(57)【要約】【課題】アルミニウムの表面の酸化被膜を介することなくアルミニウム金属層をスルーホール銅めっき層に電気的に接続し、固体電解コンデンサの陽極であるアルミニウム金属層とスルーホールとの低抵抗接続を得ることを目的とする。【解決手段】スルーホール内に第１のめっき層９と第２のめっき層１０とが形成され、前記第１のめっき層９として、スルーホール８内壁面における陽極１の表面にアルカリ性めっき液を用いた金属めっき層が形成され、前記第２のめっき層１０として、スルーホール８内壁面における絶縁樹脂層３の表面および前記第１のめっき層９の表面を含むスルーホール８内壁面全体に金属めっき層が形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵基板である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極が多孔質部を有するアルミニウム金属層、陰極が銀ペーストの層からなるシート状の固体電解コンデンサが絶縁樹脂に内蔵された固体電解コンデンサ内蔵基板であって、表層及び裏層が金属層からなり、前記陽極がスルーホールを介して前記表層と前記裏層の金属層に接続され、前記陰極が導体により前記表層の金属層に接続されるとともに、前記スルーホール内に第１のめっき層と第２のめっき層とが形成され、前記第１のめっき層として、前記スルーホール内壁面における陽極の表面にアルカリ性めっき液を用いた金属めっき層が形成され、前記第２のめっき層として、スルーホール内壁面における絶縁樹脂層の表面および前記第１のめっき層の表面を含むスルーホール内壁面全体に金属めっき層が形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項２】
前記第１のめっき層が、ピロ燐酸銅めっき層である請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項３】
前記第２のめっき層が電解銅めっきである請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項４】
スルーホール内壁面の絶縁樹脂層の表面にパラジウム層が形成されている請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項５】
前記金属第１のめっき層と第２のめっき層が同一のめっき層である請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項６】
スルーホールの内部に樹脂またはその混合物が充填されている請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項７】
陽極の素子が形成されていない多孔質部に液状樹脂の硬化物からなる絶縁体が充填されている請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項８】
表層及び裏層の金属層の少なくともひとつが、両面または多層基板である請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項９】
複数の固体電解コンデンサが同一平面に内蔵されている請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に利用されるシートコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機器の高速・高周波化に伴ってノイズ対策が重要となってくる。インターポーザ表面に実装された半導体が高周波でスイッチングが行われる場合、電源系のノイズが外部に漏洩する。これにより、配線基板の表面に実装されるＩＣチップ、或いは配線基板自体が実装されるマザー基板上の他の配線基板に実装されるＩＣチップに影響を与え、誤動作を招くおそれがある。マザー基板上に表面実装される固体電解コンデンサでは端子長や配線長が存在し高速・高周波化への対応には限界があることから、インターポーザ内部に固体電解コンデンサを配置する必要がある。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】国際公開第０３／１０７３６７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の固体電解コンデンサ素子では一般的に陽極化成箔と外部電極への接続は溶接によるリードフレームへの接続が一般的に行われている。固体電解コンデンサ内蔵基板のために、溶接接続や、個別実装による接続方法を用いた場合には、接続および実装領域を設ける必要があり、小型化に限界がある。そこで、陽極化成箔の接続形成方法として基板に貫通孔を形成してめっきによるスルーホール接続が考えられるが、アルミニウムの表面には酸化被膜が形成されやすく、電解めっき等で接続する場合にはアルミニウムとスルーホールとの低抵抗接続の形成が困難であった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、アルミニウムとスルーホールとが低抵抗接続した固体電解コンデンサ内蔵回路基板の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、陽極が多孔質部を有するアルミニウム金属層、陰極が銀ペーストの層からなるシート状の固体電解コンデンサが絶縁樹脂に内蔵された固体電解コンデンサ内蔵基板であって、表層及び裏層が金属層からなり、前記陽極がスルーホールを介して前記表層と前記裏層の金属層に接続され、前記陰極が導体により前記表層の金属層に接続されるとともに、前記スルーホール内に第１のめっき層と第２のめっき層が形成され、前記第１のめっき層として、前記スルーホール内壁面における陽極の表面にアルカリ性めっき液を用いためっき層が形成され、前記第２のめっき層として、スルーホール内壁面における絶縁樹脂層の表面および前記第１のめっき層の表面を含むスルーホール内壁面全体に金属めっき層が形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵基板である。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように本発明によれば、アルミニウムの表面の酸化被膜を介することなくアルミニウム金属層とスルーホールを形成する銅めっき層とを電気的に接続することができるので、固体電解コンデンサの陽極であるアルミニウム金属層とスルーホールとの低抵抗接続を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサ内蔵回路基板について、本発明の特に請求項１〜６に記載の発明において図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図、図２は図１の固体電解コンデンサ内蔵回路基板のスルーホールにおける拡大断面図、図３は図１の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の固体電解コンデンサにおける拡大断面図である。
【０００９】
図１に示すように、陽極が多孔質部２を有するアルミニウム金属層１、陰極６が銀ペーストの層からなるシート状の固体電解コンデンサが絶縁樹脂層３に内蔵された固体電解コンデンサ内蔵基板であって、表層及び裏層が金属層４からなり、前記陽極１のアルミニウムがスルーホール８を介して前記表層と前記裏層の金属層４に接続され、前記陰極６の銀ペーストが導体７により前記表層の金属層４に接続されている。本実施の形態では前記陰極６の銀ペーストが導体７により金属層４に接続されているが、導体７の接続方法としては、特に限定されるものではない。
【００１０】
スルーホール８を拡大した図２に示すように、第１のめっき層９として、スルーホール内壁面における陽極の表面にアルカリ性めっき液を用いた金属めっき層が形成されるとともに、スルーホール８の内壁面における絶縁樹脂層３の表面にパラジウム層１１、さらに第１のめっき層９およびパラジウム層１１上に第２のめっき層１０として、前記第１のめっき層９の表面を含むスルーホール８の内壁面の全体に金属めっき層が形成されている。なお、本実施の形態において、パラジウム層１１に代えてカーボン層を用いても実施可能である。この構成を用いることで、陽極１がスルーホール８を介して表層と裏層の金属層４に接続されるので、金属接合によって安定した電気的な接続を得ることが可能であり、同時にスルーホール８によって局所的な電極取り出しが可能となるため固体電解コンデンサ内蔵基板の小型化や、設計自由度の向上ができる。
【００１１】
第１のめっき層９としてアルカリ性めっき液を用いて陽極１を形成するアルミニウムの表層の酸化膜を除去しつつめっき層を形成することで、アルミニウム上への銅めっきを介してアルミニウムとスルーホールめっき層との安定した接続を得ることができる。ここで、第１のめっき層９として、中性に近いアルカリ性であるピロリン酸銅めっきを用いて形成することで、両性金属であるアルミニウムの負担を軽減し、アルミニウムの酸化被膜を形成しにくくなるので低抵抗なスルーホール接続をすることが可能となる。また第２のめっき層１０としては一般的な電解銅めっきを用いることができる。
【００１２】
さらに図３に示すように、固体電解コンデンサ素子はアルミニウムからなる陽極１の表面を薬液処理によって多孔質化して多孔質部２が形成されるとともに、この多孔質部２の表出部を覆うように導電性高分子層である固体電解層５が形成され、その上にＡｇペーストの層からなる陰極６が形成されている。多孔質部２において陽極１の表面では酸化アルミニウム１２からなる誘電体が形成されており、陽極１としてアルミニウム、陰極６として銀ペーストとする固体電解コンデンサ素子を形成する。固体電解層５としては、ポリピロールやポリチオフェンなどの機能性高分子を用いて化学重合や電解重合で形成することができる。
【００１３】
本実施の形態では、陽極１の片面に多孔質部２を有して固体電解コンデンサを形成しているが、片面に限定するものではなく陽極１の両面に形成する構成であってもよい。また、本実施の形態において、陽極１の片面に固体電解コンデンサを形成する方向としては特に上または下方向に限定するものではない。
【００１４】
絶縁樹脂層３としては、例えば、耐熱性の高いエポキシ樹脂やフェノール樹脂、シアネート樹脂を用いることにより、電気絶縁層の耐熱性をあげることができる。熱可塑性樹脂として、例えば、フッ素樹脂、シリコン樹脂などを用いることができる。特にフッ素樹脂を用いることにより誘電率が低い樹脂組成物層を得ることができる。
【００１５】
また、絶縁樹脂層３にフィラーと樹脂の混合物を用いた場合、フィラーを選択することによって、電気絶縁層の線膨張係数、熱伝導度、誘電率などを容易に制御することができる。例えば、フィラーとしてアルミナ、マグネシア、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化珪素、テフロン（登録商標）及び、シリカなどを用いることができる。特にアルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミを用いることにより、熱伝導度が高くなり、素子部分の発熱を効果的に放熱させることができる。また、シリカを用いた場合、誘電率が低い樹脂組成物層を得ることができるので高周波用途として好ましい。
【００１６】
さらに、フィラーは分散剤、着色剤またはカップリング剤を含んでいてもよい。分散剤によって、樹脂中のフィラーを均一性よく分散させることができる。着色剤によって、樹脂組成物層を着色することができる。カップリング剤によって、樹脂とフィラーとの接着強度を高くすることができるため、樹脂組成物層の絶縁性を向上できる。
【００１７】
また表層と裏層の金属層４は、予め回路基板表面の配線パターンは転写工法で形成してからスルーホール形成したものでも、基板表面の銅箔はスルーホール形成後にエッチングによりパターニングしてもよい。
【００１８】
なお、本実施の形態において、スルーホール８の内部に樹脂またはその混合物が充填されていても良い。
【００１９】
以上のように本実施の形態によれば、アルミニウムの表面の酸化被膜を介することなくアルミニウム金属層とスルーホールを形成する銅めっき層とを電気的に接続することができるので、固体電解コンデンサの陽極であるアルミニウム金属層とスルーホールとの低抵抗接続を実現できる。
【００２０】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵回路基板について、本発明の特に請求項７に記載の発明について図面を参照しながら説明する。図４は本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図、図５は実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵回路基板のスルーホール８における拡大断面図である。なお、実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。
【００２１】
図４、図５に示すように、本実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵回路基板は、陽極１における多孔質部２がスルーホール８に達する構成である。ここで、陽極１とスルーホール８の接続部の拡大断面図を図６に示す。図６に示すように、多孔質部２はアルミニウムが多数の凹凸形状を形成しており、多孔質部２内に液状樹脂の硬化物からなる絶縁体１３が充填されている。
【００２２】
このように本実施の形態では、アルミニウムの多孔質部２を絶縁体１３で充填して多孔質部２に存在する空隙を封止しておくことで、スルーホール８における接続信頼性がさらに向上する。
【００２３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における固体電解コンデンサ内蔵回路基板およびそれを用いたインターポーザについて、本発明の特に請求項８に記載の発明について図面を参照しながら説明する。図７に本実施の形態における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図を示す。なお、実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。
【００２４】
図７に示すように、本実施の形態３における固体電解コンデンサ内蔵回路基板は、固体電解コンデンサ内蔵回路基板をコア層としてコア層の表裏面に多層基板１４を形成しているが、この多層基板１４は、ビルドアップ工法によって形成されていてもよいし、ビアホールを形成してその中に導電ペーストを充填したプリプレグを用いてコンデンサ内蔵回路基板と第２の配線基板とを一体化してもよい。また、多層基板のかわりに両面基板であっても良い。尚、本実施の形態では固体電解コンデンサ内蔵層の両側に再配線層を有する構造としたが、特に再配線層は固体電解コンデンサ内蔵層の両側に限定するものではなく固体電解コンデンサ内蔵層の片側のみであってもよい。
【００２５】
本実施の形態に示すように、固体電解コンデンサ内蔵回路基板を両面または多層基板とすることで、さらなる高密度配線が可能となる。それによって半導体の狭い電極間隔のルールに対応することができる。また、半導体の電極端子から固体電解コンデンサまでの距離を基板の厚み方向分まで短くすることが可能なので、効率よい半導体の電源安定機能およびノイズ除去機能を有することが可能となる。
【００２６】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における固体電解コンデンサ内蔵回路基板およびそれを用いたインターポーザについて、本発明の特に請求項９に記載の発明について図面を参照しながら説明する。図８は本実施の形態における固体電解コンデンサ内蔵回路基板を示す断面図であり、複数に分割されたアルミニウム陽極層を有する。なお、実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。
【００２７】
図８に示すように、同一平面上に複数に分割されたそれぞれの陽極１にコンデンサ素子を形成することで、複数の電源電圧に対応したインターポーザが実現できる。
【００２８】
また、コンデンサ素子の両電極から独立したスルーホールを形成することで固体電解コンデンサ内蔵回路基板を貫通する信号伝達用の配線の形成が可能である。
【００２９】
尚、本実施の形態では一例として多層基板を示したが、特に構成を限定するものではなく、金属層のみであっても両面基板であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかる固体電解コンデンサ内蔵回路基板およびそれを用いたインターポーザおよびパッケージは、ノイズ対策が重要な半導体を実装する回路基板の用途に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図
【図２】同実施の形態における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の拡大断面図
【図３】同実施の形態における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の素子形成部の拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図
【図５】同実施の形態における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の拡大断面図
【図６】同実施の形態における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の拡大断面図
【図７】本発明の実施の形態３における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図
【図８】本発明の実施の形態４における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図
【符号の説明】
【００３２】
１  陽極
２  多孔質部
３  絶縁樹脂層
４  金属層
５  固体電解層
６  陰極
７  導体
８  スルーホール
９  第１のめっき層
１０  第２のめっき層
１１  パラジウム層
１２  酸化アルミニウム
１３  絶縁体
１４  多層基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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