(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面に電極部を有し他面から電極部にかけて多孔質部を有する弁金属シート体の多孔質部に誘電体被膜を設け、この誘電体被膜の上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を形成して構成されるシート状の固体電解コンデンサと、この固体電解コンデンサを内蔵した回路基板と、前記固体電解コンデンサを被う絶縁部と、前記絶縁部の上に実装された半導体部品と、前記絶縁部に設けられたスルーホールとを、有する回路モジュール。
【請求項２】
回路基板に収納凹部を設け、この収納凹部にシート状の固体電解コンデンサを収納し、回路基板と固体電解コンデンサとを電気的に接続した請求項１に記載の回路モジュール。
【請求項３】
回路基板に貫通孔を設け、この貫通孔にシート状の固体電解コンデンサを収納し、回路基板と固体電解コンデンサとを電気的に接続した請求項１に記載の回路モジュール。
【請求項４】
シート状の固体電解コンデンサとして絶縁外装を有し、この絶縁外装の端面部に設けた外部端子と、回路基板の導電部とを電気的に接続した請求項１に記載の回路モジュール。
【請求項５】
回路基板に内蔵したシート状の固体電解コンデンサの表出面に固体電解コンデンサの電極部及び集電体層と接続される引出端子部を設け、この引出端子部と回路基板の導電部とを電気的に接続した請求項１に記載の回路モジュール。
【請求項６】
回路基板に内蔵されるシート状の固体電解コンデンサの表出面に固体電解コンデンサの電極部及び集電体層と接続される引出端子部を多数個設け、この引出端子部に他の電子部品を接続できるようにした請求項１に記載の回路モジュール。
【請求項７】
シート状の固体電解コンデンサの少なくとも片面の引出電極部に他の電子部品を接続したものを回路基板に内蔵した請求項１に記載の回路モジュール。
【請求項８】
他の電子部品として半導体部品を用いる請求項６または７に記載の回路モジュール。
【請求項９】
回路基板が多層回路基板であり、この多層回路基板の各層の少なくともいずれかの層にシート状の固体電解コンデンサを内蔵させた請求項１に記載の回路モジュール。
【請求項１０】
回路基板が多層回路基板であり、この多層回路基板の少なくとも表層部にシート状の固体電解コンデンサを内蔵させた請求項１に記載の回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば家電製品や電子機器に用いられるコンデンサを含む回路モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における回路モジュールとしては、回路基板上に集積回路、コンデンサ、インダクタや抵抗を配置して構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の回路モジュールは、基板実装時に基板表面から突出し、回路基板全体の体積が増すこととなり、加えて実装部の面積分、回路基板の面積も増している。よってこの回路基板を用いた装置自体の体積も必然的に大きなものとなる。
【０００４】
本発明は実装によって体積及び面積を増加させることがなく、装置本体の小型化に寄与する回路モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、少なくともシート状の固体電解コンデンサを回路基板内部に埋め込んだ構成とする。
【０００６】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも片面に電極部を有し他面から電極部にかけて多孔質部を有する弁金属シート体の多孔質部に誘電体被膜を設け、この誘電体被膜の上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を形成して構成されるシート状の固体電解コンデンサと、この固体電解コンデンサを内蔵した回路基板と、前記固体電解コンデンサを被う絶縁部と、前記絶縁部の上に実装された半導体部品と、前記絶縁部に設けられたスルーホールとを、有する回路モジュールであり、シート状の固体電解コンデンサは全体の薄型化に寄与するとともに、これを回路基板内に埋め込むことによってより薄型化が図れるといった作用効果が得られる。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の発明は、回路基板に収納凹部を設け、この収納凹部にシート状の固体電解コンデンサを収納し、回路基板と固体電解コンデンサとを電気的に接続した請求項１に記載の回路モジュールであり、請求項１の効果に加え、シート状の固体電解コンデンサの埋め込みが容易であり、かつ電極取出が容易に行えるといった作用効果が得られる。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の発明は、回路基板に貫通孔を設け、この貫通孔にシート状の固体電解コンデンサを収納し、回路基板と固体電解コンデンサとを電気的に接続した請求項１に記載の回路モジュールであり、請求項２と同様の効果が得られるとともに、回路基板の表裏面両方に電気的接続をとることが可能となり、配線の自由度が大きくなる。
【０００９】
本発明の請求項４に記載の発明は、シート状の固体電解コンデンサとして絶縁外装を有し、この絶縁外装の端面部に設けた外部端子と、回路基板の導電部とを電気的に接続した請求項１に記載の回路モジュールであり、シート状の固体電解コンデンサと回路基板の内部との電気的接続が容易に行える。
【００１０】
本発明の請求項５に記載の発明は、回路基板に内蔵したシート状の固体電解コンデンサの表出面に固体電解コンデンサの電極部及び集電体層と接続される引出端子部を設け、この引出端子部と回路基板の導電部とを電気的に接続した請求項１に記載の回路モジュールであり、シート状の固体電解コンデンサと回路基板の表面部とにおいて電気的接続が容易である。
【００１１】
本発明の請求項６に記載の発明は、回路基板に内蔵されるシート状の固体電解コンデンサの表出面に固体電解コンデンサの電極部及び集電体層と接続される引出端子部を多数個設け、この引出端子部に他の電子部品を接続できるようにした請求項１に記載の回路モジュールであり、部品の実装体積の縮小が図れるとともに、配線長の短縮が可能であるので抵抗成分（ＥＳＲ）、リアクタンス成分（ＥＳＬ）の低減が図れる。
【００１２】
本発明の請求項７に記載の発明は、シート状の固体電解コンデンサの少なくとも片面の引出電極部に他の電子部品を接続したものを回路基板に内蔵した請求項１に記載の回路モジュールであり、実装後の回路基板及び部品の体積の小型化が図れ、かつシート状の固体電解コンデンサや部品が回路基板によって保護されているので、高い信頼性を確保できる。
【００１３】
本発明の請求項８に記載の発明は、他の電子部品として半導体部品を用いる請求項６または７に記載の回路モジュールであり、シート状の固体電解コンデンサと半導体部品とを直接接続できるので、ＥＳＲ，ＥＳＬに起因する電圧変動を小さくでき、半導体部品の動作の安定化に寄与する。
【００１４】
本発明の請求項９に記載の発明は、回路基板が多層回路基板であり、この多層回路基板の各層の少なくともいずれかの層にシート状の固体電解コンデンサを内蔵させた請求項１に記載の回路モジュールであり、基板の多層化によって部品の内蔵の自由度が増し、全体の小型化にも寄与する。
【００１５】
本発明の請求項１０に記載の発明は、回路基板が多層回路基板であり、この多層回路基板の少なくとも表層部にシート状の固体電解コンデンサを内蔵させた請求項１に記載の回路モジュールであり、表面の任意の位置にシート状の固体電解コンデンサを配することによって、基板表面の固体電解コンデンサ上に直接部品を実装できるので、各種部品の実装及び接続が容易にできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１，２に記載の発明について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態１における回路モジュールの斜視図であり、１１は弁金属シート体、１２は集電体層、１３は誘電体被膜、１４は上部外装部、１５は下部外装部、１６ａ，１６ｂは接続端子である。弁金属シート体１１はアルミニウム箔であり、エッチング処理によって片側の一部を粗面化及び多孔質化したものであって、表面の面積を増加させたのち、表面を酸化処理して酸化層である誘電体被膜１３を形成したものである。
【００１８】
図２は弁金属シート体１１の表面部分を示す断面の拡大図である。弁金属シート体１１は前述のようにアルミニウム箔であり、エッチング処理によって微細な多孔質部が多数形成され、その表面には薄い誘電体被膜１３が酸化処理によって形成され、この誘電体被膜１３が誘電体として機能する。さらに、図１には図示していないが、微細な多孔質部の内部にも電気的導通が図れるように、固体電解質層１７がポリピロールやポリチオフェンなどの機能性高分子層を用いて化学重合や電解重合によって形成されている。この固体電解質層１７上に図１の集電体層１２が設けられる。この集電体層１２とともに、弁金属シート体１１の未エッチング部が電極としての役割を果たし、コンデンサ部として機能することとなる。
【００１９】
これらのコンデンサ部は上部外装部１４と下部外装部１５によって挟まれた状態で実装され封止される。上部外装部１４には接続端子１６ａ，１６ｂが貫通孔内部に導電性材料を充填させることによって形成され、それぞれが弁金属シート体１１の未エッチング部と集電体層１２と導通し、外部とコンデンサ部とが導通可能となっている。
【００２０】
そしてこのシート状の固体電解コンデンサは例えば図３のような形態で、回路基板に実装される。図３において、１６ａ，１６ｂは接続端子、１４，１５は外装部、１８は回路基板、１９ａ，１９ｂは配線パターン、２０ａ，２０ｂは接続導体である。回路基板１８には外装部１４，１５が納まる段差状の穴が設けられ、この穴の内部にコンデンサ部を内蔵する外装部１４，１５からなるシート状の固体電解コンデンサが実装される。回路基板１８の表面には配線パターン１９ａ，１９ｂが形成されており、接続端子１６ａ，１６ｂとの間に接続導体２０ａ，２０ｂを介することによって互いに導通している。
【００２１】
このように回路基板１８の内部にシート状の固体電解コンデンサを埋め込んだ形態で実装することで、部品実装後の回路基板１８全体の体積を小さくでき、これを用いた電子機器の体積をより小さくできる。またアルミニウム箔はその表面に容易に凹凸を形成でき面積を拡大でき、かつ誘電体被膜１３は厚みが薄いので静電容量を大きくでき、シート形状においてより大きな静電容量を確保できるので、回路基板１８への埋め込みに適するのである。
【００２２】
なお本実施の形態１においては弁金属シート体１１としてアルミニウム箔を用いたが、同様に表面に誘電体被膜を形成できる材料であったり、誘電体被膜を樹脂材料の塗布や、スパッタ法等の薄膜法を用いて別途形成するなどの方法によって形成したものであっても、シート形状であれば同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２３】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて本発明の特に請求項３から７に記載の発明について説明する。
【００２４】
図４は本発明の実施の形態２における主にコンデンサ部を示す断面図である。
【００２５】
図４において、１１は弁金属シート体、１２は集電体層、１３は誘電体被膜、１８は回路基板、２１は電極部、２２は固体電解質層、２３，２４はスルーホール、２５は絶縁膜、２６は導電体、２７は接続バンプ、２８，２９は外部端子、３０は樹脂シート、３１は絶縁部、３２は部品、３５ａ，３５ｂはスルーホール電極、４０は半導体部品である。
【００２６】
弁金属シート体１１は片面をエッチング処理したアルミニウム箔からなり、電極部２１はこの弁金属シート体１１の片面に設けてあり、この電極部２１はアルミニウム箔の場合はエッチング処理されない面をそのまま利用してもよいし、エッチング処理されない面に金、銅やニッケルなどの他の金属層を形成し、より導電性をよくしたり、耐環境性を高めることもできる。
【００２７】
また、誘電体被膜１３は上記弁金属シート体１１の電極部２１を除いて陽極酸化することにより表面の凹凸部及び空孔表面に形成され、固体電解質層２２は誘電体被膜１３の上にポリピロールやポリチオフェンなどを用いて化学重合や電解重合を行うことによって形成される。
【００２８】
さらに、集電体層１２は固体電解質層２２上に形成されたものであり、導電性の金属箔を貼付けたり、固体電解質層２２上に導電ペーストを塗布したりして形成できる。また、絶縁部３１はこれら全体を被うものであって、エポキシ樹脂などを用いモールド成形によって形成される。スルーホール２３は集電体層１２側の絶縁部３１に設けられ、スルーホール２４は同じく集電体層１２側の絶縁部３１、電極部２１、弁金属シート体１１、誘電体被膜１３、固体電解質層２２に設けた穴であり、これらのスルーホール２３，２４はレーザ加工、エッチング加工やパンチング加工などにより形成される。
【００２９】
上記スルーホール２４の内壁には絶縁膜２５が形成されており、さらにこれらのスルーホール２３，２４内には銅のメッキなどにより導電体２６が形成され、それぞれスルーホール２３内の導電体２６は電極部２１と、スルーホール２４内の導電体２６は集電体層１２のみと電気的に接続された構成となっている。
【００３０】
このスルーホール２３，２４内に形成された導電体２６の表出面上には半田、金錫や銀などからなる接続バンプ２７が形成されており、この接続バンプ２７の数や形成されるピッチは後で実装する半導体部品４０の接続バンプと一致するか、それ以上の数となっている。半導体部品４０の接続バンプとの接続に用いない接続バンプ２７については、チップ抵抗器やチップセラミックコンデンサ、さらにはチップインダクタンスなどの他の部品の実装のために用いることができる。
【００３１】
また、絶縁部３１の側面及び底面には上記電極部２１と集電体層１２とそれぞれ接続された外部端子２８，２９が形成されている。外部端子２８，２９は回路基板１８に設けられたスルーホール電極３５ａ，３５ｂに対して電気的に接続され、外部と導通されている。
【００３２】
さらに、絶縁部３１上にチップ抵抗器やチップセラミックコンデンサ、さらにはチップインダクタンスなどのチップ状の部品３２を実装し、回路モジュールを形成する。
【００３３】
このように、シート状の固体電解コンデンサの片面に直接半導体部品４０などを実装することができることにより、引きまわしの配線パターンが不要となって高周波応答性が著しく向上することになる。すなわち配線パターンに存在する微小抵抗やインダクタンスによって電圧が変動し、半導体部品４０が誤動作するといった不具合を防止できるのである。特に高周波化が進み電圧の立ち上がりが高速になった場合、インダクタンスの成分による電圧低下がより大きくなるので、そのような不具合を本発明によって防止できるのである。また、回路を構成する他の部品３２をも具備することで、全体として薄型の回路モジュールを実現することができる。
【００３４】
そして本発明は、上述のようなシート状の固体電解コンデンサを回路基板１８の内部に埋め込んだ構成とするものである。図５はシート状の固体電解コンデンサを回路基板内部に埋め込んだ状態を示す斜視図であり、１８は回路基板、２５は絶縁膜、２７は接続バンプ、２８，２９は外部端子、３３はシート状の固体電解コンデンサ、３４ａ，３４ｂは配線パターン、３５ａ，３５ｂはスルーホール電極である。
【００３５】
シート状の固体電解コンデンサ３３は上述と同様の構成を有し、回路基板１８はシート状の固体電解コンデンサ３３を収容できる段差部をもち、またシート状の固体電解コンデンサ３３の外部端子２８，２９の直下において、貫通孔内部に導電材を充填させたスルーホール電極３５ａ，３５ｂをもち、回路基板１８の裏面側とシート状の固体電解コンデンサ３３との導通が確保されている。回路基板１８の裏面側には配線パターン３４ａ，３４ｂが設けられており、それぞれスルーホール電極３５ａ，３５ｂと導通している。よって回路基板１８の内部にシート状の固体電解コンデンサ３３が実装された場合、固体電解コンデンサ３３は回路基板１８の裏面側から供電される。
【００３６】
このような構成によれば、シート状の固体電解コンデンサ３３の体積が外部に突出することがないので小体積化が図れ、また固体電解コンデンサ３３を回路基板１８の内部に埋め込むと同時に容易に外部との導通が得られる。そしてこの固体電解コンデンサ３３の直上及び回路基板１８の裏面側に他の部品を実装することも可能であり、さらに固体電解コンデンサ３３の直下に他の部品を実装することなども可能であるので、回路基板１８の面積を大幅に小さくできるとともに、前述のように固体電解コンデンサ３３と他の部品との間に余分な配線を介する必要がないので、電気的な損失をより低減できるのである。
【００３７】
また図６も同様に、シート状の固体電解コンデンサを回路基板の内部に埋め込んだ状態を示す分解斜視図であり、２５は絶縁膜、２７は接続バンプ、２８，２９は外部端子、３３はシート状の固体電解コンデンサ、３４ａ，３４ｂは配線パターン、３６は穴付き多層配線基板、３７はコンデンサ用貫通孔、３８は実装用多層配線基板である。
【００３８】
多層配線基板が２層で構成されており、固体電解コンデンサ３３は穴付き多層配線基板３６のコンデンサ用貫通孔３７の内部に収容されるが、固定は実装用多層配線基板３８上に行われる。実装用多層配線基板３８上には配線パターン３４ａ，３４ｂが設けられており、固体電解コンデンサ３３の外部端子２８，２９がこの直上で固定され、電気的に導通している。
【００３９】
本構成においても図５と同様の効果が得られるが加えて、２枚の多層配線基板の両面に配線パターンが形成できることから、より回路基板の面積の小型化が図れる。
【００４０】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項８から１０に記載の発明について説明する。
【００４１】
図７は本発明の実施の形態３における断面図である。
【００４２】
図７において、３２は部品、３３ａ，３３ｂ，３３ｃはシート状の固体電解コンデンサ、３６ａ，３６ｂ，３６ｃは穴付き多層配線基板、３８ａ，３８ｂ，３８ｃは実装用多層配線基板、３９は充填材である。穴付き多層配線基板３６ａ，３６ｂ，３６ｃ及び、実装用多層配線基板３８ａ，３８ｂ，３８ｃは実施の形態２の図６と同様の構成であるが、穴付き多層配線基板３６ａ，３６ｂ，３６ｃの上部にも配線パターン（図示せず）が設けられている点で異なる。固体電解コンデンサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃは実施の形態２において説明したものと同様の構成を有するものである。穴付き多層配線基板３６ａ，３６ｂ，３６ｃの厚みとシート状固体電解コンデンサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃの厚みはほぼ同一であり、部品３２の一部は両者にまたがって実装が行われ、外部との導通が図られている。部品３２及び固体電解コンデンサ３３ａ，３３ｂ，３３ｃが実装された穴付き多層配線基板３６ａ，３６ｂ，３６ｃと実装用多層配線基板３８ａ，３８ｂ，３８ｃは上下に層状に配置した状態で、充填材３９によって隙間を埋められかつ固着される。この際の各基板間においては、配線パターンの一部を導通させることによって互いに電気的に接続している。
【００４３】
この構成によれば、固体電解コンデンサ３３ａ〜３３ｃと部品３２の一方側の面において容易に実装でき、かつ配線パターンを省略できるので電気的損失の低減が図れる。また層状に重ねた構成であるので実装の面積を低減でき、加えて基板の内部の固体電解コンデンサ３３ａ〜３３ｃ及び部品３２は充填材３９と基板によって外部と遮断されるので、周囲の環境の影響を受けにくく信頼性が増す。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、シート状の固体電解コンデンサを回路基板内に埋め込み、かつ固体電解コンデンサの直上及び直下に他の部品や集積回路を実装する構成の回路モジュールとしたので、実装に必要な面積や体積を小型化できるとともに、余分な配線を介することなく接続が行えるので回路上での損失を低減でき、特に高周波における特性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１におけるシート状の固体電解コンデンサの分解斜視図
【図２】  同実施の形態１における固体電解コンデンサの要部の拡大断面図
【図３】  同実施の形態１における回路モジュールの分解斜視図
【図４】  本発明の実施の形態２における回路モジュールの断面図
【図５】  同実施の形態２における斜視図
【図６】  同実施の形態２における分解斜視図
【図７】  本発明の実施の形態３における回路モジュールの断面図
【符号の説明】
１１  弁金属シート体
１２  集電体層
１３  誘電体被膜
１４  上部外装部
１５  下部外装部
１６ａ，１６ｂ  接続端子
１７  固体電解質層
１８  回路基板
１９ａ，１９ｂ  配線パターン
２０ａ，２０ｂ  接続導体
２１  電極部
２２  固体電解質層
２３，２４  スルーホール
２５  絶縁膜
２６  導電体
２７  接続バンプ
２８，２９  外部端子
３０  樹脂シート
３３  シート状の固体電解コンデンサ
４０  半導体部品
【図１】
0004810772.tif 000002
【図２】
0004810772.tif 000003
【図３】
0004810772.tif 000004
【図４】
0004810772.tif 000005
【図５】
0004810772.tif 000006
【図６】
0004810772.tif 000007
【図７】
0004810772.tif 000008