TWI402873B - Chip type solid electrolytic capacitors - Google Patents

Description

晶片型固體電解電容器 發明領域

本發明係有關於各種電子機器所使用之電容器中，一種以導電性高分子為固體電解質並可表面安裝之晶片型固體電解電容器。

發明背景

隨著電子機器之高頻化，屬電子零件之列的電容器同樣比以往更需要在高頻領域中有良好之阻抗特性。為因應如此需求，乃針對將導電率高之導電性高分子用作固體電解質之固體電解電容器進行探討。

此外，近年對於個人電腦之CPU周邊所使用之固體電解電容器的小型大容量化需求殷切。進而為因應高頻化，不僅要降低等效串聯電阻(低ESR化)，更迫切需要優良之噪音消除性或暫態響應性，以及降低等效串聯電感(低ESL化)。為解決此一需求，進行了各種檢討研究。

第9圖係顯示習知晶片型固體電解電容器構造之透視圖，第10圖係顯示同一內部構造之分解透視圖。電容器元件20係以導電性高分子為固體電解質，並構成固體電解電容器之主要部分。電容器元件20具有陽極部21、陰極部22與絕緣部23。2片具有前述構造之電容器元件20則互朝相反方向重疊配置。

陽極引線端子24之一端係連接陽極部21，陰極引線端子25之一端係連接陰極部22。並以外覆樹脂26對其等模塑而形成固體電解電容器。固體電解電容器之側面與底面呈現陽極引線端子24與陰極引線端子25各自相向之狀態，而構成一具有4端子結構之固體電解電容器。

如上構造之習知晶片型固體電解電容器，其高頻特性及噪音吸收能力俱佳，並可達到低ESL化之效果。此類晶片型固體電解電容器可以日本專利公開公報特開平6－120088號為例。

然而習知晶片型固體電解電容器僅能將ESL控制在500pH左右，亦即，相對於近來市場要求在200pH以下之水準而言尚嫌不足，有必要再降低ESL。

發明概要

本發明之晶片型固體電解電容器具有一電容器元件積層體，係將具有陽極部與陰極部之多數電容器元件以陽極部朝相反方向交相配置之狀態積層而成者。位於該電容器元件積層體兩端之電容器元件之陽極部下面分別與陽極引線端子接合。而位於電容器元件積層體中央之電容器元件之陰極部下面與陰極引線端子接合。並於使陽極引線端子與陰極引線端子至少一部分下面露出之狀態下，以絕緣性外覆樹脂包覆電容器元件積層體。該晶片型固體電解電容器係具有分別在下面兩端配置陽極端子，並於其間配置陰極端子之3端子結構。藉此構造，將使通過各端子間之電流所產生之磁通相消，而可大為降低ESL。進而藉由將各端子間之距離盡可能地拉近，則可再降低ESL。

圖式簡單說明

第1A圖係顯示本發明實施型態1之晶片型固體電解電容器內部構造之上視透視圖。

第1B圖係第1A圖所示晶片型固體電解電容器之底視透視圖。

第2A圖係第1A圖所示晶片型固體電解電容器中使用之電容器元件積層體之側視圖。

第2B圖係第2A圖所示電容器元件積層體之重要部分透視圖。

第3A圖係顯示第1A圖所示晶片型固體電解電容器中使用之電容器元件之透視圖。

第3B圖係第3A圖所示電容器元件之截面圖。

第3C圖係第3B圖之重要部分擴大圖。

第4圖係顯示第1A圖所示晶片型固體電解電容器中使用之各引線端子之透視圖。

第5圖係第1A圖所示晶片型固體電解電容器之底視透視圖。

第6A圖係顯示本發明實施型態2之晶片型固體電解電容器內部構造之上視透視圖。

第6B圖係第6A圖所示晶片型固體電解電容器之底視透視圖。

第7A圖係本發明實施型態3之晶片型固體電解電容器內部構造之上視透視圖。

第7B圖係第7A圖所示晶片型固體電解電容器之底視透視圖。

第8圖係顯示本發明實施型態4之晶片型固體電解電容器中使用之電容器元件積層體構造之側視圖。

第9圖係顯示習知晶片型固體電解電容器構造之透視圖。

第10圖係顯示第9圖所示晶片型固體電解電容器內部構造之分解透視圖。

較佳實施例之詳細說明

本發明之實施型態按圖式說明如下。此外各實施型態中，與前述實施型態同樣結構之部分將標示相同標號，並省略詳細說明。

(實施型態1)

第1A圖、第1B圖各係顯示本發明實施型態1之晶片型固體電解電容器內部構造之上視透視圖與底視透視圖。第2A圖、第2B圖係顯示同一晶片型固體電解電容器中使用之電容器元件積層體之側視圖與重要部分透視圖。第3A圖係顯示同一晶片型固體電解電容器中使用之電容器元件之透視圖，第3B圖係顯示同一電容器元件之截面圖，第3C圖係第3B圖之重要部分擴大圖。第4圖係顯示同一晶片型固體電解電容器中使用之引線端子之透視圖。第5圖係同一晶片型固體電解電容器之底視透視圖。

電容器元件1具有陽極部2與陰極部3。電容器元件1之製作如下。首先於表面經粗糙化而形成有介電氧化物塗膜層14且由閥作用金屬組成之陽極體15之預定位置設置絕緣部16，而分隔為陽極部2與陰極形成部。再於陰極形成部之介電氧化物塗膜層14上依序積層由導電性高分子組成之固體電解質層18及碳與銀漿所組成之陰極層19。如此即形成陰極部3。即，電容器元件1具有表面經粗糙化且由閥作用金屬組成之陽極體15、形成於陽極體表面之介電氧化物塗膜層14、及用以將陽極體15分離成陽極部2與陰極部3之絕緣部16。陰極部3係由形成於介電氧化物塗膜層14上並由導電性高分子組成之固體電解質層18、及形成於固體電解質層18上之陰極層19所構成。

電容器元件積層體(以下簡稱積層體)4係由數片電容器元件1積層構成。更具體言之，積層體4係將數片電容器元件1以陽極部2朝相反方向交相配置之狀態積層所構成。第1A圖中係積層5片電容器元件1，但以再降低ESL之觀點而言，電容器元件1之積層片數宜為3片以上。

陽極引線端子5係配置於積層體4下面兩端而與陽極部2接合。即，陽極引線端子5係配置於積層體4之安裝面13側。因積層體4中電容器元件1係朝相反方向交相配置，故使用之陽極引線端子5為2片。陽極引線端子5其與連結陽極部2和陰極部3方向成交叉方向之兩端下面，一體設有薄化部5A。此外，陽極引線端子5並一體設有朝上面突出之接合部5B，以與陽極部2接觸並接合。此種陽極引線端子5係以蝕刻或加壓加工等方法製作。

陰極引線端子6係配置於積層體4下面中央並藉由導電性黏著劑等與陰極部3接合。陰極引線端子6其與連結陽極部2和陰極部3方向成交叉方向之兩端下面，一體設有薄化部6A。此種陰極引線端子6係以蝕刻或加壓加工等方法製作。

藉由將上述陰極引線端子6與2片陽極引線端子5各自間之距離盡可能地拉近，則可降低ESL。

間隔件7係配置於多數電容器元件1之陽極部2間。在業已將間隔件7配置完成之狀態下，藉由雷射熔接、電阻熔接等方法接合陽極部2與陽極引線端子5。

絕緣性外覆樹脂8係一體包覆積層體4、陽極引線端子5及陰極引線端子6。外覆樹脂8亦一體包覆分別設於陽極引線端子5、陰極引線端子6上之薄化部5A、6A。陽極引線端子5與陰極引線端子6中薄化部5A、6A以外之部分則由外覆樹脂8朝下面露出。由作為安裝面13之下面露出之陽極引線端子5與陰極引線端子6，則可於印刷電路板上進行表面安裝。

構造如上之晶片型固體電解電容器，係呈安裝面13兩端具有陽極引線端子5，其間則具有陰極引線端子6之3端子結構。在此結構中，通過各端子間之電流所產生之磁通將相消，而可使ESL大為降低。進而藉由將各端子間之距離盡可能地拉近，縮小電流之迴路面積，則可再降低ESL。

在製作具有如上構造之晶片型固體電解電容器後進行ESL特性之評價，並就評價結果說明如下。本實施型態之晶片型固體電解電容器之ESL平均值為157pH，ESL之頻散(σ)為1.2pH。反之，第10圖所示習知構造中，ESL平均值為522pH，ESL之頻散(σ)為17.93pH。因此以本實施型態之構造而言，可將ESL降低至大約習知者之1/3，且其頻散亦減少。因此，也可充分因應近來對解決高頻問題的迫切需求。

另外本實施型態中，於陽極引線端子5設置薄化部5A，於陰極引線端子6設有薄化部6A，但並非必要。若做成不設薄化部5A、6A而僅使陽極引線端子5、陰極引線端子6各自之下面自外覆樹脂8露出之構造，亦可獲得上述效果。

惟，仍以至少設置薄化部5A、6A中之任一為佳。即，使薄化部5A之下面比設有接合部5B之部分的下面更深入外覆樹脂8內部，以延長環境中的氧進入之路徑。薄化部6A亦同。藉此可提高固體電解電容器之氣密性，而使可靠度提升。

再者，因設置薄化部5A，使陽極引線端子5與外覆樹脂8之黏著面積變大，從而提高陽極引線端子5與外覆樹脂8之黏著強度。因此，若由外部對設有接合部5B之部分的下面施以垂直方向之力，則可藉由薄化部5A之設置使外覆樹脂8難以自陽極引線端子5脫落。前述外力係發生於例如在印刷電路板上安裝固體電解電容器後，施力強拉固體電解電容器時。在此點上可靠度亦得以提升。另外，薄化部6A也可達到同樣效果。

(實施型態2)

第6A、6B圖係顯示本發明實施型態2之晶片型固體電解電容器內部構造之上視透視圖與底視透視圖。本實施型態之構造與實施型態1中說明之晶片型固體電解電容器相較，在陽極引線端子之構造上有所不同。此外之構造則同於實施型態1。

陽極引線端子9上一體設有薄化部9A與接合部9B，此一結構與實施型態1之陽極引線端子5相同。陽極引線端子9上更一體設有一陽極結合部9C，係沿著組成積層體4之電容器元件1之陽極部2外周彎曲結合而成者。

構造如上之本實施型態之晶片型固體電解電容器可達到實施型態1之晶片型固體電解電容器所獲致之效果。且製作積層體4時可藉由陽極結合部9C將各電容器元件1之陽極部2精準定位。此外，以雷射熔接、電阻熔接等方法接合各電容器元件1之陽極部2與陽極引線端子9時，亦同時接合陽極結合部9C。藉此則可穩定進行接合作業，接合強度亦穩定。

在製作具有如上構造之晶片型固體電解電容器後進行ESL特性之評價，並就評價結果說明如下。本實施型態之晶片型固體電解電容器之ESL平均值為165pH，ESL之頻散(σ)為1.31pH。反之，第10圖所示習知構造中，ESL平均值為522pH，ESL之頻散(σ)為17.93pH。因此以本實施型態之構造而言，可將ESL降低至大約習知者之1/3，且其頻散亦減少。因此，也可充分因應近來對解決高頻問題的迫切需求。

(實施型態3)

第7A、7B圖係本發明實施型態3之晶片型固體電解電容器內部構造之上視透視圖與底視透視圖。本實施型態之構造與實施型態2中說明之晶片型固體電解電容器相較，在陰極引線端子之構造上有所不同。此外之構造則同於實施型態2。

陽極引線端子10上一體設有薄化部10A，此一結構與實施型態1或實施型態2之陰極引線端子6相同。陰極引線端子10上更一體設有導壁10B，係由與連結陽極部2和陰極部3方向成交叉方向之兩端，即，薄化部10A最邊端分別豎起，以對陰極部3側面進行定位並固定者。

構造如上之本實施型態之晶片型固體電解電容器可達到實施型態1、2之晶片型固體電解電容器所獲致之效果。且製作積層體4時可藉由導壁10B將各電容器元件1之陰極部3精準定位。亦即，在製作晶片型固體電解電容器時尺寸之準確度提高，同時亦使作業性提升。

在製作具有如上構造之晶片型固體電解電容器後進行ESL特性之評價，並就評價結果說明如下。本實施型態之晶片型固體電解電容器之ESL平均值為166pH，ESL之頻散(σ)為1.28pH。反之，第10圖所示習知構造中，ESL平均值為522pH，ESL之頻散(σ)為17.93pH。因此以本實施型態之構造而言，可將ESL降低至大約習知者之1/3，且其頻散亦減少。因此，也可充分因應近來對解決高頻問題的迫切需求。

(實施型態4)

第8圖係顯示本發明實施型態4之晶片型固體電解電容器中使用之電容器元件積層體構造之側視圖。本實施型態與實施型態1中說明之晶片型固體電解電容器相較，在電容器元件積層體之構造上有部分差異。此外之構造則同於實施型態1。

間隔件11係設於組成電容器元件積層體(以下簡稱積層體)12之電容器元件1中、積層於陰極引線端子6與陽極引線端子5上之第2片電容器元件1之陽極部2與陽極引線端子5間。即，間隔件11係設於接合部5B與電容器元件1之陽極部2間，藉以矯正空隙。

各電容器元件1之陽極部2係載置於陽極引線端子5之接合部5B上，並以雷射熔接、電阻熔接等方法接合後製成積層體12。積層體12係由數片電容器元件1以陽極部2朝相反方向交相配置之狀態積層而成。因此，將陽極部2重疊於陽極引線端子5之接合部5B上時，必須將陽極部2折彎。特別是第2片積層之電容器元件1之陽極部2與陽極引線端子5間因第1片積層之電容器元件1以致空隙變大，易對陽極部2造成較大之負載。本實施型態則設有間隔件11，故可減輕施加於陽極部2上之負載。藉此得以防止陽極部2破損等情形發生。

除設置間隔件11以外，亦可將第2片積層之電容器元件1之陽極部2直接接觸之陽極引線端子5之接合部5B做成厚於另一陽極引線端子5之接合部5B。如此一樣可得到相同效果。

承上，本發明之晶片型固體電解電容器係做成下面兩端分別配置有陽極端子，並於其間配置陰極端子之3端子結構，以使通過各端子間之電流所產生之磁通相消，而可大為降低ESL，進而藉由將各端子間之距離盡可能地拉近，則具有可達到更低ESL之效果，對於作為有高頻響應性需求之領域中所用之電容器而言特別有用。

1．．．電容器元件

2．．．陽極部

3．．．陰極部

4．．．電容器元件積層體

5．．．陽極引線端子

5A．．．薄化部

5B．．．接合部

6．．．陰極引線端子

6A．．．薄化部

7．．．間隔件

8．．．絕緣性外覆樹脂

9．．．陽極引線端子

9A．．．薄化部

9B．．．接合部

9C．．．陽極結合部

10．．．陰極引線端子

10A．．．薄化部

10B．．．導壁

11．．．間隔件

12．．．積層體

13．．．安裝面

14．．．介電氧化物塗膜層

15．．．陽極體

16．．．絕緣部

18．．．固體電解質層

19．．．陰極層

20．．．電容器元件

21．．．陽極部

22．．．陰極部

23．．．絕緣部

24．．．陽極引線端子

25．．．陰極引線端子

26．．．外覆樹脂

第1A圖係顯示本發明實施型態1之晶片型固體電解電容器內部構造之上視透視圖。

第1B圖係第1A圖所示晶片型固體電解電容器之底視透視圖。

第2A圖係第1A圖所示晶片型固體電解電容器中使用之電容器元件積層體之側視圖。

第2B圖係第2A圖所示電容器元件積層體之重要部分透視圖。

第3A圖係顯示第1A圖所示晶片型固體電解電容器中使用之電容器元件之透視圖。

第3B圖係第3A圖所示電容器元件之截面圖。

第3C圖係第3B圖之重要部分擴大圖。

第4圖係顯示第1A圖所示晶片型固體電解電容器中使用之各引線端子之透視圖。

第5圖係第1A圖所示晶片型固體電解電容器之底視透視圖。

第6A圖係顯示本發明實施型態2之晶片型固體電解電容器內部構造之上視透視圖。

第6B圖係第6A圖所示晶片型固體電解電容器之底視透視圖。

第7A圖係本發明實施型態3之晶片型固體電解電容器內部構造之上視透視圖。

第7B圖係第7A圖所示晶片型固體電解電容器之底視透視圖。

第8圖係顯示本發明實施型態4之晶片型固體電解電容器中使用之電容器元件積層體構造之側視圖。

第9圖係顯示習知晶片型固體電解電容器構造之透視圖。

第10圖係顯示第9圖所示晶片型固體電解電容器內部構造之分解透視圖。

1．．．電容器元件

2．．．陽極部

3．．．陰極部

4．．．積層體

5．．．陽極引線端子

5A．．．薄化部

6．．．陰極引線端子

6A．．．薄化部

7．．．間隔件

8．．．外覆樹脂

Claims (14)

1. 一種晶片型固體電解電容器，係具有安裝面者，且該晶片型固體電解電容器包含有：電容器元件積層體，係由具有陽極部與陰極部之多數電容器元件以前述陽極部朝相反方向交互配置之狀態積層而成者；2個陽極引線端子，係分別接合於位在前述電容器元件積層體兩端之電容器元件之陽極部的前述安裝面側上者；陰極引線端子，係接合於位在前述電容器元件積層體中央之前述電容器元件之前述陰極部的前述安裝面側上；及絕緣性外覆樹脂，係於使前述陽極引線端子與前述陰極引線端子之至少一部分於前述安裝面側露出之狀態下，被覆前述電容器元件積層體者；其中前述陽極引線端子係具有設於與連結前述電容器元件之前述陽極部和前述陰極部方向成交叉方向之兩端，且前述安裝面側較薄之第1薄化部，而前述外覆樹脂被覆前述第1薄化部。
2. 如申請專利範圍第1項之晶片型固體電解電容器，其中前述陰極引線端子係具有設於與連結前述電容器元件之前述陽極部和前述陰極部方向成交叉方向之兩端，且前述安裝面側較薄之薄化部，而前述外覆樹脂被覆前述第1薄化部。
3. 如申請專利範圍第1項之晶片型固體電解電容器，其更包含有一間隔件，且前述間隔件係設於積層在前述陰極引線端子與其中一前述陽極引線端子上之第2片前述電容器元件之前述陽極部與前述陽極引線端子間，用以調整積層於前述陰極引線端子與另一前述陽極引線端子上之第1片前述電容器元件所造成之空隙者。
4. 如申請專利範圍第1項之晶片型固體電解電容器，其中，自每一陽極引線端子的上表面至下表面，以及與連結前述陽極部與前述陰極部的方向相橫切的方向上的每一陽極引線端子的所述第1薄化部之間的部分，於沿連結前述陽極部和前述陰極部的方向上的一長度實質上是固定不變的。
5. 如申請專利範圍第4項之晶片型固體電解電容器，其中具有前述第1薄化部和介於前述第1薄化部之間的部分的每一陽極引線端子，於沿連結前述陽極部和前述陰極部的方向上的一長度實質上是固定不變的。
6. 如申請專利範圍第1項之晶片型固體電解電容器，其中前述外覆樹脂包覆前述第1薄化部全體，以使前述薄化部不由前述外覆樹脂露出。
7. 如申請專利範圍第1項之晶片型固體電解電容器，其中具有前述第1薄化部的每一陽極引線端子是由相同材料一體形成。
8. 一種晶片型固體電解電容器，係具有安裝面者，且該晶片型固體電解電容器包含有： 電容器元件積層體，係由具有陽極部與陰極部之多數電容器元件以前述陽極部朝相反方向交互配置之狀態積層而成者；2個陽極引線端子，係分別接合於位在前述電容器元件積層體兩端之電容器元件之陽極部的前述安裝面側上者；陰極引線端子，係接合於位在前述電容器元件積層體中央之前述電容器元件之前述陰極部的前述安裝面側上；及絕緣性外覆樹脂，係於使前述陽極引線端子與前述陰極引線端子之至少一部分於前述安裝面側露出之狀態下，被覆前述電容器元件積層體者；其中前述陰極引線端子係具有設於與連結前述電容器元件之前述陽極部和前述陰極部方向成交叉方向之兩端，且前述安裝面側較薄之薄化部，而前述外覆樹脂被覆前述薄化部。
9. 如申請專利範圍第8項之晶片型固體電解電容器，其更包含有一間隔件，設於積層在前述陰極引線端子與其中一前述陽極引線端子上之第2片前述電容器元件之前述陽極部與前述陽極引線端子間，且前述間隔件用以調整積層於前述陰極引線端子與另一前述陽極引線端子上之第1片前述電容器元件所造成之空隙者。
10. 如申請專利範圍第8項之晶片型固體電解電容器，其中，自前述陰極引線端子的上表面至下表面，以及與連 結前述陽極部與前述陰極部的方向相橫切的方向上的前述陰極引線端子的所述薄化部之間的部分，於沿連結前述陽極部和前述陰極部的方向上的一長度實質上是固定不變的。
11. 如申請專利範圍第10項之晶片型固體電解電容器，其中具有前述薄化部和介於前述薄化部之間的部分的前述陰極引線端子，於沿連結前述陽極部和前述陰極部的方向上的一長度實質上是固定不變的。
12. 如申請專利範圍第8項之晶片型固體電解電容器，其中前述外覆樹脂包覆前述薄化部全體，以使前述薄化部不由前述外覆樹脂露出。
13. 如申請專利範圍第8項之晶片型固體電解電容器，其中具有前述薄化部的前述陰極引線端子是由相同材料一體形成。
14. 一種晶片型固體電解電容器，係具有安裝面者，且該晶片型固體電解電容器包含有：電容器元件積層體，係由具有陽極部與陰極部之多數電容器元件以前述陽極部朝相反方向交互配置之狀態積層而成者；2個陽極引線端子，係分別接合於位在前述電容器元件積層體兩端之電容器元件之陽極部的前述安裝面側上者；陰極引線端子，係接合於位在前述電容器元件積層體中央之前述電容器元件之前述陰極部的前述安裝面側上； 絕緣性外覆樹脂，係於使前述陽極引線端子與前述陰極引線端子之至少一部分於前述安裝面側露出之狀態下，被覆前述電容器元件積層體者；及間隔件，設於積層在前述陰極引線端子與其中一前述陽極引線端子上之第2片前述電容器元件之前述陽極部與前述陽極引線端子間，且前述間隔件用以調整積層於前述陰極引線端子與另一前述陽極引線端子上之第1片前述電容器元件所造成之空隙者。