JP2008258194A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＰＵの動作周波数は一層の高周波化とデュアル化、負荷電流はより大電流となっている。そのため、高周波に対応できる下面電極タイプの固体電解コンデンサのさらなるＥＳＲとＥＳＬの低減が必要である。
【解決する手段】固体電解コンデンサのコンデンサ素子は、対向した陽極リード部材を互いに対向交差させて逆向きの電流の流れになるように配置して高周波のインピーダンスを減少させ、さらに、陽極リード部材が対向交差した方向に関して、陽極リード部材の幅を、陽極リード部材が対向交差した方向と垂直な方向に関して、延伸すると少なくとも一部が陽極体と重なるようにして小型化と陽極端子と陰極端子を近づけＥＳＲの減少を図った。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線基板等に対する表面実装に適した下面電極型の固体電解コンデンサに関する。

近年はデジタル電子機器の高速処理化に伴って、ＣＰＵの動作周波数も高速化してきた。ＣＰＵが高速化すると消費電力が増加することになり、消費電力と発熱を抑えるため、ＣＰＵを低電圧駆動することが多くなってきた。そのため、負荷の作動状態が変動することで、ＣＰＵに急激な電力消費が発生した場合、ＣＰＵに十分な給電ができず、機器がシステムダウンしてしまう。

ここで、固体電解コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）の値Ｒ、ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）の値をＬ、固体電解コンデンサからＣＰＵへの給電電流をｉとすれば、固体電解コンデンサの内部で、

で示されるＶだけ電圧降下を生じる。即ち、ＥＳＲ、ＥＳＬが大きくなると、電圧降下も大きくなり、ＣＰＵへの給電を十分に保障することができなくなる。そのため、ＥＳＲ、ＥＳＬを極力小さくすることが必要である。

従来は、タンタルなど弁作用金属を用いた固体電解コンデンサでは、図８のように固体電解コンデンサ内のコンデンサ素子（７０、７１）を並列してＥＳＬの改善を図ってきたが、まだ十分ではなかった。
特開2005-353709号公報

上記従来例に係る固体電解コンデンサは、複数の突出した陽極リード部材を具えたコンデンサ素子（７０，７１）を同一方向に並べ、複数の陽極リード部材（３１，３２）が接続された陽極端子１と、複数の陰極が接続された陰極端子２とが離間して一対の構成となっていた。

しかし、今日のＣＰＵの動作周波数は一層の高周波化と複合化、さらに、大電流が流せることが要求されている。そのため、現状よりさらなるＥＳＬとＥＳＲの低減が必要となる。

本発明は、上述のような固体電解コンデンサにおいて、ＥＳＬとＥＳＲを低減して高周波での変動に対応できる下面電極タイプの固体電解コンデンサを提供するものである。

本発明による固体電解コンデンサは、陽極リード部材を備えた陽極体の表面に誘電体皮膜層、陰極層を順次形成した複数のコンデンサ素子と、前記陽極体に接続された陽極端子と、該陽極端子を挟んで前記陰極層に接続された陰極端子と、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを備えた固体電解コンデンサであって、
前記複数のコンデンサ素子の前記陽極リード部材は対向交差させて配置され、
前記陽極リード部材の対向方向を第１の方向、該第１の方向に垂直な方向を第２の方向とし、
前記陽極端子は、前記第２の方向に関して第１陽極端子と第２陽極端子とに分割されてなり、
前記陰極端子は前記第１の方向に関して第１陰極端子と第２陰極端子とに分割されてなり、
さらに、前記第１陽極端子、前記第２陽極端子、前記第１陰極端子、前記第２陰極端子は、前記固体電解コンデンサの底面において、それぞれ外装樹脂から露出した第１陽極露出面、第２陽極露出面露出面、第１陰極露出面、第２陰極露出面とを有する。

好ましくは、前記第１の方向に関して前記複数の陽極リード部材のそれぞれの幅を、前記第２の方向にそれぞれの該幅を延伸すると、少なくとも一部が前記陽極体と重なることを特徴とする。

複数のコンデンサ素子の陽極リード部材を互いに対向交差させることで、第1コンデンサ素子の陽極リード部材と第２コンデンサ素子の陽極リード部材は、互いに逆方向の電流が流れる。

このため、電流の逆向きの流れに伴って生じる磁界の相殺作用によりインダクタンスが抑制され、第１のコンデンサ素子のインダクタンスは、第２のコンデンサ素子との相互インダクタンスによって自己インダクタンスより小さくなり、インダクタンスが支配的な高周波領域のインピーダンスを減少させる。

上記のことから、固体電解コンデンサ内のＥＳＬとＥＳＲを減少できることから、負荷の変動に対して、ＣＰＵ内で急激な電力消費が発生した場合でも、固体電解コンデンサからＣＰＵへスムーズに電流を供給することができ、また、電圧降下も少なくなるため、負荷の変動が大きくなってもＣＰＵの動作の安定を保つことができる。

さらに、前記陽極リード部材を前記第２の方向に延伸すると、対向する陽極体と重なるため、重ならないものに対して小型化することができる。

また、上記の構成により前記陽極露出面と前記陰極露出面を近づけることができ、ＥＳＲをさげることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１に係る固体電解コンデンサの構成を、図１、図２に示す。図１の（ａ）は、固体電解コンデンサの上面から見た略透視図であり、（ｂ）は同図（ａ）に示した構成のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は同Ｂ−Ｂ’断面図、（ｄ）は同図（ａ）の下から見た下面図である。

この固体電解コンデンサは、図２に示すように、弁作用金属（タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウム等）の焼結体からなる陽極体３の表面に、該陽極体表面を酸化させた誘電体皮膜層４、二酸化マンガン等の導電性無機材料、或いはＴＣＮＱ錯塩、導電性ポリマー等の導電性有機材料からなる固体電解質層５ａ、導電性カーボン、銀ペースト等からなる陰極引出層５ｂ（ここで、固体電解質層と陰極引出層とを合わせて陰極層５と称す）を順次形成してコンデンサ素子を構成し、
該コンデンサ素子を２個、第１コンデンサ素子７０、第２コンデンサ素子７１のそれぞれの陽極体3から引き出した第１陽極リード部材３１、第２陽極リード部材３２を対向交差させ、それぞれ第１陽極端子１１、第２陽極端子１２に接続した。ここで、陽極リード部材３１、３２と陽極端子１の間に陽極中継部材３５を介在させて接続した。

第１コンデンサ素子７０、第２コンデンサ素子７１の陰極引出層に陰極端子２１、陰極端子２２を接続し、エポキシ樹脂等からなる外装樹脂６にて被覆した。このとき、第１、第２陽極端子１１、１２及び第１、第２陰極端子２１、２２は、該固体電解コンデンサの底面において外装樹脂６から各々露出した第１陽極露出面１３、第２陽極露出面１４、第１陰極露出面２３、第２陰極露出面２４を有する。

陽極体３がタンタル粉末の焼結体からなる場合、第１、第２陽極リード部材（３１，３２）はタンタル製のワイヤからなる。

前記陽極端子は銅を主成分とする合金製の平板（但し、設計に応じて厚さの異なる部分を有してもよい）からなる。

第１陽極リード部材３１と第２陽極リード部材３２が対向交差しているため、図３に示す矢印のように電流が逆向きになる。このため、電流の逆向きの流れに伴って生じる磁界の相殺作用によりインダクタンスが抑制され、第１のコンデンサ素子のインダクタンスは、第２のコンデンサ素子との相互インダクタンスによって自己インダクタンスより小さくなり、インダクタンスが支配的な高周波領域のインピーダンスを減少させる。

上記のことから、固体電解コンデンサ内のＥＳＬとＥＳＲを減少できる。

さらに、図４に示すように、第１陽極露出面１３と第２陰極露出面２４との間隔が狭くできるため、矢印のの電流が流れ易くなりＥＳＲ、ＥＳＬが減少する。また、第２陽極露出面１３と第１陰極露出面２４も同様である。

［実施例２］
本発明の実施例２に係る固体電解コンデンサの構成を、図５に示す。図５において、（ａ）は固体電解コンデンサの上面から見た略透視図であり、（ｂ）は同図（ａ）に示した構成のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は同Ｂ−Ｂ’断面図、（ｄ）は同図（ａ）の下から見た下面図であり、前記図１の構成と対応する箇所や部材には、同じ符号を付している。

本発明の実施例２に係る固体電解コンデンサは、第１陽極端子１１、第２陽極端子１２が、前記第１の方向に関して、図５のように一部が延伸されていること以外は実施例１と同様に製造した。

第１陽極端子１１および第２陽極端子１２が、前記第１の方向に関して、一部が延伸されているため、図６に示すように実施例１の形状よりさらに電流が流れ易くなるため、ＥＳＲ、ＥＳＬが減少する。その他は実施例１と同様な効果がある。

［実施例３］
本発明の実施例３に係る固体電解コンデンサは、図７において、（ａ）は固体電解コンデンサの上面から見た略透視図であり、（ｂ）は同図（ａ）に示した構成のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は同Ｂ−Ｂ断面図、（ｄ）は同図（ａ）の下から見た下面図であり、前記図１の構成と対応する箇所や部材には、同じ符号を付している。

本発明の実施例３に係る固体電解コンデンサは、図７のように第１、第２陽極端子１１、１２が、前記第２の方向に関して、外装樹脂6より飛び出している突出部８を形成した。上記以外は実施例１と同様に作製した。突出部８を形成することで、実装基板への固体電解コンデンサの半田接続状態を確認することができ、半田不良を無くすことができる。さらに、高周波特性については、実施例１と同様な効果となる。

また、図８（ａ）に示すように、前記第１の方向に関して、第１、第２陽極端子（１１、１２）が外装樹脂6に沿って固体電解コンデンサの高さ方向に折曲して折曲部１６を形成しても上記と同様に半田不良を無くす事ができる。

また、図８（ｂ）に示すように、前記第２の方向に関して、第１、第２陰極端子（２１、２２）が外装樹脂6に沿って固体電解コンデンサの高さ方向に折曲して折曲部１７を形成しても上記と同様に半田不良を無くす事ができる。

［実施例４］
本発明の実施例４に係る固体電解コンデンサである図９は、固体電解コンデンサを上面から見た略透視図である。前記図１の構成と対応する箇所や部材には、同じ符号を付している。

本発明の実施例４に係る固体電解コンデンサは、図９に示すように、第１陽極リード部材３１、第１陽極リード部材３２が陽極体３の中心ではなく偏心している。

上記のようにすることで、陽極リード部材が、製造時に相対する陽極体３に接触などして、誘電体皮膜、陰極層を傷つけることが無くなる。その結果、漏れ電流などの不良は起こらない。その他の効果は実施例１と同様である。

［実施例５］
本発明の実施例５に係る固体電解コンデンサは、図１０において、セラミックコンデンンサ９を加えた以外は前記図１と同様であり、対応する箇所や部材には、同じ符号を付している。

本発明の実施例６に係る固体電解コンデンサは、図１０に示すように、第１陽極端子１１と第２陰極端子２２の間にセラミックコンデンサ９、第２陽極端子１２と第１陰極端子２１の間にセラミックコンデンサ９をそれぞれ接続した。それ以外は実施例１と同様に製造した。

その結果、コンデンサの容量の違うもの（コンデンサ素子側は容量大、セラミックコンデンサは容量が小）で形成するため、高周波での共振点がずれ、高周波でのインピーダンスが改善できる。その他の効果については、実施例１と同様である。

今回開示した実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

本発明第１実施例に係る固体電解コンデンサの（ａ）上面からの略透視図、（ｂ）Ａ−Ａ‘の断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ‘の断面図、（ｄ）下面図である。 本発明に係る固体電解コンデンサのコンデンサ素子詳細図である。 本発明第１実施例に係る電流の流れ図である。 本発明第１実施例に係る電流の流れ図である。 本発明の実施例２に係る固体電解コンデンサの（ａ）上面からの略透視図、（ｂ）Ａ−Ａ‘の断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ‘の断面図、（ｄ）下面図である。 本発明の実施例２に係る電流の流れ図である。 本発明の実施例３に係る固体電解コンデンサの（ａ）上面からの略透視図、（ｂ）Ａ−Ａ‘の断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ‘の断面図、（ｄ）下面図である。 本発明の実施例４に係る固体電解コンデンサの斜視図（ａ）（ｂ）である。 本発明の実施例５に係る固体電解コンデンサの上面からの略透視図である。 本発明の実施例６に係る固体電解コンデンサの上面からの略透視図である。 従来例に係る固体電解コンデンサの略透視図である。

符号の説明

１ 陽極端子、１１ 第１陽極端子、１２ 第２陽極端子、１３ 第１陽極露出面、１４第２陽極露出面、１６ 折曲部、１７ 折曲部、２ 陰極端子、２０ 陰極露出面、２１ 第１陰極端子、２２ 第２陰極端子、２３ 第１陰極露出面、２４ 第２陰極露出面、３ 陽極体、３０ 陽極リード部材、３１ 第１陽極リード部材、３２ 第２陽極リード部材、３５ 陽極中継部材、４ 誘電体皮膜、５ 陰極層、５ａ 固体電解質層、５ｂ 陰極引出層、６ 外装樹脂、７ コンデンサ素子、７０ 第１コンデンサ素子、７１ 第２コンデンサ素子、８ 突出部、９ セラミックコンデンサ

Claims (2)

1. 陽極リード部材を備えた陽極体の表面に誘電体皮膜層、陰極層を順次形成した少なくとも２個のコンデンサ素子と、前記陽極リード部材に接続された陽極端子と、前記陰極層に接続された陰極端子と、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを備えた固体電解コンデンサであって、
   前記２個のコンデンサ素子の前記陽極リード部材は、相対する前記陽極体に向かって引き出されて配置され、
   前記陽極リード部材が、相対する前記陽極体に向かって引き出される方向と平行な方向を第１の方向、該第１の方向に垂直な方向を第２の方向とし、
   前記陽極端子は、前記第２の方向に並んで、第１陽極端子と第２陽極端子とで構成されてなり、
   前記陰極端子は、前記第１の方向に関して、第１陰極端子と第２陰極端子とで構成されてなり、
   さらに、前記第１陽極端子、前記第２陽極端子、前記第１陰極端子、前記第２陰極端子は、前記固体電解コンデンサの底面において、外装樹脂から各々露出した第１陽極露出面、第２陽極露出面露出面、第１陰極露出面、第２陰極露出面を有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記第１の方向に関して、前記陽極リード部材の幅の前記第２の方向に延伸した場合の延伸部は、少なくとも一部が前記陽極体と重な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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