TWI829265B - 電容器元件 - Google Patents

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Abstract

電容器元件1於主面之俯視時包括陰極區域10及陽極區域30且包括陽極板21。電容器元件1於陰極區域10中包括：設置於包含閥作用金屬之陽極板21之至少一個主面之多孔質部21A、設置於多孔質部21A之表面之介電層22、以及設置於介電層22之表面且包含固體電解質層23A之陰極層23。陽極區域30中，於陽極板21之一個主面之一部分未設置多孔質部21A。

Description

電容器元件
本發明係關於電容器元件。
專利文獻1中揭示有一種固體電解電容器陣列，其特徵在於包括：包含複數個電容器元件之電容器元件群、與該電容器元件群之上述電容器元件之1個或2個以上之陽極導出線分別連接而引出之1個或2個以上之陽極端子、與上述電容器元件之陰極層連接而引出之1個或2個以上之陰極端子、以及被覆上述電容器元件之外裝樹脂層；並且構成上述陽極端子及上述陰極端子來作為外部端子。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-281750號公報
[發明所欲解決之問題]
根據專利文獻1，藉由將複數個電容器元件與陽極端子及陰極端子連接而設為陣列結構，可實現低ESR（equivalent series resistance，等效串聯電阻）以及低ESL（equivalent series inductance，等效串聯電感），且可容易製造高頻特性優異之固體電解電容器陣列。
但是，於使用專利文獻1中記載之方法，將複數個電容器元件設為陣列狀之情形時，需要將預先形成之電容器元件彼此連接，因此有著製造製程容易變得煩雜、電容器陣列整體之體積容量密度低等問題。
如上所述，專利文獻1中記載之電容器陣列中，不容易在確保高體積容量密度之情況下將電容器元件彼此連接。此處，若將形成電容器之區域定義為陰極區域，且將不形成電容器之區域定義為陽極區域，則於包含複數個電容器元件之電容器陣列中，各個電容器元件所占之區域相當於陰極區域，相鄰之電容器元件之間之區域相當於陽極區域。
如上所述，於包括複數個電容器元件之電容器陣列中，可以說難以形成陰極區域及陽極區域。此外，難以形成陰極區域及陽極區域之問題並不限定於為了製作電容器陣列而將複數個電容器元件彼此連接之情形，而是於在1個電容器元件之內部形成陰極區域及陽極區域之情形時亦產生之問題。
本發明之目的在於提供一種可容易形成陰極區域及陽極區域之電容器元件。 [解決問題之手段]
本發明之電容器元件於主面之俯視時包括陰極區域以及陽極區域，且包括陽極板。上述電容器元件於上述陰極區域中包括：設置於包含閥作用金屬之上述陽極板之至少一個主面之多孔質部、設置於上述多孔質部之表面之介電層、以及設置於上述介電層之表面且包含固體電解質層之陰極層。上述陽極區域中，於上述陽極板之一個主面之一部分未設置上述多孔質部。 [發明效果]
根據本發明，可提供一種可容易形成陰極區域以及陽極區域之電容器元件。
以下，對本發明之電容器元件進行說明。 然而，本發明並不限定於以下之構成，可於不變更本發明之主旨之範圍內適當變更來應用。此外，將以下所記載之本發明之各個理想構成組合2個以上而成者亦為本發明。
以下所示之圖式為示意圖，其尺寸、縱橫比之比例尺等有著與實際之製品不同之情形。
[電容器元件] （第1實施方式） 本發明之第1實施方式之電容器元件中，以將相鄰之陰極區域分斷之方式設置有陽極區域。本發明之第1實施方式之電容器元件亦可包括2組以上之相鄰之陰極區域。於該情形時，只要以將至少1組相鄰之陰極區域分斷之方式來設置陽極區域即可。此外，本發明之第1實施方式之電容器元件由於包括複數個陰極區域，故而亦可稱為電容器陣列。
圖1A係示意性表示本發明之第1實施方式之電容器元件之一例之剖面圖。圖1B係沿著圖1A之B-B線之俯視圖。
圖1A所示之電容器元件1作為整體而具有片狀之形狀。電容器元件1於主面之俯視時包括陰極區域10以及陽極區域30。如圖1A所示，電容器元件1包括複數個陰極區域10（例如陰極區域10A及10B）。
電容器元件1中所包含之陰極區域10之個數若為2個以上，則並無特別限定。陰極區域10之大小及形狀等可分別相同，亦可一部分或者全部不同。
電容器元件1包括圖1B所示之陽極板21。電容器元件1於各個陰極區域10中包括：設置於包含閥作用金屬(Valve Metal)之陽極板21之至少一個主面之多孔質部21A、設置於多孔質部21A之表面之介電層22、以及設置於介電層22之表面且包含固體電解質層23A之陰極層23。於陰極區域10中，陽極板21例如包含：芯部21B、以及設置於芯部21B之至少一個主面之多孔質部21A。於陰極區域10中，陰極層23例如包括：設置於介電層22之表面之固體電解質層23A、以及設置於固體電解質層23A之表面之導電體層23B。
電容器元件1亦可進一步包括以覆蓋陰極區域10及陽極區域30之方式來設置之密封層11。
電容器元件1亦可進一步包括外部電極12及13。例如，第1外部電極12於陽極區域30中與陽極板21之芯部21B電性連接，第2外部電極13於陰極區域10中與陰極層23之導電體層23B電性連接。於電容器元件1包括密封層11之情形時，第1外部電極12及第2外部電極13設置於密封層11之外側。第1外部電極12與陽極板21之芯部21B連接之形態並無特別限定，可經由通孔（via hole）導體而連接，亦可經由穿通孔（through hole）導體來連接。同樣，第2外部電極13與陰極層23之導電體層23B連接之形態並無特別限定，可經由通孔導體來連接，亦可經由穿通孔導體來連接。
陰極區域10A及10B之構成較佳為分別相同。又，於電容器元件1包括密封層11之情形時，自密封層11之表面至構成各個陰極區域10之陽極板21為止之距離較佳為固定。
陽極區域30中，於陽極板21之一個主面之一部分未設置多孔質部21A。圖1A所示之例中，於相鄰之陰極區域10A及10B之間設置有陽極區域30。陽極區域30例如如圖1A所示，於厚度方向（圖1A中為上下方向）上不包含多孔質部21A，而僅包含陽極板21之芯部21B。
圖1B中，設置有多孔質部21A之部分相當於陰極區域10，並且未設置多孔質部21A且芯部21B露出之部分相當於陽極區域30。因此，圖1A所示之電容器元件1中，以將相鄰之陰極區域10分斷之方式設置有陽極區域30。換言之，複數個陰極區域10（例如陰極區域10A及10B）共有陽極區域30。
多孔質部21A例如可藉由對陽極板21之表面進行蝕刻處理而形成。因此，通常，多孔質部21A一致地設置於陽極板21之表面。另一方面，藉由對陽極板21之表面進行部分性蝕刻處理，可將未經蝕刻之部分作為陽極區域30來利用。
於如先前技術般，在一致地設置有多孔質部21A之陽極板21之表面，形成構成各個陰極區域10之陰極層23之情形時，必須利用某些方法將相鄰之陰極區域10之間之多孔質部21A去除，或者將多孔質部21A之細孔以絕緣材料等進行填充。因此，有著相鄰之陰極區域10之間隔增大、製造製程變得煩雜等問題。與此相對，若於厚度方向上不包含多孔質部21A而僅包含芯部21B的陽極區域30設置於陽極板21，則藉由在經由陽極區域30而於多孔質部21A不連續之區域中形成陰極層23，可容易將相鄰之陰極區域10分割。因此，可容易形成陰極區域10以及陽極區域30。
如圖1A所示，於陽極區域30中，較佳為設置有與陽極板21之芯部21B電性連接之外部電極（圖1A中為第1外部電極12）。
該情形時，於陽極區域30中，較佳為於芯部21B中之第1外部電極12電性連接之區域中不設置多孔質部21A。
於陽極區域30中，芯部21B亦可與第1外部電極12直接電性連接。或者於陽極區域30中，亦可於芯部21B與第1外部電極12之間介隔存在其他構件。例如於陽極區域30中，亦可對芯部21B與第1外部電極12之間的芯部21B側實施鍍敷處理。
陽極區域30例如如圖1A所示，可作為電容器元件1之陽極部分來利用。或者如後所述，可作為用以於陽極板21形成狹縫等之加工部分來利用。
圖1A所示之例中，陽極區域30設置於陰極區域10A與陰極區域10B之間。如上所述，圖1B中，設置有多孔質部21A之部分相當於陰極區域10，並且，未設置多孔質部21A且芯部21B露出之部分相當於陽極區域30。因此，如圖1B所示，陽極區域30亦可以自厚度方向來看，將構成陰極區域10A之陰極層23包圍之方式來設置。同樣，陽極區域30亦可以自厚度方向來看，將構成陰極區域10B之陰極層23包圍之方式來設置。
於構成陰極區域10A之陰極層23與構成陰極區域10B之陰極層23之間，較佳為未設置於厚度方向上包含多孔質部21A之區域。即，陽極區域30較佳為一致地設置於相鄰之陰極區域10之間。
如上所述，藉由對陽極板21之表面進行部分性蝕刻處理，可將構成陰極區域10之多孔質部21A及陽極區域30總括地形成。因此，陽極區域30較佳為與陰極區域10為一體。例如，陽極區域30較佳為與陰極區域10A為一體。尤其於構成陰極區域10A之陽極板21包含芯部21B之情形時，構成陽極區域30之芯部21B較佳為與構成陰極區域10A之芯部21B為一體。同樣，陽極區域30較佳為與陰極區域10B為一體。尤其於構成陰極區域10B之陽極板21包含芯部21B之情形時，構成陽極區域30之芯部21B較佳為與構成陰極區域10B之芯部21B為一體。
如圖1A所示之電容器元件1般，陽極區域30亦可設置至陰極區域10內之多孔質部21A之表面之位置。於該情形時，陽極區域30中，陽極板21之芯部21B引出至陰極區域10內之多孔質部21A之表面之位置，因此可提高陽極板21與第1外部電極12之連接之設計自由度。
圖2係示意性表示本發明之第1實施方式之電容器元件之另一例之剖面圖。
如圖2所示之電容器元件1A般，陽極區域30亦可設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更高之位置。於該情形時，陽極區域30較佳為設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面，高出多孔質部21A之總厚度之10%以上之位置。另一方面，陽極區域30較佳為設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面，高出多孔質部21A之總厚度之50%以下之位置。
為了於陰極區域10內之多孔質部21A之微細表面形成陰極層23之固體電解質層23A，多孔質部21A相對於固體電解質層23A中所包含之固體電解質的潤濕性必須為良好。構成陽極區域30之芯部21B由於具有與陰極區域10內之多孔質部21A類似之潤濕性，故而有著跨越相鄰之陰極區域10之間而形成固體電解質層23A之顧慮。因此，藉由使陰極區域10內之多孔質部21A之表面之位置低於陽極區域30，可抑制跨越陰極區域10之間而形成固體電解質層23A。
如後述之圖4所示之電容器元件1C般，陽極區域30亦可設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更低之位置。於該情形時，構成陽極區域30之芯部21B之厚度例如與陰極區域10內之芯部21B之厚度相等。
圖3係示意性表示於陽極區域中設置有絕緣層之電容器元件之一例之剖面圖。圖4係示意性表示於陽極區域中設置有絕緣層之電容器元件之另一例之剖面圖。
如圖3所示之電容器元件1B以及圖4所示之電容器元件1C般，陽極區域30中，亦可於陽極板21之至少一個主面設置絕緣層40。例如，亦可於構成陽極區域30之芯部21B之至少一個主面設置絕緣層40。
圖3所示之電容器元件1B中，陽極區域30可設置至陰極區域10內之多孔質部21A之表面之位置，亦可設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更高之位置。
圖4所示之電容器元件1C中，陽極區域30設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更低之位置。構成陽極區域30之芯部21B之厚度例如與構成陰極區域10之芯部21B之厚度相等。
如圖3及圖4所示，陽極區域30中，藉由在陽極板21之至少一個主面設置絕緣層40，可提高陽極板21與陰極層23之間之絕緣性。
陽極區域30中，較佳為於在陽極板21之至少一個主面設置有絕緣層40之情形時，絕緣層40之一部分進入至陰極區域10內之多孔質部21A之細孔中。例如，於相鄰之陰極區域10中的至少一個陰極區域10中，若以進入至陰極區域10內之多孔質部21A之細孔中之方式設置有絕緣層40，則藉由錨固效果（anchor effect），絕緣層40難以剝離。
圖5係示意性表示陰極區域中陽極板不包含芯部之電容器元件之一例之剖面圖。
如圖5所示之電容器元件1D般，於陰極區域10中，陽極板21亦可於厚度方向上不包含芯部21B，而僅包含多孔質部21A。圖5所示之例中，於全部之陰極區域10中，陽極板21僅包含多孔質部21A，但亦可於至少1個陰極區域10中，陽極板21僅包含多孔質部21A。由於在相鄰之陰極區域10之間設置僅包含強度比多孔質部21A高之芯部21B之陽極區域30，因此即便構成至少1個陰極區域10之陽極板21不包含芯部21B，亦可由陽極區域30來支持陰極區域10。因此，藉由使構成至少1個陰極區域10之陽極板21完全多孔質化，可提高每單位體積之容量密度。
圖5所示之電容器元件1D中，陽極區域30可設置至陰極區域10內之多孔質部21A之表面之位置，亦可設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更高之位置，亦可設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更低之位置。又，陽極區域30中，亦可於陽極板21之至少一個主面設置絕緣層40。
圖6係示意性表示於陽極區域中設置有穿通孔導體之電容器元件之一例之剖面圖。圖7係示意性表示於陽極區域中設置有穿通孔導體之電容器元件之另一例之剖面圖。
如圖6所示之電容器元件1E以及圖7所示之電容器元件1F般，以於厚度方向上貫通陽極區域30之方式形成貫通孔50，於厚度方向上延伸之穿通孔導體51亦可設置於貫通孔50之內部。
穿通孔導體51例如與陽極板21電性連接。穿通孔導體51例如與相鄰之陰極區域10A及10B之陽極板21電性連接。於該情形時，如圖6及圖7所示，於陽極區域30中，穿通孔導體51較佳為藉由在貫通孔50之內壁與陽極板21之芯部21B連接，而與相鄰之陰極區域10A及10B之陽極板21電性連接。
於在貫通孔50之內壁直接引出陽極板21之情形時，於貫通孔50之壁面露出多孔質部21A之情形時，必須利用毛細管現象，使穿通孔導體51不與陰極區域10之有效部連接。與此相對，如圖6及圖7所示，若以於厚度方向上貫通陽極區域30之方式形成貫通孔50，則於貫通孔50之壁面露出芯部21B，因此不存在穿通孔導體51與陰極區域10之有效部連接之顧慮。尤其，陽極區域30越厚，則越可提高連接可靠性。
圖6所示之電容器元件1E中，陽極區域30可設置至陰極區域10內之多孔質部21A之表面之位置，亦可設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更高之位置。又，陽極區域30中，亦可於陽極板21之至少一個主面設置絕緣層40。
圖7所示之電容器元件1F中，陽極區域30設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更低之位置。構成陽極區域30之芯部21B之厚度例如與陰極區域10內之芯部21B之厚度相等。又，亦可代替絕緣層40而填充密封層11。
圖8係示意性表示於陽極板設置有狹縫之電容器元件之一例之剖面圖。
如圖8所示之電容器元件1G般，陽極區域30中，亦可以於厚度方向上貫通陽極板21之方式形成狹縫60。藉由狹縫60，於相鄰之陰極區域10之間，陽極區域30被分斷。於相鄰之陰極區域10之間，陽極區域30可物理性分斷，亦可電性分斷。於狹縫60之內部，例如填充有密封層11。
圖8所示之電容器元件1G中，陽極區域30可設置至陰極區域10內之多孔質部21A之表面之位置，亦可設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更高之位置，亦可設置於較陰極區域10內之多孔質部21A之表面更低之位置。又，陽極區域30中，亦可於陽極板21之至少一個主面設置絕緣層40。於該情形時，例如亦可於狹縫60之內部填充絕緣層40。
陽極板21包含顯示出所謂閥作用之閥作用金屬。閥作用金屬例如可列舉：鋁、鉭、鈮、鈦、鋯等金屬單體，或者包含該等金屬之合金等。該等之中，較佳為鋁或者鋁合金。
陽極板21之形狀較佳為平板狀，更佳為箔狀。
陽極板21可於陰極區域10中包括：芯部21B、以及設置於芯部21B之至少一個主面之多孔質部21A，亦可於厚度方向上不包含芯部21B而僅包含多孔質部21A。於陰極區域10中陽極板21包含芯部21B之情形時，只要於至少一個主面包含多孔質部21A即可，亦可於兩個主面包含多孔質部21A。多孔質部21A較佳為形成於陽極板21之至少表面之蝕刻層。
蝕刻處理前之陽極板21之厚度較佳為60 μm以上、200 μm以下。陰極區域10中，於蝕刻處理後未被蝕刻之芯部21B之厚度，即，陽極區域30以外之芯部21B之厚度較佳為15 μm以上、70 μm以下。陰極區域10中，多孔質部21A之厚度係根據所要求之耐電壓、靜電電容來設計，但根據芯部21B之兩側之多孔質部21A，較佳為10 μm以上、180 μm以下。如上所述，陰極區域10中，陽極板21亦可僅包含多孔質部21A。
多孔質部21A之孔徑較佳為10 nm以上、600 nm以下。此外，所謂多孔質部21A之孔徑，意指利用水銀測孔儀來測定之中值粒徑D50。多孔質部21A之孔徑例如可藉由調整蝕刻中之各種條件來控制。
介電層22設置於多孔質部21A之表面。介電層22反映出多孔質部21A之表面狀態而成為多孔質，具有微細之凹凸狀之表面形狀。介電層22較佳為包含上述閥作用金屬之氧化皮膜。例如，於使用鋁箔來作為陽極板21之情形時，藉由在包含己二酸銨等之水溶液中對鋁箔之表面進行陽極氧化處理（亦稱為化學處理），可形成包含氧化皮膜之介電層。
介電層22之厚度係根據所要求之耐電壓、靜電電容而設計，較佳為10 nm以上、100 nm以下。
介電層22可設置於陽極區域30之表面，亦可不設置。
陰極層23設置於介電層22之表面。陰極層23包括設置於介電層22之表面之固體電解質層23A。陰極層23較佳為進一步包括設置於固體電解質層23A之表面之導電體層23B。
構成固體電解質層23A之材料例如可列舉：聚吡咯類、聚噻吩類、聚苯胺類等導電性高分子等。該等之中，較佳為聚噻吩類，特佳為稱為PEDOT（poly(3,4-ethylene dioxythiophene），聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)。又，上述導電性高分子亦可包含聚苯乙烯磺酸（polystyrene sulfonic acid，PSS）等摻雜物。此外，固體電解質層23A較佳為包括：將介電層22之細孔（凹部）加以填充之內層、以及被覆介電層22之外層。
自多孔質部21A之表面起之固體電解質層23A之厚度較佳為2 μm以上、20 μm以下。
固體電解質層23A例如利用以下方法來形成：使用包含3,4-伸乙基二氧噻吩等單體之處理液，於介電層22之表面形成聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)等聚合膜之方法；或將聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)等聚合物之分散液塗佈於介電層22之表面並使其乾燥之方法等。
固體電解質層23A可藉由利用海綿轉印、網版印刷、分配器塗佈、噴墨印刷等方法，將上述處理液或者分散液塗佈於介電層22上而形成於預定之區域。
導電體層23B包含導電性樹脂層以及金屬層中之至少1層。導電體層23B可僅為導電性樹脂層，亦可僅為金屬層。導電體層23B較佳為被覆固體電解質層23A之整個面。
導電性樹脂層例如可列舉：包含從由銀填料、銅填料、鎳填料及碳填料所組成之群中選出的至少1種導電性填料的導電性黏接劑層等。
金屬層例如可列舉金屬鍍敷膜、金屬箔等。金屬層較佳為包含從由鎳、銅、銀以及將該等金屬作為主成分之合金所組成之群中選出的至少一種金屬。此外，所謂「主成分」，係指重量比例最大之元素成分。
導電體層23B例如包括：設置於固體電解質層23A之表面之碳層、以及設置於碳層之表面之銅層。
碳層係為了將固體電解質層23A與銅層進行電性及機械性連接而設置。碳層可藉由利用海綿轉印、網版印刷、分配器塗佈、噴墨印刷等方法，將碳糊塗佈於固體電解質層23A上而形成於預定之區域。此外，碳層較佳為於乾燥前之具有黏性之狀態下，積層下一步驟之銅層。碳層之厚度較佳為2 μm以上、20 μm以下。
銅層可藉由利用海綿轉印、網版印刷、噴射塗佈、分配器塗佈、噴墨印刷等方法，將銅糊印刷於碳層上而形成。銅層之厚度較佳為2 μm以上、20 μm以下。
電容器元件1等中所包含之構成複數個陰極區域10之陰極層23可配置為直線狀，亦可配置為平面狀。陰極層23可規則性配置，亦可不規則地配置。自厚度方向來看之陰極層23之大小及平面形狀等可分別相同，亦可一部分或者全部不同。亦可包含自厚度方向來看之面積不同之2種以上之陰極層23。
於電容器元件1等中，亦可包含自厚度方向來看之平面形狀不為矩形之陰極層23。本說明書中，所謂「矩形」，意指正方形或者長方形。因此，例如亦可包含平面形狀為矩形以外之四角形、三角形、五角形、六角形等多角形或包含曲線部之形狀、圓形、橢圓形等之陰極層23。於該情形時，亦可包含平面形狀不同之2種以上之陰極層23。又，除了平面形狀不為矩形之陰極層23以外，可包含、亦可不包含平面形狀為矩形之陰極層23。
於電容器元件1等包括密封層11之情形時，密封層11係以將構成各個陰極區域10之陰極層23覆蓋之方式來設置。密封層11可以自陽極板21之兩個主面側來覆蓋之方式設置，亦可以自任意一個主面側來覆蓋之方式設置。
於電容器元件1等包括密封層11之情形時，可於狹縫60中填充密封層11。藉由密封層11，於相鄰之陰極區域10之間，陽極板21被確實地分斷。
密封層11較佳為由樹脂構成。構成密封層11之樹脂例如可列舉環氧樹脂、酚樹脂等。進一步地，密封層11較佳為包含填料。密封層11中所包含之填料例如可列舉：二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、金屬粒子等無機填料。
密封層11可僅由1層構成，亦可包括2層以上。於密封層11包括2層以上之情形時，構成各密封層之材料可分別相同，亦可不同。
於陰極區域10與密封層11之間、或者陽極區域30與密封層11之間，例如可設置應力緩和層、防濕膜等層。
絕緣層40較佳為由樹脂構成。構成絕緣層40之樹脂例如可列舉：聚苯基碸樹脂、聚醚碸樹脂、氰酸酯樹脂、氟樹脂（四氟乙烯、四氟乙烯・全氟烷基乙烯醚共聚物等）、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、環氧樹脂、以及該等之衍生物或者前驅物等絕緣性樹脂。
絕緣層40可由與密封層11相同之樹脂構成。若與密封層11不同，於絕緣層40中包含無機填料，則有著對電容器元件之有效部造成不良影響之顧慮，因此絕緣層40較佳為由樹脂單獨之系組成。
絕緣層40例如可藉由利用海綿轉印、網版印刷、分配器塗佈、噴墨印刷等方法，將包含絕緣性樹脂之組成物等之遮罩材塗佈於構成陽極區域30之芯部21B上而形成。
絕緣層40可設置於多孔質部21A之表面，亦可不設置。
於在陽極區域30中形成貫通孔50之情形時，自厚度方向來看之貫通孔50之剖面形狀並無特別限定，例如可列舉四角形等多角形、圓形、橢圓形等。此外，所謂孔徑，於剖面形狀為圓形之情形時係指直徑，於圓形以外之情形時係指通過剖面之中心之最大長度。貫通孔50亦可具有孔徑於厚度方向上減小之錐狀。
設置於貫通孔50之內部之穿通孔導體51只要設置於貫通孔50之至少內壁面即可。貫通孔50之內壁面藉由銅、金或銀等低電阻之金屬而金屬化。就加工之容易度而言，例如可藉由無電解鍍銅、電解鍍銅而金屬化。此外，關於穿通孔導體51之金屬化，並不限定於僅將貫通孔50之內壁面進行金屬化之情形，亦可將金屬或金屬與樹脂之複合材料等填充於貫通孔50中。
穿通孔導體51被分類為：A.電容器之陽極用、B.電容器之陰極及接地用、C. I/O線用。A.電容器之陽極用之穿通孔導體51係與陽極板21電性連接，B.電容器之陰極以及接地用之穿通孔導體51係與陰極層23電性連接，C. I/O線用之穿通孔導體51不與陽極板21以及陰極層23中之任一者電性連接。
A.電容器之陽極用之穿通孔導體51可於貫通孔50與穿通孔導體51之間填充絕緣材料，亦可不填充。B.電容器之陰極以及接地用之穿通孔導體51、以及C. I/O線用之穿通孔導體51係於貫通孔50與穿通孔導體51之間填充絕緣材料。
不論穿通孔導體51之有無，穿通孔導體51以外之穿通孔導體亦可設置於陽極區域30以外之區域。例如，亦可以於厚度方向上貫通陰極層23之方式來設置穿通孔導體。
陽極區域30中，於在陽極板21形成狹縫60之情形時，狹縫60之寬度並無特別限定，但較佳為15 μm以上，更佳為30 μm以上，尤佳為50 μm以上。另一方面，狹縫60之寬度較佳為500 μm以下，更佳為200 μm以下，尤佳為150 μm以下。
狹縫60之至少一部分亦可以不架設於電容器元件1等之整體上之方式來配置。於該情形時，亦可於狹縫60之延伸上配置至少1個陰極層23。
狹縫60亦可具有寬度於厚度方向上減小之錐狀。
本發明之第1實施方式之電容器元件中，於包含2組以上之相鄰之陰極區域之情形時，可於相鄰之陰極區域之間設置電性連接有陽極板之陽極區域，亦可於相鄰之陰極區域之間設置陽極板被電性分斷之陽極區域。又，只要於至少1組之相鄰之陰極區域之間設置陽極區域，則亦可於相鄰之陰極區域之間存在未設置陽極區域之部位。
本發明之第1實施方式之電容器元件較佳為以如下方式來製造。
首先，對陽極板21之表面進行部分性蝕刻處理。
圖9係示意性表示部分性地進行蝕刻處理之陽極板之一例之俯視圖。圖10係示意性表示部分性地進行蝕刻處理之陽極板之一例之剖面圖。此外，圖10係沿著圖9所示之陽極板之X-X線之剖面圖。
例如，於陽極板21之表面形成將與陽極區域30（參照圖1A）對應之部位覆蓋之抗蝕層（未圖示），來進行蝕刻處理。藉此，如圖9及圖10所示，於陽極板21之至少一個主面，部分性地形成多孔質部21A。另一方面，由抗蝕層所覆蓋之部位於厚度方向上不包含多孔質部21A，而僅包含芯部21B。
於蝕刻處理時，藉由調整蝕刻量，可調整多孔質部21A之表面之位置之高度。未由抗蝕層覆蓋而形成多孔質部21A之部位可殘留芯部21B，亦可於厚度方向上不殘留芯部21B，而僅形成多孔質部21A。
其次，於多孔質部21A之表面形成介電層22。
圖11係示意性表示形成有介電層之陽極板之一例之剖面圖。
例如，於使用鋁箔來作為陽極板21之情形時，於包含己二酸銨等之水溶液中進行陽極氧化處理。藉此，如圖11所示，於多孔質部21A之表面形成包含氧化皮膜之介電層22。此外，可於將蝕刻處理時所形成之抗蝕層去除後進行陽極氧化處理，亦可於殘留抗蝕層之狀態下進行陽極氧化處理。
接著，於介電層22之表面形成陰極層23。
圖12係示意性表示形成有陰極層之陽極板之一例之剖面圖。
如圖12所示，於多孔質部21A上之介電層22之表面形成固體電解質層23A。進一步地，較佳為於固體電解質層23A之表面形成導電體層23B。藉此，於多孔質部21A上之介電層22之表面形成陰極層23。
藉由以上，形成陰極區域10（例如陰極區域10A及10B），其包括：設置於陽極板21之至少一個主面之多孔質部21A、設置於多孔質部21A之表面之介電層22、以及設置於介電層22之表面之陰極層23。進一步地，於相鄰之陰極區域10之間形成陽極區域30。於圖9～圖12所示之例中，陽極區域30係以自厚度方向來看，將各個構成陰極區域10之陰極層23包圍之方式來設置。
陽極區域30中，亦可於陽極板21之至少一個主面形成絕緣層40。
然後，亦可以將陰極區域10以及陽極區域30覆蓋之方式來形成密封層11。例如，藉由以沖壓加工來設置絕緣材料，可以自陽極板21之兩個主面側或者任意一個主面側來覆蓋之方式形成密封層11。
視需要，以於厚度方向上貫通陽極區域30之方式形成貫通孔50後，亦可將於厚度方向上延伸之穿通孔導體51形成於貫通孔50之內部。作為形成貫通孔50之方法，例如可列舉：雷射加工、切割加工等方法。
或者，於陽極區域30中，亦可以於厚度方向上貫通陽極板21之方式來形成狹縫60。形成狹縫60之方法例如可列舉雷射加工、切割加工等方法。
藉由以上，可製造本發明之第1實施方式之電容器元件。
（第2實施方式） 本發明之第2實施方式之電容器元件中，於陰極區域之內部設置有陽極區域。本發明之第2實施方式之電容器元件亦可包括複數個陰極區域。於該情形時，只要於至少1個陰極區域之內部設置陽極區域即可。
圖13A係示意性表示本發明之第2實施方式之電容器元件之一例之剖面圖。圖13B係沿著圖13A之B-B線之俯視圖。
圖13A所示之電容器元件2整體具有片狀之形狀。電容器元件2於主面之俯視時包括陰極區域10以及陽極區域30。圖13A所示之例中，電容器元件2包括1個陰極區域10。
電容器元件2包括圖13B所示之陽極板21。電容器元件2於陰極區域10中包括：設置於包含閥作用金屬之陽極板21之至少一個主面的多孔質部21A、設置於多孔質部21A之表面之介電層22、以及設置於介電層22之表面且包含固體電解質層23A之陰極層23。陰極區域10中，陽極板21例如包括：芯部21B、以及設置於芯部21B之至少一個主面之多孔質部21A。陰極區域10中，陰極層23例如包括：設置於介電層22之表面之固體電解質層23A、以及設置於固體電解質層23A之表面之導電體層23B。
電容器元件2亦可進一步包括密封層11，其以覆蓋陰極區域10以及陽極區域30之方式來設置。
電容器元件2亦可進一步包括外部電極12及13。例如，第1外部電極12於陽極區域30中與陽極板21之芯部21B電性連接，第2外部電極13於陰極區域10中與陰極層23之導電體層23B電性連接。於電容器元件1包括密封層11之情形時，第1外部電極12及第2外部電極13設置於密封層11之外側。
陽極區域30中，於陽極板21之一個主面之一部分未設置多孔質部21A。陽極區域30例如如圖13A所示，於厚度方向（圖13A之為上下方向）上不包含多孔質部21A，而僅包含陽極板21之芯部21B。
圖13B中，設置有多孔質部21A之部分相當於陰極區域10，並且未設置多孔質部21A且芯部21B露出之部分相當於陽極區域30。因此，圖13A所示之電容器元件2中，於陰極區域10之內部設置有陽極區域30。
如圖13A及圖13B所示，較佳為以於厚度方向上貫通陽極區域30之方式形成貫通孔50，且於厚度方向上延伸之穿通孔導體51設置於貫通孔50之內部。
穿通孔導體51例如與陽極板21電性連接。於該情形時，如圖13A所示，於陽極區域30中，穿通孔導體51較佳為藉由在貫通孔50之內壁與陽極板21之芯部21B連接，而與陰極區域10之陽極板21電性連接。
圖14A係示意性表示本發明之第2實施方式之電容器元件之另一例之剖面圖。圖14B係沿著圖14A之B-B線之俯視圖。
圖14A所示之電容器元件2A中，與圖13A所示之電容器元件2同樣，於陰極區域10之內部設置有陽極區域30。
如圖14A及圖14B所示，較佳為以於厚度方向上貫通陽極區域30之方式形成貫通孔50，且於厚度方向上延伸之穿通孔導體51及52設置於貫通孔50之內部。
穿通孔導體51例如與陽極板21電性連接。於該情形時，如圖14A所示，陽極區域30中，穿通孔導體51較佳為藉由在貫通孔50之內壁與陽極板21之芯部21B連接，而與陰極區域10之陽極板21電性連接。
穿通孔導體52例如不與陽極板21電性連接。於該情形時，穿通孔導體52可與陰極層23電性連接，亦可不與陰極層23電性連接。於穿通孔導體52與貫通孔50之間，較佳為填充有密封層11等絕緣材料。
圖14A所示之電容器元件2A中，可提高電極設計之自由度。
圖15係示意性表示本發明之第2實施方式之電容器元件中之穿通孔導體之配置之變形例之俯視圖。
圖15所示之例中，以於厚度方向上將設置於陰極區域10之內部之陽極區域30貫通之方式形成貫通孔50，且於厚度方向上延伸之複數個穿通孔導體51以及複數個穿通孔導體52設置於貫通孔50之內部。
如圖15所示，於陰極區域10之內部，將與陽極板21電性連接之穿通孔導體51以及不與陽極板21電性連接之穿通孔導體52作為1組之單元亦可存在複數組（較佳為偶數組）。於該情形時，於陰極區域10之內部，較佳為存在相同數目之穿通孔導體51與穿通孔導體52。
（其他實施方式） 本發明之電容器元件並不限定於上述實施方式，關於電容器元件之構成、製造條件等，可於本發明之範圍內加以各種應用、變形。
例如，於電容器元件包括複數個陰極區域之情形時，亦可如第1實施方式中所說明，以將相鄰之陰極區域分斷之方式來設置陽極區域，且如第2實施方式中所說明，於陰極區域之內部設置有陽極區域。
[複合電子組件] 本發明之電容器元件可適合用作複合電子組件之構成材料。如上所述之複合電子組件例如包括：本發明之電容器元件；外部電極，設置於上述電容器元件之外側（較佳為上述電容器元件之密封層之外側），且與上述電容器元件之陽極板及陰極層分別電性連接；以及電子組件，與上述外部電極連接。
複合電子組件中，與外部電極連接之電子組件可為被動元件，亦可為主動元件。可為被動元件及主動元件之兩者與外部電極連接，亦可為被動元件及主動元件中之任一者與外部電極連接。又，亦可為被動元件及主動元件之複合體與外部電極連接。
被動元件例如可列舉電感器等。主動元件可列舉：記憶體、GPU（Graphical Processing Unit，圖形處理器）、CPU（Central Processing Unit，中央處理器）、MPU（Micro Processing Unit，微處理器）、PMIC（Power Management IC，電源管理晶片）等。
本發明之電容器元件整體具有片狀之形狀。因此，複合電子組件中，可將電容器元件如安裝基板般來進行處理，可於電容器元件上安裝電子組件。進一步地，藉由將安裝於電容器元件之電子組件之形狀設為片狀，亦可經由在厚度方向上貫通各電子組件之穿通孔導體，而將電容器元件與電子組件於厚度方向上連接。其結果為，可將主動元件及被動元件構成為總括之模組。
例如，於包含半導體主動元件之電壓調節器、與被供給經轉換之直流電壓之負荷之間，電性連接本發明之電容器元件，可形成開關調節器。
複合電子組件中，亦可於進一步布置有複數個本發明之電容器元件的電容器矩陣片材中之任意一個面形成電路層後，與被動元件或者主動元件連接。
又，亦可於預先設置於基板之空腔部中配置本發明之電容器元件，以樹脂填埋後，於該樹脂上形成電路層。亦可於同一基板之其他空腔部中搭載其他電子組件（被動元件或者主動元件）。
或者，亦可將本發明之電容器元件安裝於晶圓或者玻璃等平滑之載體上，形成包含樹脂之外層部後，形成電路層，然後與被動元件或者主動元件連接。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、2、2A:電容器元件 10、10A、10B:陰極區域 11:密封層 12:第1外部電極（外部電極） 13:第2外部電極（外部電極） 21:陽極板 21A:多孔質部 21B:芯部 22:介電層 23:陰極層 23A:固體電解質層 23B:導電體層 30:陽極區域 40:絕緣層 50:貫通孔 51、52:穿通孔導體 60:狹縫
[圖1A]係示意性表示本發明之第1實施方式之電容器元件之一例之剖面圖。 [圖1B]係沿著圖1A之B-B線之俯視圖。 [圖2]係示意性表示本發明之第1實施方式之電容器元件之另一例之剖面圖。 [圖3]係示意性表示於陽極區域中設置有絕緣層之電容器元件之一例之剖面圖。 [圖4]係示意性表示於陽極區域中設置有絕緣層之電容器元件之另一例之剖面圖。 [圖5]係示意性表示於陰極區域中陽極板不包含芯部之電容器元件之一例之剖面圖。 [圖6]係示意性表示於陽極區域中設置有穿通孔導體之電容器元件之一例之剖面圖。 [圖7]係示意性表示於陽極區域中設置有穿通孔導體之電容器元件之另一例之剖面圖。 [圖8]係示意性表示於陽極板上設置有狹縫之電容器元件之一例之剖面圖。 [圖9]係示意性表示部分性地進行蝕刻處理之陽極板之一例之俯視圖。 [圖10]係示意性表示部分性地進行蝕刻處理之陽極板之一例之剖面圖。 [圖11]係示意性表示形成有介電層之陽極板之一例之剖面圖。 [圖12]係示意性表示形成有陰極層之陽極板之一例之剖面圖。 [圖13A]係示意性表示本發明之第2實施方式之電容器元件之一例之剖面圖。 [圖13B]係沿著圖13A之B-B線之俯視圖。 [圖14A]係示意性表示本發明之第2實施方式之電容器元件之另一例之剖面圖。 [圖14B]係沿著圖14A之B-B線之俯視圖。 [圖15]係示意性表示本發明之第2實施方式之電容器元件中之穿通孔導體之配置之變形例之俯視圖。
1:電容器元件
10、10A、10B:陰極區域
11:密封層
12:第1外部電極(外部電極)
13:第2外部電極(外部電極)
21:陽極板
21A:多孔質部
21B:芯部
22:介電層
23:陰極層
23A:固體電解質層
23B:導電體層
30:陽極區域

Claims (13)

  1. 一種電容器元件，其係於主面之俯視時包括陰極區域及陽極區域且包括陽極板者；於上述陰極區域中包括：設置於包含閥作用金屬之上述陽極板之至少一個主面之多孔質部、設置於上述多孔質部之表面之介電層、以及設置於上述介電層之表面且包含固體電解質層之陰極層；於上述陽極區域中，於上述陽極板之一個主面之一部分未設置上述多孔質部；於上述陽極區域中，於厚度方向觀察時，上述陽極板的芯部具有上述陰極區域內的上述多孔質部之表面的位置以上的高度。
  2. 如請求項1之電容器元件，其中，於上述陽極區域中，設置有與上述陽極板之上述芯部電性連接之外部電極。
  3. 如請求項2之電容器元件，其中，於上述陽極區域中，於上述芯部中的上述外部電極電性連接之區域未設置上述多孔質部。
  4. 如請求項2或3之電容器元件，其中，於上述陽極區域中，上述芯部與上述外部電極直接電性連接。
  5. 如請求項1至3中任一項之電容器元件，其中，上述陽極區域設置於較上述陰極區域內之上述多孔質部之表面更高之位置。
  6. 如請求項1至3中任一項之電容器元件，其中，上述陽極區域設置於較上述陰極區域內之上述多孔質部之表面高出上述多孔質部之總厚度之10%以上之位置。
  7. 如請求項1至3中任一項之電容器元件，其中 於上述陰極區域中，上述陽極板包括：芯部、以及設置於上述芯部之至少一個主面之上述多孔質部。
  8. 如請求項1至3中任一項之電容器元件，其中，於上述陰極區域中，上述陽極板於厚度方向上不包含芯部，僅包含上述多孔質部。
  9. 如請求項1至3中任一項之電容器元件，其中，於上述陽極區域中，於上述陽極板之至少一個主面設置有絕緣層。
  10. 如請求項9之電容器元件，其中，上述絕緣層之一部分進入至上述陰極區域內之上述多孔質部之細孔中。
  11. 如請求項1至3中任一項之電容器元件，其中，以於厚度方向上貫通上述陽極區域之方式形成貫通孔，並且於上述厚度方向上延伸之穿通孔導體設置於上述貫通孔之內部。
  12. 如請求項11之電容器元件，其中，於上述陽極區域中，上述穿通孔導體藉由在上述貫通孔之內壁與上述陽極板之芯部連接，而與上述陽極板電性連接。
  13. 如請求項1至3中任一項之電容器元件，其中，於上述陽極區域中，以於厚度方向上貫通上述陽極板之方式形成有狹縫。
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