JP2015216345A - タンタルキャパシタ - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、タンタルキャパシタに関する。
【解決手段】本発明は、タンタル粉末を含むキャパシタ本体と、上記キャパシタ本体の下面を介して一部が露出した２つのタンタルワイヤと、上記キャパシタ本体及び上記タンタルワイヤを囲み、上記タンタルワイヤの端部が露出するように形成されたモールディング部と、上記モールディング部の下面に配置され、上記タンタルワイヤの露出した端部とそれぞれ接続された第１及び第２正極端子と、上記モールディング部の下面において上記第１正極端子と上記第２正極端子との間に配置された負極端子と、上記キャパシタ本体と上記負極端子との間に配置された連結端子と、を含むタンタルキャパシタを提供する。
【選択図】図３
【解決手段】本発明は、タンタル粉末を含むキャパシタ本体と、上記キャパシタ本体の下面を介して一部が露出した２つのタンタルワイヤと、上記キャパシタ本体及び上記タンタルワイヤを囲み、上記タンタルワイヤの端部が露出するように形成されたモールディング部と、上記モールディング部の下面に配置され、上記タンタルワイヤの露出した端部とそれぞれ接続された第１及び第２正極端子と、上記モールディング部の下面において上記第１正極端子と上記第２正極端子との間に配置された負極端子と、上記キャパシタ本体と上記負極端子との間に配置された連結端子と、を含むタンタルキャパシタを提供する。
【選択図】図３
Description
本発明は、タンタルキャパシタに関する。
タンタル（ｔａｎｔａｌｕｍ：Ｔａ）素材は、融点が高く、延性及び耐腐食性などに優れるという機械的または物理的特徴により、電気、電子、機械及び化学工業をはじめ、宇宙及び軍事分野など産業全般にわたって広範囲に用いられる金属である。
このようなタンタル素材は、安定した陽極酸化皮膜を形成させることができるという特性により、小型キャパシタの素材として広く用いられている。
また、上記タンタル素材は、最近の電子及び情報通信などのＩＴ産業の急激な発展により、毎年、その使用量が急増している。
最近、マイクロプロセッサは、高機能及び多機能化によりトランジスタの集約度が高くなり、消費電流は増加する傾向にある。
また、マイクロプロセッサの電源電圧は、消費電力の節減により低電圧化している。
さらに、駆動周波数は、処理速度の向上により高周波数化が進んでいる。
上記のことから、マイクロプロセッサの電源には、ｄｉ／ｄｔの大きい過渡電流が流れ、過渡電流とデカップリングキャパシタのＥＳＬ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ；等価直列インダクタンス）によって、電源電圧の変動を誘発するようになった。
また、電源電圧の低電圧化によって信号波の振幅も小さくなる。
従って、上記マイクロプロセッサは、上記電源電圧の変動が信号波の閾値電圧を超えると、誤動作を起こす恐れがある。
通常、上記電源電圧の変動はキャパシタのＥＳＬを下げることで、低下させることができる。
よって、上記タンタル素材を用いた小型キャパシタにおいても、上記低ＥＳＬに対する研究が必要である。
本発明の目的は、ＥＳＬが改善されたタンタルキャパシタを提供することである。
本発明の一形態は、タンタル粉末を含むキャパシタ本体と、上記キャパシタ本体の下面を介して一部が露出した２つのタンタルワイヤと、上記キャパシタ本体及び上記タンタルワイヤを囲み、上記タンタルワイヤの端部が露出するように形成されたモールディング部と、上記モールディング部の下面に配置され、上記タンタルワイヤの露出した端部とそれぞれ接続された第１及び第２正極端子と、上記モールディング部の下面において、上記第１正極端子と上記第２正極端子との間に配置された負極端子と、上記キャパシタ本体と上記負極端子との間に配置された連結端子と、を含むタンタルキャパシタを提供する。
本発明の一形態によると、正極端子から負極端子に連結される電流ループ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｏｐ）の長さを最小化することにより、タンタルキャパシタの電気抵抗特性であるＥＳＬを低減させることができる。
本発明の多様、且つ有益な長所及び効果は、上述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程で、より容易に理解できるであろう。
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
図１は本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタを概略的に示した斜視図であり、図２は図１のキャパシタ本体及びタンタルワイヤを示した透明斜視図であり、図３は図１のＡ−Ａ’線の断面図である。
図１〜図３を参照すると、本実施形態によるタンタルキャパシタ１００は、キャパシタ本体１０と、タンタルワイヤ１１と、第１及び第２正極端子３１、３２と、負極端子３３と、モールディング部６０と、を含む。
キャパシタ本体１０はタンタル材質を用いて形成され、負極として作用する。
キャパシタ本体１０は、多孔質のバルブ金属体からなる。
キャパシタ本体１０は、上記多孔質のバルブ金属体の表面に誘電体層、固体電場質層及び負電極層を順次形成して作製することができる。
例えば、キャパシタ本体１０は、タンタル粉末とバインダーを一定比率で混合して攪拌し、このように混合した粉末を圧縮して直方体に成形した後、高温及び高振動下で焼結させて作製することができる。
より具体的には、タンタルキャパシタ（Ｔａｎｔａｌｕｍ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）は、タンタル粉末（Ｔａｎｔａｌｕｍ Ｐｏｗｄｅｒ）を焼結して固めたときに生じる隙間を利用する構造である。
キャパシタ本体１０は、タンタルの表面に正極酸化法を用いて酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を形成し、この酸化タンタルを誘電体としてその上に電解質である二酸化マンガン層（ＭｎＯ２）または導電性高分子層を形成し、上記二酸化マンガン層または導電性高分子層上にカーボン層及び金属層を形成して作製することができる。
このとき、キャパシタ本体１０は、必要に応じて、表面にカーボン及び銀（Ａｇ）が塗布されてもよい。
上記カーボンは、キャパシタ本体１０の表面の接触抵抗を低減させるためのものである。
上記銀（Ａｇ）は、負極端子３３の接続時の電気連結性を向上させるためのものである。
以下、本実施形態では、説明の便宜のために、キャパシタ本体１０の実装面を下面１、下面１と厚さ方向に対向する面を上面２、キャパシタ本体１０の長さ方向の両側面を第１及び第２側面３、４、第１及び第２側面３、４と垂直に交差し、対向するキャパシタ本体１０の幅方向の面を第３及び第４側面５、６と定義する。
タンタルワイヤ１１は、正極として作用することができる。
また、タンタルワイヤ１１は、キャパシタ本体１０の内部に位置する挿入領域１１ｃと、キャパシタ本体１０の下面から下側に突出する第１及び第２非挿入領域１１ａ、１１ｂと、を含む。
本実施形態におけるタンタルワイヤ１１は、第１及び第２非挿入領域１１ａ、１１ｂが挿入領域１１ｃにより互いに連結されて全体的に「コ」の字状になる
このとき、第１及び第２非挿入領域１１ａ、１１ｂは、キャパシタ本体１０の長さ方向に離隔して配置され、端部がモールディング部６０の下面に露出するように形成される。
タンタルワイヤ１１は、上記タンタル粉末とバインダーを混合した粉末を圧縮する前に、上記タンタル粉末とバインダーの混合物に挿入して装着することができる。
即ち、キャパシタ本体１０は、バインダーを混合したタンタル粉末にタンタルワイヤ１１を挿入装着して、所望するサイズのタンタル素子を成形する。
次いで、上記タンタル素子を約１０００〜２０００℃の高真空（１０−５ｔｏｒｒ以下）雰囲気で、３０分程度焼結させて作製することができる。
また、タンタルワイヤ１１は、電流経路を最小化するために、キャパシタ本体１０の下面１から垂直に引き出されることが好ましい。
しかし、本発明はこれに限定されず、必要に応じて、タンタルワイヤ１１は、キャパシタ本体１０の下面から一定角度で傾斜するように形成されてもよい。
第１及び第２正極端子３１、３２は、ニッケル／鉄合金等の導電性金属からなってもよい。
第１及び第２正極端子３１、３２は、モールディング部６０の下面に露出するように形成され、キャパシタ本体１０の長さ方向に離隔して配置される。
また、第１及び第２正極端子３１、３２の上面には、第１及び第２非挿入領域１１ａ、１１ｂの露出した端部がそれぞれ接続されて電気的に連結される。
このとき、第１及び第２正極端子３１、３２とタンタルワイヤ１１の第１及び第２非挿入領域１１ａ、１１ｂとの間には、導電性接着層４０がそれぞれ配置されてもよい。
導電性接着層４０は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂及び金属粉末を含む導電性接着剤を一定量ディスペンシングまたはドッティングして形成することができるが、本発明はこれに限定されない。
また、上記金属粉末は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）の少なくとも１つを含んでもよいが、本発明はこれに限定されない。
負極端子３３は、ニッケル／鉄合金等の導電性金属からなってもよい
また、負極端子３３は、グラウンド端子として機能することができる。
負極端子３３は、第１正極端子３１と第２正極端子３１、３２との間に配置される。
また、負極端子３３の下面は、モールディング部６０の下面に露出するように形成され、上面にはキャパシタ本体１０が実装される。
このとき、負極端子３３とキャパシタ本体１０との間には、連結端子５１が配置されてもよい。
タンタルワイヤ１１の第１及び第２非挿入領域１１ａ、１１ｂの長さによって、キャパシタ本体１０の下面と負極端子３３の上面との間に間隔が発生することがあり、連結端子５１はこのような間隔を補償する役割を担う。
また、キャパシタ本体１０と連結端子５１との間には、導電性接着層４０が配置されてもよい。
導電性接着層４０は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂及び金属粉末を含む導電性接着剤を一定量ディスペンシングまたはドッティングして形成することができるが、本発明はこれに限定されない。
また、上記金属粉末は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）及び銅（Ｃｕ）の少なくとも１つを含んでもよいが、本発明はこれに限定されない。
モールディング部６０は、キャパシタ本体１０を囲むようにＥＭＣ（エポキシモールディングコンパウンド；ｅｐｏｘｙ ｍｏｌｄｉｎｇ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）などの樹脂をトランスファーモールディング（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｏｌｄｉｎｇ）して形成することができる。
このとき、モールディング部６０は、導電性接着層４０の下面またはタンタルワイヤ１１の第１及び第２非挿入領域１１ａ、１１ｂの端部が露出するように形成される。
また、モールディング部６０は、連結端子５１の下面が露出して負極端子３３と接続されるように形成される。
モールディング部６０は、タンタルワイヤ１１とキャパシタ本体１０を外部から保護する役割を担うだけではなく、キャパシタ本体１０と正極端子３１、３２を互いに絶縁させる役割も担う。
本実施形態では、タンタルワイヤ１１がキャパシタ本体１０の下面を介して第１及び第２正極端子３１、３２と直接連結され、第１正極端子３１と第２正極端子３２との間に負極端子３３が配置される。
従って、電源印加時、正極から負極に連結される電流ループ（ＣＰ、ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｏｐ）の長さが最小化されて、タンタルキャパシタ１００の電気抵抗特性であるＥＳＬを低減させる効果を有する。
また、キャパシタ本体１０に逆電流が発生するため、相互インダクタンスの作用によりＥＳＬをさらに低減させることができる。
図４は、本発明の他の実施形態によるタンタルキャパシタのキャパシタ本体、タンタルワイヤ、第１及び第２正極端子、及び負極端子を示した分解斜視図である。
ここで、上述した一実施形態と類似する部分については、重複を避けるために、その具体的な説明を省略し、上述した実施形態と異なる構造を有する複数のキャパシタ本体について具体的に説明する。
また、キャパシタ本体の方向と各面に対する定義は、上述の図１を参照する。
図４を参照すると、本発明の他の実施形態のタンタルキャパシタは、複数のキャパシタ本体１０がモールディング部の幅方向に所定の間隔離隔して配置されてもよい。
この場合、配置された複数のキャパシタ本体１０に分散されて電流が流れるため、ＥＳＲ（等価直列抵抗、Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が低減し、より大きいリップル電流（ｒｉｐｐｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）を許容することができる。
また、複数のキャパシタ本体を配置することにより、容量形成領域となる表面積が大きくなり、より高い静電容量が得られる。
このとき、それぞれのキャパシタ本体１０は、タンタルワイヤ１１をそれぞれ有し、複数のタンタルワイヤは、それぞれ挿入領域１１ｃと第１及び第２非挿入領域１１ａ、１１ｂを含む。
この場合、キャパシタ全体のチップサイズを等しくするために、それぞれのキャパシタ本体の幅は、上述の一実施形態におけるキャパシタ本体の幅の１／２未満であってもよいが、本発明はこれに限定されない。
例えば、上述の一実施形態のキャパシタ本体と同じ幅のキャパシタ本体を使用し、チップ全体の幅が増加するように構成することもできる。
また、本実施形態では、２つのキャパシタ本体を図示し説明しているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、本発明は、必要に応じて、３つ以上のキャパシタ本体をモールディング部の幅方向に離隔配置して構成することもできる。
一方、図５に示されたように、本実施形態のタンタルキャパシタは、キャパシタ本体１０に位置する挿入領域１２ｂ、１３ｂにより第１及び第２非挿入領域１２ａ、１３ａが連結されず、それぞれ分離された形態からなる２つのタンタルワイヤ１２、１３をキャパシタ本体１０によって互いに離隔するように配置して構成することもできる。
本実施形態のタンタルキャパシタは、ワイヤを隔離することで、タンタルワイヤ１２、１３に流れる直流の電流の量が低減されて、キャパシタ本体１０の内部に生じる発熱温度上昇が少なく、信頼性が向上する。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
１０ キャパシタ本体
１１、１２、１３ タンタルワイヤ
３１、３２ 第１及び第２正極端子
３３ 負極端子
４０ 導電性接着層
５１ 連結端子
６０ モールディング部
１００ タンタルキャパシタ
１１、１２、１３ タンタルワイヤ
３１、３２ 第１及び第２正極端子
３３ 負極端子
４０ 導電性接着層
５１ 連結端子
６０ モールディング部
１００ タンタルキャパシタ
Claims (15)
- タンタル粉末を含むキャパシタ本体と、
前記キャパシタ本体の下面を介して一部が露出した２つのタンタルワイヤと、
前記キャパシタ本体及び前記タンタルワイヤを囲み、前記タンタルワイヤの端部が露出するように形成されたモールディング部と、
前記モールディング部の下面に配置され、前記タンタルワイヤの露出した端部とそれぞれ接続された第１及び第２正極端子と、
前記モールディング部の下面において前記第１正極端子と前記第２正極端子との間に配置された負極端子と、
前記キャパシタ本体と前記負極端子との間に配置された連結端子と、
を含むタンタルキャパシタ。 - 前記モールディング部の幅方向に複数のキャパシタ本体が離隔して配置される、請求項１に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記キャパシタ本体と前記第１及び第２正極端子が前記モールディング部によって絶縁される、請求項１に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記タンタルワイヤと前記第１及び第２正極端子との間、及び前記キャパシタ本体と前記連結端子との間に導電性接着層が配置される、請求項１に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記タンタルワイヤが前記キャパシタ本体の下面から垂直に引き出される、請求項１に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記タンタルワイヤが前記キャパシタ本体の下面から傾斜して引き出される、請求項１に記載のタンタルキャパシタ。
- タンタル粉末を含むキャパシタ本体と、
前記キャパシタ本体の内部に位置する挿入領域と、前記キャパシタ本体の実装面から外部に突出する第１及び第２非挿入領域を有するタンタルワイヤと、
前記タンタルワイヤの第１及び第２非挿入領域と接続された第１及び第２正極端子と、
前記第１正極端子と前記第２正極端子との間に配置され、前記キャパシタ本体が実装される負極端子と、
前記キャパシタ本体及び前記タンタルワイヤの第１及び第２非挿入領域を囲み、前記第１及び第２正極端子及び前記負極端子の実装面が露出するように形成されたモールディング部と、
を含むタンタルキャパシタ。 - 前記キャパシタ本体と前記負極端子との間に配置された連結端子をさらに含む、請求項７に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記モールディング部の幅方向に複数のキャパシタ本体が離隔して配置される、請求項７に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記キャパシタ本体と前記第１及び第２正極端子が前記モールディング部によって絶縁される、請求項７に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記タンタルワイヤの第１及び第２非挿入領域は、前記挿入領域によって連結される、請求項７に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記タンタルワイヤの第１及び第２非挿入領域は、前記キャパシタ本体によって互いに離隔して配置される、請求項７に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記タンタルワイヤの第１及び第２非挿入領域と前記第１及び第２正極端子との間、及び前記キャパシタ本体と前記連結端子との間に導電性接着層が配置される、請求項８に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記タンタルワイヤの第１及び第２非挿入領域が前記キャパシタ本体の実装面から垂直に引き出される、請求項７に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記タンタルワイヤの第１及び第２非挿入領域が前記キャパシタ本体の実装面から傾斜して引き出される、請求項７に記載のタンタルキャパシタ。
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