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JP5177036B2 - Capacitor, structure, and method of manufacturing capacitor - Google Patents

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JP5177036B2 JP2009067649A JP2009067649A JP5177036B2 JP 5177036 B2 JP5177036 B2 JP 5177036B2 JP 2009067649 A JP2009067649 A JP 2009067649A JP 2009067649 A JP2009067649 A JP 2009067649A JP 5177036 B2 JP5177036 B2 JP 5177036B2
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Description

本発明は、キャパシタ、構造体、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a capacitor, a structure, and a manufacturing method thereof.

キャパシタは、例えば、電子機器が発生する雑音を抑制するためのデカップリング・キャパシタ、電子デバイス間の直流電位の相違を解消するためのカップリング・キャパシタ、更にはフィルタの構成部品等として、電子機器に欠かせない部品である。近年の電子機器の小型化には目覚しいものがあるが、このような電子機器の小型化に合わせてキャパシタの小型化への要求も高まっている。   Capacitors include, for example, decoupling capacitors for suppressing noise generated by electronic devices, coupling capacitors for eliminating the difference in DC potential between electronic devices, and electronic components as components of filters. It is an indispensable part. In recent years, there is a remarkable reduction in the size of electronic devices, but the demand for downsizing of capacitors is also increasing in accordance with the downsizing of electronic devices.

小型化に適したキャパシタには、例えば、セラミックキャパシタとアルミニウム電解キャパシタがある。これらのキャパシタは、単位体積当たりの容量が大きいので、小型化しても大きな容量を維持できる。   Examples of capacitors suitable for miniaturization include ceramic capacitors and aluminum electrolytic capacitors. Since these capacitors have a large capacity per unit volume, they can maintain a large capacity even if they are miniaturized.

セラミックキャパシタでは、誘電体層がチタン酸バリウム等の強誘電体で形成され、必要な容量が確保される(例えば、特許文献1)。セラミックキャパシタを更に大容量化した積層セラミックキャパシタでは、電極と誘電体層が交互に積層されている。一方、アルミニウム電解キャパシタでは、粗面化により陽極箔の表面積が拡大されて大容量化が実現されている。   In a ceramic capacitor, a dielectric layer is formed of a ferroelectric such as barium titanate, and a necessary capacity is ensured (for example, Patent Document 1). In a multilayer ceramic capacitor having a larger capacity ceramic capacitor, electrodes and dielectric layers are alternately stacked. On the other hand, in the aluminum electrolytic capacitor, the surface area of the anode foil is increased by roughening, and a large capacity is realized.

特開平5−47589号Japanese Patent Laid-Open No. 5-47589

しかし、何れのキャパシタでも、大容量化のためには、複雑且つ精密な製造工程が要求される。このため、これらのキャパシタを大容量化しようとすると、製造コストが高くなる。   However, any capacitor requires a complicated and precise manufacturing process in order to increase the capacity. For this reason, if it is going to enlarge these capacitors, manufacturing cost will become high.

そこで、本発明の目的は、簡易且つ安価な製造工程によって形成可能な大容量キャパシタと、このような大容量キャパシタの形成に用いられる構造体と、その製造方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a large-capacity capacitor that can be formed by a simple and inexpensive manufacturing process, a structure used for forming such a large-capacity capacitor, and a method for manufacturing the same.

上記の目的を達成するために、第1の誘電体膜によって表面全体が覆われた複数の第1の導体粒子を含み、前記複数の第1の導体粒子が前記第1の誘電体膜によって互いに隔離された第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層が有する第1の主面に接している第1の電極と、誘電体によって形成され、前記第1の絶縁層が有する第2の主面に接する第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層に接する第2の電極を具備するキャパシタを提供する。   In order to achieve the above object, a plurality of first conductor particles whose entire surface is covered with a first dielectric film are included, and the plurality of first conductor particles are mutually connected by the first dielectric film. A first insulating layer that is isolated, a first electrode that is in contact with a first main surface of the first insulating layer, and a second electrode that is formed of a dielectric and that the first insulating layer has. Provided is a capacitor including a second insulating layer in contact with a main surface and a second electrode in contact with the second insulating layer.

本キャパシタによれば、簡易且つ安価な製造工程によって形成可能な大容量キャパシタを提供することができる。   According to this capacitor, a large-capacity capacitor that can be formed by a simple and inexpensive manufacturing process can be provided.

酸化アルミニウムによって表面が覆われたAl粉末を、ガスデポジッション法によってアルミニウム箔上に固着させて堆積膜を形成し、その断面を透過電子顕微鏡によって観察した画像の特徴を表した図である。It is the figure which represented the characteristic of the image which adhered the Al powder by which the surface was covered with the aluminum oxide on the aluminum foil by the gas deposition method, formed the deposited film, and observed the cross section with the transmission electron microscope. 誘電体膜で表面が覆われた、堆積前の導体粒子の断面構造を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the cross-sectional structure of the conductor particle before deposition by which the surface was covered with the dielectric film. 酸化アルミニウムによって表面が覆われたAl粉末とチタン酸バリウム(BaTiO3)粒子の混合粉末を原料粉末とし、ガスデポジッション法によって形成された堆積膜の断面を透過電子顕微鏡によって観察した画像の一例を説明する図である。An example of an image obtained by observing a cross-section of a deposited film formed by a gas deposition method using a mixed powder of Al powder and barium titanate (BaTiO 3 ) particles whose surface is covered with aluminum oxide, using a transmission electron microscope It is a figure explaining. 図3を参照して説明した堆積膜を誘電体層とする、キャパシタの構成を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structure of a capacitor which uses the deposited film demonstrated with reference to FIG. 3 as a dielectric layer. キャパシタの耐圧とリーク電流の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the proof pressure of a capacitor, and leakage current. 図4を参照して説明したキャパシタで、ブレイクダウンが起きるメカニズムを説明する図である(その1)。FIG. 5 is a diagram for explaining a mechanism in which breakdown occurs in the capacitor described with reference to FIG. 4 (No. 1). 図4を参照して説明したキャパシタで、ブレイクダウンが起きる他のメカニズムを説明する図である(その2)。FIG. 5 is a diagram for explaining another mechanism by which breakdown occurs in the capacitor described with reference to FIG. 4 (part 2). 耐圧を向上させるために、本発明者が最初に検討したキャパシタの構成を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structure of the capacitor which this inventor first examined in order to improve a proof pressure. 実施例1のキャパシタ全体の構成を説明する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the entire capacitor of Example 1. 実施例1のキャパシタ本体の断面を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a cross section of the capacitor body of Example 1. チタン酸バリウム層及びキャピラリ膜の製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of a barium titanate layer and a capillary membrane. 上部電極の形成工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the formation process of an upper electrode. 実施例1〜4に関するデータ(誘電体層の構成及びキャパシタ化した場合の特性)が纏められた表(表1)である。It is the table | surface (Table 1) in which the data regarding the Examples 1-4 (the structure of a dielectric layer and the characteristic at the time of making into a capacitor) were put together. 実施例5〜8に関するデータ(誘電体層の構成及びキャパシタ化した場合の特性)が纏められた表(表2)である。It is the table | surface (Table 2) on which the data regarding the Examples 5-8 (structure of a dielectric material layer and the characteristic at the time of making into a capacitor) were summarized. 比較例に関するデータと、各実施例のキャパシタに誘電体層を除く構成が類似した、従来のキャパシタのデータが纏められた表(表3)である。It is the table | surface (Table 3) on which the data regarding the comparative example and the data of the conventional capacitor with which the structure except a dielectric material layer were similar to the capacitor of each Example were summarized. キャピラリ膜と下部電極の間及びキャピラリ膜と上部電極の間双方に、チタン酸バリウム層が形成された、比較例2のキャパシタの等価回路である。It is an equivalent circuit of the capacitor of Comparative Example 2 in which a barium titanate layer is formed both between the capillary film and the lower electrode and between the capillary film and the upper electrode. 実施例1のキャパシタの等価回路である。2 is an equivalent circuit of a capacitor according to the first embodiment. 実施例1の構造体の構成を説明する断面図である。2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a structure according to Embodiment 1. FIG. 本発明者が使用してきた、ガスデポジション装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the gas deposition apparatus which this inventor has used. 本実施例2のキャパシタの概要を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the outline | summary of the capacitor of the present Example 2. FIG. 実施例3のキャパシタの概要を説明する断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating an outline of a capacitor of Example 3. FIG. 実施例4のキャパシタの概要を説明する断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating an outline of a capacitor of Example 4. FIG. 実施例5のキャパシタの構成を説明する断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a capacitor according to Example 5. FIG. キャパシタフィルムの構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of a capacitor film.

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the corresponding part even if drawings differ, and the description is abbreviate | omitted.

(1)ガスデポジッション法を用いたキャパシタの形成
(i)容 量
粒子が集合した粉末をガスと共に噴射して基板に固着させる成膜方法(以下、ガスデポジッション法と呼ぶ)は、簡易且つ安価な成膜方法である。また、ガスデポジッション法は、成膜温度が1000℃を超えるセラミック膜を、室温で成膜可能とするユニークな成膜方法でもある。
(1) Capacitor Formation Using Gas Deposition Method (i) Capacity A film forming method (hereinafter referred to as a gas deposition method) in which a powder in which particles are aggregated is jetted together with a gas and fixed to a substrate is simple and simple. This is an inexpensive film formation method. The gas deposition method is also a unique film forming method that enables a ceramic film having a film forming temperature exceeding 1000 ° C. to be formed at room temperature.

本発明者は、このガスデポジッション法を長らく研究してきた。   The inventor has long studied this gas deposition method.

その過程で、本発明者は、誘電体膜によって表面が覆われた導体粒子(例えば、表面が酸化されたAl粒子)を原料粉末として、ガスデポジッション法により金属膜を形成し、その構造及び物性を調べた。   In the process, the present inventor forms a metal film by a gas deposition method using conductive particles whose surface is covered with a dielectric film (for example, Al particles whose surface is oxidized) as a raw material powder, and the structure and The physical properties were examined.

ガスデポジッション法では、粒子がガスによって音速以上に加速されて、基板に激しく衝突する。その時の衝撃で粒子が基板に固着し、厚膜が形成される。   In the gas deposition method, the particles are accelerated by the gas at a speed higher than the sound velocity and violently collide with the substrate. The particles are fixed to the substrate by the impact at that time, and a thick film is formed.

この時、基板に固着した粒子は、衝突時の衝撃によって、原形を止めないほど変形する。従って、導体粒子の表面を覆っていた誘電体膜が、衝突後も導体粒子の表面を覆っているか或いは誘電体膜を突き破って導体粒子同士が固着するかは不明であった。   At this time, the particles fixed to the substrate are deformed so as not to stop the original shape due to the impact at the time of collision. Therefore, it was unclear whether the dielectric film covering the surface of the conductor particles covered the surface of the conductor particles even after the collision, or whether the conductor particles fixed through the dielectric film.

この点に関し、ガスデポジションにかかわる研究者達は、衝撃時に、活性な新生面が粒子表面を覆う酸化膜等を突き破って出現し、粒子同士が固着すると考えている。   In this regard, researchers involved in gas deposition believe that, upon impact, the active new surface appears through an oxide film covering the particle surface, and the particles stick together.

図1は、酸化アルミニウムによって表面が覆われたAl粉末を、ガスデポジッション法によってアルミニウム箔上に固着させて堆積膜を形成し、その断面を透過電子顕微鏡によって観察した画像の特徴を表した図面である。   FIG. 1 shows the characteristics of an image obtained by forming a deposited film by fixing Al powder whose surface is covered with aluminum oxide on an aluminum foil by a gas deposition method, and observing a cross section of the deposited film with a transmission electron microscope. It is.

堆積膜の形成に用いたAl粉末は、厚さ10〜100nmの酸化アルミニウムによって表面が覆われた平均粒径3μm±1μm(±の後の数字は標準偏差を表す)のAl粒子が集合したものである。ここで、成膜条件の詳細は、後述する実施例1の第1の絶縁層56と同じである。また、Al粒子の平均粒径は、遠心分離沈降法によって測定したものである(以下の説明でも、同様である。)。   The Al powder used to form the deposited film is a collection of Al particles having an average particle size of 3 μm ± 1 μm (the number after ± represents the standard deviation) whose surface is covered with aluminum oxide having a thickness of 10 to 100 nm. It is. Here, the details of the film forming conditions are the same as those of the first insulating layer 56 of Example 1 described later. Moreover, the average particle diameter of the Al particles is measured by a centrifugal sedimentation method (the same applies to the following description).

図2は、堆積前の粒子の断面構造を説明する模式図である。図2に示すように、原料粉末を形成する粒子2は、導体粒子4(ここでは、Al粒子)の表面全体が誘電体膜6(ここでは、酸化アルミニウム)によって覆われている。ここで、粒子2の形状は、概ね球形である。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a cross-sectional structure of particles before deposition. As shown in FIG. 2, in the particles 2 forming the raw material powder, the entire surface of the conductor particles 4 (here, Al particles) is covered with a dielectric film 6 (here, aluminum oxide). Here, the shape of the particle 2 is substantially spherical.

しかし、粒子2が基板に衝突して形成された堆積膜中では、図1に示すようにAl粒子8は大きく変形している。一方、個々のAl粒子8は分離しており、粒子間には酸化アルミニウム層10が介在している。すなわち、堆積膜中でも、Al粒子8(導体粒子)の表面全体は、酸化アルミニウム(誘電体)によって覆われている。   However, in the deposited film formed by the particles 2 colliding with the substrate, the Al particles 8 are greatly deformed as shown in FIG. On the other hand, the individual Al particles 8 are separated, and an aluminum oxide layer 10 is interposed between the particles. That is, even in the deposited film, the entire surface of the Al particles 8 (conductor particles) is covered with aluminum oxide (dielectric material).

ところで、図1に示すように、酸化アルミニウム10は、毛細血管のように堆積膜中に張り巡らされ、Al粒子8を離隔している(但し、酸化アルミニウム10は、毛細管ではなく、導体粒子10の間に介在する誘電体膜の連続体である。)。そこで、このように導体粒子を離隔する誘電体膜を、以後、キャピラリと呼ぶこととする。   By the way, as shown in FIG. 1, the aluminum oxide 10 is stretched around the deposited film like a capillary blood vessel and separates the Al particles 8 (however, the aluminum oxide 10 is not a capillary but a conductor particle 10). Is a continuum of dielectric films interposed between the two). Therefore, the dielectric film that separates the conductor particles in this way is hereinafter referred to as a capillary.

また、図1に示すような、導体粒子(例えば、Al粒子8)とキャピラリ(例えば、酸化アルミニウム10)によって形成された複合体を、以後、キャピラリ膜と呼ぶこととする。   In addition, a complex formed by conductor particles (for example, Al particles 8) and capillaries (for example, aluminum oxide 10) as shown in FIG. 1 is hereinafter referred to as a capillary film.

図1及び図2を参照して説明した成膜法は、研究者達が考えてきたような、強い衝撃によって新生面が露出し、粒子同士が強固に密着するという成膜メカニズムに基づくものではない。この成膜方法は、粒子コア部の導体(金属等)の塑性を利用して、個々の粒子が、その表面に形成されている誘電体被膜が破壊しない程度に塑性変形することで、個々の粒子が一体化・固着するというメカニズムに基づく成膜方法である。すなわち、本成膜方法は、粒子を原料とし、導体の塑性変形を利用する成膜方法といえる。   The film formation method described with reference to FIG. 1 and FIG. 2 is not based on a film formation mechanism that a new surface is exposed by a strong impact and particles are firmly adhered to each other as thought by researchers. . This film forming method utilizes the plasticity of the conductor (metal, etc.) of the particle core part, and the individual particles are plastically deformed to such an extent that the dielectric coating formed on the surface thereof is not destroyed. This is a film forming method based on a mechanism in which particles are integrated and fixed. That is, this film forming method can be said to be a film forming method using particles as a raw material and utilizing plastic deformation of a conductor.

次に、本発明者は、このような堆積膜の電気的特性を調べた。個々のAl粒子8が絶縁性の酸化アルミニウム膜10によって分離されている構造から予測されるように、堆積膜は、抵抗値が極めて高く、絶縁性であった。   Next, the inventor examined the electrical characteristics of such a deposited film. As predicted from the structure in which the individual Al particles 8 are separated by the insulating aluminum oxide film 10, the deposited film has an extremely high resistance value and is insulative.

この様な結果に基づいて、本発明者は、上記堆積膜の活用法の一つとして、上記堆積膜がキャパシタの誘電体層(キャパシタの電極間に配置される絶縁層)として使用可能か検討することとした。   Based on such a result, the present inventor has examined whether the deposited film can be used as a dielectric layer of a capacitor (an insulating layer disposed between the electrodes of the capacitor) as one method of utilizing the deposited film. It was decided to.

そこで、本発明者は、まず、上記堆積膜の上面に金属電極を形成し、当該金属電極を上部電極とし、アルミニウム箔製の基板を下部電極とする試料を作製して、単位面積当たりの容量(容量密度)を測定した。尚、堆積膜の厚さは、250μmである。   Therefore, the present inventor first formed a metal electrode on the upper surface of the deposited film, produced a sample having the metal electrode as an upper electrode, and a substrate made of aluminum foil as a lower electrode, and produced a capacity per unit area. (Capacity density) was measured. The deposited film has a thickness of 250 μm.

測定の結果得られた容量密度は、従来のキャパシタの容量密度を超える、30μF/cm2という極めて高い値であった。例えば、高誘電率を有するチタン酸バリウムを誘電体層し、誘電体層の厚さを1μmと薄くしたセラミックキャパシタでさえ、その容量密度は2.5μF/cmでしかない。 The capacitance density obtained as a result of the measurement was an extremely high value of 30 μF / cm 2 exceeding the capacitance density of the conventional capacitor. For example, even a ceramic capacitor in which barium titanate having a high dielectric constant is formed as a dielectric layer and the thickness of the dielectric layer is reduced to 1 μm has a capacitance density of only 2.5 μF / cm 2 .

このように容量密度が高くなった理由は、隣接するAl粒子8同士が、極薄い酸化アルミニウム10を介して、容量的に結合しているためと考えられる。   The reason why the capacity density is increased in this way is considered to be because the adjacent Al particles 8 are capacitively coupled through the extremely thin aluminum oxide 10.

更に、ガスデポジッション法は、簡易且つ安価な厚膜の製造方法である。従って、ガスデポジッション法によって形成した堆積膜を誘電体層としてキャパシタを作製すれば、大容量キャパシタを簡易且つ安価に製造することが可能になる。   Furthermore, the gas deposition method is a simple and inexpensive method for producing a thick film. Therefore, if a capacitor is manufactured using the deposited film formed by the gas deposition method as a dielectric layer, a large-capacity capacitor can be manufactured easily and inexpensively.

このような知見に基づき、本発明者は、ガスデポジッション法で形成した堆積膜を、誘電体層とするキャパシタの検討を更に進めることとした。   Based on such knowledge, the present inventor decided to further study a capacitor using a deposited film formed by a gas deposition method as a dielectric layer.

そこで、本発明者は、ガスデポジッション法で形成した堆積膜の容量密度を更に高くする成膜条件を種々検討した。その結果、導体粒子4の表面を覆う誘電体膜6が薄くなると、容量密度が高くなることが明らかになった。また、誘電率の高い誘電体粒子(例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)粒子)を原料粉末に混合すると、堆積膜の容量密度が高なることも明らかなった。 Accordingly, the present inventor has studied various film forming conditions for further increasing the capacity density of the deposited film formed by the gas deposition method. As a result, it has been clarified that the capacitance density increases as the dielectric film 6 covering the surface of the conductor particle 4 becomes thinner. It was also found that when the dielectric particles having a high dielectric constant (for example, barium titanate (BaTiO 3 ) particles) are mixed with the raw material powder, the capacity density of the deposited film is increased.

図3は、酸化アルミニウムによって表面が覆われたAl粒子とチタン酸バリウム(BaTiO3)粒子の混合粉末を原料粉末とし、ガスデポジッション法によって形成された堆積膜の断面を透過電子顕微鏡によって観察した断層像の一例である。ここで、酸化アルミニウムの厚さは10〜100nmであり、Al粉末の粒径は3μm±1μmである。また、チタン酸バリウム粒子の粒径は100nmである。そして、上記混合粉末に於けるチタン酸バリウムの割合は、体積比率で5%である(以下、5vol%のように表す)。尚、成膜条件の詳細は、後述する実施例1の第2の絶縁層58と同じである。 FIG. 3 shows a mixed powder of Al particles and barium titanate (BaTiO 3 ) particles whose surfaces are covered with aluminum oxide as raw material powder, and a cross section of the deposited film formed by the gas deposition method was observed with a transmission electron microscope. It is an example of a tomogram. Here, the thickness of the aluminum oxide is 10 to 100 nm, and the particle size of the Al powder is 3 μm ± 1 μm. The particle diameter of the barium titanate particles is 100 nm. And the ratio of the barium titanate in the said mixed powder is 5% by volume ratio (it expresses like 5 vol% hereafter). The details of the film forming conditions are the same as those of the second insulating layer 58 of Example 1 described later.

測定の結果、この堆積膜の容量密度は、100μF/cmと非常に高いことが明らかになった。尚、この時の堆積膜の厚さは、10μmである。 As a result of the measurement, it was revealed that the capacity density of the deposited film was as extremely high as 100 μF / cm 2 . At this time, the thickness of the deposited film is 10 μm.

図3に示すように、原料粉末に混合されたチタン酸バリウム粒子12は、Al粒子8の表面を覆う酸化アルミニウム10の連続体中に分散された状態で堆積膜に取り込まれる。この例では、酸化アルミニウム10とチタン酸バリウム粒子12によって形成される誘電体膜(キャピラリ)14が、Al粒子8を離隔している。   As shown in FIG. 3, the barium titanate particles 12 mixed with the raw material powder are taken into the deposited film in a state of being dispersed in a continuous body of aluminum oxide 10 covering the surface of the Al particles 8. In this example, a dielectric film (capillary) 14 formed of aluminum oxide 10 and barium titanate particles 12 separates Al particles 8.

図3に示した例では、チタン酸バリウム粒子12は粒子の形を留めている。しかし、チタン酸バリウム粒子12が、原形を留めず変形して、連続した膜(以下、連続膜と呼ぶ)を形成することもある。特に、チタン酸バリウムの割合が高くなると、チタン酸バリウム粒子12は、連続膜を形成しやすい。このような堆積膜を詳細に観察すると、酸化アルミニウム被膜によって覆われたAl粒子8の間に、チタン酸バリウム製の連続膜(以下、チタン酸バリウム連続膜)が存在している。この場合、酸化アルミニウム被膜とチタン酸バリウム連続膜によって形成される誘電体膜(キャピラリ)によって、Al粒子8が離隔されている。   In the example shown in FIG. 3, the barium titanate particles 12 remain in the form of particles. However, the barium titanate particles 12 may be deformed without retaining the original shape to form a continuous film (hereinafter referred to as a continuous film). In particular, when the proportion of barium titanate increases, the barium titanate particles 12 are likely to form a continuous film. When such a deposited film is observed in detail, a continuous film made of barium titanate (hereinafter referred to as a barium titanate continuous film) exists between the Al particles 8 covered with the aluminum oxide film. In this case, the Al particles 8 are separated by a dielectric film (capillary) formed by an aluminum oxide film and a barium titanate continuous film.

チタン酸バリウムは、比誘電率が3000にも及ぶ高誘電率材料である。このような誘電体が、導体粒子(Al粒子8)の間に介在すると、誘電体膜(キャピラリ膜)14の平均的な誘電率が増加する。このため、キャパシタの容量密度が、大きくなると考えられる。   Barium titanate is a high dielectric constant material with a relative dielectric constant as high as 3000. When such a dielectric is interposed between the conductor particles (Al particles 8), the average dielectric constant of the dielectric film (capillary film) 14 increases. For this reason, it is considered that the capacitance density of the capacitor increases.

(ii)耐 圧
図4は、図3を参照して説明した堆積膜を誘電体層16とするキャパシタ18の構成を説明する概念図(断面図)である。図4に示すように、キャパシタ18は、ガスデポジション法で形成した誘電体層16と、この誘電体層16を上下から挟む、上部電極20と下部電極22を有している。
(Ii) Withstand Voltage FIG. 4 is a conceptual diagram (cross-sectional view) illustrating the configuration of the capacitor 18 using the deposited film described with reference to FIG. 3 as the dielectric layer 16. As shown in FIG. 4, the capacitor 18 includes a dielectric layer 16 formed by a gas deposition method, and an upper electrode 20 and a lower electrode 22 that sandwich the dielectric layer 16 from above and below.

尚、図4には、酸化アルミニウム被膜24によって覆われたAl粒子8がチタン酸バリウム連続膜26によって離隔された堆積膜を誘電体層16とする、キャパシタが図示されている。しかし、以下の説明は、Al粒子8を隔離する誘電体膜(キャピラリ)14が酸化アルミニウムだけで形成された堆積膜(図1参照)を、誘電体層とするキャパシタにも共通する。   FIG. 4 shows a capacitor in which a deposited film in which Al particles 8 covered with an aluminum oxide film 24 are separated by a barium titanate continuous film 26 is used as a dielectric layer 16. However, the following description is also common to capacitors having a dielectric film (see FIG. 1) in which a dielectric film (capillary) 14 for isolating the Al particles 8 is formed of only aluminum oxide.

また、以下の説明は、Al粒子8を隔離する誘電体膜(キャピラリ)14が酸化アルミニウムだけで形成されている堆積膜図1参照)を、誘電体層とするキャパシタにも共通する。また、以下の説明は、Al粒子8の表面を覆う酸化アルミニウム10の連続体膜中にチタン酸バリウム粒子12が分散した膜(図3参照)を、誘電体層とするキャパシタにも共通する。   In addition, the following description is common to a capacitor having a dielectric film as a dielectric film (capillary) 14 for isolating the Al particles 8 (see FIG. 1). The following description is also common to capacitors in which a film (see FIG. 3) in which barium titanate particles 12 are dispersed in a continuous film of aluminum oxide 10 covering the surface of Al particles 8 is used as a dielectric layer.

図4に示すように、誘電体層16の大半は、導体粒子であるAl粒子8によって占められている。このため、キャパシタ18に電圧が印加されると、電界はAl粒子8の間に介在する誘電体膜(キャピラリ)14に印加される。従って、キャパシタ18の耐圧は、この誘電体膜(キャピラリ)14の耐性によって決まる。   As shown in FIG. 4, most of the dielectric layer 16 is occupied by Al particles 8 which are conductor particles. For this reason, when a voltage is applied to the capacitor 18, the electric field is applied to the dielectric film (capillary) 14 interposed between the Al particles 8. Therefore, the breakdown voltage of the capacitor 18 is determined by the resistance of the dielectric film (capillary) 14.

尚、誘電体層16を形成する導体粒子の数は大量で、且つ形は不定形である。このような導体粒子を図示するのは、困難である。従って、図4では、導体粒子は、模式的に表されている。以下の図面でも、同様に、導体粒子は模式的に表されている。   The number of conductor particles forming the dielectric layer 16 is large and the shape is indefinite. It is difficult to illustrate such conductor particles. Therefore, in FIG. 4, the conductor particles are schematically represented. Similarly, in the following drawings, the conductor particles are schematically represented.

図5は、キャパシタの耐圧とリーク電流の関係を説明する図である。横軸は、キャパシタに印加される電圧である。縦軸は、キャパシタに流れる電流である。キャパシタに電圧を印加すると、微量のリーク電流28流れる。しかし、電圧が増加していくと、あるところでブレイクダウンが起きて急激に電流が増加する。このように電流が急激に増加する電圧が、耐圧30である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the withstand voltage of the capacitor and the leakage current. The horizontal axis is the voltage applied to the capacitor. The vertical axis represents the current flowing through the capacitor. When a voltage is applied to the capacitor, a small amount of leakage current 28 flows. However, as the voltage increases, a breakdown occurs at a certain point and the current increases rapidly. The voltage at which the current rapidly increases in this way is the withstand voltage 30.

図6は、図4を参照して説明したキャパシタで、ブレイクダウンが起きるメカニズムを説明する図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a mechanism in which breakdown occurs in the capacitor described with reference to FIG.

上述したようにキャパシタ18に印加された電圧は、略すべてAl粒子8間の薄い誘電体膜(キャピラリ)14に印加される。キャパシタ18に印加する電圧を上げて行くと、誘電体膜(キャピラリ)14が薄くなっている箇所でブレイクダウンが生じ、電流パス32(電流が流れ易くなっている経路)が形成される。このため、キャパシタ18のブレイクダウン電圧は、低くなる。   As described above, almost all of the voltage applied to the capacitor 18 is applied to the thin dielectric film (capillary) 14 between the Al particles 8. When the voltage applied to the capacitor 18 is increased, breakdown occurs at the portion where the dielectric film (capillary) 14 is thinned, and a current path 32 (path through which current flows easily) is formed. For this reason, the breakdown voltage of the capacitor 18 becomes low.

図7は、図4を参照して説明したキャパシタで、ブレイクダウンが起きる他のメカニズムを説明する図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining another mechanism in which breakdown occurs in the capacitor described with reference to FIG.

上述したように、堆積膜中のAl粒子8の表面は、酸化アルミニウム被膜24によって覆われている。しかし、成膜時の衝撃によって、一部のAl粒子同士が結合する場合も想定できる。このような結合が連続して発生すると、電流パス32が形成されると考えられる。このような場合にも、キャパシタ18のブレイクダウン電圧は、低くなる。   As described above, the surface of the Al particles 8 in the deposited film is covered with the aluminum oxide film 24. However, it can be assumed that some Al particles are bonded to each other due to an impact during film formation. If such coupling occurs continuously, it is considered that the current path 32 is formed. Even in such a case, the breakdown voltage of the capacitor 18 becomes low.

本発明者が、上記キャパシタ18の電気的特性を評価したところ、耐圧は3V程度であった。   When the inventor evaluated the electrical characteristics of the capacitor 18, the withstand voltage was about 3V.

この値は、電解キャパシタの耐圧5Vに近い。   This value is close to the withstand voltage of 5V of the electrolytic capacitor.

しかし、セラミックキャパシタの耐圧50Vには及ばない。従って、ガスデポジッション法で形成された堆積膜を誘電体層とするキャパシタを実用化のためには、耐圧の更なる向上が望まれる。   However, it does not reach the withstand voltage 50V of the ceramic capacitor. Therefore, in order to put a capacitor having a deposited film formed by a gas deposition method as a dielectric layer into practical use, further improvement in breakdown voltage is desired.

(2)耐圧の向上
図8は、耐圧を向上させるために、本発明者が最初に検討したキャパシタの構成を説明する概念図である。
(2) Improvement of breakdown voltage FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the configuration of a capacitor first examined by the present inventors in order to improve the breakdown voltage.

上記キャパシタ18の耐圧は、導体粒子(Al粒子8)間に介在する誘電体膜(キャピラリ)14を厚くすれば、改善することができる。しかし、誘電体膜(キャピラリ)14が厚くなると、キャパシタ18の容量は減少してしまう。   The breakdown voltage of the capacitor 18 can be improved by increasing the thickness of the dielectric film (capillary) 14 interposed between the conductor particles (Al particles 8). However, when the dielectric film (capillary) 14 becomes thicker, the capacitance of the capacitor 18 decreases.

そこで、本発明者は、図8に示すように、チタン酸バリウムによって形成された絶縁層34を、上記堆積膜(キャピラリ膜)36と電極20の間及び上記堆積膜(キャピラリ膜)36と電極22の間に形成したキャパシタ38を検討した。   Therefore, as shown in FIG. 8, the present inventor forms an insulating layer 34 formed of barium titanate between the deposited film (capillary film) 36 and the electrode 20 and between the deposited film (capillary film) 36 and the electrode. The capacitor 38 formed between 22 was examined.

尚、堆積膜(キャピラリ膜)36の構成は、図4を参照して説明したキャパシタ18の誘電体層16の構成と同じである。また、絶縁層34は、チタン酸バリウム粒子を用いてガスデポジッション法によって形成されたものである。   The structure of the deposited film (capillary film) 36 is the same as that of the dielectric layer 16 of the capacitor 18 described with reference to FIG. The insulating layer 34 is formed by a gas deposition method using barium titanate particles.

上述したように、図4を参照して説明したキャパシタ18の耐圧は3V程度である。これに対して、キャパシタ38の耐圧は、20Vに達する。このように、堆積膜(キャピラリ膜)36と電極20,22の間に絶縁層34を形成することは、耐圧の向上に有効である。   As described above, the withstand voltage of the capacitor 18 described with reference to FIG. 4 is about 3V. On the other hand, the withstand voltage of the capacitor 38 reaches 20V. Thus, forming the insulating layer 34 between the deposited film (capillary film) 36 and the electrodes 20 and 22 is effective in improving the breakdown voltage.

しかし、下記実施例1で説明するように、下部電極22と堆積膜(キャピラリ膜)36の間又は上部電極20と堆積膜(キャピラリ膜)36の間の何れか一方に、絶縁層34を形成するだけでも、耐圧の改善は可能である。更に、このような構成によれば、容量密度も改善される。   However, as described in Example 1 below, the insulating layer 34 is formed either between the lower electrode 22 and the deposited film (capillary film) 36 or between the upper electrode 20 and the deposited film (capillary film) 36. It is possible to improve the breakdown voltage simply by doing. Furthermore, according to such a configuration, the capacity density is also improved.

また、下記実施例2で説明するように、誘電体で形成された絶縁層を堆積膜36に挿入することによって、耐圧を更に向上させることが可能になる。   In addition, as described in Example 2 below, by inserting an insulating layer formed of a dielectric material into the deposited film 36, it is possible to further improve the breakdown voltage.

以下、実施例に従って、これらの点について説明する。   Hereinafter, these points will be described in accordance with examples.

(1)構 成
図9は、本実施例のキャパシタ全体の構成を説明する断面図である。
(1) Configuration FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the overall configuration of the capacitor of this example.

図9に示すように、本キャパシタ40は、第1の電極(上部電極20)と、誘電体層42と、第2の電極(下部電極22)を含むキャパシタ本体44を有している。   As shown in FIG. 9, the capacitor 40 has a capacitor body 44 including a first electrode (upper electrode 20), a dielectric layer 42, and a second electrode (lower electrode 22).

また、本キャパシタ40は、上部電極20に接続された第1のリード電極46と、下部電極22に接続された第2のリード電極48を有している。   In addition, the capacitor 40 includes a first lead electrode 46 connected to the upper electrode 20 and a second lead electrode 48 connected to the lower electrode 22.

また、本キャパシタ40は、キャパシタ本体44を格納するケース50(例えば、セラミックパケージ)を有している。   The capacitor 40 includes a case 50 (for example, a ceramic package) that stores the capacitor main body 44.

図10は、本キャパシタ本体44の断面を説明する図である。   FIG. 10 is a view for explaining a cross section of the capacitor main body 44.

図10に示すように、本キャパシタ40(キャパシタ本体44)は、誘電体膜(キャピラリ)14によって表面全体が覆われた複数の導体粒子54を含み、複数の導体粒子54が誘電体膜(キャピラリ)14によって互いに隔離された第1の絶縁層(キャピラリ膜)56を有している。   As shown in FIG. 10, the capacitor 40 (capacitor main body 44) includes a plurality of conductor particles 54 whose entire surface is covered with a dielectric film (capillary) 14, and the plurality of conductor particles 54 are composed of a dielectric film (capillary). ) 14 and the first insulating layer (capillary film) 56 separated from each other.

尚、導体粒子54は、例えば、Al粒子8である。また、誘電体膜(キャピラリ)14は、例えば、このAl粒子8の表面を覆う酸化アルミニウム被膜24と、酸化アルミニウム被膜24の間を満たすチタン酸バリウム連続膜26によって形成されている。   The conductor particles 54 are, for example, Al particles 8. The dielectric film (capillary) 14 is formed by, for example, an aluminum oxide film 24 covering the surface of the Al particles 8 and a barium titanate continuous film 26 filling the space between the aluminum oxide films 24.

また、本キャパシタ40(キャパシタ本体44)は、第1の絶縁層56が有する第1の主面62に接している第1の電極(上部電極20)を有している。   Further, the capacitor 40 (capacitor main body 44) has a first electrode (upper electrode 20) in contact with the first main surface 62 of the first insulating layer 56.

また、本キャパシタ40(キャパシタ本体44)は、誘電体によって形成され、第1の絶縁層56が有する第2の主面60に接する第3の主面63を有する第2の絶縁層58を有している。   The capacitor 40 (capacitor main body 44) includes a second insulating layer 58 that is formed of a dielectric and has a third main surface 63 that is in contact with the second main surface 60 of the first insulating layer 56. doing.

ここで、上記誘電体は、チタン酸バリウムである。すなわち、第2の絶縁層58はチタン酸張りウム層である。ここで、チタン酸バリウム(BaTiO3)は、良く知れているように絶縁体である。尚、第2の絶縁層58は、誘電体のみによって形成されることが好ましい。 Here, the dielectric is barium titanate. That is, the second insulating layer 58 is a titanium titanate layer. Here, barium titanate (BaTiO 3 ) is an insulator as is well known. Note that the second insulating layer 58 is preferably formed only of a dielectric.

また、本キャパシタ40(キャパシタ本体44)は、第2の絶縁層58が有する第4の主面64に接している第2の電極(下部電極22)を有している。   The capacitor 40 (capacitor main body 44) has a second electrode (lower electrode 22) in contact with the fourth main surface 64 of the second insulating layer 58.

ここで、この第1の絶縁層56(キャピラリ膜)の厚さは、53μmである。一方、第2の絶縁層58(チタン酸バリウム層68)の厚さは、2μmである。   Here, the thickness of the first insulating layer 56 (capillary film) is 53 μm. On the other hand, the thickness of the second insulating layer 58 (barium titanate layer 68) is 2 μm.

(2)製造方法
次に、製造工程に従って、本キャパシタ44の構成を詳しく説明する。
(2) Manufacturing Method Next, the configuration of the capacitor 44 will be described in detail according to the manufacturing process.

図11は、チタン酸バリウム層68及びキャピラリ膜70の製造工程を説明する断面図である。   FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the barium titanate layer 68 and the capillary film 70.

(i)チタン酸バリウム層の形成工程(図11参照)
まず、厚さ50μmのアルミニウム箔66の上に、ガスデポジション法によって、厚さ5μmのチタン酸バリウム層68(第2の絶縁層58)を堆積する。尚、アルミニウム箔66は、最終的には、下部電極22になる。
(I) Barium titanate layer forming step (see FIG. 11)
First, a barium titanate layer 68 (second insulating layer 58) having a thickness of 5 μm is deposited on an aluminum foil 66 having a thickness of 50 μm by a gas deposition method. The aluminum foil 66 eventually becomes the lower electrode 22.

このチタン酸バリウム層68の堆積は、下記「(5)ガスデポジッション法」で説明する方法に従って行われる。原料粉末は、平均粒子径50nmのチタン酸バリウム粒子が集合した粉末である。特に断らないが、以後の説明においても、ガスデポジション法による成膜は、下記「(5)ガスデポジッション法」で説明する方法に従って行われる。   The deposition of the barium titanate layer 68 is performed according to the method described in “(5) Gas deposition method” below. The raw material powder is a powder in which barium titanate particles having an average particle diameter of 50 nm are aggregated. Although not particularly noted, also in the following description, the film formation by the gas deposition method is performed according to the method described in the following “(5) Gas Deposition Method”.

尚、原料粉末は、誘電体粒子のみによって形成されていることが好ましい。   The raw material powder is preferably formed only of dielectric particles.

(ii)キャパシタ膜の形成工程(図11参照)
次に、このチタン酸バリウム層68(第2の絶縁層58)の上に、ガスデポジション法によって、厚さ約50μmのキャピラリ膜70(第1の絶縁層56)を堆積する。
(Ii) Capacitor film formation process (see FIG. 11)
Next, a capillary film 70 (first insulating layer 56) having a thickness of about 50 μm is deposited on the barium titanate layer 68 (second insulating layer 58) by a gas deposition method.

原料粉末は、表面酸化処理の施されたアルミニウム粒子に、チタン酸バリウム粒子を5vol%(体積比)添加した混合粉末である。ここで、アルミニウム粒子の平均粒子径は、3μm±1μmである。チタン酸バリウム粒子の平均粒子径は50nmである。   The raw material powder is a mixed powder obtained by adding 5 vol% (volume ratio) of barium titanate particles to aluminum particles subjected to surface oxidation treatment. Here, the average particle diameter of the aluminum particles is 3 μm ± 1 μm. The average particle diameter of the barium titanate particles is 50 nm.

ここで、表面酸化処理とは、大気中でアルミニウム粒子を550℃で5時間、加熱する処理のことである(以下の実施例でも、同じである。)。この表面酸化処理によって、アルミニウム粒子の表面全体に、自然酸化膜より厚い約5nmの酸化アルミニウムが形成される。すなわち、アルミニウム粒子(導体粒子4)の表面は、酸化アルミニウム(誘電体膜6)で覆われている(図2参照)。   Here, the surface oxidation treatment is a treatment in which the aluminum particles are heated in the atmosphere at 550 ° C. for 5 hours (the same applies to the following examples). By this surface oxidation treatment, about 5 nm of aluminum oxide thicker than the natural oxide film is formed on the entire surface of the aluminum particles. That is, the surfaces of the aluminum particles (conductor particles 4) are covered with aluminum oxide (dielectric film 6) (see FIG. 2).

尚、原料粉末中の導体粒子(Al粒子)は基板に固着して、キャピラリ膜を形成する導体粒子となる。従って、原料粉末中の導体粒子の表面を覆う誘電体膜(酸化アルミニウム膜)とチタン酸バリウム粒子が、キャピラリを形成する。   The conductor particles (Al particles) in the raw material powder adhere to the substrate and become conductor particles that form a capillary film. Therefore, the dielectric film (aluminum oxide film) and the barium titanate particles covering the surface of the conductor particles in the raw material powder form a capillary.

(iii)上部電極の形成工程(図12参照)
次に、上部電極20(第1の電極)を形成する。
(Iii) Upper electrode formation process (see FIG. 12)
Next, the upper electrode 20 (first electrode) is formed.

図12は、上部電極20の形成工程を説明する断面図である。   FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a process for forming the upper electrode 20.

まず、キャピラリ膜70(第1の絶縁層56)の上面(第1の絶縁層の主面62)にシード電極となるAu膜(図示せず)を、蒸着法によって堆積する。その後、このシード電極の上に、上部電極20の形成予定位置で開口部するフォトレジスト膜を形成する。   First, an Au film (not shown) serving as a seed electrode is deposited on the upper surface (the main surface 62 of the first insulating layer) of the capillary film 70 (first insulating layer 56) by an evaporation method. Thereafter, a photoresist film having an opening at a position where the upper electrode 20 is to be formed is formed on the seed electrode.

次に、この開口部に電解メッキによって、Auメッキ層を形成する。   Next, an Au plating layer is formed in the opening by electrolytic plating.

その後、上記フォトレジストを除去し、露出したAu膜(蒸着膜)をミリングもしくは化学エッチングによって除去する。   Thereafter, the photoresist is removed, and the exposed Au film (deposited film) is removed by milling or chemical etching.

本工程によって、上部電極20(第1の電極)が完成する。   By this step, the upper electrode 20 (first electrode) is completed.

(iv)リード線形成及びケース格納工程(図9参照)
まず、上部電極20及び下部電極22に、夫々、第1のリード電極46及び第2のリード電極48を接続する。
(Iv) Lead wire formation and case storage process (see FIG. 9)
First, the first lead electrode 46 and the second lead electrode 48 are connected to the upper electrode 20 and the lower electrode 22, respectively.

次に、第1のリード電極46及び第2のリード電極48が設けられたキャパシタ本体44を、絶縁性のケース50(例えば、セラミックパッケージ)に、第1のリード電極46及び第2のリード電極48の先が外部に露出するように収納する。   Next, the capacitor main body 44 provided with the first lead electrode 46 and the second lead electrode 48 is placed in an insulating case 50 (for example, a ceramic package), the first lead electrode 46 and the second lead electrode. The tip of 48 is stored so that it is exposed to the outside.

本工程によって、キャパシタ40が完成する。   With this step, the capacitor 40 is completed.

(3)特 性
図13には、本実施例と後述する実施例2〜4に関するデータ(誘電体層の構成及び特性)を纏めた表(表1)が記載されている。
(3) Characteristics FIG. 13 shows a table (Table 1) that summarizes data (configuration and characteristics of dielectric layers) related to the present example and Examples 2 to 4 described later.

図14には、後述する実施例5〜8に関するデータ(誘電体層の構成及び特性)を纏めた表(表2)が記載されている。   FIG. 14 shows a table (Table 2) that summarizes data (configuration and characteristics of the dielectric layer) related to Examples 5 to 8 described later.

図15には、後述する比較例に関するデータと、上記各実施例のキャパシタに誘電体層を除く構成が類似した、従来のキャパシタのデータとを纏めた表(表3)が記載されている。例えば、本実施例のキャパシタ40の構成は、誘電体層がキャピラリ膜で形成されている点を除き、誘電体層が一層の従来のセラミックキャパシタに類似している。そこで、表3の第4行目には、単層セラミックキャパシタのデータが記載されている。   FIG. 15 shows a table (Table 3) that summarizes data relating to a comparative example, which will be described later, and data of a conventional capacitor similar in configuration to the capacitor of each of the above embodiments except for the dielectric layer. For example, the configuration of the capacitor 40 of the present embodiment is similar to a conventional ceramic capacitor having a single dielectric layer except that the dielectric layer is formed of a capillary film. Therefore, in the fourth row of Table 3, data of the single layer ceramic capacitor is described.

表1乃至3の第1列目には、各行に記載されたデータが何れの各実施例等のキャパシタに関するものであるかが記載されている。   In the first column of Tables 1 to 3, the data described in each row is related to the capacitor of each example.

第2列目には、各キャパシタの基本構造と基材が記載されている。   In the second column, the basic structure and base material of each capacitor are described.

第3列目には、各キャパシタを形成する誘電体層の構成が記載されている。各キャパシタの構成は、夫々の誘電体層を形成する絶縁層の種類とその厚さによって表されている。   In the third column, the configuration of the dielectric layer forming each capacitor is described. The configuration of each capacitor is represented by the type and thickness of the insulating layer forming each dielectric layer.

尚、第3列目の各行に記載された「キャピラリ膜」とは、表面酸化処理の施されたアルミニウム粒子にチタン酸バリウム粒子を添加した混合粉末を原料粉末として、ガスデポジッション法で形成した絶縁層のことである。   The “capillary film” described in each row of the third column is formed by a gas deposition method using a mixed powder obtained by adding barium titanate particles to aluminum particles subjected to surface oxidation treatment as a raw powder. It is an insulating layer.

また、「BaTiO3層」とは、チタン酸バリウム粒子が集合した粉末を原料粉末として、ガスデポジッション法で形成したチタン酸バリウム層のことである。 The “BaTiO 3 layer” is a barium titanate layer formed by a gas deposition method using a powder in which barium titanate particles are aggregated as a raw material powder.

第4列目には、各キャパシタの誘電体層の厚さが記載されている。   In the fourth column, the thickness of the dielectric layer of each capacitor is described.

第5列目には、各キャパシタの容量密度が記載されている。但し、実施例5乃至8の多層キャパシタの容量密度は、誘電体層一層当たりに換算されている。容量密度の測定周波数は、150kHzである。   In the fifth column, the capacitance density of each capacitor is described. However, the capacitance density of the multilayer capacitors of Examples 5 to 8 is converted per dielectric layer. The measurement frequency of the capacity density is 150 kHz.

第6列目には、各キャパシタの耐圧が記載されている。   In the sixth column, the breakdown voltage of each capacitor is described.

表1の第2行目に示すように、本実施例のキャパシタ40の容量密度は、300μF/cmである。この値は、従来のセラミックキャパシタの容量密度2.5より格段に高い(表3の第4行目参照)。すなわち、本キャパシタ40によれば、簡易且つ安価なガスデポジッション法によって、大容量キャパシタを形成することができる。 As shown in the second row of Table 1, the capacitance density of the capacitor 40 of this example is 300 μF / cm 2 . This value is much higher than the capacitance density 2.5 of the conventional ceramic capacitor (see the fourth row of Table 3). That is, according to the capacitor 40, a large-capacity capacitor can be formed by a simple and inexpensive gas deposition method.

ところで、表3の第2行目には、下記比較例1に関するデータが記載されている。比較例1のキャパシタは、ガスデポジッション法で形成したキャピラリ膜の上面及び下面の双方に直接、電極を形成したキャパシタである。このキャパシタの耐圧は、3Vと低い。   Incidentally, in the second row of Table 3, data relating to Comparative Example 1 below is described. The capacitor of Comparative Example 1 is a capacitor in which electrodes are directly formed on both the upper surface and the lower surface of a capillary film formed by a gas deposition method. The withstand voltage of this capacitor is as low as 3V.

これに対して、本キャパシタ40の耐圧は、20Vである(表1の第2行目参照)。このような高い耐圧が得られた理由は、下部電極22とキャピラリ膜70(第1の絶縁層56)の間に形成されたチタン酸バリウム層68(第2の絶縁層58)が、電流パスの形成を妨げるからである。   On the other hand, the withstand voltage of the capacitor 40 is 20 V (see the second row of Table 1). The reason why such a high breakdown voltage is obtained is that the barium titanate layer 68 (second insulating layer 58) formed between the lower electrode 22 and the capillary film 70 (first insulating layer 56) has a current path. It is because it prevents formation of.

ところで、表3の第3行目には、下記比較例2のキャパシタに関するデータが記載されている。比較例2のキャパシタは、キャピラリ膜70と下部電極22の間だけでなく、キャピラリ膜70と上部電極20の間にもチタン酸バリウム層が形成されたキャパシタである。   Incidentally, in the third row of Table 3, data relating to the capacitor of Comparative Example 2 below is described. The capacitor of Comparative Example 2 is a capacitor in which a barium titanate layer is formed not only between the capillary film 70 and the lower electrode 22 but also between the capillary film 70 and the upper electrode 20.

比較例2のキャパシタの耐圧は、20Vである。この値は、本キャパシタの耐圧20Vに等しい。   The withstand voltage of the capacitor of Comparative Example 2 is 20V. This value is equal to the withstand voltage 20V of this capacitor.

この結果は、誘電体で形成された絶縁層(例えば、チタン酸バリウム層68)を、キャピラリ膜70と下部電極22の間に設けるだけで、電流パスの形成を抑制できることを示している。一方、後述する実施例2の結果は、誘電体で形成された絶縁層を、キャピラリ膜70と上部電極20の間に設けるだけも、電流パスの形成を抑制できることを示している。   This result shows that the formation of a current path can be suppressed only by providing an insulating layer (for example, barium titanate layer 68) formed of a dielectric between the capillary film 70 and the lower electrode 22. On the other hand, the results of Example 2 to be described later indicate that the formation of a current path can be suppressed only by providing an insulating layer formed of a dielectric between the capillary film 70 and the upper electrode 20.

これらの結果は、誘電体で形成された絶縁層を、キャピラリ膜70と上部電極20の間及びキャピラリ膜70と下部電極22の間の何れか一方に設けるだけで、電流パスの形成を抑制できることを示している。   These results show that the formation of a current path can be suppressed only by providing an insulating layer made of a dielectric material between the capillary film 70 and the upper electrode 20 and between the capillary film 70 and the lower electrode 22. Is shown.

ところで、比較例2のキャパシタの容量密度は、200μF/cmである。この値は、本キャパシタの容量密度300μF/cmより低い。 Incidentally, the capacitance density of the capacitor of Comparative Example 2 is 200 μF / cm 2 . This value is lower than the capacitance density of this capacitor, 300 μF / cm 2 .

この結果は、絶縁層(例えば、チタン酸バリウム層68)が設けられる箇所を一箇所にすることによって、容量密度を高くできることを示している。   This result shows that the capacity density can be increased by providing a single location for the insulating layer (for example, the barium titanate layer 68).

このように容量密度が高くなる理由は、以下のように説明することがでる。   The reason why the capacity density becomes high in this way can be explained as follows.

図16は、キャピラリ膜70と下部電極22の間及びキャピラリ膜70と上部電極20の間双方に、チタン酸バリウム層が形成された、比較例2のキャパシタの等価回路である。図17は、本キャパシタの等価回路である。   FIG. 16 is an equivalent circuit of the capacitor of Comparative Example 2 in which a barium titanate layer is formed between the capillary film 70 and the lower electrode 22 and between the capillary film 70 and the upper electrode 20. FIG. 17 is an equivalent circuit of this capacitor.

図16に示されるように、比較例2のキャパシタの等価回路は、下部電極22に接するチタン酸バリウム層に対応する等価回路74と、キャピラリ膜に対応する等価回路76と、上部電極20に接するチタン酸バリウム層に対応する等価回路78とによって形成されている。   As shown in FIG. 16, the equivalent circuit of the capacitor of Comparative Example 2 is in contact with the equivalent circuit 74 corresponding to the barium titanate layer in contact with the lower electrode 22, the equivalent circuit 76 corresponding to the capillary film, and the upper electrode 20. An equivalent circuit 78 corresponding to the barium titanate layer is formed.

ここで、キャピラリ膜の等価回路76では、導体粒子54(Al粒子8)が形成する微小抵抗80と、隣接する導体粒子54(Al粒子8)と誘電体膜(キャピラリ)14が形成する微小キャパシタ82が網の目状に接続されている。   Here, in the equivalent circuit 76 of the capillary film, the minute resistor 80 formed by the conductor particle 54 (Al particle 8) and the minute capacitor formed by the adjacent conductor particle 54 (Al particle 8) and the dielectric film (capillary) 14 are used. 82 are connected in a mesh pattern.

ここで、導体粒子54は、導電性の物質によって形成されている。従って、微小抵抗80の抵抗値は小さい。一方、導体粒子54の間隔は、10nm〜数百nmと極めて狭い。従って、微小キャパシタ82の容量は大きい。   Here, the conductor particles 54 are formed of a conductive substance. Therefore, the resistance value of the minute resistor 80 is small. On the other hand, the interval between the conductor particles 54 is as extremely narrow as 10 nm to several hundred nm. Therefore, the capacity of the minute capacitor 82 is large.

すなわち、キャピラリ膜では、大容量の微小キャパシタ82と低抵抗の微小抵抗80が網の目状に接続されている。このため、キャピラリ膜を誘電体層として形成したキャパシタの容量は、大きくなる。   That is, in the capillary film, a large-capacity minute capacitor 82 and a low-resistance minute resistor 80 are connected in a mesh pattern. For this reason, the capacity of the capacitor in which the capillary film is formed as a dielectric layer is increased.

一方、チタン酸バリウム層に対応する等価回路74では、複数のキャパシタ84が、キャピラリ膜を形成する微小キャパシタ82に直列に接続されている。   On the other hand, in the equivalent circuit 74 corresponding to the barium titanate layer, a plurality of capacitors 84 are connected in series to a microcapacitor 82 that forms a capillary film.

ここで、チタン酸バリウム層の厚さは数μmである。チタン酸バリウム層がこのように厚いので、キャパシタ84の容量は小さくなる。   Here, the thickness of the barium titanate layer is several μm. Since the barium titanate layer is thus thick, the capacitance of the capacitor 84 is reduced.

図16に示すように、比較例2のキャパシタでは、このような低容量キャパシタ84が、キャピラリ膜(キャピラリ膜の等価回路76)の上下に直列に接続されている。このため、比較例2のキャパシタの容量は小さくなる。   As shown in FIG. 16, in the capacitor of Comparative Example 2, such a low-capacitance capacitor 84 is connected in series above and below the capillary film (capillary film equivalent circuit 76). For this reason, the capacity of the capacitor of Comparative Example 2 is reduced.

一方、本実施例のキャパシタ40の等価回路では、チタン酸バリウム層68に由来する低容量キャパシタ84は、キャピラリ膜(キャピラリ膜の等価回路76)の下側にしか接続されていない(図17参照)。一方、キャパシタ膜の等価回路76を形成する微小キャパシタ82は、直接、上部電極20に接続されている。このため、本キャパシタ40の容量は、大きくなる。   On the other hand, in the equivalent circuit of the capacitor 40 of the present embodiment, the low-capacitance capacitor 84 derived from the barium titanate layer 68 is connected only below the capillary film (capillary film equivalent circuit 76) (see FIG. 17). ). On the other hand, the microcapacitor 82 forming the equivalent circuit 76 of the capacitor film is directly connected to the upper electrode 20. For this reason, the capacity of the capacitor 40 is increased.

以上説明したように、本キャパシタ40の耐圧では、チタン酸バリウム層68を電極20,22との間に一層設けただけにも拘わらず、耐圧が十分高くなる。しかも、本キャパシタ40の容量は、キャピラリ膜70と上下の電極20,22の間夫々に、チタン酸バリウム層を設けたキャパシタより大きくなる。   As described above, the withstand voltage of the capacitor 40 is sufficiently high although only one barium titanate layer 68 is provided between the electrodes 20 and 22. In addition, the capacity of the capacitor 40 is larger than that of a capacitor in which a barium titanate layer is provided between the capillary film 70 and the upper and lower electrodes 20 and 22.

(4)構造体
以上の例では、基板として用いられたアルミニウム箔66が、下部電極22になる。
(4) Structure In the above example, the aluminum foil 66 used as the substrate becomes the lower electrode 22.

しかし、アルミニウム箔66から、チタン酸バリウム層68とキャピラリ膜70によって形成された構造体を、ウェットエッチング等によって剥離してもよい。   However, the structure formed by the barium titanate layer 68 and the capillary film 70 may be peeled off from the aluminum foil 66 by wet etching or the like.

このような構造体は、キャパシタ製造用の部材として用いることができる。すなわち、このような構造体の上面及び下面の夫々に電極を形成すれば、所望のキャパシタを製造することができる。   Such a structure can be used as a member for manufacturing a capacitor. That is, a desired capacitor can be manufactured by forming electrodes on the upper surface and the lower surface of such a structure.

図18は、このような構造体120の構成を説明する断面図である。   FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating the structure of such a structure 120.

このような構造体120は、第1の誘電体膜(キャピラリ)14によって表面全体が覆われた複数の第1の導体粒子54を含み、複数の第1の導体粒子54が第1の誘電体膜(キャピラリ)14によって互いに隔離された第1の絶縁層56を具備している。第1の絶縁層56は、露出した第1の主面62を有している。   Such a structure 120 includes a plurality of first conductor particles 54 whose entire surface is covered with a first dielectric film (capillary) 14, and the plurality of first conductor particles 54 is a first dielectric. A first insulating layer 56 separated from each other by a membrane (capillary) 14 is provided. The first insulating layer 56 has an exposed first main surface 62.

また、構造体120は、誘電体によって形成され、第1の絶縁層56が有する第2の主面60に接する第3の主面63を有し、且つ露出した第4の主面64を有する第2の絶縁層58を具備している。尚、第2の絶縁層58は、誘電体のみによって形成されることが好ましい。   The structure 120 is formed of a dielectric, has a third main surface 63 in contact with the second main surface 60 of the first insulating layer 56, and has an exposed fourth main surface 64. A second insulating layer 58 is provided. Note that the second insulating layer 58 is preferably formed only of a dielectric.

これらの露出面に、夫々、上部電極20及び下部電極22を形成することによって、所望のキャパシタを製造することができる。   By forming the upper electrode 20 and the lower electrode 22 on these exposed surfaces, a desired capacitor can be manufactured.

(5)ガスデポジション法
図19は、本発明者が使用してきた、ガスデポジション装置86の構成を説明する図である。
(5) Gas deposition method
FIG. 19 is a diagram illustrating the configuration of the gas deposition apparatus 86 that has been used by the present inventors.

図19を参照して、キャピラリ膜等の形成に用いられるガスデポジション法を説明する。   With reference to FIG. 19, a gas deposition method used for forming a capillary film or the like will be described.

ガスデポジション装置86は、成膜室88と、排気装置90と、浮遊粒子発生装置101と、ガス供給装置108を具備している。ここで、浮遊粒子発生装置101は、浮遊粒子発生容器100と振動器116を具備している。また、排気装置90は、ブースターポンプ92と真空ポンプ94を具備している。   The gas deposition device 86 includes a film forming chamber 88, an exhaust device 90, a suspended particle generation device 101, and a gas supply device 108. Here, the suspended particle generation apparatus 101 includes a suspended particle generation container 100 and a vibrator 116. The exhaust device 90 includes a booster pump 92 and a vacuum pump 94.

ガスデポジションは、このようなガスデポジション装置86を用いて、以下の手順に従って実施される。   The gas deposition is performed according to the following procedure using such a gas deposition apparatus 86.

まず、基板96を基板ホルダ98に固定する。   First, the substrate 96 is fixed to the substrate holder 98.

次に、成膜室88の内部を排気装置90によって排気する。   Next, the inside of the film forming chamber 88 is exhausted by the exhaust device 90.

次に、原料粉末を、図示されていない真空装置で約80度に加熱しながら、30分間真空脱気する。この前処理によって、粉末表面に吸着した水分を除去する。 次に、浮遊粒子発生装置101の浮遊粒子発生容器100に、上記前処理を施した原料粉末102を充填する。   Next, the raw material powder is vacuum degassed for 30 minutes while being heated to about 80 degrees by a vacuum apparatus (not shown). By this pretreatment, moisture adsorbed on the powder surface is removed. Next, the raw material powder 102 subjected to the above pretreatment is filled in the floating particle generating container 100 of the floating particle generating apparatus 101.

次に、浮遊粒子発生装置101を排気する。排気は、浮遊粒子発生装置101と排気装置90を接続する、配管104に設けられた第1のバルブ106を開いて行う。   Next, the suspended particle generator 101 is evacuated. Exhaust is performed by opening the first valve 106 provided in the pipe 104 that connects the suspended particle generator 101 and the exhaust device 90.

この時、ガス供給装置108を浮遊粒子発生装置101に接続する、配管109に設けられた第2のバルブ110は、閉じられている。また、浮遊粒子発生装置101を成膜室88に接続する配管112に設けられた第3のバルブ114も、閉じられている。浮遊粒子発生装置101の排気終了後、第1のバルブ106は、閉じられる。   At this time, the second valve 110 provided in the pipe 109 that connects the gas supply device 108 to the suspended particle generation device 101 is closed. The third valve 114 provided in the pipe 112 connecting the suspended particle generator 101 to the film forming chamber 88 is also closed. After the exhaust of the suspended particle generator 101 is completed, the first valve 106 is closed.

次に、振動器116によって、浮遊粒子発生容器100全体に振動を印加する。振動が加えられた浮遊粒子発生容器100は、原料粉末102全体を振動させ攪拌する。   Next, vibration is applied to the entire suspended particle generation container 100 by the vibrator 116. The suspended particle generating container 100 to which vibration is applied vibrates and stirs the entire raw material powder 102.

次に、原料粉末102の攪拌を継続したまま、第2のバルブ110を開いて、ガス供給装置108から浮遊粒子発生容器100に圧縮ガス(例えば、Heガス)を導入する。すると、原料粉末102を形成する微粒子が圧縮ガスと混合され、圧縮ガス中を浮遊し始める。このようにして、原料粉末102が、浮遊粒子化される。   Next, the second valve 110 is opened while the stirring of the raw material powder 102 is continued, and a compressed gas (for example, He gas) is introduced from the gas supply device 108 to the suspended particle generation container 100. Then, the fine particles forming the raw material powder 102 are mixed with the compressed gas and start to float in the compressed gas. In this way, the raw material powder 102 is made into suspended particles.

次に、配管112に設けたバルブ114を開いて、この浮遊粒子117を、スリット状のノズル118から成膜室88に配置した基板96に向かって噴射する。   Next, the valve 114 provided in the pipe 112 is opened, and the suspended particles 117 are ejected from the slit-shaped nozzle 118 toward the substrate 96 disposed in the film formation chamber 88.

成膜室は、排気装置90によって減圧されている。このため、浮遊粒子117は、音速程度の高速で基板96に向かって噴出する。ノズル118から噴出した浮遊粒子117は、基板96に衝突し、基板表面に固着する。   The film forming chamber is decompressed by the exhaust device 90. For this reason, the suspended particles 117 are ejected toward the substrate 96 at a speed as high as the speed of sound. The suspended particles 117 ejected from the nozzle 118 collide with the substrate 96 and adhere to the substrate surface.

以上説明したように、ガスデポジション法では、まず、原料粉末102をガスと共に噴射する加速工程が実施される。次に、ガスデポジション法では、噴射された原料粉末に含まれる粒子(浮遊粒子117)を下地(基板96)に衝突させ、上記粒子を下地に固着させる固着工程が実施される。   As described above, in the gas deposition method, first, the acceleration step of injecting the raw material powder 102 together with the gas is performed. Next, in the gas deposition method, a fixing process is performed in which particles (floating particles 117) included in the injected raw material powder collide with the base (substrate 96) and the particles are fixed to the base.

尚、例えば、チタン酸バリウム層とキャピラリ膜のように異なる構造を有する、複数の堆積膜を積層する場合には、まず、排気された成膜室88に成膜中の基板を保持したまま、原料粉末を交換する。次に、既に堆積した堆積膜(例えば、チタン酸バリウム層)の上に、次の堆積膜(例えば、キャピラリ膜)を形成する。   For example, in the case of stacking a plurality of deposited films having different structures such as a barium titanate layer and a capillary film, first, while the substrate being deposited is held in the evacuated deposition chamber 88, Replace raw powder. Next, the next deposited film (for example, capillary film) is formed on the deposited film (for example, barium titanate layer) that has already been deposited.

(1)構 成
図20は、本実施例のキャパシタ122の概要を説明する断面図である。
(1) Configuration FIG. 20 is a cross-sectional view for explaining the outline of the capacitor 122 of this embodiment.

図20に示すように、本キャパシタ122では、下部電極22の上に、第1の絶縁層(キャピラリ膜)56が形成されている。更に、第1の絶縁層56の上に、第2の絶縁層(チタン酸バリウム層)58が形成されている。そして、第2の絶縁層(チタン酸バリウム層)58の上に、上部電極20が形成されている。   As shown in FIG. 20, in the capacitor 122, a first insulating layer (capillary film) 56 is formed on the lower electrode 22. Further, a second insulating layer (barium titanate layer) 58 is formed on the first insulating layer 56. The upper electrode 20 is formed on the second insulating layer (barium titanate layer) 58.

尚、第1の絶縁層56及び第2の絶縁層58の構造は、夫々、実施例1で説明した、第1の絶縁層及び第2の絶縁層の構造と同じである。   The structures of the first insulating layer 56 and the second insulating layer 58 are the same as the structures of the first insulating layer and the second insulating layer described in the first embodiment, respectively.

(2)製造方法
本キャパシタ122の製造方法は、実施例1のキャパシタ40の製造方法と略同じである。但し、アルミニウム箔の上に、第1の絶縁層(キャピラリ膜)56を形成し、その後、第2の絶縁層(チタン酸バリウム層)58を形成する点で、本キャパシタ本体122の製造方法は、実施例1のキャパシタ40の製造方法で異なる。
(2) Manufacturing Method The manufacturing method of the capacitor 122 is substantially the same as the manufacturing method of the capacitor 40 of the first embodiment. However, the manufacturing method of the capacitor main body 122 is that the first insulating layer (capillary film) 56 is formed on the aluminum foil, and then the second insulating layer (barium titanate layer) 58 is formed. The manufacturing method of the capacitor 40 of the first embodiment is different.

本実施例のキャパシタ122も、実施例1のキャパシタと同様、下部電極22及び上部電極20に設けられたリード電極と、キャパシタの本体部分を格納するケース(例えば、セラミックパケージ)を具備している。   Similarly to the capacitor of the first embodiment, the capacitor 122 of this embodiment also includes a lead electrode provided on the lower electrode 22 and the upper electrode 20 and a case (for example, a ceramic package) that stores the main body of the capacitor. .

(3)特 性
本実施例のキャパシタの特性は、表1の第3行目に記載されている(図13参照)。表1に示すように、本キャパシタの特性は、実施例1のキャパシタの特性と同じである。
(3) Characteristics The characteristics of the capacitor of this example are described in the third row of Table 1 (see FIG. 13). As shown in Table 1, the characteristics of this capacitor are the same as the characteristics of the capacitor of Example 1.

すなわち、上部電極側に、第2の絶縁層58(チタン酸バリウム層)を形成しても、容量及び耐圧が共に高いキャパシタを形成することができる。   That is, even if the second insulating layer 58 (barium titanate layer) is formed on the upper electrode side, a capacitor having a high capacity and a high breakdown voltage can be formed.

(1)構 成
図21は、本実施例のキャパシタ124の概要を説明する断面図である。
(1) Configuration FIG. 21 is a cross-sectional view for explaining the outline of the capacitor 124 of this embodiment.

本キャパシタ124の構成は、実施例1のキャパシタ40と略同じである。但し、本キャパシタ124は、第1の絶縁層125(キャピラリ膜)の中に挿入された第3の絶縁層126(以下、チタン酸バリウム薄層と呼ぶ)を具備している。ここで、第3の絶縁層126は、誘電体(例えば、チタン酸バリウム)によって形成され、第2の絶縁層58(チタン酸バリウム層68)より薄い。   The configuration of the capacitor 124 is substantially the same as the capacitor 40 of the first embodiment. However, the capacitor 124 includes a third insulating layer 126 (hereinafter referred to as a thin barium titanate layer) inserted into the first insulating layer 125 (capillary film). Here, the third insulating layer 126 is formed of a dielectric (for example, barium titanate) and is thinner than the second insulating layer 58 (barium titanate layer 68).

図21に示すように、本実施例では、第3の絶縁層126(チタン酸バリウム薄層)は2層設けられている。   As shown in FIG. 21, in this embodiment, two third insulating layers 126 (barium titanate thin layers) are provided.

従って、第1の絶縁層125では、第1のキャピラリ膜128と、第1のチタン酸バリウム薄層130と、第2のキャピラリ膜132と、第2のチタン酸バリウム薄層134と、第3のキャピラリ膜136が、順次積層されている。   Accordingly, in the first insulating layer 125, the first capillary film 128, the first barium titanate thin layer 130, the second capillary film 132, the second barium titanate thin layer 134, and the third The capillary films 136 are sequentially stacked.

ここで、各チタン酸バリウム薄層130,134の厚さは、夫々0.5μmである。一方、各キャピラリ膜128,132,136の厚さは、夫々10μmである。従って、第1の絶縁層125の厚さは、44μmである。   Here, each barium titanate thin layer 130, 134 has a thickness of 0.5 μm. On the other hand, the thickness of each capillary membrane 128, 132, 136 is 10 μm. Therefore, the thickness of the first insulating layer 125 is 44 μm.

尚、チタン酸バリウム薄層(第3の絶縁層126)の層数は、2層に限られない。例えば、チタン酸バリウム薄層(第3の絶縁層126)の層数は、1層であってもよい。或いは、チタン酸バリウム薄層(第3の絶縁層126)の層数は、3層以上であってもよい。   The number of barium titanate thin layers (third insulating layer 126) is not limited to two. For example, the number of barium titanate thin layers (third insulating layer 126) may be one. Alternatively, the number of barium titanate thin layers (third insulating layer 126) may be three or more.

(2)製造方法
本キャパシタ124の製造方法は、実施例1のキャパシタ40の製造方法と略同じである。
(2) Manufacturing Method The manufacturing method of the capacitor 124 is substantially the same as the manufacturing method of the capacitor 40 of the first embodiment.

但し、本キャパシタの製造方法では、第1の絶縁膜(キャピラリ膜)56を形成する工程において、キャピラリ膜の堆積を2度中断して、その間に、第3の絶縁層126(チタン酸バリウム薄層130,134)を、ガスデポジション法によって形成する。尚、原料粉末は、チタン酸バリウム粒子が集合した粉末である。   However, in this capacitor manufacturing method, in the step of forming the first insulating film (capillary film) 56, the deposition of the capillary film is interrupted twice, and the third insulating layer 126 (barium titanate thin film) is interrupted in the meantime. Layers 130, 134) are formed by gas deposition. The raw material powder is a powder in which barium titanate particles are aggregated.

尚、チタン酸バリウム薄層130,134の形成に用いる原料粉末は、粒径0.5μmのチタン酸バリウム粒子が集合した粉末である。また、原料粉末は、誘電体粒子のみによって形成されていることが好ましい。   The raw material powder used for forming the thin barium titanate layers 130 and 134 is a powder in which barium titanate particles having a particle diameter of 0.5 μm are aggregated. The raw material powder is preferably formed only of dielectric particles.

(3)特 性
本キャパシタ124の特性は、表1の第4行目に記載されている(図13参照)。
(3) Characteristics The characteristics of the capacitor 124 are described in the fourth row of Table 1 (see FIG. 13).

本キャパシタ124の容量密度は、実施例1のキャパシタ40と略同じ280μm/cmである。一方、本キャパシタ124の耐圧は、実施例1のキャパシタ40の耐圧20Vより高い、30Vである。 The capacitance density of the capacitor 124 is 280 μm / cm 2 which is substantially the same as that of the capacitor 40 of the first embodiment. On the other hand, the withstand voltage of the capacitor 124 is 30V, which is higher than the withstand voltage 20V of the capacitor 40 of the first embodiment.

すなわち、第1の絶縁層125(キャパシタ膜)に誘電体の薄層(第3の絶縁層126)を挿入すると、容量密度を殆ど減少させずに、キャパシタの耐圧を向上させることができる。   That is, when a thin dielectric layer (third insulating layer 126) is inserted into the first insulating layer 125 (capacitor film), the withstand voltage of the capacitor can be improved without substantially reducing the capacitance density.

(4)構造体
本実施例のキャパシタ124も、実施例1キャパシタ40と同様、アルミニウム箔を基板として形成されている。
(4) Structure The capacitor 124 of the present embodiment is also formed using an aluminum foil as a substrate, similarly to the capacitor 40 of the first embodiment.

従って、実施例1と同じように、第1の絶縁層125と第2の絶縁層58を、このアルミニウム箔から剥離して、キャパシタ製造用の構造体としてもよい。   Therefore, as in the first embodiment, the first insulating layer 125 and the second insulating layer 58 may be peeled off from the aluminum foil to form a capacitor manufacturing structure.

(1)構 成
図22は、本実施例のキャパシタ138の概要を説明する断面図である。
(1) Configuration FIG. 22 is a cross-sectional view for explaining the outline of the capacitor 138 of the present embodiment.

本キャパシタ138の構成は、実施例2のキャパシタ122と略同じである(図20参照)。但し、本キャパシタ138は、第1の絶縁層125(キャピラリ膜)の中に挿入された第3の絶縁層(チタン酸バリウム薄層)126を具備している。ここで、第3の絶縁層126は、誘電体(例えば、チタン酸バリウム)によって形成され、第2の絶縁層58(チタン酸バリウム層68)より薄い。   The configuration of the capacitor 138 is substantially the same as the capacitor 122 of the second embodiment (see FIG. 20). However, the capacitor 138 includes a third insulating layer (barium titanate thin layer) 126 inserted into the first insulating layer 125 (capillary film). Here, the third insulating layer 126 is formed of a dielectric (for example, barium titanate) and is thinner than the second insulating layer 58 (barium titanate layer 68).

尚、本キャパシタ138の構成は、第2の絶縁層58が下部電極22と第1の絶縁層125の間ではなく、上部電極20と第1の絶縁層125の間に配置されている点を除けば、実施例3のキャパシタ124と同じである(図21参照)。   The configuration of the capacitor 138 is that the second insulating layer 58 is not disposed between the lower electrode 22 and the first insulating layer 125 but between the upper electrode 20 and the first insulating layer 125. Except for this, it is the same as the capacitor 124 of the third embodiment (see FIG. 21).

(2)製造方法
本キャパシタ138の製造方法は、実施例2のキャパシタ122の製造方法と略同じである。
(2) Manufacturing Method The manufacturing method of the capacitor 138 is substantially the same as the manufacturing method of the capacitor 122 of the second embodiment.

但し、本キャパシタの製造方法では、第1の絶縁膜125(キャピラリ膜)を形成する工程において、キャピラリ膜の堆積を2度中断して、その間に、第3の絶縁層126(チタン酸バリウム薄層130,134)をガスデポジション法によって形成する。   However, in this capacitor manufacturing method, in the step of forming the first insulating film 125 (capillary film), the deposition of the capillary film is interrupted twice, and the third insulating layer 126 (barium titanate thin film) is interrupted in the meantime. Layers 130, 134) are formed by gas deposition.

尚、チタン酸バリウム薄層130,134の形成に用いる原料粉末は、粒径0.5μmのチタン酸バリウム粒子が集合した粉末である。また、原料粉末は、誘電体粒子のみによって形成されていることが好ましい。   The raw material powder used for forming the thin barium titanate layers 130 and 134 is a powder in which barium titanate particles having a particle diameter of 0.5 μm are aggregated. The raw material powder is preferably formed only of dielectric particles.

(3)特 性
本キャパシタ138の特性は、表1の第5行目に記載されている(図13参照)。
(3) Characteristics The characteristics of the capacitor 138 are described in the fifth row of Table 1 (see FIG. 13).

本キャパシタ138の容量密度は、実施例2のキャパシタ122と略同じ280μm/cmである。一方、本キャパシタ138の耐圧は、実施例2のキャパシタ122の耐圧20Vより高い、30Vである。 The capacitance density of the capacitor 138 is 280 μm / cm 2 which is substantially the same as that of the capacitor 122 of the second embodiment. On the other hand, the withstand voltage of the capacitor 138 is 30 V, which is higher than the withstand voltage 20 V of the capacitor 122 of the second embodiment.

尚、本キャパシタ138の特性は、実施例3のキャパシタ124と特性と同じである。   The characteristics of the capacitor 138 are the same as those of the capacitor 124 of the third embodiment.

本実施例も、実施例3と同様、第1の絶縁層125(キャパシタ膜)に誘電体の薄層を挿入することによって、容量密度を殆ど減少させずに、耐圧を向上させることが可能になることを示している。   In this embodiment, as in the third embodiment, by inserting a thin dielectric layer into the first insulating layer 125 (capacitor film), it is possible to improve the breakdown voltage without substantially reducing the capacitance density. It shows that it becomes.

(1)構 成
図23は、本実施例のキャパシタ140の構成を説明する断面図である。
(1) Configuration FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the capacitor 140 according to this embodiment.

本キャパシタ140は、複数のキャパシタフィルム142,144,146を有している。これらのキャパシタフィルム142,144,146は積層され、両脇が、夫々、金属箔148によって固定されている。   The capacitor 140 has a plurality of capacitor films 142, 144, and 146. These capacitor films 142, 144, and 146 are laminated, and both sides are fixed by metal foils 148, respectively.

更に、複数のキャパシタフィルム142,144,146は、金属箔148によって両脇が固定された状態で、基板150の上に固定されている。基板150の上には、キャパシタフィルム142,144,146を覆うように、外装ケース152が固定されている。   Further, the plurality of capacitor films 142, 144, 146 are fixed on the substrate 150 with both sides fixed by the metal foil 148. An exterior case 152 is fixed on the substrate 150 so as to cover the capacitor films 142, 144, and 146.

ここで、金属箔148は、各キャパシタフィルム142,144,146の基板を形成するアルミニウム箔154の側面に電気的に接続されている。そして、金属箔148は、基板150を貫通するビアホールに設けられた配線158によって、基板150の下面に設けられた第1の端子160に電気的に接続されている。   Here, the metal foil 148 is electrically connected to the side surface of the aluminum foil 154 that forms the substrate of each capacitor film 142, 144, 146. The metal foil 148 is electrically connected to a first terminal 160 provided on the lower surface of the substrate 150 by a wiring 158 provided in a via hole penetrating the substrate 150.

また、後述するように、キャパシタフィルム142,144,146の上面及び下面にはカーボン膜が設けられ、このカーボン膜の上には銀ペーストが塗布されている。更に、最下層のキャパシタフィルム142の下面に設けられたカーボン膜が、基板150の上面に設けられたパッド162に、銀ペースによって接着されている。   Further, as will be described later, a carbon film is provided on the upper and lower surfaces of the capacitor films 142, 144, and 146, and a silver paste is applied on the carbon film. Further, a carbon film provided on the lower surface of the lowermost capacitor film 142 is bonded to a pad 162 provided on the upper surface of the substrate 150 by a silver pace.

更に、パッド162は、基板150を貫通するビアホールに設けられた配線164によって、基板150の下面に設けられた第2の端子166に電気的に接続されている。   Further, the pad 162 is electrically connected to a second terminal 166 provided on the lower surface of the substrate 150 by a wiring 164 provided in a via hole penetrating the substrate 150.

図24は、キャパシタフィルム142,144,146の構成を説明する断面図である。   FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the capacitor films 142, 144, 146.

図24に示すように、キャパシタフィルム142,144,146は、アルミニウム箔154を基板として形成されている。   As shown in FIG. 24, capacitor films 142, 144, and 146 are formed using aluminum foil 154 as a substrate.

アルミニウム箔154の両面には、ガスデポジッション法によって誘電体層42が形成されている。この誘電体層42の上には、ペースト状の導電性高分子168が塗布されている。更に、その上にペースト状のカーボン(カーボン膜170)と銀ペース172が、順次塗布されている。尚、銀ペース172は、上下のキャパシタフィルム142,144,146を、機械的に接着すると同時に、電気的に接続する部材である。また、銀ペース172は、積層された上下のキャパシタフィルムの双方に属する部材である。   Dielectric layers 42 are formed on both surfaces of the aluminum foil 154 by a gas deposition method. On the dielectric layer 42, a paste-like conductive polymer 168 is applied. Further, paste-like carbon (carbon film 170) and silver pace 172 are sequentially applied thereon. The silver pace 172 is a member that mechanically bonds the upper and lower capacitor films 142, 144, and 146 and at the same time electrically connects them. The silver pace 172 is a member belonging to both the upper and lower capacitor films that are stacked.

ここで、アルミニウム箔154は、キャパシタフィルム142,144,146の下部電極176となる。   Here, the aluminum foil 154 becomes the lower electrode 176 of the capacitor films 142, 144, 146.

一方、誘電体層42の上に形成された、導電性高分子168、カーボン膜170、及び銀ペース172は上部電極174を形成し、リード線(図示せず)により接続されて電気的に一体化されている。   On the other hand, the conductive polymer 168, the carbon film 170, and the silver pace 172 formed on the dielectric layer 42 form an upper electrode 174, and are connected by a lead wire (not shown) to be electrically integrated. It has become.

ここで、上下に隣接するキャパシタフィルムのカーボン膜170は、銀ペースト172によって電気的に接続されている。従って、各キャパシタフィルム142,144,146の上部電極174は、全て電気的に接続されて一体化している。   Here, the carbon film 170 of the capacitor film adjacent to the upper and lower sides is electrically connected by the silver paste 172. Therefore, the upper electrodes 174 of the capacitor films 142, 144, and 146 are all electrically connected and integrated.

また、キャパシタフィルム142,144,146の下部電極176も、全て金属箔148によって、電気的に接続されて一体化している。   Also, the lower electrodes 176 of the capacitor films 142, 144, and 146 are all electrically connected and integrated by the metal foil 148.

そして、図23を参照して説明した構造から明らかなように、電気的に一体化した、キャパシタフィルム142,144,146下部電極176は、第1の端子160に電気的に接続されている。更に、電気的に一体化した、キャパシタフィルム142,144,146の上部電極174は、第2の端子166に電気的に接続されている。   As is clear from the structure described with reference to FIG. 23, the capacitor films 142, 144, and 146 lower electrodes 176 that are electrically integrated are electrically connected to the first terminal 160. Furthermore, the upper electrodes 174 of the capacitor films 142, 144, and 146 that are electrically integrated are electrically connected to the second terminal 166.

ここで、誘電体層42の構成は、図10を参照して説明した、実施例1の誘電体層42の構成と同じである。従って、誘電体層42の構成及び製造方法の説明は、省略する。   Here, the configuration of the dielectric layer 42 is the same as the configuration of the dielectric layer 42 of Example 1 described with reference to FIG. Therefore, the description of the configuration and manufacturing method of the dielectric layer 42 is omitted.

(2)特 性
本キャパシタ140の特性は、表2の第2行目に、記載されている(図13参照)。尚、容量密度は、誘電体層一層当たりに換算されている。
(2) Characteristics The characteristics of the capacitor 140 are described in the second row of Table 2 (see FIG. 13). The capacity density is converted per dielectric layer.

図23に示すように、本キャパシタ140では、複数のキャパシタフィルム142,144,146が並列に接続されている。ここで、キャパシタフィルムは、アルミニウム箔の両面に誘電体層が形成された構造体を有している。このような構造は、誘電体層が両面に形成されたアルミニウム箔を巻回した電解キャパシタに類似している。そこで、このような構造を、電解キャパシタ仕様と呼ぶこととする。   As shown in FIG. 23, in this capacitor 140, a plurality of capacitor films 142, 144, 146 are connected in parallel. Here, the capacitor film has a structure in which a dielectric layer is formed on both surfaces of an aluminum foil. Such a structure is similar to an electrolytic capacitor in which an aluminum foil having a dielectric layer formed on both sides is wound. Therefore, such a structure is referred to as an electrolytic capacitor specification.

本キャパシタ140の特性は、実施例1のキャパシタの特性と同じである(表1参照)。   The characteristics of the capacitor 140 are the same as the characteristics of the capacitor of Example 1 (see Table 1).

上述したように、本キャパシタ140の誘電体層と実施例1のキャパシタの誘電体層は、同じ構成を有している。このため、両キャパシタの特性が、同じになる。   As described above, the dielectric layer of the capacitor 140 and the dielectric layer of the capacitor of Example 1 have the same configuration. For this reason, the characteristics of both capacitors are the same.

本実施例のキャパシタの構成は、実施例5のキャパシタと略同じである。   The configuration of the capacitor of this example is substantially the same as that of the fifth example.

但し、本キャパシタの誘電体層の構成は、図20を参照して説明した実施例2の誘電体層の構成と同じである。すなわち、チタン酸バリウム層(第2の絶縁層58)が、上部電極20とキャパシタ膜(第1の絶縁層56)の間に設けられている。   However, the configuration of the dielectric layer of this capacitor is the same as the configuration of the dielectric layer of Example 2 described with reference to FIG. That is, the barium titanate layer (second insulating layer 58) is provided between the upper electrode 20 and the capacitor film (first insulating layer 56).

従って、本キャパシタの特性は、実施例2のキャパシタの特性と同じである(表2の第3行目参照)。   Therefore, the characteristics of this capacitor are the same as the characteristics of the capacitor of Example 2 (see the third row of Table 2).

本実施例のキャパシタの構成は、実施例5のキャパシタと略同じである。   The configuration of the capacitor of this example is substantially the same as that of the fifth example.

但し、本キャパシタの誘電体層の構成は、図21を参照して説明した実施例3の誘電体層の構成と同じである。すなわち、チタン酸バリウム層68(第2の絶縁層58)が、下部電極22とキャパシタ膜(第1の絶縁層125)の間に設けられている。更に、チタン酸バリウム薄層(第3の絶縁層126)が、キャパシタ膜(第1の絶縁層125)の中に挿入されている。   However, the configuration of the dielectric layer of this capacitor is the same as the configuration of the dielectric layer of Example 3 described with reference to FIG. That is, the barium titanate layer 68 (second insulating layer 58) is provided between the lower electrode 22 and the capacitor film (first insulating layer 125). Furthermore, a thin barium titanate layer (third insulating layer 126) is inserted into the capacitor film (first insulating layer 125).

本キャパシタの特性は、表2の第4行目に記載されている。一方、化成酸化アルミニウム膜を誘電体層とする電解キャパシタの特性が、表3の第5行目に記載されている。   The characteristics of this capacitor are described in the fourth row of Table 2. On the other hand, the characteristics of an electrolytic capacitor using a chemical conversion aluminum oxide film as a dielectric layer are described in the fifth row of Table 3.

両キャパシタの特性を比較すれば明らかなように、本キャパシタの耐圧(30V)は、電解キャパシタの耐圧(5V)より格段に高い。また、本キャパシタの容量密度(280μF/cm)も、電解キャパシタの容量密度(200μF/cm)より高くなっている。 As is clear from the comparison of the characteristics of both capacitors, the withstand voltage (30 V) of this capacitor is much higher than the withstand voltage (5 V) of the electrolytic capacitor. The capacitance density of the capacitor (280μF / cm 2) is also higher than the capacity density of the electrolytic capacitor (200μF / cm 2).

なお、本キャパシタの特性は、同じ構成の誘電体層を備えた、実施例3のキャパシタの特性と同じである(表1の第4行目参照)。   The characteristics of this capacitor are the same as those of the capacitor of Example 3 having the same configuration of dielectric layers (see the fourth row of Table 1).

本実施例のキャパシタの構成は、実施例5のキャパシタと略同じである。   The configuration of the capacitor of this example is substantially the same as that of the fifth example.

但し、本キャパシタの誘電体層の構成は、図22を参照して説明した実施例3の誘電体層の構成と同じである。すなわち、チタン酸バリウム層68(第2の絶縁層58)が、上部電極20とキャパシタ膜(第1の絶縁層125)の間に設けられている。更に、チタン酸バリウム薄層(第3の絶縁層126)が、キャパシタ膜(第1の絶縁層125)の中に挿入されている。   However, the configuration of the dielectric layer of this capacitor is the same as the configuration of the dielectric layer of Example 3 described with reference to FIG. That is, the barium titanate layer 68 (second insulating layer 58) is provided between the upper electrode 20 and the capacitor film (first insulating layer 125). Furthermore, a thin barium titanate layer (third insulating layer 126) is inserted into the capacitor film (first insulating layer 125).

本キャパシタの特性は、表2の第5行目に記載されている。一方、化成酸化アルミニウム膜を誘電体層とする電解キャパシタの特性が、表3の第5行目に記載されている。   The characteristics of this capacitor are described in the fifth row of Table 2. On the other hand, the characteristics of an electrolytic capacitor using a chemical conversion aluminum oxide film as a dielectric layer are described in the fifth row of Table 3.

両キャパシタの特性を比較すれば明らかなように、本キャパシタの耐圧(30V)は、電解キャパシタの耐圧(5V)より格段に高い。また、本キャパシタの容量密度(280μF/cm)も、電解キャパシタの容量密度(200μF/cm)より高くなっている。 As is clear from the comparison of the characteristics of both capacitors, the withstand voltage (30 V) of this capacitor is much higher than the withstand voltage (5 V) of the electrolytic capacitor. The capacitance density of the capacitor (280μF / cm 2) is also higher than the capacity density of the electrolytic capacitor (200μF / cm 2).

なお、本キャパシタの特性は、同じ構成の誘電体層を備えた、実施例5のキャパシタの特性と同じである(表1の第5行目参照)。   The characteristics of this capacitor are the same as the characteristics of the capacitor of Example 5 including the dielectric layers having the same configuration (see the fifth row of Table 1).

(比較例1)
本比較例のキャパシタの構成は、図10を参照して説明した実施例1のキャパシタと略同じである。但し、本キャパシタの誘電体層は、第2の絶縁層58(チタン酸バリウム層68)を具備していない。
(Comparative Example 1)
The configuration of the capacitor of this comparative example is substantially the same as the capacitor of Example 1 described with reference to FIG. However, the dielectric layer of the capacitor does not include the second insulating layer 58 (barium titanate layer 68).

すなわち、本比較例の誘電体層は、表面酸化処理の施されたアルミニウム粒子にチタン酸バリウム粒子を5vol%(体積比)添加した混合粉末を原料粉末として、ガスデポジッション法で形成された絶縁層(キャピラリ膜)だけで形成されている。   That is, the dielectric layer of this comparative example is an insulating material formed by a gas deposition method using a mixed powder obtained by adding 5 vol% (volume ratio) of barium titanate particles to aluminum particles subjected to surface oxidation treatment. It is formed only by a layer (capillary membrane).

本キャパシタの特性は、表3の第2行目に記載されている。   The characteristics of this capacitor are described in the second row of Table 3.

表3に表すように、本キャパシタの耐圧は、3Vである。この耐圧は、第2の絶縁層58(チタン酸バリウム層68)を有する上記各実施例のキャパシタの耐圧より、著しく低い。   As shown in Table 3, the withstand voltage of this capacitor is 3V. This withstand voltage is remarkably lower than the withstand voltage of the capacitors of the above embodiments having the second insulating layer 58 (barium titanate layer 68).

(比較例2)
本比較例のキャパシタの構成は、図10を参照して説明した実施例1のキャパシタと略同じである。但し、本キャパシタの誘電体層は、第1の絶縁層125(キャピラリ膜)と上部電極20の間及び第1の絶縁層56(キャピラリ膜)と下部電極22の間の双方に、チタン酸バリウム層68が形成されている。
(Comparative Example 2)
The configuration of the capacitor of this comparative example is substantially the same as the capacitor of Example 1 described with reference to FIG. However, the dielectric layer of the capacitor is composed of barium titanate between the first insulating layer 125 (capillary film) and the upper electrode 20 and between the first insulating layer 56 (capillary film) and the lower electrode 22. A layer 68 is formed.

本キャパシタの特性は、表3の第3行目に記載されている。   The characteristics of this capacitor are described in the third row of Table 3.

表3に表すように、本キャパシタの容量密度は、200μF/cmである。この耐圧は、チタン酸バリウム層(第2の絶縁層58)を一層だけ有する上記各実施例のキャパシタの容量密度より低い。 As shown in Table 3, the capacitance density of this capacitor is 200 μF / cm 2 . This breakdown voltage is lower than the capacitance density of the capacitor of each of the above embodiments having only one barium titanate layer (second insulating layer 58).

(変形例)
以上の例では、誘電体層は、アルミニウム箔の上に成膜されている。しかし、銅箔が貼付されたプリント基板の上や樹脂ビルドアップ基板内部に、ガスデポジッション法によって誘電体層を成膜して、キャパシタを形成してもよい。
(Modification)
In the above example, the dielectric layer is formed on the aluminum foil. However, a capacitor may be formed by depositing a dielectric layer by a gas deposition method on a printed board to which a copper foil is attached or inside a resin build-up board.

また、以上の例では、成膜後の誘電体層には、特段の処理は施されない。しかし、成膜後の誘電体層にレーザ照射(例えば、出力10WのCOレーザもしくはYVO4レーザの照射)を施してもよい。このようなレーザ照射を施すと誘電体層が緻密化し、容量が更に向上する。 In the above example, no special treatment is applied to the dielectric layer after film formation. However, laser irradiation (for example, irradiation with a CO 2 laser or YVO 4 laser with an output of 10 W) may be applied to the dielectric layer after film formation. When such laser irradiation is performed, the dielectric layer becomes dense and the capacity is further improved.

また、成膜後の誘電体層に、アジピン酸アンモン水溶液中で直流電圧を印加して、15分間の化成処理を施してもよい。このようにすると、誘電体層の表面全体に化成膜が形成されるので、耐圧が更に向上する。尚、化成処理に用いられる電圧及び処理時間は、例えば、15V及び15分である。   Further, the formed dielectric layer may be subjected to a chemical conversion treatment for 15 minutes by applying a DC voltage in an aqueous solution of ammonium adipate. In this way, a chemical film is formed on the entire surface of the dielectric layer, so that the breakdown voltage is further improved. The voltage and processing time used for the chemical conversion treatment are, for example, 15 V and 15 minutes.

また、上記各実施例では、キャピラリ膜の表面に直接、上部電極又は下部電極が形成されている。しかし、キャピラリ膜の表面を研磨してから、上部電極又は下部電極を形成してもよい。このようにすると、キャパシタの容量が大きくなる。   In each of the above embodiments, the upper electrode or the lower electrode is formed directly on the surface of the capillary membrane. However, the upper electrode or the lower electrode may be formed after the surface of the capillary film is polished. This increases the capacitance of the capacitor.

また、以上の例では、原料粉末に含まれる導電性粒子は、アルミニウム粒子である。しかし、導電性粒子としては、チタン、タンタル、ジルコニウム、シリコン、及びマグネシウム等の弁金属の粒子であってもよい。更に、原料粉末に含まれる導電性粒子は、これらの弁金属をその成分とする合金製の粒子であってもよい。   Moreover, in the above example, the electroconductive particle contained in raw material powder is an aluminum particle. However, the conductive particles may be particles of valve metal such as titanium, tantalum, zirconium, silicon, and magnesium. Further, the conductive particles contained in the raw material powder may be particles made of an alloy containing these valve metals as components.

更に、これら導電体粒子を覆う誘電体としては、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、二酸化珪素、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化タンタル、酸化マグネシウム等の種々の誘電体を、用いてもよい。また、 弁金属をベースとした誘電体層でなく、 チタン酸バリウム、 チタン酸ストロンチウムなどのチタン酸系複合酸化物やジルコン酸酸化物または、 それらの固溶体など、 各種ペロブスカイト構造酸化物やビスマス層状構造酸化物、 タングステンブロンズ構造酸化物などの高誘電率材料の皮膜を用いてもよい。導体粒子の表面が自然酸化膜で覆われている場合には、自然酸化膜とこれら誘電体によって形成される2層構造の誘電体膜で、導電体粒子が覆われる。   Further, as the dielectric covering these conductor particles, various dielectrics such as tantalum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, silicon dioxide, silicon nitride, aluminum nitride, tantalum nitride, and magnesium oxide may be used. Good. In addition to dielectric layers based on valve metals, various perovskite structure oxides and bismuth layered structures such as barium titanate, strontium titanate and other titanate complex oxides, zirconate oxides, or solid solutions thereof. A film of a high dielectric constant material such as an oxide or a tungsten bronze structure oxide may be used. When the surface of the conductor particles is covered with a natural oxide film, the conductor particles are covered with a two-layered dielectric film formed by the natural oxide film and these dielectrics.

また、誘電体で覆われた導電体粒子と混合されて原料粉末となる誘電体粒子としても、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、二酸化珪素、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化タンタル、酸化マグネシウム等の種々の誘電体を、用いてもよい。また、 弁金属をベースとした誘電体層でなく、 チタン酸バリウム、 チタン酸ストロンチウムなどのチタン酸系複合酸化物やジルコン酸酸化物または、 それらの固溶体など、 各種ペロブスカイト構造酸化物やビスマス層状構造酸化物、 タングステンブロンズ構造酸化物などの高誘電率材料の皮膜を用いてもよい。   In addition, as dielectric particles that are mixed with conductive particles covered with a dielectric material to form a raw material powder, various dielectric materials such as zirconium oxide, hafnium oxide, silicon dioxide, silicon nitride, aluminum nitride, tantalum nitride, and magnesium oxide can be used. The body may be used. In addition to dielectric layers based on valve metals, various perovskite structure oxides and bismuth layered structures such as barium titanate, strontium titanate and other titanate complex oxides, zirconate oxides, or solid solutions thereof. A film of a high dielectric constant material such as an oxide or a tungsten bronze structure oxide may be used.

これらの被覆は、 各種酸化物のゾルゲル液、 アルコキシド液を混合し、 粉末表面に噴霧法などのアトマイズ法もしくは下方からガスを供給し、 対流を起こす方法などを用いて粉末表面に液をコーティング・乾燥し、 その後、 熱処理を行い、 固化して形成するような液を用いてコーティングする方法、 スパッタやレーザアブレーションなどによる気相法などを用いることができる。   These coatings are made by mixing sol-gel liquids and alkoxide liquids of various oxides, and coating the liquid surface with the atomizing method such as spraying or supplying gas from below to cause convection. A method of coating using a liquid that is dried and then heat-treated and solidified to form, or a vapor phase method such as sputtering or laser ablation can be used.

尚、これら誘電体粒子の比誘電率は、上記導体粒子の酸化物の比誘電率より高いことが好ましい。例えば、上記誘電体粒子は、比誘電率が8以上の誘電体で形成されていることが好ましい。   In addition, it is preferable that the dielectric constant of these dielectric particles is higher than the dielectric constant of the oxide of the conductor particles. For example, the dielectric particles are preferably formed of a dielectric having a relative dielectric constant of 8 or more.

また、上記誘電体粒子の平均粒径は、上記導体粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。例えば、上記誘電体粒子の平均粒径は1μm以下であることが好ましい。   The average particle size of the dielectric particles is preferably smaller than the average particle size of the conductor particles. For example, the average particle diameter of the dielectric particles is preferably 1 μm or less.

また、 キャピラリー膜の上下層いずれか、 もしくは両方に形成するチタン酸バリウム層についても、 チタン酸バリウムだけではなく、 チタン酸バリウム、 チタン酸ストロンチウムなどのチタン酸系複合酸化物やジルコン酸酸化物または、 それらの固溶体など、 各種ペロブスカイト構造酸化物やビスマス層状構造酸化物、 タングステンブロンズ構造酸化物などの高誘電率材料の皮膜を用いてもよい。   In addition, regarding the barium titanate layer formed on either or both of the upper and lower layers of the capillary film, not only barium titanate but also titanate-based complex oxides such as barium titanate and strontium titanate, zirconate oxide or Films of high dielectric constant materials such as various perovskite structure oxides, bismuth layered structure oxides, tungsten bronze structure oxides such as solid solutions thereof may be used.

また、 キャピラリー膜上下の膜形成製法は、 ガスデポジションに限定することはなく、 スパッタ、 レーザアブレーション、 蒸着、 スクリーン印刷、 ゾルゲル液コート、 アルコキシド液コート、 溶射など絶縁性膜を形成する手法を適用することができる。   In addition, the film formation method above and below the capillary film is not limited to gas deposition, but a method of forming an insulating film such as sputtering, laser ablation, vapor deposition, screen printing, sol-gel liquid coating, alkoxide liquid coating, or thermal spraying is applied. can do.

また、 構造に関しては、 基板上に誘電体膜(キャピラリー層+誘電体層)/金属膜を交互に形成するセラミック多層コンデンサと同じ構造の形成も可能である。なお、 形成する金属膜は、 スパッタ法、 蒸着法、 スクリーン印刷法、 ガスデポジション法などで形成する。   As for the structure, it is possible to form the same structure as a ceramic multilayer capacitor in which a dielectric film (capillary layer + dielectric layer) / metal film is alternately formed on a substrate. The metal film to be formed is formed by sputtering, vapor deposition, screen printing, gas deposition, or the like.

2・・・粒子 4・・・導体粒子 6・・・誘電体
8・・・Al粒子 10・・・酸化アルミニウム
12・・・チタン酸バリウム粒子
14・・・誘電体膜(キャピラリ) 16・・・(キャパシタの)誘電体層
18・・・キャパシタ 20・・・上部電極
22・・・下部電極 24・・・酸化アルミニウム被膜
26・・・チタン酸バリウム連続膜
28・・・リーク電流 30・・・耐圧
32・・・電流パス 34・・・絶縁層
36・・・堆積膜(キャピラリ膜)
38・・・(本発明者が検討した)キャパシタ
40・・・実施例1のキャパシタ
42・・・誘電体層 44・・・実施例1のキャパシタ本体
46・・・第1のリード電極 48・・・第2のリード電極
50・・・ケース
54・・・導体粒子 56・・・第1の絶縁層
58・・・第2の絶縁層 60,62・・・第1の絶縁層の主面
63,64・・・第2の絶縁層の主面 66・・・アルミニウム箔
68・・・チタン酸バリウム層 70・・・キャピラリ膜
74,78・・・チタン酸バリウム層に対応する等価回路
76・・・キャピラリ膜に対応する等価回路
80・・・微小抵抗 82・・・微小キャパシタ
84・・・(チタン酸バリウム層の等価回路を形成する)キャパシタ
86・・・ガスデポジション装置 88・・・成膜室
90・・・排気装置 92・・・ブースターポンプ
94・・・真空ポンプ 96・・・基板
98・・・基板ホルダ 100・・・浮遊粒子発生容器
101・・・浮遊粒子発生装置
102・・・原料粉末 104・・・配管
106・・・第1のバルブ 108・・・ガス供給装置
109・・・配管
110・・・第2のバルブ 112・・・配管
114・・・第3のバルブ 116・・・振動器
117・・・浮遊粒子
118・・・ノズル 120・・・構造体
122・・・本実施例2のキャパシタ
124・・・本実施例3のキャパシタ
125・・・第1の絶縁層
126・・・第3の絶縁層 128・・・第1のキャピラリ膜
130・・・第1のチタン酸バリウム薄層
132・・・第2のキャピラリ膜 134・・・第2のチタン酸バリウム薄層
136・・・第3のキャピラリ膜 138・・・実施例4のキャパシタ
140・・・実施例5のキャパシタ
142,144,146・・・キャパシタフィルム
148・・・金属箔 150・・・基板 152・・・外装ケース
154・・・アルミニウム箔 158・・・配線
160・・・第1の端子 162・・・パッド
164・・・配線 166・・・第2の端子
168・・・導電性高分子 170・・・カーボン
172・・・銀ペースト 174・・・上部電極
176・・・下部電極
2 ... Particles 4 ... Conductor particles 6 ... Dielectric 8 ... Al particles 10 ... Aluminum oxide 12 ... Barium titanate particles 14 ... Dielectric film (capillary) 16 ... Dielectric layer 18 (capacitor) 20 capacitor 20 upper electrode 22 lower electrode 24 aluminum oxide film 26 barium titanate continuous film 28 leak current 30 -Withstand voltage 32 ... current path 34 ... insulating layer 36 ... deposited film (capillary film)
38 ... (considered by the present inventor) Capacitor 40 ... Capacitor 42 of Example 1 ... Dielectric layer 44 ... Capacitor body 46 of Example 1 ... First lead electrode 48 ..Second lead electrode 50 ... Case 54 ... Conductive particles 56 ... First insulating layer 58 ... Second insulating layer 60,62 ... Main surface of the first insulating layer 63, 64 ... main surface of second insulating layer 66 ... aluminum foil 68 ... barium titanate layer 70 ... capillary film 74, 78 ... equivalent circuit 76 corresponding to barium titanate layer ... Equivalent circuit 80 corresponding to capillary membrane ... Small resistor 82 ... Small capacitor 84 ... Capacitor 86 (forming an equivalent circuit of a barium titanate layer) ... Gas deposition apparatus 88 ..・ Deposition chamber 90 ... Exhaust device 92 ... Booster pump 94 ... Vacuum pump 96 ... Substrate 98 ... Substrate holder 100 ... Floating particle generator 101 ... Floating particle generator 102 ... Raw material powder 104 ... Pipe 106 ... 1st valve 108 ... gas supply device 109 ... piping 110 ... 2nd valve 112 ... piping 114 ... 3rd valve 116 ... vibrator 117 ... suspended particle 118 ... Nozzle 120 ... Structure 122 ... Capacitor 124 of the second embodiment ... Capacitor 125 of the third embodiment ... First insulating layer 126 ... Third insulating layer 128 First capillary film 130 ... first barium titanate thin layer 132 ... second capillary film 134 ... second barium titanate thin layer 136 ... third capillary film 138 ... Capacitor 140 of Example 4 ... Capacitors 142, 144, 146 of Example 5 ... Capacitor film 148 ... Metal foil 150 ... Substrate 152 ... Exterior case 154 ... Aluminum foil 158 ... -Wiring 160 ... 1st terminal 162 ... Pad 164 ... Wiring 166 ... 2nd terminal 168 ... Conductive polymer 170 ... Carbon 172 ... Silver paste 174 ... . Upper electrode 176 ... lower electrode

Claims (7)

第1の誘電体膜によって表面全体が覆われた複数の第1の導体粒子を含み、前記複数の第1の導体粒子が前記第1の誘電体膜によって互いに隔離された第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層が有する第1の主面に接している第1の電極と、
誘電体によって形成され、前記第1の絶縁層が有する第2の主面に接する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層に接する第2の電極と、
誘電体によって形成され、前記第1の絶縁層の中に挿入された第3の絶縁層とを具備する
キャパシタ。
A first insulating layer including a plurality of first conductive particles whose entire surface is covered with a first dielectric film, wherein the plurality of first conductive particles are separated from each other by the first dielectric film; ,
A first electrode in contact with a first main surface of the first insulating layer;
A second insulating layer formed of a dielectric and in contact with a second main surface of the first insulating layer;
A second electrode in contact with the second insulating layer ;
A capacitor comprising a third insulating layer formed of a dielectric and inserted into the first insulating layer .
請求項1に記載のキャパシタにおいて、
前記第3の絶縁層は、前記第2の絶縁層より薄いことを、
特徴とするキャパシタ。
The capacitor of claim 1,
The third insulating layer is thinner than the second insulating layer.
Features a capacitor.
第1の誘電体膜によって表面全体が覆われた複数の第1の導体粒子を含み、前記複数の第1の導体粒子が前記第1の誘電体膜によって互いに隔離され、且つ露出した第1の主面を有する第1の絶縁層と、
誘電体によって形成され、前記第1の絶縁層が有する第2の主面に接する第3の主面を有し、且つ露出した第4の主面を有する第2の絶縁層と、
誘電体によって形成され、前記第1の絶縁層の中に挿入された第3の絶縁層とを具備する
構造体。
A plurality of first conductor particles whose entire surface is covered with a first dielectric film, wherein the plurality of first conductor particles are isolated from each other by the first dielectric film and exposed; A first insulating layer having a main surface;
A second insulating layer formed of a dielectric material, having a third main surface in contact with the second main surface of the first insulating layer, and having an exposed fourth main surface;
A structure including a third insulating layer formed of a dielectric and inserted into the first insulating layer .
請求項3に記載の構造体において、
前記第3の絶縁層は、前記第2の絶縁層より薄いことを
特徴とする構造体。
The structure according to claim 3,
The structure according to claim 3, wherein the third insulating layer is thinner than the second insulating layer .
第1の誘電体膜によって表面全体が覆われた複数の第1の導体粒子を含み、前記複数の第1の導体粒子が前記第1の誘電体膜によって互いに隔離された第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層が有する第1の主面に接している第1の電極と、
誘電体によって形成され、前記第1の絶縁層が有する第2の主面に接する第2の絶縁層と、
前記第2の絶縁層に接する第2の電極と、
誘電体によって形成され、前記第1の絶縁層の中に挿入された第3の絶縁層とを具備するキャパシタの製造方法であって、
原料粉末をガスと共に噴射する加速工程と、噴射された前記原料粉末に含まれる粒子を下地に衝突させる固着工程とを具備する成膜方法を用い、第2の誘電体膜によって表面が覆われた第2の導体粒子を前記粒子とする前記原料粉末によって、前記第1の絶縁層を形成し、
前記成膜方法を用い、第1の誘電体粒子を前記粒子とする前記原料粉末によって、前記第2の絶縁層を形成し、
前記成膜方法を用い、第2の誘電体粒子を前記粒子とする前記原料粉末によって、前記第3の絶縁層を形成する
ャパシタの製造方法。
A first insulating layer including a plurality of first conductive particles whose entire surface is covered with a first dielectric film, wherein the plurality of first conductive particles are separated from each other by the first dielectric film; ,
A first electrode in contact with a first main surface of the first insulating layer;
A second insulating layer formed of a dielectric and in contact with a second main surface of the first insulating layer;
A second electrode in contact with the second insulating layer ;
A method of manufacturing a capacitor comprising a third insulating layer formed of a dielectric and inserted into the first insulating layer ,
The surface was covered with a second dielectric film using a film forming method comprising an acceleration step of injecting raw material powder together with gas and a fixing step of causing particles contained in the injected raw material powder to collide with a base. The first insulating layer is formed by the raw material powder having the second conductor particles as the particles,
Using the film forming method, the second insulating layer is formed by the raw material powder having the first dielectric particles as the particles ,
Using the film forming method, the third insulating layer is formed from the raw material powder using the second dielectric particles as the particles.
Method of manufacturing a key Yapashita.
請求項5に記載のキャパシタにおいて、
前記第3の絶縁層は、前記第2の絶縁層より薄いことを
特徴とするキャパシタの製造方法。
The capacitor according to claim 5, wherein
The method of manufacturing a capacitor, wherein the third insulating layer is thinner than the second insulating layer .
請求項5に記載のキャパシタの製造方法において、
前記第1の絶縁層の形成に用いられる前記原料粉末が、第3の誘電体粒子を含むことを、
特徴とするキャパシタの製造方法。
In the manufacturing method of the capacitor according to claim 5,
The raw material powder used for forming the first insulating layer contains third dielectric particles;
A feature of the capacitor manufacturing method.
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