WO2012002083A1 - コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2012002083A1
WO2012002083A1 PCT/JP2011/062048 JP2011062048W WO2012002083A1 WO 2012002083 A1 WO2012002083 A1 WO 2012002083A1 JP 2011062048 W JP2011062048 W JP 2011062048W WO 2012002083 A1 WO2012002083 A1 WO 2012002083A1
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WO
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capacitor
electrode
electrodes
external
dielectric layer
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PCT/JP2011/062048
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秀俊 増田
謙一 太田
Original Assignee
太陽誘電株式会社
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    • H01G4/30—Stacked capacitors
    • H01G4/302—Stacked capacitors obtained by injection of metal in cavities formed in a ceramic body

Definitions

  • the present invention relates to a capacitor and a manufacturing method thereof, and more specifically, to a capacitor with improved capacity and breakdown voltage resistance and a manufacturing method thereof.
  • the ceramic laminate 900 includes an extraction electrode 910 connected to the external electrode 920 and an extraction electrode 912 formed in the same layer as the extraction electrode 910 and connected to the external electrode 920. In other layers, extraction electrodes similar to the extraction electrodes 910 and 912 are formed.
  • a floating electrode 930 is formed between the layer on which the extraction electrodes 910 and 912 are formed and the layer located below the layer.
  • a unit capacitor unit 940 is formed by the floating electrode 930 and the extraction electrode 910
  • a unit capacitor unit 942 is formed by the floating electrode 930 and the extraction electrode 912.
  • the unit capacitor unit 940 and the unit capacitor unit 942 are connected in series between the external electrode 920 and the external electrode 922.
  • a floating electrode similar to the floating electrode 930 is also formed between the other layers.
  • multilayer capacitors formed by a plurality of extraction electrodes and a plurality of floating electrodes are connected in series between the external electrodes.
  • the ceramic laminate 900 is said to be able to improve pressure resistance while suppressing the occurrence of surface leakage.
  • the ceramic laminated body 900 described in Patent Document 1 there are portions where the number of stacked electrodes is different when viewed in the electrode stacking direction (vertical direction in FIG. 4). For example, in the center of the element, there are only five layers of floating electrodes 930 and no extraction electrodes. In the vicinity of the external electrodes 920 and 922, there are only four layers of extraction electrodes. In regions other than these, there are both four layers of extraction electrodes and five layers of floating electrodes 930. For this reason, the thickness of the ceramic laminated body 900 changes with parts, and, thereby, the distribution of the stress which generate
  • Al electrolytic capacitors and multilayer ceramic capacitors are widely used.
  • an Al electrolytic capacitor there is a problem of liquid leakage because an electrolytic solution is used.
  • firing is required, and there is a problem that heat shrinkage occurs between the electrode and the dielectric in the firing process.
  • a capacitor using porous Al 2 O 3 has been proposed as a technique for dealing with these problems (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-88034).
  • the present inventors have found that by using such a porous type capacitor, there is a possibility that problems such as the occurrence of cracks in the multilayer type capacitor described above may be improved.
  • a capacitor capable of improving the capacitance value without sacrificing the breakdown voltage, a manufacturing method thereof, and the breakdown voltage can be improved without sacrificing the capacitance value. Possible capacitors and methods of manufacturing the same are provided.
  • a capacitor according to an embodiment of the present invention has a first main surface and a second main surface formed substantially parallel to each other, and is formed so as to be substantially orthogonal to the first and second main surfaces.
  • a dielectric layer having a plurality of holes, a plurality of columnar electrodes formed by filling the plurality of holes with a conductor, and a plurality of columnar electrodes on the first main surface of the dielectric layer.
  • a first external electrode formed to be electrically connected to a part of the columnar electrodes, and the second external surface of the dielectric layer are electrically connected to the first external electrode among the plurality of columnar electrodes.
  • a second external electrode formed so as to be electrically connected to a non-conductive one, and at least one of the first or second external electrodes is composed of a plurality of conductor units electrically isolated from each other.
  • a capacitor manufacturing method includes a step of preparing a valve metal base material having a first main surface and a second main surface formed substantially parallel to each other, and the base material as an anode. Oxidizing and forming a dielectric layer having a plurality of holes substantially orthogonal to the first and second main surfaces; filling the plurality of holes in the dielectric layer with a conductor; Forming a columnar electrode; forming a first external electrode in conduction with a part of the plurality of columnar electrodes on the first main surface; and forming the first main electrode on the second main surface, Forming a second external electrode that is electrically connected to the first external electrode and the non-conductive columnar electrode among a plurality of columnar electrodes, and at least one of the first or second external electrode, They are formed so as to be electrically isolated from each other.
  • a capacitor capable of improving a capacitance value while maintaining a necessary breakdown voltage, a manufacturing method thereof, and a dielectric breakdown voltage can be improved while maintaining a necessary capacitance value. Possible capacitors and methods of manufacturing the same are provided.
  • FIG. 1 shows a capacitor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (A) is a cross-sectional view showing a multilayer structure of the capacitor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (B) is FIG. 1 (A).
  • FIG. 1C is a schematic view of a section of FIG. 1B cut along the line # A- # A as seen from the direction of the arrow.
  • FIG. 2 shows a capacitor according to another embodiment of the present invention.
  • 2A is a cross-sectional view showing a multilayer structure of the capacitor
  • FIG. 2B is an enlarged perspective view of a part of FIG. 2A
  • FIG. FIG. 6 is a schematic view of a cross section cut along a line B- # B as seen from the direction of an arrow.
  • FIG. 1 shows a capacitor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 (A) is a cross-sectional view showing a multilayer structure of the capacitor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a capacitor of a comparative example.
  • 3A is a cross-sectional view showing a laminated structure of a capacitor of a comparative example
  • FIG. 3B is an enlarged perspective view of a part of FIG. 3A
  • FIG. 3C is FIG. ) Is a schematic view of a cross section taken along line # C- # C as seen from the direction of the arrow.
  • It is sectional drawing which shows an example of background art.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a multilayer structure of a capacitor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is an enlarged perspective view of a part of FIG. 1A
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of FIG. 1B cut along the line # A- # A as seen from the direction of the arrow.
  • a capacitor 10 according to an embodiment of the present invention includes a capacitor element 12 as shown in FIG.
  • the capacitor element 12 includes a dielectric layer 14 made of a substantially rectangular parallelepiped or substantially sheet-like porous body in which a large number of holes are formed substantially in parallel by metal anodic oxidation. As shown in FIG.
  • the dielectric layer 14 has a large number of cells formed by anodizing a base material such as a valve metal.
  • Each cell has a bottomed cylindrical shape, a hole extending in the thickness direction of the base material, a side wall made of an oxide of the base material surrounding the hole, and a bottom portion made of the oxide of the base material ( Also called a barrier layer).
  • the surface of the base material is selectively dissolved by the action of an acid, and the holes grow in the thickness direction of the base material by the action of an applied voltage.
  • the oxide film according to an applied voltage is formed in a bottom part. In this way, a plurality of cells made of valve metal oxide and having a bottomed cylindrical shape are formed on the substrate.
  • Each cell has a substantially hexagonal shape in plan view, but in FIG. 1C, the shape of each cell in plan view is shown in a substantially circular shape in order to simply illustrate the size and arrangement of the cells.
  • a large number of holes formed in the dielectric layer 14 are filled with a conductor, and a large number of columnar electrodes 16 are formed by the conductor.
  • the columnar electrodes 16 are randomly assigned to a positive electrode and a negative electrode, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-88034 described above. The contents described in JP 2009-88034 A are incorporated herein by reference in their entirety.
  • the columnar electrode 16 is formed so as to be substantially orthogonal to one main surface 14A of the dielectric layer 14.
  • a first external electrode 18 is formed on the main surface 14A.
  • the first external electrode 18 is electrically connected to some of the many columnar electrodes 16.
  • the columnar electrode 16 that is electrically connected to the first external electrode 18 functions as a negative electrode.
  • Second external electrodes 20A and 20B are formed on the other main surface 14B of the dielectric layer 14.
  • the second external electrodes 20 ⁇ / b> A and 20 ⁇ / b> B are electrically connected to the non-conducting one of the columnar electrodes 16 with the first external electrode 18.
  • the columnar electrode 16 that is electrically connected to the second external electrodes 20A and 20B functions as a positive electrode.
  • the columnar electrode 16 and the second external electrodes 20A, 20B are insulated by an insulating cap 24, and the remaining columnar electrode 16 (for example, one that functions as a positive electrode).
  • the first external electrode 18 is insulated by an insulating cap 22.
  • the second external electrodes 20A and 20B are formed on the dielectric layer main surface 14B so as to be electrically isolated from each other. As a result, the capacitor 10 has a capacitance generating portion 2 in an equivalent circuit manner.
  • the structure is connected in series to the stage.
  • the second external electrodes 20A and 20B are connected to the external terminals 26 and 28, respectively.
  • the first external electrode 18 is covered with a protective layer 30, and the second external electrodes 20A and 20B are covered with a protective layer 32 except for portions where the external terminals 26 and 28 are provided.
  • an oxide of valve metal Al, Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Zn, W, Sb, etc.
  • the external electrodes 18, 20A, 20B and the external terminals 26, 28 are made of, for example, metals such as Cu, Ni, Cr, Ag, Au, Pd, Fe, Sn, Pb, Pt, Ir, Rh, Ru, Al, solder, And / or a laminate of these metals and solder.
  • a metal that can be plated such as Cu, Ni, Co, Cr, Ag, Au, Pd, Fe, Sn, Pb, and Pt, and / or an alloy thereof is used.
  • the insulating caps 22 and 24 are, for example, valve metal oxides such as Al, Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Zn, W, and Sb, air gaps, electrodeposition resins such as polyimide, epoxy, and acrylic, and electrodeposition. It consists of TiO 2 or electrodeposited SiO 2 .
  • the protective layers 30 and 32 are made of, for example, SiO 2 , SiN, resin, or metal oxide.
  • the distance between the first external electrode 18 and the second external electrodes 20A, 20B is, for example, several hundred nm to several hundred ⁇ m, and the first external electrode 18 and the second external electrode 20A. 20B is, for example, several tens of nm to several ⁇ m.
  • the columnar electrodes 16 are formed so that the diameter thereof is, for example, several tens nm to several hundreds nm, the length thereof is, for example, several hundreds nm to several hundreds of ⁇ m, and the interval between adjacent columnar electrodes 16 is, for example, about several tens nm to several hundreds nm.
  • the insulating caps 22 and 24 are formed to have a thickness of, for example, several tens of nanometers to several tens of micrometers, and the protective layers 30 and 32 are formed to have a thickness of, for example, several tens of nanometers to several tens of micrometers.
  • a base material 50 made of a valve metal such as Al, Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Zn, W, Sb is prepared.
  • the first hole 52 having a desired depth (length) is formed into the metal substrate.
  • a plurality are formed in the thickness direction of 50.
  • a part of the first hole 52 is formed by subjecting the equipment 50 to an anodic oxidation treatment using a larger applied voltage than when the first hole 52 is formed.
  • a second hole 56 is formed on the bottom surface of the substrate, and the base material 50 is oxidized except for a part of the region near the bottom surface. Since the pitch of holes (interval between holes) generated by anodization is proportional to the voltage, the second hole 56 is formed not in all of the first holes 52 but in a part thereof.
  • the dielectric layer 14 is composed of an oxide of the valve metal obtained by the first stage and second stage anodization.
  • the first-stage anodizing treatment shown in FIG. 5B is performed under the conditions that, in one embodiment, the applied voltage is several volts to several hundred volts and the treatment time is several minutes to several days.
  • the second stage anodizing treatment shown in FIG. 5C is performed under the condition that the voltage value is several times that of the first stage and the treatment time is several minutes to several tens of minutes. For example, if the applied voltage at the first stage is 20 V, the pitch of the first holes 52 is about 50 nm, and if the applied voltage at the second stage is 40 V, the pitch of the second holes 56 is 100 nm.
  • the number of the first holes 52 in which the second holes 56 are formed and the number of the first holes 52 in which the second holes 56 are not formed are approximately. It can be the same number. Further, since the processing time for the second stage anodization is about several minutes to several tens of minutes, the thickness of the oxide base 54 formed in the second stage can be reduced. Since the oxide base 54 formed in the second stage is removed in a later process described later, it is desirable that the oxide base 54 be as thin as possible.
  • the metal base portion 50 (the portion that has not been oxidized by the anodizing process) of the metal base material 50 is removed, and then the oxide base material 54 (dielectric layer 14) is removed.
  • the second hole 56 is opened from one main surface 14A of the dielectric layer 14, as shown in FIG.
  • a seed layer 58 made of a conductor is formed on the other main surface 14B of the dielectric layer 14 by the PVD method or the like.
  • a plated conductor is embedded inside the first hole 52 connected to the second hole 56 using the seed layer 58 as a seed to form the columnar electrode 16.
  • the plated conductor is not embedded in the hole.
  • the plated conductor is embedded so that the end 16A of the columnar electrode 16 does not reach the second hole 56.
  • this gap is used as the insulating cap 22.
  • anodization, oxide electrodeposition, resin electrodeposition, etc. By this method, an insulating cap made of a material other than air may be formed.
  • the seed layer 58 is removed, and the dielectric layer 14 is cut off at the position of the dotted line (near the upper end of the second hole 56). As shown, the end of the first hole 52 where the columnar electrode 16 is not formed is opened.
  • the first external electrode 18 is formed on the dielectric layer main surface 14A by the PVD method or the like. Then, as shown in FIG. 6E, with the first external electrode 18 as a seed, a plated conductor is embedded inside the first hole 52 where the columnar electrode 16 is not formed, and the remaining columnar electrode 16 is formed.
  • the plating conductor is embedded so that the end portion 16B of the columnar electrode does not reach the dielectric main surface 14B, whereby the end portion 16B of the columnar electrode 16 and the opening end portion of the first hole 52 are formed.
  • a gap is formed between the two.
  • This gap air gap
  • an insulation made of a material other than air is formed between the end 16B of the columnar electrode 16 and the open end of the first hole 52 by a method such as anodization, an oxide electrode, or resin electrodeposition.
  • a cap may be formed.
  • the capacitor element 12 is obtained in which the other columnar electrode 16 is electrically connected to the second external electrode 20A.
  • the second external electrode 20B electrically isolated from the second external electrode 20A is formed on the dielectric main surface 14B. It is formed.
  • the external terminals 26 and 28 shown in FIG. 1A are formed on the second external electrodes 20A and 20B, respectively, and portions other than the external terminals 26 and 28 of the capacitor element 12 are covered with protective layers 30 and 32.
  • the capacitor 10 in which the capacitance generating units are connected in two stages in series is obtained.
  • the porous dielectric layer 14 made of porous Al 2 O 3 is obtained by anodizing Al.
  • the porous dielectric layer 14 includes a large number of cells having a substantially hexagonal shape in cross section (in FIG. 1C, circular cells are indicated by dotted lines for convenience of illustration).
  • the size of this cell is known to be proportional to the anodization voltage, and its diameter is about 2.5 nm / V. That is, when the voltage used for the anodizing treatment is 1 V, the cell diameter is about 2.5 nm.
  • the dielectric thickness T1 (distance between the surfaces of the adjacent columnar electrodes 16) of the capacitor generating portion in the capacitor structure is approximately 2/3 of the cell size D1. Become. For example, when anodizing at 20 V is performed, the cell size D1 is about 50 nm and the dielectric thickness T1 is about 33 nm.
  • 3A is a cross-sectional view showing a laminated structure of the capacitor 100 of the comparative example
  • FIG. 3B is an enlarged perspective view of a part of FIG. 3A
  • FIG. 3C is FIG.
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view taken along line # C- # C and viewed from the direction of the arrow.
  • the capacitor 100 has the same structure as the capacitor 10 except that the second external electrode 20 is made of a single conductor and the external electrode 28 is connected to the first external electrode 18.
  • the capacitor 10 is formed by the same process. In the manufacturing process of the capacitor 100, for example, the first stage anodizing voltage is set to 40V.
  • the cell size D3 is 100 nm and the dielectric thickness T3 is about 66 nm.
  • the second stage anodizing treatment is performed using a voltage higher than the voltage used in the first stage anodizing treatment.
  • the first external electrode 18 is connected to a connection land 104 formed on the dielectric layer main surface 14 ⁇ / b> B by a connection conductor 106 that penetrates the dielectric layer 14, and is connected to an external terminal 28 provided on the connection land 104. , Drawn from the same surface as the second external electrode 20.
  • the capacitance and dielectric breakdown voltage of the capacitor according to one embodiment of the present invention will be described.
  • the unit capacitor (columnar electrode-dielectric layer--) that constitutes the capacitor according to the anodizing voltage used in the first stage anodizing process. Since the thickness of the dielectric layer (consisting of columnar electrodes) changes, the capacitance and breakdown voltage of the capacitor depend on the anodization voltage used for the first stage anodization. For example, the dielectric thickness (columnar electrode 16) of the capacitor manufactured by performing the first-stage anodizing process using an anodizing voltage that is 1/2 times the anodizing voltage used for manufacturing the capacitor 100 of the comparative example.
  • the capacitance of the capacitor is doubled and the dielectric breakdown voltage is 1 ⁇ 2. Double. Further, since the cell size (indicating the size of the cell in plan view, D1 in FIG. 1 is an example) changes according to the anodizing voltage, the number of cells per unit area is also changed to the anodizing voltage. Will change accordingly. As a result, the capacitance per unit area can be changed even when the thickness of the element (corresponding to the distance between the first external electrode 18 and the second external electrode 20) is constant.
  • a capacitor manufactured by setting the anodizing voltage to 1 ⁇ 2 times the voltage used to manufacture the capacitor 100 of the comparative example has a cell size 1 ⁇ 2 times that of the capacitor 100 of the comparative example, The number of cells becomes four times, and as a result, the capacity per unit area becomes four times that of the capacitor 100 of the comparative example.
  • the dielectric thickness of the capacitor and the number of cells per unit area can be adjusted by the anodic oxidation voltage. For example, when the thickness of the element is specified to be constant by setting the anodic oxidation voltage to 1 ⁇ 2 times that of the capacitor 100 of the comparative example, the capacitance per unit area is 8 times and the dielectric breakdown voltage is 1 / Double the capacitor.
  • a capacitor manufactured by using an anodic oxidation voltage that is 1/2 of the anodic oxidation voltage used in the manufacture of the capacitor 100 of the comparative example (sometimes referred to as an “element capacitor” in this specification) has two stages.
  • the combined capacity of the capacitors connected in series is four times (8 times ⁇ 1/2) that of the capacitor 100 of the comparative example, and the total volume is twice that of the capacitor 100 of the comparative example. It becomes.
  • the volume of the element capacitor to be connected may be 1 ⁇ 2 times that of the capacitor 100 of the comparative example.
  • the capacitance of the element capacitor is proportional to the volume
  • the capacitance of the capacitor obtained by connecting two element capacitors having a volume half that of the capacitor 100 of the comparative example in series is 2 of that of the capacitor 100 of the comparative example. Doubled (4 times x 1/2).
  • the capacitor of the comparative example is connected by connecting the element capacitors manufactured using the anodic oxidation voltage that is 1 ⁇ 2 times the anodic oxidation voltage used in the manufacture of the capacitor 100 of the comparative example in series.
  • a capacitor having the same volume as 100 and twice the capacity can be obtained.
  • the capacitor having the element capacitors connected in series has the same dielectric breakdown resistance as the capacitor 100 of the comparative example.
  • the capacitor 100 of the comparative example is connected in series by two stages of the element capacitors manufactured using the anodic oxidation voltage that is 1 ⁇ 2 times the anodic oxidation voltage used to manufacture the capacitor 100 of the comparative example.
  • FIG. 2 shows a capacitor 10A according to another embodiment of the present invention.
  • the capacitor 10 ⁇ / b> A has the same volume (element volume) as the capacitor 10.
  • 2A is a cross-sectional view showing a laminated structure of a capacitor 10A according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a perspective view showing an enlarged part of FIG. 2A
  • FIG. 2C is a schematic cross-sectional view of the cross section of FIG. 2B cut along the line # B- # B as seen from the direction of the arrow.
  • the capacitor 10A is formed on one main surface 14A of the element and is electrically isolated from each other first external electrodes 18A to 18D, and the other main surface 14B is formed on the other main surface 14B and is electrically isolated from each other.
  • External electrodes 20A to 20E and has an eight-stage serial structure. That is, the columnar electrode 16 and the dielectric layer 14 existing in the region between the first external electrode 18A and the second external electrode 20A constitute a first element capacitor, and the second external electrode 20A and the first external electrode The columnar electrode 16 and the dielectric layer 14 existing in the region between the external electrodes 18B constitute a second element capacitor.
  • Capacitor 10A is manufactured through substantially the same process as capacitor 10 except for the value of the voltage used for the anodizing treatment. In the manufacturing process of the capacitor 10A, for example, the first stage anodization is performed using a voltage of 10 V (corresponding to 1 ⁇ 4 of the voltage in the manufacturing process of the capacitor 100).
  • the anodizing process is performed at a voltage that is 1/4 times the anodizing voltage used in the manufacturing process of the capacitor 100, and the number of stages in series is set to 8 so that the volume of the element remains unchanged.
  • the dielectric breakdown voltage can be doubled (1/4 times ⁇ 8 times) while maintaining the capacity (64 times ⁇ 1/64 times).
  • the effect of the present invention was verified with reference to the capacitor 100 of the comparative example.
  • the capacitor 100 of the comparative example was formed so that the anodizing voltage used for the first stage anodizing treatment was 40 V and the size was 1 mm ⁇ 0.5 mm ⁇ 0.1 mm.
  • the capacitance value of this capacitor 100 was 0.5 ⁇ F, and the dielectric breakdown voltage was 10V.
  • the capacitor 10 according to one embodiment of the present invention configured by connecting the element capacitors formed with the first stage anodizing voltage of 20 V in series in two stages, the capacitance value is 1 ⁇ F, The dielectric breakdown voltage was 10V.
  • the capacitor 10 according to an embodiment of the present invention has twice the capacity while maintaining the same volume and the same dielectric breakdown resistance as the capacitor 100 of the comparative example.
  • the capacitance value is 0.5 ⁇ F, insulation
  • the breakdown voltage was 20V.
  • the capacitor 10A according to another embodiment of the present invention has twice the breakdown voltage while maintaining the same volume and the same capacity as the capacitor 100 of the comparative example.
  • the two-pole external terminals 26 and 28 can be formed on the same surface by using an even number of stages connected in series.
  • an element structure having external terminals 26 and 28 each having one pole on each of the front and rear surfaces can be easily achieved by using an odd number of stages in series.
  • the mounting area can be reduced as compared with the multilayer ceramic capacitor in which the external terminals need to be provided on the side surfaces.
  • the capacitance value of the capacitor can be improved without sacrificing the dielectric breakdown resistance, or the dielectric breakdown resistance can be achieved without sacrificing the capacitance value. It becomes possible to improve.
  • the capacitance value and the rated voltage can be easily adjusted by adjusting the anodic oxidation voltage and / or the number of stages of series connection. For example, by adjusting the anodic oxidation voltage and / or the number of stages of series connection, in the capacitors according to various embodiments of the present invention, the capacitance value is increased to reduce the rated voltage, or the capacitance value is decreased to be rated. The voltage can be increased.
  • two external terminals can be provided on the front surface, or one on the front surface and the back surface, depending on the mounting form.
  • the generation of cracks is suppressed by a columnar electrode structure obtained by anodizing a valve metal compared to a planar electrode structure such as a conventional multilayer ceramic capacitor. Can be manufactured easily.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the shapes and dimensions shown in the present specification are examples, and can be appropriately changed as necessary.
  • the materials shown in this specification are also examples, and various known materials can be used.
  • the metal substrate 50 for forming the dielectric layer 14 various known metals that can be anodized can be used in addition to Al.
  • the anodic oxidation voltage and the number of element capacitors connected in series (number of stages) shown in this specification are examples, and the anodic oxidation voltage and the number of stages can be adjusted to satisfy the requirements of capacity and rated voltage. is there.
  • the electrode lead-out structure shown in this specification is also an example, and the design can be changed as appropriate.
  • the manufacturing process shown in this specification is also an example, and can be changed as appropriate.
  • any of the first external electrode 18 and the second external electrodes 20A and 20B may be formed first.
  • Capacitors capable of improving the capacitance value without sacrificing the dielectric breakdown voltage by the capacitors according to various embodiments of the present invention and the manufacturing method thereof, or the dielectric breakdown voltage without sacrificing the capacitance value A capacitor that can be improved and a method for manufacturing the same are provided.

Abstract

【課題】絶縁破壊電圧を犠牲にすることなく容量値を向上させることが可能なコンデンサ及びその製造方法、又は、容量値を犠牲にすることなく絶縁破壊電圧を向上させることが可能なコンデンサ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】コンデンサ１０は、金属の陽極酸化により得られる多孔質の誘電体層１４と、その孔に充填された柱状電極１６と、誘電体層１４の主面の一方に形成され柱状電極１６の一部と導通する第１の外部電極１８と、誘電体層１４の他方の主面に形成され、第１の外部電極１８と非導通の柱状電極１６と導通する第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂとを含む。前記第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂは、互いに電気的に隔離するように配置される。

Description

コンデンサ及びその製造方法
　本発明は、コンデンサ及びその製造方法に関し、具体的には、容量及び破壊電圧耐性が改善されたコンデンサ及びその製造方法に関する。
　コンデンサの高定格化、高容量化を図る技術として、例えば、特開平７－２６３２７０号公報（特許文献１）に記載の積層セラミックコンデンサが知られている。この積層セラミックコンデンサの断面を図４に示す。図示の通り、セラミック積層体９００は、外部電極９２０に接続された引出電極９１０と、引出電極９１０と同じレイヤーに形成され、外部電極９２０に接続された引出電極９１２と、を備える。他のレイヤーにも、引出電極９１０、９１２と同様の引出電極が形成されている。
　引出電極９１０、９１２が形成されたレイヤーと、その下方に位置するレイヤーとの間には、浮き電極９３０が形成されている。この浮き電極９３０と引出電極９１０とにより単位コンデンサユニット９４０が形成されており、浮き電極９３０と引出電極９１２により単位コンデンサユニット９４２が形成されている。このように、外部電極９２０と外部電極９２２との間には、単位コンデンサユニット９４０と単位コンデンサユニット９４２とが直列に接続されている。他のレイヤー間にも、浮き電極９３０と同様の浮き電極が形成されている。このように、セラミック積層体９００においては、複数の引出電極と複数の浮き電極とによって形成された積層コンデンサ同士が、外部電極間に直列に接続されている。セラミック積層体９００は、表面リークの発生を抑制しつつ、耐圧性の向上できるとされる。
特開平７－２６３２７０号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のセラミック積層体９００においては、電極の積層方向（図４の上下方向）に見たとき、積層された電極の数が異なる部分がある。例えば、素子の中央では、５層の浮き電極９３０のみが存在し、引出電極が存在しない。外部電極９２０、９２２の近傍では、４層の引出電極のみが存在する。これら以外の領域では、４層の引出電極と５層の浮き電極９３０がいずれも存在する。このため、セラミック積層体９００の厚さは部位によって異なり、これにより、セラミック積層体９００に発生する応力の分布が不均一となる。応力が不均一になると、クラック発生などの恐れがある。
　Ａｌ電解コンデンサや積層セラミックコンデンサが普及している。Ａｌ電解コンデンサでは、電解液を使うために液漏れの問題がある。積層セラミックコンデンサの製造工程では焼成が必要で、焼成プロセスにおいて電極・誘電体間の熱収縮が発生するという問題がある。近年、これらの問題に対処する技術として、ポーラスＡｌ２Ｏ３を応用したコンデンサが提案されている（例えば特開２００９－８８０３４号公報参照）。本発明者らは、このようなポーラスタイプのコンデンサを利用することによって、上述した積層タイプのコンデンサにおけるクラック発生などの不具合を改善できる可能性があることを見いだした。
　本発明の一実施形態によって、絶縁破壊電圧を犠牲にすることなく容量値を向上させることが可能なコンデンサ及びその製造方法、並びに、容量値を犠牲にすることなく絶縁破壊電圧を向上させることが可能なコンデンサ及びその製造方法が提供される。
　本発明の一実施形態に係るコンデンサは、互いに略平行に形成された第１の主面及び第２の主面を有するとともに、前記第１及び第２の主面に略直交するように形成された複数の孔を有する誘電体層と、前記複数の孔に導電体を充填して形成された複数の柱状電極と、前記誘電体層の前記第１の主面に、前記複数の柱状電極の一部の柱状電極と導通するように形成された第１の外部電極と、前記誘電体層の前記第２の主面に、前記複数の柱状電極のうち、前記第１の外部電極と導通していないものと導通するように形成された第２の外部電極と、を備え、前記第１又は第２の外部電極の少なくとも一方が、互いに電気的に隔離された複数の導電体ユニットからなる。
　本発明の一実施形態に係るコンデンサの製造方法は、互いに略平行に形成された第１の主面及び第２の主面を有する弁金属の基材を準備する工程と、前記基材を陽極酸化し、前記第１及び第２の主面に略直交する複数の孔が形成された誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層の前記複数の孔に導電体を充填して複数の柱状電極を形成する工程と、前記第１の主面に、前記複数の柱状電極の一部の柱状電極と導通する第１の外部電極を形成する工程と、前記第２の主面に、前記複数の柱状電極のうち、前記第１の外部電極と非導通の柱状電極と導通する第２の外部電極を形成する工程と、を含み、前記第１又は第２の外部電極の少なくとも一方を、互いに電気的に隔離されるように形成する。
　本発明の目的、特徴、利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
　本発明の一実施形態によって、必要な絶縁破壊電圧を維持しつつ容量値を向上させることが可能なコンデンサ及びその製造方法、並びに、必要な容量値を維持しつつ絶縁破壊電圧を向上させることが可能なコンデンサ及びその製造方法が提供される。
図１は、本発明の一実施形態に係るコンデンサを示し、図１(A)は本発明の一実施形態に係るコンデンサの積層構造を示す断面図、図１(B)は図１(A)の一部を拡大して示す斜視図、図１(C)は図１(B)を＃Ａ－＃Ａ線に沿って切断した断面を矢印方向から見た模式図である。 図２は、本発明の他の実施形態に係るコンデンサを示す。図２(A)はコンデンサの積層構造を示す断面図、図２(B)は図２(A)の一部を拡大して示す斜視図、図２(C)は図２(B)を＃Ｂ－＃Ｂ線に沿って切断した断面を矢印方向から見た模式図である。 図３は、比較例のコンデンサを示す図である。図３(A)は比較例のコンデンサの積層構造を示す断面図、図３(B)は図３(A)の一部を拡大して示す斜視図、図３(C)は図３(B)を＃Ｃ－＃Ｃ線に沿って切断した断面を矢印方向から見た模式図である。 背景技術の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るコンデンサの製造工程の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るコンデンサの製造工程の一例を示す図である。
　本出願は２０１０年６月３０日に出願された「コンデンサ及びその製造方法」と題する日本国特許出願第２０１０－１５００１８号の優先権を主張する。特許出願第２０１０－１５００１８号の内容は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。以下、本発明を実施するための形態を説明する。
　図１を参照し、本発明の一実施形態に係るコンデンサの構造を説明する。図１(A)は本発明の一実施形態に係るコンデンサの積層構造を示す断面図、図１(B)は図１(A)の一部分を拡大して示す斜視図、図１(C)は図１(B)を＃Ａ－＃Ａ線に沿って切断した断面を矢印方向から見た断面を示す模式図である。本発明の一実施形態に係るコンデンサ１０は、図１(A)に示すようにコンデンサ素子１２を含む。コンデンサ素子１２は、金属の陽極酸化によって多数の孔が略平行に形成された略直方体状又は略シート状の多孔体から成る誘電体層１４を含む。誘電体層１４は、図１(C)に示すように、弁金属等の基材を陽極酸化することによって形成される多数のセルを有する。各セルは、有底の筒状の形状を有し、基材厚み方向に延伸する孔と、この孔を囲む基材の酸化物から成る側壁と、同様に基材の酸化物から成る底部（バリア層とも呼ばれる）とを有する。この陽極酸化処理により、基材表面が酸の作用により選択的に溶解され、この孔が印加電圧の作用により基材の厚み方向に向かって成長するとともに、基材表面及び形成された孔の表面及び底部に印加電圧に応じた酸化皮膜が形成される。このようにして、弁金属酸化物から成り、有底筒状の形状を有する複数のセルが基材に形成される。各セルは、平面視略六角形の形状を有するが、図１(C)においては、セルの大きさや配置を単純に図示するために、各セルの平面視形状をほぼ円形に示した。誘電体層１４に形成された多数の孔には、導電体がそれぞれ充填され、この導電体によって多数の柱状電極１６が形成される。柱状電極１６は、上述した特開２００９－８８０３４号公報に示すように、ランダムに正極と負極に振り分けられている。特開２００９－８８０３４号公報に記載の内容は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
　柱状電極１６は、誘電体層１４の一方の主面１４Ａと略直交するように形成されている。この主面１４Ａには、第１の外部電極１８が形成される。第１の外部電極１８は、多数の柱状電極１６のうちの一部の電極と電気的に接続される。一実施形態においては、第１の外部電極１８と導通する柱状電極１６が負極の電極として機能する。誘電体層１４の他方の主面１４Ｂには、第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂが形成される。この第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂは、柱状電極１６のうち第１の外部電極１８と非導通のものと電気的に接続される。一実施形態においては、第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂと導通する柱状電極１６が正極の電極として機能する。柱状電極１６の一部（例えば、負極として機能するもの）と前記第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂとは、絶縁キャップ２４によって絶縁され、残りの柱状電極１６（例えば、正極として機能するもの）と第１の外部電極１８とは、絶縁キャップ２２によって絶縁されている。第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂは、誘電体層主面１４Ｂ上において、互いに電気的に隔離されるように形成されており、これによって、コンデンサ１０は、その容量発生部が等価回路的に２段に直列接続された構造となる。第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂは、外部端子２６、２８にそれぞれ接続されている。また、前記第１の外部電極１８は保護層３０によって覆われ、第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂは、外部端子２６、２８が設けられている部分を除いて保護層３２により覆われている。
　誘電体層１４の材料として、例えば、弁金属（Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｗ、Ｓｂなど）の酸化物が用いられる。外部電極１８、２０Ａ、２０Ｂ、外部端子２６、２８は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｌ等の金属、半田、及び／又はこれらの金属や半田を積層したものから成る。柱状電極１６の材料として、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｔ等のメッキ可能な金属、及び／又は、これらの合金が用いられる。絶縁キャップ２２、２４は、例えば、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｗ、Ｓｂ等の弁金属の酸化物、エアギャップ、ポリイミド、エポキシ、アクリル等の電着樹脂、電着ＴｉＯ２、又は電着ＳｉＯ２から成る。保護層３０、３２は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、樹脂、又は金属酸化物から成る。
　第１の外部電極１８と第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂとの間隔（誘電体層１４の厚さ）は、例えば、数１００ｎｍ～数１００μｍ、第１の外部電極１８及び第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂの厚さは、例えば、数１０ｎｍ～数μｍである。柱状電極１６は、その径が例えば数１０ｎｍ～数１００ｎｍ、その長さが例えば数１００ｎｍ～数１００μｍ、隣接する柱状電極１６の間隔が例えば数１０ｎｍ～数１００ｎｍ程度となるように形成される。絶縁キャップ２２、２４は、その厚さが例えば数１０ｎｍ～数１０μｍとなるように形成され、保護層３０、３２は、その厚さが例えば数１０ｎｍ～数１０μｍとなるように形成される。
　次に、図５及び図６を参照して、本発明の一実施形態に係るコンデンサ１０の製造方法の一例を説明する。まず、図５(A)に示すように、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｚｎ、Ｗ、Ｓｂ等の弁金属からなる基材５０を用意する。この金属基材５０に所定の電圧を印加して陽極酸化処理を施すことにより、図５(B)に示すように、所望の深さ（長さ）の第１の孔５２が、金属基材５０の厚み方向に複数形成される。この陽極酸化処理により、基材５０の表面が酸化され、その結果、孔５２の側壁及び底面は略等厚の弁金属の酸化物から成る。次に、第１の孔５２を形成したときよりも大きな印加電圧を用いて、機材５０に陽極酸化処理を施すことにより、図５(C)に示すように、第１の孔５２の一部の底面に第２の孔５６が形成され、基材５０は、下面付近の一部の領域を除いて酸化される。陽極酸化で発生する孔のピッチ（孔同士の間隔）は電圧に比例するため、第２の孔５６は、第１の孔５２の全てではなくその一部において形成される。第１段階目と第２段階目の陽極酸化処理により得られた弁金属の酸化物によって誘電体層１４が構成される。
　図５(B)に示す第１段階目の陽極酸化処理は、一実施形態において、印加電圧が数Ｖ～数１００Ｖ、処理時間が数分～数日という条件で行われる。図５(C)に示す第２段階目の陽極酸化処理は、電圧値が第１段階目の数倍、処理時間が数分～数十分という条件で行われる。例えば、第１段階目の印加電圧を２０Ｖとすると、第１の孔５２のピッチは約５０ｎｍとなり、第２段階目の印加電圧を４０Ｖとすると、第２の孔５６のピッチは１００ｎｍとなる。第２段階目の電圧値を第１段階目の約２倍とすることにより、第２の孔５６が形成された第１の孔５２と、形成されていない第１の孔５２の数を概ね同数とすることができる。また、第２段階目の陽極酸化の処理時間は、数分～数十分間程度であるため、第２段階目で形成される酸化物基材５４の厚さを薄くすることができる。第２段階目で形成される酸化物基材５４は、後述する後工程で除去されるため、極力薄いことが望ましい。
　次に、図５(D)に示すように、金属基材５０の地金部分（陽極酸化処理により酸化されなかった部分）を除去し、続いて酸化物基材５４（誘電体層１４）の第２の孔５６の下側の部分を切除することにより、図５(E)に示すように、誘電体層１４の一方の主面１４Ａから第２の孔５６を開口させる。次に、図５(F)に示すように、誘電体層１４の他方の主面１４Ｂに、ＰＶＤ法等により、導電体からなるシード層５８を形成する。次に、図６(A)に示すように、シード層５８をシードとして第２の孔５６と接続された第１の孔５２の内側にメッキ導体を埋め込み、柱状電極１６を形成する。このとき、前記第２の孔５６に接続されていない第１の孔５２は、その端部が閉口しているため、孔内にメッキ導体が埋め込まれない。なお、このメッキ導体は、柱状電極１６の端部１６Ａが、前記第２の孔５６に達しないように埋め込まれる。これにより、柱状電極１６の端部１６Ａと第２の孔５６の上端との間に隙間が形成される。一実施形態においては、この隙間（エアギャップ）が、絶縁キャップ２２として利用される。他の実施形態においては、図６(A)に示す工程後、柱状電極１６の端部１６Ａと前記第２の孔５６の上端との間に、陽極酸化、酸化物電着、樹脂電着などの方法により、空気以外の材料から成る絶縁キャップを形成するようにしてもよい。
　次に、図６(B)に示すように、シード層５８を除去し、点線の位置（第２の孔５６の上端付近）で誘電体層１４を切除することによって、図６(C)に示すように、第１の孔５２のうち柱状電極１６が形成されていないものの端部を開口させる。次に、図６(D)に示すように、誘電体層主面１４ＡにＰＶＤ法等によって第１の外部電極１８を形成する。そして、図６(E)に示すように、この第１の外部電極１８をシードとして、第１の孔５２のうち柱状電極１６が形成されていないものの内側にメッキ導体を埋め込み、残りの柱状電極１６を形成する。このとき、メッキ導体の埋め込みは、柱状電極の端部１６Ｂが、誘電体主面１４Ｂに達しないように行われ、これにより、柱状電極１６の端部１６Ｂと第１の孔５２の開口端部との間に隙間が形成される。この隙間（エアギャップ）は、以下で詳述する第２の外部電極２０Ａと柱状電極端部１６Ｂとを絶縁するための絶縁キャップ２４として利用される。一実施形態においては、柱状電極１６の端部１６Ｂと第１の孔５２の開口端部との間に、陽極酸化、酸化物電極、樹脂電着などの方法により、空気以外の材料から成る絶縁キャップを形成するようにしてもよい。
　次に、図６(F)に示すように、誘電体層主面１４Ｂに、第２の外部電極２０Ａを形成することにより、多数の柱状電極１６のうちの一部が第１の外部電極１８と導通し、他の柱状電極１６が第２の外部電極２０Ａと導通するコンデンサ素子１２が得られる。図５及び図６においては省略されているが、第２の外部電極２０Ａと同時に、第２の外部電極２０Ａから電気的に隔離された第２の外部電極２０Ｂが、誘電体主面１４Ｂ上に形成される。次に、第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂのそれぞれに図１(A)に示す外部端子２６、２８を形成し、コンデンサ素子１２の外部端子２６、２８以外の部分を保護層３０、３２で覆うことにより、容量発生部が２段直列に接続されたコンデンサ１０が得られる。
　金属基材５０としてＡｌを用いた場合には、Ａｌが陽極酸化処理されてポーラスＡｌ２Ｏ３から成る多孔質の誘電体層１４が得られる。この多孔質の誘電体層１４は、断面視略六角形の多数のセル（図１(C)においては、図示の都合上円形のセルが点線で示される。）を含む。このセルのサイズは、陽極酸化電圧に比例することが知られており、その直径は約２．５ｎｍ／Ｖとなる。つまり、陽極酸化処理に用いる電圧を１Ｖにすると、セルの直径が約２．５ｎｍとなる。一実施形態において、図１(C)に示すように、コンデンサ構造における容量発生部の誘電体厚さＴ１（隣接する柱状電極１６の表面間の距離）は、セルサイズＤ１のおよそ２／３となる。例えば、２０Ｖでの陽極酸化処理を行うと、セルサイズＤ１は約５０ｎｍ、誘電体厚さＴ１は約３３ｎｍになる。
　次に、図３(A)～(C)を参照して比較例を説明する。図３(A)は比較例のコンデンサ１００の積層構造を示す断面図、図３(B)は図３(A)の一部を拡大して示す斜視図、図３(C)は図３(B)を＃Ｃ－＃Ｃ線に沿って切断し、矢印方向から見た模式的な断面図である。コンデンサ１００は、第２の外部電極２０が単一の導電体から構成されており、外部電極２８が第１の外部電極１８と接続されている点以外は、コンデンサ１０と同様の構造を有し、コンデンサ１０と同様の工程により形成される。コンデンサ１００の製造工程において、例えば、第１段階目の陽極酸化電圧は、４０Ｖに設定される。これにより、セルサイズＤ３は１００ｎｍ、誘電体厚さＴ３は約６６ｎｍとなる。第２段階目の陽極酸化処理は、第１段階目の陽極酸化処理で用いられた電圧よりも大きい電圧を用いて行われる。第１の外部電極１８は、誘電体層１４を貫通する接続導体１０６によって誘電体層主面１４Ｂ上に形成された接続ランド１０４に接続されており、接続ランド１０４に設けられた外部端子２８によって、第２の外部電極２０と同一表面から引き出される。
　次に、本発明の一実施形態に係るコンデンサの容量及び絶縁破壊電圧について説明する。上述したように、本発明の一実施形態に係るコンデンサにおいては、第１段階目の陽極酸化処理に用いられる陽極酸化電圧に応じて、当該コンデンサを構成する単位コンデンサ（柱状電極－誘電体層－柱状電極で構成される）の誘電体層の厚さが変わるため、コンデンサの容量及び絶縁破壊電圧は、第１段階目の陽極酸化処理に用いられる陽極酸化電圧に依存することになる。例えば、比較例のコンデンサ１００の製造に用いた陽極酸化電圧の１／２倍の陽極酸化電圧を用いて第１段階目の陽極酸化処理を行って製造したコンデンサの誘電体厚さ（柱状電極１６間に存在する誘電体層１４の厚さ）は、比較例のコンデンサ１００の誘電体厚さの１／２倍となるため、当該コンデンサの容量は２倍になり、絶縁破壊電圧は１／２倍になる。また、陽極酸化電圧に応じてセルサイズ（セルの平面視の大きさのことを示し、図１のＤ１がその一例である。）が変わるため、単位面積当たりのセルの数も陽極酸化電圧に応じて変化する。この結果、素子の厚さ（第１の外部電極１８と第２の外部電極２０との間の距離に相当）が一定の場合でも、単位面積当たりの容量を変えることができる。例えば、陽極酸化電圧を比較例のコンデンサ１００の製造に用いた電圧の１／２倍にして製造されたコンデンサは、比較例のコンデンサ１００と比べてセルサイズが１／２倍、単位面積あたりのセルの数が４倍となり、その結果、単位面積あたりの容量は比較例のコンデンサ１００と比べて４倍となる。このように、陽極酸化電圧によって、コンデンサの誘電体厚さ、及び、単位面積当たりのセル数を調整することができる。例えば、比較例のコンデンサ１００と比べて陽極酸化電圧を１／２倍にすることで、素子の厚さを一定に規定した場合において、単位面積当たりの容量が８倍、絶縁破壊電圧が１／２倍のコンデンサが得られる。
　比較例のコンデンサ１００の製造に用いられた陽極酸化電圧の１／２倍の陽極酸化電圧を用いて製造したコンデンサ（本明細書において、「要素コンデンサ」と称することがある。）を、２段、直列に接続することにより、その直列に接続されたコンデンサの合成容量は比較例のコンデンサ１００の４倍（８倍×１／２）となり、その合計の体積は比較例のコンデンサ１００の２倍となる。直列接続による体積の増大を防ぐには、接続される要素コンデンサの体積を比較例のコンデンサ１００の１／２倍にすればよい。要素コンデンサの容量は体積に比例するため、比較例のコンデンサ１００の１／２の体積を有する要素コンデンサを、２段、直列に接続して得られるコンデンサの容量は、比較例のコンデンサ１００の２倍となる（４倍×１／２）。このように、比較例のコンデンサ１００の製造に用いられる陽極酸化電圧の１／２倍の陽極酸化電圧を用いて製造された要素コンデンサを、２段、直列に接続することにより、比較例のコンデンサ１００と同体積で、２倍の容量を有するコンデンサを得ることができる。また、直列接続されたコンデンサの各要素コンデンサに印加される電圧は、全電圧の１／２となるため、要素コンデンサを直列接続したコンデンサは、比較例のコンデンサ１００と同じ絶縁破壊耐性を有する。このように、比較例のコンデンサ１００の製造に用いられる陽極酸化電圧の１／２倍の陽極酸化電圧を用いて製造した要素コンデンサを、２段、直列に接続することにより、比較例のコンデンサ１００と同体積を維持しつつ、比較例のコンデンサ１００と同じ絶縁破壊耐性、及び、２倍の容量を有するコンデンサを得ることができる。
　図２は、本発明の他の実施形態に係るコンデンサ１０Ａを示す。コンデンサ１０Ａは、コンデンサ１０と同じ体積（素子体積）を有する。図２(A)は、本発明の他の実施形態に係るコンデンサ１０Ａの積層構造を示す断面図、図２(B)は図２(A)の一部を拡大して示す斜視図、図２(C)は図２(B)を＃Ｂ－＃Ｂ線に沿って切断した断面を矢印方向から見た模式的な断面図である。コンデンサ１０Ａは、素子の一方の主面１４Ａに形成され、互いに電気的に隔離された第１の外部電極１８Ａ～１８Ｄと、他方の主面１４Ｂに形成され、互いに電気的に隔離された第２の外部電極２０Ａ～２０Ｅとを含んで構成されており、８段の直列構造を有する。つまり、第１の外部電極１８Ａと第２の外部電極２０Ａの間の領域に存在する柱状電極１６及び誘電体層１４によって第１の要素コンデンサが構成され、第２の外部電極２０Ａと第１の外部電極１８Ｂとの間の領域に存在する柱状電極１６及び誘電体層１４によって第２の要素コンデンサが構成される。同様に、第１の外部電極１８Ａ～１８Ｄと第２の外部電極２０Ａ～２０Ｅとの間にそれぞれ存在する柱状電極１６及び誘電体層１４によって、第１～第８の要素コンデンサが構成される。外部端子２６、２８は、第２の外部電極２０Ａ、２０Ｅにそれぞれ接続されているので、第１～第８の要素コンデンサが、外部端子２６と外部端子２８との間に直接に接続されることになる。コンデンサ１０Ａは、陽極酸化処理に用いる電圧の値以外は、概ねコンデンサ１０と同様の工程により製造される。コンデンサ１０Ａの製造工程においては、例えば、１０Ｖの電圧（コンデンサ１００の製造工程における電圧の１／４に相当）を用いて第１段階目の陽極酸化処理が行われる。このように、コンデンサ１００の製造工程で用いられる陽極酸化電圧の１／４倍の電圧で陽極酸化処理を行い、直列の段数を８段とすることにより、素子の体積がもとの状態のまま、容量を維持しつつ（６４倍×１／６４倍）、絶縁破壊電圧を２倍（１／４倍×８倍）にすることが可能となる。
　比較例のコンデンサ１００を基準として、本発明の効果を検証した。比較例のコンデンサ１００は、第１段階目の陽極酸化処理に用いられる陽極酸化電圧を４０Ｖとし、サイズが１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１ｍｍとなるように形成した。このコンデンサ１００の容量値は０．５μＦ、絶縁破壊電圧は１０Ｖであった。これに対し、第１段階目の陽極酸化電圧を２０Ｖとして形成された要素コンデンサを、２段、直列に接続して構成した本発明の一実施形態に係るコンデンサ１０においては、容量値が１μＦ、絶縁破壊電圧が１０Ｖとなった。このように、本発明の一実施形態に係るコンデンサ１０は、比較例のコンデンサ１００に対し、同じ体積と同じ絶縁破壊耐性を維持しつつ、２倍の容量を有することが確認された。
　第１段階目の陽極酸化電圧を１０Ｖとして形成された要素コンデンサを、８段、直列に接続して構成した本発明の他の実施形態に係るコンデンサ１０Ａにおいては、容量値が０．５μＦ、絶縁破壊電圧が２０Ｖとなった。このように、本発明の他の実施形態に係るコンデンサ１０Ａは、比較例のコンデンサ１００に対し、同じ体積と同じ容量を維持しつつ、２倍の絶縁破壊電圧を有することが確認された。
　コンデンサ１０、１０Ａのように、偶数段数の直列接続とすることで、同一面上に２極の外部端子２６、２８を形成することができる。また、図示していないが、奇数段数の直列構造とすることで、表裏面にそれぞれ１極ずつの外部端子２６、２８を有する素子構造とするのも容易である。このように，素子の表面又は裏面に外部端子を設けることができるので、その側面に外部端子を設けることが必要な積層セラミックコンデンサと比較して、実装面積を小さくすることができる。
　このように、本発明の様々な実施形態に係るコンデンサによれば、絶縁破壊耐性を犠牲にすることなくコンデンサの容量値を向上させること、又は、容量値を犠牲にすることなく絶縁破壊耐性を向上させることが可能となる。本発明の様々な実施形態に係るコンデンサにおいては、陽極酸化電圧及び／又は直列接続の段数を調整することにより、容量値及び定格電圧の調整を容易に行うことができる。例えば、陽極酸化電圧及び／又は直列接続の段数の調整を通じて、本発明の様々な実施形態に係るコンデンサにおいて、容量値を大きくして定格電圧を小さくすること、又は、容量値を小さくして定格電圧を大きくすることができる。本発明の様々な実施形態に係るコンデンサにおいては、その実装形態に応じて、２つの外部端子をいずれも表面に設けることができるし、表面と裏面に１つずつ設けることもできる。本発明の様々な実施形態に係るコンデンサにおいては、弁金属の陽極酸化により得られた柱状電極構造により、従来の積層セラミックコンデンサのような面状電極構造と比較して、クラックの発生を抑制することができ、製造も容易である。
　本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、本明細書で示した形状、寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。本明細書で示した材料も同様に例示であり、公知の各種の材料を使用できる。例えば、誘電体層１４を形成するための金属基材５０として、Ａｌ以外にも、陽極酸化が可能な公知の各種の金属を用いることができる。本明細書で示した陽極酸化電圧や直列に接続される要素コンデンサの個数（段数）は例示であり、容量・定格電圧の要求を満たすように、陽極酸化電圧や段数を調整することが可能である。本明細書で示した電極引出構造も一例であり、適宜設計変更可能である。本明細書で示した製造工程も一例であり、適宜変更することができる。例えば、第１の外部電極１８と、第２の外部電極２０Ａ、２０Ｂとはいずれを先に形成してもよい。
　本発明の様々な実施形態に係るコンデンサによって、絶縁破壊電圧を犠牲にすることなく容量値を向上させることが可能なコンデンサ及びその製造方法、又は、容量値を犠牲にすることなく絶縁破壊電圧を向上させることが可能なコンデンサ及びその製造方法が提供される。
　１０、１０Ａ：コンデンサ
　１２、１２Ａ：コンデンサ素子
　１４：誘電体層
　１４Ａ、１４Ｂ：主面
　１６：柱状電極
　１６Ａ、１６Ｂ：端部
　１８、１８Ａ～１８Ｄ：第１の外部電極
　２０、２０Ａ～２０Ｅ：第２の外部電極
　２２、２４：絶縁キャップ
　２６、２８：外部端子
　３０、３２：保護層
　５０：金属基材
　５２：第１の孔
　５４：酸化物基材
　５６：第２の孔
　５８：シード層
１００：コンデンサ
１０２：コンデンサ素子
１０４：接続ランド
１０６：接続導体
９００：セラミック積層体
９１０、９１２：引出電極
９２０、９２２：外部電極
９３０：浮き電極
９４０、９４２：単位コンデンサユニット

Claims (2)

  1. 　互いに略平行に形成された第１の主面及び第２の主面を有するとともに、前記第１及び第２の主面に略直交するように形成された複数の孔を有する誘電体層と、
    　前記複数の孔に導電体を充填して形成された複数の柱状電極と、
    　前記誘電体層の前記第１の主面に、前記複数の柱状電極の一部の柱状電極と導通するように形成された第１の外部電極と、
    　前記誘電体層の前記第２の主面に、前記複数の柱状電極のうち、前記第１の外部電極と導通していないものと導通するように形成された第２の外部電極と、を備え、
    　前記第１又は第２の外部電極の少なくとも一方が、互いに電気的に隔離された複数の導電体ユニットからなるコンデンサ。
  2. 　互いに略平行に形成された第１の主面及び第２の主面を有する弁金属の基材を準備する工程と、
    　前記基材を陽極酸化し、前記第１及び第２の主面に略直交する複数の孔が形成された誘電体層を形成する工程と、
    　前記誘電体層の前記複数の孔に導電体を充填して複数の柱状電極を形成する工程と、
    　前記第１の主面に、前記複数の柱状電極の一部の柱状電極と導通する第１の外部電極を形成する工程と、
    　前記第２の主面に、前記複数の柱状電極のうち、前記第１の外部電極と非導通の柱状電極と導通する第２の外部電極を形成する工程と、
    を含み、
    　前記第１又は第２の外部電極の少なくとも一方を、互いに電気的に隔離されるように形成するコンデンサの製造方法。
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