(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、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、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第２の外部電極と、を備えるコンデンサ。
【請求項２】
前記複数の導電体ユニットからなる第１の外部電極と前記複数の導電体ユニットからなる第２の外部電極とによって直列構造を有し、当該直列構造の段数が奇数である請求項１記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記複数の導電体ユニットからなる第１の外部電極と前記複数の導電体ユニットからなる第２の外部電極とによって直列構造を有し、当該直列構造の段数が偶数である請求項１記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記第２の外部電極を構成する複数の導電体ユニットの数は、前記第１の外部電極を構成する複数の導電体ユニットの数よりも１多い請求項３記載のコンデンサ。
【請求項５】
前記第１の外部電極を構成する複数の導電体ユニットの各々は、前記第２の外部電極を構成する２つの導電体ユニットに部分的に対向する請求項４記載のコンデンサ。
【請求項６】
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し、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し、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第２の外部電極を形成する工程と、
を含むコンデンサの製造方法。
【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、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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２６３２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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】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】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。
【図４】背景技術の一例を示す断面図である。
【図５】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。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
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。
【符号の説明】
【００３４】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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