(57)【要約】  本発明は、多孔部を有する導電性金属基材と、多孔部上に位置する誘電体層と、誘電体層上に位置する上部電極とを有して成り、一方の主面側にのみ静電容量形成部を有するコンデンサを提供する。
2016181865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔部を有する導電性金属基材と、
多孔部上に位置する誘電体層と、
誘電体層上に位置する上部電極と
を有して成り、
一方の主面側にのみ静電容量形成部を有するコンデンサ。
【請求項２】
一方の主面にのみ多孔部を有する導電性金属基材と、
多孔部上に位置する誘電体層と、
誘電体層上に位置する上部電極と
を有して成ることを特徴とする、請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
誘電体層が、原子層堆積法により形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
上部電極が、原子層堆積法により形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサ。
【請求項５】
導電性金属基材は多孔部よりも空隙率の低い低空隙率部を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載にコンデンサ。
【請求項６】
上部電極が、コンデンサの縁部から離隔していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンデンサ。
【請求項７】
コンデンサの末端部において、導電性金属基材と上部電極の間のいずれかの箇所に、絶縁部が存在することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンデンサ。
【請求項８】
コンデンサの末端部において、導電性金属基材、誘電体層、絶縁部および上部電極が、この順で配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のコンデンサ。
【請求項９】
コンデンサの末端部において、導電性金属基材、絶縁部、誘電体層および上部電極が、この順で配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のコンデンサ。
【請求項１０】
多孔金属層を有する導電性基板を準備し、
上記導電性基板の一方の主面において、
前記多孔金属層を分断する溝部を形成して、複数の多孔部を形成し、
前記多孔部を覆うように誘電体層を形成し、
前記誘電体層上に上部電極を形成する
ことを含む、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、コンデンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高密度実装化に伴って、より高静電容量を有するコンデンサが求められている。このようなコンデンサとして、例えば、特許文献１には、弁作用金属からなる陽極基体の表面に誘電体酸化皮膜層を有し、誘電体酸化皮膜層上に固体電解質層、さらに導電体層が形成された単板コンデンサ素子を積層した積層型固体電解コンデンサが開示されている。また、コンデンサの製造方法として、特許文献２には、弁作用金属からなる多孔質の陽極体を所定の間隔で連続して設けたフープ状とし、この陽極体の表面に誘電体酸化皮膜層を形成し、続いてこの誘電体酸化皮膜層上に固体電解質層を形成した後、この固体電解質層上にカーボンと銀ペイントからなる陰極層を形成してコンデンサ素子を作製する固体電解コンデンサの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８１３９号公報
【特許文献２】特開２００２−１５９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のコンデンサは、陽極基板の周囲を覆うように誘電体酸化皮膜層、固体電解質層および電極層が形成された構造となっており、陽極基板の２つの主面および４つの側面の内、１つの側面を除く５面に上記の層を形成する必要があることから、製造方法が困難となる。【０００５】
同様に、特許文献２のコンデンサの製造方法も、陽極体としての板の５面に誘電体層および電極層を形成する必要があり、１面を非露出、５面を露出状態とするために、素体を櫛歯形状につなげた構造体として加工する必要がある。この場合、櫛歯形状は平板と比べて取扱いが難しく、また、櫛歯の桟部（櫛歯を連結する部分）が必要となり、取り個数も少なくなる。【０００６】
本発明の目的は、製造が容易であり、かつ基板の単位面積あたりの取り個数を多くすることができるコンデンサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記問題を解消すべく鋭意検討した結果、コンデンサにおいて、導電性金属基材の一方の主面上にのみ静電容量形成部を形成することにより、例えば誘電体層を形成することにより、より容易かつ効率的にコンデンサを製造することが可能になることを見出した。【０００８】
本発明の第１の要旨によれば、
多孔部を有する導電性金属基材と、
多孔部上に位置する誘電体層と、
誘電体層上に位置する上部電極と
を有して成り、
一方の主面側にのみ静電容量形成部を有するコンデンサが提供される。【０００９】
本発明の第２の要旨によれば、
多孔金属層を有する導電性基板を準備し、
上記導電性基板の一方の主面において、
前記多孔金属層を分断する溝部を形成して、複数の多孔部を形成し、
前記多孔部を覆うように誘電体層を形成し、
前記誘電体層上に上部電極を形成する
ことを含む、コンデンサの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コンデンサの側面に、誘電体層、電極等を形成する必要がなく、製造時に基材の側面を露出させる必要がないので、従来のように基材を櫛歯形状にする必要がなく、製造が容易であり、かつ基材の単位面積あたりの素子の取り個数が多くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は、本発明の１つの実施形態におけるコンデンサ１の概略断面図であり、図１（ｂ）は、コンデンサ１の導電性金属基板の概略平面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のコンデンサの高空隙率部の拡大図であり、図２（ｂ）は、高空隙率部における層構造を模式的に示す図である。
【図３】図３は、図１に示すコンデンサ１の製造方法を説明する図である。図３（ａ）は、集合基板の概略斜視図であり、図３（ｂ）はｘ−ｘ線に沿った概略断面図である。
【図４】図４は、図３に続く工程を説明する図である。図４（ａ）は、集合基板の概略斜視図であり、図４（ｂ）はｘ−ｘ線に沿った概略断面図である。
【図５】図５は、図４に続く工程を説明する図である。図５（ａ）は、集合基板の概略斜視図であり、図５（ｂ）はｘ−ｘ線に沿った概略断面図である。
【図６】図６は、図５に続く工程を説明する図である。図６（ａ）は、集合基板の概略斜視図であり、図６（ｂ）はｘ−ｘ線に沿った概略断面図である。
【図７】図７は、図６に続く工程を説明する図である。図７（ａ）は、集合基板の概略斜視図であり、図７（ｂ）はｘ−ｘ線に沿った概略断面図である。
【図８】図８は、図７に続く工程を説明する図である。図８（ａ）は、集合基板の概略斜視図であり、図８（ｂ）はｘ−ｘ線に沿った概略断面図である。
【図９】実施例１のコンデンサの概略断面図である。
【図１０】実施例３のコンデンサの概略断面図である。
【図１１】実施例４のコンデンサの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のコンデンサについて、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本実施形態のコンデンサおよび各構成要素の形状および配置等は、図示する例に限定されない。
【００１３】
本実施形態のコンデンサ１の概略断面図を図１（ａ）に示し、導電性金属基材２の概略平面図を図１（ｂ）に示す。また、導電性金属基材２の高空隙率部１２の拡大概略断面図を図２（ａ）に示し、高空隙率部１２、誘電体層４および上部電極６の層構造を図２（ｂ）に模式的に示す。
【００１４】
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、本実施形態のコンデンサ１は、略直方体形状を有しており、概略的には、導電性金属基材２と、導電性金属基材２上に形成された誘電体層４と、誘電体層４上に形成された上部電極６とを有して成る。導電性金属基材２は、一方の主面側に相対的に空隙率が高い高空隙率部１２と、相対的に空隙率が低い低空隙率部１４を有する。高空隙率部１２は、導電性金属基材２の第１面の中央部に位置し、その周囲には、低空隙率部１４が位置している。つまり、低空隙率部１４は、高空隙率部１２を囲んでいる。高空隙率部１２は、多孔構造を有しており、即ち、本発明の多孔部に相当する。また、導電性金属基材２は、他方の主面側に支持部１０を有する。つまり、高空隙率部１２および低空隙率部１４は導電性金属基材２の第１面を構成し、支持部１０は導電性金属基材２の第２面を構成する。第１面は上記一方の主面であり、第２面は上記他方の主面である。第２面は、第１面と反対側の面である。図１（ａ）において、第１面は、導電性金属基材２の上面であり、第２面は、導電性金属基材２の下面である。コンデンサ１の末端部において、誘電体層４と上部電極６の間には絶縁部１６が存在する。コンデンサ１は、上部電極６上に第１外部電極１８、および導電性金属基材２の支持部１０側の主面上に第２外部電極２０を備える。本実施形態のコンデンサ１において、第１外部電極１８と上部電極６とは電気的に接続されており、第２外部電極２０と導電性金属基材２とは電気的に接続されている。上部電極６と、導電性金属基材２の高空隙率部１２は、誘電体層４を介して向かい合って静電容量形成部を形成し、上部電極６と導電性基材２に通電すると、誘電体層４に電荷を蓄積することができる。
【００１５】
上記導電性金属基材２を構成する材料としては、金属であれば特に限定されないが、例えばアルミニウム、タンタル、ニッケル、銅、チタン、ニオブおよび鉄、ならびにステンレス、ジュラルミン等の合金等が挙げられる。好ましくは、導電性金属基材２を構成する材料は、アルミニウムである。
【００１６】
上記導電性金属基材２は、一方の主面側に高空隙率部１２および低空隙率部１４、ならびに他の主面側に支持部１０を有する。
【００１７】
本明細書において、「空隙率」とは、導電性金属基材において空隙が占める割合を言う。当該空隙率は、下記のようにして測定することができる。尚、上記多孔部の空隙は、コンデンサを作製するプロセスにおいて、最終的に誘電体層および上部電極などで充填され得るが、上記「空隙率」は、このように充填された物質は考慮せず、充填された箇所も空隙とみなして算出する。
【００１８】
まず、多孔金属基材を、収束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）加工で６０ｎｍ以下の厚みの薄片に加工する。この薄片試料の所定の領域（３μｍ×３μｍ）を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）を用いて撮影する。得られた画像を画像解析することにより、多孔金属基材の金属が存在する面積を求める。そして、下記等式から空隙率を計算することができる。
空隙率＝（（測定面積−基材の金属が存在する面積）／測定面積）×１００
【００１９】
本明細書において、「高空隙率部」とは、導電性金属基材の支持部および低空隙率部よりも空隙率が高い部分を意味する。
【００２０】
上記高空隙率部１２は、多孔構造を有する。多孔構造を有する高空隙率部１２は、導電性金属基材の比表面積を大きくし、コンデンサの静電容量をより大きくする。
【００２１】
高空隙率部の空隙率は、比表面積を大きくして、コンデンサの静電容量をより大きくする観点から、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上、さらにより好ましくは３５％以上であり得る。また、機械的強度を確保する観点から、９０％以下が好ましく、８０％以下がより好ましい。
【００２２】
高空隙率部は、特に限定されないが、好ましくは３０倍以上１０，０００倍以下、より好ましくは５０倍以上５，０００倍以下、例えば３００倍以上６００倍以下の拡面率を有する。ここに、拡面率とは、単位投影面積あたりの表面積を意味する。単位投影面積あたりの表面積は、ＢＥＴ比表面積測定装置を用いて、液体窒素温度における窒素の吸着量から求めることができる。
【００２３】
本明細書において、「低空隙率部」とは、高空隙率部と比較して、空隙率が低い部分を意味する。好ましくは、低空隙率部の空隙率は、高空隙率部の空隙率よりも低く、支持部の空隙率以上である。
【００２４】
低空隙率部の空隙率は、好ましくは２０％以下、より好ましくは１０％以下である。また、低空隙率部は、空隙率が０％であってもよい。即ち、低空隙率部は、多孔構造を有していてもよいが、有していなくてもよい。低空隙率部の空隙率が低いほど、コンデンサの機械的強度が向上する。
【００２５】
尚、低空隙率部は、本発明において必須の構成要素ではなく、存在しなくてもよい。例えば、図１（ａ）において低空隙率部１４が存在せず、支持部１０が上方に露出していてもよい。
【００２６】
本実施形態においては、導電性金属基材は、一方の主面に高空隙率部およびその周囲に存在する低空隙率部から成るが、本発明はこれに限定されない。即ち、高空隙率部および低空隙率部の存在位置、設置数、大きさ、形状、両者の比率等は、特に限定されない。例えば、導電性金属基材の一方の主面は、高空隙率部のみからなってもよい。また、導電性金属基材の両主面に、高空隙率部が存在してもよい。また、高空隙率部と低空隙率部の比率を調整することにより、コンデンサの静電容量を制御することができる。
【００２７】
上記高空隙率部１２の厚みは、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば１０μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以上であって、３００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下、より好ましくは８０μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以下であってもよい。
【００２８】
導電性金属基材の支持部の空隙率は、支持体としての機能を発揮するためにより小さいことが好ましく、具体的には１０％以下であることが好ましく、実質的に空隙が存在しないことがより好ましい。
【００２９】
上記支持部１０の厚みは、特に限定されないが、コンデンサの機械的強度を高めるために、１０μｍ以上であることが好ましく、例えば１００μｍ以上または５００μｍ以上であり得る。また、コンデンサの低背化の観点からは、１０００μｍ以下であることが好ましく、例えば５００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは３０μｍ以下であり得る。
【００３０】
導電性金属基材２の厚みは、特に限定されないが、目的に応じて適宜選択することができ、例えば２００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以下であり、下限は３０μｍ以上が好ましい。
【００３１】
導電性金属基材２の製造方法は、特に限定されない。例えば、導電性金属基材２は、適当な金属材料を、多孔構造を形成する方法、多孔構造を潰す（埋める）方法、または多孔構造部分を除去する方法、あるいはこれらを組み合わせた方法で処理することにより製造することができる。
【００３２】
導電性金属基材を製造するための金属材料は、多孔質金属材料（例えば、エッチド箔）、または多孔構造を有しない金属材料（例えば、金属箔）、あるいはこれらの材料を組み合わせた材料であり得る。組み合わせる方法は、特に限定されず、例えば、溶接または導電性接着材等により貼り合わせる方法が挙げられる。
【００３３】
多孔構造を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、エッチング処理が挙げられる。
【００３４】
多孔構造を潰す（埋める）方法としては、特に限定されないが、例えば、レーザー照射等により金属を溶融させて孔を潰す方法、あるいは、金型加工、プレス加工により圧縮して孔を潰す方法が挙げられる。上記レーザーとしては、特に限定されないが、ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー、ならびにフェムト秒レーザー、ピコ秒レーザーおよびナノ秒レーザー等の全固体パルスレーザーが挙げられる。より精細に形状および空隙率を制御できることから、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザーおよびナノ秒レーザー等の全固体パルスレーザーが好ましい。
【００３５】
多孔構造部分を除去する方法としては、特に限定されないが、例えば、ダイサー加工や、レーザーアブレーション加工が挙げられる。レーザーアブレーションに好ましいレーザーとしては、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザーおよびナノ秒レーザー等の全固体パルスレーザーが挙げられる。これらのレーザーを用いることで、より詳細に形状および空隙率を制御することができる。
【００３６】
一の方法において、導電性金属基材２は、多孔質金属材料を準備し、この多孔質金属基材の支持部１０および低空隙率部１４に対応する箇所の孔を潰す（埋める）ことによって製造することができる。
【００３７】
支持部１０および低空隙率部１４は、同時に形成する必要はなく、別個に形成してもよい。例えば、まず、多孔金属基材の支持部１０に対応する箇所を処理して、支持部１０を形成し、次いで、低空隙率部１４に対応する箇所を処理して、低空隙率部１４を形成してもよい。
【００３８】
別の方法において、導電性金属基材２は、多孔構造を有しない金属基材（例えば、金属箔）の高空隙率部に対応する箇所を処理して、多孔構造を形成することにより製造することができる。
【００３９】
さらに別の方法において、低空隙率部１４を有しない導電性金属基材２は、多孔質金属材料の支持部１０に対応する箇所の孔を潰し、次いで、低空隙率部１４に対応する箇所を除去することにより製造することができる。
【００４０】
本実施形態のコンデンサ１において、高空隙率部１２および低空隙率部１４上には、誘電体層４が形成されている。
【００４１】
上記誘電体層４を形成する材料は、絶縁性であれば特に限定されないが、好ましくは、ＡｌＯｘ（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯｘ（例えば、ＳｉＯ２）、ＡｌＴｉＯｘ、ＳｉＴｉＯｘ、ＨｆＯｘ、ＴａＯｘ、ＺｒＯｘ、ＨｆＳｉＯｘ、ＺｒＳｉＯｘ、ＴｉＺｒＯｘ、ＴｉＺｒＷＯｘ、ＴｉＯｘ、ＳｒＴｉＯｘ、ＰｂＴｉＯｘ、ＢａＴｉＯｘ、ＢａＳｒＴｉＯｘ、ＢａＣａＴｉＯｘ、ＳｉＡｌＯｘ等の金属酸化物；ＡｌＮｘ、ＳｉＮｘ、ＡｌＳｃＮｘ等の金属窒化物；またはＡｌＯｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、ＨｆＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＣｘＯｙＮｚ等の金属酸窒化物が挙げられ、ＡｌＯｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＨｆＳｉＯｘが好ましい。なお、上記の式は、単に材料の構成を表現するものであり、組成を限定するものではない。即ち、ＯおよびＮに付されたｘ、ｙおよびｚは０より大きい任意の値であってもよく、金属元素を含む各元素の存在比率は任意である。
【００４２】
誘電体層の厚みは、特に限定されないが、例えば５ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。誘電体層の厚みを５ｎｍ以上とすることにより、絶縁性を高めることができ、漏れ電流を小さくすることが可能になる。また、誘電体層の厚みを１００ｎｍ以下とすることにより、より大きな静電容量を得ることが可能になる。
【００４３】
上記誘電体層は、好ましくは、気相法、例えば真空蒸着法、化学蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法、パルスレーザー堆積法（ＰＬＤ：Pulsed Laser Deposition）等により形成される。多孔部材の細孔の細部にまでより均質で緻密な膜を形成できることから、ＡＬＤ法がより好ましい。
【００４４】
本実施形態のコンデンサ１において、誘電体層４の末端部には、絶縁部１６が設けられている。絶縁部１６を設置することにより、その上に設置される上部電極６と導電性金属基材２間での短絡（ショート）を防止することができる。
【００４５】
尚、本実施形態においては、絶縁部１６は、低空隙率部１４上の全体に存在するが、これに限定されず、低空隙率部１４の一部のみに存在してもよく、また、低空隙率部を超えて、高空隙率部上にまで存在してもよい。
【００４６】
また、本実施形態においては、絶縁部１６は、誘電体層４と上部電極６の間に位置しているが、これに限定されない。絶縁部１６は、導電性金属基材２と上部電極６の間に位置していればよく、例えば低空隙率部１４と誘電体層４の間、または、低空隙率部１４が存在しない場合、支持部１０と誘電体層４の間に位置していてもよい。
【００４７】
絶縁部１６を形成する材料は、絶縁性であれば特に限定されないが、後に原子層堆積法を利用する場合、耐熱性を有する樹脂が好ましい。絶縁部１６を形成する絶縁性材料としては、各種ガラス材料、セラミック材料、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂が好ましい。
【００４８】
絶縁部１６の厚みは、特に限定されないが、端面放電をより確実に防止する観点から、１μｍ以上であることが好ましく、例えば３μｍ以上または５μｍ以上であることがより好ましい。また、コンデンサの低背化の観点からは、１００μｍ以下であることが好ましく、例えば５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下であり得る。尚、絶縁体部の厚みは、コンデンサ端部における厚みを意味する。
【００４９】
絶縁部１６の幅は、特に限定されないが、例えば製造工程における静電容量形成部または絶縁部でのクラックの発生を抑制する観点から、好ましくは３μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上であり得る。また、より静電容量を大きくする観点からは、絶縁部１６の幅は、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下であり得る。尚、絶縁体部の幅は、コンデンサ端部からのコンデンサ中央方向への幅、例えば、図１の断面図における、コンデンサ端部から誘電体層４との接触箇所までの最大の距離を意味する。
【００５０】
尚、本発明のコンデンサにおいて、絶縁部１６は必須の要素ではなく、存在しなくてもよい。
【００５１】
本実施形態のコンデンサ１において、上記誘電体層４および絶縁部１６上には、上部電極６が形成されている。
【００５２】
上記上部電極６を構成する材料は、導電性であれば特に限定されないが、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａおよびそれらの合金、例えばＣｕＮｉ、ＡｕＮｉ、ＡｕＳｎ、ならびにＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＯＮ、ＴｉＡｌＯＮ、ＴａＮ等の金属酸化物、金属酸窒化物、導電性高分子（例えば、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））、ポリピロール、ポリアニリン）などが挙げられ、ＴｉＮ、ＴｉＯＮが好ましい。
【００５３】
上部電極の厚みは、特に限定されないが、例えば３ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上がより好ましい。上部電極の厚みを３ｎｍ以上とすることにより、上部電極自体の抵抗を小さくすることができる。
【００５４】
上部電極は、ＡＬＤ法により形成してもよい。ＡＬＤ法を用いることにより、コンデンサの静電容量をより大きくすることができる。別法として、誘電体層を被覆し、多孔金属基材の細孔を実質的に埋めることのできる、化学蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法、めっき、バイアススパッタ、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法、導電性高分子充填などの方法で、上部電極を形成してもよい。好ましくは、誘電体層上にＡＬＤ法で導電性膜を形成し、その上から他の手法により、導電性物質、好ましくはより電気抵抗の小さな物質で細孔を充填して上部電極を形成してもよい。このような構成とすることにより、効率的により高い静電容量密度および低い等価直列抵抗（ＥＳＲ：Equivalent Series Resistance）を得ることができる。
【００５５】
なお、上部電極を形成後、上部電極がコンデンサ電極としての十分な導電性を有していない場合には、スパッタ法、蒸着、めっき等の方法で、上部電極の表面に追加でＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ等からなる引き出し電極層を形成してもよい。
【００５６】
本実施形態において、上部電極６上には、第１外部電極１８が形成されている。
【００５７】
本実施形態において、導電性金属基材２の支持部１０側の主表面上には、第２外部電極２０が形成されている。
【００５８】
上記第１および第２外部電極１８，２０を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属および合金、ならびに導電性高分子などが挙げられる。
【００５９】
密着性、はんだ付け性、はんだ食われ性、導電性、ワイヤボンディング性、レーザー耐性等を考慮して、導電性金属基材２を構成する材料がアルミニウムの場合は、第１および第２外部電極１８，２０を構成する材料は、Ｃｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｓｎ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ｓｎが好ましい（ここで、例えば、Ｔｉ／ＡｌはＴｉ皮膜を形成した上にＡｌ皮膜が形成されていることを表わす）。導電性金属基材２を構成する材料が銅の場合は、第１および第２外部電極１８，２０を構成する材料は、Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｎｉ／Ｃｕが好ましい。また、導電性金属基材２を構成する材料がニッケルの場合は、第１および第２外部電極１８，２０を構成する材料は、Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｎが好ましい。
【００６０】
外部電極の形成方法は、特に限定されず、例えばＣＶＤ法、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ法、導電性ペーストの焼き付け等を用いることができ、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ法等が好ましい。
【００６１】
尚、上記第１外部電極１８および第２外部電極２０は、コンデンサの上面および下面の全体に設置しているが、これに限定されず、各面の一部のみに、任意の形状および大きさで設置することができる。また、上記第１外部電極１８および第２外部電極２０は、必須の要素ではなく、存在しなくてもよい。この場合、上部電極６が第１外部電極としても機能し、支持部１０が第２外部電極としても機能する。つまり、上部電極６と支持部１０とが一対の電極として機能してもよい。この場合、上部電極６がアノードとして機能し、支持部１０がカソードとして機能してもよい。あるいは、上部電極６がカソードとして機能し、支持部１０がアノードとして機能してもよい。
【００６２】
本実施形態において、コンデンサの末端部（好ましくは周辺部）の厚みは、中央部の厚みと同一であるか、もしくはそれよりも小さく、好ましくは同一である。末端部は、積層する層の数が多く、また、切断によるバリ等の発生による厚みの変化も生じ易いので、厚みのばらつきが大きくなり得る。従って、末端部の厚みを小さくすることにより、コンデンサの外形サイズ（特に厚み）への影響を小さくすることができる。
【００６３】
本発明のコンデンサは、低背化に有利であり、コンデンサの厚みは、特に限定されないが、例えば１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下とすることができる。
【００６４】
本実施形態において、コンデンサは略直方体形状であるが、本発明はこれに限定されない。本発明のコンデンサは、任意の形状とすることができ、例えば、平面形状が円状、楕円状、また角が丸い四角形等であってもよい。
【００６５】
以上、本実施形態のコンデンサ１について説明したが、本発明のコンデンサは、種々の改変が可能である。
【００６６】
例えば、各層の間に、層間の密着性を高める為の層、または、各層間の成分の拡散を防止するためのバッファー層等を有していてもよい。また、コンデンサの側面等に、保護層を有していてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態においては、コンデンサの末端部は、導電性金属基材２、誘電体層４、絶縁部１６、上部電極６の順に設置されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、その設置順は、絶縁部１６が、上部電極６と導電性金属基材２の間に位置する限り特に限定されず、例えば、導電性金属基材２、絶縁部１６、誘電体層４、上部電極６の順に設置してもよい。コンデンサの末端部における導電性金属基材２は、高空隙率部１２、低空隙率部１４または支持部１０のいずれか、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。例えば、コンデンサの末端部において、
支持部１０、低空隙率部１４、絶縁部１６、誘電体層４、上部電極６の順、
支持部１０、低空隙率部１４、誘電体層４、絶縁部１６、上部電極６の順、
支持部１０、絶縁部１６、誘電体層４、上部電極６の順、
支持部１０、誘電体層４、絶縁部１６、上部電極６の順
に設置してもよい。
【００６８】
さらに、上記実施形態のコンデンサ１は、コンデンサの縁部にまで上部電極および外部電極が存在するが、本発明はこれに限定されない。一の態様において、上部電極（好ましくは、上部電極および第１外部電極）は、コンデンサの縁部から離隔して設置される。このように設置することにより端面放電を防止することができる。つまり、上部電極は多孔部の全てを覆うように形成されていなくともよく、上部電極は高空隙率部のみを覆うように形成されていてもよい。
【００６９】
本発明のコンデンサは、構成がシンプルであることから製造が容易である。特に、従来のように基材の５つの面を露出させ、１つの面を露出しないようにして加工する必要がない。従って、基板を櫛歯形状とする必要がなく、１つの擬似集合基板として製造することができるので、製造中の取り扱いが容易であり、また基板の単位面積あたりの取り個数も多くなる。また、本発明のコンデンサは、必須の要素が、一方の主面にのみ多孔部を有する導電性金属基材と、多孔部上に位置する誘電体層と、誘電体層上に位置する上部電極のみであるので、積層する層の数を少なくすることができ、低背化、小型化が容易である。さらに、本発明のコンデンサは、外部電極をコンデンサの主表面に形成することができるので、電極面積を大きくすることができる。また、外部電極と誘電体層までの導通路の長さが短く、抵抗を小さくすることができる点でも有利である。
【００７０】
本発明のコンデンサは、回路基板への内蔵用部品として好適に使用することができる。本発明のコンデンサは、電極がコンデンサの主表面にあり、大きな電極面積を確保できるので、回路基板への内蔵用部品として使用した場合、電気接続のためのレーザー穴加工が容易になる。
【００７１】
本発明のコンデンサは、
一方の主面に多孔金属層を有する板状の導電性基板を準備し、
前記多孔金属層を分断する溝部を形成して、複数の多孔部を形成し、
前記多孔部を覆うように誘電体層を形成し、
前記誘電体層上に上部電極を形成する
ことを含む方法により製造することができる。
【００７２】
以下に、図面を参照して、上記した実施形態のコンデンサ１の製造プロセスを具体的に説明する。尚、図３〜８において、（ａ）はコンデンサ素体の集合基板の斜視図を模式的に示し、（ｂ）は集合基板のｘ−ｘ線に沿った断面図を模式的に示す。
【００７３】
図３に示されるように、まず、導電性基板２２を準備する。導電性基板２２を構成する材料としては、例えばアルミニウム、タンタル、ニッケル、銅、チタン、ニオブおよび鉄、ならびにステンレス、ジュラルミン等の合金等が挙げられる。好ましくは、導電性金属基板２２を構成する材料は、アルミニウムである。導電性基板２２は、一方の主面側に多孔金属層２４を有し、他の主面側に支持層２６を有する。つまり、導電性基板２２の一面は、多孔金属層２４で構成され、導電性基板２２の前記一面と反対側の面は、支持層２６で構成されている。多孔金属層２４の空隙率は、支持層２６の空隙率よりも大きい。また、多孔金属層２４の拡面率は、支持層２６の拡面率よりも大きい。つまり、多孔金属層２４は、支持層２６よりも比表面積が大きい。
【００７４】
次に、図４に示されるように、多孔金属層２４の一部の領域の孔を潰し、溝部２８を形成し、多孔金属層を分断する。分断された多孔金属層は高空隙率部１２に対応する。溝部は、高空隙率部１２同士の間に形成され、溝部の底面は多孔金属層２４を潰すことで形成された低空隙率部１４で構成される。溝部の形成方法は、上記した孔を潰す方法として記載したものを用いることができる。即ち、溝部の形成方法は、金型加工、プレス加工により圧縮して潰す方法、レーザー等で金属を溶融させて孔を潰す方法を用いることができる。また、別の態様において、多孔金属層２４の一部を除去して溝部を形成する場合には、ダイサー、レーザー等で除去する方法を用いることができる。
【００７５】
次に、図５に示されるように、上記で得られた基板上に、気相法、好ましくはＡＬＤ法により、誘電体層３０を形成する。
【００７６】
次に、図６に示されるように、溝部２８に絶縁部３２を形成する。絶縁部３２の形成方法は、溝部２８に、エアー式ディスペンサー、ジェットディスペンサー、インクジェット、スクリーン印刷、静電塗布方法等を用いて絶縁性材料（例えば樹脂）を溝部２８に充填あるいは溝部２８の底面に塗布することにより行うことができる。絶縁性材料の充填は、溝部の深さ途中までの充填が好ましい。このように充填量を調整することにより、塗布量のばらつきが発生した場合であっても、溝部から絶縁材料があふれるのを防ぎ、厚みばらつきを防止することができる。
【００７７】
次に、図７に示されるように、上記で得られた基板上全体に、上部電極３４を形成する。上部電極３４は、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法、めっき、バイアススパッタ、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法、導電性高分子充填などの方法で形成することができる。また、これらの方法は、組み合わせて用いることができる。例えば、まずＡＬＤ法で導電性膜を形成し、その上から他の方法により細孔を充填して上部電極を形成してもよい。
【００７８】
次に、図８に示されるように、上記で得られた基板全体に、外部電極３６を形成する。外部電極の形成方法としては、特に限定されないが、例えばスパッタ法、蒸着、電解めっき、無電解めっき等が挙げられる。図８では、多孔部の孔は外部電極３６により充填されているが、孔の一部または全部は空隙のままであってもよい。
【００７９】
上記で得られた基板を、図８に示すｙ−ｙ線に沿って切断することにより、本発明のコンデンサを得ることができる。切断方法は、特に限定されないが、例えばレーザーによる切断、金型による抜き加工、ダイサー、超硬刃、スリッター、ピナクル刃でのカットなどの単独および組み合わせにより切断することができる。なお、この切断により外部電極３６も分断されて、第１外部電極と第２外部電極とが形成される。
【００８０】
尚、本発明のコンデンサは、絶縁部および外部電極は、任意の要素であるので、これらが存在しない場合、本発明のコンデンサの製造方法は、当然、絶縁部および外部電極の形成工程を含まない。
【００８１】
図３〜８から明らかなように、本発明のコンデンサの製造方法によれば、第２外部電極の形成以外は導電性基板の片面のみを加工することにより製造することができる。従って、導電性基板を櫛歯状にする必要はなく、集合基板状とすることができるので、製造時の取り扱いが容易であり、また、基板の単位面積あたりのコンデンサの取り個数が多くなる。
【００８２】
以上、本発明のコンデンサおよびその製造方法を、上記実施形態のコンデンサ１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【実施例】
【００８３】
（実施例１）
導電性基板として、厚み８０μｍ、片側の面のみ６０μｍの厚みの多孔金属層が形成された、拡面率約２００倍の市販のアルミ電解コンデンサ用アルミニウムエッチド箔を準備した（図３に対応）。即ち、本実施例においては、支持層および多孔金属層はアルミニウムで形成されている。上記アルミニウムエッチド箔を、ナノ秒パルスファイバーレーザー装置を用いて処理し、多孔金属層の一部を除去して、溝部を形成した（図４に対応：ただし、低空隙率部１４はレーザーにより除去され実質的に存在しない）。【００８４】
次に、原子層堆積法により、２０ｎｍのＡｌＯｘの成膜を行い、誘電体層を形成した（図５に対応）。次いで、溝内にポリイミド樹脂を、エアー式ディスペンサー装置を用いて、溝部の深さ２０μｍを残して充填し、絶縁部（厚み４０μｍ）を形成した（図６に対応）。【００８５】
次いで、基板上全体に、原子層堆積法を用いて、上部電極としてＴｉＮ膜を形成した（図７に対応）。次に、めっきの前処理として、得られた基板の下面（支持部側）を、ジンケート処理し、次いで、無電解Ｎｉめっきを形成した。次いで、無電解めっき法により、基板全体をＣｕめっきし、第１及び第２外部電極を形成した（図８に対応）。【００８６】
得られた基板は、複数のコンデンサが存在した集合基板となっており、これを溝部の中心部（図８のｙ−ｙ線に対応）を、ナノ秒パルスファイバーレーザー装置を用いてカットすることにより、図９に示すような個別のコンデンサを得た。得られたコンデンサの大きさは、高さ寸法が９７μｍ、幅および長さ寸法が０．７ｍｍであった。【００８７】
（実施例２）
溝部の形成を、金型で圧縮することにより形成した以外は、実施例１と同様にして、図１に示されるコンデンサを作製した。実施例２のコンデンサは、溝部を、多孔金属層を圧縮することにより形成しているので、溝部に対応する箇所に、低空隙率部が存在する。【００８８】
（実施例３）
絶縁部を形成し、次いで、誘電体層を形成した以外は、実施例１と同様にして、図１０に示されるコンデンサを作製した。実施例３のコンデンサは、コンデンサ末端部において、支持部、絶縁部、誘電体層、上部電極の順に積層されている。【００８９】
（実施例４）
絶縁部を形成し、次いで、誘電体層を形成した以外は、実施例２と同様にして、図１１に示されるコンデンサを作製した。実施例４のコンデンサは、コンデンサ末端部において、支持部、低空隙率部、絶縁部、誘電体層、上部電極の順に積層されている。【００９０】
（実施例５〜１３）
導電性基板として、厚み３０μｍ、片側の面に２０μｍの厚みの多孔金属層が形成された、拡面率約２００倍の市販のアルミ電解コンデンサ用アルミニウムエッチド箔を準備した。即ち、本実施例においては、支持層および多孔金属層はアルミニウムで形成されている。上記アルミニウムエッチド箔を、ナノ秒パルスファイバーレーザー装置を用いてアブレーション処理し、多孔金属層の一部を除去して、溝部を形成した（ただし、低空隙率部はレーザーにより除去され実質的に存在しない）。形成した溝部の幅（絶縁部の幅）は個片化後に３μｍ、５μｍ、または１０μｍとなるように調整し、３種の集合基板を得た。【００９１】
次いで、各種の集合基板の溝内にポリイミド樹脂を、エアー式ディスペンサー装置を用いて、絶縁層を形成した。絶縁層の厚みを、３μｍ、５μｍ、または１０μｍとなるように塗布し、上記の３種の集合基板について、それぞれ３種の集合基板を得た（合計９種）。【００９２】
次に、原子層堆積法により、２０ｎｍのＡｌＯｘの成膜を行い、誘電体層を形成した。次いで、基板上全体に、原子層堆積法を用いて、上部電極としてＴｉＮ膜を形成した。【００９３】
次に、めっきの前処理として、得られた基板の下面（支持部側）を、ジンケート処理し、次いで、無電解めっき法により、上部電極上に膜厚５μｍのＮｉ皮膜、さらにその上に膜厚３μｍのＳｎ皮膜を形成し、第１および第２外部電極を形成した。【００９４】
得られた基板は、複数のコンデンサが存在した集合基板となっており、これを、溝部の中心部をナノ秒パルスファイバーレーザー装置を用いてカットすることにより、図１０に示すような構造を有する、実施例５〜１３の試料（コンデンサ）を得た。得られたコンデンサの大きさは、高さ寸法が４７μｍ、幅および長さ寸法が０．７ｍｍであった。【００９５】
（評価）
・空隙率
上記で得られた実施例５〜１３の各試料から任意に２個を抽出し、導電性金属基材の空隙率を次のようにして測定した。
まず、ＦＩＢ（Focused Ion Beam；集束イオンビーム）装置（セイコーインスツル社製、ＳＭＩ ３０５０ＳＥ）を使用し、ＦＩＢピックアップ法で導電性金属基材の高空隙率部の略中央部を加工し、厚みが約５０ｎｍとなるように薄片化することにより、測定試料を作製した。尚、薄片化する際に生成されるＦＩＢダメージ層は、Ａｒイオンミリング装置（ＧＡＴＡＮ社製、ＰＩＰＳ ｍｏｄｅｌ６９１）を使用して除去した。
次いで、走査透過電子顕微鏡（日本電子社製  ＪＥＭ-２２００ＦＳ）を使用し、縦：３μｍ、横：３μｍを撮像域とし、各試料の任意の５箇所について撮像した。そして、この撮像された画像を解析し、Ａｌの存在領域の面積（以下、「存在面積」という。）ａ１を求め、この存在面積ａ１と測定面積ａ２（＝３μｍ×３μｍ）とから数式（１）に基づき、高空隙率部の領域の個別空隙率ｘを算出した。
ｘ＝{（ａ２−ａ１）／ａ２}×１００      …（１）
そして、５箇所の個別空隙率ｘの平均値を求め、さらに試料２個の平均を求め、この平均値を各試料の高空隙部の空隙率とした。結果を表１に示す。【００９６】
・良品率
実施例５〜１３の各試料１００個について、コンデンサの端子間にＤＣ１Ｖの直流電圧を印加し、ショートの有無を確認し、ショートが発生していない試料を良品として、その良品率を求めた。結果を表１に示す。【００９７】
・絶縁破壊電圧
実施例５〜１３の各試料５個について、コンデンサの端子間に印加される直流電圧を徐々に昇圧させ、試料に流れる電流が１ｍＡを超えたときの電圧、即ち絶縁破壊電圧を測定した。試料５個の平均を求め、この平均値を各試料の絶縁破壊電圧とした。結果を表１に示す。【００９８】
【表１】
2016181865.tif 000003
【００９９】
上記の結果から、絶縁部を導電性金属基材と上部電極の間に形成することにより、良品率を高めることができ、さらに、導電性金属基材と上部電極の間の絶縁性を高めることができることが確認された。また、絶縁部の幅寸法を５μｍ以上とすることにより、良品率を高めることができることが確認された。さらに、絶縁部の厚み寸法を５μｍ以上とすることにより、導電性金属基材と上部電極の間の絶縁性を高めることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明のコンデンサは、非常に安定で信頼性が高いので、種々の電子機器に好適に用いられる。本発明のコンデンサは、基板上に実装されて電子部品として使用される。あるいは、本発明のコンデンサは、基板やインタポーザー内に埋め込まれて電子部品として使用される。
【符号の説明】
【０１０１】
１…コンデンサ
２…導電性金属基材
４…誘電体層
６…上部電極
１０…支持部
１２…高空隙率部
１４…低空隙率部
１６…絶縁部
１８…第１外部電極
２０…第２外部電極
２２…導電性基板
２４…多孔金属層
２６…支持層
２８…溝部
３０…誘電体層
３２…絶縁部
３４…上部電極
３６…外部電極
【図１】
2016181865.tif 000004
【図２】
2016181865.tif 000005
【図３】
2016181865.tif 000006
【図４】
2016181865.tif 000007
【図５】
2016181865.tif 000008
【図６】
2016181865.tif 000009
【図７】
2016181865.tif 000010
【図８】
2016181865.tif 000011
【図９】
2016181865.tif 000012
【図１０】
2016181865.tif 000013
【図１１】
2016181865.tif 000014
【国際調査報告】
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2016181865.tif 000016
2016181865.tif 000017
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