(57)【要約】  コンデンサは、電極と、電極の上方に配置された誘電体層とを備える。誘電体層は、敷き詰められた複数の金属酸化物片よりなり、複数の金属酸化物片間の空隙により構成されて貫通する孔が形成されている。コンデンサは、電極のうちの誘電体層の孔の開口部に面する部分に設けられて、孔の開口部を覆う絶縁部をさらに備える。このコンデンサは電極間の短絡を防止して高い信頼性を有する。
2010116656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を有する第１の電極と、
前記第１の電極の前記上面上に配置された下面と、上面とを有する誘電体層であって、前記第１の電極の前記上面に敷き詰められた複数の金属酸化物片よりなり、前記複数の金属酸化物片間の空隙により構成されて貫通する孔が形成されている誘電体層と、
前記第１の電極の前記上面のうちの前記誘電体層の前記孔の開口部に面する部分に設けられて、前記孔の前記開口部を覆う絶縁部と、
を備えたコンデンサ。
【請求項２】
上面を有する第１の電極と、
前記第１の電極の前記上面上に設けられた下面と、上面とを有する絶縁膜と、
前記絶縁膜の前記上面上に配置された下面と、上面とを有する誘電体層であって、前記絶縁膜の前記上面に敷き詰められた複数の金属酸化物片よりなり、前記複数の金属酸化物片間の空隙により構成されて前記絶縁膜の前記上面に面する開口部を有する孔が形成されている誘電体層と、
を備えたコンデンサ。
【請求項３】
前記絶縁膜は、
前記電極の前記上面と前記誘電体層の前記下面との間に位置する電極被覆部と、
前記孔の前記開口部を覆い、かつ前記電極被覆部より厚い絶縁部と、
を有する、請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記誘電体層の前記上面に対向する第２の電極をさらに備えた、請求項１または２に記載のコンデンサ。
【請求項５】
前記誘電体層の前記孔を充填するように前記誘電体層の前記上面と前記第２の電極との間に設けられた電解質をさらに備えた、請求項４に記載のコンデンサ。
【請求項６】
前記誘電体層は、前記複数の金属酸化物片により構成されて積層された複数の誘電体膜を有する、請求項１または２に記載のコンデンサ。
【請求項７】
前記誘電体層の前記孔は、前記誘電体層の前記上面と前記下面とを貫通する、請求項１または２に記載のコンデンサ。
【請求項８】
前記誘電体層の厚みは０．３ｎｍ以上５０ｎｍ以下である請求項１または２に記載のコンデンサ。
【請求項９】
前記複数の金属酸化物片の厚みは数原子の厚み程度である、請求項１または２に記載のコンデンサ。
【請求項１０】
第１の電極の上面に誘電体層を形成するステップと、
前記第１の電極の前記上面に絶縁部を形成するステップと、
前記誘電体層の上面に対向する第２の電極を設けるステップと、
を含み、
前記誘電体層は前記第１の電極の前記上面に位置する下面を有し、
前記誘電体層は、前記第１の電極の前記上面に敷き詰められた複数の金属酸化物片よりなり、
前記誘電体層は前記複数の金属酸化物片の空隙により構成されて貫通してかつ前記下面に開口する開口部を有する孔を有し、
前記絶縁部は前記孔の前記開口部を覆う、コンデンサの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の電極は金属よりなり、
前記絶縁部を形成するステップは、前記第１の電極の前記上面の前記孔の前記開口部に面する部分を酸化させることにより前記絶縁部を形成するステップを含む、請求項１０に記載のコンデンサの製造方法。
【請求項１２】
第１の電極の上面に絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜の上面に誘電体層を形成するステップと、
前記絶縁膜に絶縁部を形成するステップと、
前記誘電体層の上面に対向する第２の電極を設けるステップと、
を含み、
前記誘電体層は前記誘電体層の前記上面に位置する下面を有し、
前記誘電体層は、前記誘電体層の前記上面に敷き詰められた複数の金属酸化物片よりなり、
前記誘電体層は前記複数の金属酸化物片の空隙により構成されて貫通してかつ前記誘電体層の前記下面に開口する開口部を有する孔を有し、
前記絶縁部は前記孔の前記開口部を覆う、コンデンサの製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁膜は前記電極の前記上面と前記誘電体層の前記下面との間に位置する電極被覆部を有し、
前記絶縁部は前記電極被覆部より厚い、請求項１２に記載のコンデンサの製造方法。
【請求項１４】
前記第１の電極は金属よりなり、
前記絶縁部を形成するステップは、前記絶縁膜の前記上面に前記誘電体層の前記下面を設けるステップの後で、前記孔の前記開口部に当接する前記絶縁膜の部分に当接する前記電極の部分を酸化させるステップを含む、請求項１３に記載のコンデンサの製造方法。
【請求項１５】
前記誘電体層の厚みは０．３ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、請求項１０または１２に記載の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、誘電体層を有するコンデンサ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサは、エネルギー貯蔵や電気的フィルタの機能を有するため、電子機器には欠かせない部品である。近年の電子機器の小型化に伴い、より高容量のコンデンサが市場に求められている。【０００３】
コンデンサは、一対の電極の間に設けられた誘電体層を備える。誘電体層を薄くすることで高容量のコンデンサを形成することができる。【０００４】
特許文献１は、薄い層を形成することができる誘電体材料であるチタンナノシート等の酸化物ナノシートを備えた高容量の従来のコンデンサを開示している。しかし、この従来のコンデンサでは、一対の電極が酸化物ナノシートを介して短絡する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７７７２４号公報
【発明の概要】
【０００６】
コンデンサは、電極と、電極の上方に配置された誘電体層とを備える。誘電体層は、敷き詰められた複数の金属酸化物片よりなり、複数の金属酸化物片間の空隙により構成されて貫通する孔が形成されている。コンデンサは、電極のうちの誘電体層の孔の開口部に面する部分に設けられて、孔の開口部を覆う絶縁部をさらに備える。このコンデンサは電極間の短絡を防止して高い信頼性を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明の実施の形態１におけるコンデンサの断面図である。
【図２】図２は実施の形態１におけるコンデンサの誘電体層の拡大模式図である。
【図３】図３は比較例のコンデンサの断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは実施の形態１におけるコンデンサの製造工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは実施の形態１におけるコンデンサの製造工程を示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは実施の形態１におけるコンデンサの誘電体層の模式断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは実施の形態１における他の誘電体層の模式断面図である。
【図５】図５は実施の形態１におけるコンデンサの評価結果を示す。
【図６Ａ】図６Ａは実施の形態１におけるコンデンサの斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは実施の形態１における他のコンデンサの斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは実施の形態１におけるさらに他のコンデンサの断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは実施の形態１におけるさらに他のコンデンサの断面図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態２におけるコンデンサの断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは実施の形態２におけるコンデンサの製造工程を示す断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは実施の形態２におけるコンデンサの製造工程を示す断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは実施の形態２における他のコンデンサの断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは図９Ｃに示すコンデンサの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるコンデンサ１の模式断面図である。コンデンサ１は、電極２と、電極２の上面２Ａ上に配置された誘電体層４と、誘電体層４の上面４Ａに対向する電極５２と、誘電体層４と電極５２の間に設けられた電解質５１とを備える。誘電体層４の下面４Ｂは電極２の上面２Ａ上に位置する。電極２は導電材料の箔よりなり、好ましくはアルミ、チタンなどの弁作用金属よりなる箔よりなる。電極２、５２間にセパレータ５３が配置されていてもよい。
【０００９】
図２は誘電体層４の拡大模式図である。誘電体層４は、電極２の上面２Ａに敷き詰められた複数の金属酸化物片１００よりなる。金属酸化物片１００は、チタン酸ナノシートやニオブ酸ナノシート等の酸化物ナノシートよりなる。金属酸化物片１００は、数原子の厚みを有し、その厚さは概ね０．３ｎｍ〜２ｎｍ、好ましくは０．３ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、長さと幅は１０ｎｍから１ｍｍ程度である。複数の金属酸化物片１００は、電極２の上面２Ａに配置されたカチオンよりなる付着補助層により電極２の上面２Ａに接着して敷き詰められている。電極２の上面２Ａに、隙間無く金属酸化物片１００を敷き詰めることは困難であり、誘電体層４に複数の金属酸化物片１００間の空隙１０１からなる孔５が発生する。孔５は誘電体層４の上面４Ａと下面４Ｂとの間を貫通する。
【００１０】
図１に示すように、電極２の上面２Ａの孔５に面して露出する部分である誘電体不形成部２２Ａには絶縁部６が形成されている。電極２は金属よりなり、絶縁部６はその金属の酸化物よりなる。例えば、電極２がアルミよりなる場合には絶縁部６は酸化アルミよりなる。絶縁部６は孔５を介して電極２の上面２Ａを陽極酸化や熱処理等の方法で酸化処理することにより形成することができる。
【００１１】
絶縁部６の厚みＴ１（ｎｍ）はコンデンサの耐電圧ＷＶ（Ｖ）に応じて設定する。陽極酸化により絶縁部６を形成する場合には、厚みＴ１（ｎｍ）は以下のように設定する。
【００１２】
Ｔ１＝１．４×ＷＶ
電解質５１が特に電解液である場合には孔５に容易に入る。図３は比較例のコンデンサ５０１の模式断面図である。図３において、図１に示す実施の形態１におけるコンデンサ１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図３に示すコンデンサ５０１は絶縁部６を有しておらず、孔５から電極２が露出している。コンデンサ５０１では孔５に充填された電解質５１が電極２と接触して電極２、５２間を短絡させる場合がある。
【００１３】
誘電体層４に孔５が形成されているか否かを、視認など簡便な手段により検査することは非常に困難である。したがって、実際には、酸化物ナノシートを使用してコンデンサ５０１を作製してコンデンサ５０１の特性を検査することで誘電体層４に孔５が形成されていることを初めて認識できるので、製造工程において不良率を下げることは困難である。
【００１４】
図１に示す実施の形態１によるコンデンサ１では電解質５１が特に電解液である場合には孔５に容易に入った場合でも、絶縁部６により電解質５１が電極２に直接接触することを防止でき、電極２、５２が短絡してコンデンサ１が不良となることを回避することができる。
【００１５】
絶縁部６が電解質５１と電極２とを絶縁することにより、酸化物ナノシートよりなる誘電体層４を薄くすることができる。絶縁部６を有しない比較例のコンデンサ５０１でも、複数の金属酸化物片１００よりそれぞれなる多くの層を積層して孔５を塞ぎ、誘電体層４の上面４Ａから下面４Ｂを貫通する孔５の形状を複雑な形状にすることで短絡を抑制することができる。しかし、このような方法では誘電体層４を薄くすることができず、コンデンサ５０１の容量を大きくすることが困難である。
【００１６】
上記のように、簡便な手段による孔５の存在の確認が非常に困難である酸化物ナノシートよりなる誘電体層４を備えたコンデンサ１でも絶縁部６により電極２、５２間の短絡の発生を抑制できる。また、孔５が発生した誘電体層４を不良品として廃棄処分する必要がなく、コンデンサ１の生産効率を向上させることができる。
【００１７】
電極２がアルミよりなる場合、絶縁部６は酸化アルミよりなる。酸化アルミの比誘電率は８程度であり、それほど大きなものではない。誘電体層４の材料として用いることができるチタン酸ナノシートの比誘電率は１２５程度であり、ニオブ酸ナノシートの比誘電率は３００程度であり、誘電体層４の比誘電率を大きくすることが可能となり、大きな静電容量を有したコンデンサ１を実現できる。
【００１８】
次に、コンデンサ１の製造方法を説明する。図４Ａと図４Ｂはコンデンサ１の製造方法を示す断面図である。
【００１９】
図４Ａに示すように、薄い導体箔からなる電極２の上面２Ａに誘電体層４を配置する。誘電体層４の上面４Ａと下面４Ｂを貫通する孔５は電極２の上面２Ａで開口する開口部５Ｂを有する。電極２の上面２Ａは孔５から露出する部分である誘電体不形成部２２Ａを有する。
【００２０】
次に、図４Ｂに示すように、孔５を通して孔５に面する誘電体不形成部２２Ａを酸化することにより、誘電体不形成部２２Ａに絶縁部６を形成する。孔５を通して誘電体不形成部２２Ａを酸化することにより、誘電体層４に接している電極２の上面２Ａのうち、誘電体不形成部２２Ａとその周囲の部分以外の部分が酸化して絶縁膜を形成されることを防ぐことができる。
【００２１】
その後、図１に示すように、誘電体層４の上面４Ａに対向する電極５２を設けて、誘電体層４の上面４Ａと電極５２の間を電解質５１で満たす。電極２、５２間にセパレータ５３が配置されていてもよい。
【００２２】
図４Ｃと図４Ｄは誘電体層４の模式断面図である。図４Ｃに示すように、誘電体層４は単層の酸化物ナノシートよりなる誘電体膜４４よりなる。図４Ｄに示すように、誘電体層４は、積層された複数の酸化物ナノシートよりなる誘電体膜４４で構成されていてもよい。誘電体膜４４よりなる誘電体層４の厚みＴ２は０．３ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。この範囲の厚みＴ２を有する誘電体層４には孔５が発生しやすい。
【００２３】
図４Ａに示す孔５の径は上面４Ａから下面４Ｂまで一定である。実際には、図２に示すように、複数酸化物ナノシートである金属酸化物片１００で構成された誘電体層４に形成される空隙１０１で孔５が構成されるので、一般的には孔５の径は一定ではなく、孔５は複雑な形状を有する。
【００２４】
絶縁部６は、孔５に面する誘電体不形成部２２Ａだけでなく、誘電体不形成部２２Ａの周囲に広がっていてもよい。これにより、電解質５１と電極２とが接触することを確実に回避する事ができる。
【００２５】
誘電体層４を形成する前に、電極２の上面２Ａに酸処理またはアルカリ処理を施してもよい。酸処理またはアルカリ処理により電極２の上面２Ａの酸化皮膜等を除去できると共に、上面２Ａを粗面化して、その表面積を大きくすることができるので、コンデンサ１の静電容量を大きくすることができる。
【００２６】
酸処理に用いることができる酸としては、例えば、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、Ｈ３ＰＯ４、（ＣＯＯＨ）２などを用いることができる。また、アルカリ処理に用いることができるアルカリとしてはＫＯＨ、ＮａＯＨなどを用いることができる。
【００２７】
同様に、電極２の上面２Ａをカソード還元処理することにより、電極２の上面２Ａの酸化皮膜等を除去できると共に、上面２Ａを粗面化して、その表面積を大きくすることができるので、コンデンサ１の静電容量を大きくすることができる。カソード還元処理では、電極２をカソードとして、電解質溶液中でアノードとなる対極との間で電流を流すことにより、電極２の表面を還元処理する。
【００２８】
電極２の上面２Ａを酸処理またはアルカリ処理、またはカソード還元処理することにより、電極２の上面２Ａは粗面化される。粗面化された電極２の上面２Ａに誘電体層４として、例えば、酸化物ナノシートを配置する場合、上面２Ａが複雑に凹凸しているので、酸化物ナノシートを整然と均一に配置することが困難となり、誘電体層４に孔５が形成されやすい。水溶液法以外のスパッタ等の方法で粗面化された電極２の上面２Ａに誘電体層４を形成した場合には、水溶液法を用いて誘電体層４を形成した場合以上に均一に孔５を形成せずに誘電体層４を形成する事が困難である。
【００２９】
実施の形態１のコンデンサ１では、絶縁部６が孔５の開口部５Ｂを覆っているので、電極２と電解質５１とが接触する事を回避する事ができる。故に、電極２の上面２Ａを酸処理またはアルカリ処理、またはカソード還元処理で粗面化する製造工程で製造されたコンデンサ１では、絶縁部６により効果的に電極２、５２間の短絡を防止することができる。絶縁部６が孔５の開口部５Ｂを完全に覆っていることが好ましい。
【００３０】
絶縁部６は金属よりなる電極２を酸化して形成された酸化皮膜よりなるが、これに限る必要はなく、電極２と電解質５１の接触を防止できるものであれば、どんな組成のものであっても用いることができる。
【００３１】
実施の形態１におけるコンデンサ１を評価した結果を図５に示す。サンプル１は、様々な厚みの誘電体層４を備えた実施の形態１におけるコンデンサ１である。サンプル２は様々な厚みの誘電体層４を備えた図３に示す比較例のコンデンサ５０１であり、絶縁部６を有していない。サンプル１、２に電流を流し、容量に基づく歩留まりを確認した。誘電体層４の誘電体膜４４（図４Ｃ、図４Ｄ）の数は１〜１０の範囲である。
【００３２】
図５に示すように、サンプル１は、非常に薄い誘電体層４を有していても歩留まりは小さくならず、高い信頼性を有する。サンプル２では誘電体層４の誘電体膜４４の数が少なくなり誘電体層４が薄くなると、歩留まりが小さくなる。同じ歩留まりを満たそうとすると、サンプル２の誘電体層４はサンプル１の誘電体層４より多くの積層された誘電体膜４４を要する。このように、実施の形態１によるコンデンサ１では、積層される誘電体膜４４の数が少なく誘電体層４が薄くても高い信頼性を有し、大きい容量が得られる。
【００３３】
図６Ａは実施の形態１におけるコンデンサ１００１の斜視図である。コンデンサ１００１は固体電解コンデンサであり、積層された複数のコンデンサ素子２０を備える。電極２である基材と、基材上に積層された誘電体層４とにより陽極箔２１を構成する。コンデンサ素子２０は、陽極箔２１と、陽極箔２１の誘電体層４上に形成された導電性高分子や有機半導体からなる固体電解質層と、この固体電解質層上に形成された銀ペーストおよびカーボンペーストなどの導電ペーストからなる陰極層とを備える。固体電解質層と陰極層とは陰極電極部２２を構成する。積層された複数のコンデンサ素子２０のそれぞれの陽極箔２１が陽極端子２３（外部端子）に接続されている。複数のコンデンサ素子２０それぞれの陰極電極部２２が陰極端子２４（外部端子）に接続されている。陽極端子２３と陰極端子２４のそれぞれの一部を露出させた状態で、積層したコンデンサ素子２０と陽極端子２３と陰極端子２４が絶縁樹脂からなる外装体２５で被覆されている。
【００３４】
図６Ｂは実施の形態１における他のコンデンサ２００１の斜視図である。コンデンサ２００１はコンデンサ素子３０を備えた巻回型電解コンデンサである。誘電体層４が積層された電極２は陽極箔３１として用いられる。陽極箔３１は陽極端子３３と接続され、陰極箔３２は陰極端子３４と接続されている。陽極箔３１と陰極箔３２とがセパレータ３５を介して積層されて巻回され、コンデンサ素子３０を構成する。コンデンサ素子３０に電解液や導電性高分子、有機半導体などやこれらの複合材料からなる陰極材料が含浸され、コンデンサ素子３０が底を有する筒状のケース３６に収容される。陽極端子３３と陰極端子３４のそれぞれの一部を外部に露出させた状態で、ケース３６の開口部が封止部３７で封止されている。誘電体層４が積層された電極２は陰極箔３２として用いることもでき、また陽極箔３１と陰極箔３２の双方に用いてもよい。
【００３５】
実施の形態１におけるコンデンサは上記構成に限定されない。電極２がフィルムのような基材と、基材上に形成された電極よりなる場合でも電極２上に誘電体層４を形成することができる。コンデンサ素子を形成した後に、電極２に絶縁部６を形成してもよい。
【００３６】
図７Ａは実施の形態１におけるさらに他のコンデンサ５００１の断面図である。図７Ａにおいて、図１Ａと同じ部分には同じ参照番号を付す。コンデンサ５００１では、電極２の上面２Ａだけではなく、電解質５１とセパレータ５３を介して電極２に対向する電極５２の下面５２Ｂに誘電体層１４４が形成されている。誘電体層１４４は、誘電体層４と同様に、電極５２の下面５２Ｂに敷き詰められた複数の金属酸化物片１００（図２）よりなる。複数の金属酸化物片１００間の空隙１０１により構成されて電極５２の下面５２Ｂに面する開口部を有する孔５５が誘電体層１４４に形成されている。絶縁部６と同様の方法で電極５２の下面５２Ｂには、孔５５の開口部を覆う絶縁部６０６が設けられており、絶縁部６と同様の効果を有する。絶縁部６０６は孔５５の開口部を完全に覆うことが好ましい。
【００３７】
図７Ｂは実施の形態１におけるさらに他のコンデンサ６００１の断面図である。図７Ｂにおいて、図１Ａと同じ部分には同じ参照番号を付す。コンデンサ６００１では、電極２の上面２Ａだけではなく、電極２の下面２Ｂに誘電体層１４４が形成されている。誘電体層１４４は、誘電体層４と同様に、電極２の下面２Ｂに敷き詰められた複数の金属酸化物片１００（図２）よりなる。複数の金属酸化物片１００間の空隙１０１により構成されて電極２の下面２Ｂに面する開口部を有する孔５５が誘電体層１４４に形成されている。絶縁部６と同様の方法で電極２の下面２Ｂには、孔５５の開口部を覆う絶縁部６０６が設けられており、絶縁部６と同様の効果を有する。絶縁部６０６は孔５５の開口部を完全に覆うことが好ましい。
【００３８】
（実施の形態２）
図８は実施の形態２におけるコンデンサ３００１の模式断面図である。図８において、図１に示す実施の形態１におけるコンデンサ１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図８に示すコンデンサ３００１は、電極２の上面２Ａに形成された絶縁膜６６をさらに備える。絶縁膜６６の下面６６Ｂは電極２の上面２Ａ上に配置されている。誘電体層４は絶縁膜６６の上面６６Ａ上に形成されている。誘電体層４は、絶縁膜６６の上面６６Ａに敷き詰められた複数の金属酸化物片１００（図２）よりなる。複数の金属酸化物片１００間の空隙１０１により構成されて絶縁膜６６の上面６６Ａに面する開口部を有する孔５が誘電体層４に形成されている。
【００３９】
一般的にコンデンサの絶縁膜の厚みはコンデンサの耐電圧値により設定される。実施の形態２におけるコンデンサ３００１の絶縁膜６６の厚みは、同じ耐電圧を有するコンデンサの絶縁膜よりも薄く設計される。コンデンサ３００１では、耐電圧により設定される絶縁膜の厚みが絶縁膜６６と誘電体層４の合計の厚みとなる。
【００４０】
コンデンサ３００１では、絶縁膜６６が電極２の上面２Ａの全面に形成されており誘電体層４の孔５の開口部５Ｂを塞ぐので、電極２と電解質５１が孔５で接触することを確実に防止でき、コンデンサ３００１の不良率を低減できる。絶縁膜６６は孔５の開口部５Ｂを完全に塞ぐことが好ましい。
【００４１】
絶縁膜６６は、電極２の上面２Ａと誘電体層４の下面４Ｂとの間に位置する電極被覆部２６６と、孔５の開口部５Ｂを覆う絶縁部６とを有する。これにより、コンデンサ３００１の耐電圧を高くすることができる。絶縁部６は開口部５Ｂを完全に覆うことが好ましい。
【００４２】
実施の形態１におけるコンデンサ１と同様に、電極２の上面２Ａを酸処理またはアルカリ処理、またはカソード還元処理することにより、実施の形態１におけるコンデンサ１と同様の効果が得られる。
【００４３】
コンデンサ３００１の製造方法を説明する。図９Ａと図９Ｂはコンデンサ３００１の製造方法を示す断面図である。
【００４４】
図９Ａに示すように、電極２の上面２Ａを酸化して絶縁膜６６を形成する。電極２は導電箔よりなり、好ましくはアルミやチタン等の弁作用金属箔よりなる。
【００４５】
次に、図９Ｂに示すように、絶縁膜６６の上面６６Ａに誘電体層４を形成する。実施の形態１と同様に、誘電体層４は複数の金属酸化物片１００（図２）よりなる酸化物ナノシートよりなり、上面４Ａと下面４Ｂを貫通する複数の孔５を有する。
【００４６】
その後、図８に示すように、誘電体層４の上面４Ａに対向する電極５２を設けて、誘電体層４の上面４Ａと電極５２の間を電解質５１で満たす。電極２、５２間にセパレータ５３が配置されていてもよい。
【００４７】
図９Ｃは実施の形態２における他のコンデンサ４００１の断面図である。図９Ｃにおいて、図８に示すコンデンサ３００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。絶縁膜６６は、電極２の上面２Ａと誘電体層４の下面４Ｂとの間に位置する電極被覆部２６６と、孔５の開口部５Ｂを覆う絶縁部６とを有する。絶縁部６は電極被覆部２６６より厚い。これにより、コンデンサ４００１の耐電圧をさらに高くすることができる。絶縁部６は孔５の開口部５Ｂを完全に覆うことが好ましい。
【００４８】
次に、コンデンサ４００１の製造方法を説明する。図９Ｄはコンデンサ４００１の製造方法を示す断面図である。図９Ｄにおいて、図９Ａと図９Ｂに示すコンデンサ３００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。図９Ｄに示すように、絶縁膜６６の誘電体不形成部１６６Ａが孔５から露出する。誘電体不形成部１６６Ａには電極２の部分１２２が当接する。孔５を通して電極２の部分１２２を酸化する。これにより、誘電体不形成部１６６Ａにおける絶縁部６が形成される。絶縁部６の厚みは誘電体層４と電極２との間の電極被覆部２６６の厚みよりも大きくすることができ、コンデンサ３００１の耐電圧を高くすることができる。孔５を通して電極２の部分１２２を酸化することにより、電極２の上面２Ａのうち、部分１２２とその周囲の部分以外の部分が酸化して絶縁部を形成されることを防ぐことができる。
【００４９】
その後、図９Ｃに示すように、誘電体層４の上面４Ａに対向する電極５２を設けて、誘電体層４の上面４Ａと電極５２の間を電解質５１で満たす。電極２、５２間にセパレータ５３が配置されていてもよい。
【００５０】
実施の形態２におけるコンデンサ３００１、４００１の耐電圧が５Ｖである場合、例えば、耐電圧の一部である２Ｖを絶縁膜６６の厚みで確保し、耐電圧の残りの部分である３Ｖを誘電体層４で確保することができる。このように、コンデンサ３００１、４００１では、所望の耐電圧に必要となる絶縁膜の厚みを、絶縁膜６６と誘電体層４の２つの層の厚みで確保する。
【００５１】
電極２がアルミ箔よりなる場合、電極２の上面２Ａを酸化することで絶縁膜６６である酸化アルミが形成される。酸化アルミの比誘電率は８程度なので、誘電体層４として用いられるチタン酸ナノシート（比誘電率＝１２５程度）やニオブ酸ナノシート（比誘電率＝３００程度）等の酸化物ナノシートの厚みを酸化アルミの厚みよりも厚くすることで、大きな静電容量を有したコンデンサ３００１、４００１が得られる。
【００５２】
なお、実施の形態２におけるコンデンサ３００１、４００１を図６Ａと図６Ｂに示すコンデンサ素子２０、３０として用いることにより、コンデンサ１００１、２００１を構成することができる。
【００５３】
なお、実施の形態１、２において、「上面」「下面」等の方向を示す用語は電極２、２２や誘電体層４等のコンデンサ１の構成部品の相対的な位置関係にのみ依存する相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によるコンデンサは電極間の短絡を防止して高い信頼性を有するので、不良率を低減でき、各種電子機器、通信機器等の高信頼性を要する機器に有用である。
【符号の説明】
【００５５】
２    電極（第１の電極）
４    誘電体層
５    孔
６    絶縁部
５１    電解質
５２    電極（第２の電極）
６６    絶縁膜
【図１】
2010116656.tif 000003
【図２】
2010116656.tif 000004
【図３】
2010116656.tif 000005
【図４Ａ】
2010116656.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2010116656.tif 000008
【図４Ｄ】
2010116656.tif 000009
【図５】
2010116656.tif 000010
【図６Ａ】
2010116656.tif 000011
【図６Ｂ】
2010116656.tif 000012
【図７Ａ】
2010116656.tif 000013
【図７Ｂ】
2010116656.tif 000014
【図８】
2010116656.tif 000015
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月25日(2011.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
第１の電極の上面に絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜の上面に誘電体層を形成するステップと、
前記絶縁膜に絶縁部を形成するステップと、
前記誘電体層の上面に対向する第２の電極を設けるステップと、
を含み、
前記誘電体層は前記絶縁膜の前記上面に位置する下面を有し、
前記誘電体層は、前記絶縁膜の前記上面に敷き詰められた複数の金属酸化物片よりなり、
前記誘電体層は前記複数の金属酸化物片の空隙により構成されて貫通してかつ前記誘電体層の前記下面に開口する開口部を有する孔を有し、
前記絶縁部は前記孔の前記開口部を覆う、コンデンサの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
前記第１の電極は金属よりなり、
前記絶縁部を形成するステップは、前記絶縁膜の前記上面に前記誘電体層を設けるステップの後で、前記孔の前記開口部に当接する前記絶縁膜の部分に当接する前記電極の部分を酸化させるステップを含む、請求項１３に記載のコンデンサの製造方法。
【国際調査報告】
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