JP7209026B2 - 電気的に機能する回路基板コア材 - Google Patents

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Description

本発明は回路基板コア材の構造内に機能部品が内蔵された、内蔵機能部品、特に内蔵コンデンサを含む回路基板コア材に関する。
［関連出願の相互参照］
本願は２０２０年２月４日に出願された係属中の米国仮特許出願第６２／９６９，８８４号に基づき優先権を主張し、その出願は引用することにより本明細書に援用される。
電子部品の小型化に対する絶え間のない要望がある。小型化に対する要望がある一方、所定のスペース内で機能を向上し、出力を増加させ、コストを下げるという、小型化の要望とは相容れない要望がある。
これらの相反する目標を達成するための努力の一部は、電子回路内の再利用できる“場所”の探索を続けることにある。例えば、回路基板は機能を追加するために適していると以前から考えられている厚みや横幅を備えている。そこで、回路基板内のスペースを有効利用しようとする試みに多くの努力が払われてきた。しかし、その機能にアクセスするには、部品を回路基板内に組み込んだ後で一般的にはビアの形成、特にブラインドビアの形成を必要としているため、製造ステップ数やコストを増加させる。ビアの形成は品質管理上の懸念にも関連し、それによっても製造コストが増加する。
他の方法として、回路基板が製造されるときに機能を組み込むことに注力してきた。例えば、絶縁層で分離された導体層はキャパシタンスを提供できるが、回路基板の製造コストが大幅に増加し、その機能にアクセスするにはやはりビアが必要とされる。さらに、異なった電気回路設計に対応するように後で変更が可能な一般的な構造にすることも困難である。
経済的に製造できるとともに、回路基板コア材を製造後に機能にアクセスするためのビアを必要としない、内蔵された部品に基づいた機能を組み込んだ回路基板コア材に対する要望が以前から業界にあり、そのための努力が現在も続けられている。
本発明の目的は、内蔵される電子部品を含む回路基板コア材を提供することである。
本発明の具体的な特徴は、内蔵される電子部品を含む回路基板コア材を提供できることであり、回路基板コア材の作成後にビア、具体的にはブラインドビアの形成を必要とせずにその電子部品を回路基板の表面に電気接続できることである。
これらの及びその他の利点は、積層体を含む回路基板コア材によって提供される。該積層体はプリプレグ層とプリプレグ層の上の第一クラッド層とを含み、該プリプレグ層はポケットを有する。電子部品が該ポケット内にあり、該電子部品は第一外部終端と第二の外部終端を備える。第一外部終端は第一クラッド層に積層されるとともに電気接触し、前記第二外部終端は導体に電気接触する。
さらに他の実施例は一次積層体を含む回路基板として提供される。一次積層体は、回路基板材に重ねられた回路基板コア材を含み、該回路基板材が該回路基板コア材に積層されて一次積層体を形成する。該回路基板コア材はプリプレグ層が該プリプレグ層の第一面に第一クラッド層を備えた積層体を含む。該プリプレグ層はポケット及び該ポケットの中の電子部品を備え、該電子部品は第一外部終端と第二外部終端を備える。第一外部終端は第一クラッド層に積層されるとともに電気接触し、第二外部終端は導体に電気接触する。
さらに別の実施例は回路基板コア材を作製する方法として提供される。該方法は：
プリプレグと該プリプレグの一面に少なくとも一つのクラッド層とを含む積層体を備え；
該プリプレグにポケットを形成し；
該プリプレグに第一外部終端と第二外部終端とを備える電子部品を挿入し；
該プリプレグを硬化させて該プリプレグの中に該電子部品を内蔵するプリプレグを形成し；
該第一外部終端を該第一クラッド層に積層することにより第一電気接続を形成し；及び
前記第二外部終端への第二の電気接続を形成することを含む。
両面を有するコンデンサ素子の概略断面図である。 アノード貫通領域を備えた両面を有するコンデンサ素子の概略断面図である。 カソード貫通領域を備えた両面を有するコンデンサ素子の概略断面図である。 非電気貫通領域を備えた両面を有するコンデンサ素子の概略断面図である。 片側コンデンサ素子の概略断面図である。 コンデンサ素子が接合される前の前駆体樹脂システムと銅クラッド層とを表す概略断面図である。 前駆体樹脂システムと銅クラッド層の中に置かれた両面を有するコンデンサ素子の概略断面図である。 構造変異体である前駆体樹脂システムと銅クラッド層の中に置かれた両面を有するコンデンサ素子の概略断面図である。 樹脂システムと銅クラッド層に接合された両面を有するコンデンサ素子の概略断面図である。 樹脂システムと銅クラッド層に接合された両面を有するコンデンサ素子の概略断面図であり、該クラッド層とコンデンサ層との間の電気接続をさらに示す。 連続するカソード及びアノードの外側層を備えた樹脂システムと銅クラッド層に接合された両面を有するコンデンサ素子の概略断面図である。 回路基板コア材の概略断面図である。 回路基板コア材の概略断面図である。 回路基板コア材の概略断面図である。 内蔵するバルブメタルコンデンサの先行技術例を示す概略断面図である。 セラミックコンデンサを含む回路基板コア材の一例を示す概略断面図である。 プレスパウダーコンデンサ素子の概略断面図である。 回路基板コア材におけるプレスパウダーコンデンサ素子の概略断面図である。 回路基板コア材におけるプレスパウダーコンデンサの概略断面図である。 クラッド層の一つに形成されたパターン化されたトレースを備えた回路基板コア材内の片側コンデンサ素子の概略断面図である。 多層回路基板に使われる回路基板コア材の概略断面図である。 回路基板コア材の概略斜視図である。
本発明は電子部品の体積効率の向上に関し、特に回路基板に内蔵部品を使用する際の改善に関する。より具体的には、本発明は回路基板の構築に利用でき、回路基板の作製後にビアを製造又は形成する必要を無くして該回路基板コア材のクラッドを内蔵電子部品に電気的に接続する、回路基板コア材に関する。
本発明は単層の回路基板又は多層回路基板としてプリント基板の構築に利用できるプリント基板コア材を提供する。該回路基板コア材は該コア材の中に組み込まれる電子部品を含み、電子部品はコンデンサが特に好ましい。実施例において、コンデンサのカソード及びアノード層は略平面状であり、該回路基板コア材の好ましくは銅のクラッド層に電気接続される。
明細書の記載から明らかなように、本発明は現在当該技術分野で利用できないいくつかの特徴を提供する。貫通領域が組み込まれ、その後それがアクセスされて回路基板の一方の面から他方の面へのビアを提供する。該ビアは内蔵機能をアクセスするためには必要とされないが、トレースと回路基板上に又は回路基板に対して実装される電子部品とを電気接続するために回路設計分野で一般的に使用されている。
他の特徴は厚さにおける利点であり、本発明の回路基板コア材の厚さは該コアを形成するプリプレグの厚さを超えない。この厚さのメリットにより現状のスペースに追加の機能が組み込まれるので体積効率が大幅に向上する。
本発明の回路基板は、インダクタンスやインピーダンスを減少させるために特にメリットがある、厚さに対する表面積の比率が高い内部電子部品とともに製造することができる。
以下、本発明を不可欠であるがそれに限定されることのない発明の構成要素を表す図面を参照して説明する。様々の図面を通して同じ要素には同一の番号が付与される。
図１を参照して本発明の一実施例を説明する。図１は本発明においてコンデンサ素子１０９として使用するのに適した、箔コンデンサと呼ばれるバブルメタルコンデンサ箔の概略断面図である。バブルメタルコンデンサ箔はコンデンサコア１０５と該コンデンサコア上の多孔質バブルメタル層１０７とを含む。多孔質バブルメタル層１０７はバブルメタル１０７１の多孔質層と該バブルメタルの多孔質表面に形成された誘電体１０７２とを含む。外部導体対向電極材１０３がバルブメタルに対する対向電極を形成する。外部導体対向電極材１０３はバルブメタル層の多孔質層に浸み込む導電性材料を含み、該外部導体対向電極材は誘電体の外部表面に接し該誘電体によってバルブメタルから電気的に分離されている。好ましくは導電性塗料１０２が外部導体対向電極材に塗布される。この導電性塗料は通常炭素充填樹脂及びメタル充填樹脂又はその組合せを含むがそれらに限定されない。メタライズカソード層１０１が導電性塗料層の好ましくは外部表面に接して設けられており、それはこの実施例ではコンデンサのカソード終端として表される電子部品の第一外部終端として機能する。メタライズカソード層１０１及び導電性塗料層１０２は任意であるが、それであるのが好ましい。バルブメタル層に浸み込む導電性材料及び外部導体対向電極材１０３は通常導電性ポリマーやバルブメタルコンデンサ用二酸化マンガンから選択されるが、これらに限定されない。外部導体対向電極材、導電性塗料、及びメタライズカソード層は集合的にカソードと呼び、その材料をカソード材料と呼ぶ。任意であるが好ましい分離材１０４がコンデンサ部品の周囲に設けられている。この分離材はカソード領域とアノード領域間を電気的に分離する領域を形成し、誘電体によって電気的に分離されない領域をこの分離材により分離する。外部導体対向電極材１０３、導電性塗料１０２、及びメタライズカソード層１０１は該分離材１０４の任意の部分に接触させて設けられる。分離材１０４はさらにコンデンサ素子１０９の上部、下部、あるいはコンデンサ素子１０９の任意の面と同一面内に設けても良い。任意ではあるが好ましいアノード導電層１０６がコンデンサコア１０５に接合される。アノード導電層は電子部品の第二外部終端として機能し、説明のために電子部品としてコンデンサが使用される場合にはアノード終端となる。アノード導電層はコンデンサコア１０５に電気的に接続されている。多孔質バルブメタル、コンデンサコア、及びアノード導電層を集合的にアノードと呼び、その材料をアノード材料と呼ぶ。本発明を実施するために、アノード導電層１０６として使用するには銅が特に適した材料だが、これに限定されない。
図２を参照して本発明の一実施例を説明する。図２はコンデンサ素子１０９であるバルブメタルコンデンサの概略断面図である。図２は図１の要素を含むとともにさらにアノード分離領域２０８を含む。本明細書のほかの部分でも説明するようにアノード分離領域は通常アノード接続ビアがコンデンサ素子に交差する際にカソード材料がコンデンサの領域に交差するのを防ぐ分離材であるが、それに限定されない。ビアがアノード分離領域を貫通して形成される場合にアノード分離領域がデバイスのカソード層へのアノードビアの電気接続を防ぐのであれば、図２で示すように、アノード分離領域は電気絶縁材料によって形成されても良いし、もしくはアノード分離領域はカソード材料の空所によって形成されても良いし、又は他の材料を存在させて形成されても良い。
図３を参照して本発明の一実施例を説明する。図３はコンデンサ素子１０９であるバルブメタルコンデンサの概略断面図である。図３は図１の要素を含むとともにさらにカソード分離領域３０８を含む。本明細書の中でさらに説明するように、通常カソード分離領域はビアがカソード分離領域を貫通して引き続き形成される場合にアノード材料がカソード接続と電気接続することを防ぐ電気絶縁材料であるが、これに限定されない。引き続きビアが形成される場合、カソード分離領域がカソードとアノードとの電気接続を防ぐのであれば、図３で示されるように分離領域は電気絶縁材料によって形成されても良いし、アノード材料の空所によって形成されても良いし、又は分離材以外の他の材料によって形成されも良い。
図４を参照して本発明の一実施例を説明する。図４はコンデンサ素子１０９の概略断面図である。図４は図１の要素を含むとともにさらにビア貫通領域４０８を含む。貫通ビアが回路基板の構築の一部として引き続きビア貫通領域を貫通して形成される場合、該ビア貫通領域はアノードとカソード間の電気接続を防ぐ分離材であることが好ましいが、それに限定されない。
図５を参照して本発明の一実施例を説明する。図５はコンデンサ素子１０９としての片側バルブメタルコンデンサの概略断面図である。図５は図１の要素を含むとともにさらにアノード導電ノード５０８を含む。アノード導電ノードはカソード導電層５０１と略同一平面であり、第二外部終端として機能する。このことは同一のコアクラッド層上にアノードとカソードの両方が接続される回路基板コア材の形成を容易にする。
図６を参照して本発明の一実施例を説明する。図６はプリプレグ層６０４、及び好ましくは銅のクラッド層６０１、６０２の概略断面図である。それらは回路基板コア材を形成し、電子部品が内蔵される。クラッド層を備えたプリプレグは当該技術分野で広く使われ、市販されており、どのようなプリプレグやクラッド材料を選ぶかは特に制限がないので、詳細な説明を省略する。Ｉｓｏｌａが提供するプリプレグ材料は本発明を制限されることなく実施するうえで特に適している。本発明のメリットの一つは、プリント基板コア材を形成する際に現在使われている市販の材料を利用できることである。既製の部品であるこれらのプリント基板のコアを使ってプリント基板を作製することができる。これら既成部品は硬化されていない状態の、プリプレグ６０４等の樹脂又は樹脂ガラスシステムを含み、その外部表面にクラッド層又はクラッディングと呼ばれる箔、好ましくは銅箔が形成されている。該プリント基板のコア及びクラッドは共に硬化され、２枚の銅プレートが硬化されたプリプレグコアを挟むサンドイッチ構造を形成する。本発明を実施する方法の一部として、一般的な構造からなる材料を使うことが望ましい。コンデンサ素子の封入を容易にするためにポケット６０３をプリプレグ６０４の少なくとも一部に形成する。追加の実施例はクラッド層６０１と６０２の一部を除去して該ポケットを形成することを含む。
図７を参照して本発明の一実施例を説明する。図７は複数のコンデンサ素子１０９がポケット６０３に挿入されている、プリプレグ層６０４、及び好ましくは銅のクラッド層６０１、６０２の概略断面図である。
図８を参照して本発明の一実施例を説明する。図８はプリプレグ層６０４と好ましくは銅のクラッド層６０１、６０２の概略断面分解図であり、ポケット６０３内でコンデンサ素子１０９が２つのクラッド層６０１、６０２に挟まれている。クラッド接合層８０４、８０５がコンデンサ素子１０９に付着されている。該クラッド接合層は銅クラッド層６０１、６０２にそれぞれに接合されて積層体を形成する。この接合は、以下に限定されないが、プリプレグシステムが硬化されてコンデンサ素子１０９とプリプレグ６０４とが物理的に接合される時に起こり得る。この硬化のステップの間にクラッド接合層８０４、８０５はコンデンサ素子１０９をクラッド層６０１、６０２に電気接合もする。
図９を参照して本発明の一実施例を説明する。図９は回路基板コア材の前駆体の概略断面図である。図９は硬化されて積層体を形成した図７の部品を示している。硬化されたプリプレグ７０４は流れ出てコンデンサ素子１０９と９０１で示す位置で物理的に接合され、コンデンサ素子を固定し、クラッド層６０１、６０２を接合し、コンデンサ素子のカソード側とコンデンサ素子のアノード側との間のコンデンサの周囲に物理的なバリアを形成する。このステージでは、クラッド層はコンデンサ素子から分離されていても、接触していても良い。
図１０を参照して本発明の一実施例を説明する。図１０は回路基板コア材の前駆体の概略断面図である。図９の部品はクラッド層６０１及びクラッド層６０２の間であって、コンデンサ素子１０９に積層される電気接続層１００１の追加の特徴が付加される。
図１１を参照して本発明の一実施例を説明する。図１１は回路基板コア材の概略断面図である。図９の部品は銅クラッド層６０１及びクラッド層６０２の間の電気接続層１００１及びコンデンサ素子１０９の追加の特徴の変形例が付加される。この実施例において電気接続層１１０１は銅クラッド層６０１と６０２の両方、及びコンデンサ素子１０９の全体の表面にわたって形成される層である。
図１２を参照して本発明の一実施例を説明する。図１２はコンデンサの概略断面図である。コンデンサ素子１０９は硬化されたプリプレグ７０４に物理的に接合され、コンデンサ素子１０９のアノードとカソード部分はクラッド層６０１と６０２に積層され電気接続される。
図１３を参照して本発明の一実施例を説明する。図１３はコンデンサの概略断面図である。コンデンサ素子１０９は硬化されたプリプレグ７０４に物理的に接合され、コンデンサ素子１０９のアノードとカソード部分はクラッド接合層８０４、８０５を介して銅クラッド層６０１と６０２に電気的に積層される。クラッド接合層８０４、８０５はプリプレグの積層又は硬化のステップの期間にコンデンサ素子１０９に物理的かつ電気的に積層体として接合されることが望ましいがそれに限定されない。サンドイッチ形状を形成する前にクラッド接合層８０４、８０５を銅クラッド層６０１、６０２又はコンデンサ素子１０９の上に形成すること、もしくは積層ステップまでにクラッド層又はコンデンサ素子のいずれにも接合されない材料を分離層として封入することは、当業者によって理解し得る。
図１４を参照して本発明の一実施例を説明する。図１４は回路基板コア材１４００の概略断面図である。図１４において、回路基板コア材はコンデンサ素子１０９のアノード及びカソード側を同じクラッド層１４０１に電気接続する。クラッド層１４０２はコンデンサ素子１０９のアノード及びカソードのいずれか一方又は両方に接続されてよいし、されなくてもよい。さらにコンデンサ素子１０９の両方の側に対する電気接続を防ぐためにプリプレグ１４０３の追加層を積層体に設けてもよい。当業者であれば理解されるように、クラッド層１４０１はトレースを形成するプロセスでエッチングが施され、カソードとアノードとが確実に電気接触されないようにする。さらに回路基板コア材の最終用途に応じてクラッド層１４０２を無くすこともできる。
図１５を参照して従来技術の内蔵コンデンサを説明する。図１５において、コンデンサ素子は硬化されたプリプレグ材料１５０４と１５１０の２つの層の間に積層されている。この構造は２つ以上の対向する硬化されていないプリプレグを使って形成され、コンデンサ素子１０９が積層されるときプリプレグから素子の周囲に樹脂が流れて反対側から流れたプリプレグ樹脂と結合する。このように硬化プリプレグ材料に内蔵されたコンデンサを形成する。別の方法は予め積層されたプリプレグ１５０５内にポケットを形成してコンデンサ素子１０９をポケット内に配置することである。このプリプレグのポケットはコンデンサ素子を入れるカプセルとなって外部との電気的又は物理的接触を遮断する。プリプレグの追加の層が他のプリプレグ材料に隣接して積層されオリジナルなポケットに蓋をする層を形成してコンデンサ素子を内蔵する。コンデンサ素子を内蔵するいずれの方法においても、ビアはコンデンサ素子のカソード又はアノード部分に交わるように開けられなければならない。本発明の実施例を考慮しなければ、該ビアは形成された層の外側から開けられ、コンデンサ素子の第一層に交わる時にビアの形成を停止せねばならない。これはブラインドビアドリリングと呼ばれている。コンデンサと銅クラッド層との電気接続を形成するにはこれらのビア１５０９及び１５０２に材料が被着されねばならない。通常これはメッキ又は導電性ペーストを使って行う。材料の新しい層はその後パターンエッチングされてトレースを形成し、それに続くプロセスが実行される。この方法は本発明に比べるといくつかの点で望ましくない。ビアを形成するプロセスはコンデンサ素子に電気接続を行うために余分なステップが必要になる。コンデンサ材料に電気接続するために使用されるプロセスは、それらのプロセスが今は明確に定義されていてもコンデンサ材料と適合しないこともあり得るので、顧客レベルではそれらのプロセスは具体的に好ましくないかもしれない。さらに、プリプレグ層がコンデンサのカソード及びアノード表面に被着される結果増加する厚みがデバイスの体積効率を低下させる。従来技術のデバイスでは、処理材からコンデンサを保護するためにコンデンサの周囲は硬化プリプレグで完全に包囲される。本発明では銅クラッド層とコンデンサ素子との間のプリプレグ層の一部を除去する。
図１６を参照して本発明の一実施例を説明する。図１６は回路基板コア材の概略断面図である。コンデンサ素子１０９はセラミックコンデンサ１６０５を含む。セラミックコンデンサの外部終端１６０４はアノード及びカソード導体として機能するクラッド層１６０１、１６０２に重ねられて、それに限定されないが前述の方法により電気接続を形成する。
図１７を参照して本発明の一実施例を説明する。図１７は本発明のコンデンサ素子として使用できる、プレスパウダーコンデンサ１７０７の概略断面図である。このプレスパウダーコンデンサ１７０７は好ましくはアノードワイヤ１７０１の周囲にプレスされかつ焼結されたタンタルのアノードパウダー１７０２を含む。プレスパウダーコンデンサはプレスされてモノリスを形成しその後に焼結されたパウダーから形成されるアノードを含む。該アノードパウダーは陽極酸化され該アノードパウダー内部の気孔の表面に誘電体を形成する。特に好ましいパウダーはアルミニューム、タンタル、ニオブ、及び好ましくはタンタルとともに導電性酸化ニオブ（ＮｂＯ）を含む。導電性カソード材料１７０３が気孔の内側に形成されて誘電体を覆い、該誘電体は導電性カソード材料をアノードから分離する。カソード導電性塗料１７０４が外側の導電性カソード材料１７０３の表面に形成され、メタライズカソード層１７０５が導電性塗料１７０４の表面に形成されてメタライズカソード層１７０５はカソードの終端として機能する。導電ノード１７０６はアノードワイヤ１７０１に電気接続される。この導電ノードはアノードに適合する材料であり、コンデンサコアのさらなるプロセスに適合することが好ましい。一般的な材料は銅やニッケルであるが、それらに限定されない。
図１８を参照して本発明の一実施例を説明する。図１８はコンデンサ素子としてプレスパウダーコンデンサ１７０７を使用する回路基板コア材の概略断面図である。プレスパウダーコンデンサ１７０７は積層によりクラッド層１８０１、１８０２に電気接続される。メタライズカソード層１７０５は積層体においてクラッド層１８０１とクラッド層１８０２に接続される。導電ノード１７０６はコアクラッド層１８０１に接続される。硬化プリプレグ１８０３はプレスパウダーコンデンサを固定する。コンデンサ層と銅クラッド層とを配置するうえで、多様な配置の仕方が可能である。さらに、複数のコンデンサ素子又は他の電子部品を同一の装置に配置することができる。当業者によって理解されるように、トレースを形成するプロセスでクラッド層１８０１、１８０２をエッチングすることによりカソードとアノードとが電気接触されないことを確実にする。
図１９を参照して本発明の一実施例を説明する。図１９はコンデンサ素子としてバルブメタルコンデンサ１９０６を使用する回路基板コア材の概略断面図である。バルブメタルコンデンサ１９０６の端子リード１９０４、１９０５は積層により銅クラッド層１９０１に電気接続され、銅クラッド層１９０１はエッチングの後アノード導体及びカソード導体として機能する。当業者によって理解されるように、トレースを形成するプロセスでクラッド層１９０１をエッチングすることによりカソードとアノードとが電気接触されないことを確実にする。
図２０を参照して本発明の一実施例を説明する。図２０はコンデンサ素子を使用する回路基板コア材の概略断面図である。この実施例では、片側バルブメタルコンデンサが積層によりクラッド層２００１のアノード部分に電気接続され、好ましくは銅のクラッド層がエッチングされてクラッド層をパターン化し、それによりクラッド層２００１のアノード部分をアノードとして機能させる。クラッド層２００２のカソード部分はメタライズカーボン５０１に電気接続されてカソードを形成する。この実施例は、エッチングパターンにより、プリント基板の多様な接続又は動作を可能にするトレースを形成するとともに片側コンデンサ素子のアノード部分とカソード部分の間に電気的な分離を提供する。この図はコンデンサコアが処理されてクラッド層に関してアノード部分とカソード部分とが分離された様子を示している。アノード部分とカソード部分を分離することで後の工程で機能させることもできるので、このパターンエッチングがない場合でも装置として完成したとみることもできる。
本発明の実施例の具体的なメリットは、プリント基板（ＰＣＢ）への応用に適していることであり、それについては図２１を参照して説明する。図２１において、回路基板コア材２１０４はプリント基板２１０５、２１０６の２つの追加された層の間に存在し、一次積層体を形成する。ビア２１０１がプリント基板に実装された電子デバイス２１０２に対しアノード及びカソード接続を形成する。該電子デバイスは受動電子部品でも能動電子部品でも構わない。
図２２を参照して本発明の一実施例を説明する。図２２は回路基板コア材２２０１の概略斜視図である。回路基板コア材内部の容量素子の形や位置は具体的に本明細書に記載されるものに限定されない。本発明では他の形状も可能である。
バルブメタルコンデンサ箔は好ましくは箔の表面積を大きくするように処理されたバルブメタル箔からつくられた略平面状の材料が好ましい。この材料はアルミニュームのコンデンサ箔として市販され、最近ではタンタル箔も同様に利用可能な材料として使われるようになった。バルブメタル箔の一つのメリットは２つの材料軸と厚さ方向の第３軸との間の大きなアスペクト比である。これによりシートのコアに沿って電流をよく通す材料のシートが形成される。高比表面積は通常このようなシート状材料の表面に得られる。市販の箔の全体の厚さは市販のプリプレグ材料の厚さとうまく調和する。該箔はもともと柔軟でもあるので処理中に被るダメージも少なくて済む。この柔軟性が業界にとって望ましい特徴でもあり、デバイスの操作のために該コアをフレキシブルにすることができ、又はデバイスを望ましい形状にすることでフラットではない表面にフィットするようにデバイスの形状を合わせることもできる。
多孔質バルブメタル層は表面積を大きくしたバルブメタル上の層である。アルミニュームについては、多孔質バルブメタル層は通常エッチングにより生成され、タンタルについては通常焼結されたファインパウダーによって生成される。多孔質で高比表面積の層の内部は、誘電体とすることができる。この構造は一般的にはバルブメタルに電圧を印加して該バルブメタルの表面を覆う陽極酸化物を成長させることで達成される。上記誘電体は絶縁性とともにコンデンサを形成するための誘電特性を提供する。対向電極材料を用いてコンデンサのカソード側を形成する。該カソードは多孔質構造に浸み込んで物理的かつ電気的の双方で誘電体と相互作用する導電性材料である。カソード及びアノードは、カソードとアノードの間の誘電体と容量結合を形成する。バルブメタルにとって、誘電体には極性があり、カソードは負電荷が存在する領域であり、誘電体の反対側のバルブメタルは正電荷が存在することが一般的である。本発明の意図はこのような範囲に限定することではなく、したがって容量を形成するための他の構造も利用できる。本発明を実施するのに適した他の材料として、セラミック、シリコン、二重層コンデンサ（スーパーキャパシタ）などを含むが、それらに限定されない。バルブメタルコンデンサのための導電性材料は通常誘電体に適合する材料群から選ばれ、バルブメタルの場合は自己修復特性を備えることが好ましい。この材料は通常導電性ポリマーもしくは二酸化マンガンである。他の材料もそのような望ましい特性を提供し得る。
外部導体対向電極材はバルブメタル等の内部対向電極材料に接続するインターフェイス層であり、外部表面を形成して別の層との接触をサポートする。通常、外部導体層は内部対向電極層を形成する材料と同じ材料で形成することができ、さらに、それと同じプロセスを用いて形成することができる。しかしこのことは別の材料及びそれら別の材料から派生する材料を使用して外部導体対向電極材を形成することを除外するものではない。
導電性ポリマーがカソード層として使用される場合、該ポリマー及び該ポリマーを形成する方法は本明細書には限定されない。ポリマー層はｉｎ－ｓｉｔｕ重合、電気化学重合、又はスラリー又は懸濁液の塗布及びスラリー又は懸濁液から予備重合された導電性ポリマーにより形成され得る。
本発明を実施するには自己ドープ型導電性ポリマーが適している。自己ドープ型導電性ポリマーは溶性であり、検出できる粒子を残すことなく溶媒又は溶媒混合液中に完全に溶解する。約１ｎｍ未満の粒子サイズは一般的粒子サイズの検出限界を下回るものと考えられ、従って溶性であると定義される。溶性の導電性ポリマーの溶媒は水であっても有機溶媒であっても、又は水と混和性溶媒の混合液、例えば、アルコールとジメチル・スルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等の非ヒドロキシル性の極性溶媒であっても良い。導電性ポリマー溶液は、ｉｎｓｉｔｕ法（現場法）によって形成された導電性ポリマーと同程度に効果的にアノードの気孔に浸み込むことができ、検出可能な粒子を含む導電性ポリマー分散液よりも効果的に浸み込むものと予測される。溶性導電性ポリマーの具体例はそれぞれ置換され得る、ポリアニリン、ポリピロール、及びポリチオフェンの導電性ポリマーを含む。
本発明を実施するのに特に適している自己ドープ型ポリマーは式Ａで表される繰り返し単位を含む：
Figure 0007209026000001
式中：
Ｒ１及びＲ２は直鎖状もしくは分岐鎖状Ｃ１－Ｃ１６アルキルもしくはＣ２－Ｃ１８アルコキシアルキルを独立して表すか、又は非置換もしくはＣ１－Ｃ６アルキル、Ｃ１－Ｃ６アルコキシ、ハロゲン、もしくはＯＲ３によって置換されたＣ３－Ｃ８シクロアルキル、フェニル、もしくはベンジルであり、又はＲ１及びＲ２は統合されて直鎖状Ｃ１－Ｃ６アルキレンとなり、該直鎖状Ｃ１－Ｃ６アルキレンは非置換もしくはＣ１－Ｃ６アルキル、Ｃ１－Ｃ６アルコキシ、ハロゲン、Ｃ３－Ｃ８シクロアルキル、フェニル、ベンジル、Ｃ１－Ｃ４アルキルフェニル、Ｃ１－Ｃ４アルコキシフェニル、ハロフェニル、Ｃ１－Ｃ４アルキルベンジル、Ｃ１－Ｃ４アルコキシベンジルもしくはハロベンジル、２つの酸素元素を含む５員，６員，もしくは７員複素環構造によって置換される。Ｒ３は好ましくは水素、直鎖状又は分岐鎖状のＣ１－Ｃ１６アルキルもしくはＣ２－Ｃ１８アルコキシアルキルを表すか、又は非置換もしくはＣ１－Ｃ６アルキルによって置換された、Ｃ３－Ｃ８シクロアルキル、フェニル、もしくはベンジルであり、但しＲ１及びＲ２の少なくとも一方がＳＯ３Ｍ基，ＣＯ２Ｍ基もしくはＰＯ３Ｍ基によって置換されることを条件とし、ここでＭはＨ、もしくは好ましくはアンモニウム、ナトリウム、リチウム又はカリウムから選択されたカチオンであり、
ＸはＳ，ＮもしくはＯであり、最も好ましいＸはＳであり、
α位重合のみ進行が許容されるのが最も好ましいので式ＡのＲ１及びＲ２は、環のβ位での重合を妨げるように選択されることが好ましく；Ｒ１及びＲ２は水素ではないことがより好ましく、Ｒ１及びＲ２はより好ましくは、アルキル結合より好ましいエーテル結合のα指向基であり、Ｒ１及びＲ２は立体障害を回避できるように小さいことが最も好ましい。
特に適合する導電性ポリマーでは式ＡのＲ１及びＲ２は統合されて－Ｏ－（ＣＨＲ４）ｎ－Ｏ－を表し、ここで、
ｎは１－５の整数であって２が最も好ましく、
Ｒ４は直鎖状もしくは分岐鎖状の、Ｃ１－Ｃ１８アルキルラジカル、Ｃ５－Ｃ１２シクロアルキルラジカル、Ｃ６－Ｃ１４アリールラジカル、Ｃ７－Ｃ１８アラルキルラジカルもしくはＣ１－Ｃ４ヒドロキシアルキルラジカルから独立して選択され、そしてＲ４はＳＯ３Ｍ基，ＣＯ２Ｍ基もしくはＰＯ３Ｍ基で置換されるとともにカルボン酸、ヒドロキシル基、アミン、置換アミン、アルケン、アクリレート、チオール、アルキン、アジド、硫酸塩、スルホン酸塩、スルホン酸、イミド、アミド、エポキシ、無水物、シラン、及びリン酸塩、ヒドロキシルラジカルから選択される少なくとも一つの追加の官能基によって任意に置換されるか、又は
Ｒ４は－（ＣＨＲ５）ａ－Ｒ１６、－Ｏ（ＣＨＲ５）ａＲ１６、－ＣＨ２Ｏ（ＣＨＲ５）ａＲ１６ 、－ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨＲ５Ｏ）ａＲ１６から選択されるか、又は
Ｒ４はＳＯ３Ｍ基，ＣＯ２Ｍ基もしくはＰＯ３Ｍ基であり、
Ｒ５はＨもしくはカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、アルケン、チオール、アルキン、アジド、エポキシ、アクリレート、及び無水物から選択される官能基によって任意に置換された炭素数１－５のアルキル鎖であり、
Ｒ１６はＳＯ３Ｍ基、ＣＯ２Ｍ基、又はＰＯ３Ｍ基であり、もしくはＳＯ３Ｍ基、ＣＯ２Ｍ基、ＰＯ３Ｍ基により置換された、及びカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、置換アミン、アルケン、チオール、アルキン、アジド、アミド、イミド、硫酸塩、エポキシ、無水物、シラン、アクリレート、及びリン酸塩から選択される少なくとも一つの官能基によって任意にさらに置換された炭素数１－５のアルキル鎖であり、
ａは０ないし１０の整数であり、及び
ＭはＨ、もしくは好ましくはアンモニウム、ナトリウム、リチウム又はカリウムから選択されたカチオンである。
代表的な自己ドープ型導電性ポリマーはＳ１及びＳ２で表される。
Figure 0007209026000002
Ｓ１は２％水溶液として市販されるポリマーであり、Ｓ２も２％水溶液として市販されるポリマーである。
当該技術分野で周知のように、自己ドープ型導電性ポリマーを被着させる間に自己ドープ型導電性ポリマーはモノマーの重合によってｉｎ－ｓｉｔｕ（その場で）形成され得る。事前に準備された自己ドープ型導電性ポリマーを使用するのが好ましく、その場合該自己ドープ型導電性ポリマーは機能性添加材の存在下で形成されることが好ましい。事前形成された自己ドープ型導電性ポリマーは、電流漏洩が減少し、絶縁破壊電圧が高くなるので好ましい。
バルブメタルコンデンサの業界では導電性塗料層が一般的に利用される。導電性塗料はカソード層間の電気接続を提供する。導電性塗料はさらに層間で互換性がない場合に起こり得る隣接する層や他の層のダメージを抑制する。さらに、導電性塗料はコンデンサの物理的なもしくは電気的な性能を向上できる。バルブメタルコンデンサの場合、導電性塗料層が導電性ポリマー層の表面に被着されたカーボンインク層及びカーボンインク表面に被着されたメタル充填樹脂システムを含むのが一般的である。それらは業界では一般的に利用されるが、使用される唯一の方法でも材料でもなく、カソード層内部で導電性インターフェイスを提供する導電性コーティングであれば使用に適する。
コンデンサの製造では、カソード材料が存在する領域を限定するために分離材が一般的に使われている。これはカソード材料の存在を多孔質バルブメタル層と外部表面に限定することを含む。分離材によって囲まれる領域はカソード材料を含有して容量域を定義するバルブメタル構造の領域を形成するために一般的に利用される。これらの分離材はカソード領域もしくはアノード領域のいずれかを支持してそれらの領域をデバイスの任意の方向又は面に対して電気的に分離するのを支援するように選択されてもよい。
アノード導電層はコンデンサコアの領域、好ましくはコンデンサ素子のアノード部分に形成される層であり、コアと外部銅クラッド層との間を電気接続するのに適した電気的かつ物理的特性を提供する。これの一つの特徴は材料の選択とそれの該アノードと銅クラッド層との間の電気接続を形成するプロセスとの相互作用にある。本発明の一実施例はプリプレグ層及び銅クラッド層を硬化した後に存在し得る電気的なギャップを埋めるためにプラスチック上の銅メッキを行う。該硬化ステップの間にこれらの層は圧縮されて加熱されプリプレグの樹脂が流れ出てコンデンサ素子に接合し積層体を形成する。このステージの銅クラッド層とコンデンサ素子のアノード部分は電気接続されていない。この電気接続の一実施例はプラスチック上のメッキに関わる一般的な方法である。近年の回路基板製造プロセスでは、この電気接続は銅メッキのプロセスで終了する一連のケミカルデイッピングを使って実行される。アノードのバルブメタル材料はこれらのプロセスと整合するとは限らず、コンデンサの損傷や不完全な電気接続をもたらすこともある。より好ましい方法はＰＣＢメッキプロセスに整合するアノード導電層を設けることであり、理想的には銅が最も一般的な材料だがそれに限定されない。アノード導電層の使用を必要としない処理方法の存在が可能であるし、それが回路基板コア材のユーザあるいは製造業者に受け入れられることもあるので、アノード導電層の材料のグループやその存否について限定することが本発明の意図ではない。アノード導電層の使用は最終用途に最も合うように選択される不確定要素であるが、本発明では必要とされない。
アノード及びカソードそれぞれへの貫通領域とみなすこともできるアノード分離領域及びカソード分離領域は、コンデンサ素子のアノードもしくはカソード部分にアクセスするために貫通ビア又は同様のプロセスが用いられる場合に、アノードビアが望ましい場合はカソード部分を、カソードビアが望ましい場合はアノード部分を該貫通ビアが横切らないように形成される領域である。従来型の内蔵コンデンサのデザインはコンデンサのアノード層もしくはカソード層への接続のためにブラインドビアを使用した。ブラインドビアは貫通ビアよりも複雑であり、本発明の利点は、アノードとカソード間の電気的橋絡の悪影響をなくして、コンデンサの同じ領域で貫通ビザが機能できるようにすることで、複雑なブラインドビアを使用する必要性を軽減することである。この特徴は、多くの方法により実現され、その方法はプロセス中にカソードもしくはアノード材料が存在することや、デバイスを製造する任意のステージで材料が除去されることを防止するための分離材を形成することを含むが、それに限定されない。
顧客レベルのいくつかの応用例において、相互作用のないビアをコンデンサに貫通させることが望ましい場合がある。これらのビアは信号の伝達や他の電気的目的を果たすことができるが、回路基板コア材のコンデンサ部分と相互作用することは意図されていない。回路でコンデンサも必要とされる場合にこの特徴が必ず生じることを設計によって求めることができる。これを容易にするため、領域中にアノード又はカソード部分を存在させずにコンデンサ素子の一部が形成されてもよい。この貫通領域によってビアがコンデンサの電気的部分に交差することなくコンデンサを貫通することができる。これは電気接続されない非導電性材料がビアの予定される場所に存在するようにコンデンサ素子の一部を材料や処理を空白のままに残しておくことによって達成できるが、これに限定されない。アノードもしくはカソードのいずれの部分であってもその領域に残しながらコンデンサから電気的に分離させることが可能である。
簡単にするために、図面や説明及び事例には回路基板コア材はプリプレグ材料を使ってその非導電性部分を形成することが述べられている。この材料は共通性、コスト、整合性及びその他の要素から最も有利だが、プリプレグ材料の使用のみに範囲を限定するのが本発明の目的ではない。２つの銅クラッド層を電気的に分離するものであればどの材料もその目的を達成するために使用できる。プリプレグはこのクラッド層間の分離の目的を果たすのでメリットがあるが、さらにコンデンサ素子部分の接合や保護も行う。この目的は他の材料によっても達成され、その材料にはガラス、樹脂のみ、あるいは他の分離材を含むが、それらに限定されない。プリプレグを使って実施例で形成される回路基板コア材は任意の材料がコアに関連する任意の目的を果たせる複数の材料を使って形成することもできる。プリプレグという用語が用いられる場合は、これらの他の材料の種類及びプロセスが樹脂及び関連する材料及び添加剤の同様の成分又は組合せによって置換され得ることが想定される。プリプレグシステムは少なくとも一部は未硬化樹脂を含有することが当業者によって知られている。該樹脂は本発明に記載される積層ステップの一部として硬化される。本発明で使われる「硬化」の用語は材料又はそのプロセスの範囲を限定するものではない。追加される「硬化」のディスクリプタは、それに限定されないが、接着剤（新たな硬化を要しない）、ポッティング、熱硬化、タッキング（ｔａｃｋｉｎｇ）、圧入、他の素子からの支持、又はコンデンサ素子をプリプレグ層に固定する他のプロセスを含む。
クラッド層は導電層であり、好ましくは銅からなり、プリプレグ材料の両側を形成する。ＰＣＢ業界の回路基板コア材は銅材を硬化プリプレグ材料の両側に接合させる。一般的にこれらの銅層はプリプレグの硬化ステップ期間に圧縮されてプリプレグ材料の両側に融合される銅のフィルムとして製造されている。これにより両側に２つの分離された銅の層をなす薄いシート材が得られる。顧客はビアを開け、ビアにメッキを施し、不要な銅をエッチングにより除去してさらなる積層もしくは回路の最終用途のためにパッドとトレースを形成する。本発明のこれらのクラッド層はクラッド層としての一般的な機能を提供するとともに内部のプリプレグ層に存在するコンデンサ素子に組み込まれて働くように意図される。これらのクラッド層は銅の予備成形シートから形成されるのが一般的であるが、顧客が使用できる導電層を作る方法はどんな方法であっても本発明の一部であると考えられる。この層は他の材料であってもよいし、それに限定はされないが、プラスチックへのメッキ又はスパッタリングなどの異なる方法を用いてもよい。
本発明に記載のポケットは本発明を実施するための一つの実施例である。本発明の一つの目的はブラインドビアの使用を回避して内部の層に埋められたコンデンサ素子へアクセスすることであり、コンデンサ素子の終端とクラッド層とが略平面状である場合には、当業界では一般的に、クラッド層とコンデンサ素子終端と間のバリアの存在を取り除くことによりアクセスする。その場合、コンデンサへの電気接続を形成するためのビアは必要ではない。それによって全体の部品デザインが複雑になり厚くなることを回避する。望ましい結果を得るには他の方法もあるが、未硬化のプリプレグ層にポケットを形成することでビアと厚さの両方の削減を容易にするとともに、コンデンサ素子の内部層への接合を容易にする。
本発明はクラッド層とコンデンサ素子との間にプリプレグ又はビアを設ける必要を回避する。これらの層間の接続を容易にするため、クラッド接合層を用いることができる。この層はコンデンサ素子の電気的表面とクラッド層との間に形成される層である。その材料はコンデンサ素子又はクラッド層に直接塗布されてもよいし、もしくは積層中にこれら２つの層の間に追加される独立した材料であってもよい。このクラッド接合層は以下に限定されないが、メタル充填樹脂システム、はんだ、遷移液相はんだ、焼結金属パウダー、又は異方性導電膜、もしくはコンデンサ素子とクラッド層との間の電気接続を形成する任意の材料から選択される。
コンデンサ素子とクラッド層を接続する別の方法は電気接続層の使用である。この層はコンデンサ素子とクラッド層とともにプリプレグ層を硬化した後に形成される。理想的には、これはプリプレグ、クラッド層、及びコンデンサ素子の硬化と組み立ての後でコンデンサ素子とクラッド層の間に潜在する物理的もしくは電気的なギャップを埋めるメッキされた銅層である。これは好ましい方法ではあるが、プリプレグ及びコンデンサ素子のみを備えた回路基板コア材のアセンブリを形成し、電気接続するとともに銅メッキなどの同じ電気接続層からクラッド層を形成することを含む、本発明の範囲内で他の方法も考えられる。この電気接続層は好ましくは銅であり、より好ましくはメッキされたものだが、コンデンサ素子とクラッド層に適合すれば任意の導電性材料から選択され得る。この電気接続層を適用する方法は以下に限定されないが、メッキ、スパッタリング、化学蒸着法、フレーム溶射、アーク溶射、又は焼結を含む。
本発明に記載のようにコンデンサ素子への接続と表面導体への接続により積層体内部に内蔵コンデンサを提供する。その接続の意味がコンデンサ素子のカソード層の少なくとも一部がクラッド層の一部に接続され、コンデンサ素子のアノード層の少なくとも一部がクラッド層の少なくとも分離された一部に接続されることであることは当業者にとって周知である。好ましい実施例では、アノード及びカソード部分はプリプレグ材料の対向する両側の異なるクラッド層に接続される。しかし、本発明はさらにコンデンサ素子のカソード及びアノード部分が最終的なデバイスのデザインに応じて同じクラッド層に接続され得る構造も提供できる。この接続は任意の方法で実行されて物理的かつ電気的な接続が行われる。これは当業者にとっては機能しないコンデンサをもたらす結果になるが、そのプリプレグとクラッディングは後に顧客レベルで処理されるようにデザインされており、その処理は電気的に短絡するコンデンサのカソード及びアノード部分が分離されて機能的デバイスをもたらすことになる。
本発明においてコンデンサがデバイスの実例として使われ、より好ましくはバルブメタルコンデンサが使われている。本発明を実施するのにコンデンサが特に適しているが、説明全般を通してコンデンサの代わりに他の受動部品を使うことができる。同じ容量値で、ブラインドビア処理がなく、かつ一般的な処理技術にとって、より薄く全体が仕上がったコアが特に適している。さらに、複数の部品が電気接続されて機能を提供する場合や、複数の部品が電気的に独立している場合、複数部品であっても同様に利用できる。特に好ましい部品は、セラミックコンデンサ、バルブメタルコンデンサ、レジスタ、フイルムレジスタ、アクティブシリコンダイ、ダイオード、誘導性材料、磁気デバイス、又は本発明に記載の極薄コア構造により恩恵を得ることができる他の電子部品からなるグループから選択される。
本発明による製造は既存の技術を使うため製造設備や装置の大掛かりな変更や入れ替えを行うことなく本発明を実施することができる。
実施例１
代表的な構造では、代表的な電子部品としてコンデンサを含む回路基板コア材が準備される。該コンデンサは多孔質層を備えたアノードとその上の誘電体を含んでいる。分離材がアノードの一部に形成される。導電性ポリマー層が多孔質層の上に形成され、該導電性ポリマー層は分離材によって外接されている。カーボンインク層が導電性ポリマー層の上に形成される。銅層がカーボンインク層の上に形成される。銅層がアノード層の上に形成されることでコンデンサを完成させる。未硬化プリプレグの一部にホールが開けられる。ホールは上部及び下部の銅箔の一部にも開けられる。プリプレグ層及び銅箔はホールの位置を合わせて積層される。コンデンサに代表される電子部品はプリプレグ及び銅箔の位置合わせされたホール内に配置される。コンデンサ、プリプレグ、及び銅箔は圧縮されて積層されるので銅箔はプリプレグに圧接されて積層の熱がプリプレグ樹脂を銅箔に接合させ、該プリプレグ樹脂をコンデンサ素子の周囲に形成させる。導電層が露出したプリプレグ樹脂の一部に形成される。銅メッキがプリプレグ、銅箔、及びコンデンサ素子上に施され、該銅メッキがコンデンサ素子と銅箔の間の隙間を埋める。
実施例２
代表的な構造では、代表的な電子部品としてコンデンサを含む回路基板コア材が準備される。多孔質層を備えたアノードと該多孔質層の上の誘電体とを含むコンデンサが形成される。分離材が多孔質層の上に形成される。導電性ポリマー層が多孔質層の上に形成され、該導電性ポリマー層は分離材によって外接されている。カーボンインク層が導電性ポリマー層の上に形成される。銅層がカーボンインク層の上に形成される。銅層がアノード層の上に形成されることでコンデンサ素子を完成させる。
未硬化プリプレグの一部にホールが開けられる。コンデンサのアノード及びカソード表面に導電性ペースト層が形成される。該コンデンサはプリプレグのホール部分に挿入される。銅箔がプリプレグとコンデンサ素子の両面に施される。コンデンサ、プリプレグ、及び銅箔が積層され、銅箔はプリプレグに圧接されて積層の熱によりプリプレグ樹脂を銅箔に接合させ、該プリプレグ樹脂をコンデンサの周囲に形成させる。導電性ペーストによりコンデンサと銅箔の間に電気接合が形成される。
実施例３
代表的な構造では、代表的な電子部品としてセラミックコンデンサを含む回路基板コア材が準備される。セラミックコンデンサは誘電体と導電プレートの複数の層を形成しかつ誘電体と導電プレートの対向する端部に銅ガラス混合物を融着させて作成される。銅ガラス混合物はセラミックコンデンサ素子のターミナルを形成する。未硬化プリプレグの一部にホールが開けられる。ホールは上部銅箔及び下部銅箔の一部に開けられる。プリプレグ層及び銅箔はホールの位置が合うように積層される。セラミックコンデンサはプリプレグ及び銅箔のホール部分に挿入される。セラミックコンデンサ、プリプレグ、及び銅箔が積層され、銅箔はプリプレグに圧接されて積層の熱によりプリプレグ樹脂を銅箔に接合させ、該プリプレグ樹脂をセラミックコンデンサ素子の周囲に形成させる。導電層が露出したプリプレグ樹脂の一部に形成される。銅メッキがプリプレグ、銅箔、及びセラミックコンデンサ上に形成され、該銅メッキがセラミックコンデンサターミナルと銅箔の間を埋める。
実施例４
代表的な構造では、代表的な電子部品としてコンデンサを含む回路基板コア材が準備される。多孔質層と該多孔質層の上の誘電体とを備えたアノードが準備される。分離材がアノードの一部に形成される。導電性ポリマーが多孔質層の上に形成され、該導電性ポリマーは分離材によって外接される。カーボンインク層が導電性ポリマー層の上に形成される。銅層がカーボンインク層の上に形成される。カソード銅層の一部と同一平面になるようにアノード層の上に銅層が形成されてコンデンサ素子を形成する。未硬化プリプレグの一部にホールが開けられる。ホールは銅箔の一部にも開けられる。ホールの開けられていない銅箔層、ホールの開けられていないプリプレグ層、ホールの開けられたプリプレグ層、及びホールの開けられた銅箔層がホールの位置が合うように積層される。コンデンサがプリプレグ及び銅箔のホール内部に配置される。コンデンサ素子、プリプレグ、及び銅箔を含むアセンブリが積層され、銅箔はプリプレグに圧接されて積層の熱によりプリプレグ樹脂を銅箔に接合させ、該プリプレグ樹脂をコンデンサ素子の周囲に形成させる。導電層が露出したプリプレグ樹脂の一部に形成される。銅メッキがプリプレグ、銅箔、及びコンデンサ素子上に形成され、該銅メッキがコンデンサ素子と銅箔の間を埋める。
実施例５
代表的な構造では、代表的な電子部品としてコンデンサを含む回路基板コア材が準備される。その上に誘電体を備えた多孔質層を含むアノードが準備される。分離材がアノードの一部に形成される。導電性ポリマー層が多孔質層の上に形成され、該導電性ポリマー層は分離材によって外接されている。カーボンインク層が導電性ポリマー層の上に形成される。銅層がカーボンインク層の上に形成される。銅層はアノード層の上に形成されてコンデンサ素子を形成する。ホールが未硬化プリプレグの一部に開けられる。コンデンサ素子がプリプレグのホール部分に挿入される。コンデンサ素子とプリプレグが積層され、積層の熱によりプリプレグの樹脂をコンデンサ素子の周囲に形成させる。導電層が露出したプリプレグ樹脂の一部に形成される。銅メッキがプリプレグとコンデンサ素子に形成されて銅クラッド層を形成する。
本発明はそれらに限定されないが好ましい実施例を参照して説明されている。当業者はその他の実施例についても気が付くかもしれないが、それらはここに添付される特許請求範囲に記載される。

Claims (87)

  1. 積層体を含む回路基板コア材であって、
    前記積層体は：
    プリプレグ層と；
    ポケットを含む前記プリプレグ層の第一面上の第一クラッド層と；
    前記ポケット内の電子部品と；を含み、
    前記電子部品は第一外部終端と第二外部終端とを含み、前記第一外部終端は前記第一クラッド層に積層されるとともに電気接触され、前記第二外部終端は導体に積層されるとともに電気接触される、回路基板コア材。
  2. 前記プリプレグ層は硬化プリプレグ層である請求項１に記載の回路基板コア材。
  3. 前記外部終端とクラッド層は略平面状である請求項１に記載の回路基板コア材。
  4. 前記第一面に対向する第二面に第二クラッド層をさらに備える請求項１に記載の回路基板コア材。
  5. 前記電子部品はコンデンサ、レジスタ、シリコンダイ、ダイオード、誘導性材料、及び磁気デバイスからなるグループから選択される請求項１に記載の回路基板コア材。
  6. 前記コンデンサは箔コンデンサ、プレスパウダーコンデンサ、及びセラミックコンデンサから選択される請求項５に記載の回路基板コア材。
  7. 前記コンデンサは多孔質バルブメタル層を含む請求項５に記載の回路基板コア材。
  8. 前記コンデンサは前記多孔質バルブメタル層上に誘電体を含む請求項７に記載の回路基板コア材。
  9. 前記バルブメタルはアルミニューム、タンタル、ニオブ、及びＮｂＯからなるグループから選択される請求項７に記載の回路基板コア材。
  10. 前記多孔質バルブメタル層は箔である請求項７に記載の回路基板コア材。
  11. 前記コンデンサはメタライズカソード層を含む請求項５に記載の回路基板コア材。
  12. 前記第一外部終端は対向電極である請求項１に記載の回路基板コア材。
  13. 前記対向電極上の導電性塗料をさらに含む請求項１２に記載の回路基板コア材。
  14. 前記導電性塗料は炭素充填樹脂又はメタル充填樹脂の少なくとも一つを含む請求項１３に記載の回路基板コア材。
  15. 前記第一クラッド層は銅を含む請求項１に記載の回路基板コア材。
  16. カソード分離領域をさらに含む請求項１に記載の回路基板コア材。
  17. さらに前記カソード分離領域は分離材を含む請求項１６に記載の回路基板コア材。
  18. アノード分離領域をさらに含む請求項１に記載の回路基板コア材。
  19. さらに前記アノード分離領域は分離材を含む請求項１８に記載の回路基板コア材。
  20. ビア貫通部をさらに含む請求項１に記載の回路基板コア材。
  21. 導電ノードをさらに含む請求項１に記載の回路基板コア材。
  22. 前記導電ノードはアノード導電ノードである請求項２１に記載の回路基板コア材。
  23. 複数の電子部品を含む請求項１に記載の回路基板コア材。
  24. 少なくとも一つのクラッド接合層をさらに含む請求項１に記載の回路基板コア材。
  25. 隣接する前記外部終端とクラッド層との間の少なくとも一つの電気接続層をさらに含む請求項１に記載の回路基板コア材。
  26. 第一クラッド層から電子部品の反対側に積層されたプリプレグ層をさらに含む請求項１に記載の回路基板コア材。
  27. 前記第一クラッド層はエッチングされている請求項１に記載の回路基板コア材。
  28. 前記回路基板コア材は可撓性を有する請求項１に記載の回路基板コア材。
  29. 一次積層体を含む回路基板であって、
    前記一次積層体は：
    回路基板材に重ねられた回路基板コア材を含み、前記回路基板材が前記回路基板コア材に積層されて前記一次積層体を形成し、前記回路基板コア材は積層体を含み：
    前記積層体は：
    プリプレグ層と；
    ポケットを含む前記プリプレグ層の第一面上の第一クラッド層と；
    前記ポケット内の電子部品と；を含み、
    前記電子部品は第一外部終端と第二外部終端とを含み、前記第一外部終端は前記第一クラッド層に積層されるとともに電気接触され、前記第二外部終端は導体に電気接触される、回路基板。
  30. 前記プリプレグ層は硬化プリプレグ層である請求項２９に記載の回路基板。
  31. 前記外部終端とクラッド層は略平面状である請求項２９に記載の回路基板。
  32. 前記第一面に対向する前記プリプレグ層の第二面に第二クラッド層をさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  33. 少なくとも一つのビアをさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  34. 前記回路基板上の少なくとも一つの電子部品をさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  35. 前記電子部品はコンデンサ、レジスタ、シリコンダイ、ダイオード、誘導性材料、及び磁気デバイスからなるグループから選択される請求項２９に記載の回路基板。
  36. 前記コンデンサは箔コンデンサ、プレスパウダーコンデンサ、及びセラミックコンデンサから選択される請求項３５に記載の回路基板。
  37. 前記コンデンサは多孔質バルブメタル層を含む請求項３５に記載の回路基板。
  38. 前記コンデンサは前記多孔質バルブメタル層上の誘電体を含む請求項３７に記載の回路基板。
  39. 前記バルブメタルはアルミニューム、タンタル、ニオブ、及びＮｂＯからなるグループから選択される請求項３７に記載の回路基板。
  40. 前記多孔質バルブメタル層は箔である請求項３５に記載の回路基板。
  41. 前記コンデンサはメタライズカソード層を含む請求項３５に記載の回路基板。
  42. 前記第一外部終端は対向電極である請求項２９に記載の回路基板。
  43. 前記対向電極上の導電性塗料をさらに含む請求項４２に記載の回路基板。
  44. 前記導電性塗料は炭素充填樹脂又はメタル充填樹脂の少なくとも一つを含む請求項４３に記載の回路基板。
  45. 前記第一クラッド層は銅を含む請求項２９に記載の回路基板。
  46. カソード分離領域をさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  47. さらに前記カソード分離領域は分離材を含む請求項４６に記載の回路基板。
  48. アノード分離領域をさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  49. さらに前記アノード分離領域は分離材を含む請求項４８に記載の回路基板。
  50. ビア貫通領域をさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  51. 導電ノードをさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  52. 前記導電ノードはアノード導電ノードである請求項５１に記載の回路基板。
  53. 複数の電子部品を含む請求項２９に記載の回路基板。
  54. 少なくとも一つのクラッド接合層をさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  55. 隣接する前記外部終端とクラッド層との間の少なくとも一つの電気接続層をさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  56. 第一クラッド層から電子部品の反対側に積層されたプリプレグ層をさらに含む請求項２９に記載の回路基板。
  57. 前記第一クラッド層はエッチングされている請求項２９に記載の回路基板。
  58. 前記回路基板コア材は可撓性を有する請求項２９に記載の回路基板。
  59. プリプレグと前記プリプレグの一面に少なくとも一つのクラッド層を含む積層体を供給することと；
    前記プリプレグにポケットを形成することと；
    第一外部終端と第二外部終端とを含む電子部品を前記プリプレグに挿入することと；
    前記プリプレグを硬化させて前記電子部品を内蔵するプリプレグを形成することと；
    前記第一外部終端を前記第一クラッド層に積層することにより第一電気接続を形成することと；
    前記第二外部終端への第二電気接続を形成することと；
    によって回路基板コア材を作製する方法。
  60. 前記積層体は第二のクラッド層をさらに含み、前記第二の電気接続を形成することは前記第二の外部終端を前記第二のクラッド層に積層することを含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  61. 少なくとも一つのプリント基板を前記回路基板コア材にさらに積層する請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  62. 少なくとも一つのビアを前記プリント基板に形成することをさらに含む請求項６１に記載の回路基板を作製する方法。
  63. 前記回路基板上の少なくとも一つの電子部品をさらに含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  64. 前記電子部品はコンデンサ、レジスタ、シリコンダイ、ダイオード、誘導性材料、及び磁気デバイスからなるグループから選択される請求項６３に記載の回路基板を作製する方法。
  65. 前記コンデンサは箔コンデンサ、プレスパウダーコンデンサ、及びセラミックコンデンサから選択される請求項６４に記載の回路基板を作製する方法。
  66. 前記コンデンサは多孔質バルブメタル層を含む請求項６４に記載の回路基板を作製する方法。
  67. 前記コンデンサは前記多孔質バルブメタル層上の誘電体を含む請求項６６に記載の回路基板を作製する方法。
  68. 前記バルブメタルはアルミニューム、タンタル、ニオブ、及びＮｂＯからなるグループから選択される請求項６６に記載の回路基板を作製する方法。
  69. 前記多孔質バルブメタル層は箔である請求項６６に記載の回路基板を作製する方法。
  70. 前記コンデンサはコンデンサコアを含む請求項６６に記載の回路基板を作製する方法。
  71. 前記第一外部終端は対向電極である請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  72. 前記対向電極上の導電性塗料をさらに含む請求項７１に記載の回路基板を作製する方法。
  73. 前記導電性塗料は炭素充填樹脂又はメタル充填樹脂の少なくとも一つを含む請求項７２に記載の回路基板を作製する方法。
  74. 前記第一クラッド層は銅を含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  75. カソード分離領域をさらに含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  76. さらに前記カソード分離領域は分離材を含む請求項７５に記載の回路基板を作製する方法。
  77. アノード分離領域をさらに含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  78. さらに前記アノード分離領域は分離材を含む請求項７７に記載の回路基板を作製する方法。
  79. ビア貫通部をさらに含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  80. 導電ノードをさらに含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  81. 前記導電ノードはアノード導電ノードである請求項８０に記載の回路基板を作製する方法。
  82. 複数の電子部品を含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  83. 少なくとも一つのクラッド接合層を形成することをさらに含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  84. 隣接するクラッド層の間に少なくとも一つの電気接続層を形成することをさらに含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  85. 第一クラッド層から電子部品の反対側に積層されたプリプレグ層を形成することをさらに含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  86. 前記第一クラッド層をエッチングすることをさらに含む請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
  87. 前記回路基板コア材は可撓性を有する請求項５９に記載の回路基板を作製する方法。
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