JP4354227B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、多端子型の固体電解コンデンサに関するものである。

発明者らは、固体電解コンデンサの多端子化に関する研究をおこない、多端子型の種々の固体電解コンデンサを下記特許文献１等において開示している。特許文献１に開示した８端子型の固体電解コンデンサ等においては、並列する電流経路を流れる電流の向きを互いに逆向きにすることで、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）の大幅な低減が実現されている。
特願２００３−０４９８６５号

電解コンデンサが搭載されるプリント基板では、電解コンデンサは有極性部品であり、陽極端子と陰極端子の２端子が電解コンデンサ用に割り当てられる。このような基板には、上述した多端子型の固体電解コンデンサをそのまま搭載することができない。すなわち、多端子型の固体電解コンデンサを基板に搭載するには、基板を多端子用に設計変更しなければなら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、多端子型の固体電解コンデンサであって、２端子用基板に搭載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。

本発明に係る固体電解コンデンサは、固体電解コンデンサ素子と、コンデンサ素子が搭載されるベース板とを備え、ベース板の面のうちコンデンサ素子が搭載される第１の面には、コンデンサ素子の陽極に接続された複数の陽極端子とコンデンサ素子の陰極に接続された複数の陰極端子とからなる端子群が配置されており、且つ、ベース板の第１の面の反対面には一対の接続端子が配置されており、一対の接続端子の一方の接続端子は、第１の面に配置された端子群のうちの複数の陽極端子に接続されており、接続端子対の他方の接続端子は、第１の面に配置された端子群のうちの複数の陰極端子に接続されていることを特徴とする。

この固体電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子の陽極は、ベース板の第１の面に配置された複数の陽極端子に接続されており、コンデンサ素子の陰極は、同じくベース板の第１の面に配置された複数の陰極端子に接続されている。そして、複数の陽極端子は、第１の面の反対面に配置された一対の接続端子の一方に接続されている。また、複数の陰極端子は、一対の接続端子のうち、陽極端子が接続されていない方の接続端子に接続されている。従って、陽極端子に接続された方の接続端子を基板の陽極端子に接続し、陰極端子に接続された方の接続端子を基板の陰極端子に接続することで、コンデンサ素子は機能する。このように、本発明に係る固体電解コンデンサは、コンデンサ素子の陽極及び陰極が、複数の陽極端子及び複数の陰極端子からなる端子群に接続された多端子型のコンデンサであり、複数の陽極端子及び複数の陰極端子にそれぞれ接続された一対の接続端子は、基板の陽極端子及び陰極端子に接続される。すなわち、このコンデンサは従来の２端子型電解コンデンサと同一又は同等の形状を有しているので、２端子型電解コンデンサ対応の基板に搭載することができ、搭載の際に基板の特段の設計変更を必要としない。

また、コンデンサ素子の陽極とベース板の陽極端子との間の電流経路と、コンデンサ素子の陰極とベース板の陰極端子との間の電流経路とが並列していてもよい。この場合、電流経路が並列しているので、電流経路を流れる電流に起因して発生する磁界が相殺されるため、固体電解コンデンサにおけるＥＳＬの低減が図られる。

また、第１の面に配置された端子群と、第１の面の反対面に配置された一対の接続端子対とは、ベース板の厚さ方向に貫設された導通路で接続されていてもよい。この場合、リードフレームを利用したり、ベース板の縁を迂回したりする導通路に比べて、導通路が短縮化されているため、コンデンサにおけるＥＳＲの低減が図られる。

本発明によれば、多端子型の固体電解コンデンサであって、２端子用基板に搭載可能な固体電解コンデンサが提供される。

以下、添付図面を参照して本発明に係る固体電解コンデンサの好適な実施の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固体電解コンデンサを示した概略斜視図である。また、図２は、図１に示した固体電解コンデンサのＩＩ−ＩＩ線断面図である。さらに、図３は、図１に示した固体電解コンデンサの分解斜視図である。

図１〜図３に示すように、固体電解コンデンサ１０は、固体電解コンデンサ素子１２と、コンデンサ素子１２が載置される四角形平板状のベース板１４と、コンデンサ素子１２及びベース板１４をモールドする樹脂モールド１６とを備えている。この固体電解コンデンサ１０は、充電時及び放電時における電流経路が８つに分岐された多端子型のコンデンサであり、その下面１０ａ側からプリント基板１８に実装される。

まず、固体電解コンデンサ１０のコンデンサ素子１２について説明する。コンデンサ素子１２は、陽極として機能する、表面が粗面化され且つ化成処理が施された箔状アルミニウム基体１９の表面の一部領域（後述する陰極形成領域）に、陰極２０が形成されたものである。この陰極２０は、導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層、グラファイトペースト層及び銀ペースト層がアルミニウム基体１９上に順次積層されて構成されている。陰極２０は、化成処理によりアルミニウム基体１９上に成膜された酸化絶縁膜によって、陽極であるアルミニウム基体１９との絶縁が図られている。

図１及び図３に示すように、コンデンサ素子１２は、四角形薄片状の蓄電部１２Ａと、蓄電部１２Ａの４辺の各側面から外方に突出する、薄片状の４つの電極部１２Ｂとで構成されている。蓄電部１２Ａの両面及び端面は、その略全域が上述した陰極形成領域となっている。そして、この陰極形成領域に上述した陰極２０が形成されている。なお、電極部１２Ｂは、蓄電部１２Ａの重心点Ｇを中心として点対称の位置関係を有する。

コンデンサ素子１２は、表面が粗面化されると共に化成処理が施されたアルミニウム箔の打抜き加工によりこのような形状に成形されている。そのため、打ち抜き加工の後には、成形されたアルミニウム箔を化成処理して、打ち抜き加工により露出した箔の端面にも絶縁性の酸化アルミニウム皮膜を形成することで、陽極と陰極との短絡が防止されている。

次に、コンデンサ素子１２を作製する方法について、図４を参照しつつ簡略的に説明する。図４は、コンデンサ素子１２に化成処理を施している状態を示す図である。まず、コンデンサ素子１２の３つの電極部１２Ｂを、熱硬化型レジスト２２によってマスクする。そして、ステンレスビーカ２４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２６中に、熱硬化型レジスト２２でマスクされていない電極部１２Ｂを支持してコンデンサ素子１２を浸漬する。そして、支持された電極部１２Ｂをプラス、ステンレスビーカ２４をマイナスにして電圧を印加する。このときの電圧は、所望する酸化アルミニウム皮膜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を形成する場合には、通常、数ボルト〜２０ボルト程度である。

そして、電圧印加により化成処理が開始されると、化成溶液２６が、表面が粗面化されたコンデンサ素子１２の表面と接触する。したがって、端面を含む表面が粗面化されているコンデンサ素子１２の全表面に酸化アルミニウム皮膜が形成される。こうして作製されたコンデンサ素子１２には、公知の方法で陰極２０が陰極形成領域に形成される。ここで公知の方法とは、例えば、固体高分子電解質層については、粗面化されたアルミニウム基体１９の凹部に電解質をモノマーの状態で含浸させた後に、化学酸化重合又は電解酸化重合して形成する方法であり、また、グラファイトペースト層及び銀ペースト層については、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等を用いて順次積層する方法である。

次に、固体電解コンデンサ１０のベース板１４について説明する。ベース板１４は、２枚のプレート２８Ａ，２８Ｂ（厚さ約０．１〜０．５ｍｍ）の間に絶縁樹脂層３０（厚さ約１００μｍ）が介在する３層構造を有している。なお、ベース板１４の説明にあたり、理解容易のために図５〜図８を示す。なお、図５は、ベース板１４のコンデンサ素子設置側のプレート（以下、単に「素子側プレート」と称す。）２８Ａの平面（上面２９ａ）図である。図６は、ベース板１４の素子側プレート２８Ａの下面２９ｂの状態を上方から観察した透視図である。図７は、ベース板１４のプリント基板側のプレート（以下、単に「基板側プレート」と称す。）２８Ｂの平面（上面２９ｃ）図である。図８は、ベース板１４の基板側プレート２８Ｂの下面２９ｄの状態を上方から観察した透視図である。なお、ここで「下面」とは、実装時にプリント基板１８と対向する側の面を示し、「上面」とは、その裏側の面を示す。

ベース板１４には、各辺の縁に沿って、ベース板１４の厚さ方向に延在する一対のビア（導通路）３２が形成されている。なお、これら８つのビア３２は、後で詳述するが、素子側プレート２８Ａのみ貫通する３つのビア３２Ａ，３２Ａ，３２Ａと、さらに絶縁樹脂層３０を貫通する３つのビア３２Ｂ，３２Ｂ，３２Ｂと、さらに基板側プレート２８Ｂを貫通してベース板１４の下面１０ａ（２９ｄ）に露出する２つのビア３２Ｃ，３２Ｄとで構成されている。

素子側プレート２８Ａの上面（第１の面）１４ａ（２９ａ）には、８つのビア３２のそれぞれの上端部（端子群）が露出しており、その各端部周辺にはリード配線３４が形成されている。リード配線３４には、コンデンサ素子１２の陰極２０と導通される陰極リード配線３４Ａと、コンデンサ素子１２の陽極と導通される陽極リード配線３４Ｂの２種類があり、陰極リード配線３４Ａと陽極リード配線３４Ｂとが交互するよう循環的に配置されている。これらのリード配線３４はそれぞれ、対応するビア３２と電気的に接続されている。すなわち、陽極リード配線３４Ｂとこの陽極リード配線３４Ｂに対応するビア３２の上端部（陽極端子）３５Ｂとが接続されており、また、陰極リード配線３４Ａとこの陰極リード配線３４Ａに対応するビア３２の上端部（陰極端子）３５Ａとが接続されている。リード配線３４のうちの陰極リード配線３４Ａは、対応する４つのビア３２Ａ，３２Ｄの端部周辺及びプレート２８Ａの上面２９ａの中央を含む領域に一体的に形成されている。一方、陽極リード配線３４Ｂは、対応する４つのビア３２Ｂ，３２Ｃの周辺にそれぞれが独立して形成されている。なお、陰極リード配線３４Ａと陽極リード配線３４Ｂとは、互いに電気的に隔離されている。以下、説明の便宜上、陰極リード配線３４Ａに接続されたビア３２Ａ，３２Ｄを陰極ビアと称し、陽極リード配線３４Ｂに接続されたビア３２Ｂ，３２Ｃを陽極ビアと称する。

素子側プレート２８Ａの下面２９ｂには、上述した各ビア３２の周辺領域が一体的に連結された方形環状の配線パターン３６Ａが形成されている。この配線パターン３６Ａは、４つの陰極ビア３２Ａ，３２Ｄ全てと接触して、それらとの電気的導通が図られている。一方、４つの陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃと配線パターン３６Ａとは、ビア周りの環状絶縁樹脂３８によって絶縁が図られている（図２及び図６参照）。

素子側プレート２８Ａと基板側プレート２８Ｂとの間には、両プレート２８Ａ，２８Ｂの配線パターン３６Ａ，３６Ｂの接触を防止するための絶縁樹脂層３０が介在しており、その厚さ方向には５つの貫通孔４０が延在している。この貫通孔４０には、素子側プレート２８Ａの下面２９ｂから延びる１つの陰極ビア３２Ｄと４つの陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃが挿貫されている。なお、この絶縁樹脂層３０は素子側プレート２８Ａと基板側プレート２８Ｂとの間にエポキシ樹脂製のプリプレグを介在させた状態で焼成して、作製されたものである。

基板側プレート２８Ｂは、絶縁樹脂層３０の貫通孔４０を挿貫する５つのビア３２のうち、１つの陰極ビア３２Ｄ及び１つの陽極ビア３２Ｃに貫通される。なお、残りの３つの陽極ビア３２Ｂはこの基板側プレート２８Ｂに当接する。

基板側プレート２８Ｂの下面（反対面）１０ａ（２９ｄ）には、方形状の一対のランド電極４２Ａ，４２Ｂが設けられており、一方のランド電極４２Ａは、基板側プレート２８Ｂを貫通するビア３２Ｃ，３２Ｄのうちの陰極ビア３２Ｄの端部３５Ｃ（接続端子）と、他方のランド電極４２Ｂは、基板側プレート２８Ｂを貫通するビア３２Ｃ，３２Ｄのうちの陽極ビア３２Ｃの端部３５Ｄ（接続端子）と接続されている。

基板側プレート２８Ｂの上面２９ｃには、上述した方形環状の配線パターン３６Ａと同一形状の配線パターン３６Ｂが形成されている。この配線パターン３６Ｂは、絶縁樹脂層３０の貫通孔４０を挿貫する５つのビア３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄのうち、基板側プレート２８Ｂに当接する３つの陽極ビア３２Ｂと、基板側プレート２８Ｂを貫通する１つの陽極ビア３２Ｃとに接触しており、それらとの電気的導通が図られている。一方、基板側プレート２８Ｂを貫通する１つの陰極ビア３２Ｄと配線パターン３６Ｂとは、ビア周りの環状絶縁樹脂４４によって絶縁が図られている（図２及び図７参照）。

以上で説明したように、ベース板１４は、ベース板１４の上面１４ａ、すなわち、素子側プレート２８Ａの上面２９ａに露出した８つのビア３２を備えている。そして、そのうちの素子側プレート２８Ａの陰極リード配線３４Ｂに接続された４つの陰極ビア３２Ａ，３２Ｄのうち、３つの陰極ビア３２Ａは、素子側プレート２８Ａの下面２９ｂに形成されている配線パターン３６Ａまで延びてこの配線パターン３６Ａと導通されている。また、４つの陰極ビア３２Ａ，３２Ｄのうち、残りの１つの陰極ビア３２Ｄは、素子側プレート２８Ａ、絶縁樹脂層３０及び基板側プレート２８Ｂを貫通してランド電極４２Ａまで延びこのランド電極４２Ａと導通されている。なお、ランド電極４２Ａと導通されている陰極ビア３２Ｄは、素子側プレート２８Ａの下面２９ｂに形成されている配線パターン３６Ａとも導通しているため、この配線パターン３６Ａと導通されている他の３つの陰極ビア３２Ａとも導通している。

一方、ベース板１４の８つのビア３２のうち、素子側プレート２８Ａの陽極リード配線３４Ｂに接続された４つの陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃのうち、３つの陽極ビア３２Ｂは、素子側プレート２８Ａ及び絶縁樹脂層３０を貫通して基板側プレート２８Ｂの上面２９ｃに形成されている配線パターン３６Ｂまで延びてこの配線パターン３６Ｂと導通されている。また、４つの陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃのうち、残りの１つの陽極ビア３２Ｃは、素子側プレート２８Ａ、絶縁樹脂層３０及び基板側プレート２８Ｂを貫通してランド電極４２Ｂまで延びこのランド電極４２Ｂと導通されている。なお、ランド電極４２Ｂと導通されている陰極ビア３２Ｃは、基板側プレート２８Ｂの上面２９ｃに形成されている配線パターン３６Ｂとも導通しているため、この配線パターン３６Ｂと導通されている他の３つの陽極ビア３２Ｂとも導通している。

なお、上述したように、素子側プレート２８Ａの下面２９ｂの配線パターン３６Ａと４つの陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃとの間、及び、基板側プレート２８Ｂの上面２９ｃの配線パターン３６Ｂと１つの陰極ビア３２Ｄとの間は、絶縁樹脂３８，４４によって確実に絶縁されており、陰極ビア３２Ａ，３２Ｄと陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃとの間の電気的短絡の防止が図られている。

コンデンサ素子１２は、ベース板１４の上面に搭載されて、８つのリード配線３４と接続される。ベース板１４上にコンデンサ素子１２を搭載する際、コンデンサ素子１２の電極部１２Ｂはそれぞれ、対応する位置に配置されたベース板１４の陽極リード配線３４Ｂと電気的に接続される。この電気的接続は抵抗溶接又はＹＡＧレーザスポット等の金属溶接手段によっておこなわれ、それにより、電極部１２Ｂのアルミニウム基体１９と陽極リード配線３４Ｂとが電気的に接続されている。従って、陽極として機能するアルミニウム基体１９とベース板下面１０ａに形成された陽極ランド電極４２Ｂとが、陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃを介して電気的に接続される。

また、ベース板１４上にコンデンサ素子１２を搭載する際、コンデンサ素子１２の陰極形成領域に形成された陰極２０表面の銀ペースト層は、導電性接着剤（図示せず）によって互いに導通された４つの陰極リード配線３４Ｂと電気的に接続される。従って、陰極２０（すなわち、固体高分子電解質層、グラファイトペースト層及び銀ペースト層）と、ベース板下面１０ａに形成された陰極ランド電極４２Ａとが、ビア３２Ａ，３２Ｄを介して電気的に接続される。そして、ベース板１４上にコンデンサ素子１２が上述の方法により搭載された後に、キャスティングインジェクション又はトランスモールドによって樹脂モールド１６が形成される。なお、樹脂モールド１６は、ベース板１４及びコンデンサ素子１２の両方をモールドするエポキシ樹脂である。

次に、以上のような構成を有する固体電解コンデンサ１０の動作時における電流の流れについて説明する。固体電解コンデンサ１０は、その下面１０ａに形成された一対のランド電極４２Ａ，４２Ｂに対応する、一対の基板端子４６Ａ，４６Ｂが形成されたプリント基板１８に搭載される。なお、固体電解コンデンサ１０は極性を有するため、コンデンサ素子１２の陰極と導通している陰極ランド電極４２Ａは、電源のマイナス側に接続された基板端子４６Ａに接続され、コンデンサ素子１２の陽極と導通している陽極ランド電極４２Ｂは、電源のプラス側に接続された基板端子４６Ｂに接続される。

このような接続状態が確立された、例えば高周波領域における電解コンデンサにおいては、擬似的に電流が通過しているとみなすことができる。このとき、固体電解コンデンサ１０には、充放電が繰り返されることになる。この際、瞬間的に、接続端子４６Ａからコンデンサ素子の陽極へ、そしてコンデンサ素子１２の陰極２０から接続端子４６Ｂへ電流が流れる。この電流の電流経路を局所的にみた場合、コンデンサ素子１２の陰極２０から陰極リード配線３４Ａへ流れる経路と、陽極リード配線３４Ｂからコンデンサ素子１２の陽極へ流れる経路とは並列しており、その経路内を流れる電流の向きは互いに逆向きである（図５参照）。従って、この電流経路部分においては充放電時に発生する磁界が相殺されており、固体電解コンデンサ１０の低ＥＳＬ化が図られている。また、配線パターン３６Ａにおいては、３つの陰極ビア３２Ａから陰極ビア３２Ｄへ電流が流れ、配線パターン３６Ｂにおいては、陽極ビア３２Ｃから３つの陽極ビア３２Ｂへ電流が流れる。そのため、配線パターン３６Ｂを流れる電流と配線パターン３６Ｂを流れる電流とは、並行して流れ、且つ、逆向きに流れる部分が生じる（図６及び図７の矢印を参照）。この部分においても、上述した磁界の相殺によって低ＥＳＬ化が図られている。さらに、充放電時においては、ベース板１４の厚さ方向に延在する陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃにはプリント基板１８からコンデンサ素子１２に向かって電流が流れ、一方、陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃに並設された陰極ビア３２Ａ，３２Ｄにはコンデンサ素子１２からプリント基板１８に向かって電流が流れる（図２の矢印を参照）。そのため、この厚さ方向に関しても、電流が並行且つ逆向きに流れるため、固体電解コンデンサ１０の低ＥＳＬ化が図られている。

以上詳細に説明したように、この固体電解コンデンサ１０においては、コンデンサ素子１２の陽極１９は、ベース板表面１４ａに配置された４つの陽極リード配線３４Ｂに接続されており、コンデンサ素子１２の陰極２０は、同じくベース板表面１４ａに配置された４つの陰極リード配線３４Ａに接続されている。そして、４つの陽極リード配線３４Ｂは、ベース板下面１０ａに配置された一対のランド電極４２Ａ，４２Ｂの一方のランド電極４２Ｂに接続されている。また、４つの陰極リード配線は、一対のランド電極４２Ａ，４２Ｂのうち、陽極リード配線３４Ｂが接続されていない方のランド電極４２Ａに接続されている。このような固体電解コンデンサ１０においては、陽極端子と陰極端子を有する２端子基板１８に、ランド電極４２Ａが陽極端子４６Ａに、ランド電極４２Ｂが陽極端子４６Ｂに接続されるようにして搭載することが可能である。この場合、プリント基板１８の陰極端子４６Ａは、陰極ビア３２Ａ，３２Ｄ及び配線パターン３６Ａを介して確かに陰極リード配線３４Ａ及びコンデンサ素子１２の陰極と導通されている。一方、プリント基板１８の陽極端子４６Ｂも、陽極ビア３２Ｂ，３２Ｃ及び配線パターン３６Ｂを介して確かに陽極リード配線３４Ｂ及びコンデンサ素子１２の陽極と導通されている。

また、固体電解コンデンサ１０は、ベース板１４の厚さ方向に直線状に延在するビア３２によって、リード配線３４とランド電極４２Ａ，４２Ｂとが接続されているため、縁部を迂回するタイプの固体電解コンデンサに比べて、導通路の短縮化が図られているため、コンデンサにおけるＥＳＲの低減が図られる。さらに、従来の表面実装型の２端子コンデンサと、外観上及び使用上は同一であるため、基板実装の際に特段の設計変更は不要である。すなわち、固体電解コンデンサ１０は、多端子対応のコンデンサ素子１２を内蔵した２端子型の電解コンデンサであって、２端子用プリント基板１８に搭載可能であり、且つ、多端子対応のコンデンサ素子１２の採用により従来の２端子型電解コンデンサと比べて低ＥＳＬ化も同時に実現したコンデンサである。

なお、上述した実施形態では、ランド電極４２Ａ，４２Ｂが形成される基板側プレート２８Ｂの下面２９ｄは平坦面で示したが、この面には段差等があってもよい。また、上述した態様では、ビアホール３２の両端部３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄを陽極端子、陰極端子及び接続端子であり、これらの端子がビアホール３２と一体であるとしたが、ビアホールと陽極端子、陰極端子及び接続端子とがそれぞれ別体である態様であってもよい。

（実施例）
第１の実施形態に係る固体電解コンデンサを、以下のようにして作製した。
（１）コンデンサ素子の作製
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、１５０μＦ／ｃｍ²の静電容量が得られるアルミニウム箔シートから、図３に示したコンデンサ素子１２の形状にアルミニウム陽極電極体を打ち抜き加工し、面積が０．７５ｃｍ²である所定寸法の電極体を作製した。打ち抜き加工により求められた電極体において、電極部１２Ｂに相当する４つの部分の粗面化構造を押圧処理により破壊し、固体電解コンデンサ用電極体を作製した。

こうして作製された電極体において、図３のコンデンサ素子１２の粗面化構造が破壊された４つの電極部１２Ｂのうち、３つの電極部１２Ｂにのみ、レジストを塗布してコーティングした。さらに、この電極体を、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部分が完全に浸るように、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浸漬した。この際、レジストによってコーティングされた３つの電極部１２Ｂも水溶液中に浸し、またコーティングされていない１つの陽極電極部の一部分も、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬した（図４参照）。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電極部側を陽極として、上記水溶液中に浸漬されている電極体を化成電流密度５０〜１００ｍＡ／ｃｍ²、化成電圧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（陰極形成領域）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。

こうして得られた固体高分子電解質層の表面に、カーボンペーストを塗布し、さらにカーボンペーストの表面に銀ペーストを塗布して、陰極電極を形成した。カーボンペースト及び銀ペーストからなるペースト層を形成した後、上述したレジストを有機溶媒にて溶解して除去し、陽極電極部を露出させた。以上の処理によって、固体電解コンデンサ素子が求められた。なお、このような固体電解コンデンサ素子を、同様の製造方法により２つ用意した。

（２）ベース板の作製
一方、厚さ３６μｍの配線パターンが印刷された電解コンデンサ実装基板である、縦７．３ｍｍ×横４．３ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのサイズを有するガラスクロス含有耐熱性エポキシ樹脂基板（以下、ＦＲ４基板と称す。図１のベース板１４参照）を以下のようにして準備した。

（２．１）素子側プレートの作製
両面に３６μｍ厚さの銅箔がコーティングされている厚さ０．２ｍｍのＦＲ４基板を１００ｍｍ×８０ｍｍの寸法に切り出し、その片面（上面）２９ａに、７．３ｍｍ×４．３ｍｍの寸法サイズの配線パターン３４（図５参照）をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングした。このパターンを同一面２９ａ上に２０個形成した。このようなパターンを形成した裏側の面（下面）２９ｂには、上面２９ａのパターンと位置合わせを図りつつ、方形環状の配線パターン３６Ａ（図６参照）をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングした。

なお、図６に示した環状絶縁樹脂３８の位置に相当する４つの領域では、銅箔は、後に作製されるビアホール径よりも大きい径で除去されている。本実施例では、図６の環状絶縁樹脂３８に相当する領域の外径は０．６ｍｍφである。

続いて、上面２９ａの配線パターン３４の所定位置（図５の符号３２の位置に相当）と、下面２９ｂの配線パターン３６Ａの所定位置（図６の符号３２の位置に相当）とを結ぶ、素子側プレート２８Ａの厚さ方向に接続する貫通孔（０．３ｍｍφ）を形成する。この貫通孔の開口部及び内壁に、無電解メッキによって３μｍのニッケルメッキを施し、さらにその上に０．０８μｍの金メッキを施して、ビアホールを形成した。

なお、図６のビア３２Ｂ，３２Ｃに対応するビアホールと配線パターン３６Ａとの間には環状絶縁樹脂を介在させ、これらのビアホールと配線パターン３６Ａとは電気的に絶縁されている。

（２．２）基板側プレートの作製
両面に３６μｍ厚さの銅箔がコーティングされている厚さ０．２ｍｍのＦＲ４基板を１００ｍｍ×８０ｍｍの寸法に切り出し、その片面（上面）２９ｃに、７．３ｍｍ×４．３ｍｍの寸法サイズの配線パターン３６Ｂ（図７参照）をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングした。このパターンを同一面２９ｃ上に２０個形成した。このようなパターンを形成した裏側の面（下面）２９ｄには、上面２９ａのパターンと位置合わせを図りつつ、配線パターン４２Ａ，４２Ｂ（図８参照）をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングした。

なお、図７に示した環状絶縁樹脂４４の位置に相当する領域では、銅箔は、後に作製されるビアホール径よりも大きい径で除去されている。本実施例では、図７の環状絶縁樹脂４４に相当する領域の外径は０．６ｍｍφである。

続いて、配線パターンが完了した陽極リード電極３２Ｃ及び陰極電極３２Ｄに対応する配線パターンの所定の位置に、それぞれビアホール（０．３ｍｍφ）を形成し、ビアホール内壁と、２８Ｂ−２面のようにパターニングされた銅箔パターン上に、無電解メッキによって３μｍのニッケルメッキを施し、さらにその上に０．０８μｍの金メッキを施した。

続いて、上面２９ｃの配線パターン３６Ｂの所定位置（図７の符号３２Ｃ，３２Ｄの位置に相当）と、下面２９ｄの配線パターン４２Ａ，４２Ｂの所定位置（図８の符号３２Ｃ，３２Ｄの位置に相当）とを結ぶ、素子側プレート２８Ｂの厚さ方向に接続する貫通孔（０．３ｍｍφ）を形成する。この貫通孔の開口部及び内壁に、無電解メッキによって３μｍのニッケルメッキを施し、さらにその上に０．０８μｍの金メッキを施して、ビアホールを形成した。

ただし、図７の４４部分のビアホール３２Ｄは、ビアホール３２Ｄ内壁部分と２８Ｂ−２面の配線パターン間のみにメッキ加工されており、電気的に接続しているが、２８Ｂ−１面の配線パターンとは電気的に絶縁されている。

なお、図７のビア３２Ｄに対応するビアホールと配線パターン３６Ｂとの間には環状絶縁樹脂を介在させ、このビアホールと配線パターン３６Ｂとは電気的に絶縁されている。

（２．３）素子側プレートと基板側プレートとの一体化
厚み５０μｍの２枚のＦＲ４エポキシプリプレグを、１００ｍｍ×８０ｍｍの寸法に加工し、不要部分をトリミング加工及び打ち抜き加工して除去した（図図３の符号３０参照）。そして、素子側プレート２８Ａと基板側プレート２８Ｂとの間に、その加工したＦＲ４プリプレグを介在させた状態で、位置合わせすると共に、両基板２８Ａ，２８Ｂを互いに押し当てて圧着した。この圧着には、真空ホットプレス装置を用い、加圧及び減圧下において１７５℃で４０分間保持した。それにより、ＦＲ４エポキシプリプレグを硬化させて、素子側プレート２８Ａと基板側プレート２８Ｂとを一体化して、ベース板１４を得た。最後に、形成した各ビアホール及び各配線パターン上に半田メッキを施した。特に、ビアホール内部の空隙に半田を充填して、中実のビアを形成した。

この時点で、基板側プレート２８Ａの下面２９ｄの配線パターン４２Ｂと素子側プレート２８Ａの上面２９ａのリード配線３４Ｂとの間の導通を確認した。また、基板側プレート２８Ｂの下面２９ｄの配線パターン４２Ａと素子側プレート２８Ａの上面２９ａのリード配線３４Ａとの間の導通を確認した。

（３）ベース板上へのコンデンサ素子の実装
２枚の固体電解コンデンサ素子を、図３に示したコンデンサ素子１２の陽極電極部１２Ｂ部分が互いに重なり合うように揃えて積層すると共に、互いのペースト層間を導電性接着剤で接着して一体化し、２つの固体電解コンデンサ素子が一体化された固体電解コンデンサ素子の積層体を作製した。

上記のようにして作製された、固体電解コンデンサ素子の積層体を、素子側プレート２８Ａの上面２９ａ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、素子側プレート２８Ａの上面２９ａのリード配線３４Ａ部分上に接着した。また、表面が粗面化されていないアルミニウム箔の４つの端部（電極部１２Ｂ）は、素子側プレート２８Ａの上面２９ａのリード配線３４Ｂ部分の陽極リード部と、それぞれＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機で溶接して一体化した。

素子側プレート２８Ａの上面２９ａ上に、上述の固体電解コンデンサ素子の積層体が固定された後、素子側プレート２８Ａの上面２９ａ上及び積層体を、真空印刷方法によりキャスティングモールドによって、エポキシ樹脂でモールドした。

モールドされた１００ｍｍ×８０ｍｍ寸法の素子側プレート２８Ａの上面２９ａを上にした状態で、所定のマーキング位置を基準に、７．３ｍｍ×４．３ｍｍ間隔でダイシング切断をおこなった。洗浄後、図３に示されたコンデンサ素子１２のような、７．３ｍｍ×４．３ｍｍの８端子構造の固体電解コンデンサを内蔵したディスクリートタイプの２端子型固体電解コンデンサ＃１を得た。その後、公知の方法により固体電解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、完成させた。

こうして得られた８端子型固体電解コンデンサ＃１の電気的特性について、アジレントテクノロジー社製の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、静電容量及びＳ₂₁特性を測定し、得られたＳ₂₁特性を基に等価回路シミュレーションをおこない、ＥＳＲ、ＥＳＬの値を決定した。

その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は、１８７．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１０ｍΩであり、ＥＳＬは１２００ｐＨであった。

（比較例）
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、１５０μＦ／ｃｍ²の静電容量が得られるアルミニウム箔シートから、図９に示したコンデンサ素子５０の形状にアルミニウム陽極電極体を打ち抜き加工し、面積が０．７５ｃｍ²である所定寸法の電極体を作製した。打ち抜き加工により求められた電極体において、図９に示したコンデンサ素子５０上の陽極電極部５０ａ部分の粗面化構造を押圧処理により破壊し、固体電解コンデンサ素子用電極体を作製した。

こうして作製された電極体５０は、以下、上述した実施例と同様の処理を施して、陰極部分５０ｂの形成をおこない、固体電解コンデンサ素子を作製した。なお、このような固体電解コンデンサ素子を、同様の製造方法により２つ用意した。

２つの固体電解コンデンサ素子を、図９に示したコンデンサ素子５０上の陽極電極部５０ａ部分が互いに重なり合うように揃えて積層すると共に、互いのペースト層間を導電性接着剤で接着して一体化し、２つの固体電解コンデンサ素子が一体化された固体電解コンデンサ素子の積層体を作製した。このようにして得られた２つの固体電解コンデンサ素子用電極体を、図１０に示すようなリードフレーム５１上に設置した。

固体電解コンデンサ素子の積層体を、リードフレーム５１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５１の張り出し部５１Ｂ上に接着し、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製のＹＡＧレーザスポット溶接機で溶接して、リードフレーム５１の張り出し部５１Ａと一体化した。 その後、固体電解コンデンサ素子が実装されたリードフレーム５１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おこなった。こうして、７．３ｍｍ×４．３ｍｍサイズの固体電解コンデンサ＃２（符号５２参照）を得た（図１１参照）。その後、公知の方法により固体電解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、完成させた。固体電解コンデンサ＃２の電気的特性を、実施例１と同様の手法で評価した。

その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は、１８０．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１５ｍΩであり、ＥＳＬは２５００ｐＨであった。

上述した実施例に従って作製された固体電解コンデンサのサンプル＃１と、比較例に示した従来の２端子型の固体電解コンデンササンプル＃２とは、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。異なる点は、固体電解コンデンサ素子に使用した電極の形状、実装基板とリードフレームの差異、モールド方法である。このうち、モールド方法においては、２つの製法とも一般的に確立された手法であり、特性に影響を与えるものとは考えがたい。従って、特性比較の点において、影響を及ぼしているものは、電極の形状、実装基板とリードフレームの差異であると考えられる。比較例に係る固体電解コンデンサのサンプル＃２にあっては、ＥＳＬ特性が劣っていることから、実施例の効果が確認できた。

本発明は上記実施形態及び実施例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、導通路は、ビアに限定されず、ビアの内部が中空であるビアホールであってもよい。また、コンデンサ素子を複数枚重ねて、適宜多層にすることも可能である。

さらに、コンデンサ素子の形態は、上述した四方の端部からそれぞれ１組のリード電極対が引き出されたコンデンサ素子１２の形状に限定されるものではなく、多端子型の種々のコンデンサ素子に変更可能である。例えば、図１２に示した固体電解コンデンサ６０に内蔵される形状のコンデンサ素子６２であってもよい。このコンデンサ素子６２は、対向する両端部からそれぞれ２組以上のリード電極対が引き出された形状を有し、固体電解コンデンサ６０はこの素子形状に適合するベース板６４を備えている。また、コンデンサ素子は、少なくとも一端部側から、少なくとも１組以上のリード電極対が引き出されていれば良い。このような構成によれば、互いに隣り合う陽極リード電極及び陰極リード電極を流れる電流によって生じる磁界が相殺されるため、固体電解コンデンサのＥＳＬが低減される。

また、上述した実施例において、リード電極対を構成する陽極リード電極及び陰極リード電極が、表面が粗面化された箔状のアルミニウム基体の重心点を中心として点対称の位置関係となるように配置されているが、対向する２つの端部にそれぞれ設けられた２組のリード電極対が、その中心線を軸として線対称の位置関係となるように配置されていても構わない。すなわち、表面が粗面化された箔状のアルミニウム基体の、対向する２つの端部にリード電極対が設けられている場合に、一方のリード電極対の陽極リード電極と対向する位置に、他方のリード電極対の陽極リード電極が配置されていても構わない。

本発明の実施形態に係る固体電解コンデンサを示した概略斜視図である。 図１に示した固体電解コンデンサのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示した固体電解コンデンサの分解斜視図である。 コンデンサ素子に化成処理を施している状態を示す図である。 ベース板のコンデンサ素子側のプレートの平面図である。 ベース板のコンデンサ素子側のプレートの下面の状態を上方から観察した透視図である。 ベース板の基板側のプレートの平面図である。 ベース板の基板側のプレートの下面の状態を上方から観察した透視図である。 比較例に係るコンデンサ素子を示した概略斜視図である。 比較例に係るリードフレームを示した概略斜視図である。 比較例に係る固体電解コンデンサを示した概略斜視図である。 異なる態様の固体電解コンデンサを示した概略斜視図である。

符号の説明

１０…固体電解コンデンサ、１２…コンデンサ素子、１４…ベース板、３２…ビア、３４…リード配線、３５Ａ…陰極端子、３５Ｂ…陽極端子、３５Ｃ，３５Ｄ…接続端子。

Claims (3)

1. 一個に対して複数の陽極部が形成された固体電解コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子が搭載されるベース板とを備え、
   前記ベース板の面のうち前記コンデンサ素子が搭載される第１の面には、前記コンデンサ素子の前記複数の陽極部にそれぞれ接続された複数の陽極端子と前記コンデンサ素子の陰極部に接続された複数の陰極端子とからなる端子群が配置されており、且つ、前記ベース板の前記第１の面の反対面には一対の接続端子が配置されており、
   前記一対の接続端子の一方の接続端子は、前記第１の面に配置された前記端子群のうちの前記複数の陽極端子に接続されており、前記接続端子対の他方の接続端子は、前記第１の面に配置された前記端子群のうちの前記複数の陰極端子に接続され、
   前記第１の面と前記反対面との間には、前記ベース板の厚み方向に前記複数の陽極端子及び前記複数の陰極端子と対向するように形成されると共に、前記複数の陽極端子及び前記一方の接続端子に接続された陽極側の配線パターンと、前記ベース板の厚み方向に前記複数の陽極端子及び前記複数の陰極端子と対向し、前記陽極側の配線パターンと対向するように形成されると共に、前記複数の陰極端子及び前記他方の接続端子に接続された陰極側の配線パターンとが配置され、
   前記陰極側の配線パターンは、前記陽極側の配線パターンを流れる電流と逆向きに電流が流れる部分を有している、固体電解コンデンサ。
2. 前記コンデンサ素子の陽極と前記ベース板の前記陽極端子との間の電流経路と、前記コンデンサ素子の陰極と前記ベース板の前記陰極端子との間の電流経路とが並列している、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記第１の面に配置された端子群と、前記第１の面の反対面に配置された前記一対の接続端子対とは、前記ベース板の厚さ方向に貫設された導通路で接続されている、請求項１又は２に記載の固体電解コンデンサ。

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