TW202347378A - 電容器 - Google Patents

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髙橋章友
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日商村田製作所股份有限公司
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Abstract

電容器1，具備：電容器層10，包含隔著介電體層13於厚度方向對向之第一電極層（例如陽極板11）及第二電極層（例如陰極層12）；以及同軸型通孔導體30，於電容器層10之厚度方向上以將電容器層10貫通之方式設置。同軸型通孔導體30，包含與前述第一電極層電性連接之第一通孔導體31、及與前述第二電極層電性連接之第二通孔導體32。第一通孔導體31，與前述第一電極層之端面電性連接。第二通孔導體32，設置於第一通孔導體31之內側，第一通孔導體31與第二通孔導體32互相絕緣。

Description

電容器
本發明是關於電容器。
近年之半導體封裝，將複數個基板層積層而成之多層構造是主流。此外，為了進行向半導體晶片之信號或電源之供給，設置經由貫通電極之信號傳送線是一般方式。
在提供AI（Artificial Intelligence：人工智慧）、資料中心等用途使用之高性能之半導體裝置中，上述之信號傳送線進一步複雜化，或者伴隨高性能化而使供給電源容量增加。
其結果，由於經由貫通電極之高電力（高電流）供給成為必要，故貫通電極亦需要高電流容量，亦即，需要流過之電流量多。
此外，於將電子零件內置於基板內之情形，由於必須考慮用於將電子零件內置之區域，故用於設置貫通電極之區域會受到更多限制，使電流容量之確保更加困難。
於專利文獻1中，揭示有使用於半導體複合裝置之模組，該半導體複合裝置係將由包含半導體主動元件之電壓調節器調整後之直流電壓向負載進行供給。上述模組，具備：電容器層，包含至少一個形成電容器之電容器部；連接端子，使用於與上述電壓調節器及上述負載之至少一方之電性連接；以及通孔導體（through hole conductor），以於上述電容器層之厚度方向上將上述電容器部貫通之方式形成。上述電容器，經由上述通孔導體而與上述負載及上述電壓調節器之至少一方電性連接。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開2021/241325號
[所欲解決之問題]
於專利文獻1之圖21，揭示了平面配置有複數個電容器部之電容器層之一例。於專利文獻1之圖21中，於各自之電容器部，設置有與電容器部之陽極電性連接之第一通孔導體、及與電容器部之陰極電性連接之第二通孔導體。
如專利文獻1之圖17～圖20所示，在構成貫通電極之通孔導體之周圍，必須確保絕緣區域。
於上述之構成中，為了使貫通電極之電流容量增加，可考慮（1）增加貫通電極之數目，（2）增加貫通電極之體積（例如，使貫通電極之直徑增大）等方法。然而，若採用上述之方法，為了形成貫通電極所需之絕緣區域也會變大。
由於絕緣區域是不表現出電容器容量之區域，故若絕緣區域變大，則表現出電容器容量之區域就會變小。如上述，由於電流容量與電容器容量成為取捨關係，故難以同時滿足想要的電流容量與電容器容量。
本發明之目的在於，提供即使設置有構成貫通電極之通孔導體，亦可使不表現出電容器容量之區域變小之電容器。 [解決問題之手段]
本發明之電容器，具備： 電容器層，包含隔著介電體層於厚度方向對向之第一電極層及第二電極層；以及同軸型通孔導體，於前述電容器層之厚度方向上以將前述電容器層貫通之方式設置。前述同軸型通孔導體，包含與前述第一電極層電性連接之第一通孔導體、及與前述第二電極層電性連接之第二通孔導體。前述第一通孔導體，與前述第一電極層之端面電性連接。前述第二通孔導體，設置於前述第一通孔導體之內側，前述第一通孔導體與前述第二通孔導體互相絕緣。 [發明之效果]
根據本發明，可提供即使設置有構成貫通電極之通孔導體，亦可使不表現出電容器容量之區域變小之電容器。
以下，針對本發明之電容器進行說明。 然而，本發明並非限定於以下之構成者，可於不變更本發明之要旨之範圍中適當變更並適用。另外，將兩個以上於以下記載之本發明之各個較佳之構成組合而成者也仍然是本發明。
於以下顯示之圖式是示意圖，其尺寸、縱橫比之縮小比例等，有與實際之製品不同之情形。
圖1是示意性地顯示本發明之電容器之一例的剖面圖。
於圖1顯示之電容器1，具備：電容器層10、將電容器層10密封之密封層20，以及於電容器層10之厚度方向上以將電容器層10貫通之方式設置之同軸型通孔導體30。
電容器層10，包含隔著介電體層於厚度方向對向之第一電極層及第二電極層。
於圖1顯示之例中，第一電極層是陽極板11，第二電極層是陰極層12。藉此，電容器層10構成電解電容器。
陽極板11，例如具有由金屬構成之芯部11A，以及設置於芯部11A之至少一方之主面之多孔質部11B。於多孔質部11B之表面設置有介電體層13，於介電體層13之表面設置有陰極層12。
陰極層12，例如包含設置於介電體層13之表面之固體電解質層12A。陰極層12，較佳為進一步包含設置於固體電解質層12A之表面之導電體層12B。導電體層12B，例如包含設置於固體電解質層12A之表面之碳層12Ba、及設置於碳層12Ba之表面之銅層12Bb。
另外，電容器層10並不限於固體電解電容器等之電解電容器，例如，亦可構成使用了鈦酸鋇等之陶瓷電容器、或使用了氮化矽（SiN）、二氧化矽（SiO 2）、氟化氫（HF）等之薄膜電容器等之電容器。然而，從可形成更薄型且較大面積之電容器層10、及如電容器1之剛性及柔軟性般之機械特性之觀點來看，電容器層10較佳為構成以鋁等金屬為基材之電容器，更佳為構成以鋁等金屬為基材之電解電容器。
圖2是於圖1顯示之電容器之在P1面的俯視圖。
如圖1及圖2所示，同軸型通孔導體30，包含與第一電極層（於圖1中顯示之例中是陽極層11）電性連接之第一通孔導體31、及與第二電極層（於圖1中顯示之例中是陰極層12）電性連接之第二通孔導體32。
於同軸型通孔導體30中，第一通孔導體31，如圖1所示，例如於其側壁，與第一電極層（於圖1中顯示之例中是陽極板11）之端面電性連接。藉此，從第一通孔導體31至電容器層10之容量有效部之距離變近，故可設計頻率特性優良之電容器1。
於同軸型通孔導體30中，第二通孔導體32，設置於第一通孔導體31之內側，第一通孔導體31與第二通孔導體32互相絕緣。例如，第一通孔導體31與第二通孔導體32之間以絕緣材料22填充。
在第二通孔導體32被設置於第一通孔導體31之內側之前提下，雖然第二通孔導體32之軸與第一通孔導體31之軸即使不一致亦可，但如圖1及圖2所示，較佳為與第一通孔導體31之軸一致。在此所謂之「一致」，即使並非嚴密一致亦可。例如，從電容器層10之厚度方向觀看時，只要第一通孔導體31之軸與第二通孔導體32之軸之間的距離，是在相對於第二通孔導體32之直徑約3％以內之範圍即可。
第二通孔導體32之內側，亦可以含有樹脂之材料填充。亦即，於第二通孔導體32之內側，亦可設置有樹脂填充部24。
於第一通孔導體31之周圍，較佳為設置有絕緣層26。於圖1及圖2顯示之例中，絕緣層26，設置於第一通孔導體31與陰極層12之間。
於圖2中，比設置於第一通孔導體31之周圍的絕緣層26之外周緣靠內側之區域，相當於不表現出電容器容量之區域。
圖3是示意性地顯示第一通孔導體及第二通孔導體分離設置之、本發明之比較形態之電容器之一例的剖面圖。圖4是於圖3顯示之比較形態之電容器之在P1面的俯視圖。
於圖3顯示之電容器1a中，第一通孔導體31及第二通孔導體32分離設置。
第一通孔導體31，例如於其側壁，與第一電極層（於圖3顯示之例中是陽極板11）之端面電性連接。第二通孔導體32與電容器層10之間亦可以絕緣材料22填充。
於第一通孔導體31之內側，亦可設置有樹脂填充部24。同樣地，於第二通孔導體32之內側，亦可設置有樹脂填充部24。
如圖3及圖4所示，於第一通孔導體31之周圍，較佳為設置有絕緣層26。同樣地，於第二通孔導體32之周圍，較佳為設置有絕緣層26。於圖3及圖4顯示之例中，絕緣層26，設置於第一通孔導體31與陰極層12之間或第二通孔導體32與陰極層12之間。
於圖4中，比設置於第一通孔導體31之周圍的絕緣層26之外周緣靠內側之區域、及比設置於第二通孔導體32之周圍的絕緣層26之外周緣靠內側之區域之合計，相當於不表現出電容器容量之區域。
於圖2及圖4中，於第一通孔導體31及第二通孔導體32之電流容量（於圖2及圖4中之導體面積）相同之情形，於第一通孔導體31之內側設置第二通孔導體32，比起將第一通孔導體31及第二通孔導體32分離設置，能使不表現出電容器容量之區域較小。
圖5是示意性地顯示於圖4顯示之比較形態之構造中不表現出電容器容量之區域之面積之一例的俯視圖。
例如，於第一通孔導體31之直徑d 31是125μm、第一通孔導體31之寬度w 31是15μm（第一通孔導體31之面積：5184μm 2）、設置於第一通孔導體31之周圍的絕緣層26之直徑d 26是435μm、第二通孔導體32之直徑d 32是125μm、第二通孔導體32之寬度w 32是15μm（第二通孔導體32之面積：5184μm 2）、設置於第二通孔導體32之周圍的絕緣材料22之直徑d 22是255μm、設置於絕緣材料22之周圍的絕緣層26之直徑d 26是565μm之情形，不表現出電容器容量之區域之面積S計算為 S＝π（435／2） 2＋π（565／2） 2≒399336［μm 2］。
圖6是示意性地顯示於圖2顯示之構造中不表現出電容器容量之區域之面積之一例的俯視圖。
例如，於第二通孔導體32之直徑d 32是125μm、第二通孔導體32之寬度w 32是15μm（第二通孔導體32之面積：5184μm 2）、設置於第二通孔導體32之周圍的絕緣材料22之直徑d 22是255μm、第一通孔導體31之直徑d 31是270μm、第一通孔導體31之寬度w 31是7.5μm（第一通孔導體31之面積：6185μm 2）、設置於第一通孔導體31之周圍的絕緣層26之直徑d 26是580μm之情形，不表現出電容器容量之區域之面積S計算為 S＝π（580／2） 2≒264208［μm 2］。
比起圖5，在圖6中，可將一組第一通孔導體31及第二通孔導體32必要之不表現出電容器容量之區域之面積S減少約30％。
如上述，藉由於第一通孔導體31之內側設置第二通孔導體32，可使在不表現出電容器容量之區域內之同軸型通孔導體30之面積密度提高。藉此，可將電容器層10之容量有效部之面積擴大。或者，藉由進一步配置同軸型通孔導體30，可使電流容量增加。
如上述，第一通孔導體31之寬度w 31，亦可比第二通孔導體32之寬度w 32小。即使是此情形，由於第一通孔導體31設置於第二通孔導體32之外側，其直徑d 31比第二通孔導體32之直徑d 32大，故可使第一通孔導體31及第二通孔導體32之電流容量（於圖2中之導體面積）相等。
另外，所謂通孔導體之寬度，是指通孔導體之厚度，是相當於｛（通孔導體之外徑）－（通孔導體之內徑）｝／2 之尺寸。在此，通孔導體之外徑，相當於第一通孔導體31之直徑d 31或第二通孔導體32之直徑d 32。
於第一通孔導體31之內側設置有第二通孔導體32的同軸型通孔導體30，例如以後述之方式形成。
首先，對欲形成第一通孔導體31之部分，藉由進行鑽孔加工、雷射加工等，形成第一貫通孔。之後，將第一貫通孔之內壁面，例如，以銅、金或銀等低電阻之金屬來進行金屬化，藉此形成第一通孔導體31。在形成第一通孔導體31時，例如，將第一貫通孔之內壁面，以無電解鍍銅處理、電解鍍銅處理等來進行金屬化，藉此使加工變容易。
其次，於第一通孔導體31之內側填充絕緣材料22。對已填充之絕緣材料22，藉由進行鑽孔加工、雷射加工等，形成第二貫通孔。此時，藉由使第二貫通孔之孔徑比第一通孔導體31之孔徑小，而成為於第一通孔導體31與第二貫通孔之間存在絕緣材料22之狀態。其後，將第二貫通孔之內壁面，例如，以銅、金或銀等低電阻之金屬來進行金屬化，藉此形成第二通孔導體32。在形成第二通孔導體32時，例如，將第二貫通孔之內壁面，以無電解鍍銅處理、電解鍍銅處理等來進行金屬化，藉此使加工變容易。
然而，第一通孔導體31及第二通孔導體32，只要是將電容器層貫通之導體即可，其形成方法並不特別限定於鍍敷處理。例如，關於形成第二通孔導體32之方法，除了將第二貫通孔之內壁面進行金屬化之方法以外，亦可為如通路導體（via conductor）般，將金屬、金屬與樹脂之複合材料等填充於第二貫通孔等方法。
於圖1雖沒有顯示，但電容器1，亦可進一步具備同軸型通孔導體30以外之通孔導體。例如，電容器1，亦可進一步具備沒有電性連接於電容器層10之第一電極層及第二電極層之任一者的通孔導體。
如圖1所示，電容器1，較佳為進一步具備設置於密封層20之內部的內部配線層41及42。內部配線層41及42，較佳為沿著與電容器層10之厚度方向正交的主面方向設置。於圖1顯示之例中，內部配線層41及42，雖設置於電容器層10之兩方之主面側，但亦可僅設置於任某一方之主面側。
電容器1，較佳為進一步具備設置於密封層20之表面的外部配線層51及52。外部配線層51及52，較佳為沿著與電容器層10之厚度方向正交的主面方向設置。於圖1顯示之例中，外部配線層51及52，雖設置於電容器層10之兩方之主面側，但亦可僅設置於任某一方之主面側。
電容器1，較佳為進一步具備設置於密封層20之內部的通路導體61、62及63。通路導體61、62及63，較佳為沿著電容器層10之厚度方向設置。通路導體61之一端連接於內部配線層41，另一端連接於外部配線層51。通路導體62之一端連接於內部配線層42，另一端連接於外部配線層52。通路導體63之一端連接於電容器層10之第二電極層（於圖1顯示之例中是陰極層12），另一端連接於內部配線層42。
圖7是於圖1顯示之電容器之在P2面的俯視圖。圖8是於圖1顯示之電容器之在P3面的俯視圖。圖9是於圖1顯示之電容器之在P4面的俯視圖。圖10是於圖1顯示之電容器之在P5面的俯視圖。
於圖1、圖7、圖8、圖9及圖10顯示之例中，電容器層10之第一電極層（於圖1顯示之例中是陽極板11），經由第一通孔導體31、內部配線層41及通路導體61，與外部配線層51電性連接。如上述，較佳為經由第一通孔導體31及內部配線層41，將第一電極層電性引出於密封層20之表面。外部配線層51，可作為電容器層10之連接端子而發揮功能。
於圖1、圖7、圖8、圖9及圖10顯示之例中，第二通孔導體32，經由外部配線層52、通路導體62、內部配線層42及通路導體63，與電容器層10之第二電極層（於圖1顯示之例中是陰極層12）電性連接。如上述，第二通孔導體32，較佳為於電容器層10之厚度方向上，以將電容器層10及密封層20之雙方貫通之方式設置。外部配線層52，可作為電容器層10之連接端子而發揮功能。
於圖9顯示之例中，從電容器層10之厚度方向上觀看，第二通孔導體32、通路導體61及通路導體62雖排列於一直線上，但亦可非排列於一直線上。此外，通路導體61及通路導體62之個數並不特別限定，可分別存在各一個，或亦可存在複數個。
在電容器層10包含陽極板11及陰極層12之情形，陽極板11較佳為由所謂表現出閥作用之閥作用金屬構成。作為閥作用金屬，例如可舉出鋁、鉭、鈮、鈦、鋯等金屬單體，或包含至少一種上述金屬之合金等。在上述之中，鋁或鋁合金較較佳。
陽極板11之形狀，較佳為平板狀，更佳為箔狀。陽極板11，只要於芯部11A之至少一方之主面具有多孔質部11B即可，亦可於芯部11A之兩方之主面具有多孔質部11B。多孔質部11B，較佳為形成於芯部11A之表面的多孔質層，更佳為蝕刻層。
蝕刻處理前之陽極板11之厚度，較佳為60μm以上，200μm以下。於蝕刻處理後沒有被蝕刻之芯部11A之厚度，較佳為15μm以上，70μm以下。多孔質部11B之厚度雖配合被要求之耐電壓、靜電容量來設計，但較佳為將芯部11A之兩側之多孔質部11B合計在10μm以上，180μm以下。
多孔質部11B之孔徑，較佳為10nm以上，600nm以下。另外，所謂的多孔質部11B之孔徑，是指藉由水銀測孔儀測定之中位數直徑D50。多孔質部11B之孔徑，例如可藉由調整蝕刻中之各種條件來控制。
設置於多孔質部11B之表面的介電體層13，反映多孔質部11B之表面狀態而成為多孔質，具有微細之凹凸狀之表面形狀。介電體層13，較佳為由上述閥作用金屬之氧化皮膜構成。例如，在作為陽極板11而使用鋁箔之情形，藉由在含有己二酸銨等的水溶液中對鋁箔表面進行陽極氧化處理（又稱化成處理），可形成由氧化皮膜構成之介電體層13。
介電體層13之厚度雖配合被要求之耐電壓、靜電容量來設計，但較佳為10nm以上，100nm以下。
在陰極層12包含固體電解質層12A之情形，作為構成固體電解質層12A之材料，可舉出例如聚吡咯類、聚噻吩類、聚苯胺類等之導電性高分子等。其中，較佳為聚噻吩類，尤佳為被稱為PEDOT之聚（3,4-乙烯二氧噻吩）。此外，上述導電性高分子，亦可包含聚苯乙烯磺酸（PSS）等摻雜物。另外，固體電解質層12A，包含將介電體層13之細孔（凹部）填充之內層、及將介電體層13覆蓋之外層。
從多孔質部11B之表面算起之固體電解質層12A之厚度，較佳為2μm以上，20μm以下。
固體電解質層12A，例如，可藉由使用包含3,4-乙烯二氧噻吩等之單體的處理液，於介電體層13之表面形成聚（3,4-乙烯二氧噻吩）等之聚合膜之方法，或將聚（3,4-乙烯二氧噻吩）等之聚合物之分散液塗布於介電體層13之表面後使其乾燥之方法等來形成。
固體電解質層12A，可藉由將上述之處理液或分散液利用海綿轉印、絲網印刷、點膠機、噴墨印刷等塗布於介電體層13之表面，形成於既定之區域。
在陰極層12包含導電體層12B之情形，導電體層12B，包含導電性樹脂層及金屬層之中至少一層。導電體層12B，可以只有導電性樹脂層，亦可只有金屬層。導電體層12B，較佳為將固體電解質層12A之全面覆蓋。
作為導電性樹脂層，例如，可舉出包含從由銀填料、銅填料、鎳填料及碳填料構成之群選擇之至少一種導電性填料的導電性接著劑層等。
作為金屬層，例如，可舉出金屬鍍敷膜、金屬箔等。金屬層，較佳為由選自由鎳、銅、銀及以這些金屬為主成分的合金構成之群的至少一種金屬構成。另外，所謂「主成分」，是指重量比例最大之元素成分。
在導電體層12B包含碳層12Ba及銅層12Bb之情形，碳層12Ba，是為了使固體電解質層12A與銅層12Bb電性及機械性連接而設置。碳層12Ba，可藉由將碳糊利用海綿轉印、絲網印刷、點膠機、噴墨印刷等塗布於固體電解質層12A上，形成於既定之區域。另外，碳層12Ba，較佳為在乾燥前之具有黏性之狀態下，積層下一步驟之銅層12Bb。碳層12Ba之厚度，較佳為2μm以上，20μm以下。
在導電體層12B包含碳層12Ba及銅層12Bb之情形，銅層12Bb，可藉由將銅糊利用海綿轉印、絲網印刷、噴霧塗布、點膠機、噴墨印刷等印刷於碳層12Ba上而形成。銅層12Bb之厚度，較佳為2μm以上，20μm以下。
密封層20，由絕緣材料構成。密封層20，較佳為由絕緣性樹脂構成。作為構成密封層20之絕緣性樹脂，例如，可舉出環氧樹脂、酚醛樹脂等。另外，密封層20，較佳為包含填料。作為密封層20中所包含之填料，例如，可舉出二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、金屬粒子等無機填料。
於圖1顯示之例中，密封層20，雖設置於電容器層10之兩方之主面側，但亦可僅設置於任某一方之主面側。設置於電容器層10之一方之主面側的密封層20，可僅由一層構成，亦可由兩層以上構成。在密封層20由兩層以上構成之情形，構成各層之材料，可分別相同，亦可不同。
於電容器層10與密封層20之間，例如，亦可設置有應力緩和層、防濕膜等層。
應力緩和層，較佳為由絕緣性樹脂構成。作為構成應力緩和層之絕緣性樹脂，例如，可舉出環氧樹脂、酚醛樹脂、矽樹脂等。另外，應力緩和層，較佳為包含填料。作為應力緩和層中所包含之填料，例如，可舉出二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、金屬粒子等無機填料。構成應力緩和層之絕緣性樹脂，較佳為與構成密封層20之絕緣性樹脂不同。
由於會對密封層20要求與外部電極（例如，外部配線層51及52）之密著性等特性以作為外裝體，故難以單純與電容器層10配合線膨脹係數、或選擇任意之彈性率之樹脂。對此，藉由設置應力緩和層，可不喪失電容器層10及密封層20之各自之功能地進行熱應力設計之調整。
應力緩和層，較佳為透濕性比密封層20低。於此情形，除了應力之調整外，還可減低水分往電容器層10之浸入。應力緩和層之透濕性，可藉由構成應力緩和層之絕緣性樹脂之種類、應力緩和層中所包含之填料之量等來調整。
於第一通孔導體31與第二通孔導體32之間填充之絕緣材料22，較佳為由絕緣性樹脂構成。作為構成絕緣材料22之絕緣性樹脂，例如，可舉出環氧樹脂、酚醛樹脂等。另外，絕緣材料22，較佳為包含填料。作為絕緣材料22中所包含之填料，例如，可舉出二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、金屬粒子等無機填料。
絕緣材料22，亦可由與密封層20相同之材料構成。例如，如圖1所示，亦可於第一通孔導體31與第二通孔導體32之間填充有密封層20。
或者，絕緣材料22，亦可由與上述之應力緩和層相同之材料構成。例如，在電容器1具備應力緩和層之情形，亦可於第一通孔導體31與第二通孔導體32之間填充有應力緩和層。
絕緣材料22，熱膨脹率可比構成第一通孔導體31及第二通孔導體32之材料（例如銅）大，亦可較小，也可相同。
於在第二通孔導體32之內側設有樹脂填充部24之情形，構成樹脂填充部24之材料，熱膨脹率可比構成第二通孔導體32之材料（例如銅）大，亦可較小，也可相同。
於在構成同軸型通孔導體30之第一通孔導體31之周圍設置有絕緣層26之情形，絕緣層26，較佳為由絕緣性樹脂構成。作為構成絕緣層26之絕緣性樹脂，例如，可舉出聚苯碸樹脂、聚醚碸樹脂、氰酸酯樹脂、氟樹脂（四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物等）、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、環氧樹脂及其衍生物或前體等。
絕緣層26，亦可以與密封層20相同之樹脂構成。與密封層20不同，由於若於絕緣層26包含無機填料則會有對電容器層10之容量有效部產生不良影響之隱憂，故絕緣層26較佳由樹脂單獨之系構成。
絕緣層26，例如，可藉由將包含絕緣性樹脂之組成物等之遮蔽材利用海綿轉印、絲網印刷、點膠機、噴墨印刷等方法塗布於多孔質部11B之表面上而形成。
從多孔質部11B之表面算起之絕緣層26之厚度，較佳為20μm以下。從多孔質部11B之表面算起之絕緣層26之厚度，雖亦可為0μm，但較佳為2μm以上。
於圖1顯示之例中，藉由於在與第一通孔導體31電性連接之陽極板11之端面露出之多孔質部11B填充絕緣材料，於第一通孔導體31之周圍設置有絕緣層26。藉由於第一通孔導體31之一定周圍之多孔質部11B填充絕緣材料，可確保陽極板11與陰極層12之間的絕緣性，故可防止短路。另外，藉由抑制於為了形成內部配線層41及42等配線層之藥液處理時產生的陽極板11之端面之溶解，可防止藥液往電容器層10之浸入，故電容器1之可靠性提高。
絕緣層26，填充於多孔質部11B之內部，且亦可設置於填充部分之上之多孔質部11B之表面。亦即，絕緣層26之厚度亦可比多孔質部11B之厚度大。
於第一通孔導體31與陽極板11之端面之間亦可設置有陽極連接層。亦即，第一通孔導體31亦可經由陽極連接層而與陽極板11之端面電性連接。於在第一通孔導體31與陽極板11之端面之間設置有陽極連接層之情形，陽極連接層作為相對於陽極板11之障礙層而發揮功能。其結果，藉由抑制於為了形成內部配線層41及42等配線層之藥液處理時產生之陽極板11之溶解，可防止藥液往電容器層10之浸入，故電容器1之可靠性提高。
於在第一通孔導體31與陽極板11之端面之間設置有陽極連接層之情形，陽極連接層，例如，從陽極板11依序包含以鋅為主要材料之第一陽極連接層、和以鎳或銅為主要材料之第二陽極連接層。例如，藉由鋅酸鹽處理使鋅置換析出並於陽極板11之端面形成了第一陽極連接層後，藉由無電解鍍鎳處理或無電解鍍銅處理，於第一陽極連接層上形成第二陽極連接層。另外，亦有第一陽極連接層消失之情形，於此情形，陽極連接層，亦可僅包含第二陽極連接層。
另外，亦可於第一通孔導體31與陽極板11之端面之間沒有設置陽極連接層。在此情形，第一通孔導體31，與陽極板11之端面直接連接。
如圖2所示，第一通孔導體31，較佳為遍及全周與第一電極層（例如陽極板11）之端面電性連接。在此情形，由於藉由第一通孔導體31與第一電極層之接觸面積變大，降低與第一通孔導體31之連接電阻，故可使電容器1之等價串聯電阻（ESR）降低。進而，由於第一通孔導體31與第一電極層之密著性變高，故由熱應力所導致的在接觸面之剝離等不良狀況不易產生。
作為內部配線層41及42之構成材料，例如，可舉出銀、金、銅等低電阻之金屬。內部配線層41之構成材料，可與內部配線層42之構成材料相同，亦可不同。內部配線層41及42，例如，藉由鍍敷處理等方法形成。
為了使內部配線層41及42與其他構件之間的密著性，例如，內部配線層41與第一通孔導體31之間的密著性提高，作為內部配線層41及42之構成材料，亦可設置從由銀填料、銅填料、鎳填料及碳填料構成之群中選擇之至少一種導電性填料與樹脂之混合材料。
作為外部配線層51及52之構成材料，例如，可舉出銀、金、銅等低電阻之金屬。外部配線層51之構成材料，可與外部配線層52之構成材料相同，亦可不同。又，外部配線層51及52之構成材料，可與內部配線層41及42之構成材料相同，亦可不同。外部配線層51及52，例如，藉由鍍敷處理等方法形成。
為了使外部配線層51或52與其他構件之間的密著性，例如，外部配線層52與第二通孔導體32之間的密著性提高，作為外部配線層51及52之構成材料，亦可設置從由銀填料、銅填料、鎳填料及碳填料構成之群中選擇之至少一種導電性填料與樹脂之混合材料。
作為通路導體61、62及63之構成材料，例如，可舉出與內部配線層41及42之構成材料相同者。通路導體61、62及63，例如，藉由鍍敷處理、導電性糊之熱處理等方法形成。
圖11是示意性地顯示本發明之電容器之另一例的剖面圖。圖12是於圖11顯示之電容器之在P1面的俯視圖。
如圖11及圖12所示，從電容器層10之厚度方向觀看，電容器層10，亦可具有兩個以上之容量有效部AR1、及將容量有效部AR1進行區分之絕緣區分部AR2。
容量有效部AR1，是於電容器層10之厚度方向上第一電極層（於圖11及圖12顯示之例中是陽極板11）及第二電極層（於圖11及圖12顯示之例中是陰極層12）隔著介電體層13對向之區域。
在相鄰之容量有效部AR1之間，電容器層10分斷。在相鄰之容量有效部AR1之間，電容器層10只要物理上分斷即可。在該情形，在相鄰之容量有效部AR1之間，電容器層10可電性分斷，亦可電性連接。在電容器層10具有三個以上之容量有效部AR1之情形，相鄰之電容器層10彼此電性分斷之容量有效部AR1、與相鄰之電容器層10彼此電性連接之容量有效部AR1亦可混合地存在。
如圖11及圖12所示，於容量有效部AR1之內側，較佳為存在有至少一個同軸型通孔導體30。藉由於容量有效部AR1之內側配置通孔導體，與於容量有效部AR1之周邊配置通孔導體之情形相比，可擔保大容量且電源供給線之設計自由度。
較佳為兩個以上之容量有效部AR1之中，於至少一個容量有效部AR1之內側存在有至少一個同軸型通孔導體30，更佳為於各容量有效部AR1之內側存在有至少一個同軸型通孔導體30。存在於容量有效部AR1之內側的同軸型通孔導體30之數量，可分別相同，亦可一部分或全部不同。
絕緣區分部AR2，從電容器層10之厚度方向觀看，以將容量有效部AR1包圍之方式設置。
於圖11及圖12顯示之例中，從電容器層10之厚度方向觀看，以包圍陰極層12之方式設置有絕緣層28。另外，於電容器層10被分斷之部分填充有密封層20。在此情形，藉由絕緣層28及密封層20，形成絕緣區分部AR2。
在以包圍陰極層12之方式設置絕緣層28之情形，絕緣層28，較佳為由絕緣性樹脂構成。作為構成絕緣層28之絕緣性樹脂，例如，可舉出聚苯碸樹脂、聚醚碸樹脂、氰酸酯樹脂、氟樹脂（四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物等）、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、環氧樹脂及其衍生物或前體等。絕緣層28，可由與絕緣層26相同之絕緣性樹脂構成，亦可由不同之絕緣性樹脂構成。
絕緣層28，亦可以與密封層20相同之樹脂構成。與密封層20不同，由於若於絕緣層28包含無機填料則會有對電容器層10之容量有效部AR1產生不良影響之隱憂，故絕緣層28較佳由樹脂單獨之系構成。
容量有效部AR1之數量，只要是兩個以上就不特別限定。從電容器層10之厚度方向觀看，容量有效部AR1，可直線狀地配置，亦可平面狀地配置。此外，容量有效部AR1，可規則地配置，亦可不規則地配置。從電容器層10之厚度方向觀看時之容量有效部AR1之大小及平面形狀等，可分別相同，亦可一部分或全部不同。電容器層10，亦可具有從厚度方向觀看時之面積不同之兩種以上之容量有效部AR1。
電容器層10，亦可具有從厚度方向觀看時之平面形狀為非矩形之容量有效部AR1。於本說明書中，所謂「矩形」，是指正方形或長方形。因此，於電容器層10，亦可包含有例如平面形狀為矩形以外之四角形、三角形、五角形、六角形等多角形或包含曲線部之形狀、圓形、橢圓形等之容量有效部AR1。於該情形，於電容器層10，亦可包含有平面形狀不同之兩種以上之容量有效部AR1。此外，於電容器層10，除了平面形狀為非矩形之容量有效部AR1外，可包含平面形狀是矩形之容量有效部AR1，亦可不包含。
兩個以上之容量有效部AR1之中，全部的容量有效部AR1可以以絕緣區分部AR2包圍，亦可以存在有不以絕緣區分部AR2包圍之容量有效部AR1。於以絕緣區分部AR2包圍之容量有效部AR1中，可以是容量有效部AR1之全體以絕緣區分部AR2包圍，亦可以是容量有效部AR1之一部分以絕緣區分部AR2包圍。
圖13是示意性地顯示本發明之電容器之再另一例的剖面圖。圖14是示意性地顯示於圖13顯示之電容器之平面佈局的圖。圖13，相當於在圖14顯示之A-A線剖面圖。此外，於圖14中，粗虛線表示第一通孔導體31，粗實線表示第二通孔導體32，粗兩點鏈線表示第三通孔導體33，粗一點鏈線表示第四通孔導體34，粗點線表示通路導體62、63，細一點鏈線表示內部配線層41、42，細兩點鏈線表示外部配線層71、72，細虛線表示陰極層（第二電極層）12，細實線表示設置於陽極板（第一電極層）11之貫通孔，細點線表示具有一個同軸型通孔導體30之一個容量有效部（單元）之外形。
如於圖13及圖14顯示之電容器3般，於圖1顯示之電容器1進一步具有以外側密封層21密封之構造，亦可具有將外側密封層21分別貫通之第三通孔導體33及第四通孔導體34。第三通孔導體33，與電容器層10之第一電極層（陽極板11）電性連接，第四通孔導體34，與第二電極層（陰極層12）電性連接。
於形成第三通孔導體33及第四通孔導體34之部位，直徑比此等構件之直徑大之貫通孔形成於陽極板11，並以絕緣材料23填充。
上述之電性連接，可藉由將第三通孔導體33與內部配線層41及/或外部配線層51之側面連接，且，將第四通孔導體34與內部配線層42及/或外部配線層52之側面連接而實現。
外側密封層21，由絕緣材料構成。構成外側密封層21之絕緣材料，可與構成密封層20之絕緣材料相同，亦可不同。外側密封層21，較佳為由絕緣性樹脂構成。另外，外側密封層21，較佳為包含填料。
於圖13顯示之例中，外側密封層21，設置於密封層20之兩方之主面側，但亦可僅設置於任某一方之主面側。設置於密封層20之一方之主面側的外側密封層21，可僅由一層構成，亦可由兩層以上構成。於外側密封層21由兩層以上構成之情形，構成各層之材料，可以分別相同，亦可不同。
第三通孔導體33及第四通孔導體34之內側，亦可分別以含有樹脂之材料填充。亦即，於第三通孔導體33及第四通孔導體34之內側，亦可分別設置有樹脂填充部25。
電容器3，進一步具備設置於外側密封層21之表面的外部配線層71及72。外部配線層71，連接於第三通孔導體33，外部配線層72，連接於第四通孔導體34。
如圖14所示，同軸型通孔導體30、第三通孔導體33及第四通孔導體34，較佳為規則地配置為蜂巢狀。於該情形，較佳為於由蜂巢狀配置之同軸型通孔導體30、第三通孔導體33及第四通孔導體34之各自之中心三點形成的正三角形之中心配置有通路導體62及63。另外，較佳為以包含自第四通孔導體34之中心同距離地形成的三個通路導體62之方式，形成正三角形之內部配線層42。
圖15是顯示於圖14顯示之平面佈局中，通孔導體間之關係，以及各通孔導體與連接於第二電極層之通路導體之關係。
如圖15所示，在電容器3中，較佳為同軸型通孔導體30及第三通孔導體33之中心間之距離、第三通孔導體33及第四通孔導體34之中心間之距離、第四通孔導體34及同軸型通孔導體30之中心間之距離，互為相同（圖15中，粗實線箭頭彼此為相同長度）。此外，較佳為同軸型通孔導體30及各通路導體62、63之中心間之距離、第三通孔導體33及各通路導體62、63之中心間之距離、第四通孔導體34及各通路導體62、63之中心間之距離，互為相同（圖15中，細實線箭頭彼此為相同長度）。
圖16是說明於圖13顯示之電容器之製造方法的圖，是示意性地顯示以外側密封層密封前之階段之電容器的剖面圖。圖17是說明於圖13顯示之電容器之製造方法的另一圖，是示意性地顯示於外側密封層形成了貫通孔之階段之電容器的剖面圖。
電容器3，例如，以如以下之方式形成。
首先，如圖16所示，與於圖1顯示之電容器1同樣地，準備形成外側密封層21之前之階段的電容器3a。其中，在電容器3a中，形成第一通孔導體31用之第一貫通孔，並且形成第三通孔導體33用之第三貫通孔及第四通孔導體34用之第四貫通孔。然後，將第三貫通孔及第四貫通孔以絕緣材料23填充，之後，與於圖1顯示之電容器1同樣地，將第一通孔導體31、內部配線層41、42、第二通孔導體32、及外部配線層51及52依照此順序形成。
接著，如圖17所示，將電容器3a以外側密封層21密封。電容器3a，亦可埋入於半導體封裝之基板內。然後，針對欲形成第三通孔導體33及第四通孔導體34之部分，藉由進行鑽孔加工、雷射加工等，來分別形成貫通孔。
然後，藉由將貫通孔之內壁面以例如銅、金或銀等低電阻之金屬來進行金屬化，如圖13所示，分別形成第三通孔導體33及第四通孔導體34。在形成第三通孔導體33及第四通孔導體34時，例如，將貫通孔之內壁面，以無電解鍍銅處理、電解鍍銅處理等來進行金屬化，藉此使加工變容易。
本發明之電容器，可作為複合電子零件之構成材料而適當地使用。如上述之複合電子零件，例如，具備本發明之電容器、設置於上述電容器之密封層之外側且電性連接於上述電容器之第一電極層及第二電極層之各者之外部電極（例如，外部配線層）、以及連接於上述外部電極之電子零件。
於複合電子零件中，作為與外部電極連接之電子零件，可以是被動元件，亦可以是主動元件。可以是被動元件及主動元件之雙方連接於外部電極，亦可以是被動元件及主動元件之任某一方連接於外部電極。此外，亦可以是被動元件及主動元件之複合體連接於外部電極。
作為被動元件，例如，可舉出電感器等。作為主動元件，可舉出記憶體、GPU（Graphical Processing Unit：圖形處理單元）、CPU（Central Processing Unit：中央處理單元）、MPU（Micro Processing Unit：微處理單元）、PMIC（Power Management IC：多通道電源管理晶片）等。
本發明之電容器，作為全體具有薄片狀之形狀。因此，於複合電子零件中，可將電容器以如構裝基板那樣處理，於電容器上構裝電子零件。另外，藉由使於電容器構裝之電子零件之形狀為薄片狀，亦可通過將各電子零件於厚度方向貫通之通孔導體，將電容器與電子零件於厚度方向連接。其結果，可將主動元件及被動元件以一批之模組之方式構成。
例如，可於包含半導體主動元件之電壓調節器、與被供給經轉換之直流電壓之負載之間電性連接本發明之電容器，形成切換調節器（switching regulator）。
於複合電子零件中，亦可於進一步佈局有複數個本發明之電容器的電容器矩陣板之任某一方之面形成電路層後，連接於被動元件或主動元件。
此外，亦可於預先設置於基板的空腔部配置本發明之電容器，在以樹脂埋入後，於該樹脂上形成電路層。於該基板之其他空腔部，亦可搭載有其他電子零件（被動元件或主動元件）。
或者，亦可將本發明之電容器構裝於晶圓或玻璃等平滑之載體上，在形成由樹脂構成之外層部後，先形成電路層，再連接於被動元件或主動元件。
於本說明書，揭示以下之內容。
＜1＞ 一種電容器，具備： 電容器層，包含隔著介電體層於厚度方向對向之第一電極層及第二電極層；以及 同軸型通孔導體，於前述電容器層之厚度方向上以將前述電容器層貫通之方式設置； 前述同軸型通孔導體，包含與前述第一電極層電性連接之第一通孔導體、及與前述第二電極層電性連接之第二通孔導體； 前述第一通孔導體，與前述第一電極層之端面電性連接； 前述第二通孔導體，設置於前述第一通孔導體之內側； 前述第一通孔導體與前述第二通孔導體互相絕緣。
＜2＞ 如＜1＞之電容器，其進一步具備將前述電容器層密封之密封層。
＜3＞ 如＜2＞之電容器，其進一步具備設置於前述密封層之內部的內部配線層， 經由前述第一通孔導體及前述內部配線層，前述第一電極層於前述密封層之表面電性引出。
＜4＞ 如＜2＞或＜3＞之電容器，其中， 前述第二通孔導體，於前述電容器層之厚度方向上，以將前述電容器層及前述密封層雙方貫通之方式設置。
＜5＞ 如＜1＞～＜4＞中任一項之電容器，其進一步具備設置於前述第一通孔導體之周圍的絕緣層。
＜6＞ 如＜1＞～＜5＞中任一項之電容器，其中， 前述第一電極層是陽極板，且具有由金屬構成之芯部、及設置於前述芯部之至少一方之主面的多孔質部； 前述介電體層，設置於前述多孔質部之表面； 前述第二電極層是設置於前述介電體層之表面的陰極層。
＜7＞ 如＜6＞之電容器，其中， 前述陰極層，包含設置於前述介電體層之表面的固體電解質層。
＜8＞ 如＜1＞～＜7＞中任一項之電容器，其中， 從前述電容器層之厚度方向觀看，前述電容器層具有兩個以上之容量有效部、及將前述容量有效部進行區分之絕緣區分部。
＜9＞ 如＜8＞之電容器，其中， 於前述容量有效部之內側，存在有至少一個前述同軸型通孔導體。
＜10＞ 如＜1＞～＜9＞中任一項之電容器，其中， 前述第一通孔導體之寬度，比前述第二通孔導體之寬度小。
1、1a、2、3、3a:電容器 10:電容器層 11:陽極板（第一電極層） 11A:芯部 11B:多孔質部 12:陰極層（第二電極層） 12A:固體電解質層 12B:導電體層 12Ba:碳層 12Bb:銅層 13:介電體層 20:密封層 21:外側密封層 22、23:絕緣材料 24、25:樹脂填充部 26、28:絕緣層 30:同軸型通孔導體 31:第一通孔導體 32:第二通孔導體 33:第三通孔導體 34:第四通孔導體 41、42:內部配線層 51、52、71、72:外部配線層 61、62、63:通路導體 AR1:容量有效部 AR2:絕緣區分部 d 22:絕緣材料之直徑 d 26:絕緣層之直徑 d 31:第一通孔導體之直徑 d 32:第二通孔導體之直徑 w 31:第一通孔導體之寬度 w 32:第二通孔導體之寬度 P1、P2、P3、P4、P5:面
[圖1]圖1是示意性地顯示本發明之電容器之一例的剖面圖。 [圖2]圖2是於圖1顯示之電容器之在P1面的俯視圖。 [圖3]圖3是示意性地顯示第一通孔導體及第二通孔導體分離設置之、本發明之比較形態之電容器之一例的剖面圖。 [圖4]圖4是於圖3顯示之比較形態之電容器之在P1面的俯視圖。 [圖5]圖5是示意性地顯示於圖4顯示之比較形態之構造中不表現出電容器容量之區域之面積之一例的俯視圖。 [圖6]圖6是示意性地顯示於圖2顯示之構造中不表現出電容器容量之區域之面積之一例的俯視圖。 [圖7]圖7是於圖1顯示之電容器之在P2面的俯視圖。 [圖8]圖8是於圖1顯示之電容器之在P3面的俯視圖。 [圖9]圖9是於圖1顯示之電容器之在P4面的俯視圖。 [圖10]圖10是於圖1顯示之電容器之在P5面的俯視圖。 [圖11]圖11是示意性地顯示本發明之電容器之另一例的剖面圖。 [圖12]圖12是於圖11顯示之電容器之在P1面的俯視圖。 [圖13]圖13是示意性地顯示本發明之電容器之再另一例的剖面圖。 [圖14]圖14是示意性地顯示於圖13顯示之電容器之平面佈局的圖。 [圖15]圖15是顯示於圖14顯示之平面佈局中，通孔導體間之關係，以及各通孔導體與連接於第二電極層之通路導體之關係。 [圖16]圖16是說明於圖13顯示之電容器之製造方法的圖，是示意性地顯示以外側密封層密封前之階段之電容器的剖面圖。 [圖17]圖17是說明於圖13顯示之電容器之製造方法的另一圖，是示意性地顯示於外側密封層形成了貫通孔之階段之電容器的剖面圖。
1:電容器
10:電容器層
11:陽極板(第一電極層)
11A:芯部
11B:多孔質部
12:陰極層(第二電極層)
12A:固體電解質層
12B:導電體層
12Ba:碳層
12Bb:銅層
13:介電體層
20:密封層
22:絕緣材料
24:樹脂填充部
26:絕緣層
30:同軸型通孔導體
31:第一通孔導體
32:第二通孔導體
41、42:內部配線層
51、52:外部配線層
61、62、63:通路導體
P1、P2、P3、P4、P5:面

Claims (10)

  1. 一種電容器，具備： 電容器層，包含隔著介電體層於厚度方向對向之第一電極層及第二電極層；以及 同軸型通孔導體，於前述電容器層之厚度方向上以將前述電容器層貫通之方式設置； 前述同軸型通孔導體，包含與前述第一電極層電性連接之第一通孔導體、及與前述第二電極層電性連接之第二通孔導體； 前述第一通孔導體，與前述第一電極層之端面電性連接； 前述第二通孔導體，設置於前述第一通孔導體之內側； 前述第一通孔導體與前述第二通孔導體互相絕緣。
  2. 如請求項1之電容器，其進一步具備將前述電容器層密封之密封層。
  3. 如請求項2之電容器，其進一步具備設置於前述密封層之內部的內部配線層， 經由前述第一通孔導體及前述內部配線層，前述第一電極層於前述密封層之表面電性引出。
  4. 如請求項2或3之電容器，其中， 前述第二通孔導體，於前述電容器層之厚度方向上，以將前述電容器層及前述密封層雙方貫通之方式設置。
  5. 如請求項1至3中任一項之電容器，其進一步具備設置於前述第一通孔導體之周圍的絕緣層。
  6. 如請求項1至3中任一項之電容器，其中， 前述第一電極層是陽極板，且具有由金屬構成之芯部、及設置於前述芯部之至少一方之主面的多孔質部； 前述介電體層，設置於前述多孔質部之表面； 前述第二電極層是設置於前述介電體層之表面的陰極層。
  7. 如請求項6之電容器，其中， 前述陰極層，包含設置於前述介電體層之表面的固體電解質層。
  8. 如請求項1至3中任一項之電容器，其中， 從前述電容器層之厚度方向觀看，前述電容器層具有兩個以上之容量有效部、及將前述容量有效部進行區分之絕緣區分部。
  9. 如請求項8之電容器，其中， 於前述容量有效部之內側，存在有至少一個前述同軸型通孔導體。
  10. 如請求項1至3中任一項之電容器，其中， 前述第一通孔導體之寬度，比前述第二通孔導體之寬度小。
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