JP2009010068A - チップ形固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器に使用されるチップ形固体電解コンデンサの更なる低ＥＳＬ化を図ることを目的とする。
【解決手段】板状の素子１を積層して中央に陰極電極部３、両端に陽極電極部２を配置した２組の素子積層体４、５を、最下段の素子１の陽極電極部２を異なる側に配置して並べ、陰極電極部３を接合した陰極端子７と、陽極電極部２を接合した一対の陽極端子６と、これらを被覆した外装樹脂９からなる構成により、陽極／陰極電極部２、３間を流れる電流経路を短くして打ち消し合うことができるためにＥＳＬを大幅に低減し、更に、素子積層体４、５を複数並べて連結した構成により、ＥＳＬを１／複数に低減でき、また、陽極電極部２を交互に相反する方向に配置して素子１を積層した構成により、陽極端子６と接合される陽極電極部２の枚数を半減し、接合の作業性と信頼性を向上できる。
【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、かつ、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の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た低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（ａ）、（ｂ）は本発明者らが提案した、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と底面図、図７（ａ）〜（ｃ）は同チップ形固体電解コンデンサに使用される陰極リードフレームの斜視図、同陽極リードフレームの斜視図、同両リードフレームを重ね合わせた状態の斜視図である。

図６と図７において、２１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子２１は弁作用金属であるアルミニウム箔を粗面化して表面に誘電体酸化皮膜を形成した陽極体の所定の位置に絶縁性のレジスト部２１ａを設けて陽極電極部２１ｂ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上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層を順次積層形成して陰極電極部２１ｃを形成することにより構成されたものである。

２２は陽極リードフレームを示し、この陽極リードフレーム２２は上記コンデンサ素子２１の陽極電極部２１ｂが接合される陽極接合部２２ｂが平面部２２ａの一端に設けられると共に、実装用の陽極端子部２２ｃが下面に複数個設けられている。なお、この陽極端子部２２ｃは１枚の基材を折り曲げることにより平面部２２ａから実装面側に突出するように形成されたものである。

２３は陰極リードフレームを示し、この陰極リードフレーム２３は上記コンデンサ素子２１の陰極電極部２１ｃを搭載して接合すると共に上記陽極リードフレーム２２の平面部２２ａ上に図示しない絶縁層を介して載置される平面部２３ａ、ならびに実装用の陰極端子部２３ｂが下面に複数個設けられている。なお、この陰極端子部２３ｂは１枚の基材を折り曲げることにより平面部２３ａから実装面側に突出するように形成されたものである。また、２３ｃはコンデンサ素子２１の陰極電極部２１ｃを位置決め固定するために設けられたガイド壁である。また、上記図示しない絶縁層は、厚さが１０μｍ程度のポリイミドフィルム、あるいは樹脂を印刷することによって形成すれば良いものである。

２４は上記陽極端子部２２ｃと陰極端子部２３ｂの実装面が露呈する状態で複数のコンデンサ素子２１、陽極リードフレーム２２、陰極リードフレーム２３を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、図６（ａ）においては、内部構造を分かり易くするために、この外装樹脂２４を除いた状態で図示したものである。

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、陰極リードフレーム２３に流れる電流の向きと反対方向に電流が流れるように陽極リードフレーム２２を重ね合わせて配置した構成により、お互いのリードフレームに流れる電流が打ち消し合うようになるためにＥＳＬを大幅に低減する（参考：２７０ｐＨ）ことができるようになるというものであった（特許文献１）。

また、図８は従来の電解コンデンサの他の例を示した斜視図、図９は同分解斜視図であり、図８と図９において、３０は電解コンデンサであり、この電解コンデンサ３０は、基板３１上にコンデンサ素子３２及びコンデンサ素子３３からなる積層体３４が搭載された構成のものである。

上記コンデンサ素子３２は平面視長方形の薄板形状の陰極端子３２ａを有し、この陰極端子３２ａの一辺から陽極端子３２ｂが引き出され、この陽極端子３２ｂはこれが形成されている陰極端子３２ａの辺の中央から端部までの領域に形成されているものであり、コンデンサ素子３３も同様に構成されているものである。

そして、このように構成されたコンデンサ素子３２とコンデンサ素子３３を図９に示すように配置して陰極端子３２ａと陰極端子３３ａを導電性接着剤を介して接続した積層体３４を構成し、この積層体３４を基板３１上に搭載して陰極端子３２ａと基板３１に設けられた陰極接続部３１ａを導電性接着剤で接続すると共に、積層体３４の陽極端子３２ｂ及び陽極端子３３ｂを基板３１に設けられた陽極接続部３１ｂに溶接又はカシメにより接続するようにしたものである。

このような構成にすることにより、陽極端子３２ｂと陽極端子３３ｂが重なり合わないようになるため、基板３１上にコンデンサ素子３２及びコンデンサ素子３３の２層が積層されているにもかかわらず、基板３１の陽極接続部３１ｂに接続されている陽極端子は実質的に１層となるため、上記溶接やカシメを極めて容易に行うことができると共に、良好な接続が得られるというものであった（特許文献２）。
特開２００６−０８０４２７号公報 特開２００５−１９１４６６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、従来品と比較してＥＳＬを大幅に低減することができるという効果は有するものの、更に高いレベルで要求される低ＥＳＬ化に対しては、更なる改良が必要であるという課題があった。

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隣接して設けた板状の素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配置されるようにして複数枚積層することにより、上面視、中央に陰極電極部を、両端に陽極電極部を配置した第１の素子積層体と、この第１の素子積層体と同様に構成された第２の素子積層体と、この第２の素子積層体を、最下段の素子の陽極電極部が上記第１の素子積層体の最下段の素子の陽極電極部と相反する方向に配置されるようにして第１の素子積層体と並べて配置した状態で、中央に位置する陰極電極部を上面に接合した陰極端子と、同両端に位置する陽極電極部を上面に接合した一対の陽極端子と、この陽極端子ならびに陰極端子の少なくとも実装面となる部分を除いて上記第１の素子積層体と第２の素子積層体ならびに陽極端子と陰極端子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる構成にしたものである。

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、板状の素子を複数枚積層した素子積層体の中央に陰極電極部を、両端に陽極電極部を配置した構成により、素子の同一ライン上の近接した位置に配置された陽極電極部と陰極電極部間を流れる電流経路を極めて短くし、かつ、打ち消し合うことができるようになるためにＥＳＬを大幅に低減することができるようになるばかりでなく、素子積層体を複数個並べて連結した構成により、ＥＳＬを更に１／複数個に低減することができるようになるという効果が得られるものである。

また、陽極電極部が交互に相反する方向に配置されるようにして素子を複数枚積層した構成により、陽極端子と接合される陽極電極部の枚数を半減することができるため、接合の作業性と信頼性を向上させることができるという効果も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、４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図と正面図と底面図と側面図、図２（ａ）、（ｂ）は同チップ形固体電解コンデンサを外装樹脂で被覆する前の上面側からの斜視図と底面側からの斜視図、図３は同チップ形固体電解コンデンサに使用される素子を示した斜視図、図４は同チップ形固体電解コンデンサに使用されるコム端子を示した底面図である。

図１〜図４において、１は素子を示し、この素子１はアルミニウム箔からなる陽極体の表面に図示しない誘電体酸化皮膜層を形成した後に、所定の位置に絶縁性のレジスト部（図示せず）を設けて陽極電極部２と陰極形成部（図示せず）に分離し、この陰極形成部の表面に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層（全て図示せず）を順次積層形成することによって陰極電極部３を形成し、これにより、陽極電極部２と陰極電極部３が隣接して設けられた構成のものである。

４は上記素子１の陽極電極部２が交互に相反する方向に配置されるようにして複数枚（本実施の形態においては６枚であるが、これに限定されるものではない）を積層した第１の素子積層体であり、陰極電極部３が同じ位置で重なり合うようにして積層することにより、上面視、中央に陰極電極部３が、両端に陽極電極部２が夫々配置されるようにしたものであり、各陰極電極部３間は図示しない導電性接着剤を介して接合されているものである。

５は上記第１の素子積層体４と同様に構成された第２の素子積層体であり、この第２の素子積層体５を、最下段の素子１の陽極電極部２が上記第１の素子積層体４の最下段の素子１の陽極電極部２と相反する方向に配置されるようにして第１の素子積層体４と並べて配置するようにしたものである。

６はこのように並べて配置された状態の第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５の陽極電極部２を上面に接合した一対の陽極端子であり、この陽極端子６の上面に上記複数の陽極電極部２を折り曲げるようにして重ね合わせて載置し、陽極端子６の両端を夫々折り曲げて複数の陽極電極部２を一体に束ねるようにして抵抗溶接（溶接痕６ｂ）を行うことにより、陽極端子６と陽極電極部２を接合するようにしたものである。６ａはこの陽極端子６の実装面となる下面側の両端に設けた段部であり、この段部６ａは後述する外装樹脂９に被覆されて絶縁部となるものである。

７は上記と同様に、並べて配置された状態の第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５の陰極電極部３を上面に接合した陰極端子であり、この陰極端子７の上面に第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５の陰極電極部３を夫々載置し、導電性接着剤を介して接合するようにしたものである。７ａはこの陰極端子７の実装面となる下面側の中央に設けた段部であり、この段部７ａは後述する外装樹脂９に被覆されて絶縁部となるものである。７ｂはこの陰極端子７の両端を夫々上方へ折り曲げた折り曲げ部であり、この折り曲げ部７ｂの内面と第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５の陰極電極部３間には、ＥＳＲ低減を目的として夫々導電性銀ペースト８が充填されているものである。

９は上記陽極端子６ならびに陰極端子７が接合された第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂９は上記陽極端子６ならびに陰極端子７の実装面に設けた段部６ａ、７ａにも夫々充填されるため、外装樹脂９で被覆された後の実装面には、陽極端子６と陰極端子７が各々の対向する辺に夫々一対で配置された４端子構造のチップ形固体電解コンデンサを構成しているものである。

また、図４に示すコム端子１０は、１枚の平板状の基材を打ち抜き加工することによって陽極端子６ならびに陰極端子７を所定の位置に形成し、この陽極端子６ならびに陰極端子７上に第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５を接合した後に不要部分を切断し、最後に外装樹脂９で被覆するようにしたものである。

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、板状の素子１を複数枚積層した素子積層体４、５の中央に陰極電極部３を、両端に陽極電極部２を配置した構成により、同一ライン上の近接した位置に配置された陽極電極部２と陰極電極部３間を流れる電流経路を極めて短くし、かつ、打ち消し合うことができるようになるためにＥＳＬを大幅に低減することができるようになるばかりでなく、素子積層体４、５を複数個並べて連結した構成により、ＥＳＬを更に１／複数個に低減することができるようになるという格別の効果を奏するものであり、このチップ形固体電解コンデンサのＥＳＬを測定したところ５２．２ｐＨという低い値を示し、従来品（２７０ｐＨ）と比べてＥＳＬを大幅に低減することができるものである。

また、陽極電極部２が交互に相反する方向に配置されるようにして素子１を複数枚積層した構成により、陽極端子６と接合される陽極電極部２の枚数を半減することができるため、接合の作業性と信頼性を向上させることができるという格別の効果も奏するものである。

（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２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で図１〜図４を用いて説明したチップ形固体電解コンデンサの素子積層体と陽極／陰極端子間に陽極／陰極リードフレームを配設した点が異なるものであり、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５（ａ）、（ｂ）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外装樹脂で被覆する前の上面側からの斜視図と底面側からの斜視図であり、図５において、１１は第１の素子積層体４の陽極電極部２を上面に接合した一対の陽極リードフレームであり、この陽極リードフレーム１１の上面に複数の陽極電極部２を折り曲げるようにして重ね合わせ、陽極リードフレーム１１の両端を夫々折り曲げて複数の陽極電極部２を一体に束ねるようにして抵抗溶接（溶接痕は図示せず）を行うことにより、陽極リードフレーム１１と陽極電極部２を接合するようにしたものであり、第２の素子積層体５の陽極電極部２も同様に形成された陽極リードフレーム１１により接合されているものである。

１２は、並べて配置された状態の第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５の陰極電極部３を上面に接合した陰極リードフレームであり、この陰極リードフレーム１２の上面に第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５の陰極電極部３を夫々載置し、導電性接着剤を介して接合するようにしたものである。１２ａはこの陰極リードフレーム１２の両端を夫々上方へ折り曲げた折り曲げ部であり、この折り曲げ部１２ａの内面と第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５の陰極電極部３間には、ＥＳＲ低減を目的として夫々導電性銀ペースト８が充填されているものである。

１３は一対の陽極端子、１４は陰極端子であり、上記第１の素子積層体４ならびに第２の素子積層体５が接合された陽極リードフレーム１１ならびに陰極リードフレーム１２を夫々上面に接合したものであり、これらの接合は抵抗溶接やレーザー溶接等の手段によって行われているものである。なお、上記陽極端子１３の実装面となる下面側の両端には段部１３ａが設けられ、また、陰極端子１４の実装面となる下面側の中央には段部１４ａが設けられているのは上記実施の形態１と同様である。

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１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、素子積層体４、５と陽極／陰極端子６、７間に陽極／陰極リードフレーム１１、１２を配設した構成により、素子積層体４、５を単独で組み立てることができるようになるために、作業性を向上させることができるという格別の効果を奏するものである。

なお、本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサのＥＳＬを測定したところ５４．０ｐＨという低い値を示した。

本発明によるチップ形固体電解コンデンサは、ＥＳＬを大きく低減す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図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同底面図、（ｄ）同側面図 （ａ）同チップ形固体電解コンデンサを外装樹脂で被覆する前の上面側からの斜視図、（ｂ）同底面側からの斜視図 同チップ形固体電解コンデンサに使用される素子を示した斜視図 同チップ形固体電解コンデンサに使用されるコム端子を示した底面図 （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外装樹脂で被覆する前の上面側からの斜視図、（ｂ）同底面側からの斜視図 （ａ）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、（ｂ）同底面図 （ａ）同チップ形固体電解コンデンサに使用される陰極リードフレームの斜視図、（ｂ）同陽極リードフレームの斜視図、（ｃ）同両リードフレームを重ね合わせた状態の斜視図 従来の電解コンデンサの他の例を示した斜視図 同分解斜視図

符号の説明

１ 素子
２ 陽極電極部
３ 陰極電極部
４ 第１の素子積層体
５ 第２の素子積層体
６、１３ 陽極端子
６ａ、７ａ、１３ａ、１４ａ 段部
６ｂ 溶接痕
７、１４ 陰極端子
７ｂ、１２ａ 折り曲げ部
８ 導電性銀ペースト
９ 外装樹脂
１０ コム端子
１１ 陽極リードフレーム
１２ 陰極リードフレーム

Claims (4)

1. 陽極電極部と陰極電極部を隣接して設けた板状の素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配置されるようにして複数枚積層することにより、上面視、中央に陰極電極部を、両端に陽極電極部を配置した第１の素子積層体と、この第１の素子積層体と同様に構成された第２の素子積層体と、この第２の素子積層体を、最下段の素子の陽極電極部が上記第１の素子積層体の最下段の素子の陽極電極部と相反する方向に配置されるようにして第１の素子積層体と並べて配置した状態で、中央に位置する陰極電極部を上面に接合した陰極端子と、同両端に位置する陽極電極部を上面に接合した一対の陽極端子と、この陽極端子ならびに陰極端子の少なくとも実装面となる部分を除いて上記第１の素子積層体と第２の素子積層体ならびに陽極端子と陰極端子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなるチップ形固体電解コンデンサ。
2. 第１の素子積層体と第２の素子積層体を並べて配置した状態で、中央に位置する陰極電極部を上面に接合する陰極リードフレームと、同両端に位置する陽極電極部を上面に接合する陽極リードフレームを設け、この陽極リードフレームならびに陰極リードフレームを陽極端子ならびに陰極端子に夫々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。
3. 第１、第２の素子積層体と同様に構成された第３、・・・、第ｎの素子積層体を、隣り合う素子積層体の最下段の素子の陽極電極部どうしが互いに相反する方向に配置されるようにして順に並べた請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
4. 第１、第２の素子積層体を並べて配置した方向における陽極端子の実装面の両端、ならびに陰極端子の実装面の中央に絶縁部を設けることにより、底面視、４端子構造とした請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。

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