JP2005223113A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化により高周波数特性の向上を図ることが可能な固体電解コンデンサを提供すること。
【解決手段】 弁作用を有する金属の多孔質焼結体１と、多孔質焼結体１から突出する第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂと、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂどうしを導通させる金属カバー２２と、を備えた固体電解コンデンサＡ１であって、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂは、互いに異なる方向に突出している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、弁作用を有する金属の多孔質焼結体を用いた固体電解コンデンサに関する。

固体電解コンデンサは、たとえばバイパスコンデンサとして、ＣＰＵなどの電子デバイスと電源回路との間に接続されて使用される。近年においては、電子デバイスの高速化およびデジタル化に伴い、安定性が良く、かつ高速応答が可能な電源系が必要とされる。そのため、ノイズの除去や電源系の安定のために用いられる固体電解コンデンサとしても、広い周波数領域においてノイズ除去特性に優れ、また電力供給に際しての高速応答性にも優れることが要望される。また、大電流の電力供給に対応して、静電容量が大きいことや、多孔質焼結体における発熱を抑制することも強く要望される。

固体電解コンデンサのインピーダンスＺの周波数特性は、数式１により決定される。

上記の式から理解されるように、自己共振点よりも周波数が低い低周波数領域においては、１／ωＣが支配的となるために、容量Ｃを大きくすることにより低インピーダンス化が可能である。また、自己共振点付近の高周波数領域においては、抵抗Ｒが支配的となるために、低インピーダンス化のためには低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化を図る必要がある。さらに、自己共振点よりもさらに周波数の高い超高周波数領域においては、ωＬが支配的となるために、低インピーダンス化には低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化が必要となる。多孔質焼結体の体積が大きくなるほど、ＥＳＬは大きくなるために、大容量化を図るほど超高周波数領域における低インピーダンス化が困難となる。

固体電解コンデンサとしては、タンタルやニオブなどの弁作用を有する金属の多孔質焼結体と、この多孔質焼結体から突出する複数の陽極端子を備えたものがある（たとえば、特許文献１参照）。図２３および図２４は、このような固体電解コンデンサの一例を示している。この固体電解コンデンサＢには、多孔質焼結体９１の一側面から突出するように３本の陽極ワイヤ９２が設けられており、これらの突出部分が陽極端子９３となっている。これらの陽極端子９３は、陽極導通部材９４により互いに導通している。陰極導通部材９５は、銀ペーストなどの導電性樹脂層９６を介して多孔質焼結体９１の表面に形成された固体電解質層（図示略）と導通している。これらの導通部材９４，９５のそれぞれは外部接続用の外部陽極端子および外部陰極端子（図示略）に導通しており、このことにより固体電解コンデンサＢはいわゆる二端子型の固体電解コンデンサとして構成されている。この固体電解コンデンサＢにおいては、３本の陽極端子９３を備えることにより、低ＥＳＲ化が図られている。

しかしながら、図２３によく表れているように、３本の陽極ワイヤ９２は、多孔質焼結体９１の一面から同一方向に進入している。このため、導電性樹脂層９６の各部位と、各部位から最も近い陽極ワイヤ９２までの距離は、陽極ワイヤ９２が進入している面と反対の面の端部に形成された部位において最大となる。上記部位から最も近い陽極ワイヤ９２までの距離を最大距離ｂとすると、この最大距離ｂが大きいほど、陽極端子９３と導電性樹脂層９６との間の抵抗およびインダクタンスが大きくなる。特に、大容量化を目的として多孔質焼結体９１が大型とされた場合や、低ＥＳＬ化を目的として多孔質焼結体９１が偏平とされた場合は、最大距離ｂがさらに大きくなる。このようなことでは、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化を図ることが困難となり、高周波数特性の向上の要請に十分に応えられないという問題があった。また、大容量の電源供給を目的として多孔質焼結体の大型化が図られた場合には、多孔質焼結体における発熱が大きくなる。このため、放熱性を高めることや、発熱が生じても多孔質焼結体を保護する封止樹脂（図示略）にクラックが発生し難い構成とすることが望まれる。

特開２００１−５７３１９号公報（図２、図３）

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化により高周波数特性の向上を図ることが可能な固体電解コンデンサを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明によって提供される固体電解コンデンサは、弁作用を有する金属の多孔質焼結体と、少なくとも一部が上記多孔質焼結体内に進入しており、かつ上記多孔質焼結体から突出する部分が第１および第２の陽極端子となっている第１および第２の陽極ワイヤと、上記多孔質焼結体内および外表面に形成された固体電解質層を含む陰極と、を備えた固体電解コンデンサであって、上記第１および第２の陽極ワイヤの上記多孔質焼結体に対する進入方向は、互いに相違していることを特徴としている。

このような構成によれば、上記陽極ワイヤが上記多孔質焼結体に対して１方向から進入するように設けられた場合と比べて、上記外表面における陰極の各部位とこれらの部位から最も近い上記陽極ワイヤとの距離のうち最大であるもの（以下、最大距離）を小さくすることが可能である。上記最大距離が小さくなると、上記外表面における陰極と上記陽極端子との間の抵抗およびインダクタンスを小さくすることができる。したがって、上記固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化が可能であり、高周波数特性の向上を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の陽極ワイヤの進入方向は、互いに反対である。このような構成によれば、上記最大距離をさらに小さくすることができる。したがって、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化に好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の陽極端子を導通させる導通部材を有する。このような構成によれば、上記第１および第２の陽極端子を電気的に並列とすることが可能であり、低抵抗化に有利である。また、後述するように、いわゆる三端子型あるいは四端子型の固体電解コンデンサとして構成された場合には、上記導通部材を利用して、回路電流を迂回させるためのバイパス電流経路を形成することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記多孔質焼結体は、偏平状である。このような構成によれば、低ＥＳＬ化に有利である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導通部材は、上記陰極との間に絶縁体を介して上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆っている金属カバーを含んでいる。

このような構成によれば、上記金属カバーにより上記多孔質焼結体を保護することが可能である。上記金属カバーは、たとえば上記多孔質焼結体を保護するための手段である封止樹脂と比べて、機械的強度が高い。このため、上記多孔質焼結体に発熱が生じても、上記固体電解コンデンサ全体が不当に撓むことを抑制することができる。また、金属カバーは、封止樹脂よりも熱伝導性に優れているために、上記多孔質焼結体に発生した熱を放散するのに適している。したがって、上記固体電解コンデンサの許容電力損失を向上するのに好適である。さらに、金属カバーの形状や厚みを変更することにより、この金属カバーの抵抗およびインダクタンスを調整することが可能である。抵抗およびインダクタンスを小さくすれば、高周波数領域におけるノイズ除去特性や、電源供給の高速応答性を高めることができる。また、後述するように上記導通部材により回路電流の直流成分を迂回させるバイパス電流経路が形成された構成においては、上記金属カバーのインダクタンスを大きくすることにより、直流成分を選択的に迂回させつつ、交流成分を多孔質焼結体へと適切に流すことができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属カバーには、複数の孔部が形成されている。このような構成によれば、上記金属カバーと上記陰極との間に絶縁体としての樹脂部を形成する工程において、上記複数の孔部を利用して樹脂を進入させることができる。また、上記金属カバーと上記陰極との間にたとえば樹脂製フィルムを設ける場合には、上記複数の孔部に進入するように接着剤を塗布して、上記金属カバーに上記樹脂製フィルムを接着することができる。したがって、上記孔部が形成されていない場合と比べて、上記接着剤の塗布量を多くすることが可能であり、上記樹脂製フィルムと上記金属カバーとの接着強度を高めることができる。さらに、上記金属カバーのうち電流が流れる部分に上記複数の孔部を設けることにより、上記金属カバーの抵抗およびインダクタンスを調整することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属カバーには、スリットが形成されている。このような構成によっても、上記金属カバーの抵抗およびインダクタンスを調整することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属カバーには、屈曲部が形成されている。このような構成によっても、上記金属カバーのインダクタンスを調整することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の陽極端子に導通する面実装用の外部陽極端子と、上記陰極に導通する面実装用の外部陰極端子とを備えている。このような構成によれば、上記複数の外部陽極端子および外部陰極端子を利用することにより、上記固体電解コンデンサの面実装を容易に行なうことができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導通部材は、上記陰極との間に絶縁体を介して積層された陽極金属板を含んでいる。このような構成によれば、上記陽極金属板は、段差部などを有しない平板状とすることが可能であり、上記第１および第２の陽極端子間のインダクタンスを小さくすることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記陽極金属板の少なくとも一部が、面実装用の外部陽極端子とされている。このような構成によれば、たとえば上記固体電解コンデンサが実装される基板と上記陽極金属板との距離を小さくすることが可能である。したがって、上記基板と上記陽極金属板との間を流れる電流の経路が短くなり、そのインダクタンスを小さくするのに有利である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記陽極金属板には、スリットが形成されている。このような構成によれば、上記陽極金属板のインダクタンスを調整することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰極に導通し、かつ上記陰極と上記絶縁体との間に介在する陰極金属板を備えている。このような構成によれば、上記固体電解コンデンサの製造工程において、上記陽極金属板、上記絶縁体、および上記陰極金属板を一体の部品として仕上げておき、上記多孔質焼結体を形成した後に、上記一体部品と上記多孔質焼結体とを一括して接合することが可能である。したがって、上記固体電解コンデンサの製造工程の簡略化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰極金属板の少なくとも一部が、面実装用の外部陰極端子とされている。このような構成によれば、たとえば上記固体電解コンデンサが実装される基板と上記陰極金属板との間を流れる電流の経路が短くなり、そのインダクタンスを小さくすることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰極に導通し、かつ上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆っている金属カバーを備えている。このような構成によれば、上記金属カバーにより上記多孔質焼結体を保護することが可能である。また、上記固体電解コンデンサの許容電力損失を向上するのに好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属カバーの少なくとも一部が、面実装用の外部陰極端子とされている。このような構成によれば、上記固体電解コンデンサの面実装を容易に行なうことができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記絶縁体は、樹脂製フィルムを含んでいる。このような構成によれば、樹脂を流し込んだり、塗布することなどにより上記絶縁体を形成する場合と比べて、ピンホールなどの欠陥が生じる虞れが少なく絶縁耐力の低下を回避可能である。したがって、上記金属カバーと上記陰極との絶縁を確実化するのに好適である。また、樹脂製フィルムは厚さを薄くすることが可能であるために、上記固体電解コンデンサ全体の薄型化に有利である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記絶縁体は、セラミック製プレートを含んでいる。このような構成によれば、上記セラミック製プレートは、たとえば樹脂と比べて機械的強度が高いために、ピンホールなどの欠陥が生じることによる絶縁耐力の低下を回避するのに好適である。また、上記固体電解コンデンサの製造工程において、高温にさらされる場合にも、変質などの不具合を回避するのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の陽極端子は、上記多孔質焼結体内を回路電流が流れることを可能とする入力用および出力用の陽極端子であり、上記導通部材により、回路電流が上記入力用の陽極端子から上記出力用の陽極端子へと上記多孔質焼結体を迂回して流れることを可能とするバイパス電流経路が形成されている。
このような構成によれば、回路電流が上記多孔質焼結体を流れる構造を有する、いわゆる三端子型あるいは四端子型の固体電解コンデンサとして、上記固体電解コンデンサを構成することが可能であり、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化に好適である。また、上記回路電流がたとえば直流成分の大電流を含む場合に、この電流が上記バイパス電流経路を流れるようにすることにより、上記多孔質焼結体を流れる回路電流を小さくすることが可能であり、上記多孔質焼結体における発熱を抑制することができる。このため、たとえば上記陽極本体部の局部的な温度上昇や、封止樹脂にクラックが発生することを防止可能である。したがって、回路電流の大電流化に対応しつつ、固体電解コンデンサの高周波特性の向上を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記入力用および出力用の陽極端子間における上記バイパス電流経路の抵抗は、上記入力用および出力用の陽極端子間における上記多孔質焼結体の抵抗よりも小さい。このような構成によれば、上記回路電流の直流成分は、上記バイパス電流経路を流れ易くなる。このため、上記回路電流の直流成分が大電流となる場合、この直流成分は、低抵抗とされたバイパス電流経路を流れることとなり、上記陽極本体部における発熱を抑制することができる。したがって、回路電流の大電流化に対応するのに好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記多孔質焼結体としては、複数のものがある。このような構成によれば、上記固体電解コンデンサを構成する多孔質焼結体の体積を大きくし、大容量化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の多孔質焼結体は、その厚さ方向に積層されている。このような構成によれば、上記多孔質焼結体の体積を大きくしつつ、上記固体電解コンデンサを実装するためのスペースを抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の多孔質焼結体は、その厚さ方向と交差する方向に並べて配置されている。このような構成によれば、各多孔質焼結体に設けられた各陽極端子を、たとえば上記固体電解コンデンサが実装される基板に近い位置に配置することができる。上記各陽極端子と上記基板との距離が短くなると、高周波数領域の交流電流に対するインピーダンスを小さくすることが可能であり、低ＥＳＬ化に好ましい。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明に係る固体電解コンデンサの一例を示している。本実施形態の固体電解コンデンサＡ１は、多孔質焼結体１、３本ずつの第１および第２の陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂ、金属カバー２２を有しており、封止樹脂５１により多孔質焼結体１が覆われた構成とされている。なお、図３においては、封止樹脂５１は、省略されている。

多孔質焼結体１は、弁作用を有する金属であるニオブの粉末を矩形の板状に加圧成形し、これを焼結することにより形成されている。多孔質焼結体１の材質としては、弁作用を有する金属であればよく、ニオブに代えてたとえばタンタルなどを用いても良い。なお、ニオブは、タンタルと比べて難燃性に優れており、使用による発熱を伴う多孔質焼結体１の材料として好ましい。多孔質焼結体１の内部および外表面には、誘電体層（図示略）が形成されており、この誘電体層上に固体電解質層（図示略）が形成されている。さらに、多孔質焼結体１の外表面には、導電性樹脂層３５が形成されている。この導電性樹脂層３５は、たとえばグラファイト層を介して積層された銀ペースト層であり、上記固体電解質層と導通している。

第１および第２の陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂは、多孔質焼結体１と同様に、弁作用を有する金属製であり、たとえばニオブ製である。３本の第１の陽極ワイヤ１０ａは、多孔質焼結体１の一側面１ａから多孔質焼結体１内に進入しており、３本の第２の陽極ワイヤ１０ｂは、他の側面１ｂから多孔質焼結体１内に進入している。これらの第１および第２の陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂのうち多孔質焼結体１から突出する部分が、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂである。第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂは、後述する金属カバー２２の両端部にそれぞれ接合されており、金属カバー２２を介して互いに導通している。導体部材２６は、３本の第１の陽極端子１１ａのそれぞれに接合されており、その下面には、外部陽極端子２１が設けられている。この外部陽極端子２１の一部は、後述する封止樹脂５１により覆われており、この封止樹脂５１から露出した底面２１’は、固体電解コンデンサＡ１を面実装するために利用される。

金属カバー２２は、たとえば銅製であり、多孔質焼結体１を収容可能な略コの字形状とされている。この金属カバー２２の両端部には、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂに嵌合可能な３つずつの凹部２２ａが形成されている。金属カバー２２と第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂとは、これらの凹部２２ａを利用してたとえば溶接により接合されている。この金属カバー２２は、多孔質焼結体１の材質であるニオブよりも導電性の高い銅製であり、かつ多孔質焼結体１と同程度の幅広に形成されていることにより、比較的低抵抗とされている。また、金属カバー２２の上板部には、複数の孔部２２ｃが形成されている。

樹脂製フィルム５２は、金属カバー２２と導電性樹脂層３５との絶縁を図るためのものであり、金属カバー２２および導電性樹脂層３５に接着剤（図示略）により接着されている。この樹脂フィルム５２として、ポリイミド系フィルム（たとえばデュポン社製カプトン（登録商標）フィルム）を用いることができる。ポリイミド系フィルムは、耐熱性と絶縁性とに優れているために、固体電解コンデンサＡ１の製造工程において、比較的高温となる処理を施しても変質するなどの虞れが少なく、金属カバー２２と導電性樹脂層３５との絶縁を高めるのにも好適である。

外部陰極端子３１は、多孔質焼結体１の下面に設けられており、金属板により形成されている。外部陰極端子３１の材質としては、Ｃｕ合金、Ｎｉ合金などが用いられている。外部陰極端子３１の上面は、多孔質焼結体１の下面に導電性樹脂層３５を介して接着されている。外部陰極端子３１の下面３１’は、外部陽極端子２１の底面２１’と同様に、固体電解コンデンサＡ１を面実装するために用いられる。

封止樹脂５１は、多孔質焼結体１、陽極端子１１ａ，１１ｂ、および金属カバー２２などを覆うことにより、これらの部品を保護するためのものである。金属カバー２２に複数の孔部２２ｃが設けられていることにより、たとえば固体電解コンデンサＡ１の製造工程において、陽極端子１１ａ，１１ｂの周囲に封止樹脂５１を容易に含浸させることが可能であり、陽極端子１１ａ，１１ｂの絶縁および保護を行なうのに好ましい。

次に、固体電解コンデンサＡ１の作用について、図４に示す電気回路に用いられた場合を一例として説明する。

図４に示される電気回路は、固体電解コンデンサＡ１によるノイズ除去および電力供給の対象である回路７、電源装置８、および固体電解コンデンサＡ１を組み合わせたものである。回路７としては、たとえばＣＰＵ、ＩＣもしくはＨＤＤなどを含む回路がある。固体電解コンデンサＡ１は、回路７と電源装置８との間に接続されており、回路７から発生する不要なノイズが電源装置８側に漏れることを抑制するため、および回路７への電力供給を補助するために用いられている。多孔質焼結体１と外部陽極端子２１との間の電流経路としては、第１の陽極端子１１ａを流れる電流経路と、金属カバー２２を介して第２の陽極端子１１ｂを流れる電流経路とが形成されている。回路７から発生したノイズの除去おいては、このノイズが、外部陽極端子２１から、上記２つの電流経路に分散し、多孔質焼結体１へと流れ込む。また、電源供給に用いられる場合には、固体電解コンデンサＡ１に蓄えられた電気エネルギーが、上記２つの電流経路に分散し、外部陽極端子２１から放出される。

本実施形態によれば、図２によく表われているように、第１および第２の陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂの多孔質焼結体１に対する進入方向が反対であるために、導電性樹脂層３５の各部位から最も近い第１または第２の陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂまでの距離は、側面１ｃ，１ｄの中央付近に形成された導電性樹脂層３５の部位において最大となる。この部位における距離を最大距離ａとすると、たとえば陽極ワイヤが多孔質焼結体の一側面にのみ設けられた場合と比較して、この最大距離ａを小さくすることができる。固体電解コンデンサＡ１の大容量化を目的として多孔質焼結体１が大型とされた場合や、低ＥＳＬ化を目的として多孔質焼結体１が偏平とされた場合においても、上記進入方向を反対とすれば、最大距離ａの縮小化に有利である。最大距離ａが小さいと、第１および第２の陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂと導電性樹脂層３５との間の抵抗およびインダクタンスが小さくなり、固体電解コンデンサＡ１の低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化を図ることが可能である。したがって、高周波数領域を含む広い周波数領域においてノイズ除去特性、および電力供給の高速応答性を向上することができる。なお、第１および第２の陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂの進入方向が、互いに相違していれば上記最大距離を短縮する効果が得られ、本実施形態とは異なり、たとえば第１および第２の陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂの進入方向が互いに直交する構成としてもよい。

多孔質焼結体１は、偏平であるために、一側面に多くの陽極ワイヤを設けると、多孔質焼結体１の強度が不足する場合がある。このような不具合を回避するためには、一側面に設ける陽極ワイヤの本数を制限する必要がある。本実施形態においては、第１および第２の陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂが、それぞれ多孔質焼結体１の異なる側面に設けられており、一側面にのみ設けられた場合と比較して、より多くの陽極ワイヤを設けることが可能である。したがって、多孔質焼結体１の強度を不当に低下させることなく、固体電解コンデンサＡ１の低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化を図ることができる。

金属カバー２２は、多孔質焼結体１と同程度の幅とすることが可能であり、導電性の高い銅を材料として形成されているために、その抵抗およびインダクタンスを小さくすることが可能である。図４において、金属カバー２２の抵抗Ｒ₂₂およびインダクタンスＬ₂₂が小さくなると、第１の陽極端子１１ａだけでなく、第２の陽極端子１１ｂにも電流が流れやすくなる。したがって、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂを活用して、固体電解コンデンサＡ１の低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化を図ることができる。

金属カバー２２は、機械的強度が十分に高く、多孔質焼結体１が発熱しても、固体電解コンデンサＡ１全体が大きく歪むことを回避することができる。このため、封止樹脂５１にクラックが発生することなどを適切に回避し、多孔質焼結体１が外気に触れることを防止可能である。また、金属カバー２２は、封止樹脂５１よりも熱伝導性に優れている。このため、多孔質焼結体１から外部への放熱を促進することができる。これらにより、固体電解コンデンサＡ１の許容電力損失を高めることが可能であり、大容量の電力供給に対応するのに好適である。

本実施形態においては、多孔質焼結体１の保護機能や放熱効果を発揮する金属カバー２２を利用して第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂの導通が図られており、それ以外に第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂの導通を図るための専用部品を必要としない。したがって、コストの抑制に有利である。

金属カバー２２と導電性樹脂層３５とは、樹脂製フィルム５２により絶縁されている。本実施形態とは異なり、たとえば絶縁性の樹脂を多孔質焼結体１の上面に塗布することにより、金属カバー２２と導電性樹脂層３５との絶縁を図る場合には、薄膜状に塗布された上記絶縁性の樹脂にピンホールが生じ易い。このようなピンホールは、金属カバー２２と導電性樹脂層３５とを不当に導通させ、固体電解コンデンサＡ１内においてショートなどの不具合を生じる虞れがある。樹脂製フィルム５２を用いれば、薄膜状であってもピンホールの発生を回避可能である。したがって、金属カバー２２と導電性樹脂層３５との絶縁を確実化するのに好適である。なお、樹脂製フィルム５２に替えて、セラミック製プレートを用いた構成としてもよい。セラミック製プレートは、たとえば樹脂製フィルム５２と比べて機械的強度がより高く、ピンホールなどの欠陥が生じる虞れが少ない。また、樹脂と比べて耐熱性に優れており、固体電解コンデンサＡ１の製造工程において、高温となる処理が施される場合にも、変質することなどを抑制するのに好適である。

金属カバー２２には、複数の孔部２２ｃが形成されている。これらの孔部２２ｃのうち、たとえば金属カバー２２の両端寄りの孔部２２ｃを利用して、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂの周囲に封止樹脂５１を容易に進入させることができる。したがって、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂの絶縁に有利である。また、樹脂製フィルム５２を金属カバー２２に接着するための接着剤（図示略）を、複数の孔部２２ｃに進入するように塗布することにより、このような孔部が形成されていない場合と比べて、上記接着剤の塗布量を多くすることができる。したがって、上記樹脂製フィルム５２と上記金属カバー２２との接着強度を高めるのに有利である。さらに、これらの孔部２２ｃの大きさや配置を変更することにより、金属カバー２２の抵抗およびインダクタンスを容易に調整することができる。

図５〜図２２は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図５および図６は、本発明に係る固体電解コンデンサに用いられる金属カバーの他の例を示している。図５に示された金属カバー２２には、長手方向に延びる３つのスリット２２ｄが形成されている。このような実施形態によればスリット２２ｄの形状、大きさおよび本数を変更することにより、金属カバー２２のインダクタンスを容易に調整することができる。また、スリット２２ｄは、金属カバー２２の電気抵抗の調整にも用いることができる。さらに、このような金属カバー２２が用いられた固体電解コンデンサの製造においては、これらのスリット２２ｄを利用して金属カバー２２と多孔質焼結体１との間の空間に封止樹脂を容易に進入させることが可能であり、金属カバー２２と多孔質焼結体１との絶縁を確実に行なうことができる。

図６に示された金属カバー２２には、４つの屈曲部２２ｅが形成されている。このような実施形態によれば、屈曲部２２ｅは、高周波数領域の交流電流に対してはコイルと同様の作用を有するために、金属カバー２２のインダクタンスを調整することができる。

図７および図８に示された固体電解コンデンサＡ２には、上記実施形態の固体電解コンデンサＡ１とは異なり、２本ずつの陽極ワイヤ１０ａ〜１０ｄが、多孔質焼結体１の４つの側面１ａ〜１ｄからそれぞれ多孔質焼結体１内に進入するように設けられており、これらの突出部が第１から第４の陽極端子１１ａ〜１１ｄとなっている。金属カバー２２は、多孔質焼結体１を四方から覆うことが可能な箱状とされている。陽極端子１１ａ〜１１ｄは、金属カバー２２に接合されることにより互いに導通している。このような実施形態によれば、陽極端子１１ａ〜１１ｄと導電性樹脂層３５との最大距離をさらに小さくすることが可能であり、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化に好ましい。また、金属カバー２２は、多孔質焼結体１を四方から覆うように収容しており、固体電解コンデンサＡ２全体の撓みをさらに抑制するとともに、放熱効果を高めるのに有利である。

図９〜図１２に示された固体電解コンデンサＡ３においては、陽極金属板２３により第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂの導通が図られている点が、上記実施形態と異なる。なお、図１１および１２においては、封止樹脂５１は、省略されている。

固体電解コンデンサＡ３は、陽極金属板２３、陰極金属板３３および樹脂製フィルム５２を備えている。陰極金属板３３は、その中央部３３ｃにおいて多孔質焼結体１の底面に導電性樹脂層３５を介して接着されており、多孔質焼結体１内に形成された固体電解質層（図示略）に導通している。この陰極金属板３３には、中央部３３ｃから延出するように２つの延出部が設けられており、これらの延出部が外部陰極端子３３ａとなっている。

陽極金属板２３は、絶縁性を有する樹脂製フィルム５２を介して中央部３３ｃの下面に積層されている。陽極金属板２３の両端付近には、導体部材２６ａ，２６ｂが接合されており、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂと導通している。このことにより、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂは、陽極金属板２３を介して導通している。陽極金属板２３には、２つの延出部が設けられており、これらの延出部が外部陽極端子２３ａとなっている。陰極金属板３３の中央部３３ｃと外部陰極端子３３ａとには段差が設けられており、外部陽極端子２３ａと外部陰極端子３３ａとは、互いの底面が略面一とされている。陽極金属板２３および陰極金属板３３の材質としては、Ｃｕ合金、Ｎｉ合金などが用いられている。

本実施形態によれば、固体電解コンデンサＡ３の製造工程において、陽極金属板２３、樹脂製フィルム５２、陰極金属板３３および導通部材２６ａ，２６ｂを、あらかじめ一体の部品として組み上げておき、多孔質焼結体１を形成した後に、多孔質焼結体１と上記一体部品とを一括して接合することが可能である。たとえば、多孔質焼結体１を形成した後に、外部陽極端子や外部陰極端子を設けるための複数の部材を、多孔質焼結体１に順次接合する場合と比べて、製造工程を簡略化することが可能であり、生産性の向上を図ることができる。

陽極金属板２３と陰極金属板３３とは、樹脂製フィルム５２を介して積層されているために、これらの絶縁を適切に図ることができる。陽極金属板２３および陰極金属板３３はいずれも略平板状であり、樹脂製フィルム５２も薄膜状であるために、これらが積層されて用いられた固体電解コンデンサＡ３の高さを小さくすることができる。

陽極金属板２３は、段差などを有しない平板状であるために、インダクタンスを小さくすることが可能である。したがって、低ＥＳＬ化を図ることにより、高周波数領域におけるノイズ除去特性や電源供給の高速応答性を高めることができる。

図１３は、本発明に係る固体電解コンデンサに用いられる陽極金属板の他の例を示している。この陽極金属板２３は、バイパス電流経路を形成する部分に２つのスリット２３ｄが、それぞれ対向する辺から内向きに延びるように形成されている。本実施形態によれば、陽極金属板２３のインダクタンスを大きくすることができる。本実施形態から理解されるように、陽極金属板２３にスリット２３ｄを設けることなどにより、陽極金属板２３のインダクタンスを調整することが可能である。

図１４〜図１６に示された固体電解コンデンサＡ４は、多孔質焼結体１の固体電解質層に導通する金属カバー３２を備えている。金属カバー３２は、多孔質焼結体１を収容可能な略コの字状の部分を備えており、導電性樹脂層３５により多孔質焼結体１の上面および側面に接着されている。金属カバー３２の両端部は、折り曲げられることにより２つの延出部とされており、これらの延出部が外部陰極端子３２ａとなっている。陽極金属板２３は、樹脂製フィルム５２を介して多孔質焼結体１の下面に積層されている。陽極金属板２３の一端部は、外部陽極端子２３ａとなっている。

本実施形態によれば、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂを陽極金属板２３を用いて導通することにより、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂ間のインダクタンスを小さくすることができる。また、金属カバー３２により、多孔質焼結体１を保護することが可能であり、封止樹脂５１にクラックが発生することを回避し、放熱性を高めることができる。

図１７および図１８に示されたコンデンサＡ５は、３つの偏平な多孔質焼結体１が積層して設けられた構成とされている。隣り合う多孔質焼結体１どうしは、平板状の陰極金属板３３を挟んで導電性樹脂層３５を介して接着されている。各陰極金属板３３の延出部３３ａおよび外部陰極端子３１には、孔部が形成されており、この孔部を貫通するように複数の接続部材３４が設けられている。このことにより、外部陰極端子３１および２つの陰極金属板３３は、多孔質焼結体１の表面に形成された固体電解質層と導通するとともに、互いに導通している。同様に、３つずつの導体部材２６ａ，２６ｂにも、孔部が形成されており、これらの孔部を貫通するように複数の接続部材２４が設けられることにより、互いの導通が図られている。これらの接続部材２４，３４は、銅製であり、導電性の高いものとされている。金属カバー２２は、最上段の多孔質焼結体１を覆うように設けられており、最上段の導体部材２６ａ，２６ｂと導通している。これらにより、３つの多孔質焼結体１と金属カバー２２とが、電気的に並列に接続された構成となっている。

このような実施形態によれば、３つの多孔質焼結体１を備えることにより、固体電解コンデンサＡ５の大容量化を図ることができる。各多孔質焼結体１は、薄型であるために、外部陰極端子３１および各陰極金属板３３と各陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂとの間の電流経路を短くすることが可能である。したがって、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化を図ることができる。３つの多孔質焼結体１を積層した構造とすることにより、この固体電解コンデンサＡ５の実装スペースは、多孔質焼結体１を１つだけ備える固体電解コンデンサの実装スペースと同程度であり、たとえば固体電解コンデンサＡ５が組み込まれる機器の小型化に有利である。また、接続部材２４，３４により、外部陽極端子２１または外部陰極端子３１と、各多孔質焼結体１との間の低抵抗化が可能である。

図１９に示された固体電解コンデンサＡ６においては、２つの多孔質焼結体１が備えられており、これらの多孔質焼結体１がそれらの厚さ方向と交差する方向に並べて配置されている。各多孔質焼結体１には、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂが２つずつ形成されている。第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂは、金属カバー２２および導体部材２６ａ，２６ｂを介して互いに導通している。金属カバー２２は、２つの多孔質焼結体１を収容可能なサイズとされている。

このような実施形態によっても、図１７および図１８に示した固体電解コンデンサＡ５と同様に、大容量化を図ることができる。また、たとえば固体電解コンデンサＡ６が実装される基板と、第１の陽極端子１１ａとの距離を小さくすることができる。このため、上記基板に形成された配線パターンと第１の陽極端子１１ａとの間を流れる電流の経路も、短くなる。このようにすると、たとえば固体電解コンデンサＡ６の自己共振点よりもさらに周波数が高い領域の交流電流に対するインピーダンスを小さくすることが可能であり、固体電解コンデンサＡ６のさらなる低ＥＳＬ化を図るのに有利である。２つの多孔質焼結体１は、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂが延出する方向と交差する方向に並べて配置されている。このため、多孔質焼結体１を複数備えることによっては、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂ間の距離は、大きくなっておらず、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化に適している。なお、多孔質焼結体１の個数は、２つ以上であってもよい。金属カバー２２は、各多孔質焼結体１に対応して、分割された複数のものとしてもよい。

図２０および２１に示された固体電解コンデンサＡ７においては、第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂをそれぞれ入力用および出力用の陽極端子とすることなどにより、いわゆる四端子型の固体電解コンデンサとして構成されている点が、上述した実施形態と異なっている。

第１および第２の陽極端子１１ａ，１１ｂは、それぞれ導体部材２６ａ，２６ｂを介して入力用および出力用の外部陽極端子２１ａ，２１ｂに導通しており、入力用および出力用の陽極端子とされている。このことにより、固体電解コンデンサＡ７は、回路電流が多孔質焼結体１を流れることが可能な構成とされている。

金属カバー２２は、導体部材２６ａ，２６ｂを介して入力用および出力用の陽極端子１１ａ，１１ｂに導通している。このことにより、入力用および出力用の陽極端子１１ａ，１１ｂ間には、多孔質焼結体１を迂回するように回路電流を流すことが可能なバイパス電流経路が形成されている。この金属カバー２２は、上述した固体電解コンデンサＡ１と同様に、多孔質焼結体１の材質であるニオブよりも導電性の高い銅製であり、かつ多孔質焼結体１と同程度の幅広に形成されていることにより、比較的低抵抗とされており、たとえば入力用および出力用の陽極端子１１ａ，１１ｂ間における抵抗が多孔質焼結体１よりも小さくなっている。また、金属カバー２２は、屈曲部を有する略コの字状であり、かつ複数の孔部２２ｃを設けることにより、そのインダクタンスが比較的大きくなっており、たとえば入力用または出力用の陽極端子１１ａ，１１ｂと外部陰極端子３３ａ，３３ｂとの間よりもインダクタンスが大きい。

陰極金属板３３は、多孔質焼結体１の下面に設けられている。陰極金属板３３は、両端縁部と、中央部３３ｃとに段差を生じるように折り曲げられており、これらの両端縁部が、それぞれ入力用および出力用外部陰極端子３３ａ，３３ｂとなっている。中央部３３ｃの上面は、多孔質焼結体１の固体電解質層に導電性樹脂層３５を介して接着されており、中央部３３ｃの下面は、封止樹脂５１により覆われている。

次に、固体電解コンデンサＡ７の作用について、図２２に示す電気回路に用いられた場合を一例として説明する。

図２２に示される電気回路は、図４に示された電気回路と類似した構成であり、固体電解コンデンサＡ７によるノイズ除去および電力供給の対象である回路７、電源装置８、および固体電解コンデンサＡ７を組み合わせたものである。本図によく表われているように、固体電解コンデンサＡ７は、入力用および出力用の外部陽極端子２１ａ，２１ｂと、入力用および出力用の外部陰極端子３３ａ，３３ｂを備えることにより、四端子型の固体電解コンデンサとして構成されている。本実施形態によれば、以下に述べるような改善が図られる。

まず、回路電流の直流成分が固体電解コンデンサＡ７を流れる場合には、上述したように、金属カバー２２により構成されたバイパス電流経路Ｐの抵抗Ｒ₂₂が、入力用および出力用の陽極端子１１ａ，１１ｂ間における多孔質焼結体１の等価直列抵抗よりも小さいために、上記直流成分は、バイパス電流経路Ｐを流れ易くなる。たとえば回路７にＨＤＤが含まれることにより、上記直流成分が大きな電流となる場合であっても、多孔質焼結体１に流れる電流を小さくすることが可能である。このため、多孔質焼結体１における発熱を抑制することができる。特に、各陽極ワイヤ１０ａ，１０ｂと多孔質焼結体１との接合部における局部的な温度上昇を防止するのに好適である。また、封止樹脂５１にクラックが発生することを防止可能である。なお、抵抗Ｒ₂₂を小さくするほど、より大きな電流に対応することが可能であり、本実施形態においては、たとえば金属カバー２２を厚肉化するなどして容易に低抵抗化を図ることができる。

次に、回路電流の交流成分が固体電解コンデンサＡ７を流れる場合には、上述したように、バイパス電流経路ＰのインダクタンスＬ₂₂が、陽極端子１１ａ，１１ｂと、外部陰極端子３３ａ，３３ｂとの間の等価直列インダクタンスよりも大きいために、交流成分は、多孔質焼結体１を通して外部陰極端子３３ａ，３３ｂへと流れ易くなる。上記交流成分は、たとえば上記回路電流に含まれるノイズであり、固体電解コンデンサＡ７によりこのようなノイズを回路電流から効果的に除去することができる。また、上記交流成分のうちバイパス電流経路Ｐを流れるものも、高い周波数であるほどインダクタンスＬ₂₂により減衰させることが可能である。なお、本実施形態とは異なり、陽極金属板により上記バイパス電流経路が形成された構成としてもよい。また、多孔質焼結体の固体電解質層に導通する金属カバーを有する構成としてもよい。

本発明に係る固体電解コンデンサは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る固体電解コンデンサの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

陽極ワイヤの本数、位置および形状は、上述した実施形態に限定されず、種々に変更自在である。コンデンサの構造としては、上述した実施形態のコンデンサの構造に限定されず、いわゆる三端子型、貫通型であってもよい。金属カバーは、孔部を有することが望ましいが、これに限定されず孔部を有しない構成としてもよい。

弁作用を有する金属としては、ニオブに代えて、たとえばタンタルでもよく、さらにはこれらニオブまたはタンタルを含む合金を用いることもできる。また、固体電解コンデンサとしては、陽極本体部として弁作用を有する金属の多孔質焼結体を備えたものに限定されず、たとえばアルミ固体電解コンデンサであっても良い。本発明に係る固体電解コンデンサは、その具体的な用途も限定されない。

本発明に係る固体電解コンデンサの一例の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの一例の要部斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサを用いた電気回路の一例の回路図である。 本発明に係る固体電解コンデンサに用いられる金属カバーの他の例の全体斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサに用いられる金属カバーの他の例の全体斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の断面図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の要部斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の断面図である。 図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の要部斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の要部分解斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサに用いられる陽極金属板の他の例の全体斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の断面図である。 図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の要部斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の断面図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の要部斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の要部斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の断面図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの他の例の要部斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサを用いた電気回路の他の例の回路図である。 従来の固体電解コンデンサの一例の断面図である。 従来の固体電解コンデンサの一例の要部斜視図である。

符号の説明

Ａ１〜Ａ７ 固体電解コンデンサ
Ｐ バイパス電流経路
１ 多孔質焼結体
７ 回路
８ 電源装置
１０ａ，１０ｂ 第１および第２の陽極ワイヤ
１１ａ，１１ｂ 第１および第２の（入力用および出力用の）陽極端子
２１ 外部陽極端子
２１ａ 入力用の外部陽極端子
２１ｂ 出力用の外部陽極端子
２２ 金属カバー
２２ａ 凹部
２２ｃ 孔部
２２ｄ スリット
２２ｅ 屈曲部
２３ 陽極金属板
２３ａ 外部陽極端子
２４ 接続部材
３１ 外部陰極端子
３２ 金属カバー
３２ａ 外部陰極端子
３２ｃ 孔部
３３ 陰極金属板
３３ａ，３３ｂ 入力用および出力用の外部陰極端子
３３ｃ 中央部
３４ 接続部材
３５ 導電性樹脂層
５１ 封止樹脂
５２ 樹脂製フィルム

Claims (23)

1. 弁作用を有する金属の多孔質焼結体と、
   少なくとも一部が上記多孔質焼結体内に進入しており、かつ上記多孔質焼結体から突出する部分が第１および第２の陽極端子となっている第１および第２の陽極ワイヤと、
   上記多孔質焼結体内および外表面に形成された固体電解質層を含む陰極と、
   を備えた固体電解コンデンサであって、
   上記第１および第２の陽極ワイヤの上記多孔質焼結体に対する進入方向は、互いに相違していることを特徴とする、固体電解コンデンサ。
2. 上記第１および第２の陽極ワイヤの進入方向は、互いに反対である、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 上記第１および第２の陽極端子を導通させる導通部材を有する、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 上記多孔質焼結体は、偏平状である、請求項１ないし３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
5. 上記導通部材は、上記陰極との間に絶縁体を介して上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆っている金属カバーを含んでいる、請求項３または４に記載の固体電解コンデンサ。
6. 上記金属カバーには、複数の孔部が形成されている、請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
7. 上記金属カバーには、スリットが形成されている、請求項５または６に記載の固体電解コンデンサ。
8. 上記金属カバーには、屈曲部が形成されている、請求項５ないし７のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
9. 上記第１および第２の陽極端子に導通する面実装用の外部陽極端子と、上記陰極に導通する面実装用の外部陰極端子とを備えている、請求項５ないし８のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
10. 上記導通部材は、上記陰極との間に絶縁体を介して積層された陽極金属板を含んでいる、請求項３または４に記載の固体電解コンデンサ。
11. 上記陽極金属板の少なくとも一部が、面実装用の外部陽極端子とされている、請求項１０に記載の固体電解コンデンサ。
12. 上記陽極金属板には、スリットが形成されている、請求項１０または１１に記載の固体電解コンデンサ。
13. 上記陰極に導通し、かつ上記陰極と上記絶縁体との間に介在する陰極金属板を備えている、請求項１０ないし１２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
14. 上記陰極金属板の少なくとも一部が、面実装用の外部陰極端子とされている、請求項１３に記載の固体電解コンデンサ。
15. 上記陰極に導通し、かつ上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆っている金属カバーを備えている、請求項１０ないし１２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
16. 上記金属カバーの少なくとも一部が、面実装用の外部陰極端子とされている、請求項１５に記載の固体電解コンデンサ。
17. 上記絶縁体は、樹脂製フィルムを含んでいる、請求項５ないし１６のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
18. 上記絶縁体は、セラミック製プレートを含んでいる、請求項５ないし１６のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
19. 上記第１および第２の陽極端子は、上記多孔質焼結体内を回路電流が流れることを可能とする入力用および出力用の陽極端子であり、
    上記導通部材により、回路電流が上記入力用の陽極端子から上記出力用の陽極端子へと上記多孔質焼結体を迂回して流れることを可能とするバイパス電流経路が形成されている、請求項３ないし１８のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
20. 上記入力用および出力用の陽極端子間における上記バイパス電流経路の抵抗は、上記入力用および出力用の陽極端子間における上記多孔質焼結体の抵抗よりも小さい、請求項１９に記載の固体電解コンデンサ。
21. 上記多孔質焼結体としては、複数のものがある、請求項１ないし２０のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
22. 上記複数の多孔質焼結体は、その厚さ方向に積層されている、請求項２１に記載の固体電解コンデンサ。
23. 上記複数の多孔質焼結体は、その厚さ方向と交差する方向に並べて配置されている、請求項２１に記載の固体電解コンデンサ。

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