JP2010186797A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 各種電気機器に使用される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】 矩形状の平面形状となる陰極電極部４の長辺側の端部から陽極電極部３が導出された複数のコンデンサ素子が、同一辺の両端部から陽極電極部３が引出されるように陰極電極部同士が接続されて積層されて下部で陰極端子７と接続され、両端の陽極電極部の下部にそれぞれ陽極端子６が接続され、陽極端子間に接続されたインダクタ部９を有し、陽極端子６、陰極端子７が下面の実装面に露出された状態でこれらを被覆した絶縁性の外装樹脂を有する。
【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、面実装対応にしたチップ形の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対して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。

従来技術として、例えば特許文献１においては長手方向に陽極電極部と陰極電極部が設けられた平板状のコンデンサ素子を、陽極電極部を交互に相反する側に配置して厚み方向に積層した素子積層体と、この素子積層体の幅方向を上下にした状態で素子積層体の各陽極電極部が各々接合され、且つ、実装面となる底面に面実装用の陽極端子と、同一面に面実装用の陰極端子を有して陽極端子間に配置され、前記素子積層体の陰極電極部が接合された陰極端子と、前記陽極端子ならびに陰極端子が露呈する状態で前記素子積層体を被覆した絶縁性の外装樹脂からなり、前記陽極端子どうしをインダクタ部で電気的に接続した構成にすることにより、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、更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でＥＳＬを低減する効果に加え、陽極端子どうしをインダクタ部で接続した構成により、π型フィルタを形成し、低ＥＳＬ化している。

特開２００８−１３５４２５号公報

しかし、上記従来の固体電解コンデンサでは陰極電極部からインダクタ部を避けて実装面側に電極を形成しなければならないため、実装面の陰極端子からコンデンサ素子積層体の陰極電極部の線路長においてインダクタンスが発生し、これ以上のＥＳＬ低減は困難であった。

本発明は従来の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本発明の固体電解コンデンサは、矩形状の平面形状となる陰極電極部の長辺側の端部から陽極電極部が導出された複数のコンデンサ素子が、同一辺の両端部から前記陽極電極部が引出されるように前記陰極電極部同士が接続されて積層されて下部で陰極端子と接続され、前記両端の陽極電極部の下部にそれぞれ陽極端子が接続され、前記陽極端子間に接続されたインダクタ部を有し、前記陽極端子、陰極端子が下面の実装面に露出された状態でこれらを被覆した絶縁性の外装樹脂を有する。

本発明による固体電解コンデンサは、コンデンサ素子の陰極電極部と実装面の間にインダクタ部を形成せず、上面から見て重なることなく略同一平面上に陰極電極部とインダクタ部とを形成することにより、コンデンサ素子の陰極電極部と実装面との線路を短くし、インダクタンスを低減させ、更にコンデンサ陽極電極部どうしをインダクタ部で電気的に接続したπ型フィルタを形成することによりＥＳＬを大幅に低減できる。

本発明の固体電解コンデンサを示す図であり、図１（ａ）は平面透視図、図１（ｂ）は正面透視図、図１（ｃ）は側面透視図、図１（ｄ）は底面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態を説明する固体電解コンデンサを示す図であり、それぞれの図において各部を明瞭にするためハッチングを用いた。図１に示すように、コンデンサ素子１は矩形状の平面形状となる陰極電極部４の長辺側の端部から陽極電極部３が導出されている。コンデンサ素子１は以下のように作製される。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（例えばアルミニウム）からなる平板状の陽極体の陽極電極部３が引出される位置に例えばエポキシ樹脂からなる絶縁部２を設け、陽極電極部３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（図示せず）を順次積層形成することにより陰極電極部４を形成してコンデンサ素子１とする。

次に、２個のコンデンサ素子が長辺側の同一辺の両端部から陽極電極部３が引出されるように、長手方向中心線に対して線対称に積層して陰極電極部同士が接続され、２個の陽極電極部３間にスペースが配置された一対のコンデンサ素子１とする。一対のコンデンサ素子１の陽極電極部３の下部にはそれぞれたとえば銅を母材とし、表面がニッケル、銀メッキ処理されたリードフレーム５が超音波溶接等により接続された後、銅を母材とし、表面が銅、ニッケル、金メッキ処理された陽極端子６が導電性接着剤８を介して接続される。また、陰極電極部４の下部には銅を母材とし、表面が銅、ニッケル、金メッキ処理された陰極端子７が導電性接着剤８にて接続される。陽極端子６間にはインダクタ部９が例えば金ワイヤボンディングにより形成され、陽極端子６、陰極端子７が下面となる実装面に露出された状態でこれらを例えばエポキシ樹脂からなる絶縁性の外装樹脂１０で被覆し固体電解コンデンサとする。

前述のように陽極電極部３には銅を母材とし、表面がニッケル、銀メッキ処理されたリードフレーム５が超音波溶接で溶接されているがリードフレームの材料、表面処理、あるいは前記コンデンサ素子陽極部への溶接方法はこの限りでは無い。

また、コンデンサの端子取り出しは陽極端子と陰極端子に一対のコンデンサ素子が接続され、実装面を露出させた状態で外装樹脂にて被覆されているが、コンデンサ素子側と実装面側がそれぞれエッチングで陽極部、陰極部がパターン化され、導通ビアにて電気的に接続された両面銅箔基板上に一対のコンデンサ素子及びインダクタ部を搭載し、基板を露出させた状態で一対のコンデンサ素子及びインダクタ部を外装樹脂にて封止した構造でも良い。

また、インダクタ部は一対のコンデンサ素子陽極部とそれぞれ接続している陽極端子フレームどうしを金ワイヤにてボンディングした構成であるが、ワイヤの材料、径に関しては適宜選択できる。また、直線上に配線しても良いし、螺旋状、ジグザグ状に加工した構成でも良く、配線形状もこの限りではない。更に前記両面銅箔基板を用いた場合には基板上に配線してインダクタ部を設けても良い。

また、一対の２個のコンデンサ素子に限らず、コンデンサ素子の数は限定されず陰極電極部の長辺側の両端部から陽極電極が引出されていれば３個以上であってもよい。

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。実施例の固体電解コンデンサの構成は、実施の形態で用いた図１と同様であるので図１を参照して説明する。

コンデンサ素子１は長辺６．８ｍｍ、短辺２．０ｍｍの矩形状の平面形状となる陰極電極部４の長辺側の端部から陽極電極部３が幅１．５ｍｍ、長さ１．５ｍｍにて導出された平板状のコンデンサ素子であり、アルミニウム箔の表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された陽極体の陽極電極部３の引き出し位置にエポキシ樹脂からなる絶縁部２を設け、陽極電極部３と陰極形成部に分離した。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４を形成して外形寸法６．８ｍｍ（長辺）×３．５ｍｍ（短辺２．０ｍｍ＋陽極電極部引き出し部１．５ｍｍ）×０．３ｍｍ(厚さ)のコンデンサ素子１とした。

次に、２個のコンデンサ素子１が長辺側の同一辺の両端部から陽極電極部３が引出されるように、コンデンサ素子１が長手方向中心線に対して線対称に積層されて陰極電極部同士が接続され２個の陽極電極部３間にスペースが配置された一対のコンデンサ素子（外形寸法６．８ｍｍ（長辺）×３．５ｍｍ（短辺２．０ｍｍ＋陽極電極部引き出し部１．５ｍｍ）×０．６５ｍｍ(厚さ)）とした。

一対のコンデンサ素子の陽極電極部３にはそれぞれ銅を母材とし、表面がニッケル、銀メッキ処理された１ｍｍ角のリードフレーム５が超音波溶接された後、銅を母材とし、表面が銅、ニッケル、金メッキ処理された１ｍｍ角の陽極端子６が導電性接着剤８を介して接続された。また、陰極電極部４には銅を母材とし、表面が銅、ニッケル、金メッキ処理された８ｍｍ×３．５ｍｍの陰極端子７が導電性接着剤８にて接続され、２個の陽極端子６間にはインダクタ部９がφ０．０２５の金ワイヤボンディングにより直線状に形成され、陽極端子６、陰極端子７が実装面に露出された状態でエポキシ樹脂からなる絶縁性の外装樹脂１０でこれらを被覆し固体電解コンデンサとした。外形寸法は７．３ｍｍ(長辺：長さ)×４．３ｍｍ(短辺：幅)×０．９ｍｍ（厚さ：高さ）であった。

このように構成された本実施例による固体電解コンデンサは、従来技術のチップ形固体電解コンデンサに比べ、コンデンサ素子と実装面との距離を短くすることによりコンデンサ部のインダクタンスを低減させ、更にインダクタ部を形成してπ型フィルタとすることで更なる低ＥＳＬ化を図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る。

（比較例）
比較例としては特許文献１に開示されている公知技術を用いて従来の固体電解コンデンサを製作した。すなわち、長手方向に陽極電極部と陰極電極部が設けられた平板状のコンデンサ素子(５．５ｍｍ×３．５ｍｍ×０．３ｍｍ)を、実施例と同様のアルミニウム箔を陽極体とし、陽極体に形成された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形成した。コンデンサ素子を陽極電極部を交互に相反する側に配置して厚み方向に積層した素子積層体と、この素子積層体の幅方向を上下にした状態で素子積層体の各陽極電極部が各々接合され、且つ、実装面となる底面に面実装用の陽極端子と、陽極電極部と同一面に面実装用の陰極端子部を有して陽極端子間に配置され、素子積層体の陰極電極部が接合された陰極端子と、陽極端子部ならびに陰極端子部が露呈する状態で前記素子積層体を被覆した絶縁性の外装樹脂からなり、陽極端子どうしをφ０．０２５の金ワイヤからなるインダクタ部で電気的に接続され、インダクタ部がコンデンサ部と実装面の間に形成され、コンデンサ陰極部はインダクタ部を避けて実装面側に電極を形成している構成となり、外形寸法は７．３ｍｍ×４．３ｍｍ×２．０ｍｍであった。なお、陽極端子、陰極端子は実施例と同材質の材料を用いた。

以上のように作製された本実施例と比較例の固体電解コンデンサ（各１００μＦ）のＥＳＬ特性を測定（周波数２００ＭＨｚ）した結果（それぞれ３０個の平均値）を表１に示す。

表１から明らかなように、本実施例による固体電解コンデンサは、ＥＳＬを従来品の約半分にまで低減することができることから高周波対応への要求も十分対応できるものである。

１ コンデンサ素子
２ 絶縁部
３ 陽極電極部
４ 陰極電極部
５ リードフレーム
６ 陽極端子
７ 陰極端子
８ 導電性接着剤
９ インダクタ部
１０ 外装樹脂

Claims (1)

1. 矩形状の平面形状となる陰極電極部の長辺側の端部から陽極電極部が導出された複数のコンデンサ素子が、同一辺の両端部から前記陽極電極部が引出されるように前記陰極電極部同士が接続されて積層されて下部で陰極端子と接続され、前記両端の陽極電極部の下部にそれぞれ陽極端子が接続され、前記陽極端子間に接続されたインダクタ部を有し、前記陽極端子、陰極端子が下面の実装面に露出された状態でこれらを被覆した絶縁性の外装樹脂を有する固体電解コンデンサ。

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