(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面に多孔質部が設けられた弁金属シート体と、この弁金属シート体の多孔質部に形成された誘電体被膜と、この誘電体被膜上に形成された固体電解質層と、この固体電解質層上に形成された集電体層と、この集電体層と導通し弁金属シート体を絶縁された状態で貫通して他面に表出するスルーホール電極と、このスルーホール電極と絶縁され且つ前記弁金属シート体と接続される電極端子を形成した固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解コンデンサを貫通する大面積の絶縁部を偏在させて設け、この絶縁部を貫通する貫通電極を複数設けた固体電解コンデンサ。
【請求項２】
少なくとも片面に多孔質部が設けられた弁金属シート体と、この弁金属シート体の多孔質部に形成された誘電体被膜と、この誘電体被膜上に形成された固体電解質層と、この固体電解質層上に形成された集電体層と、前記多孔質部と前記集電体層を貫通し且つ集電体層と絶縁されるとともに前記弁金属シート体と接続されるように設けられたビア電極と、このビア電極と絶縁され且つ前記集電体層と接続する電極端子を設けた固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解コンデンサを貫通する大面積の絶縁部を偏在させて設け、この絶縁部を貫通する貫通電極を複数設けた固体電解コンデンサ。
【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る固体電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における固体電解コンデンサとしてはアルミニウムやタンタルなどの多孔質化された弁金属シート体の厚み方向の片面あるいは中間の芯部を電極部とし、この弁金属シート体の多孔質部の表面に誘電体被膜を形成し、その表面に機能性高分子などの固体電解質層を設け、その固体電解質層の表面に集電体層、この集電体層上に金属による電極層を設けて固体電解コンデンサ素子を構成し、この固体電解コンデンサ素子を積層し各固体電解コンデンサ素子の電極部または電極層をまとめて外部端子に接続し、この外部端子が表出するように外装を形成して構成されていた。
【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、大容量化と等価直列抵抗（以下ＥＳＲと称す）を下げることはできるが、一般的な固体電解コンデンサと同様に外部端子を介して回路基板上に実装しなければならない。
【０００４】
このように半導体部品と同じように回路基板に表面実装される固体電解コンデンサでは、実際の回路を構成した状態でのＥＳＲや等価直列インダクタンス（以下ＥＳＬと称す）特性が端子長や配線長が存在するために大きくなり、高周波応答性に劣るといった課題を有するものであった。
【０００５】
こうした課題を解決するため、固体電解コンデンサの片面の表面に陽・陰極電極の両方を配置し、種々の電子部品をこの固体電解コンデンサ上に直接実装することでＥＳＲやＥＳＬを下げることができる固体電解コンデンサが提案されている。
【０００６】
本発明は以上のように半導体部品等と直接接続でき、高周波応答性に優れた大容量を実現できる固体電解コンデンサにおいて、貫通電極を有することにより実装面積の増加を抑制しながら固体電解コンデンサと接続しない貫通電極を有することによって半導体部品などとの接続をより容易にし、より信頼性の高い固体電解コンデンサを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【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、少なくとも片面に多孔質部が設けられた弁金属シート体と、この弁金属シート体の多孔質部に形成された誘電体被膜と、この誘電体被膜上に形成された固体電解質層と、この固体電解質層上に形成された集電体層と、この集電体層と導通し弁金属シート体を絶縁された状態で貫通して他面に表出するスルーホール電極と、このスルーホール電極と絶縁され且つ前記弁金属シート体と接続される電極端子を形成した固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解コンデンサを貫通する大面積の絶縁部を偏在させて設け、この絶縁部を貫通する貫通電極を複数設けた固体電解コンデンサであり、貫通電極を設けることによって固体電解コンデンサと接続しない接続部（信号ラインなど）を有する半導体部品との接続を容易に行え、かつ実装の配線長を極小とすることができるので低ＥＳＲかつ低ＥＳＬであり、加えてスルーホール電極における電流の方向と、弁金属シート体から表面電極へと流れる電流の向きが逆であることから、互いに磁界が相殺され、ＥＳＬの極小化が図れる。また、複数の貫通電極を形成できる面積をもつ絶縁部を形成し、貫通電極を形成するので電極の絶縁性の確保が容易であり、絶縁不良の発生確率を下げることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、少なくとも片面に多孔質部が設けられた弁金属シート体と、この弁金属シート体の多孔質部に形成された誘電体被膜と、この誘電体被膜上に形成された固体電解質層と、この固体電解質層上に形成された集電体層と、前記多孔質部と前記集電体層を貫通し且つ集電体層と絶縁されるとともに前記弁金属シート体と接続されるように設けられたビア電極と、このビア電極と絶縁され且つ前記集電体層と接続する電極端子を設けた固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解コンデンサを貫通する大面積の絶縁部を偏在させて設け、この絶縁部を貫通する貫通電極を複数設けた固体電解コンデンサであり、貫通電極を設けることによって固体電解コンデンサと接続しない接続部（信号ラインなど）を有する半導体部品との接続を容易に行え、かつ実装の配線長を極小とすることができるので低ＥＳＲかつ低ＥＳＬであり、加えてビア電極における電流の方向と、弁金属シート体から表面電極へと流れる電流の向きが逆であることから、互いに磁界が相殺され、ＥＳＬの極小化が図れる。また、複数の貫通電極を形成できる面積をもつ絶縁部を形成し、貫通電極を形成するので電極の絶縁性の確保が容易であり、絶縁不良の発生確率を下げることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体電解コンデンサ及びその製造方法について実施の形態および図面を用いて説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１及び図１〜図１４、図２５、図２６により請求項１に記載の発明を説明する。
【００１１】
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の断面図、図２は同要部の拡大断面図である。図１、図２において、１は弁金属シート体であり、この弁金属シート体１は片面を酸などによってエッチングすることによって多孔質部６が形成されており、その後多孔質部６の表面を陽極酸化することにより誘電体被膜１３を形成する。そして、この誘電体被膜１３の上に固体電解質層１４を形成することによって固体電解コンデンサとしての容量を取り出すことができる。
【００１２】
あるいはタンタルやニオブなどの粉末を弁金属シート体１の片面に多孔質の焼結膜として形成し、焼結膜の表面には誘電体被膜１３が形成され、さらに誘電体被膜１３の上に導電性高分子材料による固体電解質層１４が形成され、弁金属シート体１とともに固体電解コンデンサとして機能させることもできる。
【００１３】
この固体電解質層１４は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化学重合や電解重合によって形成したり、硝酸マンガン溶液を含浸させて熱分解することによって二酸化マンガン層を形成することで得ることができる。その結果、多孔質部６の形成によって固体電解コンデンサとして機能する面積を拡大し、導電性高分子材料を多孔質部６に充填することによって、大きな容量が得られる。これら上記の材料はいずれも多孔質部６の形成が容易であり、その酸化層は比較的高い誘電率を持つので固体電解コンデンサとして有利である。
【００１４】
次に固体電解質層１４の表面に、例えばカーボン、銀ペーストからなる集電体層７が設けられており、外部への電極取り出しを容易にしている。
【００１５】
その後、集電体層７の電極を弁金属シート体１の他面に引き出してくるために、弁金属シート体１を貫通するスルーホール電極２を有し、このスルーホール電極２と弁金属シート体１とは絶縁膜３によって電気的に絶縁されている。
【００１６】
また、もう一方の電極として、弁金属シート体１と電気的に接続された電極端子４が形成されている。
【００１７】
さらに、上記固体電解コンデンサと電気的に絶縁された絶縁部８を介し、固体電解コンデンサを貫通する貫通電極９が形成されている。更に弁金属シート体１の他面には絶縁性の確保と信頼性の向上を目的とした保護膜５が設けられるとともに、弁金属シート体１の外周部にも電気的絶縁性と機械的強度を高める観点から外装１０で被覆している。
【００１８】
図１において、前記外装１０は両面に電極を表出させるために弁金属シート体１の外周部のみに形成しているが、片面の集電体層７から電極を接続する必要がない場合には片面にも外装１０を形成することによって、プリント基板上に実装する表面実装部品としての利用性が高まる。このように、外装１０は用途に応じてどの部位に形成するかについては容易に変更することができる。
【００１９】
また、スルーホール電極２、電極端子４、貫通電極９の表出部にバンプ１１を形成し半導体部品１２などとの接合を容易にすることができるので高密度実装に対応できる。
【００２０】
次に、図３〜図１４は上述の固体電解コンデンサの製造方法を示す断面工程図である。
【００２１】
図３はアルミニウムからなる弁金属シート体１の片面にレジスト１６を塗布し、他面に保護膜５を塗布した後、レーザ加工やパンチング加工で貫通孔１５を設けたものである。
【００２２】
続いて図４は、有機絶縁性樹脂をディスペンサなどの方法で注入し、貫通電極９とする貫通孔１５に絶縁部８を設けたものである。次に、図５は電着法によって絶縁性樹脂を弁金属シート体１が露出した貫通孔１５の内壁に絶縁膜３として形成したものである。この時、電着後の絶縁膜３の絶縁性樹脂を本硬化する前にレジスト１６が剥離困難にならない温度で仮硬化を行う。
【００２３】
次に図６に示すように、溶剤に浸漬するなどしてレジスト１６を剥離した後絶縁膜３を本来の硬化温度にて本硬化させる。続いて図７に示すように酸などを用いてエッチングすることによって弁金属シート体１の片面に多孔質部６を形成するとともに、その表面に誘電体被膜１３を形成する。そして図８に示すように貫通孔１５の内部に印刷、ディスペンサなどの方法によって導電性ペーストを充填して固めることによってスルーホール電極２を形成する。このスルーホール電極２は、後に示す貫通電極９と同様にめっきにより形成することで更にＥＳＲの低い電極とすることができる。
【００２４】
次に、図９に示すように多孔質部６の表面に形成された誘電体被膜１３の上と片面のスルーホール電極２の上に固体電解質層１４、カーボンペースト及びＡｇペーストからなる集電体層７を形成する。この固体電解質層１４の形成は重合法を用いて形成することができ、多孔質部６の表面に対して化学重合法を用いてポリチオフェンの核付けを行った後、電解重合法によって導電性高分子であるポリチオフェンの層を形成している。この方法によれば多孔質部６の深部まで陰電極を形成することができるために固体電解コンデンサの容量を効率よく取り出すことができる。又スルーホール電極２と集電体層７との接続は固体電解質層１４を介することなくＡｇペーストなどを用いて直接接続する構成も可能であり、より低抵抗の電極引出が行える。
【００２５】
更に図１０に示すように、他面の電極端子４が形成される部位の保護膜５と貫通電極９が構成される部位の絶縁部８を、レーザ加工法などによって除去して開口部１７及び貫通部１８を形成する。
【００２６】
更に、図１１に示すようにこの開口部１７に露出するアルミニウム面に対し、Ｎｉめっき、Ｃｕめっき、金めっきなどによって電極端子４を形成する。その後、図１２に示すように貫通部１８の絶縁部８の表面にめっき処理の核付けを行いＣｕめっきにより貫通電極９を形成する。
【００２７】
そして、図１３に示すように弁金属シート体１の外周部を絶縁性樹脂などの絶縁材料で覆うことによって外装１０を形成し、さらに、図１４に示すようにスルーホール電極２、電極端子４、貫通電極９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を形成することで固体電解コンデンサが構成される。
【００２８】
このようにして構成された固体電解コンデンサに半導体部品１２を実装した形態が図１である。このとき、固体電解コンデンサのスルーホール電極２、電極端子４、貫通電極９の表出面に設けられたバンプ１１と半導体部品１２の端子を位置あわせして直接実装することができる。
【００２９】
このような固体電解コンデンサを構成することにより、半導体部品１２などを直接実装することが可能となり、両者の間に引き回しのために配線パターンが介在しないことから高周波領域において大きな問題となるＥＳＲ、ＥＳＬ性能を極小とすることができ、半導体部品１２の高速化に対応することができる固体電解コンデンサを実現することができる。例えば、本構成の固体電解コンデンサは、固体電解コンデンサと接合されない貫通電極９を有することにより、回路基板上に本発明の固体電解コンデンサを実装し、信号ラインなどコンデンサを介さずに、半導体部品１２と直接接続することが必要な電極端子を固体電解コンデンサの面積内に形成することにより、実装面積の増加を少なくしながら、半導体部品１２との接合距離を極小化することができる。
【００３０】
加えて、本実施の形態１にあるような製造方法によれば容易に種々の端子数、端子ピッチを有する半導体部品１２に対応できる固体電解コンデンサの製造方法を実現することができる。
【００３１】
本発明について図２５、図２６を用いて説明する。
【００３２】
図２５、図２６は本発明の固体電解コンデンサの電極の配置を示す平面図であり、上述したものと同様の形態を有するが絶縁部８を大面積で形成し、その絶縁部８の内部に複数の貫通電極９を有している点で異なっている。
【００３３】
この場合、固体電解コンデンサは上述したものと同様の構成にて作成されるが、絶縁部８の構成だけが異なっている。まず、絶縁部８を形成する部分を貫通させて絶縁性樹脂などを挿入して絶縁部８を大面積で作成する。さらに貫通電極９に関しては絶縁部８に貫通孔１５を後に使用する半導体部品１２の端子配置に合わせて複数個形成し、その後めっき処理にて貫通電極９を構成することによって実現することができる。
【００３４】
この構成の場合、複数の貫通電極９は固体電解コンデンサの任意の部署にまとめて配置することが可能であり、完全に絶縁された大面積の絶縁部８に貫通電極９を形成することによって、絶縁不良の発生確率を確実に低減することができる。
【００３５】
更に、完全に絶縁された大面積の絶縁部８に貫通孔１５を作成するために貫通孔１５の孔径を微細化することができるために多数の貫通電極９を必要とする回路に有効である。また図２５、図２６は種々の貫通電極９を設置した例を示しているが、必要に応じて複数の絶縁部８を任意の位置に配置することが可能である。
【００３６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２及び図１５〜図２６を用いて請求項２について説明する。
【００３７】
図１５は本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの断面図であり、実施の形態１で述べたものと同様の形態を有するが、弁金属シート体１の片面に設けた多孔質部６を貫通してビア電極２０が設けられている点で異なっていることと、半導体部品１２とバンプ１１で接続されるのが弁金属シート体１の多孔質部側であることなどが異なっている。
【００３８】
この場合、固体電解コンデンサは図１６〜図２４にあるような方法によって形成される。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態２について図１６〜図２４を用いて詳述する。
【００４０】
図１６に示すように、アルミニウムからなる弁金属シート体１の他面にはレジスト１６が塗布され、前記弁金属シート体１の片面にはレーザ加工、エッチングなどの方法によってブラインドビア１９および貫通孔１５が形成される。
【００４１】
次に、図１７に示すようにブラインドビア１９および貫通孔１５の内部に絶縁部８を形成し、その後実施の形態１にあるのと同様にして図１８に示すように前記弁金属シート体１の片面に多孔質部６及びこの多孔質部６の表面に誘電体被膜１３を形成する。ここで図１７において絶縁部８は弁金属シート体１の表面よりも高く形成されている。この高さは後の工程で形成する集電体層７よりも高く形成することによりビア電極２０と短絡しないためのものである。
【００４２】
更に、実施の形態１と同様にして誘電体被膜１３の上に固体電解質層１４を形成する。このとき弁金属シート体１がタンタルやニオブであった場合には、先にタンタルやニオブの粉末を塗布した後、焼成することによって多孔質部６を形成し、その後レジスト１６の塗布、ブラインドビア１９および貫通孔１５の形成を行った後、更に絶縁部８をブラインドビア１９および貫通孔１５内に充填して図１８と同様の構成とすることができる。
【００４３】
そして、図１９に示すように固体電解質層１４上に集電体層７を形成し、その後図２０に示すように集電体層７の上の保護膜５を形成した後レジスト１６を剥離する。
【００４４】
引き続いて、図２１に示すように弁金属シート体１の他面にもめっきを行って下部電極２１を形成する。
【００４５】
更に図２２に示すように電極端子４とビア電極２０が形成される部位の保護膜５と貫通電極９が構成される部位の保護膜５と絶縁部８をレーザ加工法などによって除去し、開口部１７及び貫通部１８を形成する。
【００４６】
次に図２３に示すようにこの開口部１７および貫通部１８の内部にＣｕめっきにより電極端子４、ビア電極２０、貫通電極９を形成する。そして図２４に示すように弁金属シート体１の外周部を絶縁性樹脂などの絶縁材料で覆うことによって外装１０を形成し、電極端子４、ビア電極２０、貫通電極９の表出面上に接続バンプ１１を形成して固体電解コンデンサが構成される。
【００４７】
本実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加え、弁金属シート体１において絶縁を必要とする部位は多孔質部６の部分のみであるので、電気絶縁性に対する信頼性を製造工程の簡素化が実現することから生産性が高まるといった効果が得られる。
【００４８】
加えて、本実施の形態２にあるような製造方法によれば容易に種々の端子数、端子ピッチを有する半導体部品１２に対応できる固体電解コンデンサの製造方法を実現することができる。
【００４９】
本発明について図２５、図２６を用いて説明する。
【００５０】
図２５、図２６は本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの電極の配置を示す平面図であり、実施の形態１で述べたものと同様の形態を有するが絶縁部８を大面積で形成し、その絶縁部８の内部に複数の貫通電極９を有している点で異なっている。
【００５１】
この場合、固体電解コンデンサは実施の形態１、２と同様の構成にて作成されるが、絶縁部８の構成だけが異なっている。まず、絶縁部８を形成する部分を貫通させて絶縁性樹脂などを挿入して絶縁部８を大面積で作成する。さらに貫通電極９に関しては絶縁部８に貫通孔１５を後に使用する半導体部品１２の端子配置に合わせて複数個形成し、その後めっき処理にて貫通電極９を構成することによって実現することができる。
【００５２】
この構成の場合、複数の貫通電極９は固体電解コンデンサの任意の部署にまとめて配置することが可能であり、完全に絶縁された大面積の絶縁部８に貫通電極９を形成することによって、絶縁不良の発生確率を確実に低減することができる。
【００５３】
更に、完全に絶縁された大面積の絶縁部８に貫通孔１５を作成するために貫通孔１５の孔径を微細化することができるために多数の貫通電極９を必要とする回路に有効である。また図２５、図２６は種々の貫通電極９を設置した例を示しているが、必要に応じて複数の絶縁部８を任意の位置に配置することが可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明の固体電解コンデンサの構成によれば、種々の半導体部品との接続対応性を非常に高めることができるとともに上記のような電極配置を構成することにより、高周波応答性に優れた静電容量の大きい固体電解コンデンサ及びその製造方法を固体電解コンデンサ部の面積をあまり増大させずに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの断面図
【図２】  同要部の拡大断面図
【図３】  同弁金属シート体に貫通孔を設けた状態の断面図
【図４】  同貫通電極とする貫通孔内部に絶縁部を設けた状態の断面図
【図５】  同貫通孔内部に絶縁層を設けた状態の断面図
【図６】  同レジストを剥離した状態の断面図
【図７】  同多孔質部を設けた状態の断面図
【図８】  同スルーホール電極を形成した状態の断面図
【図９】  同集電体層を設けた状態の断面図
【図１０】  同保護膜に開口部と絶縁部に貫通孔を設けた状態の断面図
【図１１】  同開口部に電極端子を設けた状態の断面図
【図１２】  同貫通孔に貫通電極を設けた状態の断面図
【図１３】  同外装を設けた状態の断面図
【図１４】  同バンプを設けた状態の断面図
【図１５】  本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの断面図
【図１６】  同弁金属シート体にブラインドビアを設けた状態の断面図
【図１７】  同ブラインドビアに絶縁部を形成した状態の断面図
【図１８】  同多孔質部を設けた状態の断面図
【図１９】  同集電体層を設けた状態の断面図
【図２０】  同保護膜を設けた状態の断面図
【図２１】  同下部電極を設けた状態の断面図
【図２２】  同開口部、貫通部を設けた状態の断面図
【図２３】  同電極を形成した状態の断面図
【図２４】  同外装、バンプを形成した状態の断面図
【図２５】  本発明の実施の形態における固体電解コンデンサの電極配置を示す平面図
【図２６】  同平面図
【符号の説明】
１  弁金属シート体
２  スルーホール電極
３  絶縁膜
４  電極端子
５  保護膜
６  多孔質部
７  集電体層
８  絶縁部
９  貫通電極
１０  外装
１１  バンプ
１２  半導体部品
１３  誘電体被膜
１４  固体電解質層
１５  貫通孔
１６  レジスト
１７  開口部
１８  貫通部
１９  ブラインドビア
２０  ビア電極
２１  下部電極
【図１】
0004019837.tif 000002
【図２】
0004019837.tif 000003
【図３】
0004019837.tif 000004
【図４】
0004019837.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004019837.tif 000007
【図７】
0004019837.tif 000008
【図８】
0004019837.tif 000009
【図９】
0004019837.tif 000010
【図１０】
0004019837.tif 000011
【図１１】
0004019837.tif 000012
【図１２】
0004019837.tif 000013
【図１３】
0004019837.tif 000014
【図１４】
0004019837.tif 000015
【図１５】
0004019837.tif 000016
【図１６】
0004019837.tif 000017
【図１７】
0004019837.tif 000018
【図１８】
0004019837.tif 000019
【図１９】
0004019837.tif 000020
【図２０】
0004019837.tif 000021
【図２１】
0004019837.tif 000022
【図２２】
0004019837.tif 000023
【図２３】
0004019837.tif 000024
【図２４】
0004019837.tif 000025
【図２５】
0004019837.tif 000026
【図２６】
0004019837.tif 000027