(57)【要約】【課題】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固体電解コンデンサ内蔵基板を提供する。【解決手段】陽極１がアルミニウム金属層、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を絶縁樹脂３に内蔵し、表層及び裏層が金属層４からなり、前記陽極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、前記陰極６が導体ペーストにより表層の金属層４に接続された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た固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項２】
スルーホール内壁面の陽極の断面部に第１層として亜鉛層、第２層としてニッケル層が順に形成され、さらに第３層として、前記第２層と絶縁樹脂層を含むスルーホール内壁面全体にパラジウム層が形成され、さらに第４層としてスルーホール内壁面、表層及び裏層の金属層に電解銅めっき層が形成された請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項３】
金属層は銅箔層である請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項４】
導体は導電性ペースト硬化物である請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項５】
基板内の絶縁層を貫通するスルーホールを有し、このスルーホールは前記絶縁層によって固体電解コンデンサの陰極および陽極と絶縁されていることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
【請求項６】
基板の表層及び裏層の金属層にニッケル層が形成されている請求項２に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項７】
陽極の素子形成し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に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項８】
スルーホールの内部に絶縁樹脂が充填されている請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項９】
スルーホールの内部に金属またはその混合物が充填されている請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一つに記載の固体電解コンデンサ内蔵基板に再配線層を有するインターポーザ。
【請求項１１】
固体電解コンデンサから半導体の複数の電源端子に対応する構造である請求項１０に記載のインターポーザ。
【請求項１２】
固体電解コンデンサを複数個内蔵し、それぞれ陽極が電気的に分離されて独立した電源電圧に対応する構造である請求項１１に記載のインターポーザ。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一つに記載のインターポーザに半導体素子を搭載してなることを特徴とする半導体パッケージ。
【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、特に、陽極が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を絶縁樹脂に内蔵し、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表層と裏層の金属層に接続され、前記陰極が導体ペーストにより表層の金属層に接続された固体電解コンデンサ内蔵基板という構成を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、陽極が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、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表層と裏層の金属層に接続され、前記陰極が導体ペーストにより表層の金属層に接続された固体電解コンデンサ内蔵基板という構成を備えることにより、このスルーホールによって固体電解コンデンサ素子の陽極を回路基板外部に電気的に取り出すことができ、前記スルーホール内部において前記弁金属シートの端面はニッケルめっき層を介して前記スルーホールを貫通する固体電解コンデンサ内蔵回路基板という構成を備えることにより、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銅めっき層に電気的に接続できるので、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１〜６，８，９の発明について、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は固体電解コンデンサ内蔵回路基板のスルーホール８付近における断面図、図３は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図である。
【０００９】
図１において、図３に示すようにアルミニウムからなる陽極１の片面側が薬液処理によって多孔質化された多孔質部２が形成され、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１６からなる誘電体が形成されており、陽極１と固体電解層５、および陽極１と陰極６との間が電気的に絶縁され、固体電解コンデンサ素子を形成する。
【００１０】
この固体電解コンデンサが絶縁樹脂３に内蔵され、表層及び裏層が配線パターンからなる金属層４からなり、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、陰極６が導体７により金属層４に接続されたものである。
【００１１】
本実施の形態では、導体７は導体ペーストが用いられている。また、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法としては特に上または下方向に限定するものではない。
【００１２】
本発明において、スルーホール８が表裏の金属層４を接続する構造であれば、内部に絶縁樹脂を充填しても、金属またはその混合物を充填してもよい。
【００１３】
ここで、図２について説明する。図２に示すように、シート状のアルミニウムからなる陽極１の端面付近において、陽極１の端面より、アルミニウムの端面を覆う亜鉛層９、ニッケル層１０、パラジウム層１１、銅めっき層１２からなる接続層を有する構成となる。また、絶縁樹脂３における端面において、パラジウム層１１、銅めっき層１２からなる接続層を形成している。この構成を用いることでアルミニウムと銅スルーホールとの安定した接続を得ることができる。
【００１４】
本実施の形態において、絶縁樹脂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。さらに、基板の表層及び裏層の金属層４にニッケル層を形成することもできる。
【００１８】
以上のように、実施の形態１によれば、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。
【００１９】
（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付近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。
【００２０】
本実施の形態２においては陽極１における多孔質部２をスルーホール８が貫通している構成である。固体電解コンデンサ内蔵回路基板のスルーホール８を拡大したものが図５である。ここで、陽極１とスルーホール８の接続部を拡大したものが図６である。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、液状樹脂の硬化物からなる絶縁体１３が充填されている。このように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向上する。
【００２１】
（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１０〜１２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、図８は固体電解コンデンサ内蔵層に再配線層を有するインターポーザである。
【００２２】
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。
【００２３】
本構成は固体電解コンデンサ内蔵回路基板をコア層としてビルドアップ工法によって再配線層を形成してもよいし、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。尚、本実施の形態では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、特に再配線層はコンデンサ内蔵層の両側に限定するものではなくコンデンサ内蔵層の片側のみであってもよい。
【００２４】
本構成を用いることで、表面に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。この構成によって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インターポーザ基板が得られる。
【００２５】
さらに図７に示すように分割された複数のコンデンサ素子を内蔵することで多電源電圧が必要な半導体に対応したインターポーザが実現できる。
【００２６】
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信号伝達用の配線の形成が可能である。
【００２７】
（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を用いた半導体パッケージについて、本発明の特に請求項１３に記載の発明について図面を参照しながら説明する。図９および図１０は実施の形態４の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の表層に半導体を実装したパッケージである。この構成によって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およびノイズ除去が可能である。さらに、パッケージの内部でノイズ対策を施しているために、パッケージを実装するそれぞれのマザー基板上で必要であったノイズ対策の設計を低減できる。
【００２８】
また、基板サイズより実装する半導体１４のサイズが小さい場合は、基板の中央に固体電解コンデンサを配置して信号線を基板の外側に配置することで、半導体からコンデンサまでの短配線化を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
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】
【００３０】
【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】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】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断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  陽極（アルミニウム）
２  多孔質部
３  絶縁樹脂
４  金属層
５  固体電解層
６  陰極
７  導体
８  スルーホール
９  亜鉛層
１０  ニッケル層
１１  パラジウム層
１２  銅めっき層
１３  絶縁体
１４  半導体
１５  バンプ
１６  酸化アルミニウム
【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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【図９】
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【図１０】
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