JP2004221176A - 固体電解コンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ループインダクタンスを低減した固体電解コンデンサを低応力で実装し、半導体チップを高精度に実装することができる固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現する。
【解決手段】配線基板１の所定の位置に設けた半導体チップ収納部４と半導体チップ収納部４の下面に固体電解コンデンサ収納部５とを設けた配線基板１と、片面に複数の接続バンプ１５を設けたシート状の固体電解コンデンサ２を前記固体電解コンデンサ収納部５に配置し、前記固体電解コンデンサ２が弁金属シート体６の片面に多孔質部を設け、この多孔質部の表面に誘電体被膜７、固体電解質層８、集電体層９を設け、弁金属シート体６に設けた第一絶縁部１１と、接続端子１４とスルホール電極１２の表出面に設けた第一接続バンプ１５とから構成される。
【選択図】 図１
【解決手段】配線基板１の所定の位置に設けた半導体チップ収納部４と半導体チップ収納部４の下面に固体電解コンデンサ収納部５とを設けた配線基板１と、片面に複数の接続バンプ１５を設けたシート状の固体電解コンデンサ２を前記固体電解コンデンサ収納部５に配置し、前記固体電解コンデンサ２が弁金属シート体６の片面に多孔質部を設け、この多孔質部の表面に誘電体被膜７、固体電解質層８、集電体層９を設け、弁金属シート体６に設けた第一絶縁部１１と、接続端子１４とスルホール電極１２の表出面に設けた第一接続バンプ１５とから構成される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップなどの電子部品を載置する配線基板に関し、特に半導体チップに電荷を供給するためのコンデンサを内蔵した固体電解コンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、情報通信関連機器で用いられる半導体チップにおいては、電源の安定供給のために電源と半導体チップの間にコンデンサを配置している。
【０００３】
しかしながら、１００ｋＨｚ以上の高速動作においては半導体チップの駆動電圧の変動も非常に大きくなることから、この用途に用いるコンデンサについては高周波特性を左右する等価直列抵抗（ＥＳＲ）、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を低減することができるコンデンサが望まれていた。さらに、半導体チップをより高周波で動作させるためには、コンデンサと半導体チップ間の配線引き回しによるインダクタンスが無視できなくなるために半導体チップの誤動作の原因となり、電源供給を安定化させることも困難であった。
【０００４】
この要望に対して、高周波用の半導体チップの電源用に用いるコンデンサの構造を工夫するとともに、半導体チップの直下にこのコンデンサを配置し、電源ラインとグランドラインとの配線長を短くすることによってループインダクタンスを低減する実装方法などが提案されている。
【０００５】
例えば、上記コンデンサの構造としては特許文献１に開示されているように、アルミニウム固体電解コンデンサの同一平面内に陽極端子と陰極端子を配置したマトリクス電極を形成し、これらの電極端子と半導体チップを直接接続バンプを介して接続するという構造を有しているものである。その固体電解コンデンサの具体的な構造は、片面に集電体層を形成した固体電解コンデンサの陽極箔に複数のスルホールを設け、スルホール内に集電体層と接続されるスルホール電極を形成し、スルホール電極上および陽極箔上の所定の位置に電極端子を形成し、同一平面内に陽極端子と陰極端子を配置したマトリクス電極を構成しているものである。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている前記実装方法の構成としては複数の接続端子を有する積層セラミックコンデンサを複数の接続端子を有する配線基板の中に設けた凹部に配置し、前記積層セラミックコンデンサの複数の接続端子と前記配線基板の複数の接続端子とをフリップチップ接続したコンデンサ付配線基板の構造が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３０７９５５号公報
【特許文献２】
特開２０００−３４９２２５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の固体電解コンデンサは多数の接続バンプが存在するため、半導体チップと精度よく実装することが困難であり、半導体チップの接続バンプに対して高精度かつ生産性に優れた実装構造が望まれていた。
【０００９】
また、前記コンデンサ付配線基板では積層セラミックコンデンサの機械的強度の観点から厚みの薄い積層セラミックコンデンサを用いることは困難であるので、前記コンデンサ付配線基板の低背化を実現することが困難であった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものであり、ループインダクタンスを低減した薄い固体電解コンデンサを低応力で実装して構成される小型、低背の固体電解コンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも所定の位置に設けた半導体チップ収納部と前記半導体チップ収納部の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部とを設けた配線基板と、少なくとも片面に複数の接続端子を設けたシート状の固体電解コンデンサを前記固体電解コンデンサ収納部に配置し、前記固体電解コンデンサが少なくとも弁金属シート体の片面に多孔質部を設け、この多孔質部の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を設け、前記弁金属シート体に設けた複数のスルホールと、このスルホールの内壁及び弁金属シート体の多孔質化されていない面に設けた第一絶縁部と、前記スルホール内に設けた前記集電体層と接続されるスルホール電極と、前記第一絶縁部の所定の位置に設けた開口部に設けた接続端子と、前記スルホール電極と前記接続端子の表出面に第一接続バンプを設けた構成とした固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサをほぼ無応力で実装することが可能で、かつ固体電解コンデンサ収納部と半導体チップ収納部によって位置決めすることにより半導体チップを高精度に実装することができる固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、少なくとも所定の位置に設けた半導体チップ収納部と前記半導体チップ収納部の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部とを設けた配線基板と、少なくとも片面に複数の接続端子を設けたシート状の固体電解コンデンサを前記固体電解コンデンサ収納部に配置し、前記固体電解コンデンサが誘電体被膜上の所定の位置に前記固体電解質層と前記集電体層を貫通して設けた複数の第二絶縁部と、前記集電体層および前記第二絶縁部上に設けた第一絶縁部と、前記第二絶縁部に弁金属シート体まで渡って設けた複数のビアホールと、このビアホールの中に設けた前記弁金属シート体と接続されるビアホール電極と、前記第一絶縁部の所定の位置に設けた開口部に設けた接続端子と、前記ビアホール電極および前記接続端子の表出面に設けた第一接続バンプとで構成した固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、請求項１の作用に加えて固体電解コンデンサの陽極と陰極の距離を短くすることが可能であるためにリアクタンス成分のより小さい固体電解コンデンサを内蔵した固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部を半導体チップ収納部の面内に設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサが半導体チップの直下に配置可能であるためにリアクタンス成分のより小さい固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部を半導体チップ収納部面内に複数設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップの直下に最適な性能を有する固体電解コンデンサを配置することができる固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することが可能である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、半導体チップ収納部の側面が開口側に拡大するようにテーパーを設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップの搭載不良を低減することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部の側面が開口側に拡大するようにテーパーを設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサの搭載不良を低減することが可能である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部の高さを少なくとも固体電解コンデンサの厚みより低くした請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサの第一接続バンプが半導体チップ収納部の底面より高い位置に来ることにより、半導体チップと確実に接続することができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部と固体電解コンデンサの間に第三絶縁部を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサの位置を固定することができ、固体電解コンデンサを起点とする応力が発生したとしても、第三絶縁部により緩和することが可能である。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、第三絶縁部が無機フィラーを含有した樹脂材料である請求項８に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、請求項８の作用に加えて固体電解コンデンサの放熱を効率よく行うことができる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、半導体チップ収納部と半導体チップ間の間に第四絶縁部を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップの位置を固定することができ、半導体チップを起点とする応力が発生したとしても、第四絶縁部により緩和することが可能である。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、第四絶縁部が無機フィラーを含有した樹脂材料である請求項１０に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、請求項１０の作用に加えて半導体チップの放熱を効率良く行うことが可能である。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、半導体チップと固体電解コンデンサが第一接続バンプを介して接続されるように構成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、接続が最短で実現できることからより小型化と薄型化および高周波対応性の向上を実現することができる。
【００２３】
請求項１３に記載の発明は、半導体チップの上面が配線基板の上面と一致するように半導体チップ収納部を形成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、凹凸のない平坦な固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００２４】
請求項１４に記載の発明は、半導体チップの上面が配線基板の上面よりも低い位置になるように半導体チップ収納部を形成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップ上にさらに配線あるいは部品を実装することができる固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００２５】
請求項１５に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部が設けられていない半導体チップ収納部の下面に第二接続バンプを設け、半導体チップと配線基板が第二接続バンプを介して接続されるように構成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、他の電子部品もしくは電源と半導体チップとの接続を可能にすることができる。
【００２６】
請求項１６に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部の下面に第三接続バンプを設け、固体電解コンデンサと配線基板が第三接続バンプを介して接続した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、他の電子部品もしくは電源と固体電解コンデンサとの接続を可能にすることができる。
【００２７】
請求項１７に記載の発明は、固体電解コンデンサに外装を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、耐応力性や信頼性を向上させることができる。
【００２８】
請求項１８に記載の発明は、固体電解コンデンサの外装の外周部に切り欠き部を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサ収納部と固体電解コンデンサの間に設ける第三絶縁部を容易に形成することができる。
【００２９】
請求項１９に記載の発明は、固体電解コンデンサの外装の表面に粗面化処理を施した請求項１７に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップと第四絶縁部または固体電解コンデンサと第三絶縁部との密着性が高くなり、高信頼性の固体電解コンデンサ内蔵配線基板とすることができる。
【００３０】
請求項２０に記載の発明は、配線基板の内部および表層に配線ラインを設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、配線基板上に設けた接続バンプを介して半導体チップや固体電解コンデンサと他の電子部品もしくは電源と高密度に最短で接続することができる。
【００３１】
請求項２１に記載の発明は、配線基板が、半導体チップ収納部に対応した箇所に開口部を形成した第一樹脂シートおよび第一プリプレグと、前記第一プリプレグ下に設けた固体電解コンデンサ収納部に対応した箇所に開口部を形成した第二樹脂シートおよび第二プリプレグと、前記第二プリプレグ下に設けた第三樹脂シートとからなる請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、生産性に優れた固体電解コンデンサ内蔵配線基板の構成とすることができる。
【００３２】
請求項２２に記載の発明は、配線基板を形成する工程が、第一樹脂シートに半導体チップ収納部を形成し、第二樹脂シートに固体電解コンデンサ収納部を形成する工程と、第一プリプレグに半導体チップ収納部を形成し、第二プリプレグに固体電解コンデンサ収納部を形成する工程と、第一樹脂シート、第二樹脂シート、第一プリプレグおよび第二プリプレグに配線ラインを形成する工程と、第一樹脂シート、第一プリプレグ、第二樹脂シート、第二プリプレグ、第三樹脂シートの順に積層して接着する工程と、固体電解コンデンサ収納部に固体電解コンデンサを収納する工程とからなる固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法であり、生産性に優れた固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法を実現することができる。
【００３３】
請求項２３に記載の発明は、配線ラインを形成する工程が、第一樹脂シート、第二樹脂シート、第三樹脂シートの所定の位置に電極パターンとスルホールを形成する工程と、第一プリプレグ、第二プリプレグの所定の位置にスルホールを形成する工程と、スルホール内に導電体を形成する工程と、第一樹脂シート、第一プリプレグ、第二樹脂シート、第二プリプレグ、第三樹脂シートの順に積層し熱硬化する工程とからなる請求項２２に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法であり、半導体チップ収納部と固体電解コンデンサ収納部の形成のための開口部の形成と同時に配線ラインのスルホールを形成することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体電解コンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法について実施の形態および図面を用いて説明する。
【００３５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１および図１〜図７により請求項１、３〜２３に記載の発明を説明する。
【００３６】
図１は本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図であり、図２は同上面図である。また図３は固体電解コンデンサ２の要部拡大断面図であり、図４、図５は図１とは別の形態の固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図、図６は半導体チップ３を実装していない固体電解コンデンサ内蔵配線基板の上面図であり、図７は配線基板の断面図である。
【００３７】
図１に示す固体電解コンデンサ内蔵配線基板は半導体チップ収納部４、半導体チップ３に電荷を供給する固体電解コンデンサ２とを備えたものであり、この半導体チップ収納部４に半導体チップ３を高精度かつ容易に実装することができる構造を実現しているものである。この固体電解コンデンサ内蔵配線基板は所定の位置に半導体チップ収納部４を設け、前記半導体チップ収納部４の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部５を設け、さらに前記固体電解コンデンサ収納部５内に固体電解コンデンサ２を配置し、前記固体電解コンデンサ２の上の半導体チップ収納部４に半導体チップ３を実装できるように構成していることを特徴としている。
【００３８】
また、前記固体電解コンデンサ２は図１、図３に示すように、少なくとも弁金属シート体６の片面に多孔質部を設け（図示せず）、この多孔質部の表面に誘電体被膜７、この誘電体被膜７上に固体電解質層８、この固体電解質層８上に集電体層９を設けて固体電解コンデンサ２の容量素子部を形成している（容量素子部とはコンデンサ機能を果たす基本的な構成要素を含んでいる。）。
【００３９】
この固体電解コンデンサ２はアルミニウム箔を利用できることから、その厚みを１００〜２００μｍの薄いシート状のコンデンサ素子とすることができる。
【００４０】
このような固体電解コンデンサ２において、前記弁金属シート体６に複数のスルホール１０を設け、このスルホール１０の内壁及び弁金属シート体６の多孔質化されていない面に第一絶縁部１１を設けている。さらに、前記スルホール１０内に前記集電体層９と接続されるスルホール電極１２を設け、前記第一絶縁部１１の所定の位置に開口部１３を設け、この開口部１３の上に接続端子１４を設け、前記接続端子１４およびスルホール電極１２の表出部に第一接続バンプ１５を設けて構成している。
【００４１】
また、スルホール電極１２と接続端子１４とを交互に配置するように構成することにより、固体電解コンデンサ２の内部で電流が流れる方向が反対となることから、発生する磁界を相殺する電極配置となり等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）値を極小にすることができることから、小型・低背で高周波特性に優れるとともに配線基板１の表面への高密度実装を実現するとともに、生産性にも優れたものとすることができる。
【００４２】
次に、前記固体電解コンデンサ２を配線基板１に実装する方法について説明する。
【００４３】
図１に示すように、固体電解コンデンサ２より若干大きめの固体電解コンデンサ収納部５を許容される寸法範囲内で形成することにより、許容寸法範囲内の精度で配置することができる。また、同様に半導体チップ収納部４を許容される寸法範囲内で半導体チップ３より若干大きく形成することによって、固体電解コンデンサ２と半導体チップ３を許容される寸法範囲内で効率良く実装することができる。
【００４４】
また、半導体チップ収納部４および固体電解コンデンサ収納部５の側面には開口側が拡大するようにテーパーを設けたほうがよい。このテーパーを設けることにより、半導体チップ収納部４および固体電解コンデンサ収納部５の中心部に半導体チップ３および固体電解コンデンサ２を高精度に実装することができる。
【００４５】
さらに、固体電解コンデンサ収納部５と前記固体電解コンデンサ２の間に第三絶縁部１６を設けることにより、固体電解コンデンサ２の位置を固定することが可能である。また、固体電解コンデンサ２を起点とする応力が発生したとしても、第三絶縁部１６により緩和することが可能である。また第三絶縁部１６に無機フィラーを含有した樹脂などを用いることにより、第三絶縁部１６の熱伝導率を向上させて固体電解コンデンサ２や半導体チップ３の放熱をより効率良く行うことも可能である。さらにまた無機フィラーの含有によって第三絶縁部１６を構成する樹脂材料の線膨張係数の制御や耐熱性の向上等の機能を付与することもできることから低応力で薄型の固体電解コンデンサ２を用いることができるために、配線基板１の厚みも薄くすることが可能となる。
【００４６】
また、同様に半導体チップ収納部４と半導体チップ３の間に第四絶縁部１７を形成することにより、上記と同じ効果を得ることができる。
【００４７】
さらに、この半導体チップ収納部４と半導体チップ３の位置関係において第四絶縁部１７によって封止された半導体チップ３の上面が配線基板１の上面と一致するように設けることにより、凹凸のない平坦な固体電解コンデンサ内蔵配線基板を形成することができる。
【００４８】
また、図４に示すように半導体チップ３の上面が配線基板１の上面より少なくとも低い位置になるように半導体チップ収納部４を設けることにより、半導体チップ３の上にさらに他の電子部品の搭載層もしくは配線層の形成が可能である。
【００４９】
さらに、固体電解コンデンサ収納部５の高さを前記固体電解コンデンサ２の厚さより低くすることで、固体電解コンデンサ２の上面が半導体チップ収納部４の底面より高い位置にくることになり、その上に配置する半導体チップ３を確実に接続することができる。
【００５０】
次に、図５に示すように固体電解コンデンサ収納部５を半導体チップ収納部４面内に複数配置することにより、複数の固体電解コンデンサ２を半導体チップ３の直下に配置することが可能である。なお、この固体電解コンデンサ収納部５には固体電解コンデンサ２以外の電子部品を実装することも可能である。
【００５１】
また、図１、図４に示すように前記固体電解コンデンサ２以外の電子部品もしくは配線ラインと半導体チップ３の接続方法としては、半導体チップ収納部４の固体電解コンデンサ収納部５が設けられない下面に第二接続バンプ１８を設け、半導体チップ３と配線基板１が第二接続バンプ１８を介して接続することにより配線ライン２１ａへ接続することができる。
【００５２】
また、固体電解コンデンサ収納部５の下面に第三接続バンプ１９を設け、固体電解コンデンサ２と配線基板１が第三接続バンプ１９を介して配線ライン２１ｂに接続することにより、他の電子部品と固体電解コンデンサ２との接続を可能にすることができる。上記のような配線ライン２１ａ、２１ｂを形成することにより高密度配線による高密度実装構造の固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００５３】
なお、固体電解コンデンサ２に外装３４を施すことにより、固体電解コンデンサ２の耐応力性をより向上させることが可能であり、耐熱性や耐湿性等の信頼性においてもより向上させることができる。
【００５４】
また、図６に示すように固体電解コンデンサ２の外装３４の外周部に切り欠き部２０を形成しておくことにより、固体電解コンデンサ２の実装方向を正確に確認することができるとともに切り欠き部２０から樹脂を充填することができ、固体電解コンデンサ収納部５と固体電解コンデンサ２の間に設ける第三絶縁部１６を容易に形成することができる。
【００５５】
次に、図７を用いて配線基板１の構成の一例を説明する。
【００５６】
図７に示すように、半導体チップ収納部４に対応した箇所に開口部を形成した第一樹脂シート２２の下に、半導体チップ収納部４に対応した箇所に開口部を形成した第一プリプレグ２３を積層する。次に、前記第一プリプレグ２３の下に固体電解コンデンサ収納部５に対応した箇所に開口部を形成した第二樹脂シート２４を積層し、前記第二樹脂シート２４の下に固体電解コンデンサ収納部５に対応した箇所に開口部を形成した第二プリプレグ２５を積層する。最後に、前記第二プリプレグ２５の下に第三樹脂シート２６を形成して順次積層することにより、配線基板１を形成することができる。この開口部の形成方法は連続したシート状の材料にパンチング、レーザー加工法等を用いて形成することにより高速連続形成が可能であり、生産性に優れたものとすることができる。
【００５７】
次に、本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法の一例について説明する。はじめに、配線基板１の製造方法について説明する。
【００５８】
まず、第一樹脂シート２２と第一プリプレグ２３に半導体チップ３を埋め込むための半導体チップ収納部４に対応する箇所にパンチング加工、レーザー加工、ドリル加工、放電加工等で開口部を形成する。次に第二樹脂シート２４と第二プリプレグ２５に固体電解コンデンサ２を埋め込むための固体電解コンデンサ収納部５に対応する箇所に同様にして開口部を形成する。
【００５９】
このとき、それぞれの各層に配線ラインを形成したいときには第一樹脂シート２２、第二樹脂シート２４、第三樹脂シート２６の各層に導体材料を用いてあらかじめ形成しておくことにより所望の配線ラインを各層に設けることもできる。このときの樹脂基板としてはＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）レジンまたはガラスエポキシ樹脂等からなる樹脂基板を用いることができる。なお、ＦＲ４、ＦＲ５、ガラスエポキシ樹脂などの補強材が含浸された基材などを用いることもできる。
【００６０】
また、これ以外にも熱膨張率を整合させるために、樹脂基板中にシリカ、アルミナなどの無機粒子を含有させてもよい。
【００６１】
次に、第一樹脂シート２２、第一プリプレグ２３、第二樹脂シート２４、第二プリプレグ２５、第三樹脂シート２６を準備して位置合わせをして積層し、熱プレスを行うことによって、熱硬化性接着剤である第一プリプレグ２３および第二プリプレグ２５を介して積層接着することにより配線基板１とする。また、配線基板１を直接レーザー加工、ドリル加工、放電加工等によって研削し、半導体チップ収納部４および固体電解コンデンサ収納部５を加工することも可能である。
【００６２】
また、固体電解コンデンサ収納部５を半導体チップ収納部４の面内に複数配置する場合、第二樹脂シート２４の開口部を第一樹脂シート２２の開口部形成箇所に複数形成することによって形成することができる。
【００６３】
また、半導体チップ収納部４および固体電解コンデンサ収納部５の側面に開口側が拡大するようなテーパーを設けるためには第一樹脂シート２２、第二樹脂シート２４への開口部を形成する時にテーパーを形成することもできる。
【００６４】
なお、配線基板１内に配線ライン２１を設ける場合、第一樹脂シート２２、第二樹脂シート２４、第三樹脂シート２６内に配線ライン２１と一致した箇所にスルホールを形成し、あらかじめ銅、銀等の導電性ペーストを充填しておき、積層後に電気的接続をとることができる。また、接続抵抗を下げるためにスルホール内壁を銅、銀等のめっきによって電極形成する方法も使用できる。
【００６５】
また、半導体チップ３と他の電子部品もしくは電源ラインが配線基板１を介して接続される場合、第二樹脂シート２４の半導体チップ３と接続するスルホール上に第二接続バンプ１８を形成することにより、半導体チップ３と配線ライン２１ａとの接続を行うことができる。第二接続バンプ１８は半田ボールや印刷したクリーム半田を溶融することにより形成可能である。また、めっきによって錫、銅、金等のバンプを形成することも可能であるし、金等の金属のワイヤーによってバンプ形成することもできる。固体電解コンデンサ２と他の電子部品もしくは電源と接続する固体電解コンデンサ収納部５の底面の第三接続バンプ１９も同様に形成し、上記と同様にして配線ライン２１ｂに接続することができる。
【００６６】
また、最終形態として固体電解コンデンサ収納部５の高さが少なくとも前記固体電解コンデンサ２の厚みより低い固体電解コンデンサ収納部５を形成する場合、第二樹脂シート２４を固体電解コンデンサ２の厚みより薄くすると良い。
【００６７】
さらに、半導体チップ３の上面が配線基板１の上面と一致した位置にしたい場合、第二樹脂シート２４と第一樹脂シート２２の厚みを固体電解コンデンサ２と半導体チップ３の厚みに一致させるように設計することも可能である。
【００６８】
半導体チップ３の上面が配線基板１の上面より少なくとも低い位置にしたい場合においても同様にして第二樹脂シート２４と第一樹脂シート２２の厚みを固体電解コンデンサ２と半導体チップ３の厚みよりも薄くなるよう設計することにより実現可能であり、以上のような構成方法により配線基板１を柔軟に設計対応することができる。
【００６９】
続いて、図１および図３に示すような固体電解コンデンサ２の製造方法について説明する。まず、片面がエッチング処理されたアルミニウム箔を弁金属シート体６として準備する。このアルミニウム箔は片面をマスキングしてエッチング処理することによって容易に得ることができる。次に弁金属シート体６の多孔質面の表面に誘電体被膜７を形成する。この誘電体被膜７としてはアルミニウム、タンタル、ニオブ等を化成液中で陽極酸化することにより片面に誘電体被膜７を形成することができる。
【００７０】
次に、弁金属シート体６の外周部の誘電体被膜７の上に第五絶縁部２７を形成する。続いて、弁金属シート体６の所定の位置に複数のスルホール１０を形成する。その後、スルホール１０の内壁及び弁金属シート体６の多孔質化されていない面に第一絶縁部１１を形成する。第一絶縁部１１の形成方法の一例としては誘電体被膜７側をレジストでマスクし絶縁性の樹脂を電着することによって形成することができ、形成プロセスが容易で膜厚の薄い絶縁膜を得ることができる。
【００７１】
次に、前記第五絶縁部２７の開口面の誘電体被膜７の上に固体電解質層８を形成する。この固体電解質層８の形成方法はポリピロールやポリチオフェン等のパイ電子共役高分子およびまたはこれ以外の導電性高分子を含む組成物を化学重合や電解重合、またはそれらを組み合わせて行うことができる。
【００７２】
その後、固体電解質層８の上の外周部に第六絶縁部２８を設ける。第六絶縁部２８は粘度１Ｐａ・ｓ以上の樹脂を使用することにより、塗布時に樹脂が流動しないため容量ばらつきを低減することが可能である。
【００７３】
次に、この第六絶縁部２８の開口面の固体電解質層８上に前記集電体層９を設ける。この集電体層９はカーボン微粒子の懸濁液、および銀ペーストを主成分とする導電性接着剤を用いて、カーボン層と銀ペースト層の積層構造とすることにより効率的に電荷を引き出すことが可能である。
【００７４】
続いて、スルホール１０内に集電体層９と接続されるスルホール電極１２を形成する。スルホール電極１２は集電体層９の形成と同時に形成することも可能である。集電体層９として銀ペーストを塗布する工程において、同時に銀ペーストをスルホール１０内に充填し硬化させスルホール電極１２を形成する。また、スルホール電極１２の抵抗を低減する手法としては、スルホール内壁に銅、金、銀等のめっきを施した後、銀ペーストを充填する方法や、スルホールをめっきによりフィリングする方法も用いることができる。
【００７５】
さらに、第一絶縁部１１の所定の位置にＹＡＧレーザー等の加工により開口部１３を形成する。そして、第一絶縁部１１の開口部１３の表出面に導電性接着剤もしくは電気めっき、無電解めっきのいずれかを用いて接続端子１４を形成した後、スルホール電極１２の表出面と接続端子１４の表面に第一接続バンプ１５を形成する。この第一接続バンプ１５は半田ボールや印刷したクリーム半田を溶融することにより形成可能である。また、めっきによって錫、銅、金等のバンプを形成することも可能であるし、金等の金属のワイヤーによってバンプ形成することもできる。
【００７６】
以上の構成であっても本発明に用いる固体電解コンデンサ２としては機能するが、信頼性と機械的強度をより向上させたい場合には固体電解コンデンサ２の周辺に外装３４を形成することが望ましい。その際、固体電解コンデンサ２の下面側と側面に外装３４を貫通するように引出電極２９を形成し、この引出電極２９を介して固体電解コンデンサ２の陽極と陰極と電気的に接続する第四接続バンプ３０を形成することもできる。このような方法により内蔵する固体電解コンデンサ２の完成品とすることができる。
【００７７】
次に、図１に示すように前記固体電解コンデンサ収納部５内に前記固体電解コンデンサ２を収容するが、この固体電解コンデンサ収納部５によって前記固体電解コンデンサ２を位置決めすることが可能である。前記固体電解コンデンサ２を収容後、リフロー等により固体電解コンデンサ２の第四接続バンプ３０と固体電解コンデンサ収納部５に形成した第三接続バンプ１９を接続するとともに、その他の電子部品もしくは電源ラインと電気的に接続することができる。
【００７８】
次に、固体電解コンデンサ２を固定するために、固体電解コンデンサ収納部５と固体電解コンデンサ２の間に第三絶縁部１６を形成する。この第三絶縁部１６の形成方法としてはディスペンサ等によって樹脂を流し込むことができる。
【００７９】
また、図２に示すように固体電解コンデンサ２の外装３４の周辺部に切り欠き部２０を形成しておくことで、固体電解コンデンサ２の収納方向を間違うことなく収納することができるとともに、下面と固体電解コンデンサ収納部５の上面の空間にも第三絶縁部１６を構成する樹脂などを流し込むことが可能である。この第三絶縁部１６としては熱硬化性樹脂、感光性樹脂、熱可塑性樹脂あるいはそれらの複合体を用いることができる。
【００８０】
なお、固体電解コンデンサ２の放熱を効率良く行うために第三絶縁部１６には無機フィラーを含有した樹脂がより望ましい。また無機フィラーとしてはアルミナ、マグネシア、カルシウム化合物およびケイ素化合物からなる無機粒子が挙げられる。それらは熱伝導性、線膨張係数などの特性を考慮して最適なものを選択することができる。続いて、前記半導体チップ収納部４内に前記半導体チップ３を収容する。この半導体チップ収納部４によって半導体チップ３を位置決めすることが可能である。この半導体チップ３を収容後、リフロー等により半導体チップ３の接続バンプと固体電解コンデンサ２の第一接続バンプ１５を接続することができる。
【００８１】
次に、半導体チップ３を固定するために、半導体チップ収納部４と半導体チップ３の間に第四絶縁部１７を形成する。その形成方法としては第三絶縁部１６と同様の方法で形成することが可能である。
【００８２】
なお、第三絶縁部１６および第四絶縁部１７の形成は同時に行っても良い。固体電解コンデンサ収納部５内に固体電解コンデンサ２を搭載し、さらに固体電解コンデンサ２上の半導体チップ収納部４に半導体チップ３を搭載して実装した後、第三絶縁部１６の形成方法と同様の手法で同時に形成することもできる。
【００８３】
また、固体電解コンデンサ２の外装３４にあらかじめ粗面化処理を施すこともできる。これにより、固体電解コンデンサ２と第三絶縁部１６または半導体チップ３と第四絶縁部１７との密着性がより高くなり、ヒートサイクル試験を実施しても、界面での絶縁部の剥離が発生することをより少なくすることができる。
【００８４】
以上のような固体電解コンデンサ内蔵配線基板を構成することにより、固体電解コンデンサ２を低応力で実装することが可能で、固体電解コンデンサ収納部５によって位置決めされた固体電解コンデンサ２を配置し、半導体チップ３を半導体チップ収納部４によって位置決めすることにより精度良く固体電解コンデンサ２の上に半導体チップ３を実装配置することができる小型・低背型の固体電解コンデンサ内蔵配線基板を提供することができる。
【００８５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２および図８、図９により請求項２に記載の発明を説明する。図８は本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図であり、図９は固体電解コンデンサ２の要部拡大断面図である。但し、ここでは説明の便宜上固体電解コンデンサ内蔵配線基板の上面を決定しているだけで、本実施の形態２の固体電解コンデンサ内蔵配線基板の使用時において上面および下面は決定されるものではない。また、図は模式図であり、各位置を寸法的に正しく示したものではない。
【００８６】
図８の固体電解コンデンサ内蔵配線基板は、半導体チップ３を収納する半導体チップ収納部４および前記半導体チップ３に電荷を供給する固体電解コンデンサ２とを備えた配線基板１から構成されている。
【００８７】
本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵配線基板は実施の形態１の固体電解コンデンサ内蔵配線基板とほぼ同じ構成であるが、特に固体電解コンデンサ２の内部構造が異なる。
【００８８】
この固体電解コンデンサ収納部５に収納される固体電解コンデンサ２は図８、図９に示すように、少なくとも弁金属シート体６の片面に多孔質部を設け、この多孔質部の表面に誘電体被膜７、この誘電体被膜７上に固体電解質層８、この固体電解質層８上に集電体層９を設けて固体電解コンデンサ２の容量素子部を形成している（容量素子部とはコンデンサ機能を果たす基本的な構成要素を含んでいる。）。
【００８９】
このような固体電解コンデンサ２において、前記誘電体被膜７の上の所定の位置に前記固体電解質層８と前記集電体層９を貫通し複数の第二絶縁部３１を設け、前記集電体層９および前記第二絶縁部３１上に第一絶縁部１１を設ける。次に、前記第二絶縁部３１に弁金属シート体６まで渡って複数のビアホール３２を設け、前記ビアホール３２の中に前記弁金属シート体６と接続されるビアホール電極３３を設けている。
【００９０】
さらに、前記第一絶縁部１１の所定の位置に開口部１３を設け、前記開口部１３の上に接続端子１４を設け、この接続端子１４およびビアホール電極３３の表出面に第一接続バンプ１５を設けるように構成している。
【００９１】
このように固体電解コンデンサ２を上記の構成とすることにより、小型で高周波特性に優れ、かつ高密度実装を実現するとともに生産性にも優れたものとすることができる。加えて、本発明の実施の形態２で構成した固体電解コンデンサ２には最も短い距離で形成したビアホール電極３３に電流が流れることにより、低いインダクタンス成分の固体電解コンデンサ２とすることができるとともに、ビアホール電極３３と接続端子１４を交互に配置した電極構造とすることにより、電極から発生する磁界の発生を相殺する電極配置になり、固体電解コンデンサ２の持つリアクタンス成分を大幅に低減することができる。
【００９２】
また、配線基板１は所定の位置に半導体チップ収納部４を設け、前記半導体チップ収納部４の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部５を設けている。
【００９３】
このように構成された固体電解コンデンサ内蔵配線基板は小型・低背化を実現するとともに、前記固体電解コンデンサ収納部５内に固体電解コンデンサ２を配置し、この固体電解コンデンサ２の上に半導体チップ収納部４を設けた構成とすることにより、前記半導体チップ収納部４に半導体チップ３を効率良く実装することができるという特徴を有している。
【００９４】
次に、本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ２の製造方法について図８、図９を用いて説明する。上記弁金属シート体６としては、片面をエッチングして多孔質化されたアルミニウム箔を用いることができる。次に、弁金属シート体６の多孔質面の表面に誘電体被膜７を形成する。上記誘電体被膜７としては、アルミニウムを化成液中で陽極酸化することにより片面に誘電体被膜７を形成して構成することができる。
【００９５】
その後、前記弁金属シート体６の外周部に第五絶縁部２７を実施の形態１にて説明した同様の方法で形成する。続いて、誘電体被膜７上の所定の位置に第二絶縁部３１を形成する。第二絶縁部３１の形成方法としては、絶縁樹脂のポッティング、感光性樹脂のパターニング等によって形成することができる。
【００９６】
このとき、後に形成する固体電解質層８と集電体層９が第二絶縁部３１によって貫通するように、少なくとも固体電解質層８と集電体層９の厚み以上形成する。
【００９７】
さらに、誘電体被膜７上に固体電解質層８を形成する。この固体電解質層８の上の外周部に第六絶縁部２８を形成し、第六絶縁部２８の内周部の開口面の固体電解質層８上に集電体層９を形成する。
【００９８】
次に、前記集電体層９および前記第二絶縁部３１上に第一絶縁部１１を形成する。例えば、第一絶縁部１１の形成方法としては絶縁性の塗料を印刷することによって形成することができ、容易な形成プロセスで絶縁膜を得ることができる。
【００９９】
その後、前記第二絶縁部３１に弁金属シート体６まで渡ってビアホール３２を形成する。ビアホール３２を形成する方法としてレーザー加工法、ドリル加工法、放電加工法のいずれかを用いることが可能である。
【０１００】
次に、ビアホール３２中に弁金属シート体６と接続されるビアホール電極３３を形成する。ビアホール電極３３は導電性ペーストをビアホール内に充填し硬化させビアホール電極３３を形成することができる。また、めっきによってビアホール電極３３を形成することもできる。
【０１０１】
次に、第一絶縁部１１の所定の位置にＹＡＧレーザー等の加工により開口部１３を形成する。その他の開口部１３の形成方法としては、第一絶縁部１１の形成前に集電体層９上の所定の位置に光硬化性樹脂などを用いてあらかじめレジストをパターニングしておき、第一絶縁部１１を形成した後レジストを剥離する方法によっても形成することが可能である。
【０１０２】
そして、第一絶縁部１１の開口部１３の表出面に導電性接着剤もしくは電気めっき、無電解めっきのいずれかを用いて接続端子１４を形成した後、接続端子１４およびビアホール電極３３の表出面に第一接続バンプ１５を形成する。
【０１０３】
このような方法により固体電解コンデンサ２を実施の形態１と同じ方法で作製した配線基板１に実装配置することによって、半導体チップ３と直接接続でき、高周波特性に優れ、陽極と陰極との距離を狭くすることが可能であるためリアクタンス成分のより小さい固体電解コンデンサ２を内蔵した固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上のように本発明の固体電解コンデンサ内蔵配線基板の構成およびその製造方法により、高周波特性に優れた薄型の固体電解コンデンサを低応力で配線基板に搭載し、接続バンプを介して半導体チップと直接電気的に接続することが可能となることから、小型低背で高周波特性に優れ、かつ高密度実装を実現するとともに生産性にも優れた固体電解コンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図
【図２】同上面図
【図３】同固体電解コンデンサの要部拡大断面図
【図４】同固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図
【図５】同断面図
【図６】同固体電解コンデンサを実装した状態の上面図
【図７】同配線基板の断面図
【図８】本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図
【図９】同固体電解コンデンサの要部拡大断面図
【符号の説明】
１ 配線基板
２ 固体電解コンデンサ
３ 半導体チップ
４ 半導体チップ収納部
５ 固体電解コンデンサ収納部
６ 弁金属シート体
７ 誘電体被膜
８ 固体電解質層
９ 集電体層
１０ スルホール
１１ 第一絶縁部
１２ スルホール電極
１３ 開口部
１４ 接続端子
１５ 第一接続バンプ
１６ 第三絶縁部
１７ 第四絶縁部
１８ 第二接続バンプ
１９ 第三接続バンプ
２０ 切り欠き部
２１ａ 配線ライン
２１ｂ 配線ライン
２２ 第一樹脂シート
２３ 第一プリプレグ
２４ 第二樹脂シート
２５ 第二プリプレグ
２６ 第三樹脂シート
２７ 第五絶縁部
２８ 第六絶縁部
２９ 引出電極
３０ 第四接続バンプ
３１ 第二絶縁部
３２ ビアホール
３３ ビアホール電極
３４ 外装
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップなどの電子部品を載置する配線基板に関し、特に半導体チップに電荷を供給するためのコンデンサを内蔵した固体電解コンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、情報通信関連機器で用いられる半導体チップにおいては、電源の安定供給のために電源と半導体チップの間にコンデンサを配置している。
【０００３】
しかしながら、１００ｋＨｚ以上の高速動作においては半導体チップの駆動電圧の変動も非常に大きくなることから、この用途に用いるコンデンサについては高周波特性を左右する等価直列抵抗（ＥＳＲ）、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を低減することができるコンデンサが望まれていた。さらに、半導体チップをより高周波で動作させるためには、コンデンサと半導体チップ間の配線引き回しによるインダクタンスが無視できなくなるために半導体チップの誤動作の原因となり、電源供給を安定化させることも困難であった。
【０００４】
この要望に対して、高周波用の半導体チップの電源用に用いるコンデンサの構造を工夫するとともに、半導体チップの直下にこのコンデンサを配置し、電源ラインとグランドラインとの配線長を短くすることによってループインダクタンスを低減する実装方法などが提案されている。
【０００５】
例えば、上記コンデンサの構造としては特許文献１に開示されているように、アルミニウム固体電解コンデンサの同一平面内に陽極端子と陰極端子を配置したマトリクス電極を形成し、これらの電極端子と半導体チップを直接接続バンプを介して接続するという構造を有しているものである。その固体電解コンデンサの具体的な構造は、片面に集電体層を形成した固体電解コンデンサの陽極箔に複数のスルホールを設け、スルホール内に集電体層と接続されるスルホール電極を形成し、スルホール電極上および陽極箔上の所定の位置に電極端子を形成し、同一平面内に陽極端子と陰極端子を配置したマトリクス電極を構成しているものである。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている前記実装方法の構成としては複数の接続端子を有する積層セラミックコンデンサを複数の接続端子を有する配線基板の中に設けた凹部に配置し、前記積層セラミックコンデンサの複数の接続端子と前記配線基板の複数の接続端子とをフリップチップ接続したコンデンサ付配線基板の構造が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３０７９５５号公報
【特許文献２】
特開２０００−３４９２２５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の固体電解コンデンサは多数の接続バンプが存在するため、半導体チップと精度よく実装することが困難であり、半導体チップの接続バンプに対して高精度かつ生産性に優れた実装構造が望まれていた。
【０００９】
また、前記コンデンサ付配線基板では積層セラミックコンデンサの機械的強度の観点から厚みの薄い積層セラミックコンデンサを用いることは困難であるので、前記コンデンサ付配線基板の低背化を実現することが困難であった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものであり、ループインダクタンスを低減した薄い固体電解コンデンサを低応力で実装して構成される小型、低背の固体電解コンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも所定の位置に設けた半導体チップ収納部と前記半導体チップ収納部の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部とを設けた配線基板と、少なくとも片面に複数の接続端子を設けたシート状の固体電解コンデンサを前記固体電解コンデンサ収納部に配置し、前記固体電解コンデンサが少なくとも弁金属シート体の片面に多孔質部を設け、この多孔質部の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を設け、前記弁金属シート体に設けた複数のスルホールと、このスルホールの内壁及び弁金属シート体の多孔質化されていない面に設けた第一絶縁部と、前記スルホール内に設けた前記集電体層と接続されるスルホール電極と、前記第一絶縁部の所定の位置に設けた開口部に設けた接続端子と、前記スルホール電極と前記接続端子の表出面に第一接続バンプを設けた構成とした固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサをほぼ無応力で実装することが可能で、かつ固体電解コンデンサ収納部と半導体チップ収納部によって位置決めすることにより半導体チップを高精度に実装することができる固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、少なくとも所定の位置に設けた半導体チップ収納部と前記半導体チップ収納部の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部とを設けた配線基板と、少なくとも片面に複数の接続端子を設けたシート状の固体電解コンデンサを前記固体電解コンデンサ収納部に配置し、前記固体電解コンデンサが誘電体被膜上の所定の位置に前記固体電解質層と前記集電体層を貫通して設けた複数の第二絶縁部と、前記集電体層および前記第二絶縁部上に設けた第一絶縁部と、前記第二絶縁部に弁金属シート体まで渡って設けた複数のビアホールと、このビアホールの中に設けた前記弁金属シート体と接続されるビアホール電極と、前記第一絶縁部の所定の位置に設けた開口部に設けた接続端子と、前記ビアホール電極および前記接続端子の表出面に設けた第一接続バンプとで構成した固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、請求項１の作用に加えて固体電解コンデンサの陽極と陰極の距離を短くすることが可能であるためにリアクタンス成分のより小さい固体電解コンデンサを内蔵した固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部を半導体チップ収納部の面内に設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサが半導体チップの直下に配置可能であるためにリアクタンス成分のより小さい固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部を半導体チップ収納部面内に複数設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップの直下に最適な性能を有する固体電解コンデンサを配置することができる固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することが可能である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、半導体チップ収納部の側面が開口側に拡大するようにテーパーを設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップの搭載不良を低減することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部の側面が開口側に拡大するようにテーパーを設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサの搭載不良を低減することが可能である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部の高さを少なくとも固体電解コンデンサの厚みより低くした請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサの第一接続バンプが半導体チップ収納部の底面より高い位置に来ることにより、半導体チップと確実に接続することができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部と固体電解コンデンサの間に第三絶縁部を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサの位置を固定することができ、固体電解コンデンサを起点とする応力が発生したとしても、第三絶縁部により緩和することが可能である。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、第三絶縁部が無機フィラーを含有した樹脂材料である請求項８に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、請求項８の作用に加えて固体電解コンデンサの放熱を効率よく行うことができる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、半導体チップ収納部と半導体チップ間の間に第四絶縁部を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップの位置を固定することができ、半導体チップを起点とする応力が発生したとしても、第四絶縁部により緩和することが可能である。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、第四絶縁部が無機フィラーを含有した樹脂材料である請求項１０に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、請求項１０の作用に加えて半導体チップの放熱を効率良く行うことが可能である。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、半導体チップと固体電解コンデンサが第一接続バンプを介して接続されるように構成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、接続が最短で実現できることからより小型化と薄型化および高周波対応性の向上を実現することができる。
【００２３】
請求項１３に記載の発明は、半導体チップの上面が配線基板の上面と一致するように半導体チップ収納部を形成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、凹凸のない平坦な固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００２４】
請求項１４に記載の発明は、半導体チップの上面が配線基板の上面よりも低い位置になるように半導体チップ収納部を形成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップ上にさらに配線あるいは部品を実装することができる固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００２５】
請求項１５に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部が設けられていない半導体チップ収納部の下面に第二接続バンプを設け、半導体チップと配線基板が第二接続バンプを介して接続されるように構成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、他の電子部品もしくは電源と半導体チップとの接続を可能にすることができる。
【００２６】
請求項１６に記載の発明は、固体電解コンデンサ収納部の下面に第三接続バンプを設け、固体電解コンデンサと配線基板が第三接続バンプを介して接続した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、他の電子部品もしくは電源と固体電解コンデンサとの接続を可能にすることができる。
【００２７】
請求項１７に記載の発明は、固体電解コンデンサに外装を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、耐応力性や信頼性を向上させることができる。
【００２８】
請求項１８に記載の発明は、固体電解コンデンサの外装の外周部に切り欠き部を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、固体電解コンデンサ収納部と固体電解コンデンサの間に設ける第三絶縁部を容易に形成することができる。
【００２９】
請求項１９に記載の発明は、固体電解コンデンサの外装の表面に粗面化処理を施した請求項１７に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、半導体チップと第四絶縁部または固体電解コンデンサと第三絶縁部との密着性が高くなり、高信頼性の固体電解コンデンサ内蔵配線基板とすることができる。
【００３０】
請求項２０に記載の発明は、配線基板の内部および表層に配線ラインを設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、配線基板上に設けた接続バンプを介して半導体チップや固体電解コンデンサと他の電子部品もしくは電源と高密度に最短で接続することができる。
【００３１】
請求項２１に記載の発明は、配線基板が、半導体チップ収納部に対応した箇所に開口部を形成した第一樹脂シートおよび第一プリプレグと、前記第一プリプレグ下に設けた固体電解コンデンサ収納部に対応した箇所に開口部を形成した第二樹脂シートおよび第二プリプレグと、前記第二プリプレグ下に設けた第三樹脂シートとからなる請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板であり、生産性に優れた固体電解コンデンサ内蔵配線基板の構成とすることができる。
【００３２】
請求項２２に記載の発明は、配線基板を形成する工程が、第一樹脂シートに半導体チップ収納部を形成し、第二樹脂シートに固体電解コンデンサ収納部を形成する工程と、第一プリプレグに半導体チップ収納部を形成し、第二プリプレグに固体電解コンデンサ収納部を形成する工程と、第一樹脂シート、第二樹脂シート、第一プリプレグおよび第二プリプレグに配線ラインを形成する工程と、第一樹脂シート、第一プリプレグ、第二樹脂シート、第二プリプレグ、第三樹脂シートの順に積層して接着する工程と、固体電解コンデンサ収納部に固体電解コンデンサを収納する工程とからなる固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法であり、生産性に優れた固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法を実現することができる。
【００３３】
請求項２３に記載の発明は、配線ラインを形成する工程が、第一樹脂シート、第二樹脂シート、第三樹脂シートの所定の位置に電極パターンとスルホールを形成する工程と、第一プリプレグ、第二プリプレグの所定の位置にスルホールを形成する工程と、スルホール内に導電体を形成する工程と、第一樹脂シート、第一プリプレグ、第二樹脂シート、第二プリプレグ、第三樹脂シートの順に積層し熱硬化する工程とからなる請求項２２に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法であり、半導体チップ収納部と固体電解コンデンサ収納部の形成のための開口部の形成と同時に配線ラインのスルホールを形成することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体電解コンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法について実施の形態および図面を用いて説明する。
【００３５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１および図１〜図７により請求項１、３〜２３に記載の発明を説明する。
【００３６】
図１は本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図であり、図２は同上面図である。また図３は固体電解コンデンサ２の要部拡大断面図であり、図４、図５は図１とは別の形態の固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図、図６は半導体チップ３を実装していない固体電解コンデンサ内蔵配線基板の上面図であり、図７は配線基板の断面図である。
【００３７】
図１に示す固体電解コンデンサ内蔵配線基板は半導体チップ収納部４、半導体チップ３に電荷を供給する固体電解コンデンサ２とを備えたものであり、この半導体チップ収納部４に半導体チップ３を高精度かつ容易に実装することができる構造を実現しているものである。この固体電解コンデンサ内蔵配線基板は所定の位置に半導体チップ収納部４を設け、前記半導体チップ収納部４の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部５を設け、さらに前記固体電解コンデンサ収納部５内に固体電解コンデンサ２を配置し、前記固体電解コンデンサ２の上の半導体チップ収納部４に半導体チップ３を実装できるように構成していることを特徴としている。
【００３８】
また、前記固体電解コンデンサ２は図１、図３に示すように、少なくとも弁金属シート体６の片面に多孔質部を設け（図示せず）、この多孔質部の表面に誘電体被膜７、この誘電体被膜７上に固体電解質層８、この固体電解質層８上に集電体層９を設けて固体電解コンデンサ２の容量素子部を形成している（容量素子部とはコンデンサ機能を果たす基本的な構成要素を含んでいる。）。
【００３９】
この固体電解コンデンサ２はアルミニウム箔を利用できることから、その厚みを１００〜２００μｍの薄いシート状のコンデンサ素子とすることができる。
【００４０】
このような固体電解コンデンサ２において、前記弁金属シート体６に複数のスルホール１０を設け、このスルホール１０の内壁及び弁金属シート体６の多孔質化されていない面に第一絶縁部１１を設けている。さらに、前記スルホール１０内に前記集電体層９と接続されるスルホール電極１２を設け、前記第一絶縁部１１の所定の位置に開口部１３を設け、この開口部１３の上に接続端子１４を設け、前記接続端子１４およびスルホール電極１２の表出部に第一接続バンプ１５を設けて構成している。
【００４１】
また、スルホール電極１２と接続端子１４とを交互に配置するように構成することにより、固体電解コンデンサ２の内部で電流が流れる方向が反対となることから、発生する磁界を相殺する電極配置となり等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）値を極小にすることができることから、小型・低背で高周波特性に優れるとともに配線基板１の表面への高密度実装を実現するとともに、生産性にも優れたものとすることができる。
【００４２】
次に、前記固体電解コンデンサ２を配線基板１に実装する方法について説明する。
【００４３】
図１に示すように、固体電解コンデンサ２より若干大きめの固体電解コンデンサ収納部５を許容される寸法範囲内で形成することにより、許容寸法範囲内の精度で配置することができる。また、同様に半導体チップ収納部４を許容される寸法範囲内で半導体チップ３より若干大きく形成することによって、固体電解コンデンサ２と半導体チップ３を許容される寸法範囲内で効率良く実装することができる。
【００４４】
また、半導体チップ収納部４および固体電解コンデンサ収納部５の側面には開口側が拡大するようにテーパーを設けたほうがよい。このテーパーを設けることにより、半導体チップ収納部４および固体電解コンデンサ収納部５の中心部に半導体チップ３および固体電解コンデンサ２を高精度に実装することができる。
【００４５】
さらに、固体電解コンデンサ収納部５と前記固体電解コンデンサ２の間に第三絶縁部１６を設けることにより、固体電解コンデンサ２の位置を固定することが可能である。また、固体電解コンデンサ２を起点とする応力が発生したとしても、第三絶縁部１６により緩和することが可能である。また第三絶縁部１６に無機フィラーを含有した樹脂などを用いることにより、第三絶縁部１６の熱伝導率を向上させて固体電解コンデンサ２や半導体チップ３の放熱をより効率良く行うことも可能である。さらにまた無機フィラーの含有によって第三絶縁部１６を構成する樹脂材料の線膨張係数の制御や耐熱性の向上等の機能を付与することもできることから低応力で薄型の固体電解コンデンサ２を用いることができるために、配線基板１の厚みも薄くすることが可能となる。
【００４６】
また、同様に半導体チップ収納部４と半導体チップ３の間に第四絶縁部１７を形成することにより、上記と同じ効果を得ることができる。
【００４７】
さらに、この半導体チップ収納部４と半導体チップ３の位置関係において第四絶縁部１７によって封止された半導体チップ３の上面が配線基板１の上面と一致するように設けることにより、凹凸のない平坦な固体電解コンデンサ内蔵配線基板を形成することができる。
【００４８】
また、図４に示すように半導体チップ３の上面が配線基板１の上面より少なくとも低い位置になるように半導体チップ収納部４を設けることにより、半導体チップ３の上にさらに他の電子部品の搭載層もしくは配線層の形成が可能である。
【００４９】
さらに、固体電解コンデンサ収納部５の高さを前記固体電解コンデンサ２の厚さより低くすることで、固体電解コンデンサ２の上面が半導体チップ収納部４の底面より高い位置にくることになり、その上に配置する半導体チップ３を確実に接続することができる。
【００５０】
次に、図５に示すように固体電解コンデンサ収納部５を半導体チップ収納部４面内に複数配置することにより、複数の固体電解コンデンサ２を半導体チップ３の直下に配置することが可能である。なお、この固体電解コンデンサ収納部５には固体電解コンデンサ２以外の電子部品を実装することも可能である。
【００５１】
また、図１、図４に示すように前記固体電解コンデンサ２以外の電子部品もしくは配線ラインと半導体チップ３の接続方法としては、半導体チップ収納部４の固体電解コンデンサ収納部５が設けられない下面に第二接続バンプ１８を設け、半導体チップ３と配線基板１が第二接続バンプ１８を介して接続することにより配線ライン２１ａへ接続することができる。
【００５２】
また、固体電解コンデンサ収納部５の下面に第三接続バンプ１９を設け、固体電解コンデンサ２と配線基板１が第三接続バンプ１９を介して配線ライン２１ｂに接続することにより、他の電子部品と固体電解コンデンサ２との接続を可能にすることができる。上記のような配線ライン２１ａ、２１ｂを形成することにより高密度配線による高密度実装構造の固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【００５３】
なお、固体電解コンデンサ２に外装３４を施すことにより、固体電解コンデンサ２の耐応力性をより向上させることが可能であり、耐熱性や耐湿性等の信頼性においてもより向上させることができる。
【００５４】
また、図６に示すように固体電解コンデンサ２の外装３４の外周部に切り欠き部２０を形成しておくことにより、固体電解コンデンサ２の実装方向を正確に確認することができるとともに切り欠き部２０から樹脂を充填することができ、固体電解コンデンサ収納部５と固体電解コンデンサ２の間に設ける第三絶縁部１６を容易に形成することができる。
【００５５】
次に、図７を用いて配線基板１の構成の一例を説明する。
【００５６】
図７に示すように、半導体チップ収納部４に対応した箇所に開口部を形成した第一樹脂シート２２の下に、半導体チップ収納部４に対応した箇所に開口部を形成した第一プリプレグ２３を積層する。次に、前記第一プリプレグ２３の下に固体電解コンデンサ収納部５に対応した箇所に開口部を形成した第二樹脂シート２４を積層し、前記第二樹脂シート２４の下に固体電解コンデンサ収納部５に対応した箇所に開口部を形成した第二プリプレグ２５を積層する。最後に、前記第二プリプレグ２５の下に第三樹脂シート２６を形成して順次積層することにより、配線基板１を形成することができる。この開口部の形成方法は連続したシート状の材料にパンチング、レーザー加工法等を用いて形成することにより高速連続形成が可能であり、生産性に優れたものとすることができる。
【００５７】
次に、本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法の一例について説明する。はじめに、配線基板１の製造方法について説明する。
【００５８】
まず、第一樹脂シート２２と第一プリプレグ２３に半導体チップ３を埋め込むための半導体チップ収納部４に対応する箇所にパンチング加工、レーザー加工、ドリル加工、放電加工等で開口部を形成する。次に第二樹脂シート２４と第二プリプレグ２５に固体電解コンデンサ２を埋め込むための固体電解コンデンサ収納部５に対応する箇所に同様にして開口部を形成する。
【００５９】
このとき、それぞれの各層に配線ラインを形成したいときには第一樹脂シート２２、第二樹脂シート２４、第三樹脂シート２６の各層に導体材料を用いてあらかじめ形成しておくことにより所望の配線ラインを各層に設けることもできる。このときの樹脂基板としてはＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）レジンまたはガラスエポキシ樹脂等からなる樹脂基板を用いることができる。なお、ＦＲ４、ＦＲ５、ガラスエポキシ樹脂などの補強材が含浸された基材などを用いることもできる。
【００６０】
また、これ以外にも熱膨張率を整合させるために、樹脂基板中にシリカ、アルミナなどの無機粒子を含有させてもよい。
【００６１】
次に、第一樹脂シート２２、第一プリプレグ２３、第二樹脂シート２４、第二プリプレグ２５、第三樹脂シート２６を準備して位置合わせをして積層し、熱プレスを行うことによって、熱硬化性接着剤である第一プリプレグ２３および第二プリプレグ２５を介して積層接着することにより配線基板１とする。また、配線基板１を直接レーザー加工、ドリル加工、放電加工等によって研削し、半導体チップ収納部４および固体電解コンデンサ収納部５を加工することも可能である。
【００６２】
また、固体電解コンデンサ収納部５を半導体チップ収納部４の面内に複数配置する場合、第二樹脂シート２４の開口部を第一樹脂シート２２の開口部形成箇所に複数形成することによって形成することができる。
【００６３】
また、半導体チップ収納部４および固体電解コンデンサ収納部５の側面に開口側が拡大するようなテーパーを設けるためには第一樹脂シート２２、第二樹脂シート２４への開口部を形成する時にテーパーを形成することもできる。
【００６４】
なお、配線基板１内に配線ライン２１を設ける場合、第一樹脂シート２２、第二樹脂シート２４、第三樹脂シート２６内に配線ライン２１と一致した箇所にスルホールを形成し、あらかじめ銅、銀等の導電性ペーストを充填しておき、積層後に電気的接続をとることができる。また、接続抵抗を下げるためにスルホール内壁を銅、銀等のめっきによって電極形成する方法も使用できる。
【００６５】
また、半導体チップ３と他の電子部品もしくは電源ラインが配線基板１を介して接続される場合、第二樹脂シート２４の半導体チップ３と接続するスルホール上に第二接続バンプ１８を形成することにより、半導体チップ３と配線ライン２１ａとの接続を行うことができる。第二接続バンプ１８は半田ボールや印刷したクリーム半田を溶融することにより形成可能である。また、めっきによって錫、銅、金等のバンプを形成することも可能であるし、金等の金属のワイヤーによってバンプ形成することもできる。固体電解コンデンサ２と他の電子部品もしくは電源と接続する固体電解コンデンサ収納部５の底面の第三接続バンプ１９も同様に形成し、上記と同様にして配線ライン２１ｂに接続することができる。
【００６６】
また、最終形態として固体電解コンデンサ収納部５の高さが少なくとも前記固体電解コンデンサ２の厚みより低い固体電解コンデンサ収納部５を形成する場合、第二樹脂シート２４を固体電解コンデンサ２の厚みより薄くすると良い。
【００６７】
さらに、半導体チップ３の上面が配線基板１の上面と一致した位置にしたい場合、第二樹脂シート２４と第一樹脂シート２２の厚みを固体電解コンデンサ２と半導体チップ３の厚みに一致させるように設計することも可能である。
【００６８】
半導体チップ３の上面が配線基板１の上面より少なくとも低い位置にしたい場合においても同様にして第二樹脂シート２４と第一樹脂シート２２の厚みを固体電解コンデンサ２と半導体チップ３の厚みよりも薄くなるよう設計することにより実現可能であり、以上のような構成方法により配線基板１を柔軟に設計対応することができる。
【００６９】
続いて、図１および図３に示すような固体電解コンデンサ２の製造方法について説明する。まず、片面がエッチング処理されたアルミニウム箔を弁金属シート体６として準備する。このアルミニウム箔は片面をマスキングしてエッチング処理することによって容易に得ることができる。次に弁金属シート体６の多孔質面の表面に誘電体被膜７を形成する。この誘電体被膜７としてはアルミニウム、タンタル、ニオブ等を化成液中で陽極酸化することにより片面に誘電体被膜７を形成することができる。
【００７０】
次に、弁金属シート体６の外周部の誘電体被膜７の上に第五絶縁部２７を形成する。続いて、弁金属シート体６の所定の位置に複数のスルホール１０を形成する。その後、スルホール１０の内壁及び弁金属シート体６の多孔質化されていない面に第一絶縁部１１を形成する。第一絶縁部１１の形成方法の一例としては誘電体被膜７側をレジストでマスクし絶縁性の樹脂を電着することによって形成することができ、形成プロセスが容易で膜厚の薄い絶縁膜を得ることができる。
【００７１】
次に、前記第五絶縁部２７の開口面の誘電体被膜７の上に固体電解質層８を形成する。この固体電解質層８の形成方法はポリピロールやポリチオフェン等のパイ電子共役高分子およびまたはこれ以外の導電性高分子を含む組成物を化学重合や電解重合、またはそれらを組み合わせて行うことができる。
【００７２】
その後、固体電解質層８の上の外周部に第六絶縁部２８を設ける。第六絶縁部２８は粘度１Ｐａ・ｓ以上の樹脂を使用することにより、塗布時に樹脂が流動しないため容量ばらつきを低減することが可能である。
【００７３】
次に、この第六絶縁部２８の開口面の固体電解質層８上に前記集電体層９を設ける。この集電体層９はカーボン微粒子の懸濁液、および銀ペーストを主成分とする導電性接着剤を用いて、カーボン層と銀ペースト層の積層構造とすることにより効率的に電荷を引き出すことが可能である。
【００７４】
続いて、スルホール１０内に集電体層９と接続されるスルホール電極１２を形成する。スルホール電極１２は集電体層９の形成と同時に形成することも可能である。集電体層９として銀ペーストを塗布する工程において、同時に銀ペーストをスルホール１０内に充填し硬化させスルホール電極１２を形成する。また、スルホール電極１２の抵抗を低減する手法としては、スルホール内壁に銅、金、銀等のめっきを施した後、銀ペーストを充填する方法や、スルホールをめっきによりフィリングする方法も用いることができる。
【００７５】
さらに、第一絶縁部１１の所定の位置にＹＡＧレーザー等の加工により開口部１３を形成する。そして、第一絶縁部１１の開口部１３の表出面に導電性接着剤もしくは電気めっき、無電解めっきのいずれかを用いて接続端子１４を形成した後、スルホール電極１２の表出面と接続端子１４の表面に第一接続バンプ１５を形成する。この第一接続バンプ１５は半田ボールや印刷したクリーム半田を溶融することにより形成可能である。また、めっきによって錫、銅、金等のバンプを形成することも可能であるし、金等の金属のワイヤーによってバンプ形成することもできる。
【００７６】
以上の構成であっても本発明に用いる固体電解コンデンサ２としては機能するが、信頼性と機械的強度をより向上させたい場合には固体電解コンデンサ２の周辺に外装３４を形成することが望ましい。その際、固体電解コンデンサ２の下面側と側面に外装３４を貫通するように引出電極２９を形成し、この引出電極２９を介して固体電解コンデンサ２の陽極と陰極と電気的に接続する第四接続バンプ３０を形成することもできる。このような方法により内蔵する固体電解コンデンサ２の完成品とすることができる。
【００７７】
次に、図１に示すように前記固体電解コンデンサ収納部５内に前記固体電解コンデンサ２を収容するが、この固体電解コンデンサ収納部５によって前記固体電解コンデンサ２を位置決めすることが可能である。前記固体電解コンデンサ２を収容後、リフロー等により固体電解コンデンサ２の第四接続バンプ３０と固体電解コンデンサ収納部５に形成した第三接続バンプ１９を接続するとともに、その他の電子部品もしくは電源ラインと電気的に接続することができる。
【００７８】
次に、固体電解コンデンサ２を固定するために、固体電解コンデンサ収納部５と固体電解コンデンサ２の間に第三絶縁部１６を形成する。この第三絶縁部１６の形成方法としてはディスペンサ等によって樹脂を流し込むことができる。
【００７９】
また、図２に示すように固体電解コンデンサ２の外装３４の周辺部に切り欠き部２０を形成しておくことで、固体電解コンデンサ２の収納方向を間違うことなく収納することができるとともに、下面と固体電解コンデンサ収納部５の上面の空間にも第三絶縁部１６を構成する樹脂などを流し込むことが可能である。この第三絶縁部１６としては熱硬化性樹脂、感光性樹脂、熱可塑性樹脂あるいはそれらの複合体を用いることができる。
【００８０】
なお、固体電解コンデンサ２の放熱を効率良く行うために第三絶縁部１６には無機フィラーを含有した樹脂がより望ましい。また無機フィラーとしてはアルミナ、マグネシア、カルシウム化合物およびケイ素化合物からなる無機粒子が挙げられる。それらは熱伝導性、線膨張係数などの特性を考慮して最適なものを選択することができる。続いて、前記半導体チップ収納部４内に前記半導体チップ３を収容する。この半導体チップ収納部４によって半導体チップ３を位置決めすることが可能である。この半導体チップ３を収容後、リフロー等により半導体チップ３の接続バンプと固体電解コンデンサ２の第一接続バンプ１５を接続することができる。
【００８１】
次に、半導体チップ３を固定するために、半導体チップ収納部４と半導体チップ３の間に第四絶縁部１７を形成する。その形成方法としては第三絶縁部１６と同様の方法で形成することが可能である。
【００８２】
なお、第三絶縁部１６および第四絶縁部１７の形成は同時に行っても良い。固体電解コンデンサ収納部５内に固体電解コンデンサ２を搭載し、さらに固体電解コンデンサ２上の半導体チップ収納部４に半導体チップ３を搭載して実装した後、第三絶縁部１６の形成方法と同様の手法で同時に形成することもできる。
【００８３】
また、固体電解コンデンサ２の外装３４にあらかじめ粗面化処理を施すこともできる。これにより、固体電解コンデンサ２と第三絶縁部１６または半導体チップ３と第四絶縁部１７との密着性がより高くなり、ヒートサイクル試験を実施しても、界面での絶縁部の剥離が発生することをより少なくすることができる。
【００８４】
以上のような固体電解コンデンサ内蔵配線基板を構成することにより、固体電解コンデンサ２を低応力で実装することが可能で、固体電解コンデンサ収納部５によって位置決めされた固体電解コンデンサ２を配置し、半導体チップ３を半導体チップ収納部４によって位置決めすることにより精度良く固体電解コンデンサ２の上に半導体チップ３を実装配置することができる小型・低背型の固体電解コンデンサ内蔵配線基板を提供することができる。
【００８５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２および図８、図９により請求項２に記載の発明を説明する。図８は本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図であり、図９は固体電解コンデンサ２の要部拡大断面図である。但し、ここでは説明の便宜上固体電解コンデンサ内蔵配線基板の上面を決定しているだけで、本実施の形態２の固体電解コンデンサ内蔵配線基板の使用時において上面および下面は決定されるものではない。また、図は模式図であり、各位置を寸法的に正しく示したものではない。
【００８６】
図８の固体電解コンデンサ内蔵配線基板は、半導体チップ３を収納する半導体チップ収納部４および前記半導体チップ３に電荷を供給する固体電解コンデンサ２とを備えた配線基板１から構成されている。
【００８７】
本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵配線基板は実施の形態１の固体電解コンデンサ内蔵配線基板とほぼ同じ構成であるが、特に固体電解コンデンサ２の内部構造が異なる。
【００８８】
この固体電解コンデンサ収納部５に収納される固体電解コンデンサ２は図８、図９に示すように、少なくとも弁金属シート体６の片面に多孔質部を設け、この多孔質部の表面に誘電体被膜７、この誘電体被膜７上に固体電解質層８、この固体電解質層８上に集電体層９を設けて固体電解コンデンサ２の容量素子部を形成している（容量素子部とはコンデンサ機能を果たす基本的な構成要素を含んでいる。）。
【００８９】
このような固体電解コンデンサ２において、前記誘電体被膜７の上の所定の位置に前記固体電解質層８と前記集電体層９を貫通し複数の第二絶縁部３１を設け、前記集電体層９および前記第二絶縁部３１上に第一絶縁部１１を設ける。次に、前記第二絶縁部３１に弁金属シート体６まで渡って複数のビアホール３２を設け、前記ビアホール３２の中に前記弁金属シート体６と接続されるビアホール電極３３を設けている。
【００９０】
さらに、前記第一絶縁部１１の所定の位置に開口部１３を設け、前記開口部１３の上に接続端子１４を設け、この接続端子１４およびビアホール電極３３の表出面に第一接続バンプ１５を設けるように構成している。
【００９１】
このように固体電解コンデンサ２を上記の構成とすることにより、小型で高周波特性に優れ、かつ高密度実装を実現するとともに生産性にも優れたものとすることができる。加えて、本発明の実施の形態２で構成した固体電解コンデンサ２には最も短い距離で形成したビアホール電極３３に電流が流れることにより、低いインダクタンス成分の固体電解コンデンサ２とすることができるとともに、ビアホール電極３３と接続端子１４を交互に配置した電極構造とすることにより、電極から発生する磁界の発生を相殺する電極配置になり、固体電解コンデンサ２の持つリアクタンス成分を大幅に低減することができる。
【００９２】
また、配線基板１は所定の位置に半導体チップ収納部４を設け、前記半導体チップ収納部４の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部５を設けている。
【００９３】
このように構成された固体電解コンデンサ内蔵配線基板は小型・低背化を実現するとともに、前記固体電解コンデンサ収納部５内に固体電解コンデンサ２を配置し、この固体電解コンデンサ２の上に半導体チップ収納部４を設けた構成とすることにより、前記半導体チップ収納部４に半導体チップ３を効率良く実装することができるという特徴を有している。
【００９４】
次に、本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ２の製造方法について図８、図９を用いて説明する。上記弁金属シート体６としては、片面をエッチングして多孔質化されたアルミニウム箔を用いることができる。次に、弁金属シート体６の多孔質面の表面に誘電体被膜７を形成する。上記誘電体被膜７としては、アルミニウムを化成液中で陽極酸化することにより片面に誘電体被膜７を形成して構成することができる。
【００９５】
その後、前記弁金属シート体６の外周部に第五絶縁部２７を実施の形態１にて説明した同様の方法で形成する。続いて、誘電体被膜７上の所定の位置に第二絶縁部３１を形成する。第二絶縁部３１の形成方法としては、絶縁樹脂のポッティング、感光性樹脂のパターニング等によって形成することができる。
【００９６】
このとき、後に形成する固体電解質層８と集電体層９が第二絶縁部３１によって貫通するように、少なくとも固体電解質層８と集電体層９の厚み以上形成する。
【００９７】
さらに、誘電体被膜７上に固体電解質層８を形成する。この固体電解質層８の上の外周部に第六絶縁部２８を形成し、第六絶縁部２８の内周部の開口面の固体電解質層８上に集電体層９を形成する。
【００９８】
次に、前記集電体層９および前記第二絶縁部３１上に第一絶縁部１１を形成する。例えば、第一絶縁部１１の形成方法としては絶縁性の塗料を印刷することによって形成することができ、容易な形成プロセスで絶縁膜を得ることができる。
【００９９】
その後、前記第二絶縁部３１に弁金属シート体６まで渡ってビアホール３２を形成する。ビアホール３２を形成する方法としてレーザー加工法、ドリル加工法、放電加工法のいずれかを用いることが可能である。
【０１００】
次に、ビアホール３２中に弁金属シート体６と接続されるビアホール電極３３を形成する。ビアホール電極３３は導電性ペーストをビアホール内に充填し硬化させビアホール電極３３を形成することができる。また、めっきによってビアホール電極３３を形成することもできる。
【０１０１】
次に、第一絶縁部１１の所定の位置にＹＡＧレーザー等の加工により開口部１３を形成する。その他の開口部１３の形成方法としては、第一絶縁部１１の形成前に集電体層９上の所定の位置に光硬化性樹脂などを用いてあらかじめレジストをパターニングしておき、第一絶縁部１１を形成した後レジストを剥離する方法によっても形成することが可能である。
【０１０２】
そして、第一絶縁部１１の開口部１３の表出面に導電性接着剤もしくは電気めっき、無電解めっきのいずれかを用いて接続端子１４を形成した後、接続端子１４およびビアホール電極３３の表出面に第一接続バンプ１５を形成する。
【０１０３】
このような方法により固体電解コンデンサ２を実施の形態１と同じ方法で作製した配線基板１に実装配置することによって、半導体チップ３と直接接続でき、高周波特性に優れ、陽極と陰極との距離を狭くすることが可能であるためリアクタンス成分のより小さい固体電解コンデンサ２を内蔵した固体電解コンデンサ内蔵配線基板を実現することができる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上のように本発明の固体電解コンデンサ内蔵配線基板の構成およびその製造方法により、高周波特性に優れた薄型の固体電解コンデンサを低応力で配線基板に搭載し、接続バンプを介して半導体チップと直接電気的に接続することが可能となることから、小型低背で高周波特性に優れ、かつ高密度実装を実現するとともに生産性にも優れた固体電解コンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図
【図２】同上面図
【図３】同固体電解コンデンサの要部拡大断面図
【図４】同固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図
【図５】同断面図
【図６】同固体電解コンデンサを実装した状態の上面図
【図７】同配線基板の断面図
【図８】本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサ内蔵配線基板の断面図
【図９】同固体電解コンデンサの要部拡大断面図
【符号の説明】
１ 配線基板
２ 固体電解コンデンサ
３ 半導体チップ
４ 半導体チップ収納部
５ 固体電解コンデンサ収納部
６ 弁金属シート体
７ 誘電体被膜
８ 固体電解質層
９ 集電体層
１０ スルホール
１１ 第一絶縁部
１２ スルホール電極
１３ 開口部
１４ 接続端子
１５ 第一接続バンプ
１６ 第三絶縁部
１７ 第四絶縁部
１８ 第二接続バンプ
１９ 第三接続バンプ
２０ 切り欠き部
２１ａ 配線ライン
２１ｂ 配線ライン
２２ 第一樹脂シート
２３ 第一プリプレグ
２４ 第二樹脂シート
２５ 第二プリプレグ
２６ 第三樹脂シート
２７ 第五絶縁部
２８ 第六絶縁部
２９ 引出電極
３０ 第四接続バンプ
３１ 第二絶縁部
３２ ビアホール
３３ ビアホール電極
３４ 外装
Claims (23)
- 少なくとも所定の位置に設けた半導体チップ収納部と前記半導体チップ収納部の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部とを設けた配線基板と、少なくとも片面に複数の接続端子を設けたシート状の固体電解コンデンサを前記固体電解コンデンサ収納部に配置し、前記固体電解コンデンサが少なくとも弁金属シート体の片面に多孔質部を設け、この多孔質部の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を設け、前記弁金属シート体に設けた複数のスルホールと、このスルホールの内壁及び弁金属シート体の多孔質化されていない面に設けた第一絶縁部と、前記スルホール内に設けた前記集電体層と接続されるスルホール電極と、前記第一絶縁部の所定の位置に設けた開口部に設けた接続端子と、前記スルホール電極と前記接続端子の表出面に第一接続バンプを設けた構成とした固体電解コンデンサを内蔵した固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 少なくとも所定の位置に設けた半導体チップ収納部と前記半導体チップ収納部の下面に少なくとも一つ以上の固体電解コンデンサ収納部とを設けた配線基板と、少なくとも片面に複数の接続端子を設けたシート状の固体電解コンデンサを前記固体電解コンデンサ収納部に配置し、前記固体電解コンデンサが前記誘電体被膜上の所定の位置に前記固体電解質層と前記集電体層を貫通して設けた複数の第二絶縁部と、前記集電体層および前記第二絶縁部上に設けた第一絶縁部と、前記第二絶縁部に弁金属シート体まで渡って設けた複数のビアホールと、このビアホールの中に設けた前記弁金属シート体と接続されるビアホール電極と、前記第一絶縁部の所定の位置に設けた開口部に設けた接続端子と、前記ビアホール電極および前記接続端子の表出面に設けた第一接続バンプとで構成した固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサ収納部を半導体チップ収納部の面内に設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサ収納部を半導体チップ収納部の面内に複数設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 半導体チップ収納部の側面が開口側に拡大するようにテーパーを設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサ収納部の側面が開口側に拡大するようにテーパーを設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサ収納部の高さを少なくとも固体電解コンデンサの厚みより低くした請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサ収納部と固体電解コンデンサ間の間に第三絶縁部を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 第三絶縁部が無機フィラーを含有した樹脂材料である請求項８に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 半導体チップ収納部と半導体チップ間の間に第四絶縁部を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 第四絶縁部が無機フィラーを含有した樹脂材料である請求項１０に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 半導体チップと固体電解コンデンサとを第一接続バンプを介して接続してなる請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 半導体チップの上面が配線基板の上面と一致するように半導体チップ収納部を形成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 半導体チップの上面が配線基板の面よりも低い位置になるように半導体チップ収納部を形成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサ収納部が設けられていない半導体チップ収納部の下面に第二接続バンプを設け、半導体チップと配線基板が第二接続バンプを介して接続するように構成した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサ収納部の下面に第三接続バンプを設け、固体電解コンデンサと配線基板が第三接続バンプを介して接続した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサに外装を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサの外装の外周部に切り欠き部を設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 固体電解コンデンサの外装の表面に粗面化処理を施した請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 配線基板の内部および表層に配線ラインを設けた請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 配線基板が、半導体チップ収納部に対応した箇所に開口部を形成した第一樹脂シートおよび第一プリプレグと、前記第一プリプレグの下に設けた固体電解コンデンサ収納部に対応した箇所に開口部を形成した第二樹脂シートおよび第二プリプレグと、前記第二プリプレグの下に設けた第三樹脂シートとからなる請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板。
- 配線基板を形成する工程が、第一樹脂シートに半導体チップ収納部を形成し、第二樹脂シートに固体電解コンデンサ収納部を形成する工程と、第一プリプレグに半導体チップ収納部を形成し、第二プリプレグに固体電解コンデンサ収納部を形成する工程と、第一樹脂シート、第二樹脂シート、第一プリプレグおよび第二プリプレグに配線ラインを形成する工程と、第一樹脂シート、第一プリプレグ、第二樹脂シート、第二プリプレグ、第三樹脂シートの順に積層して接着する工程と、固体電解コンデンサ収納部に固体電解コンデンサを収納する工程とからなる固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法。
- 配線ラインを形成する工程が、第一樹脂シート、第二樹脂シート、第三樹脂シートの所定の位置に電極パターンとスルホールを形成する工程と、第一プリプレグ、第二プリプレグの所定の位置にスルホールを形成する工程と、スルホール内に導電体を形成する工程と、第一樹脂シート、第一プリプレグ、第二樹脂シート、第二プリプレグ、第三樹脂シートの順に積層し熱硬化する工程とからなる請求項２２に記載の固体電解コンデンサ内蔵配線基板の製造方法。
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