WO2004077466A1 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

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WO2004077466A1
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anode
cathode
solid electrolytic
substrate
electrolytic capacitor
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PCT/JP2004/002247
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Inventor
Masaaki Kobayashi
Masaaki Togashi
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Tdk Corporation
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    • H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material

Definitions

  • the present invention relates to a solid electrolytic capacitor.
  • the solid electrolytic capacitor uses a metal such as aluminum, titanium, brass, nickel, or tantalum, which has an ability to form an insulating oxide film, that is, a so-called valve metal for the anode.
  • An insulating oxide film is provided on the surface of the valve metal by anodizing the surface.
  • a solid electrolyte layer substantially functioning as a cathode is formed on the oxide film.
  • the solid electrolyte layer is made of a material such as an organic compound.
  • a conductive layer made of a material such as graphite or silver is provided as a cathode on the solid electrolyte layer.
  • a solid electrolytic capacitor is manufactured through such a process.
  • ESL equivalent series inductance
  • ESR equivalent series resistance
  • ESL must be kept low enough to achieve high frequency operation.
  • the invention disclosed in No. 832 employs the first and third methods. Further, the invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H06-267802 employs the second and third methods. Further, the inventions disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. H06-268781 and H11-2888846 employ the third method.
  • an object of the present invention is to reduce the impedance of a solid electrolytic capacitor.
  • the present invention relates to a solid electrolytic capacitor.
  • This solid electrolytic capacitor includes a capacitor element, and a substrate having a first main surface on which the capacitor element is mounted and a second main surface facing the first main surface.
  • the capacitor element has an anode part and a cathode part.
  • the anode part and the cathode part may be provided on a base made of valve metal.
  • the anode may be made of valve metal.
  • the cathode section may include a solid polymer electrolyte layer and a conductor layer laminated on the base.
  • On the first main surface an anode lead wiring and a cathode lead wiring electrically connected to the anode part and the cathode part, respectively, are formed.
  • An anode land and a cathode land are formed on the second main surface at positions corresponding to the anode lead wiring and the cathode lead wiring, respectively.
  • the substrate has at least one of the first and second conductive portions penetrating the substrate. The first conductive portion electrically connects the anode lead wiring to the anode land. The second conductive portion electrically connects the cathode lead wiring to the cathode land.
  • the first conductive portion may include a hole penetrating the substrate, and a conductor disposed in the hole and extending between the anode lead wire and the anode land.
  • the second conductive portion is provided with a hole penetrating through the substrate, and is disposed in the hole. And a conductor extending between the cathode lands.
  • a plurality of the capacitor elements may be arranged adjacent to each other. These capacitor elements may have an anode electrically connected to each other and a cathode electrically connected to each other.
  • the anode portions of the plurality of capacitor elements may be electrically connected via a valve metal body.
  • This valve metal body may have a portion sandwiched between the anode portions of the plurality of capacitor elements, and a portion connected to the anode lead wiring.
  • the cathode portions of the plurality of capacitor elements may be electrically connected using a conductive adhesive.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a solid electrolytic capacitor according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a main part of the solid electrolytic capacitor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the anodizing treatment.
  • FIG. 4 is a plan view of the substrate shown in FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the solid electrolytic capacitor according to the present invention. It is a perspective view.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a third embodiment of the solid electrolytic capacitor according to the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of the substrate shown in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the anodic oxidation treatment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a solid electrolytic capacitor according to a first embodiment of the present invention.
  • the solid electrolytic capacitor 10 is composed of a capacitor element 12, a rectangular thin board 14 on which the capacitor element 12 is mounted, a capacitor element 12 and a board 14. And a resin mold 16 to be molded.
  • the capacitor element 12 has a solid polymer electrolyte layer and a conductor layer sequentially laminated in a partial area (described later) on a foil-shaped aluminum substrate (valve metal substrate). Having a structure. The surface of the aluminum substrate is subjected to a chemical conversion treatment while being roughened (enlarged). The structure of the capacitor element 12 will be described more specifically with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing a main part of the solid electrolytic capacitor 10 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the surface 18 a of the aluminum substrate 18 (thickness ⁇ ⁇ ⁇ ) roughened by etching is subjected to chemical treatment, that is, Aluminum oxide film 20 is formed.
  • the recesses of the roughened aluminum substrate 18 are impregnated with a solid polymer electrolyte layer 21 containing a conductive polymer compound.
  • the solid polymer electrolyte layer 21 is impregnated into the recesses of the aluminum substrate 18 in the state of a monomer, and then is subjected to chemical oxidation polymerization or electrolytic oxidation polymerization.
  • a graphite paste layer 22 and a silver paste layer 23 are screen-printed, dipped (dip forming) and sprayed. It is formed sequentially by any of the coating methods.
  • the solid polymer electrolyte layer 21, the graphite paste layer 22 and the silver paste layer 23 constitute the cathode part 28 of the capacitor element 12.
  • the capacitor element 12 has a rectangular flaky power storage unit 12a and protrudes outward from the longer two side surfaces 13c of the power storage unit 12a. And a plurality of flaky anode portions 12b. These anode sections 1 2 b
  • the long side direction of power storage unit 12a is defined as an X direction
  • the short side direction of power storage unit 12a is defined as a Y direction
  • the directions orthogonal to the X and Y directions are defined as a Z direction.
  • the power storage unit 12 a is mainly composed of an aluminum base 18. On both main surfaces 13a of the power storage unit 12a and the end surface in the X direction (the shorter two side surfaces) 13b, a cathode unit 28 is provided over almost the entire area.
  • the cathode part 28 is composed of the above-mentioned solid polymer electrolyte layer 21, graphite paste layer 22 and silver paste layer 23.
  • the anode part 12 b is a protruding part of the aluminum base 18.
  • the anode section 12b is formed as a pair on each of the longer side surfaces 13c of the power storage section 12a, and each of the anode sections 12b extends in the Y direction.
  • these four anode sections 12 b are arranged point-symmetrically about the center of gravity of the power storage section 12 a.
  • the “center of gravity” indicates a point on the main surface 13 a of the power storage unit 12 a where a diagonal line of the main surface 13 a intersects.
  • the capacitor element 12 having the above-described shape is manufactured by punching an aluminum foil having a surface subjected to a chemical conversion treatment while being roughened.
  • the stamped aluminum foil is immersed in a chemical conversion solution, whereby an insulating aluminum oxide film is formed not only on the main surface but also on the side surfaces of the aluminum foil.
  • an aluminum substrate 18 is obtained.
  • the chemical conversion solution for example, an aqueous solution of ammonium adipate having a concentration of 3% is preferable.
  • FIG. 3 shows an anodic oxidation treatment performed on the capacitor element 12 before the cathode part 28 is provided.
  • the anode 12 b provided on one side surface 13 c of the capacitor element 12 is masked with a thermosetting resist 24.
  • a chemical conversion solution 26 consisting of an aqueous solution of ammonium adipic acid contained in a stainless beaker 25.
  • a voltage is applied using the supported anode portion 12 b as a positive electrode and the stainless beaker 25 as a negative electrode.
  • the voltage at this time can be appropriately determined according to the desired thickness of the aluminum oxide film.
  • a voltage of several volts to 20 volts is usually applied.
  • anodic oxidation is started by applying a voltage, the formation solution 26 rises on the surface of the roughened capacitor element 12 due to the capillary phenomenon.
  • an aluminum oxide film 20 is formed on the entire surface including the side surfaces of the roughened capacitor element 12.
  • a cathode portion 28 is formed on the capacitor element 12 by a known method.
  • FIG. 4 is a plan view of the substrate 14 shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
  • the substrate 14 is a printed circuit board made of FR4 material (epoxy resin material).
  • a copper lead wire 30 is printed on the upper surface 14 a of the substrate 14, and a copper land electrode 32 is printed on the lower surface 14 b. .
  • the vias for electrically connecting the copper lead wiring 30 and the land electrodes 32 are provided on the substrate 14.
  • Holes (conductive parts) 34 are also formed. These via holes 34 have a structure in which a copper plating (conductor) 38 is provided on the inner surface of a hole 36 penetrating in the thickness direction (Z direction in the figure) of the substrate 14.
  • via holes 34 are formed at equal intervals along the X direction at each of the opposite ends 14 c and 14 d of the substrate 14. Each via hole 34 at one end is paired with a corresponding via hole 34 at the other end. The via holes 34 of each pair are arranged in the Y direction.
  • the via hole 34 is obtained by forming a through hole 36 in the substrate 14 by means of a drilling process and then forming an electroless copper plating 38 on the surface of the through hole 36.
  • Eight square land electrodes 32 are formed around the ends of the via holes 34 exposed on the lower surface 14b of the substrate. Each land electrode 32 is electrically connected to a corresponding via hole 34.
  • the land electrode 32 includes an anode land electrode 32A and a cathode land electrode 32B.
  • One of the two land electrodes 32 connected to the pair of via holes 34 described above is an anode land electrode 32A, and the other is a cathode land electrode 32B.
  • the four land electrodes 32 formed at the ends 14c and 14d are arranged such that the anode land electrodes 32A and the cathode land electrodes 32B are alternated.
  • a lead wiring 30 is formed around the end of the via hole 34 exposed on the upper surface 14a of the substrate.
  • These lead wires 30 include an anode lead wire 30A and a cathode lead wire 30B. These lead wires 30 A and 30 B are electrically connected to corresponding via holes 34.
  • the cathode lead wiring 30 B is integrally formed so as to include the periphery of the four via holes 34 electrically connected to the cathode land electrode 32 B and the center of the upper surface 14 a of the substrate. It has been.
  • the anode lead wiring 30 A is formed around each of the four via holes 34 electrically connected to the anode land electrode 32 A, and has a square shape like the land electrode 32. Note that one cathode lead wiring 30 B and four anode lead wirings 3 OA are electrically isolated.
  • the cathode portion 28 that is, the solid polymer electrolyte layer 21, the graphite paste layer 22 and the silver paste layer 23
  • the four cathode land electrodes 3 2 formed on the lower surface 14 b of the substrate B is electrically connected via four via holes 34.
  • the via hole 34 that extends linearly in the thickness direction of the substrate 14 (the Z direction in the drawing) provides:
  • the lead wiring 30 and the land electrode 32 are connected.
  • terminals on a circuit board (not shown) on which the solid electrolytic capacitor 10 is mounted are electrically connected to the respective land electrodes 32 A and 32 B of the solid electrolytic capacitor 10, the via hole is formed. Power is supplied from the circuit board to the capacitor element 12 via 34.
  • the solid electrolytic capacitor 10 can be applied to a circuit arranged on the primary side or the secondary side of a power supply through which a relatively large current flows.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a solid electrolytic capacitor 10A of the second embodiment.
  • solid electrolytic capacitor 10A differs from solid electrolytic capacitor 10 only in that it has three capacitor elements 12 described above.
  • this solid electrolytic capacitor 1OA three capacitor elements 40A, 40B, and 40C overlap each other.
  • the lower capacitor element 4 O A is mounted on substrate 14 in the same manner as capacitor element 12 described above. [0 0 3 8]
  • the lower capacitor element 40 A and the middle capacitor element 40 B superimposed on this capacitor element 40 A are electrically connected by the conductive adhesive 48 between the cathode portions 28.
  • the anodes 1 2b are connected to each other by valve metal foil 4 2
  • valve metal foil (valve metal body) 42 is an aluminum foil having a surface that has not been subjected to surface roughening treatment, and is connected to each of the anode portions 12 b by ultrasonic welding. As a result, the electrical connection between the anode portions 1 2b made of valve metal is reliably performed. Then, by connecting the valve metal foil 42 and the anode lead wire 3OA by YAG laser spot welding, the middle capacitor element
  • connection is made between the aluminum base of the element 40 B and the upper capacitor element 40 C and the anode lead wiring.
  • the valve metal foil 4 2 and the anode 1 2 The connection method with b may be caulked and fixed using cold welding, and the connection method between the valve metal foil 42 and the anode lead wiring 30A may be resistance welding.
  • the solid electrolytic capacitor 1OA When terminals on a circuit board (not shown) on which the solid electrolytic capacitor 1OA is mounted are electrically connected to the respective land electrodes 32A and 32B of the solid electrolytic capacitor 1OA. Power is supplied not only to the lower capacitor element 4OA but also to the middle capacitor element 40B and the upper capacitor element 40C. Therefore, the solid electrolytic capacitor 1OA has a capacitance approximately three times the capacitance of the solid electrolytic capacitor 10 having one capacitor element 12.
  • the solid electrolytic capacitor 1OA has three capacitor elements, the number of capacitor elements may be increased as appropriate. In this case, the capacitance increases as the number of capacitor elements used for the capacitor increases. Further, the cathode portions 28 of the overlapping capacitor elements can be easily electrically connected to each other by using the conductive adhesive 48.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the solid electrolytic capacitor of the third embodiment
  • FIG. 8 is a plan view of the substrate shown in FIG.
  • the solid electrolytic capacitor 10B is described above only in that the shape of the capacitor element is different, the lead wiring of the substrate, the arrangement of via holes and land electrodes are different.
  • the solid electrolytic capacitor 10 B capacitor element 4 4 Is composed of a square flaky power storage unit 44a and four flaky anode portions 44b protruding outward from each of four sides of the power storage unit 44a.
  • the above-described cathode portion 28 is formed on substantially the entire main surface and side surface of the power storage portion 44a.
  • the anode section 44 b is arranged point-symmetrically with respect to the center of gravity of the power storage section 44 a, and is offset toward the corner of the capacitor element 44.
  • the capacitor element 44 having the above-described shape is manufactured by punching an aluminum foil having a roughened and chemically treated surface. The punched aluminum foil is immersed in a chemical conversion solution, so that an insulating aluminum oxide film is formed not only on the main surface but also on the side surfaces of the aluminum foil.
  • FIG. 9 shows an anodizing process performed on the capacitor element 44 before the cathode section 28 is provided.
  • the three anode portions 44 b of the capacitor element 44 are masked with a thermosetting resist 24.
  • the capacitor element 44 is supported in a chemical conversion solution 26 consisting of an aqueous solution of ammonium adipic acid contained in a stainless beaker 25 while supporting the anode part 4 4b which is not masked by the thermosetting resin 1.
  • a voltage is applied using the supported anode portion 44 b as a positive electrode and stainless steel 25 as a negative electrode.
  • the voltage at this time can be appropriately determined according to the desired thickness of the aluminum oxide film.
  • a voltage of several volts to 20 volts is usually applied.
  • the formation solution 26 rises on the surface of the roughened capacitor element 44 due to a capillary phenomenon.
  • an aluminum oxide film 20 is formed on the entire surface including the side surfaces of the roughened capacitor element 44.
  • a cathode portion 28 is formed on the capacitor element 44 by a known method.
  • the solid electrolytic capacitor 10 ⁇ has a square flaky substrate 46. .
  • the substrate 46 has eight via holes 34 extending in the thickness direction of the substrate 46 (the Z direction in the figure). These via holes 34 are arranged such that a pair of via holes 34 are arranged along each side of substrate 46.
  • a rectangular anode land electrode 32 A and a cathode land electrode 32 B are formed along the sides of the substrate 46 on the lower surface 46 b of the substrate where the ends of the via holes 34 are exposed. And are electrically connected to the corresponding via holes 34 respectively.
  • These four pairs of land electrodes 32 are circulated so that anode land electrodes 32A and cathode land electrodes 32B alternate.
  • a lead wiring 30 is formed around the end of the via hole 34 exposed on the upper surface 46a of the substrate.
  • These lead wires 30 include an anode lead wire 30A and a cathode lead wire 30B. These lead wires 30 A and 30 B are electrically connected to corresponding via holes 34.
  • the cathode lead wiring 30 B is integrally formed so as to include the periphery of the ends of the four via holes 34 electrically connected to the cathode land electrode 32 B and the center of the upper surface 46 a of the substrate. It has been.
  • the anode lead wire 3OA is formed around each of the four via holes 34 electrically connected to the anode land electrode 32A, and has a square shape like the land electrode 32. Note that one cathode lead wire 30B and four anode lead wires 30A are electrically isolated.
  • the lead wiring 30 and the land are formed by the via hole 34 extending linearly in the thickness direction of the substrate 46 (the Z direction in the figure).
  • the electrodes 32 are connected. Therefore, as compared with a solid electrolytic capacitor to which power is supplied via a lead member having a bent portion, the current between the terminal on the circuit board and the electrode of the capacitor element (anode portion 44b and cathode portion 28) is higher. The distance is reduced, and the equivalent series inductance and impedance are reduced accordingly.
  • valve metal substrate aluminum is used as the material of the valve metal substrate.
  • the valve metal substrate may be formed of aluminum alloy or tantalum, titanium, niobium, zirconium, or an alloy thereof. it can.
  • the anode lead electrode and the cathode lead electrode constituting the lead electrode pair are point-symmetric with respect to the center of gravity of the foil-shaped aluminum substrate having the roughened surface.
  • two sets of lead electrodes provided at two opposing ends of the valve metal base may be arranged symmetrically with respect to the center line as an axis.
  • one pair of lead electrodes is provided at each of two opposing ends of a foil-shaped aluminum substrate having a roughened surface.
  • the anode lead electrode of the other lead electrode pair may be arranged at a position facing the anode lead electrode of the electrode pair.
  • the conductive portion is not limited to a hollow via hole, and may have a structure in which the inside of the via hole is filled with a conductor such as solder. Further, the conductive portion may have another structure such as a structure in which a metal is applied to a surface of a cutout penetrating the substrate at an edge of the substrate.
  • the solid electrolytic capacitor having eight terminals has been described.
  • the number of terminals is not limited to this, and the number of terminals may be adjusted.
  • the type of capacitor element in which the power storage unit 12a and the anode unit 12b are integrated has been described.
  • the anode portions 1 2b may be separately manufactured and joined.
  • the capacitor element may have a configuration in which the valve metal of power storage unit 12a and valve metal of anode unit 12b are directly joined.
  • a surface treatment of the entire power storage unit is performed, and a solid polymer electrolyte layer or the like is formed. By ultrasonic welding or the like.
  • a solid electrolytic capacitor similar to the solid electrolytic capacitor 10 A shown in FIG. 6 was produced as follows.
  • the area of the cathode electrode region becomes 0.75 cm 2 from the aluminum foil sheet having a thickness of 10 ⁇ on which the aluminum oxide film is formed by performing the surface roughening treatment.
  • An aluminum foil was cut out at a predetermined size.
  • a thermosetting resist was formed over a predetermined area on the anode V electrode.
  • Concentration and 6 of registry processing 3 weight aluminum foil was 0 / 0.0 of the voltage is applied while immersed in adjustment has been adipic acid
  • Anmoeumu aqueous solution to p H aluminum oxide film on the cut end face of the Al Miniumu foil was formed.
  • This chemical conversion treatment was performed under the conditions of a chemical formation current density of 50 to 100 mA / 'cm 2 and a chemical formation voltage of 12 volts.
  • a solid polymer electrolyte layer made of polypyrrole was formed in the cathode electrode region by chemical oxidation polymerization.
  • the solid polymer electrolyte layer composed of polypyrrole was composed of 0.1 mol / liter of purified pyrrole monomer, 0.1 mol Z liter of sodium alkylnaphthalenesulfonate and 0.05 monoliter of sodium. It was formed in an ethanol-water mixed solution cell containing iron (III) sulfate.
  • the chemical oxidative polymerization was advanced by stirring for 30 minutes, and the same operation was repeated three times. As a result, a solid polymer electrolyte layer having a maximum thickness of about 5 ⁇ was obtained.
  • a carbon paste and a silver paste were further applied sequentially on the surface of the solid polymer electrolyte layer thus laminated to form a cathode electrode. last Then, the resist film formed on the anode lead electrode portion was removed.
  • the capacitor element and the substrate were covered with an epoxy resin by injection or transfer molding, to produce the above-mentioned solid electrolytic capacitor.
  • a constant voltage was applied to the manufactured solid electrolytic capacitor to perform an aging treatment to sufficiently reduce a leakage current, thereby completing a solid electrolytic capacitor.
  • the electrical characteristics of the 8-terminal solid electrolytic capacitor # 1 obtained as described above were measured using an impedance analyzer 4 1 manufactured by Agilent Technologies.
  • ESR equivalent circuit simulation
  • the capacitance at 120 Hz was 32 F
  • the ESR at 100 kHz was 12 ⁇
  • the ESL was 150 ⁇ II.
  • the capacitance, ESR, and ESL values of a conventional solid electrolytic capacitor using a lead frame were measured by the same method, and as a result, the capacitance at 120 Hz was 320 iF, and was 100 kHz.
  • ESR was 14 ⁇ and ESL was 300 ⁇ ⁇ .
  • a solid electrolytic capacitor equipped with three capacitor elements shown in FIG. 7 was manufactured as follows. First, from an aluminum foil sheet with a thickness of 10 ⁇ m on which a roughening treatment was applied and an aluminum oxide film was formed, the dimensions of the cathode section were set to 1 cm 2. The aluminum foil was cut out. Then, the electrode treated in the same manner as in Example 1 was immersed in an aqueous solution of ammonium adipate adjusted to a concentration of 3% by weight and a pH of 6.0 as shown in FIG. An aluminum oxide film was formed on the cut end surface of the aluminum foil. This chemical conversion treatment was performed under the condition that the chemical current density was 50 to 100 mA / cm and the chemical formation voltage was 12 volts.
  • a solid polymer electrolyte layer made of polypyrrole was formed by chemical oxidative polymerization in a region where the cathode was to be arranged on the aluminum oxide film.
  • the solid polymer electrolyte layer composed of polypyrrole was made up of purified 0.1 mol Z liters of pyrrole monomethyl monomer, 0.1 monoles Z liters of anolequinolenaphthalenesolenoic acid sodium and 0.05 mol It was formed in an ethanol / water mixed solution cell containing Z liters of iron (III) sulfate.
  • the chemical oxidative polymerization was advanced by stirring for 30 minutes, and the same operation was repeated three times. As a result, a solid polymer electrolyte layer having a maximum thickness of about 5 ⁇ was obtained.
  • the solid electrolytic capacitor was covered with an epoxy resin by injection or transfer molding to produce the above-mentioned solid electrolytic capacitor. After that, by applying a certain voltage to the manufactured solid electrolytic capacitor by a known method, an aging treatment was performed, and the leakage current was sufficiently reduced to complete the solid electrolytic capacitor.
  • the solid electrolytic capacitor according to the present invention can achieve a reduction in impedance.

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Abstract

　固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と、コンデンサ素子が搭載された基板とを備えている。コンデンサ素子は、弁金属からなる基体と、その基体に設けられた陽極および陰極を有する。基体の第１の主面上には、陽極および陰極にそれぞれ接続された陽極リード配線および陰極リード配線が形成されており、第２の主面上には、陽極ランドおよび陰極ランドが形成されている。基板を貫通する導電部は、陽極リード配線を陽極ランドに電気的に接続するか、あるいは陰極リード配線を陰極ランドに電気的に接続する。

Description

糸田 »
固体電解コンデンサ
技術分野
【0 0 0 1】 本発明は、 固体電解コンデンサに関するものである。
背景技術
【0 0 0 2】 固体電解コンデンサは、 絶縁性の酸化皮膜を形成する能力を有す るアルミニウム、 チタン、 真鍮、 ニッケル、 タンタルなどの金属、 すなわち、 い わゆる弁金属を陽極に使用する。 この弁金属の表面には、 その表面を陽極酸化す ることにより絶縁性酸化皮膜が設けられる。 その後、 この酸化被膜上には、 実質 的に陰極として機能する固体電解質層が形成される。 固体電解質層は、 有機化合 物等の材料から構成される。 さらに、 固体電解質層の上には、 グラフアイトや銀 などの材料からなる導電層が陰極として設けられる。 固体電解コンデンサは、 こ のような工程を経て製造される。
[ 0 0 0 3 ] 固体電解コンデンサの低ィンピーダンス化を図るためには、 E S L (等価直列インダクタンス） や E S R (等価直列抵抗) を低くする必要がある
。 特に、 高周波動作を達成するには E S Lを十分に低く保つことが必要とされて いる。 一般に、 低 E S L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つ 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 E S Lを l Z nにする方法が知られている。 例えば、 特開 2 0 0 0— 3 1 1
8 3 2号公報に開示される発明は、 第 1および第 3の方法を採用する。 また、 特 開平 0 6— 2 6 7 8 0 2号公報に開示される発明は、 第 2および第 3の方法を採 用する。 さらに、 特開平 0 6— 2 6 7 8 0 1号公報および特開平 1 1一 2 8 8 8 4 6号公報に開示される発明は第 3の方法を採用する。
発明の開示
【0 0 0 4】 電子機器に用いられる電源回路の高周波化に伴い、 この回路に適 用される固体電解コンデンサの E S L (等価直列インダクタンス） の低減、 すな わちインピーダンスの低減がより一層汆められている。 しかしながら、 上述した いずれかの固体電解コンデンサにおいても、 通常は、 コンデンサとそれが搭載さ れる回路基板とが、 コンデンサから導出された長いリ一ド部材によつて接続され ている。 このため、 このリード部材において不可避的にインピーダンスが増大し てしまう。 すなわち、 コンデンサから回路基板に向かって延びるリード部材は、 コンデンサと回路基板とを接続するために少なくとも 1箇所で屈曲させる必要が ある。 このため、 通電距離が長くなつてしまう。
[ 0 0 0 5 ] そこで、 本発明は、 固体電解コンデンサのィンピーダンスを低減 することを目的とする。
【0 0 0 6】 一つの側面において、 本発明は固体電解コンデンサに関する。 こ の固体電解コンデンサは、 コンデンサ素子と、 そのコンデンサ素子が搭載された 第 1の主面および第 1主面に対向する第 2の主面を有する基板とを備えている。 コンデンサ素子は、 陽極部および陰極部を有している。 陽極部および陰極部は、 弁金属からなる基体に設けられていてもよい。 陽極部は、 弁金属から構成されて いてもよい。 陰極部は、 基体上に積層された固体高分子電解質層および導電体層 を含んでいてもよい。 第 1主面上には、 陽極部おょぴ陰極部のそれぞれに電気的 に接続された陽極リ一ド配線および陰極リ一ド配線が形成されている。 第 2主面 上において陽極リ一ド配線および陰極リ一ド配線の各々に対応する位置には、 そ れぞれ陽極ランドぉよび陰極ランドが形成されている。 基板は、 基板を貫通する 第 1および第 2導電部の少なくとも一方を有している。 第 1導電部は、 陽極リー ド配線を陽極ランドに電気的に接続する。 第 2導電部は、 陰極リ一ド配線を陰極 ランドに電気的に接続する。
【0 0 0 7】 第 1導電部は、 基板を貫通する孔と、 この孔の中に配置され、 陽 極リード配線および陽極ランド間に延在する導電体とを有していてもよい。 第 2 導電部は、 基板を貫通する孔と、 この孔の中に配置され、 陰極リード配線および 陰極ランド間に延在する導電体とを有していてもよい。
【0008】 複数の上記コンデンサ素子が互いに隣接して配置されていてもよ い。 これらのコンデンサ素子は、 互いに電気的に接続された陽極部および互いに 電気的に接続された陰極部を有していてもよい。
【0009】 複数の上記コンデンサ素子の陽極部同士は、 弁金属体を介して電 気的に接続されていてもよい。 この弁金属体は、 複数のコンデンサ素子の陽極部 同士の間に挟まれた部分と、 陽極リード配線に接続された部分とを有していても よい。
【0010】 複数のコンデンサ素子の陰極部同士は、 導電性接着剤を用いて電 気的に接続されていてもよい。
【001 1】 この発明は、 以下の詳細な説明および添付図面から、 より十分に 理解されるようになる。 添付図面は、 単なる例示に過ぎない。 したがって、 添付 図面がこの発明を限定するものと考えるべきではない。
【001 2】 この発明のさらなる適用範囲は、 以下の詳細な説明から明らかに なる。 しかし、 この詳細な説明および特定の例は、 この発明の好適な形態を示し てはいるが、 単なる例示に過ぎない。 この発明の趣旨と範囲内における様々な変 形およぴ変更が、 この詳細な説明から当業者には明らかになるからである。 図面の簡単な説明
【001 3】 図 1は、 本発明に係る固体電解コンデンサの第 1実施形態を示す 斜視図である (
【0014】 図 2は、 図 1に示した固体電解コンデンサの要部を示す模式断面 図である。
【001 5】 図 3は、 陽極酸化処理を示す模式図である。
【0016】 図 4は、 図 1に示す基板の平面図である。
【001 7】 図 5は、 図 4の V— V線断面図である。
【001 8】 図 6は、 本発明に係る固体電解コンデンサの第 2実施形態を示す 斜視図である。
【0 0 1 9】 図 7は、 本発明に係る固体電解コンデンサの第 3実施形態を示す 斜視図である。
【0 0 2 0】 図 8は、 図 7に示す基板の平面図である。
【0 0 2 1】 図 9は、 陽極酸化処理を示す模式図である。
発明を実施するための最良の形態
【0 0 2 2】 以下、 添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明す る。 なお、 図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、 重複する説明 を省略する。
【0 0 2 3】 第 1実施形態
図 1は、 本発明に係る固体電解コンデンサの第 1実施形態を示す斜視図である 。 図 1に示すように、 固体電解コンデンサ 1 0は、 コンデンサ素子 1 2と、 コン デンサ素子 1 2が載置される方形薄片状の基板 1 4と、 コンデンサ素子 1 2およ び基板 1 4をモールドする樹脂モールド 1 6とを有している。
【0 0 2 4】 コンデンサ素子 1 2は、 箔状のアルミニウム基体 （弁金属基体） 上の一部の領域 （後述する） に、 固体高分子電解質層および導電体層が順次に積 層された構造を有する。 アルミニウム基体の表面は、 粗面化 （拡面化） されると 共に化成処理が施されている。 図 2を参照しつつ、 コンデンサ素子 1 2の構造を より具体的に説明する。 図 2は、 図 1に示した固体電解コンデンサ 1 0の要部を 示す模式断面図である。 図 2に示すように、 ェツチングによつて粗面化されたァ ルミ二ゥム基体 1 8 (厚さ Ι Ο Ο μιη) の表面 1 8 aには、 化成処理、 すなわち 陽極酸化によって、 絶縁性の酸化アルミニウム皮膜 2 0が形成されている。 粗面 化されたアルミニウム基体 1 8の凹部には、 導電性の高分子化合物を含む固体高 分子電解質層 2 1が含浸している。 なお、 固体高分子電解質層 2 1は、 モノマー の状態でアルミニウム基体 1 8の凹部に含浸し、 その後、 化学酸化重合または電 解酸化重合される。 【0 0 2 5】 この固体高分子電解質層 2 1上には、 グラフアイトペースト層 2 2およぴ銀ペースト層 2 3 (導電体層） がスクリーン印刷、 浸漬法 （ディップ成 形） およびスプレー塗布のいずれかによつて順次に形成されている。 これらの固 体高分子電解質層 2 1、 グラフアイトペースト層 2 2およぴ銀ペースト層 2 3に よってコンデンサ素子 1 2の陰極部 2 8が構成されている。
【0 0 2 6】 図 1で示されるように、 コンデンサ素子 1 2は、 長方形薄片状の 蓄電部 1 2 aと、 蓄電部 1 2 aの長い方の 2側面 1 3 cから外方に突出する複数 の薄片状の陽極部 1 2 bとを有している。 これらの陽極部 1 2 bは、 偶数個の対
(図 1では 2対） を成している。 以下、 説明の便宜上、 蓄電部 1 2 aの長辺方向 を X方向、 蓄電部 1 2 aの短辺方向を Y方向、 X方向および Y方向に直交する方 向を Z方向とする。
[ 0 0 2 7 ] 蓄電部 1 2 aは、 アルミニゥム基体 1 8を主体として構成されて いる。 蓄電部 1 2 aの両主面 1 3 aおよび X方向の端面 （短い方の 2側面） 1 3 bには、 ほぼ全域にわたつて陰極部 2 8が設けられている。 この陰極部 2 8は、 上述した固体高分子電解質層 2 1、 グラフアイトペースト層 2 2および銀ペース ト層 2 3から構成されている。 陽極部 1 2 bは、 アルミニウム基体 1 8の突出部 である。 陽極部 1 2 bは、 蓄電部 1 2 aの長い方の側面 1 3 cの各々に 1対ずつ 形成されており、 いずれの陽極部 1 2 bも Y方向に延在している。 コンデンサ素 子 1 2を Z方向に沿って見下ろすと、 これら 4つの陽極部 1 2 bは、 蓄電部 1 2 aの重心を中心として点対称に配置されている。 ここで、 「重心」 は、蓄電部 1 2 aの主面 1 3 a上において主面 1 3 aの対角線が交差する一点を指す。 陽極部 1 2 bをこのように配置すると、 コンデンサ素子 1 2を基板 1 4に搭載する際に、 重心を通って Z方向に延びる軸の周りにコンデンサ素子 1 2を 1 8 0度回転させ ても、 コンデンサ素子 1 2の極性配置は変化しない。 この結果、 コンデンサ素子 1 2を基板 1 4に搭載する際に誤った極性でコンデンサ素子 1 2を基板 1 4上の 電極に接続することを防止できる。 【0 0 2 8】 なお、 上述した形状のコンデンサ素子 1 2は、 粗面化されると共 に化成処理が施された表面を有するアルミニウム箔を打抜き加工することにより 製造される。 打抜き加工されたアルミニウム箔は化成液に浸漬され、 それにより アルミニゥム箔の主面のみならず側面にも絶縁性の酸化アルミニゥム皮膜が形成 される。 このようにしてアルミニウム基体 1 8が得られる。 化成液は、 例えば、 濃度 3 %のアジピン酸アンモニゥム水溶液等が好ましい。
【0 0 2 9】 ここで、 コンデンサ素子 1 2に施す処理について、 図 3を参照し つつ説明する。 図 3は、 陰極部 2 8が設けられる前のコンデンサ素子 1 2に施さ れる陽極酸化処理を示している。 まず、 コンデンサ素子 1 2の一方の側面 1 3 c 上に設けられた陽極部 1 2 bを、 熱硬化型レジスト 2 4によってマスクする。 そ して、 ステンレスビーカ 2 5中に収容された、 アジピン酸アンモニゥム水溶液よ りなる化成溶液 2 6中に、 反対側の側面 1 3 c上に設けられた陽極部 1 2 bを支 持しながらコンデンサ素子 1 2を浸漬する。 続いて、 支持された陽極部 1 2 bを プラス極、 ステンレスビーカ 2 5をマイナス極として用いて電圧を印加する。 こ のときの電圧は、 所望する酸化アルミニゥム皮膜の膜厚に応じて適宜決定するこ とができる。 1 0 η ιη〜1 μπιの膜厚を有する酸化アルミニウム皮膜 2 0を形成 する場合には、 通常、 数ボルト〜 2 0ボルト程度の電圧が印加される。 電圧印加 により陽極酸化が開始されると、 毛細管現象のために、 粗面化されたコンデンサ 素子 1 2の表面上を化成溶液 2 6が上昇する。 この結果、 粗面化されたコンデン サ素子 1 2の側面を含む全表面に酸化アルミニウム皮膜 2 0が形成される。 この 後、 コンデンサ素子 1 2には、 公知の方法で陰極部 2 8が形成される。 '
[ 0 0 3 0 ] 図 4は図 1に示す基板 1 4の平面図であり、 図 5は図 4の V— V 線断面図である。 基板 1 4は、 F R 4材 （エポキシ樹脂材） 製のプリント基板で ある。 図 4およぴ図 5に示すように、 基板 1 4の上面 1 4 aには銅製のリード配 線 3 0が印刷され、 下面 1 4 bには銅製のランド電極 3 2が印刷されている。 基 板 1 4には、 銅製のリ一ド配線 3 0とランド電極 3 2とを電気的に接続するビア ホール （導電部） 3 4も形成されている。 これらのビアホール 3 4は、 基板 1 4 の厚さ方向 （図の Z方向） に貫通する孔 3 6の内面に銅メツキ （導電体） 3 8が 施された構造を有している。 ビアホール 3 4は、 基板 1 4の対向する端部 1 4 c および 1 4 dの各々において X方向に沿って 4つずつ等間隔に形成されている。 なお、 一方の端部の各ビアホール 3 4は、 他方の端部の対応するビアホール 3 4 と対をなしている。 各対のビアホール 3 4は Y方向に並んでいる。 ビアホール 3 4は、 ドリノレ加工により基板 1 4に貫通孔 3 6を設けた後、 貫通穴 3 6の表面に 無電解銅メツキ 3 8を形成することにより得られる。
【0 0 3 1】 基板下面 1 4 bにおいて露出するビアホール 3 4の端部の周辺に は、 方形状のランド電極 3 2が 8つ形成されている。 各ランド電極 3 2はそれぞ れ対応するビアホール 3 4と電気的に接続されている。 ランド電極 3 2は陽極ラ ンド電極 3 2 Aと陰極ランド電極 3 2 Bを含んでいる。 上述した 1対のビアホー ル 3 4に接続された 2つのランド電極 3 2のうち、 一方が陽極ラン'ド電極 3 2 A であり、 他方が陰極ランド電極 3 2 Bである。 各端部 1 4 cおよび 1 4 dに形成 された 4つのランド電極 3 2は、 陽極ランド電極 3 2 Aと陰極ランド電極 3 2 B とが交互するように配置されている。
【0 0 3 2〗 基板上面 1 4 aにおいて露出するビアホール 3 4の端部の周辺に は、 リード配線 3 0が形成されている。 これらのリード配線 3 0は、 陽極リード 配線 3 0 Aおよび陰極リ一ド配線 3 0 Bを含んでいる。 これらのリード配線 3 0 Aおよび 3 0 Bは、 対応するビアホール 3 4と電気的に接続されている。 陰極リ 一ド配線 3 0 Bは、 陰極ランド電極 3 2 Bと電気的に接続された 4つのビアホー ノレ 3 4の端部周辺および基板上面 1 4 aの中央部を含むように一体的に形成され ている。 陽極リード配線 3 0 Aは、 陽極ランド電極 3 2 Aと電気的に接続された 4つのビアホール 3 4の周辺それぞれに形成されており、 ランド電極 3 2同様、 方形状となっている。 なお、 1つの陰極リード配線 3 0 Bと 4つの陽極リード配 線 3 O Aとは電気的に隔離されている。 【0 0 3 3】 次に、 基板 1 4上にコンデンサ素子 1 2を搭載して固体電解コン デンサ 1 0を作製する方法について、 図 1および図 4を参照しつつ説明する。
【0 0 3 4】 基板 1 4上にコンデンサ素子 1 2を搭載する際、 コンデンサ素子 1 2の陽極部 1 2 bはそれぞれ、 基板 1 4上の対応する位置に配置された陽極リ ード配線 3 O Aと電気的に接続される。 この電気的接続は、 抵抗溶接や Y A Gレ 一ザスポット溶接などの金属溶接法を用いておこなわれる。 この結果、 陽極部 1 2 bのアルミユウム基体 1 8 (図 2参照） と陽極リ一ド配線 3 0 Aとが電気的に 接続される。 それに応じて、 アルミニウム基体 1 8と、 基板下面 1 4 bに形成さ れた 4つの陽極ランド電極 3 2 Aとが、 4本のビアホール 3 4を介して電気的に 接続される。 また、 基板 1 4上にコンデンサ素子 1 2を搭載する際、 陰極部 2 8 の最上層である銀ペースト層 2 3 (図 2参照） は、 導電性接着剤 4 8によって陰 極リード配線 3 0 Bと電気的に接続される。 従って、 陰極部 2 8 (すなわち、 固 体高分子電解質層 2 1、 グラフアイトペースト層 2 2およひ銀ペースト層 2 3 ) と、 基板下面 1 4 bに形成された 4つの陰極ランド電極 3 2 Bとが、 4本のビア ホール 3 4を介して電気的に接続される。 そして、 基板 1 4上にコンデンサ素子 1 2が上述の方法により搭載された後に、 インジェクションまたはトランスファ モールドによって樹脂モールド 1 6が形成される。 なお、 樹脂モールド 1 6は、 基板 1 4およびコンデンサ素子 1 2の両方を覆うエポキシ樹脂である。
【0 0 3 5】 以上、 詳細に説明したように、 固体電解コンデンサ 1 0において は、 基板 1 4の厚さ方向 (図の Z方向) に直線状に延在するビアホール 3 4によ つて、 リード配線 3 0とランド電極 3 2とが接続されている。 この固体電解コン デンサ 1 0を搭載する回路基板 (図示せず) 上の端子が固体電解コンデンサ 1 0 のそれぞれのランド電極 3 2 A, 3 2 Bと電気的に接続されると、 このビアホー ル 3 4を介して回路基板からコンデンサ素子 1 2へ電力が供給される。 そのため 、 屈曲部を有するリード部材を介してコンデンサ素子へ電力が供給される固体電 解コンデンサに比べて、 回路基板上の端子とコンデンサ素子 1 2の電極 （陽極部 1 2 bおよび陰極部 2 8 ) との通電距離が短縮され、 それに応じて等価直列イン ダクタンスが低減される。 そして、 この等価直列インダクタンスの低下に伴い、 ィンピーダンスが低くなる。 等価直列ィンダクタンスおよびィンピーダンスが低 下することで、 固体電解コンデンサ 1 0の高周波動作への対応が容易になり、 ま 5 た、 電流容量の增加および発熱量の抑制が達成される。 したがって、 固体電解コ ンデンサ 1 0は、 電源の一次側や二次側に配置される比較的大きな電流が流れる 回路への適用が可能である。
【0 0 3 6】 第 2実施形態
次に、 本発明に係る固体電解コンデンサの第 2の実施形態を説明する。 .
L0 【0 0 3 7】 図 6は、 第 2実施形態の固体電解コンデンサ 1 0 Aを示す斜視図 である。 図 6に示すように、 固体電解コンデンサ 1 0 Aは、 上述したコンデンサ 素子 1 2を 3つ備えている点でのみ、 上述した固体電解コンデンサ 1 0と異なる 。 この固体電解コンデンサ 1 O Aにおいて、 3つのコンデンサ素子 4 0 A , 4 0 Bおよび 4 0 Cは互いに重なり合っている。 そして、 3つのコンデンサ素子 4 0
L5 A , 4 0 Bおよび 4 0 Cのうち、 下段に位置するコンデンサ素子 4 O Aは、 上述 したコンデンサ素子 1 2と同様の方法で基板 1 4上に搭載されている。 【0 0 3 8〗 下段のコンデンサ素子 4 0 Aと、 このコンデンサ素子 4 0 A上に 重ねられた中段のコンデンサ素子 4 0 Bとは、 陰極部 2 8同士が導電性接着剤 4 8によって電気的に接続されており、 陽極部 1 2 b同士がそれぞれ弁金属箔 4 2
20 を介して電気的に接続されている。 弁金属箔 （弁金属体） 4 2は、 粗面化処理が 施されていない表面を有するアルミニウム箔であり、 陽極部 1 2 bのそれぞれと 超音波溶接により接続されている。 これにより、 弁金属からなる陽極部 1 2 b同 士の電気的な接続が確実に行われる。 そして、 この弁金属箔 4 2と陽極リード配 線 3 O Aとを YA Gレーザスポット溶接で接続することで、 中段のコンデンサ素
25 子 4 0 Bおよび上段のコンデンサ素子 4 0 Cのアルミニウム基体と陽極リード配 線との電気的な接続がおこなわれている。 なお、 この弁金属箔 4 2と陽極部 1 2 bとの接続法は、 冷間圧接を用いた、 かしめ固定であってもよく、 弁金属箔 4 2 と陽極リ一ド配線 3 0 Aとの接続法は抵抗溶接であってもよい。
【0 0 3 9】 固体電解コンデンサ 1 O Aを搭載する回路基板 （図示せず） 上の 端子が固体電解コンデンサ 1 O Aのそれぞれのランド電極 3 2 Aおよび 3 2 Bと 電気的に接続されると、 下段のコンデンサ素子 4 O Aだけでなく、 中段のコンデ ンサ素子 4 0 Bおよび上段のコンデンサ素子 4 0 Cにも電力が供給される。 その ため、 この固体電解コンデンサ 1 O Aは、 1つのコンデンサ素子 1 2を有する固 体電解コンデンサ 1 0の静電容量の約 3倍の静電容量を有している。
【0 0 4 0】 この固体電解コンデンサ 1 O Aにおいても、 基板 1 4の厚さ方向 (図の Z方向) に直線状に延在するビアホール 3 4によってリード配線 3 0とラ ンド電極 3 2とが接続されている。 したがって、 屈曲部を有するリード配線を介 して電力が供給される固体電解コンデンサに比べて、 回路基板上の端子とコンデ ンサ素子の電極 (陽極部 1 2 bおよび陰極部 2 8 ) との通電距離が短縮され、 そ れに応じて、 等価直列ィンダクタンスおよびィンピーダンスが低下する。
【0 0 4 1】 なお、 固体電解コンデンサ 1 O Aでは、 3つのコンデンサ素子を 有するが、 コンデンサ素子の数を適宜増加させてもよい。 この場合、 コンデンサ に用いるコンデンサ素子の数を増加した分だけ、 静電容量が増加する。 また、 重 なり合うコンデンサ素子の陰極部 2 8同士は、 導電性接着剤 4 8を用いて容易に 電気的に接続できる。
[ 0 0 4 2 ] 第 3実施形態
次に、 本発明に係る固体電解コンデンサの第 3実施形態を説明する。
【0 0 4 3〗 図 7は、 第 3実施形態の固体電解コンデンサを示す 1·視図であり 、 図 8は図 7に示す基板の平面図である。 図 7および図 8に示すように、 固体電 解コンデンサ 1 0 Bは、 コンデンサ素子の形状が異なる点、 基板のリ一ド配線、 ビアホールおょぴランド電極の配置が異なる点でのみ、 上述した固体電解コンデ ンサ 1 0と異なる。 すなわち、 固体電解コンデンサ 1 0 Bのコンデンサ素子 4 4 は、 正方形薄片状の蓄電部 4 4 aと、 蓄電部 4 4 aの 4つの側面の各々から外方 に突出する、 薄片状の 4つの陽極部 4 4 bとで構成されている。 蓄電部 4 4 aの 主面および側面には、 そのほぼ全域にわたって上述した陰極部 2 8が形成されて いる。 コンデンサ素子 4 4を Z方向に沿って見下ろすと、 陽極部 4 4 bは、 蓄電 部 4 4 aの重心を中心として点対称に配置されていると共に、 コンデンサ素子 4 4の角寄りに片寄らせて配置されている。 なお、 上述した形状のコンデンサ素子 4 4は、 コンデンサ素子 1 2と同様に、 粗面化されると共に化成処理が施された 表面を有するアルミニウム箔を打抜き加工することにより製造される。 打抜き加 ェされたアルミニウム箔は化成液に浸漬され、 それによりアルミニウム箔の主面 のみならず側面にも絶縁性の酸化アルミ -ゥム皮膜が形成される。
[ 0 0 4 4 ] ここで、 コンデンサ素子 4 4に施す処理について、 図 9を参照し つつ説明する。 図 9は、 陰極部 2 8が設けられる前のコンデンサ素子 4 4に施さ れる陽極酸化処理を示している。 まず、 コンデンサ素子 4 4の 3つの陽極部 4 4 bを、 熱硬化型レジスト 2 4によってマスクする。 そして、 ステンレスビーカ 2 5中に収容されたアジピン酸ァンモユウム水溶液よりなる化成溶液 2 6中に、 熱 硬化型レジス 1、でマスクされていない陽極部 4 4 bを支持しながらコンデンサ素 子 4 4を浸漬する。 続いて、 支持された陽極部 4 4 bをプラス極、 ステンレスビ 一力 2 5をマイナス極として用いて電圧を印加する。 このときの電圧は、 所望す る酸化アルミニウム皮膜の膜厚に応じて適宜決定することができる。 1 O n m〜 Ι μπιの膜厚を有する酸化アルミニウム皮膜 2 0を形成する場合には、 通常、 数 ボルト〜 2 0ボルト程度の電圧が印加される。 電圧印加により陽極酸化が開始さ れると、 毛細管現象のために、 粗面化されたコンデンサ素子 4 4の表面上を化成 溶液 2 6が上昇する。 この結果、 粗面化されたコンデンサ素子 4 4の側面を含む 全表面に酸化アルミニウム皮膜 2 0が形成される。 この後、 コンデンサ素子 4 4 には、 公知の方法で陰極部 2 8が形成される。
【0 0 4 5】 固体電解コンデンサ 1 0 Βは、 正方形薄片状の基板 4 6を有する 。 基板 4 6には、 基板 4 6の厚さ方向 （図の Z方向） に延在する 8個のビアホー ル 3 4が形成されている。 これらのビアホール 3 4は、 基板 4 6の各辺に沿って 1対のビアホール 3 4が並ぶように配置されている。 これらのビアホール 3 4の 端部が露出する基板下面 4 6 bには、 基板 4 6の各辺に沿って、 方形状の陽極ラ ンド電極 3 2 Aおよび陰極ランド電極 3 2 Bが並設されており、 対応するビアホ ール 3 4とそれぞれ電気的に接続されている。 これら 4対のランド電極 3 2は、 陽極ランド電極 3 2 Aと陰極ランド電極 3 2 Bとが交互するよう循環的に配置さ れている。
【0 0 4 6】 基板上面 4 6 aにおいて露出するビアホール 3 4の端部の周辺に は、 リード配線 3 0が形成されている。 これらのリード配線 3 0は、 陽極リード 配線 3 0 Aおよび陰極リ一ド配線 3 0 Bを含んでいる。 これらのリード配線 3 0 Aおよび 3 0 Bは、 対応するビアホール 3 4と電気的に接続されている。 陰極リ 一ド配線 3 0 Bは、 陰極ランド電極 3 2 Bと電気的に接続された 4つのビアホー ル 3 4の端部周辺および基板上面 4 6 aの中央部を含むように一体的に形成され ている。 陽極リード配線 3 O Aは、 陽極ランド電極 3 2 Aと電気的に接続された 4つのビアホール 3 4の周辺それぞれに形成されており、 ランド電極 3 2同様、 方形状となっている。 なお、 1つの陰極リ一ド配線 3 0 Bと 4つの陽極リード配 線 3 0 Aとは電気的に隔離されている。
【0 0 4 7】 以上で説明した固体電解コンデンサ 1 0 Bにおいても、 基板 4 6 の厚さ方向 (図の Z方向) に直線状に延在するビアホール 3 4によって、 リード 配線 3 0とランド電極 3 2とが接続されている。 したがって、 屈曲部を有するリ 一ド部材を介して電力が供給される固体電解コンデンサに比べて、 回路基板上の 端子とコンデンサ素子の電極 （陽極部 4 4 bおよび陰極部 2 8 ) との通電距離が 短縮され、 それに応じて、 等価直列インダクタンスおよびインピーダンスが低下 する。
【0 0 4 8】 本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、 様々な変形が 可能である。 例えば、 弁金属基体の材料として、 アルミニウムが用いられている 力 アルミニウムに代えて、 アルミニウム合金、 または、 タンタル、 チタン、 二 ォブ、 ジルコニウムもしくはこれらの合金などによって、 弁金属基体を形成する こともできる。
【0 0 4 9】 上記実施形態では、 リ一ド電極対を構成する陽極リード電極およ び陰極リード電極が、 粗面化された表面を有する箔状のアルミニウム基体の重心 を中心として点対称に配置されている。 しカゝし、 弁金属基体の対向する 2つの端 部にそれぞれ設けられた 2組のリ一ド電極対が、 その中心線を軸として線対称に 配置されていてもよい。
【0 0 5 0】 すなわち、 粗面化された表面を有する箔状のアルミニウム基体の 対向する 2つの端部に、 それぞれ 1組のリ一ド電極対が設けられており、 一方の リ一ド電極対の陽極リード電極と対向する位置に、 他方のリ一ド電極対の陽極リ —ド電極が配置されていてもよい。 なお、 導電部は、 中空のビアホールに限らず 、 例えば、 ビアホール内が半田などの導電体で埋められた構造を有していてもよ い。 さらに導電部は、 基板の縁において基板を貫通する切り欠きの表面に金属が 塗布された構造など、 他の構造を有していてもよい。
【0 0 5 1】 上記では、 8端子の固体電解コンデンサを説明したが、 端子数は これに限定されるものではなく、 端子数を加減してもよい。
【0 0 5 2】 さらに、 上記では、 蓄電部 1 2 aと陽極部 1 2 bとが一体化され たタィプのコンデンサ素子を説明したが、 導通さえ取れていれば、 蓄電部 1 2 a と陽極部 1 2 bが別々に作製されて接合されてもよレ、。 例えば、 コンデンサ素子 は、 蓄電部 1 2 aと陽極部 1 2 bの弁金属間が直接接合された構成を有していて もよい。 このようなコンデンサ素子は、 まず蓄電部全体の粗面化処理を行い、 固 体高分子電解質層等を形成した後に所望の位置の固体高分子電解質等を一定の面 積で剥離して、 電極部を超音波溶接等により溶接することで得られる。 なお、 陰 極部と陽極部のショートを避けなければならない都合上、 例えば、 先の剥離面積 を十分確保する等して、 固体電解高分子層等と陽極部 1 2 bが接触しないよう構 成しなければならない。 このようにすることで、 図 3および図 9で示したような レジストでの電極部の保護を必要とせず、 簡易にコンデンサ素子を作製すること ができる。
【0 0 5 3】 以下、 本発明の効果をより一層明らかなものとするため、 実施例 を挙げる。
【0 0 5 4】 第 1実施例
図 6に示した固体電解コンデンサ 1 0 Aと同様の固体電解コンデンサを、 以下 のようにして作製した。
【0 0 5 5】 まず、 粗面化処理が施され、 酸化アルミニウム皮膜が形成されて いる厚さ 1 0 Ο μιηのアルミニウム箔シートから、 陰極電極領域の面積が 0 . 7 5 c m2となる所定の寸法でアルミニウム箔を切り出した。 そして、 図 3に示した ように、 陽極 V一ド電極部分に熱硬化性レジストを一定の面積にわたつて形成し た。 レジス ト処理したアルミニウム箔を 3重量0 /0の濃度および 6 . 0の p Hに調 整されたアジピン酸アンモェゥム水溶液中に浸漬すると共に電圧を印加し、 アル ミニゥム箔の切断端面に酸化アルミニウム皮膜を形成した。 なお、 この化成処理 は、化成電流密度が 5 0〜 1 0 0 m A/' c m2、化成電圧が 1 2ボルトの条件下で おこなった。 次に、 化学酸化重合によって、 ポリピロールからなる固体高分子電 解質層を陰極電極領域に形成した。 ここで、 ポリピロールからなる固体高分子電 解質層は、 精製した 0 . 1モル/リッ トルのピロールモノマー、 0 . 1モル Zリ ットルのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリゥムおよび 0 . 0 5モノレ リット ルの硫酸鉄 （III) を含むエタノール水混合溶液セル中で形成した。 その際、 3 0 分間にわたって攪拌して化学酸化重合を進行させ、 同じ操作を 3回繰り返した。 その結果、 最大厚さが約 5 Ο μπιの固体高分子電解質層が得られた。
【0 0 5 6】 このようにして積層された固体高分子電 質層の表面に、 さらに カーボンペース トおよぴ銀ペーストを順次塗布して、 陰極電極を形成した。 最後 に、 陽極リ一ド電極部に形成しておいたレジスト膜を除去した。
【005 7】 上記のようにして作製した固体電解コンデンサ素子を 3つ用意し 、 3層積層した。 なお、 電極部間に介在する、 粗面化されていないアルミニウム 箔 （弁金属箔） は、 日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の 40 kH z— 超音波溶接機を用いて、 対応する陽極電極部と溶接した。 また、 コンデンサ素子 間および最下段のコンデンサ素子の陰極電極領域と基板の陰極リ一ド配線とは、 銀エポキシ導電性接着剤を用いて電気的に接続し、 コンデンサ素子のそれぞれの 電極部に固定された粗面化されていないアルミ'二ゥム箔と基板の陽極リード配線 とは、 NE C製 YAGレーザスポット溶接機で溶接固定した。 さらに、 コンデン サ素子および基板を、 インジェクションまたはトランスファモールドによってェ ポキシ樹脂で覆い、 上述の固体電解コンデンサを作製した。 その後、 既知の方法 にて、 作製された固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、 エージング処理 を行い、 漏れ電流を十分に低減させて、 固体電解コンデンサを完成させた。 【00 5 8】 このようにして得られた 8端子型固体電解コンデンサ # 1の電気 的特性について、 アジレントテクノロジ一社製インピーダンスアナライザー 4 1
94A、 ネットワークアナライザー 8 75 3Dを用いて、 静電容量および S 21特 性を測定し、 得られた S21特性をもとに、 等価回路シミュレーションを行い、 E SR、 E S L値を決定した。 その結果、 1 20 H zでの静電容量は 3 2 5 Fで あり、 1 00 kH zでの E SRは 1 2πιΩであり、 E S Lは 1 50 ρ I-Iであった 。 なお、 同様の方法にて、 リードフレームを用いる従来の固体電解コンデンサの 静電容量および E S R、 E S L値を測定した結果、 1 20Hzでの静電容量は 3 20 i Fであり、 1 00 kH zでの E SRは 1 4πιΩであり、 ES Lは 3 0 0 ρ Ηであった。
【005 9】 第 2実施例
図 7に示したコンデンサ素子を 3つ備える固体電解コンデンサを、 以下のよう にして作製した。 【0 0 6 0】 まず、 粗面化処理が施され酸化アルミニウム皮膜が形成されてい る厚さ 1 0 Ο μπιのアルミニウム箔シートカ ら、陰極部の面積が 1 c m 2となる所 定の寸法で、 アルミニウム箔を切り出した。 そして、 実施例 1と同様にレジスト 処理した電極を図 9に示したように、 3重量％の濃度、 6 . 0の p Hに調整され たアジピン酸アンモニゥム水溶液中に浸漬すると共に電圧印加して、 アルミユウ ム箔の切断端面に酸化アルミニウム皮膜を形成した。 なお、 この化成処理は、 化 成電流密度が 5 0〜 1 0 0 m A/ c m 化成電圧が 1 2ボルトの条件下でおこな つた。 次に、 酸化アルミニウム皮膜上において陰極部を配置すべき領域に、 化学 酸化重合によって、 ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。 ここ で、 ポリピロールからなる固体高分子電解質層は、 精製した 0 . 1モル Zリット ノレのピロ一ノレモノマー、 0 . 1モノレ Zリ ッ トノレのァノレキノレナフタレンスノレホン酸 ナトリゥムおよび 0 . 0 5モル Zリットルの硫酸鉄（III) を含むエタノール水混 合溶液セル中で形成した。 その際、 3 0分間にわたって攪拌して化学酸化重合を 進行させ、 同じ操作を 3回繰り返した。 その結果、 最大厚さが約 5 Ο μηιの固体 高分子電解質層が得られた。
【0 0 6 1】 このようにして積層された固体高分子電解質層の表面に、 さらに カーボン'ペース トおよぴ銀ペーストを順次に塗布して、 陰極部を形成した。 最後 に、 実施例 1と同様にレジスト層を除去した。
【0 0 6 2】 上記のようにして作製した固体電解コンデンサ素子を 3層積層し た。 なお、 電極部間に介在する粗面化されていないアルミニウム箔 (弁金属箔） は、 日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の 4 0 k H z一超音波溶接機を 用いて、 対応する電極部と溶接した。 また、 コンデンサ素子の陰極電極領域間お よび最下段のコンデンサ素子の陰極電極領域と基板の陰極リ一ド配線とは、 銀ェ ポキシ導電性接着剤を用いて電気的に接続し、 コンデンサ素子のそれぞれの陽極 部から引き出されたアルミニウム箔と基板の陽極リード配線とは、 N E C製 YA Gレーザスポット溶接機で溶接固定した。 さらに、 コンデンサ素子および基板を 、 ィンジェクションまたはトランスファモールドによってエポキシ樹脂で覆い、 上述の固体電解コンデンサを作製した。 その後、 既知の方法にて、 作製された固 体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、 エージング処理を行い、 漏れ電流を 十分に低減させて、 固体電解コンデンサを完成させた。
【0063】 このようにして得られた 8端子型固体電解コンデンサ # 2の電気 的特性について、 アジレントテクノロジ一社製インピーダンスアナライザー 41 94A、 ネットワークアナライザー 8753Dを用いて、 静電容量および S21特 性を測定し、 得られた S 2 特性をもとに、 等価回路シミュレーションを行い、 E SR、 ES L値を決定した。 その結果、 1 20Hzでの静電容量は 440 μ Fで あり、 100 k Η ζでの ESRは 1 3ηιΩであり、 E S Lは 140 ρ Ηであった 。 なお、 同様の方法にて、 リードフレームを用いる従来の固体電解 ンデンサの 静電容量および ESR、 ES L値を測定した結果、 1 20Hzでの静電容量は 4 35 Fであり、 100 kHzでの ESRは 14. 5 ηιΩであり、 ES Lは 20 0 ρ Ηであった。
産業上の利用可能性
[0064] 本発明に係る固体電解コンデンサは、 ィンピーダンスの低減を達 成することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 陽極部おょぴ陰極部を有するコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子が搭載された第 1の主面および前記第 1主面に対向する第 2の主面を有する基板と、
を備える固体電解コンデンサであって、
前記第 1主面上には、 前記陽極部および陰極部のそれぞれに電気的に接続され た陽極リ一ド配線およぴ陰極リ一ド配線が形成されており、
前記第 2主面上において前記陽極リ一ド配線および陰極リ一ド配線の各々に対 応する位置には、 それぞれ陽極ランドおよび陰極ランドが形成されており、 前記基板は、 前記基板を貫通して前記陽極リ一ド配線を前記陽極ランドに電気 的に接続する第 1導電部および前記基板を賞通して前記陰極リード配線を前記陰 極ランドに電気的に接続する第 2導電部の少なくとも一方を有している、 固体電解コンデンサ。
2 . 前記第 1導電部は、前記基板を貫通する孔と、 この孔の中に配置さ れ、 前記陽極リード配線および陽極ランド間に延在する導電体とを有している、 請求の範囲第 1項に記載の固体電 コンデンサ。
3 . 前記第 2導電部は、前記基板を貫通する孔と、 この孔の中に配置さ れ、 前記陰極リ一ド配線および陰極ランド間に延在する導電体とを有している、 請求の範囲第 1項または第 2項に記載の固体電解コンデンサ。
4 . 複数の前記コンデンサ素子が互いに隣接して配置されており、 これ らのコンデンサ素子は、 互いに電気的に接続された陽極部および互いに電気的に 接続された陰極部を有している、 請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれかに記載の 固体電解コンデンサ。
5 . 前記複数のコンデンサ素子の前記陽極部同士は、弁金属体を介して 電気的に接続されている、 請求の範囲第 4項に記載の固体電解コンデンサ。
6 . 前記弁金属体は、前記複数のコンデンサ素子の前記陽極部同士の間 に挟まれた部分と、 前記陽極リード配線に接続された部分とを有している、 請求 の範囲第 5項に記載の固体電解コンデンサ。
7 . 前記複数のコンデンサ素子の前記陰極部同士は、導電性接着剤を用 いて電気的に接続されている、 請求の範囲第 4項〜第 6項のいずれかに記載の固 体電解コンデンサ。
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