JP2002237431A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサ及びその製造方法

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JP2002237431A
JP2002237431A JP2001031941A JP2001031941A JP2002237431A JP 2002237431 A JP2002237431 A JP 2002237431A JP 2001031941 A JP2001031941 A JP 2001031941A JP 2001031941 A JP2001031941 A JP 2001031941A JP 2002237431 A JP2002237431 A JP 2002237431A
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electrolytic capacitor
solid electrolytic
holes
anode
anode body
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JP2001031941A
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剛 ▲吉▼野
Takeshi Yoshino
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 他の多くの電子部品と共にコンデンサを基板
上に実装する際に配線回路長が長くなり、これによりE
SR特性、ESL特性が悪化して高周波応答性が劣ると
いう課題を解決し、接続に伴う特性の悪化が少なく、高
周波応答性に優れた固体電解コンデンサ及びその製造方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】 厚み方向に複数の貫通孔2aを設けた陽
極体2と、この陽極体2の貫通孔2a内に埋設された陽
極リード部3からなり、この陽極リード部3の表出部分
を陽極端子部とし、陰極層の表出部分を陰極端子部とし
た構成とすることにより、同一面上に陽極と陰極が交互
に配列されることによってESRが低くなると共に、E
SLが打ち消し合って高周波でのインピーダンス特性を
大きく低減することができるようになり、その結果、高
周波応答性が著しく向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は各種電子機器に使用
されるコンデンサの中で、特に、複数の回路が形成され
たプリント配線基板上に面実装したり、あるいは埋込実
装することが可能な薄型の固体電解コンデンサ及びその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の固体電解コンデンサにつ
いて図面を用いて説明する。
【0003】図8は従来の面実装型の固体電解コンデン
サの構成を示した断面図であり、同図において、21は
コンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子21は陽極
導出線22をその一端が表出するように埋設したタンタ
ル粉末からなる成形体を焼結した多孔質の陽極体の外表
面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層(共に図
示せず)を順次積層して形成することにより構成された
ものである。23は陽極端子であり、一端が上記コンデ
ンサ素子21の陽極導出線22に溶接等の手段により接
合され、他端が後述する外装樹脂26から表出して外装
樹脂26に沿って折り曲げられることにより外部接続用
の端子となるものである。
【0004】24は陰極端子であり、一端が導電性接着
剤25を介して上記コンデンサ素子21の陰極層に接合
され、他端が後述する外装樹脂26から表出して外装樹
脂26に沿って折り曲げられることにより外部接続用の
端子となるものである。26は上記陽極端子23と陰極
端子24の一部が夫々外部に露呈する状態で上記コンデ
ンサ素子21を被覆した絶縁性の外装樹脂である。
【0005】また、さらなる薄型化を図るために、アル
ミニウムやタンタル等の弁作用金属からなる多孔質シー
ト体の厚み方向の片面あるいは芯部を陽極素子とし、こ
の多孔質シート体の表面に誘電体酸化皮膜層を形成し、
その上に機能性高分子等の固体電解質層を設け、その外
表面に陰極層を設け、全体を外装樹脂でモールドし、こ
の外装樹脂の両端に陽極素子および陰極層と電気的に接
続された端子電極を設けて構成されるシート型の固体電
解コンデンサも提案されていた(例えば、特開平4−2
76612号公報、特公平2−41889号公報等)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の固体電解コンデンサでは、他の多くの電子部品と共に
固体電解コンデンサをプリント配線基板上に実装して所
望の回路を構成する場合、固体電解コンデンサの接続は
固体電解コンデンサに設けられた金属リード端子等を介
してプリント配線基板上に接続されるために配線回路長
が長くなり、これにより等価直列抵抗(以下、ESRと
いう)特性、等価直列インダクタンス(以下、ESLと
いう)特性が悪化して高周波応答性が劣るという問題が
あった。また、この問題はプリント配線基板上に半導体
と共に固体電解コンデンサを面実装する場合に特に顕著
に現れるものであり、最近特に要望されている高周波応
答性に優れた電子機器を提供することができないという
大きな課題を有したものであった。
【0007】本発明はこのような従来の課題を解決し、
半導体と共にプリント配線基板上に実装して所望の回路
を構成する場合においても、接続に伴うESR特性、E
SL特性の悪化が少なく、高周波応答性に優れた固体電
解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的と
するものである。
【0008】
【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、多孔質でシート状
の陽極体に厚み方向に複数の貫通孔が設けられ、かつこ
の陽極体の表裏面の少なくとも一方に誘電体酸化皮膜
層、固体電解質層、陰極層が順次積層形成されたコンデ
ンサ素子と、このコンデンサ素子の上記貫通孔内に埋設
された陽極リード部により構成され、この陽極リード部
のコンデンサ素子からの表出部分を陽極端子部とし、コ
ンデンサ素子に設けられた陰極層を陰極端子部とした構
成のものであり、これにより、同一面上に陽極端子部と
陰極端子部が交互に配列されることによってESRが低
くなると共に、ESLが互いに打ち消し合って高周波で
のインピーダンス特性を大きく低減することができるよ
うになり、その結果、高周波応答性が著しく向上すると
いう作用効果が得られる。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、コンデンサ素子の端子部を設けた面を
除く外周部を外装樹脂でモールドした構成のものであ
り、これにより、製品強度を向上させることができると
いう作用効果が得られる。
【0010】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、陽極体が弁作用金属であるアルミニウ
ム、タンタル、ニオブのいずれかの箔または焼結体から
なる構成としたものであり、これにより、低インピーダ
ンスでより高性能の固体電解コンデンサを提供すること
ができるという作用効果が得られる。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、陽極リード部が弁作用金属であるアル
ミニウム、タンタル、ニオブのいずれかからなる構成と
したものであり、これにより、請求項3に記載の発明に
より得られる作用効果と同様の作用効果が得られる。
【0012】請求項5に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、陽極体の厚み方向に設けた複数の貫通
孔が軸方向の中央部が細くなるように形成された構成の
ものであり、これにより、陽極体に設けられた貫通孔と
この貫通孔内に埋設等の手段により配設される陽極リー
ド部との接触をより確実にし、接触不良により発生する
不要な抵抗の増加を抑制することができるという作用効
果が得られる。
【0013】請求項6に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、陽極体の厚み方向に設けた複数の貫通
孔を表裏面のいずれか一方向からの所望の深さの穴とし
た構成のものであり、これにより、コンデンサ素子の中
で陽極体が占める割合を可能な限り小さくすることによ
り固体電解コンデンサの容量を大きくすることができる
という作用効果が得られる。
【0014】請求項7に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、陽極体の厚み方向に設けた複数の貫通
孔を表裏面の双方向からの所望の深さの穴とした構成の
ものであり、これにより、請求項4に記載の発明による
作用効果に加えて両面に独立した陽極端子部を有するた
めに更に大容量の固体電解コンデンサを得ることができ
るという作用効果が得られる。
【0015】請求項8に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、陽極体の厚み方向に設けた複数の貫通
孔または穴の配置位置を、この固体電解コンデンサに接
続される他の電子部品の端子位置と対応するようにした
構成のものであり、これにより、例えば半導体を固体電
解コンデンサの上に直接実装して最短距離で接続するこ
とができるという作用効果が得られる。
【0016】請求項9に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、陽極端子部と陰極端子部に接続バンプ
を形成した構成のものであり、これにより、半導体と固
体電解コンデンサを最短の電極距離で接続することがで
きるためにESRの低い部品実装が可能になるという作
用効果が得られる。
【0017】請求項10に記載の発明は、弁作用金属か
らなる陽極体の厚み方向に複数の貫通孔を設け、この貫
通孔内に弁作用金属からなる陽極リード部を埋設した
後、上記陽極体の表裏面の少なくとも一方をエッチング
処理し、続いて誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極
層を順次積層形成するようにした固体電解コンデンサの
製造方法というものであり、この方法により、低ES
R、低ESLで高周波応答性に優れた固体電解コンデン
サを安定して生産することができるという作用効果が得
られる。
【0018】請求項11に記載の発明は、請求項10に
記載の発明において、エッチング処理後の陽極体に貫通
孔を設け、この貫通孔内に陽極リード部を埋設した後、
誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層を順次積層形
成するようにした固体電解コンデンサの製造方法という
ものであり、この方法により、請求項10に記載の発明
により得られる作用効果と同様の作用効果が得られる。
【0019】請求項12に記載の発明は、請求項10に
記載の発明において、陽極体の厚み方向に設ける複数の
貫通孔を表裏面のいずれか一方向からの所望の深さの穴
とした固体電解コンデンサの製造方法というものであ
り、この方法により、薄型で大容量の固体電解コンデン
サを安定して生産することができるという作用効果が得
られる。
【0020】請求項13に記載の発明は、請求項10に
記載の発明において、陽極体の厚み方向に設ける複数の
貫通孔を表裏面の双方向からの所望の深さの穴とした固
体電解コンデンサの製造方法というものであり、この方
法により、請求項12に記載の発明により得られる作用
効果と同様の作用効果が得られる。
【0021】請求項14に記載の発明は、請求項10に
記載の発明において、陽極体の厚み方向に設ける複数の
貫通孔または穴をエッチングにより設けるようにした固
体電解コンデンサの製造方法というものであり、この方
法により、複数の貫通孔または穴を容易に、かつ精度良
く設けることができるという作用効果が得られる。
【0022】請求項15に記載の発明は、請求項10に
記載の発明において、陽極体の厚み方向に設ける複数の
貫通孔または穴を機械的な加工により設けるようにした
固体電解コンデンサの製造方法というものであり、この
方法により、請求項14に記載の発明により得られる作
用効果と同様の作用効果が得られる。
【0023】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)以下、実施の形
態1を用いて、本発明の特に請求項1,2,3,8,1
0,11,14,15に記載の発明について説明する。
【0024】図1は本発明の実施の形態1による固体電
解コンデンサの構成を示す斜視図、図2(a)は図1の
A−A線における模式的に示した断面図である。同図に
おいて、2はアルミニウムやタンタルやニオブ等の弁作
用金属からなる陽極体、2aはこの陽極体2の厚み方向
に設けられた複数の貫通孔、3はこの貫通孔2aの内部
に埋設するように配設されたアルミニウムやタンタルや
ニオブ等の弁作用金属からなる陽極リード部、4は絶縁
層である。5と6と7は陽極体2の表裏面に夫々順次積
層形成された誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層
であり、上記陽極体2、誘電体酸化皮膜5、固体電解質
層6、陰極層7でコンデンサ素子1aを形成しており、
この陰極層7から絶縁層4を介して表出させた部分の陽
極リード部3を陽極端子部とし、この陽極端子部以外の
陰極層7を陰極端子部として本実施の形態1の固体電解
コンデンサ1が構成されている。
【0025】次に、本実施の形態の固体電解コンデンサ
の製造方法について説明すると、まず、アルミニウムや
タンタルやニオブ等の弁作用金属からなる多孔質でシー
ト状の陽極体2の所望の位置に貫通孔2aを設ける。こ
の貫通孔2aを設ける方法としては、エッチングまたは
機械的な加工によって設けることができる。続いて、上
記貫通孔2a内にアルミニウムやタンタルやニオブ等の
弁作用金属からなる陽極リード部3を圧入により埋設す
る。続いて、上記陽極体2を化成液中で陽極酸化させる
ことにより陽極体2の表裏面に夫々誘電体酸化皮膜層5
を形成する。続いて、上記陽極体2の表裏面の貫通孔2
aの周縁に絶縁層4を設ける。この絶縁層4を設ける方
法としては、フォトレジストやマスキングテープ等を用
いて形成することができる。続いて、化学酸化重合によ
りポリピロール等の導電性高分子からなる固体電解質層
6を上記誘電体酸化皮膜層5上に形成する。続いて、上
記固体電解質層6上にカーボン層と銀層からなる陰極層
7を形成することにより固体電解コンデンサ1を作製す
るものである。
【0026】なお、上記実施の形態1の説明では、陽極
体2の所望の位置に貫通孔2aを設け、この貫通孔2a
内に陽極リード部3を埋設してから陽極体2を化成処理
することにより誘電体酸化皮膜層5を形成し、続いて、
固体電解質層6、陰極層7を形成するようにしたが、陽
極体2を化成処理することにより表裏面に誘電体酸化皮
膜層5を形成した後で貫通孔2aを設け、この貫通孔2
a内に陽極リード部3を配設し、続いて固体電解質層
6、陰極層7を形成するようにしても良いものである。
【0027】また、図2(b)に示すように、必要によ
り、上記コンデンサ素子1aの外周部をエポキシ樹脂等
の外装樹脂8でモールドしても良く、これにより、固体
電解コンデンサ1の強度と信頼性を向上させることがで
きるものである。
【0028】このように構成された本実施の形態1によ
る固体電解コンデンサ1は、同一面上に陽極端子部と陰
極端子部が交互に配列されることによりESRが低くな
ると共に、ESLが打ち消し合って高周波でのインピー
ダンス特性を大きく低減することができるようになり、
その結果、高周波応答性が著しく向上することになるも
のである。
【0029】図3(a),(b)は本実施の形態1によ
る固体電解コンデンサ1をプリント配線基板上に実装し
た状態を示した正面図と同埋込実装した状態を示した断
面図であり、同図において、9はプリント配線基板、1
0は半導体、11は他の電子部品である。
【0030】このように本実施の形態1による固体電解
コンデンサ1は極めて薄型に構成することができるた
め、プリント配線基板9上に実装した際に他の電子部品
11よりも高さが高くなることがないばかりでなく、半
導体10を固体電解コンデンサ1の上に直接実装して接
続することができるものである。従って、固体電解コン
デンサ1に設ける陽極端子部(陽極リード部3)の数及
びピッチは、半導体10の接続用端子に対応させて同一
にするか、もしくはそれ以上の数にして、余分の接続用
端子間にチップ抵抗器等の他のチップ部品を接続できる
ように設定するのがより好ましいものである。
【0031】(実施の形態2)以下、実施の形態2を用
いて、本発明の特に請求項5に記載の発明について説明
する。
【0032】図4は本発明の実施の形態2による陽極体
の構成を示す断面図であり、本実施の形態2は上記実施
の形態1の陽極体に設ける貫通孔の形状が異なるもので
あり、それ以外の構成は実施の形態1と同様であるため
に同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は
省略し、異なる部分についてのみ以下に説明する。
【0033】図4において、2bは陽極体2に設けた貫
通孔であり、この貫通孔2bは軸方向の中央部が細く
(この貫通孔2b内に配設される陽極リード部3の外径
よりも細く)なるように形成されており、これにより、
陽極体2に設けられた貫通孔2bとこの貫通孔2b内に
埋設等の手段により設けられる陽極リード部3(図示せ
ず)との接触をより確実にし、接触不良により発生する
不要な抵抗の増加を抑制して、より安定した性能を発揮
することができるものである。
【0034】(実施の形態3)以下、実施の形態3を用
いて、本発明の特に請求項6,12に記載の発明につい
て説明する。
【0035】図5は本発明の実施の形態3による固体電
解コンデンサの構成を示す断面図であり、本実施の形態
3は上記実施の形態1の陽極体に設ける貫通孔の形状が
異なるものであり、それ以外の構成は実施の形態1と同
様であるために同一部分には同一の符号を付与してその
詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説
明する。
【0036】図5において、2cは陽極体2の一方の面
に複数設けられた穴であり、この穴2cは陽極体2を貫
通することなく所定の深さに設定されており、この穴2
c内に陽極リード部3が配設されているのは上記実施の
形態1と同様である。また、上記穴2cの形成方法は実
施の形態1と同様にエッチングや機械的な加工によって
行われるものである。
【0037】このように構成された本実施の形態3によ
る固体電解コンデンサは、陽極体2の中で陽極リード部
3が占める割合を可能な限り小さくしているために固体
電解コンデンサ1の容量を大きくすることができるもの
である。
【0038】(実施の形態4)以下、実施の形態4を用
いて、本発明の特に請求項7,13に記載の発明につい
て説明する。
【0039】図6は本発明の実施の形態4による固体電
解コンデンサの構成を示す断面図であり、本実施の形態
4は上記実施の形態1の陽極体に設ける貫通孔の形状が
異なるものであり、それ以外の構成は実施の形態1と同
様であるために同一部分には同一の符号を付与してその
詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に説
明する。
【0040】図6において、2dは陽極体2の表裏面の
双方向に複数設けられた穴であり、この穴2dは陽極体
2を貫通することなく所定の深さに双方向から設定され
ており、この穴2d内に陽極リード部3が配設されてい
るのは上記実施の形態1と同様である。また、上記穴2
dの形成方法は実施の形態1と同様にエッチングや機械
的な加工によって行われるものである。
【0041】このように構成された本実施の形態4によ
る固体電解コンデンサは、陽極体2の中で陽極リード部
3が占める割合を可能な限り小さくしているために固体
電解コンデンサ1の容量を大きくすることができるばか
りでなく、両面に独立した陽極端子部を有するために更
に大容量の固体電解コンデンサ1を得ることができるも
のである。
【0042】(実施の形態5)以下、実施の形態5を用
いて、本発明の特に請求項9に記載の発明について説明
する。
【0043】図7は本発明の実施の形態5による固体電
解コンデンサの構成を示す断面図であり、本実施の形態
5は上記実施の形態1の構成に加え、陽極端子部と陰極
端子部に接続バンプを形成した構成のものであり、それ
以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分
には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異
なる部分についてのみ以下に説明する。
【0044】図7において、12は陽極端子部と陰極端
子部に夫々設けられた接続バンプであり、この接続バン
プ12を設けることにより半導体と固体電解コンデンサ
を最短の電極距離で接続することができるため、ESR
の低い部品実装が可能になるという効果が得られるもの
である。
【0045】
【発明の効果】以上のように本発明は、陽極体に貫通孔
を設け、この貫通孔内に陽極リード部を埋設し、この陽
極リード部の表出部分を陽極端子部とし、陰極層の表出
部分を陰極端子部とした構成とすることにより、同一面
上に陽極端子部と陰極端子部が交互に配列されることに
よってESRが低くなると共に、ESLが互いに打ち消
し合って高周波でのインピーダンス特性を大きく低減す
ることができるようになり、その結果、高周波応答性が
著しく向上するばかりでなく、固体電解コンデンサの直
上に半導体を配置して半導体と固体電解コンデンサを最
短の電極距離で接続することができるためにESRの低
い部品実装が可能になるという効果が得られるものであ
り、貢献度の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による固体電解コンデン
サの構成を示す斜視図
【図2】(a)図1のA−A線における模式的に示した
断面図 (b)図2(a)の固体電解コンデンサを外装樹脂でモ
ールドした状態の模式的に示した断面図
【図3】(a)同固体電解コンデンサをプリント配線基
板上に実装した状態を示した正面図 (b)同埋込実装した状態を示した断面図
【図4】本発明の実施の形態2による陽極体の構成を示
す断面図
【図5】本発明の実施の形態3による固体電解コンデン
サの構成を模式的に示した断面図
【図6】本発明の実施の形態4による固体電解コンデン
サの構成を模式的に示した断面図
【図7】本発明の実施の形態5による固体電解コンデン
サの構成を示す断面図
【図8】従来の固体電解コンデンサの構成を示す断面図
【符号の説明】 1 固体電解コンデンサ 1a コンデンサ素子 2 陽極体 2a,2b 貫通孔 2c,2d 穴 3 陽極リード部 4 絶縁層 5 誘電体酸化皮膜層 6 固体電解質層 7 陰極層 8 外装樹脂 9 プリント配線基板 10 半導体 11 他の電子部品 12 接続バンプ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔質でシート状の陽極体に厚み方向に
    複数の貫通孔が設けられ、かつこの陽極体の表裏面の少
    なくとも一方に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極
    層が順次積層形成されたコンデンサ素子と、このコンデ
    ンサ素子の上記貫通孔内に埋設された陽極リード部によ
    り構成され、この陽極リード部のコンデンサ素子からの
    表出部分を陽極端子部とし、コンデンサ素子に設けられ
    た陰極層を陰極端子部とした固体電解コンデンサ。
  2. 【請求項2】 コンデンサ素子の端子部を設けた面を除
    く外周部を外装樹脂でモールドした請求項1に記載の固
    体電解コンデンサ。
  3. 【請求項3】 陽極体が弁作用金属であるアルミニウ
    ム、タンタル、ニオブのいずれかからなる箔または焼結
    体により構成された請求項1に記載の固体電解コンデン
    サ。
  4. 【請求項4】 陽極リード部が弁作用金属であるアルミ
    ニウム、タンタル、ニオブのいずれかからなる請求項1
    に記載の固体電解コンデンサ。
  5. 【請求項5】 陽極体の厚み方向に設けた複数の貫通孔
    が、軸方向の中央部が細くなるように形成された請求項
    1に記載の固体電解コンデンサ。
  6. 【請求項6】 陽極体の厚み方向に設けた複数の貫通孔
    を表裏面のいずれか一方向からの所望の深さの穴とした
    請求項1に記載の固体電解コンデンサ。
  7. 【請求項7】 陽極体の厚み方向に設けた複数の貫通孔
    を表裏面の双方向からの所望の深さの穴とした請求項1
    に記載の固体電解コンデンサ。
  8. 【請求項8】 陽極体の厚み方向に設けた複数の貫通孔
    または穴の配置位置を、この固体電解コンデンサに接続
    される他の電子部品の端子位置と対応するようにした請
    求項1に記載の固体電解コンデンサ。
  9. 【請求項9】 陽極端子部と陰極端子部に接続バンプを
    形成した請求項1に記載の固体電解コンデンサ。
  10. 【請求項10】 弁作用金属からなる陽極体の厚み方向
    に複数の貫通孔を設け、この貫通孔内に弁作用金属から
    なる陽極リード部を埋設した後、上記陽極体の表裏面の
    少なくとも一方をエッチング処理し、続いて誘電体酸化
    皮膜層、固体電解質層、陰極層を順次積層形成するよう
    にした固体電解コンデンサの製造方法。
  11. 【請求項11】 エッチング処理後の陽極体に貫通孔を
    設け、この貫通孔内に陽極リード部を埋設した後、誘電
    体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層を順次積層形成す
    るようにした請求項10に記載の固体電解コンデンサの
    製造方法。
  12. 【請求項12】 陽極体の厚み方向に設ける複数の貫通
    孔を表裏面のいずれか一方向からの所望の深さの穴とし
    た請求項10に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
  13. 【請求項13】 陽極体の厚み方向に設ける複数の貫通
    孔を表裏面の双方向からの所望の深さの穴とした請求項
    10に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
  14. 【請求項14】 陽極体の厚み方向に設ける複数の貫通
    孔または穴をエッチングにより設けるようにした請求項
    10に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
  15. 【請求項15】 陽極体の厚み方向に設ける複数の貫通
    孔または穴を機械的な加工により設けるようにした請求
    項10に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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