(57)【要約】【課題】コンデンサ全体のＥＳＲ、ＥＳＬの値を小さくする。【解決手段】陽極体の表面に誘電体酸化被膜、陰極層が順次形成されたコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続された陽極片及び陰極片と、前記コンデンサ素子の少なくとも上面を被覆する合成樹脂とを備える固体電解コンデンサであって、前記陽極片及び陰極片の下面は、該固体電解コンデンサの下面に露出し、該下面における前記陽極片と陰極片との間隔は、前記陽極体から突出した陽極リードの長さより小さいことを特徴とする。【選択図】    図１
2006024967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極体の表面に誘電体酸化被膜、陰極層が順次形成されたコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続された陽極片及び陰極片と、前記コンデンサ素子の少なくとも上面を被覆する合成樹脂とを備える固体電解コンデンサであって、
前記陽極片及び陰極片の下面は、該固体電解コンデンサの下面に露出し、
該下面における前記陽極片と陰極片との間隔は、前記陽極体から突出した陽極リードの長さより小さいことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
陽極体の表面に誘電体酸化被膜、陰極層が順次形成されたコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続された陽極片及び陰極片と、前記コンデンサ素子の少なくとも上面を被覆する合成樹脂とを備える固体電解コンデンサであって、
前記陽極片及び陰極片の下面は、該固体電解コンデンサの下面に露出し、
該下面における前記陽極片と陰極片との間隔は、該間隔と同方向に亘る前記陽極片の幅より小さいことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項３】
陽極体の表面に誘電体酸化被膜、陰極層が順次形成されたコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続された陽極片及び陰極片と、前記コンデンサ素子の少なくとも上面を被覆する合成樹脂とを備える固体電解コンデンサであって、
前記陽極片及び陰極片の下面は、該固体電解コンデンサの下面に露出し、
前記コンデンサ素子の下面は、前記陰極層が形成された領域の略全域に亘って、前記陰極片の上面に対向して接続されていることを特徴とする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、固体電解コンデンサに関する。  
【背景技術】
【０００２】
図１６は、従来のチップ型固体電解コンデンサの断面図である(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
固体電解コンデンサは、図１６に示すように、コンデンサ素子(５)を合成樹脂、具体的にはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるハウジング(７)にて被覆して構成され、コンデンサ素子(５)に電気的に接続した２本のリードフレーム(９)(90)がハウジング(７)の両側から外向きに突出している。リードフレーム(９)(90)は、鉄とニッケルを主成分とした合金から構成される。
【０００４】
コンデンサ素子(５)は、以下のように形成される。先ず、弁金属の焼結体である陽極体(１)に陽極リード(10)を結合又は接着させ、該陽極体(１)に誘電体酸化被膜(11)を形成し、誘電体酸化被膜(11)上にＭｎＯ2(二酸化マンガン)、導電体有機化合物の固体導電性材料からなる陰極層(12)を形成する。ここで、弁金属とは、電解酸化処理により極めて緻密で耐久性を有する誘電体酸化被膜が形成される金属を指し、Ａｌ、Ｔａ(タンタル)の他に、Ｔｉ(チタン)、Ｎｂ(ニオブ)等が該当する。また、導電体有機化合物には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフラン等の導電性高分子、ＴＣＮＱ(７、７、８、８−テトラシアノキノジメタン)錯塩、無機半導体などが挙げられる。
【０００５】
陰極層(12)にカーボン層(６)を形成し、該カーボン層(６)上に銀ペースト層(60)を形成することにより、コンデンサ素子(５)を設ける。
【０００６】
次に、陽極リード(10)に一方のリードフレーム(９)を抵抗溶接等によって取り付け、前記銀ペースト層(60)に他方のリードフレーム(90)を銀接着剤によって取り付ける。
【０００７】
更に、コンデンサ素子(５)の周囲をハウジング(７)にて被覆し、リードフレーム(９)(90)をハウジング(７)に沿って曲げる。リードフレーム(９)(90)に通電して、エージングを行ない、コンデンサ(４)が完成する。ハウジング(７)の下面に接するリードフレーム(９)(90)が回路基板(３)に半田付けされて用いられる。
【特許文献１】特開平８−１４８３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の固体電解コンデンサは、リードフレーム(９)(90)がハウジング(７)の周囲に巻き付き、リードフレーム(９)(90)の根元から回路基板に接するまでの距離が長い。即ち、リードフレーム(９)(90)の抵抗成分、インダクタンス成分が大きくなり、コンデンサ全体のＥＳＲ(等価直列抵抗)及びＥＳＬ(インダクタンス成分)が大きくなる。
【０００９】
近年、斯種チップ型の固体電解コンデンサを、電圧降下による変動を小さくしてＬＳＩを保護するデカップリングコンデンサとして用いることがあるが、コンデンサ全体のＥＳＲ及びＥＳＬが大きいと、以下の不都合がある。
【００１０】
図１７は、固体電解コンデンサ(４)を、デカップリングコンデンサとして用いた回路のブロック図である。電源(80)とＬＳＩ(８)を電路(81)にて繋ぎ、該電路(81)とアース間に、固体電解コンデンサ(４)を配備する。ＬＳＩ(８)が使用される機器の高速処理化に伴って、ＬＳＩ(８)の動作周波数であるクロックも高速になっている。ＬＳＩ(８)を高速化すると、消費電力が増えるから、消費電力を抑え、発熱を最小にすべく、電源(80)の電圧Ｖｃｃを下げ、低電圧駆動することが多い。然るに、低電圧駆動されるＬＳＩ(８)は、負荷の変動に影響を受けやすい。このため、負荷の変動により、ＬＳＩ(８)に急激な電力消費が発生したときに、固体電解コンデンサ(４)からＬＳＩ(８)に電流を供給して、ＬＳＩ(８)への給電電圧を安定に保っている。
【００１１】
ここで、固体電解コンデンサ(４)のＥＳＲの値をＲ、ＥＳＬの値をＬ、固体電解コンデンサ(４)からＬＳＩ(８)への給電電流をｉとすれば、固体電解コンデンサ(４)の内部で、
Ｖ＝Ｒ×ｉ＋Ｌ×ｄｉ／ｄｔ
で示されるＶだけ電圧降下が生じる。即ち、ＥＳＲ、ＥＳＬが大きくなると、ＬＳＩ(８)への給電電圧を十分に補償することはできない。例えば、図１６に示す固体電解コンデンサ(４)において、長さ７．３ｍｍ、幅４．３ｍｍのチップサイズの場合、出願人の製作したところでは、コンデンサ素子(５)からハウジング(７)の外形までの幅Ｌ１が約１.８ｍｍあり、ＥＳＲ、ＥＳＬが大きくなっていた。
【００１２】
本発明の目的は、コンデンサ素子から外部の回路基板に接続されるまでの長さを短くすることにより、コンデンサ全体のＥＳＲ、ＥＳＬの値を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のうち、請求項１に記載の発明は、陽極体の表面に誘電体酸化被膜、陰極層が順次形成されたコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続された陽極片及び陰極片と、前記コンデンサ素子の少なくとも上面を被覆する合成樹脂とを備える固体電解コンデンサであって、前記陽極片及び陰極片の下面は、該固体電解コンデンサの下面に露出し、該下面における前記陽極片と陰極片との間隔は、前記陽極体から突出した陽極リードの長さより小さいことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のうち、請求項２に記載の発明は、陽極体の表面に誘電体酸化被膜、陰極層が順次形成されたコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続された陽極片及び陰極片と、前記コンデンサ素子の少なくとも上面を被覆する合成樹脂とを備える固体電解コンデンサであって、前記陽極片及び陰極片の下面は、該固体電解コンデンサの下面に露出し、
該下面における前記陽極片と陰極片との間隔は、該間隔と同方向に亘る前記陽極片の幅より小さいことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のうち、請求項３に記載の発明は、陽極体の表面に誘電体酸化被膜、陰極層が順次形成されたコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続された陽極片及び陰極片と、前記コンデンサ素子の少なくとも上面を被覆する合成樹脂とを備える固体電解コンデンサであって、前記陽極片及び陰極片の下面は、該固体電解コンデンサの下面に露出し、前記コンデンサ素子の下面は、前記陰極層が形成された領域の略全域に亘って、前記陰極片の上面に対向して接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
固体電解コンデンサは、両極片(22)(23)が直に回路基板(３)に接するから、従来のようにリードフレーム(９)をハウジング(７)に沿って曲げて設ける必要がなく、コンデンサ素子(５)から回路基板(３)までの電路を短くできる。また、リードフレーム(９)を用いないから、コンデンサ素子(５)から回路基板(３)までの距離は、ケース(２)の厚みにまで短くなり、コンデンサ全体のＥＳＲ、ＥＳＬの値を小さくできる。
【００１７】
また、上記構成による固体電解コンデンサは、陽極、陰極と外部の回路基板との電流経路間の距離が小さいため、ＥＳＬの値が更に小さくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
(第１実施例)
以下、本発明の一例を図を用いて詳述する。
【００１９】
図１は、本例に係わる固体電解コンデンサ(４)を一部破断した斜視図であり、図２は、図１の固体電解コンデンサをＡ−Ａ線を含む面にて破断した側面断面図であり、図３は、図１の固体電解コンデンサをＢ−Ｂ線を含む面にて破断した平面断面図である。コンデンサ素子(５)は、図１６に示す従来と同じものを用い、陽極体(１)をＴａ(タンタル)にて、陰極層(12)をポリピロールにて形成した。
【００２０】
固体電解コンデンサ(４)の両端部には、銅板から形成される陽極片(22)と陰極片(23)が夫々対向して設けられ、コンデンサ素子(５)は両極片(22)(23)間に配備される。コンデンサ素子(５)の上面は、合成樹脂(70)にて覆われている。陰極片(23)はコンデンサ素子(５)の側面に対向した縦板(25)と、コンデンサ素子(５)の下面に対向した横板(26)を一体に設け、陰極片(23)とコンデンサ素子(５)は、銀接着剤にて接続されている。コンデンサ素子(５)の陽極リード線(２)は、陽極片(22)に接続され、陰極片(23)と陽極片(22)の下面は、直接回路基板(３)に接する。陰極片(23)は横板(26)が回路基板(３)に接し、該横板(26)にてコンデンサ素子(５)を受ける。横板(26)と回路基板(３)との接触面積を大きく設けることにより、固体電解コンデンサ(４)を回路基板(３)にしっかりと半田付けできるとともに、接触抵抗を小さくできる。
【００２１】
(固体電解コンデンサの製造方法)
固体電解コンデンサ(４)の製造方法を、以下に示す。
【００２２】
図４は、陰極片(23)及び陽極片(22)となるべきケース(２)の斜視図である。ケース(２)は厚み０.５ｍｍの銅板に銀メッキを施したものを用いているが、銅板の代わりに、銅棒を鍛造加工して設けても、銅製の角棒を切削加工して設けてもよい。
【００２３】
ケース(２)は、陽極片(22)となるべき第１壁片(20)と、陰極片(23)の縦板(25)となるべき第２壁片(21)を対向して設け、両壁片(20)(21)の下端部は、壁片(20)(21)の長手方向に直交する方向に沿って厚板(27)と薄板(28)を連ねた連結片(24)にて繋がれている。厚板(27)が陰極片(23)の横板(26)となる。ケース(２)は、後記するように、長手方向に沿って分割されて、３つの固体電解コンデンサが製作される。
【００２４】
第１壁片(20)と第２壁片(21)間に、３つのコンデンサ素子(５)(５)(５)を配備する。図４では、図示の便宜上、１つのコンデンサ素子(５)しか図示しない。各コンデンサ素子(５)の陽極リード(10)を第１壁片(20)に、銀ペースト層(60)(図１６参照)を第２壁片(21)に、銀接着剤を用いて接続する。尚、陽極リード(10)を第１壁片(20)に直接溶接してもよい。また、陽極リード(10)の先端部を押しつぶして、平らに変形させ、銀接着剤が密着しやすくなる工夫も可能である。
【００２５】
次に、図５に示すように、第１壁片(20)と第２壁片(21)間に、上面が平らになるようにエポキシ樹脂等の絶縁性の合成樹脂(70)を充填し、１つのブロックを作成する。本例では、合成樹脂の厚みを、約３.０ｍｍとしたが、これに限定されない。この後、合成樹脂(70)を充填したケース(２)を約１５０℃の硬化炉内に約３０分間入れて、合成樹脂を硬化させる。
【００２６】
次に、図６に示すように、ケース(２)の下面を切削又は研磨加工して、連結片(24)の薄板(28)を除去し、第１壁片(20)と第２壁片(21)とを電気的に分離するとともに、第１壁片(20)と第２壁片(21)の下面を露出させる。そして、第１壁片(20)にて各コンデンサ素子(５)(５)間に、２つの切込み(55)(55)を入れて、３つの陽極片(22)(22)(22)を形成する。
【００２７】
第２壁片(21)に直流電圧を印加して、エージングを行う。これにより、固体電解コンデンサ(４)の漏れ電流を低減させる。第１壁片(20)には切込み(55)(55)が入っているから、各陽極片(22)に通電する。
【００２８】
最後にダイシングソーを用いて、切込み(55)(55)に沿ってブロックを３つに切断し、３つの固体電解コンデンサ(４)(４)(４)を得る。
【００２９】
上記工程にて製作された固体電解コンデンサは、コンデンサ素子(５)が０.５ｍｍ厚の陽極片(22)及び陰極片(23)に直接接するから、固体電解コンデンサ全体の幅を短くできる。また、両極片(22)(23)の下面が、直に回路基板(３)に接するから、従来のようにリードフレーム(９)をハウジング(７)に沿って曲げて設ける必要がなく、コンデンサ素子(５)から回路基板(３)までの電路を短くできる。更に、リードフレーム(９)を用いないから、コンデンサ素子(５)の陰極片(23)から回路基板(３)までの距離は、ケース(２)の厚みにまで短くなり、固体電解コンデンサ全体のＥＳＲ、ＥＳＬの値を小さくできる。
【００３０】
固体電解コンデンサの共振周波数は周知の如く、インダクタンス成分の平方根に逆比例するが、ＥＳＬが小さいから、固体電解コンデンサの共振周波数は高くなり、高周波帯域にてデカップリング用途を満足できる。
【００３１】
図７、図８は、固体電解コンデンサのＥＳＬと周波数の関係を示すグラフであり、図７は、従来のものを、図８は、本例に示すものを夫々測定した結果である。ＥＳＬの単位はｎＨ(ナノヘンリー)である。
【００３２】
一般に、固体電解コンデンサのＥＳＬは、インダクタンスをＬとすると、
ＥＳＬ＝ｊ×ω×Ｌ     (ω＝２π×周波数)
で表されるから、周波数が高くなれば、ＥＳＬの値が大きくなる。図７、図８では周波数が４００ＫＨｚ以上にて、ＥＳＬの値が顕著になるが、従来品のＥＳＬが３ｎＨであるのに対し、本例に示す固体電解コンデンサのＥＳＬは、１ｎＨであり、ＥＳＬの値を改善することができた。
(第２実施例)
図９は、別の例に係わる固体電解コンデンサ(４)を一部破断した斜視図であり、図１０は、図９をＡ−Ａ線を含む面にて破断した側面断面図であり、図１１は、図９をＢ−Ｂ線を含む面にて破断した平面断面図である。
【００３３】
本例にあっては、コンデンサ素子(５)を縦に複数設けたことを特徴とする。図９、図１０では、２つのコンデンサ素子(５)(５)を設けているが、２つに限定されない。固体電解コンデンサの製造方法は、前記と同様に、ケース(２)にコンデンサ素子(５)(５)を収納して、上面を合成樹脂(70)にて被覆するが、コンデンサ素子(５)(５)を縦に並べて陽極リード(10)(10)を陽極片(22)に取り付けやすいように、図１２及び図１３に示す如く、第１壁片(20)に切欠き(56)を設け、該切欠き(56)の端面(57)に陽極リード(10)(10)を取り付けている。
【００３４】
複数のコンデンサ素子(５)(５)を縦に並列接続することにより、固体電解コンデンサ(４)全体の容量を大きくできる。また、各コンデンサ素子(５)自体が、同じインダクタンス成分を有しているとすると、２つのコンデンサ素子(５)(５)を並列接続することにより、固体電解コンデンサ(４)全体のインダクタンス成分は、各コンデンサ素子(５)の１／２にすることができる。
【００３５】
更に、複数のコンデンサ素子(５)(５)を縦に設けるから、固体電解コンデンサの底面積を変えずに、容量を大きくし、且つ低ＥＳＬ、低ＥＳＲを実現できる。斯種固体電解コンデンサ(４)は、実装密度の高い回路基板(３)上に取り付けられることが多いから、固体電解コンデンサの底面積を小さく保つことは、実用上有用且つ必要である。
【００３６】
(第３実施例)
図１４は、さらに別の例に係わる固体電解コンデンサ(４)を一部破断した斜視図であり、図１５は、図１４をＡ−Ａ線を含む面にて破断した側面断面図である。
【００３７】
本例にあっては、第1実施例の固体電解コンデンサにおいて、陰極片(23)の横板(26)をコンデンサ素子(５)の陰極層幅に亘って延在させたことを特徴とする。
【００３８】
本出願人が種々実験したところ、陰極片(23)の横板(26)の先端が陽極片(22)に近づくほどＥＳＬが低減することが分かった。そして、本実施例の構成にすることにより、ＥＳＬを０．７ｎＨまで低減することができた。また、本出願人による実験の結果、極間距離Ｗが２ｍｍ以下になるように陽極片(22)と陰極片(23)を配置すれば、ＥＳＬの低減の効果が顕著に現れることが分かった。即ち、陰極片(23)は、少なくともコンデンサ素子(５)の陽極リードに近接する陰極層部分と接続されていれば良い。ここで、極間距離Ｗとは、コンデンサ素子(５)の陽極及び陰極の各々から各極片(22)(23)の端子部分(露出部分)までを最短で流れる電流経路間の最も離れた部分での距離である。
【００３９】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本例に係わる固体電解コンデンサを一部破断した斜視図である。
【図２】図１の固体電解コンデンサをＡ−Ａ線を含む面にて破断した側面断面図である。
【図３】図１の固体電解コンデンサをＢ−Ｂ線を含む面にて破断した平面断面図である。
【図４】ケースの斜視図である。
【図５】上面を合成樹脂にて被覆したケースの斜視図である。
【図６】陰極片と陽極片とを電気的に分離するとともに、切込みを設けたケースの斜視図である。
【図７】従来の固体電解コンデンサのＥＳＬと周波数の関係を示すグラフである。
【図８】本例の固体電解コンデンサのＥＳＬと周波数の関係を示すグラフである。
【図９】別の例に係わる固体電解コンデンサを一部破断した斜視図である。
【図１０】図９の固体電解コンデンサをＡ−Ａ線を含む面にて破断した側面断面図である。
【図１１】図９の固体電解コンデンサをＢ−Ｂ線を含む面にて破断した平面断面図である。
【図１２】別のケースの斜視図である。
【図１３】図１２のケースの上面を合成樹脂にて被覆した状態の斜視図である。
【図１４】別の例に係わる固体電解コンデンサを一部破断した斜視図である。
【図１５】図１４の固体電解コンデンサをＡ−Ａ線を含む面にて破断した側面断面図である。
【図１６】従来のチップ型固体電解コンデンサの断面図である。
【図１７】固体電解コンデンサを、デカップリングコンデンサとして用いた回路のブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
(２)  ケース
(３)  回路基板
(５)  コンデンサ素子
(22)  陽極片
(23)  陰極片
(24)  連結片
(70)  合成樹脂
【図１】
2006024967.tif 000003
【図２】
2006024967.tif 000004
【図３】
2006024967.tif 000005
【図４】
2006024967.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006024967.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006024967.tif 000013
【図１２】
2006024967.tif 000014
【図１３】
2006024967.tif 000015
【図１４】
2006024967.tif 000016
【図１５】
2006024967.tif 000017
【図１６】
2006024967.tif 000018
【図１７】
2006024967.tif 000019