JP4899114B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Description
Z∝V/n・i・f ・・・(1)
Z:電源系のインピーダンス
V:駆動電圧
n:LSI当たりの素子数
i:スイッチング電流
f:駆動周波数
Z=2πfL+(1/2πfC)+R ・・・(2)
L:コンデンサのインダクタンス
C:コンデンサの容量
R:コンデンサの直流抵抗
しかしながら固体電解コンデンサでも、更なる大容量が要求されており、これに応える新たな手法が模索されている現況にある。
本発明者は、複数の電極パッド(及びバンプ)が同一平面に狭ピッチで形成されてなる、いわゆる多端子平面型の固体電解コンデンサにおいて、更なる大容量を得るべく鋭意検討した結果、本発明に想到した。
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[固体電解コンデンサの構成]
図1A,図1Bは、第1の実施形態による多端子平面型の固体電解コンデンサの概略構成を示す模式図であり、図1Aが平面図、図1Bが図1Aの破線I−Iに沿った断面図である。
以下、上記構成の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
図3A〜図3Eは、第1の実施形態による多端子平面型の固体電解コンデンサの製造方法について、工程順に示す概略断面図である。
詳細には、弁金属、ここでは例えば厚み100μm程度のアルミニウム(Al)箔を第1の導電層1として用い、この第1の導電層1の表面1a上にレジストを塗布し、これをパターニングして、陽極端子である第1の電極パッド5の形成部位に、例えば400μmピッチで200μm径のレジストパターン21を形成する。ここで、第1の導電層1の弁金属としては、粗面化処理及び表面の陽極酸化が可能な金属であれば良く、Alの代わりに、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、更にはこれらの合金等も使用可能である。また、銅をコア材にして表面にAl箔を張り合わせた積層板等を第1の導電層1して用いても良い。
詳細には、先ず、例えば塩酸水溶液中で第1の導電層1を電解エッチングし、第1の導電層1の表面1a及び裏面1bを粗面化する。その後、例えばアジピン酸アンモニウム水溶液中で表面1a(レジストパターン21下の部分を除く)、側面1c及び裏面1bを陽極酸化し、表面1a(レジストパターン21下の部分を除く)、側面1c及び裏面1bに、即ち第1の導電層1の露出部分に陽極酸化膜を形成する。この陽極酸化膜が誘電体膜2となる。
導電性高分子層及び銀層の積層体が第2の導電層3となる。
詳細には、第1の導電層1の表面1aのレジストパターン21が除去された部位にSiO2膜からなるバリア層(不図示)を例えばCVD法により形成した後、例えばポリイミドを材料として用い、キャパシタ部10を包含するように保護層4をする。
詳細には、所定のレーザを用いて、保護層4(及びバリア層)の開孔11に位置整合する部位に第1の導電層1の表面1aを露出させる第1の接続孔12を、保護層4の隣接する開孔11間の部位に第2の導電層3の表面を露出させる第2の接続孔13をそれぞれ形成する。
詳細には、例えばニッケル(Ni)メッキにより、第1の接続孔12及び第2の接続孔13を埋め込み表面1a上で例えば円板上となる第1の電極パッド5及び第2の電極パッド6を形成する。その後、各電極パッド5,6の円板上にハンダバンプ7を形成する。
しかる後、例えば全面に耐水性バリア膜として例えばSiO2膜を形成し、多端子平面型の固体電解コンデンサを完成させる。
また、上記の製造プロセスにおいては、各接続孔12,13を形成するに際して、初めに第1の導電層1にレジストパターン21を形成する場合を例示したが、保護層4の形成後等に孔開け加工を行うようにしても良い。
静電容量:25μF
ESR :0.5mΩ
ESL :4pH
以下、第1の実施形態の変形例について説明する。本例では、第1の実施形態と同様に多端子平面型の固体電解コンデンサ及びその製造方法を開示するが、キャパシタ部の構造が若干異なる点で第1の実施形態と相違する。なお、第1の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付す。
図4A〜図4Cは、第1の実施形態の変形例による多端子平面型の固体電解コンデンサの概略構成を示す模式図であり、図4Aが平面図、図4Bが図4Aの破線I−Iに沿った断面図、図4Cが図4Aの破線II−IIに沿った断面図である。
以下、上記構成の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
図6−1A〜図6−1E及び図6−2A,図6−2Bは、第1の実施形態の変形例による多端子平面型の固体電解コンデンサの製造方法について、工程順に示す概略断面図であり、図6−1A〜図6−1Eが図4Aの破線I−Iに沿った断面に、図6−2A,図6−2Bが図4Aの破線II−IIに沿った断面にそれぞれ相当する。
詳細には、先ず、第1の導電層1の所定部位(但し、各電極パッド5,6の形成部位以外の部位)に例えばパンチングにより複数の貫通孔1dを、内壁面に誘電体膜2を形成しても孔内が閉塞しない程度に大きい径、例えば100μm径に形成する。
詳細には、先ず、例えば塩酸水溶液中で第1の導電層1を電解エッチングし、第1の導電層1の表面1a及び裏面1bを粗面化する。その後、例えばアジピン酸アンモニウム水溶液中で表面1a(レジストパターン21下の部分を除く)、側面1c及び裏面1bを陽極酸化し、表面1a(レジストパターン21下の部分を除く)、側面1c及び裏面1b、並びに各貫通孔1dの内壁面に、即ち第1の導電層1の露出部分に陽極酸化膜を形成する。この陽極酸化膜が誘電体膜2となる。
導電性高分子層及び銀層の積層体が第2の導電層3となる。
詳細には、第1の導電層1の表面1aのレジストパターン21が除去された部位にSiO2膜からなるバリア層(不図示)を例えばCVD法により形成した後、例えばポリイミドを材料として用い、キャパシタ部20を包含するように保護層4をする。
詳細には、所定のレーザを用いて、保護層4(及びバリア層)の開孔11に位置整合する部位に第1の導電層1の表面1aを露出させる第1の接続孔12を、保護層4の隣接する開孔11間の部位に第2の導電層3の表面を露出させる第2の接続孔13をそれぞれ形成する。
詳細には、例えばニッケル(Ni)メッキにより、第1の接続孔12及び第2の接続孔13を埋め込み表面1a上で例えば円板上となる第1の電極パッド5及び第2の電極パッド6を形成する。その後、各電極パッド5,6の円板上にハンダバンプ7を形成する。
しかる後、例えば全面に耐水性バリア膜として例えばSiO2膜を形成し、多端子平面型の固体電解コンデンサを完成させる。
また、上記の製造プロセスにおいては、各接続孔12,13を形成するに際して、初めに第1の導電層1にレジストパターン21を形成する場合を例示したが、保護層4の形成後等に孔開け加工を行うようにしても良い。
静電容量:100μF
ESR :0.2mΩ
ESL :1pH
以下、第2の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態と同様に多端子平面型の固体電解コンデンサ及びその製造方法を開示するが、キャパシタ部を積層構造とする点で第1の実施形態と相違する。なお、第1の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付す。
図7A〜図7Cは、第2の実施形態による多端子平面型の固体電解コンデンサの概略構成を示す模式図であり、図7Aが平面図、図7Bが図7Aの破線I−Iに沿った断面図、図7Cが図7Aの破線II−IIに沿った断面図である。なお、第1の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付す。
各キャパシタ部31は、弁金属からなる陽極として機能する第1の導電層1と、第1の導電層1の表面が陽極酸化されてなる誘電体膜2を介して第1の導電層1を覆う、陰極として機能する第2の導電層3とを有し、第1の導電層1と第2の導電層3とが容量結合するように構成されている。第2の導電層3は、誘電体膜2を介して、第1の導電層1の表面1a及び裏面1bをそれぞれ覆う(図7B参照)とともに、第1の導電層1の表面1a、側面1c及び裏面1bにかけて覆う(図7C参照)ように形成されており、全体として電気的に一体接続されている。
以下、上記構成の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
図11A〜図11Dは、第2の実施形態による多端子平面型の固体電解コンデンサの製造方法について、工程順に示す概略断面図である。なおここでは、作製の容易性等を考慮して、図7A〜図7Cとは若干異なる構成例で説明する。
なお、プリント基板の代わりに、セラミック基板又はガラス基板等を用いても良い。
詳細には、先ず、第1の実施形態における図3A,図3Bと同様の工程により、最表面部のキャパシタ部31を形成する。そして、この最表面部のキャパシタ部31を、各開孔11から露出する第1の導電層1の表面1aの部分が第1の電極パッド5と、第2の導電層3の表面の部分が第2の電極パッド6と電気的に接続されるように、例えば導電性接着剤33によりプリント基板32に貼り合せる。
詳細には、先ず、両端部にリード1Aをそれぞれ有する第1の導電層1を用意し、レジストパターン21を形成することなく、第1の実施形態における図3Bと同様の工程を実行し、各キャパシタ部31を形成する。
詳細には、先ず、各キャパシタ部31における第1の導電層1の各リード1Aを適宜折り曲げ、プリント基板32に配設された、当該リード1Aに対応する第3の電極パッド8と例えばレーザ溶接により接続する。
なお、レーザ溶接の代わりに、スポット溶接、超音波ボンディング、又はハンダ接続等を用いても良い。
そして、各電極パッド5〜7の円板上にハンダバンプ7を形成する。
しかる後、例えば全面に耐水性バリア膜として例えばSiO2膜を形成し、多端子平面型の固体電解コンデンサを完成させる。
静電容量:250μF
ESR :0.5mΩ
ESL :4pH
以下、第2の実施形態の変形例について説明する。本例では、第2の実施形態と同様に多端子平面型の固体電解コンデンサ及びその製造方法を開示するが、キャパシタ積層体の構造が若干異なる点で第2の実施形態と相違する。なお、第2の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付す。
図12A〜図12Cは、第2の実施形態の変形例による多端子平面型の固体電解コンデンサの概略構成を示す模式図であり、図12Aが平面図、図12Bが図12Aの破線I−Iに沿った断面図、図12Cが図12Aの破線II−IIに沿った断面図である。なお、第2の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付す。
各キャパシタ部41は、弁金属からなる陽極として機能する第1の導電層1と、第1の導電層1の表面が陽極酸化されてなる誘電体膜2を介して第1の導電層1を覆う、陰極として機能する第2の導電層3とを有し、第1の導電層1と第2の導電層3とが容量結合するように構成されている。第2の導電層3は、誘電体膜2を介して、第1の導電層1の表面1a及び裏面1bをそれぞれ覆うように形成されており、全体として電気的に一体接続されている。
以下、上記構成の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
図15−1A〜図15−1D及び図15−2A〜図15−2Dは、第2の実施形態の変形例による多端子平面型の固体電解コンデンサの製造方法について、工程順に示す概略断面図であり、図15−1A〜図15−1Dが図12Aの破線I−Iに沿った断面に、図15−2A〜図15−2Dが図12Aの破線II−IIに沿った断面にそれぞれ相当する。
なお本例では、図11A〜図11Dの諸工程に、貫通孔1dの形成工程が加わる。貫通孔形成工程は、第1の実施形態の変形例と同様である。
続いて、図11C及び図15−1C及び図15−2Cに示すように、最表面部のキャパシタ部41上に、電極パッドのないキャパシタ部41を接続電極22を介して複数(図示の例では2層)積層する。
詳細には、先ず、両端部にリード1Aをそれぞれ有する第1の導電層1を用意し、レジストパターン21を形成することなく、第1の実施形態の変形例における図6−1B及び図6−2Bと同様の工程を実行し、各キャパシタ部41を形成する。
詳細には、先ず、各キャパシタ部31における第1の導電層1の各リード1Aを適宜折り曲げ、プリント基板32に配設された、当該リード1Aに対応する第3の電極パッド8と例えばレーザ溶接により接続する。
なお、レーザ溶接の代わりに、スポット溶接、超音波ボンディング、又はハンダ接続等を用いても良い。
そして、各電極パッド5〜7の円板上にハンダバンプ7を形成する。
しかる後、例えば全面に耐水性バリア膜として例えばSiO2膜を形成し、多端子平面型の固体電解コンデンサを完成させる。
静電容量:1000μF
ESR :0.2mΩ
ESL :1pH
Claims (5)
- 弁金属からなる第1の導電層と、
前記第1の導電層の少なくとも表面及び裏面を覆い、電気的に一体化されてなる第2の導電層と、
前記第1の導電層が陽極酸化されてなり、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた誘電体膜と、
前記第1の導電層の表面側における同一平面上に形成された、前記第1の導電層と電気的に導通する複数の第1の電極パッド及び前記第2の導電層と電気的に導通する複数の第2の電極パッドと
を含み、
前記第1の導電層、前記誘電体膜及び前記第2の導電層を含む積層体が複数積層されており、
複数の前記積層体のうち、最表面部に位置する前記積層体に前記第1の電極パッドが接続形成されるとともに、隣接する前記積層体の前記第2の導電層同士が電気的に接続されており、
複数の前記積層体のうち、前記最表面部に位置する前記積層体以外の前記積層体において、前記各第1の導電層の端部が、前記第1の電極パッド及び前記第2の電極パッドと同一平面上に設けられた第3の電極パッドと一体接続されてなることを特徴とする固体電解コンデンサ。 - 前記各積層体の前記第2の導電層は、前記第1の導電層をその表面、一部の側面及び裏面にかけて覆うように一体形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記各積層体の前記第1の導電層に貫通孔が形成されており、前記貫通孔の内壁面を介して前記第2の導電層が一体形成されていることを特徴とする請求項1に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記各第1の導電層の端部から延在する接続体が設けられており、
前記各接続体とそれぞれ接続されるように、複数の前記第3の電極パッドが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 - 前記各第1の導電層の端部から延在する接続体が複数設けられており、
前記各接続体が一体接続されるように、ライン形状の前記第3の電極パッドが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の固体電解コンデンサ。
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