特開 2024-140639 コンデンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140639

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】コンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/042 20060101AFI20241003BHJP

   H01G 9/045 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H01G9/042 500

H01G9/045

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051880

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002745

【氏名又は名称】弁理士法人河崎特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大野 航太朗

(72)【発明者】

【氏名】中村 嘉孝

(72)【発明者】

【氏名】石本 仁

(57)【要約】

【課題】ＥＳＲを低減することが可能なコンデンサを提供する。
【解決手段】開示されるコンデンサは、第１電極１１１と、第１電極１１１の表面に形成された誘電体層１１２と、誘電体層１１２上に配置された導電層１２０と、導電層１２０上に配置された第２電極１３１とを含む。導電層１２０の表層１２０ａは、無機材料からなる結晶粒で構成された結晶層である。当該結晶粒は、柱状結晶を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンデンサであって、
第１電極と、
前記第１電極の表面に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に配置された導電層と、
前記導電層上に配置された第２電極とを含み、
前記導電層の表層は、無機材料からなる結晶粒で構成された結晶層であり、
前記結晶粒は柱状結晶を含む、コンデンサ。

【請求項2】

前記結晶層の断面であって前記導電層の厚さ方向Ｄｔに平行な断面において、ｃ軸の方向と前記厚さ方向Ｄｔとがなす角度αが６０°未満である前記結晶粒の面積が前記結晶層の面積に占める割合は、８０％以上である、請求項１に記載のコンデンサ。

【請求項3】

前記導電層は、金属酸化物を含む無機材料からなり、
前記結晶層は前記金属酸化物からなる、請求項１または２に記載のコンデンサ。

【請求項4】

前記金属酸化物は、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＣｕＩｎＯ_２、およびＣｕＣｒＯ_２からなる群より選択される少なくとも１種を主成分とする導電性金属酸化物である、請求項３に記載のコンデンサ。

【請求項5】

前記導電性金属酸化物は、導電性を向上させるための添加元素を含む、請求項４に記載のコンデンサ。

【請求項6】

前記第１電極は陽極であり、前記第２電極は陰極である、請求項１または２に記載のコンデンサ。

【請求項7】

前記第１電極は、アルミニウム箔またはタンタル焼結体である、請求項１または２に記載のコンデンサ。

【請求項8】

前記第１電極は、表層に多孔質部を有し、
前記誘電体層は、前記多孔質部の表面に形成されており、
前記多孔質部の空隙内には前記導電層の一部が配置されている、請求項１または２に記載のコンデンサ。

【請求項9】

前記導電層は、前記誘電体層と接触している第１導電層と、前記第２電極と接触している第２導電層とを含み、
前記第２導電層は、前記結晶層を有し、且つ、前記第１導電層の組成とは異なる組成を有する、請求項１または２に記載のコンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、様々なコンデンサが提案されている。特許文献１（特開２０１７－１０３４１２号公報）の請求項１には、「陽極体と、前記陽極体の表面に配置された誘電体層と、前記誘電体層の表面に配置され、１（Ｓ／ｃｍ）以上の導電率を有する酸化亜鉛を用いて構成された固体電解質層と、を備える、固体電解コンデンサ」が記載されている。

【0003】

特許文献２（特開２０２０－３５８９０号公報）の請求項１には、「弁金属からなる陽極体と、前記陽極体の表面に形成された誘電体層と、前記誘電体層の上に形成された半導体層と、前記半導体層の上に形成された陰極層と、を備え、前記半導体層は、ｐ型無機半導体を用いて構成されている、固体電解コンデンサ」が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１０３４１２号公報

【特許文献2】特開２０２０－３５８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

導電性高分子を用いて形成された固体電解質層の代わりに、無機物層を用いることによって、コンデンサの耐熱性を向上させることが可能である。一方、コンデンサでは、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の低減が求められている。本開示の目的の１つは、ＥＳＲを低減することが可能なコンデンサを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面は、コンデンサに関する。当該コンデンサは、第１電極と、前記第１電極の表面に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に配置された導電層と、前記導電層上に配置された第２電極とを含み、前記導電層の表層は、無機材料からなる結晶粒で構成された結晶層であり、前記結晶粒は柱状結晶を含む。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、ＥＳＲを低減することが可能なコンデンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る一例のコンデンサの一部を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、実験１で作製した一例の酸化亜鉛層を電子線後方散乱回折法で分析した結果を示す。

【図3】図３は、実験１で作製した他の一例の酸化亜鉛層を電子線後方散乱回折法で分析した結果を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下では、本開示に係る実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示に係る発明を実施できる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。この明細書において、「数値Ａ～数値Ｂ」という記載は、数値Ａおよび数値Ｂを含み、「数値Ａ以上で数値Ｂ以下」と読み替えることが可能である。以下の説明において、特定の物性や条件などに関する数値の下限と上限とを例示した場合、下限が上限以上とならない限り、例示した下限のいずれかと例示した上限のいずれかとを任意に組み合わせることができる。

【0010】

（コンデンサ）
本実施形態に係るコンデンサを、以下では、「コンデンサ（Ｃ）」と称する場合がある。コンデンサ（Ｃ）は、第１電極と、前記第１電極の表面に形成された誘電体層と、誘電体層上に配置された導電層と、導電層上に配置された第２電極とを含む。導電層の表層は、無機材料からなる結晶粒で構成された結晶層である。当該結晶粒は、柱状結晶を含む。

【0011】

導電層は、無機材料で形成できる。そのため、導電層を無機物層と読み替えることが可能である。コンデンサ（Ｃ）の導電層の好ましい一例は、有機材料（例えば導電性高分子）を含まない。導電層を無機材料で形成することによって、耐熱性が高いコンデンサ（Ｃ）が得られる。また、導電層が柱状結晶を含むことによって、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が低いコンデンサが得られる。なお、柱状結晶とは、一方向に延びて柱状となっている結晶を意味し、円柱状でなくてもよい。

【0012】

上記結晶層の断面であって導電層の厚さ方向Ｄｔに平行な断面において、ｃ軸の方向と前記厚さ方向Ｄｔとがなす角度αが６０°未満である結晶粒の面積が結晶層の面積に占める割合（以下では、「割合Ｒ」と称する場合がある）は、８０％以上である。割合Ｒは、実施例で説明する方法で求められる。

【0013】

割合Ｒは、８０％～１００％の範囲にある。別の観点では、上記結晶層の断面であって厚さ方向Ｄｔに平行な断面において、ｃ軸の方向と厚さ方向Ｄｔとがなす角度αが６０°より大きい結晶粒の面積が結晶層の面積に占める割合は、２０％未満である。

【0014】

結晶粒は、ｃ軸の方向に沿って成長しやすい。そのため、柱状結晶は、通常、ｃ軸の方向に延びている。割合Ｒが高いほど、厚さ方向Ｄｔに近い方向に延びる柱状結晶の割合が高くなり、導電層の厚さ方向Ｄｔに沿って電流が流れやすくなる。そのため、割合Ｒを８０％以上とすることによって、コンデンサ（Ｃ）のＥＳＲを特に低くできる。

【0015】

導電層の厚さ方向Ｄｔに平行な断面において、ｃ軸の方向と厚さ方向Ｄｔとの傾きが２０°以上である結晶粒の面積が結晶層の面積に占める割合Ｘは、２０％以上（例えば、３０％以上、４０％以上、または４５％以上）であってもよく、９０％以下（例えば８０％以下）であってもよい。割合Ｘを２０％以上とすることによって、方向Ｄｔからずれて延びる結晶粒の割合が多くなり、その結果、導電層の表層の表面が適度に粗面化される。導電層の表層の表面が粗面化されることによって、導電層と第２の電極との密着性が高くなる。その結果、コンデンサ（Ｃ）の信頼性を向上させることや、コンデンサ（Ｃ）のＥＳＲを低減することが可能になる。

【0016】

導電層は、金属酸化物を含む無機材料からなるものであってもよい。その場合、導電層の表層の結晶層は、当該金属酸化物からなるものであってもよく、導電層全体が当該金属酸化物からなるものであってもよい。金属酸化物は、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＣｕＩｎＯ_２、およびＣｕＣｒＯ_２からなる群より選択される少なくとも１種を主成分とする導電性金属酸化物であってもよいし、当該少なくとも１種からなる導電性金属酸化物であってもよい。金属酸化物は、上記群より選択されるいずれか１種を主成分とする導電性金属酸化物であってもよく、当該１種からなる導電性金属酸化物であってもよい。例えば、金属酸化物は、ＺｎＯを主成分とする導電性金属酸化物であってもよく、ＺｎＯであってもよい。なお、ＺｎＯは、半導体に分類されることがあるが、導電性を有するため、この明細書では導電性金属酸化物として扱う。金属酸化物に関して、主成分とは、含有率が５０質量％以上であることを意味する。金属酸化物における主成分の含有率は、８０～１００質量％の範囲、９０～１００質量％の範囲、または９５～１００質量％の範囲にあってもよい。

【0017】

上記導電性金属酸化物は、酸素空孔を含んでもよい。酸素空孔を含むことによって、導電性金属酸化物の導電性を高めることが可能である。導電性金属酸化物が酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする場合、ＺｎＯ_１－ｘ（０≦ｘ≦０．２５）で表される酸化亜鉛を主成分としてもよい。ここで、ｘは０より大きくてもよい。

【0018】

上記導電性金属酸化物は、導電性を向上させるための添加元素を含んでもよい。導電性金属酸化物がＺｎＯを主成分とする場合、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、およびＩｎからなる群より選択される少なくとも１種の元素を、その含有率が１０原子％以下となるようにＺｎＯに添加してもよい。

【0019】

導電性金属酸化物がＴｉＯ_２を主成分とする場合、ＮｂおよびＴａからなる群より選択される少なくとも１種の元素を、その含有率が１０原子％以下となるようにＴｉＯ_２に添加してもよい。導電性金属酸化物がＳｎＯ_２を主成分とする場合、Ｓｂを、その含有率が１２．５原子％以下となるようにＳｎＯ_２に添加してもよい。導電性金属酸化物がＣｕＩｎＯ_２を主成分とする場合、Ｃａを、その含有率が３原子％以下となるようにＣｕＩｎＯ_２に添加してもよい。導電性金属酸化物がＣｕＣｒＯ_２を主成分とする場合、Ｍｇを、その含有率が５原子％以下となるようにＣｕＣｒＯ_２に添加してもよい。

【0020】

コンデンサ（Ｃ）において、第１電極は陽極であってもよく、第２電極は陰極であってもよい。コンデンサ（Ｃ）において、第１電極は、アルミニウム箔またはタンタル焼結体であってもよい。第１電極がアルミニウム箔である場合、誘電体層は酸化アルミニウム層であってもよい。

【0021】

コンデンサ（Ｃ）において、第１電極は、表層に多孔質部を有してもよい。その場合、誘電体層は、多孔質部の表面に形成されており、多孔質部の空隙内には導電層の一部が配置されている。表層に多孔質部を有する第１電極は、エッチングされたアルミニウム箔であってもよいし、弁金属の焼結体（例えば、タンタル焼結体）であってもよい。

【0022】

導電層は、誘電体層と接する第１導電層と、第２電極と接する第２導電層とを含んでもよい。導電層は、第１導電層と第２導電層とによって構成されていてもよい。第２導電層は、上記結晶層を有する。第２導電層は、第１導電層の組成とは異なる組成を有してもよいし、第１導電層の組成と同じ組成を有してもよい。第１導電層および第２導電層は、上述した導電性金属酸化物で構成されていてもよい。第１電極の表層に多孔質部が存在する場合、第１導電層の少なくとも一部は多孔質部の凹部内に形成されていてもよい。

【0023】

導電層の導電率は、１Ｓ／ｃｍ以上、または１０Ｓ／ｃｍ以上であってもよい。導電層の導電率は、１００００Ｓ／ｃｍ以下、または１０００Ｓ／ｃｍ以下であってもよい。導電層は、導電率が１Ｓ／ｃｍ以上である無機物層であってもよい。

【0024】

導電層の厚さは特に限定されない。導電層の厚さは、０．１μｍ～１００μｍの範囲（例えば、１μｍ～１０μｍの範囲）にあってもよい。

【0025】

（コンデンサの製造方法）
本実施形態に係る製造方法を、以下では、製造方法（Ｍ）と称する場合がある。製造方法（Ｍ）によれば、コンデンサ（Ｃ）を製造することができる。ただし、コンデンサ（Ｃ）は、製造方法（Ｍ）以外の方法で製造してもよい。コンデンサ（Ｃ）について説明した事項は製造方法（Ｍ）に適用できるため、重複する説明を省略する。製造方法（Ｍ）について説明した事項をコンデンサ（Ｃ）に適用してもよい。

【0026】

製造方法（Ｍ）は、第１電極と第１電極の表面に形成された誘電体層とを含むコンデンサの製造方法である。製造方法（Ｍ）は、工程（ｉ）と工程（ii）とをこの順に含む。それらの工程について、以下に説明する。

【0027】

工程（ｉ）は、第１電極の表面に形成された誘電体層上に導電層を形成する工程である。導電層は、コンデンサ（Ｃ）について説明した導電層である。工程（ｉ）において、導電層の表層が上記結晶層となるように、導電層を形成する。導電層のうち少なくとも表層は、液相成長法で形成できる。液相成長法によれば、結晶成長によって導電層（導電性を有する結晶層）を形成できる。このとき、液相成長法の条件を選択することによって、上記結晶層を形成できる。

【0028】

表層が酸化亜鉛の結晶層からなる場合、以下の条件で、上述した結晶層を形成できる。まず、液相成長（溶液成長）のための溶液を準備する。溶液の例には、硝酸亜鉛と他の添加剤とが溶解された水溶液などが含まれる。添加剤の例には、ヘキサメチレンテトラミン、アンモニア、クエン酸、硝酸アンモニウム、硝酸アルミニウム、硝酸ガリウム、硝酸インジウム、などが含まれる。上述した添加元素をＺｎＯに添加する場合には、添加元素を含む化合物を溶解させればよい。当該溶液のｐＨは、例えば、６～１１の範囲にある。当該溶液における硝酸亜鉛の濃度は、例えば、０．０１ｍｏｌ／Ｌ～２ｍｏｌ／Ｌの範囲にある。第１電極の温度は、例えば、８５℃～９５℃の範囲にある。溶液の温度は、例えば、８５℃以下の温度とする。溶液の温度は、０～８５℃の範囲（例えば１０～５０℃の範囲や、１０～４０℃の範囲）にあってもよい。さらに、導電層を形成する面が下向きになるように第１電極を配置し、溶液を循環させた状態で導電層を形成することが好ましい。以上の条件によって、上述した結晶層を形成できる。

【0029】

上述した割合Ｒは、液相成長時の第１電極の向き、溶液の循環の有無などによって変化させることができる。導電層を形成する面が下向きになるように第１電極を配置することによって、割合Ｒを高くすることが可能である。また、溶液を循環させた状態で導電層を形成することによって、割合Ｒを高くすることが可能である。

【0030】

酸化亜鉛層を形成する前に、酸化亜鉛からなる下地層を予め形成しておいてもよい。例えば、気相法によって酸化亜鉛からなる下地層を形成してもよい。気相法の例には、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、スパッタリング法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）などが含まれる。下地層を用いることによって、酸化亜鉛層を液相成長法によって形成しやすくなる。ＡＬＤ法は、多孔質部の凹部内に層を形成しやすい点で好ましい。

【0031】

酸化亜鉛層以外の導電層（例えば上述した導電性金属酸化物からなる導電層）も、液相成長法で形成できる。その場合は、形成される導電性金属酸化物に応じた溶液を選択すればよい。

【0032】

上記結晶層以外の導電層の形成方法は限定されない。表層以外の導電層は、気相法または液相法によって形成してもよい。気相法の例には、上述した気相法が含まれる。液相成長法によって導電層全体を形成してもよく、上述した表層を形成する条件と同じ条件で導電層全体を形成してもよい。液相成長法によって導電層全体を形成する場合、上述したように、誘電体層上に下地層を予め形成しておいてもよい。あるいは、誘電体層上にＡＬＤ法によってある程度の厚さを有する第１導電層を形成し、その後、液相成長法によって第２導電層を形成してもよい。いずれの場合でも、上記結晶層が形成される条件で、導電層の表層が形成される。

【0033】

導電層が第１導電層と第２導電層とを含む場合、第１導電層と第２導電層とは、同じ形成方法で形成してもよいし、異なる形成方法で形成してもよい。例えば、組成が異なる第１導電層と第２導電層とを、同じ形成方法で形成してもよい。あるいは、組成が同じ第１導電層と第２導電層とを、異なる形成方法で形成してもよい。

【0034】

工程（ii）は、導電層上に第２電極を形成する工程である。このとき、第２電極は、導電層の表層上に形成される。表面が粗い表層上に第２電極を形成することによって、導電層と第２電極とを強固に固定することが可能である。

【0035】

第２電極は、導電性を有する材料を用いて形成される。第２電極の材料は特に限定されず、コンデンサの電極として用いることができる材料であればよい。第２電極の形成方法は特に限定されないが、導電層と第２電極とが強固に接続される形成方法を用いることが好ましい。例えば、導電性粒子を含む導電性ペーストを塗布することによって第２電極を形成してもよい。あるいは、第２電極は、気相法やメッキ法などによって形成してもよい。

【0036】

第２電極は、導電層側から順に積層されたカーボン層と銀粒子層とを含んでもよい。その場合、まず、導電性カーボン粒子を含むカーボンペーストを塗布する。次に、銀粒子を含む銀ペーストを塗布する。その後、熱処理することによって、カーボン層と銀粒子層を形成する。このようにして、第２の電極が形成される。なお、必要に応じて、銀ペーストの塗布後だけでなく、銀ペーストの塗布前にも熱処理を行ってもよい。カーボンペーストおよび銀ペーストは限定されず、公知のカーボンペーストおよび銀ペーストを用いてもよい。

【0037】

以上の工程によって、第１電極、誘電体層、導電層、および第２電極を含むコンデンサ素子が形成される。工程（ii）の後は、必要に応じて、リードの接続や、外装体によるコンデンサ素子の収容などが行われる。このようにして、コンデンサ（Ｃ）が得られる。

【0038】

コンデンサ（Ｃ）の構成および構成部材の例について、以下に説明する。本開示に特徴的な部分以外の構成部材には、公知の構成部材を適用してもよい。

【0039】

（第１電極）
第１電極は、弁金属、弁金属を含む合金、および弁金属を含む化合物などを用いて形成できる。これらの材料は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。弁金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンが好ましく使用される。第１電極には、上記の材料の箔（例えばアルミニウム箔などの金属箔）を用いてもよい。

【0040】

表面に多孔質部を有する第１電極は、例えば、弁金属を含む金属箔の表面を粗面化することによって得られる。粗面化は、電解エッチング等によって行ってもよい。

【0041】

第１電極は、上記材料の粒子を焼結することによって形成してもよい。例えば、第１電極はタンタルの焼結体であってもよい。第１電極が焼結体である場合、その表面には多孔質部が存在する。第１電極が焼結体である場合、コンデンサ（Ｃ）は、一部が焼結体に埋め込まれた陽極ワイヤを含んでもよい。

【0042】

（誘電体層）
誘電体層は、誘電体として機能する絶縁性の層である。誘電体層は、第１電極（例えば金属箔）の表面の弁金属を、陽極酸化することによって形成してもよい。誘電体層は、第１電極の少なくとも一部を覆うように形成されていればよい。誘電体層は、通常、第１電極の表面に形成される。第１電極の表面に多孔質部が存在する場合、誘電体層は、第１電極の多孔質部の表面に形成される。

【0043】

典型的な誘電体層は、弁金属の酸化物を含む。第１電極は弁金属で形成されていてもよく、誘電体層は当該弁金属の酸化物で形成されていてもよい。例えば、第１の電極の材料としてタンタルを用いた場合、誘電体層は酸化タンタル層であってもよい。第１の電極の材料としてアルミニウムを用いた場合、誘電体層は酸化アルミニウム層であってもよい。ただし、誘電体層はこれらに限らず、誘電体層として機能するものであればよい。

【0044】

（第２電極）
第２電極は、導電性を有する層である。第２電極は、導電性カーボンや金属を用いて形成してもよい。具体的には、第２電極は、導電性カーボンの粒子を含むカーボンペーストや、金属粒子を含む金属ペーストを用いて形成してもよい。あるいは、第２電極は、金属のみからなる層（蒸着層や金属箔）を含んでもよい。導電性カーボンの例には、グラファイト、カーボンブラック、グラフェン片、カーボンナノチューブなどが含まれる。金属ペーストの例には、銀粒子を含む銀ペーストなどが含まれる。

【0045】

第２電極は、導電層上に形成された第１の層と、第１の層上に形成された第２の層とを含んでもよい。その場合、第１の層は、導電性カーボンを含むカーボン層であってもよく、第２の層は、金属ペーストで形成された層であってもよい。

【0046】

（リードおよび外装体）
コンデンサ（Ｃ）は、必要に応じて他の構成要素を含み、例えば、リードおよび外装体などを含んでもよい。リードおよび外装体に特に限定はなく、公知のリードおよび外装体を用いてもよい。

【0047】

（コンデンサ（Ｃ）の構造）
コンデンサ（Ｃ）は、コンデンサ素子を１つだけ含んでもよい。あるいは、コンデンサ（Ｃ）は、複数のコンデンサ素子を含んでもよい。例えば、コンデンサ素子（Ｃ）は、並列に接続された複数のコンデンサ素子を含んでもよい。複数のコンデンサ素子（Ｃ）は、通常、積層された状態で並列に接続され、外装体で覆われる。

【0048】

本開示に係る実施形態の例について、図面を参照して以下に具体的に説明する。以下で説明する例の構成要素には、上述した構成要素を適用できる。また、以下で説明する例は、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。また、以下で説明する実施形態において、本開示のコンデンサに必須ではない構成要素は省略してもよい。なお、以下の図は模式的なものであり、実際の構成とは異なる場合がある。

【0049】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るコンデンサの一部を模式的に示す断面図である。図１に示すコンデンサ１０は、第１電極１１１、誘電体層１１２、コンデンサ素子１００は、第１電極１１１、誘電体層１１２、導電層１２０、および第２電極１３１を含む。なお、実際のコンデンサは、通常、リードや外装体を含むが、図１では、コンデンサ素子の一部のみを示す。

【0050】

誘電体層１１２は、第１電極１１１の表面の少なくとも一部を覆うように形成されている。導電層１２０は、誘電体層１１２の少なくとも一部を覆うように形成されている。第２電極１３１は、導電層１２０の少なくとも一部を覆うように形成されている。導電層１２０は、上述した導電層である。

【0051】

図１に示す一例の第１電極１１１は、表面に多孔質部１１１ａを有する。実際の多孔質部１１１ａは、より複雑な形状を有する場合があるが、図１では、多孔質部１１１ａを簡略化して記載している。導電層１２０の少なくとも表層１２０ａは、上記結晶層である。

【0052】

（付記）
以上の記載によって、以下の技術が開示される。
（技術１）
コンデンサであって、
第１電極と、
前記第１電極の表面に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に配置された導電層と、
前記導電層上に配置された第２電極とを含み、
前記導電層の表層は、無機材料からなる結晶粒で構成された結晶層であり、
前記結晶粒は柱状結晶を含む、コンデンサ。
（技術２）
前記結晶層の断面であって前記導電層の厚さ方向Ｄｔに平行な断面において、ｃ軸の方向と前記厚さ方向Ｄｔとがなす角度αが６０°未満である前記結晶粒の面積が前記結晶層の面積に占める割合は、８０％以上である、技術１に記載のコンデンサ。
（技術３）
前記導電層は、金属酸化物を含む無機材料からなり、
前記結晶層は前記金属酸化物からなる、技術１または２に記載のコンデンサ。
（技術４）
前記金属酸化物は、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＣｕＩｎＯ_２、およびＣｕＣｒＯ_２からなる群より選択される少なくとも１種を主成分とする導電性金属酸化物である、技術３に記載のコンデンサ。
（技術５）
前記導電性金属酸化物は、導電性を向上させるための添加元素を含む、技術４に記載のコンデンサ。
（技術６）
前記第１電極は陽極であり、前記第２電極は陰極である、技術１～５のいずれか１つに記載のコンデンサ。
（技術７）
前記第１電極は、アルミニウム箔またはタンタル焼結体である、技術１～６のいずれか１つに記載のコンデンサ。
（技術８）
前記第１電極は、表層に多孔質部を有し、
前記誘電体層は、前記多孔質部の表面に形成されており、
前記多孔質部の空隙内には前記導電層の一部が配置されている、技術１～７のいずれか１つに記載のコンデンサ。
（技術９）
前記導電層は、前記誘電体層と接触している第１導電層と、前記第２電極と接触している第２導電層とを含み、
前記第２導電層は、前記結晶層を有し、且つ、前記第１導電層の組成とは異なる組成を有する、技術１～８のいずれか１つに記載のコンデンサ。

【実施例0053】

本開示に係るコンデンサ（Ｃ）について、実施例によって、より詳細に説明する。

【0054】

（実験１）
実験１では、導電層が異なる複数のコンデンサ（コンデンサ素子）を作製して評価した。導電層には、異なる条件で形成されたＺｎＯ層を用いた。

【0055】

（コンデンサＡ１）
コンデンサＡ１は、以下の方法で作製した。まず、表面に誘電体層（酸化アルミニウム層）が形成されたアルミニウム箔を準備した。アルミニウム箔には、エッチングによって形成された多孔質部を表面に有するアルミニウム箔を用いた。酸化アルミニウム層は、アルミニウム箔を化成処理することによって形成した。

【0056】

次に、誘電体層上に、ＡＬＤ法によって、酸化亜鉛からなる下地層を形成した。次に、下地層上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる結晶層（導電層）を形成した。酸化亜鉛層のサイズは、約１ｃｍ×２ｃｍとした。具体的には、下地層が形成されたアルミニウム箔を所定の溶液中に浸漬し、６時間保持することによって、下地層上に、酸化亜鉛からなる結晶層を形成した。

【0057】

溶液には、硝酸亜鉛・六水和物とヘキサメチレンテトラミンとを１：１（モル比）で溶解した水溶液を用いた。溶液中における硝酸亜鉛・六水和物の濃度は、０．０５ｍｏｌ／Ｌとした。溶液のｐＨは６．５～７．５とした。溶液の温度は室温（約２４℃）とした。酸化亜鉛の成長中は、アルミニウム箔の裏面（酸化亜鉛の成長面とは反対の面）にヒータを接触させて、アルミニウム箔の温度を一定の温度（約８５℃）に加熱した。

【0058】

上記の溶液２Ｌを槽に配置して液相成長を行った。酸化亜鉛の成長は、酸化亜鉛層を形成する面を下向きにしてアルミニウム箔を溶液に浸漬した状態で行った。このとき、溶液を１Ｌ／分の流量で循環させた。

【0059】

酸化亜鉛層を液相成長させた後に、酸化亜鉛層が形成されたアルミニウム箔を洗浄した。次に、酸化亜鉛層上に第２電極（銀粒子層）を形成した。第２電極は、直径が３ｍｍの円形の銀粒子層を酸化亜鉛層上に８箇所形成することによって形成した。銀粒子層は、銀ペーストで形成した。このようにして、コンデンサＡ１を作製した。

【0060】

（コンデンサＲ１）
酸化亜鉛層（導電層）の形成方法が異なることを除いて、コンデンサＡ１の作製と同様の方法および条件でコンデンサＲ１を作製した。コンデンサＲ１の酸化亜鉛層は、アルミニウム箔の配置の方向を変えたこと、および、溶液を循環させなかったことを除いて、コンデンサＡ１の導電層の形成と同様の方法および条件で形成した。コンデンサＲ１の酸化亜鉛層は、酸化亜鉛層を形成する面を上に向けて形成した。

【0061】

コンデンサＡ１の酸化亜鉛層Ｚａ１について、以下の方法で割合Ｒを求めた。まず、上述した方法で酸化亜鉛層Ｚａ１を形成した。次に、酸化亜鉛層Ｚａ１が形成されたサンプルを切断し、露出した断面を、一般的な透過型電子顕微鏡における観察と同様に、イオンビームで加工した。次に、酸化亜鉛層Ｚａ１の断面を電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ法）で分析した。結晶粒のｃ軸の方向と厚さ方向Ｄｔとがなす角度αが所定の範囲にある結晶粒の面積が、結晶層（酸化亜鉛層Ｚａ１）の面積に占める割合を表１に示す。コンデンサＲ１の酸化亜鉛層Ｚｒ１についても、上記と同様の方法で分析を行った。酸化亜鉛層Ｚｒ１についての評価結果を表１に示す。

【0062】

【表1】

【0063】

酸化亜鉛層Ｚａ１について、角度αの大きさによって結晶粒を色分けした結果を図２に示す。図２には、ｃ軸の方向と前記厚さ方向Ｄｔとがなす角度αを概念的に示す。同様に、酸化亜鉛層Ｚｒ１について、角度αの大きさによって結晶粒を色分けした結果を図３に示す。表１に示すように、酸化亜鉛層Ｚａ１において、角度αが６０°未満である結晶粒の面積が結晶層の面積に占める割合Ｒは９１％であった。また、酸化亜鉛層Ｚａ１において、角度αが２０°以上である結晶粒の面積が結晶層の面積に占める割合Ｘは、７１％であった。

【0064】

酸化亜鉛層Ｚｒ１における割合Ｒは、４９％であった。また、酸化亜鉛層Ｚｒ１において、角度αが２０°以上である結晶粒の面積が結晶層（酸化亜鉛層Ｚｒ１）の面積に占める割合Ｘは、９６％であった。

【0065】

コンデンサＡ１およびコンデンサＲ１のそれぞれの酸化亜鉛層の表面の電子顕微鏡画像を観察した。上記分析結果および酸化亜鉛層Ｚａ１の表面の電子顕微鏡画像から、コンデンサＡ１の酸化亜鉛層Ｚａ１の表層は、ｃ軸方向に延びている柱状結晶を有する結晶層であることが分かった。一方、上記分析結果および酸化亜鉛層Ｚｒ１の表面の電子顕微鏡画像から、コンデンサＲ１の酸化亜鉛層Ｚｒ１の表層は、粒子状の酸化亜鉛で構成されていることが分かった。

【0066】

作製されたコンデンサＡ１およびＲ１について、静電容量と電気抵抗とを測定した。そして、それぞれ８個のコンデンサの静電容量および電気抵抗の平均値を求めた。測定結果を表２に示す。

【0067】

【表2】

【0068】

コンデンサＡ１は、本開示に係るコンデンサ（Ｃ）である。コンデンサＲ１は、比較例である。表２に示すように、コンデンサＡ１の静電容量はコンデンサＲ１の静電容量に比べて大幅に高かった。さらに、コンデンサＡ１の電気抵抗は、コンデンサＲ１の電気抵抗に比べて大幅に低かった。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本開示は、コンデンサに利用できる。

【符号の説明】

【0070】

１０ ：コンデンサ
１１１ ：第１電極
１１１ａ ：多孔質部
１１２ ：誘電体層
１２０ ：導電層
１２０ａ ：表層
１３１ ：第２電極
Ｄｔ ：厚さ方向

【図1】

【図2】

【図3】