(57)【要約】【課題】従来のコンデンサと比べ非常に薄く小型で、製造が容易かつ高静電容量のコンデンサ及びそれを内蔵した小型で高性能なインターポーザーおよびプリント配線板を提供する。【解決手段】本発明は、一組の、櫛の歯電極と櫛の背電極を有する櫛形電極が、櫛の歯がかみ合うように対向して配置され、かつ電極間に誘電体を挟持する構成としたことを特徴とするコンデンサとすることで、上記課題を解決し、小型で高性能なインターポーザーおよびプリント配線板とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組の、櫛の歯電極と櫛の背電極を有する櫛形電極が、櫛の歯がかみ合うように対向して配置され、かつ電極間に誘電体を挟持する構成としたことを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
請求項１記載の櫛の背電極が平板であり、かつ、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記櫛の歯電極の直径が１０〜２００μｍの範囲であり、櫛の歯電極の先と、対向する電極の櫛の背電極との距離が５〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のコンデンサ。
【請求項４】
少なくとも、
１．誘電体に非貫通孔を両面から、非貫通孔がかみ合うように互い違いに配置する工程、
２．前記非貫通孔を設けた誘電体の両面に電極を形成し櫛形電極とする工程、
の２工程を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
【請求項５】
少なくとも、
１．一組の対向する導電性物質で挟持された誘電体に非貫通孔を両面から、非貫通孔がかみ合うように互い違いに配置する工程、
２．前記非貫通孔を導電性物質で充填し櫛形電極を形成する工程、
の２工程を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
【請求項６】
少なくとも、
１．誘電体に貫通孔を形成する工程、
２．前記誘電体と同じ誘電体または異なる誘電体を、厚さが５〜１０μｍの範囲で前記貫通孔に充填し、互い違いにかみ合う構造の非貫通孔とする工程、
３．前記非貫通孔を設けた誘電体の両面に電極を形成し櫛形電極とする工程、
の３工程を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサを内蔵したことを特徴とするインターポーザーまたはプリント配線板。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれかに記載の方法でコンデンサを形成したことを特徴とするインターポーザーまたはプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に内蔵することのできるコンデンサ又はそれを内蔵したインターポーザーもしくはプリント配線板に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からプリント配線板に実装される部品の一つとして、コンデンサがある。このコンデンサは、信号の整流等の目的でプリント配線板に実装されるものである。
また、多くのインターポーザーやプリント配線板の場合、グランドプレーンと電源プレーンは２層の平行平板である。この時、グランドプレーンと電源プレーン間の距離が離れていると両者の結合が不十分となるため、グランドプレーンや電源プレーンで電圧の揺れが起こり、他の機器に影響を与えたり、もしくは環境に影響を与えるＥＭＩ（電磁波妨害：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）やＥＭＣ（電磁波的両立性：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）の原因となる。このようなＥＭＩ・ＥＭＣ防止対策として、通常プリント配線板にはデカップリングコンデンサとしてコンデンサが実装されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プリント配線板上に実装して使用される従来のコンデンサは、使用できる周波数帯に制限が大きいものである。また、コンデンサ自体が縦横にかさばるため、実装にはある程度の大きさが高さ方向だけでなく平面方向に必要となり、配線に制限が発生し、さらにプリント配線板自体もある程度の大きさを要求される。さらにこの平面方向は、伝送線路が引かれる方向と一致しており配線の引き回しにも影響を与える。もちろん、厚みがあるのでインターポーザーやプリント配線板等の内層に埋め込む事は非常に難しい。
【０００４】
こられの問題を解決する方法として、小型のコンデンサをインターポーザーあるいはプリント配線板内に埋設することが考えられるが、コンデンサを小型にするとコンデンサの電極面積も狭くなるため、十分な容量のコンデンサを得られないという問題があった。また、複雑な構造のコンデンサとすると、プリント配線板等の内部に埋設するために特殊な処置や装置が必要となり、著しく生産性を害するおそれがあった。
さらに今のところ、インターポーザーでは具体的なＥＭＩ・ＥＭＣ防止対策は取られていないが、電気回路内での高クロック化が進行している現在、インターポーザーから発生するＥＭＩ・ＥＭＣに対する対策が必要となるのは時間の問題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものである。すなわち、請求項１に係る第１の発明は、一組の、櫛の歯電極と櫛の背電極を有する櫛形電極が、櫛の歯がかみ合うように対向して配置され、かつ電極間に誘電体を挟持する構成としたことを特徴とするコンデンサである。
【０００６】
請求項２に係る第２の発明は、請求項１記載の櫛の背電極が平板であり、かつ、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサである。
【０００７】
請求項３に係る第３の発明は、前記櫛の歯電極の直径が１０〜２００μｍの範囲であり、櫛の歯電極の先と、対向する電極の櫛の背電極との距離が５〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のコンデンサである。
【０００８】
請求項４に係る第４の発明は、少なくとも、
１．誘電体に非貫通孔を両面から、非貫通孔がかみ合うように互い違いに配置する工程、
２．前記非貫通孔を設けた誘電体の両面に電極を形成し櫛形電極とする工程、
の２工程を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサの製造方法である。
【０００９】
請求項５に係る第５の発明は、少なくとも、
１．一組の対向する導電性物質で挟持された誘電体に非貫通孔を両面から、非貫通孔がかみ合うように互い違いに配置する工程、
２．前記非貫通孔を導電性物質で充填し櫛形電極を形成する工程、
の２工程を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサの製造方法である。
【００１０】
請求項６に係る第６の発明は、少なくとも、
１．誘電体に貫通孔を形成する工程、
２．前記誘電体と同じ誘電体または異なる誘電体を、厚さが５〜１０μｍの範囲で前記貫通孔に充填し、互い違いにかみ合う構造の非貫通孔とする工程、
３．前記非貫通孔を設けた誘電体の両面に電極を形成し櫛形電極とする工程、
の３工程を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサの製造方法である。
【００１１】
請求項７に係る第７の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のコンデンサを内蔵したことを特徴とするインターポーザーまたはプリント配線板である。
【００１２】
請求項８に係る第８の発明は、請求項４〜６のいずれかに記載の方法でコンデンサを形成したことを特徴とするインターポーザーまたはプリント配線板である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１〜７を用いて詳細に説明する。
図１は本発明のコンデンサの断面図である。櫛形電極の櫛の歯の先は、電極から５〜１０μｍの厚みで誘電体（３）により隔てられている。この櫛の歯電極（１）の配置は、図４に示すように、同じ方向の櫛形電極に接続された櫛の歯が隣り合わないよう、互い違いにかみ合うように形成すると、櫛の背に平行な方向での櫛の歯の間、すなわち電極間の結合が強まり、コンデンサの容量の増加につながる。
【００１４】
本発明でいう櫛形電極とは、平板状の導電性物質（２ｃ）から導電性物質で形成された突起が規則正しく林立してなるものであり、前記突起を本明細書中では櫛の歯、あるいは櫛の歯電極（１）と呼ぶ。また、前記平板状の導電性物質を櫛の背あるいは櫛の背電極（２）と呼ぶ。
また本発明のコンデンサの製造方法においては、誘電体（３）を突き抜けて形成された穴を貫通孔（１ｃ）、突き抜けない状態に形成された穴を非貫通孔（１ｄ）と呼び、この非貫通孔（１ｄ）に導電性物質を何らかの方法で充填することにより、本発明のコンデンサの櫛の歯電極（１）とするものである。
【００１５】
本発明のコンデンサを作製するにあたって、公知の誘電体、金属などの電極用導電性物質等、従来のインターポーザーあるいはプリント配線板の作製に用いられていた材料を使用することができる。
【００１６】
本発明のコンデンサに用いる誘電体（３）の厚みは、通常のコンデンサより厚くても櫛の歯電極（１）のサイズと形成密度で高い静電容量を得ることができるため、大きな制限はない。コンデンサの薄型化・小型化という観点から、好ましく用いることのできる範囲は、インターポーザーにおいては１５〜１０００μｍ、プリント配線板の場合では１５〜１０００μｍである。
【００１７】
非貫通（あるいは貫通）孔（１ｃあるいは１ｄ）の形成には、従来公知であるプリント配線板等に対するスルーホールの形成方法ならいずれも用いることができるが、ドリル、またはレーザーによる方法が広く用いられており、本発明の実施形態としても好ましく用いることができる。
【００１８】
その際、非貫通（貫通）孔（１ｃあるいは１ｄ）の直径は小さいほどたくさんの櫛の歯電極（１）を形成することができるため好ましく、精度良く形成できる範囲で有れば小さい程良い。その直径の上限は、コンデンサをインターポーザーに内蔵する場合は１００μｍ以下、プリント配線板に内蔵する場合は２００μｍ以下とするのが好ましい。あまり大きいと電極面積の拡大が図れず、本発明の目的を達成できないからである。
この際、非貫通（貫通）孔（１ｃあるいは１ｄ）のピッチは細かいほど、小型でも静電容量の大きなコンデンサとできるため好ましい。
【００１９】
また、非貫通孔（１ｃ）の長さ（あるいは深さ）は、非貫通孔の底が、対向する櫛の背電極（２）から５〜１０μｍの範囲を保つことができれば特に制限はない。この範囲であれば十分な静電容量を確保できるからである。
このとき、一方の櫛の歯電極は他方の櫛の歯電極とその壁面同士で誘電体を挟むことのできる長さを有していると、電極間の結合が櫛の歯電極の壁面でもおこるためより強固なものとなり、コンデンサの静電容量の増大、電圧の揺れの防止に非常に有効である。
【００２０】
本発明のコンデンサの静電容量は、電極自体のサイズだけでなく、櫛の歯のサイズと櫛の歯の形成密度を変えることで容易に調節することができる。誘電体層の厚みを増し、櫛の歯の長さを長くしても、電極の表面積を広げることができるので高容量とすることができる。このような方法で電極間の結合を強めれば、ＥＭＩ・ＥＭＣ防止に効果的である。また、電極により挟持する誘電体の非誘電率を変えることでも調節でき、特に設計変更することもなく、高周波仕様にすることができる。
【００２１】
いったん貫通孔（１ｄ）を設けてから、誘電体（３ａ）を充填して本発明のコンデンサの構造とするコンデンサの製造方法（図７）においては、後に充填する誘電体（３ａ）を、貫通孔（１ｄ）を設けた誘電体（３）と異なるものとすることでも、コンデンサの静電容量を変化させることができる。
【００２２】
非貫通孔（１ｃ）を導電性物質で充填して電極とする方法についても、めっき等、従来公知のスルーホール、ビアホールの充填方法を用いることができ、特に制限はない。
あらかじめ導電性物質で挟持された誘電体（３）に非貫通孔（１ｃ）を形成した場合（図６）は、非貫通孔（１ｃ）を導電性物質で充填することにより櫛の歯電極（１）として、本発明のコンデンサとすることができる。誘電体（３）のみに非貫通孔（１ｃ）を形成（図５）、もしくは貫通孔（１ｄ）の形成後に貫通孔を誘電体（３ａ）で一部充填して非貫通孔（１ｃ）を形成したもの（図７）については、非貫通孔（１ｃ）の充填だけでなく、平面状の櫛の背電極（２）の形成も行う必要がある。
【００２３】
このようにして製造した本発明のコンデンサは、インターポーザー及びプリント配線板の製造過程において同時に組み込むことができるので、本発明によれば、コンデンサを内蔵した、ＥＭＩ・ＥＭＣ対応の、生産性の高い小型で高性能なインターポーザー及びプリント配線板を提供することができる。
本発明のコンデンサをインターポーザーあるいはプリント配線板に組み込んだ場合（図２）は、コンデンサの電極としてグランドプレーン（２ａ）と電源プレーン（２ｂ）を用いることができ、構造及び工程の簡略化を図ることができる。
【００２４】
本発明のコンデンサは積層することができるため、多層構造のインターポーザー及びプリント配線板に内蔵すれば、より性能の高いインターポーザー及びプリント配線板とすることができる（図２、図３）。
【００２５】
【実施例】
図１は本発明のコンデンサの断面図である。櫛の歯電極（１）の先は、対向する櫛の背電極（２）から５〜１０μｍの厚みで誘電体（３）により隔てられている。図４は本発明のコンデンサの立体透視図である。この櫛の歯電極（１）の配置は、図４に示すように、同じ方向の櫛の背電極（２）に接続された櫛の歯が隣り合わないよう、対向する櫛の背から出た櫛の歯電極（１）と互い違いにかみ合うように形成されている。
【００２６】
図２に、本発明のコンデンサを、電源プレーン（２ｂ）、グランドプレーン（２ａ）を両電極としてプリント配線板またはインターポーザー内の一部に内蔵した一例の断面図を示す。また図３に、本発明のコンデンサを、インターポーザーまたはプリント配線板の一層として形成した一例の断面図を示す。どちらの適用方法によっても、シグナルラインや配線が平面状となったコンデンサの上下にできるため、配線の自由度が大幅に増す。
【００２７】
本発明のコンデンサを、比誘電率＝４．０、縦＝９６０μｍ、横＝９６０μｍ、厚み＝３０μｍのガラス繊維樹脂に、８０μｍまたは５０μｍピッチで直径４０μｍ、対向する他方の櫛の背電極（厚み１２μｍ）からの距離１０μｍである櫛形電極を設けて作製、実施例１〜３として、静電容量を測定した。また櫛の歯を全く設けない、フラットな電極についても同じガラス繊維樹脂を挟んでコンデンサを作製し比較例として、比較した。結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、従来のコンデンサと比べ非常に薄く、基板内の埋め込みに適したコンデンサ及び小型で高性能なインターポーザーそしてプリント配線板を提供することができる。
本発明のコンデンサは、誘電体へ互い違いにかみ合う非貫通孔を作成し、この非貫通孔に導電性物質を充填し電極とすることにより、電極の表面積が上がり、コンデンサのサイズが小さくても高い容量を得ることができるものである。このとき電極同士が非常に離れていても密な非貫通孔（櫛の歯電極）を形成することにより結合を強める事ができる。また非貫通孔（櫛の歯電極）のサイズや形成密度を変更することで、容易にコンデンサの容量を変化させることができる。
【００３０】
本発明のコンデンサの製造方法によれば、特別な装置を必要とせずに、インターポーザー・プリント配線板の製作と同時に、レーザー等のスルーホール形成工程とめっきなどの手法でコンデンサを基板内に作成する事が可能となり、大幅に工程の簡略化が図れる。コンデンサの電極にはプリント配線板やインターポーザーのグランドプレーン及び電源プレーンを用いることができるため、部品の点数が少なく、単純な構造にできる。さらに、次第に高くなるクロック周波数向けに高周波特性の良好な誘電体を電極間に挿入する事により高周波向けにすぐに対応することができる。
【００３１】
また、厚みの少ないインターポーザーに本発明によるコンデンサを内蔵することで、プリント配線板上におけるコンデンサの数が減らすことができ、プリント配線板の小型化が図れるのみならず、高クロック化によるインターポーザーのＥＭＩ・ＥＭＣの問題を軽減することができる。
その上、本発明のコンデンサは、平面状に構築できるため、多層インターポーザーや多層プリント配線板においては積層方向にも配置出来るので、配線の引き回しの自由度が従来のコンデンサより向上するものである。従来のコンデンサのような高さ方向への制限がなくなるので、本発明のコンデンサを内蔵したインターポーザーまたはプリント配線板を用いた電子機器は、著しい小型化を可能とするものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンデンサの断面図である。
【図２】本発明のコンデンサをインターポーザーまたはプリント配線板の一部に内蔵した一例の断面図である。
【図３】本発明のコンデンサをインターポーザーまたはプリント配線板の電源プレーン及びグランドプレーンを両電極として作製した一例の断面図である。
【図４】本発明のコンデンサの立体透視図である。
【図５】本発明のコンデンサの製造方法の一例を示す説明図である。
【図６】本発明のコンデンサの製造方法の他の例を示す説明図である。
【図７】本発明のコンデンサの製造方法の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　…櫛の歯電極
１ａ…グランドプレーンからの櫛の歯電極
１ｂ…電源プレーンからの櫛の歯電極
１ｃ…非貫通孔
１ｄ…貫通孔
２　…櫛の背電極
２ａ…グランドプレーン
２ｂ…電源プレーン
２ｃ…平板状の導電性物質
３　…誘電体
３ａ…（後に充填した）誘電体
４　…シグナルライン
５　…配線
６　…誘電体もしくは絶縁体
【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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