JP2009252762A - 電子部品内蔵配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサの大容量化に対応しながら陽極接続端子部間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることができるとともに、基板の薄型化を実現する。
【解決手段】接続端子部は配線パターンおよびインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して固体電解コンデンサの弁金属シート体と少なくとも２箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび／またはインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層と電気的に接続した陰極接続端子部とからなり、前記配線パターンは導体パターン形状にてインダクタを形成されたことを特徴とする電子部品内蔵配線基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に用いられる実装基板、特に電子部品内蔵配線基板に関するものである。

近年、電気回路の動作速度が上昇する一方で、電子機器の小型化が進んでおり、実装基板の集積化が一層求められている。したがって、デカップリング回路またはデバイスに対して、より高い高周波ノイズの遮断が求められている一方で、小型化も求められている。

これに対して、電気回路の動作速度の高速化に対応して、より高い周波数の高周波ノイズの遮断が可能であると共に、デカップリングコンデンサとして従来より用いられるシールドストリップ線路素子型のデカップリングデバイスが特許文献１に記載されている。
特開２００３−１０１３１１号公報

しかしながら従来の特許文献１に記載されたデカップリングデバイスでは、インダクタ成分が少ないために、より高い高周波ノイズの遮断が困難であるという課題を有していた。

上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも２箇所以上の陽極部を有する固体電解コンデンサが内蔵されるとともに、表面に接続端子部とインダクタとが形成された電子部品内蔵配線基板であって、前記固体電解コンデンサが少なくとも弁金属シート体（陽極部）の片面に集電体層を設けてなり、前記接続端子部は前記配線パターンおよびインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの弁金属シート体（陽極部）と少なくとも２箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび／またはインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層（陰極部）と電気的に接続した陰極接続端子部とからなり、前記インダクタは導体パターン形状にて形成されたことを特徴とする電子部品内蔵配線基板である。この構成により、コンデンサの大容量化に対応しながら陽極接続端子部間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることができるとともに、基板の薄型化を実現することが可能である。

以上のように本発明は、大容量かつ薄型の固体電解コンデンサを形成することができるとともに、限られた面積の中で陽極接続端子部間の配線パターンのインダクタンスを大きく取ることができるので、陽極接続端子部間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることが可能となる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、特に請求項１に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１における電子部品内蔵配線基板を示す断面図（ａ）、平面図（ｂ）、等価回路図（ｃ）である。本実施の形態では、図１（ａ）の断面図（図１（ｂ）のＡ−Ａの断面）を基本に説明する。

図１（ａ）に示すように、本発明の電子部品内蔵配線基板１は、少なくとも２箇所以上の陽極部を有する固体電解コンデンサ２が内蔵されるとともに、表面に配線パターンが形成されている。本発明における配線パターンは、少なくともインダクタ３、陽極接続端子部４、陰極接続端子部５から構成されている。また、本発明の電子部品内蔵配線基板の表面にインダクタ３、陽極接続端子部４、陰極接続端子部５の他に配線パターンを別途設けていても良い。これを等価回路で示すと、図１（ｃ）のようになる。このとき、図１（ｃ）に示すように、２つのインダクタ３の間に固体電解コンデンサのインダクタンス２８が発生する。

本実施の形態において、陽極接続端子部４は固体電解コンデンサ２の弁金属シート体（陽極部）６との間に少なくともインダクタ３を介して電気的に接続され、さらに配線パターン（図示せず）、ビア電極７、貫通電極８のうち少なくとも１つ以上を介して電気的に接続されている。また、陰極接続端子部５は固体電解コンデンサ２の集電体層（陰極部）９との間にインダクタ３、配線パターン１０、ビア電極７、貫通電極８のうち少なくとも２箇所以上を介して電気的に接続されている。また、インダクタ３の形状は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、パターン形状にて形成されている。

本発明の図１（ａ）では一例として、陽極接続端子部４と固体電解コンデンサ２の弁金属シート体６とは、貫通電極８、インダクタ３、貫通電極８を介して電気的に接続されている。また、陰極接続端子部５と固体電解コンデンサ２の集電体層９とは、ビア電極７を介して電気的に接続されている例を示している。

以上の構成により、大容量の固体電解コンデンサを薄型に形成することができるとともに、限られた面積の中で陽極接続端子部間の配線パターンのインダクタンスを大きく取ることができるので、陽極接続端子部間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることができるとともに、基板の薄型化を実現することが可能である。

次に、本発明の電子部品内蔵配線基板の製造方法について図面を参照しながら説明する。図２は本発明の電子部品内蔵配線基板の製造方法を示す工程断面図である。

まず、表面を粗面化して誘電体被膜が形成されたアルミニウムやタンタル等の弁作用金属（図示せず）からなる弁金属シート体６を用意する（図２（ａ））。

次に、弁金属シート体６の誘電体被膜層の表面の片側所望の領域に、例えば導電性高分子からなる固体電解質層とカーボン、銀ペーストを順次積層してなる集電体層９を形成して固体電解コンデンサ２を構成する（図２（ｂ））。その後、固体電解コンデンサ２の上下面に、樹脂、または樹脂および無機フィラーの混合材料、または樹脂および繊維の混合材料等からなるプリプレグ１２、さらに例えば銅からなる金属箔１３を配置し（図２（ｃ））、熱プレスによって積層する（図２（ｄ））。次に、ドリル、レーザ等にて任意の箇所に貫通孔１４を形成し（図２（ｅ））、貫通孔１４の内壁または内部をめっきすることにより貫通電極８を形成する（図２（ｆ））。その後、両面に形成された金属箔１３を所望の形状にパターニングすることにより、電子部品内蔵配線基板１を完成させる。このとき、インダクタ３も、陽極接続端子部４、陰極接続端子部５、配線パターン１０と同時に形成する（図２（ｇ））。

以上の方法により、陽極接続端子部４間に流れる高周波ノイズを除去する効果を向上させることができる薄型の電子部品内蔵配線基板１を容易に作製することを実現することができる。また、配線パターン１０形成時にインダクタ３を一括して形成することができるので、電子部品内蔵配線基板の生産性を向上させることが可能となる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、本発明の特に請求項２に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図３は、本発明の実施の形態２における電子部品内蔵配線基板の断面図（ａ），（ｂ）、平面図（ｃ）、等価回路図（ｄ）である。本実施の形態の特徴は、図３（ｂ）に示すように、配線パターン１０上に固体電解コンデンサ２よりもＥＳＬが低いチップ型コンデンサ１５を設けた構成としたことである。さらに、チップ型コンデンサ１５は配線パターン１０、ビア電極７を介して固体電解コンデンサ２の集電体層９に電気的に接続されている。このとき、図３（ｄ）に示すように、２つのインダクタ３の間に固体電解コンデンサのインダクタンス２８、チップ型コンデンサのインダクタンス２９が発生する。

この構成によれば、チップ型コンデンサ１５を図３（ｂ）のように配置することによりコンデンサとしての容量がさらに拡大され、チップ型コンデンサ１５の低ＥＳＬ特性により陽極接続端子部４から陰極接続端子部５へより高周波のノイズを流すことが可能であり、陽極接続端子部４間に流れる高周波ノイズ除去効果をさらに低減することができる。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、本発明の特に請求項３に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図４は、本発明の実施の形態４における電子部品内蔵配線基板の断面図（ａ）、平面図（ｂ）である。本実施の形態の特徴は、図４（ａ）に示すように、陽極である固体電解コンデンサ２の弁金属シート体６の表面に金属層１６が形成され、この金属層１６から陽極接続端子部４へは、ビア電極７、配線パターン１０、インダクタ３、貫通電極８を介して電気的に接続されていることである。

この構成によれば、陽極である弁金属シート体６から内層のビア電極７を介して陽極接続端子部４へ電気を取り出すことができ、配線パターンの設計自由度を向上することができる。

（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、本発明の特に請求項４に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図５は、本発明の実施の形態４における電子部品内蔵配線基板の断面図（ａ）、（ｂ）、平面図（ｃ）である。本実施の形態の特徴は、図５（ｂ）に示すように、陰極である固体電解コンデンサ２の集電体層９の表面に金属層１７が形成され、この金属層１７から陰極接続端子部５へは、貫通電極１８を介して電気的に接続されていることである。また、図５（ａ）に示すように、金属層１７は陽極接続端子部４と電気的に絶縁されている。

この構成によれば、陰極である集電体層９から貫通電極１８を介して安価なめっきプロセスにより陰極接続端子部５へ電気を取り出すことができ、量産性に優れた電子部品内蔵配線基板を実現することができる。

（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、本発明の特に請求項５，７，８に記載の発明について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図６は、本発明の実施の形態５における電子部品内蔵配線基板の断面図（ａ）、平面図（ｂ）、等価回路図（ｃ）である。本実施の形態の特徴は、インダクタ３をチップ形状のもので形成した構成としたことである。

この構成によれば、インダクタ３をチップ形状のもので形成することにより、陽極接続端子部間のインダクタンスを大きくとることができるため、陽極接続端子部４間に流れる高周波ノイズ除去効果を低減することができるとともに、電子部品内蔵配線基板１の表面に形成する配線パターン１０の設計自由度を向上させることができる。

なお、実施の形態３と同様、陽極である固体電解コンデンサ２の弁金属シート体６の表面に金属層１６を形成し、この金属層１６から陽極接続端子部４へは、ビア電極７、配線パターン１０、インダクタ３、貫通電極８を介して電気的に接続することができる。これにより、陽極である弁金属シート体６から内層のビア電極７を介して陽極接続端子部４へ電気を取り出すことができる。

なお、実施の形態４と同様、陰極である固体電解コンデンサ２の集電体層９の表面に金属層１７を形成し、この金属層１７から陰極接続端子部５へは、貫通電極８を介して電気的に接続することができる。これにより、陰極である集電体層９から貫通電極８を介して陰極接続端子部５へ電気を取り出すことができる。

（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、本発明の特に請求項６に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図７は、本発明の実施の形態６における電子部品内蔵配線基板の断面図（ａ），（ｂ）、平面図（ｃ）、等価回路図（ｄ）である。本実施の形態の特徴は、図７（ｂ）に示すように、実施の形態５に記載の構成に配線パターン１０上に固体電解コンデンサ２よりもＥＳＬが低いチップ型コンデンサ１５を設けた構成としたことである。さらに、チップ型コンデンサ１５は配線パターン１０、ビア電極７を介して固体電解コンデンサ２の集電体層９に電気的に接続されている。

この構成によれば、チップ型コンデンサ１５を図７（ｂ）のように配置することによりコンデンサとしての容量がさらに拡大され、チップ型コンデンサ１５の低ＥＳＬ特性により陽極接続端子部４から陰極接続端子部５へより高周波のノイズを流すことが可能であり、陽極接続端子部４間に流れる高周波ノイズ除去効果をさらに低減することができる。

（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、本発明の特に請求項９，１０，１１，１２に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図８は、本発明の実施の形態７における電子部品内蔵配線基板の断面図である。本実施の形態の特徴は、図８に示すように、インダクタ３が電子部品内蔵配線基板１の内層に形成され、最外層の片側の面に信号線などの配線パターン１０が形成され、配線パターン１０上に電子部品１９が形成されていることである。

この構成によれば、最外層にインダクタ３を形成しないので、最外層における配線の設計の自由度および搭載する部品の自由度が大幅に向上することができる。

なお、実施の形態２と同様、配線パターン１０上に固体電解コンデンサ２よりもＥＳＬが低いチップ型コンデンサを設けた構成とすることができる。これにより、チップ型コンデンサを配置することによりコンデンサとしての容量がさらに拡大され、チップ型コンデンサの低ＥＳＬ特性により陽極接続端子部４から陰極接続端子部５へより高周波のノイズを流すことが可能であり、陽極接続端子部４間に流れる高周波ノイズ除去効果をさらに低減することができる。

なお、実施の形態３と同様、陽極である固体電解コンデンサ２の弁金属シート体６の表面に金属層を形成し、この金属層から陽極接続端子部４へは、ビア電極７、配線パターン１０、インダクタ３、貫通電極８を介して電気的に接続することができる。これにより、陽極である弁金属シート体６から内層のビア電極７を介して陽極接続端子部４へ電気を取り出すことができ、配線パターンの設計自由度を向上することができる。

なお、実施の形態４と同様、陰極である固体電解コンデンサ２の集電体層９の表面に金属層を形成し、この金属層から陰極接続端子部５へは、貫通電極を介して安価なめっきプロセスにより電気的に接続することができ、量産性に優れた電子部品内蔵配線基板を実現することができる。これにより、陰極である集電体層９から貫通電極を介して陰極接続端子部５へ電気を取り出すことができる。

本発明の電子部品内蔵配線基板は、薄型で大容量の固体電解コンデンサを内蔵しているので、小型かつ薄型の実装構造体を実現することができるとともに、高周波ノイズの除去の実現に対しても有用である。

本発明の実施の形態１における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態１における電子部品内蔵配線基板の製造工程を示す工程断面図 本発明の実施の形態２における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態３における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図 本発明の実施の形態４における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図 本発明の実施の形態５における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態６における電子部品内蔵配線基板を示す断面図、平面図、等価回路図 本発明の実施の形態７における電子部品内蔵配線基板を示す断面図

符号の説明

１ 電子部品内蔵配線基板
２ 固体電解コンデンサ
３ インダクタ
４ 陽極接続端子部
５ 陰極接続端子部
６ 弁金属シート体
７ ビア電極
８ 貫通電極
９ 集電体層
１０ 配線パターン
１２ プリプレグ
１３ 金属箔
１４ 貫通孔
１５ チップ型コンデンサ
１６、１７ 金属層
１８ 貫通電極
１９ 電子部品
２８ 固体電解コンデンサのインダクタンス
２９ チップ型コンデンサのインダクタンス

Claims (12)

1. 少なくとも２箇所以上の陽極部を有する固体電解コンデンサが内蔵されるとともに、表面に接続端子部とインダクタとが形成された電子部品内蔵配線基板であって、
   前記固体電解コンデンサが少なくとも弁金属シート体（陽極部）の片面に集電体層を設けてなり、
   前記接続端子部は前記配線パターンおよびインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの弁金属シート体（陽極部）と少なくとも２箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび／またはインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層（陰極部）と電気的に接続した陰極接続端子部とからなり、前記インダクタは導体パターン形状にて形成されたことを特徴とする電子部品内蔵配線基板。
2. 配線パターン上にチップ型コンデンサが形成された請求項１に記載の電子部品内蔵配線基板。
3. 固体電解コンデンサの弁金属シート体の表面に金属層が形成され、この金属層からビア電極、配線パターン、インダクタ、貫通電極を介して陽極接続端子部とが電気的に接続された請求項１に記載の電子部品内蔵配線基板。
4. 固体電解コンデンサの集電体層の表面に金属層が形成され、この金属箔から貫通電極を介して陰極接続端子部とが電気的に接続された請求項１に記載の電子部品内蔵配線基板。
5. 少なくとも２箇所以上の陽極部を有する固体電解コンデンサが内蔵されるとともに、表面に接続端子部とインダクタとが形成された電子部品内蔵配線基板であって、
   前記固体電解コンデンサが少なくとも弁金属シート体（陽極部）の片面に集電体層を設けてなり、
   前記接続端子部は前記配線パターンおよびインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの弁金属シート体（陽極部）と少なくとも２箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび／またはインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層（陰極部）と電気的に接続した陰極接続端子部とからなり、前記インダクタはチップ形状にて形成されたことを特徴とする電子部品内蔵配線基板。
6. 配線パターン上にチップ型コンデンサが形成された請求項５に記載の電子部品内蔵配線基板。
7. 固体電解コンデンサの弁金属シート体の表面に金属層が形成され、この金属層からビア電極、配線パターン、インダクタ、貫通電極を介して陽極接続端子部とが電気的に接続された請求項５に記載の電子部品内蔵配線基板。
8. 固体電解コンデンサの集電体層の表面に金属層が形成され、この金属箔から貫通電極を介して陰極接続端子部とが電気的に接続された請求項５に記載の電子部品内蔵配線基板。
9. 少なくとも２箇所以上の陽極部を有する固体電解コンデンサが内蔵されるとともに、表面に接続端子部と配線パターンが、内層の導体パターンにインダクタが形成された電子部品内蔵配線基板であって、
   前記固体電解コンデンサが少なくとも弁金属シート体（陽極部）の片面に集電体層を設けてなり、
   前記接続端子部は前記配線パターンおよびインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの弁金属シート体（陽極部）と少なくとも２箇所以上電気的に接続した陽極接続端子部と、前記配線パターンおよび／またはインダクタおよび／またはビア電極および／または貫通電極を介して前記固体電解コンデンサの集電体層（陰極部）と電気的に接続した陰極接続端子部とからなることを特徴とする電子部品内蔵配線基板。
10. 配線パターン上にチップ型コンデンサが形成された請求項９に記載の電子部品内蔵配線基板。
11. 固体電解コンデンサの弁金属シート体の表面に金属層が形成され、この金属層からビア電極、配線パターン、インダクタ、貫通電極を介して陽極接続端子部とが電気的に接続された請求項９に記載の電子部品内蔵配線基板。
12. 固体電解コンデンサの集電体層の表面に金属層が形成され、この金属箔から貫通電極を介して陰極接続端子部とが電気的に接続された請求項９に記載の電子部品内蔵配線基板。

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