JP2003332173A

JP2003332173A - コンデンサ素子、固体電解コンデンサおよびコンデンサ内蔵基板

Info

Publication number: JP2003332173A
Application number: JP2002142091A
Authority: JP
Inventors: Masanori Yoshida; 雅憲吉田; Mikiya Shimada; 幹也嶋田; Akihiro Ishikawa; 明洋石川; Kazuyuki Okano; 和之岡野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-11-21

Abstract

(57)【要約】【課題】低ＥＳＬで高周波領域における高性能のコンデ
ンサ素子と固体電解コンデンサおよびコンデンサ内蔵基
板を提供する。【解決手段】弁金属の粉末と弁金属リード６ａ，６ｂを
成形焼結した多孔質陽極体１の表面に誘電体層と固体電
解質層と陰極導体層が順次形成されたコンデンサ素子で
あって、前記弁金属リード６ａ，６ｂを複数本備える。
多孔質陽極体の導電パスを小さくすることができるの
で、高周波領域において低ＥＳＬを実現することができ
る。弁金属１としては、例えば１０００００μＦ・Ｖ／
ｇのタンタル粉末を用い、リード線６ａ，６ｂとしては
線径２００μｍのタンタル製リード線を複数本用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサ素子お
よび固体電解コンデンサ、特に電源平滑回路の２次側、
コンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）周りに使用され
る高周波インピーダンスを低減する等価直列インダクタ
ンスの小さいコンデンサ、およびそれを用いたコンデン
サ実装または内蔵基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器のデジタル化に伴って、
それに用いるコンデンサも高周波領域において容量が大
きく、小形のものが強く要望されるようになってきた。
この要求に対しては容量の点で固体電解コンデンサが適
しているが、等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと略す）を下
げ、さらにコンデンサの外部接続端子の部分に起因する
等価直列インダクタンス（以下、ＥＳＬと略す）を下げ
る試みがなされている。

【０００３】このような、固体電解コンデンサとして、
特開平４−１２３４１６号公報にはアルミ箔の表面を陽
極酸化し、これを誘電体層として用いた小形で大容量の
固体電解コンデンサが、特開平４−４８６１６号公報に
は板状の陽極体の両面に誘電体層、電解質層および導電
体層を順次生成し、陰極端子を設けた小形で大容量の固
体電解コンデンサが、また特開平６−２６７８０２号公
報には誘電体層の一方の面に陽極を、他方の面に陰極を
形成し、陰極および陽極にそれぞれ２本の接続端子を設
け、一方の陰極端子と陽極端子の組を入力用とし、他方
の陰極端子と陽極端子の組を出力用とした電解コンデン
サが開示されている。

【０００４】一般的に、このような固体電解コンデンサ
は、エッチングした弁金属薄板や、弁金属の粉末と弁金
属リードを成形焼結された多孔質陽極体表面に、陽極酸
化皮膜を形成して誘電体とし、かつこの誘電体における
陽極引き出し部以外の部分に、固体電解質層、カーボン
層、銀導電性樹脂層を形成し、さらにこのコンデンサ素
子に、陽極端子と陰極端子を接続し、その後、トランス
ファーモールドやポッティング等によりパッケージを施
して製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のコンデンサでは、ＥＳＬが大きく高周波領域での
インピーダンスが大きくなるという問題を有していた。

【０００６】また、高周波になればなるほど、プリント
配線のランド部分を表皮効果的に電流が流れてコンデン
サ素子の内部に効率よく電流を通過させにくくなり、そ
の結果、コンデンサのキャパシタンスを最大限に生か
し、インダクタンスを最小にすることができないという
問題を有していた。

【０００７】本発明は上記の従来の問題を解決するもの
で、低ＥＳＬで高周波領域における高性能のコンデンサ
素子および固体電解コンデンサおよびコンデンサ内蔵基
板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】前記目的を達成するため
に本発明のコンデンサ素子は、弁金属の粉末と弁金属リ
ードを成形焼結した多孔質陽極体表面に、誘電体層と、
固体電解質層と、陰極導体層が順次形成されたコンデン
サ素子であって、前記弁金属リードを複数本備えたこと
を特徴とする。

【０００９】次に本発明の固体電解コンデンサは、前記
のコンデンサ素子に少なくとも陽極端子と陰極端子を設
け、外装樹脂によりパッケージングした固体電解コンデ
ンサであって、前記複数本の弁金属リードが２つ以上の
陽極端子に接合されていることを特徴とする。

【００１０】次に本発明のコンデンサ内蔵基板は、前記
の固体電解コンデンサを内蔵した基板であって、銀導電
性樹脂層と第１の配線回路層上の配線導体とを導電性接
着剤で接続し、陽極リードと第２の配線回路層上の配線
導体とを導電性接着剤で接続することにより、前記電解
コンデンサを内蔵したことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のコンデンサ素子は、多孔
質陽極体の導電パスを小さくすることができるので、高
周波領域において低ＥＳＬを実現することができる。す
なわち、多孔質陽極体の導電経路を短くすることで、高
周波領域における低ＥＳＬのコンデンサを実現すること
ができる。また、複数の弁金属リードが少なくとも２つ
以上の陽極端子に接合され、その陽極端子を陽極入力
側、他方の陽極端子を陽極出力側に用いることでコンデ
ンサ素子の内部に効率よく電流を通過させやすくなり、
その結果、コンデンサのキャパシタンスを最大限に生か
し、インダクタンスを最小にすることができる。

【００１２】また、配線回路層と樹脂層を積層し、配線
回路層の層間に電子部品を配置したコンデンサ内蔵基板
において電子部品の一つとして上記の低ＥＳＬコンデン
サを用いることにより、小型・高性能の高周波コンデン
サ内蔵基板を実現することができる。

【００１３】前記複数の弁金属リードが前記多孔質陽極
体の同一面から同一方向に導出されていると、陽極単端
子、陽極多端子構造のコンデンサに対応することができ
る。

【００１４】また、前記複数の弁金属リードが前記多孔
質陽極体の内部で接続されていると、陽極多端子構造の
コンデンサ素子の電流許容量を大きくすることができ
る。

【００１５】また、コンデンサ素子を実装または内蔵す
る回路基板の配線導体を端子として兼用すると、コンデ
ンサの形状寸法および製造工程を簡略化できる。

【００１６】次に本発明の電解コンデンサ内蔵基板によ
れば、コンデンサの形状寸法および製造工程を簡略化で
き、薄型化かつ低ＥＳＲ化できる。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１は実施の形態１にお
ける第１の例を説明する多孔質陽極体の概念斜視図であ
る。弁金属１としては、例えば１０００００μＦ・Ｖ／
ｇのタンタル粉末を用い、リード線６ａ，６ｂとしては
線径２００μｍのタンタル製リード線を所望の本数用
い、成形体への埋め込み部の深さを４ｍｍ、突出長さ５
ｍｍとして成形し焼結する。形状は角形状で、成形体サ
イズが厚み０．５ｍｍ、横３．４ｍｍ、縦５．４ｍｍで
ある。焼結温度は１３００℃で真空焼結して、多孔質陽
極体７とする。

【００１９】そして、コンデンサ素子として評価するた
めに、図２に示すように前記多孔質陽極体１に８５℃の
リン酸溶液中で印加電圧３０Ｖで化成を行い、厚み約７
０ｎｍの誘電体層２を形成した。さらに、固体電解質３
として二酸化マンガンを充填して形成した後、グラファ
イト粒子を含む水溶性溶液にディッピングしてカーボン
層４を形成し、銀導電性樹脂層５からなる陰極導体層を
ディッピングにより形成した。

【００２０】本実施形態で線径２００μｍのタンタル製
リード線を用いた理由は、リード本数が多くなることで
外部端子との接続の際に生じる応力により、陽極体が割
れるのを防止するためである。すなわち、リード本数を
複数にした場合は、陽極体の厚み方向に応力が加わった
時に、先にリード線が曲がり、陽極体の応力を緩和する
ように設計すれば良い。

【００２１】したがって、本方法に限らず、リード線を
太くした場合には、リード線にくさびを設けても良く、
偏平形状のリード線を用いても良い。

【００２２】（実施の形態２）前記実施の形態１におい
て説明したコンデンサ素子を複数枚積層して積層型コン
デンサとすることにより、一層大容量化することができ
る。図５はコンデンサ素子を複数枚（本実施例では３
枚）積層して構成した積層型コンデンサの概念図であ
る。なお、図５では、説明のために陽極端子８ａを仮想
的に剥離した状態を示している。この状態で少なくとも
両電極端子の端面を露出させて樹脂ケースおよび樹脂を
用いて封止し、パッケージ１０の１側面に両電極端子が
露出した構造を得る。パッケージ１の側面にはめっき
法、導電性樹脂ペーストの焼付け法または金属板の貼り
付け法により陽極外部端子８ａ，８ｂおよび陰極外部端
子９が形成されている。図５と図２の関係は、図２にお
ける多孔質陽極体１が陽極外部端子８ａ，８ｂ側に配置
され、銀導電性樹脂層５が陰極外部端子９側に配置され
る。

【００２３】（実施の形態３）図６は本発明の実施の形
態３におけるコンデンサ内蔵基板の要部断面図である。
図６に示す多層配線基板は第１の配線回路層１４と樹脂
層１５と第２の配線回路層１６とで構成される。図６に
おいては、第１の配線回路層１４と第２の配線回路層１
６の主面に配線導体１２，１２’が形成された例を示し
ているが、それぞれの配線回路層の両面に配線導体が形
成されていてもよい。

【００２４】第１の配線回路層１４と第２の配線回路層
１６の間、すなわち樹脂層１５には図１に示したコンデ
ンサが、図６の如く配置されている。図６では、コンデ
ンサとして多孔質陽極体７の所定の表面に誘電体層２を
形成し、その表面に固体電解質層３を形成し、その表面
にカーボン層４，銀導電性樹脂層５を形成したものを用
いた例を示しているが、コンデンサとしてはこれに限定
されるものではない。

【００２５】このようなコンデンサを多層配線基板の間
に設置し、陽極リード６と第２の配線回路層１６の配線
導体１２’とを導電性接着剤１１で接続し、銀導電性樹
脂層５と第１の配線回路層１４の配線導体１２とを導電
性接着剤１１で接続している。このようにパッケージ前
のコンデンサを用いてコンデンサ内蔵基板を構成するこ
とにより工程を単純化することができ、さらには厚さを
薄くすることができる。また、リード６と配線導体１２
が重なり合うように構成することによって、さらに低Ｅ
ＳＬ化することができる。

【００２６】

【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されな
い。

【００２７】（実施例１）リードを２本用い、図１に示
すリード６ａ、６ｂには共通の陽極端子を接合し、陰極
導体層には陰極端子を接合して、約８０重量％のシリカ
を含むエポキシ樹脂でモールドして固体電解コンデンサ
を２０個作製した。これらの固体電解コンデンサを用い
て、５ＭＨｚでのＥＳＬを測定した。

【００２８】（実施例２）リードを２本用い、図３に示
すリード６ａ、６ｂに個別の陽極端子を接合し、陰極導
体層には陰極端子を接合して、約８０重量％のシリカを
含むエポキシ樹脂でモールドして固体電解コンデンサを
２０個作製した。６ａを入力側、６ｂを出力側とした固
体電解コンデンサを用いて、５ＭＨｚでのＥＳＬを測定
した。

【００２９】（実施例３）リードを３本用い、図４に示
すリード６ａ、６ｂ、６ｃに個別の陽極端子を接合し、
陰極導体層には陰極端子を接合して、約８０重量％含む
エポキシ樹脂でモールドして固体電解コンデンサを２０
個作製した。６ｂを入力側、６ａおよび６ｃを出力側と
した固体電解コンデンサを用いて、５ＭＨｚでのＥＳＬ
を測定した。

【００３０】（比較例）リード線を１本とした従来のコ
ンデンサ素子を作製し陽極端子を接合し、陰極導体層に
は陰極端子を接合して、約８０重量％のシリカを含むエ
ポキシ樹脂でモールドして固体電解コンデンサを２０個
作製した。

【００３１】その測定結果の平均値を（表１）に示す

【００３２】

【表１】

【００３３】（表１）より、弁金属の粉末と複数の弁金
属リードを成形焼結された多孔質陽極体表面に、誘電体
層、および固体電解質層、および陰極導体層が順次形成
されたコンデンサ素子とすることで、多孔質陽極体の導
電経路を短くすることで高周波領域で低ＥＳＬのコンデ
ンサを実現することができた。また陽極多端子構造とす
ることでより低ＥＳＬのコンデンサを実現することがで
きた。

【００３４】また、複数の弁金属リードを多孔質陽極体
の同一面から導出させることにより、多孔質陽極体の製
造が容易であり、また陽極単端子、陽極多端子構造のコ
ンデンサに対応することができた。

【００３５】また、複数の弁金属リードが前記多孔質陽
極体の内部で接続されていると、陽極多端子構造のコン
デンサ素子の電流許容量を大きくすることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンデン
サ素子および固体電解コンデンサは、複数の弁金属リー
ドが多孔質陽極体の同一面から導出されたことにより、
低ＥＳＬの固体電解コンデンサを実現することができ
る。さらに、多孔質陽極体製造が簡便であり、また陽極
単端子、陽極多端子構造のコンデンサに対応することが
できる。

【００３７】また、パッケージ前のコンデンサを用いて
コンデンサ内蔵基板を構成することにより製造工程を単
純化することができ、さらには厚さを薄くすることがで
きる。また、リードと配線導体が重なり合うように構成
することによって、さらに低ＥＳＬ化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１および実施例１における
コンデンサの概念斜視図。

【図２】本発明の実施の形態１におけるコンデンサの概
念断面図。

【図３】本発明の実施例２におけるコンデンサの概念斜
視図。

【図４】本発明の実施例３におけるコンデンサの概念斜
視図。

【図５】本発明の実施の形態２における積層型コンデン
サの概念斜視図。

【図６】本発明の実施の形態３におけるコンデンサ内蔵
基板の要部断面図。

【符号の説明】

１，７弁金属（多孔質陽極体）２誘電体層３固体電解質層４カーボン層５銀導電性樹脂層６，６ａ，６ｂ，６ｃ弁金属リード８ａ，８ｂ陽極端子９陰極端子１０外装樹脂１１導電性接着剤１２，１２’ 配線導体１３絶縁層１４第１の配線回路層１５樹脂層１６第２の配線回路層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川明洋大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者岡野和之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5E346 CC01 CC42 DD07 FF45 HH02 HH04 HH06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁金属の粉末と弁金属リードを成形焼結
した多孔質陽極体表面に、誘電体層と、固体電解質層
と、陰極導体層が順次形成されたコンデンサ素子であっ
て、前記弁金属リードを複数本備えたことを特徴とする
コンデンサ素子。
【請求項２】前記弁金属リードが２〜３本である請求
項１に記載のコンデンサ素子。
【請求項３】前記複数の弁金属リードが前記多孔質陽
極体の同一面から同一方向に導出されている請求項１ま
たは２に記載のコンデンサ素子。
【請求項４】前記複数の弁金属リードが前記多孔質陽
極体の内部で接続されている請求項１〜３のいずれかに
記載のコンデンサ素子。
【請求項５】前記複数の弁金属リードにさらに陽極端
子を接続し、前記陽極端子が前記コンデンサ素子を実装
する回路基板または内部の配線導体である請求項１〜４
のいずれかに記載のコンデンサ素子。
【請求項６】前記請求項１〜４のいずれかに記載のコ
ンデンサ素子に少なくとも陽極端子と陰極端子を設け、
外装樹脂によりパッケージングした固体電解コンデンサ
であって、前記複数本の弁金属リードが２つ以上の陽極端子に接合
されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項７】請求項６に記載の固体電解コンデンサを
内蔵した基板であって、銀導電性樹脂層と第１の配線回
路層上の配線導体とを導電性接着剤で接続し、陽極リー
ドと第２の配線回路層上の配線導体とを導電性接着剤で
接続することにより、前記電解コンデンサを内蔵したこ
とを特徴とするコンデンサ内蔵基板。