(57)【要約】【課題】誘電体層の厚みバラツキを低減することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため本発明は、導電性の基材を、電解液およびコロイド状の誘電体ナノシートを含むコロイド溶液に浸漬し、基材に誘電体ナノシートを付着させるナノシート積層体の製造方法において、コロイド溶液の抵抗率が１０ｋΩｃｍ以下となるようにした。これにより本発明は、コロイド溶液中の電位ムラを低減することができ、誘電体ナノシートを基材上に均一に積層することができ、結果として誘電体層の厚みバラツキが低減できる。【選択図】図５
2011181726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の基材を、電解液およびコロイド状の誘電体ナノシートを含むコロイド溶液に浸漬し、前記基材に誘電体ナノシートを付着させるナノシート積層体の製造方法において、
前記コロイド溶液の抵抗率が１０ｋΩｃｍ以下であるナノシート積層体の製造方法。
【請求項２】
前記電解液は、陽イオンとしてテトラブチルアンモニウムイオンを０．００４ｍｏｌ／ｄｍ3以上含有させた、請求項１に記載のナノシート積層体の製造方法。
【請求項３】
前記コロイド溶液は水溶液であり、陰イオンとして水酸化物イオンよりも電気分解されにくい多原子イオンを含むことを特徴とする請求項１記載のナノシート積層体の製造方法。
【請求項４】
前記コロイド溶液は水溶液であり、陰イオンとしてＳＯ42-、ＮＯ3-、ＰＯ43-のうち少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項１記載のナノシート積層体の製造方法。
【請求項５】
前記コロイド溶液は水溶液であり、そのｐＨは７以上１０以下とした、請求項１記載のナノシート積層体の製造方法。
【請求項６】
前記コロイド溶液中に、前記基材と対向する対向電極を浸漬し、
前記基材を前記対向電極よりも高い電位となるように、前記基材および前記対向電極に電圧を印加して、前記基材に前記誘電体ナノシートを付着させる、請求項１に記載のナノシート積層体の製造方法。
【請求項７】
前記基材は、アルミニウムとした、請求項１記載のナノシート積層体の製造方法。
【請求項８】
前記コロイド溶液に含まれる誘電体ナノシートの濃度は、０．２ｇ／ｄｍ3以下とした、請求項１記載のナノシート積層体の製造方法。
【請求項９】
前記電解液は、溶媒として極性有機溶媒を用いた、請求項１記載のナノシート積層体の製造方法。
【請求項１０】
導電性の基材を、電解液およびコロイド状の誘電体ナノシートを含むコロイド溶液に浸漬し、前記基材に誘電体ナノシートを付着させてナノシート積層体を形成する工程と、
前記基材上に積層した前記誘電体ナノシート上に、固体電解質層を形成する工程と、
この固体電解質層上に陰極層を形成し、コンデンサ素子を形成する工程と、
前記基材と陰極層とをそれぞれ外部端子と接続する工程と、
これらの外部端子の一部を露出させた状態で、前記コンデンサ素子を外装体で被覆する工程と、を含むコンデンサの製造方法において、
前記ナノシート積層体を形成する工程では、前記コロイド溶液の抵抗率が１０ｋΩｃｍ以下であるナノシートキャパシタの製造方法。
【請求項１１】
導電性の第一基材を、電解液およびコロイド状の誘電体ナノシートを含むコロイド溶液に浸漬し、前記第一基材に誘電体ナノシートを付着させてナノシート積層体を形成する工程と、
前記第一基材と導電性の第二基材とをセパレータを介して積層または巻回してコンデンサ素子を形成する工程と、
このコンデンサ素子に陰極材料を含浸させる工程と、
前記第一基材と第二基材とをそれぞれ外部端子と接続する工程と、
前記コンデンサ素子を有底筒状のケースに収容し、前記外部端子の一部を露出させた状態で、前記ケースを封止部で封止する工程と、を含むコンデンサの製造方法において、
前記ナノシート積層体を形成する工程では、前記コロイド溶液の抵抗率が１０ｋΩｃｍ以下であるナノシートキャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はナノシートキャパシタに利用可能なナノシート積層体とナノシートキャパシタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化や低背化に伴い、その電源回路において平滑化などの目的に用いられるキャパシタにも小型化が求められ、単位体積あたりの容量を大きくする必要がある。
【０００３】
電源平滑用のキャパシタとしては、例えばアルミニウム電解コンデンサが知られている。アルミニウム電解コンデンサは、誘電体層として主に酸化アルミニウムが用いられ、電解液中でのアルミニウムの陽極酸化などの方法により、その厚さ数ナノメートル程度といった薄層のものも実現されている。
【０００４】
しかし酸化アルミニウムからなる誘電体層の比誘電率は、１０程度であり、キャパシタ用誘電体材料としては比較的低い値である。
【０００５】
一方、近年では、厚さ数ナノメートル程度の薄層でも比誘電率が１００以上のものとして、誘電体ナノシートが注目されている（非特許文献１）。
【０００６】
この誘電体ナノシートは、単層で厚さ約１ナノメートルであり、２次元の結晶構造をとっている。キャパシタとして耐電圧を確保するためには、この誘電体ナノシートを数層積層させて誘電体層として用いる。ナノシート積層体の製造方法としては、交互吸着法やラングミュア・ブロジェット法が知られているが、電気泳動により基材へ誘電体ナノシートを積層する技術も公開されている（特許文献１参照）。電気泳動の方法は、基材および対向電極を、誘電体ナノシートが分散されたコロイド溶液に浸漬し、基材と対向電極の間に外部より電圧を印加し、基材へ誘電体ナノシートを付着させるものである。
【０００７】
ここで従来のアルミニウム電解コンデンサは、アルミニウム箔をエッチングや蒸着などの方法により表面積を拡大し、その後電解液中で陽極酸化を行うことにより、酸化アルミニウムからなる誘電体層を形成している。したがって、ナノシートをアルミニウム電解コンデンサに適用する場合、電気泳動による方法が、陽極酸化の方法にプロセス上最も近く、実現がしやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２３３２３２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ. Ｍａｔｅｒｉａｌｓ. ２００６, １８, １０２３〜１０２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の電気泳動によるナノシート積層体の製造方法では、基材上に誘電体ナノシートを均一に積層することが難しく、誘電体層の厚みにバラツキが出るという課題があった。
【００１１】
その理由は、コロイド溶液は誘電体ナノシートの濃度が希薄かつ不純物が極めて少ない溶液であるため、抵抗率が大きく、コロイド溶液に電流を流した際コロイド溶液中の電位ムラが大きくなるからである。
【００１２】
すなわちコロイド溶液中に流れる微弱電流の電流経路は、放射状に広がっているため、例えば矩形状の基材と対向電極とを並行に配置すると、基材の中央の電流密度に比べ、端部の方が、電流密度が低くなる。したがって、コロイド溶液中における基材近傍と対向電極近傍との電位差は、基材の中央側が比較的大きく、端部側は小さくなり、電位ムラが生ずる。ここで誘電体ナノシートにも微弱電流は流れるため、基材の端部ではコロイド溶液内での電圧降下が比較的小さく、誘電体ナノシート中における電圧降下が大きくなるように分厚く積層される。一方で基材の中央側は、誘電体ナノシート中における電圧降下が小さくなるように薄く積層される。
【００１３】
以上のように、コロイド溶液中に電位ムラがあると、誘電体層の厚みがバラつくのであった。そして、誘電体層の厚みがバラつくと、その最も薄い部分で所望の耐電圧が得られるように設計しなければならず、キャパシタの静電容量を低下させてしまうのである。
【００１４】
なお、基材としてエッチングや蒸着によって表面積が拡大されたものを用いた場合は、その分コロイド溶液中の電流密度も大きくなり、電位ムラも大きくなることから、この問題は顕著となる。
【００１５】
そこで本発明は、基材上に誘電体ナノシートを均一に積層し、誘電体層の厚みバラツキを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的を達成するため本発明は、導電性の基材を、電解液およびコロイド状の誘電体ナノシートを含むコロイド溶液に浸漬し、基材に誘電体ナノシートを付着させるナノシート積層体の製造方法において、コロイド溶液の抵抗率が１０ｋΩｃｍ以下であるナノシート積層体の製造方法とした。
【発明の効果】
【００１７】
これにより本発明は、基材上に誘電体ナノシートを均一に積層することができ、誘電体層の厚みバラツキを低減することができる。
【００１８】
その理由は、コロイド溶液内の電位ムラを低減できるからである。すなわち、コロイド溶液中における基材近傍と対向電極近傍との電位差は、基材の中央側も端部側も、それぞれコロイド溶液の抵抗値に比例して小さくなるため、コロイド溶液の抵抗率が下がればこれらの電位ムラも電源電圧に比べ無視できるほどに小さくなる。したがって、基材上には、ほぼ同様に電圧降下するように誘電体ナノシートが均一に積層していく。そしてその結果、誘電体層の厚みバラツキを低減でき、誘電体材料の誘電率の高さを活かし、小型でかつ大容量のキャパシタとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１における層状結晶構造化合物の結晶構造の模式図
【図２】本発明の実施例１におけるプロトン交換体の結晶構造の模式図
【図３】本発明の実施例１における誘電体ナノシートの結晶構造の模式図
【図４】本発明の実施例１におけるナノシート積層体の製造方法を示す図
【図５】本発明の実施例１におけるナノシート積層体の製造方法の単純モデルの模式図
【図６】コロイド溶液の抵抗率とナノシート積層体の容量との関係を示す図
【図７】本発明の実施例１におけるナノシートキャパシタの斜視図
【図８】本発明の実施例１における別の例のナノシートキャパシタの一部切欠き斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施例１）
本実施例では、ナノシートキャパシタの製造方法について説明する。このナノシートキャパシタは、基材上に誘電体ナノシートを積層させたナノシート積層体を陽極体として用いている。
【００２１】
はじめに、層状の結晶構造をもつ化合物から、単層の誘電体ナノシートを形成する工程から説明する。
【００２２】
誘電体ナノシートの種類としてはいくつかのものが知られており、それぞれ層状結晶構造をもつ化合物から製造される。
【００２３】
層状結晶構造をもつ化合物としては、例えば図１に示すようなＫ0.8Ｌｉ0.27Ｔｉ1.73Ｏ4（チタン酸リチウムカリウム）や、その他ＫＴｉＮｂＯ5、ＣｓＴｉ2ＮｂＯ7、Ｋ3Ｔｉ5ＮｂＯ14などが知られている。これらはいずれも、原料として酸化チタン、酸化ニオブ、炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムなどを、目的とする化合物のモル比で配合し、混合、熱処理することで合成される。熱処理温度は５００〜１２００℃程度で行うが、熱処理の際にフラックス成分としてモリブデン酸カリウムを用いることで、層状結晶をもつ化合物の単結晶育成を促進することができる。このモリブデン酸カリウムについては、熱処理後に水洗し除去することができる。
【００２４】
次に、作製した層状結晶構造をもつ化合物を、塩酸などの酸溶液中に投入して撹拌し、結晶中からリチウム、カリウム、セシウムといったアルカリ金属元素を溶液中に溶出させ、代わりにプロトン（水素イオン）あるいはオキソニウムイオンを結晶中に取り込ませる処理を行う。処理後の酸溶液は、ろ過等の方法により除去し、さらに水洗して図２のプロトン交換体を得る。
【００２５】
得られたプロトン交換体を、水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液中に投入して図３のように単層剥離する。単層剥離の後、プロトン交換体の重量として０．２ｇ／ｄｍ3以下となるように希釈し、コロイド溶液を得る。ここで、濃度を０．２ｇ／ｄｍ3以下とすることで、溶液内の誘電体ナノシート同士の接触を抑制し、誘電体ナノシートの再凝集を防ぐことができる。
【００２６】
次に、本実施例では、上述のコロイド溶液に、さらに電解質を添加し、その抵抗率を１０ｋΩｃｍ以下とする。
【００２７】
電解質の陽イオンとしてはテトラブチルアンモニウムイオンなど、保有する電荷量に対し分子量の大きな陽イオンが望ましい。コロイド溶液内で誘電体ナノシートは陰イオンとして存在するが、例えばアンモニウムイオンやナトリウムイオンといった保有する電荷に対し分子量の小さな陽イオンを添加してしまうと、それがナノシートとナノシートの間の接着剤として働き、ナノシートの凝集および沈降を起こしてしまうからである。一方でテトラブチルアンモニウムイオンなどの保有する電化に対し分子量の大きな陽イオンは、誘電体ナノシートとの結合力が弱く、凝集沈降を起こしにくい。
【００２８】
また電解質の陰イオンとしてはＳＯ42-、ＮＯ3-、ＰＯ43-などの水溶液中で電気分解されにくい、すなわち水酸化物イオンよりも酸化されにくい多原子イオンがより望ましい。なお、陰イオンとして塩素や臭素などの水酸化物イオンよりも電気分解されやすいハロゲンイオンを用いると、陽極での電気分解によって人体に有害なハロゲンガスが生成してしまったり、あるいはガスが基材の表面を削ってしまい、積層した誘電体ナノシートが剥離してしまったりすることがある。
【００２９】
次にコロイド溶液のｐＨを７以上１０以下の間で調整する。ｐＨ７未満では、コロイド溶液内のプロトン濃度が上昇し、このプロトンが接着材として働き、誘電体ナノシートが沈降凝集しやすくなる。一方ｐＨ１０以上の領域では、基材であるアルミニウムを腐食してしまうことがある。アルミニウム以外にも、銅などの金属表面も、ｐＨで腐食しやすい。ｐＨ調整の方法としては、ｐＨメーターなどでコロイド溶液のｐＨを見ながら、水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液あるいは硫酸水溶液などを、追加投入していく方法が挙げられる。
【００３０】
なお、コロイド溶液中におけるテトラブチルアンモニウムイオンは、プロトン交換体を単層剥離する際に用いたテトラブチルアンモニウムイオンの残存量と合わせて、０．００４ｍｏｌ／ｄｍ3（１ｇ／ｄｍ3）以上含有させることが好ましい。この程度含有させることによって、空気中に含まれる炭酸ガスの溶解などによるｐＨの過剰な低減を抑えることができる。
【００３１】
ここで、従来の電気泳動による誘電体ナノシートの積層方法では、誘電体ナノシートを分散させる溶液として、例えば水系の場合、純度の非常に高い純水が望ましいとされていた。その理由は、電解質を入れることで、誘電体ナノシートが凝集沈降してしまうからとされていた。しかし実験の結果、純度の高い水は、放置しておくと空気中に含まれる炭酸ガスを吸収し、ｐＨを下げ、結局プロトンが誘電体ナノシートの接着材となってしまうことが分かった。そして本実施例のように、適当なｐＨを維持できる電解質をコロイド溶液に含ませることで、純水よりも誘電体ナノシートを効率よく分散できることが分かった。
【００３２】
こうして出来上がったコロイド溶液に図４のように基材１となるアルミニウムを浸漬する。基材１としては、その他アルミニウムを主成分とする合金が挙げられる。また、カーボンや銅といった導電性基材を用いることもできる。そして電気泳動方法を用いる場合には、基材１に対向させる対向電極２を投入する。対向電極２の材料としては、白金やカーボンが優れているが、水溶液中で陰極材料とした場合に、金属イオンの形で溶液中に溶け出してしまう材料でなければ何でも良い。
【００３３】
外部より基材１と対向電極２の間に電位差を設け、基材１を陽極、対向電極２を陰極とし、基材１の表面に誘電体ナノシートを引き寄せる。以上のプロセスで誘電体ナノシートが付着した基材１は、都度乾燥や洗浄等を行う。また、有機物が残存する場合にはＵＶ照射や熱処理により除去する。
【００３４】
上記の方法により基材１上に誘電体ナノシートが積層した、ナノシート積層体が作製される。
【００３５】
そして積層された誘電体ナノシートは誘電体層として機能し、ナノシート積層体はたとえばキャパシタの陽極体として用いることができる。すなわち、このナノシート積層体の誘電体ナノシートが形成された側の面に電解液を含ませ、セパレータを介して陰極体と対向させたり、あるいは誘電体ナノシートが積層された側の面に導電性高分子や半導体高分子からなる固体電解質層と、金属材料層とからなる陰極体などを設けたりすることで、ナノシートキャパシタが作製される。
【００３６】
なお、本実施例では、コロイド溶液は、溶媒として水を用いたが、アセトニトリルや炭酸プロピレンなどの極性有機溶媒を用いてもよい。これにより金属の酸化を防ぐことができる。なお極性の高い溶媒であれば、ｐＨを計測できるため、コロイド溶液をｐＨ７以上ｐＨ１０以下に調整することで誘電体ナノシートの凝集沈降を防ぐとともに、基材の腐食を低減できる。
【００３７】
また本実施例では、電気泳動法を用いた場合のコロイド溶液について説明したが、アルミニウム表面があらかじめ正電荷を持つように処理された基材１においては、浸漬するだけでナノシートが付着する。前述のような交互吸着法で、上記のコロイド溶液を用い、ポリカチオンとともに交互に積層することもできる。
【００３８】
以下の（表１）、図５を用いて、本実施例の効果について説明する。
【００３９】
（表１）は実施例１および２と従来例における実験結果である。
【００４０】
実施例１のナノシートコロイド溶液は、０．０１５ｍｏｌ／ｄｍ3のテトラブチルアンモニウムイオンを含み、硫酸によってｐＨを９に調整された水溶液（（表１）でＴＢＡ−ＳＯ4と記載）を用いた。別の例の実施例２のナノシートコロイド溶液は、０．０１５ｍｏｌ／ｄｍ3のテトラブチルアンモニウムイオンを含み、臭化水素酸によってｐＨを９に調整された水溶液（（表１）でＴＢＡＢｒと記載）を用いた。従来例のナノシートコロイド溶液は、０．００１ｍｏｌ／ｄｍ3のテトラブチルアンモニウムイオンを含み硫酸によってｐＨを９に調整された、ほぼ純水に近い水溶液（（表１）で純水と記載）を用いた。また、これらのナノシートコロイド溶液は、Ｔｉ0.87Ｏ2ナノシートが分散した溶液であるが、その濃度は、単層剥離前のプロトン交換体の重量において０．０１ｗｔ％とした。
【００４１】
これらのナノシートコロイド溶液についてそれぞれ抵抗率を測定した。また、それぞれの溶液を、ガラス容器内に入れたまま放置し、沈殿物が確認されるまでの日数を調査した。
【００４２】
次に、それぞれ作製後１日以内の上記のナノシートコロイド溶液について、基材１および対向電極２を浸漬し、外部より対向電極２に対し基材１がプラスとなるよう電圧を印加した。なお、それぞれ基材１と対向電極２との距離は１０ｃｍとし、基材１は実効面積が見かけ面積の１００倍となるようにエッチングされたアルミニウム箔を用いた。またナノシートは、基材１上に約１０層付着し、漏れ電流密度は１×１０-8Ａ／ｃｍ2、見かけ漏れ電流１×１０-6Ａ／ｃｍ2である。
【００４３】
以上の実験条件のもと、それぞれ沈殿物が確認されるまでの日数、初期導電率、基材１の腐食の有無を示す。
【００４４】
【表１】
2011181726.tif 000003
【００４５】
上記（表１）の実施例１、２では、コロイド溶液の抵抗率を下げるため、電解質を添加したが、この電解質によってｐＨを７以上１０以下となり、１４日たっても目視にて誘電体ナノシートの沈降凝集は確認されなかった。一方で（表１）の従来例では５日目でｐＨが７未満に下がり、誘電体ナノシートの凝集沈降が見られた。
【００４６】
また（表１）の実施例２では、電解質の陰イオンとしてＢｒ-イオンを用いたため、基材１上で臭素ガスが発生し、基材１の一部が腐食（エッチング）したり、誘電体ナノシートが一部剥離したりして均一性が低下すると考えられる。したがってより好ましいのは、陰イオンとして水酸化物イオンよりも電気分解されにくいＳＯ42-を含む実施例１である。ＳＯ42-以外にも、ＮＯ3-、ＰＯ43-などの陰イオンが適している。
【００４７】
次に、図５に示すような単純化したモデルを用い、種々の抵抗率のコロイド溶液を用いてナノシート積層体を形成した場合の、コロイド溶液の抵抗率とナノシート積層体の静電容量との関係を図６に示す。なお、図５は基材１と対向電極２とを上面から見た模式図である。
【００４８】
コロイド溶液の電解液としては、それぞれ（表１）の実施例１と同種の電解質を用いたＴＢＡ−ＳＯ4を用いた。
【００４９】
図５に示すモデルでは、まず下記の（化１）において、基材１を広さ無限大かつ対向電極２を線状と仮定し、電流同士の相互作用は無視して電流密度Ｊ（ｘ）を単純計算した。そして基材１の幅２ｍの範囲内で誘電体層の最小膜厚ｄminが１０ｎｍとなるように基材１と対向電極２の電位差（外部電源からの印加電圧ＶE）を定めた。
【００５０】
【化１】
2011181726.tif 000004
【００５１】
Ｖ（ｘ）は誘電体層とコロイド溶液との界面電位であり、Ｊ（ｘ）は基材１の各地点ｘにおける電流密度、ｄ（ｘ）は誘電体層の膜厚である。ρnは誘電体層の抵抗率で、非特許文献Ａｄｖａｎｃｅｄ. Ｍａｔｅｒｉａｌｓ. ２００６, １８, １０２３.を参考に、２．０×１０10Ωｍと仮定した。ｘは対向電極２の長軸方向と垂直方向に伸びる軸を座標軸とし、対向電極２と真正面に対向する基材１の地点（最短距離となる位置）をゼロとした場合の距離（ｍ）を示す。また、ｄ（ｘ）についても、ＶEおよびＶ（ｘ）の差から、誘電体層の耐電圧０．２Ｖ／ｎｍを仮定して算出した。
【００５２】
次に、２ｍ幅の基材１のみ抜き出した際のそれぞれのナノシート積層体の容量について、コロイド溶液の抵抗率がゼロの条件で形成したナノシート積層体に対する容量比を求めた。
【００５３】
このモデルの場合は、電流密度を計算する際に基材１の広さを無限大としたため、電流の回り込み等は無くなり、コロイド溶液の電位降下は基材１と対向電極２との距離に大きく影響を受ける。したがって、対向電極２との距離が短い基材１の中央付近（ｘ＝０近傍）では、コロイド溶液中の電位降下が小さくなり、誘電体層が厚くなるような計算結果となった。
【００５４】
なお、図４のように、有限大の基材１と対向電極２とを並行に配置した場合は、コロイド溶液の電位降下は、電流の回り込みによる電流密度に大きく影響を受ける。したがって基材１の中央より端部の方が、コロイド溶液の電位降下が小さくなり、誘電体層の膜厚が厚くなりやすい。
【００５５】
以上、モデルを用いた計算の結果を図６に示す。コロイド溶液の抵抗率が１０ｋΩｃｍより高い領域では、最少膜厚を１０ｎｍとなるように誘電体ナノシートを積層させると、一部（上記モデルでは中央付近）では膜厚が２倍から５倍程度厚くなり、結果として静電容量が２０％以上減少してしまうことが分かった。なお図４の形態では、コロイド溶液の抵抗率が１０ｋΩｃｍより高い領域では、基材１の端部側で誘電体層の膜厚が大きくなり、結果として静電容量が減少すると推測できる。
【００５６】
以上まとめると、本実施例では、コロイド溶液の抵抗率が１０ｋΩｃｍ以下とすることによって、誘電体ナノシートを基材１上に均一に積層することができる。
【００５７】
その理由は、コロイド溶液の抵抗率を下げることで、コロイド溶液内の電位ムラを低減できるからである。すなわち、コロイド溶液中における基材１近傍と対向電極２近傍との電位差は、基材１の中央側も端部側も、それぞれコロイド溶液の抵抗値に比例して小さくなるため、コロイド溶液の抵抗が下がればこれらの電位ムラも電源電圧に対し、無視できる範囲まで小さくなる。したがって、基材１上には、ほぼ同様に電圧降下するように誘電体ナノシートが均一に積層していく。そしてその結果、形成された誘電体層の厚みバラツキを低減でき、誘電体材料の誘電率の高さを活かし、小型でかつ大容量のキャパシタとすることができる。
【００５８】
またコロイド溶液の電位ムラは、対向電極２の形状によって変化するが、コロイド溶液の抵抗率が十分低ければ、電位ムラ自体が無視できる程度に少なくなり、生産プロセスにおける再現性が高まる。
【００５９】
なお、エッチングや蒸着によって、単位面積当たりの表面積を、加工前の１０倍以上とした基材１では、その表面から流れる微弱電流によって、コロイド溶液中の電流密度も大きくなり、電位ムラも大きくなる。したがって本実施例のように低抵抗のコロイド溶液を用いることで、誘電体層を均一に形成できることは、小型かつ大容量のキャパシタを生産する上で非常に有用である。
【００６０】
また、このように形成したナノシート積層体は、コンデンサの陽極箔、または陰極箔として用いることができ、コンデンサの大容量化に寄与する。
【００６１】
なお、このナノシート積層体を用いたナノシートキャパシタとしては、図７のような積層型の固体電解コンデンサが挙げられる。ナノシート積層体は、陽極箔３として用いることができる。この場合は、基材上に積層した誘電体ナノシート上に、導電性高分子や有機半導体からなる固体電解質層を形成し、この固体電解質層上に銀ペーストおよびカーボンペーストなどからなる陰極層を形成し、コンデンサ素子４を形成する。固体電解質層と陰極層とは、コンデンサ素子４の陰極電極部５となる。そしてこのコンデンサ素子４を複数積層し、それぞれの陽極箔３を陽極端子６（外部端子）と接続する。またそれぞれの陰極電極部５を陰極端子７（外部端子）と接続する。そして陽極端子６、陰極端子７の一部の露出させた状態で、積層したコンデンサ素子４を絶縁樹脂からなる外装体８で被覆すればよい。
【００６２】
またその他のナノシートキャパシタとしては、図８のような巻回型電解コンデンサが挙げられる。ナノシート積層体を陽極箔９として用いる場合は、陽極箔９を陽極端子１０と接続し、陰極箔１１を陰極端子１２と接続して、陽極箔９と陰極箔１１とをセパレータ１３を介して巻回してコンデンサ素子１４を形成する。そしてコンデンサ素子１４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を含浸させ、有底筒状のケース１５に収容する。そして陽極端子１０および陰極端子１２の一部を外部に露出させた状態で、ケース１５を封止部１６で封止すればよい。なお、ナノシート積層体は、陰極箔１１として用いることもでき、また陽極箔９、陰極箔１１の双方に用いてもよい。
【００６３】
以上のように、酸化チタンからなるナノシート積層体をコンデンサの陽極箔３、９として用いた場合、従来の一般的な陽極酸化された陽極箔を用いた場合と比較して、誘電率が約１０倍となるため、コンデンサとしての静電容量も１０倍程度増大させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によるナノシート積層体は、大容量のコンデンサの電極として有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１  基材
２  対向電極
３  陽極箔
４  コンデンサ素子
５  陰極電極部
６  陽極端子（外部端子）
７  陰極端子（外部端子）
８  外装体
９  陽極箔
１０  陽極端子（外部端子）
１１  陰極箔
１２  陰極端子（外部端子）
１３  セパレータ
１４  コンデンサ素子
１５  ケース
１６  封止部
【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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【図７】
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【図８】
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