 평면도이다.
도 6은 동 콘덴서의 유전체층의 평면도이다.
도 7은 비교에 따른 콘덴서의 유전체층의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 콘덴서의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 9는 동 콘덴서의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 10은 동 콘덴서의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 11은 동 콘덴서의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 12는 동 콘덴서의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 13은 동 콘덴서의 제조 방법에서의 기재에 형성된 피트의 배열을 나타내는 모식도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 구조체의 시험 결과를 나타내는 표이다.
도 15는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 콘덴서의 시험 결과를 나타내는 표이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 콘덴서는 유전체층과, 제1의 외부 전극층과, 제2의 외부 전극층과, 제1의 내부 전극과, 제2의 내부 전극을 구비한다.

상기 제1의 외부 전극은 상기 제1의 면에 배설되고 있다.

상기 제2의 외부 전극은 상기 제2의 면에 배설되고 있다.

이 구성에 의하면, 관통홀은 배열 영역마다 다른 방향으로 배열되고, 즉 유전체층의 전 영역에 있어서 특정 방향으로 배열되지 않기 때문에, 유전체층에 기계적 혹은 열적 충격이 인가된 경우여도 크랙의 전파가 억제된다. 따라서, 유전체층의 파손에 의한 콘덴서의 성능의 열화를 방지하는 것이 가능하다.

상기 배열 영역의 관통홀은 육방 규칙 배열을 취해도 좋다.

이 구성에 의하면, 관통홀이 육방 규칙 배열을 취하는 경우여도, 유전체층의 파손을 방지하는 것이 가능하다.

상기 유전체층은 세라믹스로 이루어져도 좋다.

세라믹스는 취성 파괴를 받기 쉽지만, 상술한 바와 같이 본 발명에 있어서는 크랙의 전파가 방지되기 때문에, 세라믹스로 이루어진 유전체층의 파손을 방지하는 것이 가능하다.

상기 유전체층은 산화 알루미늄으로 이루어져도 좋다.

산화 알루미늄은 알루미늄을 양극 산화함으로써 생성시킬 수 있지만, 그 때 자기 조직화 작용에 의해서 육방 규칙 배열을 가지는 관통홀을 형성한다. 따라서, 산화 알루미늄을 유전체층으로서 본 발명의 콘덴서로 하는 것이 가능하다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 구조체는 유전성 재료로 이루어지고, 제1의 면과, 상기 제1의 면과 반대 측의 제2의 면과, 상기 제1의 면과 상기 제2면에 연통하는 복수의 관통홀을 구비하고, 상기 복수의 관통홀의 배열 방향이 동일한 복수의 배열 영역을 가진다.

이 구성에 의하면, 관통홀은 배열 영역마다 다른 방향으로 배열되고, 즉 구조체의 전 영역에 있어서 특정 방향으로 배열되지 않기 때문에, 구조체에 기계적 혹은 열적 충격이 인가되었을 경우여도 크랙의 전파가 억제된다. 따라서, 구조체의 파손을 방지하는 것이 가능하다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 콘덴서의 제조 방법은 규칙적으로 배열된 복수의 피트를 구비하고, 상기 복수의 피트의 배열 방향이 동일한 복수의 배열 영역을 가지는 기재를 준비한다.

이 구성에 의하면, 기재를 양극 산화시킴으로써, 피트를 기점으로서 관통홀의 형성을 진행시켜, 복수의 관통홀의 배열 방향이 동일한 복수의 배열 영역을 가지는 유전체층을 형성하는 것이 가능하다.

상기 기재를 준비하는 공정에서는, 몰드의 압압(押壓)에 의해서 상기 복수의 피트를 형성해도 좋다.

이 구성에 의하면, 복수의 배열 영역을 구성하도록 배열하는 피트가 형성된 기재를 제작하는 것이 가능하다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태를 설명한다.

(콘덴서의 구성)

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 콘덴서(100)를 나타내는 사시도이며, 도 2는 콘덴서(100)의 단면도이다. 이러한 도에 나타낸 바와 같이, 콘덴서(100)는 유전체층(101), 제1 외부 전극층(102), 제2 외부 전극층(103), 제1 내부 전극(104) 및 제2 내부 전극(105)을 가진다.

제1 외부 전극층(102), 유전체층(101) 및 제2 외부 전극층(103)은 이 순서로 적층되고, 즉 유전체층(101)은 제1 외부 전극층(102) 및 제2 외부 전극층(103)에 의해서 끼워져 있다. 제1 내부 전극(104) 및 제2 내부 전극(105)은 도 2에 나타낸 바와 같이 유전체층(101)의 내부에 형성되고 있다. 또한, 콘덴서(100)에는 여기에 나타내는 이외의 구성, 예를 들면 제1 외부 전극층(102) 및 제2 외부 전극층(103)에 각각 접속된 배선 등이 설치되어도 좋다.

유전체층(101)은 콘덴서(100)의 유전체로서 기능하는 층이다. 유전체층(101)은 후술하는 관통홀(포러스부)을 형성하는 것이 가능한 유전성 재료, 예를 들면 산화 알루미늄(Al₂O₃)으로 이루어진 것으로 할 수 있다. 또, 그 밖에 유전체층(101)은 밸브(弁) 금속(Al, Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Zn, W, Sb)의 산화물로 이루어진 것으로 하는 것이 가능하다. 유전체층(101)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 수μm~수백μm로 할 수 있다.

도 3은 유전체층(101)을 나타내는 사시도이다. 동 도에 나타낸 바와 같이, 유전체층(101)에는 복수의 관통홀(포러스부)(101a)이 형성되고 있다. 유전체층(101)의 층면 방향에 평행한 표면을 제1의 면(101b)으로 하고, 그 반대 측의 면을 제2의 면(101c)으로 하면, 각 관통홀(101a)은 제1의 면(101b) 및 제2의 면(101c)에 수직인 방향(유전체층(101)의 두께 방향)에 따라서 형성되고, 제1의 면(101b) 및 제2의 면(101c)에 연통하도록 형성되고 있다. 또한, 도 3 등에 나타내는 관통홀(101a)의 수나 크기는 편의적인 것이며, 실제의 것은 보다 작고, 다수이다.

각 관통홀(101a)의 형상(단면 형상)은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 내경이 수십 nm~수백 nm의 약 원형인 것으로 할 수 있고, 인접하는 관통홀(101a)의 간격도 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 수십 nm~수백 nm인 것으로 할 수 있다.

관통홀(101a)은 소정의 배열로 유전체층(101)에 형성되고 있다. 관통홀(101a)의 배열에 대해서는 후술한다.

제1 외부 전극층(102)은 콘덴서(100)의 전극판으로서 기능하는 층이다. 제1 외부 전극층(102)은 유전체층(101)의 제1의 면(101b)에 배설되고 있다. 제1 외부 전극층(102)은 도전성 재료, 예를 들면, Cu, Ni, Cr, Ag, Pd, Fe, Sn, Pb, Pt, Ir, Rh, Ru, Al, Ti 등의 순금속이나 이들의 합금인 것으로 할 수 있다. 제1 외부 전극층(102)의 두께는 예를 들면 수십 nm~수μm인 것으로 할 수 있다. 또, 제1 외부 전극층(102)은 복수층의 도전성 재료가 적층되도록 배설된 것으로 하는 것도 가능하다.

제2 외부 전극층(103)은 제1 외부 전극층(102)과 같이 콘덴서(100)의 전극판으로서 기능하는 층이다. 제2 외부 전극층(103)은 유전체층(101)의 제2의 면(101c)에 배설되고 있다. 제2 외부 전극층(102)은 제1 외부 전극층(102)과 동일한 도전성 재료로 이루어진 것으로 할 수 있고, 그 두께는 예를 들면 수nm~수μm인 것으로 할 수 있다. 제2 외부 전극층(103)의 구성 재료는 제1 외부 전극층(102)의 구성 재료와 동일해도 좋고 차이가 나도 좋다. 또, 제2 외부 전극층(102)도, 복수층의 도전성 재료가 적층되도록 배설된 것으로 하는 것이 가능하다.

제1 내부 전극(104)은 복수의 관통홀(101a)의 일부에 수용되고, 제1 외부 전극층(102)에 접속되고 있다. 구체적으로는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 내부 전극(104)은 제1 외부 전극층(102)으로부터 관통홀(101a)의 대부분에 걸쳐 형성되지만, 제2 외부 전극층(103)과는 접속하지 않게 형성되고 있다. 제1 내부 전극(104)과 제2 외부 전극층(103)의 사이에는 공간 또는 절연체가 배치되어 있는 것으로 할 수 있다. 제1 내부 전극(104)은 도전성 재료, 예를 들면 Cu, Ni, Co, Cr, Ag, Au, Pd, Fe, Sn, Pb, Pt 등의 순금속이나 이들의 합금으로 이루어진 것으로 할 수 있다.

제2 내부 전극(105)은 복수의 관통홀(101a)의 다른 일부(제1 내부 전극(104)이 형성되어 있지 않은 관통홀(101a))에 수용되고, 제2 외부 전극층(103)에 접속되고 있다. 구체적으로는, 도 2에 나타낸 바와 같이 제2 내부 전극(105)은 제2 외부 전극층(103)으로부터 관통홀(101a)의 대부분에 걸쳐 형성되지만, 제1 외부 전극층(102)과는 접속하지 않게 형성되고 있다. 제2 내부 전극(105)과 제1 외부 전극층(102)의 사이에는 공간 또는 절연체가 배치되어 있는 것으로 할 수 있다. 제2 내부 전극(105)은 제1 내부 전극(104)과 동일한 도전성 재료로 이루어진 것으로 할 수 있고, 제1 내부 전극(104)과 동일한 재료로 이루어진 것이어도 좋고, 다른 재료로 이루어진 것이어도 좋다. 또한 제1 내부 전극(104)과 제2 내부 전극(105)은 반드시 교대로 배열되지 않아도 좋다.

도 4는 유전체층(101)에 있어서의 제1 내부 전극(104)과 제2 내부 전극(105)의 배치를 나타내는 모식도이며, 유전체층(101)을 제1의 면(101b) 또는 제2의 면(101c) 측에서 본 도이다. 동 도에 나타낸 바와 같이, 제1 내부 전극(104)과 제2 내부 전극(105)은 복수의 관통홀(101a)에 각각이 거의 동수(同數), 랜덤으로 배치되는 것으로 할 수 있다. 제1 내부 전극(104)과 제2 내부 전극(105)의 이러한 배치는 후술하는 콘덴서(100)의 제조 프로세스에 의해서 결정된다. 제1 내부 전극(104)과 제2 내부 전극(105)의 수적 비율은 특별히 한정되지 않지만, 각각이 동일한 정도의 비율일수록 콘덴서(100)의 고용량화를 실현할 수 있어 적합하다.

콘덴서(100)는 이상과 같은 구성을 가진다. 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 내부 전극(104)과 제2 내부 전극(105)이 유전체층(101)을 개재시켜 서로 대향하고 있고, 이것에 의해 콘덴서가 구성되어 있다. 제1 내부 전극(104)은 제1 외부 전극층(102)에 도통하고 있고, 제1 외부 전극층(102)을 개재시켜 외부와 접속 된다. 제2 내부 전극(105)은 제2 외부 전극층(103)에 도통하고 있고, 제2 외부 전극층(103)을 개재시켜 외부와 접속된다.

제1 내부 전극(104) 및 제2 내부 전극(105)은 나노 스케일의 미세 구조이고, 서로 근접하고 있음과 동시에, 단위 면적당 다수를 배치하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 콘덴서(100)는 종래의 콘덴서(Al 전계 콘덴서, 적층 세라믹 콘덴서 등)에 비해 고용량의 콘덴서를 실현하는 것이 가능하다.

［관통홀의 배열에 대해］

상술한 바와 같이, 유전체층(101)에 형성되는 관통홀(101a)은 제1 내부 전극(104) 및 제2 내부 전극(105)이 수용되는 홀이며, 콘덴서(100)의 고용량을 실현하기 위해서는, 유전체층(101)의 전체에 걸쳐 다수가 형성되는 것이 적합하다. 여기서, 본 발명에 따른 유전체층(101)은 관통홀(101a)이 다음과 같이 배치되도록 형성된다.

도 5는 유전체층(101)의 일부를 제1의 면(101b) 또는 제2의 면(101c) 형에서 본 평면도이다. 동 도에 나타낸 바와 같이, 관통홀(101a)은 유전체층(101)의 층면 방향에 있어서 육방 규칙 배열을 취함으로써 할 수 있다. 육방 규칙 배열은 각 관통홀(101a)의 중심이 정육각형의 정점에서 위치하는 배열이다. 관통홀(101a)이 육방 규칙 배열이 되는 것은, 유전체층(101)을 구성하는 산화 알루미늄의 자기 조직화 작용(후술)에 의한다. 또한, 유전체층(101)이 산화 알루미늄과는 다른 재료로 이루어진 경우, 관통홀(101a)은 육방 규칙 배열과는 다른 배열을 취함으로써 하는 것도 가능하다.

게다가, 관통홀(101a)은 유전체층(101)의 것보다 넓은 범위에 있어서는, 다음과 같이 배열된다. 도 6은 유전체층(101)의 일부를 제1의 면(101b) 또는 제2의 면(101c) 측에서 본 평면도이며, 도 5보다 넓은 범위를 나타낸다. 동 도에 나타낸 바와 같이, 육방 규칙 배열을 취하는 관통홀(101a)은 일정한 범위마다 그 배열 방향이 다르다. 또한 여기서 말하는 배열 방향은, 도 6 중에 선(L1)로 나타낸 바와 같이, 각 관통홀(101a)의 중심 상을 통과하는 선의 방향이다. 관통홀(101a)은 육방 규칙 배열이기 때문에, 배열 방향은 120° 마다 방향이 된다.

유전체층(101)의 층면 상에 있어서 관통홀(101a)의 배열 방향이 동일한 영역을 하나의 「배열 영역」이라고 하면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 유전체층(101)은 복수의 배열 영역을 가진다. 인접하는 배열 영역의 배열 방향은 차이가 난다. 도 6에 있어서, 하나의 배열 영역을 영역(A1), 다른 배열 영역을 영역(A2)으로서 나타낸다. 또, 여기에서는 영역(A1) 및 (A2)만을 나타내지만, 보다 넓은 범위에 있어서는 복수의 배열 영역이 더 형성되는 것으로 한다.

이와 같이, 유전체층(101)에 복수의 배열 영역이 형성되는 경우, 즉 유전체층(101)의 전 영역에 있어서 관통홀(101a)의 배열 방향이 동일하지 않은 경우, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 도 7은 비교로서 유전체층(101)의 전 영역에 있어서 관통홀(101a)의 배열 방향이 동일한 경우, 즉 하나의 배열 영역만이 형성되고 있는 경우의 관통홀(101a)의 배열을 나타낸다. 도 7에 있어서, 관통홀(101a)의 배열 방향을 선(L2)으로 나타낸다.

일반적으로 크랙이나 균열은 하나의 방향에 따라서 진행하기 쉽기 때문에, 예를 들면 선(L2)으로 나타내는 관통홀(101a)의 배열 방향에 있어서는, 배열하는 관통홀(101a)에 의해서 그 기계적 강도가 작아진다. 이것은, 해당 배열 방향에 따라서 유전체층(101)에 기계적 혹은 열적 충격이 인가되면, 이 방향에 따라서 크랙이 전파해, 유전체층(101)이 파손할 우려가 있는 것이다. 이와 같이 유전체층(101)은 제1 내부 전극(104) 및 제2 내부 전극(105)의 사이에 콘덴서의 유전체로서 기능하기 때문에, 유전체층(101)이 파손하면, 콘덴서로서의 기능이 현저하게 저하해, 혹은 소실될 우려가 있다.

이것에 대해, 도 6에 나타낸 본 실시형태에 따른 유전체층(101)에 있어서는, 상술한 바와 같이 복수의 배열 영역(A1 및 A2 등)이 형성되고 있고, 배열 방향(선(L1))이 배열 영역마다 차이가 난다. 이것에 의해, 하나의 배열 방향에 평행인 방향을 따라서 유전체층(101)에 충격이 인가되어도, 배열 영역의 경계에 있어서 크랙의 전파가 방지되고, 즉 유전체층(101)의 파손이 방지된다(실시예 참조).

또한, 각 배열 영역의 효과적인 사이즈는 하나의 배열 영역 내에 그어지는 가장 긴 직선이 0.1 ㎛ 이상 8 ㎛ 이하가 되는 사이즈이다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 유전체층(101)에 있어서는, 관통홀(101a)의 배열 방향이 동일한 배열 영역이 복수 형성되고 있기 때문에, 배열 영역이 하나인 경우에 비해 그 기계적, 열적 강도를 향상시키는 것이 가능하다. 이러한 복수의 배열 영역을 가지는 유전체층(101)의 제조 방법에 대해서는 다음에 설명한다.

［콘덴서의 제조 방법］

콘덴서(100)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 8 내지 도 12는 콘덴서(100)의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.

도 8(a)은 유전체층(101)의 원(元)이 되는 기재(301)를 나타낸다. 유전체층(101)을 금속 산화물(예를 들면 산화 알루미늄)로 하는 경우, 기재(301)는 그 산화 전의 금속(예를 들면 알루미늄)이다.

도 8(b)에 나타낸 바와 같이, 기재(301)의 표면에 몰드(M)를 압압하고, 도 8(c)에 나타낸 바와 같이 기재(301)의 표면에 피트(P)를 형성한다. 여기서, 후술 하는 공정에 있어서, 금속 산화물(유전체층(101))은 해당 피트(P)를 기점으로서 성장한다. 따라서, 몰드(M)를 소정의 형상으로 형성해 둠으로써, 상술한 복수의 배열 영역을 가지는 유전체층(101)을 형성하는 것이 가능해진다.

도 8(b)에 나타낸 바와 같이, 몰드(M)는 기재(301)에 압압되는 면(이하, 압압면으로 함)에 복수의 볼록부(N)가 형성된 형상으로 할 수 있다. 볼록부(N)는 볼록부(N)의 배열 방향이 동일한 영역을 하나의 배열 영역으로 하면, 복수의 배열 영역이 되도록 배열되고 있다.

이러한 몰드(M)가 기재(301)에 압압되면, 기재(301)에는 몰드(M)의 볼록부(N)의 형상이 전사되고, 각 볼록부(N)에 대응해 피트(P)가 형성된다. 도 13은 기재(301)에 형성된 피트(P)의 배열을 나타내는 모식도이다. 동 도에 나타낸 바와 같이, 피트(P)의 배열 방향이 동일한 영역을 하나의 배열 영역으로 하면, 기재(301)는 복수의 배열 영역(파선으로 나타낸다)을 가진다.

또한, 몰드(M)는 배열하는 피트(P)의 형성이 가능한 형상이면 좋고, 볼록부(N) 대신에 각각의 피트(P)에 대응하는 요철(凹凸) 구조가 형성된 것으로 하는 것이 가능하다. 또, 기재(301)에의 피트(P)의 형성은 몰드(M)의 압압에 의하는 것에 한정되지 않고, 예를 들면 에칭에 의해서 피트(P)를 형성하는 것으로 하는 것도 가능하다.

다음으로, 피트(P)가 형성된 기재(301)를 양극으로서 전압을 인가한다. 이것에 의해, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 기재(301)의 금속 표면이 산화(양극 산화)되어 기재 산화물(302)이 생성한다. 이 때, 기재 산화물(302)의 자기 조직화 작용에 의해서, 기재 산화물(302)에 홀(H)이 형성된다. 홀(H)은 산화의 진행 방향, 즉 기재(301)의 두께 방향으로 향해 형성된다. 이러한 형성 과정에 있어서, 기재(301)에는 당초 피트(P)가 형성되고 있기 때문에, 기재 산화물(302)은 각 피트(P)를 기점으로서 홀(H)을 형성한다.

소정 시간 경과 후, 기재(301)에 인가되고 있는 전압을 증가시킨다. 자기 조직화에 의해서 형성되는 홀(H)의 피치는 인가 전압의 크기에 의해서 결정되기 때문에, 홀(H)의 피치가 확대하도록 자기 조직화가 진행한다. 이것에 의해, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 일부의 홀(H)에 있어서 홀의 형성을 계속함과 동시에, 공경이 확대한다. 한편, 홀(H)의 피치가 확대한 것에 의해서, 다른 홀(H)에 대해서는 홀의 형성이 정지한다. 이하, 홀의 형성이 정지한 홀(H)을 홀(H1)로 하고, 홀의 형성이 계속한(확대한) 홀(H)을 홀(H2)로 한다.

양극 산화의 조건은 적당히 설정 가능하고, 예를 들면, 도 9(a)에 나타내는 1 단계째의 양극 산화의 인가 전압은 수V~수 100 V, 처리 시간은 몇분~몇일로 설정할 수 있다. 도 9(b)에 나타내는 2 단계째의 양극 산화의 인가 전압에서는 전압 값을 1 단계째의 수배로 하고, 처리 시간은 몇분~수십분으로 설정할 수 있다.

예를 들면, 1 단계째의 인가 전압을 40 V로 함으로써 공경이 100 nm의 홀(H)(홀(H1) 및 홀(H2))이 형성되고, 2 단계째의 인가 전압을 80 V로 함으로써 홀(H2)의 공경이 200 nm로 확대된다. 2 단계째의 전압 값을 상술한 범위 내로 함으로써, 홀(H1)과 홀(H2)의 수를 대체로 동등하게 하는 것이 가능하다. 또, 2 단계째의 전압 인가의 처리 시간을 상술의 범위 내로 함으로써, 홀(H2)의 피치 변환이 충분히 완료하면서, 2 단계째의 전압 인가에 의해서 형성되는 기재 산화물(302)의 두께를 작게 할 수 있다. 2 단계째의 전압 인가로 형성되는 기재 산화물(302)은 후 공정으로 제거되기 때문에, 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 또한 양극 산화에 이용하는 용액은, 예를 들면 15℃~20℃로 조정된 옥살산(0.1mol/l)으로 할 수 있다.

계속해서, 도 9(c)에 나타낸 바와 같이, 산화되지 않은 기재(301)를 제거한다. 기재(301)의 제거는, 예를 들면 웨트 에칭에 의할 수 있다. 이후, 기재 산화물(302)의 홀(H)이 형성된 측의 면을 표면(302a)으로 하고, 그 반대 측의 면을 이면(302b)으로 한다.

계속해서, 도 10(a)에 나타낸 바와 같이 기재 산화물(302)을 이면(302b) 측으로부터를 소정의 두께로 제거한다. 이것은 반응성 이온 에칭(RIE：Reactive Ion Etching)에 의할 수 있다. 이 때, 홀(H2)이 이면(302b)에 연통하고, 홀(H1)은 이면(302b)에 연통하지 않는 정도의 두께로 기재 산화물(302)을 제거한다.

계속해서, 도 10(b)에 나타낸 바와 같이, 기재 산화물(302)의 표면(302a)에 도전성 재료로 이루어진 제1 도체층(303)을 성막한다. 제1 도체층(303)은 스퍼터법, 진공증착법 등, 임의의 방법에 따라 성막하는 것이 가능하다.

계속해서, 제1 도체층(303)을 시드층으로서 기재 산화물(302)에 전해 도금을 실시한다. 이것에 의해, 도 10(c)에 나타낸 바와 같이, 홀(H2) 내에 소정의 두께로 도금 도체(M1)가 형성된다. 홀(H1)에는 도금액이 침입하지 않기 때문에, 홀(H1) 내에는 도금 도체(M1)는 형성되지 않는다.

계속해서, 도 11(a)에 나타낸 바와 같이 기재 산화물(302)을 이면(302b)으로부터 소정의 두께로 재차 제거한다. 이것은 반응성 이온 에칭에 의할 수 있다. 이 때, 홀(H1)이 이면(302b)에 연통하는 정도의 두께로 기재 산화물(302)을 제거한다.

계속해서, 제1 도체층(303)을 시드층으로서 재차 기재 산화물(302)에 전해 도금을 실시한다. 이것에 의해, 도 11(b)에 나타낸 바와 같이, 홀(H1) 및 홀(H2) 내에 소정의 두께로 도금 도체(M2)가 형성된다. 도금 도체(M2)의 두께는 홀(H2)을 충전할 수 있는 정도의 두께로 한다. 홀(H1)에 있어서는 도금 도체(M1)가 형성되어 있지 않기 때문에, 도금 도체(M2)는 홀(H1)의 길이에 이르지 않는 것이 된다. 또한 도금 도체(M2)는 도금 도체(M1)와 동종의 금속 재료이어도 좋고, 이종의 금속 재료이어도 좋다.

홀(H1)에 있어서, 도금 도체(M2)가 충전되어 있지 않은 공극은 그대로로 할 수도 있고, 해당 공극에 절연 재료를 충전해도 좋다. 이하의 설명에 있어서는, 공극인 상태로서 설명한다. 절연 재료를 충전하는 경우, 그 절연 재료는 기재 산화물(302)과 동일한 금속 산화물, 전착 가능한 수지 재료(예를 들면 폴리이미드, 에폭시, 아크릴 등), SiO 등으로 할 수 있다. 공극의 두께는 콘덴서(100)의 소자 용량, 절연 내압 등에 따라 설정할 수 있고, 예를 들면 수십 nm에서 수십μm로 할 수 있다.

이후의 설명에 있어서, 홀(H1)에 충전된 도금 도체(M2)를 제1 전극주(305)로 하고, 홀(H2)에 충전된 도금 도체(M1) 및 도금 도체(M2)를 제2 전극주(306)로 한다.

계속해서, 도 11(c)에 나타낸 바와 같이, 기재 산화물(302)의 이면(302b)에 도전성 재료로 이루어진 제2 도체층(304)을 성막한다. 제2 도체층(304)은 스퍼터법, 진공증착법 등, 임의의 방법에 따라 성막하는 것이 가능하다.

계속해서, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이, 제1 도체층(303)을 제거한다. 제1 도체층(303)의 제거는, 웨트 에칭법, 드라이 에칭법, 이온밀링법, CMP(Chemical Mechanical Polishing)법 등에 의할 수 있다.

계속해서, 제2 도체층(304)을 시드층으로서 기재 산화물(302)에 전해 에칭을 실시한다. 제2 전극주(306)는 제2 도체층(304)에 도통하고 있기 때문에, 도 12(b)에 나타낸 바와 같이 전해 에칭에 의해 에칭된다. 한편, 제1 전극주(305)는 제2 도체층(304)에 도통하고 있지 않기 때문에, 전해 에칭에 의해 에칭되지 않는다.

홀(H2)에 있어서, 제2 전극주(306)가 에칭된 것에 의해서 형성된 공극은 그대로로 할 수도 있고, 해당 공극에 절연 재료를 충전해도 좋다. 이하의 설명에 있어서는, 공극인 상태로서 설명한다. 절연 재료를 충전하는 경우, 그 절연 재료는 기재 산화물(302)과 동일한 금속 산화물, 전착 가능한 수지 재료(예를 들면 폴리이미드, 에폭시, 아크릴 등), SiO 등으로 할 수 있다. 공극의 두께는, 콘덴서(100)의 소자 용량, 절연 내압 등에 따라 설정할 수 있고, 예를 들면 수십 nm에서 수십μm로 할 수 있다.

계속해서, 도 12(c)에 나타낸 바와 같이, 기재 산화물(302)의 표면(302a)에 도전성 재료로 이루어진 제3 도체층(307)을 성막한다. 제3 도체층(307)은 스퍼터법, 진공증착법 등, 임의의 방법에 따라 성막하는 것이 가능하다.

이상과 같이 하여, 콘덴서(100)가 제조된다. 또한, 기재 산화물(302)은 유전체층(101)에, 제2 도체층(304)은 제1 외부 전극층(102)에, 제3 도체층(307)은 제2 외부 전극층(103)에 각각 대응한다. 마찬가지로, 제2 전극주(306)는 제1 내부 전극(104)에, 제1 전극주(305)는 제2 내부 전극(105)에 각각 대응한다.

본 제조 방법에 있어서는, 복수의 배열 영역이 되도록 피트(P)가 배열된 기재(301)를 산화시켜 기재 산화물(302)을 형성했다. 이것에 의해, 기재 산화물(302)의 자기 조직화가 피트(P)를 기점으로서 진행하고, 복수의 배열 영역이 되도록 관통홀(101a)이 배열된 유전체층(101)을 형성시키는 것이 가능해진다.

［구조체에 대해］

유전체층(101)(도 3 참조)은 그것 단독으로 구조체로서 이용하는 것도 가능하다. 이 구조체는, 복수의 관통홀(101a)을 구비하고, 복수의 관통홀(101a)의 배열 방향이 동일한 복수의 배열 영역을 가진다. 상술한 바와 같이 이 구조체는 복수의 배열 영역에 의해, 배열 영역이 하나인 경우에 비해 높은 기계적, 열적 강도를 가지는 것으로 하는 것이 가능하다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경을 더할 수 있는 것은 물론이다.

실시예

상기 실시형태에서 설명한 콘덴서 및 구조체에 대해서, 그 강도를 시험에 의해 확인했다. 도 14 및 도 15는 그 시험 결과를 나타내는 표이다.

(구조체에 대해)

도 14에 나타낸 바와 같이, 구조체 A(비교예)와 구조체 B(실시예)를 제작했다. 구조체 A는 하나의 배열 영역을 가지는 구조체이며, 즉 전 영역에 있어서 관통홀이 동일한 배열 방향을 가지는 구조체이다. 구조체 B는 복수의 관통홀의 배열 방향이 동일해지는 영역을 하나의 배열 영역으로 했을 때, 복수의 배열 영역을 가지는 구조체이며, 전 영역에 0.5~3 ㎛의 사이즈의 배열 영역이 존재하고 있는 구조체이다. 또한, 배열 영역의 사이즈는 각 배열 영역에 그어질 수 있는 가장 긴 직선의 길이로 규정되고 있다.

구조체 A 및 구조체 B의 사이즈는 모두, 0.3 mm(두께)×0.3 mm(단변)×0.6 mm(장변)이다. 각각 100 개씩의 구조체 A 및 구조체 B에 대해서, 350℃로 가열한 핫 플레이트 상에서 충분한 시간을 두고 가열한 후, 실온의 금속판 상에 옮겨서 냉각하는 열부하를 반복 10회 행했다. 그 후, 구조체 A 및 구조체 B에 대해 크랙을 관찰했다.

구조체 A에 대해서는 전체적인 크랙(구조체의 전체에 걸친 크랙)이 생긴 것은 11%(11개)이며, 부분적인 크랙(구조체의 일부에 걸친 크랙)이 생긴 것은 4%(4개)이었다. 구조체 B에 대해서는 전체적인 크랙이 생긴 것은 5%(5개)이며, 부분적인 크랙이 생긴 것은 7%(7개)이었다. 또, 구조체 B 에 있어서 부분적인 크랙은 모두, 배열 영역의 경계에서 그쳤다. 이 결과로부터, 구조체 B 에 있어서는 배열 영역의 경계에서 크랙의 전파가 방지되어, 구조체 A에 비해 구조체의 전체에 걸친 크랙의 발생을 방지하는 것이 가능하다라고 할 수 있다.

(콘덴서에 대해)

도 15에 나타낸 바와 같이, 콘덴서 A(비교예)와 콘덴서 B(실시예)를 제작했다. 콘덴서 A는 하나의 배열 영역을 가지는 유전체층, 즉 전 영역에 있어서 관통홀이 동일한 배열 방향을 가지는 유전체층을 가지는 콘덴서이다. 콘덴서 B는 복수의 관통홀의 배열 방향이 동일해지는 영역을 하나의 배열 영역으로 했을 때, 복수의 배열 영역을 가지는 유전체층이며, 전 영역에 0.5~3 ㎛ 사이즈의 배열 영역이 존재하고 있는 유전체층을 가지는 콘덴서이다. 또한 배열 영역의 사이즈는 각 배열 영역에 그어질 수 있는 가장 긴 직선의 길이로 규정되고 있다.

콘덴서 A 및 콘덴서 B의 사이즈는 모두, 0.3 mm(두께)×0.3 mm(단변)×0.6 mm(장변)이다. 각각 100 개씩의 콘덴서 A 및 콘덴서 B에 대해서 350℃로 가열한 핫 플레이트 상에서 충분한 시간을 두고 가열한 후, 실온의 금속판 상에 옮겨서 냉각하는 열부하를 반복 10회 행했다. 그 후, 콘덴서 A 및 콘덴서 B에 대해 절연성을 측정하고, 크랙(균열)의 유무를 조사했다.

콘덴서 A에 대해서는 절연성 불량의 것은 7%(7개)이며, 콘덴서 B에 대해서는 절연성 불량의 것은 0%(0개)이었다. 콘덴서 A의 절연성 불량이 된 것을 확인했는데, 모든 절연성 불량품에 대해서 관통홀의 배열 방향에 따라서 유전체층 전체에 걸쳐 균열이 들어가 있었다. 또, 모든 콘덴서 B에 대해 확인했는데, 콘덴서 A의 절연성 불량품에 들어 있었던 것 같은 유전체층 전체에 걸친 균열은 볼 수 없었다. 이 결과로부터 콘덴서 B에 대해서는 콘덴서 A에 비해, 유전체층이 균열이 진행하기 어려운 관통홀의 배열：즉 복수의 배열 영역을 가지는 구성이었기 때문에 절연성 불량의 발생을 방지할 수 있었다고 할 수 있다.

이상의 구조체 및 콘덴서에 대한 시험으로부터, 구조체(콘덴서에서의 절연층：즉 유전체층)가 복수의 배열 영역을 가짐으로써, 구조체(절연층)의 전체에 걸쳐 크랙의 발생이 방지되고, 전체에 걸쳐 크랙에 의해서 생기는 절연성 불량의 발생이 방지된다고 할 수 있다.

100: 콘덴서
101: 유전체층
101a: 관통홀
102: 제1 외부 전극층
103: 제2 외부 전극층
104: 제1 내부 전극
105: 제1 내부 전극
301: 기재
302: 기재 산화물

Claims

산화 알루미늄으로 이루어지고, 제1의 면과, 상기 제1의 면과 반대 측의 제2의 면과, 상기 제1의 면과 상기 제2면에 연통하는 복수의 관통홀로, 산화 알루미늄의 자기 조직화 작용에 의해 형성된 복수의 관통홀을 구비하고, 상기 복수의 관통홀은 배열 방향이 동일한 배열 영역을 복수 가지고, 상기 배열 영역은 인접하는 배열 영역과는 서로 상이한 배열 방향을 가지는 유전체층과,
상기 제1의 면에 배설된 제1의 외부 전극층과,
상기 제2의 면에 배설된 제2의 외부 전극층과,
상기 복수의 관통홀의 일부에 수용되고, 상기 제1의 외부 전극층에 접속하는 제1의 내부 전극과,
상기 복수의 관통홀의 다른 일부에 수용되고, 상기 제2의 외부 전극층에 접속하는 제2의 내부 전극
을 구비하는 콘덴서.
제1항에 있어서,
상기 배열 영역의 관통홀은 육방 규칙 배열을 취하는 콘덴서.
제2항에 있어서,
상기 유전체층은 세라믹스로 이루어진 콘덴서.
삭제
유전성 재료로 이루어지고, 제1의 면과, 상기 제1의 면과 반대 측의 제2의 면과, 상기 제1의 면과 상기 제2면에 연통하는 복수의 관통홀을 구비하고, 상기 복수의 관통홀은 배열 방향이 동일한 배열 영역을 복수 가지고, 상기 배열 영역은 인접하는 배열 영역과는 서로 상이한 배열 방향을 가지는 구조체.
알루미늄으로 이루어지고, 규칙적으로 배열된 복수의 피트를 구비하고, 상기 복수의 피트는 배열 방향이 동일한 배열 영역을 복수 가지고, 상기 배열 영역은 인접하는 배열 영역과는 서로 상이한 배열 방향을 가지는 기재를 준비하고,
상기 기재를 양극 산화하여 상기 기재로부터 유전체층을 형성하고,
상기 양극 산화에 의해서 산화 알루미늄의 자기 조직화 작용에 의해 상기 유전체층에 형성된 복수의 관통홀에 도전성 재료를 충전하는 콘덴서의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 기재를 준비하는 공정에서는, 몰드의 압압(押壓)에 의해서 상기 복수의 피트를 형성하는 콘덴서의 제조 방법.