(57)【要約】【課題】  生産性、体積効率、高周波領域でのノイズ除去特性が良く、負荷の急峻な電流変動にも対応できる高性能な固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】  一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有するコンデンサ素子を複数の陽極実装端子および陰極実装端子を有する基板に樹脂外装した多端子型固体電解コンデンサである。複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの多孔質焼結体外部に突出した部分からなる。  複数陽極リードの形状、基板との接続部分の形状、接続経路に差をつけることで、多孔質焼結体の陽極リード根元から各実装端子までのインダクタンスに差を設けることができる。インダクタンスが小さ方の実装端子を負荷側に、大きい方の実装端子を電源側にして用いる。【選択図】図１
2009099913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、前記多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、前記誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有するコンデンサ素子を複数の陽極実装端子および陰極実装端子を有する基板に樹脂外装した多端子型固体電解コンデンサにおいて、
前記複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの前記多孔質焼結体外部に突出した部分からなり、
前記複数の陽極リードの１つである第１の陽極リードは前記第１の陽極実装端子に電気的に接続され、前記複数の陽極端子の１つである第２の陽極リードは前記第２の陽極実装端子に電気的に接続されていることを特徴とする多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記弁作用金属パターンは、箔、板、もしくはワイヤーを潰すなどして形成した薄膜形状であることを特徴とする請求項１に記載の多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記弁作用金属パターン及び前記第１及び第２の陽極リードはそれぞれ前記第１及び第２の陽極リードの間の中心線に対してほぼ対称形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記基板は、前記複数の陽極実装端子および陰極実装端子が配置された面と反対側の面に形成された陰極接続用導電パターン、陽極接続用の第１の導電パターン及び第２の導電パターンを含み、前記第１及び第２の導電パターンはそれぞれ第１の陽極実装端子及び第２の陽極実装端子に接続され、前記陰極接続用導電パターンは前記陰極端子に接続されており、
前記コンデンサ素子の陰極は前記陰極接続用導電パターンに接続され、前記第１の陽極リードは前記陽極接続用の第１の導電パターンに陽極リード接続用第１の支持部材を介して接続され、前記第２の陽極リードは、前記陽極接続用の第２の導電パターンに陽極リード接続用第２の支持部材を介して接続されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記第１及び第２の陽極リードの形状が互いに異なることを特徴とする請求項１記載の多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項６】
前記第１の陽極実装端子から前記多孔質焼結体までのインダクタンスが、前記第２の陽極実装端子から前記多孔質所焼結体までのインダクタンスより大きいことを特徴とする請求項１又は５記載の多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項７】
一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、前記多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、前記誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有するコンデンサ素子を複数の陽極実装端子および陰極実装端子を有する基板に配置した多端子型固体電解コンデンサにおいて、
前記複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの前記多孔質焼結体外部に突出した部分からなり、前記複数の陽極リードの第１の陽極リードは第１の陽極実装端子に接続され、前記複数の陽極リードのうち少なくとも第２及び第３の陽極リードは前記第２の陽極実装端子に至る経路で並列に接続されていることを特徴とする多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項８】
前記第１の陽極実装端子から前記多孔質焼結体までのインダクタンスが、前記第２の陽極実装端子から前記多孔質所焼結体までのインダクタンスより大きいことを特徴とする請求項７記載の多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項９】
前記基板は、前記複数の陽極実装端子および陰極実装端子が配置された面と反対側の面に形成された陰極接続用導電パターン、陽極接続用の第１の導電パターン及び第２の導電パターンを含み、前記第１及び第２の導電パターンはそれぞれ第１の陽極実装端子及び第２の陽極実装端子に接続され、前記陰極接続用導電パターンは前記陰極端子に接続されており、
前記コンデンサ素子の陰極は前記陰極接続用導電パターンに接続され、前記第１の陽極リードは前記陽極接続用の第１の導電パターンに陽極リード接続用第１の支持部材を介して接続され、前記第２の陽極リードは、前記陽極接続用の第２の導電パターンに陽極リード接続用第２の支持部材を介して接続され、前記第３の陽極リードが前記陽極リード接続用第２の支持部材に接続されていることを特徴とする請求項７又は８記載の多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記基板は、前記複数の陽極実装端子および陰極実装端子が配置された面と反対側の面に形成された陰極接続用導電パターン、陽極接続用の第１の導電パターン、第２の導電パターン及び第３の導電パターンを含み、前記第１、第２及び第３の導電パターンはそれぞれ第１、第２及び第３の陽極実装端子に接続され、前記陰極接続用導電パターンは前記陰極端子に接続されており、
前記コンデンサ素子の陰極は前記陰極接続用導電パターンに接続され、前記第１、第２及び第３の陽極リードはそれぞれ前記陽極接続用の第１、第２及び第３の導電パターンに陽極リード接続用第１、第２及び第３の支持部材を介して接続されていることを特徴とする請求項７又は８記載の多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項１１】
前記第２の陽極実装端子と前記第３の陽極実装端子が接続されていることを特徴とする請求項１０記載の多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項１２】
請求項１、２又は５記載の多端子型固体電解コンデンサを使用したデカップリング回路において、前記多孔質焼結体から前記第１の陽極リードを介した第１の陽極実装端子までのインダクタンスが前記多孔質焼結体から前記第２の陽極リードを介した第１の陽極実装端子までのインダクタンスより小さい場合に、前記第１の陽極実装端子を電源側に接続し、前記第２の陽極実装端子を負荷側に接続することを特徴とするデカップリング回路。
【請求項１３】
請求項５乃至１１のいずれか１に記載の多端子型固体電解コンデンサを使用したデカップリング回路において、前記第１の陽極実装端子を電源側に接続し、前記第２の陽極実装端子を負荷側に接続したことを特徴とするデカップリング回路。
【請求項１４】
一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、前記多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、前記誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有するコンデンサ素子を複数の陽極実装端子および陰極実装端子を有する基板に樹脂外装した多端子型固体電解コンデンサにおいて、
前記複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの前記多孔質焼結体外部に突出した部分からなり、実装端子から陽極リードを経て多孔質焼結体までの経路のインダクタンスを、他の実装端子から他の陽極リードを経て多孔質焼結体までの経路のインダクタンスと異ならせたことを特徴とする多端子型固体電解コンデンサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の固体電解コンデンサを用いたデカップリング回路であって、インダクタンスの小さい方の経路に繋がった実装端子を負荷側に接続し、インダクタンスの大きい側の経路の端子を電源側に接続する構成のデカップリング回路。
【請求項１６】
一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、前記多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、前記誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有する固体電解コンデンサ素子であって、
前記複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの前記多孔質焼結体外部に突出した部分からなることを特徴とする固体電解コンデンサ素子。
【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し、特に、多端子型固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
弁作用金属としてタンタル、ニオブなどを用いた固体電解コンデンサは、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れ、ＣＰＵのデカップリング回路あるいは電源回路などに広く使用されている。
【０００３】
近年、電子機器の性能向上にともない、半導体デバイス等の動作速度が高速化し、高周波ノイズが発生しやすくなっている。高周波ノイズが発生すると機器の誤動作、雑音などの問題が発生するため、デカップリング回路を用いて高周波ノイズを除去する対策がとられる。デカップリング回路は、機器の高速動作に対応した設計が必要になる。また、機器の消費電流の大電流化と負荷の急峻な変化に伴う急峻な電流変動に対する対応も必要になる。
【０００４】
電子機器の動作の高速化及び消費電流の大電流化に対応してデカップリング回路を設計する場合に、従来と同様の電子部品を使用してすれば、当然、回路は大きくなってしまい、電子機器の、小型、薄型化の流れに逆行することになってしまう。このため、回路の簡素化や、使用する素子の小型高性能化が求められる。
【０００５】
ノイズを除去するためのデカップリング回路や、回路を構成する電子部品の特性は、透過減衰特性を測定することで知ることができる。詳細な説明は省略するが、ネットワークアナライザでＳパラメータを測定して得られるパラメータの１つであるＳ２１は、透過減衰特性を示す。Ｓ２１は入力した信号が対象となる回路、電子部品を透過する度合いを示すパラメータであり、この値が小さいほどノイズ吸収の度合いが大きい。
【０００６】
高周波ノイズを除去するためには、高周波領域におけるＳ２１の値が小さくなるようにデカップリング回路を設計することや、電子部品の特性を改善していくことが必要になる。
【０００７】
具体的には、信号線とＧＮＤ線からなる伝送線路間に複数の２端子コンデンサを並列に配置する単純なデカップリング回路を考えた場合、コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）、ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）を低減させ、Ｃ（静電容量）を高くすることで、上記のＳ２１の値は小さくなる。
【０００８】
また、３端子、４端子といった多端子構造のコンデンサでは、素子内部の電極構造を工夫することにより、信号電流が信号入力端子となる１端子から信号出力端子に現れるのに必ずコンデンサ内部を通過するように構成されている。このためインダクタンスが信号ラインに直列に入ることになり、２端子コンデンサでＥＳＬが大きくなる原因となっていたリード線に基づくインダクタンス成分を低減させることができるので、Ｓ２１の値が小さくなり、高周波ノイズの除去効果が向上する。
【０００９】
この様な構造の多端子コンデンサの例として特開２００３−３３２１７３がある。特開２００３−３３２１７３（特許文献１）では、陽極リードが多孔質焼結体の１つの面より複数本突き出した構造を採用してコンデンサのＥＳＬを低減することを開示している。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３３２１７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者は、この種陽極リードを有するコンデンサについて、電子機器の動作の高速化に伴う負荷の高速動作、消費電流の急峻な変化に対応するための検討を行った。
【００１２】
本発明の目的は、電子機器の動作の高速化に伴う負荷の高速動作、消費電流の急峻な変化によって発生する高周波ノイズを除去できるコンデンサを提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、電子機器の動作の高速化に伴う負荷の高速動作、消費電流の急峻な変化によって発生する内部インダクタンス成分による電圧降下の低減に寄与できるコンデンサを提供することにある。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、電子機器の動作の高速化に伴う負荷の高速動作、消費電流の急峻な変化に対応できるコンデンサを用いたデカップリング回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の１態様によれば、一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有する固体電解コンデンサ素子であって、複数の陽極リードは多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの多孔質焼結体外部に突出した部分からなることを特徴とする固体電解コンデンサ素子がえられる。
【００１６】
本発明の別の形態によれば、一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有するコンデンサ素子を複数の陽極実装端子および陰極実装端子を有する基板に樹脂外装した多端子型固体電解コンデンサにおいて、複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの多孔質焼結体外部に突出した部分からなり、複数の陽極リードの１つである第１の陽極リードは第１の陽極実装端子に電気的に接続され、複数の陽極端子の１つである第２の陽極リードは第２の陽極実装端子に電気的に接続されていることを特徴とする多端子型固体電解コンデンサが得られる。
【００１７】
陽極リードの接続の信頼性の観点から、弁作用金属パターンは、箔、板、もしくはワイヤーを潰すなどして形成した薄膜形状であるのが望ましい。
【００１８】
本発明の別の視点によれば、一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有するコンデンサ素子を複数の陽極実装端子および陰極実装端子を有する基板に配置した多端子型固体電解コンデンサにおいて、複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの多孔質焼結体外部に突出した部分からなり、複数の陽極リードの第１の陽極リードは第１の陽極実装端子に接続され、複数の陽極リードのうち少なくとも第２及び第３の陽極リードは第２の陽極実装端子に至る経路で並列に接続されていることを特徴とする多端子型固体電解コンデンサが得られる。
【００１９】
望ましくは、本発明の多端子型固体電解コンデンサは、多孔質焼結体からコンデンサの各陽極実装端子までのインダクタンスが異なる。
【００２０】
また、ある実施態様では、前記多孔質焼結体より突き出した複数の前記陽極リードの形状は異なる。
【００２１】
また、ある実施態様によれば、前記多孔質焼結体より突き出した複数の前記陽極リードとコンデンサの一部をなす基板との電気的接続部分の形状、接続方法が異なる。
【００２２】
本発明の別の視点によれば、一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有するコンデンサ素子を複数の陽極実装端子および陰極実装端子を有する基板に樹脂外装した多端子型固体電解コンデンサにおいて、複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの前記多孔質焼結体外部に突出した部分からなり、実装端子から陽極リードを経て多孔質焼結体までの経路のインダクタンスを、他の実装端子から他の陽極リードを経て多孔質焼結体までの経路のインダクタンスと異ならせたことを特徴とする多端子型固体電解コンデンサが得られる。
【００２３】
この固体電解コンデンサを用いたると、インダクタンスの小さい方の経路に繋がった実装端子を負荷側に接続し、インダクタンスの大きい側の経路の端子を電源側に接続した構成のデカップリング回路が得られる。
【００２４】
本発明のさらに別の視点によれば、一端面から突出する複数の陽極リードを有する弁作用金属粉末の多孔質焼結体と、前記多孔質焼結体の表面に形成した誘電体酸化皮膜と、前記誘電体酸化皮膜上に形成された固体電解質層を含む陰極とを有するコンデンサ素子を複数の陽極実装端子および陰極実装端子を有する基板に樹脂外装した多端子型固体電解コンデンサであって、前記複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの前記多孔質焼結体外部に突出した部分からなり、前記複数の陽極リードの１つである第１の陽極リードは前記第１の陽極実装端子に電気的に接続され、前記複数の陽極端子の１つである第２の陽極リードは前記第２の陽極実装端子に電気的に接続されている多端子型固体電解コンデンサを使用したデカップリング回路において、前記多孔質焼結体から前記第１の陽極リードを介した第１の陽極実装端子までのインダクタンスが前記多孔質焼結体から前記第２の陽極リードを介した第１の陽極実装端子までのインダクタンスより小さい場合に、前記第１の陽極実装端子を電源側に接続し、前記第２の陽極実装端子を負荷側に接続することを特徴とするデカップリング回路が得られる。
【発明の効果】
【００２５】
複数の陽極リードは多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの多孔質焼結体外部に突出した部分からなっているので、高周波領域での透過減衰特性を表すＳ２１を小さくすることができ、高周波ノイズ除去効果を向上させることができる。
【００２６】
また、本発明の実施態様によれば、実装端子から陽極リードを経て多孔質焼結体までの経路のインダクタンスを、他の実装端子から他の陽極リードを経て多孔質焼結体までの経路のインダクタンスと異ならせたコンデンサを用いでデカップリング回路を構成し、インダクタンスの小さい方の経路に繋がった実装端子を負荷側に接続し、インダクタンスの大きい側の経路の端子を電源側に接続することによって、コンデンサから負荷へ電流供給する際の電圧降下を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態について、４端子型固体電解コンデンサの場合を例に挙げ図を用いて説明する。
【００２８】
図１において、固体電解コンデンサ１００は、コンデンサ素子１０および素子が固定される基板２０を含む。コンデンサ素子１０は、その一端面から突出した陽極リード１１ａ、１１ｂを有する。後に実施例で詳しく説明するが、２個の陽極リードは、粉末弁作用金属粉末をプレスし、真空焼結してなる多孔質焼結体の一面から突出している。多孔質焼結体内部に複数個所で曲がって延在する弁作用金属パターンの前記多孔質焼結体外部に突出した部分が陽極リードになっている。即ち、複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの多孔質焼結体外部に突出した部分からなっている。これらについては、後に実施例で説明する。多孔質焼結体の表面には誘電体酸化皮膜が、誘電体酸化皮膜上には固体電解質層が形成されている。固体電解質の上には、グラファイト層及び銀ペースト層により陰極層が形成されている。
【００２９】
陽極リード１１ａ、１１ｂは、支持部材の役目をする金属製の枕木１２ａ、１２ｂに、それぞれレーザ溶接、又は抵抗溶接で固定されている。そしてコンデンサ素子は、枕木と共に基板２０に設置されている。基板２０のコンデンサ素子が設置される側の面には、コンデンサ素子の陰極接続部１４、陽極リード用枕木接続部１５ａ、１５ｂが形成されている。この基板の陽極リード用枕木接続部１５ａ、１５ｂに、それぞれ枕木１２ａ、１２ｂが導電接着剤１７で固定されている。導電接着剤の代わりに、高温はんだ、レーザ溶接、又は抵抗溶接で固定してもよい。また、コンデンサ素子の陰極も基板の陰極接続部１４に、導電性接着剤１７で固定されている。
【００３０】
図２（ａ）、図２（ｂ）を参照して、基板についてさらに説明する。図２(a)は、基板の一方の面で、コンデンサ素子と相対し、コンデンサ素子が接続される側の面である。図２（ａ）において、基板２０には、絶縁性樹脂シート１３の一面に矩形状の導電性パターン１４、導電性パターン１５ａ、１５ｂが形成されている。導電性パターン１４は、コンデンサ素子の陰極接続部になり、導電性パターン１５ａ、１５ｂは、陽極リード用枕木接続部となる。基板の反対側の面は、図２（ｂ）に示すように、コンデンサの外部実装面の端子となる実装面電極が形成されている。即ち、絶縁性樹脂シートの裏面に形成されたコンデンサ実装面陽極端子１６ａ、１６ｂ、コンデンサ実装面陰極端子１８ａ、１８ｂを有する。これら実装面電極も導電体のパターンで形成されている。実装陰極端子が２個、実装陽極画２個で合計４端子の実装面電極を有している。
【００３１】
絶縁性樹脂シート１３は、主にガラスエポキシ、ポリイミド、ＢＴレジンを使用するが、ＬＣＰ、ＰＥＥＫ等を使用してもよい。絶縁性樹脂シート１３の厚みは、望ましくは、８０〜1０μｍとする。
【００３２】
コンデンサ素子接続面、コンデンサ実装電極面における導電性パターン及び実装端子は、ともに、導電性部分がＣｕ表面に金めっきを施したものであり、厚みはめっき部分も含め６０〜１０μｍにするのが望ましい。コスト削減のため金めっきの代わりにプリフラックスで対応することも可能である。
【００３３】
また、図には示していないが、コンデンサ実装電極面にソルダレジストを厚さ１０〜２０μm程度形成することで、実装性、耐マイグレーション性を向上させることが出来る。同様にコンデンサ素子接続面にソルダレジストを塗布し耐マイグレーション性を向上させることも可能である。
【００３４】
コンデンサ素子接続面とコンデンサ実装電極面の導電体部分は、それぞれ、１５ａと１６ａ、１５ｂと１６ｂ、１４と１８ａ、１８ｂがビアにより電気的に接続されている。ビアの数は多い方がＥＳＲ、ＥＳＬが小さくなるが、コスト等を考慮し１〜５個程度が適当である。
【００３５】
再び図１を参照すると、多端子コンデンサは、外装樹脂を図示していないが、実際の構造は、外装をインジェクションモールド、トランスファーモールド、液状エポキシ樹脂といった方法で、エポキシ樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＬＣＰ等、鉛フリーリフローに耐えられる耐熱性のある樹脂を形成する。外装は、複数のコンデンサ素子について同時に行い、ダイシングにより規定の大きさのコンデンサに切断する。
【実施例１】
【００３６】
本実施例では、外形寸法３．５×２．８×１．９ｍｍのサンプルを試作した。
【００３７】
コンデンサ素子１０を弁作用金属としてタンタルを用いた場合について説明する。タンタルワイヤーのまわりに、タンタル粉末をプレス機で成型し、高真空・高温度で焼結する。次にタンタル金属粉末の表面にＴａ2Ｏ5の酸化被膜を形成する。さらに、硝酸マンガンに浸漬した後、熱分解して、ＭｎＯ2を形成し、引き続き、グラファイト及びＡｇによる陰極層を形成して、コンデンサ素子１０を得る。なお、陰極層のＭｎＯ2に換えて、ポリチオフェンあるいはポリピロールなどの導電性高分子を用いると、低ＥＳＲのコンデンサ素子を実現することができる。また、弁作用金属として、タンタルの他に、ニオブ、アルミニウム、チタンなどを用いることもできる。
【００３８】
タンタルワイヤーをコンデンサ素子の１つの面から２個突出させることによって陽極リード１１ａ、１１ｂとする。このように一面から同方向に陽極リードを突出させることによって、従来の２端子型固定電解コンデンサで使用していたディッピング等の工法、装置をそのまま使用することが出来る。
【００３９】
図３を参照して、コンデンサ素子の内部と陽極リードとの関係を説明する。図３は、本実施例のコンデンサ素子内部における陽極リードのパターンを示す平面図である。専用の冶具を用い径φ０．３μmのＴａワイヤーを図３に示した形状に曲げたものを陽極リードとして用いた。即ち、複数の陽極リードは前記多孔質焼結体内部に複数個所で曲がりながらパス長を確保して延在する弁作用金属パターンの多孔質焼結体外部に突出した部分からなっている。陽極リード１１ａ、１１ｂは互いに平行で、中心間の距離は２．０mmとした。コンデンサ素子内部では、タンタルワイヤーは多孔質焼結体の内部に広がったＭ字パターンの形状をしている。この形状では、タンタルワイヤーは、３個所に曲がりがある。そして、２本の陽極リードの間隔の中心線に対してほぼ対称形状をしている。
【００４０】
図１と図３とを併せて参照すると、陽極リード１１ａ、１１ｂ部分と、枕木１２ａ、１２ｂがそれぞれ抵抗溶接で接続されている。本実施例では、枕木１２ａ、１２ｂは４２アロイにスズめっきをしたものを用いた。枕木１２ａ、１２ｂの母材として銅、ステンレス等を、めっきとして金、スズ、パラジウム等を使用することも可能である。
【００４１】
基板は、絶縁性樹脂シートにガラスエポキシ約６０μm、導電性部分は銅の上に金めっきしたもので、片面約２０μm、合計厚み約１００μmである。基板の陽極リード用枕木陽極接続部１５ａ、１５ｂとコンデンサ素子陰極接続部１４にディスペンサーを用いて銀を含むエポキシ系導電性接着剤１７を塗布し、その上に枕木１２ａ、１２ｂを溶接した。その後で、コンデンサ素子をマウントし、１５０℃、３０分間加熱し硬化させ基板と接着した。
【００４２】
実際には、コンデンサの完成品の取り数が２０個×１０列＝２００個となるような大きさの絶縁性樹脂シートの表面に、図２（ａ）に示したコンデンサ素子接続側の面に形成された導電パターンの組を２００個分配置する。そして、絶縁性樹脂の裏面に、図２（ｂ）に示したコンデンサ実装電極面のパターンの組を２００個分配置する。表面に各組に対応して、コンデンサ素子を配置して固定する。そして、樹脂外装として液状エポキシ樹脂を用いた。具体的には、上述したコンデンサ素子を多数配列して接着した基板の上に液状エポキシ樹脂をポッティングして、専用の金型を用い、真空脱気した後、樹脂を加圧状態で１５０℃、３分間加熱し硬化させた。金型から基板を取り出し１５０℃、３時間加熱し液状エポキシ樹脂を完全に硬化させた。当然一般的なトランスファーモールド等で樹脂外装することも可能である。その後、ダイシングにより基板と外装樹脂を目的のサイズに切断した。
【実施例２】
【００４３】
図４に示した形状の陽極リードを用いた。コンデンサ素子内部では、弁作用金属パターンは繰り返し形状を含み、前記第１及び第２の陽極リードはそれぞれ繰り返し形状パターンの互いにほぼ平行な部分の延長部分である。陽極リードは、実施例１とは異なり、厚さ１００μmのＴａシートを金型で打ち抜き作製した。陽極リード１１ａ、１１ｂの中心間の距離は２．０mmである。このタンタルシートのパターンは、コンデンサ素子内部で、９箇所の曲がり部分があり、２本の陽極リードの間隔の中心を走る線に対して対称配置になっている。そのほかの部分に関しては、実施例１と同様である。
【実施例３】
【００４４】
図５（ｂ）に示した形状の陽極リードを用いた。この陽極リードは、１１ａと１１ｂの形状が異なっており、１１ａ側に比べ、１１ｂ側の陽極リードのＥＳＬが小さくなるように設計してある。コンデンサ素子内部では２箇所の曲がりがある。そして、広い幅の陽極リードの内部もこれと同じ幅で内在している。陽極リード１１ｂが、陽極リード１１ａよりもその幅を広くしたことに対応して、枕木、枕木陽極接続部などの大きさも変えてある。即ち、図５（ａ）を参照すると、幅の広い陽極リード１１ｂに対応して幅の広い枕木１２ｂが使用されている。一方、幅の狭い陽極リード１１ａには幅の狭い枕木１２ａが使用されている。また、陽極リード用枕木接続部となる導電パターンについても、図６（ａ）を参照すると、幅の広い枕木１２ｂに対応して、幅の広い陽極リード枕木接続部１５ｂが使用されている。なお、コンデンサの外部実装面における電極端子の配列を図６（ｂ）に示す。これは、図２（ｂ）に示したものと同じである。そのほかの部分に関しては実施例２と同様である。
【実施例４】
【００４５】
本実施例では、サンプル外形寸法４．０×２．５×１．９ｍｍのコンデンサを製作した。図７を参照すると、陽極リードは、３個平行にコンデンサ素子内部から突出している。内部では、３個のリードが接続されている。そして中心の陽極リードに対して左右対称なパターンになっている。図８を参照すると、基板２０のコンデンサ素子側となる面では、陰極接続部となる導電パターン１４ａの他に、３個の枕木接続部となる導電パターン１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配置されている。コンデンサ実装面の電極の配置は、図８(ｂ)に示すように、６個配置される。したがって、６端子コンデンサが得られる。そのほかの部分に関しては実施例２と同様である。
【実施例５】
【００４６】
陽極リードの数及び素子内のタンタルシートのパターンとして、図７に示したものを使用した。コンデンサ素子の接続面として、図６（ａ）に示す導電パターンを有するものを用いた。したがって枕木は、小さな導電パターンに対応した小さな枕木１２ａと大きな導電パターンに対応した大きな枕木１２ｂを用いた。枕木は図５（ａ）の大きさに対応している。コンデンサ実装電極面は図６（ｂ）で、これは、図２（ｂ)と同じにした。
【００４７】
したがって、図７（ａ）に示す３個の陽極リードのうち、陽極リード１１ａが枕木１２ａに接続され、２個の陽極リード１１ｂと１１ｃが平行に、共に、枕木１２ｂに接続されて（図５（ａ）参照）、実装面の陽極電極端子１６ｂ（図６（ｂ）参照）に電気的に接続されている。そのほかの部分に関しては、実施例４と同様である。
【００４８】
［比較例１］
比較例１として、図９に示した２端子型の固体電解コンデンサを製作した。即ち、比較例は、コンデンサ素子１０の一端に陽極リードが１個形成され、素子の内部に延在している。基板及びその導電パターン１４,１５、導電接着剤１７、枕木などは図９に示すようなものである。コンデンサ実装電極面は見かけ上４端子となるように図２（ｂ）の形状にした。そのほかの部分に関しては実施例１と同様である。
【００４９】
［比較例２］
陽極リードとコンデンサ内部で陽極リードの延在部分を図１１の形状とし、そのほかの部分に関しては実施例１と同様な構造を比較例２とした。
【００５０】
（ａ）体積効率の比較
下記の表１に本実施例１〜５、比較例１、２のコンデンサ素子のサンプル体積に占める割合を示した。２端子型である比較例１と比べ、比較例２、実施例１〜５は、ほぼ同等の体積効率であることが分かった。
【００５１】
【表１】
2009099913.tif 000003
【００５２】
（ｂ）Ｓ２１パラメータ及び他の特性の比較
下記の表２に本実施例１〜５、比較例１、２で作製した固体電解コンデンサのＳ２１（Ｓパラメータ、透過減衰特性を示す。マイナスの値が大きいほどノイズ吸収効果が高い）の値をネットワークアナライザで測定した結果を示した。実施例１〜３、５、比較例１、２は、コンデンサ実装面陽極（端子）１６ａ、コンデンサ実装面陰極（端子）１８ａをネットワークアナライザのポート１に、コンデンサ実装面陽極（端子）１６ｂ、コンデンサ実装面陰極（端子）１８ｂをポート２に接続して測定を行った。実施例４は、コンデンサ実装面陽極（端子）１６ａ、コンデンサ実装面陰極（端子）１８ａをポート１接続し、コンデンサ実装面陽極（端子）１６ｂ、１６ｃを直接接続し、コンデンサ実装面陰極（端子）１８ｂ、１８ｃを直接接続し、これらを各々ポート２に接続し測定した。
【００５３】
【表２】
2009099913.tif 000004
【００５４】
比較例１の２端子型に比べ、実施例１〜５、比較例２の多端子型では、高周波（本実施例では200MHz）における透過減衰特性が大幅に改善されていることが分かる。
【００５５】
実施例１、実施例２が比較例２に比べ、透過減衰特性が良好である。その理由は、多孔質焼結体内部にある陽極リードが長くなっているためと推察される。これを図１１に示す４端子型固体電解コンデンサの簡易等価回路にあてはめてみると、多孔質焼結体内部に延在する陽極リードが長くなった分、インダクタンスＬ３、Ｌ４が大きくなり、多孔質焼結体の粉末と陽極リードが接する面積が増えるためＬ１が小さくなり、結果としてＳ２１の値が小さくなったと考えられる。
【００５６】
実施例３、実施例４、実施例５の透過減衰特性は、実施例１とほぼ同等であった。しかし、実施例３、実施例４、実施例５は、図１１の４端子コンデンサの簡易等価回路で、左側に電源、右側に負荷を接続し、デカップリング素子としてコンデンサを使用する場合に、負荷側のインダクタンスＬ４、Ｌ６を小さくすることで負荷の急峻な消費電流変動に対して、コンデンサＣから負荷へ電流を供給する際にインダクタンスＬ４、Ｌ６で起こる電圧降下の影響を小さくすることが出来る。
【００５７】
しかし、高周波のノイズ除去効果は、Ｌ３とＬ４、Ｌ５とＬ６を足した値が大きいほど良好な特性を示すため、Ｌ４、Ｌ６が小さくなると高周波ノイズ除去効果が低下してしまう可能性がある。従って、高周波のノイズ除去効果を低下させることなく、コンデンサから負荷への電流供給を効果的に行うためには、負荷側のインダクタンス成分が小さく、電源側のインダクタンス成分が大きいことが望まれる。
【００５８】
実施例３では図５（ａ）左側の幅の狭い陽極端子１６ａ側を電源側に、右側の幅の広い陽極端子１６ｂｂ側を負荷側に接続することで、電源側のインダクタンスを大きく、負荷側のインダクタンスを小さくできる。
【００５９】
実施例４では＋、−端子の一対を電源側に、残りの２端子対の各々＋端子を直接接続して負荷側信号ラインに、各々の−端子を直接接続して負荷側ＧＮＤラインに接続し、負荷側のインダクタンスを凡そ電源側の電源側のインダクタンス半分にすることができる。
【００６０】
実施例５は、コンデンサ内部の基板を用いて３本の陽極リードのうち２本の陽極リードを並列にコンデンサ内部の基板の導電層パターンに枕木を介して接続することで、並列接続している区間のインダクタンスを半減させている、これにより負荷側のインダクタンスを小さくできる。
【００６１】
負荷側のインダクタンスが小さくでき、電源を供給する際、その部分における電圧降下が低減することを実証するには、負荷としてＣＰＵ、実施例３〜５、比較例２で作製したコンデンサをデカップリング素子として用い、負荷の消費電流を変化させたときの電圧変動の大きさを測定し比較すればよいが、本実施例は、ＣＰＵを動作させるために必要な大電流に対応した設計になっていない。また、電子負荷を用いることも考えられるが、正確に特性を比較するためには、マイクロ秒以下の短時間で電流を上昇させる必要があり実証は非常に困難である。
【００６２】
そこで、実施例３〜５、比較例２のそれぞれの陽極リード形状、端子接続方法から、負荷接続側のインダクタンスをシミュレーションで計算した。その値を下記の表３に示した (このインダクタンスは図１２のＬ４+Ｌ６に相当する) 。実施例３〜５のインダクタンスが比較例２に比べ小さくなっていることが分かる。このことから、コンデンサから負荷側へ電流供給が行われる際に起こるコンデンサのインダクタンスによる電圧降下が実施例３〜５では比較例２に比べ改善されると推察される。
【００６３】
【表３】
2009099913.tif 000005
【００６４】
本発明の実施例３，実施例４及び実施例５において、第１の陽極実装端子からコンデンサの多孔質焼結体までインダクタンスが、第２の陽極実装端子から多孔質焼結体までのインダクタンスが異なるのは、次のように考えると理解しやすい。
【００６５】
実施例４及び５で、多孔質焼結体から突き出した複数の陽極リードの形状が同じであるとし、各陽極リードを経由した陽極接続端子までのインダクタンスがすべて同じでＬａとする。この場合のコンデンサの等価回路をコンデンサ内部のインダクタンス及び抵抗分を省略して表示すると図１２（ａ）のようになる、すなわち、第１の陽極接続端子１６ａから多孔質焼結体まで１個の陽極リードで接続されているのに対し、第２の陽極接続端子１６ｂから多孔質焼結体まで複数個の陽極リードで並列に接続されているように表すことができる。したがって、第２の陽極実装端子までのインダクタンスが、第１の陽極実装端子までのインダクタンスより小さくなる。
【００６６】
また、実施例３についてみると、陽極リードが２個で、その形状が異なる場合、例えば、第１の陽極リードの幅が第２の陽極リードの幅より狭い場合のコンデンサの等価回路を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）において、第１の陽極リードが接続される第１の実装端子から多孔質焼結体までのインダクタンスが大きくなるのは、第１の陽極実装端子からの経路のインダクタンスＬａが、第１の陽極リードの幅が小さいことにより、第２の陽極実装端子からの経路よりもインダクタンスＬｂよりも大きいことによる。
【００６７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、この実施例に限られるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、リードの多孔質焼結体内部での形状を蛇行パターンにしてもよい。さらに陽極リードは、焼結体内部でコイル状に配置してもよい。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更も本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態の固体電解コンデンサの斜視図である。
【図２】図１で使用されているコンデンサが内蔵する基板で、（ａ）はコンデンサ素子接続面の平面図、（ｂ）はその裏面で、コンデンサの外部実装面である。
【図３】本発明の実施例１に関し、コンデンサ素子の陽極リードと素子内部における陽極リードの内在部分のパターンを示す図である。
【図４】本発明の実施例２に関し、コンデンサ素子の陽極リードと素子内部における陽極リードの内在部分のパターンを示す図である。
【図５】本発明の実施例３で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はコンデンサ素子の陽極リードと素子内部における陽極リードの内在部分のパターンを示す図である。
【図６】本発明の実施例３で使用する基板で、（ａ）はコンデンサ素子接続面の平面図、（ｂ）はその裏面で、コンデンサの外部実装面である。
【図７】本発明の実施例４に関し、コンデンサ素子の陽極リードと素子内部における陽極リードの内在部分のパターンを示す図である。
【図８】本発明の実施例４に関し、（ａ）はコンデンサ素子接続面の平面図、（ｂ）はその裏面で、コンデンサの外部実装面である。
【図９】比較例１の斜視図である。
【図１０】比較例２に関するンデンサ素子の陽極リードと素子内部における陽極リードの内在部分のパターンを示す図である。
【図１１】本発明の実施態様の特徴を説明するために使用する４端子形コンデンサの簡易等価回路を示す図である。
【図１２】本発明の実施態様における特徴を説明するための等価回路である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  コンデンサ素子
１１a，１１ｂ，１１ｃ  陽極リード
１２a，１２ｂ  枕木
１３  基板絶縁性樹脂シート
１４  基板のコンデンサ素子陰極接続部
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  基板の枕木陽極接続部
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ  コンデンサ実装面陽極（端子）
１７  導電性接着剤
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ．コンデンサ実装面陰極（端子）
２０  基板
１００  コンデンサ
【図１】
2009099913.tif 000006
【図２】
2009099913.tif 000007
【図３】
2009099913.tif 000008
【図４】
2009099913.tif 000009
【図５】
2009099913.tif 000010
【図６】
2009099913.tif 000011
【図７】
2009099913.tif 000012
【図８】
2009099913.tif 000013
【図９】
2009099913.tif 000014
【図１０】
2009099913.tif 000015
【図１１】
2009099913.tif 000016
【図１２】
2009099913.tif 000017