JP2007242767A - Circuit board including built-in solid electrolytic capacitor, method for manufacturing the same, and interposer including built-in solid electrolytic capacitor using the same - Google Patents

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義之 山本
Yasuhiro Sugaya
康博 菅谷
Toshiyuki Asahi
俊行 朝日
Katsumasa Miki
勝政 三木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolytic capacitor including arrangement of a capacitor for removing power supply noise and being reinforced in GND, in order to solve a problem that a wiring area using GND becomes small through further improvement in micro-miniaturization of wiring, and sufficient GND cannot be acquired to become a noise source. <P>SOLUTION: The circuit board includes a built-in solid electrolytic capacitor element provided with a valve metal sheet body 102, a dielectric material oxide film layer 104 provided to a single surface of this valve metal sheet body 102, a solid electrolytic layer 105 provided on the dielectric material oxide film layer 104, and a capacitance forming part formed of current collector 106 for cathode provided on the solid electrolytic layer 105. In the circuit board, the current collector 106 for cathode is electrically connected with the metal sheet body 102 and this metal sheet body 102 is arranged almost in the same plane as the solid electrolytic capacitor element. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、各種電子機器に利用されるシートコンデンサに関するものである。   The present invention relates to a sheet capacitor used in various electronic devices.

機器の高速・高周波化に伴ってノイズ対策が必要となってくる。インターポーザー表面に実装された半導体が高周波でスイッチングが行われる場合、電源系のノイズが外部に漏洩する。これにより、配線基板の表面に実装されるICチップ、或いは配線基板自体が実装されるマザーボード上の他の配線基板に実装される、あるいは同一基板内に内蔵されるICチップに影響を与え、誤動作を招くおそれがある。これまでは基板内部に固体電解コンデンサを内蔵する提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−221534号公報
Noise countermeasures are required as equipment increases in speed and frequency. When the semiconductor mounted on the surface of the interposer is switched at a high frequency, noise in the power supply system leaks to the outside. This affects the IC chip mounted on the surface of the wiring board, or another IC board mounted on the motherboard on which the wiring board itself is mounted, or affects the IC chip built in the same board, and malfunctions. May be incurred. Until now, proposals have been made to incorporate a solid electrolytic capacitor inside a substrate (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-221534 A

一方、固体電解コンデンサ内蔵基板が必要とされるインターポーザーでは基板の配線のファイン化が進んでいる。配線のファイン化が進むにつれてGNDに用いることのできる配線面積が小さくなり、GNDが十分に確保できない。そのためにコンデンサのGNDに電位差が発生してノイズ源になってしまう。そこで、この発明の目的は、電源ノイズを除去するために用いるコンデンサを配置するとともにGNDが補強された固体電解コンデンサを実現することにある。   On the other hand, in an interposer that requires a substrate with a built-in solid electrolytic capacitor, the wiring of the substrate is becoming finer. As the fineness of the wiring advances, the wiring area that can be used for GND becomes smaller, and the GND cannot be secured sufficiently. For this reason, a potential difference is generated in the GND of the capacitor, which becomes a noise source. Accordingly, an object of the present invention is to realize a solid electrolytic capacitor in which capacitors used for removing power supply noise are arranged and GND is reinforced.

弁金属シート体と、
前記弁金属シート体の表面に設けられた誘電体酸化皮膜層と、
前記誘電体酸化皮膜層上に設けられた固体電解質層と、
前記固体電解質層上に設けられた陰極用集電体とからなる
容量形成部を備えた固体電解コンデンサ素子を内蔵し、
前記陰極用集電体と電気的に接続された金属シート体を有し、
前記金属シート体が前記固体電解コンデンサ素子と略同一平面に配置されていることを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
A valve metal sheet body;
A dielectric oxide film layer provided on the surface of the valve metal sheet body;
A solid electrolyte layer provided on the dielectric oxide film layer;
Built-in solid electrolytic capacitor element having a capacitance forming portion composed of a cathode current collector provided on the solid electrolyte layer,
A metal sheet body electrically connected to the cathode current collector;
The circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor, wherein the metal sheet body is arranged in substantially the same plane as the solid electrolytic capacitor element.

本発明の固体電解コンデンサ内蔵回路基板を用いることで固体電解コンデンサに十分なGNDを確保でき、安定したノイズ除去を可能とする。   By using the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor of the present invention, sufficient GND can be secured for the solid electrolytic capacitor, and stable noise removal is possible.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における固体電解コンデンサ内蔵回路基板とその形成方法およびそれを用いた固体電解コンデンサ内蔵モジュールにおいて、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a solid electrolytic capacitor built-in circuit board, a method of forming the same, and a solid electrolytic capacitor built-in module using the same according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1および図2は本発明の実施の形態1における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の概略構成が示されている。図1は厚さ方向の断面構成図、図2は基板の平面方向の断面構成図である。但し、ここでは説明の便宜上コンデンサの上面と下面を決定しているだけで、本実施の形態におけるコンデンサ内蔵回路基板の使用時において上面および下面は特に指定されるものではない。図3は弁金属体表面のコンデンサ素子形成部分の拡大図である。   1 and 2 show the schematic configuration of a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram in the thickness direction, and FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram in the plane direction of the substrate. However, here, only the upper and lower surfaces of the capacitor are determined for convenience of explanation, and the upper and lower surfaces are not particularly specified when using the circuit board with a built-in capacitor in the present embodiment. FIG. 3 is an enlarged view of a capacitor element forming portion on the surface of the valve metal body.

絶縁体101に、弁金属体103が配置されている。金属シート体102は銅、またはニッケルからなることが好ましい。また、弁金属体103としては、アルミニウム箔をエッチングなどして多孔質化することで形成できる。図3に示すように、この弁金属体103の多孔質化された部分の表面に誘電体被膜層104を設け、この誘電体被膜層104上に固体電解質層105を設け、この固体電解質層105上に集電体106を設けてコンデンサ素子を形成している。固体電解質層105はポリピロールやポリチオフェンなどの機能性高分子を化学重合や電解重合によって形成して導電性高分子層にしたものや、硝酸マンガン溶液を含浸させてから熱分解することにより二酸化マンガン層にしたもので構成することができる。さらに集電体106としては、カーボン層単独あるいはカーボン層と銀ペースト層の積層構造とすることができる。このとき、銀ペーストを素子部と同時に金属シート体102に塗布することでコンデンサ素子のGNDの領域を強化できる。尚、本実施の形態では集電体106と直接金属シート体102との接続方法の一例として、集電体106を直接金属シート体102に接続させている。この構成は素子の小型化に優れている。   A valve metal body 103 is disposed on the insulator 101. The metal sheet body 102 is preferably made of copper or nickel. The valve metal body 103 can be formed by making an aluminum foil porous by etching or the like. As shown in FIG. 3, a dielectric coating layer 104 is provided on the surface of the porous portion of the valve metal body 103, a solid electrolyte layer 105 is provided on the dielectric coating layer 104, and this solid electrolyte layer 105 is provided. A current collector 106 is provided thereon to form a capacitor element. The solid electrolyte layer 105 is a conductive polymer layer formed by chemical polymerization or electrolytic polymerization of a functional polymer such as polypyrrole or polythiophene, or a manganese dioxide layer by impregnating a manganese nitrate solution and then thermally decomposing it. It can be composed of Further, the current collector 106 can be a carbon layer alone or a laminated structure of a carbon layer and a silver paste layer. At this time, the GND area | region of a capacitor | condenser element can be strengthened by apply | coating a silver paste to the metal sheet body 102 simultaneously with an element part. In the present embodiment, the current collector 106 is directly connected to the metal sheet body 102 as an example of a method for connecting the current collector 106 and the metal sheet body 102 directly. This configuration is excellent in reducing the size of the element.

以上のようにして形成されたコンデンサ素子および金属シート体102が回路基板に内蔵されている。107はインナービア、108は配線層である。   The capacitor element and the metal sheet body 102 formed as described above are built in the circuit board. 107 is an inner via, and 108 is a wiring layer.

絶縁体101は回路基板の絶縁樹脂とコンデンサ素子周囲と異なる樹脂を用いることができる。コンデンサ素子周囲の樹脂としては、例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂を用いることにより全金属箔との密着を得ることができる。また、回路基板の絶縁樹脂としては、例えば、耐熱性の高いエポキシ樹脂やフェノール樹脂、シアネート樹脂を用いることにより、電気絶縁層の耐熱性をあげることができる。熱可塑性樹脂として、例えば、フッ素樹脂、シリコン樹脂などを用いることができる。フッ素樹脂を用いることにより誘電率が低い樹脂組成物層を得ることができる。また、絶縁樹脂にフィラーと樹脂の混合物を用いた場合、フィラーを選択することによって、電気絶縁層の線膨張係数、熱伝導度、誘電率などを容易に制御することができる。例えば、フィラーとしてアルミナ、マグネシア、窒化ホウ素、窒化アルミ、窒化珪素、テフロン(登録商標)及び、シリカなどを用いることができる。アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミを用いることにより、熱伝導度が高くなり、素子部分の発熱を効果的に放熱させることができる。また、シリカを用いた場合、誘電率が低い樹脂組成物層を得ることができるので高周波用途として好ましい。さらに分散剤、着色剤またはカップリング剤を含んでいてもよい。分散剤によって、樹脂中のフィラーを均一性よく分散させることができる。着色剤によって、樹脂組成物層を着色することができる。カップリング剤によって、樹脂とフィラーとの接着強度を高くすることができるため樹脂組成物層の絶縁性を向上できる。   As the insulator 101, an insulating resin of the circuit board and a resin different from the periphery of the capacitor element can be used. As the resin around the capacitor element, for example, a silicon resin or an epoxy resin can be used to obtain close contact with the entire metal foil. Further, as the insulating resin for the circuit board, for example, by using an epoxy resin, a phenol resin, or a cyanate resin having high heat resistance, the heat resistance of the electric insulating layer can be increased. As the thermoplastic resin, for example, a fluorine resin, a silicon resin, or the like can be used. By using a fluororesin, a resin composition layer having a low dielectric constant can be obtained. In addition, when a mixture of a filler and a resin is used as the insulating resin, the linear expansion coefficient, thermal conductivity, dielectric constant, and the like of the electrical insulating layer can be easily controlled by selecting the filler. For example, alumina, magnesia, boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, Teflon (registered trademark), silica, or the like can be used as the filler. By using alumina, boron nitride, or aluminum nitride, the thermal conductivity is increased, and the heat generated in the element portion can be effectively dissipated. Further, when silica is used, a resin composition layer having a low dielectric constant can be obtained, which is preferable for high frequency applications. Further, a dispersant, a colorant or a coupling agent may be included. By the dispersant, the filler in the resin can be dispersed with good uniformity. The resin composition layer can be colored with the colorant. Since the bonding agent can increase the adhesive strength between the resin and the filler, the insulation of the resin composition layer can be improved.

固体電解質層105はポリプロールやポリチオフェンなどの機能性高分子を用いて化学重合や電解重合で形成することができる。   The solid electrolyte layer 105 can be formed by chemical polymerization or electrolytic polymerization using a functional polymer such as polyprole or polythiophene.

インナービア107は導電性ペーストを用いることができる。回路基板表面の配線は転写工法でもエッチングによって形成しても、予め基板を形成した配線板を積層してもよい。   For the inner via 107, a conductive paste can be used. The wiring on the surface of the circuit board may be formed by a transfer method, etching, or a wiring board on which a board is formed in advance.

また、本発明の固体電解コンデンサ内蔵回路基板は、図4に示すように図1の固体電解コンデンサ内蔵回路基板にさらに配線層を積層して多層配線層基板として用いることができる。このとき絶縁体101は単一材料である必要はなく、コンデンサを内蔵する層の絶縁体と配線層を積層する層の絶縁体とは異なる構成でよい。さらに、このとき厚み方向に絶縁体を貫通するスルーホール109を形成することで基板の両面の接続を容易に確保できる。尚、本実施の形態では陰極の基板表面への露出方法として金属シート体102上にビアを形成しているが、特に構成を限定するものではなく集電体106上にビアを設けてもよい。   Moreover, the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor of the present invention can be used as a multilayer wiring layer board by further stacking a wiring layer on the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor as shown in FIG. At this time, the insulator 101 does not need to be a single material, and may be configured differently from the insulator of the layer containing the capacitor and the insulator of the layer stacking the wiring layers. Furthermore, at this time, by forming the through hole 109 penetrating the insulator in the thickness direction, it is possible to easily secure the connection on both sides of the substrate. In this embodiment, the via is formed on the metal sheet body 102 as a method of exposing the cathode to the substrate surface. However, the configuration is not particularly limited, and the via may be provided on the current collector 106. .

(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の垂直断面図である。同図において、実施の形態1と同一名称の要素は、実施の形態1と同様の構成である。実施の形態2に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板では、実施の形態1の固体電解コンデンサ内蔵回路基板に対して金属シート体202が素子形成を行っている弁金属体203と同一金属を用いることで構成が容易となり量産性に優れる。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a vertical sectional view of a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, elements having the same names as those of the first embodiment have the same configuration as that of the first embodiment. In the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor shown in the second embodiment, the same metal as the valve metal body 203 in which the metal sheet body 202 performs element formation is used for the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in the first embodiment. This makes it easy to configure and has excellent mass productivity.

(実施の形態3)
図6および図7は本発明の実施の形態3における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の概略構成が示されている。図6は厚さ方向の断面構成図、図7は平面方向の断面構成図である。同図において、実施の形態1と同一名称の要素は、実施の形態1と同様の構成である。実施の形態3に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板では、実施の形態1の固体電解コンデンサ内蔵回路基板に対して素子形成された弁金属体303が複数存在している。それぞれの陰極は集電体306で一体化している。
(Embodiment 3)
6 and 7 show a schematic configuration of a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to Embodiment 3 of the present invention. 6 is a cross-sectional configuration diagram in the thickness direction, and FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram in the plane direction. In the figure, elements having the same names as those of the first embodiment have the same configuration as that of the first embodiment. In the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor shown in the third embodiment, there are a plurality of valve metal bodies 303 formed as elements with respect to the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in the first embodiment. Each cathode is integrated with a current collector 306.

(実施の形態4)
図8および図9は本発明の実施の形態4における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の概略構成が示されている。図8は厚さ方向の断面構成図、図9は平面方向の断面構成図である。同図において、実施の形態3と同一名称の要素は、実施の形態3と同様の構成である。実施の形態4に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板では、実施の形態3の固体電解コンデンサ内蔵回路基板に対して素子形成された弁金属体403が複数存在しており、それぞれの弁金属体403の間には金属シート体402が配置されている。この構成を用いることでコンデンサ素子間の干渉を抑制できる。
(Embodiment 4)
8 and 9 show a schematic configuration of a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to Embodiment 4 of the present invention. 8 is a cross-sectional configuration diagram in the thickness direction, and FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram in the plane direction. In the figure, elements having the same names as those of the third embodiment have the same configuration as that of the third embodiment. In the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor shown in the fourth embodiment, there are a plurality of valve metal bodies 403 formed on the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to the third embodiment. A metal sheet body 402 is disposed between them. By using this configuration, interference between capacitor elements can be suppressed.

(実施の形態5)
実施の形態5は図1に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法の一例である。本実施の形態に用いられる材料は図1と同様である。図10(a)〜(e)は実施の形態におけるコンデンサ内蔵回路基板の製造方法の工程を示す断面図である。
(Embodiment 5)
The fifth embodiment is an example of a method for manufacturing the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor shown in FIG. The materials used in this embodiment are the same as those in FIG. 10A to 10E are cross-sectional views showing the steps of the method of manufacturing the circuit board with a built-in capacitor in the embodiment.

まず図10(a)に示すように、金属シート体502および弁金属体503を絶縁体501に埋め込む。このときインナービア507を形成しておく。   First, as shown in FIG. 10A, the metal sheet body 502 and the valve metal body 503 are embedded in the insulator 501. At this time, the inner via 507 is formed.

次に図10(b)に示すように、弁金属体503の表面に固体電解質層505を形成する。   Next, as shown in FIG. 10B, a solid electrolyte layer 505 is formed on the surface of the valve metal body 503.

次に図10(c)に示すように、固体電解質層505と金属シート体502を接続するように集電体506として導電性ペーストを塗布する。   Next, as shown in FIG. 10C, a conductive paste is applied as a current collector 506 so as to connect the solid electrolyte layer 505 and the metal sheet body 502.

次に図10(d)に示すように未硬化状態の導電性ペースト511を充填した半硬化状態の熱硬化性樹脂シート512と銅箔510を形成積層して一体化させる。   Next, as shown in FIG. 10D, a semi-cured thermosetting resin sheet 512 filled with an uncured conductive paste 511 and a copper foil 510 are formed and laminated to be integrated.

次に図10(e)に示すように、導電性ペースト511を充填した半硬化状態の熱硬化性樹脂シート512を硬化させる。固体電解コンデンサ素子を絶縁層に内蔵する。   Next, as shown in FIG. 10E, the semi-cured thermosetting resin sheet 512 filled with the conductive paste 511 is cured. A solid electrolytic capacitor element is built in the insulating layer.

次に図10(f)に示すように、エッチングによって表層の銅箔510のパターニングを行うことで、配線層508を得る。尚、本実施の形態では表層の配線をエッチングによってパターニングを行ったが、特に配線の形成方法を限定するものでなく、転写工法で配線層508を形成してもよいし、銅箔にかえて予め配線が形成された多層基板を積層することで表層にファインな配線層を容易に形成できる。   Next, as shown in FIG. 10F, the wiring layer 508 is obtained by patterning the surface copper foil 510 by etching. In this embodiment, the surface layer wiring is patterned by etching. However, the wiring forming method is not particularly limited, and the wiring layer 508 may be formed by a transfer method, or may be replaced with a copper foil. A fine wiring layer can be easily formed on the surface layer by laminating a multilayer substrate on which wiring is formed in advance.

(実施の形態6)
実施の形態6は図5に示した固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法の一例である。本実施の形態に用いられる材料は図1と同様である。図11(a)〜図13(h)は実施の形態6におけるコンデンサ内蔵回路基板の製造方法の工程を示す断面図である。
(Embodiment 6)
The sixth embodiment is an example of a method for manufacturing the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor shown in FIG. The materials used in this embodiment are the same as those in FIG. FIG. 11A to FIG. 13H are cross-sectional views showing the steps of the method of manufacturing the circuit board with a built-in capacitor in the sixth embodiment.

まず図11(a)に示すように、絶縁体601を介して弁金属体603を銅箔610に張りつける。弁金属体603には予め空隙を設けたものを用いてもよい。   First, as shown in FIG. 11A, the valve metal body 603 is attached to the copper foil 610 through the insulator 601. The valve metal body 603 may be provided with a gap in advance.

次に図11(b)に示すように、弁金属体603表面のパターニングを行い、弁金属体を複数個に分割する。このとき、絶縁体を切断してもよいが、絶縁体を切断せずに表層の弁金属体のみを除去することが好ましい。パターニングの方法としてはレーザーによる切断方法を用いることによって任意の長さの曲線や線分で弁金属体603を切断できる。また、パターニングの方法としてダイシング方法を用いることで切り込みの深さ方向への精度の高い制御が可能となる。   Next, as shown in FIG. 11B, the surface of the valve metal body 603 is patterned to divide the valve metal body into a plurality of parts. At this time, the insulator may be cut, but it is preferable to remove only the valve metal body on the surface layer without cutting the insulator. As a patterning method, the valve metal body 603 can be cut with a curve or a line segment having an arbitrary length by using a laser cutting method. Further, by using a dicing method as a patterning method, it is possible to perform highly accurate control in the depth direction of the cut.

次に図11(c)に示すように、絶縁樹脂613を塗布して切り込み溝を埋める。尚、本実施の形態では絶縁樹脂を塗布したが、弁金属体603を銅箔610に張りつける絶縁体601として半硬化状態の絶縁樹脂を用いて絶縁樹脂を塗布に変えて絶縁体601を熱加圧によって軟化溶融させて切り込み溝に絶縁体601を充填しても良い。   Next, as shown in FIG. 11C, an insulating resin 613 is applied to fill the cut grooves. In this embodiment, the insulating resin is applied. However, as the insulator 601 for attaching the valve metal body 603 to the copper foil 610, a semi-cured insulating resin is used and the insulating resin is changed to application, and the insulator 601 is heated. The insulator 601 may be filled in the cut groove by softening and melting with pressure.

次に図12(d)に示すように、所望の弁金属体603の表面に固体電解質層605を形成する。   Next, as shown in FIG. 12D, a solid electrolyte layer 605 is formed on the surface of the desired valve metal body 603.

次に図12(e)に示すように、弁金属体上に形成した固体電解質層605と固体電解質層を形成していない弁金属体603とを接続するように集電体606として導電性ペーストを塗布する。   Next, as shown in FIG. 12E, a conductive paste is used as a current collector 606 so as to connect the solid electrolyte layer 605 formed on the valve metal body and the valve metal body 603 not formed with the solid electrolyte layer. Apply.

次に図12(f)に示すように、図12(e)の基板に絶縁樹脂と銅箔610とを積層一体化させる。このときの絶縁樹脂は絶縁体601と同様の樹脂を用いる。   Next, as shown in FIG. 12F, an insulating resin and a copper foil 610 are laminated and integrated on the substrate of FIG. As the insulating resin at this time, a resin similar to the insulator 601 is used.

次に図13(g)に示すように任意の場所にスルーホール609を形成する。ここで、コンデンサ素子を形成する弁金属体にスルーホールを接続させることで基板の表面に陽極を露出させることができ、また、導電性ペースト605または固体電解質層を形成していない弁金属体にスルーホール609を接続させることで基板の表面に陽極を露出させることができ、どちらにも接続しない場合には基板を貫通する信号ラインとして用いることができる。   Next, as shown in FIG. 13G, a through hole 609 is formed at an arbitrary place. Here, the anode can be exposed on the surface of the substrate by connecting the through hole to the valve metal body forming the capacitor element, and the conductive metal paste 605 or the valve metal body not formed with the solid electrolyte layer can be exposed. By connecting the through hole 609, the anode can be exposed on the surface of the substrate, and when it is not connected to either, it can be used as a signal line penetrating the substrate.

次に図13(h)に示すように、エッチングによって表層の銅箔610のパターニングを行うことで配線パターン608を得る。尚、本実施の形態では表層の配線のパターン608をエッチングによって形成し行ったが、特に配線の形成方法を限定するものでなく、転写工法で配線パターンを形成してもよいし、銅箔にかえて予め配線が形成された多層基板を積層することで表層にファインな配線層を容易に形成できる。   Next, as shown in FIG. 13 (h), a wiring pattern 608 is obtained by patterning the surface copper foil 610 by etching. In this embodiment, the wiring pattern 608 on the surface layer is formed by etching. However, the wiring forming method is not particularly limited, and the wiring pattern may be formed by a transfer method. Instead, a fine wiring layer can be easily formed on the surface layer by laminating a multilayer substrate on which wiring is formed in advance.

以上のように、本発明にかかる固体電解コンデンサ内蔵回路基板とその形成方法およびそれを用いた固体電解コンデンサ内蔵モジュールは、GNDを強化したシート状固体電解コンデンサを内蔵した回路基板を実現できるので、半導体を実装する回路基板の用途に適応できる。   As described above, the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to the present invention, the method for forming the circuit board, and the module with a built-in solid electrolytic capacitor using the same can realize a circuit board with a built-in sheet-shaped solid electrolytic capacitor with reinforced GND. It can be applied to the use of circuit boards on which semiconductors are mounted.

本発明の実施の形態1における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図Sectional drawing of the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図Sectional drawing of the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における固体電解コンデンサの要部の拡大図The enlarged view of the principal part of the solid electrolytic capacitor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図Sectional drawing of the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図Sectional drawing of the solid electrolytic capacitor built-in circuit board in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図Sectional drawing of the solid electrolytic capacitor built-in circuit board in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態3における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図Sectional drawing of the solid electrolytic capacitor built-in circuit board in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態4における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図Sectional drawing of the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態4における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の断面図Sectional drawing of the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態5における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing method of the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in Embodiment 5 of this invention 本発明の実施の形態6における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing method of the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in Embodiment 6 of this invention 本発明の実施の形態6における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing method of the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in Embodiment 6 of this invention 本発明の実施の形態6における固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing method of the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor in Embodiment 6 of this invention

符号の説明Explanation of symbols

101、201、301、401、501、601 絶縁体
102、302、402、502、602 金属シート体
103、203、303、403、503、603 弁金属体
104 誘電体皮膜層
105、205、305、405、505、605 固体電解質層
106、206、306、406、506、606 集電体
107、207、307、407、507 インナービア
108、208、308、408、508、608 配線層
109、309、409、609 スルーホール
510、610 銅箔
511 導電性ペースト
512 熱硬化性樹脂シート
101, 201, 301, 401, 501, 601 Insulator 102, 302, 402, 502, 602 Metal sheet body 103, 203, 303, 403, 503, 603 Valve metal body 104 Dielectric film layer 105, 205, 305, 405, 505, 605 Solid electrolyte layer 106, 206, 306, 406, 506, 606 Current collector 107, 207, 307, 407, 507 Inner via 108, 208, 308, 408, 508, 608 Wiring layer 109, 309, 409, 609 Through hole 510, 610 Copper foil 511 Conductive paste 512 Thermosetting resin sheet

Claims (19)

弁金属シート体と、
前記弁金属シート体の表面に設けられた誘電体酸化皮膜層と、
前記誘電体酸化皮膜層上に設けられた固体電解質層と、
前記固体電解質層上に設けられた陰極用集電体とからなる
容量形成部を備えた固体電解コンデンサ素子を内蔵し、
前記陰極用集電体と電気的に接続された金属シート体を有し、
前記金属シート体が前記固体電解コンデンサ素子と略同一平面に配置されていることを
特徴とする固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
A valve metal sheet body;
A dielectric oxide film layer provided on the surface of the valve metal sheet body;
A solid electrolyte layer provided on the dielectric oxide film layer;
Built-in solid electrolytic capacitor element having a capacity forming portion composed of a cathode current collector provided on the solid electrolyte layer,
A metal sheet body electrically connected to the cathode current collector;
The circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor, wherein the metal sheet body is arranged in substantially the same plane as the solid electrolytic capacitor element.
前記金属シート体が前記弁金属と同一の金属である
請求項1に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
The circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the metal sheet body is the same metal as the valve metal.
前記弁金属多孔シート体がアルミニウム箔である
請求項1、2のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
The circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the valve metal porous sheet is an aluminum foil.
前記弁金属シート体の表面に設けられた誘電体酸化皮膜層が
前記弁金属シート体の片側の面のみであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
4. The solid electrolytic capacitor built-in circuit according to claim 1, wherein the dielectric oxide film layer provided on the surface of the valve metal sheet body is only one surface of the valve metal sheet body. substrate.
前記弁金属シート体の誘電体酸化皮膜層が設けられた面と反対側の面に
金属層が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
The circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 4, wherein a metal layer is formed on a surface opposite to the surface on which the dielectric oxide film layer of the valve metal sheet body is provided.
前記金属層がニッケルあるいは銅であることを特徴とする
請求項5に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
The circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 5, wherein the metal layer is nickel or copper.
同一平面に前記固体電解コンデンサ素子を複数個有し、
前記固体電解コンデンサ素子のそれぞれの陰極用集電体層が
電気的に接続されていることを特徴とする
請求項1〜6のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
Having a plurality of the solid electrolytic capacitor elements on the same plane,
The circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein each of the cathode current collector layers of the solid electrolytic capacitor element is electrically connected.
同一平面の複数個の前記固体電解コンデンサ素子の間に前記金属体が配置されている
請求項7記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
The circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 7, wherein the metal body is disposed between the plurality of solid electrolytic capacitor elements on the same plane.
前記固体電解コンデンサ素子の前記弁金属体が回路基板を
貫通するスールーホールと電気的に接続されていることを特徴とする
請求項1〜8のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板。
The circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the valve metal body of the solid electrolytic capacitor element is electrically connected to a through hole penetrating the circuit board.
配線基板と、該配線基板に搭載される電子素子との間に介挿されて
電子装置を構成するために用いられるインターポーザーであって、
請求項1〜9のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板を用い、
前記コンデンサ素子が電源の供給側に継続されていることを特徴とする
電解コンデンサ内蔵インターポーザー。
An interposer used to configure an electronic device inserted between a wiring board and an electronic element mounted on the wiring board,
Using the circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 9,
The interposer with a built-in electrolytic capacitor, wherein the capacitor element is continued on a power supply side.
請求項1に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法であって、
略同一平面上に前記弁金属体と前記金属シート体を配置する工程と、
誘電体酸化皮膜層を有する面が露出する形状で
前記弁金属体を少なくとも熱硬化性樹脂を含む半硬化状態の絶縁性樹脂に埋設する工程と、
前記金属シート体を前記絶縁性樹脂表面に配置する工程と、
前記誘電体酸化皮膜層に固体電解質層を形成する工程と、
前記固体電解質層上に陰極用集電体を形成する工程と
前記陰極用集電体と前記金属シート体を電気的に接続する工程とを含む
固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
A method of manufacturing a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 1,
Arranging the valve metal body and the metal sheet body on substantially the same plane;
Embedding the valve metal body in a semi-cured insulating resin containing at least a thermosetting resin in a shape in which a surface having a dielectric oxide film layer is exposed;
Placing the metal sheet on the surface of the insulating resin;
Forming a solid electrolyte layer on the dielectric oxide film layer;
A method of manufacturing a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor, comprising: forming a cathode current collector on the solid electrolyte layer; and electrically connecting the cathode current collector and the metal sheet body.
前記弁金属体を少なくとも熱硬化性樹脂を含む半硬化状態の絶縁性樹脂に埋設する工程と、
前記金属シート体を前記絶縁性樹脂表面に配置する工程とが、
前記弁金属体と前記金属シート体とを同時に埋設する工程である
請求項11記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
A step of burying the valve metal body in a semi-cured insulating resin containing at least a thermosetting resin;
The step of arranging the metal sheet body on the surface of the insulating resin,
The method for manufacturing a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 11, wherein the valve metal body and the metal sheet body are simultaneously embedded.
前記固体電解質層上に陰極用集電体を形成する工程と
前記陰極用集電体と前記金属シート体を電気的に接続する工程とが、
導電性ペースト印刷によって同時に行われることを特徴とする
請求項11、12のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
A step of forming a cathode current collector on the solid electrolyte layer and a step of electrically connecting the cathode current collector and the metal sheet.
The method for producing a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 11, wherein the method is performed simultaneously with conductive paste printing.
シート状の絶縁体上に表層に酸化皮膜を有する弁金属シート体を前記酸化皮膜が露出するように貼り付ける工程と、
前記弁金属シート体を分割する工程と、
前記金属シート体の切断部に第2の絶縁体を充填する工程と、
前記弁金属体に表面の前記誘電体皮膜上に固体電解質層を形成する工程と、
前記固体電解質表面に集電用電極を形成しコンデンサ素子を形成する工程と、
前記コンデンサ素子を熱硬化性樹脂からなる絶縁体に埋設する工程とを含む
ことを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
A step of attaching a valve metal sheet body having an oxide film on a surface layer on a sheet-like insulator so that the oxide film is exposed;
Dividing the valve metal sheet body;
Filling the cut portion of the metal sheet with a second insulator;
Forming a solid electrolyte layer on the dielectric film on the surface of the valve metal body;
Forming a current collecting electrode on the surface of the solid electrolyte to form a capacitor element;
And a step of embedding the capacitor element in an insulator made of a thermosetting resin.
前記絶縁体と前記第2の絶縁体とが同一の材料構成であることを特徴とする請求項14に記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。 The method of manufacturing a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 14, wherein the insulator and the second insulator have the same material configuration. 半硬化のシート状の絶縁体上に表層に酸化皮膜を有する弁金属シート体を前記酸化皮膜が露出するように貼り付ける工程と、
前記弁金属シート体を切断して分割する工程と、
前記絶縁体を加熱加圧して軟化溶融させて前記弁金属シートの切断部を埋設する工程と
前記弁金属体に表面の前記誘電体皮膜上に固体電解質層を形成する工程と、
前記固体電解質表面に集電用電極を形成しコンデンサ素子を形成する工程と、
前記コンデンサ素子を熱硬化性樹脂からなる絶縁体に埋設する工程とを含む
ことを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
A step of attaching a valve metal sheet body having an oxide film on a surface layer on a semi-cured sheet-like insulator so that the oxide film is exposed;
Cutting and dividing the valve metal sheet body;
Heating and pressurizing and softening and melting the insulator to embed a cut portion of the valve metal sheet; and forming a solid electrolyte layer on the dielectric film on the surface of the valve metal body; and
Forming a current collecting electrode on the surface of the solid electrolyte to form a capacitor element;
And a step of embedding the capacitor element in an insulator made of a thermosetting resin.
前記弁金属シート体を分割する工程がレーザー加工することを特徴とする
請求項14、15のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
The method of manufacturing a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 14, wherein the step of dividing the valve metal sheet body is laser processed.
前記弁金属シート体を分割する工程が
前記絶縁体をダイシング加工することを特徴とする請求項15、16のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
The method of manufacturing a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 15, wherein the step of dividing the valve metal sheet body includes dicing the insulator.
請求項14〜18のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法において
絶縁体に弁金属シート体を貼り付ける工程の前に
弁金属シート体に穴形成する工程を有する固体電解コンデンサ内蔵回路基板の製造方法。
19. A method for manufacturing a circuit board with a built-in solid electrolytic capacitor according to claim 14, further comprising a step of forming a hole in the valve metal sheet body before the step of attaching the valve metal sheet body to the insulator. A method of manufacturing a circuit board.
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