(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの円筒部と、該円筒部の一端に配置される第１外部電極と、該円筒部の他端に配置される第２外部電極とを含む巻回型コンデンサであって、前記円筒部は、下部電極層と上部電極層とが少なくとも誘電体層をはさんで巻回されたものであり、前記第１外部電極は前記上部電極層に電気的に接続されており、前記第２外部電極は前記下部電極層に電気的に接続されており、前記第１外部電極と接続している部分における前記上部電極層の厚みが、該上部電極層の他の部分における厚みよりも大きく、かつ／または前記第２外部電極と接続している部分における前記下部電極層の厚みが、該下部電極層の他の部分における厚みよりも大きい、巻回型コンデンサを提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの円筒部と、該円筒部の一端に配置される第１外部電極と、該円筒部の他端に配置される第２外部電極とを含む巻回型コンデンサであって、
前記円筒部は、下部電極層と上部電極層とが少なくとも誘電体層をはさんで巻回されたものであり、
前記第１外部電極は前記上部電極層に電気的に接続されており、前記第２外部電極は前記下部電極層に電気的に接続されており、
前記第１外部電極と接続している部分における前記上部電極層の厚みが、該上部電極層の他の部分における厚みよりも大きく、かつ／または前記第２外部電極と接続している部分における前記下部電極層の厚みが、該下部電極層の他の部分における厚みよりも大きい、巻回型コンデンサ。
【請求項２】
前記円筒部は、少なくとも下部電極層、誘電体層および上部電極層を順に積層した積層体が巻回されたものであり、
前記積層体において、前記下部電極層の下に、更に拡散防止層が積層されている、請求項１に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項３】
前記拡散防止層と前記下部電極層との間に、更に密着層が積層されている、請求項２に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項４】
前記円筒部は、少なくとも下部電極層、誘電体層および上部電極層を順に積層した積層体が巻回されたものであり、
前記積層体において、前記誘電体層と前記上部電極層との間、および／または前記誘電体層と前記下部電極層との間に、更に界面層が積層されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項５】
前記円筒部は、少なくとも下部電極層、誘電体層および上部電極層を順に積層した積層体が巻回されたものであり、
前記積層体において、前記下部電極層の下に、更に絶縁層が積層されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項６】
前記円筒部は、少なくとも下部電極層、誘電体層および上部電極層を順に積層した積層体が巻回されたものであり、
前記積層体において、前記上部電極層の上に、更に別の誘電体層および別の電極層が順に積層されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項７】
前記円筒部が樹脂部に包埋されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項８】
並列に配置された２以上の前記円筒部を含む、請求項７に記載の巻回型コンデンサ。
【請求項９】
基板上に犠牲層を形成する工程と、
少なくとも１つの円筒部を形成する工程であって、
・前記犠牲層の上に、下部電極層、上部電極層、および下部電極層と上部電極層との間にはさまれる誘電体層を少なくとも含む積層体を形成する工程と、
・前記犠牲層を除去することにより前記積層体を巻回させて円筒部を得る工程と
を含む工程と、
前記１以上の円筒部の一端に、前記上部電極層と電気的に接続するように第１外部電極を形成し、他端に、前記下部電極層と電気的に接続するように第２外部電極を形成する工程と
を含み、
前記積層体を形成する工程において、前記上部電極層の上に、前記第１外部電極と接続する部分にて付与部を形成し、かつ／または前記下部電極層の上に、前記第２外部電極と接続する部分にて付与部を形成する、巻回型コンデンサの製造方法。
【請求項１０】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記下部電極層を形成する前に、拡散防止層を形成する工程を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記拡散防止層と前記下部電極層の間に、密着層を形成する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記誘電体層と上部電極層との間、および／または前記誘電体層と前記下部電極層との間に、界面層を形成する工程を含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記下部電極層を形成する前に、絶縁層を形成する工程を含む、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記積層体を形成する工程が、前記下部電極層、前記誘電体層および前記上部電極層を順に形成することを含み、
更に、前記上部電極層上に別の誘電体層および別の電極層を順に形成する工程を含む、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
更に、前記第１外部電極および前記第２外部電極を形成する前に、前記円筒部の樹脂固めを行う工程を含む、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記樹脂固めを行う工程において、並列に配置された２以上の前記円筒部の樹脂固めを行う、請求項１５に記載の方法。
【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し、特に、巻回型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、より高い静電容量を有し、かつより小型の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、一対の誘電体フィルムの表面に、それぞれ一側辺に沿ってマージン部が形成されるように金属材料を蒸着して金属化フィルムと成し、両金属化フィルムをそれぞれのマージン部が反対側に配されるように積層し、これを巻回してコンデンサ素子を形成すると共に、該コンデンサ素子の両端面に金属材料を溶射して外部電極を形成して成る金属化フィルムコンデンサにおいて、上記金属化フィルムは、金属粒子を核成長によって薄膜化させた薄膜成長部と、金属粒子を静電的相互作用によって吸着させた薄膜未成長部とを備え、該薄膜未成長部の一端側が上記マージン部と接すると共に、他端側が上記薄膜成長部と接するよう構成したことを特徴とする金属化フィルムコンデンサが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、一対の金属化フィルムを重ねて巻回したコンデンサ素子に、酸化ケイ素、または酸化ケイ素とアルミナをコーティングした無機酸化物層を有するフィルムを巻回し、巻回端面に電極引出部を形成し、電極引出部に外部端子を接続してなることを特徴とする乾式金属化フィルムコンデンサが開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、基板上に積層体を作製する工程であって、積層体は、少なくとも２つの電気伝導層と、２つの電気伝導層管に配置される少なくとも１つの電気絶縁層とを有する、工程と、積層体の第１部分をその当初位置から離して移動させる工程であって、第１部分は積層体の縁部分を有する、工程と、第１部分を後方へ積層体の第２部分に向かって曲成する工程とを含む、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】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１６２０６２号公報
【特許文献２】特開２００２−１８４６４２号公報
【特許文献３】欧州特許出願公開第２０２３３５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および２に記載のコンデンサは、厚み数μｍのフィルムを巻取機によって巻回する事によって製造されるので、コンデンサを小型化するのは困難であった。一方、特許文献３に記載の巻回型コンデンサは、外部の電気要素に接続するための電極端子が、巻回した第１電気伝導層および第２電気伝導層（以下、まとめて「電気伝導層」とも言う）の終端部に形成されているので、電極端子と電気伝導層の接続面積が小さく、電極抵抗が高くなってしまう。そのため、等価直列抵抗（ＥＳＲ：Equivalent Series Resistance）が高くなり、１００ｋＨｚを超える高周波領域まで静電容量を得ることが困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明者は、下部電極層、誘電体層および上部電極層を含んで成る積層体を巻回することにより得られる円筒部の両端に、他の電気要素に接続するための一対の外部電極を設置することにより、ＥＳＲが小さく、高周波数領域であっても良好に使用することができる巻回型コンデンサが得られることを見出した。このような構成を有する巻回型コンデンサにおいては、下部電極層および／または上部電極層と外部電極との間の接合性を向上させて、高い信頼性を達成することが求められる。
【０００８】
本発明の目的は、下部電極層および／または上部電極層と外部電極との間の接合性が良好であり、高い信頼性を有する巻回型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】
【０００９】
本発明者は、外部電極と接続している部分における上部電極層の厚みを、上部電極層の他の部分における厚みよりも大きくし、かつ／または外部電極と接続している部分における下部電極層の厚みを、下部電極層の他の部分における厚みよりも大きくすることにより、下部電極層および／または上部電極層と外部電極との間の接合性を向上させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明の第１の要旨によれば、少なくとも１つの円筒部と、円筒部の一端に配置される第１外部電極と、円筒部の他端に配置される第２外部電極とを含む巻回型コンデンサであって、
円筒部は、下部電極層と上部電極層とが少なくとも誘電体層をはさんで巻回されたものであり、
第１外部電極は上部電極層に電気的に接続されており、第２外部電極は下部電極層に電気的に接続されており、
第１外部電極と接続している部分における上部電極層の厚みが、上部電極層の他の部分における厚みよりも大きく、かつ／または第２外部電極と接続している部分における下部電極層の厚みが、下部電極層の他の部分における厚みよりも大きい、巻回型コンデンサが提供される。
【００１１】
本発明の第２の要旨によれば、基板上に犠牲層を形成する工程と、
少なくとも１つの円筒部を形成する工程であって、
・犠牲層の上に、下部電極層、上部電極層、および下部電極層と上部電極層との間にはさまれる誘電体層を少なくとも含む積層体を形成する工程と、
・犠牲層を除去することにより積層体を巻回させて円筒部を得る工程と
を含む工程と、
１以上の円筒部の一端に、上部電極層と電気的に接続するように第１外部電極を形成し、他端に、下部電極層と電気的に接続するように第２外部電極を形成する工程と
を含み、
積層体を形成する工程において、上部電極層の上に、第１外部電極と接続する部分にて付与部を形成し、かつ／または下部電極層の上に、第２外部電極と接続する部分にて付与部を形成する、巻回型コンデンサの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、下部電極層および／または上部電極層と外部電極との間の接合性が良好であり、高い信頼性を有する巻回型コンデンサおよびその製造方法およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る巻回型コンデンサの概略図であって、円筒部の中心軸に沿った断面図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）の巻回型コンデンサの分解斜視図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）の巻回型コンデンサの一変形例の概略断面図であって、円筒部の中心軸に沿った断面図を示す。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る巻回型コンデンサの円筒部を構成する積層体の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図３】図３は、図２に示す積層体の第１の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図４】図４は、図２に示す積層体の第２の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図５】図５は、図２に示す積層体の第３の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図６】図６は、図２に示す積層体の第４の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図７】図７は、図２に示す積層体の第５の変形例の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る巻回型コンデンサの概略断面図であって、円筒部の中心軸に沿った断面図を示す。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、実施例１に係る巻回型コンデンサの製造方法の一例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、犠牲層の上に積層された実施例１における積層体の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｄ）は、実施例１に係る巻回型コンデンサの製造方法の一例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、犠牲層の上に形成された比較例１における積層体の概略断面図であって、巻回方向に対して垂直な断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る巻回型コンデンサおよびその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明に係る巻回型コンデンサならびに各構成要素の形状および配置等は、以下に説明する実施形態および図示される構成に限定されるものではない。
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る巻回型コンデンサ１は、概略的には、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、少なくとも１つの円筒部２と、円筒部２の一端に配置される第１外部電極４と、円筒部２の他端に配置される第２外部電極６とを含む。第１外部電極４および第２外部電極６は、円筒部２の両端において互いに対向するように位置する。なお、円筒部２の「端」とは、円筒部２の中心軸と交わる端（または面）を意味する。巻回型コンデンサ１は、図１（ｃ）に示すように樹脂部８を含んでもよい。この場合、円筒部２の両端以外の部分は樹脂部８に覆われている。円筒部２は、下部電極層１２と上部電極層１６とが少なくとも誘電体層１４をはさんで巻回されたものである。円筒部２は、例えば、図２に示すような断面形状を有する積層体１０を巻回することにより得ることができる。図２に示す積層体１０において、下部電極層１２、誘電体層１４および上部電極層１６が順に積層されている。なお、図２に示す積層体１０において、下部電極層１２の上に形成された付与部１３の上に誘電体層１４は積層されていないが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、この付与部１３の上に誘電体層１４が積層されてもよい。
【００１６】
図２に示すように、上部電極層１６および存在する場合にはその上に形成された付与部１３の上に、絶縁層１８が積層されてよい。尤も、この絶縁層１８は本実施形態において必須の構成要素ではなく、下部電極層１２と上部電極層１６とが電気的に接触する可能性がない場合には、必ずしも設置する必要はない。
【００１７】
図２に示すように、積層体１０において、下部電極層１２および上部電極層１６は、一方の電極層の一端が他方の電極層と重ならないように配置される。このような積層体１０を巻回することにより、下部電極層１２と上部電極層１６とが少なくとも誘電体層１４をはさんで巻回された円筒部２を得ることができる。このような円筒部２において、第１外部電極４および第２外部電極６はそれぞれ、図２に示す積層体１０の左および右に対応する位置に配置される。これにより、上部電極層１６は、第１外部電極４に電気的に接続され、第２外部電極６から電気的に離隔される。同様に、下部電極層１２は、第２外部電極６に電気的に接続され、第１外部電極４から電気的に離隔される。
【００１８】
本実施形態に係る巻回型コンデンサ１は、非常に小型にすることができ、例えば、円筒部２の直径は、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下であり得る。
【００１９】
本実施形態に係る巻回型コンデンサ１において、第１外部電極４と接続している部分における上部電極層１６の厚みは、上部電極層１６の他の部分における厚みよりも大きく、かつ／または第２外部電極と接続している部分における下部電極層１２の厚みが、下部電極層１２の他の部分における厚みよりも大きい。即ち、上部電極層１６および下部電極層１２の少なくとも一方において、外部電極と接続している部分における厚みが、他の部分における厚みよりも大きい。上部電極層１６および／または下部電極層１２の厚みは、例えば、図２に示すように、上部電極層１６および／または下部電極層１２の上に付与部１３を形成することにより部分的に大きくすることができるが、本願発明はこれに限定されるものではない。なお、図２に示す積層体１０において、下部電極層１２および上部電極層１６の両方の上に付与部１３が形成されているが、本発明はこの構成に限定されず、下部電極層１２の上のみに付与部１３が形成されてよく、あるいは上部電極層１６の上のみに付与部１３が形成されてよい。このように、上部電極層１６および下部電極層１２の少なくとも一方において、外部電極と接続している部分における厚みを大きくすることにより、上部電極層１６および／または下部電極層１２と外部電極との接合性を向上させることができ、接合不良の発生を低減することができる。その結果、オープン故障の発生を抑制することができ、信頼性の高い巻回型コンデンサ１を得ることができる。また、巻回型コンデンサ１のＥＳＲを低減することができる。
【００２０】
更に、本実施形態に係る巻回型コンデンサ１は、積層体１０における損傷の発生を抑制することができるという利点も有する。円筒部２は、後述するように、積層体１０が積層体自体の内部応力により自己巻回することによって形成される。このとき、積層体１０の厚みが相対的に小さい部分における巻回速度は、厚みが相対的に大きい部分における巻回速度よりも大きくなる。これは、積層体１０の厚みが小さい部分における応力が、厚みの大きい部分における応力よりも大きいことと厚みが薄くなることで曲げ剛性が小さくなって曲がりやすくなることに起因する。このような巻回速度の差が生じることにより、積層体１０に損傷が発生してしまうことがある。本実施形態に係る巻回型コンデンサ１は、上述のように付与部１３を設けることにより、例えば図１２に示す積層体１０と比較して、積層体１０における厚みの差を小さくすることができ、その結果、積層体１０における損傷の発生を抑制することができる。
【００２１】
下部電極層１２を構成する材料は、導電性であれば特に限定されず、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｔａおよびこれらの合金、例えばＣｕＮｉ、ＡｕＮｉ、ＡｕＳｎ、ならびにＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＯＮ、ＴｉＡｌＯＮ、ＴａＮ等の金属酸化物、金属酸窒化物等が挙げられる。
【００２２】
下部電極層１２の上に、第２外部電極６と接続する部分にて付与部１３を形成する場合、付与部１３は、下部電極層１２と同じ材料で構成されることが好ましい。
【００２３】
下部電極層１２の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。下部電極層１２の厚みをより大きくすることにより、例えば５０ｎｍとすることによりＥＳＲをより低減することができる。また、下部電極層１２の厚みをより小さくすることにより、例えば１０ｎｍとすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、巻回型コンデンサ１をより小型化することが可能になる。
【００２４】
下部電極層１２の上に付与部１３を形成する場合、付与部１３の厚みは、下部電極層１２の厚みの０．５倍以上であることが好ましく、誘電体層１４の厚みを超えないことが好ましい。付与部１３の厚みを下部電極層１２の厚みの０．５倍以上とすることにより、下部電極層１２と第２外部電極６との接合性をより一層向上させることができ、また、積層体１０における損傷の発生をより一層低減することができる。また、付与部１３の厚みが誘電体層１４の厚みを超えないようにすることにより、短絡の発生を防止することができる。付与部１３の厚みは、誘電体層１４の厚みの０．８倍以下であることがより好ましい。
【００２５】
下部電極層１２の形成方法は、特に限定されず、基板の上、または存在する場合には基板上に形成された下層（例えば、後述する犠牲層等）の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した下部電極層１２を基板または下層に貼り付けることにより形成してもよい。基板または下部電極層の下の層上に下部電極層１２を直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、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）等が挙げられる。
【００２６】
下部電極層１２の上に付与部１３を形成する場合、付与部１３は、下部電極層１２と同様の方法で形成することができる。
【００２７】
誘電体層１４を構成する材料は、絶縁性であれば特に限定されず、例えば、ペロブスカイト型の複合酸化物、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ：例えば、Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：例えば、ＳｉＯ２）、Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物（ＡｌＴｉＯｘ）、Ｓｉ−Ｔｉ複合酸化物（ＳｉＴｉＯｘ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、Ｈｆ−Ｓｉ複合酸化物（ＨｆＳｉＯｘ）、Ｚｒ−Ｓｉ複合酸化物（ＺｒＳｉＯｘ）、Ｔｉ−Ｚｒ複合酸化物（ＴｉＺｒＯｘ）、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｗ複合酸化物（ＴｉＺｒＷＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、Ｓｒ−Ｔｉ複合酸化物（ＳｒＴｉＯｘ）、Ｐｂ−Ｔｉ複合酸化物（ＰｂＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｓｒ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＳｒＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｃａ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＣａＴｉＯｘ）、Ｓｉ−Ａｌ複合酸化物（ＳｉＡｌＯｘ）等の金属酸化物；窒化アルミニウム（ＡｌＮｙ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｙ）、Ａｌ−Ｓｃ複合窒化物（ＡｌＳｃＮｙ）等の金属窒化物；または酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、Ｈｆ−Ｓｉ複合酸窒化物（ＨｆＳｉＯｘＮｙ）、Ｓｉ−Ｃ複合酸窒化物（ＳｉＣｚＯｘＮｙ）等の金属酸窒化物が挙げられる。なお、上記の式は、単に元素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、ＮおよびＣに付されたｘ、ｙおよびｚは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。より高い静電容量を得るために、より高い誘電率を有するものが好ましい。高い誘電率を有する材料としては、例えばＡＢＯ３（ＡおよびＢは任意の金属原子）で表されるペロブスカイト型の複合酸化物が挙げられ、好ましくは、チタン（Ｔｉ）を含むペロブスカイト型の複合酸化物（以下、「チタン（Ｔｉ）系ペロブスカイト型複合酸化物」とも言う）が挙げられる。好ましいＴｉ系ペロブスカイト型複合酸化物として、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、（ＢａＳｒ）ＴｉＯ３、（ＢａＣａ）ＴｉＯ３、（ＳｒＣａ）ＴｉＯ３、Ｂａ（ＴｉＺｒ）Ｏ３、Ｓｒ（ＴｉＺｒ）Ｏ３、Ｃａ（ＴｉＺｒ）Ｏ３、（ＢａＳｒ）（ＴｉＺｒ）Ｏ３、（ＢａＣａ）（ＴｉＺｒ）Ｏ３、（ＳｒＣａ）（ＴｉＺｒ）Ｏ３等が挙げられる。このようなＴｉ系ペロブスカイト型複合酸化物は、高い比誘電率を有するので、コンデンサの静電容量を大きくできる点で有利である。
【００２８】
誘電体層１４の厚みは、特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。誘電体層１４の厚みを１０ｎｍ以上とすることにより、絶縁性をより高めることができ、漏れ電流をより小さくすることが可能になる。また、誘電体層１４の厚みを１００ｎｍ以下とすることにより、より高い静電容量を得ることが可能になる。また、誘電体層１４の厚みを１００ｎｍ以下とすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、巻回型コンデンサ１をより小型化することが可能になる。
【００２９】
誘電体層１４の形成方法は、特に限定されず、下部電極層１２の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した誘電体層１４を下部電極層１２に貼り付けることにより形成してもよい。下部電極層１２の上に誘電体層１４を直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法等が挙げられる。誘電体層の材料がペロブスカイト型複合酸化物である場合、誘電体層１４は、好ましくはスパッタ法により形成される。
【００３０】
スパッタ法を用いて誘電体層１４を形成する場合、５００℃以上６００℃以下の基板温度で製膜することが好ましい。このように高温で製膜することにより、得られる誘電体層１４の結晶性が高まり、より高い比誘電率を得ることができる。このように高温で処理する場合、積層体１０は、後述の拡散防止層２５を有していることが好ましい。
【００３１】
上部電極層１６を構成する材料は、導電性であれば特に限定されず、例えば、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、金属酸窒化物などが挙げられる。
【００３２】
上部電極層１６の上に、第１外部電極４と接続する部分にて付与部１３を形成する場合、付与部１３は、上部電極層１６と同じ材料で構成されることが好ましい。
【００３３】
上部電極層１６の厚みは、特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましい。上部電極層１６の厚みをより大きくすることにより、例えば５０ｎｍとすることにより、ＥＳＲをより低減することができる。また、上部電極層１６の厚みをより小さくすることにより、例えば３０ｎｍ以下とすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、巻回型コンデンサ１をより小型化することが可能になる。
【００３４】
上部電極層１６の上に付与部１３を形成する場合、付与部１３の厚みは、上部電極層１６の厚みの０．５倍以上であることが好ましい。付与部１３の厚みを上部電極層１６の厚みの０．５倍以上とすることにより、上部電極層１６と第１外部電極４との接合性をより一層向上させることができ、また、積層体１０における損傷の発生をより一層低減することができる。また、後述する図７に示すように、上部電極層１６の上に更に第２の誘電体層２１および第３の電極層２２が積層される場合、付与部１３の厚みは、第２の誘電体層２１の厚みを超えないことが好ましい。付与部１３の厚みが第２の誘電体層２１の厚みを超えないようにすることにより、短絡の発生を防止することができる。付与部１３の厚みは、第２の誘電体層２１の厚みの０．８倍以下であることがより好ましい。また、後述の図６に示すように、上部電極層１６の上に第２の誘電体層２１および第３の電極層２２が積層されない場合、付与部１３の厚みは、下部電極層１２および上部電極層１６の厚みの合計を超えないように設定することが好ましい。
【００３５】
上部電極層１６の形成方法は、特に限定されず、誘電体層１４の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した上部電極層１６を誘電体層１４に貼り付けることにより形成してもよい。誘電体層１４の上に上部電極層１６を直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法が挙げられる。
【００３６】
上部電極層１６の上に付与部１３を形成する場合、付与部１３は、下部電極層１２と同様の方法で形成することができる。
【００３７】
絶縁層１８は、積層体１０を巻回した場合に、下部電極層１２と上部電極層１６とが電気的に接触して短絡することを防止するために設置されてよい。絶縁層１８は、誘電体層としても機能し得る。絶縁層１８を構成する材料は、絶縁性であれば特に限定されないが、上述の誘電体層１４を構成する材料として挙げたものを用いることが好ましい。誘電体層１４を構成する材料として挙げたものを用いることにより、この絶縁層１８の誘電体層としての機能が高くなり、より高い静電容量を有するコンデンサを得ることができる。
【００３８】
絶縁層１８の厚みは、下部電極層１２（および存在する場合にはその上に形成された付与部１３）と上部電極層１６（および存在する場合にはその上に形成された付与部１３）との間の絶縁性が確保される限り特に限定されないが、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。絶縁層１８の厚みを１０ｎｍ以上とすることにより、絶縁性をより高めることができ、漏れ電流をより小さくすることが可能になる。また、絶縁層１８の厚みを１００ｎｍ以下とすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、コンデンサをより小型化することが可能になる。
【００３９】
絶縁層１８の形成方法は、特に限定されず、上部電極層１６の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した絶縁層１８を上部電極層１６に貼り付けることにより形成してもよい。上部電極層１６の上に絶縁層１８を直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法等が挙げられる。絶縁層の材料が、ペロブスカイト型複合酸化物である場合、絶縁層は、好ましくはスパッタ法により形成される。
【００４０】
第１外部電極４および第２外部電極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、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｌ、ＰｄおよびＡｕ、ならびにこれらの合金、例えばモネル（Ｎｉ−Ｃｕ合金）等が挙げられる。
【００４１】
第１外部電極４および第２外部電極６の形成方法は、特に限定されないが、例えば、めっき、蒸着、スパッタ等の方法が挙げられる。
【００４２】
本実施形態に係る巻回型コンデンサ１において、円筒部２は、図１（ｃ）に示すように樹脂部８に包埋されてよい。この場合、円筒部２の両端以外の部分は樹脂部８に覆われている。樹脂部８は、円筒部２を保護し、取り扱いを容易にするために設置される。また、樹脂部８を形成する樹脂は、円筒部２の内部に浸透していてもよい。このように円筒部２の内部にまで樹脂を含浸させることにより、円筒部２が樹脂により固められるので、コンデンサの特性がより安定する。なお、この樹脂部８は必須ではなく、存在しない場合であっても、本実施形態に係る巻回型コンデンサ１は機能し得る。
【００４３】
樹脂部８を構成する材料は、絶縁性であれば特に限定されず、アクリル系樹脂、エポキシ、ポリエステル、シリコーン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート等を用いることができる。また、樹脂部８は、強度を高めるために、フィラーとしての絶縁性物質を含んでいてもよい。
【００４４】
このような本実施形態に係る巻回型コンデンサは、上部電極層１６および下部電極層１２と外部電極との接続部における電極層の断面積が大きいので、ＥＳＲが小さく、高周波数領域であっても高い静電容量を得ることができる。また、本実施形態に係る巻回型コンデンサにおいては、電流が、円筒部の中心軸に沿った方向に直線的に流れるので、電流が巻回方向に沿ってコイル状に流れる従来の巻回型コンデンサと比較して、高周波数領域での使用に適している。
【００４５】
図３に、本実施形態における積層体１０の第１の変形例を示す。図３に示すように、下部電極層１２の下に、更に拡散防止層２５が積層されてよい。拡散防止層２５を設置することにより、巻回型コンデンサの製造時に、後述する犠牲層を構成する成分が下部電極層１２に拡散することを抑制することができる。なお、後述する図６に示すように、下部電極層１２の下に更に第２の絶縁層２０が積層される場合、拡散防止層２５は、第２の絶縁層２０の下に積層されてよい。
【００４６】
拡散防止層２５を構成する材料は、特に限定されないが、好ましくは、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ：例えば、Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：例えば、ＳｉＯ２）、Ａｌ−Ｔｉ複合酸化物（ＡｌＴｉＯｘ）、Ｓｉ−Ｔｉ複合酸化物（ＳｉＴｉＯｘ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、Ｈｆ−Ｓｉ複合酸化物（ＨｆＳｉＯｘ）、Ｚｒ−Ｓｉ複合酸化物（ＺｒＳｉＯｘ）、Ｔｉ−Ｚｒ複合酸化物（ＴｉＺｒＯｘ）、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｗ複合酸化物（ＴｉＺｒＷＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、Ｓｒ−Ｔｉ複合酸化物（ＳｒＴｉＯｘ）、Ｐｂ−Ｔｉ複合酸化物（ＰｂＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｓｒ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＳｒＴｉＯｘ）、Ｂａ−Ｃａ−Ｔｉ複合酸化物（ＢａＣａＴｉＯｘ）、Ｓｉ−Ａｌ複合酸化物（ＳｉＡｌＯｘ）、Ｓｒ−Ｒｕ複合酸化物（ＳｒＲｕＯｘ）、Ｓｒ−Ｖ複合酸化物（ＳｒＶＯｘ）等の金属酸化物；窒化アルミニウム（ＡｌＮｙ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｙ）、Ａｌ−Ｓｃ複合窒化物（ＡｌＳｃＮｙ）、窒化チタン（ＴｉＮｙ）等の金属窒化物；または酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、Ｈｆ−Ｓｉ複合酸窒化物（ＨｆＳｉＯｘＮｙ）、Ｓｉ−Ｃ複合酸窒化物（ＳｉＣｚＯｘＮｙ）等の金属酸窒化物が挙げられ、特に、ＡｌＯｘおよびＳｉＯｘが好ましい。なお、上記の式は、単に元素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、ＮおよびＣに付されたｘ、ｙおよびｚは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。
【００４７】
拡散防止層２５の厚みは、特に限定されないが、例えば５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが更に好ましい。拡散防止層２５の厚みを５ｎｍ以上とすることにより、犠牲層を構成する成分の拡散をより効果的に抑制することができる。更に、拡散防止層２５が絶縁性材料から形成されている場合、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、拡散防止層２５の厚みを３０ｎｍ以下、特に１０ｎｍ以下とすることにより、円筒部２の直径をより小さくすることができ、コンデンサをより小型化することが可能になる。更に、より大きな静電容量を有する巻回型コンデンサを得ることが可能になる。
【００４８】
拡散防止層２５を形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法等が挙げられるが、好ましくはＡＬＤ法が用いられる。ＡＬＤ法は、層を構成する原料を含む反応ガスにより原子層を一層ずつ堆積させて膜を形成するので、非常に均質で緻密な膜を形成することができる。ＡＬＤ法により犠牲層上に拡散防止層２５を形成することによって、犠牲層を構成する成分が他の層、例えば下部電極層１２に拡散することを効果的に抑制できる。また、ＡＬＤ法により形成された拡散防止層２５は、非常に薄く均質で緻密であるので、拡散防止層２５が絶縁性材料から形成されている場合、漏れ電流が小さく高絶縁性の膜とすることができる。なお、ＡＬＤ法により形成される膜は主に非晶質であるため、その組成は化学量論比に限定されず、種々の組成比率で構成され得る。
【００４９】
拡散防止層２５が絶縁性材料から形成される場合、積層体１０の巻回により得られる円筒部２において、拡散防止層２５が上部電極層１６と下部電極層１２との電気的接触を防止することができるので、上述の絶縁層１８は設置しなくてよい。
【００５０】
図４に、本実施形態における積層体１０の第２の変形例を示す。図４に示すように、拡散防止層２５と下部電極層１２との間に、更に密着層２６が積層されてよい。密着層２６は、拡散防止層２５および下部電極層１２に対して密着性を有し、積層体１０において下部電極層１２が剥離することを防止する機能を有する。なお、後述する図６に示すように、下部電極層１２の下に更に第２の絶縁層２０が積層される場合、密着層２６は、第２の絶縁層２０と拡散防止層２５との間に積層されてよい。
【００５１】
密着層２６を構成する材料として、例えば、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化クロム（ＣｒＯｘ）が挙げられる。
【００５２】
密着層２６の形成方法は、特に限定されず、その下に存在する層（例えば、犠牲層等）の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した密着層２６を、その下に存在する層の上に貼り付けることにより形成してもよい。密着層２６を、その下に存在する層の上に直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法等が挙げられる。
【００５３】
図５に、本実施形態における積層体１０の第３の変形例を示す。図５に示すように、誘電体層１４と上部電極層１６との間、および／または誘電体層１４と下部電極層１２との間に、更に界面層２７が積層されてよい。界面層２７は、ショットキー接合による漏れ電流を抑制する機能を有する。なお、後述する図６に示すように、下部電極層１２の下に更に第２の絶縁層２０が積層される場合、第２の絶縁層２０と下部電極層１２との間に更に界面層２７が積層されてもよい。また、後述する図７に示すように、上部電極層１６の上に更に第２の誘電体層２１および第３の電極層２２が順に積層される場合、第２の誘電体層２１と上部電極層１６との間、および／または第２の誘電体層２１と第３の電極層２２との間に界面層２７が積層されてもよい。
【００５４】
図５に示す積層体１０において、上部電極層１６およびその上に形成された付与部１３の上に、絶縁層１８が積層されているが、この絶縁層１８は本実施形態において必須の構成要素ではなく、下部電極層１２と上部電極層１６とが電気的に接触する可能性がない場合には、必ずしも設置する必要はない。
【００５５】
界面層２７を構成する材料として、誘電体層の材料に応じて、適当な金属を適宜用いることができる。
【００５６】
界面層２７の形成方法は、特に限定されず、その下に存在する層の上に直接形成してもよく、あるいは別途形成した界面層２７を、その下に存在する層の上に貼り付けることにより形成してもよい。界面層２７を、その下に存在する層の上に直接形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＡＬＤ法、ＰＬＤ法が挙げられる。
【００５７】
図６に、本実施形態における積層体１０の第４の変形例を示す。図６に示すように、下部電極層１２の下に、更に別の絶縁層（第２の絶縁層２０とも言う）が積層されてよい。このように第２の絶縁層２０を積層した場合、積層体１０の巻回により得られる円筒部２において、第２の絶縁層２０が上部電極層１６と下部電極層１２との電気的接触を防止することができるので、上述の絶縁層１８は設置しなくてよい。なお、図６に示す変形例において、上部電極層１６の上および下部電極層１２の上に付与部１３が形成されているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、上部電極層１６の上および下部電極層１２の上のいずれか一方のみに付与部１３が形成されてもよい。第２の絶縁層２０は、誘電体層としても機能し得る。
【００５８】
第２の絶縁層２０を構成する材料は、上述の誘電体層１４を構成する材料として挙げたものと同様のものであってよい。また、第２の絶縁層２０を形成する方法は、上述の誘電体層１４を形成する方法として挙げた方法と同様のものであってよい。図６に示す積層体１０は、構成要素が少ないので、積層体全体の厚みを小さくすることができ、積層体１０の曲げ剛性が小さくなる。その結果、円筒部２の径を小さくすることができるという利点を有する。
【００５９】
図７に、本実施形態における積層体１０の第５の変形例を示す。図７に示すように、上部電極層１６の上に、更に別の誘電体層（第２の誘電体層２１とも言う）および別の電極層（第３の電極層２２とも言う）が順に積層されている。なお、図７に示す積層体は、３つの電極層１２、１６および２２ならびにその間に配置された誘電体層１４および２１を含むが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、４以上の電極層およびその間に配置された誘電体層を含んでもよい。図７に示す積層体１０において上部電極層１６の上に配置された付与部１３の上に第２の誘電体層２１は積層されていないが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、この付与部１３の上に第２の誘電体層２１が積層されてもよい。第３の電極層２２は、下部電極層１２と同様に、上部電極層１６と完全には重ならないように設置され、第２外部電極６に電気的に接続され、第１外部電極４から電気的に離隔される。このように第２の誘電体層２１および第３の電極層２２を積層した場合、積層体１０の巻回により得られる円筒部２において、上部電極層１６と下部電極層１２との電気的接触を防止することができるので、上述の絶縁層１８は設置しなくてよい。なお、図７に示す変形例において、上部電極層１６の上および下部電極層１２の上に付与部１３が形成されているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、上部電極層１６の上および下部電極層１２の上のいずれか一方のみに付与部１３が形成されてもよい。更に、図７に示す変形例において、第３の電極部２２の上に付与部は形成されていないが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、第３の電極部２２の上に付与部が形成されてよい。図７に示す積層体１０は、下部電極層１２と第３の電極層２２とを有することにより、確実に２層分（誘電体層１４および第２の誘電体層２１）の容量を取得できるという利点を有する。
【００６０】
第２の誘電体層２１を構成する材料は、上述の誘電体層１４を構成する材料として挙げたものと同様のものであってよい。また、第２の誘電体層２１を形成する方法は、上述の誘電体層１４を形成する方法として挙げた方法と同様のものであってよい。
【００６１】
第３の電極層２２を構成する材料は、上述の下部電極層１２を構成する材料として挙げたものと同様のものであってよい。また、第３の電極層２２を形成する方法は、上述の下部電極層１２を形成する方法として挙げた方法と同様のものであってよい。
【００６２】
本発明に係る巻回型コンデンサは、上述の実施形態に限定されるものではなく、コンデンサとしての機能を発揮し得る限り、種々の改変が可能である。例えば、同じ層を複数有していてもよく、また、更なる層を有していてもよい。
【００６３】
次に、本発明の第１の実施形態に係る巻回型コンデンサの製造方法を以下に説明するが、本発明に係る巻回型コンデンサの製造方法は、以下に説明する方法に限定されるものではない。
本実施形態に係る巻回型コンデンサは、概略的には、
基板上に犠牲層を形成する工程と、
少なくとも１つの円筒部を形成する工程であって、
・犠牲層の上に、下部電極層、上部電極層、および下部電極層と上部電極層との間にはさまれる誘電体層を少なくとも含む積層体を形成する工程と、
・犠牲層を除去することにより積層体を巻回させて円筒部を得る工程と
を含む工程と、
１以上の円筒部の一端に、上部電極層と電気的に接続するように第１外部電極を形成し、他端に、下部電極層と電気的に接続するように第２外部電極を形成する工程と
を含む方法により製造することができる。上述の積層体を形成する工程において、上部電極層の上に第１外部電極と接続する部分にて付与部を形成し、かつ／または下部電極層の上に前記第２外部電極と接続する部分にて付与部を形成する。このように付与部を形成することにより、下部電極層および／または上部電極層と外部電極との間の接合性を向上させることができる。更に、積層体における損傷の発生を抑制することも可能である。本実施形態に係る巻回型コンデンサは、より詳細には、以下のように製造される。
【００６４】
まず、基板を準備する。
【００６５】
基板を構成する材料は、特に限定されないが、犠牲層の成膜に悪影響を及ぼさず、犠牲層の除去に用いるエッチング液に対して安定な材料が好ましい。このような材料としては、例えば、シリコン、シリカ、マグネシア等が挙げられる。
【００６６】
次に基板上に犠牲層を形成する。
【００６７】
犠牲層を構成する材料は、下記の積層体を形成した後に、例えばエッチング処理等により除去することができる材料であれば特に限定されないが、高温においても比較的安定であることから、酸化ゲルマニウムが好ましい。
【００６８】
犠牲層の厚みは、特に限定されないが、例えば５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
【００６９】
犠牲層の形成方法は、特に限定されず、直接基板上に形成してもよく、あるいは別途形成した膜を基板に貼り付けることにより形成してもよい。直接基板上に形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタ法、ＰＬＤ法等が挙げられる。
【００７０】
また、犠牲層は、基板上に前駆体層を形成し、これを処理することにより得てもよい。例えば、基板上に金属層を形成し、これを酸化することにより、犠牲層を形成してもよい。
【００７１】
次に、犠牲層の上に、下部電極層、上部電極層、および下部電極層と上部電極層との間にはさまれる誘電体層を少なくとも含む積層体を形成する。積層体を形成する工程は、下部電極層、誘電体層および上部電極層を上述の方法で順に形成することを含んでよい。なお、積層体は、１つの基板上に１つである必要はなく、１つの基板上に複数の積層体を同時に形成してもよい。また、巻回型コンデンサが、その他の層、例えば絶縁層、拡散防止層、密着層、第２の誘電体層、第３の電極層等を含む場合は、これらの層を所望の箇所に形成して積層体を製造すればよい。
【００７２】
具体的には、例えば、本実施形態に係る巻回型コンデンサの製造方法は、上部電極層および存在する場合にはその上に形成された付与部の上に、絶縁層を形成する工程を含んでよい。また、下部電極層を形成する前に、拡散防止層を形成する工程を含んでよい。拡散防止層を形成する工程を含む場合、拡散防止層と下部電極層の間に、密着層を形成する工程を含んでよい。また、誘電体層と上部電極層との間、および／または誘電体層と下部電極層との間に、界面層を形成する工程を含んでよい。
【００７３】
更に、下部電極層を形成する前に、別の絶縁層（第２の絶縁層）を形成する工程を含んでよい。更に、上部電極層上に別の誘電体層（第２の誘電体層）および別の電極層（第３の電極層）を形成する工程を含んでよい。
【００７４】
上述の積層体を形成する工程において、上部電極層の上に第１外部電極と接続する部分にて、上述の方法で付与部を形成し、かつ／または下部電極層の上に前記第２外部電極と接続する部分にて、上述の方法で付与部を形成する。積層体が、上部電極層および下部電極層に加えて追加の電極層（第３の電極層等）を含む場合、追加の電極層の上に付与部を形成してもよい。
【００７５】
上述の積層体は、下部電極層および上部電極層が、例えば図２に示すように、下部電極層および上部電極層の一端が他方の電極層と重ならないように形成される。このような構造を有する積層体は、例えば、メタルマスク（金属性マスク）を用いて製造することができ、あるいはフォトリソグラフィー技術を用いることにより製造することができる。
【００７６】
上述の積層体は、積層体全体として、下部電極層から上部電極層に向かう方向の内部応力を有する。このような内部応力は、積層体の下方の層、例えば下部電極層に引張応力を与え、および／または積層体の上方の層、例えば上部電極層に圧縮応力を与えることにより生じさせることができる。好ましくは、積層体は、下部電極層が引張応力を有し、かつ、上部電極層が圧縮応力を有するように形成される。当業者であれば、層に引張応力または圧縮応力を与えるために、層の材料および形成方法を適宜選択することができる。
【００７７】
積層体が下部電極層から上部電極層に向かう方向の内部応力を有することにより、基板から解放された積層体は、その応力により曲成し、自己巻回することが可能になる。
【００７８】
次に、上述のようにして得られた積層体を、犠牲層を除去することにより巻回する。
【００７９】
犠牲層の除去方法は、特に限定されないが、エッチング溶液により犠牲層をエッチングする方法が好ましい。例えば、積層体の巻回を開始する箇所の犠牲層または基板を、エッチング等により露出させ、そこからエッチング溶液を流し込み、犠牲層をエッチングすることにより、犠牲層を除去することができる。
【００８０】
エッチング溶液は、犠牲層および積層体を構成する層を構成する材料に応じて適宜選択することができ、例えば、犠牲層がＧｅＯ２から形成されている場合、好ましくは過酸化水素水が用いられる。
【００８１】
犠牲層は、積層体の一端から徐々に除去される。積層体は、犠牲層が除去された部分から順に基板から離れ、その内部応力によって曲成して巻回し、円筒部が形成される。円筒部における巻回数は特に限定されず、１回であっても、複数回であってもよく、得られる巻回型コンデンサに求められる大きさ（径）および静電容量に応じて適宜選択することができる。
【００８２】
次に、得られた円筒部の両端に、第１外部電極および第２外部電極を、上記した方法、例えばめっきにより形成する。
【００８３】
このようにして、本実施形態に係る巻回型コンデンサを得ることができる。
【００８４】
本実施形態に係る巻回型コンデンサの製造方法は、更に、第１外部電極および第２電極を形成する前に、円筒部の樹脂固めを行う工程を含むことが好ましい。具体的には、例えば、積層体を巻回して円筒部を得た後、樹脂を基板に流し込み、基板上の円筒部を樹脂中に浸漬させてよい。好ましくは、浸漬は、円筒部の内部にまで樹脂が含浸するのに十分な時間行われる。
【００８５】
次いで、樹脂を硬化させて、所望の形状、例えば直方体状に切り出し、円筒部の両端に対応する面から、例えば研磨することにより、上部電極層および下部電極層を露出させる。次いで、上部電極層および下部電極層が露出した面にそれぞれ、第１外部電極および第２外部電極を形成することにより、円筒部が樹脂部に包埋された巻回型コンデンサを得ることができる。
【００８６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る巻回型コンデンサについて、図８を参照して以下に説明する。なお、第２の実施形態では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については本実施形態においては逐次言及しないが、特段の説明がない限り、第２の実施形態に係る巻回型コンデンサは、第１の実施形態に係る巻回型コンデンサと同様の作用効果を奏するものとする。第２の実施形態に係る巻回型コンデンサは、並列に配置された２以上の円筒部２を含む以外は、第１の実施形態に係る巻回型コンデンサと同様の構成を有する。本明細書において、「２以上の円筒部が並列に配置される」とは、２以上の円筒部の中心軸が互いに平行になるように配置されることを意味する。なお、図８に示す巻回型コンデンサ１は、２つの円筒部２を含むが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、３以上の円筒部を含んでよい。上述の２以上の円筒部２はそれぞれ、その一端に第１外部電極４が配置され、他端に第２外部電極６が配置される。２以上の円筒部２はそれぞれ、下部電極層、誘電体層および上部電極層を含み、第１外部電極４は各々の上部電極層に電気的に接続されており、第２外部電極６は各々の下部電極層に電気的に接続されている。本実施形態に係る巻回型コンデンサ１の形状は特に限定されるものではなく、例えば、平板型のコンデンサであってよい。
【００８７】
本実施形態に係る巻回型コンデンサは、並列に配置された２以上の円筒部２を含むので、同じ長さの円筒部を１つのみ含む巻回型コンデンサと比較して、より高い静電容量を取得することができる。また、円筒部を１つのみ含む巻回型コンデンサと比較して、円筒部の長さが１／２である２つの円筒部が並列に配置された巻回型コンデンサは、同等の静電容量を有すると同時に、ＥＳＲを低減することができ、更に、より高波長の領域まで静電容量を取得することができる。
【００８８】
第２の実施形態に係る巻回型コンデンサは、第１の実施形態に係る巻回型コンデンサと同様の方法で製造することができ、樹脂固めを行う工程において、並列に配置された２以上の前記円筒部の樹脂固めを行うことにより、製造してよい。
【実施例】
【００８９】
［実施例１］
以下に説明する手順で、実施例１の巻回型コンデンサを作製した。
【００９０】
（犠牲層パターンの形成）
基板３２として、直径４インチ（１０．１６ｃｍ）の円形のＳｉ単結晶基板を準備した（図９（ａ））。基板３２上に、スパッタ法を用いて厚み５０ｎｍのＧｅ層を全面に形成した。得られたＧｅ層を、Ｎ２／Ｏ２雰囲気下、１５０℃の温度で酸化させることにより、ＧｅＯ２からなる犠牲層３４を形成した（図９（ｂ））。犠牲層３４の上に、ポジ型のフォトレジスト３６を全面に塗布した（図９（ｃ））。次いで、所定のパターンを有するマスクを介して紫外線露光し、現像して未硬化部分を除去し、犠牲層３４の上に短冊状の硬化したフォトレジストが配列したフォトレジストパターン３８を形成した（図９（ｄ））。この基板３２を、過酸化水素水を含むエッチング液に浸漬して、硬化したフォトレジストパターン３８が形成された部分以外の犠牲層３４を除去した（図９（ｅ））。次いで、アセトンを用いて硬化したフォトレジストパターン３８を除去し、幅５００μｍ、長さ１ｍｍの短冊状の犠牲層が配列した犠牲層パターン４０を形成した（図９（ｆ））。
【００９１】
（積層体の形成）
上述の手順で得られた基板上に、幅５００μｍ、長さ１ｍｍの短冊状のパターンが配列された金属製マスクを置き、犠牲層パターン４０の上に、第２の絶縁層２０としてＳｉＯ２層、下部電極層１２としてＰｔ層を順にそれぞれ１層ずつ形成した。次いで、金属製マスクを、短冊状パターンの長辺に対して垂直な方向に５０μｍずらし、誘電体層１４としてＳｉＯ２層、上部電極層１６としてＰｔ層を順にそれぞれ１層ずつ形成した。ＳｉＯ２層はＡＬＤ法により２３０℃の温度で形成し、Ｐｔ層はスパッタリング法により２３０℃の温度で形成した。ＳｉＯ２層（誘電体層１４および第２の絶縁層２０）の厚みは５０ｎｍ、Ｐｔ層（下部電極層１２および上部電極層１６）の厚みは２５ｎｍであった。下部電極層１２と上部電極層１６とは、平面視において互いに重なっていない領域が幅方向に５０μｍずつ存在した。
【００９２】
上述のようにＳｉＯ２層およびＰｔ層が形成された基板上に、幅５０μｍ、長さ１ｍｍの短冊状のパターンが配列された別の金属製マスクを置き、スパッタリング法または蒸着法を用いて、下部電極層１２および上部電極層１６の上にそれぞれ、付与部１３としてＰｔ層を形成した。Ｐｔ層（付与部１３）の厚みは２５ｎｍであった。このようにして、図１０に示すような断面形状を有する矩形の積層体１０が犠牲層パターン４０の上に形成された。
【００９３】
（円筒部の形成（巻回工程））
このようにして得られた積層体１０を複数配列した基板３２（図１１（ａ））の全面に、フォトレジスト４２を塗布し（図１１（ｂ））、パターニングを行って、積層体１０の一方の短辺側のフォトレジスト４２を除去した。次いで、フォトレジスト４２を除去した箇所を、フッ酸水溶液を用いてエッチングして、積層体１０の一部を除去し、犠牲層４０を露出させた（図１１（ｃ））。次いで、フォトレジスト４２を除去し（図１１（ｄ））、犠牲層４０が露出した部分に、過酸化水素水を供給し、積層体１０の一方の短辺側から徐々に犠牲層４０をエッチングした。犠牲層４０のエッチングに従って積層体１０が巻回した。このような手順により、直径が５０μｍ、長さが５００μｍの円筒部２（コンデンサ素体）を作製した。
【００９４】
（樹脂部の形成（樹脂固め工程））
上述のようにコンデンサ素体が形成された基板の外縁部にダムを造り、ダムの内部にエポキシ樹脂を流し込み、コンデンサ素体をエポキシ樹脂で浸した。次いで、真空加熱によってエポキシ樹脂中の空気を除き、コンデンサ素体に樹脂を５分間含浸させた。その後、基板を１５０℃のオーブンにて一昼夜保存して、エポキシ樹脂を熱硬化させた。硬化したエポキシ樹脂および基板を室温付近まで急冷し、基板と樹脂との応力差によって、コンデンサ素体を含む樹脂を剥離させた。次いで、樹脂の剥離部に更にエポキシ樹脂を塗布し、同様に熱硬化させてコンデンサ素体を封止した。
【００９５】
（外部電極の形成）
上述の手順で得られたコンデンサ素体を含む樹脂を、各コンデンサ素体を含む単位にダイサーでカットし、次いで、コンデンサ素体の両端にある樹脂部を研磨して、一方の端面において下部電極層を露出させ、他方の端面において上部電極層を露出させた。この端面（露出面）に、電解めっき（Ｎｉめっき）により第１外部電極４および第２外部電極６をそれぞれ形成して、上部電極層１６と第１外部電極４とを接続し、下部電極層１２と第２外部電極６とを接続した。このようにして得られた実施例１の巻回型コンデンサ１は、図１（ｃ）に示すような断面形状を有した。
【００９６】
［比較例１］
付与部１３を形成しなかった以外は実施例１と同様の手順で、比較例１の巻回型コンデンサを作製した。比較例１において使用した積層体１０は、図１２に示すような断面形状を有した。なお、図１２は、犠牲層パターン４０の上に形成された積層体１０の断面を示している。
【００９７】
（静電容量およびＥＳＲの測定）
上述の実施例１および比較例１の巻回型コンデンサをそれぞれ３０個ずつ準備した。各々の巻回型コンデンサに１〜１００ＭＨｚ、１００ｍＶの交流電圧を印加し、静電容量Ｃ、ｔａｎδ、抵抗ｒを測定した。測定したＣ、ｔａｎδおよびｒの値を用いて、下記式
ＥＳＲ＝ｒ＋ｔａｎδ／ωＣ
によりＥＳＲを算出した。その結果、実施例１については、３０個全ての巻回型コンデンサにおいて、１〜１００ＭＨｚの全周波数領域で１ｎＦの容量を取得することができた。また、３０個全ての巻回型コンデンサにおいて、測定したＣ、ｔａｎδ、ｒの値からＥＳＲ＝ｒ＋ｔａｎδ／ωＣの式から、１００ＭＨｚでのＥＳＲを計算した。ＥＳＲは５Ω（１００ＭＨｚ）であった。以上の結果より、実施例１の巻回型コンデンサにおいて、上部電極層と第１外部電極との間、および下部電極層と第２外部電極との間の接続が良好に形成されていることが確認された。
【００９８】
一方、比較例１については、３０個の巻回型コンデンサのうち、２０個のみにおいて、１〜１００ＭＨｚの周波数領域で１ｎＦの容量を取得することができた。残りの１０個の巻回型コンデンサにおいては、容量の取得ができなかった。容量の取得ができた２０個のサンプルのＥＳＲは１０Ωであった。以上の結果より、比較例１の巻回型コンデンサにおいて、上部電極層と第１外部電極との間、および下部電極層と第２外部電極との間に接続不良が発生したと考えられる。
【００９９】
［実施例２］
以下に説明する手順で、実施例２の巻回型コンデンサを作製した。まず、下部電極層１２、上部電極層１８、誘電体層１４および第２の絶縁層２０を形成するのに用いた金属製マスクの短冊状パターンの幅を２５０μｍにした以外は実施例１と同様の手順で、直径が５０μｍ、長さが２５０μｍの円筒部２（コンデンサ素体）を作製した。このように形成したコンデンサ素体を、基板上に並列に２本配列した。この基板にダムを造り、ダムの内部にエポキシ樹脂を流し込み、コンデンサ素体をエポキシ樹脂で浸した。次いで、真空加熱によってエポキシ樹脂中の空気を除き、コンデンサ素体に樹脂を５分間含浸させた。その後、基板を１５０℃のオーブンにて一昼夜保存して、エポキシ樹脂を熱硬化させた。硬化したエポキシ樹脂および基板を室温付近まで急冷し、基板と樹脂との応力差によって、コンデンサ素体を含む樹脂を剥離させた。次いで、樹脂の剥離部に更にエポキシ樹脂を塗布し、同様に熱硬化させてコンデンサ素体を封止した。上述の手順で得られたコンデンサ素体を含む樹脂を、コンデンサ素体の断面に沿ってダイサーでカットし、次いで、コンデンサ素体の両端にある樹脂部を研磨して、一方の端面において下部電極層を露出させ、他方の端面において上部電極層を露出させた。この端面（露出面）に、電解めっきにより第１外部電極および第２外部電極をそれぞれ形成して、上部電極層と第１外部電極とを接続し、下部電極層と第２外部電極とを接続した。このようにして得られた実施例２の巻回型コンデンサは、図８に示すような断面形状を有した。
【０１００】
（静電容量およびＥＳＲの測定）
上述の実施例２の巻回型コンデンサを３０個準備し、各々の巻回型コンデンサについて、実施例１および比較例１と同様の手順で静電容量測定およびＥＳＲ測定を行った。その結果、３０個全ての巻回型コンデンサにおいて、実施例１と同様に全周波数領域で１ｎＦの容量を取得することができた。また、３０個全ての巻回型コンデンサについて、ＥＳＲは２．５Ωであった。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明のコンデンサは、小型で静電容量が大きく、かつ高い信頼性を有するので、種々の電子機器において好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  巻回型コンデンサ
２  円筒部
４  第１外部電極
６  第２外部電極
８  樹脂部
１０  積層体
１２  下部電極層
１３  付与部
１４  誘電体層
１６  上部電極層
１８  絶縁層
２０  第２の絶縁層
２１  第２の誘電体層
２２  第３の電極層
２５  拡散防止層
２６  密着層
２７  界面層
３２  基板
３４  犠牲層
３６  フォトレジスト
３８  フォトレジストパターン
４０  犠牲層パターン
４２  フォトレジスト
【図１（ａ）】
2019504495.tif 000003
【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
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【図２】
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【図３】
2019504495.tif 000007
【図４】
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【図５】
2019504495.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９（ａ）】
2019504495.tif 000013
【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
2019504495.tif 000015
【図９（ｄ）】
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【図９（ｅ）】
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【図９（ｆ）】
2019504495.tif 000018
【図１０】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
2019504495.tif 000021
【図１１（ｃ）】
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【図１１（ｄ）】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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