JP4133801B2 - コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサに関するものである。

電解コンデンサ等のコンデンサに用いられるコンデンサ素子は、一般に、絶縁性酸化皮膜形成能力を有するアルミニウム、チタン、タンタルなどの金属（いわゆる弁金属）を陽極に用い、この弁金属の表面を陽極酸化して、絶縁性酸化皮膜を形成した後、実質的に陰極として機能する有機化合物等からなる固体電解質層を形成し、さらに、グラファイトや銀などの導電層を陰極として設けることによって作製される。

このようなコンデンサの低インピーダンス化を図るには、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）の低減や等価直列抵抗（ＥＳＲ）の低減といった方法がある。そして、ＥＳＲの低減のためにリードフレームを省略したコンデンサが、下記特許文献１に開示されている。この公報に開示されたコンデンサは、基板の一方面に一対の電極対を有する２端子型のコンデンサ素子が搭載されたコンデンサであり、基板の素子搭載面の電極とその裏面の電極とはスルーホールを介して接続されている。

特開２００１−１０２２５２号公報

コンデンサに電荷が蓄えられる際、及び蓄えられた電荷が放電される際に、基板の両面に形成された電極内には電流が流れ、この電極内を流れる電流に起因する磁界によってコンデンサのＥＳＬが増大してしまう。ところが、前述した従来のコンデンサでは、このようなＥＳＬの増大を抑制する有効な対策がとられていなかったため、電極内を流れる電流に起因するＥＳＬが高く、十分な低インピーダンス化が図られていないという問題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、インピーダンスの更なる低減が図られたコンデンサを提供することを目的とする。

本発明に係るコンデンサは、陽極部と陰極部とを有するコンデンサ素子と、一方面に、陽極部又は陰極部と接続される電極パターンが形成された基板とを備え、基板の他方面には電極パターンとで基板を挟むランドパターンが形成され、且つ、基板には電極パターンとランドパターンとを接続する導通路が貫設されており、ランドパターンには、被接続体に接続される外部接続領域が、導通路の端部から所定間隔だけ離間する位置に形成されていることを特徴とする。

このコンデンサにおいては、電荷が蓄えられる際、及び蓄えられた電荷が放電される際に、ランドパターンの外部接続領域と導通路の端部との間に電流が流れると共に、電極パターン内にも電流が流れる。その際、電極パターン内を流れる電流の一部は、ランドパターンの外部接続領域と導通路との間を流れる電流と反対側の向きに流れる。そのため、導通路の端部と外部接続領域との間を流れる電流に起因する磁界と、その電流の向きと逆向きに電極パターン内を流れる電流に起因する磁界とが、所定間隔だけ離間した導通路と外部接続領域との間において互いに打ち消しあう。従って、コンデンサのＥＳＬが有意に低減され、インピーダンスの更なる低減が実現される。

また、ランドパターンの一側に導通路が位置しており、ランドパターンの他側に外部接続領域が位置していることが好ましい。この場合、ランドパターンの全長に亘って電流が流れる。

また、導通路に向かう方向が、ランドパターンの外部接続領域から導通路へ向かう方向と略同じになるように、コンデンサ素子に接続される素子接続領域が電極パターンに形成されていることが好ましい。この場合、電極パターンの素子接続領域から導通路へ電流が流れる場合には導通路からランドパターンの外部接続領域へ電流が流れ、逆に、ランドパターンの外部接続領域から導通路へ電流が流れる場合には導通路から電極パターンの素子接続領域へ電流が流れる。そのため、導通路の端部と電極パターンの素子接続領域との間を流れる電流に起因する磁界と、導通路の端部とランドパターンの外部接続領域との間に流れる電流に起因する磁界とが互いに打ち消しあう。従って、コンデンサのＥＳＬが有意に低減され、インピーダンスの低減が実現される。

また、電極パターンの一側に導通路が位置しており、電極パターンの他側に素子接続領域が位置していることが好ましい。この場合、導通路の端部と素子接続領域との間隔が有意に増加するため、より効果的にＥＳＬが低減する。

また、素子接続領域の残余領域の電極パターンを覆う第１の絶縁層を更に備えることが好ましい。この場合、より確実に、電極パターンに流れる電流を導通路と素子接続領域とを結ぶ経路に制限することができる。

また、外部接続領域の残余領域のランドパターンを覆う第２の絶縁層を更に備えることが好ましい。この場合、より確実に、ランドパターンに流れる電流を導通路と外部接続領域とを結ぶ経路に制限することができる。

また、電極パターンはコンデンサ素子の陰極部に接続されていることが好ましい。陽極部に比べて寸法が大きな陰極部に適用することで、電極パターンを流れる電流の経路が長くなるため、より効果的にＥＳＬが低減する。

また、ランドパターンの外部接続領域は、基板の他方面の縁から基板の側面まで延びていることが好ましい。この場合、外部接続領域と被接続体とを半田接続した際、その接着具合を容易に視認することができる。

本発明によれば、コンデンサのインピーダンスの更なる低減が図られる。

以下、添付図面を参照して本発明に係るコンデンサを実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るコンデンサを示す斜視図である。図１に示すように、コンデンサ１０は、コンデンサ素子１２と、コンデンサ素子１２が載置される方形薄片状の基板１４と、コンデンサ素子１２及び基板１４をモールドする樹脂モールド１６とを備えている。

コンデンサ素子１２は、表面が粗面化（拡面化）されると共に化成処理が施された箔状のアルミニウム基体（弁金属基体）上の一部の領域（後述）に、固体高分子電解質層及び導電体層が順次積層されたものである。図２を参照しつつ、より具体的に説明する。図２は、図１に示したコンデンサ１０の要部を示す模式断面図である。図２に示すように、エッチングによって粗面化されたアルミニウム基体１８は、化成処理、すなわち陽極酸化によって、その表面１８ａに絶縁性の酸化アルミニウム皮膜２０が成膜されている。そして、導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層２１が、拡面化されたアルミニウム基体１８の凹部に含浸している。なお、固体高分子電解質層２１は、モノマーの状態でアルミニウム基体１８の凹部に含浸させ、その後、化学酸化重合又は電解酸化重合して形成される。

この固体高分子電解質層２１上には、グラファイトペースト層２２及び銀ペースト層２３（導電体層）がスクリーン印刷法、浸漬法（ディップ法）及びスプレー塗布法のいずれかによって順次形成されている。そして、これらの固体高分子電解質層２１、グラファイトペースト層２２及び銀ペースト層２３によってコンデンサ素子１２の陰極電極が構成されている。

図１で示したとおり、コンデンサ素子１２は、長方形薄片状の形状を有し、長辺方向の一方の端部である陽極部２４と、陽極部２４の残余部分である蓄電部２６とで構成されている。以下、説明の便宜上、コンデンサ素子１２の長辺方向及び短辺方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向として説明する。

陽極部２４は、図２で示したように、酸化アルミニウム皮膜２０が形成されたアルミニウム基体１８で構成されている。一方、蓄電部２６は、誘電体として機能する酸化アルミニウム皮膜２０が形成されたアルミニウム基体１８の外周面を、固体高分子電解質層２１、グラファイトペースト層２２及び銀ペースト層２３からなる陰極部２８が覆う構造を有している。なお、陽極部２４と蓄電部２６との境界の帯状領域には、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂からなる絶縁性樹脂層２７が形成されている。

上述した形状のコンデンサ素子１２は、表面が粗面化され、且つ化成処理が施されたアルミニウム箔を打抜き加工することにより成形される。そのため、成形後のアルミニウム箔を化成液に浸漬することにより、アルミニウムが露出した箔の端面に酸化アルミニウム皮膜を形成している。化成液は、例えば、濃度３％のアジピン酸アンモニウム水溶液等が好ましい。

ここで、コンデンサ素子１２となるアルミニウム箔に施す処理について、図３を参照しつつ説明する。図３は、コンデンサ素子となるアルミニウム箔３０に陽極酸化処理を施している状態を示す図である。まず始めに、アルミニウム箔３０の陽極部２４となるべき部分２４Ａの表面領域のうち、蓄電部２６となるべき部分２６Ａ側の帯状縁領域に絶縁樹脂層２７を形成する。このように所定領域に絶縁樹脂層２７を形成することで、後段において形成される陽極部２４と陰極部２８との絶縁と分離が確実に図られる。

そして、陽極部２４となるべき部分２４Ａでアルミニウム箔を支持して、ステンレスビーカ３４中に収容されたアジピン酸アンモニウム水溶液よりなる化成溶液３６中に、アルミニウム箔３０を浸漬する。そして、支持されたアルミニウム箔部分２４Ａをプラス、ステンレスビーカ３４をマイナスにして電圧を印加する。印加電圧の値は、形成する酸化アルミニウム皮膜２０の膜厚に応じて適宜決定することができ、１０ｎｍ〜１μｍの膜厚を有する酸化アルミニウム皮膜２０を形成する場合には、通常、数ボルト〜２０ボルト程度である。

電圧印加により陽極酸化が開始されると、毛細管現象により、化成溶液３６は、表面が粗面化されたアルミニウム箔３０の表面を通って液面から上昇する。従って、端面を含む表面が粗面化されているアルミニウム箔３０の全表面に酸化アルミニウム皮膜２０が形成される。こうして作製されたアルミニウム箔３０に、公知の方法で陰極部２８を形成することで、上述したコンデンサ素子１２の作製が完了する。

次に、コンデンサ素子１２が搭載される基板１４について、図４を参照しつつ説明する。ここで図４（ａ）は基板１４の素子搭載面１４ａを示した図であり、図４（ｂ）は基板１４の素子搭載面１４ａの裏面１４ｂを示した図である。

基板１４は、両面１４ａ，１４ｂに所定形状の銅箔パターンがエッチング成形されたＦＲ４材（エポキシ樹脂材）製のプリント基板である。図４（ａ）に示すように、基板１４のコンデンサ素子１２が搭載される素子搭載面１４ａは、２つの長方形状の電極パターン３８Ａ，３８ＢがＸ方向に沿って並設されており、隣り合う電極パターン３８Ａ，３８Ｂの互いに近接する側の縁はいずれもＹ方向に沿って延在している。そして、電極パターン３８Ａと電極パターン３８Ｂとは、わずかな距離だけ離間して近接されていると共に、基板表面１４ａの略全域を覆っている。

そして、コンデンサ素子１２の陽極部２４は、一対の電極パターン３８Ａ，３８Ｂのうち、幅が狭い方の電極パターン３８Ａに接続される。一方、コンデンサ素子１２の蓄電部２６表面の陰極部２８は、幅が広い方の電極パターン３８Ｂに接続される。以下、説明の便宜上、コンデンサ素子１２の陽極部２４に接続される電極パターン３８Ａを陽極電極パターン、コンデンサ素子１２の陰極部２８に接続される電極パターン３８Ｂを陰極電極パターンと称す。また、基板１４の素子搭載面１４ａの裏面１４ｂには、上述した陽極電極パターン３８Ａ及び陰極電極パターン３８Ｂの形状に対応した陽極ランドパターン４０Ａ及び陰極ランドパターン４０Ｂが形成されている。

陽極電極パターン３８Ａが形成された領域のうち、陰極電極パターン３８Ｂ側の縁領域（端部領域）４２Ａには、陽極電極パターン３８Ａの長辺方向であるＹ方向に沿って等間隔に８個の陽極ビア（導通路）４４が形成されている。この陽極ビア４４は、陽極電極パターン３８Ａと接続されていると共に、基板１４の厚さ方向（Ｚ方向）に延びている。そして、これらの陽極ビア４４は裏面の陽極ランドパターン４０Ａまで達し、陽極ランドパターン４０Ａが形成された領域のうち、陰極ランドパターン４０Ｂ側の縁領域４６Ａにおいて陽極ランドパターン４０Ａと接続されている。

また、陰極電極パターン３８Ｂが形成された領域のうち、陽極電極パターン３８Ａ側の縁領域（端部領域）４２Ｂには、陰極電極パターン３８Ａの短辺方向であるＹ方向に沿って陽極ビア４４と同じ間隔で８個の陰極ビア（導通路）４８が形成されている。この陰極ビア４８は、陰極電極パターン３８Ｂと接続されていると共に、陽極ビア４４同様、基板１４の厚さ方向（Ｚ方向）に延びている。そして、これらの陰極ビア４８は裏面の陰極ランドパターン４０Ｂまで達し、陰極ランドパターン４０Ｂが形成された領域のうち、陽極ランドパターン４０Ａ側の縁領域４６Ｂにおいて陰極ランドパターン４０Ｂと接続されている。なお、陽極ビア４４と陰極ビア４８の対応するビア同士はＸ方向に沿って並んでいる。また、陽極ビア４４及び陰極ビア４８はいずれも、円形断面を有しており、基板１４にドリル加工で形成した円形貫通孔に無電解銅メッキがメッキ処理により埋められたものである。

そして、基板１４の素子搭載面１４ａには、陽極電極パターン３８Ａの縁領域４２Ａと陰極電極パターン３８Ｂの縁領域４２Ｂとを一体的に覆う帯状の絶縁性樹脂層（第１の絶縁層）５０が形成されている。この絶縁性樹脂層５０は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の材料で構成されており、数十ミクロンの厚さで塗布形成されている。この絶縁性樹脂層５０によって、陽極電極パターン３８Ａと陰極電極パターン３８Ｂとが分離及び絶縁されている。

そして、絶縁性樹脂層５０から露出する、縁領域４２Ａに対向する側の陽極電極パターン３８Ａの縁領域（素子接続領域）４３Ａにおいて、陽極電極パターン３８Ａとコンデンサ素子１２の陽極部２４とが抵抗溶接又はＹＡＧレーザスポット溶接によって接続される。また、絶縁性樹脂層５０から露出する陰極電極パターン３８Ｂの領域には、その略全域に亘って導電性接着剤３９が塗布され（図１参照）、この導電性接着剤３９を介して陰極電極パターン３８Ｂとコンデンサ素子１２の陰極部２８とが接続される。すなわち、導電性接着剤３９が塗布された領域が素子接続領域５１となっている。

一方、基板１４の素子搭載面１４ａの裏面１４ｂにも、絶縁性樹脂層５０が形成された領域に対応する絶縁性樹脂層５２が形成されている。すなわち、絶縁性樹脂層（第２の絶縁層）５２は、縁領域４６Ａに対向する側の陽極ランドパターン４０Ａの縁領域５０Ａと、縁領域４６Ｂに対向する側の陰極ランドパターン４０Ｂの縁領域５０Ｂとのみを露出させ、その他の領域を一体的に覆うように形成されている。この絶縁性樹脂層５２も、絶縁性樹脂層５０と同様、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の材料で構成されており、数十ミクロンの厚さで塗布形成されている。

そして、絶縁性樹脂層５２から露出する陽極ランドパターン４０Ａの縁領域（外部接続領域）５０Ａにおいて、陽極ランドパターン４０Ａと実装基板（被接続体）の陽極接続端子とが接続される。また、絶縁性樹脂層５２から露出する陰極ランドパターン４０Ｂの縁領域（外部接続領域）５０Ｂにおいて、陰極ランドパターン４０Ｂと実装基板の陰極接続端子とが接続される。

すなわち、絶縁性樹脂層５２によって、実装基板と陽極ランドパターン４０Ａとが導通する領域が縁領域５０Ａに制限されると共に、実装基板と陰極ランドパターン４０Ｂとが導通する領域が縁領域５０Ｂに制限される。また絶縁性樹脂層５２は、実装基板とランドパターン４０Ａ，４０Ｂとの短絡を抑止すると共に、陽極ランドパターン４０Ａと陰極ランドパターン４０Ｂとを分離及び絶縁している。

次に、コンデンサ１０を実装基板へ搭載する態様について、図５を参照しつつ説明する。ここで図５は、コンデンサ１０が実装基板に搭載された状態を示した図であり、図４（ａ）のＶ−Ｖ線において切断した断面図である。コンデンサ１０は、素子搭載面１４ａの裏面１４ｂ側が実装基板５６側となるように基板５６に搭載される。このとき、絶縁性樹脂層５２から露出した陽極ランドパターン４０Ａの縁領域５０Ａと実装基板５６上の陽極接続端子５８Ａとが接触し、絶縁性樹脂層５２から露出した陰極ランドパターン４０Ｂの縁領域５０Ｂと実装基板５６上の陰極接続端子５８Ｂとが接触するように、コンデンサ１０が実装基板５６に搭載される。実装基板５６の陽極接続端子５８Ａ及び陰極接続端子５８Ｂは図示しない電源（及び、その他の電子部品）に接続されており、この端子対５８Ａ，５８Ｂによってコンデンサ１０に電圧が印加される。

そして、コンデンサ１０に電圧が印加されて誘電体部（酸化アルミニウム皮膜）２０に電荷が蓄えられる際、及び、蓄えられた電荷が放電される際、陰極ランドパターン４０Ｂの縁領域５０Ｂと陰極ビア４８の端部４８ｂとの間にはＸ方向に沿う方向に電流が流れる。一方、陰極電極パターン３８Ｂは陰極部２８に比べて抵抗が低く電流が流れやすくなっているため、陰極電極パターン３８Ｂには、導電性接着剤３９が塗布されている領域（素子接続領域）５１から陰極ビア４８に向かう向き、又は、陰極ビア４８から素子接続領域５１に向かう向きに電流が流れる。このとき、陰極電極パターン３８Ｂ内を流れる電流の一部はＸ方向に沿って流れ、その一部の電流の流れる向きと陰極ランドパターン４０Ｂ内を流れる電流の向きとは逆である。

つまり、Ｘ方向に沿う一部の電流が、陰極電極パターン３８Ｂから陰極ビア４８の端部４８ａへ流れる場合（矢印Ａ１参照）には、陰極ビア４８の端部４８ｂから陰極ランドパターン４０Ｂの縁領域５０Ｂへ電流が流れる（矢印Ａ２参照）。逆に、陰極ランドパターン４０Ｂの縁領域５０Ｂから陰極ビア４８の端部４８ｂへ電流が流れる場合（矢印Ｂ１参照）には、陰極電極パターン３８Ｂを流れる一部の電流は陰極ビア４８の端部４８ａから陰極電極パターン３８ＢへＸ方向に沿って流れる（矢印Ｂ２参照）。

それにより、陰極電極パターン３８Ｂを流れる電流に起因する磁界と、陰極ランドパターン４０Ｂを流れる電流に起因する磁界とが互いに打ち消しあう。従って、コンデンサ１０のＥＳＬが低減し、インピーダンスが低減される。

なお、コンデンサ素子１２の陰極部２８の寸法は陽極部２４の寸法に比べて大きいため、電極パターン内を流れる経路が長く、より効果的にＥＳＬが低減される。また、絶縁性樹脂層５２の採用により、陰極ランドパターン４０Ｂの電流経路が長手方向の全長に亘るため、より効果的にＥＳＬの低減が図られている。

同様に、コンデンサ１０に電圧が印加されて誘電体部２０に電荷が蓄えられる際、及び、蓄えられた電荷が放電される際、陽極電極パターン３８Ａの素子接続領域である縁領域４３Ａと陽極ビア４４の端部４４ａとの間にはＸ方向に沿う方向に電流が流れると共に、陽極ランドパターン４０Ａの縁領域５０Ａと陽極ビア４４の端部４４ｂとの間にもＸ方向に沿う方向に電流が流れる。その際、陽極電極パターン３８Ａ内を流れる電流と、陽極ランドパターン４０Ａ内を流れる電流とは互いに逆向きに流れる。従って、上述した陰極電極パターン３８Ｂ内を流れる電流と陰極ランドパターン４０Ｂ内を流れる電流との関係と同様、陽極電極パターン３８Ａ内を流れる電流と陽極ランドパターン４０Ａ内を流れる電流とによってもやはりコンデンサ１０のＥＳＬが低減し、インピーダンスが低減される。

なお、例えば素子搭載面１４ａの絶縁性樹脂層５０がなく、陰極ビア４８がコンデンサ素子１２の陰極部２８が接触する場合であっても、陰極部２８より抵抗の低い陰極電極パターン３８Ｂ内を電流が流れるため、この電流に起因する磁界と陰極ランドパターン４０Ｂ内を流れる電流に起因する磁界とが互いに打ち消しあい、コンデンサ１０のＥＳＬが低減される。

また絶縁樹脂層５０が、陰極電極パターン３８Ｂの縁領域４２Ｂに対向する縁領域４３Ｂだけを露出させるように、陰極電極パターン３８Ｂを覆っている態様であってもよい。この場合には、この縁領域４３Ｂに導電性接着剤３９が塗布されて、陰極部２８と陰極電極パターン３８Ｂとが接続される。そして、陰極電極パターン３８Ｂを流れる大部分の電流が、素子接続領域である縁領域４３Ｂと陰極ビア４８の端部４８ａとの間を、陰極電極パターン３８Ｂの全長に亘って流れるため、陰極電極パターン３８Ｂを流れる電流に起因する磁界と、陰極ランドパターン４０Ｂを流れる電流に起因する磁界との打ち消しあいが効果的におこなわれる。そのため、コンデンサ１０のＥＳＬが有意に低減する。

なおコンデンサ１０においては、陽極ビア４４と陰極ビア４８とが、隣り合う陽極電極パターン３８Ａと陰極電極パターン３８Ｂのそれぞれの縁領域４２Ａ，４２Ｂに偏在しているため、その離間距離は有意に低減されている。そのため、互いに逆向きの電流が流れる陽極ビア４４と陰極ビア４８とが有意に接近しており、ＥＳＬのさらなる低減が実現されている。また、陽極ビア４４と陰極ビア４８との対が、縁の延在方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向に並んでいるため、ビア同士の離間距離が有意に短縮され、より効果的にコンデンサ１０のＥＳＬが低減されている。

なお、上述した８対の陽極ビア４４及び陰極ビア４８に代えて、図６に示した形態のビアを採用してもよい。ここで図６は、異なる態様の陽極ビア及び陰極ビアを示した図である。すなわち、陽極ビア６０及び陰極ビア６２は、それぞれ、縁領域４２Ａに沿ってＹ方向に延びる長穴６０ａ及び縁領域４２Ｂに沿って延びる長穴６２ａに、導電性材料（すなわち、金属材料や導電性樹脂など）を埋めることにより形成されたものである。このような陽極ビア６０及び陰極ビア６２は、縁領域に沿って延びていない陽極ビア及び陰極ビアに比べて、より広範囲にわたって低ＥＳＬ化に寄与するためＥＳＬの低減に有効である。

また、図７に示すように、陰極ランドパターン４０Ｂの縁領域４０ｃが、基板１４の裏面１４ｂの縁から基板１４の側面１４ｃに屈曲するように延びていてもよい。この場合、陰極ランドパターン４０Ｂの縁領域と実装基板５６と半田５７を用いて接続した際、半田５７が陰極ランドパターン４０Ｂに接触していることを目で確認することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、電極パターンの形状とランドパターンの形状とが一致する態様に限定されず、基板を間に挟むように少なくとも一部領域において電極パターンとランドパターンとが重畳していればよい。また、陽極ビア及び陰極ビアの断面形状は、円形や扁平した円形に限らず、四角形状などであってもよい。さらに、縁領域に形成されるビアの数は、８個や３個に限らず、適宜増減してもよい。またビアは、必要に応じて中央部が貫通しているビアホールに変更することが可能である。さらに、コンデンサは、特に電解コンデンサが好ましいが、電解コンデンサに限定されるものではない。

なお、素子搭載面又はその裏面に塗布する絶縁性樹脂層の塗布領域は、適宜変更することができ、それにより意図しないショートを防止しつつ、パターン内を流れる電流の経路長さや向きを自在に制御することができる。

以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例及び比較例を掲げて説明する。

（実施例）
図１に示したコンデンサ１０と同様のコンデンサを、以下のようにして作製した。

まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍで、２７０μＦ／ｃｍ^２の静電容量が得られるアルミニウム箔シートから、アルミニウム陽極電極体を、図３に示したアルミニウム箔３０と同一の形状で、陽極部に対応する部分（図３の符号２４Ａに対応）を除いた部分のサイズが４．７ｍｍ×３．５ｍｍ（面積：０．１６５ｃｍ²）となるように打抜き加工により作製した。そして、打抜き加工した電極体において、絶縁性樹脂層が形成される領域（図３の符号２７に対応する領域）における粗面化構造を押圧処理により破壊した。こうして作製された電極体において、押圧処理を施した領域（図３の符号２７に対応する領域）の表面のみにエポキシ樹脂を塗布して、コーティングした。

さらに、このようにして得られた電極体を、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されているアルミニウム箔が完全に浸漬されるように、３重量％の濃度で、６．０のｐＨに調整されたアジピン酸アンモニウム水溶液中にセットした。この際、レジストによってコーティングされた陽極電極部は水溶液中に浸され、またコーティングされていない側の陽極電極部の一部も、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸された。

次いで、電極体のレジスト処理されておらず、粗面化構造が破壊された陽極部側を陽極とし、上記水溶液中に浸漬されている電極体を、化成電流密度が５０〜１００ｍＡ／ｃｍ²、化成電圧が１２Ｖの条件下で酸化させ、電極体の切断部端面に酸化アルミニウム皮膜を形成した。

その後、電極体を上記水溶液から引き上げ、粗面化処理が施されているアルミニウム箔の表面上に、化学酸化重合によって、ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。より具体的に説明すると、ポリピロールからなる固体高分子電解質層は、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔部分のみに含浸するように、精製した０．１ｍｏｌ／ｌのピロールモノマー、０．１ｍｏｌ／ｌのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム及び０．０５ｍｏｌ／ｌの硫酸鉄（ＩＩＩ）を含むエタノール水混合溶液セル中にセットし、３０分間にわたって攪拌して化学酸化重合を進行させ、同じ操作を３回にわたって繰り返すことにより生成した。その結果、最大厚さが約５０μｍの固体高分子電解質層が形成された。

このようにして積層された固体高分子電解質層の表面に、さらにカーボンペースト及び銀ペーストを順次塗布して、陰極電極を形成した。

上記のようにして作製したコンデンサ素子を２個用意した。そして、この２つのコンデンサ素子の積層体を形成するため、２つのコンデンサ素子を、対応する陽極部２４と蓄電部２８が互いに重なり合うように揃えて積層し、コンデンサ積層体を作製した。なお、陰極電極同士は導電性接着剤で接着して一体化した。

以上のような工程を経てコンデンサ積層体を用意した。

基板厚み０．５ｍｍで、銅箔厚３６μｍの銅配線パターンが、図４（ａ）（コンデンサ素子実装側）、図４（ｂ）のように裏面に形成された、ガラスクロス含有耐熱性エポキシ樹脂からなるコンデンサ実装基板（７．３ｍｍ×４．３ｍｍのサイズに対応）を下記の手法により準備した。

銅箔厚３６μｍ、厚さ０．５ｍｍのガラスクロス含有耐熱性エポキシ樹脂基板（ＦＲ４基板）を、１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法に加工した。その基板の一方面（表面）には、図４（ａ）に示した形状の配線パターンが７．３ｍｍ×４．３ｍｍの寸法サイズ内に収容されるように、紫外線硬化型レジストをパターニング形成した。このパターンが形成された７．３ｍｍ×４．３ｍｍの領域を、同一面上に７７個形成した。基板の他方面（裏面）には、先にレジスト形成した表面の電極パターン（例えば、図４（ａ）の電極パターン３８Ａ、３８Ｂ）の位置と対応するように、図４（ｂ）の陽極ランドパターン４０Ａ及び陰極ランドパターン４０Ｂを、同様の仕様でレジスト層を形成してパターニングした。

その後、既知の手法に基づき、銅箔の不要部分を化学的にエッチング除去し、レジストを剥離して所定の配線パターンを形成した。

以下、１００ｍｍ×１００ｍｍの基板寸法上に形成された７．３ｍｍ×４．３ｍｍの素子寸法領域内の処理について記載する。

続いて、配線パターンが完成したＦＲ４基板の表面上の、７．３ｍｍ×４．３ｍｍの一領域内に形成された電極パターン（図４（ａ）の陽極電極パターン３８Ａに対応）及び電極パターン（図４（ａ）の陽極電極パターン３８Ｂに対応）の所定の位置（図４（ａ）の縁領域４２Ａ，４２Ｂに対応）と、裏面上の陽極ランドパターン（図４（ｂ）の陽極ランドパターン４０Ａに対応）及び陰極ランドパターン（図４（ｂ）の陰極ランドパターン４０Ｂに対応）の所定の位置（図４（ｂ）の縁領域４６Ａ，４６Ｂに対応する部分）との間に、それぞれ貫通孔（０．２ｍｍ径）を１６個貫設した。

なお、陽極電極パターンに設けられた貫通孔と、陰極電極パターンに設けられた貫通孔との間隔（中心間距離）は１ｍｍであり、貫通孔同士は縁領域が対向する方向（図４（ａ）及び図４（ｂ）におけるＸ方向）に並んでいる。

その後、貫通孔内壁と、ＦＲ４基板の表面の銅パターン表面、裏面の銅パターン表面に、無電解メッキによって３μｍのニッケルメッキを施した。さらに、そのニッケルメッキ上に、０．０８μｍの金メッキを施した。さらに全ての貫通孔が埋設されるように銅メッキを施し、ビアを形成した。

パターン形成後、絶縁性樹脂層を所定領域（図４（ａ）の符号５０領域と図４（ｂ）の符号５２領域に対応する領域）に形成するため、厚さ５０μｍのエポキシ樹脂をスクリーン印刷法でコーティングした。コーティングの際、全てのビアが覆われ、陽極電極パターンが幅２．０ｍｍだけ露出するように、幅３ｍｍでエポキシ樹脂を素子搭載面にコーティングした。また、全てのビアが覆われると共に、ランドパターンの幅３．０ｍｍの所定領域（縁領域５０Ａ，５０Ｂ）のみが露出するように裏面にエポキシ樹脂をコーティングした。

上記コンデンサ積層体を、積層体の最下面の陰極部が基板表面の陰極電極パターンに重なるように、銀系の導電性接着剤を用いて基板表面に搭載した。陽極部は、それぞれＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機で陽極電極パターンと溶接接合した。

ＦＲ４基板表面側上にコンデンサ素子の積層体が固定された後、真空印刷方法により、エポキシ樹脂でモールドした。

モールド後、切断処理を行い、７．３ｍｍ×４．３ｍｍの図１に示されたような２端子構造のディスクリートタイプ固体電解コンデンサ＃１を得た。その後、既知の方法にて、コンデンサに一定の電圧を印加して、エージング処理をおこない、漏れ電流を十分に低減させて、完成させた。

こうして得られた２端子型コンデンサ＃１の電気的特性について、アジレントテクノロジー社製インピーダンスアナライザー４１９４Ａ、ネットワークアナライザー８７５３Ｄを用いて、静電容量およびＳ₂₁特性を測定し、得られたＳ₂₁特性をもとに、等価回路シミュレーションを行い、ＥＳＲ、ＥＳＬ値を決定した。

（参考例１）
上記実施例に係るコンデンサの参考のためにコンデンサを以下のようにして作製した。
まず、上記実施例で示したようにして、実施例と同様のコンデンサ素子を作製した。そして、基板厚み０．５ｍｍで、銅箔厚３６μｍの銅配線パターンが、図８（ａ）（コンデンサ素子実装側）、図８（ｂ）のように裏面に形成された、ガラスクロス含有耐熱性エポキシ樹脂からなるコンデンサ実装基板（７．３ｍｍ×４．３ｍｍのサイズに対応）を下記の手法により準備した。

銅箔厚３６μｍ、厚さ０．５ｍｍのガラスクロス含有耐熱性エポキシ樹脂基板（ＦＲ４基板）を、１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法に加工した。その基板の一方面（表面）には、図８（ａ）に示した形状の配線パターンが７．３ｍｍ×４．３ｍｍの寸法サイズ内に収容されるように、紫外線硬化型レジストをパターニング形成した。このパターンが形成された７．３ｍｍ×４．３ｍｍの領域を、同一面上に７７個形成した。基板の他方面（裏面）には、先にレジスト形成した表面の電極パターン（例えば、図８（ａ）の電極パターン３８Ａ、３８Ｂ）の位置と対応するように、図８（ｂ）の陽極ランドパターン４０Ａ及び陰極ランドパターン４０Ｂを、同様の仕様でレジスト層を形成してパターニングした。

その後、既知の手法に基づき、銅箔の不要部分を化学的にエッチング除去し、レジストを剥離して所定の配線パターンを形成した。

以下、１００ｍｍ×１００ｍｍの基板寸法上に形成された７．３ｍｍ×４．３ｍｍの素子寸法領域内の処理について記載する。

続いて、配線パターンが完成したＦＲ４基板の表面上の、７．３ｍｍ×４．３ｍｍの一領域内に形成された電極パターン（図８（ａ）の陽極電極パターン３８Ａに対応）の所定位置（図８（ａ）の縁領域４２Ａに対応）及び電極パターン（図８（ａ）の陰極電極パターン３８Ｂに対応）の所定位置と、裏面上の陽極ランドパターン（図８（ｂ）の陽極ランドパターン４０Ａに対応）の所定位置（図８（ｂ）の縁領域４６Ａに対応）及び陰極ランドパターン（図８（ｂ）の陰極ランドパターン４０Ｂに対応）の所定位置との間に、それぞれ貫通孔（０．２ｍｍ径）を１６個貫設した。

配線パターン形成後、素子搭載面及び裏面の所定領域に絶縁性樹脂層を形成するため、厚さ５０μｍのエポキシ樹脂をスクリーン印刷法でコーティングした。コーティングの際、素子搭載面には、幅３ｍｍで、埋設した複数の貫通孔部４４が被覆され、且つ陽極電極パターンの縁領域３８Ａが、幅２．０ｍｍで露出するようにコーティングされ、また裏面には、ビア４４，４８が一体的に被覆され、陰極ランドパターンの縁領域５０Ｂ（幅３．０ｍｍ）のみが被覆されないようにコーティングした。

続いて、配線パターンが完成したＦＲ４基板の表面上の、７．３ｍｍ×４．３ｍｍの一領域内に形成された電極パターン（図４（ａ）の陽極電極パターン３８Ａに対応）及び電極パターン（図４（ａ）の陽極電極パターン３８Ｂに対応）の所定の位置（図４（ａ）の縁領域４２Ａ，４２Ｂに対応）と、裏面上の陽極ランドパターン（図４（ｂ）の陽極ランドパターン４０Ａに対応）及び陰極ランドパターン（図４（ｂ）の陰極ランドパターン４０Ｂに対応）の所定の位置（図４（ｂ）の縁領域４６Ａ，４６Ｂに対応する部分）との間に、それぞれ貫通孔（０．２ｍｍ径）を１６個貫設した。

これらの貫通孔において、陽極電極パターンに形成された貫通孔と、陰極電極パターンに形成された貫通孔との間隔（中心間距離）を４ｍｍとした。そして、この基板を用いてコンデンサ＃２を作製した。また、同様にして、陽極電極パターンに形成された貫通孔と、陰極電極パターンに形成された貫通孔との間隔を５ｍｍとした基板を用いてコンデンサ＃３を作製した。そして、このようにして作製されたコンデンサ＃２及びコンデンサ＃３の電気的特性を、実施例１と同様の手法で評価した。

（比較例）
上記実施例に係るコンデンサとの比較のためにコンデンサを以下のようにして作製した。そして、図９に示すリードフレーム７０に搭載した。コンデンサ素子の積層体を、リードフレーム７０上の所定位置に搭載し、積層体の最下面に露出した導電体層（ペースト層）部分を、銀系の導電性接着剤を用いて、リードフレーム７０の陰極リード部７０ｂに接着し、表面が粗面化されていないアルミニウム箔の端部は、それぞれＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機で溶接して、リードフレーム７０の陽極リード部７０ａと一体化した。

コンデンサ素子が実装されたリードフレーム７０を金型に装着し、インジェクションモールドにより、エポキシ樹脂外装を行った。こうして７．３ｍｍ×４．３ｍｍサイズのコンデンサ＃４（図１０の符号７１）を得た。その後、既知の方法にて、コンデンサに一定の電圧を印加して、エージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減させて、完成させた。コンデンサ＃４の電気的特性を、実施例１と同様の手法で評価した。

以下、コンデンサ＃１〜＃４の電気的特性を下記にまとめた。

実施例に従って作製されたコンデンサのサンプル＃１と、参考例に示したコンデンサ＃２、＃３は、電極の作製方法、絶縁性酸化皮膜の形成方法、使用する固体高分子化合物の種類、及び部品のサイズは同一である。比較例に係るコンデンサ＃４にあっては、異なる点は、コンデンサ素子に使用した実装基板とリードフレームの差異だけである。評価の結果、実施例におけるＥＳＬ特性が優れている点が明白であることから、実施例１の効果が確認できた。

本発明は、以上の実施態様および実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

本発明に係るコンデンサの一態様を示す斜視図である。 図１に示したコンデンサの要部を示す模式断面図である。 コンデンサ素子となるアルミニウム箔に陽極酸化処理を施している状態を示す図である。 図４（ａ）は基板の素子搭載面を示した図であり、図４（ｂ）は基板の素子搭載面の裏面を示した図である。 コンデンサが実装基板に搭載された状態を示した図であり、図４ＡのＶ−Ｖ線において切断した断面図である。 異なる態様の陽極ビア及び陰極ビアを示した図である。 コンデンサと実装基板との異なる接続態様を示した図である。 図８（ａ）は参考用基板の素子搭載面を示した図であり、図７（ｂ）は参考用基板の素子搭載面の裏面を示した図である。 比較例に用いるリードフレームを示した図である。 比較例に係るコンデンサを示した図である。

符号の説明

１０…コンデンサ、１２…コンデンサ素子、１４，１１４…基板、１４ａ…素子搭載面、１４ｂ…裏面、１８…アルミニウム基体、２４…陽極部、２８…陰極部、３８Ａ…陽極電極パターン、３８Ｂ…陰極電極パターン、４０Ａ…陽極ランドパターン、４０Ｂ…陰極ランドパターン、４４…陽極ビア、４８…陰極ビア、５０，５２…絶縁性樹脂層、５１…素子接続領域、５６…実装基板、５７…半田。

Claims (7)

1. 陽極部と陰極部とを有するコンデンサ素子と、
   一方面に、前記陽極部又は前記陰極部と接続される電極パターンが形成された基板とを備え、
   前記基板の他方面には前記電極パターンとで前記基板を挟むランドパターンが形成され、且つ、前記基板には前記電極パターンと前記ランドパターンとを接続する導通路が貫設されており、
   前記ランドパターンには、被接続体に接続される外部接続領域が、前記導通路の端部から所定間隔だけ離間する位置に形成され、
   前記導通路に向かう方向が、前記ランドパターンの前記外部接続領域から前記導通路へ向かう方向と略同じになるように、前記コンデンサ素子に接続される素子接続領域が前記電極パターンに形成されている、コンデンサ。
2. 前記ランドパターンの一側に前記導通路が位置しており、前記ランドパターンの他側に前記外部接続領域が位置している、請求項１に記載のコンデンサ。
3. 前記電極パターンの一側に前記導通路が位置しており、前記電極パターンの他側に前記素子接続領域が位置している、請求項１に記載のコンデンサ。
4. 前記素子接続領域の残余領域の前記電極パターンを覆う第１の絶縁層を更に備える、請求項１又は３に記載のコンデンサ。
5. 前記外部接続領域の残余領域の前記ランドパターンを覆う第２の絶縁層を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンデンサ。
6. 前記電極パターンは前記コンデンサ素子の前記陰極部に接続されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンデンサ。
7. 前記ランドパターンの前記外部接続領域は、前記基板の前記他方面の縁から前記基板の側面まで延びている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のコンデンサ。
   

Images