CN1282207C - 复合电子器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供高频响应性能优良的薄型复合电子器件，所述复合电子器件以下述方式构成：在多孔质阀金属薄片体的单面上设置电介质膜、固体电解质层、集电体层、用绝缘层覆盖这些部分，在经这样的加工后的器件和所述绝缘层的至少一面上裸露出分别与第一连接端子以及第二连接端子相连接的导电体，在所述导电体上形成连接焊点，用以连接集成电路和其他电子元件。
Description
技术领域
本发明涉及利用于各种电子设备中的复合电子器件。
背景技术
作为历来的复合电子器件是在电路基板上配置集成电路、电容、电感和电阻来构成的。
在上述的复合电子器件中，电容也和电阻和电感元件同样地作成1个芯片型的固体电解电容安装在电路基板上来使用。
但是伴随着现代电路的数字化，要求电子器件具有高频响应性，过去好像不大成为问题的伴随配线的产生的电阻成分和电感分量重要起来，和集成电路一起安装在上述电路基板表面的固体电解电容存在着高频响应不良的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供能消除现有技术中的上述那样的缺陷并能通过直接点焊连接集成电路来实现频响应优良的薄型复合电子器件。
为了解决上述的课题的复合电子器件中，包括：电容部、表面连接端子部、多个配线图形和外部端子，其中，所述电容部包括：在一面上具有多孔质表面和在所述的多孔质表面上形成的电介质膜的多孔质阀金属薄片体；设置在所述多孔质阀金属薄片体的另一面上的第一连接端子；在所述的电介质膜上形成的固体电解质层；在所述固体电解质上形成的第二连接端子；在所述阀金属薄片体和所述第一连接端子以及所述第二连接端子上形成的绝缘部；贯通所述绝缘部到达所述第一连接端子上的第一孔；贯通所述的绝缘部和所述的阀金属薄片体到达第二连接端子并在内壁上有绝缘膜的第二孔；在所述第一孔以及第二孔内与所述的第一连接端子以及第二连接端子电连接并与其他部分绝缘形成的导电体。所述表面连接端子部，形成在所述的绝缘层的至少一面上并与所述的电容部电连接。所述多个配线图形与所述表面连接端子部设置在同一面上。所述外部端子在所述绝缘部的侧面上与所述的电容部成电连接。
即，该由电容部、为覆盖该电容而设置的绝缘层、多个配电图形、和在所述的绝缘层的侧面上与所述的电容部电连接的外部端子；所述外部端子至少在此绝缘层一侧表面上有与所述的电容电连接的接线端子，并与此接线端子设在同一侧面的电子元件导通，前记的电容部包括：在此多孔质金属薄膜表面和空孔的表面具有电介质膜的多孔质金属薄膜上设置的一侧接线端子，和在所述的多孔阀金属薄片体一侧的接线端子相对面隔着固体电解质层设置的另一侧的接线端子，以及至少为使所述的一侧接线端子连接到其他接线端子上所设的孔；并在孔内壁形成绝缘膜，在形成绝缘膜的孔内形成与所述的一侧的接线端子和另外的接线端子电连接的导电体并与其他部分绝缘。
根据该结构，在薄型的电容的表面形成接线端子，而且在这些接线端子上可以安装上以集成电路为首的各种芯片元件，从而可以谋求高频响应性的显著的提高，同时实现了复合电子器件的小型化、薄型化。
附图说明
图1是在本发明第一实施方式的复合电子器件的剖面图。
图2是在本发明第一实施方式的复合电子器件的重要部分的截面扩大图。
图3是在同复合电子器件中使用的多孔质阀金属薄片体的剖面图。
图4是在同多孔质阀金属薄片体上形成第一接线端子状态的剖面图。
图5是形成本发明绝缘层的状态的剖面图。
图6是形成本发明的电介质膜，固体电解质层的状态的剖面图。
图7是形成本发明的集电体层的状态的剖面图。
图8是形成本发明孔的状态的剖面图。
图9是形成本发明第二接线端子的状态的剖面图。
图10是形成本发明绝缘部状态的剖面图。
图11是在本发明的孔内形成绝缘膜状态的剖面图。
图12是形成本发明孔的状态的剖面图。
图13是在本发明的孔内形成导电体的状态的剖面图。
图14是在本发明的导电体上形成连接焊点状态的剖面图。
图15是形成本发明外部端子的状态的剖面图。
图16是形成本发明的配线形式的电子器件，安装了集成电路的状态的剖面图。
图17是在第二实施方式中表示其他多孔质阀金属薄片体的剖面图。
图18是在第三实施方式中表示其他的多孔质阀金属薄片体的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图说明有关本发明的实施方式。因附图以说明发明的要点为目的，所以强调示出主要部分。因此附图内的各构成要素间的相对的尺寸比例以及长宽比例和实际均不相同。
(第一实施方式)
图1是本发明一复合电子器件实施方式的剖面图，图2是同一器件的重要部分的扩大剖面图。
如前所述，图1的电子元件16等的厚度是几mm数量级，而电解电容部200的厚度低于mm数量级，然而特意将电容部扩大来说明。另外，腐蚀部实际上有很复杂的异形表面，但是在图2只是用简单化的沟槽来示意。
在图1、图2中所示的复合电子器件具有由单面经腐蚀处理的铝箔和钽等阀金属粉末的烧结体形成的多孔质阀金属薄片体1、以及设置在该多孔质阀金属薄片体1的单面上的第一连接端子2。在该第一的连接端子2是铝箔的场合，也可以直接利用未经腐蚀处理的面或在未经腐蚀处理的面上形成金、铜和镍等的其他金属层。在使用阀金属粉末的烧结体的场合，也可以直接利用没形成电介质膜的烧结体表面，也可以用溅射、蒸镀等方法在没形成电介质膜的烧结体表面，形成金、铜、镍、钽等的金属层构成。
再有，除去上述多孔质阀金属薄片体1的第一连接端子2以外由阳极氧化法在金属表面形成电介质膜3，在此电介质膜3上有固体电解质层4。此固体电解质层4既可以用化学聚合法和电解聚合法形成聚吡咯和聚硫苯等有机高分子层得到，也可以含浸在硝酸锰溶液内通过热分解形成二氧化锰层得到。
进而，在固体电解质层4上具有由单独碳层、或者碳层和导电体涂层的层叠构造等构成的集电体层5。
在本实施方式1中，在集电层5上溅射金，以形成与第一连接端子2相反方向的第二连接端子6，除了用金以外，也可以用蒸镀或溅射铜、镍、钽等的方法形成。也可以直接将集电层5作为第二连接端子使用。
然后用绝缘材料覆盖整体形成绝缘层7。
形成绝缘层7以后，贯通第一连接端子2的面侧的绝缘部7，形成到达第一连接端子2的孔8。进而通过贯通第一连接端子2的面侧的绝缘层7、第一连接端子2、多孔质阀金属层1、电介质膜3、和固体电解质层4集电层5，形成到达第三连接端子6的孔9。可以利用腐蚀、冲孔或者激光加工来形成孔8，9。
在上述孔9的内壁上形成绝缘膜10。使用电沉积法，覆着绝缘材料形成绝缘膜10。然后在这些孔8，9内电镀铜等形成导电体101，111。孔8内的导电体101只与第一连接端子2、孔9内的导电体111只与第二连接端子6形成电的连接。
通过在这些孔8、9内形成的导电体101、111的露出面上形成作为内焊锡、金、锡和银等组成表面连接端子部的连接点12，完成固体电解电容部200制作。连接触点12的数量以及触点形成的位置要与以后安装的集成电路的脚数及位置相对应。集成电路安装以后，在剩余的焊接触点12之间可以安装芯片电阻器和芯片形陶瓷电容器以至于芯片电感器等芯片元件，因此即使制成了多余出集成电路连接数的焊点数也可以。还有，在固体电解电容部200的侧面以及底面的绝缘部7上，形成与上述第一连接端子2连接的外部端子13、和与第二连接端子6连接的外部端子14。
最后通过在固体电解电容部200的上面形成的配线图形15中连接芯片电阻器和芯片陶瓷电容和芯片电感等电子元件16以及集成电路17等形成复合电子器件。
这样，由于能直接在薄型的固体电解电容的单面安装上集成电路等，而不需要导线来回绕的导电模式，因此使高频响应特性的明显提高，并且因装备构成电路的电子元件16，而能实现复合电子器件的薄型化。
再者，在第1实施方式中，将单面腐蚀处理过的铝箔作为多孔质阀金属薄片体体1使用。因此可以利用已经确立的铝电解电容器的铝箔。如果将铝箔的单面作掩膜腐蚀处理，就可以容易地获得在单面具有所希望的腐蚀沟的多孔质阀金属薄片体1，可以提高生产效率。
还有，之所以使用钽等的阀金属粉末的烧结作为多孔质阀金属薄片体1，是因为所获得的静电电容量大。
进而，之所以将铝箔或者阀金属烧结体的单面作为第一连接端子2，是因为不需要其他的作为第一连接端子2的金属层，从而使构成的元件减少、生产效率提高、对降低成本有利。但是在要想提高与孔8、9内形成的导电体101、111的连接的可靠性的场合，最好是在多孔质阀金属薄片体1的单面上形成金、铜和镍等的金属层作为第一连接端子2。
还有，由于使用聚吡咯和聚硫苯等的有机高分子材料作固体电解质层4，而可以获得阻抗低的固体电解电容，成为高频响应特性更优良的器件。再有，作为完全成熟的技术，有形成二氧化锰的方法，由于有了精密的而且可以自由地控制厚度的制造方法、而可以提高生产率、可靠性。
更进一步，外部端子13、14也不一定是必要的，既可以利用连接焊点12和配线图形15来替代外部端子13、14，也可以将在连接焊点12上安装的集成电路和芯片元件作为引出电极来替代使用。
以下参照附图说明本发明的固体电解电容制造方法的一例。
首先准备如图3所示的经单面腐蚀处理的铝箔，用作多孔质阀金属薄片体1。这样的铝箔单面经过掩膜腐蚀处理容易地获得，尚且，在图3中，省略了薄膜1上形成的腐蚀形状的记载。
其次在如图4所示那样，在由多孔质阀金属薄片体组成的未作腐蚀处理的铝箔的那个单面上通过溅射形成由铜组成第一连接端子2。除了溅射法以外，也可以用蒸镀或者贴付铜箔的方法形成该第一连接端子2。
其次如图5所示那样，在除了多孔质阀金属薄片体1的被腐蚀的面之外，形成用热硬化环氧树脂覆盖的绝缘部7。
在本实施方式一中，连续自动形成由热硬化环氧树脂和无机充填材料组成的模塑树脂、形成绝缘部7。作为绝缘树脂除了热硬化性环氧树脂以外，可以使用光硬化性环氧树脂、和光硬化性或者热硬化性不饱和聚酯树脂等等。再有，除连续自动成形法之外，也可以用涂布法。
其次，在化成液中使铝阳极氧化后，如图6所示那样在金属表面上形成电介质膜3。电介质膜3形成以后，在含有吡咯的溶液中浸泡，然后通过在氧化剂溶剂中浸泡进行化学氧化聚合作用，在电介质膜3上形成聚吡咯薄膜。形成聚吡咯薄膜以后再浸泡在含有吡咯的溶液内，聚吡咯层作为阳极，溶液中的电极作为阴极，通过电解聚合作用，在上述的聚吡咯薄膜上形成充分厚度的聚吡咯层，作为固体电解质层4。
其次，如图7所示，涂布碳素墨水、干燥以后涂布银涂料，由硬化碳层和银涂料层形成集电层5。
其次，如图8所示那样，在必要的部分上用冲孔法制成需要数量的贯通孔9。
其次，如图9所示在集电层5上贴付由铜组成的第二连接端子6，以使集电层5与第二端子电导通，如图10所示那样使用热硬化性环氧树脂在第二连接端子6上以及也包括固体电解质层4、集电层5的裸露部，形成绝缘部7，整体被绝缘部7覆盖。其次如图11所示使用电沉积法，在这个孔9的内壁，形成由树脂组成的绝缘膜10。
并且，如图12所示那样，在第一连接端子2侧的既定位置用激光加工形成孔8，同时，形成连通第一连接端子2侧面的开口部52以及连通第二连接端子6侧面的开口部53。接着如图13所示，在孔8、9以及开口部52以及53的内面上形成利用电镀铜的导电体101、111、121以及131。形成孔8内的导电体101和开口部52的导电体121，以使它们与第一连接端子2电连接，孔9内的导电体111以及开口部53的导电体131与第二连接端子6电连接。
再有，如图14所示，在导电体101、111的露出部分上形成由利用焊锡、金或银的连接焊点组成的表面连接端子部12，制作完成固体电解电容部200。再有如图15所示那样，在侧面以及底面上形成分别通过121和131连接第一连接端子2和第二连接端子6的外部端子13、14。
其次如图16所示那样，在形成连接端子12的绝缘7上，与电路图形一致地形成利用导电体的配线图形15，并在规定的部位连接电感和电阻等电子元件16以及集成电路17，作成复合电子器件。
根据本发明，因电容与集成电路之间的电路径的电感非常低、而可以提高高频特性。
(第二实施方式)
下面通过使用阀金属粉末代替腐蚀的铝箔的例子按第二实施方式，来说明本发明的实施方式。也就是，以阀金属粉末的烧结体作为多孔阀金属薄片体使用的场合，如图17所示在钽箔18的单面结合上钽的烧结体19，构成多孔质阀金属薄层。构成绝缘层7的图5以后的工序是采用与第1实施方式相同的工序制造固体电解电容器，作成复合电子器件。
在第一实施方式中，如图4所示那样，在由铝箔组成的金属薄膜1未作腐蚀处理的那个面上通过溅射形成由铜形成的第一连接端子2。与此对照，在第2实施方式中，如图17所示那样，在钽箔18上的未形成钽烧结体19的那个面上，通过溅射形成由铜组成的第一连接端子2。图5以后的工序，应用与第一实施方式相同的工序。
已制成的复合电子器件，因为其电介质是比氧化铝的介电常数大的氧化钽，所以不仅具有良好的高频响应特性，还能提供大容量电容器。
在钽烧结体的场合，因构成的钽粒子成微粒子化、电容的有效面积扩大了，实现了介电常数大和大电容量化。结果可以实现与使用腐蚀的铝箔的电容相比4倍以上的大容量化。
(第3的实施方式)
下面通过使用阀金属粉末代替腐蚀的铝箔的另一例、按第3的实施方式，参照图18说明本发明的实施方式。首先将钽金属粉末烧结形成多孔质钽的薄片体19，然后在薄片体19的单面上用热硬化性环氧树脂形成绝缘部7，然后，阳极氧化具有绝缘体的薄片体19。借此，在全体多孔质的空孔部上形成电介质膜。以后的工序与所述的第1实施方式相同，以图6以后的工序制造固体电解电容器，作成复合电子器件。按照本实施方式，因烧结体被预热硬化性树脂覆盖的金属面29没有被阳极氧化，而保持着导电性。
并且，在图18所示，在没形成钽烧结体19的电介质膜的金属面29上，用溅射形成由铜组成的第一连接端子2，也可以从其上面形成绝缘体7。阳极氧化以后的工序与第1实施方式相同。
已制成的复合电子器件，因为其电介质是比氧化铝的介电常数大的氧化钽，所以不仅具有良好的高频响应性，还能提供大容量电容器。再有因为不使用薄膜状金属，所以能实现更薄型的复合电子器件。
本发明是关于利用于各种电子设备中的复合电子器件，由于是在薄型电容上配置电子元件的构成，所以在形成薄型固体电解电容的连接部的面上可以直接连接集成电路，再组装其他的元件，因此可以提供薄型、高频响应特性极其优良的，在构成数字电路中有效的复合电子器件。
Claims (14)
1.一种复合电子器件，其包括：电容部(200)、表面连接端子部、多个配线图形(15)和外部端子(13，14)，其中，
所述电容部包括：在一面上具有多孔质表面和在所述的多孔质表面上形成的电介质膜(3)的多孔质阀金属薄片体(1)；设置在所述多孔质阀金属薄片体的另一面上的第一连接端子(2)；在所述的电介质膜上形成的固体电解质层(4)；在所述固体电解质上形成的第二连接端子(6)；在所述阀金属薄片体和所述第一连接端子以及所述第二连接端子上形成的绝缘部(7)；贯通所述绝缘部到达所述第一连接端子上的第一孔(8)；贯通所述的绝缘部和所述的阀金属薄片体到达第二连接端子的第二孔(9)，该第二孔(9)的内壁上具有绝缘膜；在所述第一孔以及第二孔内与所述的第一连接端子以及第二连接端子电连接并与其他部分绝缘形成的导电体(101，111)，
所述表面连接端子部(12)，形成在所述的绝缘层的至少一面上并与所述的电容部电连接，
所述多个配线图形，与所述表面连接端子部设置在同一面上，
所述外部端子，在所述绝缘部的侧面上与所述的电容部成电连接。
2.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：在所述的第二连接端子和所述固体电解质之间还有集电层(5)。
3.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述多孔质阀金属薄片体是对单面进行腐蚀处理后的铝箔。
4.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述多孔质阀金属薄片体是阀金属粉末的烧结体(19)。
5.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述的多孔质阀金属薄片体是在金属箔(18)上形成阀金属粉末烧结体的薄层。
6.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述的第一连接端子就是一面经过腐蚀处理成多孔质化后的铝箔的另一面本身。
7.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述的第一连接端子是在一面经过腐蚀处理成多孔质化后的铝箔的另一面上再形成的其他金属层。
8.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述的第一连接端子是由阀金属粉末烧结体形成的阀金属薄片的没有电介质的面(29)。
9.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述的第一连接端子是在阀金属粉末烧结体形成的阀金属薄片的没有电介质的面上再形成的其他的金属层。
10.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述的第一连接端子是在一面上形成阀金属粉末烧结体的阀金属薄片体的另外一面。
11.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述的第一连接端子是在一面形成有阀金属粉末烧结体的阀金属薄片体的另一面上再形成的其他金属层。
12.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：使用有机高分子材料作为固体电解质层。
13.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：使用二氧化锰作为固体电解质层。
14.如权利要求1所述的复合电子器件，其特征在于：所述表面连接端子部的个数比集成电路的连接焊点多。
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