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発明の名称 チップ形固体電解コンデンサ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−5760(P2007−5760A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2006−26812(P2006−26812)
出願日 平成18年2月3日(2006.2.3)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 栗田 淳一 / 藤井 浩 / ▲吉▼野 剛
要約 課題
チップ形固体電解コンデンサに関し、ESL特性を改善し、更なる低ESL化が可能なチップ形固体電解コンデンサを提供することを目的とする。

解決手段
コンデンサ素子1を陽極電極部2が交互に相反する方向に配設されるように積層し、実装面となる下面に陽極端子部7aと陰極端子部8aが夫々対向する2箇所に露呈した4端子構造とした構成により、各端子間に流れる電流によって発生する磁束をお互いに打ち消し合い、ESLを大きく低減することができるようになり、さらに各端子間距離を可能な限り近づけて電流のループ面積を小さくすることにより更なる低ESL化を図ることが可能になる。
特許請求の範囲
【請求項1】
陽極電極部と陰極電極部を有した平板状のコンデンサ素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配設されるように複数積層したコンデンサ素子積層体と、このコンデンサ素子積層体の両端に位置する陽極電極部の下面に夫々接合された陽極コム端子と、コンデンサ素子積層体の中央に位置する陰極電極部の下面に接合された陰極コム端子と、上記陽極コム端子ならびに陰極コム端子の少なくとも実装面となる下面の一部が露呈する状態で上記コンデンサ素子積層体を被覆した絶縁性の外装樹脂からなり、上記陰極コム端子の下面を、陰極コム端子と陽極コム端子を結ぶ方向と交差する方向の両端部のみを夫々上記外装樹脂から露呈するようにし、この両端部を除く中央部分は薄肉部として外装樹脂に被覆されるようにすることにより、実装面となる下面に陽極端子部と陰極端子部が夫々対向する2箇所に露呈した4端子構造としたチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項2】
陽極コム端子の下面を、陽極コム端子と陰極コム端子を結ぶ方向と交差する方向の両端部を薄肉部として外装樹脂に被覆されるようにし、この両端部を除く中央部分のみが外装樹脂から露呈して陽極端子部を形成するようにした請求項1に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項3】
実装面となる下面に露呈した対向する陰極端子部間の距離Aと、この距離Aと同方向における陽極端子部の幅Bとの関係が、A>Bである請求項2に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項4】
陽極コム端子ならびに陰極コム端子に設ける陽極端子部ならびに陰極端子部が、夫々1枚の基材を折り曲げることにより構成されたものである請求項1または2に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項5】
陽極コム端子ならびに陰極コム端子の下面の少なくとも一部を上面視外装樹脂から突出するように延長し、この延長部分を外装樹脂の側面に沿って上方へ折り曲げた請求項1に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項6】
陽極コム端子ならびに陰極コム端子の外装樹脂の側面に沿って上方へ折り曲げた部分が嵌まり込む凹部を外装樹脂に設けた請求項5に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項7】
コンデンサ素子積層体を一体に接合する陽極コムフレームならびに陰極コムフレームを設け、この陽極コムフレームならびに陰極コムフレームを夫々陽極コム端子ならびに陰極コム端子に接合するようにした請求項1に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項8】
コンデンサ素子積層体を構成するコンデンサ素子の陽極電極部の外周に沿って陽極電極部を一体に結合する陽極結合部を陽極コムフレームに設けた請求項7に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項9】
コンデンサ素子積層体を構成するコンデンサ素子の積層枚数を偶数とした請求項1に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項10】
コンデンサ素子として、表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極電極部と陰極形成部に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボンと銀ペーストからなる陰極層を順次積層形成することにより陰極電極部が形成されたコンデンサ素子を用いた請求項1に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサの中で、導電性高分子を固体電解質に用い、面実装対応にしたチップ形固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【0002】
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従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れたコンデンサが求められてきており、このような要求に応えるために電気伝導度が高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。
【0003】
また、近年、パーソナルコンピュータのCPU周り等に使用される固体電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波化に対応して低ESR(等価直列抵抗)化のみならず、ノイズ除去や過渡応答性に優れ、かつ低ESL(等価直列インダクタンス)化が強く要求されており、このような要求に応えるために種々の検討がなされている。
【0004】
図6はこの種の従来のチップ形固体電解コンデンサの構成を示した斜視図、図7は同チップ形固体電解コンデンサの内部構造を示した斜視図であり、図6と図7において、20は導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサを構成するコンデンサ素子、21はこのコンデンサ素子20の陽極部、22は同陰極部、23は同絶縁部であり、このように構成された2枚のコンデンサ素子20を互いに反対方向に重ねて配設したものである。
【0005】
24は上記コンデンサ素子20の陽極部21に一端が接続された陽極リード端子、25は同じくコンデンサ素子20の陰極部22に一端が接続された陰極リード端子、26はこれらをモールドした外装樹脂であり、これにより固体電解コンデンサが形成され、この固体電解コンデンサの側面と底面に陽極リード端子24と陰極リード端子25が夫々対向して表出し、4端子構造の固体電解コンデンサを構成するようにしたものである。
【0006】
このように構成された従来のチップ形固体電解コンデンサは、高周波特性ならびにノイズ吸収性に優れ、低ESL化を実現できるというものであった。
【0007】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
【特許文献1】特開平6−120088号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら上記従来のチップ形固体電解コンデンサでは、1枚のコンデンサ素子または複数枚のコンデンサ素子を積層して外装樹脂でモールドし、陽極/陰極端子を引き出した、一般的な2端子構造のものと比べると、高周波特性に優れ、かつ低ESL化も実現しているものの、この構造においてはESLを500pH程度に押さえ込むのが限界であり、昨今の市場における加速する要求である200pH以下というレベルに対してはまだまだ不十分であり、更なる低ESL化が課題であった。
【0009】
本発明はこのような従来の課題を解決し、更なる低ESL化を実現することが可能なチップ形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。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために本発明は、陽極電極部と陰極電極部を有した平板状のコンデンサ素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配設されるように複数積層したコンデンサ素子積層体と、このコンデンサ素子積層体の両端に位置する陽極電極部の下面に夫々接合された陽極コム端子と、コンデンサ素子積層体の中央に位置する陰極電極部の下面に接合された陰極コム端子と、上記陽極コム端子ならびに陰極コム端子の少なくとも実装面となる下面の一部が露呈する状態で上記コンデンサ素子積層体を被覆した絶縁性の外装樹脂からなり、上記陰極コム端子の下面を、陰極コム端子と陽極コム端子を結ぶ方向と交差する方向の両端部のみを夫々上記外装樹脂から露呈するようにし、この両端部を除く中央部分は薄肉部として外装樹脂に被覆されるようにすることにより、実装面となる下面に陽極端子部と陰極端子部が夫々対向する2箇所に露呈した4端子構造とした構成のものである。
【発明の効果】
【0011】
以上のように本発明によるチップ形固体電解コンデンサは、複数のコンデンサ素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配設されるように積層し、実装面となる下面に陽極端子部と陰極端子部が夫々対向する2箇所に露呈した4端子構造とした構成により、各端子間に流れる電流によって発生する磁束をお互いに打ち消し合い、ESLを大きく低減することができるようになり、さらに各端子間距離を可能な限り近づけて電流のループ面積を小さくすることにより更なる低ESL化を図ることが可能になるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1〜3、7〜10に記載の発明について説明する。
【0013】
図1(a)〜(d)は本発明の実施の形態1によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図と底面断面図と底面図であり、図1において、1はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子1は、表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に図示しない絶縁部を設けて陽極電極部2と陰極形成部(図示せず)に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボンと銀ペーストからなる陰極層(全て図示せず)を順次積層形成することにより陰極電極部3を形成して構成されたものである。
【0014】
4は上記コンデンサ素子1を複数枚積層したコンデンサ素子積層体であり、このコンデンサ素子積層体4はコンデンサ素子1の陽極電極部2が交互に相反する方向に配設されるように複数枚(本実施の形態では4枚)を積層することにより構成されたものである。
【0015】
5はコンデンサ素子積層体4の陽極電極部2を一体に接合した陽極コムフレーム、5aはこの陽極コムフレーム5に一体で設けられた陽極結合部であり、この陽極結合部5aは上記コンデンサ素子積層体4を構成するコンデンサ素子1の陽極電極部2の外周に沿って陽極電極部2を包み込むように折り曲げられた後、溶接部5bでレーザー溶接等の手法によって一体に接合されているものである。6は同じくコンデンサ素子積層体4の陰極電極部3を一体に接合した陰極コムフレームであり、この陰極コムフレーム6と陰極電極部3の接合は図示しない導電性接着剤により行われているものである。
【0016】
7は上記陽極コムフレーム5を上面に接合した陽極コム端子であり、この陽極コム端子7は幅方向の両端に夫々薄肉部7bが設けられ、この薄肉部7bを除く中央部分が実装時の陽極端子部7aとなるものである。
【0017】
8は上記陰極コムフレーム6を上面に接合した陰極コム端子であり、この陰極コム端子8は幅方向の中央部に薄肉部8bが設けられ、この薄肉部8bを除く両端部分が実装時の陰極端子部8aとなるものである。
【0018】
なお、上記陽極コムフレーム5と陽極コム端子7の接合はレーザー溶接により行われ、陰極コムフレーム6と陰極コム端子8の接合は導電性接着剤で行われたものであるが、いずれの接合手段もこれに限定されるものではない。
【0019】
9は上記コンデンサ素子積層体4、陽極コムフレーム5、陰極コムフレーム6、陽極コム端子7、陰極コム端子8を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、上記陽極コム端子7、陰極コム端子8に夫々設けた薄肉部7b、8bもこの外装樹脂9により一体に被覆され、チップ形固体電解コンデンサの実装面となる下面には陽極端子部7aと陰極端子部8aが夫々対向する2箇所に露呈した4端子構造を構成しているものである。
【0020】
このように構成された本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、コンデンサ素子1を陽極電極部2が交互に相反する方向に配設されるように積層し、実装面となる下面に陽極端子部7aと陰極端子部8aが夫々対向する2箇所に露呈した4端子構造とした構成により、各端子間に流れる電流によって発生する磁束をお互いに打ち消し合い、ESLを大きく低減することができるようになり、さらに各端子間距離を可能な限り近づけて電流のループ面積を小さくすることにより更なる低ESL化を図ることが可能になるものであり、このような構成のチップ形固体電解コンデンサを作製してESL特性を評価した結果を比較例としての従来品と共に(表1)に示す。
【0021】
【表1】


【0022】
(表1)から明らかなように、本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、ESLを従来品の約1/5程度にまで低減することができ、かつ、そのバラツキも小さいことから、高周波対応に対する昨今の高い要求にも十分に対応することができるものである。
【0023】
また、上記コンデンサ素子積層体4の積層枚数を偶数にすることにより、各コンデンサ素子1に流れる電流によって発生する磁束をお互い打ち消し合うことができるために好ましいものである。
【0024】
また、図2は本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサの実装面となる下面から見た底面図であり、陽極端子部7aと陰極端子部8aが夫々対向する2箇所に露呈した4端子構造となり、かつ、実装面となる下面に露呈した対向する陰極端子部8a間の距離Aと、この距離Aと同方向における陽極端子部7aの幅Bとの関係が、A>Bとなるように構成されたものである。
【0025】
これは、図3にその理由を示すように、プリント配線基板10に設けられた電源ライン10a上に本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサの陽極端子部7aを配置して接続し、同陰極端子部8aを図示しないグランドに配置して接続するようにすれば従来品と同じプリント配線基板を使用することができ、この際に、陰極端子部8a間の距離Aと、この距離Aと同方向における陽極端子部7aの幅Bとの関係が、A>Bとなるようにしておけば短絡の恐れもなく、不要なインダクタンスの発生もなくなるものである。
【0026】
なお、本実施の形態においては、複数枚のコンデンサ素子1を陽極コムフレーム5ならびに陰極コムフレーム6に接合することによりコンデンサ素子積層体4を形成し、このコンデンサ素子積層体4を陽極コム端子7と陰極コム端子8に夫々接合することによりチップ形固体電解コンデンサを構成する例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、陽極コムフレーム5ならびに陰極コムフレーム6を用いずに、1枚のコンデンサ素子1、あるいは複数枚を積層したコンデンサ素子積層体4を陽極コム端子7ならびに陰極コム端子8に夫々直接接合することも可能であり、このようにすることによって、コスト低減と更なる低ESR化を図ることが可能になるものであり、コンデンサ素子1の積層枚数は目的に見合った数を適宜決定すれば良いものである。
【0027】
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項5、6に記載の発明について説明する。
【0028】
本実施の形態は、上記実施の形態1で説明したチップ形固体電解コンデンサの陽極コム端子と陰極コム端子の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態1と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。
【0029】
図4(a)〜(d)は本発明の実施の形態2によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図と底面断面図と底面図であり、図4において、11は陽極コム端子、12は陰極コム端子である。
【0030】
上記陽極コム端子11には、上記実施の形態1と同様に陽極端子部11aと薄肉部11bが設けられ、この薄肉部11bは外装樹脂9により一体に被覆され、陽極端子部11aが実装面となる下面に露呈しているのは実施の形態1と同様であるが、本実施の形態による陽極コム端子11は下面の少なくとも一部を上面視外装樹脂9から突出するように延長した突出部11cを設けた構成にしており、この突出部11cを外装樹脂9の側面に沿って上方へ折り曲げた構成にしたものである。
【0031】
また、上記陰極コム端子12も同様に陰極端子部12aと薄肉部12bが設けられ、この薄肉部12bは外装樹脂9により一体に被覆され、陰極端子部12aが実装面となる下面に露呈しているのは実施の形態1と同様であるが、本実施の形態による陰極コム端子12は下面の少なくとも一部を上面視外装樹脂9から突出するように延長した突出部12cを設けた構成にしており、この突出部12cを外装樹脂9の側面に沿って上方へ折り曲げた構成にしたものである。
【0032】
このように構成された本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、陽極コム端子11と陰極コム端子12に夫々設けた突出部11c、12cを外装樹脂9の側面に沿って上方へ折り曲げた構成にしたことにより、半田フィレットを容易に形成することができるようになるために半田付け強度を向上させることができると共に、半田フィレットを上面から目視で確認し易くなり、半田付けの信頼性を向上させることができるようになるものである。
【0033】
また、図示はしないが、上記陽極コム端子11ならびに陰極コム端子12の外装樹脂9の側面に沿って上方へ折り曲げた突出部11c、12cが嵌まり込む凹部を外装樹脂9に設けることにより、更なる小型化を図ったチップ形固体電解コンデンサを提供することができるようになるものである。
【0034】
(実施の形態3)
以下、実施の形態3を用いて、本発明の特に請求項4に記載の発明について説明する。
【0035】
本実施の形態は、上記実施の形態2で説明したチップ形固体電解コンデンサの陽極コム端子と陰極コム端子の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態2と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。
【0036】
図5(a)〜(e)は本発明の実施の形態3によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図と底面断面図と側面断面図と底面図であり、図5において、13は陽極コムフレーム5を上面に接合した陽極コム端子であり、この陽極コム端子13は1枚の基材の幅方向の両端を折り曲げることにより形成された折り曲げ部13bが設けられ、この折り曲げ部13bを除く中央部分が実装時の陽極端子部13aとなるように構成されているものである。
【0037】
14は陰極コムフレーム6を上面に接合した陰極コム端子であり、この陰極コム端子14は1枚の基材の幅方向の中央部を折り曲げることにより形成された折り曲げ部14bが設けられ、この折り曲げ部14bを除く両端部分が実装時の陰極端子部14aとなるように構成されているものである。
【0038】
このように構成された本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、上記実施の形態2によるチップ形固体電解コンデンサにより得られる効果に加え、陽極コム端子13ならびに陰極コム端子14を安価に作製することができるため、コスト上昇を最小限に抑えて低ESL化を図ることができるようになるものである。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明によるチップ形固体電解コンデンサは、コンデンサ素子を陽極電極部が交互に相反する方向に配設されるように積層し、実装面となる下面に陽極端子部と陰極端子部が夫々対向する2箇所に露呈した4端子構造とした構成により、各端子間に流れる電流によって発生する磁束をお互いに打ち消し合い、ESLを大きく低減することができるようになり、さらに各端子間距離を可能な限り近づけて電流のループ面積を小さくすることにより更なる低ESL化を図ることが可能になるという効果を有し、特に高周波応答性が要求される分野等のコンデンサとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】(a)本発明の実施の形態1によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図、(b)同正面断面図、(c)同底面断面図、(d)同底面図
【図2】同チップ形固体電解コンデンサの実装面となる下面から見た底面図
【図3】同チップ形固体電解コンデンサをプリント配線基板に実装した状態の平面図
【図4】(a)本発明の実施の形態2によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図、(b)同正面断面図、(c)同底面断面図、(d)同底面図
【図5】(a)本発明の実施の形態3によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図、(b)同正面断面図、(c)同底面断面図、(d)同側面断面図、(e)同底面図
【図6】従来のチップ形固体電解コンデンサの構成を示した斜視図
【図7】同チップ形固体電解コンデンサの内部構造を示した斜視図
【符号の説明】
【0041】
1 コンデンサ素子
2 陽極電極部
3 陰極電極部
4 コンデンサ素子積層体
5 陽極コムフレーム
5a 陽極結合部
5b 溶接部
6 陰極コムフレーム
7、11、13 陽極コム端子
7a、11a、13a 陽極端子部
7b、8b、11b、12b 薄肉部
8、12、14 陰極コム端子
8a、12a、14a 陰極端子部
9 外装樹脂
10 プリント配線基板
10a 電源ライン
11c、12c、13c、14c 突出部
13b、14b 折り曲げ部




 

 


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