(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で対向する一対の導電体層，
該一対の導電体層間に設けられた誘電体層，
前記一対の導電体層と略直交する方向に、前記誘電体層を貫通するように形成された複数の略柱状の孔，
前記複数の孔のうちの一部の孔に充填されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が他方の導電体層と絶縁した第１の電極，
前記複数の孔のうち、前記第１の電極が充填されていない孔に充填されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極，
を備えるとともに、
前記第１の電極と第２の電極が不規則に配置され、かつ、前記誘電体層が、弁金属の酸化物であることを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかの先端と前記導電体層間に設けた間隙によって、前記電極と導電体層間を絶縁することを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかの先端と前記導電体層間に設けた絶縁体によって、前記電極と導電体層間を絶縁することを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記絶縁体が、金属酸化物，樹脂，ＳｉＯ２のいずれかであることを特徴とする請求項３記載のコンデンサ。
【請求項５】
金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材を誘電体層とするコンデンサの製造方法であって、
金属の基材に電圧を印加して陽極酸化し、酸化物基材の一方の主面で開口するとともに電極材料を充填するための所定の深さを有する第１の孔を、前記酸化物基材の厚み方向に複数形成する工程１，
前記金属の基材を前記工程１よりも大きな印加電圧によって陽極酸化し、前記第１の孔よりもピッチが大きく、かつ、該第１の孔の一部の先端と不規則に接続する第２の孔を複数形成する工程２，
前記第２の孔の先端を、前記酸化物基材の他方の主面側で開口する工程３，
前記酸化物基材の一方の主面全体に、導電性のシード層を形成する工程４，
前記第２の孔に接続された第１の孔に導電体を埋め込み、前記シード層上に、前記第１の孔の先端に達しない第１の電極を形成する工程５，
前記シード層を除去するとともに、前記酸化物基材の他方の主面側を、前記第２の孔に相当する厚みで切除し、前記第１の電極が形成されていない第１の孔の端部を開口する工程６，
前記酸化物基材の他方の主面全体に、前記第１の電極と絶縁した導電体層を形成する工程７，
前記導電体層をシードとし、前記第１の電極が形成されていない第１の孔に、前記酸化物基材の一方の主面に達しないように導電体を埋め込み、第２の電極を形成する工程８，
前記酸化物基材の一方の主面に、前記第１の電極の端部と接続し、前記第２の電極と絶縁した他の導電体層を形成する工程９，
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記工程５で形成した第１の電極上に、前記酸化物基材の他方の主面との段差を埋める絶縁体を設ける工程，
前記工程８で形成した第２の電極上に、前記酸化物基材の一方の主面との段差を埋める絶縁体を設ける工程，
の少なくともいずれかの工程を含むことを特徴とする請求項５記載のコンデンサの製造方法。
【請求項７】
金属の基材に電圧を印加して陽極酸化し、酸化物基材の一方の主面で開口するとともに電極材料を充填するための所定の深さを有する第１の孔を、前記酸化物基材の厚み方向に複数形成する工程１，
前記金属の基材を前記工程１よりも大きな印加電圧によって陽極酸化し、前記第１の孔よりもピッチが大きく、かつ、該第１の孔の一部の先端と不規則に接続する第２の孔を複数形成する工程２，
前記第２の孔の先端を、前記酸化物基材の他方の主面側で開口する工程３，
前記酸化物基材の一方の主面全体に、導電性のシード層を形成する工程４，
前記第２の孔に接続された第１の孔に途中まで導電体を埋め込み、前記シード層上に第１の電極の一部を形成する工程５，
前記酸化物基材の他方の主面側を、前記第２の孔に相当する厚みで切除し、全ての第１の孔の端部を開口する工程６，
前記複数の第１の孔の全ての内側に導電体を埋め込み、前記シード層上に、前記工程６で切除した酸化物基材の他方の端面に達する第１の電極と、前記切除した端面に達しない第２の電極を形成する工程７，
前記酸化物基材を除去する工程８，
該工程８によって前記第１及び第２の電極間に生じた空隙部に、前記第１の電極の端面が露出し、かつ、前記第２の電極の端面を覆うように、高誘電率材料を充填して誘電体層を形成する工程９，
前記シード層と対向する誘電体層の主面に、前記第１の電極の端面と接続する導電体層を形成するとともに、前記シード層を除去する工程１０，
前記シード層を除去した誘電体層の主面において、前記第１の電極の端面を所定の厚みで切除し、該第１の電極の端面と前記誘電体層の主面の間に段差を形成する工程１１，
前記シード層を除去した誘電体層の主面に、前記第２の電極の端面と接続し、前記第１の電極の端面と絶縁した他の導電体層を形成する工程１２，
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項８】
前記高誘電率材料が、弁金属の酸化物，複合酸化物，樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項７記載のコンデンサ。
【請求項９】
前記高誘電率材料が弁金属の酸化物であるとき、除去した酸化物基材よりも、誘電率が高い酸化物を利用することを特徴とする請求項８記載のコンデンサの製造方法。
【請求項１０】
前記工程１１で形成した段差に、前記第１の電極の端面を覆う絶縁体を設ける工程，
を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁体を、金属酸化物，樹脂，ＳｉＯ２のいずれかとしたことを特徴とする請求項６又は１０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、コンデンサ及びその製造方法に関し、更に具体的には、容量密度の向上，誘電体材料及び電極金属の選択性の向上，製造プロセスの簡略化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在広く用いられているコンデンサとして、Ａｌ電解コンデンサや積層セラミックコンデンサが知られている。Ａｌ電解コンデンサでは、電解液を使うために、液漏れなどの問題がある。また、積層セラミックコンデンサでは焼成が必要であり、電極と誘電体間における熱収縮などの問題がある。小型で大容量のコンデンサを実現する技術としては、例えば、下記特許文献１に示す粒界絶縁型半導体磁器コンデンサや、特許文献２に示すコンデンサ構造体およびその製造方法がある。
【０００３】
前記特許文献１には、相対向端面に向かって伸びる複数個の通孔を有してなる半導体粒界絶縁型誘電体磁器と、この誘電体磁器の前記相対向端面にそれぞれ設けられた外部接続用電極と、前記誘電体磁器の各通孔に挿通された高融点金属よりなる容量用電極体とよりなり、この容量用電極体は、隣り合うものが互いに異なる前記外部接続用電極に導通接続されていることを特徴とする粒界絶縁型半導体磁器コンデンサが開示されている。
【０００４】
また、前記特許文献２には、基板を陽極酸化して得られた多孔質基板をマスクとして用いて薄膜形成処理を行い、コンデンサ用基板の表面に多数の柱状体が規則的に形成された第１電極と、前記柱状体の外側を覆うように、前記第１電極の表面に形成された誘電体薄膜と、前記柱状体の外側を覆うように、前記誘電体薄膜の表面に形成された第２電極とを形成してコンデンサ構造体を得る方法が開示されている。
【特許文献１】特公昭６１−２９１３３号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９４１７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、以上のような背景技術には次のような不都合がある。まず、前記特許文献１に記載の技術では、複数個の通孔を有する半導体粒界絶縁型誘電体磁器を誘電体層として用いており、前記各通孔に選択的に容量用電極体を挿通する構造であるが、微細加工が困難なため、面積の増大による大容量化が困難であるという不都合がある。また、前記特許文献２に記載の技術では、マスクとして用いる多孔質基板への電極材料の付着や、該多孔質基板自体のエッチングによる孔の拡大等が生じるため、均一な断面形状及び所望長さの柱状体を得るのが難しい。また、前記柱状体が長くなると、その後に形成する誘電体薄膜に膜厚の差が生じやすいため、柱状体を高くして大容量化を図るのが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、小型でありながら、容量密度の向上と、電極金属及び誘電体材料の選択性の向上，製造プロセスの簡略化を図ることができるコンデンサ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明のコンデンサは、所定の間隔で対向する一対の導電体層，該一対の導電体層間に設けられた誘電体層，前記一対の導電体層と略直交する方向に、前記誘電体層を貫通するように形成された複数の略柱状の孔，前記複数の孔のうちの一部の孔に充填されており、一端が一方の導電体層に導通し、他端が他方の導電体層と絶縁した第１の電極，前記複数の孔のうち、前記第１の電極が充填されていない孔に充填されており、一端が前記他方の導電体層に導通し、他端が前記一方の導電体層と絶縁した第２の電極，を備えるとともに、前記第１の電極と第２の電極が不規則に配置され、かつ、前記誘電体層が、弁金属の酸化物であることを特徴とする。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかの先端と前記導電体層間に設けた間隙によって、前記電極と導電体層間を絶縁すること，あるいは、前記第１及び第２の電極の少なくともいずれかの先端と前記導電体層間に設けた絶縁体によって、前記電極と導電体層間を絶縁することを特徴とする。他の形態は、前記絶縁体が、金属酸化物，樹脂，ＳｉＯ２のいずれかであることを特徴とする。
【０００９】
本発明のコンデンサの製造方法は、金属の基材を陽極酸化して得られた酸化物基材を誘電体層とするコンデンサの製造方法であって、金属の基材に電圧を印加して陽極酸化し、酸化物基材の一方の主面で開口するとともに電極材料を充填するための所定の深さを有する第１の孔を、前記酸化物基材の厚み方向に複数形成する工程１，前記金属の基材を前記工程１よりも大きな印加電圧によって陽極酸化し、前記第１の孔よりもピッチが大きく、かつ、該第１の孔の一部の先端と不規則に接続する第２の孔を複数形成する工程２，前記第２の孔の先端を、前記酸化物基材の他方の主面側で開口する工程３，前記酸化物基材の一方の主面全体に、導電性のシード層を形成する工程４，前記第２の孔に接続された第１の孔に導電体を埋め込み、前記シード層上に、前記第１の孔の先端に達しない第１の電極を形成する工程５，前記シード層を除去するとともに、前記酸化物基材の他方の主面側を、前記第２の孔に相当する厚みで切除し、前記第１の電極が形成されていない第１の孔の端部を開口する工程６，前記酸化物基材の他方の主面全体に、前記第１の電極と絶縁した導電体層を形成する工程７，前記導電体層をシードとし、前記第１の電極が形成されていない第１の孔に、前記酸化物基材の一方の主面に達しないように導電体を埋め込み、第２の電極を形成する工程８，前記酸化物基材の一方の主面に、前記第１の電極の端部と接続し、前記第２の電極と絶縁した他の導電体層を形成する工程９，を含むことを特徴とする。
【００１０】
主要な形態の一つは、前記工程５で形成した第１の電極上に、前記酸化物基材の他方の主面との段差を埋める絶縁体を設ける工程，前記工程８で形成した第２の電極上に、前記酸化物基材の一方の主面との段差を埋める絶縁体を設ける工程，の少なくともいずれかの工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
他の発明のコンデンサの製造方法は、金属の基材に電圧を印加して陽極酸化し、酸化物基材の一方の主面で開口するとともに電極材料を充填するための所定の深さを有する第１の孔を、前記酸化物基材の厚み方向に複数形成する工程１，前記金属の基材を前記工程１よりも大きな印加電圧によって陽極酸化し、前記第１の孔よりもピッチが大きく、かつ、該第１の孔の一部の先端と不規則に接続する第２の孔を複数形成する工程２，前記第２の孔の先端を、前記酸化物基材の他方の主面側で開口する工程３，前記酸化物基材の一方の主面全体に、導電性のシード層を形成する工程４，前記第２の孔に接続された第１の孔に途中まで導電体を埋め込み、前記シード層上に第１の電極の一部を形成する工程５，前記酸化物基材の他方の主面側を、前記第２の孔に相当する厚みで切除し、全ての第１の孔の端部を開口する工程６，前記複数の第１の孔の全ての内側に導電体を埋め込み、前記シード層上に、前記工程６で切除した酸化物基材の他方の端面に達する第１の電極と、前記切除した端面に達しない第２の電極を形成する工程７，前記酸化物基材を除去する工程８，該工程８によって前記第１及び第２の電極間に生じた空隙部に、前記第１の電極の端面が露出し、かつ、前記第２の電極の端面を覆うように、高誘電率材料を充填して誘電体層を形成する工程９，前記シード層と対向する誘電体層の主面に、前記第１の電極の端面と接続する導電体層を形成するとともに、前記シード層を除去する工程１０，前記シード層を除去した誘電体層の主面において、前記第１の電極の端面を所定の厚みで切除し、該第１の電極の端面と前記誘電体層の主面の間に段差を形成する工程１１，前記シード層を除去した誘電体層の主面に、前記第２の電極の端面と接続し、前記第１の電極の端面と絶縁した他の導電体層を形成する工程１２，を含むことを特徴とする。
【００１２】
主要な形態の一つは、前記高誘電率材料が、弁金属の酸化物，複合酸化物，樹脂のいずれかであることを特徴とする。他の形態は、前記高誘電率材料が弁金属の酸化物であるとき、除去した酸化物基材よりも、誘電率が高い酸化物を利用することを特徴とする。更に他の形態は、前記工程１１で形成した段差に、前記第１の電極の端面を覆う絶縁体を設ける工程，を含むことを特徴とする。更に他の形態は、前記絶縁体を、金属酸化物，樹脂，ＳｉＯ２のいずれかとしたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の前記及び他の目的，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】
【００１４】
本発明は、弁金属の酸化物からなる誘電体層の厚み方向に形成された高アスペクト比ホール内に電極を設けて、正極と負極を誘電体表裏面の導電体層に不規則に振り分けることとしたので、容量を規定する面積を大きくして高容量化を図ることができる。また、誘電体の構造体を先に形成して空隙部（孔）に後から電極材料を充填するため、電極金属種の選択性が増すとともに、製造プロセスが簡略化できるという効果が得られる。
【００１５】
あるいは、金属の陽極酸化物からなる高アスペクト比ホールを有する酸化物基材の構造体を鋳型とし、その構造を任意の誘電体材料に転写しつつ、誘電体中の複数のホール内に電極を設けて、正極と負極を誘電体表裏面の導電体層に不規則に振り分けることとしたので、容量を規定する面積を大きくして高容量化を図ることができる。また、陽極酸化で形成した酸化物基材の構造体の空隙部に後から電極材料を充填するため、電極金属種の選択の幅が増すとともに、製造プロセスが簡略化できるという効果が得られる。更に、前記酸化物基材を除去し、その空隙部に任意の誘電体材料を充填するため、誘電体材料の選択性が向上し、用途に応じて誘電体材料を変更することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
最初に、図１〜図５を参照しながら、本発明の実施例１を説明する。図１(A)は、本実施例のコンデンサ素子の外観斜視図，図１(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図１(C)は本実施例のコンデンサの断面であり、前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。図２〜図４は、本実施例の製造工程の一例を示す図、図５は、前記コンデンサ素子の製造途中における２次元断面を観察したＳＥＭ像である。
【００１８】
本実施例のコンデンサ１０は、図１に示すようにコンデンサ素子１２を中心に構成されている。前記コンデンサ素子１２は、所定の間隔で対向する一対の導電体層１４，１６と、該誘電体層１４，１６間に挟まれた誘電体層１８と、複数の第１電極２０及び第２電極２４により構成されている。前記第１電極２０及び第２電極２４は、前記導電体層１４，１６と略直交しており、縦横比が大きく（すなわち、アスペクト比が高く）なっている。前記第１電極２０の一方の端部２０Ａは導電体層１４に接続し、他方の端部２０Ｂは絶縁キャップ２２により導電体層１６と絶縁している。また、第２電極２４の一方の端部２４Ｂは導電体層１６に接続し、他方の端部２４Ａは絶縁キャップ２６により導電体層１４と絶縁している。このような第１電極２０と第２電極２４は、図１(B)に示すように、ランダム配置となっており、それぞれ正極と負極に振り分けられている。なお、ここでいうランダムとは不規則のことである。
【００１９】
前記誘電体層１８を形成する材料としては、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物が用いられる。前記導電体層１４，１６としては、金属全般（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｌなど）が用いられる。また、第１電極２０及び第２電極２４としては、例えば、メッキ可能な金属全般（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔなど）やこれらの合金などが用いられる。前記絶縁キャップ２２及び２６としては、例えば、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物や電着ＴｉＯ２のほか、電着樹脂（例えば、ポリイミド，エポキシ，アクリルなど），ＳｉＯ２が用いられる。
【００２０】
また、前記コンデンサ素子１２の各部の寸法の一例を示すと、導電体層１４と導電体層１６の間隔（誘電体層１８の厚さ）が数１００ｎｍ〜数１００μｍ，導電体層１４及び１６の厚さが数１０ｎｍ〜数μｍである。また、第１電極２０及び第２電極２４は、径が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ，長さが数１００ｎｍ〜数１００μｍ，隣接する電極との間隔が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度となっている。また、前記絶縁キャップ２２，２６の厚みが数１０ｎｍ〜数１０μｍ程度となっている。
【００２１】
以上のような構造のコンデンサ素子１２は、図１(C)に示すように、全体が絶縁フィルム３０（外装保護材）により被覆されており、該絶縁フィルム３０の所定の位置に設けられた開口から、接続ランド３２，３４を介して、リード線などの引出部３６，３８に接続されている。なお、前記絶縁フィルム３０としては、例えば、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，樹脂，金属酸化物などが用いられ、その厚さは、数１０ｎｍ〜数１０μｍ程度に形成されている。
【００２２】
次に、図２〜図４も参照して、本実施例のコンデンサ１０の製造方法を説明する。まず、図２(A)に示すように、上述した弁金属からなる金属基材５０を用意し、該金属基材５０の表面５０Ａに、図２(B)に示すように、陽極酸化の基点となるピット５２を、最密充填六方配列で形成する。次に、電圧を印加して陽極酸化処理を施すことにより、図２(C)に示すように、所望の深さ（ないし長さ）の第１の孔５４を、金属基材５０の厚み方向に形成する。引き続き、前記第１の孔５４を形成したときよりも大きな印加電圧で陽極酸化処理を施し、図２(D)に示すように第２の孔５６を形成し、酸化物基材５３からなる誘電体層１８を得る。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、大きい電圧で処理された第２の孔５６はピッチが大きくなり、前の工程で形成された第１の孔５４の一部とランダムに接続される。
【００２３】
前記陽極酸化処理の条件は、図２(C)に示す１段階目の陽極酸化の印加電圧を数Ｖ〜数１００Ｖ，処理時間を数分〜数日とする。図２(D)に示す２段階目の陽極酸化では、電圧値を１段階目の数倍とし、処理時間を数分〜数十分とする。例えば、１段階目の印加電圧を４０Ｖとすることにより径が約１００ｎｍの第１の孔５４が得られ、２段階目の印加電圧を８０Ｖとすることにより径が約２００ｎｍの第２の孔５６が得られる。２段階目の電圧値を上述した範囲内とすることにより、第２の孔５６に接続された第１の孔５４と、接続されていない第１の孔５４の数を概ね同等とすることができる。これにより、前記第２の孔５６に接続された第１の孔５４の内側に形成される第１電極２０と、前記第２の孔５６に接続されていない第１の孔５４の内側に形成される第２電極２４の割合が同等となるため、効率的に容量を取り出すことが可能となる。また、前記２段階目の処理時間を上述の範囲内とすることで、孔のピッチ変換が十分に完了しつつ、２段階目で形成される酸化物基材の厚さを小さくすることができる。該２段階目で形成される酸化物基材は、後の工程で除去されるため、できるだけ薄いことが好ましいため都合がよい。
【００２４】
次に、前記図２(D)に示す状態から、金属基材５０の地金部分を除去するとともに、図２(E)に点線で示すように、誘電体層１８を所定の厚みで切除し、図２(F)に示すように、誘電体層１８の裏面１８Ｂにおいて、第２の孔５６の閉口した端部を開口させる。そして、図２(G)に示すように、誘電体層表面１８Ａに、ＰＶＤなどの適宜手法により、導電体からなるシード層５８を形成する。次に、図３(A)に示すように、前記シード層５８をシードとして前記第２の孔５６と接続された第１の孔５４の内側にメッキ導体を埋め込み、第１の電極２０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５４の端部は閉口しているため、前記メッキ導体が埋め込まれることがない。なお、前記メッキ導体の埋め込みは、第１電極２０の端部２０Ｂが、前記第２の孔５６に達せず適度な隙間６０を形成する位置まで行われる。そして、前記隙間６０に、図３(B)に示すように、陽極酸化，酸化物電着，樹脂電着などの手法により絶縁キャップ２２を形成する。
【００２５】
図５には、前記図３(A)に示す工程後に、２次元断面を観察したＳＥＭ像が示されている。図中、白い部分がメッキ導体（Ｎｉなど）が埋め込まれた第１の孔５４，黒い部分がメッキ導体が埋め込まれていない第１の孔５４，灰色の部分が誘電体層１８（ないし酸化物基材５３）を示す。図５に示すように、メッキ導体が埋め込まれている孔５４と、埋め込まれていない孔５４が、ほぼ均一に振り分けられていることが分かる。
【００２６】
次に、図３(C)に示すように、前記シード層５８を除去するとともに、同図に点線で示すように、誘電体層裏面１８Ｂを第２の孔５６に相当する厚みで切除することによって、図３(D)に示すように、前記第１電極２０が形成されていない第１の孔５４の端部５４Ｂを開口させる。そして、図３(E)に示すように、前記誘電体裏面１８ＢにＰＶＤなどの適宜手法によって導電体層１６を形成し、該導電体層１６をシードとして、図４(A)に示すように、前記第１電極２０が形成されていない第１の孔５４の内側にメッキ導体を埋め込み、第２電極２４を形成する。このとき、前記メッキ導体の埋め込みは、第２電極２４の端部２４Ａが、誘電体層表面１８Ａとの間に所定の隙間６２を形成する位置まで行われる。そして、図４(B)に示すように、前記隙間６２に、陽極酸化，酸化物電着，樹脂電着などの手法により絶縁キャップ２６を形成する。その後、図４(C)に示すように、誘電体層表面１８Ａに導電体層１４を形成することにより、第１電極２０が導電体層１４に導通し、第２電極２４が導電体層１６に導通したコンデンサ素子１２が得られる。
【００２７】
このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)第１電極２０及び第２電極２４を略柱状とし、導電体の対向面積を大きくすることとしたので、高容量化を図ることができる。
(2)第１電極２０及び第２電極２４をランダム（不規則）に振り分けることとしたので、作製が容易となる。例えば、前記第１電極２０及び第２電極２４のいずれか一方をハニカム構造を形成する６角形の頂点に配置し、他方の電極を前記六角形の中心に配置する場合、これら電極を充填するための孔を長くしようとしても、孔の成長の差異がなくなってしまうため作製が困難となる。しかしながら、本実施例では、上述した２段階の陽極酸化処理を適用することにより、柱状電極を長くすることができる。
(3)電極の振り分けに、絶縁キャップ２２，２６を用いることとしたので、第１電極２０の端部２０Ｂ及び第２電極２４の端部２４Ａの面積も、コンデンサ１０の容量向上に利用できる。
(4)酸化物基材５３からなる誘電体層１８に第１の孔５４を形成してから、第１電極２０及び第２電極２４を前記第１の孔５４に充填することとしたので、電極材料の選択性が増すとともに、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、図６〜図８を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図６は、本実施例のコンデンサ素子の外観斜視図，図７及び図８は、本実施例の製造工程の一例を示す図である。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする。図６に示すように、本実施例のコンデンサ素子１００は、対向する一対の導電体層１０２，１０４間に、高誘電率材料からなる誘電体層１０６が設けられており、該誘電体層１０６に形成された略柱状の複数の孔に、第１電極１０８と第２電極１１２が充填された構造となっている。
【００２９】
前記第１電極１０８と第２電極１１２は、前記実施例１と同様にランダム配置となっている。また、前記第１電極１０８の一方の端部１０８Ａと導電体層１０２の間には絶縁キャップ１１０が形成され、前記第２電極１１２の一方の端部１１２Ｂと導電体層１０４の間には前記誘電体層１０６が存在している。このように、前記絶縁キャップ１１０と誘電体層１０６によって、第１電極１０８，第２電極１１２と、導電体層１０２，１０４との絶縁を図ることにより、電極の振り分けが行われている。本実施例のコンデンサ素子１００は、上述した実施例１と同様に、必要に応じて外側が図示しない絶縁フィルム（外装保護材）によって被覆される。なお、コンデンサ素子１００を構成する各部の寸法は、実施例１と同様である。
【００３０】
前記導電体層１０２及び１０４，第１電極１０８，第２電極１１２，絶縁フィルムを形成する材料は、上述した実施例１と同様のものが用いられる。また、前記誘電体層１０６を形成する高誘電率材料としては、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物（例えば、Ｔａ２Ｏ５（２５），ＴｉＯ２（８０），Ｎｂ２Ｏ５（６０），ＺｒＯ２（２７），ＨｆＯ２（２５）など：括弧内は誘電率）や、複合酸化物（例えば、ＢａｘＳｒ１−ｘ）ＴｉＯ３（３００〜１２００），ＳｒＴｉＯ３（３００）など）や樹脂が用いられる。絶縁キャップ１１０としては、例えば、金属酸化物や電着樹脂（例えば、ポリイミド，エポキシ，アクリルなど），ＳｉＯ２が用いられる。前記金属酸化物としては、具体的には、弁金属（Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物や電着ＴｉＯ２のほか、ＡＢＯ３構造を有する複合酸化物も含まれる。なお、前記絶縁キャップ１１０は、前記誘電体層１０６と同じ材料により形成するようにしてもよい。
【００３１】
次に、図７及び図８も参照して、本実施例の製造方法を説明する。なお、金属基材の陽極酸化処理を２段階で行い、第２の孔５６を酸化物基材５３の裏面５３Ｂで開口し、基材表面５３Ａにシード層５８を形成するまでの工程は、上述した実施例１と同様である。図７には、それ以降の工程が示されている。前記図２(A)〜(G)の工程後、図７(A)に示すように、酸化物基材５３の表面５３Ａに設けたシード層５８をシードとして、第２の孔５６と接続した第１の孔５４の内側を途中までメッキ導体で埋め込み、第１電極１０８の一部を形成する。前記第１電極１０８の一部を形成したら、一端、導体埋め込みを停止し、図７(A)に点線で示すように、酸化物基材裏面５３Ｂを第２の孔５６に相当する厚みで切除し、図７(B)に示すように、閉口した第１の孔５４の端部５４Ｂを開口する。
【００３２】
その後、引き続き、前記シード層５８をシードとしてメッキすることにより、全ての第１の孔５４にメッキ導体が同時に埋め込まれ、図７(C)に示すように、第１電極１０８と第２電極１１２が形成される。メッキ導体の埋め込みは、前記第１電極１０８の一方の端部１０８Ｂが、酸化物基材裏面５３Ｂに達するまで行われる。なお、前記第１電極１０８は、上述した工程で一部が事前に形成されているため、第１電極１０８と第２電極１１２の間に長さの差が生じる。すなわち、前記第１電極１０８の端部１０８Ｂが、酸化物基材裏面５３Ｂに達した時点で導体の埋め込みを停止すれば、第２電極１１２の端部１１２Ｂが、酸化物基材裏面５３Ｂに達しない状態となり、隙間６４を形成することができる。
【００３３】
次に、前記第１電極１０８及び第２電極１１２を残したまま、図７(D)に示すように、酸化物基材５３を除去し、その空隙６６に、図７(E)に示すように高誘電率材料を充填して誘電体層１０６を形成する。酸化物基材５３の除去は、例えば、エッチングにより行われる。仮に、酸化物基材５３がＡｌ２Ｏ３であり、第１電極１０８及び第２電極１１２を形成する電極材料がＮｉである場合、ＮａＯＨ溶液による処理を行うと、Ａｌ２Ｏ３のみを除去することが可能となる。また、高誘電率材料の充填は、例えば、ＣＶＤやゾルゲル法などにより行われる。前記高誘電率材料は、前記第２電極１１２の端部１１２Ｂを覆い、前記第１電極１０８の端部１０８Ｂが露出するように充填される。次に、図８(A)に示すように、前記シード層５８を除去するとともに、図８(B)に示すように、前記シード層５８と対向する側の誘電体層裏面１０６Ｂに、導電体層１０４を形成する。該導電体層１０４は、前記第１電極１０８の端部１０８Ｂと接続しているが、前記第２電極１１２の端部１１２Ｂとは、前記誘電体層１０６の存在により絶縁した状態となっている。
【００３４】
続いて、前記導電体層１０６を給電層にして電解エッチングを施し、図８(C)に示すように、前記第１電極１０８の他方の端部１０８Ａを選択的にエッチングし、該端部１０８Ａと誘電体層表面１０６Ａの間に段差６８を形成する。そして、前記段差６８に、図８(D)に示すように、陽極酸化，酸化物電着，樹脂電着などの手法により、絶縁キャップ１１０を形成したのち、その表面に、図８(E)に示すように、ＰＶＤなどの適宜手法により、表面側の導電体層１０２を形成する。該導電体層１０２は、前記第２電極１１２の端部１１２Ａと接続しているが、前記絶縁キャップ１１０の存在により、前記第１電極１０８の端部１０８Ａとは絶縁した状態となっている。
【００３５】
このように、実施例２によれば、上述した実施例１と同様の効果に加え、次のような効果がある。
(1)高誘電率材料によって誘電体層１０６を形成することとしたので、高容量化を図ることができる。例えば、酸化物基材５３が誘電率１０程度のＡｌ２Ｏ３の場合、該酸化物基材５３を容量材としてそのまま用いると、コンデンサの容量がＡｌ２Ｏ３により規定されてしまうが、本実施例では、前記酸化物基材５３よりも誘電率が高い材料を充填し直すため、鋳型として利用した酸化物基材５３の誘電率を超えるコンデンサを形成することが可能となる。
(2)前記第１電極１０８及び第２電極１１２の形成後に前記酸化物基材５３を除去し、その空隙６６に高誘電率材料を充填することとしたので、誘電体層１０６の材料の選択性が増し、用途に応じて誘電体材料を変更することが可能となる。
【００３６】
なお、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得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)材料についても同様に、公知の各種の材料を使用してよい。例えば、前記実施例１では、誘電体層１８を形成するための金属基材の具体例としてアルミニウムを挙げたが、陽極酸化が可能な金属であれば、公知の各種の金属が適用可能である。
(3)前記実施例１で示した電極引出構造も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更可能である。
(4)前記実施例で示した製造工程も一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。例えば、表面電極と裏面電極のいずれを先に形成するかも一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
【００３７】
(5)前記実施例１では、絶縁キャップ２２，２６により絶縁を図ることとしたが、これも一例であり、図３(A)に示す工程後、図３(B)に示す工程を省略し、直接図３(C)〜(E)に示す工程に進んで導電体層１６を設けることにより、前記図３(A)の工程で形成した隙間６０をエアギャップとして利用し、導電体層１６と第１電極２０の絶縁を図るようにしてもよい。第２電極２４と導電体層１４との絶縁や、実施例２についても同様に、エアギャップを利用して絶縁し、電極の振り分けを行うようにしてもよい。
【００３８】
また、前記実施例では、陽極酸化，酸化物電着，樹脂電着により絶縁キャップ２２，２６，１１０を形成することとしたが、これも一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。例えば、前記図３(A)に示す工程後、隙間６０の底部に露出した第１電極２０を介してＳｉＯ２を電着してもよいし、あるいは、電極端部２０ＢにＳｎ−Ｐｄのような触媒金属を一旦電着し、これを種として無電解でＳｉＯ２を析出させてもよい。また、前記隙間６０を埋めるように樹脂を塗布し、表面の樹脂のみをエッチングや研磨で除去することで、前記隙間６０に樹脂を残すようにしてよい。更に、前記隙間６０を埋めるように絶縁体を成膜し、表面の絶縁体のみをエッチングや研磨で除去することで、前記隙間６０に絶縁体を残すようにしてもよい。他方の絶縁キャップ２６や、実施例２についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、（１）弁金属の酸化物からなる誘電体層の厚み方向に形成された高アスペクト比ホール内に電極を設けて、正極と負極を誘電体表裏面の導電体層に不規則に振り分ける，あるいは、（２）金属の陽極酸化物からなる高アスペクト比ホールを有する酸化物基材の構造体を鋳型として、その構造を任意の誘電体材料に転写しつつ、誘電体中の複数のホール内に電極を設けて、正極と負極を誘電体表裏面の導電体層に不規則に振り分けることとしたので、コンデンサの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例１を示す図であり、(A)はコンデンサ素子の外観斜視図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は本実施例のコンデンサの断面図であり、前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。
【図２】前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。
【図３】前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。
【図４】前記実施例１の製造工程の一例を示す図である。
【図５】前記実施例１のコンデンサ素子の製造途中における２次元断面を観察したＳＥＭ像である。
【図６】本発明の実施例２のコンデンサ素子の外観斜視図である。
【図７】前記実施例２の製造工程の一例を示す図である。
【図８】前記実施例２の製造工程の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：コンデンサ
１２：コンデンサ素子
１４，１６：導電体層
１８：誘電体層
１８Ａ：表面
１８Ｂ：裏面
２０：第１電極
２０Ａ，２０Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ：端部
２２，２８：絶縁キャップ
２４：第２電極
３０：絶縁フィルム
３２，３４：接続ランド
３６，３８：引出部
５０：金属基材
５０Ａ：表面
５２：ピット
５３：酸化物基材
５３Ａ：表面
５３Ｂ：裏面
５４：第１の孔
５４Ａ，５４Ｂ：端部
５６：第２の孔
５８：シード層
６０，６２，６４：隙間
６６：空隙
６８：段差
１００：コンデンサ素子
１０２，１０４：導電体層
１０６：誘電体層
１０６Ａ：表面
１０６Ｂ：裏面
１０８：第１電極
１０８Ａ，１０８Ｂ，１１２Ａ，１１２Ｂ：端部
１１０：絶縁キャップ
１１２：第２電極
【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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