(57)【要約】【課題】  コンデンサ素子を複数用いて固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化を図るととともに、デッドスペースの有効利用することにより、単位体積あたりの静電容量の増大を図る。【解決手段】  コンデンサ素子１を、第１の導電パターン２１と、第２の導電パターン２２が形成された基板２の上面に複数個搭載し、その配置として、二つのコンデンサ素子１ａ、１ｂをその陽極導出線１１ａ、１１ｂが互いに反対方向となるように配置するとともに、一方のコンデンサ素子１ａの陽極導出線１１ａを導出した端面の、陽極導出線の先端までの延長空間に、他方のコンデンサ素子１ｂの陽極導出線１１ｂを配置したコンデンサ素子対を単位ユニット１２として基板２に搭載した。【選択図】  図３
2005158903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属粉末を成型し一方の端面より陽極導出線を導出するように角柱状に焼結した焼結体の表面に誘電体酸化皮膜を形成するとともに、誘電体酸化皮膜の上に固体電解質層および陰極層を順次形成してなるコンデンサ素子を、
前記陽極導出線と電気的に接続する第１の導電パターンと、前記陰極層と電気的に接続する第２の導電パターンが形成された基板の上面に複数個搭載し、そのコンデンサ素子を樹脂でモールドしてなる固体電解コンデンサアレイであって、
二つのコンデンサ素子をその陽極導出線が互いに反対方向となるように配置するとともに、一方のコンデンサ素子の陽極導出線を導出した端面の、陽極導出線の先端までの延長空間に、他方のコンデンサ素子の陽極導出線を配置したコンデンサ素子対を単位ユニットとして基板に搭載した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】
この発明は複数のコンデンサ素子を用いた固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表面実装デバイスの小型化技術の飛躍的進歩により、携帯電話機、パソコン、デジタルカメラ等の電子機器では、配線基板に対する電子部品の実装は高密度化している。このような中、タンタル固体電解コンデンサは、小型大容量化が図れるという優れた特性を備えており、電源装置の平滑フィルタ等の用途で多用されている。なお、弁作用金属にはタンタル金属の他、アルミニウム、ニオブ、チタン等の金属類があるが、静電容量や誘電体皮膜特性の点でタンタル金属が優れた特性を示すため、小型大容量の用途では最も多く用いられている。
【０００３】
ところで、このようなタンタル電解コンデンサにおいては、ＣＰＵの高周波化に伴い、高周波領域での低ＥＳＲ化が求められており、この要請に応えるため、近年ではポリピロールやポリチオフェン、又はそれらの誘導体等の導電性高分子を固体電解質として用いた固体電解コンデンサが実用化されている。
【０００４】
しかし、このような固体電解コンデンサにおいても、ＣＰＵの高周波化に対する性能としては十分とは言えず、さらなる低ＥＳＲ化が望まれている。
【０００５】
このような固体電解コンデンサにおいて低ＥＳＲ化に関する技術には、次のような特許文献が存在する。
【特許文献１】特開２００１−２８４１９２号
【特許文献２】特開２００２−１３４３６２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１に記載された固体電解コンデンサは、コンデンサ素子を複数個重ねた構造を採用しており、個々のコンデンサ素子の抵抗成分が並列回路を構成するようになるため、固体電解コンデンサ全体のＥＳＲが低減するようになる。
【０００７】
しかしながら、このような構成では、固体電解コンデンサの容量拡大を図ろうとすると、コンデンサ素子を複数個積み重ねていくことが必要になるため、固体電解コンデンサの高さ方向の製品サイズが大きなものとなってしまう。
【０００８】
また、特許文献２に記載された固体電解コンデンサは、コンデンサ素子を複数個並列に並べた構造を採用しており、やはり個々のコンデンサ素子の抵抗成分が並列回路を構成するようになるため、固体電解コンデンサ全体のＥＳＲが低減するようになる。
【０００９】
しかしながら、このようなコンデンサ素子の配置によると、高さ方向の製品サイズが大きくなることはないが、静電容量の拡大を図ろうとすると固体電解コンデンサの横方向の一方にのみ延長していくことになる。
【００１０】
さらに、上記の特許文献１、特許文献２によって開示された固体電解コンデンサは、陽極導出線の導出方向を同じ方向にそろえてコンデンサ素子を整列させ、陽極導出線とリードフレーム、あるいは陽極リードと接合して、外部電極と電気的に接合するようにしているが、この陽極導出線とリードフレーム、あるいは陽極リードとの接合部分の近辺は固体電解コンデンサの静電容量には寄与せず、いわゆるデッドスペースとなる。そして、コンデンサ素子の陽極導出線を同じ方向となるように整列した場合にはこのデッドスペースがコンデンサ素子の個数に比例して増大していくことになり、単位体積あたりの静電容量の増加を図れるものではない。
【００１１】
この発明では、コンデンサ素子を複数用いて固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化を図るととともに、デッドスペースの有効利用することにより、単位体積あたりの静電容量の増大を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の固体電解コンデンサは、弁作用金属粉末を成型し一方の端面より陽極導出線を導出するように角柱状に焼結した焼結体の表面に誘電体酸化皮膜を形成するとともに、誘電体酸化皮膜の上に固体電解質層および陰極層を順次形成してなるコンデンサ素子を、前記陽極導出線と電気的に接続する第１の導電パターンと、前記陰極層と電気的に接続する第２の導電パターンが形成された基板の上面に複数個搭載し、そのコンデンサ素子を樹脂でモールドしてなる固体電解コンデンサアレイであって、二つのコンデンサ素子をその陽極導出線が互いに反対方向となるように配置するとともに、一方のコンデンサ素子の陽極導出線を導出した端面の、陽極導出線の先端までの延長空間に、他方のコンデンサ素子の陽極導出線を配置したコンデンサ素子対を単位ユニットとして基板に搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の固体電解コンデンサは、複数のコンデンサ素子を並列回路として配置しているため、固体電解コンデンサ全体のＥＳＲを低減させることができる。
【００１４】
また、個々のコンデンサ素子のデッドスペースを重なり合うようになるため、固体電解コンデンサ全体のデッドスペースを小さなものとすることができ、固体電解コンデンサの単位体積あたりの静電容量の増加を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
この発明の固体電解コンデンサの一部を切り欠いた斜視図を図１に示す。
【００１６】
図１中の符号１はコンデンサ素子で、タンタル金属粉末を角柱状に成型し、タンタルの丸棒からなる陽極導出線１１を埋設して焼結した焼結体に、誘電体酸化皮膜を形成し、さらに誘電体酸化皮膜層の上にポリピロールやポリチオフェン又はそれらの誘導体等の導電性高分子からなる固体電解質層を形成し、さらに銀ペースト層やグラファイト層等からなる陰極層を順次形成したものである。
【００１７】
このコンデンサ素子１は焼結体の一方の端面より陽極導出１１線が導出されているが、その導出位置は、端面のほぼ中心位置から導出されている。
【００１８】
符号２は絶縁体からなる基板で、その表面には、導電パターンが形成されている。導電パターンは図２（ａ）に示すように、コンデンサ素子の陽極導出線と電気的に接続する第１の導電パターン２１と、コンデンサ素子の陰極層と電気的に接続する第２の導電パターン２２が形成されている。また、基板の裏面側は、図２（ｂ）に示すように、半田ボールを接続したＢＧＡ電極からなる電極２５が形成されている。この基板の表面の導電パターン２１，２２と裏面の電極２５は図２（ｃ）に示すように、スルーホール２４によって接続されている。
【００１９】
基板２は絶縁性を有するもので、材料としてはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等と使用することができる。導電パターンは銅箔よりなり、スルーホールは銅メッキによって形成され、必要に応じて銅メッキの上にさらにニッケルメッキ、金メッキが形成されたものである。
【００２０】
符号３は、導電性部材からなる棒状の接続部材で、陽極導出線と第１の導電パターンを電気的に接続する。この接続部材の材質としては銅、銅合金、４２アロイ（鉄−４２％ニッケル合金）等を使用することができる。
【００２１】
符号４は、エポキシ樹脂等からなる外装樹脂であり、トランスファーモールド成型等によって形成する。
【００２２】
次のこの発明の固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の搭載位置について説明する。図３は基板にコンデンサ素子を搭載した状態を示す上面図である。
【００２３】
この図３は基板上に６個のコンデンサ素子が搭載された例を示している。コンデンサ素子は二つのコンデンサ素子１ａ、１ｂがその陽極導出線１１ａ、１１ｂが互いに反対方向となるように配置されている。そして、一方のコンデンサ素子１ａの陽極導出線１１ａを導出した端面の、陽極導出線１１ａの先端までの延長空間（図中太い点線で示す）に、他方のコンデンサ素子１ｂの陽極導出線１１ｂが配置されるように搭載する。
【００２４】
このコンデンサ素子１ａの陽極導出線１１ａを導出した端面の、陽極導出線１１ａの先端までの延長空間は固体電解コンデンサの静電容量に寄与しないデッドスペースであるが、コンデンサ素子１ａ、１ｂを上記のような配置として基板２に搭載すれば、個々のコンデンサ素子のデッドスペースが重なり合うようになるため、固体電解コンデンサ全体のデッドスペースを小さなものとすることができ、固体電解コンデンサの単位体積あたりの静電容量の増加を図ることができる。
【００２５】
この二つのコンデンサ素子の対を単位ユニット１２（図中細い点線で示す）として、基板に複数の単位ユニット１２のコンデンサ素子対を搭載する。図３では、３つの単位ユニットのコンデンサ素子対が並列に搭載されていることになる。
【００２６】
基板２に対するコンデンサ素子１の搭載数は２個以上であれば任意であり、固体電解コンデンサに求められる静電容量およびＥＳＲ特性に応じて、適宜設計することができる。
【００２７】
ここで、比較例として、コンデンサ素子を図４に示すような位置に搭載した場合と対比する。図４（ａ）に示すように、コンデンサ素子１の搭載位置を陽極導出線１１同士が対向するようにした場合には、コンデンサ素子１のデッドスペースが多く残されることになり、固体電解コンデンサの単位体積あたりの静電容量の増加は望めない。
【００２８】
また、図４（ｂ）に示すように、一方のコンデンサ素子１ａの陽極導出線１１ａを、他方のコンデンサ素子１ｂの側面近傍に配置されるように搭載した場合には、デッドスペースを小さくすることができるものの、接続部材３の形状を複雑なものとしないと、陽極導出線同士を接合できなくなる。そのため、接続部材３の加工の工程が複雑なものとなってしまい、製造工程が煩雑なものとなる。
【００２９】
以上に説明してきた本発明による固体電解コンデンサは次のような工程によって製造する。
【００３０】
先ず、公知の技術によって、コンデンサ素子１の作成を行う。コンデンサ素子１はタンタルの粉末を角柱状に成型して、タンタル線からなる陽極導出線１１を埋設して焼結し、焼結体を得る。さらにリン酸等の電解液に焼結体を浸漬し、所定の直流電圧を印加する陽極酸化法により焼結体のタンタル表面に誘電体酸化皮膜を形成する。次に、誘電体酸化皮膜層の上にポリチオフェン等の誘導体からなる固体電解質層を形成する。さらに固体電解質層の上には、グラファイトペーストを塗布・乾燥してグラファイト層を形成し、さらに銀ペーストを塗布・乾燥して銀塗料層を形成する。
【００３１】
基板２は、エポキシ樹脂製の両面銅張り絶縁板に、所定の貫通孔を空けた後、エッチングにより不用な銅箔を除去し、基板２の表面に所定形状の第１の導電パターン２１、第２の導電パターン２２を形成する。また、基板２の裏面には、半田ボールを接合するためのランド２３を矩形状に形成する。このような両面銅張り絶縁板における銅箔の厚さは５〜１８μｍである。そして、銅メッキによって、基板に貫通孔の内面に銅メッキ層を形成する。銅メッキは電気メッキ、無電解メッキのいずれも用いることができ、メッキの厚さとしては。、１０〜２５μの厚さに形成される。さらに必要に応じて、ニッケルメッキや、金メッキを施しスルーホール２４とする。このスルーホール２４によって、基板の表面の第１の導電パターン２１、第２の導電パターン２２と基板の裏面のランド２３が電気的に接続するようになる。さらに、基板２の裏面のランド２３には半田ボールを接合して、ＢＧＡ電極２５を形成する。このような、基板２の導電パターン２１，２２およびスルーホール２４の形成には電気メッキ、無電解メッキ等、通常のプリント基板の製造技術を用いることによって製造することができる。
【００３２】
次に基板２の第１の導電パターンの上に接続部材３を接合する。この接続部材３の厚さはコンデンサ素子１の基板搭載面から陽極導出線１１の下端までの長さと合致するように形成されている。この接続部材３は導電性接着剤やはんだ付けによって第１の導電パターン２１に接合される。
【００３３】
さらにコンデンサ素子１を基板２に搭載する。搭載する位置は前述した通りである。コンデンサ素子１を基板２に搭載する際には、コンデンサ素子１に形成した陰極層と第２の導電パターン２２を導電性接着剤によって接合する。
【００３４】
コンデンサ素子１を第２の導電パターン２２に接合した際には、コンデンサ素子１の陽極導出線１１が接続部材３の上に搭載されるようになる。この段階では陽極導出線１１と接合部材３は軽く当接しているだけであるので、電気的な接続をより確実なものとするために、陽極導出線１１と接続部材３を溶接する。溶接には抵抗溶接法や、レーザー溶接法等の方法を用いることができる。
【００３５】
次に基板のコンデンサ素子の実装面をエポキシ樹脂によるトランスファーモールド成型を行って外装樹脂４の形成して固体電解コンデンサを完成する。なお外装樹脂４の成型にはトランスファーモールド以外の方法でも良く、印刷法やポッティング法によって外装樹脂４を形成することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
この発明の第２の実施形態について説明する。
図５（ａ）はこの発明の第２の実施形態に用いるコンデンサ素子の形状を示す斜視図であり、図５（ｂ）はこの発明の第２の実施形態の固体電解コンデンサを示す断面図である。
【００３７】
第２の実施形態の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子１に埋設する陽極導出線１１として平板状のものを用いてコンデンサ素子１を形成する。この場合の陽極導出線は、コンデンサ素子のほぼ中心位置とするとともに、コンデンサ素子の基板搭載端面と陽極導出線の平板の面が平行となるように導出すると好ましい。
【００３８】
そして、図５（ａ）に示すように、平板状の陽極導出線１１を陽極導出線の先端がコンデンサ素子１の基板当接端面と同じ高さとなるように屈曲加工する。
【００３９】
そして、第１の実施形態と同じ基板にコンデンサ素子を搭載する。この第２の実施形態の固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の搭載位置は第１の実施形態の同様であり、コンデンサ素子の搭載位置は一方のコンデンサ素子の陽極導出線を導出した端面の、陽極導出線の先端までの延長空間に、他方のコンデンサ素子の陽極導出線が配置されるようにする。
【００４０】
陽極導出線が屈曲加工されていたとしても、コンデンサ素子の陽極導出線を導出した端面の、陽極導出線の先端までの延長空間は固体電解コンデンサの静電容量に寄与しないデッドスペースであるが、コンデンサ素子を上記のような配置とすれば、個々のコンデンサ素子のデッドスペースを重なり合うようになるため、固体電解コンデンサ全体のデッドスペースを小さなものとすることができ、固体電解コンデンサの単位体積あたりの静電容量の増加を図ることができる。
【００４１】
なお、第２の実施例の固体電解コンデンサでは、第１の実施形態の固体電解コンデンサでの接続部材は用いない。
【００４２】
陽極導出線１１は屈曲加工されて、コンデンサ素子１の基板搭載面と同じ高さとしているため、コンデンサ素子１を基板２に搭載した際には、陽極銅出線１１が第１の導電パターン２１に、コンデンサ素子１の陰極層が第２の導電パターン２２に当接するようになる。この第１の導電パターン２１と陽極導出線１１の接合は、導電性接着剤や溶接により接合することができる。また、コンデンサ素子１の陰極層と第２の導電パターン２２との接合は、第一の実施形態と同様に導電性接着剤によって接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の固体電解コンデンサの第１の実施形態を示す、一部切り欠き斜視図である。
【図２】この発明の固体電解コンデンサに用いる基板の構造を示す図面で、（ａ）は基板の上面斜視図、（ｂ）は基板の裏面斜視図、（ｃ）は断面図である。
【図３】この発明の固体電解コンデンサの基板へのコンデンサ素子の搭載位置を示す図面である。
【図４】比較例の固体電解コンデンサの基板へのコンデンサ素子の搭載位置を示す図面である。
【図５】この発明の固体電解コンデンサの第２の実施形態を示す図面で、（ａ）はコンデンサ素子の構造を示す斜視図であり、（ｂ）は固体電解コンデンサの断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１、１ａ、１ｂ  コンデンサ素子
１１、１１ａ、１１ｂ  陽極導出線
１２  単位ユニット（コンデンサ素子対）
２    基板
２１  第１の導電パターン
２２  第２の導電パターン
２３  ランド
２４  スルーホール
２５  電極
３    接続部材
４    外装樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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