JP2008078301A - Capacitor built-in wiring board and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low cost and large capacitance capacitor built-in wiring board. <P>SOLUTION: This capacitor built-in wiring board comprises a plane-type capacitor 22 constructed of a sheet base 11 located within the wiring board and whose at least one surface is metal, a dielectric layer 12 located on the metal surface of the sheet base, and a capacitor electrode layer 14 located on the dielectric layer, and has a first conductor 18 insulated from the capacitor electrode layer and reaching the metal surface of the sheet base from the surface of the wiring board, a first electrode pad 21V connected to the first conductor and located on the wiring board, a second conductor 17 passing through the sheet base and insulated from the sheet base, and a second electrode pad 21G connected to the second conductor and the capacitor electrode layer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、キャパシタを内蔵する配線基板に関し、特に、高周波で動作するLSIから発生するノイズを効率よく吸収するデカップリングキャパシタを備えるインターポーザ基板と、その製造方法に関する。   The present invention relates to a wiring board incorporating a capacitor, and more particularly to an interposer board including a decoupling capacitor that efficiently absorbs noise generated from an LSI operating at a high frequency, and a method for manufacturing the same.

コンピュータ、通信機器等の高周波で動作するLSIでは、スイッチングノイズによる誤動作を防ぐため、ノイズを吸収するいわゆるデカップリングキャパシタを電源系に並列に挿入して、電源系のインピーダンスを下げている。電源インピーダンスZは、式(1)で表される。   In an LSI operating at a high frequency, such as a computer or a communication device, in order to prevent malfunction due to switching noise, a so-called decoupling capacitor that absorbs noise is inserted in parallel to the power supply system to lower the impedance of the power supply system. The power source impedance Z is expressed by the formula (1).

Z∝V/(n*i*f) (1)
ここで、
Z:電源インピーダンス
V:駆動電圧
n:LSIあたりの素子数
i:スイッチング電流
f:駆動周波数
である。LSIの低電圧化、素子の高集積化および高周波数化の進展により、要求されるインピーダンスは、急激に低下している。また、デカップリングキャパシタのインピーダンスは式(2)で表される。
Z∝V / (n * i * f) (1)
here,
Z: power supply impedance V: drive voltage n: number of elements per LSI i: switching current f: drive frequency The required impedance is drastically reduced due to the progress of low voltage LSI, high integration of elements, and high frequency. Further, the impedance of the decoupling capacitor is expressed by Expression (2).

Z=2πfL+1/(2πfC)+R (2)
ここで、
L:キャパシタのインダクタンス
C:キャパシタの容量
R:キャパシタの直流抵抗
である。
Z = 2πfL + 1 / (2πfC) + R (2)
here,
L: Inductance of capacitor C: Capacitance of capacitor R: DC resistance of capacitor

低いインピーダンスを得るためには、デカップリングキャパシタの低インダクタンス化と大容量化が必要である。上述のように、インピーダンスの低下が要求され、また、デバイスの高周波化が進んでいることにより、デカップリングキャパシタにも、大幅な大容量, 低インダクタンス化が要求されている。特に、100MHz以上の高周波でのデカップリングキャパシタについて、深刻な状況となりつつある。通常、デカップリングキャパシタとしては、LSIの周辺に積層セラミックキャパシタを配置する方法が一般に用いられている。しかし、動作周波数が数百MHzにまで高くなると、積層セラミックキャパシタではインダクタンスが大きく、対応しきれなくなってくるからである。
このような背景の元で、バイパスキャパシタの低インダクタンス化を狙い、高誘電率のセラミック薄膜を絶縁基板上に形成したキャパシタが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。薄膜キャパシタは、半導体プロセスが利用でき、ハンダバンプによる表面実装が可能であるため、バンプピッチを短くして、低インダクタンス化を図ることができる。また、高誘電率セラミック薄膜を用いることで、大きな容量を得ることができる。
さらに、LSIとキャパシタ間の配線を最小限にするため、スルービアを有するインターポーザに薄膜キャパシタを形成したキャパシタインターポーザを、LSIと回路基板との間に配置する方式が提案されている。特に、インターポーザ基板にLSIと同じシリコン(Si)を用いるSiキャパシタインターポーザは、LSIとの熱膨張ミスマッチがない(たとえば、特許文献2参照)。この手法は、LSIの大型化、微細ピッチ化、LSI配線絶縁膜のLow−K化による強度の低下などにも対応できるので、高性能LSIにおいて極めて有効な方式である。
In order to obtain a low impedance, it is necessary to reduce the inductance and increase the capacity of the decoupling capacitor. As described above, a reduction in impedance is required, and due to the progress of higher frequency devices, decoupling capacitors are also required to have a large capacity and low inductance. In particular, a decoupling capacitor at a high frequency of 100 MHz or higher is becoming a serious situation. Usually, as a decoupling capacitor, a method of arranging a multilayer ceramic capacitor around an LSI is generally used. However, when the operating frequency is increased to several hundreds of MHz, the multilayer ceramic capacitor has a large inductance and cannot cope with it.
Under such circumstances, a capacitor in which a ceramic thin film having a high dielectric constant is formed on an insulating substrate has been proposed in order to reduce the inductance of the bypass capacitor (see, for example, Patent Document 1). The thin film capacitor can use a semiconductor process and can be surface-mounted by solder bumps. Therefore, the bump pitch can be shortened and the inductance can be reduced. Moreover, a large capacity can be obtained by using a high dielectric constant ceramic thin film.
Furthermore, in order to minimize the wiring between the LSI and the capacitor, a method has been proposed in which a capacitor interposer in which a thin film capacitor is formed on an interposer having a through via is disposed between the LSI and the circuit board. In particular, a Si capacitor interposer using the same silicon (Si) as the LSI for the interposer substrate does not have a thermal expansion mismatch with the LSI (see, for example, Patent Document 2). This method is extremely effective in high-performance LSIs because it can cope with an increase in LSI size, fine pitch, and a decrease in strength due to Low-K LSI wiring insulating film.

また、薄型の大静電容量のコンデンサ内蔵の印刷配線板として、表面の一部または全部が粗化処理されて凹凸面を有する金属板の方面を誘電体膜で覆い、誘電体膜上に導電層を
特開平11−97289号公報 特開2002−8942号公報
In addition, as a thin printed wiring board with a large capacitance, a part of the surface is roughened and the surface of a metal plate having an uneven surface is covered with a dielectric film, and a conductive film is formed on the dielectric film. Layer
JP-A-11-97289 JP 2002-8942 A

しかしながら、これまでのSiキャパシタインターポーザは製造コストが高く(特に、Siへのスルービアの形成)、また、積層セラミックコンデンサに比べて容量が小さいという問題があった。   However, conventional Si capacitor interposers have problems of high manufacturing costs (particularly, formation of through vias in Si) and a smaller capacity than multilayer ceramic capacitors.

そこで本発明の目的は、上記問題点を解決し、低コストで大容量のキャパシタインターポーザと、その作製方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems and provide a low-cost, large-capacity capacitor interposer and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するために、本発明の第1の側面では、キャパシタ内蔵型配線基板を提供する。この配線基板は、基板内部に位置する平面型のキャパシタを有し、キャパシタは、少なくとも一方の面が金属であるシート基材と、このシート基材の金属面に位置する誘電体層と、誘電体層上に位置するキャパシタ電極層と、で構成される。キャパシタ内蔵配線基板はまた、前記キャパシタ電極層と絶縁され、前記基板の表面から前記シート基材の金属面に到達する第1の導体と、この第1の導体に接続され、前記基板の表面に位置する第1の電極パッド(電源用パッド)と、前記シート基材を貫通するとともに当該シート基材から絶縁される第2の導体と、この第2の導体および前記キャパシタ電極に接続される第2の電極パッド(グランド用パッド)と、を備える。   In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a capacitor built-in wiring board is provided. This wiring board has a planar capacitor located inside the board, and the capacitor has a sheet base material in which at least one surface is metal, a dielectric layer located on the metal surface of the sheet base material, and a dielectric And a capacitor electrode layer located on the body layer. The capacitor-embedded wiring board is also insulated from the capacitor electrode layer, connected to the first conductor from the surface of the substrate and reaching the metal surface of the sheet base, and connected to the surface of the substrate. A first electrode pad (power supply pad) located; a second conductor penetrating the sheet base material and insulated from the sheet base material; and a second conductor connected to the second conductor and the capacitor electrode 2 electrode pads (ground pads).

良好な構成例では、上記のキャパシタ内蔵型配線基板はさらに、前記配線基板を貫通し、当該キャパシタから絶縁される第3の導体と、前記第3の導体に接続され、前記配線基板の表面に位置する第3の電極パッド(信号用パッド)と、を有する。   In a favorable configuration example, the capacitor built-in wiring board further penetrates the wiring board, is connected to the third conductor insulated from the capacitor, and is connected to the surface of the wiring board. And a third electrode pad (signal pad) located.

さらに良好な構成例では、キャパシタ電極層と樹脂層の間に無機質からなる絶縁層が挿入される。この構成により、耐湿性を高めることができる。   In a more preferable configuration example, an insulating layer made of an inorganic material is inserted between the capacitor electrode layer and the resin layer. With this configuration, moisture resistance can be improved.

平面型キャパシタ(固体電解コンデンサ)を内蔵する基板を貫通する導体で、配線基板の表裏を電気的に接続し、貫通導体の両面側に外部接続用のパッドを設ける構造により、低コストで大容量のキャパシタ内蔵型配線基板が実現される。   Large capacity at low cost with a structure that provides a conductor that penetrates the substrate containing a planar capacitor (solid electrolytic capacitor), electrically connects the front and back of the wiring board, and has pads for external connection on both sides of the through conductor. The capacitor built-in wiring board is realized.

本発明の第2の側面では、キャパシタ内蔵型配線基板の製造方法を提供する。この製造方法は、
(a)少なくとも一方の表面に金属層を有するシート基材の所定の個所に貫通穴を形成する工程と、
(b)前記シート基材の金属層の少なくとも一部を多孔質化した後に陽極酸化して誘電体層を形成する工程と、
(c)前記誘電体層上にキャパシタ電極層を形成してキャパシタ構造体を形成する工程と、
(d)前記キャパシタ構造体を樹脂層で覆う工程と、
(e)前記樹脂層に、貫通穴と、前記シート基材の金属層に到達する第1の穴と、前記キャパシタ電極層に到達する第2の穴を、それぞれ形成する工程と、
(f)前記貫通穴、第1の穴、および第2の穴を導体により充填する工程と、
(g)前記第1の穴を充填する導体に接続する第1の電極パッドと、前記貫通穴および前記第2の穴を充填する導体に接続する第2の電極パッドとを形成する工程と、
を含む。
In a second aspect of the present invention, a method for manufacturing a capacitor-embedded wiring board is provided. This manufacturing method is
(A) a step of forming a through hole at a predetermined portion of a sheet base material having a metal layer on at least one surface;
(B) forming at least a part of the metal layer of the sheet base material and then anodizing it to form a dielectric layer;
(C) forming a capacitor electrode layer on the dielectric layer to form a capacitor structure;
(D) covering the capacitor structure with a resin layer;
(E) forming a through hole, a first hole reaching the metal layer of the sheet base material, and a second hole reaching the capacitor electrode layer in the resin layer;
(F) filling the through hole, the first hole, and the second hole with a conductor;
(G) forming a first electrode pad connected to the conductor filling the first hole and a second electrode pad connected to the conductor filling the through hole and the second hole;
including.

低コストで大容量のキャパシタインターポーザが実現される。   A low-cost and large-capacity capacitor interposer is realized.

以下、添付の図面を参照して、本発明の良好な実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるキャパシタインターポーザの構成を示す。図1(a)は上面図、図1(b)は、図1(a)のA−A'断面図である。キャパシタインターポーザ10の表面には、信号用パッド21S、電源用パッド21V、グランド用パッド21Gが所定の位置に配置されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a capacitor interposer according to an embodiment of the present invention. 1A is a top view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. On the surface of the capacitor interposer 10, a signal pad 21S, a power supply pad 21V, and a ground pad 21G are arranged at predetermined positions.

キャパシタインターポーザ10は、キャパシタ22を内蔵する。キャパシタ22は、インターポーザ10の内部に位置するシート基材であるアルミシート11と、アルミシート11の表面に位置する誘電体層12と、誘電体層12上に位置する導電性高分子層13と、電極層14とで構成される平面型のキャパシタ(固体電解コンデンサ)である。導電性高分子層13と電極層14とで、キャパシタ電極を構成する。アルミシート11の表面は、一部または全部が表面粗化され、表面積を拡大している。   The capacitor interposer 10 includes a capacitor 22. The capacitor 22 includes an aluminum sheet 11 that is a sheet base material located inside the interposer 10, a dielectric layer 12 located on the surface of the aluminum sheet 11, and a conductive polymer layer 13 located on the dielectric layer 12. , A planar capacitor (solid electrolytic capacitor) composed of the electrode layer 14. The conductive polymer layer 13 and the electrode layer 14 constitute a capacitor electrode. The surface of the aluminum sheet 11 is partially or entirely roughened to increase the surface area.

キャパシタインターポーザ10はまた、キャパシタインターポーザ10の表面からアルミシート11に到達し、かつ電極層14および導電性高分子層13から絶縁される第1の導体18と、この第1の導体18に接続され、キャパシタインターポーザ10の表面に位置する電源用パッド21Vを有する。   Capacitor interposer 10 also reaches first aluminum sheet 11 from the surface of capacitor interposer 10 and is insulated from electrode layer 14 and conductive polymer layer 13, and is connected to first conductor 18. The power supply pad 21V is located on the surface of the capacitor interposer 10.

また、アルミシート11を貫通するとともに、このアルミシート11から絶縁される第2の導体17と、この第2の導体17およびキャパシタ電極層14に接続されるグランド用パッド21Gを有する。   In addition, it has a second conductor 17 that penetrates the aluminum sheet 11 and is insulated from the aluminum sheet 11, and a ground pad 21 </ b> G connected to the second conductor 17 and the capacitor electrode layer 14.

さらに、アルミシート11を貫通するとともに、キャパシタ22から絶縁されるビア導体(第3の導体)19と、このビア導体19に接続され、キャパシタインターポーザ10の表面に位置する信号用パッド21Sを有する。   Furthermore, a via conductor (third conductor) 19 that penetrates the aluminum sheet 11 and is insulated from the capacitor 22, and a signal pad 21 </ b> S connected to the via conductor 19 and positioned on the surface of the capacitor interposer 10 are provided.

平面型のキャパシタ22は、全体を無機絶縁保護膜15で覆われた状態で、樹脂層16の中に埋め込まれている。アルミシート11を内包する樹脂層16が、インターポーザ基板を構成する。第2の導体17および第3の導体(ビア導体)19を配置するための貫通穴も、樹脂層16で埋め込まれ、第2の導体17と第3の導体19は、樹脂層16を貫通することで、アルミシート11あるいはキャパシタ22から絶縁されている。同様に、第1の導体18も、アルミシート11に到達する貫通穴に埋め込まれた樹脂層16により、キャパシタ電極層14から絶縁されている、
図(b)の例では、アルミシート11の両面側にキャパシタ22を構成している。また基板(樹脂層16)の両面に電極パッド21が配置され、両面インターポーザを構成している。
The planar capacitor 22 is embedded in the resin layer 16 in a state of being entirely covered with the inorganic insulating protective film 15. The resin layer 16 including the aluminum sheet 11 constitutes an interposer substrate. A through hole for arranging the second conductor 17 and the third conductor (via conductor) 19 is also embedded in the resin layer 16, and the second conductor 17 and the third conductor 19 penetrate the resin layer 16. Thus, it is insulated from the aluminum sheet 11 or the capacitor 22. Similarly, the first conductor 18 is also insulated from the capacitor electrode layer 14 by the resin layer 16 embedded in the through hole reaching the aluminum sheet 11.
In the example of FIG. (B), capacitors 22 are formed on both sides of the aluminum sheet 11. Electrode pads 21 are disposed on both sides of the substrate (resin layer 16) to form a double-sided interposer.

電源用パッド21Vとグランド用パッド21Gは、多数、狭ピッチで交互に配置されている。また、図1(b)から明らかなように、双方とも対称性が高い構造であり、きわめて低いインダクタンスを実現できる。さらに、電源線(第1の導体)18、グランド線(第2の導体)17、信号線(第3の導体)19の全てが貫通ビアであり、キャパシタインターポーザ10を通過する際の直流抵抗分も極めて低い。   A large number of power supply pads 21V and ground pads 21G are alternately arranged at a narrow pitch. Further, as is apparent from FIG. 1B, both are highly symmetric structures, and an extremely low inductance can be realized. Further, all of the power supply line (first conductor) 18, the ground line (second conductor) 17, and the signal line (third conductor) 19 are through vias, and a direct current resistance component when passing through the capacitor interposer 10. Is extremely low.

通常は、このようなインターポーザでは、信号ビア19が高誘電率体や導体に近接して通過するために信号特性の劣化が生じるが、図1の例では、信号ビア19は低誘電率高絶縁性の樹脂層16を通過する構造となっており、信号の劣化も少ない。   Normally, in such an interposer, the signal via 19 passes close to a high dielectric constant body or conductor, so that the signal characteristics deteriorate. In the example of FIG. 1, the signal via 19 has a low dielectric constant and high insulation. The structure passes through the resin layer 16 and has little signal degradation.

なお、図1の例では、アルミシート11を使用しているが、少なくとも一方の面に金属層を有する任意のシート基材を用いることができる。この場合、金属層は、たとえばアルミニウム(Al)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)等を主成分とする層である。さらに、シート基材は、単層または複数の金属層で構成される金属箔であってもよい。たとえば、アルミニウム(Al)箔と銅(Cu)箔を積層にしたもの(銅をコア剤にして表面にアルミを貼り合わせる等)をシート基材として用いることができる。   In addition, in the example of FIG. 1, although the aluminum sheet 11 is used, the arbitrary sheet base materials which have a metal layer in at least one surface can be used. In this case, the metal layer is a layer mainly composed of, for example, aluminum (Al), niobium (Nb), tantalum (Ta), or the like. Furthermore, the sheet base material may be a metal foil composed of a single layer or a plurality of metal layers. For example, a laminate of aluminum (Al) foil and copper (Cu) foil (copper is used as a core agent and aluminum is bonded to the surface) can be used as the sheet base material.

図2は、図1のキャパシタインターポーザ10を半導体装置1に適用した例を示す概略図である。 半導体装置1は、回路基板20と、LSIチップ30と、これらの間に挿入されるキャパシタインターポーザ10を含む。キャパシタインターポーザ10は、バンプ25によって、回路基板20とLSIチップ30の間に挿入される。バンプ25は、キャパシタインターポーザ10表面に形成された電極パッド21に接続される。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example in which the capacitor interposer 10 of FIG. 1 is applied to the semiconductor device 1. The semiconductor device 1 includes a circuit board 20, an LSI chip 30, and a capacitor interposer 10 inserted therebetween. The capacitor interposer 10 is inserted between the circuit board 20 and the LSI chip 30 by the bumps 25. The bump 25 is connected to the electrode pad 21 formed on the surface of the capacitor interposer 10.

図3および図4は、図1のキャパシタインターポーザ10の作製工程図である。まず、図3(a)に示すように、厚さ100μmのアルミ箔11に、400μmのピッチで、直径200μmの貫通穴31を、パンチにより形成する。   3 and 4 are manufacturing process diagrams of the capacitor interposer 10 of FIG. First, as shown in FIG. 3A, through holes 31 having a diameter of 200 μm are formed by punching in an aluminum foil 11 having a thickness of 100 μm at a pitch of 400 μm.

次に、図3(b)に示すように、塩酸水溶液中でアルミ箔11を電解エッチングし、アルミ箔11の表面を粗面化する。さらに、アジピン酸アンモニウム水溶液中で陽極酸化し、アルミ箔表面に酸化膜を形成する。この酸化膜がキャパシタを構成する誘電体層12となる。粗面化されたアルミ箔11の表面を陽極酸化して誘電体層12を形成するので、比表面積の大きい誘電体層(アルミナ膜)12が形成される。なお、誘電体層12は、貫通穴31の側壁にも形成される。   Next, as shown in FIG. 3B, the aluminum foil 11 is electrolytically etched in a hydrochloric acid aqueous solution to roughen the surface of the aluminum foil 11. Furthermore, it is anodized in an aqueous solution of ammonium adipate to form an oxide film on the surface of the aluminum foil. This oxide film becomes the dielectric layer 12 constituting the capacitor. Since the dielectric layer 12 is formed by anodizing the surface of the roughened aluminum foil 11, the dielectric layer (alumina film) 12 having a large specific surface area is formed. The dielectric layer 12 is also formed on the side wall of the through hole 31.

次に、図3(c)に示すように、インクジェット、スクリーン印刷等により、誘電体層12上に、導電性高分子層13を形成する。たとえば、ピロールモノマーを含む水溶液をインクジェット方式で、必要な部分にのみに塗布、重合、乾燥を数回繰り返すころで、ポリピロールからなる導電性高分子層13を所定のパターンで形成することができる。   Next, as shown in FIG. 3C, a conductive polymer layer 13 is formed on the dielectric layer 12 by inkjet, screen printing, or the like. For example, the conductive polymer layer 13 made of polypyrrole can be formed in a predetermined pattern by repeating an application, polymerization, and drying of an aqueous solution containing a pyrrole monomer only to a necessary portion several times by an inkjet method.

次に図3(d)に示すように、導電性高分子層13の表面に、スクリーン印刷により銀ペーストの電極層14を形成する。導電性高分子層13と電極層14により、キャパシタ電極層を構成する。誘電体層11との界面に導電性高分子層13を適用することにより、電極端部の絶縁不良が発生しにくい。   Next, as shown in FIG. 3D, a silver paste electrode layer 14 is formed on the surface of the conductive polymer layer 13 by screen printing. The conductive polymer layer 13 and the electrode layer 14 constitute a capacitor electrode layer. By applying the conductive polymer layer 13 to the interface with the dielectric layer 11, poor insulation at the electrode end is unlikely to occur.

次に、図4(e)に示すように、スパッタリング、CVD法等により、構造体全体にSiNからなる耐水性の絶縁保護膜15を形成する。電解コンデンサは、水分による劣化が問題であるが、キャパシタ(電解コンデンサ)22の形成後に、耐水性の無機絶縁保護膜15を形成することで、水分劣化の問題を解消している。絶縁保護膜15としては、SiNの他に、SiO2、Al2O3、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)などを用いてもよい。   Next, as shown in FIG. 4E, a water-resistant insulating protective film 15 made of SiN is formed on the entire structure by sputtering, CVD, or the like. The electrolytic capacitor has a problem of deterioration due to moisture, but the formation of the water-resistant inorganic insulating protective film 15 after the formation of the capacitor (electrolytic capacitor) 22 solves the problem of moisture deterioration. As the insulating protective film 15, in addition to SiN, SiO2, Al2O3, DLC (diamond-like carbon), or the like may be used.

次に、図4(f)に示すように、構造体の両面に熱可塑性樹脂からなるラミネートフィルムを積層、加熱圧着して、全面に樹脂層16を形成する。貫通穴31も樹脂層16により埋め込まれる。   Next, as shown in FIG. 4 (f), a laminate film made of a thermoplastic resin is laminated on both surfaces of the structure and heat-pressed to form a resin layer 16 on the entire surface. The through hole 31 is also filled with the resin layer 16.

次に、図4(g)に示すように、レーザー加工により、信号ビア用およびグランドビア用の貫通穴32を形成する。また、電源ビア用に、アルミ箔11に到達するビア穴33と、グランドビア接続用の電極層14に達する穴34を形成する。   Next, as shown in FIG. 4G, through holes 32 for signal vias and ground vias are formed by laser processing. Further, a via hole 33 reaching the aluminum foil 11 and a hole 34 reaching the electrode layer 14 for connecting the ground via are formed for the power supply via.

次に、図4(h)に示すように、無電解Cuめっきおよび電解Cuめっきにより、ビア穴(貫通穴)32、33、34を充填して、導電体17、18、19を形成し、さらにこれらの導電体と接続する電極パッド21G、21V、21Sを形成する。
(実施例1)
このようにして形成した20mm角のキャパシタを、電気特性評価用の基板にはんだバンプ実装し、ネットワークアナライザを用いて電気特性を評価した結果、以下の特性を得た。
Next, as shown in FIG. 4 (h), via holes (through holes) 32, 33, 34 are filled by electroless Cu plating and electrolytic Cu plating to form conductors 17, 18, 19, Furthermore, electrode pads 21G, 21V, and 21S connected to these conductors are formed.
(Example 1)
The 20 mm square capacitor thus formed was mounted by solder bumps on a substrate for evaluating electrical characteristics, and the electrical characteristics were evaluated using a network analyzer. As a result, the following characteristics were obtained.

静電容量:600μF
ESR:1mΩ
ESL:0.1pH以下
リーク電流:100μA以下
また、85℃、85%RH、2.5V、500hの高温高湿付加試験後の静電容量変化は10%以下であり、リーク電流も10μA以下であった。
なお、比較のために、SiN絶縁保護膜15を有しないキャパシタを作製し、同様の高温高湿付加試験後のリーク電流を測定したところ、1,000μA以上に劣化していた。
Capacitance: 600μF
ESR: 1mΩ
ESL: 0.1 pH or less Leakage current: 100 μA or less In addition, the capacitance change after a high temperature and high humidity addition test at 85 ° C., 85% RH, 2.5 V, 500 h is 10% or less, and the leakage current is 10 μA or less. there were.
For comparison, a capacitor without the SiN insulating protective film 15 was produced, and the leakage current after the same high-temperature and high-humidity addition test was measured. As a result, it was deteriorated to 1,000 μA or more.

上述したサンプルの静電容量600μF/20×20mm2という値は、150μF/cm2の容量密度となる。従来の高誘電率薄膜を用いるキャパシタの容量密度の報告例は数μF/cm2程度であり、本発明は、その数十倍の高い値を達成している。
上述したプロセスにおいて、固体電解コンデンサ(キャパシタ)を形成する工程(b)、(c)、(d)は、通常の固体電解コンデンサの製造工程と基本的に変わらない。また、大部分の工程をシートプロセスとして実施できるため、製造コストは大変低い。さらに、導電性高分子などの電極層をパターニングして形成するため、電極層端部の絶縁不良が発生しにくい。
(実施例2)
下記の手順でキャパシタを試作、評価した。
1)実施例1と同様にして導電性高分子層13を形成する。
2)カーボンペーストおよび銀ペーストからなる複層の電極層14を形成する。
3)実施例1と同様に、SiN絶縁保護膜15以降のプロセスを実施する。
4)このようにして形成した20mm角のキャパシタを、電気特性評価用の基板にはんだバンプ実装し、ネットワークアナライザを用いて電気特性を評価した結果、以下の特性を得た。
The value of the sample capacitance of 600 μF / 20 × 20 mm 2 described above results in a capacitance density of 150 μF / cm 2. A reported example of the capacitance density of a capacitor using a conventional high dielectric constant thin film is about several μF / cm 2, and the present invention achieves a value several tens of times higher.
In the process described above, the steps (b), (c), and (d) for forming the solid electrolytic capacitor (capacitor) are basically the same as the manufacturing steps of a normal solid electrolytic capacitor. Further, since most of the steps can be performed as a sheet process, the manufacturing cost is very low. Furthermore, since an electrode layer made of a conductive polymer or the like is formed by patterning, insulation failure at the end of the electrode layer is unlikely to occur.
(Example 2)
A capacitor was prototyped and evaluated according to the following procedure.
1) The conductive polymer layer 13 is formed in the same manner as in Example 1.
2) A multilayer electrode layer 14 made of carbon paste and silver paste is formed.
3) As in the first embodiment, the processes after the SiN insulating protective film 15 are performed.
4) The 20 mm square capacitor thus formed was solder bump mounted on a substrate for electrical property evaluation, and the electrical property was evaluated using a network analyzer. As a result, the following property was obtained.

静電容量:600μF
ESR:0.5mΩ
ESL:0.1pH以下
リーク電流:10μA以下
(実施例3)
下記の手順でキャパシタを試作、評価した。
1)厚さ30μmのアルミ箔を厚さ30μmのポリイミド系耐熱フィルムに張り合わせたシート基材を用い、パンチングにより400μmピッチで直径200μmの穴を形成する。
2)その後、実施例1と同様にキャパシタを形成する。ただし、キャパシタ(電解コンデンサ)22および絶縁保護膜15形成は、アルミ側の表面のみである。すなわち、後述する図5の構成に類似する。なお、サンプルでは、フィルムラミネートもアルミ側のみである。
3)このようにして形成した20mm角のキャパシタを、電気特性評価用の基板にはんだバンプ実装し、ネットワークアナライザを用いて電気特性を評価した結果、以下の特性を得た。
Capacitance: 600μF
ESR: 0.5mΩ
ESL: 0.1 pH or less Leakage current: 10 μA or less (Example 3)
A capacitor was prototyped and evaluated according to the following procedure.
1) Holes having a diameter of 200 μm are formed at a pitch of 400 μm by punching using a sheet base material in which an aluminum foil having a thickness of 30 μm is bonded to a polyimide heat-resistant film having a thickness of 30 μm.
2) Thereafter, a capacitor is formed in the same manner as in the first embodiment. However, the capacitor (electrolytic capacitor) 22 and the insulating protective film 15 are formed only on the surface on the aluminum side. That is, it is similar to the configuration of FIG. In the sample, the film laminate is also on the aluminum side only.
3) The 20 mm square capacitor thus formed was mounted on a board for evaluating electrical characteristics by solder bumps, and the electrical characteristics were evaluated using a network analyzer. The following characteristics were obtained.

静電容量:300μF
ESR:1mΩ
ESL:0.1pH以下
リーク電流:10μA以下
図5は、キャパシタインターポーザの変形例である。図1の例では、アルミシート10の両面にキャパシタ(電解コンデンサ)を形成しているが、図5のキャパシタインターポーザ50は、アルミシート11の片面にのみキャパシタを形成している。この場合も、平面型の大容量キャパシタが形成される。そして、図1と同様に、アルミシート11に到達する導体18と、これに接続する電源用パッド21Vが形成され、キャパシタを貫通する導体17と、この導体18とキャパシタの電極層14に接続するグランド用パッド21Gと、キャパシタを貫通するとともにキャパシタから絶縁される導体19と、これに接続する信号用パッド21Sを有する。
Capacitance: 300μF
ESR: 1mΩ
ESL: 0.1 pH or less Leakage current: 10 μA or less FIG. 5 shows a modification of the capacitor interposer. In the example of FIG. 1, capacitors (electrolytic capacitors) are formed on both surfaces of the aluminum sheet 10, but the capacitor interposer 50 in FIG. 5 forms capacitors only on one surface of the aluminum sheet 11. Also in this case, a planar large capacity capacitor is formed. As in FIG. 1, a conductor 18 reaching the aluminum sheet 11 and a power supply pad 21V connected thereto are formed, and the conductor 17 penetrating the capacitor is connected to the conductor 18 and the electrode layer 14 of the capacitor. It has a ground pad 21G, a conductor 19 that penetrates the capacitor and is insulated from the capacitor, and a signal pad 21S connected thereto.

図6は、キャパシタインターポーザのさらに別の変形例である。図6のキャパシタインターポーザ60は、樹脂層16の一部にだけキャパシタ(電解コンデンサ)22が形成されている。この場合、電解コンデンサ部の貫通ビアは電源とグランドのみとし、信号ビアはキャパシタ22の存在しない樹脂領域に形成されていてもよい。   FIG. 6 shows still another modification of the capacitor interposer. In the capacitor interposer 60 of FIG. 6, the capacitor (electrolytic capacitor) 22 is formed only on a part of the resin layer 16. In this case, the through via of the electrolytic capacitor unit may be only the power supply and the ground, and the signal via may be formed in a resin region where the capacitor 22 does not exist.

図7は、キャパシタインターポーザのさらに別の変形例である。図7のキャパシタインターポーザ70では、導電性高分子層13とキャパシタ電極層14で構成されるキャパシタ電極が、貫通導体17、19の側でアルミシート11の両面にわたって連続して形成されている。   FIG. 7 shows still another modification of the capacitor interposer. In the capacitor interposer 70 of FIG. 7, the capacitor electrode composed of the conductive polymer layer 13 and the capacitor electrode layer 14 is continuously formed on both sides of the aluminum sheet 11 on the through conductors 17 and 19 side.

図8は、図1、図5、図6または図7のキャパシタインターポーザ10、50、60または70を、複数用いた半導体装置の構成例を示す図である。図8(a)では、回路基板20上にはんだバンプ25を介してキャパシタインターポーザ10(50、60、または70でもよい)を複数重ね、その上にLSIチップ30を搭載した形態、図7(b)は、一つのキャパシタインターポーザに複数のLSIチップ30を搭載した形態、図7(c)は、一つのLSIチップに複数のキャパシタインターポーザを搭載した形態である。図7(b)では、回路基板20側の電極パッドの接続に、柱状バンプ26を用いているが、球状バンプ25でもよいし、あるいは、LSIチップ30側の電極パッドの接続に、柱状バンプを用いてもよい。   FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a semiconductor device using a plurality of capacitor interposers 10, 50, 60 or 70 of FIG. 1, FIG. 5, FIG. 6 or FIG. 8A, a plurality of capacitor interposers 10 (which may be 50, 60, or 70) are stacked on the circuit board 20 via the solder bumps 25, and the LSI chip 30 is mounted thereon, FIG. ) Is a form in which a plurality of LSI chips 30 are mounted on one capacitor interposer, and FIG. 7C is a form in which a plurality of capacitor interposers are mounted on one LSI chip. In FIG. 7B, columnar bumps 26 are used to connect the electrode pads on the circuit board 20 side, but spherical bumps 25 may be used, or columnar bumps may be used to connect the electrode pads on the LSI chip 30 side. It may be used.

以上、本発明について、特定の実施例に基づいて説明したが、本発明の範囲内で種々の変形、代用が可能である。シート基材(金属シート)11は、アルミニウム以外にも、粗面化処理と陽極酸化膜が形成できる金属であればよく、タンタル、ニオブ、さらには各種合金も可能である。また 導電性高分子13については、電解コンデンサに使用される各種材料が適用可能であり、例えばポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDT)、ポリチオフェン、ポリアニリン等がある。
導電性高分子13の上に形成する電極層14については、カーボンペースト、銀ペースト、金ペーストの単層、または積層であり、また、Cu、Ni、Au等の金属のめっき、蒸着やスパッタリング膜も可能である。
製造プロセスについては、図3のように、はじめにパンチ穴を明けてもよいが、陽極酸化の後または電極層形成後にパンチ穴をあけてもよい。
Although the present invention has been described based on the specific embodiments, various modifications and substitutions are possible within the scope of the present invention. The sheet base material (metal sheet) 11 may be any metal that can form a roughening treatment and an anodized film in addition to aluminum, and may be tantalum, niobium, or various alloys. For the conductive polymer 13, various materials used for electrolytic capacitors can be used, and examples thereof include polypyrrole, polyethylenedioxythiophene (PEDT), polythiophene, and polyaniline.
The electrode layer 14 formed on the conductive polymer 13 is a single layer or a laminate of carbon paste, silver paste, gold paste, and plating, vapor deposition or sputtering film of metal such as Cu, Ni, Au, etc. Is also possible.
As for the manufacturing process, as shown in FIG. 3, the punch holes may be made first, but the punch holes may be made after anodization or after the electrode layer is formed.

このように、 本発明による平面型固体電解コンデンサに貫通ビアを形成し、貫通ビアの両端に外部接続用のパッドが形成されている構造により、低コストで大容量のキャパシタインターポーザを提供できる。   Thus, the structure in which the through via is formed in the planar solid electrolytic capacitor according to the present invention and the pads for external connection are formed at both ends of the through via can provide a large-capacity capacitor interposer at low cost.

最後に、以上の説明に対し、以下の付記を開示する。
(付記1)キャパシタ内蔵型の配線基板であって、
前記配線基板の内部に位置し少なくとも一方の面が金属であるシート基材と、前記シート基材の金属面に位置する誘電体層と、誘電体層上に位置するキャパシタ電極層とで構成される平面型キャパシタを備え、
前記キャパシタ電極層と絶縁され、前記配線基板の表面から前記シート基材の金属面に到達する第1の導体と、
前記第1の導体に接続され、前記配線基板の表面に位置する第1の電極パッド(電極用パッド)と、
前記シート基材を貫通するとともに当該シート基材から絶縁される第2の導体と、
前記第2の導体および前記キャパシタ電極層に接続される第2の電極パッド(グランド用パッド)と、
を有することを特徴とする配線基板。
(付記2) 前記配線基板を貫通し、当該キャパシタから絶縁される第3の導体と、
前記第3の導体に接続され、前記配線基板の表面に位置する第3の電極パッド(信号用パッド)と
をさらに有することを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記3) 前記平面型キャパシタは、前記誘電体層と、前記キャパシタ電極層の間に配置される導電性高分子層をさらに含むことを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記4) 前記平面型キャパシタのシート機材の金属面の少なくとも一部は、多孔質化されていることを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記5) 前記平面型キャパシタを覆う樹脂層と、
前記平面型キャパシタの存在しない領域で前記樹脂層を貫通する第3の導体と、
前記第3の導体に接続され、前記樹脂層の表面に位置する第3の電極パッド(信号用パッド)と
をさらに有することを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記6) 前記平面型キャパシタを覆う樹脂層をさらに有し、前記樹脂層は、前記シート基材を貫通する第2の導体と前記シート基材の間を埋め込むことを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記7) 前記平面型キャパシタを覆う無機材料の絶縁保護膜をさらに有することを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記8) 前記絶縁保護膜は、酸化珪素、窒化珪素、アルミナ、ダイヤモンドライクカーボンを主成分とする単層または積層で構成されることを特徴とする付記7に記載の配線基板。
(付記9) 前記誘電体層は、前記シート基材の陽極酸化膜であることを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記10) 前記平面型キャパシタのシート基材の金属面の少なくとも一部は多孔質化されており、
前記平面型キャパシタは、前記多孔質化された金属面上に形成された前記誘電体層と、前記キャパシタ電極層の間に配置される導電性高分子層をさらに含む
ことを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記11) 回路基板と、
前記回路基板に搭載される半導体チップと、
前記回路基板と半導体チップの間に挿入される平面型キャパシタ内蔵型インターポーザと
を含む半導体装置であって、
前記キャパシタ内蔵型インターポーザは、
インターポーザ基板の内部に位置し少なくとも一方の面が金属であるシート基材と、前記シート基材の金属面に位置する誘電体層と、誘電体層上に位置するキャパシタ電極層とで構成される平面型キャパシタを備え、
前記キャパシタ電極層と絶縁され、前記インターポーザ基板の表面から前記シート基材の金属面に到達する第1の導体と、
前記第1の導体に接続され、前記インターポーザ基板の表面に位置する第1の電極パッド(電極用パッド)と、
前記シート基材を貫通するとともに当該シート基材から絶縁される第2の導体と、
前記第2の導体および前記キャパシタ電極層に接続される第2の電極パッド(グランド用パッド)と、
を有することを特徴とする半導体装置。
(付記12) 前記インターポーザは、前記シート基材を貫通し、前記平面型キャパシタから絶縁される第3の導体と、前記第3の導体に接続される第3の電極パッドと、をさらに有することを特徴とする付記11に記載の半導体装置。
(付記13) 前記インターポーザは、前記平面型キャパシタを覆う無機材料で構成される絶縁膜をさらに含むことを特徴とする付記11に記載の半導体装置。
(付記14) 前記インターポーザのシート基材の金属面は、少なくともその一部が多孔質化されていることを特徴とする付記11に記載の半導体装置。
(付記15) 前記インターポーザの平面型キャパシタは、前記誘電体層と前記キャパシタ電極層の間に導電性高分子層をさらに有することを特徴とする付記11に記載の半導体装置。
(付記16) 少なくとも一方の表面に金属層を有するシート基材の所定の個所に貫通穴を形成する工程と、
前記シート基材の金属層の少なくとも一部を多孔質化した後に陽極酸化して誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層上にキャパシタ電極層を形成してキャパシタ構造体を形成する工程と、
前記キャパシタ構造体を樹脂層で覆う工程と、
前記樹脂層に、貫通穴と、前記シート基材の金属層に到達する第1の穴と、前記キャパシタ電極層に到達する第2の穴を、それぞれ形成する工程と、
前記貫通穴、第1の穴、および第2の穴を導体により充填する工程と、
前記第1の穴を充填する導体に接続する第1の電極パッドと、前記貫通穴および前記第2の穴を充填する導体に接続する第2の電極パッドとを形成する工程と、
を含むことを特徴とするキャパシタ内蔵型配線基板の製造方法。
(付記17) 前記電極パッド形成工程は、前記貫通穴を埋める導体に接続し前記第1および第2の穴を埋める導体と絶縁された第3の電極パッドの形成、
をさらに含むことを特徴とする付記16に記載のキャパシタ内蔵型配線基板の製造方法。
(付記18) 前記樹脂層形成前に、無機材料で、前記キャパシタ構造体を覆う絶縁保護膜を形成する工程
をさらに含むことを特徴とする付記16に記載のキャパシタ内蔵型配線基板の製造方法。
(付記19) 前記キャパシタ構造体を形成する工程と、前記樹脂層を形成する工程の間に、前記キャパシタ構造体上に無機質から成る絶縁層を形成する工程
をさらに含むことを特徴とする付記16に記載のキャパシタ内蔵型配線基板の製造方法。
(付記20) 前記誘電体層上に、導電性高分子膜を形成する工程
をさらに含み、前記キャパシタ電極層は、前記導電性高分子膜上に形成されることを特徴とする付記16に記載のキャパシタ内蔵型配線基板の製造方法。
Finally, the following notes are disclosed for the above explanation.
(Appendix 1) A capacitor-embedded wiring board,
A sheet base material that is located inside the wiring board and has at least one surface made of metal, a dielectric layer that is located on the metal surface of the sheet base material, and a capacitor electrode layer that is located on the dielectric layer. A planar capacitor
A first conductor insulated from the capacitor electrode layer and reaching the metal surface of the sheet base material from the surface of the wiring board;
A first electrode pad (electrode pad) connected to the first conductor and located on the surface of the wiring board;
A second conductor that penetrates through the sheet substrate and is insulated from the sheet substrate;
A second electrode pad (ground pad) connected to the second conductor and the capacitor electrode layer;
A wiring board comprising:
(Additional remark 2) The 3rd conductor which penetrates the said wiring board and is insulated from the said capacitor,
The wiring board according to appendix 1, further comprising a third electrode pad (signal pad) connected to the third conductor and positioned on a surface of the wiring board.
(Supplementary note 3) The wiring board according to supplementary note 1, wherein the planar capacitor further includes a conductive polymer layer disposed between the dielectric layer and the capacitor electrode layer.
(Supplementary note 4) The wiring board according to supplementary note 1, wherein at least a part of the metal surface of the sheet material of the planar capacitor is made porous.
(Appendix 5) a resin layer covering the planar capacitor;
A third conductor that penetrates the resin layer in a region where the planar capacitor does not exist;
The wiring board according to appendix 1, further comprising a third electrode pad (signal pad) connected to the third conductor and positioned on a surface of the resin layer.
(Additional remark 6) It has further the resin layer which covers the said planar capacitor, and the said resin layer embeds between the 2nd conductor which penetrates the said sheet base material, and the said sheet base material. The wiring board described.
(Additional remark 7) The wiring board of Additional remark 1 characterized by further having the insulation protective film of the inorganic material which covers the said planar capacitor.
(Supplementary note 8) The wiring board according to supplementary note 7, wherein the insulating protective film is formed of a single layer or a laminate mainly composed of silicon oxide, silicon nitride, alumina, and diamond-like carbon.
(Additional remark 9) The said dielectric material layer is an anodized film of the said sheet | seat base material, The wiring board of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.
(Appendix 10) At least a part of the metal surface of the sheet base material of the planar capacitor is made porous,
The planar capacitor further includes the dielectric layer formed on the porous metal surface and a conductive polymer layer disposed between the capacitor electrode layers. Wiring board as described in.
(Appendix 11) Circuit board,
A semiconductor chip mounted on the circuit board;
A semiconductor device including a planar capacitor built-in interposer inserted between the circuit board and a semiconductor chip,
The capacitor built-in interposer is
A sheet base material which is located inside the interposer substrate and has at least one surface made of metal, a dielectric layer located on the metal surface of the sheet base material, and a capacitor electrode layer located on the dielectric layer With a planar capacitor,
A first conductor insulated from the capacitor electrode layer and reaching the metal surface of the sheet base material from the surface of the interposer substrate;
A first electrode pad (electrode pad) connected to the first conductor and located on the surface of the interposer substrate;
A second conductor that penetrates through the sheet substrate and is insulated from the sheet substrate;
A second electrode pad (ground pad) connected to the second conductor and the capacitor electrode layer;
A semiconductor device comprising:
(Supplementary note 12) The interposer further includes a third conductor that penetrates the sheet base material and is insulated from the planar capacitor, and a third electrode pad connected to the third conductor. The semiconductor device according to appendix 11, wherein:
(Additional remark 13) The said interposer further includes the insulating film comprised with the inorganic material which covers the said planar capacitor, The semiconductor device of Additional remark 11 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 14) The semiconductor device according to supplementary note 11, wherein at least a part of the metal surface of the sheet base material of the interposer is made porous.
(Supplementary note 15) The semiconductor device according to supplementary note 11, wherein the planar capacitor of the interposer further includes a conductive polymer layer between the dielectric layer and the capacitor electrode layer.
(Additional remark 16) The process of forming a through-hole in the predetermined location of the sheet base material which has a metal layer in at least one surface,
Forming a dielectric layer by anodizing after at least part of the metal layer of the sheet substrate is made porous; and
Forming a capacitor electrode layer on the dielectric layer to form a capacitor structure;
Covering the capacitor structure with a resin layer;
Forming a through hole, a first hole reaching the metal layer of the sheet base material, and a second hole reaching the capacitor electrode layer in the resin layer;
Filling the through hole, the first hole, and the second hole with a conductor;
Forming a first electrode pad connected to the conductor filling the first hole and a second electrode pad connected to the conductor filling the through hole and the second hole;
A method of manufacturing a wiring board with a built-in capacitor, comprising:
(Supplementary Note 17) In the electrode pad forming step, a third electrode pad connected to a conductor filling the through hole and insulated from the conductor filling the first and second holes is formed.
The method for manufacturing a capacitor-embedded wiring board according to appendix 16, further comprising:
(Additional remark 18) The manufacturing method of the capacitor built-in wiring board of additional remark 16 characterized by further including the process of forming the insulating protective film which covers the said capacitor structure with an inorganic material before the said resin layer formation.
(Supplementary note 19) The supplementary note 16, further comprising a step of forming an inorganic insulating layer on the capacitor structure between the step of forming the capacitor structure and the step of forming the resin layer. A method for manufacturing a capacitor-embedded wiring board as described in 1.
(Supplementary note 20) The supplementary note 16, further comprising a step of forming a conductive polymer film on the dielectric layer, wherein the capacitor electrode layer is formed on the conductive polymer film. Method for manufacturing a capacitor-embedded wiring board.

本発明の一実施形態に係るキャパシタインターポーザの構成を示す図であり、図1(a)は上面図、図1(b)はA−A'断面図である。It is a figure which shows the structure of the capacitor interposer which concerns on one Embodiment of this invention, Fig.1 (a) is a top view, FIG.1 (b) is AA 'sectional drawing. 図1のキャパシタインターポーザを適用した半導体装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the semiconductor device to which the capacitor interposer of FIG. 1 is applied. 本発明の一実施形態に係るキャパシタインターポーザの作製工程図(その1)である。It is a manufacturing process figure (the 1) of a capacitor interposer concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るキャパシタインターポーザの作製工程図(その2)であり、図3(d)に引き続く工程を湿す図である。It is a manufacturing process figure (the 2) of the capacitor interposer concerning one embodiment of the present invention, and is a figure moistening the process following Drawing 3 (d). キャパシタインターポーザの変形例1である。It is modification 1 of a capacitor interposer. キャパシタインターポーザの変形例2である。It is modification 2 of a capacitor interposer. キャパシタインターポーザの変形例3である。It is the modification 3 of a capacitor interposer. 実施形態のキャパシタインターポーザを実装した半導体装置の別の構成例を示す図である。It is a figure which shows another structural example of the semiconductor device which mounted the capacitor interposer of embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体装置
10、50、60、70 キャパシタインターポーザ
11 アルミシート(シート基材)
12 誘電体層
13 導電性高分子膜
14 キャパシタ電極層
17 グランド線(第2の導体)
18 電源線(第1の導体)
19 信号線(第3の導体)
21V、21G、21S 電極パッド
22 キャパシタ(電解コンデンサ)
25 バンプ
30 LSIチップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 10, 50, 60, 70 Capacitor interposer 11 Aluminum sheet (sheet base material)
12 Dielectric layer 13 Conductive polymer film 14 Capacitor electrode layer 17 Ground line (second conductor)
18 Power line (first conductor)
19 Signal line (third conductor)
21V, 21G, 21S Electrode pad 22 Capacitor (electrolytic capacitor)
25 Bump 30 LSI chip

Claims (5)

キャパシタ内蔵型の配線基板であって、
前記配線基板の内部に位置し少なくとも一方の面が金属であるシート基材と、前記シート基材の金属面に位置する誘電体層と、誘電体層上に位置するキャパシタ電極層とで構成される平面型キャパシタを備え、
前記キャパシタ電極層と絶縁され、前記配線基板の表面から前記シート基材の金属面に到達する第1の導体と、
前記第1の導体に接続され、前記配線基板の表面に位置する第1の電極パッドと、
前記シート基材を貫通するとともに当該シート基材から絶縁される第2の導体と、
前記第2の導体および前記キャパシタ電極層に接続される第2の電極パッドと、
を有することを特徴とする配線基板。
A wiring board with a built-in capacitor,
A sheet base material that is located inside the wiring board and has at least one surface made of metal, a dielectric layer that is located on the metal surface of the sheet base material, and a capacitor electrode layer that is located on the dielectric layer. A planar capacitor
A first conductor insulated from the capacitor electrode layer and reaching the metal surface of the sheet base material from the surface of the wiring board;
A first electrode pad connected to the first conductor and located on a surface of the wiring board;
A second conductor that penetrates through the sheet substrate and is insulated from the sheet substrate;
A second electrode pad connected to the second conductor and the capacitor electrode layer;
A wiring board comprising:
回路基板と、
前記回路基板に搭載される半導体チップと、
前記回路基板と半導体チップの間に挿入される平面型キャパシタ内蔵型インターポーザと
を含む半導体装置であって、
前記キャパシタ内蔵型インターポーザは、
インターポーザ基板の内部に位置し少なくとも一方の面が金属であるシート基材と、前記シート基材の金属面に位置する誘電体層と、誘電体層上に位置するキャパシタ電極層とで構成される平面型キャパシタを備え、
前記キャパシタ電極層と絶縁され、前記インターポーザ基板の表面から前記シート基材の金属面に到達する第1の導体と、
前記第1の導体に接続され、前記インターポーザ基板の表面に位置する第1の電極パッドと、
前記シート基材を貫通するとともに当該シート基材から絶縁される第2の導体と、
前記第2の導体および前記キャパシタ電極層に接続される第2の電極パッドと、
を有することを特徴とする半導体装置。
A circuit board;
A semiconductor chip mounted on the circuit board;
A semiconductor device including a planar capacitor built-in interposer inserted between the circuit board and a semiconductor chip,
The capacitor built-in interposer is
A sheet base material which is located inside the interposer substrate and has at least one surface made of metal, a dielectric layer located on the metal surface of the sheet base material, and a capacitor electrode layer located on the dielectric layer With a planar capacitor,
A first conductor insulated from the capacitor electrode layer and reaching the metal surface of the sheet base material from the surface of the interposer substrate;
A first electrode pad connected to the first conductor and located on a surface of the interposer substrate;
A second conductor that penetrates through the sheet substrate and is insulated from the sheet substrate;
A second electrode pad connected to the second conductor and the capacitor electrode layer;
A semiconductor device comprising:
前記シート基材の金属面は多孔質化されており、
前記平面型キャパシタは、前記多孔質化された金属面上に位置する前記誘電体層と、前記キャパシタ電極層の間に、導電性高分子層をさらに含む
ことを特徴とする請求項1に記載の配線基板または請求項2に記載の半導体装置。
The metal surface of the sheet substrate is made porous,
The planar capacitor further comprises a conductive polymer layer between the dielectric layer located on the porous metal surface and the capacitor electrode layer. Or a semiconductor device according to claim 2.
少なくとも一方の表面に金属層を有するシート基材の所定の個所に貫通穴を形成する工程と、
前記シート基材の金属層の少なくとも一部を多孔質化処理した後に陽極酸化して誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層上に導電性高分子を含むキャパシタ電極を形成してキャパシタ構造体を形成する工程と、
前記キャパシタ構造体を樹脂層で覆う工程と、
前記樹脂層に、貫通穴と、前記シート基材の金属層に到達する第1の穴と、前記キャパシタ電極層に到達する第2の穴を、それぞれ形成する工程と、
前記貫通穴、第1の穴、および第2の穴を導体により充填する工程と、
前記第1の穴を充填する導体に接続する第1の電極パッドと、前記貫通穴および前記第2の穴を充填する導体に接続する第2の電極パッドとを形成する工程と、
を含むことを特徴とするキャパシタ内蔵型配線基板の製造方法。
Forming a through hole at a predetermined position of a sheet base material having a metal layer on at least one surface;
Forming a dielectric layer by anodizing after at least part of the metal layer of the sheet base material is made porous; and
Forming a capacitor structure including a conductive polymer on the dielectric layer to form a capacitor structure;
Covering the capacitor structure with a resin layer;
Forming a through hole, a first hole reaching the metal layer of the sheet base material, and a second hole reaching the capacitor electrode layer in the resin layer;
Filling the through hole, the first hole, and the second hole with a conductor;
Forming a first electrode pad connected to the conductor filling the first hole and a second electrode pad connected to the conductor filling the through hole and the second hole;
A method of manufacturing a wiring board with a built-in capacitor, comprising:
前記電極パッド形成工程は、前記貫通穴を埋める導体に接続し前記第1および第2の穴を埋める導体と絶縁された第3の電極パッドの形成、
をさらに含むことを特徴とする請求項4に記載のキャパシタ内蔵型配線基板の製造方法。
The electrode pad forming step includes forming a third electrode pad connected to a conductor filling the through hole and insulated from the conductor filling the first and second holes;
The method of manufacturing a wiring board with a built-in capacitor according to claim 4, further comprising:
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