JP2006093341A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 等価直列インダクタンスの低減化を図りつつ、多端子用のコンデンサ素子を別の端子型構造のものに適用することができる固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】 固体電解コンデンサ１は、コンデンサ素子２と基板３とを備えている。コンデンサ素子２は、アルミニウム基体８上に電解質層及び導電体層を積層して形成される陰極部５と、陰極部５を挟むように形成され、アルミニウム基体８の一部領域で形成される複数の陽極部６とを有している。基板３の上面３ａには、所定方向に延在し各陽極部６と接続される陽極固定部１５Ａ，１５Ｂを有する陽極配線パターン１３と、陰極部５と接続される陰極配線パターン１４とが設けられている。基板３の下面には、スルーホール２０を介して陽極配線パターン１３と接続される陽極端子パターンと、スルーホール２１を介して陰極端子パターン１９と接続される陰極端子パターンとが設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の陽極部と陰極部とを有するコンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサに関するものである。

従来の固体電解コンデンサとしては、例えば特許文献１に記載されているような多端子型コンデンサが知られている。この固体電解コンデンサは、コンデンサ素子に陰極端子を導電性接着剤で接続すると共に、コンデンサ素子から導出された陽極リードに陽極端子を溶接し、その状態で、陰極端子の陰極用外部端子部と陽極端子の陽極用外部端子部とが露出するようにコンデンサ素子を外装樹脂で絶縁外装したものである。
特開平７−４５４８０号公報

しかしながら、上記従来技術の固体電解コンデンサは、外装樹脂から露出させた陰極用外部端子部及び陽極用外部端子部を折り曲げて形成されるので、これらの外部端子部が長くならざるを得ない。このため、固体電解コンデンサの電流経路が長くなるので、固体電解コンデンサの等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）が高くなる。

また、近年では、多端子型の固体電解コンデンサが数多く提案・開発されているが、２端子型の固体電解コンデンサに対応した設計を行っているユーザも未だに多く、この場合には多端子型の固体電解コンデンサが使用できなくなる。そのような事から、例えば既にある多端子用のコンデンサ素子を使って２端子型の固体電解コンデンサ等を構成することが強く望まれている。

本発明の目的は、等価直列インダクタンスの低減化を図りつつ、多端子用のコンデンサ素子を別の端子型構造のものに適用することができる固体電解コンデンサを提供することである。

本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と、コンデンサ素子が載置される基板とを備え、コンデンサ素子は、弁金属基体の一部領域で形成される複数の陽極部と、弁金属基体における陽極部を除く領域の表面上に固体電解質層及び導電体層を積層して形成される陰極部とを有し、陽極部は、陰極部を挟むように陰極部の両側に形成されており、基板の一面には、所定方向に延在し陽極部と接続される２つの陽極固定部を有する陽極配線パターンと、２つの陽極固定部に挟まれる領域を有し、陰極部と接続される陰極配線パターンとが設けられ、基板の他面には、基板を貫通する陽極用スルーホールを介して陽極配線パターンと接続された陽極端子パターンと、基板を貫通する陰極用スルーホールを介して陰極配線パターンと接続された陰極端子パターンとが設けられていることを特徴とするものである。

このように本発明の固体電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子は基板の一面に載置・固定される。基板の一面には、コンデンサ素子の陽極部及び陰極部と接続される陽極配線パターン及び陰極配線パターンが設けられ、基板の他面には、他の電子回路基板等に接続される陽極端子パターン及び陰極端子パターンが設けられている。陽極配線パターンと陽極端子パターンとは、基板を貫通する陽極用スルーホールを介して接続され、陰極配線パターンとは、基板を貫通する陰極用スルーホールを介して接続されている。これにより、外部端子部を折り曲げる必要があるリードフレームを使用する場合に比べて、コンデンサ素子から外部端子部（陽極端子パターン及び陰極端子パターン）までの距離が短くなる。従って、固体電解コンデンサの電流経路が短くなるので、固体電解コンデンサの等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を低減することができる。また、陽極配線パターンの２つの陽極固定部は所定方向に延在しているので、例えば陰極部の両側に陽極部が複数ずつ形成されてなる多端子用のコンデンサ素子を使用する場合でも、全ての陽極部を陽極固定部に接続・固定することが可能である。従って、そのような多端子用のコンデンサ素子を使用しても、陽極端子パターンの数と陰極端子パターンの数との合計が２つである２端子型の固体電解コンデンサや、陽極端子パターンの数と陰極端子パターンの数との合計が３つである３端子型の固体電解コンデンサを構成することができる。

好ましくは、陽極配線パターンは、２つの陽極固定部同士をつなぐ配線接続部を更に有し、陽極用スルーホールは、陽極配線パターンにおける配線接続部を含む領域に形成されており、陽極端子パターン及び陰極端子パターンは、基板の他面に１つずつ設けられている。

これにより、２つ以上の陽極部を有する多端子用のコンデンサ素子を使って簡単かつ確実に２端子型の固体電解コンデンサを構成することができる。また、陽極配線パターンにおける配線接続部を含む領域に陽極用スルーホールを形成することにより、２つの陽極固定部に均等に効率良く電流を流すことができる。

このとき、陰極用スルーホールは、陰極配線パターンにおける配線接続部側の領域に形成されていることが好ましい。

この場合には、陽極固定部の延在方向に対して、陽極配線パターンを流れる電流の向きと陰極配線パターンを流れる電流の向きとが互いに逆になるため、陽極配線パターン及び陰極配線パターンを流れる電流によって形成される磁界を相殺させる効果が発生する。また、陽極用スルーホールを流れる電流の向きと陰極用スルーホールを流れる電流の向きとが基板の厚さ方向に対して逆向きとなるため、陽極用スルーホールと陰極用スルーホールとを近接させた場合には、陽極用スルーホール及び陰極用スルーホールを流れる電流によって形成される磁界を相殺させる効果も発生する。これにより、固体電解コンデンサの等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を更に低減することができる。

また、好ましくは、陰極用スルーホールは、陰極配線パターンにおける陽極固定部の延在方向の一端側領域に形成された第１スルーホールと、陰極配線パターンにおける陽極固定部の延在方向の他端側領域に形成された第２スルーホールとを含み、陽極用スルーホールは、各陽極固定部における第１スルーホールと第２スルーホールとの間に挟まれた領域に形成されており、陽極端子パターンは、基板の他面に１つ設けられ、陰極端子パターンは、陽極端子パターンを挟むように基板の他面に２つ設けられている。

これにより、３つ以上の陽極部を有する多端子用のコンデンサ素子を使って簡単かつ確実に３端子型の固体電解コンデンサを構成することができる。また、基板は、２つの陰極端子パターンの間に陽極端子パターンが形成された３端子構造を有しているため、固体電解コンデンサを電子回路基板等に実装する際に、固体電解コンデンサの極性を誤って実装することが防止される。

また、陽極用スルーホールは、各陽極固定部に形成され、陰極用スルーホールは、陰極配線パターンにおける各陽極固定部に挟まれた領域に形成されており、陰極端子パターンは、基板の他面に１つ設けられ、陽極端子パターンは、陰極端子パターンを挟むように基板の他面に２つ設けられている構成であってもよい。

これにより、３つ以上の陽極部を有する多端子用のコンデンサ素子を使って簡単かつ確実に３端子型の固体電解コンデンサを構成することができる。また、基板は、２つの陽極端子パターンの間に陰極端子パターンが形成された３端子構造を有しているため、固体電解コンデンサを電子回路基板等に実装する際に、固体電解コンデンサの極性を誤って実装することが防止される。

本発明によれば、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）の低減化が図られるため、固体電解コンデンサの低インピーダンス化を図ることができる。また、製造工程の大幅な変更を伴うことなく、多端子用のコンデンサ素子を２端子型の固体電解コンデンサ等に適用することができる。これにより、ユーザに対し、多端子型の固体電解コンデンサに対応させるべく設計変更を強要しなくて済む。

以下、本発明に係わる固体電解コンデンサの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる固体電解コンデンサの第１の実施形態を示す斜視図である。同図において、本実施形態の固体電解コンデンサ１は、コンデンサ素子２と、このコンデンサ素子２が載置される矩形状の基板３と、コンデンサ素子２をモールドする樹脂モールド部４とを備えている。

コンデンサ素子２は、陰極部５と、この陰極部５を挟むように形成された４つの陽極部６と、陰極部５と各陽極部６との間に形成された４つの絶縁部７とを有している。陽極部６は、陰極部５の両側に２つずつ互い違いに配置されている。

図２は、コンデンサ素子２の一部構造を詳細に示した拡大断面図である。図１及び図２において、陽極部６は、箔状のアルミニウム基体８の一部領域で形成されている。アルミニウム基体８の表面は、表面積を増やすべく粗面化（拡面化）されている。また、アルミニウム基体８の表面には、化成処理（陽極酸化）によって絶縁性の酸化アルミニウム皮膜（誘電体層）９が形成されている。なお、陽極部６の厚さは、例えば９０〜１００μｍ程度であり、そのうち酸化アルミニウム皮膜９の厚さは、例えば数ｎｍ〜数十ｎｍ程度である。

化成処理されたアルミニウム基体８は、例えば打ち抜き加工によって、図１に示すようなコンデンサ素子形状となるように形成されている。具体的には、アルミニウム基体８は、長方形状の基体部の両側面から２対の突出部８ａが延びるような形状を有している。各突出部８ａにおける根元部を除く領域は、表面の粗面化構造が破壊されている。その粗面化破壊部分の一部には、コンデンサ素子２の絶縁部７を形成するエポキシ樹脂等が塗布されている。そして、各突出部８ａにおける絶縁部７よりも先端側部分がコンデンサ素子２の陽極部６を形成している。

化成処理されたアルミニウム基体８における陽極部６及び絶縁層７を除く領域（陰極形成領域）の表面上には、導電性高分子化合物を含む固体電解質層１０が形成されている。この固体電解質層１０は、アルミニウム基体８の粗面化によって形成された微細穴８ｂに入り込むように形成されている。固体電解質層１０は、例えばモノマーの状態で微細穴８ｂに含漬させた後、化学酸化重合または電解酸化重合して形成される。固体電解質層１０上には、グラファイトペースト層１１及び銀ペースト層１２が順に形成されている。これらのペースト層１１，１２の形成は、例えばスクリーン印刷法、浸漬法（ディップ法）及びスプレー塗布法のいずれかによって行われる。これにより、コンデンサ素子２の陰極部５が形成される。陰極部５と陽極部６とは、絶縁部７によって電気的に絶縁されている。

このようなコンデンサ素子２が載置される基板３は、例えばエポキシ樹脂製のプリント基板である。図３は、基板３の上面（コンデンサ素子２が載置される面）側から基板３を見た時の図であり、図４は、基板３の下面（外部端子面）側から基板３を見た時の図であり、図５は図３のV−V線断面図である。

各図において、基板３の上面３ａには、コンデンサ素子２の各陽極部６と電気的に接続される陽極配線パターン１３と、コンデンサ素子２の陰極部５と電気的に接続される陰極配線パターン１４とが設けられている。これらの配線パターン１３，１４は、例えば銅で形成されている。

陽極配線パターン１３は、基板３の側面３ｂ近傍から側面３ｃに向けて平行に延在する２つの陽極固定部１５Ａ，１５Ｂと、基板３の側面３ｂ側において陽極固定部１５Ａ，１５Ｂ同士をつなぐ配線接続部１６とを有している。陰極配線パターン１４は、陽極固定部部１５Ａ，１５Ｂに挟まれた領域を有している。

コンデンサ素子２の各陽極部６は、陽極固定部１５Ａ，１５Ｂに接続・固定されている。これらの陽極固定部１５Ａ，１５Ｂは、コンデンサ素子３の全ての陽極部６が接続可能となるような長さを有している。

また、コンデンサ素子２の陰極部５の最外層である銀ペースト層１２と配線接続部１６との電気的絶縁を確保すべく、配線接続部１６上には、エポキシ樹脂等からなるレジスト層１７が形成されている。これにより、陰極部５と陽極部６とのショートが防止される。なお、コンデンサ素子２の陰極部５が配線接続部１６と重ならない場合には、特にレジスト層１７を形成しなくても良い。

基板３の下面３ｄには、陽極端子パターン１８と陰極端子パターン１９とが１つずつ設けられている。これらの端子パターン１８，１９は、電子回路基板等（図示せず）に実装される部分であり、配線パターン１３，１４と同様の材料（銅等）で形成されている。陽極端子パターン１８は、基板３の側面３ｂ側において陽極固定部１５Ａ，１５Ｂに垂直な方向に延在している。陰極端子パターン１９は、基板３の側面３ｃ側において陽極端子パターン１８に対して平行に延在している。

また、基板３には、陽極配線パターン１３と陽極端子パターン１８とを電気的に接続する複数の陽極用スルーホール２０と、陰極配線パターン１４と陰極端子パターン１９とを電気的に接続する複数の陰極用スルーホール２１とが設けられている。これらのスルーホール２０，２１は、例えばドリル加工により基板３に貫通孔２２を形成した後、その貫通孔２２を形成する基板３の内壁面に金属メッキ２３を施して形成される。陽極用スルーホール２０は、陽極配線パターン１３の配線接続部１６に対応する基板３の側面３ｂ側に並んで形成されている。陰極用スルーホール２１は、配線接続部１６の反対側である基板３の側面３ｃ側に並んで形成されている。

以上のような固体電解コンデンサ１を作製する場合は、まず基板３の上面３ａにコンデンサ素子２を載置し、コンデンサ素子２の各陽極部６を陽極配線パターン１３に接続し、コンデンサ素子２の陰極部５を陰極配線パターン１４に接続する。このとき、ＹＡＧレーザスポット溶接等の溶接手段によって各陽極部６のアルミニウム基体８を陽極配線パターン１３の陽極固定部１５Ａ，１５Ｂに溶接し、導電性接着剤によって陰極部５の最外層の銀ペースト層１２を陰極配線パターン１４に接着する。そして、キャスティングモールド、インジェクション、トランスモールド等によって樹脂モールド層４を形成する。

以上のように本実施形態の固体電解コンデンサ１にあっては、陽極用スルーホール２０を介して陽極配線パターン１３と陽極端子パターン１８とを接続し、陰極用スルーホール２１を介して陰極配線パターン１４と陰極端子パターン１９とを接続するようにしたので、電極端子部に屈曲部分が形成されるリードフレームを用いる場合に比べて、電極端子部（端子パターン１８，１９に相当）からコンデンサ素子２までの電流経路が短縮される。これにより、固体電解コンデンサ１の等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）が低減されるため、固体電解コンデンサ１の低インピーダンス化を図ることができる。従って、電源回路等の高周波化に十分に対処できると共に、電流容量の増大や発熱量の抑制を図ることが可能となる。

また、基板３の上面３ａには、陰極配線パターン１４を挟むように互いに平行に延びる陽極固定部１５Ａ，１５Ｂを有する陽極配線パターン１３が設けられているので、陰極部５の両側に陽極部６を複数ずつ有する多端子（例えば８端子）用のコンデンサ素子２を、陽極端子パターン１８及び陰極端子パターン１９を１つずつ有する２端子用の基板３にそのまま使用することができる。これにより、多端子用のコンデンサ素子２を２端子型の固体電解コンデンサに適用することが可能となる。従って、ユーザ側に対して、多端子型の固体電解コンデンサに対応すべく大きな設計変更を強いる必要がなくなる。また、使用する基板３が１枚だけという簡易な構造で、多端子用のコンデンサ素子２を２端子型の固体電解コンデンサとして使用可能となるので、コスト的にも有利である。

図６は、本発明に係わる固体電解コンデンサの第２の実施形態を示す斜視図である。図中、第１の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の固体電解コンデンサ３０は、第１の実施形態における基板３に代えて、基板３１を備えている。基板３１の上面３１ａには、図７及び図９に示すように、コンデンサ素子２の各陽極部６と電気的に接続される陽極配線パターン３２と、コンデンサ素子２の陰極部５と電気的に接続される陰極配線パターン３３とが設けられている。陽極配線パターン３２は、第１の実施形態における陽極配線パターン１３とほぼ同様に、２つの陽極固定部３４Ａ，３４Ｂと、これらの陽極固定部３４Ａ，３４Ｂ同士をつなぐ配線接続部３５とを有している。配線接続部３５上には、陰極部５と電気的に絶縁するためのレジスト層３６が形成されている。陰極配線パターン３３は、陽極固定部３４Ａ，３４Ｂに挟まれている。

基板３１の下面３１ｄには、図８及び図９に示すように、陽極端子パターン３７と陰極端子パターン３８とが１つずつ設けられている。陽極端子パターン３７は、基板３１の側面３１ｂ側（配線接続部３５と同じ側）において、陽極固定部３４Ａ，３４Ｂに対して垂直な方向に延在している。陰極端子パターン３８は、陽極端子パターン３７に隣接して基板３１の側面３１ｃの近傍付近まで形成されている。

陰極端子パターン３８上には、基板３１の側面３１ｃ側の領域を除いて、陽極端子パターン３７とのショートを防止するためのレジスト層４１が形成されている。つまり、陰極端子パターン３８は、基板３１の側面３１ｃ側の領域のみが露出している。これは、一般的な２端子型の固体電解コンデンサでは、陽極端子と陰極端子とがある程度離れていることを考慮したものである。

また、基板３１には、陽極配線パターン３２と陽極端子パターン３７とを電気的に接続する複数の陽極用スルーホール３９と、陰極配線パターン３３と陰極端子パターン３８とを電気的に接続する複数の陰極用スルーホール４０とが形成されている。陽極用スルーホール３９は、陽極配線パターン３２の配線接続部３５に対応する基板３１の側面３ｂ側に並んで形成されている。陰極用スルーホール４０は、陰極配線パターン３３における配線接続部３５に隣接した領域に並んで形成されている。なお、スルーホール３９，４０は、第１実施形態におけるスルーホール２０，２１と同様の構造を有している。

このように陰極用スルーホール４０を基板３１の中心に対して陽極用スルーホール３９と同じ側に形成することにより、固体電解コンデンサ３０の充放電時に固体電解コンデンサ３０に電流が流れるときには、陽極配線パターン３２を流れる電流の向きと陰極配線パターン３３を流れる電流の向きとが陽極固定部３４Ａ，３４Ｂの延在方向に対して逆となる。例えば、固体電解コンデンサ３０の充電時には、陽極端子パターン３７から陽極用スルーホール３９及び陽極配線パターン３２を通ってコンデンサ素子３の各陽極部６に電流が流れると共に、コンデンサ素子３の陰極部５から陰極配線パターン３３及び陰極用スルーホール４０を通って陰極端子パターン３８に電流が流れる。このため、陽極配線パターン３２及び陰極配線パターン３３を流れる電流の向きは、図７に示すように、陽極固定部３４Ａ，３４Ｂの延在方向に対して逆向きになる。この場合には、陽極配線パターン３２に電流が流れることで発生する磁界と陰極配線パターン３３に電流が流れることで発生する磁界とが相殺される。

また、陽極用スルーホール３９内を流れる電流の向きと陰極用スルーホール４０内を流れる電流の向きとは基板３１の厚さ方向に対して逆向きになる（図９参照）が、陽極用スルーホール３９と陰極用スルーホール４０とは近接して形成されている。このため、陽極用スルーホール３９内に電流が流れることで発生する磁界と陰極用スルーホール４０内に電流が流れることで発生する磁界との相殺効果も生まれる。さらに、陰極用スルーホール４０が陽極用スルーホール３９に近接して形成されているため、陰極配線パターン３３及び陰極端子パターン３８を流れる電流の経路が多少長くなるが、陰極配線パターン３３を流れる電流の向きと陰極端子パターン３８を流れる電流の向きとは逆向きである（図９参照）。このため、陰極配線パターン３３に電流が流れることで発生する磁界と陰極端子パターン３８に電流が流れることで発生する磁界との相殺効果も生まれる。

以上のように本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、多端子用のコンデンサ素子２をそのまま２端子型の固体電解コンデンサに適用することが可能となる。また、上記のような電流経路に形成される磁界の相殺効果によって、固体電解コンデンサ３０のＥＳＬが十分に低減される。これにより、固体電解コンデンサ３０の低インピーダンス化を図ることができる。

図１０は、本発明に係わる固体電解コンデンサの第３の実施形態を示す斜視図である。図中、第１の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の固体電解コンデンサ５０は、第１の実施形態における基板３に代えて、基板５１を備えている。また、基板５１の上面５１ａには、コンデンサ素子２が載置されている。なお、コンデンサ素子２は、図１で示したものをひっくり返した状態で基板５１上に置かれている。

基板５１の上面５１ａには、図１１に示すように、コンデンサ素子２の各陽極部６と電気的に接続される２つの陽極固定部５２Ａ，５２Ｂからなる陽極配線パターン５３と、コンデンサ素子２の陰極部５と電気的に接続される陰極配線パターン５４とが設けられている。陽極固定部５２Ａは、基板５１の側面５１ｂ近傍から側面５１ｃに向けて延在し、陽極固定部５２Ｂは、基板５１の側面５１ｃ近傍から側面５１ｂに向けて延在している。陰極配線パターン５４は、陽極固定部５２Ａ，５２Ｂに挟まれた領域を有している。

基板５１の下面５１ｄには、図１２に示すように、１つの陽極端子パターン５５と２つの陰極端子パターン５６Ａ，５６Ｂとが設けられている。陰極端子パターン５６Ａ，５６Ｂは、各々基板５１の側面５１ｂ，５１ｃ側において、陽極固定部５２Ａ，５２Ｂに対して垂直な方向に延在している。陽極端子パターン５５は、２つの陰極端子パターン５６Ａ，５６Ｂに挟まれるように形成されている。

また、基板５１には、陽極配線パターン５３と陽極端子パターン５５とを電気的に接続する複数の陽極用スルーホール５７と、陰極配線パターン５４と陰極端子パターン５６Ａとを電気的に接続する複数の陰極用スルーホール５８Ａと、陰極配線パターン５４と陰極用端子パターン５６Ｂとを電気的に接続する複数の陰極用スルーホール５８Ｂとが設けられている。陰極用スルーホール５８Ａは、基板５１の側面５１ｂ側に並んで形成され、陰極用スルーホール５８Ｂは、基板５１の側面５１ｃ側に並んで形成されている。陽極用スルーホール５７は、陰極用スルーホール５８Ａ，５８Ｂに挟まれるように、陽極固定部５２Ａ，５２Ｂに沿って並んで形成されている。

このように本実施形態にあっては、スルーホール５７，５８Ａ，５８Ｂを有する基板５１を使用するので、第１の実施形態と同様に、固体電解コンデンサ５０の電流経路が短くなる。これにより、固体電解コンデンサ５０のＥＳＬが低減される。また、陽極用スルーホール５７は陽極固定部５２Ａ，５２Ｂに対して複数ずつ設けられているので、その分だけ陽極固定部５２Ａ，５２Ｂを流れる電流の経路が更に短くなる。これにより、固体電解コンデンサ５０の等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さくなる。その結果、固体電解コンデンサ５０の低インピーダンス化を図ることができる。

また、基板５１の上面５１ａに、陰極配線パターン５４を挟むように互いに平行に延びる陽極固定部５２Ａ，５２Ｂ（陽極配線パターン５３）を設けたので、陰極部５の両側に陽極部６を複数ずつ有する多端子（例えば８端子）用のコンデンサ素子２を、１つの陽極端子パターン５５と２つの陰極端子パターン５６Ａ，５６Ｂを有する３端子用の基板５１にそのまま使用することができる。これにより、１枚の基板５１を使って、多端子用のコンデンサ素子２を３端子型の固体電解コンデンサに適用することが可能となる。

さらに、基板５１を３端子型構造としたので、固体電解コンデンサ５０を電子回路基板等（図示せず）に実装する際に、固体電解コンデンサ５０の極性を気にする必要がない。つまり、２つの陰極端子パターン５６Ａ，５６Ｂを逆にした状態で電子回路基板等に実装しても、両者の極性は一致するので、固体電解コンデンサ５０の極性を誤って実装することが防止される。

図１３は、本発明に係わる固体電解コンデンサの第４の実施形態を示す斜視図である。図中、第３の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の固体電解コンデンサ６０は、第３の実施形態における基板５１に代えて、基板６１を備えている。基板６１の上面６１ａには、図１４に示すように、コンデンサ素子２の各陽極部６と電気的に接続される２つの陽極固定部６２Ａ，６２Ｂからなる陽極配線パターン６３と、コンデンサ素子２の陰極部５と電気的に接続される陰極配線パターン６４とが形成されている。陽極固定部６２Ａ，６２Ｂは、基板６１の側面６１ｂ近傍から側面６１ｃ近傍まで延在している。陰極配線パターン６４は、陽極固定部６２Ａ，６２Ｂに挟まれている。

基板６１の下面６１ｄには、図１５に示すように、２つの陽極端子パターン６５Ａ，６５Ｂと１つの陰極端子パターン６６とが設けられている。陽極端子パターン６５Ａ，６５Ｂは、各陽極固定部６２Ａ，６２Ｂに対応する位置に形成され、陰極端子パターン６６は、陰極配線パターン６４に対応する位置に形成されている。つまり、陽極端子パターン６５Ａ，６５Ｂは、陰極端子パターン６６を挟むように陽極固定部６２Ａ，６２Ｂと同じ方向に延在している。

また、基板６１には、陽極固定部６２Ａ，６２Ｂと陽極端子パターン６５Ａ，６５Ｂとをそれぞれ電気的に接続する複数の陽極用スルーホール６７Ａ，６７Ｂと、陰極配線パターン６４と陰極端子パターン６６とを電気的に接続する複数の陰極用スルーホール６８とが設けられている。陽極用スルーホール６７Ａ，６７Ｂは、陽極固定部６２Ａ，６２Ｂに沿って並んで形成されている。陰極用スルーホール６８は、陽極固定部６２Ａ，６２Ｂの近傍において陽極用スルーホール６７Ａ，６７Ｂに対応して並んで形成されている。

このような本実施形態において、陽極用スルーホール６７Ａ，６７Ｂ内を流れる電流の向きと陰極用スルーホール６８内を流れる電流の向きとが基板６１の厚さ方向に対して逆向きになる。このとき、陽極用スルーホール６７Ａ，６７Ｂと陰極用スルーホール６８とは近接しているため、陽極用スルーホール６７Ａ，６７Ｂ内に電流が流れることで発生する磁界と陰極用スルーホール６８内に電流が流れることで発生する磁界とが相殺される。これにより、固体電解コンデンサ６０のＥＳＬを十分に低減することができる。また、陽極用スルーホール６７Ａ，６７Ｂは陽極固定部６２Ａ，６２Ｂに対して複数ずつ設けられているので、その分だけ陽極固定部６２Ａ，６２Ｂを流れる電流の経路が短くなる。これにより、固体電解コンデンサ６０のＥＳＲも低減することができる。従って、固体電解コンデンサ６０の低インピーダンス化を図ることが可能となる。

また、基板６１は、２つの陽極端子パターン６５Ａ，６５Ｂと１つの陰極端子パターン６６とを有する３端子構造であるため、第３の実施形態と同様に、例えば８端子用のコンデンサ素子２をそのまま３端子型の固体電解コンデンサとして適用することが可能となる。さらに、固体電解コンデンサ６０を電子回路基板等（図示せず）に実装する際に、固体電解コンデンサ６０の極性を気にしなくて済み、固体電解コンデンサ６０の誤接続を確実に防止することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、基板に形成される配線パターン及び端子パターンの形状は、特に上記実施形態のものに限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば陽極配線パターンの陽極固定部が湾曲状に延在するものであったり、陰極配線パターンが円形状や三角形状等を有していても良い。また、基板に形成される陽極用スルーホールや陰極用スルーホールの構成や数等についても、特に上記実施形態のものには限られない。

また、上記実施形態では、４つの陽極部６を有するコンデンサ素子２を使用したが、陽極部の数は、特に４つには限られず、陰極部５を挟むように複数形成されていれば良い。また、上記実施形態では、多端子用のコンデンサ素子２を２端子構造や３端子構造を有する基板に対して適用するものとしたが、本発明は、端子パターンの総数が４つ以上ある基板に対しても適用可能である。

さらに、上記実施形態では、基板上にコンデンサ素子２を１枚だけ載置するものとしたが、基板上に複数枚のコンデンサ素子２を積層しても勿論良い。この場合、コンデンサ素子２の陽極部６同士の接続は、溶接等によって基板の陽極配線パターンへの接続と一緒に行う。コンデンサ素子２の陰極部５同士の接続は、導電性接着剤等を用いて行う。

また、コンデンサ素子２の陽極部６を形成する弁金属基体としてアルミニウム基体８を用いたが、弁金属基体の材料としては、アルミニウム以外に、アルミニウム合金、タンタル、チタン、ニオブ、ジルコニウムまたはこれらの合金を使用してもよい。この場合、弁金属基体の表面に形成される誘電体層は、弁金属基体の材料に応じて適宜決定される。

[実施例１]
第１の実施形態に係わる固体電解コンデンサ１に類似した固体電解コンデンサを、以下のように作製した。なお、ここで作製した固体電解コンデンサは、固体電解コンデンサ１とはコンデンサ素子の数が異なっている。

（１）コンデンサ素子の作製
まず、粗面化処理が施され、更に酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートを用意する。なお、このアルミニウム箔シートからは、２５０μＦ／ｃｍ^２の静電容量が得られる。アルミニウム箔シートを、図１に示したコンデンサ素子の形状となるように打ち抜き加工し、面積が０．１ｃｍ^２であるアルミニウム陽極電極体を作製した。そして、このようなアルミニウム陽極電極体において、４つの突出部のうち基端部よりも先端側部分の粗面化構造を押圧処理により破壊し、更に破壊部分の一部にエポキシ樹脂を塗布して樹脂層（絶縁部）を形成した。

続いて、コンデンサ素子の粗面化構造を破壊して形成された４つの陽極部のうち、２つの陽極部にレジストを塗布してコーティングした。さらに、３重量％の濃度で６．０のｐＨに調整されたアジピン酸アンモニウム水溶液中にアルミニウム陽極電極体を浸漬し、酸化アルミニウム皮膜が形成されている部分が完全に水溶液中に浸るようにした。このとき、レジストによってコーティングされた２つの陽極部も水溶液中に浸し、またコーティングされていない２つの陽極部の一部分も水溶液中に浸すようにした。次いで、コーティングされていない陽極部側を陽極として、水溶液中のアルミニウム陽極電極体を化成電流密度５０〜１００ｍＡ／ｃｍ^２、化成電圧６Ｖの条件下で酸化させ、電極体の切断部端面に酸化アルミニウム皮膜を形成した。

その後、アルミニウム陽極電極体を上記水溶液中から引き上げ、粗面化処理が施されている電極体の表面（陰極形成領域）上に、化学酸化重合によって、ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。具体的には、ピロールからなるモノマー溶液を、粗面化処理が施され酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔部分のみに含浸させ、精製した０．１ｍｏｌ／ｌのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム及び０．０５ｍｏｌ／ｌの硫酸鉄（III）を含むエタノール水混合溶液セル中にセットし、３０分にわたって攪拌して化学酸化重合を進行させ、同じ操作を３回にわたって繰り返すことにより生成した。その結果、最大厚さが約１０μｍの固体高分子電解質層が形成された。

こうして得られた固体高分子電解質層の表面にカーボンペーストを塗布し、更にカーボンペーストの表面に銀ペーストを塗布して陰極部を形成した。カーボンペースト及び銀ペーストからなるペースト層を形成した後、上述したレジストを有機溶媒にて溶解して除去し、陽極部を露出させた。以上の処理によってコンデンサ素子が得られた。なお、このようなコンデンサ素子を、同様の方法により４つ作製した。

（２）基板の作製
基板として、厚さ３５μｍの配線パターン及び端子パターンが印刷され、縦７．３ｍｍ×横４．３ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのサイズを有するガラスクロス含有耐熱性エポキシ樹脂基板（以下、ＦＲ４基板と称す）を以下のようにして準備した。

即ち、両面に厚さ３６μｍの銅箔がコーティングされている厚さ０．４ｍｍのＦＲ４基板を１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法に切り出し、その片面（上面）に、７．３ｍｍ×４．３ｍｍのサイズの配線パターン（図３参照）をフォトリソグラフィ技術によりパターンニングした。このパターンを同一面上に９６個形成した。また、ＦＲ４基板の下面に、配線パターンとの位置合わせを図りつつ、フォトリソグラフィ技術を用いて端子パターン（図４参照）をパターンニングした。

続いて、ＦＲ４基板の上面に形成された配線パターンとＦＲ４基板の下面に形成された端子パターンとを結ぶための貫通孔（０．３ｍｍφ）を複数形成する。この貫通孔を形成するＦＲ４基板部の内壁に、無電解メッキによって３μｍのニッケルメッキを施し、更にその上に０．８μｍの金メッキを施して、スルーホールを形成した。

（３）基板上へのコンデンサ素子の実装
先に作製した４枚のコンデンサ素子の陽極部が互いに重なり合うように揃えて、４枚のコンデンサ素子を積層すると共に、各コンデンサ素子の陰極部（ペースト層）を導電性接着剤で接着して一体化した積層体を作製した。

このようなコンデンサ素子の積層体を基板の上面に載置し、銀−エポキシ系導電性接着剤を用いて、積層体の最下面に露出した陰極部（ペースト層）を陰極配線パターンに接着した。また、ＮＥＣ製ＹＡＧレーザ溶接機を用いて、陽極配線パターンの４つの陽極部を陽極配線パターンに溶接して一体化した。

その後、基板上の所定領域に載置・固定された積層体を、真空印刷法を用いたキャスティングモールドによってエポキシ樹脂でモールドした。

このようにモールドされた１００ｍｍ×１００ｍｍ寸法の基板のモールド面を上にした状態で、所定のマーキング位置を基準にして、７．３ｍｍ×４．３ｍｍ間隔でダイシング切断を行った。そして、洗浄後、７．３ｍｍ×４．３ｍｍの多端子用コンデンサ素子を内蔵したディスクリートタイプの２端子型固体電解コンデンサのサンプル♯１を得た。その後、公知の方法により固体電解コンデンサに一定の電圧を印加してエージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減し、固体電解コンデンサのサンプル♯１を完成させた。

（４）評価
こうして得られた２端子型固体電解コンデンサのサンプル♯１の電気的特性について、アジレントテクノロジー社製のインピーダンスアナライザー４１９４Ａ、ネットワークアナライザー８７５３Ｄを用いて、静電容量及びＳ_２１特性を測定し、そのＳ_２１特性を基に等価回路シミュレーションを行い、等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を決定した。

その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１０２．５μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは６ｍΩであり、ＥＳＬは１０００ｐＨであった。

[実施例２]
第３の実施形態に係わる固体電解コンデンサ５０に類似した固体電解コンデンサを、以下のように作製した。なお、ここで作製した固体電解コンデンサは、固体電解コンデンサ５０とはコンデンサ素子の数が異なっている。

（１）コンデンサ素子の作製
上述した[実施例１]と同様の方法により、[実施例１]と同様のコンデンサ素子を４つ作製した。

（２）基板の作製
上述した[実施例１]と同様の方法を用いて、上面に形成された配線パターン（図１１参照）と、下面に形成された端子パターン（図１２参照）と、配線パターンと端子パターンとを接続する複数のスルーホールとを有するＦＲ４基板を作製した。なお、ＦＲ４基板のサイズは、[実施例１]と同様である。

（３）基板上へのコンデンサ素子の実装
上述した[実施例１]と同様の方法を用いて、４枚のコンデンサ素子を一体化した積層体をＦＲ４基板に固定し、更にエポキシ樹脂でモールドした。そして、これを上記と同様にダイシング切断し、更に洗浄することにより、７．３ｍｍ×４．３ｍｍの多端子用コンデンサ素子を内蔵したディスクリートタイプの３端子型固体電解コンデンサのサンプル♯２を得た。その後、上記と同様にエージング処理を行い、固体電解コンデンサのサンプル♯２を完成させた。

（４）評価
こうして得られた２端子型固体電解コンデンサのサンプル♯２の電気的特性について、上述した[実施例１]と同様の機器を用いて、静電容量及びＳ_２１特性を測定し、そのＳ_２１特性を基に等価回路シミュレーションを行い、ＥＳＲ及びＥＳＬを決定した。

その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１１０．５μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは４ｍΩであり、ＥＳＬは８００ｐＨであった。

[比較例]
まず、粗面化処理が施され、更に酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートを用意する。なお、このアルミニウム箔シートからは、２５０μＦ／ｃｍ^２の静電容量が得られる。アルミニウム箔シートを、図１６に示すようなコンデンサ素子１００の形状となるように打ち抜き加工し、面積が０．２ｃｍ^２であるアルミニウム陽極電極体を作製した。そして、このようなアルミニウム陽極電極体において、陰極形成領域を除く領域の粗面化構造を押圧処理により破壊し、その粗面化破壊部分の一部にエポキシ樹脂を塗布して樹脂層（絶縁部）１０１を形成した。なお、粗面化破壊部分における絶縁部１０１を除く領域は、陽極部１０２を形成している。

続いて、上述した[実施例１，２]と同様の処理を施して、陰極形成領域に陰極部１０３を形成し、図１６に示すようなコンデンサ素子１００を得た。なお、このようなコンデンサ素子１００を、同様の方法により４つ作製した。

続いて、４つのコンデンサ素子１００を、図１７に示すように陽極部１０２が互いに重なり合うように揃えて積層すると共に、各コンデンサ素子１００の陰極部（ペースト層）１０３同士を導電性接着剤で接着して一体化したコンデンサ素子積層体１０４を作製した。そして、その積層体１０４を、図１７に示すようにリードフレーム１０５上に載置し、銀系の導電性接着剤を用いて、積層体の最下面に露出した陰極部（ペースト層）１０３をリードフレーム１０５の張出部１０５ａに接着した。また、ＮＥＣ製ＹＡＧレーザ溶接機を用いて、各コンデンサ素子１００の陽極部１０２をリードフレーム１０５の張出部１０５ｂに溶接して一体化した。

その後、コンデンサ素子積層体１０４が実装されたリードフレーム１０５を金型に装着し、インジェクションモールドによりエポキシ樹脂外装を行った。これにより、図１８に示すように、７．３ｍｍ×４．３ｍｍサイズの２端子型固体電解コンデンサ１０６のサンプル♯３を得た。その後、公知の方法により固体電解コンデンサに一定の電圧を印加してエージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減し、固体電解コンデンサのサンプル♯３を完成させた。

こうして得られた２端子型固体電解コンデンサのサンプル♯３の電気的特性を、上述した[実施例１，２]と同様の手法で評価した。その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１５８．３μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１０ｍΩであり、ＥＳＬは２０００ｐＨであった。

ここで、上述した[実施例１，２]で作製した固体電解コンデンサのサンプル♯１，♯２と、[比較例]で作製した従来の固体電解コンデンサのサンプル♯３とでは、電極の作製方法、絶縁性酸化皮膜の形成方法、使用する固体高分子化合物の種類及び完成部品のサイズについては同一である。異なる点は、コンデンサ素子の電極の形状、実装基板とリードフレームの差異、モールド方法である。このうち、モールド方法については、２つの製法とも一般的に確立された手法であり、特性に影響を与えるものとは考えがたい。従って、特性比較の点において影響を及ぼしているものは、電極の形状、実装基板とリードフレームの差異であると考えられる。

特に静電容量に関しては、[比較例]に係わる固体電解コンデンサのサンプル♯３と、[実施例１，２]に係わる固体電解コンデンサのサンプル♯１，♯２とを比較すると、コンデンサ素子の陰極部（陰極形成領域）の面積が異なるために差異が発生している。しかしながら、本発明の目指す特性であるＥＳＬ特性に関しては、[実施例１，２]に係わる固体電解コンデンサのサンプル♯１，♯２に比べて、[比較例]に係わる固体電解コンデンサのサンプル♯３のほうが劣っていることから、本発明に係わる固体電解コンデンサの効果が十分に確認できた。

本発明に係わる固体電解コンデンサの第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示すコンデンサ素子の一部構造を詳細に示す拡大断面図である。 図１に示すコンデンサ素子の平面図である。 図１に示すコンデンサ素子の裏面図である。 図３のV−V線断面図である。 本発明に係わる固体電解コンデンサの第２の実施形態を示す斜視図である。 図６に示すコンデンサ素子の平面図である。 図６に示すコンデンサ素子の裏面図である。 図６のIX−IX線断面図である。 本発明に係わる固体電解コンデンサの第３の実施形態を示す斜視図である。 図１０に示すコンデンサ素子の平面図である。 図９に示すコンデンサ素子の裏面図である。 本発明に係わる固体電解コンデンサの第４の実施形態を示す斜視図である。 図１３に示すコンデンサ素子の平面図である。 図１３に示すコンデンサ素子の裏面図である。 比較例に係わるコンデンサ素子を示す斜視図である。 図１６に示すコンデンサ素子をリードフレーム上に置いた状態を示す斜視図である。 図１７に示すコンデンサ素子及びリードフレームにより作製された２端子型の固体電解コンデンサを示す斜視図である。

符号の説明

１…固体電解コンデンサ、２…コンデンサ素子、３…基板、３ａ…上面、３ｄ…下面、５…陰極部、６…陰極部、８…アルミニウム基体（弁金属基体）、１０…固体電解質層、１２…銀ペースト層（導電体層）、１３…陽極配線パターン、１４…陰極配線パターン、１５，１５Ｂ…陽極固定部、１６…配線接続部、１８…陽極端子パターン、１９…陰極端子パターン、２０…陽極用スルーホール、２１…陰極用スルーホール、３０…固体電解コンデンサ、３１…基板、３１ａ…上面、３１ｄ…下面、３２…陽極配線パターン、３３…陰極配線パターン、３４Ａ，３４Ｂ…陽極固定部、３５…配線接続部、３７…陽極端子パターン、３８…陰極端子パターン、３９…陽極用スルーホール、４０…陰極用スルーホール、５０…固体電解コンデンサ、５１…基板、５１ａ…上面、５１ｄ…下面、５２Ａ，５２Ｂ…陽極固定部、５３…陽極配線パターン、５４…陰極配線パターン、５５…陽極端子パターン、５６Ａ，５６Ｂ…陰極端子パターン、５７…陽極用スルーホール、５８Ａ…陰極用スルーホール（第１スルーホール）、５８Ｂ…陰極用スルーホール（第２スルーホール）、６０…固体電解コンデンサ、６１…基板、６１ａ…上面、６１ｄ…下面、６２Ａ，６２Ｂ…陽極固定部、６３…陽極配線パターン、６４…陰極配線パターン、６５Ａ，６５Ｂ…陽極端子パターン、６６…陰極端子パターン、６７Ａ，６７Ｂ…陽極用スルーホール、６８…陰極用スルーホール。

Claims (5)

1. コンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子が載置される基板とを備え、
   前記コンデンサ素子は、弁金属基体の一部領域で形成される複数の陽極部と、前記弁金属基体における前記陽極部を除く領域の表面上に固体電解質層及び導電体層を積層して形成される陰極部とを有し、
   前記陽極部は、前記陰極部を挟むように前記陰極部の両側に形成されており、
   前記基板の一面には、所定方向に延在し前記陽極部と接続される２つの陽極固定部を有する陽極配線パターンと、前記２つの陽極固定部に挟まれる領域を有し、前記陰極部と接続される陰極配線パターンとが設けられ、
   前記基板の他面には、前記基板を貫通する陽極用スルーホールを介して前記陽極配線パターンと接続された陽極端子パターンと、前記基板を貫通する陰極用スルーホールを介して前記陰極配線パターンと接続された陰極端子パターンとが設けられていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記陽極配線パターンは、前記２つの陽極固定部同士をつなぐ配線接続部を更に有し、
   前記陽極用スルーホールは、前記陽極配線パターンにおける前記配線接続部を含む領域に形成されており、
   前記陽極端子パターン及び前記陰極端子パターンは、前記基板の他面に１つずつ設けられていることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記陰極用スルーホールは、前記陰極配線パターンにおける前記配線接続部側の領域に形成されていることを特徴とする請求項２記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記陰極用スルーホールは、前記陰極配線パターンにおける前記陽極固定部の延在方向の一端側領域に形成された第１スルーホールと、前記陰極配線パターンにおける前記陽極固定部の延在方向の他端側領域に形成された第２スルーホールとを含み、
   前記陽極用スルーホールは、前記各陽極固定部における前記第１スルーホールと前記第２スルーホールとの間に挟まれた領域に形成されており、
   前記陽極端子パターンは、前記基板の他面に１つ設けられ、
   前記陰極端子パターンは、前記陽極端子パターンを挟むように前記基板の他面に２つ設けられていることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
5. 前記陽極用スルーホールは、前記各陽極固定部に形成され、
   前記陰極用スルーホールは、前記陰極配線パターンにおける前記各陽極固定部に挟まれた領域に形成されており、
   前記陰極端子パターンは、前記基板の他面に１つ設けられ、
   前記陽極端子パターンは、前記陰極端子パターンを挟むように前記基板の他面に２つ設けられていることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。

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