JP2003243267A - ４端子コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低ＥＳＲ化、低ＥＳＬ化による高周波対応が
実現でき、電流容量が高く、高容量、低インピーダンス
の発熱の小さい４端子コンデンサを提供する。 【解決手段】 粗面化処理され、誘電体酸化皮膜層25が
形成された陽極用弁金属箔23と集電体用金属箔24を、陰
極用導電性高分子層26を介して互いに交差するように積
層する。各金属箔23，24のそれぞれの両端に陽極端子21
と陰極端子22を接続する。陽極用弁金属箔23に内部断面
に粗面化処理されていないバルク層を有するアルミニウ
ム箔を用い、集電体用金属箔24に同様のアルミニウム
箔、Ｎｉ箔、Ｃｕ箔、又はカーボンを加えたアルミニウ
ム箔を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電源などの電気回路
に用いられる電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンデンサとしては、アルミニウ
ムやタンタルなどの弁金属を用いた電解コンデンサや、
ＰｄやＮｉなどを電極として用い、チタン酸バリウムな
どを誘電体として用いた積層セラミックコンデンサなど
が知られている。これらのコンデンサは電源回路など電
気回路のほとんどに使用されているが、ほとんどのコン
デンサが、引き出し電極として２端子型の構造をとって
いる。一方近年では、電気回路の小型化、高周波対応化
が要求されており、これに伴って、コンデンサについて
も大容量化、低インピーダンス化が必要となっており、
特に、コンピュータのＣＰＵ駆動用電源回路やスイッチ
ング電源回路などに対しては、回路設計上、高周波対応
としてノイズやリプル電流の吸収性が要求され、低ＥＳ
Ｒ（等価直列抵抗）化、低ＥＳＬ（等価直列インダクタ
ンス）化、耐高リップル電流化、大容量化が実現できる
コンデンサが強く求められている。このような要求に対
応するため、特に低ＥＳＲ化を目的として、電気伝導度
の高い導電性高分子を電解コンデンサの陰極用固体電解
質として用いることが検討され、開発されてきている。

【０００３】従来の捲回形アルミ電解コンデンサの構造
について図１０を用いて説明する。粗面化処理され、か
つ表面に誘電体酸化皮膜層が形成された陽極用電極箔８
１と粗面化処理された集電用陰極箔８２との間にセパレ
ータ８３を配置させ、これらを巻いたものをコンデンサ
素子としており、この素子を電解液とともにケースに入
れ封口している。端子となるリード８４は陽極用電極箔
８１と集電用陰極箔８２よりそれぞれ導出されている。

【０００４】また、従来のチップ積層セラミックコンデ
ンサの構造について図１１を用いて説明する。ＰｄやＮ
ｉなどの焼結体からなる電極層９１と誘電体層９２とが
交互に積層されており、端子となる外部電極９３により
電極層９１がそれぞれ交互に導出されている。

【０００５】さらに、従来の機能性タンタル電解コンデ
ンサの構造について図１２を用いて説明する。図１２
（ａ）は従来の機能性タンタル電解コンデンサの構造を
示した断面図であり、また図１２（ｂ）はコンデンサ素
子の構成を示す部分拡大断面図である。タンタルコンデ
ンサ素子１０１はタンタル粉焼結体１０１ｃの表面に誘
電体層１０１ｂが形成され、誘電体層１０１ｂの表面に
導電性を有する機能性高分子層１０１ａが形成されてい
る。機能性高分子層１０１ａは真の陰極として作用し、
機能性高分子層１０１ａは陰極端子１０２と導電性接着
剤層１０３で接続されている。また陽極端子１０４は焼
結体１０１ｃから引き出されているリード１０５と接続
されており、これらの素子全体はモールド樹脂層１０６
にてケーシングされている。

【０００６】またさらには、およそ１００ｋＨｚ以上の
高周波でのインピーダンスを下げるために、インダクタ
ンス成分の低減が必要とされており、４端子型のコンデ
ンサの発明（特許文献１、特許文献２、非特許文献１な
ど）が報告されている。一方で、高周波対応とともにパ
ワー電源の一次側や二次側などに比較的大きな電流の流
せるコンデンサ開発が要求されており、インピーダンス
全体を低減し、電流容量を少しでも上げるためのコンデ
ンサの発明（特許文献３）も報告されている。

【０００７】

【特許文献１】特開平６−２６７８０２号公報

【０００８】

【特許文献２】特開平６−２６７８０１号公報

【０００９】

【非特許文献１】「ＳＰ−Ｃａｐ」（松下電器産業株式
会社の商標）、’９２スイッチング電源システムシンポ
ジウム予稿集（Ｓ６(1994)−１−１）

【００１０】

【特許文献３】特開平４−３２２１４号公報

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の捲回形アルミ電解コンデンサはエチレングリコー
ル等を主溶媒とする電解液を使用しているためにインピ
ーダンスが高く、また、電極箔を巻いているためにイン
ダクタンス成分が高いという欠点がある。また、従来の
機能性タンタル電解コンデンサにおいては、電解質とし
て導電性高分子を用いることにより、低ＥＳＲ化を行な
っているが大容量化は不十分である。また、従来のチッ
プ積層セラミックコンデンサも従来のアルミ電解コンデ
ンサなどに比較して大容量化には限界がある。一方、従
来の発明において４端子構造をとることにより低ＥＳＬ
化（インダクタンス成分を下げること）を行っているも
のの、大容量化は不十分であり、さらには、例えば、電
源の一次側や二次側のように数Ａから数１０Ａ程度の比
較的大きな電流の流れるところではコンデンサ自身が発
熱して故障するなど、高周波対応に加えて、大電流を流
せるコンデンサとして使用することはできない。

【００１２】この理由としては、従来の捲回形のアルミ
電解コンデンサでは、細長い電極箔を巻いているため、
たとえ４端子構造をとったとしても、箔抵抗が比較的高
く、素子が発熱しやすものとなる。また、従来の機能性
タンタル電解コンデンサも機能性高分子を用いてある程
度低ＥＳＲ化は実現できるが、焼結体を用いているた
め、体積当たりの容量を上げ、大容量化することは容易
ではなく、４端子構造を構成することも容易ではない。
また、特開平４−３２２１４号公報に記載されている積
層セラミックコンデンサは４端子構造をとって低ＥＳＬ
化を実現し、さらに、電極層２層を一組として構成する
ことにより電流容量を増加させているが、製造上、電極
層材料は焼結金属であり、その厚みも数μｍであるた
め、流せる電流値は高々数アンペアであり、電源一次側
や二次側のように電流が多く流れる回路に用いる場合に
は積層数を上げていかねばならないことが予想される。
一方で、積層数を増やすことは製造上容易ではなく、た
とえ、電極層を多く積層できたとしても、容量当たりの
体積が大きくなってしまう。また、電極層を厚く３μｍ
以上に厚くすることも、製造プロセス上デラミネーショ
ン（誘電体層と電極層の剥がれ）が生じ、実現すること
は困難である。

【００１３】これらの課題について図１３および図１４
を用いて説明する。図１３は従来の２端子形コンデンサ
の等価回路（点線内部）である。また、図１４は従来の
４端子形コンデンサの課題を示す等価回路（点線内部）
である。コンデンサを高周波対応させるためには、ＥＳ
Ｒ（等価直列抵抗）１１１とＥＳＬ（等価直列インダク
タンス）１１２を小さく必要があり、主に低ＥＳＲ化に
ついては電解質に導電性高分子を用いたり、集電体を改
良することで可能である。また、低ＥＳＬ化について
は、図１４のように４端子形にすることで、実現が可能
である。しかしながら、図１４の従来の４端子構造で
は、素子としてのインピーダンスは高く、回路配線とし
て作用する抵抗Ｒ＋（陽極の回路抵抗）１２１とＲ−
（陰極集電体の回路抵抗）１２２が電流を流したときの
発熱に大きく寄与しており、電源の一次側や二次側など
の比較的大電流が流れる回路には使用できない。特性を
満足するためには、Ｒ＋１２１とＲ−１２２を小さくす
る手段が必要となる。

【００１４】以上のように従来のコンデンサにおいて
は、低インピーダンスで、かつ高容量の特性を満足でき
ず、さらには、電源の一次側や二次側などの比較的大電
流の流れる高周波対応用の回路に使用した場合、素子の
発熱が大きく、比較的大電流が流せないという課題が存
在する。

【００１５】本発明が解決しようとする課題もまさにこ
こにあり、本発明の目的も実現手段も従来と異なるもの
である。本発明は、陽極用と陰極集電用の電極箔を交互
に積層し、さらに電極箔としてその内部断面にバルク層
を有するアルミニウム箔や集電体用電極にＮｉなどの金
属箔を用いることにより、従来のコンデンサに存在する
課題を解決し、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化による高周
波対応のみならず、電源の一次側や二次側などの比較的
大きな回路電流が流れる高周波対応の回路にも使用する
ことができる、電流容量が高く、かつ高容量、低インピ
ーダンスの発熱の小さい４端子コンデンサを提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の４端子コンデンサは、表面に誘電体酸化皮
膜層が形成された陽極用弁金属箔と、陰極用集電体用金
属箔と、前記陽極用弁金属箔と前記集電体用金属箔との
間に配置される陰極用導電性高分子層と、外部接続用の
陽極端子および陰極端子とを少なくとも有し、前記陽極
用弁金属箔は、内部断面に粗面化処理されていないバル
ク層を有し、その表面が粗面化され、前記集電体用金属
箔は、内部断面に粗面化処理されていないバルク層を有
するか、あるいはニッケル箔又は銅箔又はカーボン粒子
を加えたアルミニウム箔であり、かつ前記陽極用弁金属
箔と前記集電体用金属箔とが前記陰極用導電性高分子層
を介して交互に積層され、かつ各々の前記陽極用弁金属
箔の異なる２ヶ所が、別々の２ヶ所の陽極端子に電気的
に接続され、かつ各々の前記集電体用金属箔の異なる２
ヶ所が、別々の２ヶ所の陰極端子に電気的に接続されて
いることを特徴とする。かかる構成によれば、低ＥＳＲ
化、低ＥＳＬ化による高周波対応が実現できるのみなら
ず、電源の一次側や二次側のように比較的大きな電流が
流れる回路にも使用でき、電流容量が高く、高容量、低
インピーダンスで、発熱の小さい４端子コンデンサを得
ることができる。

【００１７】上記の構成において、別々の２ヶ所の陽極
端子間（あるいは、陽極用弁金属箔において、各陽極端
子と接続される２ヶ所の接続箇所間）を結ぶ線分と、別
々の２ヶ所の陰極端子間（あるいは、集電体用金属箔に
おいて、各陰極端子と接続される２ヶ所の接続箇所間）
を結ぶ線分とは、積層方向から見て交差していても良
く、または交差していなくてもよい。

【００１８】さらに上記の構成において、陽極用弁金属
箔と集電体用金属箔とが表面を粗面化されたアルミニウ
ム箔であって、前記陽極用弁金属箔と前記集電体用金属
箔の内部断面に粗面化処理されていないバルク層をそれ
ぞれ有することが好ましい。

【００１９】また、集電体用金属箔がニッケル箔または
銅箔またはカーボン粒子を加えたアルミニウム箔である
のが好ましい。

【００２０】さらに、陽極用弁金属箔が表面を粗面化さ
れたアルミニウム箔であって、前記陽極用弁金属箔の内
部断面に粗面化処理されていないバルク層を有し、かつ
集電体用金属箔がニッケル箔または銅箔またはカーボン
粒子を加えたアルミニウム箔であることが好ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳細に説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は本発明の４端子コ
ンデンサのコンデンサ素子部の構成の一実施例を示す構
成図である。電解エッチングなどにより表面が粗面化さ
れ、表面積が拡大された陽極用弁金属箔１１の表面には
陽極酸化（化成）により、誘電体酸化皮膜層１３が形成
されている。この陽極用弁金属箔１１と集電体用金属箔
１２とを交差させ、それぞれの略中央部で重ねる。導通
をとるために陽極用弁金属箔１１の両端あるいは端面の
陽極端子を接続しようとする部分には誘電体酸化皮膜層
は形成しない。これら陽極用弁金属箔１１と集電体用金
属箔１２との間に真の陰極となるポリピロールなどの導
電性高分子層を形成することにより、コンデンサ素子が
形成される。真の陰極として電気伝導度が比較的高い導
電性高分子層を用い、かつ集電体用金属箔１２と導電性
高分子層が直接接触することにより、低ＥＳＲ化が実現
でき、また、陽極用弁金属箔１１と集電体用金属箔１２
を交互に積層することにより、低ＥＳＬ化が実現でき
る。

【００２３】次に、図２に本発明の４端子コンデンサの
構成の一実施例を示す構成図を示す。図２の（ａ）は外
観斜視図であり、図２の（ｂ）は内部構造を示すため一
部を切り欠いた斜視断面図である。図２において２１は
陽極端子、２２は陰極端子、２３は陽極用弁金属箔、２
４は集電体用金属箔、２５は誘電体酸化皮膜層、２６は
陰極用導電性高分子層、２７はモールド樹脂を示す。粗
面化処理され、両端あるいは端面を除いた表面に誘電体
酸化皮膜層２５が形成された陽極用弁金属箔２３と集電
体用金属箔２４が必要数だけ互いに交差するように積層
され、陽極用弁金属箔２３と集電体用金属箔２４との間
に陰極用導電性高分子層２６が充填されている。集電体
用金属箔２４の表面は粗面化されていても良い。陽極端
子２１は陽極用弁金属箔２３の両端にそれぞれ接続され
ており、陰極端子２２は集電体用金属箔２４の両端にそ
れぞれ接続されている。図２のように構成することによ
り、低ＥＳＲ化、低ＥＳＬ化に加えて大容量化が実現で
きる。

【００２４】図３に本発明の４端子コンデンサに用いる
ことができる陽極用弁金属箔の一実施例の断面電子顕微
鏡写真を示す。図３に示す陽極用弁金属箔はアルミニウ
ム箔であり、電解直流エッチングにより、柱状ピット
（孔）３２が形成されており、表面積の拡大がなされて
いる。図３において３１は粗面化処理されていないバル
ク層である。図３における箔厚は約１５０μｍであり、
バルク層３１の厚みは約１５μｍである。このバルク層
３１の厚みは柱状ピット３２の長さ制御や箔厚制御によ
り自由にでき、より厚くすることも薄くすることも可能
である。したがって、陽極用弁金属箔の構造は本形態例
に限ったものではない。また、柱状ピット３２は高圧級
の４端子コンデンサにも用いられるものであり、誘電体
酸化皮膜層を高圧用に形成（厚み５８００オングストロ
ーム程まで（１０オングストローム／１Ｖ））すること
ができる。より容量を得るために、誘電体酸化皮膜層を
薄くして、交流エッチングなどにより、より表面積を拡
大したものであってもよい。

【００２５】図４に本発明の４端子コンデンサに用いる
ことができる集電体用金属箔の一実施例の断面電子顕微
鏡写真を示す。図４に示す集電体用金属箔はアルミニウ
ム箔であり、交流エッチングによって粗面化され、表面
積が拡大されている。図４において４１はバルク層、４
２はエッチングピット（孔）である。図４における箔厚
は約９０μｍであり、バルク層４１の厚みは約４５μｍ
である。このバルク層の厚みはエッチング条件や箔厚に
より、より厚くも薄くもできる。集電体用金属箔の構成
も本形態例に限ったものではない。

【００２６】以上のように、内部断面に粗面化処理され
ていないバルク層を有する陽極用弁金属箔と集電体用金
属箔を用いることにより、本発明において、バルク層を
通して回路電流を流すことが容易になるため、素子の発
熱が少なく、電流容量が大きい４端子コンデンサを実現
することができる。また、短い電極箔を積層するため、
電流を流れる断面積は積層により大きくなり、抵抗を小
さくできる。例えば、Ａｌの体積抵抗率を約２．６Ｅ−
６Ωｃｍとして、厚さ１００μｍ、エッチングされてい
ないバルク層の厚みが５０μｍ、長さが１７ｃｍ、幅が
１．５ｃｍの電極箔に１Ａの電流を流した場合の発熱量
は約６ｍＷ、１０Ａの電流を流した場合の発熱量は約
０．６Ｗである。これに対し、上記の箔を１０等分し、
１０層積層すると、断面積が１０倍、長さは１０分の１
になるため、抵抗はおよそ１００分の１となり、発熱量
も１００分の１程度にすることができる。

【００２７】一方、集電体用金属箔に厚みを自由に設定
できるＮｉ箔やＣｕ箔やカーボン粒子を加えたアルミニ
ウム箔を用いることによっても電流容量を大きくするこ
とができる。Ｔａの体積抵抗率は約１０．４Ｅ−６Ωｃ
ｍ、Ａｌは約２．６Ｅ−６Ωｃｍ、Ｎｉは約６．８Ｅ−
６Ωｃｍ、Ｃｕは約１．７Ｅ−６Ωｃｍである。このこ
とから、バルク層を有するアルミニウム箔や、Ｎｉ箔や
Ｃｕ箔を用いることにより、電流容量を大きくすること
ができることは明白である。

【００２８】また、Ｎｉは表面に酸化物層を形成しにく
いため、導電性高分子層との界面抵抗を低くすることが
でき、低ＥＳＲ化をより実現できる。さらには集電体用
金属箔に酸化皮膜による容量が生じないため、コンデン
サ容量の拡大を実現することができる。

【００２９】また、図５に本発明の４端子コンデンサに
使用することのできるカーボンを加えたアルミニウム箔
の断面構成図を示す。図５において、５１はアルミニウ
ム、５２は導電性のカーボン粒子である。カーボンを加
えたアルミニウム箔は、表面に導電性のカーボン粒子を
露出させた構造とすることにより、導電性高分子層とカ
ーボン粒子とが酸化皮膜を介することなく接触するた
め、酸化皮膜を形成しやすいアルミニウム箔を用いた場
合に比べて、界面抵抗を小さくでき、低ＥＳＲを実現す
ることができる。さらに、従来、電解重合法で形成でき
なかった導電性高分子層を、カーボン粒子を加えたアル
ミニウム箔を使用することにより、カーボン粒子を加え
たアルミニウム箔上に電解重合で形成することができ、
本発明の４端子コンデンサの製造コストを削減すること
ができる。

【００３０】また、Ｃｕ箔を使用した場合、Ｃｕ箔は酸
化物層を形成しやすいが、金属としての体積抵抗率は小
さく、集電体用金属箔としてはもっとも電流を流すこと
ができる。

【００３１】このように、上記の実施の形態１をとるこ
とにより、低インピーダンスで電流容量が極めて大きい
４端子コンデンサの実現が可能となる。

【００３２】図６に本発明の４端子コンデンサの考え方
を表す等価回路図を示す。本発明により、図６に示すよ
うな等価回路に近い、低インピーダンス、低ＥＳＲ、低
ＥＳＬの４端子コンデンサが実現できる。

【００３３】なお、上記実施の形態１の説明において
は、別々の２ヶ所の陽極端子２１，２１間を結ぶ線分と
別々の２ヶ所の陰極端子２２，２２間を結ぶ線分とが、
積層方向から見たときに交差するように構成されていた
が、端子構成などはこれに限るものではない。

【００３４】図７に本発明の４端子コンデンサの別の構
成例を示す。図７（ａ）において、６１は長方形又は正
方形の陽極用弁金属箔、６２は陽極用弁金属箔６１と略
同一形状の集電体用金属箔、６３は誘電体酸化皮膜層で
ある。陽極用弁金属箔６１は、その４隅のうち対向する
２隅に矩形状に切り欠かれた切り欠き部６１ａを有す
る。また、集電体用金属箔６２も同様に、その４隅のう
ち対向する２隅に矩形状に切り欠かれた切り欠き部６２
ａを有する。但し、切り欠き部６２ａは、図示したよう
に、陽極用弁金属箔６１と集電体用金属箔６２とを積層
したときに、切り欠き部６１ａとは異なる位置に形成さ
れる。また、陽極用弁金属箔６１は陽極端子と接続する
両端部の一部を除く部分に誘電体酸化皮膜層６３が形成
される。このように構成された陽極用弁金属箔６１と集
電体用金属箔６２とを、図示しない陰極用導電性高分子
層を介して必要数だけ順次積層し、各陽極用弁金属箔６
１の２つの角部６１ｂに異なる陽極端子を接続し、各集
電体用金属箔６２の２つの角部６２ｂに異なる陰極端子
を接続する。かくして、２つの陽極端子間を結ぶ線分
と、２つの陰極端子間を結ぶ線分とが、積層方向から見
たときに交差するように構成される４端子コンデンサを
構成できる。なお、上記の構成において、陽極用弁金属
箔６１に代えて、図７（ｂ）に示す構成の陽極用弁金属
箔６１’を使用することも可能である。この陽極用弁金
属箔６１’は、陽極端子を接続しようとする端面６４を
除いて誘電体酸化皮膜層６３が形成されている。

【００３５】図８に本発明の４端子コンデンサの更に別
の構成例を示す。図８（ａ）において、６６は長方形又
は正方形の陽極用弁金属箔、６７は陽極用弁金属箔６６
と略同一形状の集電体用金属箔、６８は誘電体酸化皮膜
層である。陽極用弁金属箔６６は、その４隅のうち隣り
合う２隅に矩形状に切り欠かれた切り欠き部６６ａを有
する。また、集電体用金属箔６７も同様に、その４隅の
うち隣り合う２隅に矩形状に切り欠かれた切り欠き部６
７ａを有する。但し、切り欠き部６７ａは、図示したよ
うに、陽極用弁金属箔６６と集電体用金属箔６７とを積
層したときに、切り欠き部６６ａとは異なる位置に形成
される。また、陽極用弁金属箔６６は陽極端子と接続す
る両端部の一部を除く部分に誘電体酸化皮膜層６８が形
成される。このように構成された陽極用弁金属箔６６と
集電体用金属箔６７とを、図示しない陰極用導電性高分
子層を介して必要数だけ順次積層し、各陽極用弁金属箔
６６の２つの角部６６ｂに異なる陽極端子を接続し、各
集電体用金属箔６７の２つの角部６７ｂに異なる陰極端
子を接続する。かくして、２つの陽極端子間を結ぶ線分
と、２つの陰極端子間を結ぶ線分とが、積層方向から見
たときに交差しないように構成される４端子コンデンサ
を構成できる。なお、上記の構成において、陽極用弁金
属箔６６に代えて、図８（ｂ）に示す構成の陽極用弁金
属箔６６’を使用することも可能である。この陽極用弁
金属箔６６’は、陽極端子を接続しようとする端面６９
を除いて誘電体酸化皮膜層６３が形成されている。

【００３６】さらに、上記の実施の形態において、最終
製品の寸法は静電容量や電流容量にあわせて変更するこ
とが可能であることは言うまでもない。また、望まれる
電流容量にあわせて、陽極用弁金属箔のバルク層の厚み
や集電体用金属箔の厚みを決定することも可能である。

【００３７】

【実施例】（実施例１）図２に示す４端子コンデンサを
製造した。陽極用弁金属箔２３として、純度９９．９８
％以上で厚み１００μｍのアルミニウム箔を用いた。陽
極用弁金属箔２３の表面を濃度１０ｗｔ％、液温３５℃
の塩酸系溶液中で交流エッチングし、粗面化した後、こ
の箔を長方形にカットして用いた。陽極用弁金属箔２３
のバルク層の厚みは５５μｍであった。誘電体酸化皮膜
２５の形成は液温が６０℃で、濃度が５ｗｔ％のアジピ
ン酸アンモニウムの水溶液を化成液として、陽極用弁金
属箔２３の両端を除いて化成電圧１２Ｖで定電圧化成を
行った（６．３ＷＶ用）。集電体用金属箔２４には、上
記陽極用弁金属箔と略同一形状で、厚さ５０μｍのＮｉ
箔を用いた。集電体用金属箔２４の表面に、陰極端子２
２と接続しようとする両端を除いて、電解重合法により
ポリピロールを陰極用導電性高分子層２６としてあらか
じめ数μｍだけ形成した。次に陽極用弁金属箔２３と前
記集電体用金属箔２４を、それぞれの長手方向が約９０
度に交差するように１０層積層し、導通をとるため、陽
極用弁金属箔２３と集電体用金属箔２４の各両端をそれ
ぞれ陽極端子２１および陰極端子２２とともにカシメ
（機械圧接）た。次いで、端子接合部のみをモールド樹
脂２７で被覆した後、上記集電体用金属箔２４と陽極用
弁金属箔２３との間に、含浸化学重合法を用いて陰極用
導電性高分子層２６を完全に形成した。次いで、端子表
面を除いて、これら素子全体をモールド樹脂２７でモー
ルドし、４端子コンデンサとした。ケースサイズはＤサ
イズである。

【００３８】（実施例２）図２に示す４端子コンデンサ
を製造した。陽極用弁金属箔２３として、純度９９．９
８％以上で厚み１００μｍのアルミニウム箔を用いた。
陽極用弁金属箔２３の表面を濃度１０ｗｔ％、液温３５
℃の塩酸系溶液中で交流エッチングし、粗面化した後、
この箔を長方形にカットして用いた。陽極用弁金属箔２
３のバルク層の厚みは５５μｍであった。誘電体酸化皮
膜２５の形成は液温が６０℃で、濃度が５ｗｔ％のアジ
ピン酸アンモニウムの水溶液を化成液として、陽極用弁
金属箔２３の両端を除いて化成電圧１２Ｖで定電圧化成
を行った。集電体用金属箔２４には、上記陽極用弁金属
箔と略同一形状で、厚さ５０μｍの導電性カーボン添加
アルミニウム箔を用いた。カーボン添加アルミニウム箔
は表面を粗面化したアルミニウム箔上に導電性カーボン
を塗布した後に、プレスし、その後さらに表面を粗面化
して作成した。次いで、集電体用金属箔２４の表面に、
陰極端子２２と接続しようとする両端を除いて、電界重
合法によりポリピロールを陰極用導電性高分子層２６と
してあらかじめ数μｍだけ形成した。次に陽極用弁金属
箔２３と前記集電体用金属箔２４を、それぞれ長手方向
が約９０に交差するように１０層積層し、導通をとるた
め、陽極用弁金属箔２３と集電体用金属箔２４の各両端
をそれぞれ陽極端子２１および陰極端子２２とともにカ
シメ（機械圧接）た。次いで、端子接合部のみをモール
ド樹脂２７で被覆した後、上記集電体用金属箔２４と陽
極用弁金属箔２３との間に、含浸化学重合法を用いて陰
極用導電性高分子層２６を完全に形成した。次いで、端
子表面を除いて、これら素子全体をモールド樹脂２７で
モールドし、４端子コンデンサとした。ケースサイズは
Ｄサイズである。

【００３９】（比較例）捲回形アルミ電解コンデンサ
（１０５℃品、４００ＷＶ、化成電圧５８０Ｖ）を基本
構造として、陽極用電極箔、集電用陰極箔の両端から陽
極リード、陰極リードをそれぞれ２ヶ所ずつ導出させ、
セパレータを介して、これらを巻き、コンデンサ素子と
した。電極箔及び陰極箔の長さは１９ｃｍで、幅は２ｃ
ｍである。陽極用電極箔表面の粗面化は、液温８５℃の
塩酸−硫酸系溶液中で直流エッチングして柱状ピットを
形成し、表面を粗面化した。誘電体酸化皮膜の形成は液
温が６０℃で、濃度が５ｗｔ％のアジピン酸アンモニウ
ムの水溶液を化成液として、化成電圧５８０Ｖで定電圧
化成を行った。この時、陽極用電極箔のバルク層の厚み
は３〜５μｍであった。集電用陰極箔には厚さ５０μｍ
のアルミニウム箔を用い、濃度１０ｗｔ％、液温３５℃
の塩酸系溶液中で交流エッチングし、粗面化した。さら
に、上記コンデンサ素子をアルミケース（Ｄ：３０ｍ
ｍ、Ｌ：３０ｍｍ）に入れ、電解液を減圧含浸した後、
開口部を封止して、捲回形の４端子コンデンサとした。
なお、リード接続部の化成については、封止後、電解液
中で行っている。

【００４０】以上の実施例１、実施例２および比較例に
おける４端子コンデンサを、４端子コンデンサとして使
用した場合の性能について、表１を用いて以下に説明す
る。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１において、発熱量は１Ａ通電時、容量
は１２０Ｈｚ、インピーダンスＺおよびＥＳＲは１ＭＨ
ｚでの測定値である。

【００４３】この表１から明らかなように、実施例１お
よび実施例２では、本発明の４端子構造を有することに
より、発熱量が極めて小さいことがわかる。なお、表１
において「未発熱」とは、発熱量が極めて小さいことを
意味する。また、実施例１ではＥＳＲが大幅に小さくな
っており、実施例２においては更に小さくなっている。
また、本発明の４端子コンデンサとすることにより、高
周波での低インピーダンス化（低Ｌ成分化）が図れる。

【００４４】（実施例３）図２に示す４端子コンデンサ
を製造した。陽極用弁金属箔２３として、純度９９．９
８％以上で厚み１００μｍ、幅５ｍｍ、長さ２５ｍｍの
アルミニウム箔を用いた。陽極用弁金属箔２３は濃度１
０ｗｔ％、液温３５℃の塩酸系溶液中で交流エッチング
してピットを形成し、表面を粗面化したものを用いた。
誘電体酸化皮膜２５の形成は液温が６０℃で、濃度が５
ｗｔ％のアジピン酸アンモニウムの水溶液を化成液とし
て、陽極用弁金属箔２３の両端を除いて化成電圧２３Ｖ
で定電圧化成を行った。集電体用金属箔２４には厚さ９
０μｍのアルミニウム箔を用い、濃度１０ｗｔ％、液温
３５℃の塩酸系溶液中で交流エッチングし、粗面化した
箔を切断して使用した。集電体用金属箔２４の幅は５ｍ
ｍ、長さは２５ｍｍである。次いで、集電体用金属箔２
４の表面に、陰極端子２２と接続しようとする両端を除
いて、電界重合法によりポリピロールを陰極用導電性高
分子層２６としてあらかじめ数μｍだけ形成した。次に
陽極用弁金属箔２３と前記集電体用金属箔２４とを、長
手方向が約９０度に交差するように３層分積層し、導通
をとるため、陽極用弁金属箔２３と集電体用金属箔２４
の各両端をそれぞれ陽極端子２１および陰極端子２２と
ともにカシメ（機械圧接）た。次いで、端子接合部のみ
をモールド樹脂２７で被覆した後、上記集電体用金属箔
２４と陽極用弁金属箔２３との間に、含浸化学重合法を
用いて陰極用導電性高分子層２６を完全に形成した。次
いで、端子表面を除いて、これら素子全体をモールド樹
脂２７でモールドし、４端子コンデンサとした。

【００４５】次いで実施例３の４端子コンデンサのＬ成
分低下の特性について、ゲイン−フェースインピーダン
ス測定において、２端子での測定と４端子での測定をし
たの場合の結果を用いて説明する。図９に実施例３の４
端子コンデンサを２端子測定した場合と４端子測定した
場合の周波数とゲインの関係を示す。図９において、２
端子測定とは実施例３の４端子コンデンサを４端子構造
にもかかわらず、２端子形として使用した場合の特性を
示したものであり、４端子測定とは、実施例３の４端子
コンデンサを本発明の目的の１つに合致するように４端
子形として使用した場合の、低ＥＳＬ化の特性を示した
ものである。

【００４６】この図９から明らかなように、４端子形と
して使用した場合、高周波でのインダクタンスが低下
し、低インピーダンス化が実現できた。なお、上記の陽
極用弁金属箔２３と集電体用金属箔２４を、図７及び図
８に示したように積層して４端子コンデンサを製造し
て、上記と同様の評価を行なったが、いずれの場合にも
高周波でのインダクタンスの低下がみられた。

【００４７】このように、本実施例による４端子コンデ
ンサは、電流容量、低インピーダンス化の点で優れた効
果が得られる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、低ＥＳＲ
化、低ＥＳＬ化による高周波対応のみならず、電源の一
次側や二次側の比較的大きな電流が流れる回路にも使用
することができ、電流容量が高く、かつ高容量、低イン
ピーダンスで発熱の小さいという有利な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の４端子コンデンサのコンデンサ素子部
の構成の一実施例を示す構成図

【図２】本発明の４端子コンデンサの構成の一実施例を
示す構成図

【図３】本発明の４端子コンデンサに用いることができ
る陽極用弁金属箔の一実施例の断面電子顕微鏡写真

【図４】本発明の４端子コンデンサに用いることができ
る集電体用金属箔の一実施例の断面電子顕微鏡写真

【図５】本発明の４端子コンデンサに用いることができ
るカーボンを加えたアルミニウム箔の構成の一例を示す
断面構成図

【図６】本発明の４端子コンデンサの考え方を表す等価
回路図

【図７】本発明の４端子コンデンサの別の構成例を示し
た分解斜視図

【図８】本発明の４端子コンデンサの更に別の構成例を
示した分解斜視図

【図９】本発明の実施例３の４端子コンデンサの４端子
測定と２端子測定の場合の周波数−ゲイン関係図

【図１０】従来の捲回形アルミ電解コンデンサの構造図

【図１１】従来のチップ積層セラミックコンデンサの構
造を示した断面図

【図１２】従来の機能性タンタル電解コンデンサの構造
図

【図１３】従来の２端子形コンデンサの等価回路図

【図１４】従来の４端子形コンデンサの課題を示す等価
回路図

【符号の説明】

１１ 陽極用弁金属箔 １２ 集電体用金属箔 １３ 誘電体酸化皮膜層 ２１ 陽極端子 ２２ 陰極端子 ２３ 陽極用弁金属箔 ２４ 集電体用金属箔 ２５ 誘電体酸化皮膜層 ２６ 陰極用導電性高分子層 ２７ モールド樹脂 ３１ バルク層 ３２ 柱状ピット ４１ バルク層 ４２ エッチングピット ５１ アルミニウム ５２ 導電性のカーボン粒子 ６１，６１’ 陽極用弁金属箔 ６１ａ 切り欠き部 ６１ｂ 角部 ６２ 集電体用金属箔 ６３ 誘電体用酸化被膜層 ６４ 端面 ６６，６６’ 陽極用弁金属箔 ６６ａ 切り欠き部 ６６ｂ 角部 ６７ 集電体用金属箔 ６８ 誘電体用酸化被膜層 ６９ 端面 ８１ 陽極用電極箔 ８２ 集電用陰極箔 ８３ セパレータ ８４ リード ９１ 電極層 ９２ 誘電体層 ９３ 外部電極 １０１ タンタルコンデンサ素子 １０１ａ 機能性高分子層 １０１ｂ 誘電体層 １０１ｃ タンタル粉焼結体 １０２ 陰極端子 １０３ 導電性接着剤層 １０４ 陽極端子 １０５ リード １０６ モールド樹脂層 １１１ 等価直列抵抗 １１２ 等価直列インダクタンス １２１ 陽極内部回路抵抗 １２２ 陰極集電体内部回路抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井垣 恵美子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に誘電体酸化皮膜層が形成された陽極
   用弁金属箔と、陰極用集電体用金属箔と、前記陽極用弁
   金属箔と前記集電体用金属箔との間に配置される陰極用
   導電性高分子層と、外部接続用の陽極端子および陰極端
   子とを少なくとも有し、 前記陽極用弁金属箔は、内部断面に粗面化処理されてい
   ないバルク層を有し、その表面が粗面化され、 前記集電体用金属箔の内部断面に粗面化処理されていな
   いバルク層を有し、 かつ前記陽極用弁金属箔と前記集電体用金属箔とが前記
   陰極用導電性高分子層を介して交互に積層され、かつ各
   々の前記陽極用弁金属箔の異なる２ヶ所が、別々の２ヶ
   所の陽極端子に電気的に接続され、かつ各々の前記集電
   体用金属箔の異なる２ヶ所が、別々の２ヶ所の陰極端子
   に電気的に接続されていることを特徴とする４端子コン
   デンサ。
2. 【請求項２】表面に誘電体酸化皮膜層が形成された陽極
   用弁金属箔と、陰極用集電体用金属箔と、前記陽極用弁
   金属箔と前記集電体用金属箔との間に配置される陰極用
   導電性高分子層と、外部接続用の陽極端子および陰極端
   子とを少なくとも有し、 前記陽極用弁金属箔は、内部断面に粗面化処理されてい
   ないバルク層を有し、その表面が粗面化されたアルミニ
   ウム箔であって、 前記集電体用金属箔がニッケル箔又は銅箔又はカーボン
   粒子を加えたアルミニウム箔であり、 かつ前記陽極用弁金属箔と前記集電体用金属箔とが前記
   陰極用導電性高分子層を介して交互に積層され、かつ各
   々の前記陽極用弁金属箔の異なる２ヶ所が、別々の２ヶ
   所の陽極端子に電気的に接続され、かつ各々の前記集電
   体用金属箔の異なる２ヶ所が、別々の２ヶ所の陰極端子
   に電気的に接続されていることを特徴とする４端子コン
   デンサ。
3. 【請求項３】別々の２ヶ所の陽極端子間を結ぶ線分と、
   別々の２ヶ所の陰極端子間を結ぶ線分とが交差すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の４端子コンデン
   サ。
4. 【請求項４】別々の２ヶ所の陽極端子間を結ぶ線分と、
   別々の２ヶ所の陰極端子間を結ぶ線分とが交差しないこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の４端子コンデン
   サ。
5. 【請求項５】表面に誘電体酸化皮膜層が形成された陽極
   用弁金属箔と、陰極用集電体用金属箔と、前記陽極用弁
   金属箔と前記集電体用金属箔との間に配置される陰極用
   導電性高分子層と、外部接続用の陽極端子および陰極端
   子とを少なくとも有し、かつ前記陽極用弁金属箔と前記
   集電体用金属箔とが前記陰極用導電性高分子層を介して
   交互に積層され、かつ各々の前記陽極用弁金属箔の異な
   る２ヶ所が、別々の２ヶ所の陽極端子に電気的に接続さ
   れ、かつ各々の前記集電体用金属箔の異なる２ヶ所が、
   別々の２ヶ所の陰極端子に電気的に接続されている４端
   子コンデンサであって、 誘電体酸化皮膜層が形成された前記陽極用弁金属箔と、
   前記陰極用導電性高分子層に隣接する前記集電体用金属
   箔とで形成される４端子線路が、使用される周波数にお
   いて、容量性であることを特徴とする４端子コンデン
   サ。
6. 【請求項６】表面に誘電体酸化皮膜層が形成された陽極
   用弁金属箔と、陰極用集電体用金属箔と、前記陽極用弁
   金属箔と前記集電体用金属箔との間に配置される陰極用
   導電性高分子層と、外部接続用の陽極端子および陰極端
   子とを少なくとも有し、 かつ前記陽極用弁金属箔と前記集電体用金属箔とが前記
   陰極用導電性高分子層を介して交互に積層され、かつ各
   々の前記陽極用弁金属箔の異なる２ヶ所が、別々の２ヶ
   所の陽極端子に電気的に接続され、かつ各々の前記集電
   体用金属箔の異なる２ヶ所が、別々の２ヶ所の陰極端子
   に電気的に接続されている４端子コンデンサであって、 前記集電体用金属箔の体積抵抗率が６．８×１０^-6Ωcm
   以下であることを特徴とする４端子コンデンサ。