JP5432002B2

JP5432002B2 - コンデンサ及びその製造方法

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Publication number: JP5432002B2
Application number: JP2010041129A
Authority: JP
Inventors: 秀俊増田
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
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Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2014-03-05
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Description

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、容量密度の向上，製造プロセスの簡略化，高周波特性の向上，誘電体材料の汎用性の向上に関するものである。

現在広く用いられているコンデンサとして、Ａｌ電解コンデンサや積層セラミックコンデンサが知られている。Ａｌ電解コンデンサでは、電解液を使うために、液漏れなどの問題がある。また、積層セラミックコンデンサでは焼成が必要であり、電極と誘電体間における熱収縮などの問題がある。これらを改善する技術として、例えば、下記特許文献１〜３には、ポーラスＡｌ_２Ｏ_３を応用したコンデンサが提案されている。

特許文献１には、上述したポーラスＡｌ_２Ｏ_３を利用し、正負電極がランダムに振り分けられたコンデンサ及びその製造方法が開示されている。当該技術によれば、弁金属の１段目の陽極酸化において所望の深さのホールを形成し（同公報の第２図(C)）、引き続き、１段目よりも大きい電圧で陽極酸化を行う（第２図(D)）。陽極酸化で発生するホールのピッチは電圧に比例するため、大きい電圧で処理されたホールはピッチが大きくなり、１段目で形成されたホールの一部と接続される。引き続き、２段目のホールの底を開口（第２図(E)及び(F)）してメッキを埋め込むと、２段目に接続された１段目のホールのみに導体が埋め込まれ、２段目に接続されない１段目のホールには導体が埋め込まれない（第３図(A)）。次いで、埋め込まれた導体の先端に、エアギャップ，電着絶縁体，あるいは、陽極酸化などの手法で絶縁キャップを形成する（第３図(B)）。引き続き、余剰となる２段目の誘電体層（Ａｌ_２Ｏ_３）を除去して１段目のホールを開口し（第３図(C)及び(D)）、反対面から同様の埋め込み手法を繰り返す（第４図(A)）ことで、表裏面に内部電極が振り分けられたコンデンサ構造が形成される（第４図(C)）。

次に、特許文献２には、ナノスケールリソグラフィの適用により、低ＥＳＬを達成するポーラスＡｌ_２Ｏ_３コンデンサ構造が開示されている。当該技術によれば、陽極酸化に先立ち、Ａｌの表面に一対の櫛型のラインパターンを形成する（同公報の第２図(A)）。この状態で陽極酸化を行うと、孔がラインパターンに沿って形成される（第２図(B)）。引き続き、孔内を導体で埋め込み（第２図(C)及び第３図(A)）、表面側のラインパターンを導体で埋め込む（第３図(C)）ことで、正負電極が表面のみに引出された構造が得られる。また、特許文献３では、前記特許文献２と同様の手順で表面側のラインパターンを導体で埋め込み（同公報の第１０図(A)〜第１１図(A)）、その後、金属（表面電極及び内部電極）を残したままＡｌ_２Ｏ_３を除去し（第１１図(B)）、空隙部にＡｌ_２Ｏ_３以外の誘電体材料を充填する（第１１図(C)）。これらの構造によれば、隣接する正負の内部電極を流れる電流が互いに逆方向となるため、磁界相殺によってインダクタンスを低減することができる。

特開２００９−８８０３４号公報（第１図〜第４図）特開２００９−２１５５３号公報（第１図〜第３図）特開２００９−４９２１２号公報（第９図〜第１１図）

しかしながら、以上のような背景技術には、次のような不都合がある。まず、前記特許文献１に記載のコンデンサでは、誘電率の小さい誘電体層（Ａｌ_２Ｏ_３などの金属基材の酸化物など）に対し、容量取出し電極の表面積を大きくすることで高容量化が図られている。この容量取出し電極は、金属基材の陽極酸化で得られる高アスペクト比（ＡＲ）のナノホールアレイを鋳型として形成される。径が数１０ｎｍでＡＲが数１０００の金属ピラーが数１０ｎｍピッチで配列した構造が得られるため、高い表面積が達成される。その一方で、上述したようなサイズスケールを有する電極を用いているため、寄生インダクタンス（ＥＳＬ）が大きくなってしまい、素子特性を劣化させてしまうという課題があった。前記ＥＳＬを低減する方策としては、前記特許文献２及び３に示すように、正負電極中の電流方向を反対にすることによる磁界相殺が有効である。しかし、この構造を得るためには、ナノスケールのパターン形成が必要であり、製法が複雑かつ高コストになるという不都合があった。また、上記の低ＥＳＬ構造では、正負それぞれの電極がライン状に整列するため、ライン方向の電極間には容量が発生せず、容量を大きくできないという課題もあった。

本発明は、以上のような点に着目したもので、ナノスケールのパターン形成を必要とせずに、容量密度の向上，製造プロセスの簡略化，高周波特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ことを、その目的とする。他の目的は、前記コンデンサにおける誘電体材料の汎用性の向上を図ることである。

本発明は、金属の基材を陽極酸化して得られる多孔質誘電体の孔内に、それぞれ複数の正極及び負極の内部電極が円柱状に略平行に形成された略直方体ないし略立方体形状のコンデンサであって、前記正極及び負極の内部電極がランダムに配置されており、前記コンデンサの一つの主面上に形成されており、前記孔内に形成された複数の一方極の内部電極と導通するとともに、複数の他方極の内部電極が絶縁状態で貫通する第１の外部電極層と、該第１の外部電極層上に形成されており、前記他方極の内部電極が貫通する絶縁層と、該絶縁層上に前記第１の外部電極層と平行に形成されており、前記他方極の内部電極と導通する第２の外部電極層と、を備えたことを特徴とする。主要な形態の一つは、前記多孔質誘電体の孔が、最密充填六方配列に形成されていることを特徴とする。

他の発明は、金属の基材を陽極酸化して得られる多孔質の酸化物基材を利用したコンデンサの製造方法であって、前記金属の基材に電圧を印加して陽極酸化し、酸化物基材の一方の主面で開口するとともに、電極材料を充填するための所定の深さを有する略円柱状の第１の孔を、前記酸化物基材の厚み方向に複数形成する工程１，前記金属基材を前記工程１よりも大きな印加電圧によって陽極酸化し、前記第１の孔よりもピッチが大きく、かつ、一部の前記第１の孔の先端と不規則に接続する第２の孔を複数形成する工程２，残存する金属の基材を除去するとともに、前記第２の孔の底面を、前記酸化物基材の一方の主面と対向する他方の主面側で開口する工程３，前記酸化物基材の一方の主面全体に、導電性のシード層を形成する工程４，前記第２の孔に接続された第１の孔に電極材料を埋め込み、第１の内部電極を形成する工程５，前記酸化物基材の他方の主面側を、前記第１の内部電極の端部を露出させ、かつ、該第１の内部電極が形成されていない第１の孔の底面を開口させる厚みで切除する工程６，前記酸化物基材の他方の主面に、前記工程６で開口した第１の孔に対応する位置に開口部を有し、かつ、前記第１の内部電極の露出した端部と導通する第１の外部電極層を形成する工程７，前記第１の外部電極層の開口部を、前記開口した第１の孔の径よりも大きく、かつ、前記第１の外部電極層と導通した第１の内部電極に達しない寸法に拡張する工程８，該工程８で開口部が拡張された第１の外部電極層上及びその側面に、絶縁層を形成する工程９，前記開口した第１の孔に、前記第１の外部電極層を超える深さとなるように電極材料を埋め込み、前記第１の孔と略同一の径を有する第２の内部電極を形成する工程１０，前記絶縁層を切除し、前記第２の内部電極の端部を露出する工程１１，前記シード層を除去するとともに、露出した前記第２の内部電極の端部と導通する第２の外部電極層を、前記絶縁層上に形成する工程１２，を含むことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記工程１２の後に、前記酸化物基材を除去する工程１３，該工程１３によって前記第１及び第２の内部電極間に生じた空隙部に、除去した酸化物基材とは異なる誘電体材料を充填する工程１４，を含むことを特徴とする。他の形態は、前記誘電体材料が、弁金属の酸化物，複合酸化物，樹脂のいずれかであることを特徴とする。更に他の形態は、前記誘電体材料が弁金属の酸化物であるとき、除去した酸化物基材よりも、誘電率が高い酸化物を充填することを特徴とする。

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。

本発明によれば、多孔質誘電体を利用し、その孔内に円柱状に複数形成された正極及び負極の内部電極をそれぞれ取出す外部電極層を、前記多孔質誘電体の同一主面側に平行に形成する構成としたので、ナノスケールのパターン形成を必要とせずに、容量密度の向上，製造プロセスの簡略化，高周波特性の向上（ＥＳＬの低減）を図ることができる。また、前記多孔質誘電体を除去し、他の誘電体材料を充填することによって、誘電体材料の選択肢が増すという効果も得られる。

本発明の実施例１を示す図であり、(A)は本実施例のコンデンサの断面図，(B)はコンデンサ素子の容量発生部を一部破断して示す外観斜視図である。前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。本発明の実施例２の製造工程の一例を示す外観斜視図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

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(A)は本実施例のコンデンサの断面図，図１(B)はコンデンサ素子の容量発生部を一部破断して示す外観斜視図である。図２〜図４は、本実施例の製造工程の一例を示す図である。本実施例のコンデンサ１０は、図１(A)に示すように、コンデンサ素子１２を中心に構成されている。コンデンサ素子１２は、容量発生部（ないし内部電極充填領域）１４と、その両側に形成された捨て部（ないし内部電極非充填領域）１６Ａ及び１６Ｂからなり、前記容量発生部１４は、図１(B)に示すように、誘電体層１８と、該誘電体層１８中に略円柱状に形成された複数の第１の内部電極２０及び第２の内部電極２２を含んでいる。また、前記コンデンサ素子１２は、一方の主面側に形成された前記第１の内部電極２０と導通する第１の外部電極２４，該第１の外部電極２４上に形成された絶縁層２８，該絶縁層２８上に形成されており前記第２の内部電極２２と導通する第２の外部電極３２を備えている。前記第１の外部電極２４と第２の内部電極２２の間には、前記絶縁層２８が入り込んでおり、該絶縁層２８によって第１の外部電極２４と第２の内部電極２２の絶縁が図られている。

このようなコンデンサ素子１２の外側には、保護層３４が設けられている。該保護層３４には、前記第１の外部電極２４の一部が露出する露出部３６と、第２の外部電極３２の一部が露出する露出部３８が形成されている。そして、前記露出部３６及び３８に導通するように、端子電極４０，４２がコンデンサ素子１２の両側面に形成されている。前記第１の内部電極２０及び第２の内部電極２２は、縦横比が大きく（すなわち、アスペクト比（ＡＲ）が高く）なっており、図１(B)に示すように、ランダム配置となっている。本実施例では、前記第１の内部電極２０を正極，第２の内部電極２２を負極に振り分けているが、逆であってもよい。

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。また、第１の内部電極２０，第２の内部電極２２としては、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。前記第１の外部電極２４及び第２の外部電極３２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、前記保護層３４としては、例えば、ＳｉＯ_２，ＳｉＮ，樹脂，金属酸化物などの絶縁体が用いられる。前記端子電極４０，４２としては、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ，半田などや、これらを積層したものなどが用いられる。

また、前記容量発生部１４の各部の寸法の一例を示すと、第１の外部電極２４及び第２の外部電極３２の厚さが数１０ｎｍ〜数μｍ，第１の内部電極２０及び第２の内部電極２２の径が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ，これら内部電極２０及び２２の長さが数１００ｎｍ〜数１００μｍである。また、隣接する内部電極間の間隔は、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ，内部電極と外部電極間の間隔（すなわち絶縁層２８の厚み）が数１０ｎｍ〜数１０μｍ，誘電体層１８の厚さが数１００ｎｍ〜数１００μｍである。また、保護層３４は、数１０ｎｍ〜数１０μｍ程度の厚さに形成されている。

次に、図２〜図４も参照して、本実施例の製造方法を説明する。なお、図２〜図４には、コンデンサ素子１２の容量発生部１４に相当する部分のみが図示されているが、実際には、その両側に前記捨て部１６Ａ，１６Ｂに相当する部分が形成されるものとする。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を用意する。そして、必要に応じて、該金属基材５０の表面５０Ａに、陽極酸化の基点となるピット（図示せず）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(B)に示すように、一方の主面５２Ａ側で開口した所望の深さ（ないし長さ）の第１の孔５４を、酸化物基材５２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を施し、図２(C)に示すように、酸化物基材５２に第２の孔５６を形成する。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。本実施例では、前記酸化物基材５２が誘電体層１８として用いられる。

前記陽極酸化処理の条件は、図２(B)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(C)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とすることによりピッチが約１００ｎｍの第１の孔５４が得られ、２段階目の印加電圧を８０Ｖとすることによりピッチが約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の内部電極２０と、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の内部電極２２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。

次に、前記図２(C)に示す状態から、同図に点線で示す位置で金属基材５０の地金部分を除去するとともに、図３(A)に点線で示すように、前記第２の孔５６の底面を、前記酸化物基材５２の他方の主面５２Ｂにおいて開口する（図３(B)）。同工程の開口は、例えば、燐酸を用いたウェットエッチングや塩素系ガスを用いたドライエッチングなどの手法により行われる。そして、図３(C)に示すように、酸化物基材５２の主面５２Ａ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(D)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の内側に電極材料であるメッキ導体を埋め込み、第１の内部電極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の底部は開口していないため、前記メッキ導体が埋め込まれることがない。なお、前記メッキ導体は、第前記第１の孔５４の端部近傍まで埋め込まれる。

次に、図３(D)に点線で示す位置で酸化物基材５２を切除し、図３(E)に示すように、前記第１の内部電極２０の端部２０Ａを露出させるとともに、前記第１の内部電極２０が形成されていない第１の孔５４の底部を開口させる。ここでは、ＣＭＰスラリー砥粒の孔内への侵入を回避するため、固定砥粒ＣＭＰ工法が好ましい。そして、図３(F)に示すように、前記酸化物基材５２の主面５２Ｂに、第１の外部電極２４を形成する。該第１の外部電極２４は、前記図３(E)で開口した第１の孔５４に対応する位置に開口部２６を有するとともに、前記第１の内部電極２０の露出した端部２０Ａと導通する。前記第１の外部電極２４は、開口した第１の孔５４を塞がずに酸化物基材主面５２Ｂのみに成膜することが必要であるため、ＰＶＤ（蒸着やスパッタなど）による異方的な膜成長方法により、膜厚を薄く形成することが好ましい。次に、図４(A)に示すように、前記開口部２６を、前記図３(E)で開口した第１の孔５４の径よりも大きく、かつ、前記第１の内部電極２０に達しないように拡張する。これは、後述する工程で形成する第２の内部電極２２と前記第１の外部電極２４の絶縁を図るためである。該工程においては、隣接する第１の内部電極２０上の第１の外部電極２４を残す必要があるため、等方的でマイルドなウェットエッチング処理が好ましい。

続いて、図４(B)に示すように、前記第１の外部電極２４上に絶縁層２８を形成する。該絶縁層２８は、前記第１の外部電極２４上及びその側面に、前記第１の外部電極２４の成膜方法と同様の手法により形成される。次に、前記図３(E)で開口した第１の孔５４に、前記第１の外部電極２４を超える深さ（長さ）となるように、電極材料であるメッキ導体を埋め込み、第２の内部電極２２を形成する。

そして、図４(C)に点線で示す位置で、前記絶縁層２８を切除し、図４(D)に示すように前記第２の内部電極２２の端部２２Ａを露出させる。次に、図４(E)に示すように前記シード層５８を除去する。そして、図４(F)に示すように、前記図４(D)で露出させた第２の内部電極２２の端部２２Ａと導通する第２の外部電極３２を、前記絶縁層２８上の全面に形成することにより、コンデンサ素子１２が得られる。その後、前記保護層３４や、端子電極４０及び４２を適宜手法で設けると、図１(A)に示すコンデンサ１０が得られる。このようにして得られたコンデンサ１０では、正負それぞれの内部電極２０，２２を流れる電流の方向が反対となり、磁界相殺効果によってＥＳＬが低減される。

このように、実施例１によれば、弁金属を陽極酸化して得られた多孔質の酸化物基材５２を誘電体層１８として利用し、その孔内に円柱状に形成された複数の第１の内部電極２０及び第２の内部電極２２をそれぞれ取出す外部電極２４，３２を、前記誘電体層１８の同一主面側に平行に形成する構成としたので、次のような効果がある。
(1)第１の内部電極２０及び第２の内部電極２２を流れる電流の方向が反対となるため、磁界相殺効果によってＥＳＬが低減され、高周波特性の向上を図ることができる。
(2)第１の内部電極２０及び第２の内部電極２２を略円柱状とし、導電体の対向面積を大きくすることとしたので、高容量化を図ることができる。
(3)ナノスケールパターン形成が不要であり、製造プロセスの簡略及び低コスト化を図ることができる。

次に、図５を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする。図５は、本実施例のコンデンサ素子６０の製造工程の一例を示す斜視図である。前記実施例１のコンデンサ素子１２では、誘電体層１８として弁金属の酸化物のみが適用可能であるが、本実施例は、誘電体層の材料の選択性の幅の向上を図るためのものである。本実施例のコンデンサ素子６０は、図５(C)に示すように、誘電体層６２中に、前記実施例１と同様に複数の円柱状の第１の内部電極２０及び第２の内部電極２２が形成されており、それぞれ、誘電体層６２の一方の主面側に形成された第１の外部電極２４及び第２の外部電極３２に接続されている。コンデンサ素子６０を構成する各部の寸法は、実施例１と同様である。また、内部電極２０及び２２，外部電極２４及び３２，絶縁層２８，保護層３４，端子電極４０及び４２の材料は、上述した実施例１と同様のものが用いられる。一方、本実施例では、前記誘電体層６２を形成する材料としては、上述した実施例１で用いた弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物のほか、複合酸化物（ＢａＴｉＯ_３，ＳｒＴiＯ_３などのペロブスカイト酸化物など）や樹脂が利用可能である。

本実施例のコンデンサ素子６０の製造方法は、金属基材の陽極酸化処理を２段階で行ってから第２の外部電極３２を形成するまでの工程は、上述した実施例１と同様である。図５(A)に示すように、第２の外部電極３２を形成したのち、図５(B)に示すように酸化物基材５２からなる誘電体層１８を選択的に溶解除去して第１の内部電極２０及び第２の内部電極２２を露出させる。例えば、電極材料がＮｉであり、酸化物基材５２がＡｌ_２Ｏ_３の場合は、ＮａＯＨが選択除去に有効である。そして、空隙部６４に他の誘電体材料を充填して、図５(C)に示す誘電体層６２を形成する。内部電極２０及び２２のアスペクト比が大きいため、埋め込み性やデポレートを考慮すると、前記他の誘電体材料の充填手法は、塗布やディピング等のウェット手法が好ましい。前記他の誘電体材料は、コンデンサ素子６０の用途に応じて選択が可能であるが、弁金属の酸化物を利用する場合には、除去した酸化物基材５２よりも誘電率が高い酸化物を充填すると、より大きな容量値を得ることができ、素子の信頼性の向上を図ることができる。このように、実施例２によれば、上述した実施例１の効果に加え、誘電体層６２を形成する材料の選択性が向上するという効果が得られる。

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)材料についても同様に、公知の各種の材料を利用してよい。例えば、前記実施例１では、誘電体層１８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で示した電極引出構造も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更可能である。実施例２についても同様である。

本発明によれば、金属の陽極酸化により得られた多孔質誘電体を利用し、その孔内に円柱状に複数形成された正極及び負極の内部電極をそれぞれ取出す外部電極を、前記多孔質誘電体の同一主面側に平行に形成する構成とし、必要に応じて、前記多孔質誘電体を除去し、他の誘電体材料を充填する。これによって、ナノスケールのパターン形成を必要とせずに、容量密度の向上，製造プロセスの簡略化，高周波特性の向上（ＥＳＬの低減），誘電体材料の選択性の向上を図ることとしたので、コンデンサの用途に適用できる。特に、高周波向けコンデンサの用途に好適である。

１０：コンデンサ
１２：コンデンサ素子
１４：容量発生部（内部電極充填領域）
１６Ａ，１６Ｂ：捨て部（内部電極非充填領域）
１８：誘電体層
２０：第１の内部電極（正極）
２０Ａ：端部
２２：第２の内部電極（負極）
２２Ａ：端部
２４：第１の外部電極
２６：開口部
２８：絶縁層
３２：第２の外部電極
３４：保護層
３６，３８：露出部
４０，４２：端子電極
５０：金属基材
５０Ａ：表面
５２：酸化物基材
５２Ａ，５２Ｂ：主面
５４：第１の孔
５６：第２の孔
５８：シード層
６０：コンデンサ素子
６２：誘電体層
６４：空隙部

Claims

金属の基材を陽極酸化して得られる多孔質誘電体の孔内に、それぞれ複数の正極及び負極の内部電極が円柱状に略平行に形成された略直方体ないし略立方体形状のコンデンサであって、
前記正極及び負極の内部電極がランダムに配置されており、
前記コンデンサの一つの主面上に形成されており、前記孔内に形成された複数の一方極の内部電極と導通するとともに、複数の他方極の内部電極が絶縁状態で貫通する第１の外部電極層と、
該第１の外部電極層上に形成されており、前記他方極の内部電極が貫通する絶縁層と、
該絶縁層上に前記第１の外部電極層と平行に形成されており、前記他方極の内部電極と導通する第２の外部電極層と、
を備えたことを特徴とするコンデンサ。
前記多孔質誘電体の孔が、最密充填六方配列に形成されていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
金属の基材を陽極酸化して得られる多孔質の酸化物基材を利用したコンデンサの製造方法であって、
前記金属の基材に電圧を印加して陽極酸化し、酸化物基材の一方の主面で開口するとともに、電極材料を充填するための所定の深さを有する略円柱状の第１の孔を、前記酸化物基材の厚み方向に複数形成する工程１，
前記金属基材を前記工程１よりも大きな印加電圧によって陽極酸化し、前記第１の孔よりもピッチが大きく、かつ、一部の前記第１の孔の先端と不規則に接続する第２の孔を複数形成する工程２，
残存する金属の基材を除去するとともに、前記第２の孔の底面を、前記酸化物基材の一方の主面と対向する他方の主面側で開口する工程３，
前記酸化物基材の一方の主面全体に、導電性のシード層を形成する工程４，
前記第２の孔に接続された第１の孔に電極材料を埋め込み、第１の内部電極を形成する工程５，
前記酸化物基材の他方の主面側を、前記第１の内部電極の端部を露出させ、かつ、該第１の内部電極が形成されていない第１の孔の底面を開口させる厚みで切除する工程６，
前記酸化物基材の他方の主面に、前記工程６で開口した第１の孔に対応する位置に開口部を有し、かつ、前記第１の内部電極の露出した端部と導通する第１の外部電極層を形成する工程７，
前記第１の外部電極層の開口部を、前記開口した第１の孔の径よりも大きく、かつ、前記第１の外部電極層と導通した第１の内部電極に達しない寸法に拡張する工程８，
該工程８で開口部が拡張された第１の外部電極層上及びその側面に、絶縁層を形成する工程９，
前記開口した第１の孔に、前記第１の外部電極層を超える深さとなるように電極材料を埋め込み、前記第１の孔と略同一の径を有する第２の内部電極を形成する工程１０，
前記絶縁層を切除し、前記第２の内部電極の端部を露出する工程１１，
前記シード層を除去するとともに、露出した前記第２の内部電極の端部と導通する第２の外部電極層を、前記絶縁層上に形成する工程１２，
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
前記工程１２の後に、前記酸化物基材を除去する工程１３，
該工程１３によって前記第１及び第２の内部電極間に生じた空隙部に、除去した酸化物基材とは異なる誘電体材料を充填する工程１４，
を含むことを特徴とする請求項３記載のコンデンサの製造方法。
前記誘電体材料が、弁金属の酸化物，複合酸化物，樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項４記載のコンデンサの製造方法。
前記誘電体材料が弁金属の酸化物であるとき、除去した酸化物基材よりも、誘電率が高い酸化物を充填する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。