JP5445737B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関するものであり、より詳細には、電気的特性として等価直列インダクタンスが低く、また過渡応答特性が良好な固体電解コンデンサに関するものである。

電子機器の高周波化に伴って電子部品の一つであるコンデンサにも従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れたコンデンサが求められてきており、このような要求に応えるために電気伝導度の高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。

また、近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周り等に使用される固体電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波化に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化のみならず、ノイズ除去や過渡応答性に優れた低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化が強く要求されており、このような要求に応えるために種々の検討がなされている。

一般に、低ＥＳＬ化を図る方法としては、第１に、電流経路の長さを極力短くする方法、第２に、電流経路によって形成される磁場を別の電流経路によって形成される磁場により相殺する方法、第３に、電流経路をｎ個に分割して実効的なＥＳＬを１／ｎにする方法が知られている。

例えば、特開２０００−３１１８３２号公報に開示された発明は、第１および第３の方法を採用するものであり、また特開平０６−２６７８０２号公報に開示された発明は、第２および第３の方法を採用するものであり、また特開平０６−２６７８０１号公報、および特開平１１−２８８８４６号公報、特許４２０８８３１号に開示された発明は、第３の方法を採用するものである。

特開２０００−３１１８３２号 特開平０６−２６７８０２号 特開平０６−２６７８０１号 特開平１１−２８８８４６号 特許４２０８８３１号

上述した文献の中では、特許文献１で開示されたコンデンサでは、薄膜コンデンサによって高周波対応を行うことはできるが、静電容量の大容量化のためには、誘電体層の領域を大きくするか、誘電体層を積層することが必要になる。そして、誘電体層として利用しているのは、Ｂａ、Ｔｉを含むペロブスカイト型複合酸化物結晶であり、実現できる静電容量はナノファラド(ｎＦ)オーダーの静電容量であり、マイクロファラド（μＦ）オーダーの静電容量が要求される場合には採用が困難であるという欠点がある。

また、特許文献２、特許文献４で開示された固体電解コンデンサでは、固体電解コンデンサを４端子化することで電流経路を分割して、従来の２端子型の固体電解コンデンサよりも、固体電解コンデンサの低ＥＳＬ化を図っている。しかしながら、特許文献２では、コンデンサ素子に外部陽極端子部、外部陰極端子部を取付けた構造となっており、固体電解コンデンサ内部での電流経路が必ず短いものとはなっていない。

また、特許文献４で開示された固体電解コンデンサでは、陽極と陰極の各端子は固体電解コンデンサの４つの側面に配置され、外部電極同士は離間した形態となってしまい、誘導磁界の相殺という効果を期待することはできない。

特許文献３に記載された固体電解コンデンサでは、コンデンサ部とコンデンサ部の間に位置する複数の金属基板部を互いに反対方向にジグザク状に折り曲げてコンデンサ部を互いに接合して積層するか、又は積層した固体コンデンサ単位板のコンデンサ部の両端に位置する金属基板を全金属基板が直列接続になるように接合するので、折り曲げた金属基板部又は互いに接合された金属基板部がコイルとして作用し、積層形の固体電解コンデンサは一種のフィルタ回路として構成される。そして、折り曲げた金属基板部又は互いに接合された金属基板部の縁周を磁性体で覆うことにより、この積層形の固体電解コンデンサはコンデンサとコイルを組み合わせることにより効果的なフィルターディバイスとして構成することができ、高周波数領域において、ノイズ吸収装置として利用できることが示されているが、固体電解コンデンサ内部でのコンデンサ素子から、外部電極にいたるまでの電流経路としてリードフレームを用いているために、固体電解コンデンサ内部での電流経路が冗長になり、ＥＳＬ低減効果が充分でないという問題を抱えている。

特許文献５に開示された固体電解コンデンサでは、擬似５端子型の固体電解コンデンサを採用し、陽極の電流経路を４個に分割して実効的なＥＳＬを低減している。しかし、固体電解コンデンサ内部でのコンデンサ素子から、外部電極にいたるまでの電流経路としてリードフレームを用いているために、固体電解コンデンサ内部での電流経路が冗長になり、ＥＳＬ低減効果が充分でないという問題を抱えている。

以上のように、前述に文献に記載された固体電解コンデンサは、従来より知られる２端子型のコンデンサよりも、ＥＳＬの低減効果はあるものの、近年求められる低ＥＳＬの要請に対しては、必ずしも充分な効果を得るものではなかった。

本発明では、静電容量の大容量化が容易な固体電解コンデンサを利用して、固体電解コンデンサのさらなるＥＳＬの低減を図る構造を提供するものである。

そこで、この出願の請求項１に係る発明は、陽極引出部を備えた陽極体上に、誘電体層、固体電解質層、陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子を備える固体電解コンデンサにおいて、配線基板に面する実装面の中央に第１の陰極端子部を配し、第１の陰極端子部の周囲に陽極端子部を配するとともに、前記陽極端子部と隣接する位置に第２の陰極端子部を配したことを特徴とする固体電解コンデンサとした。

また、この出願の請求項２に係る発明は、陽極引出部を備えた陽極体上に、誘電体層、固体電解質層、陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を搭載する面と配線基板に面する実装面とを備え、コンデンサ素子を搭載する面には、前記コンデンサ素子の陽極引出部、陰極引出部とそれぞれ対応する導体が形成され、配線基板に面する実装面には、陽極端子部および陰極端子部が形成されるとともに、前記導体が、内部を貫通して陽極端子および陰極端子とそれぞれ電気的に接続された搭載基板とからなり、前記搭載基板の実装面には、搭載基板の中央に、第１の陰極端子部を配し、搭載基板の四辺に、第１の陰極端子部の外周を取り囲むように陽極端子部を配するとともに、搭載基板の四隅であって前記陽極端子部と隣接する位置に、第２の陰極を配したことを特徴とする固体電解コンデンサとした。

さらに、請求項３に係る発明では、請求項１または２のいずれかに記載の固体電解コンデンサにおいて、実装面の中央に配された第１の陰極端子部は、コンデンサ素子の陰極引出部の大きさとほぼ同等の領域で形成され、陽極端子部および第２の陰極端子部よりも大きな領域としたことを特徴とする。

そして、この出願の請求項４に係る発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の固体電解コンデンサにおいて、第１の陰極端子部は、前記実装面の中央部であってそれぞれの陽極端子部に近接する領域に配置され、中心部は絶縁領域としたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、陽極引出部を備えた陽極体上に、誘電体層、固体電解質層、陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子を備える固体電解コンデンサにおいて、配線基板に面する実装面の中央に第１の陰極端子部を配し、第１の陰極端子部の周囲に陽極端子部を配するとともに、前記陽極端子部と隣接する位置に第２の陰極端子部を配したことで、第一に、コンデンサ素子の陽極引出部、陰極引出部から、電流の出口である搭載基板の陽極端子部、陰極端子部までの距離が、搭載基板の厚さだけの距離で達成することができ、電流経路の短縮化を図ることができる。第二に、搭載基板の陽極端子部は３方向が陰極端子部に囲まれる配置となっているため、陽極及び陰極の誘導磁界の相殺効果が大きく、固体電解コンデンサのＥＳＬを低減することができる。

請求項２の発明によれば、固体電解コンデンサの搭載基板として、コンデンサ素子を搭載する面には、コンデンサ素子の陽極引出部、陰極引出部と対応する陽極導体、陰極導体がそれぞれ形成され、搭載基板の実装面には、搭載基板の中央に第１の陰極端子部、そして搭載基板の４辺に第１の陰極端子部の外周を取り囲むように４つの陽極端子部を有するとともに、搭載基板の四隅にコンデンサ素子の陰極引出部と電気的に接続した第２の陰極端子部を有している。この第２の陰極端子部は、陽極端子部と隣接して配置されているために、陽極端子部は、第１の陰極端子部と第２の陰極端子部によって、それぞれ３方向が囲まれた配置となる。そして、陽極導体と陽極端子部、および陰極導体と陰極端子部がそれぞれ搭載基板を貫通する導体で電気的に接続された構成により、第一に、コンデンサ素子の陽極引出部、陰極引出部から、電流の出口である搭載基板の陽極端子部、陰極端子部までの距離が、搭載基板の厚さだけの距離で達成することができ、電流経路の短縮化を図ることができる。第二に、搭載基板の陽極端子部は３方向が陰極端子部に囲まれる配置となっているため、陽極及び陰極の誘導磁界の相殺効果が大きい。第三に、陽極端子部を４箇所に形成することで、電流経路を４分割することができ、実質的なＥＳＬを１／４にすることができる。

すなわち、本発明の固体電解コンデンサでは、低ＥＳＬ化のための第一の要素技術である電流経路の長さを極力短くする方法、第２の要素技術である電流経路によって形成される磁場を別の電流経路によって形成される磁場により相殺する方法、第３の要素技術である電流経路をｎ個に分割して実効的なＥＳＬを１／ｎにする方法を全て利用して、総合的にＥＳＬの低減の効果を高めた固体電解コンデンサを実現することができる。

請求項３の発明によれば、実装面の中央に配された第１の陰極端子部は、コンデンサ素子の陰極引出部の大きさとほぼ同等の領域で形成され、陽極端子部および第２の陰極端子部よりも大きな領域でとしたことで、コンデンサ素子の陰極引出部から、第１の陰極端子部までの距離を最も短く形成することができ、ＥＳＬの低減を図ることができるとともに、コンデンサ素子の陰極引出部から出力される電流容量を大きなものとすることができ、過渡応答時に大電流を供給できる陰極端子部となる。

請求項４の発明によれば、第１の陰極端子部は、前記実装面の中央部であってそれぞれの陽極端子部に近接する領域に配置され、中心部は絶縁領域としたことで、第１の陰極端子部の電流経路が狭まることで電流が集中するとともに、陽極端子部に近接させたことで、より誘導磁界の相殺効果を高めることができる。すなわち、総合的なＥＳＬの低減の効果をさらに高めた固体電解コンデンサを実現することができる。

この発明の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子個片の第一の形状を示す図面で、(ａ)、（ｂ）は断面図、（ｃ）は上面図である。 この発明の固体電解コンデンサに用いる第一のコンデンサ素子個片とコンデンサ素子の形状示す斜視図で、(ａ)）はコンデンサ素子個片、（ｂ）はコンデンサ素子を示す。 この発明の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子個片の第二の形状を示す図面で、(ａ)、（ｂ）は断面図、（ｃ）は上面図である。 この発明の固体電解コンデンサに用いる第二のコンデンサ素子個片とコンデンサ素子の形状を示す斜視図で、（ａ）はコンデンサ素子個片、（ｂ）はコンデンサ素子を示す。 この発明の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の第三の形状を示す図面で、（ａ）、（ｂ）は断面図、（ｃ）は上面図である。 この発明の固体電解コンデンサに用いる搭載基板の形状を示す図面で、（ａ）はコンデンサ素子の搭載面、（ｂ）は実装面を示す図面である。 この発明の固体電解コンデンサに用いる搭載基板の断面図である。 この発明の固体電解コンデンサを示す図面で、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。 この発明の固体電解コンデンサに用いる搭載基板の別の実施例を示す図面であり、（ａ）はコンデンサ素子を搭載する面、（ｂ）は実装面を示す図面である。

次にこの発明を実施するための形態について詳細に説明する。本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子とこのコンデンサ素子を搭載する搭載基板により構成される。

コンデンサ素子の形状としては特に限定はないが、中央部に陰極引出部を有し、この陰極引出部から放射状の４方向に陽極引出部が配置され、上面視形状が十字型のコンデンサ素子が好適である。その理由としては、コンデンサ素子は容量形成部となる誘電体層の表面積が大きいほど、より多くの静電容量を得ることができる。そのため、搭載基板の面積に対し、容量形成部の面積の比率を大きくすることが好ましい。そして陽極引出部は、この静電容量の増加には寄与しないため、陽極引出部の領域は小さいことが好ましい。一方で、陽極引出部は電流経路となるために、過渡応答に対応するための大電流を流すためには、陽極引出部の断面積は大きいことが望ましい。このような観点では、容量形成部と同等の幅で陽極引出部を形成することで、陽極引出部の断面積を大きくすることができる。一方で、陽極端子部を複数箇所に形成し、電流経路を分割することでのＥＳＬ低減を図るためには、多端子構造のコンデンサ素子とすることが好適であり、容量形成部から放射状の４方向に陽極端子部を配置することで、陽極端子部を四箇所に有するコンデンサ素子を実現できる。このため、中央部に容量形成部を有し、この容量形成部とほぼ同等の幅で、容量形成部から放射状の４方向に陽極端子部を配置する形状が好適であり、この形状は上面視形状が十字型のコンデンサ素子となる。そして、上面視形状では、陰極引出部が４箇所に形成された陽極引出部のそれぞれよりも大きな領域を占めることが、静電容量を増大させた固体電解コンデンサを作成するために有効な手段となる。

まず、この発明の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子について説明する。コンデンサ素子としては、次のような３つの形態が好適である。
（１）一端部を陽極引出部、他端部を陰極引出部とした矩形状のコンデンサ素子個片を、陽極引出部の向きが直角の回転角度の向きとなるようにコンデンサ素子個片を重ね合わせ、中央部が陰極引出部となり、陰極引出部から４方向に陽極引出部を形成した形態。
（２）両端が陽極引出部、陽極引出部の間の中央部を陰極引出部とした矩形状のコンデンサ素子個片を、陰極引出部が重なりあい、かつ相互の陽極引出部が直角の回転角度の向きとなるようにコンデンサ素子個片を重ね合わせ、中央部が陰極引出部となり、陰極引出部から４方向に陽極引出部を形成した形態。
（３）十字形に形成した陽極体の中央部に陰極引出部を形成し、端部を陽極引出部とした形態。

まず、前述の（１）に記載した第一の形態のコンデンサ素子について以下に説明する。図１に示すように、コンデンサ素子個片１１は、略長方形状のアルミニウム等の弁金属板又は弁金属箔（以下、陽極体という）を出発材料とし、陽極体の一端部をエッチング処理により拡面化処理し（図１（ａ））、陽極体の両面に多孔質のエッチング層１５を形成する。そして、陽極体の他端の未エッチング部はコンデンサ素子個片１１の陽極引出部１２となる。エッチング処理の際、陽極体の内部はエッチングされることなくアルミニウムの地金が残されており、このアルミニウム地金が残芯層となる。次に、エッチング層１５の表面には陽極酸化処理により誘電体層となる誘電体酸化皮膜を形成する。

より詳細には、エッチング処理は、陽極体の両面を、塩酸等により溶解し、多孔質のエッチング層を形成する工程である。例えば、断面サイズが７．５ｍｍ×５ｍｍ、厚さが１２０μｍの高純度のアルミニウム箔よりなる陽極体を用い、陽極体の一端から６ｍｍまでの位置まで、両面よりそれぞれ４０μｍの深さでエッチング層を形成する。この場合、残芯層の厚さは４０μｍとなる。そして、このエッチングした陽極体を陽極酸化による化成処理を行い、酸化アルミニウムからなる誘電体酸化皮膜層を形成する。陽極酸化は、エッチング箔をホウ酸、アジピン酸等の水溶液に浸漬した状態で所定の電圧を印加して、誘電体酸化皮膜を形成するものである。

このコンデンサ素子個片には分離層１４が形成されており、コンデンサ素子個片１１の陽極引出部１２と陰極引出部１３を区分してある。分離層１４は、エッチング処理が終了した後に、絶縁性の樹脂を塗布してエッチング層１５に浸透させ、陽極引出部１２とエッチング層１５の絶縁を図っている。例えば、この分離層１４は未エッチング部から０．５ｍｍの位置まで形成することができる。

さらに誘電体酸化皮膜の上に固体電解質層（図示せず）を形成する。固体電解質層は重合して導電性高分子となる重合性モノマーを含有する溶液と酸化剤溶液に順次浸漬し、各液より引き上げて重合反応を進める。これらの固体電解質層の形成は、重合性モノマーを含有する溶液と酸化剤溶液を塗布または吐出する方法によって形成してもよい。また、重合性モノマー溶液と酸化剤を混合した混合溶液に浸漬、塗布する方法であってもよい。

また、固体電解コンデンサの分野で用いられる電解重合による方法や、導電性高分子溶液を塗布・乾燥する方法によっても固体電解質層を形成することができる。さらに、これらの固体電解質層の形成方法を組み合わせて固体電解質層を形成することも可能である。

以上のように固体電解質層の形成に用いる重合性モノマーとしてはチオフェン、ピロールまたはそれら誘導体を好適に使用することができる。特にモノマーがチオフェン又はその誘導体であると好適である。

チオフェンの誘導体としては次に掲げる構造のものを例示できる、チオフェン又はその誘導体は、ポリピロール又はポリアニリンと比較して、導電率が高いとともに熱安定性が特に優れているため、低ＥＳＲで耐熱特性に優れた固体電解コンデンサを得ることができる。

ＸはＯまたはＳ
ＸがＯのとき、Ａはアルキレン、又はポリオキシアルキレン
Ｘの少なくとも一方がＳのとき、
Ａはアルキレン、ポリオキシアルキレン、置換アルキレン、置換ポリオキシアルキレン：ここで、置換基はアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基

チオフェンの誘導体の中でも、３，４−エチレンジオキシチオフェンを用いると好適である。

重合性モノマーの重合に用いる酸化剤としては、エタノールに溶解したパラトルエンスルホン酸第二鉄、過ヨウ素酸もしくはヨウ素酸の水溶液を用いることができる。

さらに、図１（ｂ）に示すように、コンデンサ素子個片の固体電解質層の上には、グラファイト層および銀ペースト層を順次形成し、陰極引出部１３とする。

以上のように形成したコンデンサ素子個片１１（図１（ｃ）、図２（ａ））を４枚用意し、陰極引出部１３が重なりあい、かつ陽極引出部１２が直角（９０度）の角度ずつずれるように積層することで、中央部が陰極引出部１３となり、この陰極引出部１３から放射状の４方向に陽極引出部１１が配置された上面視形状が十字型のコンデンサ素子１０を作成する（図２（ｂ））。この際のコンデンサ素子個片１１の陰極引出部１３同士の接合には、銀ペースト等の導電性接着材によって接合することができる。なお、コンデンサ素子個片１１の積層は、順次、直角の角度でずらす必要は無く、１枚目のコンデンサ素子個片１１の上に１８０度の回転角度で、２枚目のコンデンサ素子個片１１を積層し、３枚目のコンデンサ素子を直角（９０度）の回転角度で積層し、４枚目のコンデンサ素子個片１１を２７０度の回転角度で積層することも可能であり、コンデンサ個片１１を積層する順番は任意である。

このようなコンデンサ素子１０は、先に示した断面サイズの陽極体を用いた場合、陰極引出部１３が５ｍｍ×５ｍｍ、この陰極引出部１３から放射状の４方向に配置された陽極引出部１２の長さがそれぞれ１．５ｍｍのコンデンサ素子１０となる。

次に、（２）に記載した第二のコンデンサ素子の形態について説明する。
図３、図４に示すようにコンデンサ素子個片２１は、略長方形状のアルミニウム等の弁金属板または弁金属箔（以下、陽極体という）を用い、陽極体の中央部をエッチング処理により拡面化処理し、陽極体の両面に多孔質のエッチング層を形成する（図３（ａ））。そして、陽極体の両端部の未エッチング部は、コンデンサ素子個片２１の陽極引出部２２となる。この際、陽極体の内部はエッチングされることなくアルミニウムの地金が残されており、このアルミニウム地金が残芯層となる。そして、第一のコンデンサ素子の形態と同様に、エッチング層２５には誘電体層となる誘電体酸化皮膜を形成し、固体電解質層、グラファイト層、銀ペースト層からなる陰極引出部２３を順次形成する（図３（ｂ）、図４（ａ））。以上のように形成したコンデンサ素子個片２１を、陰極引出部２３が重なりあい、かつ陽極引出部２２、２２が互いに直角の角度をなすように積層することで、中央部が陰極引出部２３を有し、陰極引出部２３から放射状の４方向に陽極引出部２２が配置された上面視形状が十字型のコンデンサ素子２０を作成する（図４（ｂ））。

最後に、（３）に記載した第三のコンデンサ素子の形態について説明する。
コンデンサ素子３０は、図５（ｃ）に示すように、アルミニウム等からなる弁金属箔または弁金属板を予め十字型に形成して陽極体とし、４方向に突出した端部を陽極引出部３２とし、その中央部を陰極引出部３３として形成したものである。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、陰極引出部３３を形成するまでのエッチング層３５の形成から陰極引出し部３３の形成までの製造方法は、前述した方法と同様である。

次にこの発明で用いるコンデンサ素子の搭載基板について図６および図７とともに説明する。搭載基板４１は矩形状のガラスエポキシ基板等の絶縁基板をベースとし、固体電解コンデンサを実装する配線基板に面するようになる実装面に陽極端子部４２及び第１の陰極端子部４３を備え、コンデンサ素子を搭載する面にはコンデンサ素子の陽極引出部、陰極引出部とそれぞれに接続される陽極導体４４，陰極導体４５を備えると共に、それぞれの面の陽極導体４６と陽極端子部４４、陰極導体４５と第１の陰極端子部４３をそれぞれ導通させたものである。

より詳細には、図６（ａ）に示すように、搭載基板４１のコンデンサ素子を搭載する面の中央部にはコンデンサ素子の陰極引出部と接合する陰極導体４５が正方形状に形成されており、搭載基板４１の四辺には陰極導体４５の外周を取り囲むように、四つの陽極導体４４が配置されている。そして、搭載基板４１の四隅には、陰極導体４５と電気的に連続した補助導体４７が配置されている。一方、図６（ｂ）に示すように、搭載基板４１の実装面には、中央部には陽極導体４４とほぼ同じ大きさの第１の陰極端子部４３が形成され、搭載基板４１の四辺には第１の陰極端子部４３の外周を取り囲むように、四つの陽極端子部４２が配置されている。そして搭載基板４１の実装面の四隅には、第２の陰極端子部４６が陽極端子部４２と隣接するように配置されている。図７に示すように、この搭載基板４１の両面に形成された陽極導体４４と陽極端子部４２、陰極導体４５と第１の陰極端子部４３、補助導体４７と第２の陰極端子部４６は、搭載基板４１の基板面に対してほぼ垂直に形成されたビアホールまたはスルーホール等の表裏を貫通する導体４８を介してそれぞれが電気的に接合されている。

この搭載基板４１のコンデンサ素子を搭載する面に配置された陽極導体４４、陰極導体４５は、コンデンサ素子の陽極引出部、陰極引出部とそれぞれ対応する導体であり、コンデンサ素子の形状に合致して搭載可能な大きさ及び配置となる。前述してきたようなコンデンサ素子の形状として好適な上面視形状が十字型のコンデンサ素子を用いる場合には、コンデンサ素子の陰極引出部に対応させた陰極導体４５は、搭載基板４１に形成される導体の中で、最も大きな領域を占めるようになる。また、陰極導体４５とスルーホール等を介して接続される第１の陰極端子部４３も、陰極導体４５と同等の領域を占めるように形成すると、コンデンサ素子の陰極引出部から、陰極導体４５、スルーホールを介して、最も短い距離で第１の陰極端子部４３が配置されるようになり、ＥＳＬ低減の要素である電流経路を短くすることが達成される。従って、搭載基板４１の実装面においても、第１の陰極端子部４３の占める領域が、陽極端子部４２、第２の陰極端子部４６に比べて最も大きなものとなる。そして、また、第１の陰極端子部４３の占める面積を大きくすることは、電流容量を大きくすることでもあり、コンデンサ素子によって蓄積された電荷を出力する際に大電流を流すことが可能となり、過渡応答時に必要とされる電荷を大電流で供給することで、瞬時の電圧低下状態の回復を速やかに行うことが可能となる。

このような搭載基板のベースとなる絶縁基板は、２００μｍ程度の厚さのものを用いることが強度の面で好適であるが、８０μｍ程度の厚さのものも使用することが可能である。そして、絶縁基板の上に形成する陽極端子部、第１の陰極端子部、第２の陰極端子部、導体はそれぞれ電気抵抗が小さいことと半田付けが可能であればよく、銅や、ニッケルに金をメッキした導体を用いることが好ましい。この電極、導体の厚さは片面で３〜５μｍの厚さで形成することが可能である。また、搭載基板４１の陽極端子部、陰極端子部と導体、およびそれらを電気的に接合するスルーホール等の形成は、プリント配線基板で多用されている両面配線基板の作成方法によって形成することができる。この際のスルーホールの配置、内径等は、任意に設定することができる。

なお、搭載基板４１の実装面では第１の陰極端子部４３と第２の陰極端子部４６はレジスト層によって絶縁されていることが好ましい。搭載基板４１の実装面で第１の陰極端子部４３と第２の陰極端子部４６を接続する導電パターンが露出している場合には、第１の陰極端子部４３と第２の陰極端子部４６を接続する導電パターンと陽極端子部４２の距離が近くなり、実装面にて半田付けする際に半田ブリッジを発生し、ショートとなるおそれが出てくる。従って、搭載基板４１の実装面で第１の陰極端子部４３と第２の陰極端子部４６を接続する導電パターンを形成した場合には、少なくとも導電パターンはレジスト層によって被覆しておくことが好ましい。

さらに、第１の陰極端子部４３と第２の陰極端子部４６を電気的に接続しておくためには、搭載基板４１のコンデンサ素子を搭載する面で陰極導体４５と補助導体４７を導電パターンで接続し、補助導体４７と第２の陰極端子部４６をスルーホール等で接続しておくことが最も好ましい。コンデンサ素子を搭載する面と実装面のどちらに導電パターンを形成しても、固体電解コンデンサの特性に大きな影響を及ぼすことがないが、実装面に導電パターンが形成された場合には、この固体電解コンデンサが実装される配線基板等に形成された導電パターンと電磁結合し、ノイズを発生する可能性があるためである。

また、搭載基板４１の陽極端子部４２と第２の陰極端子部４６は、搭載基板４１の実装面の端部まで形成されていることが好ましい。搭載基板４１の実装面の端部まで陽極端子部４２と第２の陰極端子部４６が形成されていれば、固体電解コンデンサを配線基板等に半田付けにて実装した際に、配線基板等の導電パターンと陽極端子部４２と第２の陰極端子部４６との間で半田フィレットが形成されるようになり、確実に半田付け接続されているかの視認性が向上する。さらに、陽極端子部４２と第２の陰極端子部４６は搭載基板４１の実装面から側面にかけて形成されている場合には、半田フィレットが大きく形成されるようになり、好適である。

このような搭載基板では、第一に、コンデンサ素子の陽極引出部、陰極引出部から、電流の出口である搭載基板の陽極端子部、第１の陰極端子部までの距離は、搭載基板の厚さだけの距離で達成することができ、電流経路の短縮化を図ることができる。特に搭載基板の厚さは、２００μｍ程度の厚さが好適であるが、８０μｍ程度の厚さのものも製造可能であることから、コンデンサ素子をリードフレームに取付けて樹脂モールドした場合に比べ、コンデンサ素子の陰極引出部から第１の陰極端子部までの距離を極めて短くすることができる。第二に、搭載基板の陽極端子部は第１の陰極端子部と第２の陰極端子部により３方向が取り囲まれる配置となっているため、陽極及び陰極の誘導磁界の相殺効果が大きい。第三に、陽極端子部を４箇所に形成することで、電流経路を４分割することができ、実質的なＥＳＬを１／４にすることができる。

すなわち、本発明の固体電解コンデンサでは、低ＥＳＬ化のための第一の要素技術である電流経路の長さを極力短くする方法、第２の要素技術である電流経路によって形成される磁場を別の電流経路によって形成される磁場により相殺する方法、第３の要素技術である電流経路をｎ個に分割して実効的なＥＳＬを１／ｎにする方法を全て利用して、総合的にＥＳＬの低減の効果を高めるものである。

さらに、搭載基板４１の実装面の四隅に第１の陰極端子部と電位的に等価な第２の陰極端子部が形成されることで、実装する配線基板等のＧＮＤラインとの導通の自由度を高めることもできる。また、従来の５端子構造の固体電解コンデンサでは第１の陰極端子部が確実に半田付けされているかの視認が困難であったが、第２の陰極端子部４６を四隅に形成するとともに、この第２の陰極端子部４６を搭載基板４１の端部まで形成することで、実装する配線基板の導電パターン等と第２の陰極端子部４６との間で半田フィレットが形成されるようになり、確実に半田付け接続されているかの視認性が向上する。

また、図９に示すように、搭載基板４１に形成した第１の陰極端子部を、その全面が露出したパターンではなく、正方形に形成した第１の陰極端子部４３の中心部には導電パターンを形成せずに中心部を絶縁領域とし、いわゆる口の字形状に構成しても良い。このように口の字状に第１の陰極端子部４３を形成したならば、第１の陰極端子部４３の電流経路が狭まり、電流が集中する。しかも、この電流が集中した第１の陰極端子部は陽極端子部４２に近接するように配置されているため、より誘導磁界の相殺効果を高めることができ、総合的なＥＳＬの低減の効果をさらに高めた固体電解コンデンサを実現することができる。このような第１の陰極端子部４３とするには、予め導電パターンを形成しないほか、第１の陰極端子部４３は全面に導電パターンを形成しておき、レジスト層で中央部を被覆することで、中心部を絶縁領域とすることができる。

このようないわゆる口の字状に第１の陰極端子部４３を形成した場合でも、第１の陰極端子部４３の外周領域は、コンデンサ素子の陰極引出部の大きさとほぼ同等の領域に形成することで、陽極と陰極が最も近接した配置となり、誘導磁界を相殺する効果が大きく好適である。

なお、固体電解コンデンサ単体としての特性では、第１の陰極端子部の形状を上記のように口の字の形状にすることが好適であるが、この固体電解コンデンサが実装される基板のパターン配置や、この固体電解コンデンサによって電源供給されるＩＣの端子配置、あるいは必要とされる電力量によって、第１の陰極端子部の形状を任意に変更することができる。例えば、図７では、第１の陰極端子部４３の形状は、完全な正方形ではなく、正方形の角部を切断した８角形の形状としている。

次にコンデンサ素子を搭載基板に搭載する工程について説明する。ここではコンデンサ素子は先に説明した第二の形態のコンデンサ素子２０を用いた例について示す。

図８に示すように、コンデンサ素子２０を搭載基板４１に搭載し、コンデンサ素子２０の陰極引出部２２と搭載基板の陰極導体４５を導電性接着材によって接合する。また、コンデンサ素子２０の陽極引出部２１と陽極導体４４を接続する。この際、コンデンサ素子２０の陽極引出部２１はアルミニウムであり、銀ペースト等との濡れ性が良好ではなく、銀ペーストでの接着が困難な場合がある。このような場合には、コンデンサ素子２０の陽極引出部２１には、銅材等の接続部材２７をレーザー溶接、超音波溶接等により接続しておき、この接続部材２７を銀ペースト等の導電性接着材で搭載基板４１の陽極導体４４に接合することが好ましい。

また、搭載基板４１に搭載するコンデンサ素子は１個とは限るものではない。大きな静電容量が求められる場合には、コンデンサ素子をさらに積層し、求められる静電容量を達成することも可能である。

そして、搭載基板に搭載したコンデンサ素子の機械的保護や、外気との遮断を目的として、外装樹脂によってモールド成形して外装を施す。なお、外装は、樹脂製のケースを用い基板に貼り付けることで外装しても良い。

１０ コンデンサ素子
１１ コンデンサ素子個片
１２ 陽極引出部
１３ 陰極引出部
１４ 分離部
１５ エッチング層
２０ コンデンサ素子
２１ コンデンサ素子個片
２２ 陽極引出部
２３ 陰極引出部
２４ 分離部
２５ エッチング層
２７ 接続部材
３０ コンデンサ素子
３２ 陽極引出部
３３ 陰極引出部
３４ 分離部
３５ エッチング層
４１ 搭載基板
４２ 陽極端子部
４３ 第１の陰極端子部
４４ 陽極導体
４５ 陰極導体
４６ 第２の陰極端子部
４７ 補助導体
４８ スルーホール（導体）

Claims (3)

1. 陽極引出部を備えた陽極体上に、誘電体層、固体電解質層、陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子を備える固体電解コンデンサにおいて、
   配線基板に面する実装面の中央に第１の陰極端子部を配し、
   第１の陰極端子部の周囲に陽極端子部を配するとともに、
   前記陽極端子部と隣接する位置に第２の陰極端子部を配した
   固体電解コンデンサであって、
   実装面の中央に配された前記第１の陰極端子部は、コンデンサ素子の前記陰極引出部の大きさとほぼ同等の領域で形成され、前記陽極端子部および前記第２の陰極端子部よりも大きな領域とした固体電解コンデンサ。
2. 陽極引出部を備えた陽極体上に、誘電体層、固体電解質層、陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子を搭載する面と配線基板に面する実装面とを備え、コンデンサ素子を搭載する面には、前記コンデンサ素子の陽極引出部、陰極引出部とそれぞれ対応する導体が形成され、配線基板に面する実装面には、陽極端子および陰極端子が形成されるとともに、前記導体が、内部を貫通して陽極端子および陰極端子とそれぞれ電気的に接続された搭載基板とからなり、
   前記搭載基板の実装面には、搭載基板の中央に、第１の陰極端子部を配し、
   搭載基板の四辺に、第１の陰極端子部の外周を取り囲むように陽極端子部を配するとともに、
   搭載基板の四隅であって前記陽極端子部と隣接する位置に、第２の陰極端子部を配した
   固体電解コンデンサであって、
   実装面の中央に配された前記第１の陰極端子部は、コンデンサ素子の前記陰極引出部の大きさとほぼ同等の領域で形成され、前記陽極端子部および前記第２の陰極端子部よりも大きな領域とした固体電解コンデンサ。
3. 第１の陰極端子部は、前記実装面の中央部であってそれぞれの陽極端子部に近接する領域に配置され、中心部は絶縁領域とした請求項１または２のいずれか記載の固体電解コンデンサ。