JPH06267802A - 低インピーダンス形固体電解コンデンサ - Google Patents

低インピーダンス形固体電解コンデンサ

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JPH06267802A
JPH06267802A JP8136893A JP8136893A JPH06267802A JP H06267802 A JPH06267802 A JP H06267802A JP 8136893 A JP8136893 A JP 8136893A JP 8136893 A JP8136893 A JP 8136893A JP H06267802 A JPH06267802 A JP H06267802A
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JP
Japan
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electrolytic capacitor
solid electrolytic
capacitor
low
input
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JP8136893A
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Takeshi Toida
剛 戸井田
Mitsugi Shimura
貢 志村
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NEC Platforms Ltd
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Nitsuko Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 100KHz〜1MHzの周波数領域でイン
ピーダンス及び等価直列抵抗が10mΩ以下で、初期特
性値が非常に小さく、且つ容量の大きい低インピーダン
ス形固体電解コンデンサを提供すること。 【構成】 表面に誘電体酸化被膜が形成した金属基板1
の誘電体酸化被膜の表面に導電性を有する機能性高分子
膜を形成したコンデンサ部3を具備する固体電解コンデ
ンサにおいて、コンデンサ部3を金属基板1の略中央部
に形成すると共に、該コンデンサ表面に陰極取り出し端
子を接合し、陰極取り出し端子に入出力外部陰極端子
4,5を設けると共に、基板の両端に入出力外部陽極端
子7−1,7−2を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム等の表面に
誘電体酸化被膜を形成した金属基板の該誘電体酸化被膜
の表面に導電性を有する機能高分子膜を形成したコンデ
ンサ部を具備する低インピーダンス形固体電解コンデン
サに関し、特に100KHz以上の高周波領域におい
て、低インピーダンス、低等価直列抵抗(ESR)を有
する低インピーダンス固体電解コンデンサに関するもの
である。
【0002】
【従来技術】電子機器の高性能化、小型化、軽量化に伴
い、電源の小型化及び長寿命化が急速に発展してきた。
電源の小型化は、動作周波数を高周波化することにより
実現可能であるが、動作周波数を100KHz→200
KHz→500KHz→1MHzと高周波化するにつれ
て電源回路に使用される部品、特にコンデンサの性能に
対する要求が厳しく、従来既存のコンデンサでは、要求
を満足することができない場合があった。
【0003】前記要求に応えて、最近導電性を有する機
能高分子を用いたアルミニウム固体電解コンデンサが開
発され、実用化されている。該アルミニウム固体電解コ
ンデンサは、同一CV(容量と体積の積)での、従来の
小型アルミニウムに対して、100KHz〜1MHzの
領域で、等価直列抵抗(ESR)が1/50〜1/10
0と非常に低い。また、タンタル固体電解コンデンサに
対しても等価直列抵抗は1/10〜1/20と低い。
【0004】図8は上記従来のアルミニウム固体電解コ
ンデンサの概略構造を示す図で、105は表面に陽極酸
化被膜を形成したアルミニウム基板であり、101は該
アルミニウム基板105の陽極酸化被膜の表面に導電性
を有する機能高分子膜(例えば、ポリ・ピロール、ポリ
・チオフェン、ポリ・アニリン等)を形成した後、該機
能高分子膜の表面にグラハイト層、銀ペースト層を順次
形成してなるコンデンサ部である。該コンデンサ部10
1に外部陰極端子103を設けると共に、アルミニウム
基板105に外部陽極端子102を設け、外表面に樹脂
剤等の外装4を形成している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5は各種コンデンサ
の周波数の特性(周波数に対するインピーダンスと等価
直列抵抗の関係)を示す図で、図中曲線C及びDはそれ
ぞれ図8に示す構造のアルミニウム固体電解コンデンサ
のインピーダンス特性と等価直列抵抗(ESR)特性を
示す。図示するように、図8に示す構造のアルミニウム
固体電解コンデンサは一般のアルミニウムコンデンサ
(曲線A,曲線Bがそれぞれインピーダンス特性と等価
直列抵抗特性を示す)に比較し、インピーダンス及び等
価直列抵抗は小さい。しかしながら、なお一層低い等価
直列抵抗値(例えば、100KHz〜1MHzの周波数
領域で10mΩ以下)を有する固体電解コンデンサの開
発が要望されつつあるが、これまでの固体電解コンデン
サではこれに応えることができなかった。
【0006】また、初期特性値が大幅に改善されても、
例えば105℃の高温負荷試験において、値が変化しや
すいものであった場合には、実用上使用できないものと
なってしまう。従って、初期特性値が非常に小さく且
つ、殆ど特性変化がない固体電解コンデンサの開発が要
求されている。
【0007】また、電源の出力平滑回路に使用するコン
デンサの場合は、電源の過渡応答(主に、出力電圧の維
持)の関係である程度、大容量の固体電解コンデンサが
要望されている。
【0008】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、100KHz〜1MHzの周波数領域でインピーダ
ンス及び等価直列抵抗が10mΩ以下で、初期特性値が
非常に小さく、且つ容量の大きい低インピーダンス形固
体電解コンデンサを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、表面に誘電体酸化被膜が形成した金属基板
の、該誘電体酸化被膜の表面に導電性を有する機能性高
分子膜を形成したコンデンサ部を具備する固体電解コン
デンサにおいて、該コンデンサ部を金属基板の略中央部
に形成すると共に、該コンデンサ表面に陰極取り出し端
子を接合し、陰極取付板に入出力外部陰極端子を設ける
と共に、金属基板の両端に入出力外部陽極端子を設けた
ことを特徴とする。
【0010】また、陰極取り出し端子が2分割され、そ
れぞれに入力又は出力外部陰極端子が設けられているこ
とを特徴とする。
【0011】また、上記低インピーダンス形固体電解コ
ンデンサは2枚のセラミック板によりサンドイッチ状に
挟み込んだ外装が施されていることを特徴とする。
【0012】また、前記2枚のセラミック板は、低融点
ガラス、又は耐熱性無機接着剤を用いて接合したことを
特徴とする。
【0013】
【作用】本発明は上記構成を採用することにより、コン
デンサ部を金属基板の略中央部に形成し、該コンデンサ
表面に陰極取り出し端子を接合し、陰極取り出し端子に
入出力外部陰極端子を設け、金属基板の両端に入出力外
部陽極端子を設けたので、コンデンサが4端子構造とな
り、100KHz以上の高周波数領域において、低イン
ピーダンス値、低等価直列抵抗値、低インダクタンス値
を有する固体電解コンデンサが得られる。
【0014】また、外装として、セラミック板を用いて
上下面を覆う外装構造とすることにより、非常に薄型
で、高温負荷試験においても特性変化の非常に少ない固
体電解コンデンサとなる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の低インピーダンス形固体電解コン
デンサのコンデンサ素子の構成を示す外観図である。1
はアルミニウム基板(又は箔)で、該アルミニウム基板
1の表面は粗面化(エッチング)され、更にその表面に
は陽極酸化被膜が形成されている。アルミニウム基板1
の中央部にはコンデンサ部3を形成する。該コンデンサ
部3の形成は、アルミニウム基板1の両端部1−1,1
−2に絶縁テープ又はポリビニルアルコール等の樹脂材
で覆いマスキングを施し、マスキングが施されていない
中央部に導電性機能高分子膜(例えば、ポリ・ピロー
ル、ポリ・チオフェン、ポリ・アニリン等を形成する)
を形成し、更に導電性機能高分子膜の表面にグラファイ
ト層、銀ペースト層を順次形成して行う。
【0016】前記アルミニウム基板1の両端部1−1,
1−2には図2に示すように、それぞれハンダ付け可能
な金属(例えば、黄銅、ハンダ鍍金を施した鉄等)から
なる入力外部陽極端子4及び出力外部陽極端子5が電気
溶接又は超音波溶接等により取り付けられている。ま
た、コンデンサ部3の外側の銀ペースト層の表面にはハ
ンダ付け可能な金属(例えば、黄銅、ハンダ鍍金を施し
た鉄等)からなる陰極端子取付板7が取り付けられ、該
陰極端子取付板7の一方の側には入力陰極端子7−1及
び出力陰極端子7−2が所定の間隔を設けて形成されて
いる。
【0017】上記のように入出力外部陽極端子4,5及
び入出力陰極端子7−1,7−2が取り付けられたアル
ミニウム固体電解コンデンサの単板8をセラミック板9
の上に固定し、セラミック板9の上面の単板8の周囲に
低融点ガラス又は耐熱性無機接着剤(市販のセラミック
同志を接着できる接着剤)を塗布した後、もう一方のセ
ラミック板10をその上に載置し、単板8をセラミック
板9と10でサンドイッチするようにした後、前記した
低融点ガラス又は耐熱性無機接着剤でセラミック板9と
10を接合する。
【0018】図3は、上記のようにアルミニウム固体電
解コンデンサの単板8をセラミック板9と10でサンド
イッチ状に挟んで外装を施した低インピーダンス形固体
電解コンデンサの構造を示す図である。図示するよう
に、セラミック板9と10との間に低融点ガラス又は耐
熱性無機接着剤11を介在させて接合し、アルミニウム
固体電解コンデンサの単板8をセラミック板9と10と
でサンドイッチ状に挟んで外装を施している。
【0019】図4はアルミニウム固体電解コンデンサの
単板8の他の構成例を示す図である。本構成例では図4
に示すように、陰極端子取付板が7’と7”との2つに
分割されて、所定の間隔をおいてコンデンサ部3上に設
けられている。該陰極端子取付板7’と7”とにはそれ
ぞれ入力陰極端子7−1と出力陰極端子7−2が形成さ
れている。この単板8の上下面にも図示は省略するが、
図3に示すように、セラミック板9と10とを低融点ガ
ラス又は耐熱性無機接着剤11で接合した外装を施す。
【0020】図5は各種コンデンサの周波数特性を示す
図である。同図において、曲線Aは一般アルミニウム電
解コンデンサのインピーダンス特性、曲線Bは一般アル
ミニウム電解コンデンサの等価直列抵抗(ESR)特
性、曲線Cは図8に示す従来構成のアルミニウム固体電
解コンデンサのインピーダンス特性、曲線Dは図8に示
す従来構成のアルミニウム固体電解コンデンサの等価直
列抵抗特性、曲線Eは図2に示す構成のアルミニウム固
体電解コンデンサのインピーダンス特性、曲線Fは図2
に示す構成のアルミニウム固体電解コンデンサの等価直
列抵抗特性、曲線Gは図4に示す構成のアルミニウム固
体電解コンデンサのインピーダンス特性、曲線Hは図4
に示す構成のアルミニウム固体電解コンデンサの等価直
列抵抗特性を示す図である。
【0021】図5の曲線E,F,G,Hから明らかなよ
うに、図2及び図4に示す構成のアルミニウム固体電解
コンデンサは高周波数領域におけるインピーダンス特性
及び等価直列抵抗特性は何れも図8に示す従来のアルミ
ニウム固体電解コンデンサ(曲線C、曲線D)に比べて
優れている。また、図4に示す構成のアルミニウム固体
電解コンデンサは、図2に示すものより高周波数領域に
おいて更に低インピーダンス及び低等価直列抵抗(10
0KHz〜1MHzの領域において10mΩ以下)とな
る。
【0022】図5に示すように、図2及び図4に示す構
成のアルミニウム固体電解コンデンサの高周波数領域で
のインピーダンス特性及び等価直列抵抗特性(曲線E,
F,G,H)が、図8に示す従来のアルミニウム固体電
解コンデンサ(曲線C,D)に比べて低くなる理由を考
える。図6は図8に示す従来のアルミニウム固体電解コ
ンデンサの等価回路であり、図7は図2及び図4に示す
構成のアルミニウム固体電解コンデンサの等価回路であ
る。
【0023】従来のアルミニウム固体電解コンデンサは
図6にその等価回路を示すように、インダクタンスL0
や抵抗R0がコンデン容量C0に対して直列になるのに
対して、図2及び図4に示す構成のアルミニウム固体電
解コンデンサではインダクタンスL01,L02,L
3,L04及び抵抗R01,R02,R03,R04はコン
デン容量C0に対して並列に接続されることになる。従
って、100KHz〜1MHzの高周波数領域におい
て、図2及び図3に示す4端子構造のコンデンサの方が
インピーダンス及び等価直列抵抗(ESR)が図8に示
す2端子構造のものより低くなる。
【0024】また、図4に示すように、陰極端子取付板
が2つに分割(7’,7”)された構成の固体電解コン
デンサにおいては、図6のインダクタンスL01,L
2,L03,L04の値が図2に示すように陰極端子取
付板7が1つのものに比較し、大きくなる。従って、1
00KHz〜1MHzの高周波数領域において、インピ
ーダンス及び等価直列抵抗は、図2に示す構成のコンデ
ンサ(図5の曲線E,F参照)より低くなる(図5の曲
線G,H参照)。
【0025】なお、上記実施例では金属基板としてアル
ミニウム板(又は箔)を用いたが、金属基板はこれに限
定されるものではなく、表面に誘電体酸化被膜が形成で
きる金属板(又は箔)であれば勿論良く、例えば、タン
タルの焼結体を平板状に形成したものを用いても良い。
【0026】また、上記実施例では、外装を緻密なセラ
ミック板9,10を用い、該セラミック板9,10でア
ルミニウム固体電解コンデンサの単板8をサンドイッチ
状に挟み込んで構成しているが、熱硬化性エポキシ樹脂
や熱可塑性ポリフェニレンサルファイド樹脂等によるモ
ールド外装、又は熱硬化性エポキシ樹脂の粉体塗装によ
る簡易外装でもよいことは勿論である。
【0027】また、セラミック板9と10を接合する低
融点ガラス又は耐熱性無機接着剤は、2枚のセラミック
板を接合する目的以外に、該材料でアルミニウム固体電
解コンデンサの単板8の全体を覆うように塗装すること
により、なお一層の気密性が保持でき、特性変化の少な
い固体電解コンデンサとなる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンデンサ部を金属基板の略中央部に形成し、該コンデン
サ表面に陰極取り出し端子を接合し、陰極取り出し端子
に入出力外部陰極端子を設け、金属基板の両端に入出力
外部陽極端子を設けた4端子構造としたので、上述のよ
うに100KHz以上の高周波数領域において、低イン
ピーダンス値、低等価直列抵抗値、低インダクタンス値
を有する固体電解コンデンサが得られる。
【0029】また、外装として、2枚のセラミック板を
用い、該セラミック板でサンドイッチ状に挟みこんだ構
造とすることにより、非常に薄型で、高温負荷試験にお
いても特性変化の非常に少ない固体電解コンデンサとな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の低インピーダンス形固体電解コンデン
サのコンデンサ素子の構成を示す外観図である。
【図2】本発明の低インピーダンス形固体電解コンデン
サの構成を示す図である。
【図3】本発明の外装を施した低インピーダンス形固体
電解コンデンサの構成を示す図である。
【図4】本発明の低インピーダンス形固体電解コンデン
サの他の構成を示す図である。
【図5】各種コンデンサのインピーダンスとESR−周
波数特性を示す図である。
【図6】図8に示す従来のアルミニウム固体電解コンデ
ンサの等価回路を示す図である。
【図7】図2及び図4に示す本発明の低インピーダンス
形固体電解コンデンサの等価回路を示す図である。
【図8】従来のアルミニウム固体電解コンデンサの等価
回路を示す図である。
【符号の説明】
1 金属基板 3 コンデンサ部 4 入力外部陽極端子 5 出力外部陽極端子 7 陰極端子取付板 7’ 陰極端子取付板 7” 陰極端子取付板 7−1 入力陰極端子 7−2 出力陰極端子 8 固体コンデンサの単板 9 セラミック板 10 セラミック板 11 低融点ガラス又は耐熱性無機接着剤

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に誘電体酸化被膜が形成した金属基
    板の、該誘電体酸化被膜の表面に導電性を有する機能性
    高分子膜を形成したコンデンサ部を具備する固体電解コ
    ンデンサにおいて、 前記コンデンサ部を前記金属基板の略中央部に形成する
    と共に、該コンデンサ部表面に陰極取付板を接合し、 該陰極取付板に入出力外部陰極端子を設けると共に、前
    記金属基板の両端に入出力外部陽極端子を設けたことを
    特徴とする低インピーダンス形固体電解コンデンサ。
  2. 【請求項2】 前記陰極取付板が2分割され、それぞれ
    に入力又は出力外部陰極端子が設けられていることを特
    徴とする請求項1記載の低インピーダンス形固体電解コ
    ンデンサ。
  3. 【請求項3】 前記請求項1又は請求項2記載の低イン
    ピーダンス形固体電解コンデンサにおいて、 該低インピーダンス形固体電解コンデンサは2枚のセラ
    ミック板によりサンドイッチ状に挟み込んだ外装が施さ
    れいることを特徴とする低インピーダンス形固体電解コ
    ンデンサ。
  4. 【請求項4】 前記請求項3記載の低インピーダンス形
    固体電解コンデンサにおいて、 前記2枚のセラミック板は、低融点ガラス、又は耐熱性
    無機接着剤を用いて接合したことを特徴とする低インピ
    ーダンス形固体電解コンデンサ。
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