KR20190033239A - 커패시터 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태는 다공성 바디와, 상기 다공성 바디의 공공의 표면을 커버하는 제1 전극층과, 상기 제1 전극층을 커버하는 유전체층 및 상기 유전체층을 커버하면서 상기 다공성 바디의 공공에 충진된 형태의 제2 전극층을 포함하는 커패시터 부품을 제공한다.

Description

커패시터 부품 {Capacitor Component}
본 발명은 커패시터 부품에 관한 것이다.
커패시터는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display) 및 플라즈마 표시 장치 패널(PDP: Plasma Display Panel) 등의 영상 기기, 컴퓨터, 스마트폰 및 휴대폰 등 여러 전자 제품의 인쇄회로기판에 장착되어 전기를 충전시키거나 또는 방전시키는 역할을 한다. 최근 들어 스마트폰, 웨어러블 장비 등의 휴대용 IT 제품의 박형화가 진행되고 있으며, 이로 인해 전체적인 패키지의 두께 감소를 위한 수동 소자의 박형화의 필요성도 증대되고 있다.
이러한 경향에 따라 더 얇은 두께를 구현할 수 있는 박막 커패시터의 수요도 증가하고 있으며, 박막 커패시터는 박막 (Thin Film) 기술을 사용하여 박형의 커패시터를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 박막 커패시터는 종래의 적층 세라믹 커패시터와 달리 낮은 ESL을 가진다는 장점이 있어서, 최근 AP (Applicaion Processor)용 디커플링 커패시터 (Decoupling Capacitor)로의 적용이 검토되고 있다. 이러한 AP (Application Processor)용 디커플링 커패시터 (Decoupling Capacitor)로 박막 커패시터를 사용하기 위해서 LSC (Land-side Capacitor) 형태로 제작되고 있다.
한편, 한정된 공간에서 커패시터의 용량을 증가시키기 위하여 트렌치(trench) 타입의 커패시터가 개발되었으며, 이는 실리콘 기판에 트렌치를 형성한 후 커패시터 구조를 형성하는 방식이다. 이러한 트렌치 커패시터의 경우, 전극의 표면적을 증가시켜 용량을 증가시키기에 적합하지만 복잡한 반도체 공정 기술이 요구될 뿐만 아니라, 내전압 조건을 충족하는 유전체 두께를 고려하면 트렌치 내에 다수의 유전체를 형성하기 어려운 문제가 있어 초고용량을 구현하기도 쉽지 않은 실정이다.
본 발명의 목적 중 하나는 전극과 유전체층의 표면적이 증가하여 활용하여 초고용량을 구현할 수 있으며, 나아가 반도체 공정을 최소한으로 이용하면서 효율적으로 제조될 수 있는 커패시터 부품을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 실시 형태를 통하여 신규한 커패시터 부품을 제안하고자 하며, 구체적으로, 다공성 바디와, 상기 다공성 바디의 공공의 표면을 커버하는 제1 전극층과, 상기 제1 전극층을 커버하는 유전체층 및 상기 유전체층을 커버하면서 상기 다공성 바디의 공공에 충진된 형태의 제2 전극층을 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 다공성 바디의 공공은 상기 다공성 바디를 두께 방향으로 관통하는 형태일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 다공성 바디의 공공은 원통 형상일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 다공성 바디의 공공은 규칙적으로 배열된 형태일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 전극층 중 일부는 상기 유전체층에 의하여 커버되지 않아 노출되며, 상기 제1 전극층의 노출된 영역과 연결된 제1 공통 전극층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 공통 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 형성된 절연층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 전극층은 상기 다공성 바디의 공공의 표면 전체를 커버하는 형태일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 다공성 바디의 일부는 상기 제1 전극층에 의하여 커버되지 않아 노출되며, 상기 다공성 바디의 노출된 영역과 연결된 금속층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 금속층은 상기 다공성 바디의 상면 및 하면 중 일면, 그리고 측면과 접촉하는 형태일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 다공성 바디는 상기 금속층을 이루는 물질의 양극 산화체일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 전극층 및 상기 유전체층은 상기 금속층 및 상기 제2 전극층 사이에 해당하는 영역까지 연장 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 금속층에서 상기 제1 전극층 및 상기 유전체층이 연장 형성된 영역에 대응하는 영역에는 요철이 형성되며, 상기 제1 전극층 및 상기 유전체층은 상기 금속층의 요철을 따라 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 다공성 바디, 제1 전극층, 유전체층, 제2 전극층 및 금속층을 하나의 적층 단위라 할 때, 상기 적층 단위가 복수 적층된 형태일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적층 단위는 상기 금속층의 일 측면을 커버하는 절연층을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적층 단위의 절연층은 인접한 다른 적층 단위의 절연층과 서로 대향하는 위치에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 적층 단위의 측면을 커버하는 제1 및 제2 외부 전극을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 전극층은 전도성 폴리머를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 전극층은 도금층일 수 있다.
본 발명의 여러 효과 중 일 효과로서, 증가된 표면적의 전극층과 유전체층을 가짐으로써 전기 용량이 증가된 커패시터 부품을 구현할 수 있다. 또한, 이러한 커패시터 부품은 반도체 공정을 최소한으로 이용하면서 효율적으로 제조될 수 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 11은 도 1의 커패시터 부품을 제조하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13 내지 21은 도 12의 커패시터 부품을 제조하는 방법의 일 예를 나타낸다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2 내지 11은 도 1의 커패시터 부품을 제조하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품(100)은 다공성 바디(111), 제1 전극층(112), 유전체층(113) 및 제2 전극층(114)을 포함하는 구조이며, 이에 더하여, 제1 전극층(112)의 상부에는 이와 연결되도록 제1 공통 전극층(115)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 공통 전극층(116)과 제2 전극층(114) 사이에 절연층(116)을 배치하여 이들을 서로 전기적으로 분리시킬 수 있을 것이다.
다공성 바디(111)는 공공을 구비하여 넓은 표면적을 갖는다. 이 경우, 상기 공공은 다공성 바디(111)를 두께 방향으로 관통하는 형태로 형성될 수 있으며, 일 예로서, 원통 형상으로 구현될 수 있다. 그리고 다공성 바디(111)의 공공은 규칙적으로 배열될 수 있으며, 이러한 형태의 구체적인 예는 도 6(a는 단면도이며, b는 평면도임)에 도시된 공공(H1)의 형태를 참조할 수 있다.
본 실시 형태의 경우, 다공성 바디(111)는 금속을 양극 산화하여 얻어진 양극 산화체일 수 있다. 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 등의 밸브(valve) 금속의 경우, 전해질 내에서 전압을 인가하면 금속과 전해질의 계면에서는 이온의 이동이 유발되며, 이에 의해 금속 표면에는 양극 산화층이 생긴다. 그리고 양극 산화 과정에서 산화층에는 무수히 많은 공공이 형성되어 표면적이 크게 증가된다. 이러한 양극 산화 공정에서 전해질과 인가되는 전압 등의 공정 조건을 적절히 설정하여 공공의 크기와 밀도 등을 조절할 수 있으며, 공공은 산화가 계속 일어나면서 깊어질 수 있다. 이로부터 지름이 대략 수십에서 수백nm 수준의 공공을 갖는 다공성 바디(101)를 구현할 수 있다.
제1 전극층(112)은 다공성 바디(111)의 공공의 표면을 커버하며 커패시터의 전극부 중 일부를 구성한다. 제1 전극층(112)은 Ag, Cu, Pt, Ni 등과 같이 전기 전도성이 우수한 금속을 사용할 수 있으며, 미세한 포어 형태인 상기 공공의 표면에 효과적으로 형성되기 위하여 원자층 증착(ALD)과 같은 공정을 이용할 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 형태와 같이 제1 전극층(112)은 다공성 바디(111)의 공공의 표면 전체를 커버하는 형태일 수 있다.
유전체층(113)은 제1 전극층(112)을 커버하는 형태이며 유전 물질, 예컨대, 알루미나(Al2O3), SiO2, Sn3N4, ZrO2, CaTiO3, SrTiO3, (Ba, Sr)TiO3, BaTiO3 등의 물질로 형성될 수 있다. 이 경우, 유전체층(113)을 복수의 물질로 형성함으로써 절연 특성을 높일 수도 있다. 본 실시 형태의 경우, 도 1에 도시된 형태와 같이, 제1 전극층(112) 중 일부는 유전체층(113)에 의하여 커버되지 않아 노출되며, 제1 전극층(112)의 노출된 영역과 연결되도록 제1 공통 전극층(115)이 배치될 수 있다.
제2 전극층(114)은 유전체층(113)을 커버하면서 다공성 바디(111)의 공공에 충진된 형태이다. 제2 전극층(114)은 커패시터부의 전극부를 구성하며 상기 공공에 충진되어 넓은 표면적을 가질 수 있으므로 커패시터 부품(100)의 용량 상승을 가져올 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 제2 전극층(114)은 전도성 폴리머를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 전도성 폴리머는 예컨대, 폴리머에 도전성 입자가 분산된 형태로 구현될 수 있다. 전도성 폴리머를 이용하여 제2 전극층(114)을 형성하는 경우 유동성을 갖는 상태에서 전도성 폴리머를 다공성 바디(111)의 공공에 적용할 수 있다. 이 경우, 모세관 효과에 의하여 전도성 폴리머는 효과적으로 다공성 바디(111)의 미세한 공공에 충진될 수 있다. 금속 등의 물질로 원자층 증착으로 제2 전극층(114)을 형성하는 경우, 공정 시간이 오래 소요되고 미세한 공공의 내부까지 효과적으로 형성되지 않을 수 있다. 본 실시 형태에서는 전도성 폴리머로 미세한 공공에 침투하는 방식으로 제2 전극층(114)을 형성함으로써 제2 전극층(114)의 충전 효과를 높이고자 하였으며, 이로부터 충분한 전기 용량을 확보할 수 있었다. 또한, 상술한 바와 같이, 공공이 다공성 바디(111)를 관통하는 형상을 가질 경우, 제2 전극층(114)은 보다 용이하게 형성될 수 있고 미충진 영역은 저감될 수 있다. 다만, 미세한 공공에 효과적으로 충진하기 위한 방법으로 전도성 폴리머를 이용하는 것만 있는 것은 아니다. 예컨대, 도금 공정을 이용할 수 있으며 이 경우 제2 전극층(113)은 Cu 등과 같은 물질을 포함하는 도금층일 수 있다.
제1 공통 전극층(115)은 제1 전극층(112)과 접속되며, 예컨대 금속 등을 포함하는 도전성 페이스트를 도포하는 방식으로 형성될 수 있다. 그리고 제1 공통 전극층(115)과 제2 전극층(114) 사이에 배치된 절연층(116)은 SiO2, TiO2, Al2O3 등의 물질로 형성될 수 있다.
이하, 도 2 내지 11을 참조하여 상술한 구조를 갖는 커패시터 부품을 제조할 수 있는 공정의 일 예를 설명한다. 커패시터 부품의 구조적 특징들은 후술할 제조 공정의 설명으로부터 더욱 명확히 이해될 수 있을 것이다.
우선, 도 2에 도시된 형태와 같이, 양극 기판(120) 상에 금속층(121)을 형성하며, 이는 양극 산화 공정의 양극을 이룬다. 금속층(121)은 양극 산화 공정에 적합한 밸브 금속으로, 예컨대, 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 등을 이용할 수 있다. 다만, 금속층(121) 자체를 양극으로 이용할 수도 있으며 이 경우, 양극 기판(120)은 필요하지 않다.
다음으로, 도 3에 도시된 형태와 같이, 양극 산화 공정을 이용하여 다공성 바디(111)를 형성하며, 다공성 바디(111)는 금속 산화층으로 형성된다. 양극 산화 공정이 진행될수록 다공성 바디(111)의 공공은 확장되어 깊게 형성될 수 있다. 양극 산화 공정의 마무리 단계에서는 인가 전압을 낮추며 이 경우, 도 4에 도시된 형태와 같이 다공성 바디(111)의 저면에는 다수의 미세 기공이 형성될 수 있다. 그리고 양극 산화 공정 후에는 도 5에 도시된 형태와 같이, 다공성 바디(111)를 산성 용액(130), 예컨대, 인산 용액(phosphoric acid)에 담궈서 공공을 더욱 확장하고 상기 다수의 미세 기공을 식각한다. 이러한 일련의 과정에 의하여 도 6에 도시된 형태와 같이 다수의 공공(H1)을 갖는 다공성 바디(111)를 형성할 수 있다. 다공성 바디(111)를 얻은 후에는 양극 기판(120)을 다공성 바디(111)로부터 분리할 수 있다. 다만, 상술한 양극 산화 공정은 다공성 바디(111)를 형성하기 위한 일 예일 뿐이며, 공공 형성 방법은 다른 적절한 공정으로 대체될 수 있을 것이다.
이어서, 도 7에 도시된 형태와 같이, 다공성 바디(111)의 표면, 구체적으로는 공공의 표면에 순차적으로 제1 전극층(112)과 유전체층(113)을 형성한다. 본 공정은 상술한 바와 같이 원자층 증착을 이용하여 효과적으로 수행될 수 있으며, 다만, 반드시 원자층 증착을 이용해야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 다른 증착 공정이 사용될 수도 있을 것이다.
이어서, 도 8에 도시된 형태와 같이, 다공성 바디(111)의 공공을 충진하는 형태의 제2 전극층(114)을 형성한다. 제2 전극층(114)은 전도성 폴리머를 포함할 수 있으며, 유동성을 갖는 상태에서 다공성 바디(111)에 도포될 경우 모세관 현상으로 미세한 공공에 충진될 수 있다. 이 경우, 유동성을 갖는 전도성 폴리머는 다공성 바디(111)의 상부와 하부로 오픈된 공공을 통하여 효과적으로 침투될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 전도성 폴리머를 이용하는 방법이 아닌 도금 공정을 이용하여 제2 전극층(114)을 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 9에 도시된 형태와 같이, 다공성 바디(111)의 공공을 폐쇄하기 위하여 절연층(116)을 형성하며, SiO2 등을 증착하거나 도포하여 형성할 수 있을 것이다. 이 경우, 다공성 바디(111)를 보다 용이하게 핸들링 하기 위하여 제2 전극층(114) 하부에 캐리어(131)를 부착할 수도 있다. 이어서, 절연층(116)의 상단을 식각하여 제1 전극층(112)을 노출시키며, 이는 도 10에 도시된 형태와 같다. 이후, 도 11에 도시된 형태와 같이, 제1 공통 전극층(115)을 다공성 바디(111)의 상부에 형성하여 제1 전극층(112)과 연결되도록 한다. 제1 공통 전극층(115)은 도전성 페이스트를 도포한 후 이를 경화하는 방식 등으로 얻어질 수 있다. 이후, 캐리어(131)를 제거하여 도 1에 도시된 형태의 커패시터 부품(100)을 얻을 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고 도 13 내지 21은 도 12의 커패시터 부품을 제조하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품(200)은 다공성 바디(211), 제1 전극층(212), 유전체층(213), 제2 전극층(214), 금속층(221)을 포함하는 구조이며, 이들을 하나의 적층 단위(210)로 하여 다수의 적층 단위(210)가 적층된 형태이다. 그리고 각각의 적층 단위(210)에서 금속층(221)의 측면과 상면에는 절연층(221)이 형성되고, 최상부와 최하부의 적층 단위(210)에도 절연층(223)이 배치될 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는 다공성 커패시터를 다수 적층한 구조를 통하여 보다 높은 용량을 효과적으로 확보할 수 있도록 하였다.
앞선 실시 형태와 달리, 다공성 바디(211)의 일부는 제1 전극층(211)에 의하여 커버되지 않아 노출되며, 금속층(221)은 다공성 바디(211)의 노출된 영역과 연결된다. 구체적으로, 금속층(221)은 다공성 바디(211)의 상면 및 하면 중 일면, 그리고 측면과 접촉하는 형태일 수 있다. 이러한 형태는 금속층(221)의 일부를 양극 산화하여 얻어질 수 있다. 다시 말해, 다공성 바디(211)는 밸브 금속에 해당하는 금속층(221)을 이루는 물질의 양극 산화체일 수 있으며, 금속층(221)은 양극 산화되지 않고 잔존한 영역일 수 있다. 본 실시 형태와 같이, 금속층(221)의 일부를 양극 산화시키지 않는 경우 이를 전극층으로 활용할 수 있다.
금속층(221)이 다공성 바디(211)와 별도로 남아 있는 점에서, 제1 전극층(212), 유전체층(213)의 형상도 일부 바뀔 수 있다. 도 12에 도시된 형태와 같이, 제1 전극층(212) 및 유전체층(213)은 제2 전극층(214)이 침투한 영역, 즉, 금속층(221) 및 제2 전극층(214) 사이에 해당하는 영역까지 연장 형성될 수 있다. 이 경우, 금속층(221)에서 제1 전극층(212) 및 유전체층(213)이 연장 형성된 영역에 대응하는 영역에는 요철이 형성될 수 있으며, 이는 상술한 양극 산화 공정 중 인가 전압의 크기를 낮추는 과정에서 형성될 수 있다. 그리고 제1 전극층(212) 및 유전체층(213)은 금속층(221)의 이러한 요철을 따라 형성되어 표면적이 더욱 증가될 수 있다.
제1 및 제2 외부 전극(215, 216)은 복수의 적층 단위(210)의 측면을 커버하며, 각 적층 단위(210)의 제1 전극층(212), 제2 전극층(214) 및 금속층(221)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 적층 단위(210)는 금속층(221)의 일 측면을 커버하는 절연층(231)을 포함할 수 있다. 이 경우, 도 12에 도시된 형태와 같이 각 적층 단위(210)의 절연층(221)은 인접한 다른 적층 단위(21)의 절연층(221)과 서로 대향하는 위치에 배치될 수 있으며, 이에 의하여 금속층(221)과 외부전극들(215, 216)의 연결 방식을 적절히 조절할 수 있다.
이하, 도 13 내지 21을 참조하여 도 12의 구조를 갖는 커패시터 부품을 제조할 수 있는 공정의 일 예를 설명한다. 커패시터 부품의 구조적 특징들은 후술할 제조 공정의 설명으로부터 더욱 명확히 이해될 수 있을 것이다.
우선, 도 13에 도시된 형태와 같이, 양극 기판(220) 상에 금속층(221)을 형성하며, 이는 양극 산화 공정의 양극을 이룬다. 금속층(221)은 양극 산화 공정에 적합한 밸브 금속으로, 예컨대, 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 등을 이용할 수 있다. 다만, 금속층(221) 자체를 양극으로 이용할 수도 있으며 이 경우, 양극 기판(220)은 필요하지 않다.
다음으로, 도 14(a는 단면도이며 b는 사시도임)에 도시된 형태와 같이, 금속층(221) 상에 패턴 형태의 절연층(222)을 형성하며, 후속 공정에서 패턴화 된 라인을 따라 각 소자 단위로 다이싱될 수 있다. 다만, 도 14의 단계는 경우에 따라 생략될 수 있을 것이다.
다음으로, 도 15에 도시된 형태와 같이, 양극 산화 공정을 이용하여 다공성 바디(211)를 형성하며, 다공성 바디(211)는 금속 산화층으로 형성된다. 양극 산화 공정이 진행될수록 다공성 바디(211)의 공공은 확장되어 깊게 형성될 수 있다. 양극 산화 공정의 마무리 단계에서는 인가 전압을 낮추며 이 경우, 도 16에 도시된 형태와 같이 다공성 바디(211)의 저면에는 다수의 미세 기공이 형성될 수 있다. 그리고 양극 산화 공정 후에는 도 17에 도시된 형태와 같이, 다공성 바디(211)를 산성 용액(230)에 담궈서 공공을 더욱 확장하고 상기 다수의 미세 기공을 식각한다. 이러한 일련의 과정에 의하여 도 18에 도시된 형태와 같이 다수의 공공(H2)을 갖는 다공성 바디(211)를 형성할 수 있다. 이 과정에서 금속층(221)의 표면이 노출될 수 있으며, 이 경우, 금속층(221)의 표면에는 요철이 남아 있을 수 있다. 또한, 금속층(211)이 잔존하고 있으므로 다공성 바디(211)의 공공(H2)은 하부 방향으로는 폐쇄된 형태로 구현될 수 있다.
이어서, 도 19에 도시된 형태와 같이, 다공성 바디(211)의 표면, 구체적으로는 공공의 표면, 그리고 금속층(221)의 표면에 순차적으로 제1 전극층(212)과 유전체층(213)을 형성한다. 본 공정은 상술한 바와 같이 원자층 증착을 이용하여 효과적으로 수행될 수 있으며, 다만, 반드시 원자층 증착을 이용해야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 다른 증착 공정이 사용될 수도 있을 것이다.
이어서, 도 20에 도시된 형태와 같이, 다공성 바디(211)의 공공을 충진하는 형태의 제2 전극층(214)을 형성한다. 제2 전극층(214)은 전도성 폴리머를 포함할 수 있으며, 유동성을 갖는 상태에서 다공성 바디(211)에 도포될 경우 모세관 현상으로 미세한 공공에 충진될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 전도성 폴리머를 이용하는 방법이 아닌 도금 공정을 이용하여 제2 전극층(214)을 형성할 수도 있다.
다음으로, 패턴 형태의 절연층(222)을 따라 소자 단위로 절단하며 금속층(221)에서 절단된 면 중 하나에 절연층(231)을 형성한다. 이후, 절연층(231)의 위치가 엇갈리도록 단위 소자, 즉, 상술한 적층 단위(210)를 적층하여 도 21과 같은 적층체를 얻을 수 있다. 이 경우, 적층 단위(210)를 적층 시 금속층(221)의 절단된 면을 정렬(alignment)에 이용할 수 있을 것이다. 이후, 복수의 적층 단위(210)의 적층 구조의 표면에 외부 전극(215, 216)을 형성하여 도 12에 도시된 형태의 커패시터 부품(200)을 얻을 수 있다. 외부 전극(215, 216)은 도전성 페이스트의 도포, 전도성 폴리머의 도포, 도금 공정 등을 하나 이상 수행하여 형성될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 커패시터 부품
111, 211: 바디
112, 212: 제1 전극층
113, 213: 유전체층
114, 214: 제2 전극층
115: 제1 공통 전극층
116, 222, 231, 233: 절연층
120: 양극 기판
121, 221: 금속층
130: 140: 산성 용액
131: 캐리어
210: 적층 단위
215, 216: 외부 전극
H1, H2: 공공

Claims (18)

  1. 다공성 바디;
    상기 다공성 바디의 공공의 표면을 커버하는 제1 전극층;
    상기 제1 전극층을 커버하는 유전체층; 및
    상기 유전체층을 커버하면서 상기 다공성 바디의 공공에 충진된 형태의 제2 전극층;
    을 포함하는 커패시터 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 바디의 공공은 상기 다공성 바디를 두께 방향으로 관통하는 형태인 커패시터 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다공성 바디의 공공은 원통 형상인 커패시터 부품.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 다공성 바디의 공공은 규칙적으로 배열된 형태인 커패시터 부품.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극층 중 일부는 상기 유전체층에 의하여 커버되지 않아 노출되며,
    상기 제1 전극층의 노출된 영역과 연결된 제1 공통 전극층을 더 포함하는 커패시터 부품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 공통 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 형성된 절연층을 더 포함하는 커패시터 부품.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극층은 상기 다공성 바디의 공공의 표면 전체를 커버하는 형태인 커패시터 부품.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 다공성 바디의 일부는 상기 제1 전극층에 의하여 커버되지 않아 노출되며,
    상기 다공성 바디의 노출된 영역과 연결된 금속층을 더 포함하는 커패시터 부품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속층은 상기 다공성 바디의 상면 및 하면 중 일면, 그리고 측면과 접촉하는 형태인 커패시터 부품.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 다공성 바디는 상기 금속층을 이루는 물질의 양극 산화체인 커패시터 부품.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극층 및 상기 유전체층은 상기 금속층 및 상기 제2 전극층 사이에 해당하는 영역까지 연장 형성된 커패시터 부품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 금속층에서 상기 제1 전극층 및 상기 유전체층이 연장 형성된 영역에 대응하는 영역에는 요철이 형성되며, 상기 제1 전극층 및 상기 유전체층은 상기 금속층의 요철을 따라 형성된 커패시터 부품.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 다공성 바디, 제1 전극층, 유전체층, 제2 전극층 및 금속층을 하나의 적층 단위라 할 때, 상기 적층 단위가 복수 적층된 형태인 커패시터 부품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적층 단위는 상기 금속층의 일 측면을 커버하는 절연층을 더 포함하는 커패시터 부품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적층 단위의 절연층은 인접한 다른 적층 단위의 절연층과 서로 대향하는 위치에 배치된 커패시터 부품.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 적층 단위의 측면을 커버하는 제1 및 제2 외부 전극을 더 포함하는 커패시터 부품.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극층은 전도성 폴리머를 포함하는 커패시터 부품.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극층은 도금층인 커패시터 부품.

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022164242A1 (ko) * 2021-02-01 2022-08-04 (주)포인트엔지니어링 커패시터 및 그 제조방법
WO2022164240A1 (ko) * 2021-02-01 2022-08-04 (주)포인트엔지니어링 커패시터, 그 제조방법 및 커패시터용 전극
KR20220135932A (ko) * 2021-03-31 2022-10-07 한국전자기술연구원 고주파 캐패시터 및 이의 제조방법
US11978595B2 (en) 2021-12-16 2024-05-07 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Capacitor component including through-hole structure to increase capacitance

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3723148A1 (en) 2019-04-08 2020-10-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Three-dimensional capacitive structures and their manufacturing methods
WO2021079566A1 (ja) * 2019-10-24 2021-04-29 株式会社村田製作所 複合キャパシタ
CN112151536B (zh) * 2020-08-17 2022-04-12 复旦大学 一种纳米电容三维集成结构及其制备方法
CN112201655B (zh) * 2020-09-10 2022-04-29 复旦大学 一种纳米电容三维集成结构及其制作方法
CN112151539B (zh) * 2020-09-10 2022-04-26 复旦大学 一种高存储容量纳米电容三维集成结构及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010014939A (ko) * 1999-06-30 2001-02-26 다니구찌 이찌로오 반도체 장치 및 그 제조 방법
KR20020078307A (ko) * 2001-04-09 2002-10-18 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 커패시터 제조 방법
KR20050051140A (ko) * 2003-11-27 2005-06-01 삼성에스디아이 주식회사 커패시터 및 이를 구비한 평판표시장치
US6980413B1 (en) * 2004-07-23 2005-12-27 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Thin film multi-layered ceramic capacitor and method of manufacturing the same
US20110073827A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-31 University Of Maryland Nanodevice arrays for electrical energy storage, capture and management and method for their formation
JP2012517717A (ja) * 2009-02-12 2012-08-02 ラオール・コンサルティング・エルエルシー 焼結ナノ細孔電気キャパシタ、電気化学キャパシタおよびバッテリーならびにその製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6489385A (en) * 1987-09-29 1989-04-03 Toshiba Corp Thick film hybrid integrated circuit board
JP2003249417A (ja) * 2002-02-25 2003-09-05 Tdk Corp コンデンサ構造体およびその製造方法
CN101506965B (zh) 2006-09-21 2012-05-09 松下电器产业株式会社 半导体芯片、半导体安装模块、移动装置通信设备、半导体芯片的制造方法
KR100957763B1 (ko) * 2006-11-13 2010-05-12 재단법인서울대학교산학협력재단 박막형 다층 세라믹 커패시터 및 그 제조 방법
JP4972502B2 (ja) * 2006-11-24 2012-07-11 太陽誘電株式会社 コンデンサ及びコンデンサの製造方法
JP5432002B2 (ja) * 2010-02-25 2014-03-05 太陽誘電株式会社 コンデンサ及びその製造方法
JP5644340B2 (ja) 2010-10-04 2014-12-24 株式会社デンソー キャパシタ構造体およびその製造方法
JP5665618B2 (ja) 2011-03-17 2015-02-04 太陽誘電株式会社 コンデンサ構成用ユニット及びコンデンサ
KR101422923B1 (ko) * 2012-09-28 2014-07-23 삼성전기주식회사 커패시터 및 이의 제조 방법
JP6218558B2 (ja) * 2013-10-30 2017-10-25 太陽誘電株式会社 コンデンサ
KR20170136614A (ko) 2015-05-12 2017-12-11 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 콘덴서 및 그 제조 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010014939A (ko) * 1999-06-30 2001-02-26 다니구찌 이찌로오 반도체 장치 및 그 제조 방법
KR20020078307A (ko) * 2001-04-09 2002-10-18 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 커패시터 제조 방법
KR20050051140A (ko) * 2003-11-27 2005-06-01 삼성에스디아이 주식회사 커패시터 및 이를 구비한 평판표시장치
US6980413B1 (en) * 2004-07-23 2005-12-27 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Thin film multi-layered ceramic capacitor and method of manufacturing the same
JP2012517717A (ja) * 2009-02-12 2012-08-02 ラオール・コンサルティング・エルエルシー 焼結ナノ細孔電気キャパシタ、電気化学キャパシタおよびバッテリーならびにその製造方法
US20110073827A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-31 University Of Maryland Nanodevice arrays for electrical energy storage, capture and management and method for their formation

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022164242A1 (ko) * 2021-02-01 2022-08-04 (주)포인트엔지니어링 커패시터 및 그 제조방법
WO2022164240A1 (ko) * 2021-02-01 2022-08-04 (주)포인트엔지니어링 커패시터, 그 제조방법 및 커패시터용 전극
KR20220111142A (ko) * 2021-02-01 2022-08-09 (주)포인트엔지니어링 커패시터 및 그 제조방법
KR20220135932A (ko) * 2021-03-31 2022-10-07 한국전자기술연구원 고주파 캐패시터 및 이의 제조방법
US12014881B2 (en) 2021-03-31 2024-06-18 Korea Electronics Technology Institute High frequency capacitor and manufacturing method thereof
US11978595B2 (en) 2021-12-16 2024-05-07 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Capacitor component including through-hole structure to increase capacitance

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KR102460748B1 (ko) 2022-10-31
CN109545778B (zh) 2022-09-09
JP2019057703A (ja) 2019-04-11
US10811193B2 (en) 2020-10-20
US20190088419A1 (en) 2019-03-21

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