JPH05291089A

JPH05291089A - 複数コンデンサ素子

Info

Publication number: JPH05291089A
Application number: JP11833092A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Taniguchi; 裕一谷口; Norio Nitta; 法生新田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】複数個のアルミ電解コンデンサを一つの基板
上に作成し、部品の小型化、外部リードによるインダク
タンス低減をはかり、回路設計の要求に応じる事を目的
とするものである。【構成】エッチング処理を行い有効表面積を拡大せし
めた後、陽極酸化皮膜層、固体電解質層及び陰極導電層
を順次形成してなる固体電解コンデンサが一つの基板上
に複数個形成されてなるコンデンサ素子。【効果】本発明により、複数のコンデンサが一つの基
板上に作成できる事が可能になり、部品全体の大きさが
飛躍的に小さくなり、また、コンデンサ間のリードが削
減できたために、不要なインダクタンスも削減でき、回
路設計時の不安定要因も削減できた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミ電解コンデンサ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の一層の軽量化、小型化に伴
い、コンデンサもより一層の小型化が要求されており、
メーカーでは多くの努力がなされている。アルミニウム
電解コンデンサでは、エッチングの改善によりさらに高
容量のコンデンサ箔を製造し、小型化に対応している。

【０００３】また、セラミックスコンデンサの分野で
は、一枚のセラミックス誘電体基板に多数の電極をとり
つけ、さらに印刷回路パターンによりコンデンサとして
利用するものがある。これは、Ｃネットワークとよばれ
ているもので一つの樹脂封止部品のなかに多数のコンデ
ンサ機能を保有した部品である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
コンデンサはセラミックスコンデンサであるため、容量
の温度依存性が大きく、精度の必要な場合にはやはりア
ルミ電解コンデンサやフィルムコンデンサが使用されて
いた。

【０００５】しかし、これらは、単品での部品しかな
く、ネットワークを形成するには、多数個の部品が必要
となり、大きなスペースを占めるという問題があった。

【０００６】また電子機器の一層の高周波化も加速化し
ており、厳密な回路設計の要求から、複合部品は素子以
外のインダクタンスの一層の低減が望まれている。しか
し、その周波数特性に関しても、コンデンサ部品単体を
接合しただけでは、リードのインダクタンスが大きくな
り、これ以上の大幅な改善は困難であった。

【０００７】本発明は、複数個のコンデンサ機能をもっ
た複数コンデンサ素子をアルミニウム電解コンデンサに
て実現しようとするものである。そのことにより、多数
のコンデンサを一つに統合して小型化を図り、また、さ
らなる高周波化に対応したインダクタンスの低減をはか
り回路設計の負担を軽減するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記に述べた
コンデンサの小型化を実現するための手段を提供するも
のである。即ち、本発明の骨子は、エッチング処理を行
い有効表面積を拡大せしめた後、陽極酸化皮膜層、固体
電解質層及び陰極導電層を順次形成してなるアルミ固体
電解コンデンサを一つの基板上に複数個形成してあるコ
ンデンサ素子である。

【０００９】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。コンデンサを
多数使用する場合、単品の部品をリード等で接合するの
が一般的であるが、多数個必要な場合、その占める体積
はかなりなものになる。これに関して、セラミックスコ
ンデンサの分野では、一枚のセラミックス誘電体基板に
電極を多数とり、複数個のコンデンサを一つの部品の中
に納めている。

【００１０】しかし、このコンデンサはＢａＴｉＯ₃等
の高誘電体を使用したセラミックスコンデンサであるた
め、容量の温度依存性が大きく、精度の必要な場合には
やはりアルミ電解コンデンサやフィルムコンデンサが使
用されていた。また、コンデンサ容量値も小さく、精度
の必要な分野ではやはりアルミ電解コンデンサが使用さ
れていた。しかし、アルミ電解コンデンサは、単品とし
ての部品しか販売されていなかった。

【００１１】アルミ電解コンデンサのネットワークが存
在していない理由としては、従来のアルミ電解コンデン
サは、電解質に液体を使用していたため、構造上、一体
成形が不可能であった事や、また、コンデンサに使用す
る箔は１００μｍ前後で非常に薄く、その上に他の部品
を載せるという発想が無かったものと推測できる。

【００１２】本発明者は、最近、固体展開質を用いた固
体電解コンデンサが出現しつつある事に注目し、この固
体電解コンデンサをベースに複数化する事に鋭意検討を
重ね、また、使用箔を厚くして基板として使用する事に
着目し、複数個のコンデンサを形成するという事に鋭意
努力し、本発明に到ったものである。

【００１３】まず、一般的な電解コンデンサの作成方法
について述べる。一般に電解コンデンサの陽極材料に
は、非常に薄い酸化皮膜を電気化学的に生じさせ、これ
を誘電体として用いる事の可能な金属を用いている。ア
ルミニウム電解コンデンサの中でもっとも多く用いられ
ている金属は通常純度９９．９９％以上のＡｌである。

【００１４】コンデンサ容量は、一般にε（酸化皮膜の
誘電率）×Ｓ（酸化皮膜の表面積）／ｄ（酸化皮膜の厚
み）に比例する。容量を向上するため、一般には表面積
を向上する方法を採り、そのためにエッチングを行う。
その後、誘電体である酸化皮膜を形成するため、化成を
行う。その後、固体電解コンデンサでは、ポリアニリン
等の固体電解質を含浸した後、カーボンペースト、銀ペ
ーストを塗布して陰極とした後最後に、樹脂等で封止す
る。また液体電解コンデンサでは、化成箔を対にしてア
セトニトリル等の電解液に浸して金属封止材中に保持さ
れる。通常のこのようにして形成された箔が、１枚もし
くは、複数枚入っているものである。以上がコンデンサ
の一般的な製造方法である。

【００１５】本発明は、１枚の箔に所定のパターンによ
り任意のエッチングを行い、複数個のコンデンサを形成
するものである。これにより、従来単品部品をリードで
結合していた方法に比較し、飛躍的に形状がコンパクト
になり、また、コンデンサ部品間の接合リードがないた
め、大幅なインダクタンスの低減ができるものである。

【００１６】以下にその構造、製造方法について詳細に
述べる。図１に本発明の構造を示す。これはアルミニウ
ム基板の上に３個のコンデンサが形成されている状態を
示す。それぞれのコンデンサ容量はそれぞれの面積に比
例するものであり、任意に設定できる。この場合の等価
回路を図２に示す。

【００１７】図３にこのコンデンサ基板の作成例を示
す。使用する基板は、コンデンサとして使用できる箔で
あれば限定しないものである。具体的には、アルミ電解
コンデンサの箔としてよく使用される９９．９９％アル
ミニウムや、最近提案されている金属間化合物を含んだ
アルミニウムでもよい。

【００１８】この箔上に、所定のコンデンサ容量を得る
面積を残す様な形状にレジスト材を塗布する。（図３−
ａ）、その後レジスト材で覆われていない部分を、通常
のアルミ電解コンデンサ製造で行われている方法でエッ
チング、化成を行う（図３−ｂ）。例えば、エッチング
は、１０〜５０％の塩酸で電解エッチングし、また化成
は、ホウ酸、アジピン酸等で陽極酸化を用いる。その
後、陰極を形成するため、ポリピロール等の固体電解質
を細孔内に含浸した後、表面全体にコロイダルカーボ
ン、銀ペーストを塗布し、電極を形成する（図３−
ｃ）。次にレジストを剥離し、その後リードを取り付
け、最後に、エポキシ樹脂等の樹脂で樹脂封止を行う。

【００１９】その等価回路は図３−ｆに示す。この場
合、２つのコンデンサ部分があるが、各々の面積が同じ
であれば、同一容量のコンデンサが２つ内在したものに
なる。また面積をかえれば、それぞれに面積に応じた容
量のコンデンサが形成される。

【００２０】また、図４に異なる製造方法の例を示す。
これは、レジスト材以外の部分を強酸等で脱落させてお
き、その後、残った部分をエッチング、化成してコンデ
ンサとするものである。この方法の場合、コンデンサ部
品が凸部となっているため、含浸、ペースト付与工程で
の作業がしやすい利点があり、リード接合作業も良好で
ある。

【００２１】以上は、一枚の箔を加工した物であるが、
その箔の下部に芯材として陽極材と異なる材料を用いた
場合でも可能である。その図を図５に示す。この場合、
芯材に耐エッチング性のよい材料を使用すれば、芯材の
表面でちょうどエッチングが終了するため、エッチング
深さの精度がよく、コンデンサ容量の精度が向上する。

【００２２】

【実施例】

実施例１使用箔は、アルミニウム電解コンデンサの中でもっとも
多く用いられている９９．９９９％のＡｌを使用した。
形状は、３×１０×０．３ｍｍであった。これに、２×
２ｍｍのパターンを３ケ所残すようにレジスト材を塗布
し、乾燥した。次に、１０ｗｔ％、６０°Ｃの塩酸中で
直流エッチングを行った。このときの電流密度は、０．
０２Ａ／ｃｍ²であった。化成条件は、ホウ酸４０ｇ／
ｌと、ホウ酸アンモニウム１５ｇ／ｌの混合した水溶液
を用い、液温４０°Ｃ、化成電圧２０Ｖで行った。

【００２３】その後、固体電解質であるポリピロールを
含浸した後、カーボンペースト、銀ペーストを塗布し
た。レジストは、この後剥離させるが、コンデンサに悪
影響のない場合は、このまま、付着したままでも問題は
ない。リードを３ケ所取り出し、それぞれ、端子１，
２，３とした。この端子は陰極側となり、また、金属基
板側は陽極となる。次にトランスファーモールドにより
エポキシ樹脂で封止し、チップコンデンサとした。

【００２４】各端子と陽極との間で各特性値を測定し
た。この結果を表１に示す。この特性値は、従来の単体
のコンデンサと遜色するものではなかった。また、これ
と等価な回路になるように単体の部品をリードで結合し
た時とのインダクタンスの比較を行った。この配線状態
を図６に、また特性値の測定結果を表２に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】このように、インダクタンスの大幅な低減
が可能となり、また大きさに関しても、樹脂モールド後
のチップの大きさは、５×１２×１ｍｍであり、従来品
に比較し、小型化が実現できた。とくに、厚みは、従来
の半分以下の厚みになった。

【００２８】実施例２使用箔は、９９．９９９％のＡｌを使用し、形状は５×
１０×０．５ｍｍであった。これに、２×２ｍｍのパタ
ーンを３ケ所残すようにレジスト材を塗布し、乾燥し
た。次に、３０ｗｔ％、８０°Ｃの硝酸中でレジスト塗
布以外部分の溶解を行った。これにより、深さ、０．３
ｍｍの谷部が形成された。その後レジスト材を剥離し、
その部分にエッチング、化成を行った。このときの条件
は、実施例１と同様であった。その後、固体電解質であ
るポリピロールを含浸した後、カーボンペースト、銀ペ
ーストを塗布した。リードを３ケ所取り出し、それぞ
れ、端子１，２，３とした。

【００２９】次にトランスファーモールドによりエポキ
シ樹脂で封止し、チップコンデンサとした。この時のコ
ンデンサ特性を表３に示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】このようなコンデンサ素子を１００個形成
し、その容量のばらつきを調査した。その結果σ＝０．
１２ｎＦとなった。実施例１の方法で同容量のコンデン
サを作成した所、そのばらつきは、σ＝０．２８ｎＦで
あり、実施例２の方がばらつきは改善された。

【００３２】また、実施例１と同様に等価な回路になる
ように単品での部品を作成した所、そのインダクタンス
は、０．３μＨあった。本実施例では、０．０１μＨで
あった。樹脂モールド後のチップの大きさは、７×１２
×１ｍｍであり、従来品に比較し、小型化が実現でき
た。とくに、厚みは、従来の半分以下の厚みになった。

【００３３】

【発明の効果】本発明により、複数個のコンデンサが一
つの基板上に作成できる事が可能になり、部品全体の大
きさが飛躍的に小さくなり、また、部品間のリードが削
減できたために、不要なインダクタンスも削減でき、回
路設計時の不安定要因も削減できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明である複数コンデンサ素子の構造図であ
る。

【図２】図１に示す複数コンデンサ素子の等価回路を示
す図である。

【図３】本発明である複数コンデンサ素子の製造方法を
示す図である。

【図４】本発明である複数コンデンサ素子の他の製造方
法を示す図である。

【図５】本発明である複数コンデンサ素子の他の製造方
法を示す図である。

【図６】従来の複数個のコンデンサを外部リードで接合
した例を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の部分にエッチング処理を行い有効
表面積を拡大せしめて、陽極酸化皮膜層、固体電解質層
及び陰極導電層に順次形成してなるアルミ固体電解コン
デンサが一つの基板上に複数個形成されてなる複数コン
デンサ素子。