JPWO2005015588A1

JPWO2005015588A1 - 固体電解コンデンサ、電気回路、及び固体電解コンデンサの実装構造

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Publication number: JPWO2005015588A1
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Inventors: 栗山　長治郎; 長治郎栗山
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Filing date: 2004-08-11
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Abstract

固体電解コンデンサ（Ａ１）は、金属粒子又は導電性セラミック粒子の多孔質焼結体（１０）と、多孔質焼結体（１０）内に一部が進入した陽極ワイヤ（１１Ａ，１１Ｂ）と、陽極ワイヤ（１１Ａ，１１Ｂ）のうち多孔質焼結体（１０）から突出する部分により形成された陽極端子と、多孔質焼結体（１０）の表面に形成された陰極（３０）とを備える。上記陽極端子は、第１及び第２の陽極端子（１１ａ，１１ｂ）からなり、多孔質焼結体（１０）を第１の陽極端子（１１ａ）から第２の陽極端子（１１ｂ）に向けて回路電流が流れる構成とされている。このことにより、広い周波数帯域においてノイズ除去特性を向上させ、高い応答性で大容量の電力供給を行なうことが可能となる。また、固体電解コンデンサ（Ａ１）が用いられた電気回路において、基板上のスペース効率の向上とコスト低減とを図ることができる。

Description

本発明は、金属粒子又は導電性セラミック粒子からなる弁作用を有する多孔質焼結体を用いた固体電解コンデンサ及び電気回路に関する。

近年、ＣＰＵなどのデバイスは、高クロック化がなされている。高クロック化されたＣＰＵからは、周波数の高いノイズが発生しやすい。

ＣＰＵなどのデバイスとこのデバイスに駆動電力を供給する電源とを接続する電源ラインには、一般にデバイスで発生した高周波ノイズをグランド側（接地ライン側）にバイパスして電源への進入を阻止するために比較的大容量のコンデンサが使用されている。

また、直流電源においても出力側に比較的大容量のコンデンサが並列に接続され、このコンデンサへの電荷の充放電を繰り返すことにより出力電力の安定化を図ることが行われている。

そして、これらの用途のコンデンサとして、従来、固体電解コンデンサが知られている。

下記特許文献１には、従来の固体電解コンデンサの構造の一例が示されている。図２６は、同公報に示される固体電解コンデンサの構造を示す図である。

特開２００３−１６３１３７号公報
図示されたコンデンサＢは、多孔質焼結体９０、陽極９０ａ、陰極９０ｂ、端子９２，９３及び封止樹脂９４を備えた、樹脂パッケージ型の固体電解コンデンサとして構成されている。多孔質焼結体９０は、金属粒子又は導電性セラミック粒子を成形及び焼結してなる。コンデンサＢは、例えば図２７に示すように、電源１００とデバイス１０１との間に並列に接続され、デバイス１０１から発生するノイズを負極側のライン（図３１で（−）のライン）にバイパスすることにより当該ノイズが電源１００側に進入するのを阻止し、このノイズが電源１００に影響を与えることを防止するために用いられる。

コンデンサＢは、多孔質焼結体９０の大型化により大容量化を図ることが比較的容易である。周知のように、コンデンサの容量が大きいほど低インピーダンスとなるから、大容量化した理想的なコンデンサは低周波帯域からノイズ除去特性に優れたコンデンサとなる。

しかしながら、図２６に示すコンデンサＢは、陽極９０ａと端子９３間及び陰極９０ｂと端子９２間の線路にそれぞれ等価直列抵抗Ｒｘと等価直列インダクタンスＬｘを有し、これらの等価直列抵抗Ｒｘ及び等価直列インダクタンスＬｘと等価容量Ｃとによって決定される固有の自己共振周波数を有している。

このため、コンデンサＢは、自己共振周波数を中心に所定の周波数の範囲では比較的良好な低インピーダンスとなり、十分なノイズ除去特性を得られるが、その範囲外では十分なノイズ除去特性が得られないという問題がある。

また、コンデンサＢを直流電源の安定化に用いた場合は、コンデンサＢの等価容量Ｃに蓄積された電荷がデバイスに出力される際の過渡応答特性が問題となる。すなわち、過渡応答特性は、等価直列抵抗Ｒｘ及び等価直列インダクタンスＬｘによって決定される時定数が小さいほど応答特性が優れるが、図２６に示す構造では、陽極９０ａと端子９３間及び陰極９０ｂと端子９２間の線路長が比較的長く、等価直列抵抗Ｒｘ及び等価直列インダクタンスＬｘが比較的大きく、時定数を十分に小さくすることができないため、十分な過渡応答特性が得られない、すなわち、高速応答性に一定の限界があるという問題がある。

従来のコンデンサの他の使用例を、図２８に示す。本図には、静電容量や自己共振周波数の異なる複数のコンデンサを並列に接続する構成が示されている。この構成によれば、ノイズ除去特性が高い周波数帯域をある程度広くすることと、応答性を改善することとが可能となる。しかしながら、自己共振周波数などの各コンデンサに固有の特性を調節することは困難である。このため、ノイズ除去特性及び高速応答性の改善効果をさらに高めることができない場合があった。また、上記構成によれば、複数のコンデンサを用いるために、基板上のスペース効率やコストの面においても不利である。

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものである。そこで本発明は、広い周波数帯域において良好なノイズ除去特性を有し、かつ、高い応答性で大容量の電力供給を行なうことが可能な固体電解コンデンサを提供することをその課題としている。

本発明の第１の側面によって提供される固体電解コンデンサは、金属粒子又は導電性セラミック粒子の多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体内に一部が進入した陽極と、上記陽極のうち上記多孔質焼結体から突出する部分により形成された第１及び第２の陽極端子と、上記多孔質焼結体の表面に形成された陰極と、を備えており、上記多孔質焼結体を上記第１の陽極端子から上記第２の陽極端子に向けて回路電流が流れる構成とされていることを特徴としている。ここで、本発明でいう多孔質焼結体とは、その内部及び外表面に誘電体層及び固体電解質層が形成されているものをいう。

好ましくは、上記陽極は、複数の陽極ワイヤからなる。

好ましくは、上記陽極は、両端部が上記多孔質焼結体から突出するように設けられた陽極ワイヤからなり、上記第１及び第２の陽極端子は、上記両端部により形成されている。

好ましくは、上記多孔質焼結体は、ニオブ又は亜酸化ニオブからなる。

好ましくは、上記多孔質焼結体は、偏平な板状である。

上記多孔質焼結体は、厚み方向に起立する一側面を有しており、上記第１及び第２の陽極端子は、上記一側面から突出している。

好ましくは、上記多孔質焼結体は、厚み方向に起立する２以上の側面を有しており、上記第１及び第２の陽極端子は、互いに異なる上記側面から突出している。

好ましくは、上記陽極は、偏平な断面形状を有する。

好ましくは、上記多孔質焼結体は、円柱形状又は角柱形状である。

好ましくは、上記第１の陽極端子は、上記第２の陽極端子よりも等価直列インダクタンスが大きい。

好ましくは、上記陰極に導通する第１及び第２の陰極端子を備えており、上記陰極を上記第１の陰極端子から上記第２の陰極端子に向けて回路電流が流れる構成とされている。

好ましくは、上記第１の陰極端子は、上記第２の陰極端子よりも等価直列インダクタンスが大きい。

好ましくは、上記陰極は、上記多孔質焼結体を挟む一対の金属部材を含む。

好ましくは、上記一対の金属部材の少なくとも一方は、上記多孔質焼結体を収容する金属ケースである。

好ましくは、上記一対の金属部材と上記多孔質焼結体との間には、導電性材料が介在している。

本発明の第２の側面によって提供される固体電解コンデンサは、金属粒子又は導電性セラミック粒子の多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体内に一部が進入した陽極と、上記多孔質焼結体の表面に形成された陰極と、を備える固体電解コンデンサであって、上記陰極に導通する第１及び第２の陰極端子を備えており、上記陰極を上記第１の陰極端子から上記第２の陰極端子に向けて回路電流が流れる構成とされていることを特徴としている。

本発明の第３の側面によって提供される電気回路は、金属粒子又は導電性セラミック粒子の多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体内に一部が進入した陽極と、上記陽極により形成された第１及び第２の陽極端子陽極と、陰極とを備えた固体電解コンデンサが用いられており、回路電流が上記第１の陽極端子から上記第２の陽極端子へと流れる構成とされていることを特徴としている。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に第１実施形態に係る固体電解コンデンサを示す断面図である。第１実施形態の固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。第１実施形態の固体電解コンデンサを用いた電気回路の一例を示す図である。図３に示した電気回路の等価回路図である。本発明の第２実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。第２実施形態に係る固体電解コンデンサを用いた電気回路の一例を示す図である。本発明の第３実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明の第４実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明の第５実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明のに係る固体電解コンデンサを示す断面図である。第６実施形態の固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明の第７実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明の第８実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明の第９実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明の第１０実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明の第１１実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明の第１２実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。本発明の第１３実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。第１３実施形態に係る固体電解コンデンサを用いた電気回路の一例を示す図である。本発明の第１４実施形態に係る固体電解コンデンサを示す要部斜視図である。第１４実施形態に係る固体電解コンデンサを用いた電気回路の一例を示す図である。本発明の第１５実施形態に係る固体電解コンデンサを示す上面側斜視図である。第１５実施形態に係る固体電解コンデンサの他の例を示す底面側斜視図である。図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図である。図２３のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿う断面図である。従来の固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。従来の固体電解コンデンサを用いた電気回路の一例を示す図である。従来のコンデンサを用いたノイズ除去の手法を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態につき、添付図面を参照して具体的に説明する。

まず、図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサを示す。図１は固体電解コンデンサの断面図を示し、図２は要部斜視図である。

図１に示すように、コンデンサＡ１は、多孔質焼結体１０、２つの陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂ、陰極３０、リード部材２１ａ，２１ｂ，３１、及び封止樹脂５０を具備している。なお、図２においては、封止樹脂５０は省略されている。

図２に示すように、多孔質焼結体１０は、矩形の板状をなしている。多孔質焼結体１０は、例えばニオブ又は亜酸化ニオブ（ＮｂＯ：導電性セラミック材料）の粉末を加圧成形し、これを焼結することにより形成されている。これにより、多孔質焼結体１０は、等価直列抵抗が小さくなっている。なお、本発明でいう多孔質焼結体とは、その内部及び外表面に誘電体層及び固体電解質層（いずれも図示略）が形成されているものをいう。多孔質焼結体１０の材質としては、ニオブ又は亜酸化ニオブに代えてたとえばタンタルなどを用いても良い。ニオブはタンタルと比べて難燃性に優れている。

２つの陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂは、例えばニオブ製である。図１に示すように、陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂそれぞれの一部分は、多孔質焼結体１０の相対向する一方の側面１０ａと他方の側面１０ｂから内部に進入している。従って、陽極ワイヤ１１Ａと陽極ワイヤ１１Ｂとの間は多孔質焼結体１０を介して互いに電気的に導通している。すなわち、陽極ワイヤ１１Ａと陽極ワイヤ１１Ｂとの間に電位差を与えると、多孔質焼結体１０を介してこれらの間に電流が流れるようになっている。

陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂのうち多孔質焼結体１０から突出する部分は、陽極陽極リード部材２１ａ，２１ｂに接続するための第１及び第２の陽極端子１１ａ，１１ｂを構成している。ここで、２つの陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂは、本発明でいう陽極を構成している。

陽極リード部材２１ａ，２１ｂは断面コ字型をなしている。陽極リード部材２１ａの段差の形成された一方の端部２２ａ（以下、接続部２２ａという。）は陽極ワイヤ１１Ａの第１の陽極端子１１ａに電気的及び機械的に接続されている。同様に陽極リード部材２１ｂの段差の形成された一方の端部２２ｂ（以下、接続部２２ｂという。）は陽極ワイヤ１１Ｂの第２の陽極端子１１ｂに電気的及び機械的に接続されている。一方、陽極リード部材２１ａの他方の端部２３ａはコンデンサＡ１を基板上に実装する際の信号ライン用の端子（以下、第１の陽極実装端子２３ａという。）を構成し、陽極リード部材２１ｂの他方の端部２３ｂはコンデンサＡ１を基板面上に実装する際の信号ライン用の端子（以下、第２の陽極実装端子２３ｂという。）を構成している。

陰極３０は、多孔質焼結体１０の上下面に導電性樹脂４０によって接着された一対の金属プレートで構成されている。金属プレートの材質としては、Ｃｕ合金、Ｎｉ合金などが用いられる。一対の金属プレート３０（以下、陰極プレート３０という。）は、図２に示すように、多孔質焼結体１０の側面１０ｃ，１０ｄでそれぞれ２個の導電部材３２によって短絡されている。

多孔質焼結体１０の下面に接着された金属プレートには、断面コ字型の陰極リード部材３１の一方の端部３４（図２では上側の端部）が電気的に接続されている。陰極リード部材３１の他方の端部３３はコンデンサＡ１を基板面上に実装する際の接地ライン用の端子（以下、陰極実装端子３３という。）を構成している。

多孔質焼結体１０の回りは、図１に示すように、第１，第２の陽極実装端子２３ａ，２３ｂ及び陰極実装端子３３を露出させて封止樹脂５０により封止されている。陰極プレート３０が取り付けられた多孔質焼結体１０及び陽極ワイヤ１１ａ，１１ｂの陽極リード部材２１ａ，２１ｂとの接続部は封止部材５０により電気的及び機械的に保護されている。また、封止部材５０によりコンデンサＡ１における第１，第２の陽極実装端子２３ａ，２３ｂ及び陰極実装端子３３の位置が固定されている。

次に、コンデンサＡ１の作用について、図３に示す電気回路（電源へのノイズ侵入を阻止する回路）に用いられた場合を一例として説明する。

図３に示される電気回路は、デバイス７０と電源装置７１とを接続する信号線上にコンデンサＡ１を挿入したものである。同図の電気回路においては、コンデンサＡ１は、デバイス７０から発生する不要なノイズが電源装置７１側に漏れることを抑制するために用いられている。

デバイス７０としては、たとえばＣＰＵやＩＣなどがある。配線８１は、電源装置７１とデバイス７０とを接続するための正極側の配線である。配線８２は、デバイス７０と電源装置７１とを接続するための負極側の配線である。第１の陽極実装端子２３ａは電源装置７１側の配線８１に接続され、第２の陽極実装端子２３ｂはデバイス側の配線８１に接続され、陰極実装端子３３は、配線８２に接続されている。これにより、コンデンサＡ１は、デバイス７０と電源装置７１との間に接続されている。

コンデンサＡ１は、図１，図２に示した構造により、図３の一点鎖線内に示す等価回路を有している。抵抗Ｒ１とインダクタンスＬ１は、陽極ワイヤ１１Ａと陽極ワイヤ１１Ｂとの間に電流が流れる場合の多孔質焼結体１０の有する等価的な抵抗Ｒ１（以下、等価直列抵抗Ｒ１という。）と等価的なインダクタンスＬ１（以下、等価直列インダクタンスＬ１という。）である。陽極ワイヤ１１Ａと陽極ワイヤ１１Ｂは、上述したように、それぞれ板状の多孔質焼結体１０の一方の側面１０ａと他方の側面１０ｂとに取り付けられているから、等価直列抵抗Ｒ１と等価直列インダクタンスＬ１は、多孔質焼結体１０内を上下面に沿う方向に電流が流れる場合の等価的な抵抗とインダクタンスである。

容量Ｃ１と抵抗Ｒ２とインダクタンスＬ２は、陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂと陰極プレート３３との間に電流が流れる場合の多孔質焼結体１０の有する等価的な容量Ｃ１（以下、等価容量Ｃ１という。）と抵抗Ｒ２（以下、等価抵抗Ｒ２という。）と等価的なインダクタンスＬ２（以下、等価インダクタンスＬ２という。）である。陽極プレート３３は、上述したように、板状の多孔質焼結体１０の上下面に設けられ、陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂは２枚の陽極プレート３３（電気的には短絡されている）の間の空間に配置されているから、等価容量Ｃ１と等価抵抗Ｒ２と等価インダクタンスＬ２は、多孔質焼結体１０内を上下面に垂直な方向に電流が流れる場合の等価的な容量と抵抗とインダクタンスである。

コンデンサＡ１は、図２に示すように、立体回路であり、陽極ワイヤ１１Ａ及び陽極ワイヤ１１Ｂと陽極プレート３３の間に電圧が印加されると、多孔質焼結体１０の内部全体に電流が流れる。多孔質焼結体１０の結晶構造に基づき、図３に示すコンデンサＡ１の交流信号に対する電気的な回路をより具体的な等価的な回路に置き換えると、図４のようになる。

図４に示すように、コンデンサＡ１は、インダクタンスＬ１ａと抵抗Ｒ１ａの直列接続からなる直列インピーダンスと、容量Ｃ１ａと抵抗Ｒ２ａの直列接続からなる並列アドミッタンスとが多数個、梯子状に接続された回路として表される。なお、梯子型回路の両端と第１，第２の陽極実装端子２３ａ，２３ｂとの間のインダクタンスは、陽極リード部材２１ａ，２１ｂの有するインダクタンス成分である。また、梯子型回路と陽極実装端子３３との間のインダクタンスＬ２は、陰極リード部材３１の有するインダクタンス成分である。

本実施形態によれば、以下に述べる改善が図られる。

第１に、コンデンサＡ１内部の等価直列インダクタンスＬ１によって高周波帯域のノイズ除去特性が改善される。

より具体的には、デバイス７０で発生した高周波ノイズが配線８１を通して電源装置７１側に進行した場合、コンデンサＡ１の等価直列インダクタンスＬ１が高周波ノイズに対して抵抗として作用し、高周波ノイズの電源装置７１内への入力が阻止される。

図３０に示した従来のコンデンサＢの構造では、図３１に示したように、直列等価インダクタンスＬ１に相当するインダクタンスが形成されないので、上記効果を奏することはない。

直列等価インダクタンスＬ１は、陽極ワイヤ１１Ａと陽極ワイヤ１１Ｂとの間の多孔質焼結体１０の距離を長くすると、図４に示す梯子型回路の段数が増加してその大きさは大きくなり、陽極ワイヤ１１Ａと陽極ワイヤ１１Ｂとの間の多孔質焼結体１０の距離を短くすると、図４に示す梯子型回路の段数が減少してその大きさは小さくなる。

従って、陽極ワイヤ１１Ａと陽極ワイヤ１１Ｂとの間の多孔質焼結体１０の距離を適切に設定することにより、所望の高周波帯域のノイズの電源装置７１内への入力を好適に阻止することができる。

第２に、コンデンサＡ１の等価容量Ｃ１を増大させ、広い周波数帯域でノイズ除去特性が改善される。

より具体的には、デバイス７０で発生した高周波ノイズが配線８１を通してコンデンサＡ１内に進入すると、この高周波ノイズは、図３に示す等価容量Ｃ１によって配線８２（負極側）にバイパスされ、電源装置７１側への進入が阻止される。

等価容量Ｃ１が大きいほど、配線８１から配線８２に交流信号をバイパスするインピーダンス値が小さくなるから、配線８１を通してコンデンサＡ１内に進入したノイズは、広い周波数帯域に渡って等価容量Ｃ１により配線８２（負極側）にバイパスされ、電源装置７１側への進入が阻止される。

図３に示す等価回路における等価容量Ｃ１は、図４に示す梯子型回路における並列アドミッタンスの容量Ｃ１ａを合成したものであり、並列アドミッタンスの数が多いほど、等価容量Ｃ１は大きくなる。梯子型回路の並列アドミッタンスは、多孔質焼結体１０の平面視の面積が増大するのに応じて増大し、かつ、厚みが薄くなるのに応じて増大するから、図３０に示す従来のコンデンサＢの構造よりも容易に等価容量Ｃ１を増大させることができる。

従って、本実施形態に係るコンデンサＡ１によれば、従来のコンデンサＢに比して容易に等価容量Ｃ１を増大させ、広い周波数帯域でノイズ除去特性を改善することができる。

第３に、多孔質焼結体１０が偏平な板状であることにより、ノイズ除去特性が更に改善される。

より具体的には、多孔質焼結体１０の厚みが薄いため、多孔質焼結体１０内をその厚み方向に流れる電流の導通経路の長さが短くなる。これにより、容量Ｃ１ａは増大する一方、等価抵抗Ｒ２ａは小さくなるから、等価容量Ｃ１は大きく、等価抵抗Ｒ２は小さくすることができる。従って、配線８１によって進入した交流電流であるノイズは配線８２側（負極側）にバイパスし易くなる。従って、広い周波数帯域でノイズを適切に除去することが可能である。

第４に、コンデンサＡ１は、陰極プレート３０の構成により、機械的強度の高強度化が図られる。

より具体的には、図２に示されるように、一対の金属プレートからなる陰極プレート３０は、板状の孔質焼結体１０を上下から挟むように設けられている。また、陰極プレート３０は、多孔質焼結体１０の上下面に対して、導電性樹脂４０により比較的強固に接合されている。従って、コンデンサＡ１は、電気回路として主要な機能を果す多孔質結晶体１０の上下面が金属プレート３０により機械的に高い強度で保護れる。これにより、コンデンサＡ１が電気的に逆接続されて過度な発熱を生じた場合においても、コンデンサＡ１が大きく変形することを防止することが可能であり、封止樹脂５０に亀裂を生じることも抑制することができる。

多孔質焼結体１０内に誘電体層を形成するための処理においては、多孔質焼結体１０だけでなく、陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂのうち多孔質焼結体１０内に進入している部分も、たとえばリン酸水溶液に浸漬する。陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂは、ニオブ製であることにより、その表面にも上記誘電体層が形成される。この後に、上記誘電体層を覆うように、固体電解質層が形成される。従って、陽極ワイヤ１Ａ，１１Ｂと上記固体電解質層とが直接導通することを適切に回避することができる。

上記したように、コンデンサＡ１は、従来技術によるコンデンサと比較して、広い周波数帯域におけるノイズ除去特性が優れている。このため、図３に示された電気回路においては、従来よりも少ないコンデンサにより、ノイズ除去を改善することが可能である。従って、基板上のスペース効率の向上とコスト低減とを図ることができる。

図５〜図２５は、本発明の他の実施形態に係る種々な固体電解コンデンサを示している。これらの図面においては、上記第１実施形態と同一又は類似の要素には、当該第１実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

図５〜図９に示す４つの実施形態と上記実施形態との相違点は、第１及び第２の陽極端子１１ａ，１１ｂの本数及び多孔質焼結体１０に対する配置である。なお、図５〜９においては、陰極プレート、封止樹脂及び面実装用の端子を示していない。

図５に示された第２実施形態においては、４本の陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂを備えていることにより、一対ずつの第１及び第２の陽極端子１１ａ，１１ｂを備えている。一対の第１の陽極端子１１ａは、ともに多孔質焼結体１０の一方の側面１０ａから突出するように設けられている。一対の陽極端子１１ｂは、ともに反対の側面１０ｂから突出するように設けられている。

本実施形態によれば、図５の矢印で示すように、回路電流は、２本の第１の陽極端子１１ａに分散して多孔質焼結体１０内に流れ込み、当該多孔質焼結体１０を介して、２本の第２の陽極端子１１ｂに分散して外部に流出される。このため、第１及び第２の陽極端子１１ａ，１１ｂの１本当たりの電流量を少なくすることができる。従って、第１及び第２の陽極端子１１ａ，１１ｂにおける発熱を抑制することが可能である。

また、図６は、第２実施形態のコンデンサＡ１の等価回路である。この実施形態では、第１及び第２の陽極端子１１ａ，１１ｂのそれぞれが２本ずつ設けられているために、コンデンサＡ１の等価容量Ｃ１を挟んだ両側の等価直列抵抗Ｒ１及び等価直列インダクタンスＬ１は、等価直列抵抗Ｒ１及び等価直列インダクタンスＬ１の直列接続をそれぞれ２個並列に接続したものとなる。

このため、図２に示した実施形態に比較して、コンデンサＡ１の等価容量Ｃ１を挟んだ両側の等価直列抵抗Ｒ１及び等価直列インダクタンスＬ１は小さくなる。

第２実施形態のコンデンサＡ１をデバイス７０への電源供給の安定化を目的として用いた場合は、等価容量Ｃ１と第１の陽極実装端子２３ａ又は第２の陽極実装端子２３ｂとの間の等価直列インダクタンスＬ１が小さくなるので、この等価直列インダクタンスＬ１に基づく時定数が小さくなり、等価容量Ｃ１から蓄積電荷がデバイス７０に供給される際の過渡応答特性の高速化を図ることができる。従って、高い周波数に対応して、高い応答性で大容量の電力供給を行なうことができる。

図７に示された第３実施形態においては、第１及び第２の陽極端子１１ａ，１１ｂが、ともに一方の側面１０ａから突出するように設けられている。

第３実施形態によれば、第１及び第２の陽極実装端子（図示略）が、一方の側面１０ａ側に配置される。従って、コンデンサＡ１を基板に搭載する場合、このコンデンサＡ１に対する配線８１をコンデンサＡ２の一方の側面１０ａ側に形成することができる。従って、配線８１がコンデンサＡ１の周囲に実装される部品と不当に干渉することを避けて、当該配線８１を基板上に効率よく配置することができる。

図８に示す第４実施形態においては、１つの第１の陽極端子１１ａと、一対の第２の陽極端子１１ｂとが、一方の側面１０ａから突出するように設けられている。これにより、等価容量Ｃ１と第２の陽極端子１１ｂとの間の等価直列インダクタンス（以下、出力側の等価直列インダクタンスという。）を、等価容量Ｃ１と第１の陽極端子１１ａとの間の等価直列インダクタンス（以下、入力側の等価直列インダクタンスという。）よりも小さくすることができる。

第４実施形態によれば、コンデンサＡ１を電源装置への高周波ノイズ除去用に用いる場合は、高周波ノイズが入力される側を入力側の等価直列インダクタンスの高い第１の陽極端子１１ａとすることにより、高周波数帯域におけるノイズを適切に除去することができる。一方、コンデンサＡ１を電力供給の安定化用に用いる場合は、等価容量Ｃ１から蓄積電荷が出力される側を出力側の等価直列インダクタンスの低い第２の陽極端子１１ｂとすることにより、電流を急激な立ち上がりで放出することが可能である。従って、高周波数帯域におけるノイズ除去特性の向上と、電力供給の高速応答化とを図るのに好適である。

図９に示された第５実施形態においては、１本の第１の陽極端子１１ａと、３本の第２の陽極端子１１ｂとを備えた構成とされている。第１の陽極端子１１ａは、１つの側面１０ａから突出するように設けられている。３本の第２の陽極端子１１ｂは、他の３つの側面１０ｂ，１０ｃ，１０ｄからそれぞれ突出するように設けられている。

第５実施形態によれば、第１の陽極端子１１ａに電源装置を接続し、かつ３本の第２の陽極端子１１ｂのそれぞれを、３つのデバイスに接続することにより、これら３つのデバイスから発生するノイズが電源装置に進入するのを阻止することができる。３本の第２の陽極端子１１ｂは、それぞれがほぼ直交し、かつ放射状に延びている。このため、３本の第２の陽極端子１１ｂのそれぞれに接続されるデバイス７０を互いに干渉すること無く配置可能である。

次に、本発明の第６実施形態に係る固体電解コンデンサを、図１０及び図１１を参照しつつ説明する。

第６実施形態は、第１実施形態（図１〜３）における２本の陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂに代えて１本の陽極ワイヤ１２を設けたものである。陽極ワイヤ１２は多孔質焼結体１０を貫通するように設けられ、その両端部は、多孔質焼結体１０から突出している。これらの両端部が、第１及び第２の陽極端子１２ａ，１２ｂとなっている。

図１１に示すように、陽極ワイヤ１２の第１の陽極端子１２ａは陽極リード部材２１ａの接続部２２ａに電気的及び機械的に接続され、陽極ワイヤ１２の第２の陽極端子１２ｂは陽極リード部材２１ｂの接続部２２ｂに電気的及び機械的に接続されている。なお、図１１には、図２と同様に、封止樹脂５０は示されていない。

第６実施形態によれば、多孔質焼結体１０は、内部に多数の微小な孔を有するため、比較的電気抵抗が大きいが、陽極ワイヤ１２は、中実な構造であるため、多孔質焼結体１０よりも電気抵抗を小さくすることができる。

第１実施形態（図１〜３）では、多孔質焼結体１０の等価直列抵抗Ｒ１が比較的高いので、等価直列抵抗Ｒ１での電気的損失が大きいが、第６実施形態によれば、１本の陽極ワイヤ１２により第１及び第２の陽極端子１２ａ，１２ｂ間の等価直列抵抗Ｒ１が小さくなり、コンデンサＡ１に入力される電流の大部分は陽極ワイヤ１２を通るので、コンデンサＡ１内での電気的損失を小さくすることができる。また、多孔質焼結体１０内を流れる電流が小さくなるので、多孔質焼結体１０内での発熱を抑制することも可能である。

図１２及び図１３は、本発明の第７実施形態及び第８実施形態に係る固体電解コンデンサを示している。これらの実施形態と第６実施形態（図１０及び図１１）とは、第１及び第２の陽極端子１２ａ，１２ｂの本数及びそれらの多孔質焼結体１０に対する配置が異なるのみである。

図１２に示された第７実施形態は、第２実施形態（図５）における２組の陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂに代えてそれぞれ１本の陽極ワイヤ１２を設けたものである。各陽極ワイヤ１２は多孔質焼結体１０を貫通するように設けられている。

第７実施形態によれば、図６の等価回路において、各陽極ワイヤ１２の等価直流抵抗Ｒ１を小さくすることができるので、第１の陽極実装端子２３ａと第２の陽極実装端子２３ｂの間の等価直流抵抗（２本の陽極ワイヤ１２の等価直流抵抗Ｒ１を合成した等価直流抵抗）を小さくすることができ、コンデンサＡ１での電気的損失をさらに抑制することができる。また、各陽極ワイヤ１２の等価直流インダクタンスＬ１を小さくすることができるので、第１の陽極実装端子２３ａと第２の陽極実装端子２３ｂの間の等価直流インダクタンス（２本の陽極ワイヤ１２の等価直流インダクタンスＬ１を合成した等価直流インダクタンス）を小さくすることができ、電力供給の更なる高速応答化を図ることができる。

図１３に示された第８実施形態は、第３実施形態（図７）における陽極ワイヤ１１Ａ，１１Ｂに代えて１本のＵ字状に屈曲した陽極ワイヤ１２を設けたものである。陽極ワイヤ１２は多孔質焼結体１０を貫通するように設けられている。

第８実施形態によれば、第３実施形態（図７）に比して、１本の陽極ワイヤ１２により第１及び第２の陽極端子１２ａ，１２ｂ間の等価直流抵抗Ｒ１が小さくなり、コンデンサＡ１に入力される電流の大部分は陽極ワイヤ１２を通るので、コンデンサＡ１内での電気的損失を小さくすることができる。また、多孔質焼結体１０内を流れる電流が小さくなるので、多孔質焼結体１０内での発熱を抑制することも可能である。

図１４に示すように、陽極ワイヤ１３Ａ，１３Ｂは、図中の高さを多孔質焼結体１０の厚さよりも小さくする必要がある。第９実施形態においては、陽極ワイヤ１３Ａ，１３Ｂは、その高さに対して幅が広い。このため、陽極ワイヤ１３Ａ，１３Ｂは、その断面積を大きくするのに有利である。従って、陽極ワイヤ１３Ａ，１３Ｂの電気抵抗を小さくすることができ、電気的損失を抑制することができる。

図１５は、本発明の第１０実施形態に係る固体電解コンデンサを示している。この実施形態に係るコンデンサは、偏平な板状の多孔質焼結体１０、及び偏平な断面を有する陽極ワイヤ１４を備えている。また、陽極ワイヤ１４が多孔質焼結体１０を貫通している。本実施形態によれば、１本の陽極ワイヤ１４が多孔質焼結体１０を貫通しているので、第９実施形態（図１４）に対して、更になる低抵抗化が可能になる。

図１６に示された第１１実施形態においては、多孔質焼結体１５は、円柱形状であり、長手方向に離間した２つの端面１５ａ，１５ｂを有している。第１の陽極端子１１ａは、一方の端面１５ａに一部を嵌入させて設けられ、第２の陽極端子１１ｂは、他方の端面１５ｂに一部を嵌入させて設けられている。

図１７に示す第１２実施形態においては、１本の陽極ワイヤ１２が円柱形状の多孔質焼結体１５を貫通している。陽極ワイヤ１２を長くて、低抵抗化を図るのに好適である。なお、多孔質焼結体１５の形状としては、円柱形状に限らず、角柱形状など、一様な断面形状を有して一方向に延びる形状であればよい。

次に、本発明の第１３実施形態に係る固体電解コンデンサについて、図１８及び図１９を参照しつつ説明する。

図１８に示すように、第１３実施形態のコンデンサＡ３は、２つの陰極リード部材３１ａ，３１ｂを備えている。陰極リード部材３１ａ，３１ｂは、陽極リード部材２１と類似の形状を有し、一方の端部（図１８では上側の端部）が多孔質焼結体１０の下面に接着された陰極プレート３０に電気的に接続されている。陰極リード部材３１ａの他方の端部３３ａはコンデンサＡ３を基板上に実装する際の接地ライン用の端子（以下、第１の陰極実装端子３３ａという。）を構成する。陰極リード部材３１ｂの他方の端部３３ｂはコンデンサＡ３を基板上に実装する際の接地ライン用の端子（以下、第２の陰極実装端子３３ｂという。）を構成している。

図１９に示される電気回路は、デバイス７０と電源装置７１とを接続する信号線上にコンデンサＡ３を挿入したものである。同図の電気回路においては、コンデンサＡ３は、デバイス７０から発生する不要なノイズが電源装置７１側に漏れることを抑制するために用いられている。

第１及び第２の陰極実装端子３３ａ，３３ｂは、電源装置７１からデバイス７０への負極側の配線８２中に接続されている。これにより、陰極プレート３０は、配線８２において直列となるように接続されている。等価直列インダクタンスＬ２は、図１８に示す陰極プレート３０及び陰極リード部材３１ａ，３１ｂのインダクタンス成分である。

第１３実施形態は、実質的に、第１実施形態のコンデンサＡ１の図３に示す等価回路における陽極と負極を逆にした関係である。従って、図１〜図３に示す第１実施形態と同様に、回路電流に含まれる高周波数帯域のノイズが適切に遮断され、高周波数帯域のノイズ除去特性の向上を図ることができる。

図２０及び図２１は、本発明の第１４実施形態に係る固体電解コンデンサを示している。図２０に示されたコンデンサＡ４は、第１及び第２の陽極実装端子２３ａ，２３ｂと、第１及び第２の陰極実装端子３３ａ，３３ｂとを備えている。

第１４実施形態は、図１８に示す第１３実施形態おいて、多孔質焼結体１０の側面１０ｂに陽極ワイヤ１１Ｂを追加し、この陽極ワイヤ１１Ｂの第２の陽極端子１１ｂに陽極リード部材２１ｂを接続したものである。

図２１は、このコンデンサＡ４が用いられた電気回路を示している。図示された電気回路においては、正極側及び負極側の配線８１，８２の全ての回路電流が、等価直列インダクタンスＬ１，Ｌ２を流れることとなる。従って、等価直列インダクタンスＬ１，Ｌ２の双方により高周波数帯域のノイズが適切に遮断可能となり、高周波数帯域のノイズ除去特性をさらに向上させることができる。

図２２〜図２５は、本発明の第１５実施形態に係る固体電解コンデンサを示している。この実施形態に係るコンデンサＡ５は、上記第１〜１４実施形態のコンデンサＡ１〜Ａ４とは異なり、陰極３０を構成する一方の金属プレートが、金属ケース３０Ａとされた構成となっている。その他の要素は、第１４実施形態に係るコンデンサＡ４と同様である。

図２２及び図２３によく表れているように、コンデンサＡ５は、金属ケース３０Ａを備えている。金属ケース３０Ａの下方からは、第１及び第２の陽極実装端子２３ａ，２３ｂと、第１及び第２の陰極実装端子３３ａ，３３ｂとが延出している。

図２４及び図２５によく表われているように、金属ケース３０Ａと金属プレート３０Ｂとは、陰極３０を構成している。金属ケース３０Ａ及び金属プレート３０Ｂは、多孔質焼結体１０を挟むように導電性樹脂４０により多孔質焼結体１０に接合されている。図２３に示すように、複数の陰極リード部材３２は、金属ケース３０Ａと金属プレート３０Ｂとを導通させている。図２４に示すように、陽極ワイヤ１２は、その両端部が多孔質焼結体１０から突出するように設けられている。陽極ワイや１２の両端部は、第１及び第２の陽極端子１２ａ，１２ｂとなっている。第１及び第２の陽極端子１２ａ，１２ｂは、導体部材２１ａ，２１ｂに電気的に導通している。金属ケース３０Ａ内の空間部には、封入樹脂５１が充填されており、各部間の絶縁と外気の遮断とが図られている。

第１５実施形態によれば、金属ケース３０Ａと金属プレート３０ＢとによりコンデンサＡ５が電気的にシールドされているので、コンデンサＡ５の電気的特性が安定する。また金属ケース３０Ａは、金属プレートよりも高剛性であるために、コンデンサＡ５全体の高強度化を図るのに好適である。また、図２４及び図２５に示すように、封入樹脂５１が金属ケース３０Ａにより覆われている。このため、たとえば全体を封止樹脂により覆った構成と比較して、封入樹脂５１に亀裂が生じにくい。さらに、金属ケース３０Ａは、封止樹脂よりも熱伝導性が高い。多孔質焼結体１０に発熱が生じた場合に、外気への放熱が促進される。これにより、コンデンサＡ５の動作安定性が高められる。また、多孔質焼結体１０における許容電力損失を大きくすることができる。なお、金属ケース３０Ａの表面に、樹脂層を形成すれば、外部との絶縁をより確実なものとすることができる。

なお、本発明に係る固体電解コンデンサ、電気回路、及び実装構造は、上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態においては、陰極に接続された導体部材の一部が面実装用の陰極側の端子となっているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、陰極の一部が延出し、その端部が面実装用の陰極側の端子となっている構成とするなど、陰極と面実装用の端子とが一体とされた構成であっても良い。

本発明に係る固体電解コンデンサの用途は、ＣＰＵに代表される回路を対象としたノイズ除去や、電力供給の安定化のみに限定されず、たとえばＤＣ−ＤＣコンバータの出力平滑化や、バイパス回路のリップル除去などにも用いることができる。

Claims

金属粒子又は導電性セラミック粒子の多孔質焼結体と、
上記多孔質焼結体内に一部が進入した陽極と、
上記陽極のうち上記多孔質焼結体から突出する部分により形成された第１及び第２の陽極端子と、
上記多孔質焼結体の表面に形成された陰極と、
を備えており、
上記多孔質焼結体を上記第１の陽極端子から上記第２の陽極端子に向けて回路電流が流れる構成とされていることを特徴とする、固体電解コンデンサ。
上記陽極は、複数の陽極ワイヤからなる、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
上記陽極は、両端部が上記多孔質焼結体から突出するように設けられた陽極ワイヤからなり、
上記第１及び第２の陽極端子は、上記両端部により形成されている、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
上記多孔質焼結体は、ニオブ粒子又は亜酸化ニオブ粒子からなる、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
上記多孔質焼結体は、偏平な板状である、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
上記多孔質焼結体は、厚み方向に起立する一側面を有しており、
上記第１及び第２の陽極端子は、上記一側面から突出している、請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
上記多孔質焼結体は、厚み方向に起立する２以上の側面を有しており、
上記第１及び第２の陽極端子は、互いに異なる上記側面から突出している、請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
上記陽極は、偏平な断面形状を有する、請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
上記多孔質焼結体は、円柱形状又は角柱形状である、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
上記第１の陽極端子は、上記第２の陽極端子よりも等価直列インダクタンスが大きい、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
上記陰極に導通する第１及び第２の陰極端子を備えており、上記陰極を上記第１の陰極端子から上記第２の陰極端子に向けて回路電流が流れる構成とされている、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
上記第１の陰極端子は、上記第２の陰極端子よりも等価直列インダクタンスが大きい、請求項１１に記載の固体電解コンデンサ。
上記陰極は、上記多孔質焼結体を挟む一対の金属部材を含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
上記一対の金属部材の少なくとも一方は、上記多孔質焼結体を収容する金属ケースである、請求項１３に記載の固体電解コンデンサ。
上記一対の金属部材と上記多孔質焼結体との間には、導電性材料が介在している、請求項１３に記載の固体電解コンデンサ。
金属粒子又は導電性セラミック粒子の多孔質焼結体と、
上記多孔質焼結体内に一部が進入した陽極と、
上記多孔質焼結体の表面に形成された陰極と、
を備える固体電解コンデンサであって、
上記陰極に導通する第１及び第２の陰極端子を備えており、上記陰極を上記第１の陰極端子から上記第２の陰極端子に向けて回路電流が流れる構成とされていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
金属粒子又は導電性セラミック粒子の多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体内に一部が進入した陽極と、上記陽極により形成された第１及び第２の陽極端子陽極と、陰極とを備えた固体電解コンデンサが用いられており、
回路電流が上記第１の陽極端子から上記第２の陽極端子へと流れる構成とされていることを特徴とする、電気回路。