(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属多孔シート体に電極部、有機系誘電体層、固体電解質層および電極層を設けたものの外周面に絶縁保護層を設け、この絶縁保護層の少なくともいずれか一方の面に上記電極部と電極層に至る孔を設け、この孔内にそれぞれの電極部、電極層と電気的に接続され他とは絶縁された導電体を設け、この導電体の表出面に接続バンプを設けたコンデンサ。
【請求項２】
金属多孔シート体として、少なくとも片面をエッチング処理したアルミニウム箔を用いた請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
金属多孔シート体として、金属粉末の焼結体を用いた請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項４】
電極部として少なくとも片面をエッチング処理したアルミニウム箔の表面に形成した別の金属層を用いた請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項５】
電極部として金属粉末の焼結体の表面に形成した別の金属層を用いた請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項６】
固体電解質層として機能性高分子を用いた請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項７】
接続バンプを半導体の接続バンプの数以上設けた請求項１に記載のコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種電子機器に利用され、特に半導体を実装できるコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における大容量コンデンサとしては、電解コンデンサが挙げられ、一般にアルミニウムやタンタルなどの弁金属多孔体を陽極素子とし、この表面に導電体酸化皮膜を形成し、その上に機能性高分子や二酸化マンガンなどの固体電解質層を設け、その外表面に陰極層を設け、全体を外装モールドし、この外装の両端に陽極素子および陰極層と電気的に接続された端子電極を設けて構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の固体電解コンデンサにおいては、抵抗やインダクタンス部品と同様に１つのチップ型の固体電解コンデンサであって、回路基板上に実装されて利用されることになる。しかしながら、昨今の回路のデジタル化に伴って電子部品の高周波応答性が求められているが、上述のような回路基板に半導体とともに表面実装される固体電解コンデンサでは、高周波応答性に劣るといった問題を有するものであった。
【０００４】
また、誘電体に電解法による酸化皮膜を用いるため、コンデンサが極性を持つために実装上使いづらいものであった。
【０００５】
本発明は以上のような従来の欠点を除去し、半導体を直接バンプ接続でき高周波応答性に優れたコンデンサを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、金属多孔シート体に電極部、有機系誘電体層、固体電解質層および電極層を設けたものの外周面に絶縁保護層を設け、この絶縁保護層の少なくともいずれか一方の面に上記電極部と電極層に至る孔を設け、この孔内にそれぞれの電極部、電極層と電気的に接続され他とは絶縁された導電体を設け、この導電体の表出面に接続バンプを設けたコンデンサであり、コンデンサの表面に接続バンプを形成し、その接続バンプ上に半導体を初めとして各種チップ部品を実装可能とし、高周波応答性の著しい向上を図ることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、金属多孔シート体として、少なくとも片面をエッチング処理したアルミニウム箔を用いた請求項１に記載のコンデンサであり、上記請求項１の作用に加えて生産性に優れたものとすることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、金属多孔シート体として、金属粉末の焼結体を用いた請求項１に記載のコンデンサであり、上記請求項１の作用に加えて容量の大きなものとすることができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、電極部として少なくとも片面をエッチング処理したアルミニウム箔の表面に形成した別の金属層を用いた請求項１に記載の固体電解コンデンサであり、金属層を選択することにより導電体との接続の信頼性を高めることができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、電極部として金属粉末の焼結体の表面に形成した別の金属層を用いた請求項１に記載のコンデンサであり、金属層を選択することにより導電体との接続の信頼性を高めることができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、固体電解質層として機能性高分子を用いた請求項１に記載のコンデンサであり、インピーダンスの低いものとすることができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、接続バンプを半導体の接続バンプの数以上設けた請求項１に記載のコンデンサであり、半導体およびチップ部品を実装できるものとできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるコンデンサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態１におけるコンデンサの斜視図、図２は同コンデンサの断面図である。図１、図２において、１は片面をエッチング処理したアルミニウム箔や金属粉末の焼結体からなる金属多孔シート体であり、多孔質で表面積の大きい材料であればどのような材料でも使用可能であり、２はこの金属多孔シート体１に設けた電極部であり、この電極部２は金属多孔シート体１をそのまま利用してもよいし、金、銅やニッケルなどの他の金属層を形成して構成することもできる。また、金属粉末の焼結体の場合は焼結体の面をそのまま利用してもよいし、金、銅やニッケルなどの金属層をスパッタリング、蒸着などの方法で形成して構成してもよい。
【００１５】
また、３は上記金属多孔シート体１の表面および空孔表面に形成されたアクリル系樹脂などからなる有機系誘電体層、４はこの有機系誘電体層３の上に形成された固体電解質層であり、この固体電解質層４はポリピロールやポリチオフェンなどの導電性高分子を用いた機能性高分子層を化学重合や電解重合によって形成することで得ることができる。
【００１６】
さらに、５は固体電解質層４上に形成された電極層であり、銅などの金属箔を貼付けたり、固体電解質層４上に導電ペーストを塗布したりして形成することができる集電部である。また、６はこれら全体を被う絶縁保護層でエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂などの絶縁性樹脂でモールド成形、シート成形などの方法によって形成される。
【００１７】
７は電極層５側の絶縁保護層６に設けた孔、８は同じく電極層５側の絶縁保護層６、電極層５、固体電解質層４、有機系誘電体層３、電極部２に設けた孔であり、これらの孔７，８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。
【００１８】
上記孔８の内壁には絶縁層９が形成されている。そして、これらの孔７，８内には銅のメッキなどにより導電体１０が形成されて孔７内の導電体１０は電極層５と、孔８内の導電体１０は電極部２のみと電気的に接続されている。
【００１９】
この孔７，８内に形成された導電体１０の表出面上には半田、金、錫や銀などからなる接続バンプ１１が形成されており、この接続バンプ１１の数や形成されるピッチは後で実装する半導体の接続バンプと一致するか、それ以上の数となっている。半導体の接続バンプ以上の数とするのは、半導体を実装した後、残りの接続バンプ１１間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部品を実装することも可能としたものである。また、絶縁保護層６の側面および底面には上記電極部２と電極層５とそれぞれ接続された引出電極１２，１３が形成されている。
【００２０】
このように、コンデンサの片面に直接半導体などを実装することができることにより、引きまわしの導電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。
【００２１】
なお、金属多孔シート体１として片面をエッチング処理したアルミニウム箔を用いるのは既に確立されているアルミ電解コンデンサのアルミニウム箔を利用することができ、アルミニウム箔の片面をマスキングしてエッチング処理をすれば簡単に所望とするエッチングピットを有した金属多孔シート体１を得ることができ、生産性を高めることができることになる。
【００２２】
また、金属多孔シート体１として金属粉末の焼結体を用いるのは、表面積を大きくでき得られる静電容量が大きくなるからである。
【００２３】
さらに、金属多孔シート体１の導電体を接合する面に金、銅やニッケルなどの金属層を形成して電極部２とすることで、孔７，８内に形成する導電体１０との接続の信頼性を向上できる。
【００２４】
また、固体電解質層４として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ることによりインピーダンスの低い固体電解コンデンサとすることができてより高周波応答性に優れたものとすることができる。
【００２５】
以上のように構成されたコンデンサについて、以下にその製造方法を図面を参照しながら説明する。
【００２６】
まず、図３に示すように片面がエッチング処理されたアルミニウム箔を金属多孔シート体１として準備する。このアルミニウム箔は片面をマスキングしてエッチング処理することによって容易に得ることができる。
【００２７】
次に図４に示すようにアルミニウム箔からなる金属多孔シート体１の全面に銅からなる電極部２を形成する。この電極部２はスパッタリング、蒸着などによって形成することができる。
【００２８】
次に図５に示すように金属多孔シート体１のエッチング処理面側を除いて耐薬品性のフォトレジストやマスキングテープなどでなるレジスト層１４を形成する。
【００２９】
次に図６に示すようにこれをアクリル系樹脂を含む溶液に浸漬して電着し、レジスト層１４の形成されていない部分に有機系誘電体層３を形成する。
【００３０】
次に図７に示すようにこれをピロールを含む溶液に浸漬し、続いて酸化剤溶液に浸漬して化学酸化重合により薄く有機系誘電体層３上にポリピロール層を形成し、このポリピロール層を形成したものをピロールを含む溶液に浸漬してポリピロール層を＋側、溶液中の電極を−側として電解重合することにより上記ポリピロール層上に十分な厚さのポリピロール層を形成して固体電解質層４を形成する。
【００３１】
次に図８に示すように固体電解質層４の上に銅からなる電極層５を固体電解質層４に電気的に導通するように張付け、続いて図９に示すように電極層５側に電極部２までの深さで孔８を必要な数だけ所定の位置にレーザ加工で形成する。
【００３２】
次に図１０に示すように、この孔８の内壁に絶縁性樹脂の電着により絶縁層９を形成する。
【００３３】
続いて図１１に示すようにレジスト層１４を剥離または溶解除去した後、図１２に示すようにエポキシ樹脂などからなる絶縁保護層６を全面に形成する。
【００３４】
次に図１３に示すように絶縁保護層６を突き抜けるように孔８の上部および孔７を必要な数だけ所定の位置にレーザ加工で形成し、さらに側面から電極層５に通じる開口と反対の側面から電極部２に通じる開口を形成する。
【００３５】
そして、図１４に示すように孔７，８および開口部の内面に銅などのメッキによる導電体１０を形成し、孔７の導電体１０は電極層５と、孔８内の導電体１０は電極部２と電気的に接続されるように形成する。
【００３６】
最後に図１５に示すように導電体１０の表出する部分に半田、金または銀による接続バンプ１１を形成すると同時に図１６に示すように側面および底面に電極部２と電極層５とそれぞれに接続された引出電極１２，１３を形成してコンデンサの完成品とする。
【００３７】
また、他の例として金属粉末の焼結体を金属多孔シート体１として用いる場合は、図１７に示すようにアルミニウム箔１５の片面にアルミニウム焼結体１６を結合して金属多孔シート体１を構成する。
【００３８】
他の工程は上記片面をエッチング処理したアルミニウム箔を用いた場合と同じ工程をとってコンデンサを製造する。
【００３９】
このような構成のコンデンサは、接続バンプの形成した面に半導体を直接接続することができることにより、高周波応答性に極めて優れたものとすることができ、デジタル回路を構成するうえで有効なものとすることができる効果のみならず、シート状で薄層でありながら大容量のコンデンサを形成できるために例えば、樹脂基板などの内部に埋設することが可能であり、回路の小型化に有効である。具体的には、薄型カード（ＩＣカード）などの平滑回路やノイズ対策用のコンデンサに使用が有効である。
【００４０】
また、誘電体が有機系誘電体であり、かつ電極取り出しに制約が無いためにどのようにでも取り出し電極が構成可能なために例えばインダクターをコンデンサ上に形成したり、また、インダクターの内部に埋設し、ＬＣの複合部品を容易に形成できる。
【００４１】
さらに、電解コンデンサは誘電体に酸化皮膜を用いるために外部からのストレス、例えば曲げ応力などで酸化皮膜が破壊されフレキシブルな基板など応力のかかる個所には用いることが困難であった。しかしながら、本発明のコンデンサは誘電体に有機系材料を用いるために柔軟性に富み従来使用が困難な曲げ応力のかかるような回路や基板などにも装着が可能である。
【００４２】
両面に接続バンプ１１を形成することもできる。これは孔７，８の形成によって可能となり、孔７は電極層５に達するように、孔８は電極部２に達するように設け、孔８に絶縁層９を設け、これらにメッキによる導電体１０を形成することで両面に接続バンプ１１をもったコンデンサとすることができる。
【００４３】
さらに、引出電極１２，１３は必ずしも必要ではなく、接続バンプ１１を利用して引出電極１２，１３の代りとして利用することもできる。接続バンプ１１に実装する半導体やチップ部品を引出電極として代用することも可能である。
【００４４】
また、絶縁保護層６の一部を開口し、電極部２や電極層５を引き出し電極として直接外部に接合することも可能である。
【００４５】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるコンデンサについて、図面を参照しながら説明する。
【００４６】
図１８は本発明の実施の形態２におけるコンデンサの斜視図、図１９は同コンデンサの断面図である。ここで、図１８および図１９において実施の形態１の図１および図２と同一構成要素は同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００４７】
図において、１は両面をエッチング処理したアルミニウム箔や金属粉末の焼結体からなる金属多孔シート体であり、２はこの金属多孔シート体１に設けた電極部であり、この電極部２は金属多孔シート体１をそのまま利用してもよいし、金、銅やニッケルなどの他の金属層を形成して構成できる。また、金属粉末の焼結体の場合は焼結体の面をそのまま利用してもよいし、金、銅やニッケルなどの金属層をスパッタリング、蒸着などの方法で形成して構成してもよい。
【００４８】
また、３は上記金属多孔シート体１の全面および空孔表面に形成されたアクリル系樹脂などの有機系誘電体層、４はこの有機系誘電体層３の上に形成された固体電解質層であり、５は固体電解質層４上に形成された電極層であり、６はこれら全体を被う絶縁保護層である。
【００４９】
７は電極層５側の絶縁保護層６に設けた孔、８は同じく電極層５側の絶縁保護層６、電極層５、固体電解質層４、有機系誘電体層３、電極部２に設けた孔である。
【００５０】
上記孔８の内壁には絶縁層９が形成されている。そして、これらの孔７，８内には銅のメッキなどにより導電体１０が形成されて孔７内の導電体１０は電極層５と、孔８内の導電体１０は電極部２のみと電気的に接続されている。
【００５１】
この孔７，８内に形成された導電体１０の表出面上には半田、金、錫や銀などからなる接続バンプ１１が形成されており、絶縁保護層６の側面および底面には上記電極部２と電極層５とそれぞれ接続された引出電極１２，１３が形成されている。
【００５２】
このように両面にエッチング処理を施したアルミニウム箔の全面に誘電体層を設けることで電極対向面積を大きくできるため、容量を大幅に拡大できる。
【００５３】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３におけるコンデンサについて、図面を参照しながら説明する。
【００５４】
図２０は本発明の実施の形態３におけるコンデンサの斜視図、図２１は同コンデンサの断面図である。ここで、図２０および図２１において実施の形態１の図１および図２と同一構成要素は同一符号を付し詳細な説明は省略する。
【００５５】
図において、１は両面をエッチング処理したアルミニウム箔や金属粉末の焼結体からなる金属多孔シート体であり、２はこの金属多孔シート体１に設けた電極部であり、この電極部２は金属多孔シート体１をそのまま利用してもよいし、金、銅やニッケルなどの他の金属層を形成して構成できる。また、金属粉末の焼結体の場合は焼結体の面をそのまま利用してもよいし、金、銅やニッケルなどの金属層をスパッタリング、蒸着などの方法で形成して構成してもよい。
【００５６】
また、３は上記金属多孔シート体１の全面および空孔表面に形成されたアクリル系樹脂などからなる有機系誘電体層、４はこの有機系誘電体層３の上に形成された固体電解質層であり、５は固体電解質層４上に形成された電極層であり、６はこれら全体を被う絶縁保護層である。
【００５７】
７は絶縁保護層６の両面に設けた孔、８は同じく絶縁保護層６、電極層５、固体電解質層４、有機系誘電体層３、電極部２に設けた孔であり、これらの孔７，８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。
【００５８】
上記孔８の内壁には絶縁層９が形成されている。そして、これらの孔７，８内には銅のメッキなどにより導電体１０が形成されて孔７内の導電体１０は電極層５と、孔８内の導電体１０は電極部２のみと電気的に接続されている。
【００５９】
この孔７，８内に形成された導電体１０の表出面上には半田、金、錫や銀などからなる接続バンプ１１が形成されている。
【００６０】
このようにコンデンサの両面に接続バンプ１１を設けることでコンデンサに直接半導体などを実装することができることにより、引きまわしの導電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効果だけでなく、コンデンサ両面の接続バンプ１１に表面は半導体、裏面はチップ部品や配線など多種多様な構成に対応が可能となり、回路構成上極めて有効である。
【００６１】
さらに、両面にエッチング処理を施したアルミニウム箔の全面に誘電体層を設けることで容量を大幅に拡大できる効果もある。また、本構成のコンデンサを多数個積層状態で接合することも可能であり容量の拡大を図ることも可能である。
【００６２】
本発明のコンデンサにおいてはここで挙げた実施の形態以外にも多種多様な接続バンプ１１および引出電極１２，１３の構成が可能であり回路構成ならびに実装上要求される接続に容易に対応できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように本発明のコンデンサは構成されるため、接続バンプの形成した面に半導体を直接接続することができることにより、高周波応答性に極めて優れたものとすることができ、デジタル回路を構成するうえで有効なものとすることができるとともに、誘電体が有機系誘電体であり、さらに電極取り出しに制約が無いために、どのようにでも引出電極が構成可能なために複合部品を容易に形成できる。
【００６４】
また、誘電体に有機系材料を用いるために柔軟性に富み従来使用が困難な曲げ応力のかかるような回路や基板などにも装着が可能であるとともに基板への埋設も容易にできるため、機器の小型化に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの斜視図
【図２】同断面図
【図３】同コンデンサに用いる金属多孔シート体の断面図
【図４】同金属多孔シート体に電極部を形成した状態の断面図
【図５】同金属多孔シート体にレジストを形成した状態の断面図
【図６】同有機系誘電体層を形成した状態の断面図
【図７】同固体電解質層を形成した状態の断面図
【図８】同電極層を形成した状態の断面図
【図９】同孔を形成した状態の断面図
【図１０】同孔に絶縁層を形成した状態の断面図
【図１１】同レジストを除去した状態の断面図
【図１２】同絶縁保護層を形成した状態の断面図
【図１３】同孔を形成した状態の断面図
【図１４】同孔内に導電体を形成した状態の断面図
【図１５】同導電体上に接続バンプを形成した状態の断面図
【図１６】同引出電極を形成した状態の断面図
【図１７】他の金属多孔シート体を示す断面図
【図１８】本発明の実施の形態２におけるコンデンサの斜視図
【図１９】同断面図
【図２０】本発明の実施の形態３におけるコンデンサの斜視図
【図２１】同断面図
【符号の説明】
１  金属多孔シート体
２  電極部
３  有機系誘電体層
４  固体電解質層
５  電極層
６  絶縁保護層
７，８  孔
９  絶縁層
１０  導電体
１１  接続バンプ
１２，１３  引出電極
１４  レジスト層
【図１】
0004432207.tif 000002
【図２】
0004432207.tif 000003
【図３】
0004432207.tif 000004
【図４】
0004432207.tif 000005
【図５】
0004432207.tif 000006
【図６】
0004432207.tif 000007
【図７】
0004432207.tif 000008
【図８】
0004432207.tif 000009
【図９】
0004432207.tif 000010
【図１０】
0004432207.tif 000011
【図１１】
0004432207.tif 000012
【図１２】
0004432207.tif 000013
【図１３】
0004432207.tif 000014
【図１４】
0004432207.tif 000015
【図１５】
0004432207.tif 000016
【図１６】
0004432207.tif 000017
【図１７】
0004432207.tif 000018
【図１８】
0004432207.tif 000019
【図１９】
0004432207.tif 000020
【図２０】
0004432207.tif 000021
【図２１】
0004432207.tif 000022