WO2021039053A1 - コンデンサ、接続構造及びコンデンサの製造方法 - Google Patents

コンデンサ、接続構造及びコンデンサの製造方法 Download PDF

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WO2021039053A1
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capacitor
conductive
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aluminum
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PCT/JP2020/024179
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中村　和敬
康平 島田
剛史 古川
慎士 大谷
章友 ▲高▼橋
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株式会社村田製作所
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    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10015—Non-printed capacitor

Definitions

  • the present invention relates to a capacitor, a connection structure, and a method for manufacturing a capacitor.
  • Patent Document 1 an aluminum metal layer is electrically connected to a through-hole copper plating layer without an oxide film on the surface of aluminum, and a low resistance connection between the aluminum metal layer which is an anode of a solid electrolytic capacitor and a through hole is provided.
  • a substrate with a built-in solid electrolytic capacitor for the purpose of obtaining it is disclosed.
  • Patent Document 1 a first plating layer and a second plating layer are formed in the through hole, and as the first plating layer, metal plating using an alkaline plating solution on the surface of the anode on the inner wall surface of the through hole.
  • a layer is formed, and as a second plating layer, a metal plating layer is formed on the entire inner wall surface of the through hole including the surface of the resin insulating layer on the inner wall surface of the through hole and the surface of the first plating layer.
  • a substrate with a built-in solid electrolytic capacitor is disclosed.
  • Patent Document 2 describes a voltage control device (hereinafter, hereinafter, active element) including a package substrate in which a part or all of a passive element (passive element) such as an inductor or a capacitor is embedded, and an active element (active element) such as a switching element.
  • a semiconductor device having a "voltage regulator") is disclosed.
  • a voltage regulator and a load for supplying a power supply voltage are mounted on a package substrate.
  • the DC voltage adjusted by the voltage adjusting unit is smoothed by a passive element in the package substrate and supplied to the load.
  • Patent Document 3 describes a capacitor element group composed of a plurality of capacitor elements, and one or two or more anode terminals connected to and drawn out from each of one or two or more anode lead wires of the capacitor element of this capacitor element group. , One or two or more cathode terminals connected to and drawn out from the cathode layer of the capacitor element, and an exterior resin layer covering the capacitor element, and the anode terminal and the cathode terminal are configured as external terminals.
  • a solid electrolytic capacitor array characterized by this is disclosed.
  • an alkaline plating solution is used as the first plating layer, and the plating layer is formed while removing the oxide film on the surface layer of aluminum forming the anode.
  • a treatment such as a zincate treatment is required.
  • a strong alkaline aqueous solution such as a sodium hydroxide aqueous solution is used to convert the aluminum oxide into a hydroxide and remove it.
  • a Zn film is formed on the surface from which the oxide film has been removed, and Zn is replaced in a strong acid environment to form a Cu plating layer.
  • a strong alkali or strong acid is used in the process of such processing, but if the strong alkali or strong acid remains in the porous part in the capacitor, the life of the capacitor will be shortened and the substrate on which the capacitor is provided will be deteriorated. ..
  • a semiconductor device having a voltage regulator as described in Patent Document 2 is applied to an electronic device such as a mobile phone or a smartphone, for example.
  • electronic devices have been made smaller and thinner, and along with this, miniaturization of semiconductor devices themselves has been desired.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and the connection reliability of the electrode connected to the anode portion of the capacitor is high, and the life of the capacitor is not shortened and the substrate on which the capacitor is provided is less likely to be deteriorated. It is an object of the present invention to provide a capacitor having a structure.
  • the capacitor according to one aspect of the present invention is a capacitor provided inside a laminated substrate having a conductive pattern on its surface, and the capacitor is a surface of a first conductive metal member and the first conductive metal member. It is provided with an anode portion including a porous portion existing in the above, a cathode portion, and a dielectric layer existing between the anode portion and the cathode portion, and the anode portion comprises the first conductive metal member. It is drawn out to the surface side of the laminated substrate by a connecting electrode having an alloy layer containing a constituent metal and a conductive layer provided on the alloy layer, and the connecting electrode is formed on the surface of the laminated substrate. It is characterized in that it is connected to the above-mentioned conductive pattern.
  • connection structure is characterized in that aluminum and a metal other than aluminum are connected via an alloy layer containing aluminum.
  • the method for manufacturing a capacitor according to one aspect of the present invention is a method for manufacturing a capacitor according to one aspect of the present invention, in which a metal containing a metal different from the first conductive metal member on the surface of the first conductive metal member is contained. A layer is provided, and the metal layer is irradiated with a laser to form an alloy layer containing the metal constituting the first conductive metal member and the metal contained in the metal layer, and the conductive layer is provided on the alloy layer. As a result, a connection electrode is formed, and the connection electrode is pulled out to the surface side of the laminated substrate.
  • the present invention it is possible to provide a capacitor having a structure in which the connection reliability of the electrode connected to the anode portion of the capacitor is high and the life of the capacitor is not shortened and the substrate on which the capacitor is provided is not deteriorated. ..
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a capacitor-embedded substrate including the capacitor of the present invention.
  • 2A, 2B, 2C and 2D are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing a substrate with a built-in capacitor.
  • 3A, 3B, and 3C are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing a substrate with a built-in capacitor.
  • 4A, 4B, 4C and 4D are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing a substrate with a built-in capacitor.
  • 5A, 5B, 5C and 5D are process diagrams schematically showing an example of another form of forming an alloy layer.
  • the capacitor of the present invention will be described.
  • the present invention is not limited to the following configurations, and can be appropriately modified and applied without changing the gist of the present invention.
  • a combination of two or more individual desirable configurations of the present invention described below is also the present invention.
  • each of the embodiments shown below is an example, and partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments is possible.
  • the capacitor according to the embodiment of the present invention is a capacitor provided inside a laminated substrate having a conductive pattern on its surface.
  • the laminated substrate containing the capacitor of the present invention is referred to as a capacitor built-in substrate.
  • the capacitor-embedded substrate includes a laminated substrate having a conductive pattern on its surface and a capacitor provided inside the laminated substrate.
  • the substrate with a built-in capacitor will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a capacitor-embedded substrate including the capacitor of the present invention.
  • the capacitor-embedded substrate 1 shown in FIG. 1 includes a capacitor 20 inside the laminated substrate 10.
  • a conductive pattern 11 is provided on the surface of the laminated substrate 10
  • a connection electrode 30 is provided on the anode side
  • a through hole 40 is provided on the cathode side inside the laminated substrate 10.
  • the connection electrode 30 is electrically connected to the anode portion 3 of the capacitor 20, and the connection electrode 30 is further connected to the conductive pattern 11 and drawn out to the surface of the capacitor built-in substrate 1.
  • the through hole 40 is electrically connected to the cathode portion 7 of the capacitor 20, and the through hole 40 is further connected to the conductive pattern 11 and drawn out to the surface of the capacitor built-in substrate 1.
  • the laminated substrate 10 includes a first resin insulating layer 51, a second resin insulating layer 52, and a surface resin insulating layer 53.
  • the capacitor of the present invention is provided inside the laminated substrate. Therefore, the wiring length of the entire power supply circuit can be shortened by electrically connecting at least one of the voltage regulator and the load to the conductive pattern formed on the surface of the laminated substrate. Therefore, in the capacitor of the present invention, it is preferable that at least one of the load and the voltage regulator is electrically connected to the conductive pattern formed on the surface of the laminated substrate. In the capacitor of the present invention, when at least one of the load and the voltage regulator is electrically connected to the conductive pattern formed on the surface of the laminated substrate, it exhibits an excellent function as a part of the power supply network (PDN).
  • PDN power supply network
  • the capacitor 20 has a first conductive metal member 3a and an anode portion 3 having a porous portion 3b existing on the surface of the first conductive metal member 3a.
  • a dielectric layer (not shown) is formed on the surface of the porous portion 3b.
  • the portion shown as the porous portion 3b in FIG. 1 is actually the porous portion 3b and its surface. This is a portion where the dielectric layer and the solid electrolyte layer 7a of the cathode portion are present.
  • the cathode portion 7 faces the anode portion 3 via a dielectric layer, and a capacitance is generated between the cathode portion 7 and the anode portion 3.
  • the cathode portion 7 is formed by laminating a solid electrolyte layer 7a formed on the dielectric layer, a conductive layer 7b formed on the solid electrolyte layer, and a cathode extraction layer 7c formed on the conductive layer. It can be said that the capacitor of the present embodiment in which the solid electrolyte layer is provided as a part of the cathode portion is a solid electrolytic capacitor. Further, in the capacitor 20, the anode portion 3 and the cathode portion 7 are provided in a vertically symmetrical structure centered on the first conductive metal member 3a.
  • the first conductive metal member a metal capable of functioning as a valve acting metal can be used.
  • the valve acting metal for example, it is preferable to use at least one metal selected from the group consisting of Al, Ti, Zr, Si, Hf, Y, Mo, W, Ta, Nb and V. Further, it may be an alloy composed of these metals. Among these, aluminum (Al) or an aluminum alloy is preferable.
  • the capacitor using aluminum as the first conductive metal member is an aluminum solid electrolytic capacitor.
  • the shape of the first conductive metal member is not particularly limited, but it is preferably flat, more preferably foil. Further, the porous portion is preferably an etching layer etched with hydrochloric acid or the like. The thickness of the porous part is designed according to the withstand voltage and capacitance required for the capacitor. When the first conductive metal member is made of aluminum, the porous portion is preferably an etching layer in which aluminum is etched.
  • the anode portion of the capacitor is pulled out to the surface side of the laminated substrate by a connection electrode having an alloy layer containing a metal constituting the first conductive metal member and a conductive layer provided on the alloy layer.
  • a connection electrode having an alloy layer containing a metal constituting the first conductive metal member and a conductive layer provided on the alloy layer. The details of the configuration for pulling out the anode portion will be described later.
  • the dielectric layer is preferably made of an oxide film of the valve acting metal.
  • an oxide film that becomes a dielectric layer by anodization in an aqueous solution containing boric acid, phosphoric acid, adipic acid, or a sodium salt or ammonium salt thereof. Can be formed.
  • the dielectric layer is formed along the surface of the porous portion to form pores (recesses).
  • the thickness of the dielectric layer is designed according to the withstand voltage and capacitance required for the capacitor.
  • Examples of the material constituting the solid electrolyte layer include conductive polymers having pyrroles, thiophenes, anilines and the like as skeletons.
  • Examples of the conductive polymer having thiophenes as a skeleton include PEDOT [poly (3,4-ethylenedioxythiophene)], and PEDOT: PSS complexed with polystyrene sulfonic acid (PSS) as a dopant. It may be.
  • the thickness of the solid electrolyte layer is preferably 2 ⁇ m or more, and preferably 20 ⁇ m or less.
  • the conductive layer is provided to electrically and mechanically connect the solid electrolyte layer and the cathode extraction layer.
  • it is preferably a carbon layer, a graphene layer or a silver layer formed by applying a conductive paste such as carbon paste, graphene paste or silver paste.
  • a conductive paste such as carbon paste, graphene paste or silver paste.
  • it may be a composite layer in which a silver layer is provided on the carbon layer or the graphene layer, or a mixed layer in which the carbon paste or the graphene paste and the silver paste are mixed.
  • the cathode extraction layer can be formed of a metal leaf or a printed electrode layer.
  • a metal foil it is preferably composed of at least one metal selected from the group consisting of Al, Cu, Ag and alloys containing these metals as main components.
  • the resistance value of the metal foil can be reduced and the ESR can be reduced.
  • a metal foil having a surface coated with carbon or titanium by a film forming method such as sputtering or vapor deposition may be used as the metal foil. It is more preferable to use carbon-coated Al foil.
  • the cathode extraction layer can be formed in a predetermined region by forming the electrode paste on the conductive layer by sponge transfer, screen printing, spray coating, dispenser, inkjet printing, or the like.
  • the electrode paste an electrode paste containing Ag, Cu, or Ni as a main component is preferable.
  • the cathode extraction layer 7c is connected to the through hole 40.
  • the through hole 40 is connected to the conductive pattern 11 on the surface of the laminated substrate 10, and the cathode portion 7 is electrically drawn out to the surface of the laminated substrate 10.
  • the details of the configuration in which the anode portion of the capacitor is pulled out to the surface side of the laminated substrate by the connection electrode will be described below.
  • the anode portion is provided on the alloy layer 31 and the alloy layer 31 containing the metal constituting the first conductive metal member 3a, with the first conductive metal member 3a extending to the outside of the capacitor portion (right side in FIG. 1). It is pulled out to the surface side of the laminated substrate 10 by the connection electrode 30 having the plating layer 32 as the conductive layer. Then, the drawn connection electrode 30 is connected to the conductive pattern 11 formed on the surface of the laminated substrate 10.
  • the alloy layer contains a metal constituting the first conductive metal member. Copper or nickel is preferable as the metal forming the alloy with the first conductive metal member.
  • the alloy layer is preferably an alloy of aluminum as the first conductive metal member and copper or nickel. Since aluminum usually has a natural oxide film on its surface, a plating layer cannot be provided on aluminum, but a plating layer can be provided on an alloy layer by using the surface of aluminum as an alloy layer. Further, by forming the surface of aluminum as an alloy layer, it is possible to prevent the formation of a natural oxide film on the surface of aluminum. Therefore, by providing the plating layer on the surface of aluminum, the anode portion of the capacitor using aluminum as the first conductive metal member can be pulled out to the outside by using the plating layer.
  • the thickness of the alloy layer is preferably 50 nm or more and 3 ⁇ m or less.
  • the thickness of the alloy layer is sufficient as long as the bondability with the conductive layer can be ensured.
  • AlCu 2 is formed. This alloy has a low specific resistance of 10-6 ⁇ and is preferable for ensuring bondability with the conductive layer.
  • the conductive layer is electrically connected to the alloy layer and becomes a layer that pulls out the anode portion in the thickness direction.
  • the conductive layer is preferably a plating layer provided on the alloy layer. Further, when the conductive layer is a plating layer, it is preferable that irregularities are formed on the surface of the alloy layer and the plating layer penetrates into the irregularities of the alloy layer.
  • the surface roughness of the alloy layer is preferably 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less in surface roughness (Ra). With such a structure, the connection strength between the alloy layer and the plating layer is improved by the anchor effect, so that the connection reliability between the anode portion and the connection electrode can be improved.
  • the alloy layer is formed by laser processing the surface of aluminum provided with a porous portion and a natural oxide film on the surface to form a metal layer containing a metal to form an alloy layer.
  • the oxide film on the surface layer of aluminum can be removed to form an alloy layer composed of aluminum, which is the first conductive metal member, and another metal. Since it is not necessary to use a strong acid or a strong alkali in this process, the strong alkali or the strong acid does not remain in the porous portion in the capacitor. Therefore, it is possible to obtain a capacitor having a structure that does not easily reduce the life of the capacitor or deteriorate the substrate on which the capacitor is provided.
  • connection electrode is preferably formed so as to sandwich the anode portion from above and below in the thickness direction of the laminated substrate.
  • the connection electrode can disperse the force in the thickness direction applied to the anode portion, and the connection strength between the anode portion and the connection electrode can be improved.
  • FIG. 1 shows a form in which the first conductive metal member 3a, which is the anode portion of the capacitor 20, is sandwiched between the connection electrodes 30 at the top and bottom in the thickness direction.
  • FIG. 1 shows a first resin insulating layer 51, a second resin insulating layer 52, and a surface layer resin insulating layer 53.
  • the first resin insulating layer 51 is a resin insulating layer provided adjacent to the connection electrode 30 and impregnated with the altered porous portion 3b'existing on the surface of the first conductive metal member 3a.
  • the altered porous portion 3b' is a porous portion that has been altered by laser processing the original porous portion 3b. In the altered porous portion 3b', the porous portion is altered by laser processing, and the insulating resin is easily impregnated.
  • the second resin insulating layer 52 is provided on the first resin insulating layer 51, and is formed at the same height as the solid electrolyte layer 7a and the conductive layer 7b of the cathode portion.
  • the surface resin insulating layer 53 is a resin insulating layer that is the outermost layer of the capacitor-embedded substrate 1.
  • each resin insulating layer for example, it is preferable to use an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a silicone resin, a polyamide resin, a liquid crystal polymer or the like.
  • FIG. 2A, 2B, 2C and 2D are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing a substrate with a built-in capacitor.
  • a valve acting metal foil 100 such as an aluminum foil having a porous portion 3b such as an etching layer on its surface is prepared, and the surface of the porous portion is anodized to form a dielectric layer. ..
  • the portion corresponding to the inner core portion of the porous portion 3b becomes the first conductive metal member 3a.
  • a hole is drilled by laser processing at a position where a through hole is formed on the cathode side to form a cathode side opening 140.
  • laser irradiation is performed at the position where the connection electrode on the anode side is formed to melt and remove a part of the porous portion, or to change the quality.
  • the portion irradiated with the laser is shown as the altered porous portion 3b'.
  • the porous portion is altered by laser irradiation, and the insulating resin is easily impregnated. Specifically, the porosity of the porous portion is reduced by laser irradiation, and the insulating resin easily permeates.
  • a metal layer 131 is provided on a part of the altered porous portion 3b'on the surface of the first conductive metal member 3a.
  • the metal layer contains a metal different from that of the first conductive metal member.
  • the metal layer preferably contains copper or nickel. Examples of the method of providing the metal layer include a method of applying a metal paste containing copper or nickel as a metal to a required portion, or a method of forming a film such as sputtering.
  • the pore diameter existing in the porous portion is widened, so that copper and nickel can easily enter the porous portion, and the metal layer and the first conductive metal member The contact resistance between them tends to decrease.
  • a metal paste containing copper or nickel it is preferable to use a metal paste using metal particles having an average particle size of 10 ⁇ m or less. The smaller the particle size of the metal particles, the easier it is to sinter, the lower the melting temperature, and the more efficiently diffusion into aluminum and the formation of mixed crystals are performed.
  • the coating thickness of the metal paste is preferably 3 ⁇ m or less. If the coating thickness of the metal paste is too thick, heat may not be easily transferred to the first conductive metal member in the subsequent process of forming the alloy layer by laser irradiation, and the alloy layer may not be formed well.
  • an insulating resin is applied to the inside of the cathode side opening 140, the surface of the altered porous portion 3b', and the surface of the metal layer 131, excluding the portion to be a capacitor, and cured.
  • the first resin insulating layer 51 is formed.
  • FIG. 3A, 3B, and 3C are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing a substrate with a built-in capacitor. Subsequently, a cathode portion is formed at a portion to be a capacitor. As shown in FIG. 3A, a solid electrolyte layer 7a and a conductive layer 7b are formed at a portion where the porous portion 3b having a dielectric layer on the surface is exposed and the first resin insulating layer 51 is not formed. FIG. 3A shows a state in which the pores of the porous portion 3b are filled with the solid electrolyte layer 7a by changing the hatching indicating the porous portion 3b. Further, a solid electrolyte layer 7a and a conductive layer 7b further provided on the porous portion 3b are shown.
  • a treatment liquid containing a monomer such as 3,4-ethylenedioxythiophene is used to form a polymer film such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) on the surface of the dielectric layer. It is formed by a method, a method of applying a dispersion of a polymer such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) to the surface of the dielectric layer, and drying. It is preferable to form the solid electrolyte layer for the inner layer that fills the pores of the porous portion, and then form the solid electrolyte layer for the outer layer that covers the entire dielectric layer.
  • the solid electrolyte layer can be formed in a predetermined region by applying the above-mentioned treatment liquid or dispersion liquid onto the dielectric layer by sponge transfer, screen printing, spray coating, dispenser, inkjet printing or the like.
  • the conductive layer can be provided by forming a conductive paste such as carbon paste on the solid electrolyte layer by sponge transfer, screen printing, spray coating, dispenser, inkjet printing, or the like.
  • the second resin insulating layer 52 is provided on the solid electrolyte layer 7a and the conductive layer 7b on the first resin insulating layer 51.
  • the portion forming the cathode portion below the conductive layer 7b is protected by the resin insulating layer.
  • the cathode extraction layer 7c is provided at a predetermined position.
  • One end of the cathode extraction layer 7c is connected to the conductive layer 7b, and the other end reaches the top of the second resin insulating layer 52 on the first resin insulating layer 51 filled in the cathode side opening 140.
  • the cathode extraction layer is a metal foil
  • the cathode extraction layer can be formed by attaching the metal foil to the conductive layer.
  • a conductive adhesive may be interposed between the metal foil and the conductive layer.
  • the cathode extraction layer is a printed electrode layer
  • the cathode extraction layer can be formed in a predetermined region by forming the electrode paste on the conductive layer by sponge transfer, screen printing, spray coating, dispenser, inkjet printing, or the like. It can.
  • the electrode paste an electrode paste containing Ag, Cu, or Ni as a main component is preferable.
  • FIG. 4A, 4B, 4C and 4D are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing a substrate with a built-in capacitor.
  • the second resin insulating layer 52 and the first resin insulating layer 51 are opened, and the cathode side opening 141 for providing a through hole on the cathode side.
  • the opening treatment can be performed by laser processing.
  • the position of the opening treatment is a position where the end portion of the cathode extraction layer 7c is exposed to the cathode side opening 141.
  • the second resin insulating layer 52 and the first resin insulating layer 51 are irradiated with laser, and a part of the second resin insulating layer 52 and the first resin insulating layer 51 is removed to remove the metal.
  • the layer 131 is exposed. Further, by irradiating the metal layer 131 with a laser, an alloy layer 31 containing the metal constituting the first conductive metal member 3a and the metal contained in the metal layer 131 is formed.
  • the removal of the second resin insulating layer 52 and the first resin insulating layer 51 and the formation of the alloy layer 31 by laser irradiation may be continuously performed by one laser irradiation. Further, the metal layer 131 may be exposed by irradiating a laser for removing the second resin insulating layer 52 and the first resin insulating layer 51, and then another laser irradiation may be performed to form an alloy layer. Good.
  • the formation of the alloy layer by laser irradiation is performed by reacting the metal constituting the first conductive metal member with the metal contained in the metal layer by the heat generated by the laser irradiation.
  • the first conductive metal member is aluminum and the metal contained in the metal layer is copper or nickel
  • the sintering of copper or nickel proceeds by heat, and as the sintering progresses, the inside of the aluminum It is done by spreading.
  • mixed crystals with aluminum due to melting are formed to form an alloy layer.
  • An alloy layer in which copper or nickel is sintered on the surface of aluminum or mixed crystals are prevented from oxidizing the surface of aluminum, and a conductive layer can be easily provided on the alloy layer in a later process. It is formed.
  • the alloy layer is formed by laser irradiation, it is preferable to irradiate the laser so that the surface of the alloy layer becomes rough, and it is preferable to form irregularities on the surface of the alloy layer by laser irradiation.
  • irregularities on the surface of the alloy layer when the plating layer is formed on the surface of the alloy layer, the plating layer penetrates inside the irregularities of the alloy layer, and the connection strength between the alloy layer and the plating layer is due to the anchor effect. Therefore, the connection reliability between the anode portion and the connection electrode can be improved.
  • Examples of the laser used for forming the alloy layer include a fiber laser, a YAG laser, and a CO 2 laser.
  • the conditions for laser irradiation are preferably an output of 15 W or more and 50 W or less, and an irradiation time of 0.01 ms or more and 1 ms or less.
  • the laser irradiation range is preferably 0.5 mm 2 or more and 2 mm 2 or less.
  • a plating process is performed to form a through hole 40 in the cathode side opening 141, and a plating layer as a conductive layer 32 is formed on the alloy layer 31.
  • the plating treatment can be performed by electroless plating, and electroless plating and electrolytic plating can be combined.
  • the plating layer is preferably a copper plating layer.
  • the through hole 40 is formed so as to be connected to the cathode extraction layer 7c. As a result, the cathode portion of the capacitor is pulled out to the through hole 40.
  • connection electrode 30 By forming the plating layer as the conductive layer 32 on the alloy layer 31, the connection electrode 30 having the alloy layer 31 and the conductive layer 32 is formed. As a result, the anode portion of the capacitor is pulled out to the connection electrode 30.
  • the conductive layer may be a conductive layer other than the plating layer, or may be a conductive layer formed by filling with a conductive paste.
  • the surface layer resin insulating layer 53 is formed on the outermost layer, and further, as shown in FIG. 4D, the conductive pattern 11 is formed on the surface layer resin insulating layer 53.
  • the surface resin insulating layer 53 can be formed by attaching an insulating resin film or applying an insulating resin.
  • a part of the conductive pattern 11 is connected to the through hole 40, and the other part is connected to the connection electrode 30.
  • the conductive pattern can be formed on the surface resin insulating layer by a known pattern forming method. By the steps up to this point, the laminated substrate 10 having a conductive pattern on the surface can be obtained.
  • a capacitor 20 is provided inside the laminated substrate 10.
  • the capacitor according to the embodiment of the present invention can be manufactured in the capacitor built-in substrate.
  • the anode portion can be pulled out to the surface side of the laminated substrate without performing a zincate treatment. Since no strong alkali or strong acid is used in the above process, it is possible to manufacture a capacitor having a structure that does not easily reduce the life of the capacitor or deteriorate the substrate on which the capacitor is provided. Further, when a plating layer as a conductive layer is provided on the alloy layer, the porous portion in the capacitor is protected by the first resin insulating layer and the second resin insulating layer, so that the plating solution is applied to the porous portion. Invasion is also prevented.
  • the alloy layer may be formed by a method different from the method for manufacturing the capacitor according to the embodiment of the present invention shown in the above step. Other forms of forming the alloy layer will be described.
  • 5A, 5B, 5C and 5D are process diagrams schematically showing an example of another form of forming an alloy layer.
  • the first resin insulating layer 51 and the second insulating layer 52 are provided on the altered porous portion 3b'in which the connection electrode is to be formed.
  • the first resin insulating layer 51 and the second insulating layer 52 are drilled by laser irradiation to expose the altered porous portion 3b'.
  • FIG. 5A the first resin insulating layer 51 and the second insulating layer 52 are drilled by laser irradiation to expose the altered porous portion 3b'.
  • a metal layer 131 is provided on the exposed altered porous portion 3b'. Then, as shown in FIG. 5D, the metal layer 131 is irradiated with a laser to form an alloy layer 31 containing the metal constituting the first conductive metal member 3a and the metal contained in the metal layer 131.
  • the alloy layer can also be formed by such a method.
  • the alloy layer is made of aluminum and a metal other than aluminum, and is conductive made of aluminum and a metal other than aluminum.
  • the structure is such that the layers are connected via an alloy layer.
  • the connection structure according to the embodiment of the present invention is a connection structure formed by connecting aluminum and a metal other than aluminum via an alloy layer containing aluminum.
  • the capacitor according to the embodiment of the present invention includes the connection structure according to the embodiment of the present invention.
  • the alloy layer is an alloy layer containing aluminum.
  • the alloy layer is preferably an aluminum-copper alloy, an aluminum-nickel alloy, or an aluminum-zinc alloy.
  • As other metals connected to aluminum via an alloy layer copper, nickel, silver and the like are preferable.
  • the metal forming the alloy layer with aluminum and other metals connected to aluminum via the alloy layer may be the same or different.
  • Specific examples of the connection structure include the following examples. Aluminum-Aluminum and Copper Alloy-Copper Aluminum-Aluminum and Nickel Alloy-Copper Aluminum-Aluminum and Copper Alloy-Nickel Aluminum-Aluminum and Nickel Alloy-Nickel Aluminum-Aluminum and Zinc Alloy-Copper
  • connection structure of the present invention is not limited to a part of a capacitor as long as it is used by connecting aluminum and another metal.
  • a ground connection to aluminum for a heat sink a ground connection of an aluminum sash (adding an electric curtain to the aluminum sash-used for changing the color of a window glass, etc.) and the like can be mentioned.
  • the connection structure is a part of a heat sink
  • the connection structure according to the embodiment of the present invention can be used as a structure for connecting a large number of metals to an aluminum heat sink.
  • a metal layer containing a metal for forming an alloy layer with aluminum is provided on the aluminum surface, and the metal layer is irradiated with a laser to obtain the metal contained in the aluminum and the metal layer.
  • Examples thereof include a method of forming a containing alloy layer and connecting a metal other than aluminum to the alloy layer.
  • Examples of the method of connecting a metal other than aluminum on the alloy layer include electroless plating, electrolytic plating, sputtering, vapor deposition, thermal spraying, application of conductive paste, adhesion with a conductive adhesive, and the like. It is not particularly limited.

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Abstract

本発明のコンデンサ（２０）は、表面に導電パターン（１１）を有する積層基板（１０）の内部に設けられたコンデンサ（２０）であって、上記コンデンサ（２０）は、第１導電性金属部材（３ａ）と、上記第１導電性金属部材（３ａ）の表面に存在する多孔質部（３ｂ）とを含む陽極部（３）と、陰極部（７）と、上記陽極部（３）と上記陰極部（７）の間に存在する誘電体層を備えており、上記陽極部（３）は、上記第１導電性金属部材（３ａ）を構成する金属を含む合金層（３１）と上記合金層（３１）の上に設けられた導電層（３２）とを有する接続電極（３０）により上記積層基板（１０）の表面側に引き出されており、上記接続電極（３０）は、上記積層基板（１０）の表面に形成された上記導電パターン（１１）と接続されている。

Description

コンデンサ、接続構造及びコンデンサの製造方法
　本発明は、コンデンサ、接続構造及びコンデンサの製造方法に関する。
　従来、固体電解コンデンサを配置したコンデンサ内蔵基板が知られている。
　特許文献１には、アルミニウムの表面の酸化皮膜を介することなくアルミニウム金属層をスルーホール銅めっき層に電気的に接続し、固体電解コンデンサの陽極であるアルミニウム金属層とスルーホールの低抵抗接続を得ることを目的とした固体電解コンデンサ内蔵基板が開示されている。
　特許文献１には、スルーホール内に第１のめっき層と第２のめっき層とが形成され、第１のめっき層として、スルーホール内壁面における陽極の表面にアルカリ性めっき液を用いた金属めっき層が形成され、第２のめっき層としてスルーホール内壁面における樹脂絶縁層の表面および第１のめっき層の表面を含むスルーホール内壁面全体に金属めっき層が形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ内蔵基板が開示されている。
　特許文献２は、インダクタあるいはコンデンサのような受動素子（パッシブ素子）の一部または全部が埋め込まれたパッケージ基板、および、スイッチング素子のような能動素子（アクティブ素子）を含む電圧制御装置（以下、「ボルテージレギュレータ」とも称する。）を有する半導体装置を開示する。特許文献２に記載の半導体装置においては、ボルテージレギュレータ、および、電源電圧を供給すべき負荷が、パッケージ基板上に実装されている。電圧調整部で調整された直流電圧は、パッケージ基板内の受動素子で平滑化されて負荷に供給される。
　特許文献３は、複数のコンデンサ素子からなるコンデンサ素子群と、このコンデンサ素子群の上記コンデンサ素子の１または２以上の陽極導出線のそれぞれに接続されて引き出された１または２以上の陽極端子と、上記コンデンサ素子の陰極層に接続されて引き出された１または２以上の陰極端子と、上記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂層と、を備え、上記陽極端子および上記陰極端子を外部端子として構成したことを特徴とする固体電解コンデンサアレイを開示する。
特開２００８－１３０７２２号公報 米国特許出願公開第２０１１／００５０３３４号明細書 特開２００４－２８１７５０号公報
　特許文献１においては、第１のめっき層としてアルカリ性めっき液を用いて、陽極を形成するアルミニウムの表層の酸化膜を除去しつつめっき層を形成している。
　アルミニウムの表層の酸化膜を除去してめっき層を形成するためには、ジンケート処理等の処理が必要となる。ジンケート処理においては、アルミニウムの酸化物を水酸化物に変えて除去するために水酸化ナトリウム水溶液等の強アルカリ水溶液での処理を行う。また、酸化膜を除去した面に対してＺｎ被膜を形成し、強酸環境下でＺｎを置換してＣｕめっき層を形成する。
　このような処理の過程で、強アルカリや強酸を使用するが、強アルカリや強酸がコンデンサ内の多孔質部等に残留した場合、コンデンサの寿命低下や、コンデンサが設けられた基板の劣化に繋がる。
　特許文献２に記載されているようなボルテージレギュレータを有する半導体装置は、例えば、携帯電話またはスマートフォンなどの電子機器に適用される。近年、電子機器の小型化および薄型化が進められており、それに伴って半導体装置自体の小型化が望まれている。
　しかしながら、特許文献２に記載の半導体装置において、ボルテージレギュレータと負荷との間の接続距離が長くなると、配線によるロスが大きくなる。
　特に、特許文献３に記載されているような方法を用いて複数のコンデンサをアレイ状にする場合、ボルテージレギュレータおよび負荷と各コンデンサとの間の接続距離を短くすることが困難となる。
　本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、コンデンサの陽極部に接続された電極の接続信頼性が高く、コンデンサの寿命低下や、コンデンサが設けられた基板の劣化を生じにくい構造を備えるコンデンサを提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係るコンデンサは、表面に導電パターンを有する積層基板の内部に設けられたコンデンサであって、上記コンデンサは、第１導電性金属部材と、上記第１導電性金属部材の表面に存在する多孔質部とを含む陽極部と、陰極部と、上記陽極部と上記陰極部の間に存在する誘電体層を備えており、上記陽極部は、上記第１導電性金属部材を構成する金属を含む合金層と上記合金層の上に設けられた導電層とを有する接続電極により上記積層基板の表面側に引き出されており、上記接続電極は、上記積層基板の表面に形成された上記導電パターンと接続されていることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る接続構造は、アルミニウムと、アルミニウム以外の他の金属とを、アルミニウムを含む合金層を介して接続してなることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るコンデンサの製造方法は、本発明の一態様に係るコンデンサの製造方法であって、第１導電性金属部材の表面に上記第１導電性金属部材と異なる金属を含む金属層を設け、上記金属層にレーザー照射することにより上記第１導電性金属部材を構成する金属と上記金属層に含まれる金属を含む合金層を形成し、上記合金層の上に導電層を設けることにより接続電極を形成し、上記接続電極を積層基板の表面側に引き出すことを特徴とする。
　本発明によれば、コンデンサの陽極部に接続された電極の接続信頼性が高く、コンデンサの寿命低下や、コンデンサが設けられた基板の劣化を生じにくい構造を備える、コンデンサを提供することができる。
図１は、本発明のコンデンサを含むコンデンサ内蔵基板の構成の一例を模式的に示す断面図である。 図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、コンデンサ内蔵基板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。 図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、コンデンサ内蔵基板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。 図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、コンデンサ内蔵基板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。 図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄは合金層を形成する他の形態の一例を模式的に示す工程図である。
　以下、本発明のコンデンサについて説明する。
　しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
　以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。
　本発明の一実施の形態に係るコンデンサは、表面に導電パターンを有する積層基板の内部に設けられたコンデンサである。
　本明細書では、本発明のコンデンサを含む積層基板をコンデンサ内蔵基板と称する。
　コンデンサ内蔵基板は、表面に導電パターンを有する積層基板と、積層基板の内部に設けられたコンデンサとを含む。
　以下、コンデンサ内蔵基板について図面を用いて説明する。
　図１は、本発明のコンデンサを含むコンデンサ内蔵基板の構成の一例を模式的に示す断面図である。
　図１に示すコンデンサ内蔵基板１は、積層基板１０の内部にコンデンサ２０を含む。
　積層基板１０の表面には導電パターン１１が設けられており、積層基板１０の内部には陽極側に接続電極３０が設けられ、陰極側にスルーホール４０が設けられている。
　接続電極３０はコンデンサ２０の陽極部３と電気的に接続されており、接続電極３０はさらに導電パターン１１と接続されてコンデンサ内蔵基板１の表面に引き出されている。
　スルーホール４０はコンデンサ２０の陰極部７と電気的に接続されており、スルーホール４０はさらに導電パターン１１と接続されてコンデンサ内蔵基板１の表面に引き出されている。
　また、積層基板１０は、これらの部分以外に第１樹脂絶縁層５１、第２樹脂絶縁層５２及び表層樹脂絶縁層５３を備えている。
　図１に示すように、本発明のコンデンサは積層基板の内部に設けられている。従って、積層基板の表面に形成された導電パターンにボルテージレギュレータおよび負荷の少なくとも一方を電気的に接続することにより、電源回路全体の配線長を短くすることができる。
　従って、本発明のコンデンサでは、積層基板の表面に形成された導電パターンに、負荷およびボルテージレギュレータの少なくとも一方が電気的に接続されていることが好ましい。
　本発明のコンデンサにおいて、積層基板の表面に形成された導電パターンに負荷およびボルテージレギュレータの少なくとも一方を電気的に接続すると、電源供給ネットワーク（ＰＤＮ）の一部として優れた機能を発揮する。
　以下に、コンデンサ内蔵基板を構成するコンデンサの構成の一例について説明する。
　コンデンサ２０は、第１導電性金属部材３ａと、第１導電性金属部材３ａの表面に存在する多孔質部３ｂを備える陽極部３を有する。
　多孔質部３ｂの表面には誘電体層（図示しない）が形成されている。
　また、多孔質部３ｂの細孔には陰極部の固体電解質層７ａの一部が充填されているので、図１において多孔質部３ｂとして示す箇所は、実際には多孔質部３ｂとその表面の誘電体層、陰極部の固体電解質層７ａが存在する部位である。
　陰極部７は、誘電体層を介して陽極部３と対向しており、陰極部７と陽極部３の間で静電容量が発生する。
　陰極部７は、誘電体層上に形成される固体電解質層７ａと、固体電解質層上に形成される導電層７ｂと、導電層上に形成される陰極引出層７ｃを積層してなる。
　陰極部の一部として固体電解質層が設けられている、本実施形態のコンデンサは固体電解コンデンサであるといえる。
　また、コンデンサ２０においては、第１導電性金属部材３ａを中心にして上下対称の構造で陽極部３及び陰極部７が設けられている。
　第１導電性金属部材としては、弁作用金属として機能することのできる金属を使用することができる。
　弁作用金属としては、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｈｆ、Ｙ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ及びＶからなる群から選択される少なくとも１種の金属を使用することが好ましい。
　また、これらの金属からなる合金であってもよい。
　これらの中では、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金が好ましい。第１導電性金属部材として、アルミニウムを用いたコンデンサは、アルミ固体電解コンデンサである。
　第１導電性金属部材の形状は特に限定されないが、平板状であることが好ましく、箔状であることがより好ましい。また、多孔質部は塩酸等によりエッチング処理されたエッチング層であることが好ましい。
　多孔質部の厚さはコンデンサに要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計される。
　第１導電性金属部材がアルミニウムからなる場合、多孔質部はアルミニウムがエッチング処理されたエッチング層であることが好ましい。
　コンデンサの陽極部は、第１導電性金属部材を構成する金属を含む合金層と合金層の上に設けられた導電層とを有する接続電極により積層基板の表面側に引き出される。陽極部を引き出す構成の詳細については後述する。
　誘電体層は、上記弁作用金属の酸化皮膜からなることが好ましい。例えば、弁作用金属としてアルミニウム箔が用いられる場合、ホウ酸、リン酸、アジピン酸、又は、それらのナトリウム塩、アンモニウム塩等を含む水溶液中で陽極酸化することにより、誘電体層となる酸化皮膜を形成することができる。
　誘電体層は多孔質部の表面に沿って形成されることにより細孔（凹部）が形成されている。誘電体層の厚さはコンデンサに要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計される。
　固体電解質層を構成する材料としては、例えば、ピロール類、チオフェン類、アニリン類等を骨格とした導電性高分子等が挙げられる。チオフェン類を骨格とする導電性高分子としては、例えば、ＰＥＤＯＴ［ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）］が挙げられ、ドーパントとなるポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）と複合化させたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳであってもよい。
　固体電解質層の厚さは２μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。
　導電層は、固体電解質層と陰極引出層とを電気的におよび機械的に接続させるために設けられている。例えば、カーボンペースト、グラフェンペースト、銀ペーストのような導電ペーストを付与することによって形成されてなるカーボン層、グラフェン層又は銀層であることが好ましい。また、カーボン層やグラフェン層の上に銀層が設けられた複合層や、カーボンペーストやグラフェンペーストと銀ペーストを混合する混合層であってもよい。
　陰極引出層は、金属箔または印刷電極層により形成することができる。
　金属箔の場合は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ及びこれらの金属を主成分とする合金からなる群より選択される少なくとも一種の金属からなることが好ましい。金属箔が上記の金属からなると、金属箔の抵抗値を低減させることができ、ＥＳＲを低減させることができる。
　また、金属箔として、表面にスパッタや蒸着等の成膜方法によりカーボンコートやチタンコートがされた金属箔を用いてもよい。カーボンコートされたＡｌ箔を用いることがより好ましい。
　印刷電極層の場合は、電極ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって導電層上に形成することにより、所定の領域に陰極引出層を形成することができる。電極ペーストとしては、Ａｇ、Ｃｕ、またはＮｉを主成分とする電極ペーストが好ましい。
　陰極引出層７ｃはスルーホール４０に接続される。スルーホール４０は積層基板１０の表面の導電パターン１１と接続されており、陰極部７が積層基板１０の表面に電気的に引き出される。
　以下に、コンデンサの陽極部を接続電極により積層基板の表面側に引き出す構成の詳細について説明する。
　陽極部は、第１導電性金属部材３ａがコンデンサ部の外側（図１の右側）に伸びて、第１導電性金属部材３ａを構成する金属を含む合金層３１と合金層３１の上に設けられた導電層としてのめっき層３２とを有する接続電極３０により積層基板１０の表面側に引き出される。そして、引き出された接続電極３０は積層基板１０の表面に形成された導電パターン１１と接続される。
　合金層は、第１導電性金属部材を構成する金属を含む。
　第１導電性金属部材と合金を構成する金属としては銅又はニッケルが好ましい。
　合金層は、第１導電性金属部材としてのアルミニウムと、銅又はニッケルとの合金であることが好ましい。
　アルミニウムは通常は表面に自然酸化膜を有するため、アルミニウムにめっき層を設けることができないが、アルミニウムの表面を合金層とすることにより合金層にめっき層を設けることができる。
　また、アルミニウムの表面を合金層とすることによってアルミニウムの表面に自然酸化膜が形成されるのを防止することができる。
　そのため、アルミニウムの表面にめっき層を設けることによって第１導電性金属部材としてアルミニウムを用いたコンデンサの陽極部をめっき層を用いて外部に引き出すことができる。
　合金層の厚さは５０ｎｍ以上、３μｍ以下であることが好ましい。合金層の厚さは、導電層との接合性を確保することができれば充分である。
　銅とアルミニウムの合金層を形成すると、ＡｌＣｕ２が形成される。この合金は比抵抗が１０－６Ωと低く、導電層との接合性を確保するために好ましい。
　導電層は、合金層と電気的に接続され、厚さ方向に陽極部を引き出す層となる。
　導電層としては合金層の上に設けられためっき層であることが好ましい。
　また、導電層がめっき層である場合、合金層の表面に凹凸が形成されていて、合金層の凹凸の内部にめっき層が侵入していることが好ましい。
　合金層の表面の凹凸は、表面粗さ（Ｒａ）１μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。
このような構造であるとアンカー効果により合金層とめっき層の接続強度が向上するため、陽極部と接続電極の接続信頼性を向上させることができる。
　第１導電性金属部材がアルミニウムである場合、合金層の形成は、表面に多孔質部及び自然酸化膜が設けられたアルミニウムの表面にレーザー加工を行い、合金層を形成する金属を含む金属層を金属ペーストの塗布やスパッタリング等の手法により設け、金属層にレーザー照射することにより行うことができる。
　この過程でアルミニウムの表層の酸化膜を除去して第１導電性金属部材であるアルミニウムと他の金属からなる合金層を形成することができる。
　この過程では強酸や強アルカリを使用する必要がないため、強アルカリや強酸がコンデンサ内の多孔質部等に残留することはない。そのため、コンデンサの寿命低下や、コンデンサが設けられた基板の劣化を生じにくい構造を備えるコンデンサとすることができる。
　接続電極は、陽極部を積層基板の厚さ方向の上下から挟み込むように形成されていることが好ましい。
　接続電極が陽極部を積層基板の厚さ方向の上下から挟み込むことにより、陽極部にかかる厚さ方向の力を分散させることができ、陽極部と接続電極の接続強度を向上させることができる。
図１には、コンデンサ２０の陽極部である第１導電性金属部材３ａを厚さ方向の上下に接続電極３０で挟んだ形態を示している。
　積層基板が備える樹脂絶縁層として、図１には、第１樹脂絶縁層５１、第２樹脂絶縁層５２及び表層樹脂絶縁層５３を示している。
　第１樹脂絶縁層５１は、接続電極３０に隣接して設けられていて、第１導電性金属部材３ａの表面に存在する変質多孔質部３ｂ´に含浸された樹脂絶縁層である。
　変質多孔質部３ｂ´は、本来の多孔質部３ｂに対してレーザー加工が施されて変質した多孔質部である。変質多孔質部３ｂ´はレーザー加工により多孔質部が変質して絶縁樹脂が含浸されやすくなっている。
　また、第２樹脂絶縁層５２は第１樹脂絶縁層５１の上に設けられ、陰極部の固体電解質層７ａ及び導電層７ｂと同じ高さに形成される。
　第１樹脂絶縁層及び第２樹脂絶縁層が設けられていると、接続電極を形成する際に使用されるめっき液や水分が他の部分へ浸透することが防止され、コンデンサの劣化を生じにくい構造とすることができる。
　また、表層樹脂絶縁層５３はコンデンサ内蔵基板１の最外層となる樹脂絶縁層である。
　各樹脂絶縁層を構成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー等を用いることが好ましい。
　続いて、本発明の一実施の形態に係るコンデンサの製造方法について説明する。
　以下には、コンデンサ内蔵基板を製造する過程でコンデンサをコンデンサ内蔵基板内に製造する方法について説明する。
　図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、コンデンサ内蔵基板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。
　図２Ａに示すような、エッチング層等の多孔質部３ｂを表面に有する、アルミニウム箔等の弁作用金属箔１００を準備し、多孔質部の表面に陽極酸化を行って誘電体層を形成する。多孔質部３ｂの内側の芯部にあたる部分が第１導電性金属部材３ａとなる。
　次に、図２Ｂに示すように陰極側にスルーホールを形成する位置にレーザー加工により穴あけを行い陰極側開口１４０を形成する。
　また、陽極側の接続電極を形成する位置にレーザー照射を行い多孔質部の一部を溶融させて除去する、又は、変質させる。図２Ｂには、レーザーを照射した部分を変質多孔質部３ｂ´として示している。
　レーザー照射により多孔質部が変質して絶縁樹脂が含浸されやすくなる。具体的には、レーザー照射により多孔質部の空隙率が低下して絶縁樹脂が浸透しやすくなる。
　次に、図２Ｃに示すように、第１導電性金属部材３ａの表面である変質多孔質部３ｂ´の一部に金属層１３１を設ける。
　金属層には、第１導電性金属部材と異なる金属を含む。第１導電性金属部材がアルミニウムの場合、金属層は銅やニッケルを含むことが好ましい。
　金属層を設ける方法としては、金属としての銅やニッケルを含む金属ペーストを必要な部位に塗布する方法、又は、スパッタリング等の成膜方法が挙げられる。
　金属層を設ける位置が変質多孔質部であると、多孔質部に存在する孔の孔径が広くなっているので銅やニッケルが多孔質部に入り込みやすく、金属層と第１導電性金属部材の間の接触抵抗が下がりやすくなる。
　金属層を設ける際に銅やニッケルを含む金属ペーストを使用する場合は、平均粒子径が１０μｍ以下である金属粒子を用いた金属ペーストを使用することが好ましい。金属粒子の粒子径が小さいほど焼結し易く、溶融温度も下がり、効率的にアルミニウムへの拡散や混晶の形成が行われる。
　また、金属ペーストの塗布厚みは３μｍ以下とすることが好ましい。
　金属ペーストの塗布厚みが厚すぎると、後のレーザー照射による合金層の形成過程において、第１導電性金属部材への熱が伝わりにくくなり、合金層の形成が良好に行えないことがある。
　次に、図２Ｄに示すように、コンデンサとなる部位を除いた、陰極側開口１４０内、及び、変質多孔質部３ｂ´の表面並びに金属層１３１の表面にあたる部分に絶縁樹脂を塗布し、硬化させて第１樹脂絶縁層５１を形成する。
　図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、コンデンサ内蔵基板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。
　続いて、コンデンサとなる部位において陰極部を形成する。
　図３Ａに示すように、第１樹脂絶縁層５１を形成していない、表面に誘電体層を有する多孔質部３ｂが露出している部位に、固体電解質層７ａ及び導電層７ｂを形成する。
　図３Ａには、多孔質部３ｂの細孔に固体電解質層７ａが充填された状態を、多孔質部３ｂを示すハッチングを変更することで示している。また、多孔質部３ｂの上にさらに設けられた固体電解質層７ａ及び導電層７ｂを示している。
　固体電解質層は、例えば、３，４－エチレンジオキシチオフェン等のモノマーを含む処理液を用いて、誘電体層の表面にポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等の重合膜を形成する方法や、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等のポリマーの分散液を誘電体層の表面に塗布して乾燥させる方法等によって形成される。なお、多孔質部の細孔を充填する内層用の固体電解質層を形成した後、誘電体層全体を被覆する外層用の固体電解質層を形成することが好ましい。
　固体電解質層は、上記の処理液または分散液を、スポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって誘電体層上に塗布することにより、所定の領域に形成することができる。
　導電層は、カーボンペースト等の導電ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって固体電解質層上に形成することにより設けることができる。
　次に、図３Ｂに示すように、第１樹脂絶縁層５１の上、固体電解質層７ａ及び導電層７ｂの上に第２樹脂絶縁層５２を設ける。
　第２樹脂絶縁層５２を設けることで、導電層７ｂより下の陰極部を構成する部位が樹脂絶縁層により保護される。
　次に、図３Ｃに示すように、陰極引出層７ｃを所定の位置に設ける。陰極引出層７ｃはその一端が導電層７ｂに接続されるようにし、他端が陰極側開口１４０に充填された第１樹脂絶縁層５１の上の第２樹脂絶縁層５２の上に達するようにする、
　陰極引出層が金属箔の場合は、金属箔を導電層に貼り付けることで陰極引出層を形成することができる。金属箔と導電層の間に導電性接着剤を介するようにしてもよい。
　陰極引出層が印刷電極層の場合は、電極ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって導電層上に形成することにより、所定の領域に陰極引出層を形成することができる。電極ペーストとしては、Ａｇ、Ｃｕ、またはＮｉを主成分とする電極ペーストが好ましい。
　ここまでの工程により、陰極部７と陽極部３を有するコンデンサ２０が得られる。
　図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、コンデンサ内蔵基板の製造方法の一例を模式的に示す工程図である。
　続いて、図４Ａに示すように、図面左側の領域で、第２樹脂絶縁層５２及び第１樹脂絶縁層５１に対して開口処理を行い、陰極側にスルーホールを設けるための陰極側開口１４１を形成する。開口処理はレーザー加工により行うことができる。
　開口処理の位置は、陰極側開口１４１に陰極引出層７ｃの端部が露出する位置とする。
　一方、図面右側の領域では、第２樹脂絶縁層５２及び第１樹脂絶縁層５１に対してレーザー照射を行い、第２樹脂絶縁層５２及び第１樹脂絶縁層５１の一部を除去して金属層１３１を露出させる。さらにレーザー照射を金属層１３１に対して行うことにより、第１導電性金属部材３ａを構成する金属と金属層１３１に含まれる金属を含む合金層３１を形成する。レーザー照射による第２樹脂絶縁層５２及び第１樹脂絶縁層５１の除去と合金層３１の形成は、一度のレーザー照射で連続的に行ってもよい。また、第２樹脂絶縁層５２及び第１樹脂絶縁層５１の除去をするためのレーザー照射を行って金属層１３１を露出させ、その後に別のレーザー照射を行って合金層の形成を行ってもよい。
　レーザー照射による合金層の形成は、レーザー照射で生じる熱により第１導電性金属部材を構成する金属と金属層に含まれる金属が反応することにより行われる。
　第１導電性金属部材がアルミニウムであり、金属層に含まれる金属が銅又はニッケルである場合、合金層の形成は、熱により銅やニッケルの焼結が進み、焼結の進行とともにアルミニウム内に拡散することで行われる。
　また、レーザー照射で生じる熱により銅やニッケルの融点以上に温度が上がった場合には、溶融によるアルミニウムとの混晶を生じて合金層となる。
　銅やニッケルがアルミニウムの表面で焼結する又は混晶を生じることで、アルミニウムの表面の酸化が防止され、後工程で合金層の上に導電層を設けることが簡便に可能である合金層が形成される。
　また、レーザー照射により合金層を形成する際に合金層の表面が粗くなるようにレーザーを照射することが好ましく、レーザー照射により合金層の表面に凹凸を形成することが好ましい。合金層の表面に凹凸を形成しておくことによって、合金層の表面にめっき層を形成した場合に合金層の凹凸の内部にめっき層が侵入し、アンカー効果により合金層とめっき層の接続強度が向上するため、陽極部と接続電極の接続信頼性を向上させることができる。
　合金層を形成するために使用するレーザーとしては、ファイバーレーザー、ＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザー等が挙げられる。
　レーザー照射の条件は、出力１５Ｗ以上、５０Ｗ以下、照射時間０．０１ミリ秒以上、１ミリ秒以下とすることが好ましい。
　また、レーザー照射範囲は０．５ｍｍ２以上、２ｍｍ２以下とすることが好ましい。
　次に、図４Ｂに示すように、めっき処理を行い、陰極側開口１４１にはスルーホール４０を形成し、合金層３１の上に導電層３２としてのめっき層を形成する。
　めっき処理は無電解めっきにより行うことができ、無電解めっきと電解めっきを組み合わせて行うこともできる。
　めっき層は銅めっき層であることが好ましい。
　スルーホール４０は、陰極引出層７ｃと接続されるように形成する。これによりスルーホール４０にまでコンデンサの陰極部が引き出される。
　合金層３１の上に導電層３２としてのめっき層を形成することにより、合金層３１と導電層３２とを有する接続電極３０が形成される。これにより接続電極３０にまでコンデンサの陽極部が引き出される。
　なお、導電層はめっき層以外の導電層であってもよく、導電ペーストの充填により形成された導電層であってもよい。
　次に、図４Ｃに示すように、最外層に表層樹脂絶縁層５３を形成し、さらに、図４Ｄに示すように、表層樹脂絶縁層５３に導電パターン１１を形成する。
　表層樹脂絶縁層５３の形成は、絶縁樹脂フィルムの貼り付けや絶縁樹脂の塗布により行うことができる。
　導電パターン１１はその一部分でスルーホール４０と接続され、他の一部分で接続電極３０と接続される。表層樹脂絶縁層への導電パターンの形成は、公知のパターン形成方法により行うことができる。
　ここまでの工程により、表面に導電パターンを有する積層基板１０が得られる。
　そして、積層基板１０の内部にはコンデンサ２０が設けられている。
　すなわち、上記工程により、コンデンサ内蔵基板内に、本発明の一実施の形態に係るコンデンサを製造することができる。
　当該製造過程においては、ジンケート処理を行うことなく、陽極部を積層基板の表面側に引き出すことができる。上記過程では強アルカリや強酸を使用することがないので、コンデンサの寿命低下や、コンデンサが設けられた基板の劣化を生じにくい構造を備えるコンデンサを製造することができる。
　また、合金層の上に導電層としてのめっき層を設ける場合に、コンデンサ内の多孔質部は第１樹脂絶縁層及び第２樹脂絶縁層により保護されているため、多孔質部にめっき液が侵入することも防止される。
　また、上記工程に示した本発明の一実施の形態に係るコンデンサの製造方法とは異なる方法により、合金層を形成してもよい。合金層を形成する他の形態について説明する。
　図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ及び図５Ｄは合金層を形成する他の形態の一例を模式的に示す工程図である。
　まず、図５Ａに示すように、接続電極を形成する予定の変質多孔質部３ｂ´に第１樹脂絶縁層５１及び第２絶縁層５２を設ける。
　続いて、図５Ｂに示すように、レーザー照射により第１樹脂絶縁層５１及び第２絶縁層５２に穴あけを行って変質多孔質部３ｂ´を露出させる。
　続いて、図５Ｃに示すように、露出させた変質多孔質部３ｂ´に金属層１３１を設ける。
　そして、図５Ｄに示すように、金属層１３１に対してレーザー照射を行い、第１導電性金属部材３ａを構成する金属と金属層１３１に含まれる金属を含む合金層３１を形成する。
　このような方法によっても合金層を形成することができる。
　本発明の一実施の形態に係るコンデンサにおいて第１導電性金属部材がアルミニウムである場合、合金層はアルミニウムとアルミニウム以外の他の金属とからなり、アルミニウムと、アルミニウム以外の他の金属からなる導電層が合金層を介して接続してなる構造である。
　本発明の一実施の形態に係る接続構造は、アルミニウムと、アルミニウム以外の他の金属とを、アルミニウムを含む合金層を介して接続してなる接続構造である。
　本発明の一実施の形態に係るコンデンサには、本発明の一実施の形態に係る接続構造が含まれている。
　本発明の一実施の形態に係る接続構造において、合金層はアルミニウムを含む合金層である。合金層は、アルミニウムと銅の合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムと亜鉛の合金であることが好ましい。
　合金層を介してアルミニウムと接続される他の金属としては、銅、ニッケル、銀等が好ましい。
　また、アルミニウムと合金層を形成する金属と、合金層を介してアルミニウムと接続される他の金属は、同じであっても異なっていてもよい。
　接続構造の具体例としては、以下のような例が挙げられる。
　アルミニウム－アルミニウムと銅の合金－銅
　アルミニウム－アルミニウムとニッケルの合金－銅
　アルミニウム－アルミニウムと銅の合金－ニッケル
　アルミニウム－アルミニウムとニッケルの合金－ニッケル
　アルミニウム－アルミニウムと亜鉛の合金－銅
　本発明の接続構造は、アルミニウムと他の金属を接続して用いる用途であれば、その用途はコンデンサの一部に限定されるものではない。
　例えば、ヒートシンク用アルミニウムへのアース接続、アルミサッシのアース接続（アルミサッシへの電気的カーテン付与－窓ガラスの色彩変化等に利用）等が挙げられる。
　接続構造がヒートシンクの一部である場合、アルミニウム製のヒートシンクに多の金属を接続する構造として、本発明の一実施の形態に係る接続構造を使用することができる。
　本発明の接続構造を形成する方法としては、アルミニウム表面に、アルミニウムと合金層を形成するための金属を含む金属層を設け、金属層にレーザー照射することによりアルミニウムと金属層に含まれる金属を含む合金層を形成し、合金層にアルミニウム以外の他の金属を接続する方法が挙げられる。
　合金層の上にアルミニウム以外の他の金属を接続する方法としては、無電解めっき、電解めっき、スパッタリング、蒸着、溶射、導電ペーストの塗布、導電性接着剤による接着等が挙げられ、その方法は特に限定されるものではない。
１　コンデンサ内蔵基板
３　陽極部
３ａ　第１導電性金属部材
３ｂ　多孔質部
３ｂ´　変質多孔質部
７　陰極部
７ａ　固体電解質層
７ｂ　導電層
７ｃ　陰極引出層
１０　積層基板
１１　導電パターン
２０　コンデンサ
３０　接続電極
３１　合金層
３２　めっき層（導電層）
４０　スルーホール
５１　第１樹脂絶縁層
５２　第２樹脂絶縁層
５３　表層樹脂絶縁層
１００　弁作用金属箔
１３１　金属層
１４０、１４１　陰極側開口

Claims (9)

  1. 　表面に導電パターンを有する積層基板の内部に設けられたコンデンサであって、
    　前記コンデンサは、
    　第１導電性金属部材と、前記第１導電性金属部材の表面に存在する多孔質部とを含む陽極部と、
    陰極部と、
    　前記陽極部と前記陰極部の間に存在する誘電体層を備えており、
    　前記陽極部は、前記第１導電性金属部材を構成する金属を含む合金層と前記合金層の上に設けられた導電層とを有する接続電極により前記積層基板の表面側に引き出されており、
    　前記接続電極は、前記積層基板の表面に形成された前記導電パターンと接続されている、コンデンサ。
  2. 　前記接続電極は、前記陽極部を前記積層基板の厚さ方向の上下から挟み込むように形成されている請求項１に記載のコンデンサ。
  3. 　前記接続電極は、前記合金層と、前記導電層としてのめっき層とを備えており、前記合金層の表面には凹凸が形成されていて前記凹凸の内部に前記めっき層が侵入している請求項１又は２に記載のコンデンサ。
  4. 　前記合金層は、アルミニウムと、銅又はニッケルとの合金である請求項１～３のいずれかに記載のコンデンサ。
  5. 　前記第１導電性金属部材はアルミニウムであり、前記コンデンサはアルミ固体電解コンデンサである請求項１～４のいずれかに記載のコンデンサ。
  6. 　前記積層基板の表面に形成された前記導電パターンには、負荷およびボルテージレギュレータの少なくとも一方が電気的に接続されている請求項１～５のいずれかに記載のコンデンサ。
  7. 　アルミニウムと、アルミニウム以外の他の金属とを、アルミニウムを含む合金層を介して接続してなる接続構造。
  8. 　請求項１に記載のコンデンサの製造方法であって、
    　第１導電性金属部材の表面に前記第１導電性金属部材と異なる金属を含む金属層を設け、
    　前記金属層にレーザー照射することにより前記第１導電性金属部材を構成する金属と前記金属層に含まれる金属を含む合金層を形成し、
    　前記合金層の上に導電層を設けることにより接続電極を形成し、前記接続電極を積層基板の表面側に引き出す、コンデンサの製造方法。
  9. 　前記合金層に対してめっきを行うことにより前記導電層としてのめっき層を設ける請求項８に記載のコンデンサの製造方法。
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