(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム箔の片面にレジスト膜を形成する工程と、前記アルミニウム箔の所定の位置に第一のスルーホールを形成する工程と、前記アルミニウム箔の前記レジスト膜形成面とは反対の面および前記第一のスルーホール内を埋めるように絶縁膜を形成する工程と、前記レジスト膜を除去した部分の前記アルミニウム箔を粗面化する工程と、粗面化された前記アルミニウム箔の表面に誘電体層を形成する工程と、前記第一のスルーホールを埋めている前記絶縁膜内に第二のスルーホールを形成する工程と、前記第二のスルーホール内にスルホール電極を形成する工程に続いて前記誘電体層の表面に固体電解質層を形成する工程と、前記固体電解質の表面に集電体層を形成する工程と、前記絶縁膜に開口部を形成する工程と、前記開口部に第一の接続端子を形成する工程と、前記スルホール電極の表出面に第二の接続端子を形成する工程とを有する固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
アルミニウム箔の片面にレジスト膜を形成する工程と、前記アルミニウム箔の所定の位置に第一のスルーホールを形成する工程と、前記アルミニウム箔の前記レジスト膜形成面とは反対の面および前記第一のスルーホール内を埋めるように絶縁膜を形成する工程と、前記レジスト膜を除去した部分の前記アルミニウム箔を粗面化する工程と、前記粗面化された前記アルミニウム箔の表面に誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層の表面に固体電解質層を形成する工程に続いて前記絶縁膜内に第二のスルーホールを形成し前記第二のスルーホール内にスルホール電極を形成する工程と、前記固体電解質層の表面に集電体層を形成する工程と、前記絶縁膜に開口部を形成する工程と、前記開口部に第一の接続端子を形成する工程と、前記スルホール電極の表出面に第二の接続端子を形成する工程とを有する固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記第一のスルーホールの形成方法はレーザー加工法、パンチング加工法、ドリル加工法、放電加工法のうち少なくともいすれか一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記第二のスルーホールの形成方法はレーザー加工法、パンチング加工法、ドリル加工法のうち少なくともいずれか一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記第一のスルーホールのエッジの面取り加工に続いて前記絶縁膜を形成するする請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁膜はエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂のうち少なくともいずれか一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記絶縁膜の形成方法は浸漬、スピンコーティング、スクリーン印刷、スプレー法、電着法のうち少なくともいずれか一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項８】
前記レジスト膜は感光性樹脂または接着性を有する有機フィルムのうち少なくともいずれかを一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項９】
前記レジスト膜の形成方法は浸漬、スピンコーティング、スクリーン印刷、フィルム接着法、スプレー法、電着法のうち少なくともいずれか一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１０】
前記スルホール電極の形成は導電性接着剤を充填した後硬化する方法を用いる請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１１】
前記第一と前記第二の接続端子を構成する材料は導電性接着剤である請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１２】
前記第一と前記第二の接続端子を形成する方法は電気めっきと無電解めっきの少なくともいずれか一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１３】
前記固体電解質層を構成する材料はパイ電子共役高分子とこれ以外の導電性高分子の少なくともいずれか一つを含む組成物である請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１４】
前記固体電解質層を形成する方法は、複素環式モノマーを酸化剤を用いて重合する化学重合と、複素環式モノマーを電圧の印加により重合する電解重合と、導電性高分子の粉末懸濁液の塗布と、導電性高分子水溶液の塗布と、硝酸マンガンの熱分解のうちの少なくともいずれか一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１５】
前記固体電解質層を形成する方法は、硝酸マンガンの熱分解による二酸化マンガンの形成に続いて、複素環式モノマーを酸化剤を用いて重合する化学重合と、複素環式モノマーを電圧の印加により重合する電解重合と、導電性高分子の粉末懸濁液の塗布と、導電性高分子水溶液の塗布のうち少なくともいずれか一つを行う請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１６】
前記開口部を形成する方法はレーザー加工法と研削法のうちの少なくともいずれか一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１７】
前記集電体の材料は、カーボン微粒子の懸濁液と、導電性接着剤と、導電性塗料のうちの少なくともいずれか一つである請求項１もしくは請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、電子部品である固体電解コンデンサ（以下ＳＥＣと表す）では小型大容量化、低ＥＳＲ（等価直列抵抗）、低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が求められている。大容量、低ＥＳＲのＳＥＣについては、ＵＳＰ５３７７０７３号と特開平１１−２７４００２号公報に開示されているように、コンデンサ素子を積層したチップ型コンデンサが知られている。上記従来のＳＥＣは、アルミニウムやタンタル等の弁作用を有する金属の箔や焼結体を電極部とし、この金属の箔や焼結体の表面に誘電体層を形成し、その表面に固体電解質層を形成し、この固体電解質層の表面に集電体層を形成してさらに電極層を設けてコンデンサ素子を構成する。さらに、このコンデンサ素子の電極部および電極層をそれぞれ接続端子に接続し、この接続端子を表出するように外装を設けてＳＥＣを構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＳＥＣを半導体部品と同じように回路基板に表面実装するためには、外部端子を介して接続しなければならない。
【０００４】
そのため、電極部、電極層から接続端子までの伝導経路だけでなく、回路基板上の配線部分も高周波特性に影響を与える。
【０００５】
その結果、ＥＳＬが大きくなり高周波特性の改善が困難であった。本発明は上記課題を解決し、半導体部品と直接接続でき、低ＥＳＲ、低ＥＳＬを実現し、高周波特性の優れたＳＥＣの製造方法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は、アルミニウム箔の片面にレジスト膜を形成する工程と、前記アルミニウム箔の所定の位置に第一のスルーホールを形成する工程と、前記アルミニウム箔の前記レジスト膜形成面とは反対の面および前記第一のスルーホール内を埋めるように絶縁膜を形成する工程と、前記レジスト膜を除去した部分の前記アルミニウム箔を粗面化する工程と、粗面化された前記アルミニウム箔の表面に誘電体層を形成する工程と、前記第一のスルーホールを埋めている前記絶縁膜内に第二のスルーホールを形成する工程と、前記第二のスルーホール内にスルホール電極を形成する工程に続いて前記誘電体層の表面に固体電解質層を形成する工程と、前記固体電解質の表面に集電体層を形成する工程と、前記絶縁膜に開口部を形成する工程と、前記開口部に第一の接続端子を形成する工程と、前記スルホール電極の表出面に第二の接続端子を形成する工程とを有するＳＥＣの製造方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体電解コンデンサ（ＳＥＣ）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。なお、図面は模式図であり、各位置を寸法的に正しく示したものではない。
【０００８】
（実施の形態１）
図２、図３において、アルミニウム箔２０は片面側が粗面化されており、この粗面化されたアルミニウム箔２０の表面に誘電体層２７を形成している。さらにその表面には実質の電極となる固体電解質層２９が形成され、アルミニウム箔２０とともにコンデンサとして機能する。アルミニウム箔２０の粗面化は電極部の表面積を拡大し、ＳＥＣの静電容量を向上させるために行う。
【０００９】
上記固体電解質層２９の表面には、外部への電極取り出しを容易にするための集電体層３０が設けられる。さらに、この集電体層３０はスルホール電極２８を介して第二の接続端子３２と接続されている。上記スルホール電極２８は第二のスルーホール３６の内部に導電体を充填することによって形成され、アルミニウム箔２０とは絶縁膜２５によって電気的に絶縁されている。
【００１０】
第一の接続端子３１はアルミニウム箔２０と直接接続されており、第一の接続端子３１と第二の接続端子３２は絶縁膜２５により電気的に絶縁されている。また、それぞれの接続端子３１と３２には半導体部品と直接接続するために、接続バンプ３３と３４がそれぞれ設けられている。
【００１１】
上記のように第一の接続端子３１および第二の接続端子３２を同一面上に配置する構成により、ＳＥＣに直接、半導体部品を接続することができる。これによって、部品間の配線を大幅に短縮することができ、ＥＳＲやＥＳＬの低減が可能となる。
【００１２】
さらに、図１で示すように接続端子を配置することによって、互いの電流の流れが逆方向になり、これにより発生する磁界が打ち消しあいＥＳＬが低減できる効果が得られる。
【００１３】
図４〜図１５はＳＥＣの製造工程を示す断面図である。
【００１４】
図４において、アルミニウム箔２０の片面にレジスト膜２３を形成する。このレジスト膜２３としては感光性樹脂、接着性を有する有機フィルムのいずれかを用いる。これらの形成方法としては、例えば浸漬、スピンコーティング、スクリーン印刷、フィルム接着法、スプレー法を用いる。いずれも容易かつ生産性高くこれらの片面のレジスト膜２３を形成することができる。
【００１５】
なお、感光性樹脂を用いる場合は、塗布および硬化が容易であるという利点があり、有機フィルムを用いる場合は、工程の簡略化が実現できるとともに、後の片面のレジスト膜２３の剥離も容易であるという利点がある。次に図５に示すようにアルミニウム箔２０に第一のスルーホール２４を形成する。
【００１６】
第一のスルーホール２４はレーザー加工法、パンチング加工法、ドリル加工法、放電加工法の少なくともいずれか一つを用いることにより、任意の位置に高精度に形成することができる。
【００１７】
続いて図６に示すように、アルミニウム箔２０のレジスト膜２３を形成した面とは反対側の面および第一のスルーホール内を埋めるように絶縁膜２５を形成する。この絶縁膜２５の材料は好ましくはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂から選ばれる。上記材料は絶縁性、耐溶剤性、耐熱性に優れ、かつ電極部であるアルミニウム箔２０との密着性にも優れている。製造過程におけるアルミニウム箔２０の表面を溶剤、酸等から保護するだけでなくＳＥＣを外部環境から保護する効果も有する。また、上記絶縁膜２５の形成には、浸漬、スピンコーティング、スクリーン印刷、スプレー法、電着法のうち少なくともいずれか一つの方法を用いる。いずれの方法もアルミニウム箔２０の表面に容易かつ均一に絶縁膜２５を形成することができる。なお、上記絶縁膜２５の形成工程の前に、アルミニウム箔２０の第一のスルーホール２４のエッジ周辺を面取り加工してもよい。これは第一のスルーホール２４を形成する際に発生する可能性のあるバリを除去するために行うものであり、アルミニウム箔２０の他面においては絶縁膜２５の被覆性を高め、その結果としてスルホール電極２８とアルミニウム箔２０との短絡を防止する効果を有する。一方、アルミニウム箔２０の片面においてはアルミニウム箔２０の表面に形成する誘電体層２７の被覆性を高め、その結果として固体電解質層２９とアルミニウム箔２０との短絡を防止する効果を有する。以上の効果によりＳＥＣの特性が安定するとともに、信頼性の向上を図ることができる。
【００１８】
次に図７に示すように、レジスト除去剤への浸漬などの方法によってアルミニウム箔２０の片面のレジスト膜２３を除去する。
【００１９】
さらに図８に示すように、片面のレジスト膜２３を除去した部分のアルミニウム箔２０の表面をエッチングにより粗面化し、この粗面化されたアルミニウム箔２０の表面に誘電体層２７を形成する。上記粗面化の方法としてはエッチング法があり、例えば酸溶液へ浸漬しながら所定の電圧印加を行うか、もしくは酸溶液への浸漬のみなどによって行われる。また誘電体層の形成は、例えば、アジピン酸アンモニウム水溶液中もしくは硼酸と硼砂を混合した水溶液中などでアルミニウム箔２０を陽極酸化する方法などにより行われる。図９は第一のスルーホール２４を充填している絶縁膜２５内に、上記絶縁膜２５を第一のスルーホール２４の壁面に残すようにして第二のスルーホール３６を形成した状態を示している。この第二のスルーホール３６はレーザー加工法、パンチング加工法、ドリル加工法のいずれかを用いることにより、第一のスルーホールを充填している絶縁膜内に高精度に形成することができる。次に第二のスルーホール３６の内部に導電性接着剤を充填し、硬化する方法によりスルホール電極２８を形成した状態を示しているのが図１０である。この製造方法によりスルホール電極２８を容易に形成できる。続いて誘電体層２７の表面に固体電解質層２９を形成した状態を示すものが図１１である。
【００２０】
この固体電解質層２９は、ピロール、チオフェンなどの複素環式モノマーを硫酸第二鉄などの酸化剤を用いて重合する化学重合あるいは複素環式モノマー溶液中にアルミニウム箔２０を浸漬し電圧を印加して重合する電解重合などにより生成した導電性高分子と、硝酸マンガンを熱分解することにより形成した二酸化マンガンと、導電性高分子の粉末懸濁液を塗布して形成した塗膜と、導電性高分子水溶液を塗布して形成した塗膜とからなる群から選ばれた少なくとも一つを用いて構成される。
【００２１】
なお、誘電体層の表面２７に二酸化マンガンを形成した後に、上記各種方法により得られる導電性高分子を形成してもよい。
【００２２】
この方法により、導電性高分子が均一に、かつ緻密に形成される効果が得られる。上記これらの材料および方法用いると、粗面化により形成された微細なエッチングピット内の誘電体層２７の表面にも固体電解質層２９を形成することができるため、ＳＥＣの静電容量増加に寄与することができる。
【００２３】
また、固体電解質層２９が有機材料の場合、固体電解質層２９が柔軟性に富むため、工程中等における損傷、破壊が防止できる。次に図１２は固体電解質層２９の表面に集電体層３０を形成した状態を示している。その形成は、カーボン微粒子の懸濁液と、導電性接着剤と、導電性塗料の少なくともいずれか一つを塗布して行われる。この製造方法により、実質の電極である固体電解質層２９と見かけの電極である集電体層３０との密着性が向上することにより、ＥＳＲを低減し、高周波特性の向上に寄与する効果を有する。図１３は、アルミニウム箔２０の他面の第一の接続端子３１を形成するために、絶縁膜の部分にレーザー加工法あるいは研削法によって開口部３７を形成した状態を示している。
【００２４】
これらの方法により開口部を効率よく形成でき、生産性の向上に寄与する効果を有する。次に上記開口部３７に第一の接続端子３１を設けた状態を示しているのが図１４である。
【００２５】
この第一の接続端子３１は他の部品との接続を良好に行うために形成され、アルミニウム箔２０に接続されている。
【００２６】
第一の接続端子３１の形成方法としては好ましくは導電性接着剤の塗布や、電気めっき、無電解めっき等が用いられる。
【００２７】
導電性接着剤の塗布の場合、塗布、硬化が容易であるため、生産性を向上することができる。また、電気めっき、無電解めっきを行う場合、開口部３７およびスルホール電極２８の表出部以外は絶縁膜２５で覆われているため、スルホール電極２８の表出部および集電体層３０の裏側全面を絶縁テープ等により被覆保護することにより、開口部３７に第一の接続端子３１を均一かつ簡便に一括形成することができる。なお、半導体部品との接続を良好にするために必要に応じて、電気めっき、無電解めっきなどの方法によりスルホール電極２８の表出部に第二の接続端子３２を形成してもよい。第二の接続端子３２を形成する場合は、集電体層３０の裏側全面のみを上記絶縁テープ等により被覆保護することにより、第一の接続端子３１および第二の接続端子３２を一括形成することができる。図１５は図１４の第一の接続端子３１および第二の接続端子３２の上に、半田、金、錫や銀などのうち少なくともいずれか一つからなる第一の接続バンプ３３と第二の接続バンプ３４を形成した状態を示している。なお、第二の接続端子３２を設けずに、直接第二の接続バンプを形成してもよい。
【００２８】
接続端子が同一面上にあるので、半導体部品との直接接続が可能となる。以上のような製造方法によれば、低ＥＳＲ化、低ＥＳＬ化を実現し、高周波特性の優れたＳＥＣを容易に提供することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図１６は、実施の形態１の図８にあるように粗面化されたアルミニウム箔２０の表面に誘電体層２７を形成した後その表面に固体電解質層２９を形成した状態を示している。
【００３０】
この固体電解質層２９は、実施の形態１と同様の方法により形成される。実施の形態１と異なる点は、この時点でスルホール電極２８が形成されていない点であり、これにより以下の利点を有する。すなわち、スルホール電極２８は材料として導電性接着剤を用いるので、固体電解質層２９の形成時に使用される溶剤等から膨潤、溶解、剥離等の影響を受ける可能性がある。
【００３１】
そのため、導電性接着剤の選択の幅が限定される結果となる。
【００３２】
しかしながら、本実施の形態２のように固体電解質層２９を形成した後、スルホール電極２８を形成する製造方法では、上記溶剤等の影響を考慮する必要がないため、導電性接着剤の選択の幅を広げることができる。続いて、図１７に示すようにレーザー加工法、パンチング加工法、ドリル加工法、放電加工法などにより第二のスルーホール３６を形成する。次に図１８に示すように、第二のスルーホール３６の内部に導電性接着剤を充填し、硬化する方法によりスルホール電極２８を形成する。
【００３３】
図１９は固体電解質層２９の表面に集電体層３０を形成した状態を示している。図１９と実施の形態１の図１２の違いとしては、図１２のスルホール電極２８は固体電解質層２９に接続されているのに対して、上記図１９のスルホール電極２８は固体電解質層２９に加え、集電体層３０にも接続されている点である。
【００３４】
これによりさらなるＥＳＲの低減ができ高周波特性が向上する効果を有する。続いて実施の形態１と同様の工法により、図２０と図２１に示すように、開口部３７を設け、この開口部３７に第一の接続端子３１を形成してＳＥＣを得ることができる。
【００３５】
本発明の製造方法の特徴は、エッチング前のアルミニウム箔２０を製造の出発材料としている点であり、以下の利点が挙げられる。すなわち、第一のスルーホール２４を形成した後アルミニウム箔２０の片面のレジスト膜２３の除去の工程においても、本発明によればレジスト除去剤として有機溶剤だけでなく、酸、アルカリ溶液の使用も可能になる。出発材料として粗面化されたアルミニウム箔２０を用いて、片面のレジスト膜２３を除去する際、酸もしくはアルカリ溶液を用いた場合、片面のレジスト膜２３だけでなく、粗面化されたアルミニウム箔２０の表面も溶解しＳＥＣとしての静電容量を低下させてしまう可能性が高くなる。
【００３６】
しかし、本発明の製造方法では、片面のレジスト膜２３の除去後、エッチングを行うため、その心配が全くなく、レジスト除去剤を選定する際、選択の幅を広げることができる。
【００３７】
加えて上記実施の形態２の製造方法を行った場合、導電性接着剤を選定する際の選択の幅を広げることができる。
【００３８】
以上より、本発明はプロセスの設計自由度が高いため、ＳＥＣの製造を容易とすることができる。本発明を用いて製造されたＳＥＣは以下の特徴を有する。すなわち、第一の接続端子と第二の接続端子が同一面上に配置されており、半導体部品の電源として直接半導体に接続可能であり高周波特性にも優れている。
【００３９】
さらに、誘電体に有機材料を用いるため柔軟性に富み、従来使用が困難であった曲げ応力が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なるため、機器の小型化に大きく貢献する。
【００４０】
【発明の効果】
上記の通り本発明は、プロセスの設計自由度が高いため、ＳＥＣの製造を容易かつ高精度に実現でき、また、高い生産性を実現できるものであり、その工業的価値は大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの斜視図
【図２】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの断面図
【図３】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの要部の拡大断面図
【図４】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣのアルミニウム箔にレジスト膜を形成した状態の断面図
【図５】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣのアルミニウム箔に第一のスルホールを形成した状態の断面図
【図６】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣのアルミニウム箔に絶縁膜を形成した状態の断面図
【図７】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣのレジスト膜を除去した状態の断面図
【図８】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの粗面化されたアルミニウム箔の表面に誘電体層を形成した状態の断面図
【図９】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣのアルミニウム箔に第二のスルホールを形成した状態の断面図
【図１０】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの第二のスルホール内に導電体を充填した状態の断面図
【図１１】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの誘電体層上に固体電解質層を形成した状態の断面図
【図１２】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの集電体層を形成した状態の断面図
【図１３】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの開口部を形成した状態の断面図
【図１４】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの第一の接続端子を形成した状態の断面図
【図１５】  本発明の実施の形態１におけるＳＥＣの接続バンプを形成した状態の断面図
【図１６】  本発明の実施の形態２におけるＳＥＣの誘電体層上に固体電解質層を形成した状態の断面図
【図１７】  本発明の実施の形態２におけるＳＥＣのアルミニウム箔に第二のスルーホールを形成した状態の断面図
【図１８】  本発明の実施の形態２におけるＳＥＣの第二のスルホール内に導電体を充填した状態の断面図
【図１９】  本発明の実施の形態２におけるＳＥＣの集電体層を形成した状態の断面図
【図２０】  本発明の実施の形態２におけるＳＥＣの開口部を形成した状態の断面図
【図２１】  本発明の実施の形態２におけるＳＥＣの第一の接続端子を形成した状態の断面図
【符号の説明】
２０  アルミニウム箔
２２  レジスト膜
２３  レジスト膜
２４  第一のスルーホール
２５  絶縁膜
２７  誘電体層
２８  スルホール電極
２９  固体電解質層
３０  集電体層
３１  第一の接続端子
３２  第二の接続端子
３３  第一の接続バンプ
３４  第二の接続バンプ
３５  レジスト膜
３６  第二のスルーホール
３７  開口部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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