(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の陽極酸化物によって形成された所定の厚みを有する誘電体と、
該誘電体の同一主面に形成されており、複数の櫛歯状部の一端側が基部に接続された略櫛型の一対の表面電極と、
該一対の表面電極のそれぞれの櫛歯状部に一端が接続されており、他端が前記誘電体の厚み方向へ延長した略柱状の複数の内部電極と、
を備えるとともに、
前記一対の表面電極を、互いの櫛歯状部が前記誘電体を介して交互に平行に配列するように、前記誘電体表面に配設したことを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記内部電極の他端が、前記表面電極が形成された面と対向する誘電体主面に露出するとともに、該誘電体主面に絶縁層を設けたことを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
【請求項３】
所定の厚みを有する金属基材の主面に、複数の櫛歯状部の一端側が基部に接続した略櫛型の一対の凹状パターンを、互いの櫛歯状部が前記金属基材を介して交互に平行に配列するように形成する工程１と、
前記金属基材を陽極酸化し、前記凹状パターンの櫛歯状部から前記金属基材の厚み方向に延長した複数の孔を有する誘電体を形成する工程２と、
前記誘電体に形成された孔の端部を、前記誘電体主面において開口するとともに、該開口を覆うシード層を前記誘電体主面に形成する工程３と、
前記シード層を利用し、前記孔の内側に導電体を埋め込んで略柱状の内部電極を形成する工程４と、
前記シード層を除去するとともに、前記一対の凹状パターン内に導電体を設けて略櫛型の一対の表面電極を形成し、各凹状パターンの櫛歯状部に沿って配列した複数の内部電極を導通させる工程５と、
を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記工程５においてシード層を除去した後に露出する誘電体の主面を、絶縁体で被覆する工程６と、
を含むことを特徴とする請求項３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，製造プロセスの簡略化，ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）の低減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、積層セラミックス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に示す積層電子部品の製造方法や、特許文献２に示すキャパシタおよびその製造方法がある。
【０００３】
前記特許文献１には、セラミック層を介して互いに対向するように複数の内部電極が配設された構造を有する積層電子部品の製造方法が開示されている。具体的には、基体上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜をフォトリソグラフィーによりトリミングして内部電極となる所定の電極パターンを形成する工程と、前記電極パターンの空隙部にドライメッキ法により機能素子部となるセラミックを形成する工程とを具備する。また、前記特許文献２には、次のようなキャパシタが開示されている。具体的には、半導体基板に形成され、第１ビアと、該第１ビアに接続された金属層とを含み、上記半導体基板の第１領域に電気的に接続されている第１電極と、上記半導体基板に形成され、第２ビアと、該第２ビアに接続された金属層とを含む。更に、上記半導体基板の第２領域に電気的に接続されている第２電極と、上記第１電極と第２電極との間に配置された高誘電率誘電体とを備えている。
【特許文献１】特開平９−４５５７７号公報
【特許文献２】特表２００６−５１２７８７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上のような背景技術には次のような課題がある。まず、前記特許文献１に記載の技術では、基体上に形成した金属膜のエッチングにより電極を形成している。このため、ｚ方向（厚み方向）のアスペクト比を増大させることが困難である。また、前記特許文献２に記載の技術においても、電極をエッチングで形成しているため、ｚ方向のアスペクト比を増大させることが困難である。このように、エッチングによる電極形成技術では、電極部のｚ方向のアスペクト比を増やして容量を規定する面積を増大させることが難しいという課題がある。
【０００５】
本発明は、以上の点に着目したもので、小型でありながら、容量密度の向上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を目的とする。また本発明は、製造プロセスの簡略化及びＥＳＬの低減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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の技術手段は、金属の陽極酸化物によって形成された所定の厚みを有する誘電体と、該誘電体の同一主面に形成されており、複数の櫛歯状部の一端側が基部に接続された略櫛型の一対の表面電極と、該一対の表面電極のそれぞれの櫛歯状部に一端が接続されており、他端が前記誘電体の厚み方向へ延長した略柱状の複数の内部電極と、を備える。そして、前記一対の表面電極を、互いの櫛歯状部が前記誘電体を介して交互に平行に配列するように、前記誘電体表面に配置したコンデンサである。主要な形態の一つは、前記内部電極の他端が、前記表面電極が形成された面と対向する誘電体主面に露出するとともに、該誘電体主面に絶縁層を設けたコンデンサである。これにより上記目的が達成される。
【０００７】
本発明の第２の技術手段は、所定の厚みを有する金属基材の主面に、複数の櫛歯状部の一端側が基部に接続された略櫛型の一対の凹状パターンを、互いの櫛歯状部が前記金属基材を介して交互に平行に配列するように形成する工程１と、前記金属基材を陽極酸化し、前記凹状パターンの櫛歯状部から前記金属基材の厚み方向に延長した複数の孔を有する誘電体を形成する工程２と、を有する。更に、前記誘電体に形成された孔の端部を、前記誘電体主面において開口するとともに、該開口を覆うシード層を前記誘電体主面に形成する工程３と、前記シード層を利用し、前記孔の内側に導電体を埋め込んで略柱状の内部電極を形成する工程４と、を有する。更に、前記シード層を除去するとともに、前記一対の凹状パターン内に導電体を設けて略櫛型の一対の表面電極を形成し、各凹状パターンの櫛歯状部に沿って配列した複数の内部電極を導通させる工程５と、を含むコンデンサの製造方法である。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記工程５においてシード層を除去した後に露出する誘電体の主面を、絶縁体で被覆する工程６と、を含むコンデンサの製造方法である。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】
【０００９】
本発明は、金属の陽極酸化物からなる所定の厚みを有する誘電体の表面に、一対の略櫛型の表面電極を、互いの櫛歯状部が所定の間隔をおいて交互に平行に配列するように形成するとともに、前記櫛歯状部に一端が接続されており、他端が前記誘電体の厚み方向へ延長した略柱状の複数の内部電極を設けることとした。このため、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、誘電体に形成した孔に後から電極材料を充填するため製造プロセスが簡便になる。更に、同一面の直近に、電流方向が逆向きになるように表面電極を形成しているため、磁界相殺の効果が大きくＥＳＬが低減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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】
【００１１】
最初に、図１〜図３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電極構造を示す斜視図，図１(B)は本実施例のコンデンサの外観斜視図である。図２及び図３は、本実施例の製造工程の一例を示す図である。本実施例のコンデンサ１０は、図１に示すように長方体状のコンデンサ素子１２を中心に構成されている。前記コンデンサ素子１２は、所定の厚みを有する誘電体１４と、該誘電体１４の表面１４Ａに形成された一対の略櫛型（インターデジタル型）の表面電極１６，２０と、これら表面電極１６，２０から前記誘電体１４の裏面１４Ｂに向けて延長した複数の略柱状の内部電極１８，２２により構成されている。誘電体裏面１４Ｂには、必要に応じて絶縁体層２４が設けられている。
【００１２】
前記誘電体１４は、金属基材の陽極酸化処理によって形成されており、前記内部電極１８，２２は、前記誘電体１４の厚み方向に形成された孔３６（図２(C)参照）に電極材料を充填して形成されている。このような内部電極１８，２２は、縦横比が大きく（すなわち、ｚ方向に高アスペクト比を有しており）、容量を決定する面積を大きくすることができる。また、前記表面電極１６は、略平行に配列した複数のライン状となる櫛歯状部１６Ａの一端側が、該櫛歯状部１６Ａと略直交する基部１６Ｂに接続されている。他方の表面電極２０についても同様に、複数の櫛歯状部２０Ａの一端側が基部２０Ｂに接続されている。これら表面電極１６，２０は、互いの櫛歯状部１６Ａ，２０Ａが、誘電体１４を介して所定の間隔で交互に配列するように、前記誘電体表面１４Ａに形成されている。以上のような構造のコンデンサ素子１２は、図１(B)に示すように、前記表面電極１６，２０の基部１６Ｂ，２０Ｂに接続された導体パターン２６Ａ，２６Ｂを介して、リード線２８Ａ，２８Ｂなどに接続されており、外部に引き出される。なお、前記基部１６Ｂ，２０Ｂは、引き出しの都合上、実際には図１(B)に示すように幅広に形成されている。
【００１３】
前記誘電体１４としては、弁金属（例えば、Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなど）の酸化物が用いられ、表面電極１６及び２０としては、金属全般（例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｌなど）が用いられる。また、内部電極１８及び２２としては、上述した金属全般が用いられ、特に、メッキ可能な金属（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｐｔなど）及びこれらの合金などが用いられる。また、前記絶縁体層２４としては、上述した弁金属の酸化物や、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，樹脂，金属酸化物などが用いられる。前記導体パターン２６Ａ，２６Ｂとしては、上述した表面電極１６，２０と同様に、金属全般が用いられる。
【００１４】
また、前記表面電極１６，２０の櫛歯状部１６Ａ，２０Ａは、例えば、幅が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ、厚さが数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ、間隔が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍに設定されている。前記内部電極１８及び２２は、例えば、径が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ、長さが数μｍ〜数１００μｍ、間隔が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍに設定されている。また、前記誘電体１４の厚さは、数μｍ〜数１００μｍに設定されており、絶縁体層２４の厚さは、数１０ｎｍ〜数１０μｍ程度に設定されている。
【００１５】
次に、図２及び図３も参照して、本実施例の製造方法を説明する。まず、Ａｌ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｈｆ，Ｚｎ，Ｗ，Ｓｂなどの弁金属からなる基材３０を用意し、該基材３０の表面３０Ａに、図２(A)に示すように一対の略櫛型の凹状パターン３２，３４を形成する。該凹状パターン３２，３４は、前記基材表面３０Ａの対向する一対の縁部近傍に略平行に配置された基部３２Ｂ，３４Ｂと、該基部３２Ｂ，３４Ｂに一端が接続された複数の櫛歯状部３２Ａ，３４Ａを備えている。これら櫛歯状部３２Ａ，３４Ａは、前記基部３２Ｂ，３４Ｂに対して略直交しており、更に、前記櫛歯状部３２Ａ，３４Ａが、所定の間隔で交互に配列するように形成されている。前記凹状パターン３２，３４は、例えば、リソグラフィーやインプリントを用いたエッチングにより、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ程度の深さに形成されている。
【００１６】
このような凹状パターン３２，３４を形成した基材３０に、適切な条件で陽極酸化処理を施すと、図２(B)に示すように、略櫛型の櫛歯状部３２Ａ及び３４Ａに沿って高アスペクト比の孔３６が複数形成された誘電体１４が得られる。なお、このような孔３６の形成手法は公知である。前記基材３０としてアルミニウムを利用した場合は、前記誘電体１４は、Ａｌ２Ｏ３となる。次に、前記孔３６の下方の端部３６Ｂを、誘電体裏面１４Ｂ側で開口するとともに、図２(C)に示すように、前記誘電体裏面１４Ｂに、ＰＶＤなどの適宜手法によって導電体からなるシード層３８を形成する。該シード層３８としては、前記金属の基材をそのまま利用するようにしてもよいし、基材の除去後に別材料を利用して成膜してもよい。
【００１７】
次に、図３(A)に示すように、前記シード層３８をシードとして、前記孔３６をメッキ用金属材料で充填することにより、前記複数の孔３６内に略柱状の内部電極１８，２２を形成する。これら内部電極１８，２２は、下端が前記シード層３８に接続し、上端が前記凹状の櫛歯状部３２Ａ，３４Ａの底面に露出している。そして、図３(B)に示すように、前記シード層３８を除去し、必要に応じて絶縁体層２４を誘電体裏面１４Ｂに形成する。最後に、前記凹状パターン３２，３４内に導電材料を設けて、図３(C)に示すように、複数の櫛歯状部１６Ａ同士と櫛歯状部２０Ａ同士を導通させた略櫛型の一対の表面電極１６，２０を形成する。これにより、該表面電極１６，２０に接続された内部電極１８，２２も、正極と負極に振り分けられる。
【００１８】
このように、実施例１によれば、金属の陽極酸化物からなる所定の厚みを有する誘電体１４の表面１４Ａに、一対の略櫛型の表面電極１６，２０を、互いの櫛歯状部１６Ａ，２０Ａが誘電体１４を介して交互に配列するように形成するとともに、前記櫛歯状部１６Ａ，２０Ａから誘電体１４の厚み方向へ延長した略柱状の内部電極１８，２２を設けることとしたので、次のような効果がある。
(1)高アスペクト比の内部電極１８，２２を形成することとしたので、容量を決定する面積を大きくし、コンデンサ１０の高容量化を図ることができる。
(2)略柱状の複数の孔３６を有する誘電体１４を形成し、後から前記孔３６に電極材料を充填するため製造プロセスが簡単になる。また、電極材料の任意性も増す。
(3)同一面（基材表面１４Ａ）の直近に、電流方向が逆向きになるように表面電極１６，２０を形成しているため、磁界相殺の効果が大きく、ＥＳＬが大幅に低減できる。
【００１９】
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。また、表面電極１６，２０の櫛歯状部１６Ａ，２０Ａの数や、内部電極１８，２２の数も一例であり、必要に応じて適宜増減してよい。前記表面電極１６，２０を、同一主面上に２組以上設けるようにしてもよい。
(2)材料についても本発明の趣旨に沿う各種の材料を使用してよい。例えば、前記実施例では、誘電体１４を形成する金属基材としてアルミニウムを例に挙げたが、これも一例であり、陽極酸化が可能な金属であればどのようなものでも良く、各種の金属が適用可能である。
(3)実施例１で示した電極引出し構造も一例であり、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、前記実施例では、シード層３８の除去後に、表面電極１６，２０を形成することとしたが、これも一例であり、表面電極１６，２０の形成後にシード層３８を除去するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明によれば、金属の陽極酸化物からなる所定の厚みを有する誘電体の表面に、一対の略櫛型の表面電極を、互いの櫛歯状部が誘電体を介して交互に配列するように設けるとともに、前記櫛歯状部から誘電体の厚み方向へ延長した略柱状の複数の内部電極を設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】
【００２１】
【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電極構造を示す斜視図，(B)はコンデンサの外観斜視図である。
【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。
【符号の説明】
【００２２】
１０：コンデンサ
１２：コンデンサ素子
１４：誘電体
１４Ａ：表面
１４Ｂ：裏面
１６，２０：表面電極
１６Ａ，２０Ａ：櫛歯状部
１６Ｂ，２０Ｂ：基部
１８，２２：内部電極
２４：絶縁体層
２６Ａ，２６Ｂ：導体パターン
２８Ａ，２８Ｂ：リード線
３０：基材
３０Ａ：表面
３２，３４：凹状パターン
３２Ａ，３４Ａ：櫛歯状部
３２Ｂ，３４Ｂ：基部
３６：孔（ホール）
３６Ａ，３６Ｂ：端部
３８：シード層
【図１】
0004357577.tif 000002
【図２】
0004357577.tif 000003
【図３】
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