固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法

【課題】本発明は、固体電解コンデンサを高精度に容易に製造できる電解コンデンサ内蔵基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】弁作用を有する金属箔上に形成された固体電解質層、集電体層からなる小型大容量の固体電解コンデンサを電気絶縁性基板内に内蔵し、インナービアとスルーホール電極で接続したので、短配線で実装面積の小型化が図れ、低インピーダンス特性を有する電解コンデンサ内蔵基板の製造方法を実現できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解コンデンサを内蔵する基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体電解コンデンサの製造方法の代表的なものの一つとしては、表面に誘電体酸化被膜が形成されたアルミニウム箔上に、順次、導電性プレコート層及び電解重合導電性高分子膜からなる固体電解質層、導電層が形成され、アルミニウム箔が陽極リードを介し、また導電体層が陰極リードを介して、リードフレームに各々接続され、外装が施されてなるアルミニウム固体電解コンデンサにおいて、銅合金表面に、順次ニッケル層、パラジウム層及び金層が形成された陽極リード及びリードフレームを用いて作製している。
【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】特開２００４−１３４４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、リードフレーム接続では、ＩＣ近傍に短配線で接続することができず、配線のインピーダンスが問題となり、電流供給が瞬時に行えなくなり、ＩＣの動作が不安定になる。さらに、この重合方法では、製造管理が難しく、重合面積にばらつきがでることから、静電容量にばらつきが出る。また、この形態のコンデンサだと、表層にコンデンサを実装する必要があり、表層のパターンに制約がつくこととなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために本発明は、少なくとも表面に酸化被膜を形成した弁作用を有する金属箔上の表裏面の固体電解質層を形成しない部位に、第１の未硬化状態の液状の絶縁樹脂を形成する第１工程と、この第１工程で得た弁作用を有する金属箔を加熱または紫外線照射することによって、前記第１の未硬化状態の液状の絶縁樹脂を硬化させる第２工程と、この第２工程で得た弁作用を有する金属箔に第１の貫通孔を設ける第３工程と、この第１の貫通孔を第２の未硬化状態の熱硬化性絶縁樹脂を充填する第４工程と、この第４工程で得た弁作用を有する金属箔を加熱することによって、前記第２の未硬化状態の熱硬化性絶縁樹脂を硬化させる第５工程と、無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂との混合物からなるシートの表面を保護シートで覆うことで板状体を形成する第６工程と、前記板状体の固体電解質層を形成する位置に少なくとも１つの空隙をあける第７工程と、前記第５工程で得た弁作用を有する金属箔の表面と、前記第７工程で得た板状体の保護シートで保護されていない側を位置合わせして重ねる第８工程と、前記第８工程で得られた第３の板状体を加圧・加熱することによって、前記熱硬化性樹脂を硬化させて第１の電気絶縁性基板を形成する第９工程と、前記電気絶縁性基板の空隙形成部の隣接した保護シートで保護された部分に金属ペーストを塗布・硬化する第１０工程と、前記第１０工程で得られた電気絶縁性基板の表面の固体電解質層を形成する部位を残して、第３の未硬化状態の熱硬化性樹脂を塗布・硬化する第１１工程と、前記固体電解質層を形成する部位に固体電解質層を形成する第１２工程と、前記固体電解質層上に導電性ペーストを塗布、加熱硬化させて電極を形成する第１３工程と、前記保護シートを除去する第１４工程と、別の７０〜９５重量％の無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂との混合物からなるシートを、位置合わせして、前記固体電解質層と接する位置に貫通孔を加工する第１５工程と、未硬化状態の熱硬化性の導電性物質を前記貫通孔に充填する第１６工程と、第１の金属層、前記板状体、前記電気絶縁性基板、前記無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含む混合物からなるシート、第２の金属層の順に位置合わせして、重ねる第１７工程と、この第１７工程で得られた電気絶縁性基板を加熱・硬化する第１８工程と、この第１８工程で得た電気絶縁性基板に、第１の貫通孔より小さい孔径で構成され、かつ前記第１の貫通孔の領域内を貫通する第２の貫通孔を形成する第１９工程と、この第１９工程で得た電気絶縁性基板の第１の貫通孔の領域外を貫通する第３の貫通孔を形成する第２０工程と、前記第２および第３の貫通孔に導体を形成する第２１工程と、前記第１および第２の金属層をパターニングして第１および第２の電極を形成する第２２工程を有する固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法である。これにより、固体電解基板側の表面パターンに制約を加えることなく、短配線化が可能であり、かつ、コンデンサの実装面積を低減することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の固体電解コンデンサ内蔵基板によれば、固体電解コンデンサを高精度に容量を規定して作製することができ、かつ、基板内部に固体電解コンデンサを樹脂による封止配置することで、固体電解コンデンサの信頼性を確保でき、かつ、固体電解基板側の表面パターンに制約を加えることなく、短配線化が可能であり、かつ、コンデンサの実装面積を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態における固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図１において、本発明における固体電解コンデンサ内蔵基板の断面図を示す。以下、固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法を順に示す。
【０００９】
図２において、弁作用を有する金属箔１は、少なくとも表面に多孔質部および誘電体層部（図示せず）が形成されている。なお、表裏面に多孔質部および誘電体層部が別に形成されていてもよい。
【００１０】
次に図３において、重合法によって固体電解質層を形成する部位以外に、液状の電気絶縁性樹脂をスクリーン印刷法など用いて塗布し、その後硬化することで電気絶縁性樹脂層２を形成する。
【００１１】
次に図４において、パンチング、レーザー、打ち抜き法などによって、貫通孔３を形成する。
【００１２】
次に図５において、スルーホール印刷法などを用いて、貫通孔３に未硬化状態の電気絶縁性樹脂を充填し、その後熱処理をすることで硬化し、電気絶縁性樹脂４を形成する。
【００１３】
次に図６において、７０〜９５重量％の無機フィラー未硬化状態の熱硬化性樹脂の混合物からなるシート５と保護シート６とを、ラミネート法などで貼り付ける。
【００１４】
次に図７において、パンチング、レーザー、打ち抜き法などによって、図６のものに空隙７を形成する。
【００１５】
次に図８において、図７の状態のシート５と、図５の状態の弁作用を有する金属箔１を位置決めして重ね合わせる。
【００１６】
次に図９において、シート５を加圧しながら硬化し、弁作用を有する金属箔１と圧着し、電気絶縁性基板８を形成する。このときの条件は、たとえば、温度が１７０〜２６０℃、加圧圧力が０．１〜１．０ＭＰａの条件で行うことができる。
【００１７】
次に図１０において、空隙を形成している保護シート６上の隣接部に金属ペースト９をスクリーン印刷等で印刷し、硬化させる。そうすることで、固体電解質層を形成する際に用いる電極である給電部を形成する。
【００１８】
次に図１１において、スクリーン印刷法などにより液状の電気絶縁性樹脂を塗布した後硬化することで、電気絶縁性樹脂層１０を形成する。そうすることで、表層に給電部を露出させなくする。ただし、側面は給電部を露出しておくようにしておく。
【００１９】
次に図１２において、重合法により、固体電解質層１１が、弁作用を有する金属箔の表出部の表面および側面に形成される。重合法の一つとしては、たとえばチオフェンを含有する薬液を塗布して硬化する化学重合後、チオフェンを含有する溶液中で電解を加える電解重合によって固体電解質層を成長させるような方法による。
【００２０】
次に図１３において、保護シート６を取り除く。
【００２１】
次に図１４において、転写法やスクリーン印刷法により、カーボン、銀ペースト等を塗布して硬化し、集電体層１２を形成する。
【００２２】
次に図１５において、７０〜９５重量％の無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂の混合物からなる別のシート１３を用意する。
【００２３】
次に図１６において、シート１３に貫通孔１４を形成する。
【００２４】
次に図１７において、貫通孔１４に未硬化状態の熱硬化性の導電性物質１５を充填する。
【００２５】
次に図１８において、第１の金属層１６、図１７に示すシート１３、図１４に示す電気絶縁性基板８、７０〜９５重量％の無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂の混合物からなる別のシート１７、第２の金属層１８の順に位置合わせして重ねる。このとき、集電体層１２と未硬化状態の熱硬化性の導電性物質１５とは接触させておく。
【００２６】
次に図１９において、加圧しながら、硬化することで、固体電解コンデンサを内蔵化できる。このときの条件は、たとえば、温度が１７０〜２６０℃、加圧圧力が１．０〜１０．０ＭＰａの条件で行うことができる。そうすることで、未硬化状態の熱硬化性導電性物質１５はインナービア１９になり、シート１７は電気絶縁性基板２０になる。
【００２７】
次に図２０において、電気絶縁性基板２０に、第１の貫通孔３より小さい孔径で、かつ貫通孔３の領域内を貫通する第２の貫通孔２１を形成する。
【００２８】
次に図２１において、電気絶縁性基板２０の貫通孔３の領域外に第３の貫通孔２２を形成する。
【００２９】
次に図２２において、第３の貫通孔２１の内壁に、弁作用を有する金属箔の露出部と第１の金属層１６、第２の金属層１８と電気的に接続する内部電極層２３をめっき法により形成する。また、貫通孔２２の内壁に、第１の金属層１６、第２の金属層１８と電気的に接続する内部電極層２４をめっき法により形成する。めっき法の一例として、たとえば、内部電極層２２は、アルミニウム箔の酸化層を酸処理にて酸化層を除去した後、亜鉛をアルミニウムと置換めっきを施した後、ニッケル、銅めっきを順次形成するなどの方法で行う。
【００３０】
次に図２３において、第１、第２の金属箔層１６，１８をパターニングして表層パターン２５を形成し、固体電解コンデンサ内蔵基板を完成させる。
【００３１】
なお、ＩＣとＳＰＣ内蔵基板間に再配線目的のインターポーザ基板が中間層として挿入される場合も、有効である。
【００３２】
本実施の形態の固体電解コンデンサ内蔵基板は、少なくとも表面に酸化被膜を形成した弁作用を有する金属箔上の表裏面の固体電解質層を形成しない部位に、第１の未硬化状態の液状の絶縁樹脂を形成する第１工程と、この第１工程で得た弁作用を有する金属箔を加熱または紫外線照射することによって、前記第１の未硬化状態の液状の絶縁樹脂を硬化させる第２工程と、この第２工程で得た弁作用を有する金属箔に第１の貫通孔を設ける第３工程と、この第１の貫通孔を第２の未硬化状態の熱硬化性絶縁樹脂を充填する第４工程と、この第４工程で得た弁作用を有する金属箔を加熱することによって、前記第２の未硬化状態の熱硬化性絶縁樹脂を硬化させる第５工程と、７０〜９５重量％の無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とからなる混合物シートの表面を保護シートで覆うことで板状体を形成する第６工程と、前記板状体の固体電解質層を形成する位置に少なくとも１つの空隙をあける第７工程と、前記第５工程で得た弁作用を有する金属箔の表面と、前記第７工程で得た板状体の保護シートで保護されていない側を位置合わせして重ねる第８工程と、第８工程で得られた板状体を加圧・加熱することによって、前記熱硬化性樹脂を硬化させ、電気絶縁性基板を形成する第９工程と、前記電気絶縁性基板の空隙形成部の隣接した保護シートで保護された部分に金属ペーストを塗布・硬化する第１０工程と、第１０工程で得られた電気絶縁性基板の表面の固体電解質層を形成する部位を残して、第３の未硬化状態の熱硬化性樹脂を塗布・硬化する第１１工程と、前記固体電解質層を形成する部位に固体電解質層を形成する第１２工程と、前記固体電解質層上に導電性ペーストを塗布、加熱硬化させて電極を形成する第１３工程と、前記保護シートを除去する第１４工程と、別の７０〜９５重量％の無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とからなる混合物シートを、位置合わせして、前記固体電解質層と接する位置に貫通孔を加工する第１５工程と、未硬化状態の熱硬化性の導電性物質を前記貫通孔に充填する第１６工程と、第１の金属層、前記板状体、前記電気絶縁性基板、７０〜９５重量％の無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含む混合物からなるシート、第２の金属層の順に位置合わせして、重ねる第１７工程と、この第１７工程で得られた電気絶縁性基板を加熱・硬化する第１８工程と、この第１８工程で得た電気絶縁性基板に少なくとも第１の貫通孔より小さい孔径で構成され、少なくとも前記第１の貫通孔の領域内を貫通する第２の貫通孔を形成する第１９工程と、この第１９工程で得た電気絶縁性基板の第１の貫通孔の領域外を貫通する第３の貫通孔を形成する第２０工程と、前記第２および第３の貫通孔に導体を形成する第２１工程と、前記第１および第２の金属層をパターニングして第１および第２の電極を形成する第２２工程とを有する固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法であり、これにより固体電解コンデンサを内蔵する基板を容易に形成できる。
【００３３】
また本実施の形態の固体電解コンデンサ内蔵基板において、保護シートの材料にポリフェニレンサルファイド樹脂を用いることにより、空隙加工性に富み、高温下においても寸法安定性に富むために、重合面積が一定となるので、容量のばらつきが小さくなる。また、耐溶剤性も優れているので、重合時に寸法変化、剥がれ等が回避される。
【００３４】
また金属ペーストの材料に、ニッケルを用いることにより、印刷による形成方法で給電場所に制約がなく、異形状、一度に多数個の形成も可能であり、また、重合後は金属ペーストを取り除くことから、基板側にパターンの制約もなく、基板の高密度化・高機能化に寄与する。
【００３５】
また、弁作用を有する金属箔に、アルミ、タンタル、ニオブのいずれかを用いることにより、表面に誘電体層となる酸化層を容易に形成できる。
【００３６】
また、未硬化状態の液状の絶縁樹脂に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂およびポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂、または、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂から選ばれる少なくとも一つの紫外線硬化性樹脂を含むことにより、弁作用を有する金属箔の表面の凹凸部を容易に被覆でき、高い絶縁性ができるとともに、７０〜９５重量％の無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂との混合物と弁作用を有する金属箔との密着性を向上することができる。
【００３７】
また、第１および第２の金属層の材料が銅を主成分とすることにより、エッチングによって容易に配線が形成できる。
【００３８】
また、熱硬化性の導電性物質の材料が、金・銀・銅およびニッケルのいずれか一つの金属を含み、エポキシ樹脂を樹脂成分として含むことにより、電気伝導性が優れ、低抵抗を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように本発明の電解コンデンサ内蔵基板は、固体電解コンデンサを精度よく容易に製造できるとともに、高速ＩＣと短配線で接続でき、低インピーダンス特性を有し、機器の高性能化、小型化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態による固体電解コンデンサ内蔵基板の断面図
【図２】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図３】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図４】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図５】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図６】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図７】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図８】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図９】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１０】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１１】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１２】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１３】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１４】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１５】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１６】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１７】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１８】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図１９】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図２０】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図２１】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図２２】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【図２３】同実施の形態における、固体電解コンデンサ内蔵基板の工程断面図
【符号の説明】
【００４１】
１弁作用を有する金属箔
２、１０電気絶縁性樹脂層
３、１４、２１、２２貫通孔
４電気絶縁性樹脂
５、１３、１７シート
６保護シート
７空隙
８、２０電気絶縁性基板
９金属ペースト
１１固体電解質層
１２集電体層
１５未硬化状態の熱硬化性導電性物質
１６、１８金属層
１９インナービア
２３、２４内部電極層
２５表層パターン

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面に酸化被膜を形成した弁作用を有する金属箔上の表裏面の固体電解質層を形成しない部位に、第１の未硬化状態の液状の絶縁樹脂を形成する第１工程と、
この第１工程で得た弁作用を有する金属箔を（加熱または紫外線照射することによって、）前記第１の未硬化状態の液状の絶縁樹脂を硬化させる第２工程と、
この第２工程で得た弁作用を有する金属箔に第１の貫通孔を設ける第３工程と、
この第１の貫通孔を第２の未硬化状態の熱硬化性絶縁樹脂を充填する第４工程と、
この第４工程で得た弁作用を有する金属箔を加熱することによって、前記第２の未硬化状態の熱硬化性絶縁樹脂を硬化させる第５工程と、
無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂との混合物からなるシートの表面を保護シートで覆うことで板状体を形成する第６工程と、
前記板状体の固体電解質層を形成する位置に少なくとも１つの空隙をあける第７工程と、
前記第５工程で得た弁作用を有する金属箔の表面と、前記第７工程で得た板状体の保護シートで保護されていない側を位置合わせして重ねる第８工程と、
前記第８工程で得られた第３の板状体を加圧・加熱することによって、前記熱硬化性樹脂を硬化させて第１の電気絶縁性基板を形成する第９工程と、
前記電気絶縁性基板の空隙形成部の隣接した保護シートで保護された部分に金属ペーストを塗布・硬化する第１０工程と、
前記第１０工程で得られた電気絶縁性基板の表面の固体電解質層を形成する部位を残して、第３の未硬化状態の熱硬化性樹脂を塗布・硬化する第１１工程と、
前記固体電解質層を形成する部位に固体電解質層を形成する第１２工程と、
前記固体電解質層上に導電性ペーストを塗布、加熱硬化させて電極を形成する第１３工程と、
前記保護シートを除去する第１４工程と、
別の無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂との混合物からなるシートを、位置合わせして、前記固体電解質層と接する位置に貫通孔を加工する第１５工程と、
未硬化状態の熱硬化性の導電性物質を前記貫通孔に充填する第１６工程と、
第１の金属層、前記板状体、前記電気絶縁性基板、前記無機フィラーと未硬化状態の熱硬化性樹脂とを含む混合物からなるシート、第２の金属層の順に位置合わせして、重ねる第１７工程と、
この第１７工程で得られた電気絶縁性基板を加熱・硬化する第１８工程と、
この第１８工程で得た電気絶縁性基板に、第１の貫通孔より小さい孔径で構成され、かつ前記第１の貫通孔の領域内を貫通する第２の貫通孔を形成する第１９工程と、
この第１９工程で得た電気絶縁性基板の第１の貫通孔の領域外を貫通する第３の貫通孔を形成する第２０工程と、
前記第２および第３の貫通孔に導体を形成する第２１工程と、
前記第１および第２の金属層をパターニングして第１および第２の電極を形成する第２２工程を有する固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法。
【請求項２】
前記保護シートの材料は、基材がポリフェニレンサルファイド樹脂である請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法。
【請求項３】
前記金属ペーストの材料は、ニッケルである請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法。
【請求項４】
前記弁作用を有する金属箔は、アルミ、タンタル、ニオブのいずれかよりなる、請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法。
【請求項５】
前記未硬化状態の液状の絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂およびポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂、または、エポキシ樹脂およびアクリル樹脂から選ばれる少なくとも一つの紫外線硬化性樹脂を含む請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１および第２の金属層の材料が銅を主成分とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法。
【請求項７】
前記熱硬化性の導電性物質の材料が金・銀・銅およびニッケルから選ばれる一つの金属を含み、エポキシ樹脂を樹脂成分として含む請求項１に記載の固体電解コンデンサ内蔵基板の製造方法。

【図１】