JP2014030064A - 実装用のデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコンデンサ素子を重ね合わせたコンデンサユニットを有するデバイスを提供する。
【解決手段】複数のコンデンサ素子８３ａ〜８３ｃを積層したコンデンサユニット９０を提供する。各々の素子８３ａ〜８３ｃは、弁作用を備えた板状の基体２３と、基体２３の第１の面２３ａに順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および電極層２６ａを含む第１の機能層３１と、基体２３の第２の面に順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および電極層を含む第２の機能層と、基体の第１の面２３ａの４隅３９ａ〜３９ｄに設けられた陽極部２１とを有する。このコンデンサユニット９０は、ボンディングワイヤー６２により複数の接続電極５６にそれぞれ接続されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数のコンデンサ素子を含む実装用のデバイスに関するものである。

特許文献１には、表面に誘電体酸化皮膜層を有する平板状の弁作用金属板の一方側に陽極部を、他方側に固体電解質層、陰極引出層からなる陰極部を形成したコンデンサ素子基板を複数枚積層する積層型固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子基板の陽極部が陰極部を中心に対向するように交互に積層することが記載されている。

特開２００７−１１６０６４号公報

電子機器の高周波化に伴って電子部品の一つであるコンデンサにも高周波領域でのインピーダンス特性に優れるコンデンサが求められている。特に、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周り等に固体電解コンデンサが多く用いられている。電子機器のＣＰＵ周りに用いられるコンデンサには、小型大容量であることに加え、さらに、高周波化に対応し、ノイズ除去や過渡応答性に優れた性能を得るために、低ＥＳＲ（等価直列抵抗）および低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）であることが要求されている。

大容量化する１つの方法は、コンデンサ素子の積層枚数を増やすことである。それにより、ＥＳＲは低下するものの、ＥＳＬ特性が悪化しやすい。さらに、積層された複数のコンデンサ素子が基板あるいはリードフレームなどと接続しやすいことも重要である。

そこで、本発明の目的の１つは、積層型のコンデンサユニットを有し、低ＥＳＲおよび低ＥＳＬのデバイスを提供することである。

本発明の一態様は、コンデンサユニットと、コンデンサユニットを搭載した基板とを有し、基板は、周囲に分散して配置された複数の第１の接続電極を含み、コンデンサユニットは複数の積み重ねられたコンデンサ素子を含み、接続可能な個所はボンディングワイヤーにより複数の第１の接続電極のいずれかにそれぞれ接続されている表面実装用のデバイスである。

積層されたコンデンサ素子のそれぞれが、複数の第１の接続電極とボンディングワイヤーを介して接続されるのでコンデンサ素子の単位で電流の流れる方向が多様化され、さらに、それぞれのコンデンサ素子を複数の第１の接続電極を外部で配線することにより大容量化も多電圧対応も可能な実装用のデバイスを提供できる。

本発明の異なる態様の１つは、上記デバイスが実装されたプリント配線板、およびそのプリント配線板を有する電子機器である。

デバイスの概要を示す斜視図。 デバイスの実装面を示す図。 デバイスを、モールド樹脂を除いた状態で示す斜視図。 デバイスを基板とコンデンサユニットに展開した図。 デバイスの断面図。 複数のコンデンサ素子の各々を積層する状態を展開して示す図。 コンデンサユニットの平面図。 図７に示すコンデンサユニットの底面図。 図７に示すコンデンサユニットの断面図。 デバイスを搭載したプリント配線板の一部を示す断面図。 異なるコンデンサユニットを搭載したデバイスを、モールド樹脂を除いた状態で示す平面図。 異なるコンデンサ素子の平面図。 図１２に示すコンデンサ素子の底面図。 図１２に示すコンデンサ素子の断面図。 さらに異なるコンデンサユニットを搭載したデバイスを、モールド樹脂を除いた状態で示す平面図。 異なるコンデンサ素子の平面図。 さらに異なるコンデンサユニットを示す平面図。 さらに異なるコンデンサユニットを搭載したデバイスを、モールド樹脂を除いた状態で示す平面図。 異なるコンデンサ素子の平面図。 さらに異なるコンデンサユニットを搭載したデバイスを、モールド樹脂を除いた状態で示す平面図。 異なるコンデンサ素子の平面図。

図１に、本発明に係るコンデンサユニットを含むデバイスの一例を示している。このデバイス１は、基板１０と、基板１０の搭載側の面１１に搭載されたコンデンサユニット９０とを有し、外装用の樹脂（モールド樹脂）３により基板１０およびコンデンサユニット９０を含めて方形または矩形となるように一体に成形された表面実装用のデバイスである。

図２に、デバイス１の実装面２を示している。このデバイス１では、基板１０の実装側の面１２が外装用の樹脂３に覆われておらず、実装面２として現れている。デバイス１の実装面２、すなわち、基板１０の実装側の面１２には、全周１３にわたり、第１の端子電極５１と、第２の端子電極５２とが近接するように配置されている。このデバイス１の第１の端子電極５１は、コンデンサユニット９０の陽極に接続された陽極端子である。デバイス１は、１２個の陽極端子（端子電極）５１を備えており、基板１０の実装側の面１２の４辺１４ａ〜１４ｄのそれぞれに形成されている。デバイス１の第２の端子電極５２は、コンデンサユニット９０の陰極に接続された陰極端子であり、基板１０の実装側の面１２の、陽極端子５１を除いた部分に配置されている。陽極端子５１および陰極端子（端子電極）５２は、絶縁用のギャップ５９により区切られている。絶縁用のギャップ５９は、０．１ｍｍから２ｍｍ程度であり、０．２ｍｍから１ｍｍ程度であることが好ましい。ギャップ５９は、空間であっても、絶縁用の樹脂により埋められていてもよい。

図３にデバイス１のモールド樹脂３を除いた状態を示している。図４に基板１０とコンデンサユニット９０とを分離した状態を示している。図５にデバイス１の断面図（図１のV-V断面）を示している。

このデバイス１のコンデンサユニット９０は積層タイプであり、基板１０の搭載側の面１１の上に基板１０の側から３枚のコンデンサ素子８３ａ、８３ｂおよび８３ｃが上方（第１の方向）９９に積み重ねられ、それら３つのコンデンサ素子８３ａ、８３ｂおよび８３ｃにより１つのコンデンサユニット９０が形成されている。３つのコンデンサ素子８３ａ、８３ｂおよび８３ｃは各々同一の構成である。したがって、以降において、個々のコンデンサ素子の構成については、最も上のコンデンサ素子８３ｃまたは最も下のコンデンサ素子８３ａを参照して説明する。

図６に、複数のコンデンサ素子を積層して（積み重ねて）コンデンサユニット９０を形成する様子を示している。図７は、コンデンサユニット９０の上方（第１の方向）９９から見た平面図を示しており、最も上に重ねられたコンデンサ素子８３ｃの電極層２６ａが現れている。図８は、コンデンサユニット９０を、上方９９と逆の下方から見た底面図を示しており、最も下のコンデンサ素子８３ａの電極層２６ｂが現れている。さらに、図９に、当該コンデンサユニット９０の断面図（図４のIX-IX断面）を示している。

コンデンサ素子（コンデンサコア）８３ａ〜８３ｃは、固体電解コンデンサ（固体電解コンデンサ素子）である。それぞれのコンデンサ素子８３ａ〜８３ｃは、ほぼ正方形にカットされた板状または薄膜状の弁作用基体２３を有する。弁作用基体２３はエッチングなどにより多孔質化が施された第１の面２３ａおよび第２の面２３ｂを含む。この例では、第２の面２３ｂは、基板１０の搭載側の面１１に面した下側の面（下面）であり、第１の面２３ａは第２の面２３ｂの反対側の上側の面（上面）である。これらの面２３ａおよび２３ｂは上下逆転してもよく、左右に面していてもよい。

図９に示すように、基体２３の第１の面２３ａには、第１の機能層３１が形成されている。第１の機能層３１は、第１の面２３ａに順次積層された誘電体酸化被膜２４ａ、固体電解質層２５ａ、および電極層２６ａを含む。弁作用基体２３としては、エッチドアルミニウム箔、タンタル焼結体、ニオブ焼結体またはチタン焼結体があげられる。本例では、基体２３としてエッチドアルミニウム箔が用いられている。誘電体酸化被膜２４ａは、基体２３がエッチドアルミニウム箔であれば、その表面に形成された酸化アルミニウムである。固体電解質層２５ａは、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子を電解重合などにより誘電体酸化被膜２４ａの上に積層させることにより形成できる。電極層２６ａの一例は、固体電解質層２５ａの上に積層された導電性ペーストであり、陰極部２２を構成する。第１の機能層３１は、接触抵抗を低減させるために固体電解質層２５ａと電極層２６ａの間に積層される高導電性のグラファイト層などを含んでいてもよい。なお、本明細書において陰極部２２として機能するように記載している電極層２６ａは見かけ上の陰極であって、固体電解質層２５ａが真の陰極として機能する役割を担っている。以下においても同様である。

基体２３の第２の面２３ｂには、第２の機能層３２が形成されている。第２の機能層３２は、第２の面２３ｂに順次積層された誘電体酸化被膜２４ｂ、固体電解質層２５ｂ、および電極層２６ｂを含む。電極層２６ｂはコンデンサ素子８３ａ〜８３ｃの陰極部２２となる。

基体２３の周面（側面）２３ｃには、第４の機能層３４が形成されている。第４の機能層３４は、周面２３ｃに順次積層された誘電体酸化被膜２４ｄ、固体電解質層２５ｄおよび電極層２６ｄを含む。第４の機能層３４は、基体２３の４隅（４コーナ）３９ａ、３９ｂ、３９ｃおよび３９ｄを除く、基体２３の周面２３ｃに設けられている。各々の素子８３ａ〜８３ｃにおいては、第４の機能層３４により、第１の機能層３１および第２の機能層３２が接続されている。すなわち、弁作用基体２３の第１の面２３ａの第１の電極層２６ａおよび第２の面２３ｂの第２の電極層２６ｂは、周面２３ｃに設けられた第４の電極層２６ｄによって電気的に接続されている。また、周面２３ｃに設けられた第４の機能層３４により、各々の素子８３ａ〜８３ｃの固体電解コンデンサとしての容量をさらに確保できる。

弁作用基体２３の第１の面２３ａの第１の機能層３１の４隅は切り欠かれている。第１の機能層３１の切り欠かれた周縁は、第１の絶縁層２９ａにより覆われている。そして、第１の絶縁層２９ａにより第１の機能層３１および第４の機能層３４から隔離されるように弁作用基体２３の４隅（４コーナー）３９ａ〜３９ｄが現れて電極（陽極）部２１が形成されている。たとえば、第２の面２３ｂの絶縁層２９ｂと同様の絶縁層２９ａを第１の面２３ａにも形成し、その絶縁層２９ａの一部を剥いだり、カットして基体２３の表面２３ａを現すことにより、陽極部２１を形成できる。なお、絶縁層２９ａの一例は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの絶縁性の樹脂からなる膜である。

図７に示すように、コンデンサユニット９０は、陽極部２１が四方（４箇所）のコーナー３９ａ〜３９ｄに断続的に現れている４端子のコンデンサ素子８３ａ〜８３ｃをその中心点１００まわりに回転させながら積層した（積み重ねた）ものである。さらに、コンデンサユニット９０においては、これらの素子８３ａ〜８３ｃは、各々の素子８３ａ〜８３ｃの第１の面２３ａの４隅３９ａ〜３９ｄが他の素子、たとえば、素子８３ａの４隅３９ａ〜３９ｄが他の素子８３ｂおよび８３ｃに対し上方（第１の方向）９９から見えるようにしたものである。素子８３ｂおよび８３ｃにおいても同様である。たとえば、素子８３ａ〜８３ｃを相互に３０度ずつ角度をずらして積み重ねることにより、すべての素子８３ａ〜８３ｃの４隅３９ａ〜３９ｄが上方９９から見えるコンデンサユニット９０を製造できる。

したがって、それぞれの素子８３ａ〜８３ｃの４隅３９ａ〜３９ｄに設けられた陽極部２１は、すべて上方９９から容易にアクセスできる。図７に示した例では、それぞれの素子８３ａ〜８３ｃの４隅３９ａ〜３９ｄに設けられた陽極部２１は、ボンディングワイヤー６２により、基板１０の搭載側の面１１の１２個の陽極接続電極５６にそれぞれ接続されている。

それぞれの素子８３ａ〜８３ｃの４隅３９ａ〜３９ｄは、それぞれの素子８３ａ〜８３ｃの中心１００から等距離にある。したがって、このコンデンサユニット９０においては、素子８３ａ〜８３ｃの４隅３９ａ〜３９ｄは中心１００から等距離にあり、図７および８に一点鎖線で示した仮想円（第１の円）３８の円周にほぼ沿って配置される。したがって、コンデンサユニット９０の各部分は基本的に回転対称となり、複数のコンデンサ素子８３ａ〜８３ｃを積層したときの重量、電流、抵抗などの諸物性値に偏りが生ずるのを抑制でき、平面視円形に近いバランスの取れた形状であって電気的な性能の安定したコンデンサユニット９０を提供できる。また、図７および図９に示すように、このコンデンサユニット９０においては、それぞれの素子８３ａ〜８３ｃの基体２３の大部分の面積が重複するように積層される。したがって、多数の陽極部２１が分散配置されるコンデンサユニットでありながら、スペース効率が高く、コンパクト、大容量の多端子コンデンサユニットを提供できる。

このコンデンサユニット９０が搭載される基板１０は、図７に示すように、ほぼ正方形にカットされたガラス布・エポキシ樹脂銅張積層板（ガラエポ基板）である。基板１０の搭載側の面１１および実装側の面１２の銅箔がエッチングなどによりパターニングされ、両方の面１１および１２に同一の電極パターンが形成されている。したがって、基板１０の搭載側の面１１には、実装側の面１２の複数の陽極端子５１に対峙する位置に陽極端子５１と同じ形状の複数の接続電極が形成されており、コンデンサユニット９０の陽極部２１に接続するための陽極接続電極５６となっている。また、基板１０の搭載側の面１１には、実装側の面１２の陰極端子５２に対峙する位置に、陰極端子５２と同じ形状の接続電極が形成されており、コンデンサユニット９０の陰極部２２に接続するための陰極接続電極５７となっている。

すなわち、基板１０の搭載側の面１１には、全周１３に沿って陽極接続電極５６および陰極接続電極５７が配置されている。このデバイス１では、コンデンサユニット９０の陽極部２１と同数となる１２個の陽極接続電極５６が搭載側の面１１の４辺１４ａ〜１４ｄのそれぞれに形成されている。陰極接続電極５７は、基板１０の搭載側の面１１の、陽極接続電極５６を除いた部分に配置されている。陽極接続電極５６および陰極接続電極５７は、実装側の面１２と同様に絶縁用のギャップ５９により分離されている。

それぞれの陽極端子５１と陽極接続電極５６とは基板１０を貫通する貫通電極（スルーホール、ビアホール）５５により電気的に接続されている。また、陰極端子５２と陰極接続電極５７も基板１０を貫通する貫通電極５５により電気的に接続されている。貫通電極５５は、陽極端子５１と陽極接続電極５６との間、陰極端子５２と陰極接続電極５７との間の電気抵抗（接続抵抗）を抑制するように適当な数が適当なピッチで設けられている。

このデバイス１のコンデンサユニット９０は、３つのコンデンサ素子８３ａ〜８３ｃが上方９９に積み重ねられ、図９に示すように、上下に対峙する第１の電極層２６ａおよび第２の電極層２６ｂが直接、または導電性ペーストなどの導電性部材を挟んで電気的に接続されている。たとえば、コンデンサ素子８３ａおよび８３ｂにおいては、コンデンサ素子８３ａの第１の機能層３１の第１の電極層２６ａと、コンデンサ素子８３ｂの第２の機能層３２の第２の電極層２６ｂとが対峙し、これらが電気的に接続されている。各々の素子８３ａ〜８３ｃにおいては、上述したように第４の機能層３４の第４の電極層２６ｄにより第１の機能層３１の第１の電極層２６ａと第２の機能層３２の第２の電極層２６ｂとは電気的に接続されている。これらの電極層２６ａおよび２６ｄは陰極部２２となる。したがって、コンデンサ素子８３ａ〜８３ｃを積み重ねることにより、コンデンサ素子８３ａ〜８３ｃの陰極部２２が並列に接続される。さらに最下層のコンデンサ素子８３ａの第２の電極層２６ｂは、図５に示すように導電性ペースト６１を介して基板１０の陰極接続電極５７に電気的に接続される。

一方、デバイス１においては、積層された複数のコンデンサ素子８３ａ〜８３ｃの合計１２個の陽極部２１は、基板１０の１２個の陽極接続電極５６と、金線、銅線、アルミニウム線などの導電性の金属ワイヤー６２によりそれぞれボンディングされ、電気的に接続されている。ボンディングワイヤーを含めて、コンデンサユニット９０は、外装用の樹脂（モールド樹脂）３により保護される。モールド樹脂３としては、エポキシ樹脂などの封止樹脂があげられる。

したがって、コンデンサユニット９０を用いることにより、１２個という多数の陽極端子５１を備えたコンデンサデバイス１を提供できる。これらの陽極端子５１は、典型的には並列に接続される。あるいは、各コンデンサ素子８３ａ〜８３ｃの陽極部２１に接続された陽極端子５１にグルーピングして、多電圧対応のコンデンサデバイス１として提供することも可能である。

コンデンサユニット９０は、複数（本例では３つ）のコンデンサ素子８３ａ〜８３ｃを積み重ねて並列に接続できるので、さらに大容量のコンデンサデバイス１を提供できる。また、コンデンサユニット９０の各素子８３ａ〜８３ｃは、平面的に広がった面積の広い電極層２６ａおよび２６ｂを介して接続されるので、低ＥＳＲのコンデンサデバイス１を提供できる。

さらに、このコンデンサユニット９０においては、１２個の陽極部２１が１２方向に分散して配置されている。すなわち、各々の素子８３ａ〜８３ｃにおいては、４隅３９ａ〜３９ｄに配置された陽極部２１により４方向の電流が流れ、コンデンサユニット９０としては、全体として１２方向に分散して電流が流れる。したがって、多様な方向に電流が流れることにより磁界が打ち消されるのでコンデンサユニット９０のＥＳＬは低い。このため、低ＥＳＬのコンデンサデバイス１を提供できる。

さらに、コンデンサユニット９０は、４つの陽極部２１を備えたコンデンサ素子８３ａ〜８３ｃを用い、１２個の陽極部２１が仮想円３８の円周に沿って等間隔に（等角度間隔に）設けられたコンデンサユニット９０である。したがって、このコンデンサユニット９０を基板１０に搭載したデバイス１では、多端子の陽極接続電極５６および陽極端子５１の基板１０を採用することが容易であり、さらに、コンデンサユニット９０は多数の陽極部２１が分散配置されているので、基板１０の多端子の陽極接続電極５６および陽極端子５１の様々配置に対してきわめてフレキシブルに対応できる。したがって、このコンデンサユニット９０を用いて、多種多様な電極パターンを備えた表面実装型のデバイス１を提供できる。

さらに、このコンデンサユニット９０は、典型的には陽極部となる第１の機能層３１の４隅３９ａ〜３９ｄの電極（陽極）部２１が他の素子に邪魔されずに上方９９から見え、上方９９から簡単にアクセスできる。すなわち、複数の素子８３ａ〜８３ｃの合計１２個の陽極部２１が相互に重なり合わず、１２個の陽極部２１のそれぞれを、上方９９から本例のようにワイヤーボンディング６２で接続したり、適当なリードフレームにより容易に接続できる。また、１２個の陽極部２１を相互に（直接）ワイヤーボンディング６２やリードフレームにより接続することも可能である。したがって、多数の陽極部２１を多種多様な方法で接続することが可能である。

特に、このコンデンサユニット９０においては、上方９９から各陽極部２１にアクセスできるので、ワイヤーボンディング６２による接続に適しており、リードフレームが曲がったり、リードフレームと陽極部２１との間に隙間が生じたりして接続不良が発生するのを未然に防止できる。また、仮想円３８の円周に沿って配置される複数の陽極部２１は基板１０に対する高さが一定ではない。ワイヤーボンディング６２を使用することにより、陽極部２１と基板１０との距離（高さ）の差もフレキシブルに吸収することができ、信頼性の高い多端子のコンデンサデバイス１を提供できる。

また、このコンデンサユニット９０においては、図５に示すように、最上層に積層されたコンデンサ素子８３ｃは、基体２３の第２の面（下面）２３ｂの第２の電極層２６ｂが、下側のコンデンサ素子８３ｂの基体２３の第１の面（上面）２３ａの第１の電極層２６ａと接触する。同様に、コンデンサ素子８３ｂは、基体２３の第２の面（下面）２３ｂの第２の電極層２６ｂが、下側のコンデンサ素子８３ａの基体２３の第１の面（上面）２３ａの第１の電極層２６ａと接触する。最下層に積層されたコンデンサ素子８３ａは、基体２３の第２の面（下面）２３ｂの第２の電極層２６ｂが、基板１０に搭載側の面１１に搭載される。図８に示すように、それぞれの素子８３ａ〜８３ｃの下面（裏面）２３ｂにおいては、４隅３９ａ〜３９ｄを除き、中央部分と各辺１０２ａ〜１０２ｄに陰極部２２が広がっている。しかしながら、基体２３の第２の面２３ｂの４隅３９ａ〜３９ｄの陽極部２１に相当する部分の裏面は絶縁層２９ｂにより全て覆われている。このため、陽極部２１と陰極部２２とが短絡する危険はほとんどなく、各素子８３ａ〜８３ｃは、単に、下側の素子に積み重ねたり、基板１０に積み重ねたりすることで複数の素子８３ａ〜８３ｃを積層できる。

図１０に、コンデンサユニット９０を含むデバイス１が搭載されたプリント配線板７０の一部を断面により示している。プリント配線板（プリント基板）７０の上面７１にはＣＰＵ７５が搭載されており、プリント配線板７０の下面７２の、ＣＰＵ７５の中央部分の電源端子７６に対峙する位置に本例のコンデンサデバイス１が搭載されている。ＣＰＵ７５の電源端子７６とデバイス１の実装面２の端子電極５１および５２は、プリント配線板７０を貫通する複数の貫通電極７９により電気的に接続され、デバイス１はデカップリングコンデンサあるいはバイパスコンデンサとして機能する。

デバイス１は、たとえば、１辺の長さが１０ｍｍ程度、積層される素子の数によるが、たとえば、厚さが４〜１０ｍｍ程度の、大容量のわりに薄くコンパクトな表面実装用のコンデンサチップである。そして、コンデンサユニット９０を内蔵した低ＥＳＲ、低ＥＳＬで大容量の薄くコンパクトなコンデンサデバイスである。さらに、デバイス１は実装面２に複数の端子電極５１が設けられた多極化（多端子）デバイスなので、従来多数のコンデンサを搭載していた用途を１つまたは数少ないデバイス１により置き換えることができる。このため、コンパクト化が進んでいるノート型のパーソナルコンピュータなどの情報処理端末や、携帯電話、ＰＤＡなどの携帯型の情報処理端末などの電子機器に好適である。

図１１に、異なるコンデンサユニット９１を搭載したデバイス１の上方から見た様子を、モールド樹脂を除いて示している。このコンデンサユニット９１は、３つのコンデンサ素子８４ａ、８４ｂおよび８４ｃが等角度で回転させて積み重ねられており、それぞれの素子８４ａ〜８４ｃの４隅３９ａ〜３９ｄが他の素子に対して上方から見えるようになっている。

積み重ねられているコンデンサ素子８４ａ〜８４ｃの構成は共通であり、図１２にコンデンサ素子８４ａを上方（上面２３ａの側）から見た平面図を示している。また、図１３に、コンデンサ素子８４ａを下方（下面２３ｂの側）から見た底面図を示している。図１４に、コンデンサ素子８４ａの断面図（図１２のXIV-XIV断面）を示している。

コンデンサ素子８４ａは、正方形の基体２３を含み、基体２３の第１の面２３ａには、上記のコンデンサ素子８３ａと同様の構成の第１の機能層３１が形成されている。また、基体２３の第２の面２３ｂには、上記のコンデンサ素子８３ａと同様の構成の第２の機能層３２が形成されている。さらに、第１の機能層３１の周縁３１ｃを全周にわたり覆うように第１の絶縁層２９ａが形成され、基体２３の第１の面２３ａの周辺（周縁）２３ｃが第１の絶縁層２９ａの外側に現れ、コンデンサ素子８４ａの陽極部２１となっている。基体２３の第２の面２３ｂには、第２の機能層３２の周縁３２ｃを全周にわたり覆うように第２の絶縁層２９ｂが形成されている。

コンデンサ素子８４ａは、さらに、弁作用基体２３の中央を貫通する貫通孔（スルーホール）２７を含む。この貫通孔２７の内周面２７ａには、第３の機能層３３が形成されている。第３の機能層３３は、弁作用基体２３に接する側から順次積層された誘電体酸化被膜２４ｃおよび固体電解質層２５ｃを含む。さらに、貫通孔２７には、銀ペーストなどの導電性ペーストが充填され、貫通電極２８が形成されている。したがって、第３の機能層３３は、基体２３の側から誘電体酸化被膜２４ｃ、固体電解質層２５ｃおよび貫通電極２８が積層された構成となっている。

第３の機能層３３の誘電体酸化被膜２４ｃは第１の機能層３１の誘電体酸化被膜２４ａおよび第２の機能層３２の誘電体酸化被膜２４ｂと一体で生成されている。第３の機能層３３の固体電解質層２５ｃは、第１の機能層３１の固体電解質層２５ａおよび第２の機能層３２の固体電解質層２５ｂと一体で生成されている。貫通孔２７の内周面２７ａであっても、電解重合などの方法により、基体２３の表面とともに固体電解質層２５ｃを形成できる。さらに、第３の機能層３３の貫通電極２８は、第１の機能層３１の電極層２６ａおよび第２の機能層３２の電極層２６ｂと物理的および電気的に接するように設けられている。

また、貫通電極２８により第１の電極層２６ａおよび第２の電極層２６ｂを接続できるので、基体２３の周辺（周縁）２３ｃに第４の機能層を設ける必要はない。したがって、基体２３の第１の面２３ａの周縁全周に沿って陽極部２１を設けることができる。

このコンデンサ素子８４ａにおいては、弁作用基体２３の第１の面２３ａの内側が第１の電極層２６ａとなり、その電極層２６ａの４方の辺および４隅を含む周囲（全周）には絶縁層２９ａを挟んで弁作用基体２３が現れており陽極部２１が形成されている。このため、陽極（電極）部２１と陰極部２２（電極層２６ａ）とが対向した状態でそれらが接近して配置され、全周が陽極部２１となり、電極層２６ａは基体２３の中央を貫通する第３の機能層３３の貫通電極２８を介して反対側の電極層２６ｂと接続されている。したがって、第１の機能層３１を流れる電流の向きは多様になり、低ＥＳＬのコンデンサ素子８４ａを提供できる。また、貫通電極２８を含めた陰極部２２に対する陽極部２１の配置が対称的であり、さらに、基体２３の中心を貫通する貫通電極２８により両面の陰極部２２が接続されているので、コンデンサ素子８４ａは全体として電極間距離が縮まる。したがって、このコンデンサ素子８４ａは、ＥＳＲも低減しやすい。

さらに、貫通孔２７の内周面２７ａに第３の機能層３３を形成することにより、貫通孔２７の内周面２７ａを固体電解コンデンサとして機能する面積に加えることができる。このため、基体２３の中心部あるいはその近傍を貫通するように貫通孔２７を配置しても貫通孔２７による容量の低下（基体２３の表面の利用率の低下）を低減でき、貫通孔２７を基体２３の所望の場所にフレキシブルに配置できる。また、このコンデンサ素子８４ａは、陽極部２１が電極層２６ａを取り囲むようにコンデンサ素子８４ａの全周にわたり形成されているため、様々な個所からの電気的な接続が可能となり、コンデンサ素子８４ａを搭載する基板１０の配線パターンに対するフレキシビリティを向上させることができる。

このような全周が陽極部２１のコンデンサ素子８４ａにおいても図１１に示すように、貫通孔２７を中心に回転させながら積層（積み重ね）することにより、下側のコンデンサ素子８４ａの陽極部２１の４隅３９ａ〜３９ｄの部分を表に出し、ボンディングワイヤー６２により基板１０と接続したり、他の素子の陽極部２１と接続できる。中間のコンデンサ素子８４ｂにおいても同様である。このため、このコンデンサユニット９１により、さらに、積層タイプの大容量でかつ低ＥＳＲおよび低ＥＳＬのコンデンサデバイス１を提供できる。

図１５に、異なるコンデンサユニット９２を搭載したデバイス１の上方から見た様子を、モールド樹脂を除いて示している。このコンデンサユニット９２は、２つの平面視長方形のコンデンサ素子８５ａおよび８５ｂが直交するように積み重ねられており、下側の素子８５ａの４隅３９ａ〜３９ｄが上側の素子８５ｂに妨げられずに上方から見えるようになっている。

図１６に、コンデンサ素子８５ａを上方から見た様子を示している。コンデンサ素子８５ａは、図６〜図９を参照しながら説明したコンデンサ素子８３ａと共通の構成であり、基体２３の外形が長方形であることが異なっている。このように、コンデンサ素子の形状は、正方形に限らず、長方形あるいはその他の平面視多角形であっても、複数の素子を積層し、それぞれの素子のコーナー部分に陽極を配置し、それらのコーナー部分が上から見えるように各々の素子の角度をずらして組み合わせることにより多数の陽極が周囲に分散して配置されたコンデンサユニットであって、ボンディングワイヤーなどにより基板との接続の容易なコンデンサユニットを提供できる。大容量のコンデンサデバイスを提供するためのスペース効率を考慮すると、コンデンサ素子の形状は、平面視がほぼ正方形あるいはほぼ長方形などの四角形であることが望ましい。

図１７に示すコンデンサユニット９２ａは７枚のコンデンサ素子８５ａ〜８５ｇを含み、それらの角度をずらして、たとえば、１５度ピッチで角度をずらして積み上げて、下側のコンデンサ素子の４隅３９ａ〜３９ｄが上からすべて見えるようにしたものである。本発明のコンデンサユニットを構成する素子の数は２、３枚に限定されることはなく、このコンデンサユニット９２ａのように７枚あるいはそれ以上の素子を積層することができる。このコンデンサユニット９２ａにおいては、２８個の陽極部２１を仮想円３８の円周に沿って配置することができ、多端子のコンデンサデバイスを提供できる。

図１８に、さらに異なるコンデンサユニット９３を搭載したデバイス１の上方から見た様子を、モールド樹脂を除いて示している。このコンデンサユニット９３は、２つの平面視長方形のコンデンサ素子８６ａおよび８６ｂが直交するように積み重ねられており、下側の素子８６ａの４隅３９ａ〜３９ｄが上側の素子８６ｂに妨げられずに上方から見えるように現れている。

図１９に、コンデンサ素子８６ａを上方から見た様子を示している。コンデンサ素子８６ａは、図６〜図９を参照しながら説明したコンデンサ素子８３ａとほぼ共通の構成であるが、基体２３の外形が長辺１０２ａおよび１０２ｃ（長さＷ２）と短辺１０２ｂおよび１０２ｄ（長さＷ１）とから形成される長方形であり、さらに、基体２３の第１の面２３ａの対峙する短辺１０２ｂおよび１０２ｄにコンデンサ素子８６ａの陽極部２１が現れている点が異なっている。

図１８に示すように、コンデンサユニット９３は、上記の構成のコンデンサ素子８６ａおよび８６ｂを中心点１００まわりに９０度回転させて積層した（積み重ねた）ものである。このため、２枚のコンデンサ素子８６ａおよび８６ｂを積層することによりコンデンサユニット９３のほぼ全周にわたり陽極部２１を形成することができる。したがって、このコンデンサユニット９３は、多種多様な配線パターンの基板１０に搭載することができる。

図２０に、さらに異なるコンデンサユニット９４を搭載したデバイス１の上方から見た様子を、モールド樹脂を除いて示している。このコンデンサユニット９４は、２つの平面視長方形のコンデンサ素子（第１の素子）８６ａおよび平面視正方形のコンデンサ素子（第２の素子）８７が積み重ねられており、下側の素子８６ａの対峙する２辺１０２ｂおよび１０２ｄが上側の素子８７に妨げられずに上方から見えるように現れている。上方のコンデンサ素子（第２の素子）８７は、下方のコンデンサ素子（第１の素子）８６ａよりも小さく、上方のコンデンサ素子８７の周縁１０３ａ〜１０３ｄが下方のコンデンサ素子８６ａの周縁１０２ａ〜１０２ｄの内側に配置されている。

図２１に、上側のコンデンサ素子８７を上方から見た様子を示している。コンデンサ素子８７は、図１９に示したコンデンサ素子８６ａとほぼ共通の構成であるが、基体２３の外形が下側のコンデンサ素子８６ａの短辺１０２ｂおよび１０２ｄの長さＷ１と等しい長さＷ１の４辺１０３ａ〜１０３ｄを含む正方形である。さらに、上側のコンデンサ素子８７は、基体２３の第１の面２３ａの対峙する２辺１０３ａおよび１０３ｃが陽極部２１となっている。

図２０に示すように、コンデンサユニット９４は、上記の構成の下側のコンデンサ素子８６ａに上側のコンデンサ素子８７を、中心点１００を中心に積層した（積み重ねた）ものである。このため、上方のコンデンサ素子８７は、下方のコンデンサ素子８６ａから外側にはみ出ず、上方のコンデンサ素子８７の全体が下方のコンデンサ素子８６ａの上に搭載される。したがって、上側のコンデンサ素子８７は全体が下方のコンデンサ素子８６ａにより支持される状態で積み重ねられている。したがって、上側のコンデンサ素子８７は全体が安定して支持され、陽極部２１にボンディングしやすく、また、接触不良などの経年劣化や歩留まりの低下がよりいっそう抑制可能な構造となっている。さらに、これら２枚のコンデンサ素子８６ａおよび８７を積層することによりコンデンサユニット９４の全周にわたり陽極部２１を形成することができる。したがって、このコンデンサユニット９４は、多種多様な配線パターンの基板１０に搭載することができる。

本例の上側のコンデンサ素子８７は正方形であるが、上側のコンデンサ素子８７の周縁１０３ａ〜１０３ｄが下側のコンデンサ素子８６ａの周縁１０２ａ〜１０２ｄの内側に配置されるサイズであれば、上側のコンデンサ素子８７は、長方形あるいは他の多角形であってもよく、一辺が短辺の長さＷ１より短いものであってもよい。

なお、上記に示したコンデンサユニットおよびデバイスは、本発明に含まれるコンデンサユニットおよびデバイスのいくつかの例であり、本発明は上記に限定されない。また、本発明にかかる表面実装用のデバイスは、ＣＰＵとの組み合わせだけではなく、他の回路素子と組み合わせて用いることも可能であり、たとえば、ＤＣ−ＤＣコンバータの平滑回路などにも適用できる。

上記には、第１の方向に積み重なるように配置された複数のコンデンサ素子を有するコンデンサユニットであって、前記複数のコンデンサ素子の各々の素子は、弁作用を備えた板状の基体と、前記基体の第１の面に順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および第１の電極層を含む第１の機能層と、前記基体の第２の面に順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および第２の電極層を含む第２の機能層と、前記基体の前記第１の面の４隅を含む部分が現れることにより形成された電極部とを含み、前記各々の素子の前記第１の面の４隅は前記複数のコンデンサ素子の他の素子に対し前記第１の方向に現れているコンデンサユニットが開示されている。

前記各々の素子は、さらに、前記基体を貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内周面に設けられ、前記第１の電極層および前記第２の電極層を電気的に接続する第３の電極層とを含み、前記複数のコンデンサ素子は、対峙する前記第１の電極層と前記第２の電極層とが電気的に接続されていることが望ましい。

前記各々の素子は、さらに、前記貫通孔の内周面に沿った第３の機能層を含み、前記第３の機能層は、前記基体に接する側から順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および前記第３の電極層を具備することが望ましい。各々の素子の前記電極部は、前記基体の前記第１の面の全周に現れていてもよい。

前記各々の素子の前記第１の面の４隅は、第１の円の円周にほぼ沿って配置されていてもよい。前記各々の素子の前記電極部は、前記基体の前記第１の面の対峙する２辺に現れており、前記各々の素子の前記第１の面の対峙する２辺は前記複数のコンデンサ素子の他の素子に対し前記第１の方向に現れていてもよい。当該コンデンサユニットは、前記第１の方向に順次積み重なるように配置された第１の素子および第２の素子を有し、前記第２の素子は前記第１の素子よりも小さく、前記第２の素子の周縁は前記第１の素子の周縁よりも内側に配置されていてもよい。

典型的には前記各々の素子の前記電極部は前記各々の素子の陽極であり、前記各々の素子の前記第１の電極層および前記第２の電極層は前記各々の素子の陰極である。

前記コンデンサユニットを搭載した基板とを有し、前記基板は、前記各々の素子の前記電極部の少なくともいずれかに電気的に接続された第１の接続電極と、前記複数のコンデンサ素子のうちの前記基板に面する素子の前記第２の電極層に電気的に接続された第２の接続電極とを含み、外装用の樹脂により前記コンデンサユニットおよび前記基板を含めて一体に成形された表面実装用のデバイスも開示されている。前記各々の素子の前記電極部の少なくともいずれかと前記第１の接続電極とはワイヤーボンディングされていてもよい。

また、上記のデバイスが実装されたプリント配線板。プリント配線板を有する電子機器も含まれる。

さらに、第１の方向に積み重なるように配置された複数のコンデンサ素子を有するコンデンサユニットを製造する方法が開示されている。前記複数のコンデンサ素子の各々の素子は、弁作用を備えた板状の基体と、前記基体の第１の面に順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および電極層を含む第１の機能層と、前記基体の第２の面に順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および電極層を含む第２の機能層と、前記基体の前記第１の面の４隅を含む部分が現れることにより形成された電極部とを含む。当該方法は、前記各々の素子の前記第１の面の４隅が前記複数のコンデンサ素子の他の素子に対して前記第１の方向に現れるように、前記各々の素子を積層する工程を有する。

上記において開示されているコンデンサユニットは、第１の方向に積み重なるように配置された複数のコンデンサ素子を有するコンデンサユニットである。複数のコンデンサ素子の各々の素子は、弁作用を備えた板状の基体と、基体の第１の面に順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および第１の電極層を含む第１の機能層と、基体の第２の面に順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および第２の電極層を含む第２の機能層と、基体の第１の面の４隅を含む部分が現れることにより形成された電極部とを含む。このコンデンサユニットにおいては、さらに、各々の素子の第１の面の４隅が、複数のコンデンサ素子の他の素子に対して、各々の素子を積層した方向、すなわち第１の方向に現れている。

このコンデンサユニットにおいては、積層されている各々の素子の第１の面の４隅が他の素子に対して各々の素子を積層した第１の方向に現れ、他の素子の４隅と相互に重ならず、第１の方向からアクセスできる。このため、典型的には陽極部となる、積み重ねられた各々の素子の第１の面の４隅の電極部に対し、第１の方向から、様々な方法により、典型的にはワイヤーボンディングやリードフレームにより容易に接続できる。したがって、複数のコンデンサ素子を積層したコンデンサユニットにおいて、各々の素子と電気的な接続を得やすく、接触不良なども発生しにくく、低コストで信頼性の高い大容量のコンデンサユニットを提供できる。

さらに、このコンデンサユニットにおいては、複数の素子のそれぞれの４隅が異なった方向に現れるように積み重ねられる。したがって、各々の素子においては典型的には４方に電流が流れ、コンデンサユニットにおいては、さらに多様な方向に電流が流れる。このため、磁界が打ち消されやすく、低ＥＳＬのコンデンサユニットを提供しやすい。

また、このコンデンサユニットにおいては、複数の素子のそれぞれの４隅が異なった方向に現れるように積み重ねられる。このため、多種多様の方向にボンディングワイヤーやリードフレームを配置しやすく、このコンデンサユニットを採用することにより多数の接続電極を備えたデバイスを構成しやすい。

さらに、このコンデンサユニットにおいては、複数の素子のそれぞれの４隅が異なった方向に現れるように積み重ねられるので、各々の素子の基体のほとんどの部分は相互に積層された状態になる。このため、多数の電極部が周辺に現れたコンデンサユニットであって、スペース効率が高く、第１の方向から見た状態が対称的（回転対称的）な形状の安定したコンデンサユニットを提供できる。したがって、コンパクトで、大容量、低ＥＳＲおよび低ＥＳＬで、さらに、基板あるいはリードフレームとの接続も容易で、多電極化も容易なコンデンサユニットを提供できる。

コンデンサユニットの各素子は、基体を貫通する貫通孔と、貫通孔の内周面に設けられた第３の電極層であって、第１の電極層と、第２の電極層を電気的に接続する第３の電極層とを含むものであってもよい。貫通孔に設けられた第３の電極層（貫通電極）により第１および第２の電極層を電気的に接続でき、積み上げられた複数のコンデンサ素子は、対峙する第１の電極層と第２の電極層とを接続することにより並列に接続できる。

さらに、このコンデンサユニットは、貫通孔の内周面に、基体に接する側から順次積層された誘電体酸化被膜、固体電解質層および電極層を含む第３の機能層が設けられていることが望ましい。複数のコンデンサ素子の基体を貫通する貫通孔の内周面に第３の機能層を設けることにより、貫通孔の内周面を固体電解コンデンサとして機能させることができる。このため、基体に設けられる貫通孔により第１の面および第２の面の面積が低下することによる容量の低下を抑制できる。したがって、上記複数のコンデンサ素子の各々を積層することにより、大容量でかつ低ＥＳＲおよび低ＥＳＬのコンデンサユニットを提供しやすい。

コンデンサユニットの各素子は、電極部が４隅に限らず、基体の第１の面の全周に現れているものであってもよい。そのような素子は、第１の面の全周（典型的には陽極部（陽極））が現れており、第１の機能層の電極層（典型的には陰極部（陰極））を取り囲むように陽極部と陰極部とが対向する位置に配置される。このため、各コンデンサ素子における極間の距離が縮まるのでＥＳＲを低減しやすく、各コンデンサ素子における電流の流れる方向を多様化できるのでＥＳＬを低減しやすい。したがって、上記複数のコンデンサ素子の各々を積層することにより、さらに低ＥＳＲおよび低ＥＳＬのコンデンサユニット（素子積層体）を提供しやすい。

さらに、複数の素子のそれぞれの４隅を異なった方向に現れるように積み重ねる配置の１つは、各々の素子の第１の面の４隅が第１の円（ある１つの円）の円周にほぼ沿って配置することである。各々の素子が同一形状、たとえば、四角形であれば、それらの素子を、ある１点を中心として積層することにより、それらの素子の４隅（典型的には陽極部）は、上記ある１点のまわりに形成されるある１つの円周に沿って（内接するように）配置される。複数のコンデンサ素子を積層したときの偏りを抑制でき、バランスのよい、形状的に安定したコンデンサユニットを提供しやすい。

コンデンサユニットの各素子は、電極部が４隅に加え、基体の第１の面の対峙する２辺に現れているものであってもよい。このコンデンサユニットにおいては、各々の素子の第１の面の対峙する２辺が、複数のコンデンサ素子の他の素子に対して、各々の素子を積層した方向、すなわち第１の方向に現れている。

さらに、このコンデンサユニットは、第１の方向に順次積み重なるように配置された第１の素子および第２の素子であって、第２の素子は第１の素子よりも小さく、第２の素子の周縁は第１の素子の周縁よりも内側に配置されているものであってもよい。第２の素子の全体が第１の素子の第１の方向に搭載された状態になるので、第２の素子が電極部を含めて安定しやすい。

典型的な各々のコンデンサ素子では、電極部は当該コンデンサ素子の陽極であり、第１の機能層の電極層および第２の機能層の電極層は当該コンデンサ素子の陰極である。なお、典型的には陰極として機能する電極層は、固体電解質層が真の陰極として機能する役割を担っている。

異なる態様の１つは、上記コンデンサユニットと、コンデンサユニットを搭載した基板とを有する表面実装用のデバイスである。基板は、各々の素子の電極部の少なくともいずれかに電気的に接続された第１の接続電極と、複数のコンデンサ素子のうちの基板に面する素子の第２の電極層に電気的に接続された第２の接続電極とを含み、デバイスは、外装用の樹脂によりコンデンサユニットおよび基板を含めて一体に成形されている。

このデバイスでは、各々の素子の電極部のいずれかと第１の接続電極とはワイヤーボンディングにより接続できる。また、本発明の異なる態様の１つは、上記デバイスが実装されたプリント配線板、およびそのプリント配線板を有する電子機器である。

さらに、異なる態様の１つは、第１の方向に積み重なるように配置された複数のコンデンサ素子を有するコンデンサユニットを製造する方法である。各素子は上記のように基体と、第１の機能層と、第２の機能層と、電極部とを備えている。この方法は、各々の素子の第１の面の４隅がコンデンサ素子の他の素子に対して第１の方向に現れるように、各々の素子を積層する工程を有する。

１ 表面実装用のデバイス、 ２ デバイスの実装面
１０ 基板、 １１ 基板の搭載側の面、 １２ 基板の実装側の面
８３、８４、８５、８６、８７ コンデンサ素子
２１ 陽極（電極）部、 ２２ 陰極部
２３ 弁作用基体、 ２３ａ 第１の面、 ２３ｂ 第２の面
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ 誘電体酸化被膜
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ 固体電解質層
２６ａ、２６ｂ、２６ｄ 電極層
２７ 貫通孔、 ２８ 貫通電極
２９ａ、２９ｂ 絶縁層
３１、３２、３３、３４ 固体電解コンデンサの機能層
９０、９１、９２、９２ａ、９３、９４ コンデンサユニット

本発明の一態様は、コンデンサユニットと、コンデンサユニットを搭載した基板とを有し、コンデンサユニットは、基板の上に積み重ねられた複数のコンデンサ素子を含み、複数のコンデンサ素子のそれぞれは、少なくとも１つの陽極部を含み、基板は、周囲に配置された複数の第１の接続電極を含み、複数の第１の接続電極は、少なくとも１つの陽極部にボンディングワイヤーによりそれぞれ接続されている表面実装用のデバイスである。

Claims (3)

1. コンデンサユニットと、
   前記コンデンサユニットを搭載した基板とを有し、
   前記基板は、周囲に分散して配置された複数の第１の接続電極を含み、
   前記コンデンサユニットは複数の積み重ねられたコンデンサ素子を含み、前記接続可能な個所はボンディングワイヤーにより前記複数の第１の接続電極のいずれかにそれぞれ接続されている、表面実装用のデバイス。
2. 請求項１に記載のデバイスが実装されたプリント配線板。
3. 請求項２に記載のプリント配線板を有する電子機器。

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