JP4999083B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Description
本発明は、主として電子機器の電源回路に用いられるデカップリングコンデンサ用の固体電解コンデンサに関し、特に３端子以上の実装端子を有する固体電解コンデンサに好適なものである。
近年の電子機器の小型化、高機能化に伴って、電子機器を構成する半導体素子の多ピン化、高速化、高速伝送化が進んでいる。これら半導体素子を正常に動作させるために、半導体素子を搭載したパッケージを実装したプリント基板において、多数の受動部品を搭載したプリント基板が飛躍的に増加しており、部品点数が増加する傾向があった。
これら多くの受動部品はコンデンサ素子であり、その役割は、１つは供給電圧に重畳されたスイッチングノイズ等の雑音を平滑化する役割であり、２つ目はプロセッサーで発生する高周波雑音がプリント基板全体に流出することを防止するデカップリングコンデンサの役割であり、３つ目がプロセッサーの動作モードが切り替わり短時間のうちに大量の電流を供給して電圧降下の発生を防ぐ役割である。これらのコンデンサの役割を効果的に果たすためには、等価直列インダクタンス（以下、ＥＳＬと称す）の値を小さく制御することが必須条件であり、通常、多数のコンデンサを並列に配線、実装することで対応していることが多い。
大規模集積回路（以下、ＬＳＩと称す）においては、その動作周波数が数百ＭＨｚ〜ＧＨｚオーダーとなり、クロックの立ち上がり時間が非常に短くなってきたため、ＬＳＩに急激な負荷がかかると、電源とＬＳＩの配線間に存在する寄生抵抗と寄生インダクタンスにより電圧降下が生じ、それに伴う誤作動が問題となっている。この電圧降下を低減するために、デカップリングキャパシタとして、従来は積層セラミックコンデンサをＬＳＩの近傍に実装し、それによってノイズ低減を図っている。
この様に積層セラミックコンデンサが用いられることが多いが、これら積層セラミックコンデンサは、バイアス電圧が重畳された場合、あるいは使用動作環境温度が高くなった場合に、大幅に容量が低減してしまう傾向があり、大量の予備用の積層セラミックコンデンサを実装しておく必要があり、部品点数が増加する大きな要因になっていた。
一方、上記電子機器に搭載される半導体素子から発生する電源ノイズを低減する方策としては、出来る限り半導体素子近傍にコンデンサ素子を形成することが知られているため、半導体パッケージを構成するインターポーザー基板にコンデンサ素子を内蔵することが提案されている（たとえば特許文献１）。
ところで、ＥＳＬを増大させる原因として、デバイス内部の導電体の透磁率、デバイス内部から実装端子までの配線長・配線形状等があるが、正極および負極の実装端子の距離を近づけ、ループインダクタンスと呼ばれる正負の端子間に発生するインダクタンス成分を低減させ、さらに実装端子を増やし、正負の端子を一次元的に交互に配置する、または二次元的に千鳥に（千鳥格子状に）配置するという手法が近年多く採用されている。
また、特許文献２には、母材金属の多孔質部に所要の数の貫通穴を設けた後、その貫通孔に絶縁樹脂を充填・硬化し、その硬化した樹脂部の中心に最初に設けた貫通孔の直径を超えない大きさの第２の貫通孔を設け、その内部をメッキ等で被覆・充填することにより導電体を形成する固体電解コンデンサが提案されている。
また、特許文献３には、コンデンサ付き配線基板におけるコンデンサ素子が提案され、厚みが比較的薄く大容量であり、さらに素子のビルドアップが可能であるとされている。
特許文献２に開示されている公知技術の固体電解コンデンサは、母材金属の多孔質部に所要の数の貫通穴を設けた後、その貫通孔に絶縁樹脂を充填・硬化し、その硬化した樹脂部の中心に最初に設けた貫通孔の直径を超えない大きさの第２の貫通孔を設け、その内部をメッキ等で被覆・充填することにより導電体を形成しているが、貫通穴を設けた分だけ静電容量（以下、Ｃａｐ．と称す）が減少する。しかし、上述した通りＥＳＬを低くするためは正負の端子を一次元的に交互に配置する、または二次元的に千鳥に配置する必要があり端子数が多い方がＥＳＬは低減する。従って、Ｃａｐ．の確保とＥＳＬの低減はトレードオフの関係にある。
また、特許文献３に開示されている公知技術のコンデンサ付き配線基板におけるコンデンサ素子は、厚みが比較的薄く大容量であり、さらに素子のビルドアップが可能であるが、ビルドアップにも基板の厚みとの兼ね合いがあり、素子を多く基板内に内蔵すると配線の取り回しの複雑化が懸念される。よって、前述のことより大容量化には限界がある。
本願発明は、上述した課題を解決する手段を提供するものであって、その構成は次の通りである。
本発明の固体電解コンデンサは、弁作用金属を陽極とし、該陽極の拡面化した表面に酸化皮膜を誘電体として備え、該誘電体上に導電性高分子を陰極として備える固体電解コンデンサ素子を複数個積層して有し、前記陽極および前記陰極がそれぞれ電極変換基板を介して外部に導出された固体電解コンデンサにおいて、前記弁作用金属が板状または箔状のアルミニウムであり、全体厚みが１５０μｍを超え５００μｍ以下であり、且つ前記アルミニウムの全体厚みからエッチングされた層の厚みを差し引いた厚みである残芯厚が前記全体厚みの１／７〜１／５であり、前記電極変換基板は、ほぼ貫通する穴が格子状に等ピッチで配置された絶縁層と、前記穴の内部に前記絶縁層の表裏をほぼ貫通するように交互に設けられ、千鳥に配置された第１の導体群および第２の導体群と、前記コンデンサ素子を積層する側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する陽極電極板および陰極電極板と、実装側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する外部陽極端子および外部陰極端子を備え、前記コンデンサ素子を積層する側の面上で前記陽極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陽極が接続され且つ前記陰極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陰極が接続されたことを特徴とする。
また、本発明の固体電解コンデンサは、弁作用金属を陽極とし、該陽極の拡面化した表面に酸化皮膜を誘電体として備え、該誘電体上に導電性高分子を陰極として備える固体電解コンデンサ素子を複数個積層して有し、前記陽極および前記陰極がそれぞれ電極変換基板を介して外部に導出された固体電解コンデンサにおいて、前記弁作用金属が板状または箔状のアルミニウムであって、全体厚みおよび、前記アルミニウムの全体厚みからエッチングされた層の厚みを差し引いた厚みである残芯厚の少なくとも一方について互いに異なる２種類の固体電解コンデンサ素子を積層してなり、前記電極変換基板は、ほぼ貫通する穴が格子状に等ピッチで配置された絶縁層と、前記穴の内部に前記絶縁層の表裏をほぼ貫通するように交互に設けられ、千鳥に配置された第１の導体群および第２の導体群と、前記コンデンサ素子を積層する側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する陽極電極板および陰極電極板と、実装側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する外部陽極端子および外部陰極端子を備え、前記コンデンサ素子を積層する側の面上で前記陽極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陽極が接続され且つ前記陰極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陰極が接続された構造であることを特徴とする。
ここで、前述した２種類の固体電解コンデンサ素子が、板状または箔状のアルミニウムを母材とし、ひとつはその厚みが１５０μｍを超え４００μｍ以下であり、且つ残芯厚がアルミニウムの厚みの１／７〜１／３であること、他方の厚みが１５０μｍ以下であり、且つ残芯厚がアルミニウムの厚みの１／７〜１／３であることが好ましい。
また、２種類の固体電解コンデンサのうちアルミニウムの厚みが１５０μｍ以下であり、且つ残芯厚がアルミニウムの厚みの１／７〜１／３である方の固体電解コンデンサ素子を実装面側に配置した構造が好ましい。
また、弁作用金属を陽極とし、前記陽極部の表面に酸化皮膜を誘電体として備え、該誘電体上に導電性高分子層を陰極として備える固体電解コンデンサ素子を複数個積層して有しており、前記陽極および前記陰極がそれぞれ電極変換基板を介して外部に導出された固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解コンデンサ素子が、（１）板状または箔状のアルミニウムを母材として有するアルミニウム固体電解コンデンサ素子と、（２）タンタルもしくはニオブを母材として有するタンタル固体電解コンデンサ素子もしくはニオブ固体電解コンデンサ素子のいずれかとを積層してなり、前記電極変換基板は、ほぼ貫通する穴が格子状に等ピッチで配置された絶縁層と、前記穴の内部に前記絶縁層の表裏をほぼ貫通するように交互に設けられ、千鳥に配置された第１の導体群および第２の導体群と、前記コンデンサ素子を積層する側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する陽極電極板および陰極電極板と、実装側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する外部陽極端子および外部陰極端子を備え、前記コンデンサ素子を積層する側の面上で前記陽極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陽極が接続され且つ前記陰極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陰極が接続されたことを特徴とする固体電解コンデンサも前述した課題を解決する。
ここで、前述した固体電解コンデンサにおいては、アルミニウム固体電解コンデンサ素子を実装面側に配置した方が好ましい。
本発明では、端子の引き出し構造において外部陽極端子と外部陰極端子を等ピッチに交互配置とすること（千鳥に配置すること）や、固体電解コンデンサ素子部の母材におけるアルミニウム箔の残芯を厚くすることにより電荷供給に係るバイパスを太くすることが可能となり、さらに固体電解コンデンサ素子部を形成する際の積層工程においてアルミニウムの箔厚が薄いものを下部に配置することによって、低ＥＳＬ化が可能となった。
さらに、母材におけるアルミニウム箔のＣａｐ．に起因するエッチング層の体積を拡大することや、比誘電率はアルミニウム酸化皮膜よりタンタル酸化皮膜またはニオブ酸化皮膜の方が大きいのでタンタル固体電解コンデンサ素子またはニオブ固体電解コンデンサ素子を組み合わせることによって大容量化も可能となった。
すなわち、数百μＦの大容量、低ＥＳＲ（低い等価直列抵抗）且つ低ＥＳＬの固体電解コンデンサを実現することが出来る。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明に係る固体電解コンデンサの端子配置を示す底面図であり、図２は本発明の実施の形態１に係り、図１のＡ−Ａ面に対応する模式的断面図である。但し、複雑さを避けるために、断面の一部にのみハッチングを施した。尚、図１、図２は実装面側を上にして描いた。
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明に係る固体電解コンデンサの端子配置を示す底面図であり、図２は本発明の実施の形態１に係り、図１のＡ−Ａ面に対応する模式的断面図である。但し、複雑さを避けるために、断面の一部にのみハッチングを施した。尚、図１、図２は実装面側を上にして描いた。
本発明の実施の形態１での固体電解コンデンサは、図２の様に、格子状に貫通穴を有する絶縁層１と前記貫通穴内部に絶縁層１の表裏をほぼ貫通する第１の導体層（陽極ビア２）と第２の導体層（陰極ビア３）とを千鳥に（千鳥格子状に等ピッチで交互に）配置し、陰極ビア３上および陽極ビア２上にそれぞれ銅などの金属板もしくは金属箔からなる陰極電極板５および陽極電極板４を有すると共に、実装面側では前記第１の導体層（陽極ビア２）および第２の導体層（陰極ビア３）に接続される外部陽極端子７および外部陰極端子８を千鳥に配置して備える電極変換基板６上に導電性接着銀１７により接続された固体電解コンデンサ素子部２０から構成されている。
この固体電解コンデンサ素子部２０は、アルミニウムからなる板状または箔状の弁作用金属の母材を陽極９とし、この陽極９の両側にレジスト帯１０を設けて、陽陰極を分離しコンデンサ基体としたコンデンサ基体の積層体からなり、ひとつの固体電解コンデンサ素子１９ａとしては、陽極９において両側にレジスト帯１０を設け、このレジスト帯１０に挟まれた部分の誘電体皮膜層上に導電性高分子層１１を形成し、グラファイト層１２および銀ペースト層１３を塗布・硬化することにより素子陰極部１５を設ける。
また、電極変換基板６の基材はガラスエポキシや液晶ポリマーなどから選ばれる絶縁基材であり、この電極変換基板６の基材を格子状に貫通する陽極ビア２および陰極ビア３は銅などを使ったメッキまたは導電性ペーストで形成されている。
さらに、固体電解コンデンサ素子部２０はエポキシ樹脂や液晶ポリマーなどの外装材１８で被覆される。
このとき用いる固体電解コンデンサ素子１９ａは、弁作用金属としてのアルミニウムの全体厚みが１５０μｍを超え５００μｍ以下であり、且つ残芯厚（アルミニウム全体の厚みからエッチングされた層の厚みを差し引いた厚み）が前記全体厚みの１／７〜１／５とすることができる。
ところで、弁作用金属母材のアルミニウムの全体厚みが１５０μｍ以下の固体電解コンデンサ素子を積層する場合、製品の単位体積あたりにして大容量を得にくくなる。また、アルミニウムの全体厚みが５００μｍを超える場合、固体電解コンデンサ素子単体の作製が容易でない。さらに、残芯厚が全体厚みの１／７未満になると大電流を通過させるのが困難となり、１／５を超えると大容量を得にくくなる。
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について図面を参照して説明する。本実施の形態の固体電解コンデンサの模式的な底面図は、すでに説明した図１と同様である。図３に本発明の実施の形態２に係る固体電解コンデンサを示す。図１のＡ−Ａ面に対応する模式的断面図である。但し、複雑さを避けるために、断面の一部にのみハッチングを施した。
次に本発明の実施の形態２について図面を参照して説明する。本実施の形態の固体電解コンデンサの模式的な底面図は、すでに説明した図１と同様である。図３に本発明の実施の形態２に係る固体電解コンデンサを示す。図１のＡ−Ａ面に対応する模式的断面図である。但し、複雑さを避けるために、断面の一部にのみハッチングを施した。
本実施の形態での固体電解コンデンサは、図３の様に、格子状に貫通穴を有する絶縁層１と前記貫通穴内部に絶縁層１の表裏をほぼ貫通する第１の導体層（陽極ビア２）と第２の導体層（陰極ビア３）とを千鳥に（千鳥格子状に等ピッチで交互に）配置し、陰極ビア３上および陽極ビア２上にそれぞれ銅などの金属板もしくは金属箔からなる陰極電極板５および陽極電極板４を有すると共に、実装側では前記第１の導体層（陽極ビア２）および第２の導体層（陰極ビア３）に接続される外部陽極端子７および外部陰極端子８を千鳥に配置して備える電極変換基板６上に導電性接着銀１７により接続された固体電解コンデンサ素子部２０から構成されている。
ここで、上述した固体電解コンデンサ素子部２０としてタンタル、ニオブ、アルミニウムまたはそれらの合金からなる板状または箔状の弁作用金属の母材を陽極９とし、この陽極９の両側にレジスト帯１０を設けて、陽陰極を分離しコンデンサ基体としたコンデンサ基体の積層体からなる。このとき、固体電解コンデンサ素子１９ａと固体電解コンデンサ素子１９ｂは弁作用金属の母材の厚みまたは酸化皮膜が形成される層の厚みが異なる。
このとき、固体電解コンデンサ素子１９ａ，１９ｂとして、陽極９において両側にレジスト帯１０を設け、このレジスト帯１０に挟まれた部分の誘電体皮膜層上に導電性高分子層１１を形成し、グラファイト層１２および銀ペースト層１３を塗布・硬化することにより素子陰極部１５を設ける。尚、図３において、弁作用金属（陽極）９と、導電性高分子層１１の間に酸化皮膜層２５を表示した。実際には、細孔の内部まで、誘電体の酸化皮膜層や導電性高分子層１１が入り込んでおり模式的な表現であるが、固体電解コンデンサ素子１９ａと１９ｂでは酸化皮膜層（エッチング層）の厚みが異なることを表示した。
また、電極変換基板６の基材はガラスエポキシや液晶ポリマーなどから選ばれる絶縁基材であり、この電極変換基板６の基材を格子状に貫通する陽極ビア２および陰極ビア３は銅などを使ったメッキまたは導電性ペーストで形成されている。
さらに、固体電解コンデンサ素子部２０はエポキシ樹脂や液晶ポリマーなどの外装材１８で被覆される。
このとき、用いる２種類の固体電解コンデンサ素子としては、アルミニウム板または箔を弁作用金属母材として用いる場合には、（１） 第１種の固体電解コンデンサ素子でのアルミニウムの全体厚みが１５０μｍを超え４００μｍ以下であり、且つ残芯厚が前記全体厚みの１／７〜１／３であって、（２）第２種の固体電解コンデンサ素子でのアルミニウムの全体厚みが１５０μｍ以下であり、且つ残芯厚が全体厚みの１／７〜１／３であることが好ましい。
一方に、アルミニウムの全体厚みが１５０μｍを超え４００μｍ以下のものを用い、他方に、全体厚みが１５０μｍ以下のものを用いる組合せは、低ＥＳＬおよび低ＥＳＲと、大容量とを両立させるために有効である。また、残芯厚が全体厚みの１／７未満になると、大電流を通過させるのが困難となり、１／３を超えると大容量を得るのが困難になる。この様に、２種類の固体電解コンデンサ素子を組み合わせると、固体電解コンデンサ素子単体に要求される特性などの条件が緩和される。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３での固体電解コンデンサの模式的な底面図は、すでに説明した図１と同様である。図４に本実施の形態に係る固体電解コンデンサの模式的断面図を示す。但し、複雑さを避けるために、断面の一部にのみハッチングを施した。本実施の形態の構成を実施の形態２と比較して説明する。
本発明の実施の形態３での固体電解コンデンサの模式的な底面図は、すでに説明した図１と同様である。図４に本実施の形態に係る固体電解コンデンサの模式的断面図を示す。但し、複雑さを避けるために、断面の一部にのみハッチングを施した。本実施の形態の構成を実施の形態２と比較して説明する。
本実施の形態において、実施の形態２と異なる点は固体電解コンデンサ素子部２０の構成である。本実施の形態の固体電解コンデンサ素子部２０は、実施の形態２に示したアルミニウムを弁作用金属とするコンデンサ基体により作製した固体電解コンデンサ素子１９ｂの上（図４では下側）に、タンタルまたはニオブを母材とする陽極９の誘電体皮膜層上に導電性高分子層１１を形成しグラファイト層１２および銀ペースト層１３を塗布・硬化することにより素子陰極部１５を設けたタンタル固体電解コンデンサ素子２１もしくはニオブ固体電解コンデンサ素子２２を超音波、抵抗溶接、導電性接着銀等により電気的接続を行い作製される。
本実施の形態では実装側に配置されたアルミニウム固体電解コンデンサ素子が主として低ＲＳＲおよび低ＥＳＬに寄与し、タンタルまたはニオブ固体電解コンデンサが大容量に寄与する。
以下に、本発明の固体電解コンデンサについて、幾つかの実施例を挙げて比較例と共に具体的に説明する。
（実施例１）
実施例１の固体電解コンデンサの端子配置は既に説明した図１と同様であり、外部陽極端子７および外部陰極端子８が千鳥に配置されている。また、本実施例の固体電解コンデンサの断面構造は実施の形態１で説明した図２と同様である。
実施例１の固体電解コンデンサの端子配置は既に説明した図１と同様であり、外部陽極端子７および外部陰極端子８が千鳥に配置されている。また、本実施例の固体電解コンデンサの断面構造は実施の形態１で説明した図２と同様である。
まず、アルミ電解コンデンサ用として販売されている粗面化した（エッチングした）アルミエッチング箔において、箔の厚みが３５０μｍ且つ残芯の厚みが５０μｍであり単位平方センチメートル当たりの箔容量が９５０μＦで誘電体を形成する際の化成電圧が４Ｖの箔を選択した。次に、アジピン酸水溶液中で化成し、誘電体皮膜層を形成する。しかる後、図２を参照して、素子陽極部１４と素子陰極部１５とを区分するためのレジスト帯１０を設けて、固体電解コンデンサ素子基体とする。その後、固体電解コンデンサ素子基体の素子陰極部１５に、導電性高分子層１１、グラファイト層１２、銀ペースト層１３を順次形成し、素子陽極部１４に対してレーザーを用いて、陽極９を露出させ、この陽極９と陽極リードフレーム１６を溶接して固体電解コンデンサ素子１９ａとする。
さらに、前記固体電解コンデンサ素子１９ａを導電性接着銀を用いて３枚積層体を作製し、固体電解コンデンサ素子部２０とする。そして、前記固体電解コンデンサ素子部２０を、電極変換基板６に接続する。
その電極変換基板６は、図２を参照すると、貫通穴を有する絶縁層１と前記貫通穴内部に絶縁層１の表裏をほぼ貫通する第１の導体層（陽極ビア２）と第２の導体層（陰極ビア３）とを千鳥に配置し、陰極ビア３上および陽極ビア２上にそれぞれ銅などの金属板もしくは金属箔からなる陰極電極板５および陽極電極板４を有すると共に、実装側では前記第１の導体層（陽極ビア２）および第２の導体層（陰極ビア３）に接続された外部陽極端子７および外部陰極端子８を千鳥に配置して備える。
次に、外装材１８として液晶ポリマーの蓋を被せて本実施例の固体電解コンデンサとする。
この様にして得られた固体電解コンデンサ５個を１２０ｋＨｚのＣａｐ．値および１ＭＨｚのＥＳＲ値を交流インピーダンスブリッジ法で１Ｖｒｍｓ・ＤＣバイアス０Ｖの条件にて測定した。また、ＥＳＬは固体電解コンデンサを所定の評価基板にクリーム半田で接続し、ネットワークアナライザを用いてＳ２１特性を測定し、等価回路のシミュレーションを行うことにより算出し、その結果を表１に示す。
（実施例２）
実施例２の固体電解コンデンサの断面構造は実施の形態２で説明した図３と同様である。本実施例の固体電解コンデンサについて、その製造工程を含めて具体的に説明する。
実施例２の固体電解コンデンサの断面構造は実施の形態２で説明した図３と同様である。本実施例の固体電解コンデンサについて、その製造工程を含めて具体的に説明する。
まず、粗面化した（エッチングした）アルミエッチング箔において、箔の厚みが１５０μｍおよび３５０μｍ且つ残芯の厚みがいずれも５０μｍであり単位平方センチメートル当たりの箔容量が４００μＦおよび９５０μＦで誘電体を形成する際の化成電圧が４Ｖの箔を選択した。次に、アジピン酸水溶液中で化成し、誘電体皮膜層を形成する。しかる後、図３を参照して、素子陽極部１４と素子陰極部１５とを区分するためのレジスト帯１０を設けて、固体電解コンデンサ素子基体とする。次に、固体電解コンデンサ素子基体の素子陰極部１５に、導電性高分子層１１、グラファイト層１２、銀ペースト層１３を順次形成し、前記箔の厚み１５０μｍを用いた固体電解コンデンサ素子１９ｂとする。さらに、前記箔の厚み１５０μｍを用いた固体電解コンデンサ素子１９ｂ上に導電性接着銀を用いて、前記箔の厚み３５０μｍを用いた固体電解コンデンサ素子１９ａを２枚積層し、固体電解コンデンサ素子部２０とする。そして、この固体電解コンデンサ素子部２０を、電極変換基板６に接続する。
この電極変換基板６は実施例１と同様であり、格子状に貫通穴を有する絶縁層１と前記貫通穴内部に絶縁層１の表裏をほぼ貫通する第１の導体層（陽極ビア２）と第２の導体層（陰極ビア３）とを千鳥に配置し、陰極ビア３上および陽極ビア２上にそれぞれ銅などの金属板もしくは金属箔などからなる陰極電極板５および陽極電極板４を備えると共に、実装側では前記第１の導体層（陽極ビア２）および第２の導体層（陰極ビア３）に接続された外部陽極端子７および外部陰極端子８を千鳥に配置して備える。
この電極変換基板６上に固体電解コンデンサ素子部２０を導電性接着銀により接続した後、さらに外装材１８として液晶ポリマーの蓋を被せて本実施例の固体電解コンデンサとする。
この様にして得られた固体電解コンデンサ５個を１２０ｋＨｚのＣａｐ．値および１ＭＨｚのＥＳＲ値を交流インピーダンスブリッジ法で１Ｖｒｍｓ・ＤＣバイアス０Ｖの条件にて測定した。また、ＥＳＬは固体電解コンデンサを所定の評価基板にクリーム半田で接続し、ネットワークアナライザを用いてＳ２１特性を測定し、等価回路のシミュレーションを行うことにより算出し、その結果を表１に示す。
（実施例３）
実施例３の固体電解コンデンサの断面構造は実施の形態３で説明した図４と同様である。本実施例の固体電解コンデンサについて、その製造工程を含めて具体的に説明する。
実施例３の固体電解コンデンサの断面構造は実施の形態３で説明した図４と同様である。本実施例の固体電解コンデンサについて、その製造工程を含めて具体的に説明する。
まず、アルミ電解コンデンサ用として販売されている粗面化した（エッチングした）アルミエッチング箔において、箔の厚みが１５０μｍ且つ残芯の厚みが５０μｍであり単位平方センチメートル当たりの箔容量が４００μＦで誘電体を形成する際の化成電圧が４Ｖの箔を選択した。次に、アジピン酸水溶液中で化成し、誘電体皮膜層を形成する。しかる後、素子陽極部１４と素子陰極部１５とを区分するためのレジスト帯１０を設けて、固体電解コンデンサ素子基体とする。その後、固体電解コンデンサ素子基体の素子陰極部１５に、導電性高分子層１１、グラファイト層１２、銀ペースト層１３を順次形成し、固体電解コンデンサ素子１９ｂとする。
さらに、前記固体電解コンデンサ素子１９ｂ上にタンタルまたはニオブの母材の陽極９の誘電体皮膜層上に導電性高分子層１１を形成し、グラファイト層１２および銀ペースト層１３を塗布・硬化することにより素子陰極部１５を設けたタンタル固体電解コンデンサ素子２１またはニオブ固体電解コンデンサ素子２２を導電性接着銀により電気的接続を行い固体電解コンデンサ素子部２０とする。そして、この固体電解コンデンサ素子部２０を、電極変換基板６に接続する。
この電極変換基板６は、実施例２と同様であり、格子状に貫通穴を有する絶縁層１と前記貫通穴内部に絶縁層１の表裏をほぼ貫通する第１の導体層（陽極ビア２）と第２の導体層（陰極ビア３）とを千鳥に配置し、陰極ビア３上および陽極ビア２上にそれぞれ銅などの金属板もしくは金属箔などからなる陰極電極板５および陽極電極板４を備えると共に、実装側では前記第１の導体層（陽極ビア２）および第２の導体層（陰極ビア３）にそれぞれ接続される外部陽極端子７および外部陰極端子８を千鳥に配置して備える。
この電極変換基板６上に固体電解コンデンサ素子部２０を導電性接着銀により接続した後、さらに外装材１８として液晶ポリマーの蓋を被せて本実施例の固体電解コンデンサを得る。
タンタル固体電解コンデンサ素子２１を用いて得られた固体電解コンデンサ５個について１２０ｋＨｚのＣａｐ．値および１ＭＨｚのＥＳＲ値を交流インピーダンスブリッジ法で１Ｖｒｍｓ・ＤＣバイアス０Ｖの条件にて測定した。また、ＥＳＬは固体電解コンデンサを所定の評価基板にクリーム半田で接続し、ネットワークアナライザを用いてＳ２１特性を測定し、等価回路のシミュレーションを行うことにより算出し、その結果を表１に示す。
（比較例１）
図５は比較例１での図１のＡ−Ａ面に相当する模式的断面図である。本比較例の固体電解コンデンサについて、その製造工程を含めて具体的に説明する。
図５は比較例１での図１のＡ−Ａ面に相当する模式的断面図である。本比較例の固体電解コンデンサについて、その製造工程を含めて具体的に説明する。
まず、アルミ電解コンデンサ用として販売されている粗面化した（エッチングした）アルミエッチング箔において、箔の厚みが１５０μｍ且つ残芯の厚みが５０μｍであり単位平方センチメートル当たりの箔容量が４００μＦで誘電体を形成する際の化成電圧が４Ｖの箔を選択した。次に、アジピン酸水溶液中で化成し、誘電体皮膜層を形成する。しかる後、素子陽極部１４と素子陰極部１５とを区分するためのレジスト帯１０を設けて、固体電解コンデンサ素子基体とする。その後、固体電解コンデンサ素子基体の素子陰極部１５に、導電性高分子層１１、グラファイト層１２、銀ペースト層１３を順次形成し、素子陽極部１４に対してレーザーを用いて、陽極９を露出させ、この陽極９と陽極リードフレーム１６を溶接して固体電解コンデンサ素子１９ｂとする。さらに、前記固体電解コンデンサ素子１９ｂを導電性接着銀を用いて４枚積層体を作製し、固体電解コンデンサ素子部２０とし、導電性接着銀により電極変換基板６上に接続し、外装材１８として液晶ポリマーの蓋を被せて本比較例の固体電解コンデンサとする。
この様にして得られた固体電解コンデンサ５個を１２０ｋＨｚのＣａｐ．値および１ＭＨｚのＥＳＲ値を交流インピーダンスブリッジ法で１Ｖｒｍｓ・ＤＣバイアス０Ｖの条件にて測定した。また、ＥＳＬは固体電解コンデンサを所定の評価基板にクリーム半田で接続し、ネットワークアナライザを用いてＳ２１特性を測定し、等価回路のシミュレーションを行うことにより算出し、その結果を上述した実施例１〜３と共に表１に示す。尚、外装材１８の液晶ポリマーの蓋の高さは、実施例１〜３および本比較例において共通である。
表１の様に、実施例１では、比較例１の２倍近いＣａｐ．値（１２０Ｈｚ）が得られ、３．１ｍΩ以下のＥＳＲ（１ＭＨｚ）および８２ｐＨ（１００ＭＨｚ）以下のＥＳＬが得られている。また、実施例２はＥＳＲ（１ＭＨｚ）およびＥＳＬ（１００ＭＨｚ）に優れ、実施例３では低ＥＳＲ（１ＭＨｚ）および低ＥＳＬ（１００ＭＨｚ）を確保しながら、特に高いＣａｐ．値（１２０ＭＨｚ）が得られている。
１ 絶縁層
２ 陽極ビア
３ 陰極ビア
４ 陽極電極板
５ 陰極電極板
６ 電極変換基板
７ 外部陽極端子
８ 外部陰極端子
９ 陽極
１０ レジスト帯
１１ 導電性高分子層
１２ グラファイト層
１３ 銀ペースト層
１４ 素子陽極部
１５ 素子陰極部
１６ 陽極リードフレーム
１７ 導電性接着銀
１８ 外装材
１９ａ，１９ｂ 固体電解コンデンサ素子
２０ 固体電解コンデンサ素子部
２１ タンタル固体電解コンデンサ素子
２２ ニオブ固体電解コンデンサ素子
２５ 酸化皮膜層
２ 陽極ビア
３ 陰極ビア
４ 陽極電極板
５ 陰極電極板
６ 電極変換基板
７ 外部陽極端子
８ 外部陰極端子
９ 陽極
１０ レジスト帯
１１ 導電性高分子層
１２ グラファイト層
１３ 銀ペースト層
１４ 素子陽極部
１５ 素子陰極部
１６ 陽極リードフレーム
１７ 導電性接着銀
１８ 外装材
１９ａ，１９ｂ 固体電解コンデンサ素子
２０ 固体電解コンデンサ素子部
２１ タンタル固体電解コンデンサ素子
２２ ニオブ固体電解コンデンサ素子
２５ 酸化皮膜層
Claims (6)
- 弁作用金属を陽極とし、該陽極の拡面化した表面に酸化皮膜を誘電体として備え、該誘電体上に導電性高分子を陰極として備える固体電解コンデンサ素子を複数個積層して有し、前記陽極および前記陰極がそれぞれ電極変換基板を介して外部に導出された固体電解コンデンサにおいて、
前記弁作用金属が板状または箔状のアルミニウムであり、全体厚みが１５０μｍを超え５００μｍ以下であり、且つ前記アルミニウムの全体厚みからエッチングされた層の厚みを差し引いた厚みである残芯厚が前記全体厚みの１／７〜１／５であり、
前記電極変換基板は、ほぼ貫通する穴が格子状に等ピッチで配置された絶縁層と、前記穴の内部に前記絶縁層の表裏をほぼ貫通するように交互に設けられ、千鳥に配置された第１の導体群および第２の導体群と、前記コンデンサ素子を積層する側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する陽極電極板および陰極電極板と、実装側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する外部陽極端子および外部陰極端子を備え、
前記コンデンサ素子を積層する側の面上で前記陽極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陽極が接続され且つ前記陰極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陰極が接続されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。 - 弁作用金属を陽極とし、該陽極の拡面化した表面に酸化皮膜を誘電体として備え、該誘電体上に導電性高分子を陰極として備える固体電解コンデンサ素子を複数個積層して有し、前記陽極および前記陰極がそれぞれ電極変換基板を介して外部に導出された固体電解コンデンサにおいて、
前記弁作用金属が板状または箔状のアルミニウムであり、全体厚みおよび、前記アルミニウムの全体厚みからエッチングされた層の厚みを差し引いた厚みである残芯厚の少なくとも一方について互いに異なる２種類の固体電解コンデンサ素子を積層してなり、
前記電極変換基板は、ほぼ貫通する穴が格子状に等ピッチで配置された絶縁層と、前記穴の内部に前記絶縁層の表裏をほぼ貫通するように交互に設けられ、千鳥に配置された第１の導体群および第２の導体群と、前記コンデンサ素子を積層する側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する陽極電極板および陰極電極板と、実装側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する外部陽極端子および外部陰極端子を備え、
前記コンデンサ素子を積層する側の面上で前記陽極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陽極が接続され且つ前記陰極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陰極が接続されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。 - 前記２種類の固体電解コンデンサ素子のうち、第１種の固体電解コンデンサ素子でのアルミニウムの全体厚みが１５０μｍを超え４００μｍ以下であり、且つ前記残芯厚が前記全体厚みの１／７〜１／３であって、第２種の固体電解コンデンサ素子でのアルミニウムの全体厚みが１５０μｍ以下であり、且つ前記残芯厚が全体厚みの１／７〜１／３であることを特徴とする請求項２記載の固体電解コンデンサ。
- 前記第２種の固体電解コンデンサ素子を実装面側に配置したことを特徴とする請求項３記載の固体電解コンデンサ。
- 弁作用金属を陽極とし、前記弁作用金属の表面に酸化皮膜を誘電体として備え、該誘電体上に導電性高分子を陰極として備える固体電解コンデンサ素子を複数個積層して有し、前記陽極および前記陰極がそれぞれ電極変換基板を介して外部に導出された固体電解コンデンサにおいて、
前記固体電解コンデンサ素子の積層体が、板状または箔状のアルミニウムを母材として有するアルミニウム固体電解コンデンサ素子と、タンタルもしくはニオブを母材として有するタンタル固体電解コンデンサ素子もしくはニオブ固体電解コンデンサ素子のいずれかとを積層してなり、
前記電極変換基板は、ほぼ貫通する穴が格子状に等ピッチで配置された絶縁層と、前記穴の内部に前記絶縁層の表裏をほぼ貫通するように交互に設けられ、千鳥に配置された第１の導体群および第２の導体群と、前記コンデンサ素子を積層する側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する陽極電極板および陰極電極板と、実装側の面上に設けられ、前記第１の導体群および前記第２の導体群とそれぞれ接続する外部陽極端子および外部陰極端子を備え、
前記コンデンサ素子を積層する側の面上で前記陽極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陽極が接続され且つ前記陰極電極板と前記固体電解コンデンサ素子の陰極が接続されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。 - 前記アルミニウム固体電解コンデンサ素子を実装面側に配置したことを特徴とする請求項５記載の固体電解コンデンサ。
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