(57)【要約】【課題】配線のファイン化が進むにつれてＧＮＤに用いることのできる配線面積が小さくなり、ＧＮＤが十分に確保できないために、ノイズ源となってしまうので、電源ノイズを除去するためのコンデンサを配置するとともにＧＮＤが補強された固体電解コンデンサとする。【解決手段】弁金属シート体１０２と、この弁金属シート体１０２の片面に設けられた誘電体酸化皮膜層１０４と、誘電体酸化皮膜層１０４上に設けられた固体電解質層１０５と、固体電解質層１０５上に設けられた陰極用集電体１０６とからなる容量形成部を備えた固体電解コンデンサ素子を内蔵し、陰極用集電体１０６と電気的に接続された金属シート体１０２を有し、金属シート体１０２が固体電解コンデンサ素子と略同一平面に配置されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁金属シート体と、
前記弁金属シート体の表面に設けられた誘電体酸化皮膜層と、
前記誘電体酸化皮膜層上に設けられた固体電解質層と、
前記固体電解質層上に設けられた陰極用集電体とからなる
容量形成部を備えた固体電解コンデンサ素子を内蔵し、
前記陰極用集電体と電気的に接続された金属シート体を有し、
前記金属シート体が前記固体電解コンデンサ素子と略同一平面に配置されていることを
特徴とする固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項２】
前記金属シート体が前記弁金属と同一の金属である
請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項３】
前記弁金属多孔シート体がアルミニウム箔である
請求項１、２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項４】
前記弁金属シート体の表面に設けられた誘電体酸化皮膜層が
前記弁金属シート体の片側の面のみであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項５】
前記弁金属シート体の誘電体酸化皮膜層が設けられた面と反対側の面に
金属層が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項６】
前記金属層がニッケルあるいは銅であることを特徴とする
請求項５に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項７】
同一平面に前記固体電解コンデンサ素子を複数個有し、
前記固体電解コンデンサ素子のそれぞれの陰極用集電体層が
電気的に接続されていることを特徴とする
請求項１〜６のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項８】
同一平面の複数個の前記固体電解コンデンサ素子の間に前記金属体が配置されている
請求項７記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項９】
前記固体電解コンデンサ素子の前記弁金属体が回路基板を
貫通するスールーホールと電気的に接続されていることを特徴とする
請求項１〜８のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項１０】
配線基板と、該配線基板に搭載される電子素子との間に介挿されて
電子装置を構成するために用いられるインターポーザーであって、
請求項１〜９のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板を用い、
前記コンデンサ素子が電源の供給側に継続されていることを特徴とする
電解コンデンサ内蔵インターポーザー。
【請求項１１】
請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法であって、
略同一平面上に前記弁金属体と前記金属シート体を配置する工程と、
誘電体酸化皮膜層を有する面が露出する形状で
前記弁金属体を少なくとも熱硬化性樹脂を含む半硬化状態の絶縁性樹脂に埋設する工程と、
前記金属シート体を前記絶縁性樹脂表面に配置する工程と、
前記誘電体酸化皮膜層に固体電解質層を形成する工程と、
前記固体電解質層上に陰極用集電体を形成する工程と
前記陰極用集電体と前記金属シート体を電気的に接続する工程とを含む
固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項１２】
前記弁金属体を少なくとも熱硬化性樹脂を含む半硬化状態の絶縁性樹脂に埋設する工程と、
前記金属シート体を前記絶縁性樹脂表面に配置する工程とが、
前記弁金属体と前記金属シート体とを同時に埋設する工程である
請求項１１記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項１３】
前記固体電解質層上に陰極用集電体を形成する工程と
前記陰極用集電体と前記金属シート体を電気的に接続する工程とが、
導電性ペースト印刷によって同時に行われることを特徴とする
請求項１１、１２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項１４】
シート状の絶縁体上に表層に酸化皮膜を有する弁金属シート体を前記酸化皮膜が露出するように貼り付ける工程と、
前記弁金属シート体を分割する工程と、
前記金属シート体の切断部に第２の絶縁体を充填する工程と、
前記弁金属体に表面の前記誘電体皮膜上に固体電解質層を形成する工程と、
前記固体電解質表面に集電用電極を形成しコンデンサ素子を形成する工程と、
前記コンデンサ素子を熱硬化性樹脂からなる絶縁体に埋設する工程とを含む
ことを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項１５】
前記絶縁体と前記第２の絶縁体とが同一の材料構成であることを特徴とする請求項１４に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項１６】
半硬化のシート状の絶縁体上に表層に酸化皮膜を有する弁金属シート体を前記酸化皮膜が露出するように貼り付ける工程と、
前記弁金属シート体を切断して分割する工程と、
前記絶縁体を加熱加圧して軟化溶融させて前記弁金属シートの切断部を埋設する工程と
前記弁金属体に表面の前記誘電体皮膜上に固体電解質層を形成する工程と、
前記固体電解質表面に集電用電極を形成しコンデンサ素子を形成する工程と、
前記コンデンサ素子を熱硬化性樹脂からなる絶縁体に埋設する工程とを含む
ことを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項１７】
前記弁金属シート体を分割する工程がレーザー加工することを特徴とする
請求項１４、１５のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項１８】
前記弁金属シート体を分割する工程が
前記絶縁体をダイシング加工することを特徴とする請求項１５、１６のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法において
絶縁体に弁金属シート体を貼り付ける工程の前に
弁金属シート体に穴形成する工程を有する固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
【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必要となってくる。インターポーザー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ボード上の他の配線基板に実装される、あるいは同一基板内に内蔵されるＩＣチップに影響を与え、誤動作を招くおそれがある。これまでは基板内部に固体電解コンデンサを内蔵する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２１５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、固体電解コンデンサ内蔵基板が必要とされるインターポーザーでは基板の配線のファイン化が進んでいる。配線のファイン化が進むにつれてＧＮＤに用いることのできる配線面積が小さくなり、ＧＮＤが十分に確保できない。そのためにコンデンサのＧＮＤに電位差が発生してノイズ源になってしまう。そこで、この発明の目的は、電源ノイズを除去するために用いるコンデンサを配置するとともにＧＮＤが補強された固体電解コンデンサを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
弁金属シート体と、
前記弁金属シート体の表面に設けられた誘電体酸化皮膜層と、
前記誘電体酸化皮膜層上に設けられた固体電解質層と、
前記固体電解質層上に設けられた陰極用集電体とからなる
容量形成部を備えた固体電解コンデンサ素子を内蔵し、
前記陰極用集電体と電気的に接続された金属シート体を有し、
前記金属シート体が前記固体電解コンデンサ素子と略同一平面に配置されていることを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の固体電解コンデンサ内蔵回路基板を用いることで固体電解コンデンサに十分なＧＮＤを確保でき、安定したノイズ除去を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
（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とその形成方法およびそれを用いた固体電解コンデンサ内蔵モジュールにおいて、図面を参照しながら説明する。
【０００７】
図１および図２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概略構成が示されている。図１は厚さ方向の断面構成図、図２は基板の平面方向の断面構成図である。但し、ここでは説明の便宜上コンデンサの上面と下面を決定しているだけで、本実施の形態におけるコンデンサ内蔵回路基板の使用時において上面および下面は特に指定されるものではない。図３は弁金属体表面のコンデンサ素子形成部分の拡大図である。
【０００８】
絶縁体１０１に、弁金属体１０３が配置されている。金属シート体１０２は銅、またはニッケルからなることが好ましい。また、弁金属体１０３としては、アルミニウム箔をエッチングなどして多孔質化することで形成できる。図３に示すように、この弁金属体１０３の多孔質化された部分の表面に誘電体被膜層１０４を設け、この誘電体被膜層１０４上に固体電解質層１０５を設け、この固体電解質層１０５上に集電体１０６を設けてコンデンサ素子を形成している。固体電解質層１０５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化学重合や電解重合によって形成して導電性高分子層にしたものや、硝酸マンガン溶液を含浸させてから熱分解することにより二酸化マンガン層にしたもので構成することができる。さらに集電体１０６としては、カーボン層単独あるいはカーボン層と銀ペースト層の積層構造とすることができる。このとき、銀ペーストを素子部と同時に金属シート体１０２に塗布することでコンデンサ素子のＧＮＤの領域を強化できる。尚、本実施の形態では集電体１０６と直接金属シート体１０２との接続方法の一例として、集電体１０６を直接金属シート体１０２に接続させている。この構成は素子の小型化に優れている。
【０００９】
以上のようにして形成されたコンデンサ素子および金属シート体１０２が回路基板に内蔵されている。１０７はインナービア、１０８は配線層である。
【００１０】
絶縁体１０１は回路基板の絶縁樹脂とコンデンサ素子周囲と異なる樹脂を用いることができる。コンデンサ素子周囲の樹脂としては、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂を用いることにより全金属箔との密着を得ることができる。また、回路基板の絶縁樹脂としては、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。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。また、絶縁樹脂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。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。さらに分散剤、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。
【００１１】
固体電解質層１０５はポリプ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。
【００１２】
インナービア１０７は導電性ペーストを用いることができる。回路基板表面の配線は転写工法でもエッチングによって形成しても、予め基板を形成した配線板を積層してもよい。
【００１３】
また、本発明の固体電解コンデンサ内蔵回路基板は、図４に示すように図１の固体電解コンデンサ内蔵回路基板にさらに配線層を積層して多層配線層基板として用いることができる。このとき絶縁体１０１は単一材料である必要はなく、コンデンサを内蔵する層の絶縁体と配線層を積層する層の絶縁体とは異なる構成でよい。さらに、このとき厚み方向に絶縁体を貫通するスルーホール１０９を形成することで基板の両面の接続を容易に確保できる。尚、本実施の形態では陰極の基板表面への露出方法として金属シート体１０２上にビアを形成しているが、特に構成を限定するものではなく集電体１０６上にビアを設けてもよい。
【００１４】
（実施の形態２）
図５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垂直断面図である。同図において、実施の形態１と同一名称の要素は、実施の形態１と同様の構成である。実施の形態２に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板では、実施の形態１の固体電解コンデンサ内蔵回路基板に対して金属シート体２０２が素子形成を行っている弁金属体２０３と同一金属を用いることで構成が容易となり量産性に優れる。
【００１５】
（実施の形態３）
図６および図７は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概略構成が示されている。図６は厚さ方向の断面構成図、図７は平面方向の断面構成図である。同図において、実施の形態１と同一名称の要素は、実施の形態１と同様の構成である。実施の形態３に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板では、実施の形態１の固体電解コンデンサ内蔵回路基板に対して素子形成された弁金属体３０３が複数存在している。それぞれの陰極は集電体３０６で一体化している。
【００１６】
（実施の形態４）
図８および図９は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概略構成が示されている。図８は厚さ方向の断面構成図、図９は平面方向の断面構成図である。同図において、実施の形態３と同一名称の要素は、実施の形態３と同様の構成である。実施の形態４に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板では、実施の形態３の固体電解コンデンサ内蔵回路基板に対して素子形成された弁金属体４０３が複数存在しており、それぞれの弁金属体４０３の間には金属シート体４０２が配置されている。この構成を用いることでコンデンサ素子間の干渉を抑制できる。
【００１７】
（実施の形態５）
実施の形態５は図１に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法の一例である。本実施の形態に用いられる材料は図１と同様である。図１０（ａ）〜（ｅ）は実施の形態におけるコンデンサ内蔵回路基板の製造方法の工程を示す断面図である。
【００１８】
まず図１０（ａ）に示すように、金属シート体５０２および弁金属体５０３を絶縁体５０１に埋め込む。このときインナービア５０７を形成しておく。
【００１９】
次に図１０（ｂ）に示すように、弁金属体５０３の表面に固体電解質層５０５を形成する。
【００２０】
次に図１０（ｃ）に示すように、固体電解質層５０５と金属シート体５０２を接続するように集電体５０６として導電性ペーストを塗布する。
【００２１】
次に図１０（ｄ）に示すように未硬化状態の導電性ペースト５１１を充填した半硬化状態の熱硬化性樹脂シート５１２と銅箔５１０を形成積層して一体化させる。
【００２２】
次に図１０（ｅ）に示すように、導電性ペースト５１１を充填した半硬化状態の熱硬化性樹脂シート５１２を硬化させる。固体電解コンデンサ素子を絶縁層に内蔵する。
【００２３】
次に図１０（ｆ）に示すように、エッチングによって表層の銅箔５１０のパターニングを行うことで、配線層５０８を得る。尚、本実施の形態では表層の配線をエッチングによってパターニングを行ったが、特に配線の形成方法を限定するものでなく、転写工法で配線層５０８を形成してもよいし、銅箔にかえて予め配線が形成された多層基板を積層することで表層にファインな配線層を容易に形成できる。
【００２４】
（実施の形態６）
実施の形態６は図５に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法の一例である。本実施の形態に用いられる材料は図１と同様である。図１１（ａ）〜図１３（ｈ）は実施の形態６におけるコンデンサ内蔵回路基板の製造方法の工程を示す断面図である。
【００２５】
まず図１１（ａ）に示すように、絶縁体６０１を介して弁金属体６０３を銅箔６１０に張りつける。弁金属体６０３には予め空隙を設けたものを用いてもよい。
【００２６】
次に図１１（ｂ）に示すように、弁金属体６０３表面のパターニングを行い、弁金属体を複数個に分割する。このとき、絶縁体を切断してもよいが、絶縁体を切断せずに表層の弁金属体のみを除去することが好ましい。パターニングの方法としてはレーザーによる切断方法を用いることによって任意の長さの曲線や線分で弁金属体６０３を切断できる。また、パターニングの方法としてダイシング方法を用いることで切り込みの深さ方向への精度の高い制御が可能となる。
【００２７】
次に図１１（ｃ）に示すように、絶縁樹脂６１３を塗布して切り込み溝を埋める。尚、本実施の形態では絶縁樹脂を塗布したが、弁金属体６０３を銅箔６１０に張りつける絶縁体６０１として半硬化状態の絶縁樹脂を用いて絶縁樹脂を塗布に変えて絶縁体６０１を熱加圧によって軟化溶融させて切り込み溝に絶縁体６０１を充填しても良い。
【００２８】
次に図１２（ｄ）に示すように、所望の弁金属体６０３の表面に固体電解質層６０５を形成する。
【００２９】
次に図１２（ｅ）に示すように、弁金属体上に形成した固体電解質層６０５と固体電解質層を形成していない弁金属体６０３とを接続するように集電体６０６として導電性ペーストを塗布する。
【００３０】
次に図１２（ｆ）に示すように、図１２（ｅ）の基板に絶縁樹脂と銅箔６１０とを積層一体化させる。このときの絶縁樹脂は絶縁体６０１と同様の樹脂を用いる。
【００３１】
次に図１３（ｇ）に示すように任意の場所にスルーホール６０９を形成する。ここで、コンデンサ素子を形成する弁金属体にスルーホールを接続させることで基板の表面に陽極を露出させることができ、また、導電性ペースト６０５または固体電解質層を形成していない弁金属体にスルーホール６０９を接続させることで基板の表面に陽極を露出させることができ、どちらにも接続しない場合には基板を貫通する信号ラインとして用いることができる。
【００３２】
次に図１３（ｈ）に示すように、エッチングによって表層の銅箔６１０のパターニングを行うことで配線パターン６０８を得る。尚、本実施の形態では表層の配線のパターン６０８をエッチングによって形成し行ったが、特に配線の形成方法を限定するものでなく、転写工法で配線パターンを形成してもよいし、銅箔にかえて予め配線が形成された多層基板を積層することで表層にファインな配線層を容易に形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
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とその形成方法およびそれを用いた固体電解コンデンサ内蔵モジュールは、ＧＮＤを強化したシート状固体電解コンデンサを内蔵した回路基板を実現できるので、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】
【００３４】
【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】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３】本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの要部の拡大図
【図４】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５】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６】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
【図９】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
【図１０】本発明の実施の形態５における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法を示す断面図
【図１１】本発明の実施の形態６における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法を示す断面図
【図１２】本発明の実施の形態６における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法を示す断面図
【図１３】本発明の実施の形態６における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法を示す断面図
【符号の説明】
【００３５】
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１  絶縁体
１０２、３０２、４０２、５０２、６０２  金属シート体
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３  弁金属体
１０４  誘電体皮膜層
１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５  固体電解質層
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６  集電体
１０７、２０７、３０７、４０７、５０７  インナービア
１０８、２０８、３０８、４０８、５０８、６０８  配線層
１０９、３０９、４０９、６０９  スルーホール
５１０、６１０  銅箔
５１１  導電性ペースト
５１２  熱硬化性樹脂シート
【図１】
2007242767.tif 000003
【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】
2007242767.tif 000008
【図７】
2007242767.tif 000009
【図８】
2007242767.tif 000010
【図９】
2007242767.tif 000011
【図１０】
2007242767.tif 000012
【図１１】
2007242767.tif 000013
【図１２】
2007242767.tif 000014
【図１３】
2007242767.tif 000015