(57)【要約】 【課題】  基板実装時のショート不良発生率を考慮し、外部端子すなわち陽極端子と陰極端子間の間隔を従来の距離に保ちつつ、かつ高周波特性の優れたプリント配線板型の固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】  プリント配線基板等の基板に電気的に接続することで外部端子とするプリント配線板型固体電解コンデンサにおいて、プリント基板の素子搭載面の陽極導体層４１と陰極導体層４２との間隔を外部端子用の陽極端子４３と陰極端子４４との間隔より狭くする。【選択図】  図１
2010080560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を拡面化した板状又は箔状の弁作用金属の表面に形成された弁作用金属の酸化物からなる誘電体を備えた陽極体が一つまたは複数の絶縁部により分離され一方の陽極部の領域に陽極金属層を接続し、他方の陰極部の領域に陰極層を形成したコンデンサ素子を、絶縁樹脂層の表面にコンデンサ素子搭載用の陽極導体層および陰極導体層が形成され、裏面にそれぞれ前記陽極導体層及び前記陰極導体層と導通された外部端子用の陽極端子および陰極端子が形成されたプリント配線板に接続した固体電解コンデンサであって、前記素子搭載用の前記陽極導体層と前記陰極導体層との間隔が前記外部端子用の前記陽極端子と前記陰極端子との間隔より狭いことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記プリント配線板の素子搭載用の陽極導体層と陰極導体層との間隔が前記プリント配線板の最小沿面距離であり、０．３ｍｍ以下（但し０を含まず）であることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記プリント配線板の素子搭載用の陽極導体層と陰極導体層との間および前記陽極導体層と陰極導体層上の一部に絶縁層を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記プリント配線板の素子搭載用の陽極導体層と陰極導体層の対向する辺の形状が波状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記プリント配線板の素子搭載用の陽極導体層と陰極導体層の厚さが前記外部端子用の陽極端子および陰極端子の厚さより厚いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に電源回路に用いられる固体電解コンデンサに関するもので、特にプリント配線板をコンデンサ素子と電気的に接続して外部端子として使用する固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル民生機器内での信号が高速化しており、動作周波数の高まりに伴い論理回路の電源電流も増加傾向にあり、更にＬＳＩの駆動電圧が低下している。そのため、電源雑音に対するマージンも小さくなりつつあり、雑音対策が急務になってきている。電源雑音等の除去をするデバイスとしてはコンデンサが有効であり、このようなコンデンサの分野においても高周波領域においてインピーダンスが低いコンデンサが強く要求されている。このような要求に対応できるコンデンサの一つとして三端子型コンデンサ形式の分布定数型ノイズフィルタが提案されている。三端子型コンデンサとしては例えば特許文献１、２等に記載のコンデンサが挙げられる。図５に従来の三端子型の固体電解コンデンサの断面図を示す。表面を拡面化した板状又は箔状の弁作用金属からなる母材を陽極体５とし、母材の陽極体５の表面に形成された弁作用金属の酸化物からなる誘電体層の中央部表面に導電性高分子層６、グラファイト層７、銀層８を順次形成して陰極部とし、陽極体５の両端部を陽極部とする。その両端の陽極部に陽極リード１２を接続し、中央の銀層８に陰極リード１３を接続して外装樹脂９でモールド外装する。陽極リード１２および陰極リード１３はそのまま外部端子としても機能する。
【０００３】
このような三端子型固体電解コンデンサはコンデンサ素子部において高周波領域で分布定数型のノイズフィルタと等価となり広周波数帯域でインピーダンスが低くなるが、外部端子まで考慮すると、陽極リードおよび陰極リードの自己インダクタンスのため高周波特性が悪化することが問題となっている。自己インダクタンスは外部端子から素子までの距離に依存し、長いほど大きくなる。したがって、陽極リードが長くかつ陰極リード厚みが厚いほど高周波特性は悪化する。上述した三端子型固体電解コンデンサは、陽極リードが外装側面から引き出してから下面に折り曲げた構造となっているため陽極リードが長くなり、また、独立した陰極リードは製造工程中のハンドリング性を考慮すると０．２ｍｍ以上の厚みが必要となるため、陽極リード長さの短縮および陰極リード厚みの薄膜化による外部端子−素子間の短縮は困難であった。
【０００４】
外部端子−素子間を短縮する方法として特許文献３に記載のプリント配線板を用いたコンデンサが提案されている。プリント配線板は両面銅張積層板から構成され、一方の面の素子搭載面に陽極導体層（特許文献３では陽極用導体層と記載）および陰極導体層（特許文献３では陰極用導体層と記載）を、他方の部品実装面となる外部端子面に陽極端子および陰極端子をそれぞれ設け、両者をスルーホール（特許文献３では貫通接続穴と記載）で電気的に接続させることにより得られる。このようにプリント配線板を用いることで陽極部を外装側面まで引き出す必要がなく陽極端子を真下に配置することができ、また、外部の陽極端子、陰極端子が絶縁樹脂基板で一体化しているため、薄膜化が可能となる。したがって、プリント配線板を適用することにより外部端子−素子間が短縮され自己インダクタンスが低減し高周波特性が向上する。更に上記プリント配線板型の固体電解コンデンサは素子搭載面の陽極導体層と陰極導体層、および外部端子となる陽極端子と陰極端子との距離を短くすることにより、陽極端子と陰極端子間の電流ループを短くすることができ更なる高周波特性向上が期待される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６４７６０号公報
【特許文献２】特開２００７−４２９３２号公報
【特許文献３】特開２００２−１３４３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した電流ループを短縮化したプリント配線板型の固体電解コンデンサに適用した場合、固体電解コンデンサを半田実装する際に、基板(マザーボード等)側の陽・陰極実装ランドおよび半田間距離も短くなる。そのため、陽・陰極間距離を短縮すると固体電解コンデンサを基板(マザーボード等)に実装する際においてショート不良が発生する頻度が増加し、陽極端子と陰極端子間距離の短縮には限界があった。
【０００７】
本発明は基板実装時のショート不良発生率を考慮し、外部端子すなわち陽極端子と陰極端子間の間隔を従来の距離に保ちつつ、かつ高周波特性の優れたプリント配線板型の固体電解コンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の固体電解コンデンサは、表面を拡面化した板状又は箔状の弁作用金属の表面に形成された弁作用金属の酸化物からなる誘電体を備えた陽極体が一つまたは複数の絶縁部により分離され一方の陽極部の領域に陽極金属層を接続し、他方の陰極部の領域に陰極導体層を形成したコンデンサ素子を、絶縁樹脂の表面にコンデンサ素子搭載用の陽極導体層および陰極導体層が形成され、裏面にそれぞれ前記陽極導体層及び前記陰極導体層と導通された外部端子用の陽極端子及び陰極端子が形成されたプリント配線板に接続した固体電解コンデンサであって、前記素子搭載用の前記陽極導体層と前記陰極導体層との間隔が前記陽極端子と前記陰極端子との間隔より狭いことを特徴とする。また、前記プリント配線板の素子搭載用の陽極導体層と陰極導体層との間隔が前記プリント配線板の最小沿面距離であり、０．３ｍｍ以下(但し０を含まず)であるとよい。また、前記プリント配線板の素子搭載用の陽極導体層と陰極導体層との間および前記陽極導体層と陰極導体層上の一部に絶縁層を設けてもよい。また前記プリント配線板の素子搭載用の陽極導体層と陰極導体層の対向する辺の形状を波状の曲線とし、ランド間の容量を増大させるとよい。また、前記プリント配線板の素子搭載用の陽極導体層と陰極導体層の厚さが前記外部端子用の陽極端子および陰極端子の厚さより厚いとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子を搭載するプリント配線板の外部端子すなわち陽極端子と陰極端子間の距離を変更せずに素子搭載面側の陽極導体層と陰極導体層との間隔のみを変更するので、素子搭載面の陽極導体層と陰極導体層間の距離を最小沿面距離程度に短くすることが可能となる。そのため、素子搭載面の陽極導体層と陰極導体層間に生じる容量が従来のものに比べ大きくなり、その容量がフィルタとしての機能を有するようになる。その結果、本発明を適用すれば高周波特性の向上を図ることができる。また素子搭載面の配線層を形成する陽極導体層と陰極導体層において対向する辺の形状を波状の曲線状とした場合には更に容量が増し、高周波特性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態による固体電解コンデンサについて図１を用いて説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態の固体電解コンデンサの模式断面図である。固体電解コンデンサは大きくコンデンサ素子部とプリント配線板に分類される。
【００１２】
まずコンデンサ素子部に関して説明する。陽極体５を目的とする素子形状、例えば平板状に切り出す。陽極体５はアルミ、ニオブ、タンタル或いはそれらの合金等からなり、その両面はエッチングにより拡面化されており、更にその表面は陽極酸化により陽極酸化皮膜が形成されている。次いで陽極体５の所定の箇所たとえば端面から一定の距離の２箇所にエポキシ樹脂等などにより絶縁部１を形成して陽極体５を３つの領域に区分し、陽極体５の端から順に第1、第２、第３領域とする。第１、第３領域に所定の厚みの陽極金属層２を超音波溶接等で溶接しコンデンサ素子の陽極部を形成する。陽極金属層２は銅、アルミ、ニッケル等の金属箔から構成される。次に中央部の第２領域に対して、導電性高分子層６、グラファイト層７、銀層８を順次積層しコンデンサ素子の陰極層を形成する。
【００１３】
続いてプリント配線板に関して説明する。プリント配線板はガラスエポキシ、ポリイミド等の絶縁樹脂層３に銅板を張った両面銅張積層板から成り、表面にコンデンサ素子搭載用の陽極導体層４１と陰極導体層４２および裏面には外部端子用の陽極端子４３と陰極端子４４を配線エッチングにより形成した後、それぞれの陽極導体層と陽極端子および陰極導体層と陰極端子をスルーホール４５で電気的に接続した外部端子を有するプリント配線板である。本発明で用いるプリント配線板はコンデンサ素子搭載側の陽極導体層４１と陰極導体層４２間の沿面距離が短いほどよいが、長くとも０．３ｍｍ以下が望ましい。
【００１４】
本発明の実施の形態の固体電解コンデンサは上記プリント配線板の素子搭載用の陽極導体層４１と陰極導体層４２に銀ペースト等の導電性接着剤１１を印刷し、上記コンデンサ素子部と電気的に接触したプリント配線板型の固体電解コンデンサである。
【実施例】
【００１５】
以下に、本発明のプリント配線板型の固体電解コンデンサについて幾つかの三端子型の実施例を挙げて説明するが、二端子型のプリント配線板型の固体電解コンデンサに関しても同様の効果が得られる。
【００１６】
（実施例１）
実施例１に係るプリント配線板型の固体電解コンデンサに使用するコンデンサ素子部の作製方法を本発明の実施の形態の説明で用いた図１を参照して説明する。先ず、陽極体５として拡面化層を有し、その表面を陽極酸化されたアルミ箔を用いた。アルミ箔はアルミ電解コンデンサ用に市販されているもので、公称化成電圧５Ｖ、厚み１０５μｍの箔を用いた。この箔を素子部の大きさである幅２．５ｍｍ、長さ５．０ｍｍの長方形の形に切り落とした。次に切り出したアルミ箔の端面の両側から０．８から１．３ｍｍの部分にそれぞれエポキシを主成分とする絶縁樹脂を０．５ｍｍの太さで線状に塗布し硬化させることにより絶縁部１を形成した。このとき、絶縁部1で囲まれた領域をコンデンサ素子の陰極部の領域とし、ここに導電性高分子であるポリピロールからなる導電性高分子層６、更にその上にグラファイト７、銀層８を形成し幅２．５ｍｍ、長さ２．４ｍｍの陰極導体層とした。一方、絶縁部１より外側のコンデンサ素子の陽極部の領域に幅２．５ｍｍ、長さ１．３ｍｍ、厚み０．０５ｍｍの銅箔を超音波溶接し陽極金属層２とし陰極部の両端に陽極部が存在する三端子固体電解コンデンサ用のコンデンサ素子部を得た。
【００１７】
次にプリント配線板について説明する。プリント配線板は厚み６０μｍのポリイミド樹脂層に厚み１８μｍの銅板を貼った両面銅張積層板を用い、銅板を配線エッチングすることにより長方形型のコンデンサ素子搭載面に陽極導体層４１と陰極導体層４２および外部端子用の陽極端子４３と陰極端子４４を得た。このとき外部端子側の陰極端子４４の寸法を幅２．５ｍｍ、長さ１．８ｍｍとし、その両側の陽極端子４３の寸法は幅２．５ｍｍ、長さ０．８ｍｍ、陽極端子４３と陰極端子４４間の距離を０．６ｍｍとした。一方、コンデンサ素子搭載側は陰極導体層４２の寸法を幅２．５ｍｍ、長さ２．８ｍｍとし、その両側の陽極導体層４１の寸法は幅２．５ｍｍ、長さ０．８ｍｍ、陽極導体層４１と陰極導体層４２間の沿面距離を０．１ｍｍとした。更に素子搭載面の陽極導体層４１と陰極導体層４２をそれぞれ実装面となる外部端子用の陽極端子４３と陰極端子４４に直径０．１ｍｍのスルーホール４５で電気的に接続し外部端子を有するプリント配線板を得た。メッキ厚みは３０μｍとした。続いて、上記プリント配線板の素子搭載面に銀ペーストからなる導電性接着剤１１をスクリーン印刷により、陽極導体層および陰極導体層へそれぞれ幅２．３ｍｍ、長さ０．６ｍｍ、幅２．３ｍｍ、長さ１．８ｍｍでパターン印刷した後、コンデンサ素子部を接着し更に、コンデンサ素子部を覆うように外装樹脂９にてモールド外装し、幅２．８ｍｍ、長さ５．３ｍｍ、高さ０．４６ｍｍの三端子型のプリント配線板型の固体電解コンデンサを得た。本実施例１の挿入損失を表１の実施例１の項目に記載した。
【００１８】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２に係る固体電解コンデンサの模式断面図である。本実施例２では実施例１のプリント配線板の素子搭載面に形成する配線層において陽極導体層４１と陰極導体層４２間にエポキシ樹脂からなるソルダーレジスト層１０を形成した以外は実施例１と同様の製造方法で三端子のプリント配線板型の固体電解コンデンサを得た。但し、素子搭載側は陰極導体層４２の寸法を幅２．５ｍｍ、長さ２．９ｍｍとし、その両側の陽極ランドの寸法は幅２．５ｍｍ、長さ０．８ｍｍ、陽極導体層４１と陰極導体層４２間の沿面距離を０．０５ｍｍとした。また、素子搭載面の銀ペーストからなる導電性接着剤１１の印刷パターンを陽極導体層上で幅２．３ｍｍ、長さ０．６ｍｍ、陰極導体層上で幅２．３ｍｍ、長さ２．７ｍｍとした。本実施例の挿入損失を表１の実施例２の項目に記載した。
【００１９】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３に係る固体電解コンデンサに用いるプリント配線板のコンデンサ素子搭載面を示す平面図である。本実施例３では実施例１のプリント配線板の素子搭載面に形成する配線層において陽極導体層４１と陰極導体層が対向する辺の中央をを波長０．４ｍｍ  振幅０．４ｍｍの方形波状としてランド間の隙間による容量を増大させた点以外は実施例１と同様の製造方法で三端子のプリント配線板型の固体電解コンデンサを得た。但し、陽極導体層４１と陰極導体層４２間の沿面距離は０．１ｍｍとした。本実施例の挿入損失を表１の実施例３の項目に記載した。なお波の形状は方形波の他、正弦波、三角波等を使用することができる。
【００２０】
（実施例４）
本実施例４では実施例３のプリント配線板の素子搭載面に形成する配線層において陽極導体層と陰極導体層の配線厚みを３０μｍとした以外は実施例１と同様の製造方法で三端子のプリント配線板型固体電解コンデンサを得た。本実施例の挿入損失を表１の実施例４の項目に記載した。
【００２１】
（比較例１）
図４は従来の比較例１に係る固体電解コンデンサの断面図である。コンデンサ素子部は実施例１と同様の方法で作製した。比較例１ではプリント配線板の素子搭載側の陰極導体層４２の寸法を幅２．５ｍｍ、長さ１．８ｍｍとし、その両側の陽極導体層４１の寸法を幅２．５ｍｍ、長さ０．８ｍｍ、陽極導体層４１と陰極導体層間の沿面距離を０．６ｍｍとした以外は実施例１と同様の製造方法で三端子のプリント配線板型固体電解コンデンサを得た。本比較例１の挿入損失を表１の比較例１の項目に記載した。
【００２２】
（比較例２）
比較例２のコンデンサ素子部は実施例１と同様の方法で作製した。比較例２ではプリント配線板の素子搭載側の陰極導体層の寸法を幅２．５ｍｍ、長さ２．３ｍｍとし、その両側の陽極導体層の寸法を幅２．５ｍｍ、長さ０．８ｍｍ、陽極導体層と陰極導体層間の沿面距離を０．３５ｍｍとし、実装側の外部端子側の陰極端子の寸法を幅２．５ｍｍ、長さ２．３ｍｍとし、その両側の陽極端子の寸法は幅２．５ｍｍ、長さ０．８ｍｍ、陽極端子と陰極端子間の距離を０．３５ｍｍとした以外は実施例１と同様の製造方法で三端子のプリント配線板型固体電解コンデンサを得た。本比較例２の挿入損失を表１の比較例２の項目に記載した。
【００２３】
このようにして得られたプリント配線板型の固体電解質コンデンサの１ＧＨｚの挿入損失を表１に示す。挿入損失は高周波プローブ（カスケードマイクロテック製）とネットワークアナライザ（アジレント製）を用いて測定した。
【００２４】
【表１】
2010080560.tif 000003
【００２５】
以上の結果より本発明のプリント配線板型の固体電解コンデンサを用いれば高周波特性が向上することが分かる。また、実施例１、２および３の外部端子ランドの陽極導体層と陰極導体層との間隔は比較例１と同じなので基板実装時のショート不良発生頻度に関しては同等である。
【００２６】
本発明にかかる固体電解コンデンサはプリント配線基板等の基板に電気的に接続することで外部端子とするプリント配線板型の固体電解コンデンサに適用することができ、従来のものに比べ良好な周波数特性を有する固体電解コンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態の固体電解コンデンサの模式断面図。
【図２】本発明の実施例２に係る固体電解コンデンサの模式断面図。
【図３】本発明の実施例３に係る固体電解コンデンサに用いるプリント配線板のコンデンサ素子搭載面を示す平面図。
【図４】従来の比較例１に係る固体電解コンデンサの断面図。
【図５】従来の三端子型の固体電解コンデンサの断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１    絶縁部
２    陽極金属層
３    絶縁樹脂層
４１ 陽極導体層
４２ 陰極導体層
４３ 陽極端子
４４ 陰極端子
４５ スルーホール
５    陽極体
６    導電性高分子層
７    グラファイト層
８    銀層
９    外装樹脂
１０    ソルダーレジスト層
１１    導電性接着剤
１２    陽極リード
１３    陰極リード
【図１】
2010080560.tif 000004
【図２】
2010080560.tif 000005
【図３】
2010080560.tif 000006
【図４】
2010080560.tif 000007
【図５】
2010080560.tif 000008