JP4314878B2 - シート形電解コンデンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高速ＩＣやプロセッサの平滑ならびにノイズ吸収等に使用されるシート形電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータや通信機器の高速化が進められている中で、これらに使用される電子部品の小型化や高周波対応化が要求されている。これに伴い電子部品の一つであるコンデンサについても大容量化、低インピーダンス化が必要となり、特に、コンピュータのＣＰＵ駆動用電源回路は、回路設計上、高周波対応としてノイズやリップル電流の吸収性が要求され、低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化、低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化、耐高リップル電流化、大容量化を実現することができる電解コンデンサが強く求められており、このような要求に対応するため、ＣＰＵの周辺にはＣＰＵに近接する位置に小形のチップ形コンデンサが多数配置されているのが実態であった。
【０００３】
図１０はＰｅｎｔｉｕｍ（インテル社の登録商標）４で代表されるＣＰＵ周りを示したものであり、図１０において１はＣＰＵに代表されるＩＣ、２はこのＩＣ１の下面に設けられた接続用ピン、３はＩＣソケット、４はこのＩＣソケット３が半田付けされたプリント配線板であり、このように構成されたＣＰＵに近接するようにチップ形コンデンサ５３を実装しているものであった。また、図示はしていないが、この周辺に大容量の電解コンデンサを配置し、ＣＰＵの急激な電流変化に対応しているものもあった。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１３０１５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のＣＰＵ周りのチップ形コンデンサ５３の実装状態においては、ＩＣ１には４７８本の接続用ピン２があり、かつＩＣソケット３のプリント配線板４上においてはＩＣ１からの引き出し用の配線パターン（図示せず）が設けられているためにＩＣ１周辺のチップ形コンデンサ５３や図示しない他の電子部品の実装位置が遠ざかりつつあると共に、実装面積が不足しつつあるという問題を有していた。
【０００７】
一方、ＣＰＵの動作周波数は上昇の一途をたどっており、ノイズ吸収及び電流供給のために大容量で低ＥＳＲ、かつ低ＥＳＬのチップ形コンデンサをＣＰＵにできるだけ近付けなければならないという相反する状況となっており、現行技術のみでは対応し切れなくなりつつあるというのが実態であった。
【０００８】
その一要因として、ＣＰＵのＩＣソケット３の高さが約３ｍｍ、ＩＣソケット３からチップ形コンデンサ５３までの距離が数十ｍｍあるため、ＣＰＵに対してＥＳＬが上昇し、構造上高周波になるほどインピーダンスが上昇し、高周波領域で低ＥＳＬのコンデンサの性能を十分発揮できないということが挙げられる。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決し、大容量で低ＥＳＬの電子部品をＩＣのすぐ近傍で接続することにより、ＩＣの周辺回路の実装面積を増やすことができるシート形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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、陽極電極箔が片面に接続された陽極シートと、陰極電極箔が片面に接続された陰極シートと、上記陽極電極箔と陰極電極箔を対向させてその間に配設され、かつ駆動用電解液が含浸されたセパレータと、このセパレータを挟み込んだ陽極電極箔と陰極電極箔からなる電極部分が嵌まり込む開口部を設けて上記陽極シートと陰極シートの間に配設され、上記電極部分を封止すると共に陽極シートと陰極シートを一体に接合した封止シートからなるシート形電解コンデンサであり、このシート形電解コンデンサの中心部に設けた凹部内に前記電極部分を配設した構成としたものであり、これにより、陽極／陰極シートから陽極／陰極電極箔に夫々直接電気を供給することができるためにＥＳＲを低く保つことができるようになり、また、陽極シートと陰極シートの電気導通経路が密着しているためにＥＳＬも低く保つことができるようになり、さらに、構造上製品全体の厚みを薄く構成することができるという作用効果を有する。
【００１１】
さらに、シート形電解コンデンサの中心部に凹部を形成し、この凹部内に電極部分が配設されるようにした構成により、電極部分を積層して厚くなった場合でも無理なく収容することができ、また、電極部分の封止工程において駆動用電解液の流出を防止することができ、さらには、シート形電解コンデンサの逆挿入を防止することができるという作用効果を有する。
【００１２】
また、本発明の構成において、陽極シートならびに陰極シートにＩＣの接続用ピンが嵌まり込む貫通孔と、この貫通孔の中で上記ＩＣの接続用ピンとの電気的接続が必要な貫通孔内にコンタクト部を夫々設けた構成とした場合、ＩＣとＩＣソケット間に本発明のシート形電解コンデンサを挟み込むことができるようになるためにプリント基板上にシート形電解コンデンサを実装するためのスペースが不要となり、また、ＣＰＵにおいては一般的に約１／４〜１／３が同系統の電源ラインで構成されているために複数の電源用ピンを一括して接続することができるという作用効果を有する。
【００１３】
また、ＩＣの接続用ピンが嵌まり込む貫通孔と、この貫通孔の中で上記ＩＣの接続用ピンとの電気的接続が必要な貫通孔内にコンタクト部を夫々設けたコネクタを陽極シートならびに陰極シートに夫々電気的に接続した構成とした場合、コンタクト部は弾性を有するバネ材を使用することが可能となり、ＩＣへの挿抜を行う際の信頼性を大きく向上させることができるようになるという作用効果を有する。
【００１４】
また、ＩＣの接続用ピンと電気的に接続されるコンタクト部を楕円形にし、この楕円形の長径方向が丸形のＩＣの接続用ピンの直径よりも長く、同短径方向が同直径よりも短いように形成した構成の場合、コンタクト部にエッジが無いために亀裂が入り難く、しかもＩＣの接続用ピンと確実な接続が得られるようになるという作用効果を有する。
【００１５】
また、陽極シートならびに陰極シートおよび／またはコネクタを、金めっきまたは表面に絶縁コーティングを施した弾性を有する導電性の金属により構成した場合、駆動用電解液による陽極シートならびに陰極シートの腐食を防止することができるようになると共に、コンタクト部は弾性を有するバネ材を使用することが可能となり、ＩＣへの挿抜を行う際の信頼性を大きく向上させることができるようになるという作用効果を有する。
【００１６】
また、複数の陽極電極箔と陰極電極箔を夫々その間にセパレータを介在させて交互に積層し、陽極電極箔を陽極シートに、陰極電極箔を陰極シートに夫々電気的に接続した構成の場合、製品容量を増やすことができるという作用効果を有する。
【００１７】
また、陽極電極箔が片面に接続された陽極シートと、陰極電極箔が片面に接続された陰極シートに代えて、アルミニウム箔の片面の一部をエッチングして化成処理した陽極電極部が形成された陽極シートと、アルミニウム箔の片面の一部をエッチングして陰極電極部が形成された陰極シートを用いた構成とした場合、陽極／陰極電極部と陽極／陰極シートの接続が不要となると共に接続抵抗が無くなるため、ＥＳＲを低くすることができ、また、部品点数が減少して組み立てが簡単になるという作用効果を有する。
【００１８】
また、駆動用電解液としてゲル状の駆動用電解液を用いた構成の場合、電極構成部分を封止する際に、駆動用電解液が流出することによる封止不具合を防止することができるという作用効果を有する。
【００１９】
また、駆動用電解液が含浸されたセパレータに代えて、略球状のスペーサを駆動用電解液に混入した構成の場合、スペーサの径により電極間隔を数μｍから数十μｍの任意の薄い間隔に保つことができるようになるため、セパレータを使用する場合よりもＥＳＲを低くすることができるようになるという作用効果を有する。
【００２０】
また、外表面を絶縁コーティングまたは絶縁シートにより被覆した構成の場合、同一プリント配線板に実装される他の電子部品との接触による漏電を防止することができるという作用効果を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（参考例１）
図１は本発明の参考例１であるシート形電解コンデンサとこの使用状態を示した分解斜視図、図２は同シート形電解コンデンサにＩＣを接続した状態を示した断面図であり、図１、図２において、１はＣＰＵに代表されるＩＣ、２はこのＩＣ１の下面に設けられた接続用ピンを示し、参考例１ではＰｅｎｔｉｕｍ（インテル社の登録商標）４（２．８ＧＨｚ）用のＩＣパッケージとして４７８ピンのＦＣ−ＰＧＡ２を用いた例を示したものである。３はＩＣソケット、４はこのＩＣソケット３が半田付けされたプリント配線板である。
【００２２】
５は参考例１のシート形電解コンデンサであり、このシート形電解コンデンサ５には上記ＩＣ１の接続用ピン２が貫通する貫通孔６が設けられ、かつＩＣ１の接続に必要な接続用ピン２が貫通する貫通孔６にのみ、接続用ピン２と導通するコンタクト部７（図中の黒色塗りつぶし部分）が形成された構成となっており、上記ＩＣ１の接続用ピン２をシート形電解コンデンサ５の貫通孔６を貫通させてＩＣソケット３に装着することにより、コンタクト部７を介してＩＣ１とシート形電解コンデンサ５を導通させることができるものである。
【００２３】
なお、図２において６ａは接続用ピン２が接続されない貫通孔、６ｂはコンタクト部７ａにより陽極電源ピン２ａが接続される貫通孔、６ｃはコンタクト部７ｂにより陰極電源ピン２ｂが接続される貫通孔である。
【００２４】
図３は上記シート形電解コンデンサ５の構成を示した分解斜視図、図４は同断面図であり、図３、図４において８は陰極シートを示し、この陰極シート８はバネ用リン青銅に金めっきを施した導電体よりなり、上記ＩＣ１の接続用ピン２のピッチに合わせた貫通孔６とＩＣ１の陰極電源ピン２ｂが接続されるコンタクト部７ｂが形成されている。９は陰極電極箔であり、上記陰極シート８の略中央部に超音波溶着や冷間プレス等の方法により接合されて接続部１０を形成し、この接続部１０によって電気的な接続と機械的な接合がなされたものである。１１は陽極シートを示し、この陽極シート１１はバネ用リン青銅に金めっきを施した導電体よりなり、上記ＩＣ１の接続用ピン２のピッチに合わせた貫通孔６とＩＣ１の陽極電源ピン２ａが接続されるコンタクト部７ａが形成されている。１２は陽極電極箔であり、上記陽極シート１１の略中央部に超音波溶着や冷間プレス等の方法により接合されて接続部１０を形成し、この接続部１０によって電気的な接続と機械的な接合がなされたものである。
【００２５】
１３はセパレータであり、このセパレータ１３は図示しないゲル状の電解液が含浸されて上記陰極シート８と陽極シート１１の間に配設されることにより、セパレータ１３を挟んで陰極電極箔９と陽極電極箔１２が対向するように構成されるものである。１４はポリエチレン、ＰＥＴ、エポキシ、メラミン、シリコン樹脂等の絶縁性を有した材料からなり、中央部に開口部が設けられた封止シートであり、上記陰極シート８と陽極シート１１の間に配設されて接着または熱溶着することによりこれらを一体に接合すると共に、上記セパレータ１３を挟んだ陰極電極箔９と陽極電極箔１２を封止するようにしているものである。１５と１６は絶縁シートであり、上記ＩＣ１の接続用ピン２のピッチに合わせた貫通孔６を夫々設けて上記陰極シート８と陽極シート１１の外表面側に夫々貼り付けられ、これにより参考例１のシート形電解コンデンサを構成したものである。
【００２６】
なお、上記陽極電極箔１２とセパレータ１３と陰極電極箔９よりなる電極構成部分を大気圧以下に減圧して封止するようにすれば、各電極がセパレータ１３を介して密着するために電極間隔が安定し、個々の特性変化を小さくすることができるようになるものである。
【００２７】
図５は参考例１のシート形電解コンデンサのコンタクト部の構成を示したものであり、図中左側は陽極電源ピン２ａ挿入前を、同右は同挿入後の状態を示し、図５において１７はＩＣ１の陽極電源ピン２ａが接続されるコンタクト部７ａに設けられた楕円形の貫通孔であり、この貫通孔１７は長径方向が陽極電源ピン２ａの直径よりも大きく、短径方向が同直径よりも小さい寸法に形成されることによってエッジ部が無いのでコンタクト部７ａへのストレスによる亀裂が入り難いという特徴を有するものである。１８は封止シート１４に設けた貫通孔であり、陰極シート８の貫通孔１９よりも小さい径に構成することにより絶縁性を確保しているものである。２０は絶縁シート１５に設けた貫通孔であり、貼りズレが生じても影響が少ないように、やや大き目に形成しているものである。
【００２８】
図６は参考例１のシート形電解コンデンサの電極箔を複数枚積層する場合の構成を示したものであり、図６において２１は陰極電極箔、２２はセパレータ、２３は陽極電極箔、２４は最端に配設される陽極電極箔２３に一体で設けられた接合部を示し、同図に示すように、陰極電極箔２１とセパレータ２２と陽極電極箔２３を交互に積層し、陰極電極箔２１どうし、陽極電極箔２３どうしを夫々電気的に接続し、陰極電極箔２１を超音波溶着等の手段により陰極シート８に接続し、また、陽極電極箔２３（または陰極電極箔２１）の最端に位置する電極の一部を長くして形成された接合部２４を陽極シート１１に接続するように構成しているものである。
【００２９】
このような構成にすることにより、陽極電極箔２３に設けた接合部２４により、陽極シート１１を開いた状態で陽極シート１１と陽極電極箔２３を超音波溶着等の手段により電気的に接続することができ、また接合部２４を折り曲げることにより陽極シート１１と陰極シート８を閉じることができるようになるものである。
【００３０】
（参考例２）
図７は本発明の参考例２であるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図であり、本実施の形態は上記実施の形態１によるシート形電解コンデンサの陽極／陰極シートの一部に陽極／陰極電極部を夫々形成したものである。
【００３１】
図７において２５はアルミニウムよりなる陰極シート、２６はこの陰極シート２５の片面の一部にエッチングにより表面積を拡大して形成された陰極電極部、２７はアルミニウムよりなる陽極シート、２８はこの陽極シート２７の片面の一部にエッチングにより表面積を拡大し、かつ化成処理を行って形成された陽極電極部、２９は駆動用電解液が含浸されて上記陰極電極部２６と陽極電極部２８の間に配設されたセパレータであり、このセパレータ２９を挟んで陰極電極部２６と陽極電極部２８が対向するようにしているものである。３０は上記陰極シート２５と陽極シート２７の陰極電極部２６と陽極電極部２８を設けた面の陰極電極部２６と陽極電極部２８を除く部分にラミネートされた高分子材料からなる封止シート、３１と３２は外装を絶縁するための絶縁シートである。
【００３２】
このように構成される参考例２のシート形電解コンデンサは、アルミニウムからなる陰極シート２５と陽極シート２７の一方の面に陰極電極部２６と陽極電極部２８が形成される部分を開口した高分子材料からなる封止シート３０を夫々ラミネートすると共に、他方の面に絶縁シート３１と３２を夫々ラミネートし、この陰極シート２５と陽極シート２７を図示しないエッチング槽に浸漬してエッチングを行うことにより陰極電極部２６、陽極電極部２８を形成し、さらに、上記陽極シート２７に形成された陽極電極部２８を図示しない化成槽に浸漬して陽極電極部２８の化成を行った後、貫通孔およびコンタクト部をプレス加工により形成して陰極シート２５と陽極シート２７を作製する。
【００３３】
続いて、この陰極シート２５と陽極シート２７を陰極電極部２６と陽極電極部２８が対向するように配置し、この間に駆動用電解液を含浸したセパレータ２９を挟み込んだ後、このセパレータ２９の周縁を熱プレス等の手段により加熱することによって高分子材料からなる封止シート３０を熱溶着して封止して作製するようにしたものである。
【００３４】
このような構成にすることにより、アルミニウムからなる陰極／陽極シート２５，２７の一部に陰極／陽極電極部２６，２８を一体に形成することができるため、陰極／陽極シート２５，２７と陰極／陽極電極部２６，２８の夫々の接続が不要となると共に接続抵抗が無くなり、この結果、ＥＳＲが低く、部品点数が少ないシート形電解コンデンサを提供することができるようになるものである。
【００３５】
（参考例３）
図８は本発明の参考例３であるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図であり、図８において３３は導電体よりなる陰極シート、３４はこの陰極シート３３の片面に接合された陰極電極箔、３５は導電体よりなる陽極シート、３６はこの陽極シート３５の片面に接合された陽極電極箔であり、上記陰極電極箔３４と陽極電極箔３６が対向するように配設され、この間に駆動用電解液３７の中に混入された球状のスペーサ３８が介在されるように構成されている。
【００３６】
３９は上記陰極電極箔３４と陽極電極箔３６を球状のスペーサ３８が混入された駆動用電解液３７と共に封止する封止シート、４０は弾性を有する導電体で形成した陰極コネクタ、４１はこの陰極コネクタ４０に設けられたＩＣの陰極電源ピン２ｂが接続されるコンタクト部、４２は弾性を有する導電体で形成した陽極コネクタ、４３はこの陽極コネクタ４２に設けられたＩＣの陽極電源ピン２ａが接続されるコンタクト部、４４は陰極シート３３と陰極コネクタ４０および陽極シート３５と陽極コネクタ４２を夫々電気的に接続した接続部である。
【００３７】
このような構成にすることにより、陰極／陽極コネクタ４０，４２は弾性を有するばね材を使用することが可能となり、これによりＩＣへの挿抜を行う際の信頼性を大きく向上させることが可能になるものである。
【００３８】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の請求項１に記載の発明について説明する。
【００３９】
図９は本発明の実施の形態１によるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図であり、図９において４５は導電体よりなる陰極シート、４６はこの陰極シート４５に形成された凹部、４７はこの凹部４６内の陰極シート４５に接合された陰極電極箔、４８は導電体よりなる陽極シート、４９はこの陽極シート４８に形成された凹部、５０はこの凹部４９内の陽極シート４８に接合された陽極電極箔であり、上記陰極電極箔４７と陽極電極箔５０が対向するように配設され、この間に駆動用電解液が含浸されたセパレータ５１が介在されるように構成されている。５２は上記陰極電極箔４７と陽極電極箔５０を駆動用電解液が含浸されたセパレータ５１と共に封止する封止シートである。
【００４０】
このような構成にすることにより、陽極／陰極シートから陽極／陰極電極箔に夫々直接電気を供給することができるためにＥＳＲを低く保つことができるようになり、また、陽極シートと陰極シートの電気導通経路が密着しているためにＥＳＬも低く保つことができるようになり、さらに、構造上製品全体の厚みを薄く構成することができるという作用効果を有する。そして、これらの作用効果に加え、電極部を積層して厚くなった場合でも無理なく収容することができるようになり、また、電極箔とセパレータの封止工程において駆動用電解液の流出を防止することができると共に水平で使用する場合液漏れの心配が無く、さらには、シート形電解コンデンサの逆挿入を防止することができるという効果を有するものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によるシート形電解コンデンサは、陽極電極箔が片面に接続された陽極シートと、陰極電極箔が片面に接続された陰極シートと、上記陽極電極箔と陰極電極箔を対向させてその間に配設され、かつ駆動用電解液が含浸されたセパレータと、このセパレータを挟み込んだ陽極電極箔と陰極電極箔からなる電極部分が嵌まり込む開口部を設けて上記陽極シートと陰極シートの間に配設され、上記電極部分を封止すると共に上記陽極シートと陰極シートを一体に接合した封止シートからなるシート形電解コンデンサであり、このシート形電解コンデンサの中心部に設けた凹部内に前記電極部分を配設した構成としたことにより、ＩＣ（ＣＰＵ）の接続用ピンにシート形電解コンデンサを貫通させることによってＩＣとＩＣソケット間にシート形電解コンデンサを挟み込むことができるようになるため、ＩＣの周辺回路の実装面積を増やしたり、大容量で低ＥＳＬのコンデンサをＩＣのすぐ近傍で接続することができるようになり、このような格別の効果を、コンデンサの中では安価な電解コンデンサで提供することができるものであり、その貢献度は大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１であるシート形電解コンデンサとこの使用状態を示した分解斜視図
【図２】 同シート形電解コンデンサにＩＣを接続した状態を示した断面図
【図３】 同シート形電解コンデンサの構成を示した分解斜視図
【図４】 同断面図
【図５】 同シート形電解コンデンサのコンタクト部の構成を示した平面図
【図６】 同シート形電解コンデンサの電極箔を複数枚積層する場合の構成を示した分解斜視図
【図７】 本発明の参考例２であるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図
【図８】 本発明の参考例３であるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図
【図９】 本発明の実施の形態１によるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図
【図１０】 従来のＣＰＵ周りの状況を示した分解斜視図
【符号の説明】
１ ＩＣ
２ 接続用ピン
２ａ 陽極電源ピン
２ｂ 陰極電源ピン
３ ＩＣソケット
４ プリント配線板
５ シート形電解コンデンサ
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，１７，１８，１９，２０ 貫通孔
７，７ａ，７ｂ，４１，４３ コンタクト部
８，２５，３３，４５ 陰極シート
９，２１，３４，４７ 陰極電極箔
１０，４４ 接続部
１１，２７，３５，４８ 陽極シート
１２，２３，３６，５０ 陽極電極箔
１３，２２，２９，５１ セパレータ
１４，３０，３９，５２ 封止シート
１５，１６，３１，３２ 絶縁シート
２４ 接合部
２６ 陰極電極部
２８ 陽極電極部
３７ 駆動用電解液
３８ 球状のスペーサ
４０ 陰極コネクタ
４２ 陽極コネクタ
４６，４９ 凹部
【発明の属する技術分野】
本発明は高速ＩＣやプロセッサの平滑ならびにノイズ吸収等に使用されるシート形電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータや通信機器の高速化が進められている中で、これらに使用される電子部品の小型化や高周波対応化が要求されている。これに伴い電子部品の一つであるコンデンサについても大容量化、低インピーダンス化が必要となり、特に、コンピュータのＣＰＵ駆動用電源回路は、回路設計上、高周波対応としてノイズやリップル電流の吸収性が要求され、低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化、低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化、耐高リップル電流化、大容量化を実現することができる電解コンデンサが強く求められており、このような要求に対応するため、ＣＰＵの周辺にはＣＰＵに近接する位置に小形のチップ形コンデンサが多数配置されているのが実態であった。
【０００３】
図１０はＰｅｎｔｉｕｍ（インテル社の登録商標）４で代表されるＣＰＵ周りを示したものであり、図１０において１はＣＰＵに代表されるＩＣ、２はこのＩＣ１の下面に設けられた接続用ピン、３はＩＣソケット、４はこのＩＣソケット３が半田付けされたプリント配線板であり、このように構成されたＣＰＵに近接するようにチップ形コンデンサ５３を実装しているものであった。また、図示はしていないが、この周辺に大容量の電解コンデンサを配置し、ＣＰＵの急激な電流変化に対応しているものもあった。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１３０１５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のＣＰＵ周りのチップ形コンデンサ５３の実装状態においては、ＩＣ１には４７８本の接続用ピン２があり、かつＩＣソケット３のプリント配線板４上においてはＩＣ１からの引き出し用の配線パターン（図示せず）が設けられているためにＩＣ１周辺のチップ形コンデンサ５３や図示しない他の電子部品の実装位置が遠ざかりつつあると共に、実装面積が不足しつつあるという問題を有していた。
【０００７】
一方、ＣＰＵの動作周波数は上昇の一途をたどっており、ノイズ吸収及び電流供給のために大容量で低ＥＳＲ、かつ低ＥＳＬのチップ形コンデンサをＣＰＵにできるだけ近付けなければならないという相反する状況となっており、現行技術のみでは対応し切れなくなりつつあるというのが実態であった。
【０００８】
その一要因として、ＣＰＵのＩＣソケット３の高さが約３ｍｍ、ＩＣソケット３からチップ形コンデンサ５３までの距離が数十ｍｍあるため、ＣＰＵに対してＥＳＬが上昇し、構造上高周波になるほどインピーダンスが上昇し、高周波領域で低ＥＳＬのコンデンサの性能を十分発揮できないということが挙げられる。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決し、大容量で低ＥＳＬの電子部品をＩＣのすぐ近傍で接続することにより、ＩＣの周辺回路の実装面積を増やすことができるシート形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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、陽極電極箔が片面に接続された陽極シートと、陰極電極箔が片面に接続された陰極シートと、上記陽極電極箔と陰極電極箔を対向させてその間に配設され、かつ駆動用電解液が含浸されたセパレータと、このセパレータを挟み込んだ陽極電極箔と陰極電極箔からなる電極部分が嵌まり込む開口部を設けて上記陽極シートと陰極シートの間に配設され、上記電極部分を封止すると共に陽極シートと陰極シートを一体に接合した封止シートからなるシート形電解コンデンサであり、このシート形電解コンデンサの中心部に設けた凹部内に前記電極部分を配設した構成としたものであり、これにより、陽極／陰極シートから陽極／陰極電極箔に夫々直接電気を供給することができるためにＥＳＲを低く保つことができるようになり、また、陽極シートと陰極シートの電気導通経路が密着しているためにＥＳＬも低く保つことができるようになり、さらに、構造上製品全体の厚みを薄く構成することができるという作用効果を有する。
【００１１】
さらに、シート形電解コンデンサの中心部に凹部を形成し、この凹部内に電極部分が配設されるようにした構成により、電極部分を積層して厚くなった場合でも無理なく収容することができ、また、電極部分の封止工程において駆動用電解液の流出を防止することができ、さらには、シート形電解コンデンサの逆挿入を防止することができるという作用効果を有する。
【００１２】
また、本発明の構成において、陽極シートならびに陰極シートにＩＣの接続用ピンが嵌まり込む貫通孔と、この貫通孔の中で上記ＩＣの接続用ピンとの電気的接続が必要な貫通孔内にコンタクト部を夫々設けた構成とした場合、ＩＣとＩＣソケット間に本発明のシート形電解コンデンサを挟み込むことができるようになるためにプリント基板上にシート形電解コンデンサを実装するためのスペースが不要となり、また、ＣＰＵにおいては一般的に約１／４〜１／３が同系統の電源ラインで構成されているために複数の電源用ピンを一括して接続することができるという作用効果を有する。
【００１３】
また、ＩＣの接続用ピンが嵌まり込む貫通孔と、この貫通孔の中で上記ＩＣの接続用ピンとの電気的接続が必要な貫通孔内にコンタクト部を夫々設けたコネクタを陽極シートならびに陰極シートに夫々電気的に接続した構成とした場合、コンタクト部は弾性を有するバネ材を使用することが可能となり、ＩＣへの挿抜を行う際の信頼性を大きく向上させることができるようになるという作用効果を有する。
【００１４】
また、ＩＣの接続用ピンと電気的に接続されるコンタクト部を楕円形にし、この楕円形の長径方向が丸形のＩＣの接続用ピンの直径よりも長く、同短径方向が同直径よりも短いように形成した構成の場合、コンタクト部にエッジが無いために亀裂が入り難く、しかもＩＣの接続用ピンと確実な接続が得られるようになるという作用効果を有する。
【００１５】
また、陽極シートならびに陰極シートおよび／またはコネクタを、金めっきまたは表面に絶縁コーティングを施した弾性を有する導電性の金属により構成した場合、駆動用電解液による陽極シートならびに陰極シートの腐食を防止することができるようになると共に、コンタクト部は弾性を有するバネ材を使用することが可能となり、ＩＣへの挿抜を行う際の信頼性を大きく向上させることができるようになるという作用効果を有する。
【００１６】
また、複数の陽極電極箔と陰極電極箔を夫々その間にセパレータを介在させて交互に積層し、陽極電極箔を陽極シートに、陰極電極箔を陰極シートに夫々電気的に接続した構成の場合、製品容量を増やすことができるという作用効果を有する。
【００１７】
また、陽極電極箔が片面に接続された陽極シートと、陰極電極箔が片面に接続された陰極シートに代えて、アルミニウム箔の片面の一部をエッチングして化成処理した陽極電極部が形成された陽極シートと、アルミニウム箔の片面の一部をエッチングして陰極電極部が形成された陰極シートを用いた構成とした場合、陽極／陰極電極部と陽極／陰極シートの接続が不要となると共に接続抵抗が無くなるため、ＥＳＲを低くすることができ、また、部品点数が減少して組み立てが簡単になるという作用効果を有する。
【００１８】
また、駆動用電解液としてゲル状の駆動用電解液を用いた構成の場合、電極構成部分を封止する際に、駆動用電解液が流出することによる封止不具合を防止することができるという作用効果を有する。
【００１９】
また、駆動用電解液が含浸されたセパレータに代えて、略球状のスペーサを駆動用電解液に混入した構成の場合、スペーサの径により電極間隔を数μｍから数十μｍの任意の薄い間隔に保つことができるようになるため、セパレータを使用する場合よりもＥＳＲを低くすることができるようになるという作用効果を有する。
【００２０】
また、外表面を絶縁コーティングまたは絶縁シートにより被覆した構成の場合、同一プリント配線板に実装される他の電子部品との接触による漏電を防止することができるという作用効果を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（参考例１）
図１は本発明の参考例１であるシート形電解コンデンサとこの使用状態を示した分解斜視図、図２は同シート形電解コンデンサにＩＣを接続した状態を示した断面図であり、図１、図２において、１はＣＰＵに代表されるＩＣ、２はこのＩＣ１の下面に設けられた接続用ピンを示し、参考例１ではＰｅｎｔｉｕｍ（インテル社の登録商標）４（２．８ＧＨｚ）用のＩＣパッケージとして４７８ピンのＦＣ−ＰＧＡ２を用いた例を示したものである。３はＩＣソケット、４はこのＩＣソケット３が半田付けされたプリント配線板である。
【００２２】
５は参考例１のシート形電解コンデンサであり、このシート形電解コンデンサ５には上記ＩＣ１の接続用ピン２が貫通する貫通孔６が設けられ、かつＩＣ１の接続に必要な接続用ピン２が貫通する貫通孔６にのみ、接続用ピン２と導通するコンタクト部７（図中の黒色塗りつぶし部分）が形成された構成となっており、上記ＩＣ１の接続用ピン２をシート形電解コンデンサ５の貫通孔６を貫通させてＩＣソケット３に装着することにより、コンタクト部７を介してＩＣ１とシート形電解コンデンサ５を導通させることができるものである。
【００２３】
なお、図２において６ａは接続用ピン２が接続されない貫通孔、６ｂはコンタクト部７ａにより陽極電源ピン２ａが接続される貫通孔、６ｃはコンタクト部７ｂにより陰極電源ピン２ｂが接続される貫通孔である。
【００２４】
図３は上記シート形電解コンデンサ５の構成を示した分解斜視図、図４は同断面図であり、図３、図４において８は陰極シートを示し、この陰極シート８はバネ用リン青銅に金めっきを施した導電体よりなり、上記ＩＣ１の接続用ピン２のピッチに合わせた貫通孔６とＩＣ１の陰極電源ピン２ｂが接続されるコンタクト部７ｂが形成されている。９は陰極電極箔であり、上記陰極シート８の略中央部に超音波溶着や冷間プレス等の方法により接合されて接続部１０を形成し、この接続部１０によって電気的な接続と機械的な接合がなされたものである。１１は陽極シートを示し、この陽極シート１１はバネ用リン青銅に金めっきを施した導電体よりなり、上記ＩＣ１の接続用ピン２のピッチに合わせた貫通孔６とＩＣ１の陽極電源ピン２ａが接続されるコンタクト部７ａが形成されている。１２は陽極電極箔であり、上記陽極シート１１の略中央部に超音波溶着や冷間プレス等の方法により接合されて接続部１０を形成し、この接続部１０によって電気的な接続と機械的な接合がなされたものである。
【００２５】
１３はセパレータであり、このセパレータ１３は図示しないゲル状の電解液が含浸されて上記陰極シート８と陽極シート１１の間に配設されることにより、セパレータ１３を挟んで陰極電極箔９と陽極電極箔１２が対向するように構成されるものである。１４はポリエチレン、ＰＥＴ、エポキシ、メラミン、シリコン樹脂等の絶縁性を有した材料からなり、中央部に開口部が設けられた封止シートであり、上記陰極シート８と陽極シート１１の間に配設されて接着または熱溶着することによりこれらを一体に接合すると共に、上記セパレータ１３を挟んだ陰極電極箔９と陽極電極箔１２を封止するようにしているものである。１５と１６は絶縁シートであり、上記ＩＣ１の接続用ピン２のピッチに合わせた貫通孔６を夫々設けて上記陰極シート８と陽極シート１１の外表面側に夫々貼り付けられ、これにより参考例１のシート形電解コンデンサを構成したものである。
【００２６】
なお、上記陽極電極箔１２とセパレータ１３と陰極電極箔９よりなる電極構成部分を大気圧以下に減圧して封止するようにすれば、各電極がセパレータ１３を介して密着するために電極間隔が安定し、個々の特性変化を小さくすることができるようになるものである。
【００２７】
図５は参考例１のシート形電解コンデンサのコンタクト部の構成を示したものであり、図中左側は陽極電源ピン２ａ挿入前を、同右は同挿入後の状態を示し、図５において１７はＩＣ１の陽極電源ピン２ａが接続されるコンタクト部７ａに設けられた楕円形の貫通孔であり、この貫通孔１７は長径方向が陽極電源ピン２ａの直径よりも大きく、短径方向が同直径よりも小さい寸法に形成されることによってエッジ部が無いのでコンタクト部７ａへのストレスによる亀裂が入り難いという特徴を有するものである。１８は封止シート１４に設けた貫通孔であり、陰極シート８の貫通孔１９よりも小さい径に構成することにより絶縁性を確保しているものである。２０は絶縁シート１５に設けた貫通孔であり、貼りズレが生じても影響が少ないように、やや大き目に形成しているものである。
【００２８】
図６は参考例１のシート形電解コンデンサの電極箔を複数枚積層する場合の構成を示したものであり、図６において２１は陰極電極箔、２２はセパレータ、２３は陽極電極箔、２４は最端に配設される陽極電極箔２３に一体で設けられた接合部を示し、同図に示すように、陰極電極箔２１とセパレータ２２と陽極電極箔２３を交互に積層し、陰極電極箔２１どうし、陽極電極箔２３どうしを夫々電気的に接続し、陰極電極箔２１を超音波溶着等の手段により陰極シート８に接続し、また、陽極電極箔２３（または陰極電極箔２１）の最端に位置する電極の一部を長くして形成された接合部２４を陽極シート１１に接続するように構成しているものである。
【００２９】
このような構成にすることにより、陽極電極箔２３に設けた接合部２４により、陽極シート１１を開いた状態で陽極シート１１と陽極電極箔２３を超音波溶着等の手段により電気的に接続することができ、また接合部２４を折り曲げることにより陽極シート１１と陰極シート８を閉じることができるようになるものである。
【００３０】
（参考例２）
図７は本発明の参考例２であるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図であり、本実施の形態は上記実施の形態１によるシート形電解コンデンサの陽極／陰極シートの一部に陽極／陰極電極部を夫々形成したものである。
【００３１】
図７において２５はアルミニウムよりなる陰極シート、２６はこの陰極シート２５の片面の一部にエッチングにより表面積を拡大して形成された陰極電極部、２７はアルミニウムよりなる陽極シート、２８はこの陽極シート２７の片面の一部にエッチングにより表面積を拡大し、かつ化成処理を行って形成された陽極電極部、２９は駆動用電解液が含浸されて上記陰極電極部２６と陽極電極部２８の間に配設されたセパレータであり、このセパレータ２９を挟んで陰極電極部２６と陽極電極部２８が対向するようにしているものである。３０は上記陰極シート２５と陽極シート２７の陰極電極部２６と陽極電極部２８を設けた面の陰極電極部２６と陽極電極部２８を除く部分にラミネートされた高分子材料からなる封止シート、３１と３２は外装を絶縁するための絶縁シートである。
【００３２】
このように構成される参考例２のシート形電解コンデンサは、アルミニウムからなる陰極シート２５と陽極シート２７の一方の面に陰極電極部２６と陽極電極部２８が形成される部分を開口した高分子材料からなる封止シート３０を夫々ラミネートすると共に、他方の面に絶縁シート３１と３２を夫々ラミネートし、この陰極シート２５と陽極シート２７を図示しないエッチング槽に浸漬してエッチングを行うことにより陰極電極部２６、陽極電極部２８を形成し、さらに、上記陽極シート２７に形成された陽極電極部２８を図示しない化成槽に浸漬して陽極電極部２８の化成を行った後、貫通孔およびコンタクト部をプレス加工により形成して陰極シート２５と陽極シート２７を作製する。
【００３３】
続いて、この陰極シート２５と陽極シート２７を陰極電極部２６と陽極電極部２８が対向するように配置し、この間に駆動用電解液を含浸したセパレータ２９を挟み込んだ後、このセパレータ２９の周縁を熱プレス等の手段により加熱することによって高分子材料からなる封止シート３０を熱溶着して封止して作製するようにしたものである。
【００３４】
このような構成にすることにより、アルミニウムからなる陰極／陽極シート２５，２７の一部に陰極／陽極電極部２６，２８を一体に形成することができるため、陰極／陽極シート２５，２７と陰極／陽極電極部２６，２８の夫々の接続が不要となると共に接続抵抗が無くなり、この結果、ＥＳＲが低く、部品点数が少ないシート形電解コンデンサを提供することができるようになるものである。
【００３５】
（参考例３）
図８は本発明の参考例３であるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図であり、図８において３３は導電体よりなる陰極シート、３４はこの陰極シート３３の片面に接合された陰極電極箔、３５は導電体よりなる陽極シート、３６はこの陽極シート３５の片面に接合された陽極電極箔であり、上記陰極電極箔３４と陽極電極箔３６が対向するように配設され、この間に駆動用電解液３７の中に混入された球状のスペーサ３８が介在されるように構成されている。
【００３６】
３９は上記陰極電極箔３４と陽極電極箔３６を球状のスペーサ３８が混入された駆動用電解液３７と共に封止する封止シート、４０は弾性を有する導電体で形成した陰極コネクタ、４１はこの陰極コネクタ４０に設けられたＩＣの陰極電源ピン２ｂが接続されるコンタクト部、４２は弾性を有する導電体で形成した陽極コネクタ、４３はこの陽極コネクタ４２に設けられたＩＣの陽極電源ピン２ａが接続されるコンタクト部、４４は陰極シート３３と陰極コネクタ４０および陽極シート３５と陽極コネクタ４２を夫々電気的に接続した接続部である。
【００３７】
このような構成にすることにより、陰極／陽極コネクタ４０，４２は弾性を有するばね材を使用することが可能となり、これによりＩＣへの挿抜を行う際の信頼性を大きく向上させることが可能になるものである。
【００３８】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の請求項１に記載の発明について説明する。
【００３９】
図９は本発明の実施の形態１によるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図であり、図９において４５は導電体よりなる陰極シート、４６はこの陰極シート４５に形成された凹部、４７はこの凹部４６内の陰極シート４５に接合された陰極電極箔、４８は導電体よりなる陽極シート、４９はこの陽極シート４８に形成された凹部、５０はこの凹部４９内の陽極シート４８に接合された陽極電極箔であり、上記陰極電極箔４７と陽極電極箔５０が対向するように配設され、この間に駆動用電解液が含浸されたセパレータ５１が介在されるように構成されている。５２は上記陰極電極箔４７と陽極電極箔５０を駆動用電解液が含浸されたセパレータ５１と共に封止する封止シートである。
【００４０】
このような構成にすることにより、陽極／陰極シートから陽極／陰極電極箔に夫々直接電気を供給することができるためにＥＳＲを低く保つことができるようになり、また、陽極シートと陰極シートの電気導通経路が密着しているためにＥＳＬも低く保つことができるようになり、さらに、構造上製品全体の厚みを薄く構成することができるという作用効果を有する。そして、これらの作用効果に加え、電極部を積層して厚くなった場合でも無理なく収容することができるようになり、また、電極箔とセパレータの封止工程において駆動用電解液の流出を防止することができると共に水平で使用する場合液漏れの心配が無く、さらには、シート形電解コンデンサの逆挿入を防止することができるという効果を有するものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によるシート形電解コンデンサは、陽極電極箔が片面に接続された陽極シートと、陰極電極箔が片面に接続された陰極シートと、上記陽極電極箔と陰極電極箔を対向させてその間に配設され、かつ駆動用電解液が含浸されたセパレータと、このセパレータを挟み込んだ陽極電極箔と陰極電極箔からなる電極部分が嵌まり込む開口部を設けて上記陽極シートと陰極シートの間に配設され、上記電極部分を封止すると共に上記陽極シートと陰極シートを一体に接合した封止シートからなるシート形電解コンデンサであり、このシート形電解コンデンサの中心部に設けた凹部内に前記電極部分を配設した構成としたことにより、ＩＣ（ＣＰＵ）の接続用ピンにシート形電解コンデンサを貫通させることによってＩＣとＩＣソケット間にシート形電解コンデンサを挟み込むことができるようになるため、ＩＣの周辺回路の実装面積を増やしたり、大容量で低ＥＳＬのコンデンサをＩＣのすぐ近傍で接続することができるようになり、このような格別の効果を、コンデンサの中では安価な電解コンデンサで提供することができるものであり、その貢献度は大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１であるシート形電解コンデンサとこの使用状態を示した分解斜視図
【図２】 同シート形電解コンデンサにＩＣを接続した状態を示した断面図
【図３】 同シート形電解コンデンサの構成を示した分解斜視図
【図４】 同断面図
【図５】 同シート形電解コンデンサのコンタクト部の構成を示した平面図
【図６】 同シート形電解コンデンサの電極箔を複数枚積層する場合の構成を示した分解斜視図
【図７】 本発明の参考例２であるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図
【図８】 本発明の参考例３であるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図
【図９】 本発明の実施の形態１によるシート形電解コンデンサの構成を示した断面図
【図１０】 従来のＣＰＵ周りの状況を示した分解斜視図
【符号の説明】
１ ＩＣ
２ 接続用ピン
２ａ 陽極電源ピン
２ｂ 陰極電源ピン
３ ＩＣソケット
４ プリント配線板
５ シート形電解コンデンサ
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，１７，１８，１９，２０ 貫通孔
７，７ａ，７ｂ，４１，４３ コンタクト部
８，２５，３３，４５ 陰極シート
９，２１，３４，４７ 陰極電極箔
１０，４４ 接続部
１１，２７，３５，４８ 陽極シート
１２，２３，３６，５０ 陽極電極箔
１３，２２，２９，５１ セパレータ
１４，３０，３９，５２ 封止シート
１５，１６，３１，３２ 絶縁シート
２４ 接合部
２６ 陰極電極部
２８ 陽極電極部
３７ 駆動用電解液
３８ 球状のスペーサ
４０ 陰極コネクタ
４２ 陽極コネクタ
４６，４９ 凹部
Claims (1)
- 陽極電極箔が片面に接続された陽極シートと、陰極電極箔が片面に接続された陰極シートと、上記陽極電極箔と陰極電極箔を対向させてその間に配設され、かつ駆動用電解液が含浸されたセパレータと、このセパレータを挟み込んだ陽極電極箔と陰極電極箔からなる電極部分が嵌まり込む開口部を設けて上記陽極シートと陰極シートの間に配設され、上記電極部分を封止すると共に陽極シートと陰極シートを一体に接合した封止シートからなるシート形電解コンデンサであり、このシート形電解コンデンサの中心部に設けた凹部内に前記電極部分を配設したシート形電解コンデンサ。
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