电容器的制造方法

文档序号:7013289阅读:199来源:国知局
电容器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种因热过程而使电容值变化率较小的电容器。本发明所涉及的电容器具有电介质层、第1外部电极层、第2外部电极层、第1内部电极、第2内部电极。电介质层具有:第1表面;第2表面,其位于第1表面的相反一侧;多个通孔,其与第1表面和第2表面相连通。第1外部电极层设置在第1表面上。第2外部电极层设置在第2表面上。第1内部电极由第1电极部分和第2电极部分构成,且在上述多个通孔的一部分上形成,该第1电极部分由第1导电性材料构成,该第2电极部分由杨氏模量小于第1导电性材料的杨氏模量的第2导电性材料构成,且连接第1电极部分和第1外部电极层。第2内部电极在多个通孔的另一部分上形成,且与第2外部电极层相连接。
【专利说明】电容器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多孔电容器。
【背景技术】
[0002]近年,作为新型电容器,人们开发了一种多孔电容器。该多孔电容器利用在铝等金属表面上形成的金属氧化物形成多孔(细孔状的通孔)结构的性质,在多孔内形成内部电极,且将该金属氧化物作为电介质。
[0003]在电介质的表面和里面分别层积有外导体,在多孔内形成的内部电极与表面的外导体和里面的外导体的任意一侧相连接。在内部电极和与之不相连接一侧的外导体之间,通过设置间隙或绝缘性材料来使两者绝缘。这样就使内部电极作为隔着电介质相对的相对电极(正极或负极)发挥作用。
[0004]例如,在专利文献I和专利文献2中公开有一种具有上述结构的多孔电容器。不论在哪个专利文献中,在多孔内都形成有内部电极,该内部电极的一端与一侧的外导体相连接,另一端与另一侧的外导体绝缘。
[0005]【专利文献I】日本发明专利公报特许4493686号
[0006]【专利文献2】日本发明专利公开公报特开2009-76850号
[0007]在如上所述的多孔电容器中,人们希望维持相对于热应力(在相连接的不同材质之间因温度差和热膨胀系数的差异而产生的应力)的机械特性或电特性。尤其是在内部电极的两端部因 热应力而从电介质上剥离以及电容值下降的情况下。另外,尤其是在与外导体相连接的一侧内部电极的端部从电介质上剥离时,则会出现如下情况:内部电极不稳定,而且与外导体的连接状态被解除。在这种情况下,可能会进一步加大电容值的降低程度。

【发明内容】

[0008]鉴于上述情况,本发明的目的在于,提供一种不容易使内部电极剥离且电容值的变化较小的多孔电容器。
[0009]为了达成上述目的,本发明的一个实施方式所涉及的电容器具有电介质层、第I外部电极层、第2外部电极层、第I内部电极、第2内部电极。
[0010]上述电介质层具有:第I表面;第2表面,其位于上述第I表面的相反一侧;多个通孔,其与上述第I表面和上述第2表面相连通。
[0011]上述第I外部电极层设置在上述第I表面上。
[0012]上述第2外部电极层设置在上述第2表面上。
[0013]上述第I内部电极在上述多个通孔的一部分上形成,且由第I电极部分和第2电极部分构成,该第I电极部分由第I导电性材料构成,该第2电极部分由杨氏模量小于上述第I导电性材料的杨氏模量的第2导电性材料构成,且连接上述第I电极部分和上述第I外部电极层。
[0014]上述第2内部电极在上述多个通孔的另一部分上形成,且与上述第2外部电极层相连接。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1是本发明的实施方式所涉及的电容器的立体图。
[0016]图2是该电容器的剖视图。
[0017]图3是该电容器所具有的电介质层的立体图。
[0018]图4是该电容器所具有的电介质层的剖视图。
[0019]图5是该电容器所具有的第I内部电极和第2内部电极的示意图。
[0020]图6是表示作为构成该电容器所具有的第I内部电极和第2内部电极的各电极部分的材料能够利用的元素和物性值的表。[0021]图7是表示该电容器的制造过程的示意图。
[0022]图8是表示该电容器的制造过程的示意图。
[0023]图9是表示该电容器的制造过程的示意图。
[0024]图10是表示该电容器的制造过程的示意图。
[0025]图11是表示该电容器的制造过程的示意图。
[0026]图12是表示该电容器的制造过程的示意图。
[0027]图13是表示该电容器的制造过程的示意图。
[0028]图14是表示该电容器的制造过程的示意图。
[0029]图15是本发明的实施方式的变型例所涉及的电容器所具有的第I内部电极和第2内部电极的示意图。
[0030]图16是表示本发明的实施例所涉及的电容器的结构和实验结果的表。
[0031]图17是表示本发明的实施例和比较例所涉及的电容器的结构和实验结果的表。
[0032]【附图标记说明】
[0033]100:电容器;101:电介质层;101a:通孔;101b ;第I表面;101c ;第2表面;102:第I外部电极层;103:第2外部电极层;104:第I内部电极;104a:第I电极部分;104b ;第2电极部分;105:第2内部电极;105a:第3电极部分;105b --第4电极部分。
【具体实施方式】
[0034]本发明的一个实施方式所涉及的电容器具有电介质层、第I外部电极层、第2外部电极层、第I内部电极、第2内部电极。
[0035]上述电介质层具有:第I表面;第2表面,其位于上述第I表面的相反一侧;多个通孔,其与上述第I表面和上述第2表面相连通。
[0036]上述第I外部电极层设置在上述第I表面上。
[0037]上述第2外部电极层设置在上述第2表面上。
[0038]上述第I内部电极由第I电极部分和第2电极部分构成,且在上述多个通孔的一部分上形成,该第I电极部分由第I导电性材料构成,该第2电极部分由杨氏模量小于上述第I导电性材料的杨氏模量的第2导电性材料构成,且连接上述第I电极部分和上述第I外部电极层。
[0039]上述第2内部电极在上述多个通孔的另一部分上形成,且与上述第2外部电极层 相连接。
[0040]根据该结构,隔着电介质相对的第I内部电极和第2内部电极作为电容器的相对电极发挥作用。第I内部电极与第I外部电极层相连接,第2内部电极与第2外部电极层相连接,该第I内部电极和第2内部电极通过第I外部电极层和第2外部电极层与外部(连接端子等)相连接。这里,在第I内部电极中,在与第I外部电极层相连接的位置上配置由杨氏模量较小的第2导电性材料构成的第2电极部分,能够缓冲在第I内部电极和电介质层之间产生的应力。这样能够防止因在热应力的作用下产生的结构问题(第I内部电极和电介质层的剥离以及第I内部电极和第I外部电极层的连接不良)而引起的电容器的电容值的降低。另外,由于第I内部电极具有杨氏模量较大的第I电极部分,因而能够减小第I内部电极的电阻率。这是因为杨氏模量较大的导电性材料一般具有较小的电阻率。即,在本实施方式所涉及的电容器中,第I内部电极由第I电极部分和第2电极部分构成,该第I电极部分由杨氏模量较大的材料(第I导电性材料)构成,该第2电极部分由杨氏模量较小的材料(第2导电性材料)构成,因而这不仅能够维持像ESR (Equivalent Series Resistance:等效串联电阻)那样的元件特性,还能够提高热应力耐性。
[0041]上述第2内部电极可以由第3电极部分和第4电极部分构成,其中,第3电极部分由第3导电性材料构成,第4电极部分由杨氏模量小于上述第3导电性材料的杨氏模量的第4导电性材料构成,且连接上述第3电极部分和上述第2外部电极层。
[0042]根据该结构,与上述第I内部电极一样,在第2内部电极中,在与第2外部电极层相连接的位置上配置由杨氏模量较小的第4导电性材料构成的第4电极部分,也能够缓冲在第2内部电极和电介质层之间产生的应力。即,在第I内部电极和第2内部电极这两者中,都能够缓冲应力,进一步提高电容器的热应力耐性。
[0043]上述第2导电性材料和上述第4导电性材料可以为包含从In、Sn、Pb、Cd、Bi及Al中选出的至少一个元素的材料。
[0044]这些材料的杨氏模量较小,适合作为本实施方式所涉及的第2导电性材料和第4导电性材料。另外,第2导电性材料和第4导电性材料既可以为相同材料,又可以为不同材料。
[0045]上述第I导电性材料和上述第3导电性材料可以为包含从Cu、N1、Au、Ag、Pt、Pd、Co、Cr、Fe及Zn中选出的至少一个元素的材料。
[0046]这些材料的电阻率较小,适合作为本实施方式所涉及的第I导电性材料和第3导电性材料。另外,第I导电性材料和第3导电性材料既可以为相同材料,又可以为不同材料。
[0047]上述第2导电性材料和上述第4导电性材料可以为杨氏模量在70GPa以下的材料。
[0048]通过将第2导电性材料和第4导电性材料的杨氏模量设定在70GPa以下,能够充分地缓冲应力。另外,作为上述第2导电性材料和第4导电性材料来使用的元素(In、Sn、Pb、Cd、Bi及Al)的纯金属的杨氏模量均在70GPa以下。
[0049]上述电介质层可以由在阳极氧化作用下产生通孔的材料构成。
[0050]根据该结构,通过阳极氧化工艺能够形成具有通孔的电介质层,从而制造出具有上述结构的电容器。
[0051]上述电介质层也可以由氧化铝构成。[0052]对铝进行阳极氧化而生成的氧化铝在氧化过程中,通过自组织化作用,产生通孔。即,通过对铝进行阳极氧化,能够形成具有通孔的电介质层。
[0053]下面,参照【专利附图】
附图
【附图说明】本发明的实施方式。
[0054]【电容器的结构】
[0055]图1是本发明的一个实施方式所涉及的电容器100的立体图,图2是该电容器100的剖视图。如这些图所示,电容器100具有电介质层101、第I外部电极层102、第2外部电极层103、第I内部电极104及第2内部电极105。
[0056]第I外部电极层102、电介质层101及第2外部电极层103按照此顺序层积,SP,电介质层101被第I外部电极层102和第2外部电极层103夹住。如图2所示,第I内部电极104和第2内部电极105在电介质层101上形成的通孔IOla内形成。另外,在电容器100上也可以设置除此处所示以外的结构,例如,分别与第I外部电极层102和第2外部电极层103相连接的配线等。
[0057]电介质层101作为电容器100的电介质发挥作用。电介质层101可以由能形成后述通孔(多孔)的电介质材料构成,尤其是在被阳极氧化后通过自组织作用产生多孔的材料最为适合。作为像这样的材料,例如可以为氧化铝(Al2O3X另外,除此之外,电介质层101可以由阀金属(Al、Ta、Nb、T1、Zr、Hf、Zn、W、Sb)的氧化物构成。电介质层101的厚度并没有特别限定,但是,例如可以为几ym~几百μπι。
[0058]图3是电介质层101的立体图,图4是电介质层101的剖视图。如这些图所示,在电介质层101上形成有多个通孔101a。在将与电介质层101的层面方向平行的表面作为第I表面101b,且将与之相反一侧的表面作为第2表面IOlc时,通孔IOla沿与第I表面IOlb和第2表面IOlc垂直的方向(电介质层101的厚度方向)形成,且与该第I表面IOlb和第2表面IOlc相连通。另外,图3所示的通孔IOla的数量和大小是为方便说明而表示出来的,实际上,通孔IOl a则更小,且数量多。
[0059]如图2所示,第I外部电极层102设置在电介质层101的第I表面IOlb上。第I外部电极层102可以为导电性材料,例如Cu、N1、Cr、Ag、Pd、Fe、Sn、Pb、Pt、Ir、Rh、Ru、Al、Ti等纯金属或这些金属的合金。第I外部电极层102的厚度例如可以为几十nm~几μπι。另外,第I外部电极层102可以以层积数层的导电性材料的方式设置。
[0060]如图2所示,第2外部电极层103设置在电介质层101的第2表面IOlc上。第2外部电极层103可以由与第I外部电极层102相同的导电性材料构成,其厚度例如可以为几nm~几μπι。第2外部电极层103的构成材料也可以与第I外部电极层102的构成材料不同。另外,第2外部电极层103也可以以层积数层的导电性材料的方式设置。
[0061]第I内部电极104作为电容器100的一侧的相对电极发挥作用。如图2所示,第I内部电极104在通孔IOla内形成,与第I外部电极层102相连接。另外,第I内部电极104与第2外部电极层103相离形成,且与第2外部电极层103绝缘。另外,可以在第I内部电极104和第2外部电极层103之间的间隙中填充绝缘体(未图示)。另外,图2等所示的第I内部电极104和第2内部电极105以间隔I个而相互交错的方式表示,但是,这只是为了方便说明,实际上,两者也可以不相互交错。
[0062]图5是表示第I内部电极104和第2内部电极105的放大图。如该图所示,第I内部电极104由第I电极部分104a和第2电极部分104b这两部分构成。第I电极部分104a和第2电极部分104b分别由不同的导电性材料构成。
[0063]第I电极部分104a为第I内部电极104的靠近第2外部电极层103 —侧的部分,隔着第2电极部分104b与第I外部电极层102相连接。如图5所示,优选第I电极部分104a的长度(电介质层101的厚度方向)占第I内部电极104长度的大部分(例如90%左右)。下面,将第I电极部分104a的构成材料作为第I导电性材料。后面会详细地说明该第I导电性材料。
[0064]第2电极部分104b为第I内部电极104的靠近第I外部电极层102 —侧的部分,使第I电极部分104a与第I外部电极层102相连接。如图5所示,优选第2电极部分104b的长度(电介质层101的厚度方向)不是占第2电极部分104b长度的大部分,而是占一小部分(例如10%左右)。下面,将第2电极部分104b的构成材料作为第2导电性材料。后面会详细地说明该第2导电性材料。
[0065]第2内部电极105作为电容器100的另一侧的相对电极发挥作用。如图2所示,第2内部电极105在通孔IOla内形成,与第2外部电极层103相连接。另外,第2内部电极105与第I外部电极层102相离形成,且与第I外部电极层102绝缘。另外,可以在第2内部电极105和第I外部电极层102之间的间隙中填充绝缘体(未图示)。
[0066]如图5所示,第2内部电极105由第3电极部分105a和第4电极部分105b这两部分构成。第3电极部分105a和第4电极部分105b分别由不同的导电性材料构成。
[0067]第3电极部分105a为第2内部电极105的靠近第I外部电极层102 —侧的部分,隔着第4电极部分105b与第2外部电极层103相连接。如图5所示,优选第3电极部分105a的长度(电介质层101的厚度方向)占第2内部电极105长度的大部分(例如90%左右)。下面,将第3电极部分 105a的构成材料作为第3导电性材料。后面会详细地说明该第3导电性材料。
[0068]第4电极部分105b为第2内部电极105靠近第2外部电极层103 —侧的部分,使第3电极部分105a与第2外部电极层103相连接。如图5所不,优选第4电极部分105b的长度(电介质层101的厚度方向)不是占第2内部电极105的大部分,而是占第2内部电极105的一小部分(例如10%左右)。下面,将第4电极部分105b的构成材料作为第4导电性材料。后面会详细地说明第4导电性材料。
[0069]电容器100具有上述结构。第I内部电极104和第2内部电极105隔着电介质层101相对,形成电容器。即,第I内部电极104和第2内部电极105作为电容器的相对电极(正极或负极)发挥作用。另外,第I内部电极104和第2内部电极105中的不论哪个均可以为正极。第I内部电极104通过第I外部电极层102,第2内部电极105通过第2外部电极层103,分别与朝向外部的配线和端子等相连接。
[0070]【内部电极的材料】
[0071]如上所述,作为一种方式,第I内部电极104由第I电极部分104a和第2电极部分104b构成,该第I部分104a由第I导电性材料构成,该第2电极部分104b由第2导电性材料构成。另外,第2内部电极105由第3电极部分105a和第4电极部分105b构成,该第3部分105a由第3导电性材料构成,该第4电极部分105b由第4导电性材料构成。图6是表示作为第I导电性材料、第2导电性材料、第3导电性材料及第4导电性材料能够利用的元素及其物性的表。[0072]另外,第I导电性材料和第3导电性材料既可以为相同的材料,又可以为不同的材料。另外,第2导电性材料和第4导电性材料也既可以为相同的材料,又可以不同的材料。
[0073]如图6所示,第I导电性材料和第3导电性材料可以为包含Cu (铜)、Ni (镍)、Au(金)、Ag (银)、Pt (钼)、Pd (钯)、Co (钴)、Cr (铬)、Fe (铁)及Zn (锌)中至少一种元素的材料。具体来讲,第I导电性材料和第3导电性材料可以为上述各元素的纯金属或者包含上述各元素中任意一种或多种元素的合金。
[0074]另外,优选第I导电性材料和第3导电性材料为电阻率较小的材料。如上所述,第I内部电极104和第2内部电极105分别由2种材料构成。在得到后述效果的基础上来决定第2电极部分104b和第4电极部分105b的材质之后,采用比该第2电极部分104b和第4电极部分105b的长度更长,电阻率更小的材料来构成第I电极部分104a和第3电极部分105a,从而能够减小电容器100的元件电阻(ESR特性)。这样,优选第I导电性材料的电阻小于第2导电性材料的电阻,第3导电性材料的电阻小于第4导电性材料的电阻。还有,虽然第I导电性材料和第3导电性材料会在后述电容器100的制造方法中进行说明,但是,优选能够通过电镀形成的材料。
[0075]第2导电性材料为杨氏模量(Young’ s modulus:纵弹性系数)小于第I导电性材料的杨氏模量的材料,第4导电性材料为杨氏模量小于第3导电性材料的杨氏模量的材料。如图6所示,第2导电性材料和第4导电性材料可以为包含In (铟)、Sn (锡)、Pb (铅)、Cd(镉)、Bi (铋)及Al (铝)中至少一种元素的材料。具体来讲,第2导电性材料和第4导电性材料可以为上述各元素的纯金属或者包含上述各元素中任意一种或多种元素的合金。
[0076]另外,第2导电性材料和第4导电性材料并不局限于金属或合金,还可以为导电性高分子。尤其是优选能够电解聚合的导电性高分子。除此之外,第2导电性材料和第4导电性材料可以为含有导电性粒子的高分子材料等。
[0077]还有,优选第2导电性材料和第4导电性材料的杨氏模量在70GPa以下。后面会详细说明,第2导电性材料和第4导电性材料的杨氏模量在70GPa以下能够充分地缓冲应力。如图6所示,上述各元素(In、Sn、Pb、Cd、Bi及Al)的纯金属均具有70GPa以下的杨氏模量。另外,第2导电性材料和第4导电性材料会在后述电容器100的制造方法中进行说明,优选能够通过电镀形成的材料。
[0078]如上所示,作为一种方式,第I内部电极104和第2内部电极105可以分别由杨氏模量不同的两种材料构成。这里,关于杨氏模量的比较,根据图6所示元素的一般的物性值来进行即可。这是因为:第I内部电极104和第2内部电极105以近似的条件通过电镀在通孔IOla内形成,从这样的制造过程来看,在要对所形成的各电极部分的杨氏模量进行比较时,显然要表示出基于构成各电极部分的元素的一般物性值的值。
[0079]在一般的多孔电容器中,在因温度的变化而使内部电极和电介质层之间产生应力时,两者的贴合状态被破坏,导致内部电极的剥离。由于内部电极的两端为应力容易集中的位置,因而导致其容易产生局部剥离。还有,在内部电极的两端部中与外部电极层相连接的一侧,所述剥离会导致内部电极和外部电极层之间的连接部断线。当产生上述剥离和断线时,可能会产生如下问题:电容值降低,无法满足作为电容器产品的电容值公差:±5%。
[0080]但是,在本实施方式所涉及的电容器100中,第I电极部分104a和第I外部电极层102通过由杨氏模量较小(即,材质软)的第2导电性材料构成的第2电极部分104b相连接。另外,第3电极部分105a和第2外部电极层103通过由杨氏模量较小的第4导电性材料构成的第4电极部分105b相连接。这样就能够通过第2电极部分104b和第4电极部分105b缓冲热应力,防止上述问题的产生(参照实施例)。
[0081]另外,杨氏模量较小的导电性材料一般电阻率较大。因此,当内部电极仅由杨氏模量较小的导电性材料构成时,则可能会导致电容器的电阻值(ESR特性)变大,有损元件特性。
[0082]但是,在本实施方式所涉及的电容器100中,由杨氏模量较小的导电性材料构成的第2电极部分104b和第4电极部分105b分别只构成第I内部电极104和第2内部电极105的一小部分。第2电极部分104b和第4电极部分105b的大部分由杨氏模量较大(电阻率较小)的第I电极部分104a和第3电极部分105a构成。这样就能够防止使用杨氏模量较大的导电性材料时对ESR特性造成影响。
[0083]另外,可以仅使第I内部电极104和第2内部电极105中的任意一个由杨氏模量不同的2种材料构成。像这样的结构在电容器100存在易受温度变化影响的方向时(例如,对第I内部电极104或第2内部电极105的一方的表面进行焊接等)发挥作用。
[0084]【电容器的效果】
[0085]如上所示,在本实施方式中,第I内部电极104和第2内部电极105分别由杨氏模量不同的2种导电性材料构成,例如,能够得到相对于热过程等,不会有损元件电容值特性且质量高的电容器。
[0086]【电容器的制造方法】
[0087]下面 说明本实施方式所涉及的电容器100的制造方法。另外,下面所示的制造方法为电容器100的制造方法的一个例子,可以通过与下面所示制造方法不同的制造方法来制造电容器100。图7~图14是表示电容器100的制造过程的示意图。
[0088]图7中(a)表示作为电介质层101的基础的基材301。当电介质层101由金属氧化物(例如氧化铝)构成时,基材301为其氧化前的金属(例如铝)。
[0089]例如在被调整到15°~20°的草酸(0.lmol/1)溶液中,将基材301作为阳极施加电压时,如图7中(b)所示,基材301被氧化(阳极氧化),形成基材氧化物302。此时,在基材氧化物302的自组织作用下,在其上形成孔H。该孔H朝氧化的进行方向、即基材301的厚度方向扩展。
[0090]另外,在阳极氧化前,基材301上形成有规则的槽(凹部),可以以该槽为基点来扩展孔H。通过该槽的配置,可以控制孔H的排列。槽例如可以通过对基材301进行模(型)压而形成。
[0091]从阳极氧化开始经过规定时间后,增加施压在基材301上的电压。由于通过自组织作用形成的孔H的间距由所施加的电压的大小来决定,因而继续进行自组织化,以扩大孔H的间距。这样,如图7中(c)所示,一部分孔H在继续进行孔的形成动作的同时,孔径得以扩大。另外,孔H的间距的扩大使其他一部分的孔H停止孔的形成动作。下面,将停止孔的形成动作的孔H作为孔H1,而将继续(扩大)孔的形成动作的孔H作为孔H2。
[0092]阳极氧化的条件可以适当地进行设定,例如,可以将如图7中(b)所示的第I阶段的阳极氧化的施压电源设定为几V~几百V,将处理时间设定为几分~几日。另外,可以将图7中(C)所示的第2阶段的阳极氧化的施加电压的电压值设定为第I阶段中的电压的电压值的数倍,将处理时间设定为几分?几十分。
[0093]例如,通过将第I阶段的施加电压设定为40V,形成孔径为IOOnm的孔H,通过将第2阶段的施加电压设定为80V,使孔H2的孔径扩大到200nm。通过使第2阶段的电压值处于上述范围内,从而能够使孔Hl和孔H2的数量大致相等。另外,通过使第2阶段的电压施加的处理时间处于上述范围内,能够在充分地完成孔H2的间距改变的同时,使因第2阶段的电压施加而在底部形成的基材氧化物302的厚度变小。因第2阶段的电压施加而形成的基材氧化物302由于会在之后的工序中被去除,因而尽可能做的薄一些为好。
[0094]接下来,如图8中(a)所示,去除未氧化的基材301。基材301的去除例如可以通过湿法刻蚀来进行。之后,将形成有基材氧化物的孔Hl和孔H2的一侧的面作为表面302a,而将与之相反一侧的面作为里面302b。
[0095]接下来,如图8中(b)所示,从里面302b —侧以规定的厚度去除基材氧化物302。这可以通过反应离子刻蚀(RIE:Reactive 1n Etching)来进行。此时,大致以孔H2与里面302b相连通且孔Hl不与里面302b相连通的厚度来去除基材氧化物302。
[0096]接下来,如图8中(c )所示,在表面302a上形成一层薄膜,即,形成由导电性材料构成的第I导体层303。该第I导体层303可以通过溅射法、真空蒸镀法等任意方法来形成。
[0097]接下来,如图9中(a)所示,在孔H2内设置第I电镀导体304。第I电镀导体304可以由上述第3导电性材料构成。第I电镀导体304可以通过将第I导体层303作为种子层对基材氧化物302实施电镀的方式来设置。由于电镀液不浸入到孔Hl内,所以在孔Hl内不形成第I电镀导体304。
[0098]接下来,如图9中(b)所示,从表面302b以规定的厚度再次去除基材氧化物302。这可以通过反应离子刻蚀来进行。此时,大致以孔Hl与里面302b相连通的厚度来去除基材氧化物302。
[0099]接下来,如图9中(C)所示,在孔Hl内设置第2电镀导体305,在孔H2内设置第3电镀导体306。第2电镀导体305可以由第I导电性材料构成,第3电镀导体306可以由上述第3导电性材料构成。另外,根据该制造工序,第I导电性材料和第3导电性材料为相同的材料,但是,也可利用其他制造工序,使第I导电性材料和第3导电性材料为不同的材料。
[0100]第2电镀导体305和第3电镀导体306可以通过将第I导体层303作为种子层对基材氧化物实施电镀的方式来设置。此时,由于在孔H2内通过上述工序形成有第I电镀导体304,因而使第3电镀导体306比第2电镀导体305突出。下面,将第I电镀导体304和第3电镀导体306合起来称为第4电镀导体307。
[0101]接下来,如图10中(a)所示,从里面302b以规定的厚度再次去除基材氧化物302。这可以通过机械抛光等来进行。此时,大致以第4电镀导体307露出里面302b且第2电镀导体305不露出里面302b的厚度来去除基材氧化物302。
[0102]接下来,如图10中(b)所示,在里面302b上形成一层薄膜,S卩,形成有导电性材料构成的第2导体层308。该第2导体层308可以通过溅射法、真空蒸镀法等任意方法来形成。
[0103]接下来,如图10中(C)所示,去除第I导体层303。第I导体层303的去除可以通过湿法刻蚀法、干法刻蚀法、离子统削法、CMP (Chemical Mechanical Polishing)法等来进行。[0104]接下来,如图11中(a)所示,将第2导体层308作为种子层,对基材氧化物302实施电解刻蚀。由于第4电镀导体307与第2导体层308导通,所以通过电解刻蚀法来刻蚀第4电镀导体307。这样就在孔H2内形成第4电镀导体307被去除后而成的间隙。另外,由于第2电镀导体305不与第2导体层308导通,所以第2电镀导体305不通过电解刻蚀法刻蚀。
[0105]接下来,如图11中(b)所示,在孔H2的间隙内设置绝缘体309。该绝缘体309可以通过在该间隙内填充任意绝缘性材料的方式来设置。
[0106]接下来,如图11中(C)所不,从表面302a —侧刻蚀第2电镀导体305。第4电镀导体307通过绝缘体309免受刻蚀。
[0107]接下来,如图12中(a)所示,在孔I内设置第5电镀导体310。第5电镀导体310可以由上述第2导电性材料构成。该第5电镀导体310可以通过对基材氧化物302实施无电镀(化学镀)的方式来设置。由于第4电镀导体307被绝缘体309覆盖,因此使其不会被电镀。
[0108]接下来,如图12中(b)所示,在表面302a上形成一层薄膜,即,形成由导电性材料构成的第3导体层311。该第3导体层311可以通过溅射法、真空蒸镀法等任意方法来形成。
[0109]接下来,如图12中(C)所示,去除第2导体层308。该第2导体层308的去除可以通过湿法刻蚀法、干法刻蚀法、离子铣削法、CMP法等来进行。
[0110]接下来,如图13中(a)所示,在孔Hl的间隙内设置绝缘体312。该绝缘体312可以通过在该间隙内填充任意绝缘性材料的方式来设置。另外,之后,如图14所示,当在里面302b上通过溅射法、真空蒸镀法等任意方法形成由导电性材料构成的第4导体层314时,能够形成仅第I 内部电极具有良好的热应力耐性的电容器的结构。
[0111]接下来,如图13中(b)所示,从里面302b—侧刻蚀第4电镀导体307。第2电镀导体305通过绝缘体312免受刻蚀。
[0112]接下来,如图13中(C)所示,在孔H2内设置第6电镀导体313。该第6电镀导体313可以由上述第4导电性材料构成。第6电镀导体313可以通过对基材氧化物302实施无电镀的方式来设置。由于第2电镀导体305被绝缘体312覆盖,因而使其不会被电镀。
[0113]接下来,如图14所示,在里面302b上形成一层薄膜,即,形成由导电性材料构成的第4导体层314。该第4导体层314可以通过溅射法、真空蒸镀法等任意方法来形成。
[0114]可以如上所述制造电容器100。另外,基材氧化物302对应于电介质层101,第3导体层311对应于第I外部电极层102,第4导体层314对应于第2外部电极层103。另外,第2电镀导体305对应于第I电极部分104a,第5电镀导体310对应于第2电极部分104b,第4电镀导体307对应于第3电极部分105a,第6电镀导体316对应于第4电极部分105b。另外,绝缘体309和绝缘体312未表示在图2和图5中。
[0115]【电容器的变型例】
[0116]下面说明本实施方式所涉及的电容器100的变型例。
[0117]如上所述,本实施方式所涉及的电容器100具有与第I外部电极层102相连接的第I内部电极104和与第2外部电极层103相连接的第2内部电极105,这些内部电极分别由2个电极部分构成。[0118]但是,可以仅第I内部电极104和第2内部电极105中的任意一个由2个电极部分构成。即使在这种情况下,也能够提高2个电极部分构成的内部电极的热应力耐性。例如,在焊接电容器100时因从来自焊接一侧的热传导而引起的温度变化较大的情况下,可以仅使焊接一侧的内部电极由2个电极部分构成。另外,也可以是多个第I内部电极104的一部分或者多个第2内部电极105的一部分由2个电极部分构成。
[0119]另外,第I内部电极104和第2内部电极105也可以由3个以上的电极部分构成。图15是表示该变型例所涉及的电容器100的第I内部电极104和第2内部电极105的示意图。
[0120]如图15所示,第I内部电极104除具有第I电极部分104a和第2电极部分104b外,还具有第5电极部分104c。第5电极部分104c与第I电极部分104a相连接。另外,第2内部电极105除具有第3电极部分105a和第4电极部分105b外,还具有第6电极部分105c。第6电极部分105c与第3电极部分105a相连接。
[0121]第5电极部分104c和第6电极部分105c分别可以为从杨氏模量小于第I电极部分104a和第3电极部分105a的杨氏模量的导电性材料,即图6所不的第2导电性材料和第4导电性材料中选出的材料。采用像这样的结构时,由于第I内部电极104的第5电极部分104c和第2内部电极105的第6电极部分105c不容易发生剥离,因而能够进一步防止电容值的降低。
[0122]另外,第5电极部分104c和第6电极部分105c分别可以由电阻率大于第I电极部分104a和第3电极部分105a的电阻率的导电性材料,例如Pt (钼)和镍洛合金等电阻率较大的金属材料以及能够电解聚合的导电性高分子构成。通过采用像这样的结构,当在第I内部电极104和第2内部电极105的顶端发生介质击穿时,能够使第5电极部分104c和第6电极部分105c作为串联设置在过电流路径上的保护电阻发挥作用。
[0123]如上所述,第I内部电极104和第2内部电极105通过在其与第I外部电极层102或第2外部电极层103之间设置间隙或绝缘体而被绝缘。因此,在这些内部电极的顶端,电场集中,使该顶端容易成为介质击穿的起点,由内部电极的顶端附近的电介质层101的绝缘性来控制元件的绝缘性。由于击穿模式为短路,在发生介质击穿时有过电流流过,因而可能会对搭载电容器100的电路上的周边元件造成损坏。
[0124]这里,通过设置第5电极部分104c和第6电极部分105c,使其分别由电阻率大于第I电极部分104a和第3电极部分105a的电阻率的导电性材料构成,从而能够防止这些电极部分(即,内部电极的顶端)成为介质击穿的起点。另外,即使在发生介质击穿的情况下,由于第5电极部分104c和第6电极部分105c作为保护电阻发挥作用,因而能够防止因该介质击穿而引起的过电流。另外,在各个内部电极中,第5电极部分104c和第6电极部分105c仅设置一部分。这样设置的目的在于,通过第5电极部分104c和第6电极部分105c的高电阻率来防止电容器的电阻值(ESR特性)受到影响以及防止元素的ESR特性的降低。
[0125]另外,在上述电容器100的制造工序中,第5电极部分104c和第6电极部分105c可以通过在第I内部电极104和第2内部电极105露出的状态下对材料进行电镀而形成。例如可以在形成绝缘体之前的图11中(a)所示工序之后和图12中(c)所示工序之后形成第5电极部分104c和第6电极部分105c。
[0126]【实施例】[0127]制作各种电容器,通过实验确认电容值的变化。图16和图17是表示实施例和比较例所涉及的电容器的结构和实验结果的表。
[0128]在图16和图17中,实施例1?12所涉及的电容器具有上述实施方式中所说明的结构。即,第I内部电极由第I电极部分和第2电极部分构成,第2内部电极由第3电极部分和第4电极部分构成。在图16和图17中表有第I电极部分、第2电极部分、第3电极部分及第4电极部分的各自的材料。另外,比较例I和比较例2所涉及的电容器具有由单一材料构成的内部电极。
[0129]如图16和图17所示,在实施例1?12所涉及的电容器中,第2电极部分和第4电极部分的材料的杨氏模量均小于第I电极部分和第3电极部分的杨氏模量。即,实施例1?12所涉及的电容器满足上述实施方式中所示的各电极部分的材料的杨氏模量的大小关系。
[0130]实施例1?12和比较例1、2所涉及的电容器各制作1000个,模拟焊接的热过程对各电容器反复进行加热。具体来讲,20° — 260° —20°为I个热过程,将各电容器置于热过程环境中5次。测定各电容器的初始电容值,在经过5次热过程后,分别测定同一电容器的电容值,计算电容值变化率在±5%以上的电容器的数量。对1000个电容器一个一个实施该热过程,将电容值变化率在±5%以上的发生率表示在图16和图17中。另外,在本次实验中,在电容值变化率处于该范围以外的电容器中,其电容值变化率均向-5% —侧变化。
[0131]在实施例1?12中,电容值变化率超过-5%的电容器基本没有。另外,在比较例I和2中,电容值变化率超过-5%的电容器的比例分别为1.4%、1.2%。
[0132]从上述结果可知,如比较例I和比较例2所涉及的电容器那样,内部电极仅由杨氏模量较高的导电性材料构成时,因热过程中的负荷使内部电极和电介质层之间出现剥离,进而损坏内部电极和外部电极层的连接,导致电容值变化率的增大。另外,如实施例1?12所涉及的电容器那样,通过在内部电极和外部电极层的连接部配置杨氏模量较小的导电性材料,能够防止内部电极和外部电极层之间出现剥离,减小电容值的变化。
【权利要求】
1.一种电容器具有电介质层、第I外部电极层、第2外部电极层、第I内部电极、第2内部电极, 所述电介质层具有: 第I表面; 第2表面,其位于所述第I表面的相反一侧; 多个通孔,其与所述第I表面和所述第2表面相连通, 所述第I外部电极层设置在所述第I表面上, 所述第2外部电极层设置在所述第2表面上, 所述第I内部电极由第I电极部分和第2电极部分构成,且在所述多个通孔的一部分上形成,所述第I电极部分由第I导电性材料构成,所述第2电极部分由杨氏模量小于所述第I导电性材料的杨氏模量的第2导电性材料构成,且连接所述第I电极部分和所述第I外部电极层, 第2内部电极在所述多个通孔的另一部分上形成,且与所述第2外部电极层相连接。
2.根据权利要求1所述的电容器,其特征在于, 所述第2内部电极由第3电极部分和第4电极部分构成,所述第3电极部分由第3导电性材料构成,所述第4电极部分由杨氏模量小于所述第3导电性材料的杨氏模量的第4导电性材料构成,且连接所述第3电极部分和所述第2外部电极层。
3.根据权利要求2所述的电容器,其特征在于, 所述第2导电性材料和所述第4导电性材料为包含从In、Sn、Pb、Cd、Bi及Al中选出的至少一个元素的材料。
4.根据权利要求3所述的电容器,其特征在于, 所述第I导电性材料和所述第3导电性材料为包含从Cu、N1、Au、Ag、Pt、Pd、Co、Cr、Fe及Zn中选出的至少一个元素的材料。
5.根据权利要求4所述的电容器,其特征在于, 所述第2导电性材料和所述第4导电性材料为杨氏模量在70GPa以下的材料。
6.根据权利要求1所述的电容器,其特征在于, 所述电介质层由通过阳极氧化作用产生通孔的材料构成。
7.根据权利要求1所述的电容器,其特征在于, 所述电介质层由氧化铝构成。
【文档编号】H01G9/07GK103854859SQ201310646736
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2012年12月5日
【发明者】增田秀俊 申请人:太阳诱电株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1