JP4830875B2

JP4830875B2 - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP4830875B2
Application number: JP2007020838A
Authority: JP
Inventors: 一雄川人; 淳一栗田; 健司倉貫
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2008187091A

Description

本発明は、電子機器に使用される表面実装の固体電解コンデンサに関するものである。

電子機器の高速化、高周波化に伴って、インピーダンス特性に優れたコンデンサが強く要望されている。

図４は、従来の固体電解コンデンサの透過斜視図である。

図４に示すように、従来の固体電解コンデンサは、タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウム等の弁作用金属粉末を焼結した多孔質体に埋め込まれた弁作用金属からなる陽極リード線３３が一方から突出し、前記多孔質体の表面には、誘電体酸化皮膜が形成されている。

誘電体酸化皮膜の表面には固体電解質層が形成され、さらに固体電解質層の表面に、カーボン層、銀ペースト層を順次形成した陰極層３６を形成することよって、コンデンサ素子３１を構成している。

さらに複数のコンデンサ素子３１が、全ての陽極リード線３３を一方側に並べ、隣接するコンデンサ素子３１の陰極層３６を重ね合わせて積層され、陽極リード線３３は、リードフレームからなる陽極端子３８に溶接し、陰極層３６は、導電性接着剤を介してリードフレームからなる陰極端子３９に接合している。この陽極端子３８、陰極端子３９は、コンデンサ素子３１を被覆する外部樹脂部４０から実装面４１に引出され固体電解コンデンサを構成したものである。

このように複数のコンデンサ素子３１を設け、各多孔質体外周の表面積を加算した総表面積を大きくすることによって、固体電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）を小さくしている。

このような従来の固体電解コンデンサとして、特許文献１に示すものが知られている。
特開２００５−１６６８３２号公報

このような従来の固体電解コンデンサは、周波数が約１００ｋＨｚ付近でのインピーダンス特性を低減することができるが、さらに高周波領域では、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）の影響によりインピーダンス特性の改善が困難であるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決し、高周波領域でのインピーダンス特性を改善する固体電解コンデンサを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、陽極リード線が接合された弁作用金属粉末の多孔質体の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層を順次積層して陰極部を形成したコンデンサ素子を複数隣接して備え、前記陽極リード線に接続した陽極端子、及び前記陰極部に接続した陰極端子が外装樹脂部の実装面に露呈した固体電解コンデンサであって、隣接した前記コンデンサ素子の陽極リード線は、交互に相反する方向に引出されて一対の前記陽極端子にそれぞれ接続し、前記陰極部は、前記一対の陽極端子間に設けられた前記陰極端子に接続したものであり、更に前記陰極部は、陽極リード線に沿う方向に隣接した他のコンデンサ素子の陰極部より突出し、他方の陽極端子を含むように延在して設けられた固体電解コンデンサである。

以上のように本発明の固体電解コンデンサによれば、複数のコンデンサ素子を陽極リード線が交互に相反する方向に引出され、かつ前記陰極部が重ね合わされて隣接させることにより、コンデンサ素子に充放電電流が流れる際に発生する磁界が、隣接されるコンデンサ素子の磁界を打ち消し合うように働くため、固体電解コンデンサのＥＳＬを小さくすることができ、高周波領域でインピーダンス特性を改善することができる効果を奏するものである。また、コンデンサ素子の陰極部を、隣接した陰極部より陽極リード線に沿う方向に突出させることにより、コンデンサ素子の体積を大きくし静電容量を高めることができ、低インピーダンスかつ大容量の固体電解コンデンサを得ることができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の固体電解コンデンサについて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの構成を示す透過斜視図、図２（ａ）は、同コンデンサ素子の構成を示す断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ部拡大断面図である。

図２に示すように、コンデンサ素子１は、タンタル等の弁作用金属からなる棒状の陽極リード線３をタンタル等の弁作用金属粉末からなる直方体に、直方体の一方の端面から突出するように埋め込んだ成形体を、焼結して多孔質体２とし、さらに多孔質体２の表面に、電解陽極酸化により誘電体酸化皮膜層４が形成されている。

誘電体酸化皮膜層４の表面には、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、ＴＣＮＱ等の有機半導体、及び二酸化マンガン等の無機半導体のいずれか少なくとも一つからなる固体電解質層５が形成され、さらに多孔質体２の外周表面の固体電解質層５表面に、グラファイトを含有するカーボン層、銀粒子とエポキシ樹脂、フェノール樹脂等からなる導電性ペースト層が順次形成された陰極層６が形成されたもので、多孔質体２の表面に誘電体酸化皮膜層４を形成し、この誘電体酸化皮膜層４の表面に固体電解質層５、陰極層６からなる陰極部７を構成してコンデンサ素子１としたものである。

図１に示すように、陽極端子８及び陰極端子９は、銅、鉄、ニッケル、これらの合金等からなる金属導電体であって、ブロック状の金属導電体を切削加工して形成したものである。

また、陽極端子８、陰極端子９は、板状の金属導電体を打ち抜き、折り曲げ加工したリードフレームを用いてもよい。

陽極端子８は、実装面１１の底面の両端部に露呈する平板状の金属導電体８ａを有し、平板状の金属導電体８ａの上部に設けたブロック状スペーサ部８ｂの上面と、陽極リード線３とを抵抗溶接、レーザ溶接、超音波溶接等を用いて接合したものである。

平板状の金属導電体８ａとスペーサ部８ｂは、夫々単体の金属導電体を接合したものでもよく、単体の金属導電体から切削加工等により一体に構成されたものでもよい。

陰極端子９は、一対の陽極端子８間の、実装面１１の底面中央部に露呈する平板状の金属導電体９ａの上面と導電性接着剤を介して陰極部７とを接合したものである。

コンデンサ素子１は、複数のコンデンサ素子１が実装面１１に平行で、陽極リード線３の方向と垂直な方向である横方向に隣接して配置され、隣接するコンデンサ素子１の陽極リード線３が、交互に相反する方向に引出されて、一対の陽極端子８にそれぞれ接続し、隣接するコンデンサ素子１の陰極部７が、陰極部７側面（コンデンサ素子同士の隣接面）の略全体が重なり合って当接され、この重なり合う面に交差する陰極部７の面（実装方向面）と陰極端子９とを接続したものである。

また、隣接する陰極部７は、重ね合わされた陰極層６面間を導電性接着剤で接合したものでもよい。

さらに、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等からなる絶縁性の外装樹脂部１０により、コンデンサ素子１と陽極端子８、陰極端子９との接続部、及びコンデンサ素子１が被覆され、陽極端子８及び陰極端子９は、外装樹脂部１０内又は外装樹脂部１０の外周に沿ってコンデンサ素子１の下方に延在し、実装面１１となる外装樹脂部１０の底面と同一面に繋がって露呈しているものである。

以上のように、コンデンサ素子１が、隣接し相反することにより、コンデンサ素子１の多孔質体２の弁作用金属を流れる電流と隣接したコンデンサ素子１の多孔質体２の弁作用金属を流れる電流とが反対方向に流れ、夫々の電流で生じる磁界を相殺するため、固体電解コンデンサのＥＳＬを小さくすることができる。

また、溶接治具を陽極リード線３に当接する抵抗溶接や超音波溶接等を用いる場合、一方方向に配列したコンデンサ素子１の陽極リード線３間の隣接する距離は、全てのコンデンサ素子１を同一方向に配列したものに比較し、他方方向に配列したコンデンサ素子１のひとつ分大きくすることができるので、隣接する陽極リード線３と陽極端子８との接合部が溶接により変形することを低減し組立精度を高くすることができ、コンデンサ素子１の体積を大きくし静電容量を高めることができ、大容量の固体電解コンデンサを得ることができる。

実施の形態１は、コンデンサ素子１が、実装面１１に平行に横方向に配列されたものであるが、複数のコンデンサ素子１が実装面１１に対し垂直方向に隣接して順次積層され、隣接するコンデンサ素子１の陽極リード線３が、交互に相反する方向に引出されて、夫々両端の陽極端子８に接続し、隣接するコンデンサ素子１の陰極部７が、陰極部７の側面の略全体が重ね合わさり当接されて、陰極端子９に接続したものでもよい。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

図３は、本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの斜視図である。

実施の形態２は、複数のコンデンサ素子１が実装面１５に平行に横方向に隣接して配置され、隣接するコンデンサ素子１の陽極リード線３同士が、交互に相反する方向に引出されて、一対の陽極端子１２にそれぞれ接続し、隣接するコンデンサ素子１の陰極部７の側面が、陽極リード線３側から陰極部７の先端側の一部を重ね合わせ、陰極端子１３に接続したものであり、実施の形態２では、２つのコンデンサ素子が配置されたものである。

つまり、前記複数のコンデンサ素子１は、コンデンサ素子１の陰極部７を、隣接した他のコンデンサ素子１の陽極リード線３と対向するように陽極リード線３の方向にずらしてコンデンサ素子１同士を配置してなっている。

さらに、コンデンサ素子１の陰極部７は、陽極リード線３に沿う方向に、隣接した陰極部７より突出している。突出した陰極部７は、隣接した陽極リード線３又は他方の陽極端子１２を含むように陽極リード線３に沿う方向に垂直に切り取られる他方の陽極端子１２側の部分に、隣接した陰極部７から延在して設けられている。

陽極端子１２及び陰極端子１３は、平板状の金属導電体を打ち抜き、折り曲げ加工により構成したリードフレームを用いたものであり、外装樹脂部１４内でコンデンサ素子１の下方に延び、実装面１５となる外装樹脂部１４の底面に繋がって、底面と同一面に露呈したもので、陽極端子１２は、外装樹脂１４の実装面１５の両端及び外装樹脂部１４の両端側面に露呈し、陰極端子１３は、実装面１５の中央部及び外装樹脂部１４の両側側面に露呈している。

一対の陽極端子１２は、実装面１５の端部から外装樹脂部１４の端面にかけてそれぞれ露呈して配置され、陽極リード線３側には、実装面１５から上方に向って階段状に屈曲した平坦状の上部１２ｂが形成され、この上部１２ｂと陽極リード線３が、抵抗溶接、レーザ溶接、超音波溶接等を用いて接合したものである。

陽極端子１２の隣接する突出した陰極部７側には、上方に向って屈曲したものであり、屈曲した先端は、外装樹脂部１４を介して突出した陰極部７と電気的に絶縁している。また、前記先端に、絶縁性樹脂シートを貼付し又は絶縁性樹脂を塗布し形成した絶縁樹脂層を設け、陽極端子１２と突出した陰極部７とを絶縁してもよい。

陰極端子１３は、一対の陽極端子１２間の中央部に配置される。また、前記一対の陽極端子１２間を結ぶ方向に対し実装面上で垂直な方向の、実装面１５の両端部に露呈し、さらにこの両端部から上方に向って中央に連結するように階段状に屈曲して平坦状の上部１３ｂが形成され、この上部１３ｂの上面には、導電性接着剤を介して陰極部７が接合されている。

さらに、外装樹脂部１４により、コンデンサ素子１と、コンデンサ素子１と陽極端子１２、陰極端子１３の接続部が被覆されたものである。

以上のように、コンデンサ素子１を隣接させ相反することにより、固体電解コンデンサのＥＳＬを小さくすることができる。また、コンデンサ素子１の陰極部７を、隣接した陰極部７より陽極リード線３に沿う方向に突出させることより、コンデンサ素子１の体積を大きくし静電容量を高めることができ、低インピーダンスかつ大容量の固体電解コンデンサを得ることができる。

本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの透過斜視図（ａ）本発明の実施の形態１のコンデンサ素子の構成を示す断面図、（ｂ）同コンデンサ素子のＡ部拡大断面図本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの透過斜視図従来の固体電解コンデンサの透過斜視図

符号の説明

１コンデンサ素子
２多孔質体
３陽極リード線
４誘電体酸化皮膜層
５固体電解質層
６陰極層
７陰極部
８、１２陽極端子
９、１３陰極端子
１０、１４外装樹脂部
１１、１５実装面

Claims

陽極リード線が接合された、弁作用金属粉末の多孔質体の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層を順次積層して陰極部を形成したコンデンサ素子を複数隣接して備え、前記陽極リード線に接続した陽極端子、及び前記陰極部に接続した陰極端子が外装樹脂部の実装面に露呈した固体電解コンデンサであって、隣接した前記コンデンサ素子の陽極リード線は、交互に相反する方向に引出されて一対の前記陽極端子にそれぞれ接続し、前記陰極部は、前記一対の陽極端子間に設けられた前記陰極端子に接続したものであり、更に前記陰極部は、陽極リード線に沿う方向に隣接した他のコンデンサ素子の陰極部より突出し、他方の陽極端子を含むように延在して設けられた固体電解コンデンサ。