KR20120006996A - 콘덴서 및 그 제조 방법 - Google Patents

콘덴서 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120006996A
KR20120006996A KR1020117023580A KR20117023580A KR20120006996A KR 20120006996 A KR20120006996 A KR 20120006996A KR 1020117023580 A KR1020117023580 A KR 1020117023580A KR 20117023580 A KR20117023580 A KR 20117023580A KR 20120006996 A KR20120006996 A KR 20120006996A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dielectric layer
electrode
capacitor
hole
insulating film
Prior art date
Application number
KR1020117023580A
Other languages
English (en)
Inventor
히로시 가가타
마사유키 호기리
Original Assignee
파나소닉 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파나소닉 주식회사 filed Critical 파나소닉 주식회사
Publication of KR20120006996A publication Critical patent/KR20120006996A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/07—Dielectric layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029—Processes of manufacture
    • H01G9/0032—Processes of manufacture formation of the dielectric layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/15—Solid electrolytic capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

콘덴서는 전극과, 전극의 상방에 배치된 유전체층을 구비한다. 유전체층은 깔려진 복수의 금속 산화물 조각으로 이루어지고, 복수의 금속 산화물 조각 사이의 공극에 의해 구성되고 관통하는 구멍이 형성되어 있다. 콘덴서는, 전극 중 유전체층의 구멍의 개구부에 면하는 부분에 마련되고, 구멍의 개구부를 덮는 절연부를 더 구비한다. 이 콘덴서는 전극 사이의 단락을 방지하여 높은 신뢰성을 갖는다.

Description

콘덴서 및 그 제조 방법{CAPACITOR AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은 유전체층을 갖는 콘덴서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
콘덴서는 에너지 저장이나 전기적 필터의 기능을 갖기 때문에, 전자 기기에는 빼놓을 수 없는 부품이다. 최근의 전자 기기의 소형화에 따라서, 보다 고 용량의 콘덴서가 시장에 요구되고 있다.
콘덴서는, 한 쌍의 전극의 사이에 마련된 유전체층을 구비한다. 유전체층을 얇게 함으로써 고용량의 콘덴서를 형성할 수 있다.
특허 문헌 1은, 얇은 층을 형성할 수 있는 유전체 재료인 티탄산 나노시트 등의 산화물 나노시트를 구비한 고용량의 종래의 콘덴서를 개시하고 있다. 그러나, 이 종래의 콘덴서에서는, 한 쌍의 전극이 산화물 나노시트를 통해서 단락하는 경우가 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제 2008-277724호 공보
콘덴서는 전극과, 전극의 상방에 배치된 유전체층을 구비한다. 유전체층은 깔려진(spread) 복수의 금속 산화물 조각으로 이루어지고, 복수의 금속 산화물 조각 사이의 공극에 의해 구성되고 관통하는 구멍이 형성되어 있다. 콘덴서는 전극 중 유전체층의 구멍의 개구부에 면하는 부분에 마련되고, 구멍의 개구부를 덮는 절연부를 더 구비한다. 이 콘덴서는 전극 사이의 단락을 방지하여 높은 신뢰성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 콘덴서의 단면도,
도 2는 실시예 1에 있어서의 콘덴서의 유전체층의 확대 모식도,
도 3은 비교예의 콘덴서의 단면도,
도 4(a)는 실시예 1에 있어서의 콘덴서의 제조 공정을 나타내는 단면도,
도 4(b)는 실시예 1에 있어서의 콘덴서의 제조 공정을 나타내는 단면도,
도 4(c)는 실시예 1에 있어서의 콘덴서의 유전체층의 모식 단면도,
도 4(d)는 실시예 1에 있어서의 다른 유전체층의 모식 단면도,
도 5는 실시예 1에 있어서의 콘덴서의 평가 결과를 나타내는 도면,
도 6(a)는 실시예 1에 있어서의 콘덴서의 사시도,
도 6(b)는 실시예 1에 있어서의 다른 콘덴서의 사시도,
도 7(a)는 실시예 1에 있어서의 또 다른 콘덴서의 단면도,
도 7(b)는 실시예 1에 있어서의 또 다른 콘덴서의 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 콘덴서의 단면도,
도 9(a)는 실시예 2에 있어서의 콘덴서의 제조 공정을 나타내는 단면도,
도 9(b)는 실시예 2에 있어서의 콘덴서의 제조 공정을 나타내는 단면도,
도 9(c)는 실시예 2에 있어서의 다른 콘덴서의 단면도,
도 9(d)는 도 9(c)에 나타내는 콘덴서의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 콘덴서(1)의 모식 단면도이다. 콘덴서(1)는 전극(2)과, 전극(2)의 상면(2A) 상에 배치된 유전체층(4)과, 유전체층(4)의 상면(4A)에 대향하는 전극(52)과, 유전체층(4)과 전극(52) 사이에 마련된 전해질(51)을 구비한다. 유전체층(4)의 하면(4B)은 전극(2)의 상면(2A) 상에 위치한다. 전극(2)은 도전 재료의 박(a foil)으로 이루어지고, 바람직하게는 알루미늄, 티탄 등의 밸브 금속(valve metal)으로 이루어지는 박으로 이루어진다. 전극(2, 52) 사이에 세퍼레이터(53)가 배치되어 있어도 된다.
도 2는 유전체층(4)의 확대 모식도이다. 유전체층(4)은 전극(2)의 상면(2A)에 깔려진 복수의 금속 산화물 조각(100)으로 이루어진다. 금속 산화물 조각(100)은, 티탄산 나노시트나 니오븀산 나노시트 등의 산화물 나노시트로 이루어진다. 금속 산화물 조각(100)은, 수 원자(several atoms)의 두께를 갖고 있고, 이 두께는 대략 0.3㎚~2㎚, 바람직하게는 0.3㎚ 이상 50㎚ 이하이며, 길이와 폭은 10㎚부터 1mm 정도이다. 복수의 금속 산화물 조각(100)은, 전극(2)의 상면(2A)에 배치된 양이온으로 이루어지는 부착 보조층에 의해 전극(2)의 상면(2A)에 접착하여 깔려서 채워져 있다. 전극(2)의 상면(2A)에, 간극없이 금속 산화물 조각(100)을 까는 것은 곤란하여, 유전체층(4)에 복수의 금속 산화물 조각(100) 사이의 공극(101)으로 이루어지는 구멍(5)이 발생한다. 구멍(5)은 유전체층(4)의 상면(4A)과 하면(4B) 사이를 관통한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 전극(2)의 상면(2A)의 구멍(5)에 면하여 노출하는 부분인 유전체비형성부(22A)에는 절연부(6)가 형성되어 있다. 전극(2)은 금속으로 이루어지고, 절연부(6)는 그 금속의 산화물로 이루어진다. 예컨대, 전극(2)이 알루미늄으로 이루어지는 경우에는 절연부(6)는 산화 알루미늄으로 이루어진다. 절연부(6)는 구멍(5)을 통해서 전극(2)의 상면(2A)을 양극 산화나 열 처리 등의 방법으로 산화 처리함으로써 형성할 수 있다.
절연부(6)의 두께(T1)(㎚)는 콘덴서의 내(耐)전압 WV(V)에 따라 설정한다. 양극 산화에 의해 절연부(6)를 형성하는 경우에는, 두께(T1)(㎚)는 아래와 같이 설정한다.
T1=1.4×WV
전해질(51)이 특히 전해액인 경우에는 구멍(5)에 용이하게 들어간다. 도 3은 비교예의 콘덴서(501)의 모식 단면도이다. 도 3에 있어서, 도 1에 나타내는 실시예 1에 있어서의 콘덴서(1)와 같은 부분에는 같은 참조 번호를 붙인다. 도 3에 나타내는 콘덴서(501)는 절연부(6)를 갖지 않고, 구멍(5)으로부터 전극(2)이 노출되어 있다. 콘덴서(501)에서는 구멍(5)에 충전된 전해질(51)이 전극(2)과 접촉하여 전극(2, 52) 사이를 단락시키는 경우가 있다.
유전체층(4)에 구멍(5)이 형성되어 있는지 여부를, 시인 등 간편한 수단에 의해 검사하는 것은 매우 곤란하다. 따라서, 실제로는, 산화물 나노시트를 사용해서 콘덴서(501)를 제작하여 콘덴서(501)의 특성을 검사하는 것으로 유전체층(4)에 구멍(5)이 형성되어 있는지를 비로소 인식할 수 있기 때문에, 제조 공정에 있어서 불량율을 낮추는 것은 곤란하다.
도 1에 나타내는 실시예 1에 의한 콘덴서(1)에서는 전해질(51)이 특히 전해액인 경우에는, 구멍(5)에 용이하게 들어간 경우에도, 절연부(6)에 의해 전해질(51)이 전극(2)에 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 전극(2, 52)이 단락되어서 콘덴서(1)가 불량이 되는 것을 회피할 수 있다.
절연부(6)가 전해질(51)과 전극(2)을 절연함으로써 산화물 나노시트로 이루어지는 유전체층(4)을 얇게 할 수 있다. 절연부(6)를 갖지 않는 비교예의 콘덴서(501)에서도, 복수의 금속 산화물 조각(100)으로 각각 이루어지는 많은 층을 적층하여 구멍(5)을 막아서, 유전체층(4)의 상면(4A)으로부터 하면(4B)을 관통하는 구멍(5)의 형상을 복잡한 형상으로 함으로써 단락을 억제할 수 있다. 그러나, 이러한 방법에서는 유전체층(4)을 얇게 할 수 없어서, 콘덴서(501)의 용량을 크게 하기 어렵다.
상술한 바와 같이, 간편한 수단에 의한 구멍(5)의 존재의 확인이 매우 곤란한 산화물 나노시트로 이루어지는 유전체층(4)을 구비한 콘덴서(1)여도 절연부(6)에 의해 전극(2, 52) 사이의 단락의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 구멍(5)이 발생한 유전체층(4)을 불량품으로서 폐기처분할 필요가 없어서, 콘덴서(1)의 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
전극(2)이 알루미늄으로 이루어지는 경우, 절연부(6)는 산화 알루미늄으로 이루어진다. 산화 알루미늄의 비유전율은 8정도로, 그렇게 큰 것이 아니다. 유전체층(4)의 재료로서 이용할 수 있는 티탄산 나노시트의 비유전율은 125정도이고, 니오븀산 나노시트의 비유전율은 300정도로, 유전체층(4)의 비유전율을 크게 하는 것이 가능해져서, 큰 정전 용량을 갖은 콘덴서(1)를 실현할 수 있다.
다음으로 콘덴서(1)의 제조 방법을 설명한다. 도 4(a)와 도 4(b)는 콘덴서(1)의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 얇은 도체박으로 이루어지는 전극(2)의 상면(2A)에 유전체층(4)을 배치한다. 유전체층(4)의 상면(4A)과 하면(4B)을 관통하는 구멍(5)은 전극(2)의 상면(2A)에서 개구하는 개구부(5B)를 갖는다. 전극(2)의 상면(2A)은 구멍(5)으로부터 노출하는 부분인 유전체비형성부(22A)를 갖는다.
다음으로 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 구멍(5)을 통해서, 구멍(5)에 면하는 유전체비형성부(22A)를 산화함으로써 유전체비형성부(22A)에 절연부(6)를 형성한다. 구멍(5)을 통해서 유전체비형성부(22A)를 산화함으로써 유전체층(4)에 접하고 있는 전극(2)의 상면(2A) 중, 유전체비형성부(22A)와 그 주위 부분 이외의 부분이 산화되어 절연막을 형성되는 것을 막을 수 있다.
그 후, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유전체층(4)의 상면(4A)에 대향하는 전극(52)을 마련하여, 유전체층(4)의 상면(4A)과 전극(52) 사이를 전해질(51)로 채운다. 전극(2, 52) 사이에 세퍼레이터(53)가 배치되어 있어도 된다.
도 4(c)와 도 4(d)는 유전체층(4)의 모식 단면도이다. 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 유전체층(4)은 단층의 산화물 나노시트로 이루어지는 유전체막(44)으로 이루어진다. 도 4(d)에 나타낸 바와 같이, 유전체층(4)은, 적층된 복수의 산화물 나노시트로 이루어지는 유전체막(44)으로 구성되어 있어도 된다. 유전체막(44)으로 이루어지는 유전체층(4)의 두께(T2)는 0.3㎚ 이상 50㎚ 이하이다. 이 범위의 두께(T2)를 갖는 유전체층(4)에는 구멍(5)이 발생하기 쉽다.
도 4(a)에 나타내는 구멍(5)의 직경은 상면(4A)으로부터 하면(4B)까지 일정하다. 실제로는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수 산화물 나노시트인 금속 산화물 조각(100)으로 구성된 유전체층(4)에 형성되는 공극(101)으로 구멍(5)이 구성되기 때문에, 일반적으로는 구멍(5)의 직경은 일정하지 않고, 구멍(5)은 복잡한 형상을 갖는다.
절연부(6)는 구멍(5)에 면하는 유전체비형성부(22A)뿐만 아니라, 유전체비형성부(22A) 주위에 펼쳐져 있어도 된다. 이로써, 전해질(51)과 전극(2)이 접촉하는 것을 확실하게 회피할 수 있다.
유전체층(4)을 형성하기 전에, 전극(2)의 상면(2A)에 산 처리 또는 알칼리 처리를 실시해도 된다. 산 처리 또는 알칼리 처리에 의해 전극(2)의 상면(2A)의 산화 피막 등을 제거할 수 있음과 아울러, 상면(2A)을 거친면화해서, 그 표면적을 크게 할 수 있기 때문에, 콘덴서(1)의 정전 용량을 크게 할 수 있다.
산 처리에 이용할 수 있는 산으로서는, 예컨대, HCl, H2SO4, H3PO4,(COOH)2 등을 이용할 수 있다. 또한, 알칼리 처리에 이용할 수 있는 알칼리로서는 KOH, NaOH 등을 이용할 수 있다.
마찬가지로, 전극(2)의 상면(2A)을 캐소드 환원 처리함으로써 전극(2)의 상면(2A)의 산화 피막 등을 제거할 수 있음과 아울러, 상면(2A)를 거친면화하여, 그 표면적을 크게 할 수 있기 때문에, 콘덴서(1)의 정전 용량을 크게 할 수 있다. 캐소드 환원 처리에서는, 전극(2)을 캐소드로 해서, 전해질 용액 중에서 애노드가 되는 대극(a counter electrode)과의 사이에서 전류를 흘림으로써, 전극(2)의 표면을 환원 처리한다.
전극(2)의 상면(2A)을 산 처리 또는 알칼리 처리, 또는 캐소드 환원 처리함으로써 전극(2)의 상면(2A)은 거친면화된다. 거친면화된 전극(2)의 상면(2A)에 유전체층(4)으로서, 예컨대 산화물 나노시트를 배치하는 경우, 상면(2A)이 복잡하게 요철되어 있기 때문에, 산화물 나노시트를 가지런하고 균일하게 배치하는 것이 곤란해져서, 유전체층(4)에 구멍(5)이 형성되기 쉽다. 수용액법 이외의 스퍼터 등의 방법으로 거친면화된 전극(2)의 상면(2A)에 유전체층(4)을 형성한 경우에는, 수용액법을 이용해서 유전체층(4)을 형성한 경우 이상으로 균일하게 구멍(5)을 형성하지 않고 유전체층(4)을 형성하는 것이 곤란하다.
실시예 1의 콘덴서(1)에서는, 절연부(6)가 구멍(5)의 개구부(5B)를 덮고 있기 때문에, 전극(2)과 전해질(51)이 접촉하는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 전극(2)의 상면(2A)을 산 처리 또는 알칼리 처리, 또는 캐소드 환원 처리로 거친면화하는 제조 공정으로 제조된 콘덴서(1)에서는, 절연부(6)에 의해 효과적으로 전극(2, 52) 사이의 단락을 방지할 수 있다. 절연부(6)가 구멍(5)의 개구부(5B)를 완전하게 덮고 있는 것이 바람직하다.
절연부(6)는 금속으로 이루어지는 전극(2)을 산화해서 형성된 산화 피막으로 이루어지지만, 이것으로 한정할 필요는 없고, 전극(2)과 전해질(51)의 접촉을 방지할 수 있는 것이면, 어떤 조성의 것이어도 이용할 수 있다.
실시예 1에 있어서의 콘덴서(1)를 평가한 결과를 도 5에 나타낸다. 샘플 1은, 다양한 두께의 유전체층(4)을 구비한 실시예 1에 있어서의 콘덴서(1)이다. 샘플 2는 다양한 두께의 유전체층(4)을 구비한 도 3에 나타내는 비교예의 콘덴서(501)로, 절연부(6)를 갖고 있지 않다. 샘플 1, 2에 전류를 흘려서, 용량에 기초한 수율을 확인했다. 유전체층(4)의 유전체막(44)(도 4(c), 도 4(d))의 수는 1~10의 범위이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 샘플 1은, 매우 얇은 유전체층(4)을 갖고 있어도 수율은 작아지지 않고, 높은 신뢰성을 갖는다. 샘플 2에서는 유전체층(4)의 유전체막(44)의 수가 적어져서 유전체층(4)이 얇아지면 수율이 작아진다. 같은 수율을 만족시키고자 한다면, 샘플 2의 유전체층(4)은 샘플 1의 유전체층(4)보다 많은 적층된 유전체막(44)을 필요로 한다. 이와 같이, 실시예 1에 의한 콘덴서(1)에서는, 적층되는 유전체막(44)의 수가 적어서 유전체층(4)이 얇아도 높은 신뢰성을 갖고, 큰 용량을 얻을 수 있다.
도 6(a)는 실시예 1에 있어서의 콘덴서(1001)의 사시도이다. 콘덴서(1001)는 고체 전해 콘덴서로, 적층된 복수의 콘덴서 소자(20)를 구비한다. 전극(2)인 기재와, 기재 상에 적층된 유전체층(4)로 양극 박(21)을 구성한다. 콘덴서 소자(20)는 양극 박(21)과, 양극 박(21)의 유전체층(4) 상에 형성된 도전성 고분자나 유기 반도체로 이루어지는 고체 전해질층과, 이 고체 전해질층 상에 형성된 은 페이스트 및 카본 페이스트 등의 도전 페이스트로 이루어지는 음극 층을 구비한다. 고체 전해질층과 음극층은 음극 전극부(22)를 구성한다. 적층된 복수의 콘덴서 소자(20) 각각의 양극 박(21)이 양극 단자(23)(외부 단자)에 접속되어 있다. 복수의 콘덴서 소자(20) 각각의 음극 전극부(22)가 음극 단자(24)(외부 단자)에 접속되어 있다. 양극 단자(23)와 음극 단자(24) 각각의 일부를 노출시킨 상태에서, 적층한 콘덴서 소자(20)와 양극 단자(23)와 음극 단자(24)가 절연 수지로 이루어지는 외장체(25)로 피복되어 있다.
도 6(b)는 실시예 1에 있어서의 다른 콘덴서(2001)의 사시도이다. 콘덴서(2001)는 콘덴서 소자(30)를 구비한 권회형 전해 콘덴서이다. 유전체층(4)이 적층된 전극(2)은 양극 박(31)으로서 이용된다. 양극 박(31)은 양극 단자(33)와 접속되고, 음극박(32)은 음극 단자(34)와 접속되어 있다. 양극 박(31)과 음극박(32)이 세퍼레이터(35)를 사이에 두고 적층되고 권회되어서, 콘덴서 소자(30)를 구성한다. 콘덴서 소자(30)에 전해액이나 도전성 고분자, 유기 반도체 등이나 이들의 복합 재료로 이루어지는 음극 재료가 함침되고(impregnated), 콘덴서 소자(30)가 바닥을 갖는 통상의 케이스(36)에 수용된다. 양극 단자(33)와 음극 단자(34) 각각의 일부를 외부에 노출시킨 상태에서, 케이스(36)의 개구부가 밀봉부(37)로 밀봉되어 있다. 유전체층(4)이 적층된 전극(2)은 음극박(32)으로서 이용할 수도 있고, 또한 양극 박(31)과 음극박(32) 쌍방에 이용해도 된다.
실시예 1에 있어서의 콘덴서는 상기 구성에 한정되지 않는다. 전극(2)이 필름과 같은 기재와, 기재 상에 형성된 전극으로 이루어지는 경우에도 전극(2) 상에 유전체층(4)을 형성할 수 있다. 콘덴서 소자를 형성한 후에, 전극(2)에 절연부(6)를 형성해도 된다.
도 7(a)는 실시예 1에 있어서의 또 다른 콘덴서(5001)의 단면도이다. 도 7(a)에서, 도 1(a)와 같은 부분에는 같은 참조 번호를 붙인다. 콘덴서(5001)에서는, 전극(2)의 상면(2A)뿐만 아니라, 전해질(51)과 세퍼레이터(53)를 사이에 두고 전극(2)에 대향하는 전극(52)의 하면(52B)에 유전체층(144)이 형성되어 있다. 유전체층(144)은, 유전체층(4)과 마찬가지로, 전극(52)의 하면(52B)에 깔려진 복수의 금속 산화물 조각(100)(도 2)으로 이루어진다. 복수의 금속 산화물 조각(100) 사이의 공극(101)에 의해 구성되어 전극(52)의 하면(52B)에 면하는 개구부를 갖는 구멍(55)이 유전체층(144)에 형성되어 있다. 절연부(6)와 같은 방법으로 전극(52)의 하면(52B)에는, 구멍(55)의 개구부를 덮는 절연부(606)가 마련되어 있어서, 절연부(6)와 같은 효과를 갖는다. 절연부(606)는 구멍(55)의 개구부를 완전하게 덮는 것이 바람직하다.
도 7(b)는 실시예 1에 있어서의 또 다른 콘덴서(6001)의 단면도이다. 도 7(b)에서, 도 1(a)와 같은 부분에는 같은 참조 번호를 붙인다. 콘덴서(6001)에서는, 전극(2)의 상면(2A)뿐만 아니라, 전극(2)의 하면(2B)에 유전체층(144)이 형성되어 있다. 유전체층(144)은, 유전체층(4)과 마찬가지로, 전극(2)의 하면(2B)에 깔려진 복수의 금속 산화물 조각(100)(도 2)으로 이루어진다. 복수의 금속 산화물 조각(100) 사이의 공극(101)에 의해 구성되어 전극(2)의 하면(2B)에 면하는 개구부를 갖는 구멍(55)이 유전체층(144)에 형성되어 있다. 절연부(6)와 같은 방법으로 전극(2)의 하면(2B)에는, 구멍(55)의 개구부를 덮는 절연부(606)가 마련되어 있고, 절연부(6)와 같은 효과를 갖는다. 절연부(606)는 구멍(55)의 개구부를 완전하게 덮는 것이 바람직하다.
(실시예 2)
도 8은 실시예 2에 있어서의 콘덴서(3001)의 모식 단면도이다. 도 8에 있어서, 도 1에 나타내는 실시예 1에 있어서의 콘덴서(1)와 같은 부분에는 같은 참조 번호를 붙인다. 도 8에 나타내는 콘덴서(3001)는, 전극(2)의 상면(2A)에 형성된 절연막(66)을 더 구비한다. 절연막(66)의 하면(66B)은 전극(2)의 상면(2A) 상에 배치되어 있다. 유전체층(4)은 절연막(66)의 상면(66A) 상에 형성되어 있다. 유전체층(4)은, 절연막(66)의 상면(66A)에 깔려진 복수의 금속 산화물 조각(100)(도 2)으로 이루어진다. 복수의 금속 산화물 조각(100) 사이의 공극(101)에 의해 구성되어 절연막(66)의 상면(66A)에 면하는 개구부를 갖는 구멍(5)이 유전체층(4)에 형성되어 있다.
일반적으로 콘덴서의 절연막의 두께는 콘덴서의 내전압값에 의해 설정된다. 실시예 2에 있어서의 콘덴서(3001)의 절연막(66)의 두께는, 같은 내전압을 갖는 콘덴서의 절연막보다 얇게 설계된다. 콘덴서(3001)에서는, 내전압에 의해 설정되는 절연막의 두께가 절연막(66)과 유전체층(4)의 합계의 두께가 된다.
콘덴서(3001)에서는, 절연막(66)이 전극(2)의 상면(2A)의 전체 면에 형성되어 있어서 유전체층(4)의 구멍(5)의 개구부(5B)를 막기 때문에, 전극(2)과 전해질(51)이 구멍(5)에 접촉하는 것을 확실히 방지할 수 있어서, 콘덴서(3001)의 불량율을 저감할 수 있다. 절연막(66)은 구멍(5)의 개구부(5B)를 완전하게 막는 것이 바람직하다.
절연막(66)은, 전극(2)의 상면(2A)과 유전체층(4)의 하면(4B) 사이에 위치하는 전극 피복부(266)와, 구멍(5)의 개구부(5B)를 덮는 절연부(6)를 갖는다. 이로써, 콘덴서(3001)의 내전압을 높일 수 있다. 절연부(6)는 개구부(5B)를 완전하게 덮는 것이 바람직하다.
실시예 1에 있어서의 콘덴서(1)와 같이, 전극(2)의 상면(2A)을 산 처리 또는 알칼리 처리, 또는 캐소드 환원 처리함으로써 실시예 1에 있어서의 콘덴서(1)와 같은 효과를 얻을 수 있다.
콘덴서(3001)의 제조 방법을 설명한다. 도 9(a)와 도 9(b)는 콘덴서(3001)의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 전극(2)의 상면(2A)을 산화해서 절연막(66)을 형성한다. 전극(2)은 도전박으로 이루어지고, 바람직하게는 알루미늄이나 티탄 등의 밸브 금속박으로 이루어진다.
다음으로 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 절연막(66)의 상면(66A)에 유전체층(4)을 형성한다. 실시예 1과 마찬가지로, 유전체층(4)은 복수의 금속 산화물 조각(100)(도 2)으로 이루어지는 산화물 나노시트로 이루어지고, 상면(4A)과 하면(4B)을 관통하는 복수의 구멍(5)을 갖는다.
그 후, 도 8에 나타낸 바와 같이, 유전체층(4)의 상면(4A)에 대향하는 전극(52)을 마련하고, 유전체층(4)의 상면(4A)과 전극(52) 사이를 전해질(51)로 채운다. 전극(2, 52) 사이에 세퍼레이터(53)가 배치되어 있어도 된다.
도 9(c)는 실시예 2에 있어서의 다른 콘덴서(4001)의 단면도이다. 도 9(c)에서, 도 8에 나타내는 콘덴서(3001)와 같은 부분에는 같은 참조 번호를 붙인다. 절연막(66)은, 전극(2)의 상면(2A)과 유전체층(4)의 하면(4B) 사이에 위치하는 전극 피복부(266)와, 구멍(5)의 개구부(5B)를 덮는 절연부(6)를 갖는다. 절연부(6)는 전극 피복부(266)보다 두껍다. 이로써, 콘덴서(4001)의 내전압을 더 높일 수 있다. 절연부(6)는 구멍(5)의 개구부(5B)를 완전하게 덮는 것이 바람직하다.
다음으로 콘덴서(4001)의 제조 방법을 설명한다. 도 9(d)는 콘덴서(4001)의 제조 방법을 나타내는 단면도이다. 도 9(d)에서, 도 9(a)와 도 9(b)에 나타내는 콘덴서(3001)와 같은 부분에는 같은 참조 번호를 붙인다. 도 9(d)에 나타낸 바와 같이, 절연막(66)의 유전체비형성부(166A)가 구멍(5)으로부터 노출된다. 유전체비형성부(166A)에는 전극(2)의 부분(122)이 맞닿는다. 구멍(5)을 통해서 전극(2)의 부분(122)을 산화한다. 이로써, 유전체비형성부(166A)에서의 절연부(6)가 형성된다. 절연부(6)의 두께는 유전체층(4)과 전극(2) 사이의 전극 피복부(266)의 두께보다 크게 할 수 있어, 콘덴서(3001)의 내전압을 높일 수 있다. 구멍(5)을 통해서 전극(2)의 부분(122)을 산화함으로써 전극(2)의 상면(2A) 중 부분(122)과 그 주위의 부분 이외의 부분이 산화되어 절연부를 형성되는 것을 막을 수 있다.
그 후, 도 9(c)에 나타낸 바와 같이, 유전체층(4)의 상면(4A)에 대향하는 전극(52)을 마련하고, 유전체층(4)의 상면(4A)과 전극(52) 사이를 전해질(51)로 채운다. 전극(2, 52) 사이에 세퍼레이터(53)가 배치되어 있어도 된다.
실시예 2에 있어서의 콘덴서(3001, 4001)의 내전압이 5V인 경우, 예컨대 내전압의 일부인 2V를 절연막(66)의 두께로 확보하고, 내전압의 나머지의 부분인 3V를 유전체층(4)로 확보할 수 있다. 이와 같이, 콘덴서(3001, 4001)에서는, 원하는 내전압에 필요한 절연막의 두께를, 절연막(66)과 유전체층(4)의 2개의 층의 두께로 확보한다.
전극(2)이 알루미늄 박으로 이루어지는 경우, 전극(2)의 상면(2A)을 산화함으로써 절연막(66)인 산화 알루미늄이 형성된다. 산화 알루미늄의 비유전율은 8정도이기 때문에, 유전체층(4)으로서 이용되는 티탄산 나노시트(비유전율=125정도)나 니오븀산 나노시트(비유전율=300정도) 등의 산화물 나노시트의 두께를 산화 알루미늄의 두께보다 두껍게 함으로써, 큰 정전 용량을 갖은 콘덴서(3001, 4001)가 얻어진다.
한편, 실시예 2에 있어서의 콘덴서(3001, 4001)를 도 6(a)와 도 6(b)에 나타내는 콘덴서 소자(20, 30)로서 이용함으로써, 콘덴서(1001, 2001)를 구성할 수 있다.
한편, 실시예 1, 2에 있어서, 「상면」, 「하면」 등의 방향을 나타내는 용어는 전극(2, 22)이나 유전체층(4) 등의 콘덴서(1)의 구성 부품의 상대적인 위치 관계에만 의존하는 상대적인 방향을 나타내고, 수직 방향 등의 절대적인 방향을 나타내는 것이 아니다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의한 콘덴서는 전극 사이의 단락을 방지하여 높은 신뢰성을 갖기 때문에, 불량율을 저감할 수 있어, 각종 전자 기기, 통신 기기 등의 고신뢰성이 필요한 기기에 유용하다.
2 : 전극(제 1 전극) 4 : 유전체층
5 : 구멍 6 : 절연부
51 : 전해질 52 : 전극(제 2 전극)
66 : 절연막

Claims (15)

  1. 상면을 갖는 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극의 상기 상면 상에 배치된 하면과, 상면을 갖는 유전체층으로서, 상기 제 1 전극의 상기 상면에 깔려진(spread) 복수의 금속 산화물 조각으로 이루어지고, 상기 복수의 금속 산화물 조각 사이의 공극에 의해 구성되고 관통하는 구멍이 형성되어 있는 유전체층과,
    상기 제 1 전극의 상기 상면 중 상기 유전체층의 상기 구멍의 개구부에 면하는 부분에 마련되고, 상기 구멍의 상기 개구부를 덮는 절연부
    를 구비한 콘덴서.
  2. 상면을 갖는 제 1 전극과,
    상기 제 1 전극의 상기 상면 상에 마련된 하면과, 상면을 갖는 절연막과,
    상기 절연막의 상기 상면 상에 배치된 하면과, 상면을 갖는 유전체층으로서, 상기 절연막의 상기 상면에 깔려진 복수의 금속 산화물 조각으로 이루어지고, 상기 복수의 금속 산화물 조각 사이의 공극에 의해 구성되고 상기 절연막의 상기 상면에 면하는 개구부를 갖는 구멍이 형성되어 있는 유전체층
    을 구비한 콘덴서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연막은,
    상기 전극의 상기 상면과 상기 유전체층의 상기 하면 사이에 위치하는 전극 피복부와,
    상기 구멍의 상기 개구부를 덮고, 또한 상기 전극 피복부보다 두꺼운 절연부
    를 갖는
    콘덴서.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체층의 상기 상면에 대향하는 제 2 전극을 더 구비한 콘덴서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유전체층의 상기 구멍을 충전하도록 상기 유전체층의 상기 상면과 상기 제 2 전극과의 사이에 마련된 전해질을 더 구비한 콘덴서.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체층은 상기 복수의 금속 산화물 조각에 의해 구성되어 적층된 복수의 유전체막을 갖는 콘덴서.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체층의 상기 구멍은, 상기 유전체층의 상기 상면과 상기 하면을 관통하는 콘덴서.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체층의 두께는 0.3㎚ 이상 50㎚ 이하인 콘덴서.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 금속 산화물 조각의 두께는 수 원자(several atoms)의 두께인 콘덴서.
  10. 제 1 전극의 상면에 유전체층을 형성하는 단계와,
    상기 제 1 전극의 상기 상면에 절연부를 형성하는 단계와,
    상기 유전체층의 상면에 대향하는 제 2 전극을 마련하는 단계
    를 포함하며,
    상기 유전체층은 상기 제 1 전극의 상기 상면에 위치하는 하면을 갖고,
    상기 유전체층은 상기 제 1 전극의 상기 상면에 깔려진 복수의 금속 산화물 조각으로 이루어지며,
    상기 유전체층은 상기 복수의 금속 산화물 조각의 공극에 의해 구성되고 관통하고 또한 상기 하면에 개구하는 개구부를 갖는 구멍을 갖고,
    상기 절연부는 상기 구멍의 상기 개구부를 덮는
    콘덴서의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 금속으로 이루어지고,
    상기 절연부를 형성하는 단계는, 상기 제 1 전극의 상기 상면의 상기 구멍의 상기 개구부에 면하는 부분을 산화시킴으로써 상기 절연부를 형성하는 단계를 포함하는
    콘덴서의 제조 방법.
  12. 제 1 전극의 상면에 절연막을 형성하는 단계와,
    상기 절연막의 상면에 유전체층을 형성하는 단계와,
    상기 절연막에 절연부를 형성하는 단계와,
    상기 유전체층의 상면에 대향하는 제 2 전극을 마련하는 단계
    를 포함하고,
    상기 유전체층은 상기 유전체층의 상기 상면에 위치하는 하면을 갖고,
    상기 유전체층은 상기 유전체층의 상기 상면에 깔려진 복수의 금속 산화물 조각으로 이루어지며,
    상기 유전체층은 상기 복수의 금속 산화물 조각의 공극에 의해 구성되고 관통하고 또한 상기 유전체층의 상기 하면에 개구하는 개구부를 갖는 구멍을 갖고,
    상기 절연부는 상기 구멍의 상기 개구부를 덮는
    콘덴서의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 절연막은 상기 전극의 상기 상면과 상기 유전체층의 상기 하면 사이에 위치하는 전극 피복부를 갖고,
    상기 절연부는 상기 전극 피복부보다 두꺼운
    콘덴서의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 금속으로 이루어지고,
    상기 절연부를 형성하는 단계는, 상기 절연막의 상기 상면에 상기 유전체층의 상기 하면을 마련하는 단계 이후에, 상기 구멍의 상기 개구부에 맞닿는 상기 절연막의 부분에 맞닿는 상기 전극의 부분을 산화시키는 단계를 포함하는
    콘덴서의 제조 방법.
  15. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 유전체층의 두께는 0.3㎚ 이상 50㎚ 이하인 콘덴서의 제조 방법.
KR1020117023580A 2009-04-08 2010-03-26 콘덴서 및 그 제조 방법 KR20120006996A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009093820 2009-04-08
JPJP-P-2009-093820 2009-04-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120006996A true KR20120006996A (ko) 2012-01-19

Family

ID=42935957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117023580A KR20120006996A (ko) 2009-04-08 2010-03-26 콘덴서 및 그 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8659875B2 (ko)
JP (1) JPWO2010116656A1 (ko)
KR (1) KR20120006996A (ko)
CN (1) CN102362325A (ko)
WO (1) WO2010116656A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9099252B2 (en) 2012-05-18 2015-08-04 Nokia Technologies Oy Apparatus and associated methods
JP6427747B1 (ja) * 2017-05-17 2018-11-28 株式会社野田スクリーン 薄膜キャパシタ構造、および当該薄膜キャパシタ構造を備えた半導体装置
KR102469185B1 (ko) * 2017-10-27 2022-11-18 삼성전자주식회사 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법과 전자장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2778762A (en) * 1948-11-11 1957-01-22 Technograph Printed Circuits L Electric capacitor and method of making same
JP3110445B2 (ja) 1990-07-30 2000-11-20 松下電器産業株式会社 コンデンサ
JPH08167543A (ja) * 1994-12-12 1996-06-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔およびその製造方法
JP2002343684A (ja) 2001-05-11 2002-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体電解コンデンサ
TW200302296A (en) 2001-11-12 2003-08-01 Toho Titanium Co Ltd Composite titanium oxide film and method for formation thereof and titanium electrolytic capacitor
JP4197119B2 (ja) * 2001-11-12 2008-12-17 東邦チタニウム株式会社 複合チタン酸化被膜の製造方法およびチタン電解コンデンサの製造方法
JP4973229B2 (ja) * 2007-02-19 2012-07-11 富士通株式会社 電解コンデンサおよびその製造方法
JP4998997B2 (ja) 2007-03-30 2012-08-15 三洋電機株式会社 コンデンサ及びその製造方法
WO2008132829A1 (ja) 2007-04-20 2008-11-06 Fujitsu Limited 電極箔及びその製造方法,並びに電解コンデンサ
JP5104008B2 (ja) 2007-04-20 2012-12-19 富士通株式会社 電解コンデンサ

Also Published As

Publication number Publication date
US8659875B2 (en) 2014-02-25
WO2010116656A1 (ja) 2010-10-14
CN102362325A (zh) 2012-02-22
JPWO2010116656A1 (ja) 2012-10-18
US20120120555A1 (en) 2012-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7481850B2 (en) Solid electrolytic capacitor, stacked capacitor using the same, and fabrication method thereof
US7457103B2 (en) Solid electrolytic capacitor which can easily be lowered in ESL
JP4478695B2 (ja) 固体電解コンデンサ素子およびそれを備えた固体電解コンデンサ
JP4757698B2 (ja) 固体電解コンデンサ
JP2007042932A (ja) 固体電解コンデンサおよび分布定数型ノイズフィルタ
JP4688675B2 (ja) 積層型固体電解コンデンサ
US7821769B2 (en) Metal capacitor and manufacturing method thereof
JP6747512B2 (ja) 固体電解コンデンサ
US20180233294A1 (en) Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing solid electrolytic capacitor
JP3416053B2 (ja) 電解コンデンサおよびその製造方法
US8018713B2 (en) Solid electrolytic capacitor having dual cathode plates surrounded by an anode body and a plurality of through holes
KR20120006996A (ko) 콘덴서 및 그 제조 방법
JP2008078312A (ja) 固体電解コンデンサ
JP2005191466A (ja) コンデンサ
JP2007180328A (ja) 積層型固体電解コンデンサおよびコンデンサモジュール
JP4671339B2 (ja) 積層型固体電解コンデンサ
JP2012134389A (ja) 固体電解コンデンサ
JP2000348983A (ja) 電解コンデンサ、その陽極体及びその製造方法
JP5450001B2 (ja) 電解コンデンサの製造方法
JP2009212117A (ja) コンデンサ用ケース、該コンデンサ用ケースを備えたコンデンサおよびコンデンサ用ケースの製造方法
WO2009051297A1 (en) Metal capacitor and manufacturing method thereof
WO2010137190A1 (ja) 積層型固体電解コンデンサおよびその製造方法
JP5371865B2 (ja) ３端子型コンデンサ
KR101021365B1 (ko) 커패시터 제조방법
KR101021368B1 (ko) 커패시터 제조방법