JP5003226B2 - 電解コンデンサシート及び配線基板、並びに、それらの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電解コンデンサシート及び配線基板、並びに、それらの製造方法に関し、更に詳しくは、電解コンデンサシート及び電解コンデンサシートを内蔵する配線基板、並びに、それらの製造方法に関する。

携帯式の電子機器では、その機能の増加に伴い、配線基板に実装される電子部品の数が益々増加している。例えば、以前は単一の周波数を通信に用いていたが、近年は複数の周波数帯を使うようになり、複数のアンテナや無線回路が必要になって来ている。ところが、携帯式の電子機器では、電子部品を搭載する基板の面積に制限があるため、電子部品の数が増加すると配線基板に実装しきれなくなる。これに対して、近年、コンデンサの一部を配線基板の内部に内蔵する試みがある。

コンデンサを内蔵する方法の一つに、配線基板の内部に既製のコンデンサ部品を埋め込む方法がある。この方法は、既製のコンデンサ部品を用いることが出来るので、製造が容易である反面、既製のコンデンサ部品の厚みが大きいため配線基板の厚みの増大を招く問題があった。

上記に対して、配線基板の内部に既製のコンデンサ部品を埋め込むのではなく、多層配線基板の製造プロセスにおいて、基板内の層の一部としてコンデンサ素子を形成し、その後ビルドアップ・プロセスで多層配線基板を製造する方法がある。この方法によれば、コンデンサ素子を小さな厚みで形成できるため、配線基板の厚みを小さく出来る。

特許文献１は、多層配線基板の製造プロセスにおいて、コンデンサ素子を一体的に形成した配線基板の一例を提案している。同文献によれば、配線基板の製造に際して、絶縁性樹脂基板上に弁金属基体を形成し、この弁金属基体を陽極としてその表面に陽極酸化法で絶縁性酸化皮膜を形成した後、絶縁性酸化皮膜の表面に高分子電解質層を形成して電解コンデンサ素子とする旨が記載されている。
特開２００１−１７６７４８号公報

前述のように、配線基板の内部に既製のコンデンサ部品を埋め込むと、既製のコンデンサ部品の厚みが大きいため配線基板の厚みの増大を招く問題があった。一方、多層配線基板の製造プロセスにおいて、コンデンサ素子を一体的に形成した従来の配線基板では、既製のコンデンサ素子に比して、大きな容量が得られない問題があった。

本発明は、上記に鑑み、基板を厚くすることなく、且つ小さな占有面積でより大きな容量が得られる電解コンデンサシート及び電解コンデンサシートを内蔵した配線基板、並びに、それらの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電解コンデンサシートは、
少なくとも第１の表面に凹凸が形成されるように粗化された弁金属シート体と、
前記第１の表面の凹凸に沿って形成された第１酸化膜と、
前記第１酸化膜の開口内で前記第１の表面に導通する第１引き出し電極と、
前記第１酸化膜の表面上に形成された第１固体電解質層と、
前記第１固体電解質層の表面に接触し、かつ、前記第１引き出し電極と同じ前記第１の表面側に位置するように形成された第２引き出し電極と、を有し、
前記弁金属シート体は、前記第１の表面上の前記第１引き出し電極の周囲において前記金属酸化膜が形成されていない領域を有し、
前記第１酸化膜は、前記第２引き出し電極と前記弁金属シート体との間で誘電体として機能する、
ことを特徴とする電解コンデンサシート。

本発明の第１の視点に係る配線基板は、
上記記載の電解コンデンサシートと、
前記電解コンデンサシートの前記第１及び第２の表面にそれぞれ固定される第１及び第２樹脂基板であって、前記電解コンデンサシートを双方の間に挟む第１及び第２樹脂基板とを備え、
前記第１及び第２樹脂基板の少なくとも一方は、ガラスクロスを含み、
前記第１及び第２引き出し電極は、前記第１樹脂基板を貫通するビアプラグを介して前記第１樹脂基板の表面上に形成された配線層に接続されることを特徴とする。

本発明の第２の視点に係る配線基板は、
上記記載の電解コンデンサシートであって、前記弁金属シート体が、前記第１の表面に対向する、粗化された第２の表面を有し、前記第２の表面上に形成された第２酸化膜と、該第２酸化膜の表面上に形成された第２固体電解質層と、該第２固体電解質層の表面に形成された第３引き出し電極とを更に備える電解コンデンサシートと、
前記電解コンデンサシートの前記第１及び第２の表面にそれぞれ固定される第１及び第２樹脂基板であって、前記電解コンデンサシートを双方の間に挟む第１及び第２樹脂基板とを備え、
前記第１及び第２樹脂基板の少なくとも一方は、ガラスクロスを含み、
前記第１及び第２引き出し電極は、前記第１樹脂基板を貫通するビアプラグを介して前記第１樹脂基板の表面上に形成された配線層に接続され、
前記第３引き出し電極は、前記第２樹脂基板を貫通するビアプラグを介して、前記第２樹脂基板の表面に形成される配線層に接続されることを特徴とする。

本発明の第１の視点に係る電解コンデンサシートの製造方法は、
電解コンデンサシートを製造する方法であって、
弁金属シート体となる部分を含むシート体を樹脂基板に貼付した後、前記弁金属シート体の少なくとも第１の表面を凹凸が形成されるように粗化する工程と、当該粗化後に、不要な箇所をエッチングで除去して当該弁金属シート体を形成する工程と、
前記第１の表面の凹凸に沿って、陽極酸化法を用いて金属酸化膜を形成する工程と、
前記金属酸化膜を選択的に除去して開口を形成する工程と、
前記金属酸化膜の表面に固体電解質層を形成する工程と、
前記金属酸化膜の開口内で前記弁金属シート体の第１の表面に導通する第１引き出し電極と、前記固体電解質層の表面に接触し、かつ、前記第１引き出し電極と同じ前記第１の表面側に位置する第２引き出し電極と、をそれぞれ形成し、前記第２引き出し電極と前記弁金属シート体との間で前記金属酸化膜を誘電体として機能させる工程と、を有し、
前記第１の表面上に形成された金属酸化膜を選択的に除去して開口を形成する工程では、前記第１の表面上の前記第１引き出し電極の周囲における前記金属酸化膜を除去する、
ことを特徴とする。

本発明の第２の視点に係る電解コンデンサシートの製造方法は、
電解コンデンサシートを製造する方法であって、
弁金属シート体となる部分を含むシート体を樹脂基板に貼付した後、前記弁金属シート体の少なくとも第１の表面を凹凸が形成されるように粗化する工程と、当該粗化後に、不要な箇所をエッチングで除去して当該弁金属シート体を形成する工程と、
前記第１及び第２の表面の凹凸に沿って、陽極酸化法を用いて金属酸化膜を形成する工程と、
前記第１の表面上に形成された金属酸化膜を選択的に除去して開口を形成する工程と、
前記金属酸化膜の表面に固体電解質層を形成する工程と、
前記金属酸化膜の開口内で前記弁金属シート体の第１の表面に導通する第１引き出し電極と、前記第１の表面の上部に形成された固体電解質層の表面に接触し、かつ、前記第１引き出し電極と同じ前記第１の表面側に位置する第２引き出し電極と、前記第２の表面の上部に形成された固体電解質層の表面に接する第３引き出し電極とを形成し、前記第２及び第３引き出し電極と、前記弁金属シート体との間で前記金属酸化膜を誘電体として機能させる工程と、を有し、
前記第１の表面上に形成された金属酸化膜を選択的に除去して開口を形成する工程では、前記第１の表面上の前記第１引き出し電極の周囲における前記金属酸化膜を除去する、
ことを特徴とする。

本発明の第１の視点に係る配線基板の製造方法は、
電解コンデンサシートを有する配線基板を製造する方法であって、
本発明の第１の視点に係る電解コンデンサシートの製造方法で電解コンデンサシートを製造する工程と、
ガラスクロスを含む樹脂から成り、前記電解コンデンサシートの少なくとも第１及び第２引き出し電極に対応する位置に窓を有する樹脂基板を前記第１の表面に固定する工程と、
前記第１及び第２引き出し電極に接続し、前記窓を経由して前記樹脂基板の表面上に延びる配線を形成する工程とを有することを特徴とする。

本発明の第２の視点に係る配線基板の製造方法は、
電解コンデンサシートを有する配線基板を製造する方法であって、
本発明の第２の視点に係る電解コンデンサシートの製造方法で電解コンデンサシートを製造する工程と、
ガラスクロスを含む樹脂から成り、前記電解コンデンサシートの少なくとも第１及び第２引き出し電極に対応する位置に窓を有する第１樹脂基板を、前記電解コンデンサシートの第１の表面上に固定する工程と、
ガラスクロスを含む樹脂から成り、前記電解コンデンサシートの少なくとも第３引き出し電極に対応する位置に電極パッドを有する第２樹脂基板を、前記電解コンデンサシートの第２の表面上に固定する工程と、
前記第１及び第２引き出し電極に接続し、前記窓を経由して前記第１樹脂基板の表面上に延びる配線を形成する工程と、を有することを特徴とする。

本発明の電解コンデンサシートによれば、弁金属シート体の第１の表面が粗化されていることによって、その表面積を増大させ、コンデンサ容量を効果的に増大できる。また、電極を弁金属シート体の面方向に引き出すことなく、弁金属シート体の第１の表面側に第１及び第２引き出し電極を形成したので、コンデンサ形成に必要な配線基板の面積を小さくできる。このため、配線基板内に小さな占有面積で大きなコンデンサ容量を得ることが出来る。

本発明の電解コンデンサシートは、弁金属シート体をモールドして表面実装部品の形態としないために、その厚みを弁金属シート体の厚さとほぼ同等とすることが出来る。本発明の電解コンデンサシートの好適な態様では、弁金属シート体の片面の粗化部分を除去することによって、更に薄くすることが出来る。

本発明の電解コンデンサシートの好適な態様では、
前記弁金属シート体が、前記第１の表面に対向する、粗化された第２の表面を有し、
前記第２の表面上に形成された第２酸化膜と、該第２酸化膜の表面上に形成された第２固体電解質層と、該第２固体電解質層の表面に形成された第３引き出し電極とを更に備える。
弁金属シート体の第２の表面側にもコンデンサ部分を形成することによって、占有面積当たりのコンデンサ容量を効果的に増大できる。

本発明の電解コンデンサシートの好適な態様では、前記第１固体電解質層が、前記開口に隣接する酸化膜の表面部分には形成されない。また、前記第１固体電解質層と前記第１引き出し電極との間を絶縁する絶縁層を更に備える。固体電解質層と第１引き出し電極とをより確実に絶縁できる。

本発明の電解コンデンサシートでは、前記弁金属シート体が、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、及び、ジルコニウムから成る群から選択される少なくとも１つの金属を含んでもよい。

本発明の配線基板によれば、第１及び第２樹脂基板の少なくとも一方が、ガラスクロスを含むことによって、軽くて高い強度を有する配線基板を提供できる。また、ガラスクロスを含む樹脂基板には、ビアホールを狭ピッチで形成できるので、集積率を高めることが出来る。本発明の配線基板は、例えばＬＳＩ（Large Scale Integration）のデカップリング用の配線基板として好適に用いることが出来る。

本発明の配線基板の好適な態様では、前記第１固体電解質層が、前記開口に隣接する酸化膜の表面部分には形成されない。また、前記固体電解質層と前記第１引き出し電極との間を絶縁する絶縁層を更に備える。

本発明の配線基板では、前記弁金属シート体が、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、及び、ジルコニウムから成る群から選択される少なくとも１つの金属を含んでもよい。

本発明の第１の視点に係る配線基板の製造方法では、ガラスクロスを含む樹脂から成り、前記電解コンデンサシートの少なくとも第１及び第２引き出し電極に対応する位置に窓を有する樹脂基板を前記第１の表面に固定する工程が、ガラスクロスを含む樹脂から成る樹脂基板を第１の表面に形成する工程と、電解コンデンサシートの少なくとも第１及び第２引き出し電極に対応する樹脂基板の位置に窓を形成する工程とを有しても良い。

本発明の第２の視点に係る配線基板の製造方法では、ガラスクロスを含む樹脂から成り、前記電解コンデンサシートの少なくとも第１及び第２引き出し電極に対応する位置に窓を有する第１樹脂基板を、前記電解コンデンサシートの第１の表面上に固定する工程が、ガラスクロスを含む樹脂から成る第１樹脂基板を、電解コンデンサシートの第１の表面上に形成する工程と、電解コンデンサシートの少なくとも第１及び第２引き出し電極に対応する第１樹脂基板の位置に窓を形成する工程とを有しても良い。

本発明の第２の視点に係る配線基板の製造方法では、本発明の第２の視点に係る電解コンデンサシートの製造方法で電解コンデンサシートを製造する工程に際して、複数の電解コンデンサシートを含む電解コンデンサシート体を製造すると共に、第１樹脂基板を電解コンデンサシートの第１の表面上に固定する工程に先き立ち、且つ、第２樹脂基板を電解コンデンサシート体の第２の表面上に固定する工程に後続して、電解コンデンサシート体をエッチングによって個々の電解コンデンサシートに切断する工程を有してもよい。小さい平面形状を有する電解コンデンサシートを配線基板内に狭ピッチで形成できる。

以下に、添付図面を参照し、本発明の実施形態を更に詳しく説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電解コンデンサシートの平面図であり、図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。電解コンデンサシート１は、弁金属シート体１１を備える。弁金属シート体１１の表面は、側面を除いて粗化され凹凸形状を有している。

弁金属シート体１１の表面には、その上面側における弁金属シート露出領域（第１酸化膜の開口）２１を除き、その表面の凹凸に沿って金属酸化膜１２が形成されている。弁金属シート体１１の上面側であって、金属酸化膜１２の表面には、弁金属シート露出領域２１周囲の絶縁領域２２を除き、固体電解質層１３が形成されている。弁金属シート露出領域２１の中央には、弁金属シート体１１上に、密着電極層１４を介して陽極引き出し電極（第１の引き出し電極）１５が形成されている。弁金属シート体１１の上面側であって、固体電解質層１３上の一部には、密着電極層１４を介して陰極引き出し電極（第２の引き出し電極）１６が形成されている。

絶縁領域２２は、陽極引き出し電極１５と陰極引き出し電極１６とを電気的に絶縁するために配設されている。弁金属シート体１１がコンデンサの陽極を構成し、固体電解質層１３がコンデンサの陰極を構成する。固体電解質層１３が形成された部分が、電解コンデンサシート１におけるコンデンサ容量に寄与する。

本実施形態の電解コンデンサシート１によれば、弁金属シート体１１の表面が凹凸形状を有し、大きな表面積を有する。また、陽極や陰極を弁金属シート体１１の面方向に引き出すことなく、陽極引き出し電極１５や陰極引き出し電極１６を弁金属シート体１１の上面側に形成したので、コンデンサ形成に必要な配線基板の面積を小さくできる。このため、配線基板内に小さな占有面積で大きなコンデンサ容量を得ることが出来る。電解コンデンサシート１では、例えば金属酸化膜１２の厚みを小さくすることによって、１ｍｍ角（□１ｍｍ）あたりで０．１μＦ以上のコンデンサ容量を得ることが可能である。

表面が粗化された弁金属シート体１１は、金属種によっては、例えば電解コンデンサの陽極シート用としてロール単位で安価に入手できる。従って、電解コンデンサシート１の生産コストを大幅に低減できる。

なお、弁金属シート体１１の下面の粗化は必ずしも必要ではなく、また、弁金属シート体１１の下面側の金属酸化膜１２も必ずしも必要ではない。粗化された表面の広い範囲に陰極を形成できるように、固体電解質層１３は、形成時の粘度が低いことが望ましい。従って、金属粉末をペースト化した導電体物質よりもポリピロールなどの導電性有機化合物が適している。

引き出し電極１５、１６は電解めっき法や無電解めっき法等で、銅などの電気伝導性に優れた金属を数μｍ〜十数μｍの厚みで形成するとコンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低く出来る。引き出し電極１５、１６は、また、配線基板との接続を良くするために表面にニッケルめっき、金めっきを施すことが望ましい。

図３、４は、本発明の第２実施形態に係る電解コンデンサシートの上面図及び下面図であり、図５は、図３、４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。本実施形態の電解コンデンサシート２では、図１、２に示した電解コンデンサシート１の構成に加えて、弁金属シート体１１の下面側にも固体電解質層１３が形成されている。また、弁金属シート体１１の下面側であって、固体電解質層１３上の一部には、密着電極層１４を介して下面陰極引き出し電極（第３の引き出し電極）１７が形成されている。

本実施形態の電解コンデンサシート２によれば、弁金属シート体１１の下面側にもコンデンサ部分を形成することによって、占有面積当たりのコンデンサ容量を、図１、２の電解コンデンサシート１に比して、ほぼ２倍に出来る。

図６は、本発明の第３実施形態に係る電解コンデンサシートの平面図であり、図７は、図６のVII−VII線に沿う断面図である。本実施形態の電解コンデンサシート３は、図１、２に示した電解コンデンサシート１の構成に加えて、陽極引き出し電極１５の周囲に樹脂絶縁層１８が形成されている。樹脂絶縁層１８は、弁金属シート露出領域２１及びその周囲に形成されており、外縁が固体電解質層１３に接している。固体電解質層１３の一部は、樹脂絶縁層１８上に形成されている。

本実施形態の電解コンデンサシート３によれば、樹脂絶縁層１８を形成することによって、固体電解質層１３と陽極引き出し電極１５とをより確実に絶縁できる。樹脂絶縁層１８には、感光性エポキシ樹脂、感光性フェノール樹脂、感光性ポリイミド樹脂、感光性ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂といった感光性樹脂を用いることが好ましい。

図８は、本発明の第４実施形態に係る、電解コンデンサシートを内蔵する配線基板の断面図である。本実施形態の配線基板１０１は、図１、２に示した電解コンデンサシート１を有する。電解コンデンサシート１は、ガラスクロスを含む樹脂基板１１１上に接着剤１１３により固定されている。電解コンデンサシート１を覆って樹脂基板１１１上には、樹脂基板１１１と同じ材料から成る樹脂シート１１２が形成されている。樹脂基板１１１及び樹脂シート１１２は、電解コンデンサシート１を介した熱圧着によって積層されており、これらを纏めてコア基板１１４と呼ぶ。

樹脂シート１１２には、電解コンデンサシート１上に形成された陽極引き出し電極１５又は陰極引き出し電極１６に到達するビアホール１１５が形成されており、ビアホール１１５の内部及び樹脂シート１１２上に連続して、銅めっき等によってビア電極（インナービア）１１６が形成されている。樹脂シート１１２上に形成されたビア電極１１６の部分はランドを構成する。樹脂基板１１１の下面には、ダミーのグランドパターン１２３が形成されている。

ビア電極１１６を覆ってコア基板１１４の上面側には、ビルドアップ樹脂層１１７が形成されている。ビルドアップ樹脂層１１７は、電解コンデンサシート１に発生する応力を軽減するために形成し、弾性率の小さな樹脂で構成する。また、樹脂基板１１１及び樹脂シート１１２のようにガラスクロスを含む必要はない。ビルドアップ樹脂層１１７には、ビア電極１１６に到達するビアホール１１９が形成されており、ビアホール１１９の内部及びビルドアップ樹脂層１１７上に連続して、ビア電極１２０が形成されている。ビルドアップ樹脂層１１７上に形成されたビア電極１２０の部分はランドを構成する。

配線基板１０１の反りを小さくするために、コア基板１１４の下面側にもビルドアップ樹脂層１１８が形成されており、ビルドアップ樹脂層１１８にもビアホール１１９及びビア電極１２０が形成されている。ビア電極１２０はグランドパターン１２３に接続している。ビルドアップ樹脂層１１７にはコア基板１１４よりも狭ピッチで微細な配線パターンを形成する必要があるため、ビルドアップ樹脂層１１７の厚みは樹脂シート１１２よりも小さい方が好ましい。

図９は、本発明の第５実施形態に係る、電解コンデンサシートを内蔵する配線基板の断面図である。本実施形態の配線基板１０２は、樹脂シート１１２が形成されておらず、電解コンデンサシート１を覆って樹脂基板１１１上にビルドアップ樹脂層１１７が形成されている点において、図８に示した配線基板１０１と異なる。樹脂基板１１１及びビルドアップ樹脂層１１７は、電解コンデンサシート１を介した熱圧着によって積層されている。ビルドアップ樹脂層１１７のビアホール１１９は、電解コンデンサシート１上に形成された陽極引き出し電極１５又は陰極引き出し電極１６に到達している。

本実施形態の配線基板１０２では、樹脂シート１１２を省いたので、インナービアを介することなくビア電極１２０を陽極引き出し電極１５又は陰極引き出し電極１６に直接に接続できる。なお、ＬＳＩの信号線、電源線、又は、グランド線の引き回しが複雑である場合には、２層以上のビルドアップ樹脂層を積層してもよい。ビルドアップ樹脂層１１７は、樹脂基板１１１及び樹脂シート１１２よりも薄いことが多いので、本実施形態は、電解コンデンサシート１の厚みが、接着剤１１３を除き、概ね１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下の場合に好適である。

図１０は、本発明の第６実施形態に係る、電解コンデンサシートを内蔵する配線基板の断面図である。本実施形態の配線基板１０３は、図３〜５に示した電解コンデンサシート２を有する。樹脂基板１１１にはビア１２１が形成され、樹脂基板１１１の上面にはビア１２１に接続してパッド１２２が形成されている。また、ビア１２１の底部は樹脂基板１１１の下面に形成されたグランドパターン１２３に接続している。パッド１２２は、電解コンデンサシート２の下面陰極引き出し電極１７に接続し、グランドパターン１２３は、ビルドアップ樹脂層１１８に形成されたビア電極１２０に接続している。

本実施形態の配線基板１０３では、弁金属シート体１１の下面側もコンデンサとして利用することによって、占有面積当たりのコンデンサ容量を、図８、９の電解コンデンサシート１に比して、ほぼ２倍に出来る。

なお、グランドパターン１２３はコア基板１１４を貫通するビアを介して、コア基板１１４の上面や配線基板１０３の上面に引き出してもよい。また、図９に示したように、電解コンデンサシート２を覆って樹脂基板１１１上にビルドアップ樹脂層が形成されてもよい。更に、電解コンデンサシート２の下面に形成された固体電解質層１３の上にカバー樹脂層を形成し、このカバー樹脂層と樹脂基板１１１の上面とを接着剤１１３で固定してもよい。

図１１は、本発明の第７実施形態に係る、電解コンデンサシートを内蔵する配線基板について、陽極引き出し電極１５付近を拡大して示す断面図である。本実施形態の配線基板１０４は、図６、７に示した電解コンデンサシート３を有する。電解コンデンサシート３を覆って樹脂基板１１１上には、樹脂基板１１１と同じ材料から成る樹脂シート１１２が形成されている。

樹脂絶縁層１８には、第３実施形態と同様に、感光性エポキシ樹脂、感光性フェノール樹脂、感光性ポリイミド樹脂、感光性ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂といった感光性樹脂を用いることが好ましい。感光性ポリイミド樹脂、又は、感光性ＢＣＢ樹脂は硬化に際して３００℃又はそれ以上の温度が必要であることが多く、弁金属シート体１１が酸化し、又は、固体電解質層１３が分解する可能性がある。従って、より低温で硬化する感光性エポキシ樹脂、又は、感光性フェノール樹脂がより好ましい。

なお、本実施形態では、ガラスクロスを含む樹脂シート１１２に代えて、図９に示したように、電解コンデンサシート３を覆って樹脂基板１１１上にビルドアップ樹脂層が形成されてもよい。また、図１０に示したように、電解コンデンサシートの下面側が図５に示した電解コンデンサシート２と同様であり、その下面陰極引き出し電極が、グランドパターンに電気的に接続されたパッドに接続した構成であってもよい。

図１２Ａ〜図１２Ｊは、図８に示した配線基板１０１を製造する各製造段階を順次に示す断面図である。先ず、図１２Ａに示すように、表面を粗化した弁金属シート体１１の表面に、陽極酸化法などによって金属酸化膜１２を形成する（図１２Ｂ）。金属酸化膜１２は数十ｎｍ〜数百ｎｍの厚みに形成する。次いで、コンデンサ形成領域２３の外側及び弁金属シート露出領域２１の金属酸化膜１２を化学エッチング法で選択的に除去する（図１２Ｃ）。金属酸化膜１２の除去に際しては、予めドライレジストを表面に貼付し、フォトリソグラフ法でレジストパターンを形成してから化学エッチングを行うとより微細なパターニングを行うことが出来る。

引き続き、弁金属シート体１１の上面側であって、エッチング除去せずに残した金属酸化膜１２上に選択的に固体電解質層１３を形成する（図１２Ｄ）。固体電解質層１３には、硫酸を含浸させた二酸化マンガンのような粉体よりもポリピロールのような導電性有機化合物の方が適している。固体電解質層１３を選択的に形成するには、メッシュスクリーンやメタルマスクを用いた印刷法が適している。次いで、めっき法などで陽極引き出し電極１５及び陰極引き出し電極１６を形成する（図１２Ｅ）。陽極引き出し電極１５は、弁金属シート露出領域２１の中央における弁金属シート体１１上に、陰極引き出し電極１６は、固体電解質層１３上にそれぞれ形成する。

次いで、弁金属シート体１１を含むシート体を、ガラスクロスを含む樹脂から成る樹脂基板１１１上に接着剤１１３を介して貼付する（図１２Ｆ）。同図の例では、樹脂基板１１１の下面には、ダミーのグランドパターン１２３が形成してある。引き続き、コンデンサ形成領域２３の外側の弁金属シート体１１を化学エッチング法で除去することにより電解コンデンサシート１を得る（図１２Ｇ）。

次いで、樹脂基板１１１と同じ材料からなる樹脂シート１１２を用意し、樹脂シート１１２に電解コンデンサシート１の平面形状に合わせて切欠き１３１を形成する（図１２Ｈ）。引き続き、電解コンデンサシート１を覆って樹脂基板１１１上に樹脂シート１１２を積層、熱圧着して一体化する。これによって、電解コンデンサシート１を収容する樹脂基板１１１及び樹脂シート１１２から成るコア基板１１４を形成する。

更に、樹脂シート１１２の上面から陽極引き出し電極１５又は陰極引き出し電極１６に到達するビアホール１１５をレーザで開孔した後、銅めっき法などのメタライズによって、ビアホール１１５の内部及び樹脂シート１１２の表面に連続するビア電極１１６を形成する（図１２Ｉ）。

次いで、樹脂基板１１１とは異なる材料からなるビルドアップ樹脂層１１７，１１８をコア基板１１４の上下に積層、熱圧着して一体化する（図１２Ｊ）。引き続き、ビルドアップ樹脂層１１７の上面又はビルドアップ樹脂層１１８の下面からビア電極１１６のランド部分に到達するビアホール１１９をレーザで開孔した後、メタライズによって、ビアホール１１９の内部及び樹脂シート１１２の表面に連続するビア電極１２０を形成する。これによって、内蔵する電解コンデンサシート１の電極に接続するランドを形成し、図８に示した、電解コンデンサシート１を内蔵する配線基板１０１を製造する。

本製造方法によれば、弁金属シート体１１を含むシート体を樹脂基板１１１に貼付した後に、不要な箇所をエッチングで除去するので、小さい平面形状を有する電解コンデンサシート１を配線基板１０１内に狭ピッチで形成できる。また、電解コンデンサシート１を樹脂基板１１１上に個々に搭載する必要が無いので、製造プロセスを簡素化できる。

図１３は、図９に示した配線基板１０２を製造する一製造段階を示す断面図である。図１２Ａ〜図１２Ｊに示した製造段階のうち、図１２Ａ〜図１２Ｇは本製造方法と共通である。図１２Ｇに後続して、樹脂基板１１１の上面及び下面から、樹脂基板１１１とは異なる材料から成るビルドアップ樹脂層１１７，１１８を積層、熱圧着して一体化する（図１３）。

次いで、ビルドアップ樹脂層１１７の上面及びビルドアップ樹脂層１１８の下面からレーザで陽極引き出し電極１５、陰極引き出し電極１６、又は、グランドパターン１２３に到達するビアホール１１５を開孔した後、ビアホール１１５の内部及びビルドアップ樹脂層１１７，１１８上に連続してビア電極１１６を形成する。これによって、内蔵する電解コンデンサシート１の電極に接続するランドを形成し、図９に示した、電解コンデンサシートを内蔵する配線基板１０２を製造する。

本製造方法によれば、電解コンデンサシート１上にビルドアップ樹脂層１１７を直接に積層するので、図１２Ａ〜図１２Ｊに示した製造方法に比して、厚みの小さな配線基板を製造できる。なお、ビルドアップ樹脂層１１７の厚みは樹脂シート１１２の厚みよりも小さいことが多いため、電解コンデンサシート１は、図１２Ａ〜図１２Ｊに示した製造方法よりも小さな厚みに形成することが好ましい。

図１４Ａ〜図１４Ｇは、図１０に示した配線基板１０３を製造する各製造段階を順次に示す断面図である。図１２Ａ〜図１２Ｊに示した製造段階のうち、図１２Ａ〜図１２Ｃは本製造方法と共通である。図１２Ｃに後続して、上面側及び下面側の金属酸化膜１２上に固体電解質層１３を形成する（図１４Ａ）。引き続き、上面側に陽極引き出し電極１５及び陰極引き出し電極１６を、下面側に下面陰極引き出し電極１７をそれぞれ形成する（図１４Ｂ）。陽極引き出し電極１５は、弁金属シート露出領域２１の中央における弁金属シート体１１上に、陰極引き出し電極１６及び下面陰極引き出し電極１７は、固体電解質層１３上にそれぞれ形成する。

次いで、樹脂基板１１１を用意する。樹脂基板１１１には、基板を貫通するビア１２１と、上面でビア１２１に接続するパッド１２２、及び、下面でビア１２１に接続するグランドパターン１２３とを予め形成しておく。引き続き、弁金属シート体１１を含むシート体の下面を、樹脂基板１１１上に固定する。シート体の固定に際しては、下面陰極引き出し電極１７を導電性樹脂等を用いてパッド１２２に電気的に接続すると共に、それ以外の箇所は接着剤１１３を介して接着する（図１４Ｃ）。

接着剤１１３の厚みは、下面陰極引き出し電極１７の厚みを吸収できる大きさを有する必要がある。従って、樹脂基板１１１上への接着剤１１３の形成に際して、液状の接着剤をディスペンサ等で供給する方法は相応しくなく、ペースト状の接着剤又はダイボンディングシートのような固形の接着剤を用いることが好ましい。引き続き、コンデンサ形成領域２３の外側の弁金属シート体１１を化学エッチング法で除去することにより電解コンデンサシート２を得る（図１４Ｄ）。以下、図１４Ｅ〜図１４Ｇにおいて、図１２Ｈ〜図１２Ｊと同様の手順を行うことによって、図１０に示した、電解コンデンサシート２を内蔵する配線基板１０３を製造する。

本製造方法によれば、電解コンデンサシート２の下面側もコンデンサとして利用できるので、上面側のみをコンデンサとして利用する例に比して、占有面積当たりの容量を約２倍にできる。

図１５Ａ〜図１５Ｈは、図１１に示した配線基板１０４を製造する各製造段階を順次に示す断面図である。図１２Ａ〜図１２Ｊに示した製造段階のうち、図１２Ａ〜図１２Ｃは本製造方法と共通である。図１２Ｃに後続して、弁金属シート露出領域２１の中央における弁金属シート体１１上に、陽極引き出し電極１５を形成する（図１５Ａ）。

引き続き、陽極引き出し電極１５、陽極引き出し電極１５周りの弁金属シート露出領域２１、及び、金属酸化膜１２の一部を覆う樹脂絶縁層１８を形成した後、樹脂絶縁層１８の一部を開口し、陽極引き出し電極１５の一部を露出させる（図１５Ｂ）。樹脂絶縁層１８の開口に際しては、感光性樹脂を用いることが好ましい。感光性樹脂としては、感光性エポキシ樹脂や感光性フェノール樹脂が好ましい。なお、樹脂絶縁層１８に非感光性樹脂を用いてレーザで開口してもよい。

弁金属シート体１１の上面側における金属酸化膜１２上に固体電解質層１３を形成した後、固体電解質層１３上に陰極引き出し電極１６を形成する（図１５Ｃ）。固体電解質層１３の形成に際しては、その一部が樹脂絶縁層１８を覆っても構わない。

弁金属シート体１１を含むシート体を、ガラスクロスを含んだ樹脂からなる樹脂基板１１１に接着剤１１３を介して貼付した後（図１５Ｄ）、コンデンサ形成領域２３の外側の弁金属シート体１１を化学エッチング法で除去することにより電解コンデンサシート３を得る（図１５Ｅ）。以下、図１５Ｆ〜図１５Ｈにおいて、図１２Ｈ〜図１２Ｊと同様の手順を行うことによって、図１１に示した、電解コンデンサシート３を内蔵する配線基板１０４を製造する。

本製造方法によれば、樹脂絶縁層１８によって、陽極引き出し電極１５と固体電解質層１３とをより確実に絶縁でき、電解コンデンサシート３又は配線基板１０４の信頼性を向上できる。

図１６は、第３実施形態の変形例に係る電解コンデンサシートの平面図であり、図１７は、図１６のXVII−XVII線に沿う断面図である。電解コンデンサシート４は、図６、７に示した第３実施形態の電解コンデンサシート３において、樹脂絶縁層１８が陽極引き出し電極１５の周囲だけでなく、陰極引き出し電極１６を除いて、弁金属シート体１１の上面側の全面に形成されている。樹脂絶縁層１８は、固体電解質層１３を覆って形成されている。

本変形例の電解コンデンサシート４では、樹脂絶縁層１８が陰極引き出し電極１６を除く上面側の全面に形成されているため、電解コンデンサシート４を保護する保護膜としても機能する。なお、電解コンデンサシート４の下面側に固体電解質層１３及び下面陰極引き出し電極１７を形成してもよく、更に、下面陰極引き出し電極１７を除き下面側の固体電解質１３上に樹脂絶縁層１８を形成してもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の電解コンデンサシート及び配線基板、並びに、それらの製造方法は、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１実施形態に係る電解コンデンサシートの平面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電解コンデンサシートの上面図である。 本発明の第２実施形態に係る電解コンデンサシートの下面図である。 図３、４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電解コンデンサシートの平面図である。 図６のVII−VII線に沿う断面図である。 本発明の第４実施形態に係る配線基板の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る配線基板の断面図である。 本発明の第６実施形態に係る配線基板の断面図である。 本発明の第７実施形態に係る配線基板の断面図である。 図８に示した配線基板を製造する一製造段階を示す断面図である。 図１２Ａに後続する製造段階を示す断面図である。 図１２Ｂに後続する製造段階を示す断面図である。 図１２Ｃに後続する製造段階を示す断面図である。 図１２Ｄに後続する製造段階を示す断面図である。 図１２Ｅに後続する製造段階を示す断面図である。 図１２Ｆに後続する製造段階を示す断面図である。 図１２Ｇに後続する製造段階を示す断面図である。 図１２Ｈに後続する製造段階を示す断面図である。 図１２Ｉに後続する製造段階を示す断面図である。 図９に示した配線基板を製造する一製造段階を示す断面図である。 図１０に示した配線基板の一製造段階を示す断面図である。 図１４Ａに後続する製造段階を示す断面図である。 図１４Ｂに後続する製造段階を示す断面図である。 図１４Ｃに後続する製造段階を示す断面図である。 図１４Ｄに後続する製造段階を示す断面図である。 図１４Ｅに後続する製造段階を示す断面図である。 図１４Ｆに後続する製造段階を示す断面図である。 図１１に示した配線基板の一製造段階を示す断面図である。 図１５Ａに後続する製造段階を示す断面図である。 図１５Ｂに後続する製造段階を示す断面図である。 図１５Ｃに後続する製造段階を示す断面図である。 図１５Ｄに後続する製造段階を示す断面図である。 図１５Ｅに後続する製造段階を示す断面図である。 図１５Ｆに後続する製造段階を示す断面図である。 図１５Ｇに後続する製造段階を示す断面図である。 第３実施形態の変形例に係る電解コンデンサシートの平面図である。 図１６のXVII−XVII線に沿う断面図である。

符号の説明

１〜４：電解コンデンサシート
１１：弁金属シート体
１２：金属酸化膜
１３：固体電解質層
１４：密着電極層
１５：陽極引き出し電極（第１の引き出し電極）
１６：陰極引き出し電極（第２の引き出し電極）
１７：下面陰極引き出し電極（第３の引き出し電極）
１８：樹脂絶縁層
２１：弁金属シート露出領域
２２：絶縁領域
２３：コンデンサ形成領域
１０１〜１０４：配線基板
１１１：樹脂基板
１１２：樹脂シート
１１３：接着剤
１１４：コア基板
１１５：ビアホール
１１６：ビア電極（インナービア）
１１７：ビルドアップ樹脂層
１１８：ビルドアップ樹脂層
１１９：ビアホール
１２０：ビア電極
１２１：ビア
１２２：パッド
１２３：グランドパターン
１３１：切欠き

Claims (12)

1. 少なくとも第１の表面に凹凸が形成されるように粗化された弁金属シート体と、
   前記第１の表面の凹凸に沿って形成された第１酸化膜と、
   前記第１酸化膜の開口内で前記第１の表面に導通する第１引き出し電極と、
   前記第１酸化膜の表面上に形成された第１固体電解質層と、
   前記第１固体電解質層の表面に接触し、かつ、前記第１引き出し電極と同じ前記第１の表面側に位置するように形成された第２引き出し電極と、を有し、
   前記弁金属シート体は、前記第１の表面上の前記第１引き出し電極の周囲において前記金属酸化膜が形成されていない領域を有し、
   前記第１酸化膜は、前記第２引き出し電極と前記弁金属シート体との間で誘電体として機能する、
   ことを特徴とする電解コンデンサシート。
2. 前記弁金属シート体が、前記第１の表面に対向する、粗化された第２の表面を有し、
   前記第２の表面上に形成された第２酸化膜と、該第２酸化膜の表面上に形成された第２固体電解質層と、該第２固体電解質層の表面に形成された第３引き出し電極とを更に備える、請求項１に記載の電解コンデンサシート。
3. 前記第１固体電解質層が、前記開口に隣接する酸化膜の表面部分には形成されない、請求項１又は２に記載の電解コンデンサシート。
4. 前記第１固体電解質層と前記第１引き出し電極との間を絶縁する絶縁層を更に備える、請求項１又は２に記載の電解コンデンサシート。
5. 前記弁金属シート体が、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、及び、ジルコニウムから成る群から選択される少なくとも１つの金属を含む、請求項１〜４の何れか一に記載の電解コンデンサシート。
6. 請求項１に記載の電解コンデンサシートと、
   前記電解コンデンサシートの前記第１及び第２の表面にそれぞれ固定される第１及び第２樹脂基板であって、前記電解コンデンサシートを双方の間に挟む第１及び第２樹脂基板とを備え、
   前記第１及び第２樹脂基板の少なくとも一方は、ガラスクロスを含み、
   前記第１及び第２引き出し電極は、前記第１樹脂基板を貫通するビアプラグを介して前記第１樹脂基板の表面上に形成された配線層に接続されることを特徴とする配線基板。
7. 請求項２に記載の電解コンデンサシートと、
   前記電解コンデンサシートの前記第１及び第２の表面にそれぞれ固定される第１及び第２樹脂基板であって、前記電解コンデンサシートを双方の間に挟む第１及び第２樹脂基板とを備え、
   前記第１及び第２樹脂基板の少なくとも一方は、ガラスクロスを含み、
   前記第１及び第２引き出し電極は、前記第１樹脂基板を貫通するビアプラグを介して前記第１樹脂基板の表面上に形成された配線層に接続され、
   前記第３引き出し電極は、前記第２樹脂基板を貫通するビアプラグを介して、前記第２樹脂基板の表面に形成される配線層に接続されることを特徴とする配線基板。
8. 前記第１固体電解質層が、前記開口に隣接する酸化膜の表面部分には形成されない、請求項６又は７に記載の配線基板。
9. 前記第１固体電解質層と前記第１引き出し電極との間を絶縁する絶縁層を更に備える、請求項６又は７に記載の配線基板。
10. 前記弁金属シート体が、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、及び、ジルコニウムから成る群から選択される少なくとも１つの金属を含む、請求項６〜９の何れか一に記載の配線基板。
11. 電解コンデンサシートを製造する方法であって、
    弁金属シート体となる部分を含むシート体を樹脂基板に貼付した後、前記弁金属シート体の少なくとも第１の表面を凹凸が形成されるように粗化する工程と、当該粗化後に、不要な箇所をエッチングで除去して当該弁金属シート体を形成する工程と、
    前記第１の表面の凹凸に沿って、陽極酸化法を用いて金属酸化膜を形成する工程と、
    前記金属酸化膜を選択的に除去して開口を形成する工程と、
    前記金属酸化膜の表面に固体電解質層を形成する工程と、
    前記金属酸化膜の開口内で前記弁金属シート体の第１の表面に導通する第１引き出し電極と、前記固体電解質層の表面に接触し、かつ、前記第１引き出し電極と同じ前記第１の表面側に位置する第２引き出し電極と、をそれぞれ形成し、前記第２引き出し電極と前記弁金属シート体との間で前記金属酸化膜を誘電体として機能させる工程と、を有し、
    前記第１の表面上に形成された金属酸化膜を選択的に除去して開口を形成する工程では、前記第１の表面上の前記第１引き出し電極の周囲における前記金属酸化膜を除去する、
    ことを特徴とする電解コンデンサシートの製造方法。
12. 電解コンデンサシートを製造する方法であって、
    弁金属シート体となる部分を含むシート体を樹脂基板に貼付した後、前記弁金属シート体の少なくとも第１の表面を凹凸が形成されるように粗化する工程と、当該粗化後に、不要な箇所をエッチングで除去して当該弁金属シート体を形成する工程と、
    前記第１及び第２の表面の凹凸に沿って、陽極酸化法を用いて金属酸化膜を形成する工程と、
    前記第１の表面上に形成された金属酸化膜を選択的に除去して開口を形成する工程と、
    前記金属酸化膜の表面に固体電解質層を形成する工程と、
    前記金属酸化膜の開口内で前記弁金属シート体の第１の表面に導通する第１引き出し電極と、前記第１の表面の上部に形成された固体電解質層の表面に接触し、かつ、前記第１引き出し電極と同じ前記第１の表面側に位置する第２引き出し電極と、前記第２の表面の上部に形成された固体電解質層の表面に接する第３引き出し電極とを形成し、前記第２及び第３引き出し電極と、前記弁金属シート体との間で前記金属酸化膜を誘電体として機能させる工程と、を有し、
    前記第１の表面上に形成された金属酸化膜を選択的に除去して開口を形成する工程では、前記第１の表面上の前記第１引き出し電極の周囲における前記金属酸化膜を除去する、
    ことを特徴とする電解コンデンサシートの製造方法。

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