コンデンサ及びその製造方法
【課題】コンデンサの一対の導電体層間に設けられた誘電体層中の第１及び第２の内部電極を、前記一対の導電体層に振り分けるための絶縁キャップの絶縁性及び信頼性の向上を図る。
【解決手段】コンデンサ素子１２は、一対の導電体層１４，１６間に誘電体層１８が設けられ、該誘電体層１８中に、前記導電体層１４，１６と略直交する方向に第１電極２０，第２電極２４が複数形成されている。第１電極端部２０Ｂと導電体層１６の間に絶縁キャップ２２を設けることで、第１電極２０は導電体層１４のみに導通し、第２電極端部２４Ａと導電体層１４の間に絶縁キャップ２６を設けることで、第２電極２０は導電体層１６のみに導通する。絶縁キャップ２２，２６は、誘電体層１８と導電体層１４，１６の間に設けた段差ないし隙間にＧｅを電解メッキにより埋め込み、次いで陽極酸化を行うことで得られるＧｅＯ２が利用される。
【解決手段】コンデンサ素子１２は、一対の導電体層１４，１６間に誘電体層１８が設けられ、該誘電体層１８中に、前記導電体層１４，１６と略直交する方向に第１電極２０，第２電極２４が複数形成されている。第１電極端部２０Ｂと導電体層１６の間に絶縁キャップ２２を設けることで、第１電極２０は導電体層１４のみに導通し、第２電極端部２４Ａと導電体層１４の間に絶縁キャップ２６を設けることで、第２電極２０は導電体層１６のみに導通する。絶縁キャップ２２，２６は、誘電体層１８と導電体層１４，１６の間に設けた段差ないし隙間にＧｅを電解メッキにより埋め込み、次いで陽極酸化を行うことで得られるＧｅＯ２が利用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ及びその製造方法に関し、更に具体的には、コンデンサの内部電極と引出電極の絶縁部分の絶縁性及び信頼性の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在幅広く用いられているＭＬＣＣやＡｌ電解コンデンサとは異なる構造を有するコンデンサとして、例えば、下記特許文献１及び特許文献２に示す陽極酸化ポーラスＡｌ２Ｏ３を応用したコンデンサ（以下、「ポーラスＡｌ２Ｏ３コンデンサ」とする）が提案されている。前記特許文献１には、金属基材を２段階で陽極酸化することにより、極性の異なる柱状の内部電極をランダムに振り分け、コンデンサの容量密度の向上と、電極金属及び誘電体材料の選択性の向上，製造プロセスの簡略化を図ることが記載されている。また、下記特許文献２には、金属基材を陽極酸化して得られた酸化物基材を加工して略チューブ状の誘電体を形成し、該チューブ状の誘電体の外側と内側に、極性の異なる内部電極を振り分けることで、容量密度の向上と、電極金属及び誘電体材料の選択性の向上，製造プロセスの簡略化を図ることが開示されている。このようなポーラスＡｌ２Ｏ３コンデンサは、バイアス依存性・温度依存性がＭＬＣＣやＡｌ電解コンデンサに比べて低く、次世代のコンデンサとして期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０８８０３４号公報（第１図〜第４図）
【特許文献２】特開２００９−０４９２１２号公報（第１図〜第８図）
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Kahn, M. N., Kahn, M. T., and Hogarth, C.A., Phys. Status Solidi(a), 61 (1980) 251-257.
【非特許文献２】M.Saitou, K.Sakae, and W.Oshikawa, Surface and Coatings Technology, 162 (2003) 101-105.
【非特許文献３】V. M. Demidovich, P. K. Kashikarov, S. N. Kozlov, and G. S. Plotnikov, Russian Physics Journal, 20 (1977) 1105-1106
【非特許文献４】Q. Huang, S. W. Bedell, K. L. Saenger, M. Copel, H. Deligianni, and L. T. Romankiw, Electrochem. Solid-State. Lett. 10 (11) D124-6, 2007
【非特許文献５】Robert D. Wales, J. Electrochem. Soc. 110 (8) 914-918, 1963
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１では、内部電極と引出電極（導電体層）を絶縁キャップで絶縁しており、前記絶縁キャップとして、金属酸化物，樹脂，ＳｉＯ２，エアギャップを用いることが開示されている。前記金属酸化物の例としては、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物が挙げられている。弁金属の酸化物（同公報の第１図の符号２２，符号２６参照）は、誘電体表面から任意の段差を付けて形成した内部電極上に、弁金属を充填（ＰＶＤ，電解メッキなど）し、その後陽極酸化により酸化物を形成する。絶縁キャップ内に流れるリーク電流は、コンデンサの特性を劣化させるため、なるべく絶縁性の高い材料を充填することが好ましい。また、全孔に緻密な酸化物構造体を形成できるため、ＰＶＤよりも電解メッキによる金属の充填が好ましい。
【０００６】
上述した弁金属の酸化物のバンドギャップエネルギーは、Ａｌ２Ｏ３で約８ｅＶ，Ｔａ２Ｏ５で約４ｅＶ，Ｎｂ２Ｏ５で約４ｅＶ，ＴｉＯ２で約３ｅｖ，ＺｒＯ２で約５ｅＶ，ＨｆＯ２で約６ｅＶ，ＺｎＯで約３ｅＶ，ＷＯ３で約３ｅＶ，Ｓｂ２Ｏ３で約４ｅＶとなっている。Ａｌ２Ｏ３はバンドギャップエネルギーが広く高い絶縁性を有しているが、Ａｌは電解メッキで充填することができないため、緻密な酸化物構造体を得ることは難しい。比較的高いバンドギャップエネルギーを持つＺｒＯ２，ＨｆＯ２も、電解メッキの後に陽極酸化をすることで得ることはできない。一方、ＺｎとＳｂは電解メッキ可能であるが、酸化物の絶縁性は比較的低いため、絶縁キャップとしての機能は、Ａｌ２Ｏ３などに比べて劣る。すなわち、上述した特許文献１の手法において、弁金属を用いて電解メッキ→陽極酸化で絶縁性の高い緻密な酸化物を得て絶縁キャップとして利用することは難しい。しかしながら、エアギャップを用いた場合には、長期信頼性に不安がある。以上の課題は、上述した特許文献２についても同様である。
【０００７】
本発明は、以上のような点に着目したもので、一対の導電体層間に設けられた誘電体層中の第１及び第２の内部電極を、前記一対の導電体層に振り分けるための絶縁部分の絶縁性及び信頼性の向上を図ることができるコンデンサ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のコンデンサは、所定の間隔で対向する一対の導電体層，該一対の導電体層間に設けられた誘電体層，該誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が絶縁キャップによって他方の導電体層と絶縁した第１の電極，前記誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が絶縁キャップによって前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極，を備えるとともに、前記絶縁キャップが、ＧｅＯ２（二酸化ゲルマニウム）であることを特徴とする。
【０００９】
主要な形態の一つは、前記誘電体層が、金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はそれを加工した構造体，前記酸化物基材又は構造体を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材又は構造体を除去した空隙に充填された高誘電率材料，のいずれかであることを特徴とする。
【００１０】
他の形態は、前記酸化物基材が、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成された略柱状の複数の孔を有しているときに、前記複数の孔のうちの一部の孔に前記第１の電極が充填され、前記複数の孔のうち、前記第１の電極が充填されていない孔に前記第２の電極が充填されること，あるいは、前記酸化物基材が、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成された略柱状の孔を複数有しており、該酸化物基材を加工した構造体が、前記孔を中空部とする略チューブ状であるときに、前記複数の構造体の中空部に、前記第１又は第２の電極の一方の電極が充填され、前記複数の構造体間の空隙部分に、前記第１又は第２の電極の他方の電極が充填されることを特徴とする。
【００１１】
本発明のコンデンサの製造方法は、所定の間隔で対向する一対の導電体層と、該一対の導電体層間に設けられた誘電体層と、該誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が他方の導電体層と絶縁した第１の電極と、前記誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極と、を備えたコンデンサの製造方法であって、前記導電体層と絶縁する側の第１の電極の端部，あるいは、前記導電体層と絶縁する側の第２の電極の端部のうちの少なくとも一方の端部と前記誘電体層の主面との間に、段差を形成する工程，前記段差に、前記電極の端部と導電体層を絶縁するためのＧｅＯ２を形成する工程，前記ＧｅＯ２の形成後に、前記誘電体層の主面に前記導電体層を形成する工程，を含むことを特徴とする。
【００１２】
主要な形態の一つは、ＧｅＯ２を形成する工程が、前記段差に、Ｇｅを電解メッキにより充填する工程と、該工程により充填されたＧｅを陽極酸化処理する工程と、を含むことを特徴とする。他の形態は、前記誘電体層が、金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はそれを加工した構造体，前記酸化物基材又は構造体を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材又は構造体を除去した空隙に充填された高誘電率材料，のいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
他の発明のコンデンサは、請求項５〜７のいずれか一項に記載の製造方法によって形成されたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所定の間隔で対向する一対の導電体層間に設けられた誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に第１及び第２の電極を形成し、これら第１及び第２の電極のそれぞれの一端と前記導電体層の間を、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップで絶縁して電極を振り分けることとしたので、絶縁性の高い絶縁キャップを有するコンデンサ素子が得られ、信頼性の向上を図ることができる。また、前記ＧｅＯ２を、Ｇｅの電解メッキで内部電極と誘電体主面の間に設けた段差に埋め込み、それを陽極酸化してＧｅＯ２を形成することとしたので、緻密なＧｅの酸化物構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１を示す図であり、(A)はコンデンサ素子の外観斜視図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は本実施例のコンデンサの断面図であり、前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。
【図２】前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。
【図３】前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。
【図４】前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施例２を示す図であり、(A)はコンデンサ素子の外観斜視図，(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は本実施例のコンデンサの断面であり、前記(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。
【図６】前記実施例２の製造工程の一例を示す図である。
【図７】前記実施例２の製造工程の一例を示す図である。
【図８】前記実施例２の製造工程の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施例３を示す図であり、(A)はコンデンサ素子の主要断面図，(B)は前記(A)を＃Ｅ−＃Ｅ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図１０】前記実施例３の製造工程の一例を示す図である。
【図１１】前記実施例３の製造工程の一例を示す図である。
【図１２】前記実施例３の製造工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
最初に、図１〜図４を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１(A)は本実施例のコンデンサ素子の外観斜視図，図１(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図１(C)は前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。図２〜図４は、本実施例の製造工程の一例を示す図である。
【００１８】
本実施例のコンデンサ１０は、図１に示すようにコンデンサ素子１２を中心に構成されている。前記コンデンサ素子１２は、所定の間隔で対向する一対の導電体層（引出電極）１４，１６と、該導電体層１４，１６間に挟まれた誘電体層１８と、複数の第１電極２０及び第２電極２４により構成されている。前記第１電極２０及び第２電極２４は、前記導電体層１４，１６と略直交しており、縦横比が大きく（すなわち、アスペクト比が高く）なっている。前記第１電極２０の一方の端部２０Ａは導電体層１４に接続し、他方の端部２０Ｂは絶縁キャップ２２により導電体層１６と絶縁している。また、第２電極２４の一方の端部２４Ｂは導電体層１６に接続し、他方の端部２４Ａは絶縁キャップ２６により導電体層１４と絶縁している。このような第１電極２０と第２電極２４は、図１(B)に示すように、ランダム配置となっており、それぞれ正極と負極に振り分けられている。なお、ここでいうランダムとは不規則のことである。
【００１９】
前記誘電体層１８を形成する材料としては、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物が用いられる。前記導電体層１４，１６としては、金属全般（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｌなど）が用いられる。また、第１電極２０及び第２電極２４としては、例えば、メッキ可能な金属全般（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔなど）やこれらの合金などが用いられる。前記絶縁キャップ２２及び２６としては、ＧｅＯ２が用いられる。ＧｅＯ２は、バンドギャップエネルギーが約６ｅＶ（抵抗率：１Ｅ８〜１Ｅ９Ω・ｃｍ）（非特許文献１のＦｉｇ.８から算出）であるため、比較的高い絶縁性を有する構造体を得ることができ、また、電解メッキでＧｅを埋め込むことができるため、緻密な酸化物構造体が得られる。
【００２０】
また、前記コンデンサ素子１２の各部の寸法の一例を示すと、導電体層１４と導電体層１６の間隔（誘電体層１８の厚さ）が数１００ｎｍ〜数１００μｍ，導電体層１４及び１６の厚さが数１０ｎｍ〜数μｍである。また、第１電極２０及び第２電極２４は、径が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ，長さが数１００ｎｍ〜数１００μｍ，隣接する電極との間隔が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度となっている。また、前記絶縁キャップ２２，２６の厚みが数１０ｎｍ〜数１０μｍ程度となっている。
【００２１】
以上のような構造のコンデンサ素子１２は、図１(C)に示すように、全体が絶縁フィルム３０（外装保護材）により被覆されており、該絶縁フィルム３０の所定の位置に設けられた開口から、接続ランド３２，３４を介して、リード線などの引出部３６，３８に接続されている。なお、前記絶縁フィルム３０としては、例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，樹脂，金属酸化物などが用いられ、その厚さは、数１０ｎｍ〜数１０μｍ程度に形成されている。
【００２２】
次に、図２〜図４も参照して、本実施例のコンデンサ１０の製造方法を説明する。まず、図２(A)に示すように、上述した弁金属からなる金属基材５０を用意し、該金属基材５０の表面５０Ａに、図２(B)に示すように、陽極酸化の基点となるピット５２を、最密充填六方配列で形成する。次に、電圧を印加して陽極酸化処理を施すことにより、図２(C)に示すように、所望の深さ（ないし長さ）の第１の孔５４を、金属基材５０の厚み方向に形成する。引き続き、前記第１の孔５４を形成したときよりも大きな印加電圧で陽極酸化処理を施し、図２(D)に示すように第２の孔５６を形成し、酸化物基材５３からなる誘電体層１８を得る。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、大きい電圧で処理された第２の孔５６はピッチが大きくなり、前の工程で形成された第１の孔５４の一部とランダムに接続される。
【００２３】
前記陽極酸化処理の条件は、図２(C)に示す１段階目の陽極酸化の印加電圧を数Ｖ〜数１００Ｖ，処理時間を数分〜数日とする。図２(D)に示す２段階目の陽極酸化では、電圧値を１段階目の数倍とし、処理時間を数分〜数十分とする。例えば、１段階目の印加電圧を４０Ｖとすることにより径が約１００ｎｍの第１の孔５４が得られ、２段階目の印加電圧を８０Ｖとすることにより径が約２００ｎｍの第２の孔５６が得られる。２段階目の電圧値を上述した範囲内とすることにより、第２の孔５６に接続された第１の孔５４と、接続されていない第１の孔５４の数を概ね同等とすることができる。これにより、前記第２の孔５６に接続された第１の孔５４の内側に形成される第１電極２０と、前記第２の孔５６に接続されていない第１の孔５４の内側に形成される第２電極２４の割合が同等となるため、効率的に容量を取り出すことが可能となる。また、前記２段階目の処理時間を上述の範囲内とすることで、孔のピッチ変換が十分に完了しつつ、２段階目で形成される酸化物基材の厚さを小さくすることができる。該２段階目で形成される酸化物基材は、後の工程で除去されるため、できるだけ薄いことが好ましいため都合がよい。
【００２４】
次に、前記図２(D)に示す状態から、金属基材５０の地金部分を除去するとともに、図２(E)に点線で示すように、誘電体層１８を所定の厚みで切除し、図２(F)に示すように、誘電体層１８の裏面１８Ｂにおいて、第２の孔５６の閉口した端部を開口させる。そして、図２(G)に示すように、誘電体層表面１８Ａに、ＰＶＤなどの適宜手法により、導電体からなるシード層５８を形成する。次に、図３(A)に示すように、前記シード層５８をシードとして前記第２の孔５６と接続された第１の孔５４の内側にＣｕなどの内部電極材料を電解メッキにより充填し、第１の電極２０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５４の端部は閉口しているため、前記メッキ導体が埋め込まれることがない。なお、前記メッキ導体の埋め込みは、第１電極２０の端部２０Ｂが、前記第２の孔５６に達せず適度な隙間（ないし段差）６０を形成する位置まで行われる。そして、前記隙間６０の第１電極端部２０Ｂ上に、図３(B)に示すようにＧｅ２１を電解メッキにより充填し、Ｇｅ２１の形成後、図３(C)に示すように、陽極酸化処理によりＧｅＯ２の絶縁キャップ２２を形成する。
【００２５】
なお、前記Ｇｅ２１の電解メッキ条件は、例えば、非特許文献２に記載の方法のように、浴組成：プロピレングリコール（５ｖｏｌ％ＧｅＣｌ４含有），陽極：グラファイト，陰極：Ｃｕ，電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）：１００もしくは４００とした。あるいは、非特許文献４に記載のように、浴組成：１，３−プロパンジオール（０．５Ｍ ＧｅＣｌ４含有），陰極：Ｓｉ，電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）４００の条件で行うようにしてもよい。また、次のＧｅの陽極酸化の条件としては、例えば、非特許文献３に示すように、浴組成：酢酸（含有物不明），陽極：ｎ−型Ｇｅ，電流密度（μＡ／ｃｍ２）：２０もしくは２００として、ＧｅＯ２の厚さが２００〜１２００Åとなるようにする。あるいは、非特許文献５に示すように、浴組成：無水酢酸（０．６ｍＭ ＬｉＮＯ３，０．１０５Ｍ酢酸，０．２７８Ｍ Ｈ２Ｏ，０．０１１ｍＭ ＧｅＯ２含有），陽極：多結晶Ｇｅ，陰極：タンタル，電流密度（μＡ／ｃｍ２）：２５，１００，もしくは、２５０として、ＧｅＯ２の厚さが７００〜２８９０Åとなるようにしてもよい。
【００２６】
次に、図３(D)に示すように、前記シード層５８を除去するとともに、同図に点線で示すように、誘電体層裏面１８Ｂを第２の孔５６に相当する厚みで切除することによって、図３(E)に示すように、前記第１電極２０が形成されていない第１の孔５４の端部５４Ｂを開口させる。そして、図３(F)に示すように、前記誘電体層裏面１８ＢにＰＶＤなどの適宜手法によって導電体層１６を形成し、該導電体層１６をシードとして、図４(A)に示すように、前記第１電極２０が形成されていない第１の孔５４の内側にメッキ導体を埋め込み、第２電極２４を形成する。このとき、前記メッキ導体の埋め込みは、第２電極２４の端部２４Ａが、誘電体層表面１８Ａとの間に所定の隙間６２を形成する位置まで行われる。そして、図４(B)に示すように、前記隙間６２に、Ｇｅ２５を電解メッキにより充填し、その後、陽極酸化することで、図４(C)に示すようにＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２６を形成する。このときのＧｅ２５の電解メッキの条件及びＧｅＯ２絶縁キャップ２６の陽極酸化による形成の条件は、前記Ｇｅ２１の電解メッキ及び絶縁キャップ２２の陽極酸化の場合と同様である。その後、図４(D)に示すように、誘電体層表面１８Ａに導電体層１４を形成することにより、第１電極２０が導電体層１４に導通し、第２電極２４が導電体層１６に導通したコンデンサ素子１２が得られる。
【００２７】
このように、実施例１によれば、導電体層１６と第１電極２０の端部の間にＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２２を形成し、導電体層１４と第２電極２４の端部の間にＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２６を形成して、内部電極と導電体層（引出電極）の絶縁を図ることとした。本実施例で得られるＧｅＯ２のバンドギャップエネルギーは約６ｅＶであり、上述した特許文献１において、電解メッキ→陽極酸化で得られる絶縁キャップ材料であるＺｎＯやＳｂ２Ｏ３と比べて、絶縁性の高い絶縁キャップ２２，２６を有するコンデンサ素子１２が得られ、信頼性の向上を図ることもできるという効果がある。また、前記ＧｅＯ２をＧｅの電解メッキで内部電極と誘電体主面の間に設けた段差に埋め込み、それを陽極酸化してＧｅＯ２を形成することとしたので、緻密なＧｅの酸化物構造体を得ることができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、図５〜図８を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図５(A)は本実施例のコンデンサ素子の外観斜視図，図５(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図５(C)は前記(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。図６〜図８は、本実施例の製造工程の一例を示す図である。
【００２９】
本実施例のコンデンサ１００は、図５に示すようにコンデンサ素子１１０を中心に構成されている。前記コンデンサ素子１１０は、所定の間隔で対向する一対の導電体層１１４，１１６と、複数の略チューブ状の誘電体１１８と、該複数の誘電体１１８間に充填された第１電極１２０と、前記誘電体１１８の内側に充填された第２電極１２４により構成されている。前記誘電体１１８は、前記導電体層１１４，１１６と略直交している。また、前記第１電極１２０の一方の端部は導電体層１１６に接続し、他方の端部は絶縁キャップ１３２により導電体層１１４と絶縁している。また、第２電極１２４の一方の端部は導電体層１１４に接続し、他方の端部は絶縁キャップ１２８により導電体層１１６と絶縁している。
【００３０】
前記誘電体１１８，前記導電体層１１４及び１１６，第１電極１２０及び第２電極１２４，前記絶縁キャップ１２８，１３２としては、上述した実施例１と同様の材質が利用される。また、前記コンデンサ素子１１０の各部の寸法の一例を示すと、導電体層１１４と導電体層１１６の間隔（誘電体１１８の長さ）が数１００ｎｍ〜数１００μｍ，導電体層１１４及び１１６の厚みが数１０ｎｍ〜数μｍ，チューブ状の誘電体１１８の径は、内径外径ともに数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度となっている。また、前記絶縁キャップ１２８，１３２の厚みは、数１０ｎｍ〜数１０μｍ，前記誘電体１１８間の間隔が、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ，誘電体１１８の厚さ（外径−内径）が、数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度となっている。
【００３１】
以上のような構造のコンデンサ素子１１０は、図５(C)に示すように、全体が絶縁フィルム１４０（外装保護材）により被覆されており、該絶縁フィルム１４０の所定の位置に設けられた開口から、接続ランド１４２，１４４を介して、リード線などの引出部１４６，１４８に接続されている。なお、前記絶縁フィルム１４０としては、例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，樹脂，金属酸化物などが用いられる。
【００３２】
次に、図６〜図８も参照して、本実施例のコンデンサ１００の製造方法を説明する。まず、図６(A)に示すように、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）からなる金属基材１５０を用意する。そして、該金属基材１５０の表面１５０Ａに、図６(B)に示すように、陽極酸化の基点となるピット１５１が、前記表面１５０Ａと略直交する断面において、ハニカム構造を形成する六角形の頂点とその中央に配置するように形成される。次に、図６(C)に示すように、陽極酸化処理により、前記ピット１５１を基点とする複数の略柱状の孔（ホール）１５４を形成する。このような孔１５４の形成技術は公知である。図示の例では、前記孔１５４は、一方の端部が酸化物基材１５２の表面１５２Ａで開口し、他方の端部が酸化物基材１５２の裏面１５２Ｂで閉口している。
【００３３】
次に、図６(D)に示すように、酸化物基材表面１５２Ａに導電体からなるシード層１５６を形成するとともに、金属基材１５０の地金部分を除去し、酸化物基材裏面１５２Ｂを露出させる。前記シード層１５６としては、金属全般（例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｌなど）が用いられる。該シード層１５６は、メッキシードの機能とともに、以下の工程で形成する略チューブ状の構造体１５８（誘電体１１８）を支持する機能を有している。次に、前記酸化物基材１５２の界面をエッチングし、図６(E)に示すように、前記シード層１５６上に、前記孔１５４を中空部とする略チューブ状の複数の構造体１５８を形成する。このとき、複数の構造体１５８の間には空隙１６０が形成される。そして、前記シード層１５６をシードとしてメッキすることにより、図６(F)に示すように、前記空隙１６０に、第１電極１２０の一部を形成する。前記第１電極１２０の形成を途中で一端停止したら、前記図６(F)に点線で示すように、所定の厚みで前記構造体１５８の閉口端面１５８Ａを切除し、図６(G)に示すように、開口端面１５８Ｂを形成する。本実施例では、この開口端面１５８Ｂが形成された構造体１５８を、略チューブ状の誘電体１１８として利用する。
【００３４】
その後、引き続き、前記シード層１５６をシードとしてメッキすることにより、前記空隙１６０と、前記構造体１５８（誘電体１１８）の中空部である孔１５４へメッキ導体が同時に埋め込まれ、図７(A)に示すように、第１電極１２０と第２電極１２４が形成される。メッキ導体の埋め込みは、前記第１電極１２０の端面１２０Ｂ及び第２電極１２４の端面１２４Ｂがともに、構造体１５８の開口端面１５８Ｂに達する前に停止する。なお、前記第１電極１２０は、上述した工程で一部が事前に形成されているため、第１電極１２０と第２電極１２４との間に長さの差が生じる。すなわち、前記第１電極１２０が構造体１５８の開口端面１５８Ｂに達する前に導体の埋め込みを停止すれば、第１電極端面１２０Ｂと前記開口端面１５８Ｂとの間に段差１２６Ａを、第２電極端面１２４Ｂと前記開口端面１５８Ｂとの間に前記段差１２６Ａよりも深い段差１２６Ｂを形成することができる。
【００３５】
次に、図７(B)に示すように、前記段差１２６Ａ，１２６ＢにＧｅ１２７を電解メッキにより充填し、充填されたＧｅ１２７を陽極酸化することによって、図７(C)に示すように、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ１２８を形成する。そして、同図７(C)に点線で示す位置で第１電極１２０，構造体１５８，ＧｅＯ２の余分な部分を除去することにより、図７(D)に示すように、第２電極１２４の先端１２４Ｂのみに、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ１２８が残る。なお、Ｇｅ１２７の電解メッキ及び陽極酸化の手法は、上述した実施例１と同様である。次に、図７(E)に示すように、前記シード層１５６を除去するとともに、図７(F)に示すように、前記シード層１５６と対向する側の主面に、導電体層１１６を形成する。該導電体層１１６は、前記第１の電極１２０の端面１２０Ｂと接続しているが、前記第２の電極１２４の端面１２４Ｂとは、前記絶縁キャップ１２８の存在により絶縁した状態となっている。
【００３６】
続いて、前記導電体層１１６を給電層にして電解エッチングを施し、図８(A)に示すように、前記第１電極１２０の他方の端面１２０Ａを選択的にエッチングし、該端面１２０Ａと誘電体端面１１８Ａの間に段差１３０を形成する。そして、前記段差１３０に、図８(B)に示すように、電解メッキによりＧｅ１３１を充填し、続いて、陽極酸化処理を施すことにより、図８(C)に示すようにＧｅＯ２からなる絶縁キャップ１３２が形成される。該絶縁キャップ１３２を形成したのち、その表面に、図８(D)に示すように、ＰＶＤなどの手法により、導電体層１１４を形成する。該導電体層１１４は、前記第２の電極１２４の端面１２４Ａと接続しているが、前記絶縁キャップ１３２の存在により、前記第１電極端面１２０Ａとは絶縁した状態となっている。以上の手順により、導電体層１１４が誘電体１１８の内部の第２電極１２４に接続され、導電体層１１６が誘電体１１８の外部の第１電極１２０に接続された同軸構造のコンデンサ素子１１０が得られる。
【００３７】
このように、実施例２によれば、金属の陽極酸化物からなる高アスペクト比を有する略チューブ状の誘電体１１８の外側に第１電極１２０を、内側に第２電極１２４を設けて、前記第１電極１２０と第２電極１２４のそれぞれの一方の端部に設けた絶縁キャップ１２８及び１３２によって電極の振り分けを行う。そして、前記絶縁キャップ１２８及び１３２を、電解メッキにより充填したＧｅの陽極酸化によって形成したＧｅＯ２としたので、内部電極と導電体層の絶縁性が高く、信頼性の向上を図ることができる。
【実施例３】
【００３８】
次に、図９〜図１２を参照しながら本発明の実施例３を説明する。本実施例のコンデンサ素子の構造は、基本的には、上述した実施例１と同様であるが、前記実施例１が弁金属の陽極酸化を２段階で行うことで内部電極の振り分けを行うのに対し、本実施例は、弁金属の陽極酸化により得られる酸化物基材に形成される孔の長さが異なるように陽極酸化を行うことにより、内部電極の振り分けを行う構成となっている。図９(A)は、本実施例のコンデンサ素子の主要断面図，図９(B)は前記(A)を＃Ｅ−＃Ｅ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図１０〜図１２は、本実施例の製造工程の一例を示す図である。図９(A)及び(B)に示すように、本実施例のコンデンサ素子２００は、対向する一対の導電体層２０２，２０４間に誘電体層２０６が設けられており、該誘電体層２０６に形成された略柱状の複数の孔に、第１電極２０８と第２電極２１０が充填された構造となっている。
【００３９】
本実施例では、図９(B)に示すように、前記第２電極２１０が、ハニカム構造を形成する六角形の頂点に位置し、前記第１電極２０８が、前記六角形の中心に位置するように配置されている。そして、前記第１電極２０８の一方の端面２０８Ａと導電体層２０２の間には絶縁キャップ２１２が形成され、前記第２電極２１０の一方の端面２１０Ｂと導電体層２０４の間には絶縁キャップ２１４が存在している。このように、前記絶縁キャップ２１２及び２１４によって、第１電極２０８，第２電極２１０と、導電体層２０２，２０４との絶縁を図ることにより、電極の振り分けが行われている。
【００４０】
次に、図１０〜図１２も参照して、本実施例の製造方法を説明する。まず、図１０(A)に示すように、弁金属からなる金属基材２２０を用意し、該金属基材２２０の表面２２０Ａに、図１０(B)に示すように、陽極酸化の基点となるピット２２２を、ハニカムレイアウトで形成する。前記金属基材２２０としては、上述した実施例１と同様の弁金属が利用される。次に、図１０(C)に示すように、陽極酸化処理により、複数の略柱状の孔２２６，２２８が形成された酸化物基材２２４を得る。該孔２２６，２２８は、一端が酸化物基材２２４の表面２２４Ａで開口し、他端が酸化物基材裏面２２４Ｂで閉口するように形成されている。なお、図示の例では、孔２２６と２２８は長さが異なっており、短い方の孔２２８が、ハニカム構造を形成する六角形の頂点に位置し、長い方の孔２２６が、前記六角形の中心に位置するように形成されている。
【００４１】
次に、前記図１０(C)に示す状態から、金属基材２２０の地金を除去するとともに、同図に点線で示すように、酸化物基材２２４を所定の厚みで切除し、図１０(D)に示すように、酸化物基材裏面２２４Ｂ側において、前記長い方の孔２２６の閉口した端部を開口させる。そして、図１０(E)に示すように、酸化物基材表面２２４Ａに、ＰＶＤなどの適宜手法により、導電体からなるシード層２３０を形成する。次に、図１０(F)に示すように、前記シード層２３０をシードとして、前記孔２２６の内側を途中までメッキ導体で埋め込み、第１電極２０８の一部を形成する。前記第１電極２０８の一部を形成したら、一端、導体埋め込みを停止し、図１０(G)に示すように、酸化物基材裏面２２４Ｂを所定の厚みで切除し、閉口した孔２２８の端部を開口する。本実施例では、以上のような酸化物基材２２４の加工体を、誘電体層２０６として利用する。
【００４２】
その後、引き続き、前記シード層２３０をシードとしてメッキすることにより、前記孔２２６及び２２８にメッキ導体が同時に埋め込まれ、図１１(A)に示すように、第１電極２０８と第２電極２１０が形成される。メッキ導体の埋め込みは、前記第１電極２０８の一方の端面２０８Ｂ及び第２電極２１０の一方の端部がともに、誘電体層裏面２０６Ｂに達する前に停止する。なお、前記第１電極２０８は、上述した工程で一部が事前に形成されているため、第１電極２０８と第２電極２１０の間に長さの差が生じる。すなわち、前記第１電極２０８の端面２０８Ｂが、誘電体層裏面２０６Ｂに達する前に導体の埋め込みを停止すれば、第１電極端面２０８Ｂと誘電体層裏面２０６Ｂとの間に段差２２９Ａを、第２電極端面２１０Ｂと前記誘電体層裏面２０６Ｂとの間に、前記段差２２９Ａよりも深い段差２２９Ｂを形成することができる。
【００４３】
次に、図１１(B)に示すように、前記段差２２９Ａ，２２９ＢにＧｅ２１３を電解メッキにより充填し、次いで該Ｇｅ２１３を陽極酸化処理することにより、図１１(C)に示すように、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２１４を形成する。そして、同図１１(C)に点線で示す位置で第１電極２０８，誘電体層２０６，ＧｅＯ２の余分な部分を除去することにより、図１１(D)に示すように、第２電極２１０の先端２１０Ｂのみに、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２１４が残る。Ｇｅの電解メッキによる充填及び陽極酸化処理は、上述した実施例１と同様に行われる。次に、図１１(E)に示すように、前記シード層２３０を除去するとともに、図１１(F)に示すように、前記シード層２３０と対向する側の誘電体層裏面２０６Ｂに、導電体層２０４を形成する。該導電体層２０４は、前記第１電極２０８の端面２０８Ｂと接続しているが、前記第２電極２１０の端面２１０Ｂとは、前記絶縁キャップ２１４の存在により絶縁した状態となっている。
【００４４】
続いて、前記導電体層２０４を給電層にして電解エッチングを施し、図１２(A)に示すように、前記第１電極２０８の他方の端面２０８Ａを選択的にエッチングし、該端面２０８Ａと誘電体層２０６の表面２０６Ａの間に段差２３４を形成する。そして、前記段差２３４に、図１２(B)に示すように、電解メッキによりＧｅ２１１を充填し、該充電したＧｅ２１１を陽極酸化することによって、図１２(C)に示すように、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２１２を形成する。その後、前記絶縁キャップ２１２の表面に、図１２(D)に示すように、ＰＶＤなどの適宜手法により、表面側の導電体層２０２を形成する。該導電体層２０２は、前記第２電極２１０の端面２１０Ａと接続しているが、前記絶縁キャップ２１２の存在により、前記第１電極２０８の端面２０８Ａとは絶縁した状態となっている。
【００４５】
以上の手順により、導電体層２０２が、ハニカム構造を形成する六角形の頂点に配置された第２電極２１０に接続され、導電体層２０４が、前記六角形の中央に配置された第１電極２０８に接続されたハニカム構造のコンデンサ素子２００が得られる。本実施例の基本的効果は、上述した実施例１と同様である。
【００４６】
なお、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得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)絶縁キャップ以外の材料についても同様に、公知の各種の材料を使用してよい。例えば、前記実施例１〜３では、誘電体層を形成するための金属基材の具体例としてアルミニウムを挙げたが、陽極酸化が可能な金属であれば、公知の各種の金属が適用可能である。
(3)前記実施例１〜３では、金属基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はその加工物である構造体を誘電体層として利用することとしたが、該酸化物基材及びその構造物を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材を除去して、その空隙に、前記酸化物基材よりも高誘電率の材料を充填して誘電体層としてもよい。この場合、酸化物基材の除去は、例えば、エッチングにより行い、高誘電率材料の充填は、例えば、ＣＶＤやゾルゲル法などにより行われる。
(4)前記実施例１〜３で示した製造工程も一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。例えば、表面電極と裏面電極のいずれを先に形成するかも一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、所定の間隔で対向する一対の導電体層間に設けられた誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に第１及び第２の電極を形成し、これら第１及び第２の電極のそれぞれの一端と前記導電体層の間を、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップで絶縁して電極を振り分けることとしたので、コンデンサの用途に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０：コンデンサ
１２：コンデンサ素子
１４，１６：導電体層
１８：誘電体層
１８Ａ：表面
１８Ｂ：裏面
２０：第１電極
２０Ａ，２０Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ：端部
２１，２５：Ｇｅ
２２，２８：絶縁キャップ（ＧｅＯ２キャップ）
２４：第２電極
３０：絶縁フィルム
３２，３４：接続ランド
３６，３８：引出部
５０：金属基材
５０Ａ：表面
５２：ピット
５３：酸化物基材
５４：第１の孔
５４Ａ，５４Ｂ：端部
５６：第２の孔
５８：シード層
６０，６２：隙間
１００：コンデンサ
１１０：コンデンサ素子
１１４，１１６：導電体層
１１８：誘電体
１１８Ａ，１１８Ｂ：端面
１２０：第１電極
１２０Ａ，１２０Ｂ，１２４Ａ，１２４Ｂ：端面
１２４：第２電極
１２６Ａ，１２６Ｂ，１３０：段差
１２７，１３１：Ｇｅ
１２８，１３２：絶縁キャップ（ＧｅＯ２キャップ）
１４０：絶縁フィルム
１４２，１４４：接続ランド
１４６，１４８：引出部
１５０：金属基材
１５０Ａ：表面
１５１：ピット
１５２：酸化物基材
１５２Ａ：表面
１５２Ｂ：裏面
１５４：孔（ホール）
１５６：シード層
１５８：構造体
１５８Ａ：閉口端面
１５８Ｂ：開口端面
１６０：空隙
２００：コンデンサ素子
２０２，２０４：導電体層
２０６：誘電体層
２０６Ａ：表面
２０６Ｂ：裏面
２０８：第１電極
２０８Ａ，２０８Ｂ，２１０Ａ，２１０Ｂ：端部
２１０：第２電極
２１１，２１３：Ｇｅ
２１２，２１４：絶縁キャップ
２２０：金属基材
２２０Ａ：表面
２２２：ピット
２２４：酸化物基材
２２４Ａ：表面
２２４Ｂ：裏面
２２６，２２８：孔（ホール）
２２９Ａ，２２９Ｂ，２３４：段差
２３０：シード層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ及びその製造方法に関し、更に具体的には、コンデンサの内部電極と引出電極の絶縁部分の絶縁性及び信頼性の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在幅広く用いられているＭＬＣＣやＡｌ電解コンデンサとは異なる構造を有するコンデンサとして、例えば、下記特許文献１及び特許文献２に示す陽極酸化ポーラスＡｌ２Ｏ３を応用したコンデンサ（以下、「ポーラスＡｌ２Ｏ３コンデンサ」とする）が提案されている。前記特許文献１には、金属基材を２段階で陽極酸化することにより、極性の異なる柱状の内部電極をランダムに振り分け、コンデンサの容量密度の向上と、電極金属及び誘電体材料の選択性の向上，製造プロセスの簡略化を図ることが記載されている。また、下記特許文献２には、金属基材を陽極酸化して得られた酸化物基材を加工して略チューブ状の誘電体を形成し、該チューブ状の誘電体の外側と内側に、極性の異なる内部電極を振り分けることで、容量密度の向上と、電極金属及び誘電体材料の選択性の向上，製造プロセスの簡略化を図ることが開示されている。このようなポーラスＡｌ２Ｏ３コンデンサは、バイアス依存性・温度依存性がＭＬＣＣやＡｌ電解コンデンサに比べて低く、次世代のコンデンサとして期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０８８０３４号公報（第１図〜第４図）
【特許文献２】特開２００９−０４９２１２号公報（第１図〜第８図）
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Kahn, M. N., Kahn, M. T., and Hogarth, C.A., Phys. Status Solidi(a), 61 (1980) 251-257.
【非特許文献２】M.Saitou, K.Sakae, and W.Oshikawa, Surface and Coatings Technology, 162 (2003) 101-105.
【非特許文献３】V. M. Demidovich, P. K. Kashikarov, S. N. Kozlov, and G. S. Plotnikov, Russian Physics Journal, 20 (1977) 1105-1106
【非特許文献４】Q. Huang, S. W. Bedell, K. L. Saenger, M. Copel, H. Deligianni, and L. T. Romankiw, Electrochem. Solid-State. Lett. 10 (11) D124-6, 2007
【非特許文献５】Robert D. Wales, J. Electrochem. Soc. 110 (8) 914-918, 1963
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１では、内部電極と引出電極（導電体層）を絶縁キャップで絶縁しており、前記絶縁キャップとして、金属酸化物，樹脂，ＳｉＯ２，エアギャップを用いることが開示されている。前記金属酸化物の例としては、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物が挙げられている。弁金属の酸化物（同公報の第１図の符号２２，符号２６参照）は、誘電体表面から任意の段差を付けて形成した内部電極上に、弁金属を充填（ＰＶＤ，電解メッキなど）し、その後陽極酸化により酸化物を形成する。絶縁キャップ内に流れるリーク電流は、コンデンサの特性を劣化させるため、なるべく絶縁性の高い材料を充填することが好ましい。また、全孔に緻密な酸化物構造体を形成できるため、ＰＶＤよりも電解メッキによる金属の充填が好ましい。
【０００６】
上述した弁金属の酸化物のバンドギャップエネルギーは、Ａｌ２Ｏ３で約８ｅＶ，Ｔａ２Ｏ５で約４ｅＶ，Ｎｂ２Ｏ５で約４ｅＶ，ＴｉＯ２で約３ｅｖ，ＺｒＯ２で約５ｅＶ，ＨｆＯ２で約６ｅＶ，ＺｎＯで約３ｅＶ，ＷＯ３で約３ｅＶ，Ｓｂ２Ｏ３で約４ｅＶとなっている。Ａｌ２Ｏ３はバンドギャップエネルギーが広く高い絶縁性を有しているが、Ａｌは電解メッキで充填することができないため、緻密な酸化物構造体を得ることは難しい。比較的高いバンドギャップエネルギーを持つＺｒＯ２，ＨｆＯ２も、電解メッキの後に陽極酸化をすることで得ることはできない。一方、ＺｎとＳｂは電解メッキ可能であるが、酸化物の絶縁性は比較的低いため、絶縁キャップとしての機能は、Ａｌ２Ｏ３などに比べて劣る。すなわち、上述した特許文献１の手法において、弁金属を用いて電解メッキ→陽極酸化で絶縁性の高い緻密な酸化物を得て絶縁キャップとして利用することは難しい。しかしながら、エアギャップを用いた場合には、長期信頼性に不安がある。以上の課題は、上述した特許文献２についても同様である。
【０００７】
本発明は、以上のような点に着目したもので、一対の導電体層間に設けられた誘電体層中の第１及び第２の内部電極を、前記一対の導電体層に振り分けるための絶縁部分の絶縁性及び信頼性の向上を図ることができるコンデンサ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のコンデンサは、所定の間隔で対向する一対の導電体層，該一対の導電体層間に設けられた誘電体層，該誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が絶縁キャップによって他方の導電体層と絶縁した第１の電極，前記誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が絶縁キャップによって前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極，を備えるとともに、前記絶縁キャップが、ＧｅＯ２（二酸化ゲルマニウム）であることを特徴とする。
【０００９】
主要な形態の一つは、前記誘電体層が、金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はそれを加工した構造体，前記酸化物基材又は構造体を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材又は構造体を除去した空隙に充填された高誘電率材料，のいずれかであることを特徴とする。
【００１０】
他の形態は、前記酸化物基材が、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成された略柱状の複数の孔を有しているときに、前記複数の孔のうちの一部の孔に前記第１の電極が充填され、前記複数の孔のうち、前記第１の電極が充填されていない孔に前記第２の電極が充填されること，あるいは、前記酸化物基材が、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成された略柱状の孔を複数有しており、該酸化物基材を加工した構造体が、前記孔を中空部とする略チューブ状であるときに、前記複数の構造体の中空部に、前記第１又は第２の電極の一方の電極が充填され、前記複数の構造体間の空隙部分に、前記第１又は第２の電極の他方の電極が充填されることを特徴とする。
【００１１】
本発明のコンデンサの製造方法は、所定の間隔で対向する一対の導電体層と、該一対の導電体層間に設けられた誘電体層と、該誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が他方の導電体層と絶縁した第１の電極と、前記誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極と、を備えたコンデンサの製造方法であって、前記導電体層と絶縁する側の第１の電極の端部，あるいは、前記導電体層と絶縁する側の第２の電極の端部のうちの少なくとも一方の端部と前記誘電体層の主面との間に、段差を形成する工程，前記段差に、前記電極の端部と導電体層を絶縁するためのＧｅＯ２を形成する工程，前記ＧｅＯ２の形成後に、前記誘電体層の主面に前記導電体層を形成する工程，を含むことを特徴とする。
【００１２】
主要な形態の一つは、ＧｅＯ２を形成する工程が、前記段差に、Ｇｅを電解メッキにより充填する工程と、該工程により充填されたＧｅを陽極酸化処理する工程と、を含むことを特徴とする。他の形態は、前記誘電体層が、金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はそれを加工した構造体，前記酸化物基材又は構造体を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材又は構造体を除去した空隙に充填された高誘電率材料，のいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
他の発明のコンデンサは、請求項５〜７のいずれか一項に記載の製造方法によって形成されたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，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。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所定の間隔で対向する一対の導電体層間に設けられた誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に第１及び第２の電極を形成し、これら第１及び第２の電極のそれぞれの一端と前記導電体層の間を、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップで絶縁して電極を振り分けることとしたので、絶縁性の高い絶縁キャップを有するコンデンサ素子が得られ、信頼性の向上を図ることができる。また、前記ＧｅＯ２を、Ｇｅの電解メッキで内部電極と誘電体主面の間に設けた段差に埋め込み、それを陽極酸化してＧｅＯ２を形成することとしたので、緻密なＧｅの酸化物構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１を示す図であり、(A)はコンデンサ素子の外観斜視図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は本実施例のコンデンサの断面図であり、前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。
【図２】前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。
【図３】前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。
【図４】前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施例２を示す図であり、(A)はコンデンサ素子の外観斜視図，(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は本実施例のコンデンサの断面であり、前記(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。
【図６】前記実施例２の製造工程の一例を示す図である。
【図７】前記実施例２の製造工程の一例を示す図である。
【図８】前記実施例２の製造工程の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施例３を示す図であり、(A)はコンデンサ素子の主要断面図，(B)は前記(A)を＃Ｅ−＃Ｅ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図１０】前記実施例３の製造工程の一例を示す図である。
【図１１】前記実施例３の製造工程の一例を示す図である。
【図１２】前記実施例３の製造工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
最初に、図１〜図４を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１(A)は本実施例のコンデンサ素子の外観斜視図，図１(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図１(C)は前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。図２〜図４は、本実施例の製造工程の一例を示す図である。
【００１８】
本実施例のコンデンサ１０は、図１に示すようにコンデンサ素子１２を中心に構成されている。前記コンデンサ素子１２は、所定の間隔で対向する一対の導電体層（引出電極）１４，１６と、該導電体層１４，１６間に挟まれた誘電体層１８と、複数の第１電極２０及び第２電極２４により構成されている。前記第１電極２０及び第２電極２４は、前記導電体層１４，１６と略直交しており、縦横比が大きく（すなわち、アスペクト比が高く）なっている。前記第１電極２０の一方の端部２０Ａは導電体層１４に接続し、他方の端部２０Ｂは絶縁キャップ２２により導電体層１６と絶縁している。また、第２電極２４の一方の端部２４Ｂは導電体層１６に接続し、他方の端部２４Ａは絶縁キャップ２６により導電体層１４と絶縁している。このような第１電極２０と第２電極２４は、図１(B)に示すように、ランダム配置となっており、それぞれ正極と負極に振り分けられている。なお、ここでいうランダムとは不規則のことである。
【００１９】
前記誘電体層１８を形成する材料としては、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物が用いられる。前記導電体層１４，１６としては、金属全般（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｌなど）が用いられる。また、第１電極２０及び第２電極２４としては、例えば、メッキ可能な金属全般（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔなど）やこれらの合金などが用いられる。前記絶縁キャップ２２及び２６としては、ＧｅＯ２が用いられる。ＧｅＯ２は、バンドギャップエネルギーが約６ｅＶ（抵抗率：１Ｅ８〜１Ｅ９Ω・ｃｍ）（非特許文献１のＦｉｇ.８から算出）であるため、比較的高い絶縁性を有する構造体を得ることができ、また、電解メッキでＧｅを埋め込むことができるため、緻密な酸化物構造体が得られる。
【００２０】
また、前記コンデンサ素子１２の各部の寸法の一例を示すと、導電体層１４と導電体層１６の間隔（誘電体層１８の厚さ）が数１００ｎｍ〜数１００μｍ，導電体層１４及び１６の厚さが数１０ｎｍ〜数μｍである。また、第１電極２０及び第２電極２４は、径が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ，長さが数１００ｎｍ〜数１００μｍ，隣接する電極との間隔が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度となっている。また、前記絶縁キャップ２２，２６の厚みが数１０ｎｍ〜数１０μｍ程度となっている。
【００２１】
以上のような構造のコンデンサ素子１２は、図１(C)に示すように、全体が絶縁フィルム３０（外装保護材）により被覆されており、該絶縁フィルム３０の所定の位置に設けられた開口から、接続ランド３２，３４を介して、リード線などの引出部３６，３８に接続されている。なお、前記絶縁フィルム３０としては、例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，樹脂，金属酸化物などが用いられ、その厚さは、数１０ｎｍ〜数１０μｍ程度に形成されている。
【００２２】
次に、図２〜図４も参照して、本実施例のコンデンサ１０の製造方法を説明する。まず、図２(A)に示すように、上述した弁金属からなる金属基材５０を用意し、該金属基材５０の表面５０Ａに、図２(B)に示すように、陽極酸化の基点となるピット５２を、最密充填六方配列で形成する。次に、電圧を印加して陽極酸化処理を施すことにより、図２(C)に示すように、所望の深さ（ないし長さ）の第１の孔５４を、金属基材５０の厚み方向に形成する。引き続き、前記第１の孔５４を形成したときよりも大きな印加電圧で陽極酸化処理を施し、図２(D)に示すように第２の孔５６を形成し、酸化物基材５３からなる誘電体層１８を得る。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、大きい電圧で処理された第２の孔５６はピッチが大きくなり、前の工程で形成された第１の孔５４の一部とランダムに接続される。
【００２３】
前記陽極酸化処理の条件は、図２(C)に示す１段階目の陽極酸化の印加電圧を数Ｖ〜数１００Ｖ，処理時間を数分〜数日とする。図２(D)に示す２段階目の陽極酸化では、電圧値を１段階目の数倍とし、処理時間を数分〜数十分とする。例えば、１段階目の印加電圧を４０Ｖとすることにより径が約１００ｎｍの第１の孔５４が得られ、２段階目の印加電圧を８０Ｖとすることにより径が約２００ｎｍの第２の孔５６が得られる。２段階目の電圧値を上述した範囲内とすることにより、第２の孔５６に接続された第１の孔５４と、接続されていない第１の孔５４の数を概ね同等とすることができる。これにより、前記第２の孔５６に接続された第１の孔５４の内側に形成される第１電極２０と、前記第２の孔５６に接続されていない第１の孔５４の内側に形成される第２電極２４の割合が同等となるため、効率的に容量を取り出すことが可能となる。また、前記２段階目の処理時間を上述の範囲内とすることで、孔のピッチ変換が十分に完了しつつ、２段階目で形成される酸化物基材の厚さを小さくすることができる。該２段階目で形成される酸化物基材は、後の工程で除去されるため、できるだけ薄いことが好ましいため都合がよい。
【００２４】
次に、前記図２(D)に示す状態から、金属基材５０の地金部分を除去するとともに、図２(E)に点線で示すように、誘電体層１８を所定の厚みで切除し、図２(F)に示すように、誘電体層１８の裏面１８Ｂにおいて、第２の孔５６の閉口した端部を開口させる。そして、図２(G)に示すように、誘電体層表面１８Ａに、ＰＶＤなどの適宜手法により、導電体からなるシード層５８を形成する。次に、図３(A)に示すように、前記シード層５８をシードとして前記第２の孔５６と接続された第１の孔５４の内側にＣｕなどの内部電極材料を電解メッキにより充填し、第１の電極２０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５４の端部は閉口しているため、前記メッキ導体が埋め込まれることがない。なお、前記メッキ導体の埋め込みは、第１電極２０の端部２０Ｂが、前記第２の孔５６に達せず適度な隙間（ないし段差）６０を形成する位置まで行われる。そして、前記隙間６０の第１電極端部２０Ｂ上に、図３(B)に示すようにＧｅ２１を電解メッキにより充填し、Ｇｅ２１の形成後、図３(C)に示すように、陽極酸化処理によりＧｅＯ２の絶縁キャップ２２を形成する。
【００２５】
なお、前記Ｇｅ２１の電解メッキ条件は、例えば、非特許文献２に記載の方法のように、浴組成：プロピレングリコール（５ｖｏｌ％ＧｅＣｌ４含有），陽極：グラファイト，陰極：Ｃｕ，電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）：１００もしくは４００とした。あるいは、非特許文献４に記載のように、浴組成：１，３−プロパンジオール（０．５Ｍ ＧｅＣｌ４含有），陰極：Ｓｉ，電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）４００の条件で行うようにしてもよい。また、次のＧｅの陽極酸化の条件としては、例えば、非特許文献３に示すように、浴組成：酢酸（含有物不明），陽極：ｎ−型Ｇｅ，電流密度（μＡ／ｃｍ２）：２０もしくは２００として、ＧｅＯ２の厚さが２００〜１２００Åとなるようにする。あるいは、非特許文献５に示すように、浴組成：無水酢酸（０．６ｍＭ ＬｉＮＯ３，０．１０５Ｍ酢酸，０．２７８Ｍ Ｈ２Ｏ，０．０１１ｍＭ ＧｅＯ２含有），陽極：多結晶Ｇｅ，陰極：タンタル，電流密度（μＡ／ｃｍ２）：２５，１００，もしくは、２５０として、ＧｅＯ２の厚さが７００〜２８９０Åとなるようにしてもよい。
【００２６】
次に、図３(D)に示すように、前記シード層５８を除去するとともに、同図に点線で示すように、誘電体層裏面１８Ｂを第２の孔５６に相当する厚みで切除することによって、図３(E)に示すように、前記第１電極２０が形成されていない第１の孔５４の端部５４Ｂを開口させる。そして、図３(F)に示すように、前記誘電体層裏面１８ＢにＰＶＤなどの適宜手法によって導電体層１６を形成し、該導電体層１６をシードとして、図４(A)に示すように、前記第１電極２０が形成されていない第１の孔５４の内側にメッキ導体を埋め込み、第２電極２４を形成する。このとき、前記メッキ導体の埋め込みは、第２電極２４の端部２４Ａが、誘電体層表面１８Ａとの間に所定の隙間６２を形成する位置まで行われる。そして、図４(B)に示すように、前記隙間６２に、Ｇｅ２５を電解メッキにより充填し、その後、陽極酸化することで、図４(C)に示すようにＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２６を形成する。このときのＧｅ２５の電解メッキの条件及びＧｅＯ２絶縁キャップ２６の陽極酸化による形成の条件は、前記Ｇｅ２１の電解メッキ及び絶縁キャップ２２の陽極酸化の場合と同様である。その後、図４(D)に示すように、誘電体層表面１８Ａに導電体層１４を形成することにより、第１電極２０が導電体層１４に導通し、第２電極２４が導電体層１６に導通したコンデンサ素子１２が得られる。
【００２７】
このように、実施例１によれば、導電体層１６と第１電極２０の端部の間にＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２２を形成し、導電体層１４と第２電極２４の端部の間にＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２６を形成して、内部電極と導電体層（引出電極）の絶縁を図ることとした。本実施例で得られるＧｅＯ２のバンドギャップエネルギーは約６ｅＶであり、上述した特許文献１において、電解メッキ→陽極酸化で得られる絶縁キャップ材料であるＺｎＯやＳｂ２Ｏ３と比べて、絶縁性の高い絶縁キャップ２２，２６を有するコンデンサ素子１２が得られ、信頼性の向上を図ることもできるという効果がある。また、前記ＧｅＯ２をＧｅの電解メッキで内部電極と誘電体主面の間に設けた段差に埋め込み、それを陽極酸化してＧｅＯ２を形成することとしたので、緻密なＧｅの酸化物構造体を得ることができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、図５〜図８を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図５(A)は本実施例のコンデンサ素子の外観斜視図，図５(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図５(C)は前記(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。図６〜図８は、本実施例の製造工程の一例を示す図である。
【００２９】
本実施例のコンデンサ１００は、図５に示すようにコンデンサ素子１１０を中心に構成されている。前記コンデンサ素子１１０は、所定の間隔で対向する一対の導電体層１１４，１１６と、複数の略チューブ状の誘電体１１８と、該複数の誘電体１１８間に充填された第１電極１２０と、前記誘電体１１８の内側に充填された第２電極１２４により構成されている。前記誘電体１１８は、前記導電体層１１４，１１６と略直交している。また、前記第１電極１２０の一方の端部は導電体層１１６に接続し、他方の端部は絶縁キャップ１３２により導電体層１１４と絶縁している。また、第２電極１２４の一方の端部は導電体層１１４に接続し、他方の端部は絶縁キャップ１２８により導電体層１１６と絶縁している。
【００３０】
前記誘電体１１８，前記導電体層１１４及び１１６，第１電極１２０及び第２電極１２４，前記絶縁キャップ１２８，１３２としては、上述した実施例１と同様の材質が利用される。また、前記コンデンサ素子１１０の各部の寸法の一例を示すと、導電体層１１４と導電体層１１６の間隔（誘電体１１８の長さ）が数１００ｎｍ〜数１００μｍ，導電体層１１４及び１１６の厚みが数１０ｎｍ〜数μｍ，チューブ状の誘電体１１８の径は、内径外径ともに数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度となっている。また、前記絶縁キャップ１２８，１３２の厚みは、数１０ｎｍ〜数１０μｍ，前記誘電体１１８間の間隔が、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ，誘電体１１８の厚さ（外径−内径）が、数ｎｍ〜数１００ｎｍ程度となっている。
【００３１】
以上のような構造のコンデンサ素子１１０は、図５(C)に示すように、全体が絶縁フィルム１４０（外装保護材）により被覆されており、該絶縁フィルム１４０の所定の位置に設けられた開口から、接続ランド１４２，１４４を介して、リード線などの引出部１４６，１４８に接続されている。なお、前記絶縁フィルム１４０としては、例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，樹脂，金属酸化物などが用いられる。
【００３２】
次に、図６〜図８も参照して、本実施例のコンデンサ１００の製造方法を説明する。まず、図６(A)に示すように、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）からなる金属基材１５０を用意する。そして、該金属基材１５０の表面１５０Ａに、図６(B)に示すように、陽極酸化の基点となるピット１５１が、前記表面１５０Ａと略直交する断面において、ハニカム構造を形成する六角形の頂点とその中央に配置するように形成される。次に、図６(C)に示すように、陽極酸化処理により、前記ピット１５１を基点とする複数の略柱状の孔（ホール）１５４を形成する。このような孔１５４の形成技術は公知である。図示の例では、前記孔１５４は、一方の端部が酸化物基材１５２の表面１５２Ａで開口し、他方の端部が酸化物基材１５２の裏面１５２Ｂで閉口している。
【００３３】
次に、図６(D)に示すように、酸化物基材表面１５２Ａに導電体からなるシード層１５６を形成するとともに、金属基材１５０の地金部分を除去し、酸化物基材裏面１５２Ｂを露出させる。前記シード層１５６としては、金属全般（例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｌなど）が用いられる。該シード層１５６は、メッキシードの機能とともに、以下の工程で形成する略チューブ状の構造体１５８（誘電体１１８）を支持する機能を有している。次に、前記酸化物基材１５２の界面をエッチングし、図６(E)に示すように、前記シード層１５６上に、前記孔１５４を中空部とする略チューブ状の複数の構造体１５８を形成する。このとき、複数の構造体１５８の間には空隙１６０が形成される。そして、前記シード層１５６をシードとしてメッキすることにより、図６(F)に示すように、前記空隙１６０に、第１電極１２０の一部を形成する。前記第１電極１２０の形成を途中で一端停止したら、前記図６(F)に点線で示すように、所定の厚みで前記構造体１５８の閉口端面１５８Ａを切除し、図６(G)に示すように、開口端面１５８Ｂを形成する。本実施例では、この開口端面１５８Ｂが形成された構造体１５８を、略チューブ状の誘電体１１８として利用する。
【００３４】
その後、引き続き、前記シード層１５６をシードとしてメッキすることにより、前記空隙１６０と、前記構造体１５８（誘電体１１８）の中空部である孔１５４へメッキ導体が同時に埋め込まれ、図７(A)に示すように、第１電極１２０と第２電極１２４が形成される。メッキ導体の埋め込みは、前記第１電極１２０の端面１２０Ｂ及び第２電極１２４の端面１２４Ｂがともに、構造体１５８の開口端面１５８Ｂに達する前に停止する。なお、前記第１電極１２０は、上述した工程で一部が事前に形成されているため、第１電極１２０と第２電極１２４との間に長さの差が生じる。すなわち、前記第１電極１２０が構造体１５８の開口端面１５８Ｂに達する前に導体の埋め込みを停止すれば、第１電極端面１２０Ｂと前記開口端面１５８Ｂとの間に段差１２６Ａを、第２電極端面１２４Ｂと前記開口端面１５８Ｂとの間に前記段差１２６Ａよりも深い段差１２６Ｂを形成することができる。
【００３５】
次に、図７(B)に示すように、前記段差１２６Ａ，１２６ＢにＧｅ１２７を電解メッキにより充填し、充填されたＧｅ１２７を陽極酸化することによって、図７(C)に示すように、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ１２８を形成する。そして、同図７(C)に点線で示す位置で第１電極１２０，構造体１５８，ＧｅＯ２の余分な部分を除去することにより、図７(D)に示すように、第２電極１２４の先端１２４Ｂのみに、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ１２８が残る。なお、Ｇｅ１２７の電解メッキ及び陽極酸化の手法は、上述した実施例１と同様である。次に、図７(E)に示すように、前記シード層１５６を除去するとともに、図７(F)に示すように、前記シード層１５６と対向する側の主面に、導電体層１１６を形成する。該導電体層１１６は、前記第１の電極１２０の端面１２０Ｂと接続しているが、前記第２の電極１２４の端面１２４Ｂとは、前記絶縁キャップ１２８の存在により絶縁した状態となっている。
【００３６】
続いて、前記導電体層１１６を給電層にして電解エッチングを施し、図８(A)に示すように、前記第１電極１２０の他方の端面１２０Ａを選択的にエッチングし、該端面１２０Ａと誘電体端面１１８Ａの間に段差１３０を形成する。そして、前記段差１３０に、図８(B)に示すように、電解メッキによりＧｅ１３１を充填し、続いて、陽極酸化処理を施すことにより、図８(C)に示すようにＧｅＯ２からなる絶縁キャップ１３２が形成される。該絶縁キャップ１３２を形成したのち、その表面に、図８(D)に示すように、ＰＶＤなどの手法により、導電体層１１４を形成する。該導電体層１１４は、前記第２の電極１２４の端面１２４Ａと接続しているが、前記絶縁キャップ１３２の存在により、前記第１電極端面１２０Ａとは絶縁した状態となっている。以上の手順により、導電体層１１４が誘電体１１８の内部の第２電極１２４に接続され、導電体層１１６が誘電体１１８の外部の第１電極１２０に接続された同軸構造のコンデンサ素子１１０が得られる。
【００３７】
このように、実施例２によれば、金属の陽極酸化物からなる高アスペクト比を有する略チューブ状の誘電体１１８の外側に第１電極１２０を、内側に第２電極１２４を設けて、前記第１電極１２０と第２電極１２４のそれぞれの一方の端部に設けた絶縁キャップ１２８及び１３２によって電極の振り分けを行う。そして、前記絶縁キャップ１２８及び１３２を、電解メッキにより充填したＧｅの陽極酸化によって形成したＧｅＯ２としたので、内部電極と導電体層の絶縁性が高く、信頼性の向上を図ることができる。
【実施例３】
【００３８】
次に、図９〜図１２を参照しながら本発明の実施例３を説明する。本実施例のコンデンサ素子の構造は、基本的には、上述した実施例１と同様であるが、前記実施例１が弁金属の陽極酸化を２段階で行うことで内部電極の振り分けを行うのに対し、本実施例は、弁金属の陽極酸化により得られる酸化物基材に形成される孔の長さが異なるように陽極酸化を行うことにより、内部電極の振り分けを行う構成となっている。図９(A)は、本実施例のコンデンサ素子の主要断面図，図９(B)は前記(A)を＃Ｅ−＃Ｅ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図１０〜図１２は、本実施例の製造工程の一例を示す図である。図９(A)及び(B)に示すように、本実施例のコンデンサ素子２００は、対向する一対の導電体層２０２，２０４間に誘電体層２０６が設けられており、該誘電体層２０６に形成された略柱状の複数の孔に、第１電極２０８と第２電極２１０が充填された構造となっている。
【００３９】
本実施例では、図９(B)に示すように、前記第２電極２１０が、ハニカム構造を形成する六角形の頂点に位置し、前記第１電極２０８が、前記六角形の中心に位置するように配置されている。そして、前記第１電極２０８の一方の端面２０８Ａと導電体層２０２の間には絶縁キャップ２１２が形成され、前記第２電極２１０の一方の端面２１０Ｂと導電体層２０４の間には絶縁キャップ２１４が存在している。このように、前記絶縁キャップ２１２及び２１４によって、第１電極２０８，第２電極２１０と、導電体層２０２，２０４との絶縁を図ることにより、電極の振り分けが行われている。
【００４０】
次に、図１０〜図１２も参照して、本実施例の製造方法を説明する。まず、図１０(A)に示すように、弁金属からなる金属基材２２０を用意し、該金属基材２２０の表面２２０Ａに、図１０(B)に示すように、陽極酸化の基点となるピット２２２を、ハニカムレイアウトで形成する。前記金属基材２２０としては、上述した実施例１と同様の弁金属が利用される。次に、図１０(C)に示すように、陽極酸化処理により、複数の略柱状の孔２２６，２２８が形成された酸化物基材２２４を得る。該孔２２６，２２８は、一端が酸化物基材２２４の表面２２４Ａで開口し、他端が酸化物基材裏面２２４Ｂで閉口するように形成されている。なお、図示の例では、孔２２６と２２８は長さが異なっており、短い方の孔２２８が、ハニカム構造を形成する六角形の頂点に位置し、長い方の孔２２６が、前記六角形の中心に位置するように形成されている。
【００４１】
次に、前記図１０(C)に示す状態から、金属基材２２０の地金を除去するとともに、同図に点線で示すように、酸化物基材２２４を所定の厚みで切除し、図１０(D)に示すように、酸化物基材裏面２２４Ｂ側において、前記長い方の孔２２６の閉口した端部を開口させる。そして、図１０(E)に示すように、酸化物基材表面２２４Ａに、ＰＶＤなどの適宜手法により、導電体からなるシード層２３０を形成する。次に、図１０(F)に示すように、前記シード層２３０をシードとして、前記孔２２６の内側を途中までメッキ導体で埋め込み、第１電極２０８の一部を形成する。前記第１電極２０８の一部を形成したら、一端、導体埋め込みを停止し、図１０(G)に示すように、酸化物基材裏面２２４Ｂを所定の厚みで切除し、閉口した孔２２８の端部を開口する。本実施例では、以上のような酸化物基材２２４の加工体を、誘電体層２０６として利用する。
【００４２】
その後、引き続き、前記シード層２３０をシードとしてメッキすることにより、前記孔２２６及び２２８にメッキ導体が同時に埋め込まれ、図１１(A)に示すように、第１電極２０８と第２電極２１０が形成される。メッキ導体の埋め込みは、前記第１電極２０８の一方の端面２０８Ｂ及び第２電極２１０の一方の端部がともに、誘電体層裏面２０６Ｂに達する前に停止する。なお、前記第１電極２０８は、上述した工程で一部が事前に形成されているため、第１電極２０８と第２電極２１０の間に長さの差が生じる。すなわち、前記第１電極２０８の端面２０８Ｂが、誘電体層裏面２０６Ｂに達する前に導体の埋め込みを停止すれば、第１電極端面２０８Ｂと誘電体層裏面２０６Ｂとの間に段差２２９Ａを、第２電極端面２１０Ｂと前記誘電体層裏面２０６Ｂとの間に、前記段差２２９Ａよりも深い段差２２９Ｂを形成することができる。
【００４３】
次に、図１１(B)に示すように、前記段差２２９Ａ，２２９ＢにＧｅ２１３を電解メッキにより充填し、次いで該Ｇｅ２１３を陽極酸化処理することにより、図１１(C)に示すように、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２１４を形成する。そして、同図１１(C)に点線で示す位置で第１電極２０８，誘電体層２０６，ＧｅＯ２の余分な部分を除去することにより、図１１(D)に示すように、第２電極２１０の先端２１０Ｂのみに、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２１４が残る。Ｇｅの電解メッキによる充填及び陽極酸化処理は、上述した実施例１と同様に行われる。次に、図１１(E)に示すように、前記シード層２３０を除去するとともに、図１１(F)に示すように、前記シード層２３０と対向する側の誘電体層裏面２０６Ｂに、導電体層２０４を形成する。該導電体層２０４は、前記第１電極２０８の端面２０８Ｂと接続しているが、前記第２電極２１０の端面２１０Ｂとは、前記絶縁キャップ２１４の存在により絶縁した状態となっている。
【００４４】
続いて、前記導電体層２０４を給電層にして電解エッチングを施し、図１２(A)に示すように、前記第１電極２０８の他方の端面２０８Ａを選択的にエッチングし、該端面２０８Ａと誘電体層２０６の表面２０６Ａの間に段差２３４を形成する。そして、前記段差２３４に、図１２(B)に示すように、電解メッキによりＧｅ２１１を充填し、該充電したＧｅ２１１を陽極酸化することによって、図１２(C)に示すように、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップ２１２を形成する。その後、前記絶縁キャップ２１２の表面に、図１２(D)に示すように、ＰＶＤなどの適宜手法により、表面側の導電体層２０２を形成する。該導電体層２０２は、前記第２電極２１０の端面２１０Ａと接続しているが、前記絶縁キャップ２１２の存在により、前記第１電極２０８の端面２０８Ａとは絶縁した状態となっている。
【００４５】
以上の手順により、導電体層２０２が、ハニカム構造を形成する六角形の頂点に配置された第２電極２１０に接続され、導電体層２０４が、前記六角形の中央に配置された第１電極２０８に接続されたハニカム構造のコンデンサ素子２００が得られる。本実施例の基本的効果は、上述した実施例１と同様である。
【００４６】
なお、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得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)絶縁キャップ以外の材料についても同様に、公知の各種の材料を使用してよい。例えば、前記実施例１〜３では、誘電体層を形成するための金属基材の具体例としてアルミニウムを挙げたが、陽極酸化が可能な金属であれば、公知の各種の金属が適用可能である。
(3)前記実施例１〜３では、金属基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はその加工物である構造体を誘電体層として利用することとしたが、該酸化物基材及びその構造物を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材を除去して、その空隙に、前記酸化物基材よりも高誘電率の材料を充填して誘電体層としてもよい。この場合、酸化物基材の除去は、例えば、エッチングにより行い、高誘電率材料の充填は、例えば、ＣＶＤやゾルゲル法などにより行われる。
(4)前記実施例１〜３で示した製造工程も一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。例えば、表面電極と裏面電極のいずれを先に形成するかも一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、所定の間隔で対向する一対の導電体層間に設けられた誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に第１及び第２の電極を形成し、これら第１及び第２の電極のそれぞれの一端と前記導電体層の間を、ＧｅＯ２からなる絶縁キャップで絶縁して電極を振り分けることとしたので、コンデンサの用途に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０：コンデンサ
１２：コンデンサ素子
１４，１６：導電体層
１８：誘電体層
１８Ａ：表面
１８Ｂ：裏面
２０：第１電極
２０Ａ，２０Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ：端部
２１，２５：Ｇｅ
２２，２８：絶縁キャップ（ＧｅＯ２キャップ）
２４：第２電極
３０：絶縁フィルム
３２，３４：接続ランド
３６，３８：引出部
５０：金属基材
５０Ａ：表面
５２：ピット
５３：酸化物基材
５４：第１の孔
５４Ａ，５４Ｂ：端部
５６：第２の孔
５８：シード層
６０，６２：隙間
１００：コンデンサ
１１０：コンデンサ素子
１１４，１１６：導電体層
１１８：誘電体
１１８Ａ，１１８Ｂ：端面
１２０：第１電極
１２０Ａ，１２０Ｂ，１２４Ａ，１２４Ｂ：端面
１２４：第２電極
１２６Ａ，１２６Ｂ，１３０：段差
１２７，１３１：Ｇｅ
１２８，１３２：絶縁キャップ（ＧｅＯ２キャップ）
１４０：絶縁フィルム
１４２，１４４：接続ランド
１４６，１４８：引出部
１５０：金属基材
１５０Ａ：表面
１５１：ピット
１５２：酸化物基材
１５２Ａ：表面
１５２Ｂ：裏面
１５４：孔（ホール）
１５６：シード層
１５８：構造体
１５８Ａ：閉口端面
１５８Ｂ：開口端面
１６０：空隙
２００：コンデンサ素子
２０２，２０４：導電体層
２０６：誘電体層
２０６Ａ：表面
２０６Ｂ：裏面
２０８：第１電極
２０８Ａ，２０８Ｂ，２１０Ａ，２１０Ｂ：端部
２１０：第２電極
２１１，２１３：Ｇｅ
２１２，２１４：絶縁キャップ
２２０：金属基材
２２０Ａ：表面
２２２：ピット
２２４：酸化物基材
２２４Ａ：表面
２２４Ｂ：裏面
２２６，２２８：孔（ホール）
２２９Ａ，２２９Ｂ，２３４：段差
２３０：シード層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で対向する一対の導電体層，
該一対の導電体層間に設けられた誘電体層，
該誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が絶縁キャップによって他方の導電体層と絶縁した第１の電極，
前記誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が絶縁キャップによって前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極，
を備えるとともに、
前記絶縁キャップが、ＧｅＯ２（二酸化ゲルマニウム）であることを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記誘電体層が、
金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はそれを加工した構造体，
前記酸化物基材又は構造体を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材又は構造体を除去した空隙に充填された高誘電率材料，
のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記酸化物基材が、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成された略柱状の複数の孔を有しているときに、
前記複数の孔のうちの一部の孔に前記第１の電極が充填され、
前記複数の孔のうち、前記第１の電極が充填されていない孔に前記第２の電極が充填されることを特徴とする請求項２記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記酸化物基材が、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成された略柱状の孔を複数有しており、該酸化物基材を加工した構造体が、前記孔を中空部とする略チューブ状であるときに、
前記複数の構造体の中空部に、前記第１又は第２の電極の一方の電極が充填され、
前記複数の構造体間の空隙部分に、前記第１又は第２の電極の他方の電極が充填されることを特徴とする請求項２記載のコンデンサ。
【請求項５】
所定の間隔で対向する一対の導電体層と、
該一対の導電体層間に設けられた誘電体層と、
該誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が他方の導電体層と絶縁した第１の電極と、
前記誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極と、
を備えたコンデンサの製造方法であって、
前記導電体層と絶縁する側の第１の電極の端部，あるいは、前記導電体層と絶縁する側の第２の電極の端部のうちの少なくとも一方の端部と前記誘電体層の主面との間に、段差を形成する工程，
前記段差に、前記電極の端部と導電体層を絶縁するためのＧｅＯ２を形成する工程，
前記ＧｅＯ２の形成後に、前記誘電体層の主面に前記導電体層を形成する工程，
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項６】
ＧｅＯ２を形成する工程が、
前記段差に、Ｇｅを電解メッキにより充填する工程と、
該工程により充填されたＧｅを陽極酸化処理する工程と、
を含むことを特徴とする請求項５記載のコンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記誘電体層が、
金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はそれを加工した構造体，
前記酸化物基材又は構造体を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材又は構造体を除去した空隙に充填された高誘電率材料，
のいずれかであることを特徴とする請求項５又は６記載のコンデンサの製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の製造方法によって形成されたことを特徴とするコンデンサ。
【請求項１】
所定の間隔で対向する一対の導電体層，
該一対の導電体層間に設けられた誘電体層，
該誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が絶縁キャップによって他方の導電体層と絶縁した第１の電極，
前記誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が絶縁キャップによって前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極，
を備えるとともに、
前記絶縁キャップが、ＧｅＯ２（二酸化ゲルマニウム）であることを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記誘電体層が、
金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はそれを加工した構造体，
前記酸化物基材又は構造体を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材又は構造体を除去した空隙に充填された高誘電率材料，
のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記酸化物基材が、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成された略柱状の複数の孔を有しているときに、
前記複数の孔のうちの一部の孔に前記第１の電極が充填され、
前記複数の孔のうち、前記第１の電極が充填されていない孔に前記第２の電極が充填されることを特徴とする請求項２記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記酸化物基材が、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成された略柱状の孔を複数有しており、該酸化物基材を加工した構造体が、前記孔を中空部とする略チューブ状であるときに、
前記複数の構造体の中空部に、前記第１又は第２の電極の一方の電極が充填され、
前記複数の構造体間の空隙部分に、前記第１又は第２の電極の他方の電極が充填されることを特徴とする請求項２記載のコンデンサ。
【請求項５】
所定の間隔で対向する一対の導電体層と、
該一対の導電体層間に設けられた誘電体層と、
該誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が他方の導電体層と絶縁した第１の電極と、
前記誘電体層中に、前記一対の導電体層と略直交する方向に形成されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極と、
を備えたコンデンサの製造方法であって、
前記導電体層と絶縁する側の第１の電極の端部，あるいは、前記導電体層と絶縁する側の第２の電極の端部のうちの少なくとも一方の端部と前記誘電体層の主面との間に、段差を形成する工程，
前記段差に、前記電極の端部と導電体層を絶縁するためのＧｅＯ２を形成する工程，
前記ＧｅＯ２の形成後に、前記誘電体層の主面に前記導電体層を形成する工程，
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項６】
ＧｅＯ２を形成する工程が、
前記段差に、Ｇｅを電解メッキにより充填する工程と、
該工程により充填されたＧｅを陽極酸化処理する工程と、
を含むことを特徴とする請求項５記載のコンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記誘電体層が、
金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材又はそれを加工した構造体，
前記酸化物基材又は構造体を利用して第１及び第２の電極を形成した後に、該酸化物基材又は構造体を除去した空隙に充填された高誘電率材料，
のいずれかであることを特徴とする請求項５又は６記載のコンデンサの製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の製造方法によって形成されたことを特徴とするコンデンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１１４１２１（Ｐ２０１２−１１４１２１Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５９４１７（Ｐ２０１０−２５９４１７）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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