JP2007005760A - チップ形固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】チップ形固体電解コンデンサに関し、ＥＳＬ特性を改善し、更なる低ＥＳＬ化が可能なチップ形固体電解コンデンサを提供することを目的とする。
【解決手段】コンデンサ素子１を陽極電極部２が交互に相反する方向に配設されるように積層し、実装面となる下面に陽極端子部７ａと陰極端子部８ａが夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造とした構成により、各端子間に流れる電流によって発生する磁束をお互いに打ち消し合い、ＥＳＬを大きく低減することができるようになり、さらに各端子間距離を可能な限り近づけて電流のループ面積を小さくすることにより更なる低ＥＳＬ化を図ることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサの中で、導電性高分子を固体電解質に用い、面実装対応にしたチップ形固体電解コンデンサに関するものである。

電子機器の高周波化に伴って電子部品の一つであるコンデンサにも従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れたコンデンサが求められてきており、このような要求に応えるために電気伝導度が高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。

また、近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周り等に使用される固体電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波化に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化のみならず、ノイズ除去や過渡応答性に優れ、かつ低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化が強く要求されており、このような要求に応えるために種々の検討がなされている。

図６はこの種の従来のチップ形固体電解コンデンサの構成を示した斜視図、図7は同チップ形固体電解コンデンサの内部構造を示した斜視図であり、図６と図７において、２０は導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサを構成するコンデンサ素子、２１はこのコンデンサ素子２０の陽極部、２２は同陰極部、２３は同絶縁部であり、このように構成された２枚のコンデンサ素子２０を互いに反対方向に重ねて配設したものである。

２４は上記コンデンサ素子２０の陽極部２１に一端が接続された陽極リード端子、２５は同じくコンデンサ素子２０の陰極部２２に一端が接続された陰極リード端子、２６はこれらをモールドした外装樹脂であり、これにより固体電解コンデンサが形成され、この固体電解コンデンサの側面と底面に陽極リード端子２４と陰極リード端子２５が夫々対向して表出し、４端子構造の固体電解コンデンサを構成するようにしたものである。

このように構成された従来のチップ形固体電解コンデンサは、高周波特性ならびにノイズ吸収性に優れ、低ＥＳＬ化を実現できるというものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平６−１２００８８号公報

しかしながら上記従来のチップ形固体電解コンデンサでは、１枚のコンデンサ素子または複数枚のコンデンサ素子を積層して外装樹脂でモールドし、陽極／陰極端子を引き出した、一般的な２端子構造のものと比べると、高周波特性に優れ、かつ低ＥＳＬ化も実現しているものの、この構造においてはＥＳＬを５００ｐＨ程度に押さえ込むのが限界であり、昨今の市場における加速する要求である２００ｐＨ以下というレベルに対してはまだまだ不十分であり、更なる低ＥＳＬ化が課題であった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、更なる低ＥＳＬ化を実現することが可能なチップ形固体電解コンデンサを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、陽極電極部と陰極電極部を有した平板状のコンデンサ素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配設されるように複数積層したコンデンサ素子積層体と、このコンデンサ素子積層体の両端に位置する陽極電極部の下面に夫々接合された陽極コム端子と、コンデンサ素子積層体の中央に位置する陰極電極部の下面に接合された陰極コム端子と、上記陽極コム端子ならびに陰極コム端子の少なくとも実装面となる下面の一部が露呈する状態で上記コンデンサ素子積層体を被覆した絶縁性の外装樹脂からなり、上記陰極コム端子の下面を、陰極コム端子と陽極コム端子を結ぶ方向と交差する方向の両端部のみを夫々上記外装樹脂から露呈するようにし、この両端部を除く中央部分は薄肉部として外装樹脂に被覆されるようにすることにより、実装面となる下面に陽極端子部と陰極端子部が夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造とした構成のものである。

以上のように本発明によるチップ形固体電解コンデンサは、複数のコンデンサ素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配設されるように積層し、実装面となる下面に陽極端子部と陰極端子部が夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造とした構成により、各端子間に流れる電流によって発生する磁束をお互いに打ち消し合い、ＥＳＬを大きく低減することができるようになり、さらに各端子間距離を可能な限り近づけて電流のループ面積を小さくすることにより更なる低ＥＳＬ化を図ることが可能になるという効果が得られるものである。

（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１〜３、７〜１０に記載の発明について説明する。

図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図と底面断面図と底面図であり、図１において、１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１は、表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に図示しない絶縁部を設けて陽極電極部２と陰極形成部（図示せず）に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボンと銀ペーストからなる陰極層（全て図示せず）を順次積層形成することにより陰極電極部３を形成して構成されたものである。

４は上記コンデンサ素子１を複数枚積層したコンデンサ素子積層体であり、このコンデンサ素子積層体４はコンデンサ素子１の陽極電極部２が交互に相反する方向に配設されるように複数枚（本実施の形態では４枚）を積層することにより構成されたものである。

５はコンデンサ素子積層体４の陽極電極部２を一体に接合した陽極コムフレーム、５ａはこの陽極コムフレーム５に一体で設けられた陽極結合部であり、この陽極結合部５ａは上記コンデンサ素子積層体４を構成するコンデンサ素子１の陽極電極部２の外周に沿って陽極電極部２を包み込むように折り曲げられた後、溶接部５ｂでレーザー溶接等の手法によって一体に接合されているものである。６は同じくコンデンサ素子積層体４の陰極電極部３を一体に接合した陰極コムフレームであり、この陰極コムフレーム６と陰極電極部３の接合は図示しない導電性接着剤により行われているものである。

７は上記陽極コムフレーム５を上面に接合した陽極コム端子であり、この陽極コム端子７は幅方向の両端に夫々薄肉部７ｂが設けられ、この薄肉部７ｂを除く中央部分が実装時の陽極端子部７ａとなるものである。

８は上記陰極コムフレーム６を上面に接合した陰極コム端子であり、この陰極コム端子８は幅方向の中央部に薄肉部８ｂが設けられ、この薄肉部８ｂを除く両端部分が実装時の陰極端子部８ａとなるものである。

なお、上記陽極コムフレーム５と陽極コム端子７の接合はレーザー溶接により行われ、陰極コムフレーム６と陰極コム端子８の接合は導電性接着剤で行われたものであるが、いずれの接合手段もこれに限定されるものではない。

９は上記コンデンサ素子積層体４、陽極コムフレーム５、陰極コムフレーム６、陽極コム端子７、陰極コム端子８を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、上記陽極コム端子７、陰極コム端子８に夫々設けた薄肉部７ｂ、８ｂもこの外装樹脂９により一体に被覆され、チップ形固体電解コンデンサの実装面となる下面には陽極端子部７ａと陰極端子部８ａが夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造を構成しているものである。

このように構成された本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、コンデンサ素子１を陽極電極部２が交互に相反する方向に配設されるように積層し、実装面となる下面に陽極端子部７ａと陰極端子部８ａが夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造とした構成により、各端子間に流れる電流によって発生する磁束をお互いに打ち消し合い、ＥＳＬを大きく低減することができるようになり、さらに各端子間距離を可能な限り近づけて電流のループ面積を小さくすることにより更なる低ＥＳＬ化を図ることが可能になるものであり、このような構成のチップ形固体電解コンデンサを作製してＥＳＬ特性を評価した結果を比較例としての従来品と共に（表１）に示す。

（表１）から明らかなように、本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、ＥＳＬを従来品の約１／５程度にまで低減することができ、かつ、そのバラツキも小さいことから、高周波対応に対する昨今の高い要求にも十分に対応することができるものである。

また、上記コンデンサ素子積層体４の積層枚数を偶数にすることにより、各コンデンサ素子１に流れる電流によって発生する磁束をお互い打ち消し合うことができるために好ましいものである。

また、図２は本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサの実装面となる下面から見た底面図であり、陽極端子部７ａと陰極端子部８ａが夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造となり、かつ、実装面となる下面に露呈した対向する陰極端子部８ａ間の距離Ａと、この距離Ａと同方向における陽極端子部７ａの幅Ｂとの関係が、Ａ＞Ｂとなるように構成されたものである。

これは、図３にその理由を示すように、プリント配線基板１０に設けられた電源ライン１０ａ上に本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサの陽極端子部７ａを配置して接続し、同陰極端子部８ａを図示しないグランドに配置して接続するようにすれば従来品と同じプリント配線基板を使用することができ、この際に、陰極端子部８ａ間の距離Ａと、この距離Ａと同方向における陽極端子部７ａの幅Ｂとの関係が、Ａ＞Ｂとなるようにしておけば短絡の恐れもなく、不要なインダクタンスの発生もなくなるものである。

なお、本実施の形態においては、複数枚のコンデンサ素子１を陽極コムフレーム５ならびに陰極コムフレーム６に接合することによりコンデンサ素子積層体４を形成し、このコンデンサ素子積層体４を陽極コム端子７と陰極コム端子８に夫々接合することによりチップ形固体電解コンデンサを構成する例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、陽極コムフレーム５ならびに陰極コムフレーム６を用いずに、１枚のコンデンサ素子１、あるいは複数枚を積層したコンデンサ素子積層体４を陽極コム端子７ならびに陰極コム端子８に夫々直接接合することも可能であり、このようにすることによって、コスト低減と更なる低ＥＳＲ化を図ることが可能になるものであり、コンデンサ素子１の積層枚数は目的に見合った数を適宜決定すれば良いものである。

（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、６に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で説明したチップ形固体電解コンデンサの陽極コム端子と陰極コム端子の構成が一部異なるようにしたものであり、こ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図面を用いて説明する。

図４（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態２によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図と底面断面図と底面図であり、図４において、１１は陽極コム端子、１２は陰極コム端子である。

上記陽極コム端子１１には、上記実施の形態１と同様に陽極端子部１１ａと薄肉部１１ｂが設けられ、この薄肉部１１ｂは外装樹脂９により一体に被覆され、陽極端子部１１ａが実装面となる下面に露呈しているのは実施の形態１と同様であるが、本実施の形態による陽極コム端子１１は下面の少なくとも一部を上面視外装樹脂９から突出するように延長した突出部１１ｃを設けた構成にしており、この突出部１１ｃを外装樹脂９の側面に沿って上方へ折り曲げた構成にしたものである。

また、上記陰極コム端子１２も同様に陰極端子部１２ａと薄肉部１２ｂが設けられ、この薄肉部１２ｂは外装樹脂９により一体に被覆され、陰極端子部１２ａが実装面となる下面に露呈しているのは実施の形態１と同様であるが、本実施の形態による陰極コム端子１２は下面の少なくとも一部を上面視外装樹脂９から突出するように延長した突出部１２ｃを設けた構成にしており、この突出部１２ｃを外装樹脂９の側面に沿って上方へ折り曲げた構成にしたものである。

このように構成された本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、陽極コム端子１１と陰極コム端子１２に夫々設けた突出部１１ｃ、１２ｃを外装樹脂９の側面に沿って上方へ折り曲げた構成にしたことにより、半田フィレットを容易に形成することができるようになるために半田付け強度を向上させることができると共に、半田フィレットを上面から目視で確認し易くなり、半田付けの信頼性を向上させることができるようになるものである。

また、図示はしないが、上記陽極コム端子１１ならびに陰極コム端子１２の外装樹脂９の側面に沿って上方へ折り曲げた突出部１１ｃ、１２ｃが嵌まり込む凹部を外装樹脂９に設けることにより、更なる小型化を図ったチップ形固体電解コンデンサを提供することができるようになるものである。

（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４に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態２で説明したチップ形固体電解コンデンサの陽極コム端子と陰極コム端子の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態２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図面を用いて説明する。

図５（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態３によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図と底面断面図と側面断面図と底面図であり、図５において、１３は陽極コムフレーム５を上面に接合した陽極コム端子であり、この陽極コム端子１３は１枚の基材の幅方向の両端を折り曲げることにより形成された折り曲げ部１３ｂが設けられ、この折り曲げ部１３ｂを除く中央部分が実装時の陽極端子部１３ａとなるように構成されているものである。

１４は陰極コムフレーム６を上面に接合した陰極コム端子であり、この陰極コム端子１４は１枚の基材の幅方向の中央部を折り曲げることにより形成された折り曲げ部１４ｂが設けられ、この折り曲げ部１４ｂを除く両端部分が実装時の陰極端子部１４ａとなるように構成されているものである。

このように構成された本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、上記実施の形態２によるチップ形固体電解コンデンサにより得られる効果に加え、陽極コム端子１３ならびに陰極コム端子１４を安価に作製することができるため、コスト上昇を最小限に抑えて低ＥＳＬ化を図ることができるようになるものである。

本発明によるチップ形固体電解コンデンサは、コンデンサ素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配設されるように積層し、実装面となる下面に陽極端子部と陰極端子部が夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造とした構成により、各端子間に流れる電流によって発生する磁束をお互いに打ち消し合い、ＥＳＬを大きく低減することができるようになり、さらに各端子間距離を可能な限り近づけて電流のループ面積を小さくすることにより更なる低ＥＳＬ化を図ることが可能になるという効果を有し、特に高周波応答性が要求される分野等のコンデンサとして有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面断面図、（ｄ）同底面図 同チップ形固体電解コンデンサの実装面となる下面から見た底面図 同チップ形固体電解コンデンサをプリント配線基板に実装した状態の平面図 （ａ）本発明の実施の形態２によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面断面図、（ｄ）同底面図 （ａ）本発明の実施の形態３によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面断面図、（ｄ）同側面断面図、（ｅ）同底面図 従来のチップ形固体電解コンデンサの構成を示した斜視図 同チップ形固体電解コンデンサの内部構造を示した斜視図

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ 陽極電極部
３ 陰極電極部
４ コンデンサ素子積層体
５ 陽極コムフレーム
５ａ 陽極結合部
５ｂ 溶接部
６ 陰極コムフレーム
７、１１、１３ 陽極コム端子
７ａ、１１ａ、１３ａ 陽極端子部
７ｂ、８ｂ、１１ｂ、１２ｂ 薄肉部
８、１２、１４ 陰極コム端子
８ａ、１２ａ、１４ａ 陰極端子部
９ 外装樹脂
１０ プリント配線基板
１０ａ 電源ライン
１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ 突出部
１３ｂ、１４ｂ 折り曲げ部

Claims (10)

1. 陽極電極部と陰極電極部を有した平板状のコンデンサ素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配設されるように複数積層したコンデンサ素子積層体と、このコンデンサ素子積層体の両端に位置する陽極電極部の下面に夫々接合された陽極コム端子と、コンデンサ素子積層体の中央に位置する陰極電極部の下面に接合された陰極コム端子と、上記陽極コム端子ならびに陰極コム端子の少なくとも実装面となる下面の一部が露呈する状態で上記コンデンサ素子積層体を被覆した絶縁性の外装樹脂からなり、上記陰極コム端子の下面を、陰極コム端子と陽極コム端子を結ぶ方向と交差する方向の両端部のみを夫々上記外装樹脂から露呈するようにし、この両端部を除く中央部分は薄肉部として外装樹脂に被覆されるようにすることにより、実装面となる下面に陽極端子部と陰極端子部が夫々対向する２箇所に露呈した４端子構造としたチップ形固体電解コンデンサ。
2. 陽極コム端子の下面を、陽極コム端子と陰極コム端子を結ぶ方向と交差する方向の両端部を薄肉部として外装樹脂に被覆されるようにし、この両端部を除く中央部分のみが外装樹脂から露呈して陽極端子部を形成するようにした請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
3. 実装面となる下面に露呈した対向する陰極端子部間の距離Ａと、この距離Ａと同方向における陽極端子部の幅Ｂとの関係が、Ａ＞Ｂである請求項２に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
4. 陽極コム端子ならびに陰極コム端子に設ける陽極端子部ならびに陰極端子部が、夫々１枚の基材を折り曲げることにより構成されたものである請求項１または２に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
5. 陽極コム端子ならびに陰極コム端子の下面の少なくとも一部を上面視外装樹脂から突出するように延長し、この延長部分を外装樹脂の側面に沿って上方へ折り曲げた請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
6. 陽極コム端子ならびに陰極コム端子の外装樹脂の側面に沿って上方へ折り曲げた部分が嵌まり込む凹部を外装樹脂に設けた請求項５に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
7. コンデンサ素子積層体を一体に接合する陽極コムフレームならびに陰極コムフレームを設け、この陽極コムフレームならびに陰極コムフレームを夫々陽極コム端子ならびに陰極コム端子に接合するようにした請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
8. コンデンサ素子積層体を構成するコンデンサ素子の陽極電極部の外周に沿って陽極電極部を一体に結合する陽極結合部を陽極コムフレームに設けた請求項７に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
9. コンデンサ素子積層体を構成するコンデンサ素子の積層枚数を偶数とした請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
10. コンデンサ素子として、表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極電極部と陰極形成部に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボンと銀ペーストからなる陰極層を順次積層形成することにより陰極電極部が形成されたコンデンサ素子を用いた請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。

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