CN1178243C - 电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明的电容器，包括其一部分形成电极部的金属多孔层，在金属表面上形成的有机介质，在有机介质上形成的固体电解质层，在固体电解质层上形成的电极层，保护所述电极部、所述介质、所述固体电解质层和所述电极层的绝缘保护层，并具有形成在所述绝缘保护层上、至少与所述电极部或者所述电极层连接的凸出。使用本发明的电容器，能构成高频响应性能好的半导体装置或电路。
Description
技术领域
本发明涉及在各种电子设备中使用的、特别是能直接安装半导体元件的电容器。
背景技术
以往，作为大容量电容器的有电解电容器。电解电容器的构成包括在由铝和钽等的贱金属多孔体组成的阳极元件的表面上形成介质氧化薄膜，在其上设置功能性高分子和二氧化锰等的固体电解质层，在固体电解质层的外表面上设置阴极层，然后，整体封装模制，并在这种封装的两端设置端电极。
前述以往的固体电解电容器与电阻和电感元件相同是1个芯片型的固体电解电容器，并安装在电路基板上加以利用。
但是，最近随着电路的数字化，要求电子元件的高频响应性能好，与半导体元件一起表面安装在前述那样的电路基板上的以往的固体电解电容器，有电路的高频响应性能差的问题。
此外，因在介质上使用基于电解法的氧化薄膜，所以机械应力差，并且电容器具有极性而使安装上使用性差。
本发明为解决前述以往的问题，其要解决的技术问题是提供一种电容器，这种电容器能直接突起连接半导体元件，并且高频响应性能好。
发明概述
本发明的电容器，包括
金属多孔层，
设置在所述金属多孔层上的电极部，
设置在所述金属多孔层上的有机介质层，
设置在所述有机介质层上的固体电解质层，
设置在所述固体电解质层上的电极层，
设置在它们外周面上的绝缘保护层。
在这种绝缘保护层的至少一方的面上，形成到达电极部和电极层的空穴。在空穴内设置与各电极部和电极层电气连接，与其它部分绝缘的导电体，
在露出绝缘保护层上的导电体上，设置用于连接电容器、半导体元件、芯片元件等的连接突起。
使用本发明的电容器，能在电容器表面的的连接突起上安装半导体元件以及各种芯片元件，并能构成高频响应性能好的半导体装置或电路。
附图简要说明
图1表示本发明实施形态1的固体电解电容器的立体图。
图2表示本发明实施形态1的的电容器的剖视图。
图3表示金属多孔层的剖视图。
图4表示在金属多孔层上形成电极部的剖视图。
图5表示在金属多孔层上形成抗蚀层的剖视图。
图6表示在抗蚀层上形成有机介质层的剖视图。
图7表示在有机介质层上形成固体电解质层的剖视图。
图8表示在固体电解质层上形成电极层的剖视图。
图9表示形成空穴的剖视图。
图10表示在空穴内形成绝缘层的剖视图。
图11表示去除抗蚀层的剖视图。
图12表示形成绝缘保护层的剖视图。
图13表示在绝缘保护层上形成空穴的剖视图。
图14表示在空穴内形成导电体的剖视图。
图15表示在导电体上形成连接突起的剖视图。
图16表示在绝缘保护层侧面形成引出电极的剖视图。
图17表示其它的金属多孔层的剖视图。
图18表示本发明实施形态2的电容器的立体图。
图19表示本发明实施形态2的电容器的剖视图。
图20表示本发明实施形态3的电容器的立体图。
图21表示本发明实施形态3的电容器的剖视图。
实施发明的最佳形态
实施形态1
下面，参照附图对实施本发明的实施形态1的电容器进行说明。
图1表示本发明的电容器的一实施形态的立体图，图2表示同一电容器的剖视图。
在图1、图2中，在由对单面进行蚀刻处理后的铝箔和金属粉末的烧结体的金属多孔层1上设置电极部2。金属多孔层如果使用多孔质表面面积大的材料，则无论什么样材料都能使用。
电极部2也可以原样地利用金属多孔层，也可以是在金属多孔层上形成金、铜、镍等以外的金属层的结构。此外，金属多孔层为金属粉末的烧结体的场合，也可以原样地利用烧结体的面，在其上溅射金、铜、镍、钽等的金属层，用蒸镀等方法形成的结构。
此外，在由在前述金属多孔层1的表面和内部的空孔表面上形成的丙烯树脂等组成的有机介质层3上形成固体电解质层4。这种固体电解质层4能用化学聚合和电解聚合，形成由聚吡咯和聚合噻吩等的导电性高分子组成的功能性高分子层。
在固体电解质层4上形成电极层5。电极层5是在固体电解质层4上或贴附铜等的金属箔、或涂敷导电糊形成的。
根据用例如环氧树脂等模型成型、涂敷、浸渍等手段，形成覆盖整体的绝缘保护层6。
在电极层5侧的绝缘保护层6上设置孔7，在绝缘保护层6、电极层5、介质层3、固定电解质层4上设置孔8。利用激光加工、蚀刻加工以及冲孔加工等，形成孔7、8。
在孔8的内壁上形成绝缘层9。然后，利用镀铜等在绝缘层9的内壁上形成导电体10，并且孔7内的导电体10与电极层5电气连接，孔8内的导电体10与电极部2电气连接。
在绝缘保护层6表面的导电体10上形成由焊锡和金、锡、银等组成的连接突起11。连接突起11的个数和形成的间隔是与其后安装的半导体元件的连接突起的个数和形成的间隔是一致，或是更多，如果连接突起11的个数多于半导体元件的连接突起，则在安装半导体元件后，能在剩下的连接突起11间安装芯片电阻、芯片陶瓷电容器以及芯片电感器等的芯片元件。
此外，在绝缘保护层6的侧面和底面上形成分别与电极部2和电极层5连接的引出电极12、13。
这样，借助于直接将半导体元件安装在电容器的单面上，不必在电路基板上引出导电图案，能显著地改善半导体装置的高频响应性能。
此外，如果用蚀刻处理单面后的铝箔作为多孔层1，则能利用已有的铝电解电容器的铝箔制造设备、生产技术和专门技术。也就是说，如果以铝箔的单面为掩模进行蚀刻处理，则能简单地得到具有所要的蚀刻坑的层1，不必投资新的设备，能提高固定电解电容器的生产性。
此外，如果用金属粉末的烧结体作为多孔层1，则能增大介质的表面积，增加得到的电容器的静电电容量。
此外，如果以铝箔或者金属粉末的烧结体的单面作为电极部2，则不必用其它的金属作为电极部2，能减少构成元件并提高生产效率，有利于降低成本。
此外，如果在形成多孔层1的导电体10的面上形成金、铜和镍等的金属层作为阳极电极部2，则能提高孔7、8内形成的导电体10与电极部2的连接可靠性。
此外，借助于用聚吡咯和聚合噻吩等的导电性高分子作为固体电极质层4，则能得到阻抗低的电容器、即能得到高频响应性能更加好的电容器。
下面，参照附图对本发明的固体电解电容器的制造方法的一例进行说明。
首先，如图3所示，准备蚀刻处理单面的铝箔作为多孔层1。借助于铝箔的单面作为掩模进行蚀刻处理，能容易地得到这种铝箔。
接着，如图4所示，在铝箔的整个面上形成由铜组成的电极部2。利用刻图、蒸镀等，形成这种电极部2。
接着，如图5所示，除去多孔层1的蚀刻处理面侧，形成耐药性的光刻胶和掩模带等的抗蚀刻层14。
接着，如图6所示，将其浸渍在包含丙烯树脂的溶液中进行电镀，在没有形成抗蚀刻层14的部分，形成有机介质层3。
将形成介质层3的层浸渍在包含吡咯的溶液中，接着浸渍在氧化剂溶液中，利用化学氧化聚合，在介质薄膜3上形成薄聚吡咯层。将形成聚吡咯层的层浸渍在包含吡咯的溶液中，借助于以聚吡咯层为+极，以溶液中的电极为一极进行电解聚合，在前述聚吡咯层上形成充分厚的聚吡咯层作为固体电解质层4。
接着，如图8所示，在固体电解质层4上附着铜的电极层5，以便与固体电解质层4电气导通，接着，如图9所示，在电极层5侧到电极部2的深度，仅在必要个数的规定位置上用激光加工形成孔8。
接着，如图10所示，利用绝缘树脂的电镀，在这种孔8的内壁上形成绝缘层9。
接着，如图11所示，在剥离或者溶解除去抗蚀刻层14后，如图12所示，全面地形成由环氧树脂组成的绝缘保护层6。
接着，如图13所示，用激光加工形成孔7、8，以便突起孔8的上部和孔7为必要部分的绝缘保护层6，此外，在绝缘保护层6的侧面上从与通过电极层5的开口17相反的侧面，形成通过电极部2的开口18。
接着，如图14所示，在孔7、8和开口部15、16的内面形成基于电镀铜等的导电体10，并且孔7的导电体10与电极层5电气连接，孔8内的导电体10与电极部2电气连接。
最后，如图15所示，在从导电体10的绝缘保护层6露出的部分形成焊锡、金或者银的连接突起11的同时，如图16所示，在侧面和底面上形成分别与电极部2和电极层5连接的引出电极12、13，做成电容器的成品。
此外，作为本实施形态的其它例，在用金属粉末的烧结体作为多孔层1的场合，如图17所示，将铝箔烧结体结合在铝箔15的单面上，构成多孔层1。
其它工序与用蚀刻处理前述单面铝箔的场合的工序相同，制造电容器。
本实施形态的电容器，因能将半导体元件直接连接在连接突起形成的面上，所以在电子电路中使用时，能作为高频响应性能极好的电子电路。因此，在构成数字电路上是有效的。此外，因本实施形态的电容器是片状薄层大容量，所以能埋设在例如树脂基板等的内部。因此，对于电路的薄型化、小型化是有效的。具体地说，能使用在薄型卡(IC卡)等的滤波电路和抗噪声用的电容器中。
此外，本实施形态的电容器，介质是有机介质，并且对电极取出没有限制，所以无论什么形状，都能构成取出电极。因此，将例如电感器形成在电容器上或者将电感器埋设在内部，能容易地形成LC的复合元件。
此外，因电解电容器在介质中使用氧化薄膜，所以难于用在来自外部的应力、例如弯曲应力等损坏氧化薄膜，施加挠性的基板等应力的地方。但是，本发明的电容器因在介质中使用有机系列材料，所以富有柔软性，也能安装在以往难于使用的施加弯曲应力那样的电路和基板等上。
此外，本实施形态的电容器，也能在层状的两面上形成连接突起11。这能根据孔7、8的形成，设置孔7到达电极层5、孔8到达电极部2，在孔8设置绝缘层9，在它们中间形成基于电镀的导电体10，并在两面具有连接突起11的电容器。
此外，引出电极12、13不是必要的，也能利用连接突起11，代替作为引出电极。也能用安装在连接突起11上的半导体元件和芯片元件代替作为引出电极。
此外，也能对绝缘保护层6的一部分进行开口，引出电极部2和电极层5作为电极，直接与外部接合。
实施形态2
下面，参照附图对本发明实施形态2的电容器进行说明。
图18表示本发明实施形态2的电容器的立体图，图19表示同一电容器的剖视图。这里，在图18和图19中与实施形态1相同的结构要素附以相同的标号，并省略其详细说明。
在图19中，在由对两面进行蚀刻处理后的铝箔或金属粉末的烧结体组成的多孔层1上形成电极部2。这种电极部2也可以原样地利用多孔层1，也能形成金、铜和镍等的其它的金属层构成。此外，在电极部2为多孔层1是金属粉末的烧结体的场合，也可以原样地利用烧结体的面，用溅射、蒸镀等方法将金、铜和镍等的金属层形成在多孔层1表面构成。
此外，在多孔层1整个面和空孔表面上，形成丙烯树脂等的有机介质层3。在有机介质层3上形成固体电解质层4，在固体电解质层4上形成电极层5。用绝缘保护层6覆盖它们整体。
在电极层5侧的绝缘保护层6上设置孔7，并设置孔8穿通电极层5侧的绝缘保护层6、电极层5、固体电解质层4、有机介质层3，到达电极部2。
在孔8的内壁上形成绝缘层9。接着利用电镀铜等在绝缘层9的内壁上形成导电体10。孔7内的导电体10与电极层5电气连接，孔8内的导电体10仅与电极部2电气连接。
在绝缘保护层6的导电体10的露出面上，形成由焊锡和金、锡、银等组成的连接突起11，在绝缘保护层6的侧面和底面上，形成分别与前述电极部2和电极层5连接的引出电极12、13。
采用本实施形态，则因在对两面进行蚀刻处理后的铝箔的整个面上设置介质层，能增大电极相对面积，所以能大幅度地增加电容器容量。
实施形态3
下面，参照附图对本发明实施形态3的电容器进行说明。
图20表示本发明实施形态3的电容器的立体图，图21表示同一电容器的剖视图。这里，在图20和图21中与实施形态1相同的结构要素附以相同的标号，并省略其详细说明。
在图21中，在由对两面进行蚀刻处理后的铝箔或金属粉末的烧结体组成的多孔层1上形成电极部2。这种电极部2也可以原样地利用多孔层1，也能形成金、铜和镍等的其它的金属层构成。此外，在电极部2为多孔层1是金属粉末的烧结体的场合，也可以原样地利用烧结体的面，用溅射、蒸镀等方法，形成金、铜和镍等的金属层。
此外，在由多孔层1整个面和空孔表面上形成的丙烯树脂等组成的有机介质层3上，形成固体电解质层4。在固体电解质层4上形成电极层5。并被覆绝缘保护层6覆盖它们整体。
在绝缘保护层6的两面上形成孔7、8，孔8穿通绝缘保护层6、电极层5、固体电解质层4、有机介质层3，到达电极部2。利用激光加工、蚀刻加工以及冲孔加工等，形成这些孔7、8。
在孔8的内壁上形成绝缘层9，利用电镀铜等在绝缘层9的内壁上形成导电体10。孔7内的导电体10与电极层5电气连接，孔8内的导电体10仅与电极部2电气连接。
在导电体10的绝缘保护层6的露出面上，形成由焊锡和金、锡、银等组成的连接突起11。
这样，能在电容器的两面上设置连接突起11，在电容器上直接安装半导体元件等，不必在电气电路引出导电图案，能显著地改善高频响应性能。此外，在电容器两面的连接突起11将表面连接到半导体元件上，将内面连接到芯片元件和布线等上，能对应于各种各样的电路结构。这样，本实施形态的电容器能极其有效地用于电路构成上。
此外，与实施形态2相同，在对两面进行蚀刻处理后的铝箔的整个面上设置介质层，也能大幅度地增加电容器容量。此外，也能用多个叠层状态接合本结构的电容器，谋得增大电容容量、提高耐电电压。
在本发明的电容器中，除前述实施形态外也可以是各种各样的连接突起11和引出电极12、13的结构，能容易地对应电路结构和实际安装上要求的连接。
工业上的实用性
本发明的固体电解电容器由于前述结构，能在固体电解电容器形成的面上直接连接半导体元件，形成半导体装置。因此，能形成高频响应性能极好的电子电路、半导体装置，并能在构成数字电路的基础上作为有效的装置。这样，本发明的电容器最适合于使用在高速响应性能要求高的数字电路中。
此外，因介质体是有机介质体，所以适应性好，能安装在以往使用困难的施加弯曲应力那样的电路和基板上，此外，即使薄型机械应力也强，能容易地埋设到基板上，所以对于设备的小型化是有效的。
此外，本发明的电容器对于电极取出位置没有约束，所以因此电极构成不管怎样都可。因此本发明的电容器能容易地形成复合元件。
Claims (7)
1.一种电容器，其特征在于，包括
金属多孔层，
设置在所述金属多孔层上的电极部，
设置在所述金属多孔层上的有机介质层，
设置在所述有机介质层上的固体电解质层，
设置在所述固体电解质层上的电极层，
覆盖所述金属多孔层、所述电极部、所述有机介质层、所述固体电解质层和所述电极层的绝缘保护层，
穿通所述绝缘保护层，形成在到达所述电极部和所述电极层的空穴内，并分别与所述电极部和所述电极层电气连接，与其它部分绝缘的导电体，和设置在露出所述绝缘保护层上的所述导电体上的突起。
2.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述金属多孔层是至少蚀刻处理单面的铝箔。
3.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述金属多孔层是金属粉末烧结体。
4.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述电极部是在铝箔表面形成的其它金属层。
5.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述电极部是在金属粉末烧结体表面形成的其它金属层。
6.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述固体电解质层是导电性高分子层。
7.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，
所述突起的个数多于与电容器连接的半导体元件的突起的个数。
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