電容器、層疊型電容器及電容器內置基板的製作方法
2023-09-17 10:08:40 2
專利名稱：電容器、層疊型電容器及電容器內置基板的製作方法
技術領域：
本發明涉及固體電解電容器，特別涉及在電源平滑電路的二次側、計算機的CPU周圍使用的降低高頻區域阻抗的等效串聯阻抗小的電容器，以及使用該電容器的電容器內置基板。
背景技術：
近年來，隨著電子設備的數位化，特別期望該設備中所使用的電容器的容量在高頻區域增大，且阻抗低。對於這種需要，固體電解電容器適用於大容量方面，而且嘗試降低等效串聯電阻(以下略記為ESR)，進一步降低由電容器外部連接端子部分所引起的等效串聯阻抗(以下略記為ESL)。
作為這樣的固體電解電容器，在(日本)特開平4-123416號公報中公開了一種小型大容量的固體電解電容器，對鋁箔的表面進行陽極氧化用作電介質層，在日本特開平4-48616號公報中公開了一種小型大容量的固體電解電容器，在板狀陽極體的兩面依次形成電介質層、電解質層和導電體層，並設置了陰極端子，另外在日本特開平6-267802號公報中公開了一種電解電容器，在電介質層的一個表面上形成陽極，在另一個表面上形成陰極，並在陰極和陽極上分別設置兩個連接端子，將一個陰極端子和陽極端子的組用作輸入，將另一個陰極端子和陽極端子的組用作輸出。
以下，參照圖16A、圖16B來說明高頻區域中使用的現有的固體電解電容器。圖16A是現有電容器的透視圖，圖16B是該電容器的剖面圖。如圖16A所示，陽極端子32和陰極端子33分別從封裝外殼31相對置的兩個面導出。另外，如圖16B所示，電容器元件基本上以由陽極端子32和陰極端子33夾持電介質層34的電容器為代表，固體電解電容器作為小型、大容量的電容器使用。
一般地，這樣的固體電解電容器如下製造在腐蝕過的閥金屬薄板上形成陽極氧化薄膜作為電介質，並且在該電介質的陽極引出部以外的部分，順序地形成固體電解質層、碳層、銀導電性樹脂層，進而在該電容器元件上連接陽極端子32和陰極端子33，然後通過傳遞模塑法和結合(bonding)等來製造封裝外殼31。
但是，在上述現有的電容器中，存在陽極端子和陰極端子之間的距離增大、ESL增大、高頻區域中的阻抗增大的問題。
此外，在將現有的電容器配置於基板之間的電容器內置基板中，越是高頻，則電流表面效應地流過印刷布線的接觸面部分，而電流越難以高效率地通過電容器元件的內部。其結果，存在電容器不能最大限度地產生電容量，不能使感應係數最小的課題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種ESL低的電容器，還提供一種在高頻區域中性能高的電容器內置基板。
為了實現該目的，本發明的電容器包括電容器元件，包含電介質層、及以夾持電介質層的方式配置的陽極和陰極；平板狀陽極端子，延長陽極而形成，或與陽極連接設置；以及平板狀陰極端子，延長陰極而形成，或與陰極連接設置；其中，陽極端子和陰極端子相互平行地從電容器元件向同一方向導出，並且在與從陽極端子和陰極端子中選擇的至少一個端子面垂直的方向上，陽極端子的至少一部分和陰極端子的至少一部分不接觸地相互重合。
由此，陽極端子-陰極端子間的距離變短，可以實現高頻區域中ESL低的電容器。在本發明的電容器中，將端子在同一方向上導出，在垂直於端子面的方向上兩端子的至少一部分相互重合，所以兩端子的高頻性的耦合相對增強。因此，電容器的ESL更低。
本發明還提供包含上述電容器的電容器內置基板。該電容器內置基板包括第1布線電路層、第2布線電路層、樹脂層、以及權利要求1所述的電容器；樹脂層和電容器配置在第1布線電路層和第2布線電路層之間；電容器的陽極端子與在從第1布線電路層和第2布線電路層中選擇的其中一個的主表面上形成的第1布線導體電連接，電容器的陰極端子與在從第1布線電路層和第2布線電路層中選擇的其中一個的主表面上形成的第2布線導體電連接。由此，可以實現小型、高性能的高頻電容器內置基板。
本發明的電容器內置基板也可以形成為包含第3、第4…布線電路層和存在於這些各布線電路層之間的第2、第3…樹脂層的多層布線基板，例如將布線電路層和樹脂層相互層疊的多層布線基板。
圖1A是說明本發明實施方式1的第1例的電容器的透視圖，圖1B是該電容器的剖面圖。
圖2A是說明本發明實施方式1的第2例的電容器的剖面圖，圖2B是本發明實施方式1的第3例的電容器的剖面圖。
圖3是說明本發明實施方式1的第4例的電容器的剖面圖。
圖4A是說明本發明實施方式2的第1例的電容器的透視圖，圖4B是說明本發明實施方式2的第2例的電容器的透視圖。
圖5A是說明本發明實施方式2的第3例的電容器的透視圖，圖5B是說明本發明實施方式2的第4例的電容器的透視圖，圖5C是說明本發明實施方式2的第5例的電容器的透視圖。
圖6是本發明實施方式2的層疊型電容器的透視圖。
圖7A是說明本發明實施方式3的第1例的電容器的透視圖，圖7B是該電容器的剖面圖。
圖8A是說明本發明實施方式3的第2例的電容器的透視圖，圖8B是說明本發明實施方式3的第3例的電容器的透視圖。
圖9A是說明本發明實施方式3的第4例的電容器的透視圖，圖9B是說明該電容器的陽極端子和陰極端子的形狀和配置的透視圖，圖9C是說明本發明實施方式3的第5例的電容器的透視圖，圖9D是說明該電容器的陽極端子和陰極端子的形狀和配置的透視圖。
圖10是說明本發明實施方式4的第1例的電容器內置基板的剖面圖。
圖11A是說明本發明實施方式4的第2例的電容器內置基板的剖面圖，圖11B是說明本發明實施方式4的第3例的電容器內置基板的剖面圖。
圖12是說明本發明實施方式4的第4例的電容器內置基板的剖面圖。
圖13是說明本發明實施方式4的第5例的電容器內置基板的剖面圖。
圖14是表示本發明、現有例和比較例的電容器的阻抗和頻率關係的圖。
圖15是表示本發明、現有例和比較例的電容器的靜電容量和頻率關係的圖。
圖16A是現有的電容器的透視圖，圖16B是該電容器的剖面圖。
圖17是說明本發明實施方式4的第6例的電容器內置基板的剖面圖。
圖18是說明比較例的電容器的透視圖。
圖19A是說明比較例的電容器端子配置的剖面圖，圖19B是說明本發明的電容器端子配置的剖面圖。
圖20A是說明比較例的電容器端子配置和ESL的關係的剖面圖，圖20B是說明本發明的電容器的端子配置和ESL的關係的剖面圖。
具體實施例方式
在本發明的電容器中，陽極端子和陰極端子在同一方向上延長。兩端子可從電容器元件的同一面導出，也可以從電容器的封裝外殼的同一面導出。
本發明的電容器還包含配置在陽極端子和陰極端子之間的絕緣層。由此，可以在內置於多層布線基板的布線電路層之間時，防止端子間的短路和端子的變形。
在本發明中，也可以在電介質層和陰極之間具備固體電解質層的電容器。具體地說，也可以形成固體電解電容器，其包含作為陽極的閥金屬薄板、形成在該薄板表面上的電介質層、形成在該電介質層表面上的固體電解質層、及以與該固體電解質層電連接的方式配置的陰極。由此，可以實現小型、大容量、並且高頻區域中阻抗低的電容器。
該固體電解電容器在固體電解質層和陰極之間，還可以包括含有碳層和銀導電性樹脂層的陰極導體層。通過用碳層填埋固體電解質層表面的微細凹凸，實質性地增加固體電解質層和陰極的連接面積，可以降低連接電阻。
在本發明的電容器中，優選作為從陽極、陽極端子、陰極和陰極端子中選擇的至少其中一個，使用電路基板上的布線導體。這是因為可以將電容器小型化，簡化其製造工序。該布線導體優選形成為陽極和陽極端子、或陰極和陰極端子。
在本發明的電容器中，優選在從端子導出方向(上述同一方向)和與端子導出方向垂直的端子面的面內方向(端子寬度方向)中至少選擇的一個方向，從陽極端子和陰極端子中選擇的任何一個端子的端部比另一個端子的端部突出。根據該端子的配置，在被內置在多層布線基板中的情況下，容易將兩端子與在一個布線電路層上形成的各個布線導體連接，電路設計的自由度增大。
在本發明的電容器中，優選在與陽極端子的端子面垂直的方向和與陰極端子的端子面垂直的方向，陽極端子的至少一部分和陰極端子的至少一部分不接觸地相互重合，優選陽極端子的端子面和陰極端子的端子面還相互平行。這是因為兩端子通過高頻更強地進行耦合。
本發明的電容器也可以為層疊多個上述電容器的層疊型電容器。由此，可以按小型、大容量來實現ESL低的電容器。在該層疊型電容器中，優選各電容器的陽極端子和陰極端子向同一方向導出。這是因為實現更低的ESL。而且，也可以形成層疊型電容器，其多個陽極端子和多個陰極端子向同一方向導出，多個陽極端子連接到一個陽極外部端子，多個陰極端子連接到一個陰極外部端子。
本發明的電容器也可以配有一對陽極端子和一對陰極端子。這種情況下，將一對端子向相互對置的兩個方向上延長，一方作為輸入側，另一方作為輸出側來使用，可以實現低ESL和低ESR。
該電容器優選將上述陽極端子和上述陰極端子分別作為第1陽極端子和第1陰極端子，還包括延長陽極而形成或與陽極連接設置的平板狀第2陽極端子、以及延長陰極而形成或與陰極連接設置的平板狀第2陰極端子，第2陽極端子和第2陰極端子相互平行地從電容器元件中向同一方向導出，並且在與從第2陽極端子和第2陰極端子中選擇的至少一個的端子面垂直的方向，第2陽極端子的至少一部分和第2陰極端子的至少一部分不接觸地相互重合的電容器。由此，電流容易高效率地通過電容器元件的內部，其結果，最大限度地有效利用電容器的電容，而且可以降低阻抗。優選第2陽極(陰極)端子連接到與第1陽極(陰極)端子連接的陽極(陰極)的邊相反的邊上。
在該電容器中，在第2陽極端子和第2陰極端子之間還可設置絕緣層。
在該電容器中，優選作為從陽極、第1陽極端子、第2陽極端子、陰極、第1陰極端子和第2陰極端子中選擇的至少一個，使用電路基板上的布線導體。這是因為可以將電容器小型化，簡化其製造工序。優選該布線導體形成為陽極、第1陽極端子和第2陽極端子，或形成為陰極、第1陰極端子和第2陰極端子。
在該電容器中，優選在從端子導出方向(第1端子導出方向)、以及與該方向垂直的端子面的面內方向中選擇的至少一個方向，從陽極端子和陰極端子中選擇的任何一個端子的端部比另一方端子的端部突出，並且，優選在從第2端子導出方向、以及與該方向垂直的端子面的面內方向中選擇的至少一個方向，從第2陽極端子和第2陰極端子中選擇的任何一個端子的端部比另一方端子的端部突出。根據該端子的配置，與上述同樣，電容器內置基板的布線自由度高。
也可以形成層疊多個一對陽極端子和一對陰極端子的電容器的層疊型電容器。這種情況下，也可以將第2陽極端子和第2陰極端子向同一方向導出。也可以形成層疊型電容器，其多個第2陽極端子和多個第2陰極端子向同一方向導出，多個第2陽極端子連接到一個第2陽極外部端子，多個第2陰極端子連接到一個第2陰極外部端子。
在本發明的電容器內置基板中，陽極端子和陰極端子的間隔靠近，所以可以降低這部分的ESL。
在本發明的電容器內置基板中，也可以將第1布線導體形成在第1布線電路層的主表面上，將第2布線導體形成在第2布線電路層的主表面上。
在本發明的電容器內置基板中，在使用在從端子導出方向、以及垂直於該方向的端子面的面內方向中選擇的至少一個方向，陽極端子和陰極端子的任何一個端子的端部相對於導出方向比另一方端子的端部突出的電容器時，優選第1布線導體和第2布線導體也形成在相同布線電路層的主表面上。
在本發明的電容器內置基板中，也可以使用分別包含第2陽極端子和第2陰極端子的上述電容器。這種情況下，可形成一種電容器，其中，第2陽極端子和第2陰極端子相互平行地從電容器元件中向同一方向導出，並且在與從第2陽極端子和第2陰極端子中選擇的至少一個端子面垂直的方向，第2陽極端子的至少一部分和第2陰極端子的至少一部分不接觸地相互重合。這種情況下，第2陽極端子與第3布線導體電連接，第2陰極端子與第4布線導體電連接，第1布線導體和第3布線導體形成在第1布線電路層的主表面上，第2布線導體和第4布線導體形成在第2布線電路層的主表面上。在該電容器內置基板中，電流容易高效率地通過電容器元件的內部，其結果，可最大限度地有效使用電容器的電容，並且降低阻抗。
在使用具有第2陽極端子和第2陰極端子的電容器時，在提高設計的自由度的情況下，優選使用如下電容器與第1陽極端子和第1陰極端子同樣，在從第2端子的導出方向(第2端子導出方向)、以及與該方向垂直的端子面的面內方向中選擇的至少一個方向，第2陽極端子和第2陰極端子的任何一個端子的端部相對於導出方向比另一端子的端部突出。這種情況下，電容器內置基板優選形成為，第2陽極端子與第3布線導體電連接，第2陰極端子與第4布線導體電連接，第1布線導體、第2布線導體、第3布線導體和第4布線導體形成在相同布線電路層的主表面上。
優選在本發明的電容器內置基板中，從陽極、陰極、陽極端子和陰極端子中選擇的至少一個構成在從第1布線電路層和第2布線電路層中選擇的任何一個的主表面上形成的布線導體的至少一部分。由此，可以將電容器內置基板小型化，還可簡化其製造工序。例如，可從陽極和陽極端子中選擇的至少一個構成在第1布線電路層的主表面上形成的布線導體的至少一部分，從陰極和陰極端子中選擇的至少一個構成在第2布線電路層的主表面上形成的布線導體的至少一部分。例如，陽極和陰極可分別構成在第1布線電路層和第2布線電路層的主表面、例如內側主表面上形成的一部分布線導體。
以下，參照附圖來說明本發明的實施方式。
(實施方式1)
圖1A是說明實施方式1的第1例的電容器的透視圖，圖1B是該電容器的剖面圖。在該電容器中，平板狀陽極端子2和平板狀陰極端子3從電容器元件向同一方向導出，從大致長方體的封裝外殼1的同一面向同一方向突出。兩端子2、3相對於與端子面垂直的方向相互不接觸，至少一部分(在該例中為全部)重合。而且，兩端子的端子面相互平行。
在該電容器中，電容器元件由陽極2a、電介質層4和陰極3a構成。陽極2a和陰極3a是與電介質層4連接的長度為L的區域。在電容器元件的陽極和陰極之間，也可以存在其他層(例如固體電解質層)。在該電容器中，分別延長陽極2a和陰極3a來形成陽極端子2和陰極端子3，但也可以將陽極2a和陰極3a與另外準備的端子連接，來設置陽極端子2和陰極端子3。
圖2A、圖2B是表示作為本發明實施方式1的第2例、第3例的固體電解電容器的剖面圖。在圖2A所示的固體電解電容器中，在閥金屬薄板5的表面上，除了形成陽極端子(陽極外部端子)10的區域以外，形成陽極氧化膜層(電介質層)6。在陽極氧化膜層6的表面上，形成由氧化錳組成的第1固體電解質層和聚吡咯組成的第2固體電解質層構成的固體電解質層7，在固體電解質層7上連接陰極8。再有，固體電解質層7和陰極8也可以使用導電性粘結劑進行粘結。
在閥金屬薄板5的端部上安裝鎳板構成的陽極端子10，將未與固體電解質層7連接的陰極8的一部分用作陰極端子9。陽極端子10和陰極端子9從電容器元件向同一方向導出。陽極端子10和固體電解質層7之間用絕緣層(樹脂層)11進行絕緣，陽極端子10和陰極端子9之間同樣用絕緣層11進行絕緣。該電容器以使陽極端子10和陰極端子9的至少一部分露出的方式由樹脂封裝外殼1保護。
在圖2B所示的固體電解電容器中，在固體電解質層7上配置依次形成碳層和銀導電性樹脂層的陰極導體層12，在其上使用導電性粘結劑13粘結由銀箔構成的陰極8。這裡，陰極8的前端被用作陰極端子9，在閥金屬薄板5的端部安裝作為陽極端子(陽極外部端子)10的鎳板。陽極端子10和陰極端子9通過絕緣層11被絕緣。這裡，除了陽極端子10和陰極端子9的至少一部分以外，電容器的整體由樹脂封裝外殼來保護。
圖2B所示的固體電解電容器例如如下製造。作為閥金屬薄板5，可以使用鋁(Al)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鈮(Nb)等具有陽極氧化薄膜形成能力的板或箔，這裡說明使用鋁箔的例子。
將被切斷成寬度3mm短柵狀的鋁箔在鹽酸等水溶液中進行電化學腐蝕的鋁腐蝕箔用作閥金屬薄板5，在含有己二酸銨等電解質的水溶液中，以5V電壓1小時的條件進行陽極氧化，由此在該閥金屬薄板5的規定部分上形成成為電介質的陽極氧化膜層6。然後，在該陽極氧化膜層6上的規定部分上，塗敷硝酸錳的1.7摩爾/升的低濃度水溶液，在50體積％的水蒸氣環境中以300℃進行20分鐘熱分解，形成錳氧化物層。
接著，在0.25摩爾/升的吡咯、0.1摩爾/升的烷基萘磺酸鈉的水溶液中，將錳氧化物層附近設置的不鏽鋼電極作為電解聚合的陽極，在整個錳氧化物層上以固定電流2mA/cm2(鋁腐蝕箔的外表平均單位面積的電流)通過電解聚合來形成作為固體電解質的聚吡咯導電性高分子層。錳氧化物層和聚吡咯的導電性高分子膜結合成固體電解質層7。再在該導電性高分子層上，作為陰極導體層12依次形成石墨層、銀塗料層，構成長度為4mm、寬度為3mm的額定2V-25μF的元件。
接著，通過電阻焊接來接合作為陽極端子10的鎳板，進而在閥金屬薄板5中沒有形成陽極氧化膜層6的部分上粘附聚醯亞胺帶作為絕緣層11。另一方面，使用銀導電性粘結劑來粘結作為陰極8和陰極端子9的鎳板。在陽極端子5和陰極端子9之間還填充聚醯亞胺樹脂作為絕緣層11。最後，通過傳遞模塑法形成環氧樹脂，作為封裝外殼1。
圖3是作為實施方式1的第4例的固體電解電容器的剖面圖。該電容器使用在電路基板14的主表面上形成的布線導體15作為陰極和陰極端子，除了省略封裝外殼1以外，具有與圖2的電容器相同的結構。使用導電性粘結劑13來粘結陰極導體層12和布線導體15。該電容器具有作為電容器結構簡單的優點。
(實施方式2)圖4A、圖4B是說明本發明實施方式2的第1例、第2例的電容器的透視圖。圖4A所示的電容器將從封裝外殼1的一個端面相互平行地導出平板狀陽極端子2和平板狀陰極端子3，並且使陰極端子3比陽極端子2更長地突出。圖4B所示的電容器是使陽極端子2比陰極端子3更長地突出的電容器。在這些電容器中，絕緣層11僅形成在兩端子重複的區域中。無論哪種情況，在內置於多層布線基板中時，都容易地將陽極端子2和陰極端子3連接到多層布線基板的同一布線電路層。這些端子也可以容易地連接到不同的布線電路層，所以電路設計的自由度增加。
圖5A、圖5B、圖5C是說明實施方式2的第3例、第4例、第5例的電容器的透視圖。無論哪種情況，陽極端子2和陰極端子3都在與導出方向垂直的端子面內方向(端子寬度方向)上不接觸地重合，並且具有不重合的部分。即，圖5A表示陰極端子3的寬度比陽極端子2寬，對於端子寬度方向，陰極端子3比陽極端子2突出的例子，圖5B表示其相反的例子，圖5C表示陽極端子2的一部分和陰極端子3的一部分在封裝外殼的中央部重合，陽極端子2從端子寬度方向的一端部突出，陰極端子3從其他端部突出的例子。
在圖5A、圖5B所示的電容器中，從與端子面垂直的方向的任何一個方向(即從上方或下方)觀察，可以同時觀察到陽極端子2和陰極端子3。即，在將該電容器內置在層疊樹脂層和布線電路層而形成的多層布線基板中時，在同一布線電路層的其他布線導體上可以連接陽極端子2和陰極端子3。在圖5C所示的電容器中，從與端子面垂直的方向的任何一個方向來觀察，也可以觀察到兩方的端子。這種情況下，在將該電容器內置在多層布線基板中時，可以將兩端子與任意的布線電路層的布線導體相連接。
在這樣的電容器中，陽極端子2和陰極端子3接近，並且配置成具有局部重疊部分，所以可實現低ESL化，而且可以將陽極端子和陰極端子連接在同一布線電路層的布線導體上。而且，也可以形成組合圖4A、圖4B、圖5A、圖5B、圖5C的電極端子結構。
再有，通過層疊多個在實施方式1和實施方式2中說明過的電容器來形成層疊型電容器，可以進一步實現大容量。圖6是層疊多個電容器元件而構成的層疊型電容器的透視圖。在圖6中，為了便於說明，表示假設將陽極外部端子16a分離的狀態。
在該層疊型電容器中，層疊多個電容器元件，從各電容器元件向同一方向導出的陽極端子2和陰極端子3分別與陽極外部端子16a和陰極外部端子16b連接。該層疊型電容器相當於層疊三個圖5C所示的電容器的情況。再有，作為封裝外殼，也可使用樹脂或樹脂盒。陽極外部端子16a和陰極外部端子16b可通過電鍍法、導電性樹脂膏燒接法或金屬板粘附法等形成在封裝外殼的一個面上。
(實施方式3)圖7A是說明實施方式3的第1例的電容器的透視圖，圖7B是該電容器的剖面圖。如這些圖所示，在該電容器中，第1陽極端子17a和第1陰極端子18a從電容器元件向第1方向導出，第2陽極端子17b和第2陰極端子18b從電容器元件向第2方向導出。第1方向和第2方向相互相反，即兩方向形成的角度最好為180°。這些端子都為平板狀，在陽極/陰極間端子面相互平行地延長。
這樣一來，在該電容器中，從封裝外殼1的相互對置的側面，將第1陽極端子17a和第1陰極端子18a的組、第2陽極端子17b和第2陰極端子18b的組向相反方向導出。在將該電容器內置在層疊了布線電路層和樹脂層而形成的多層布線基板中時，通過使用電路基板上的布線導體，作為第1陽極端子/陽極/第2陽極端子和/或第1陰極端子/陰極/第2陰極端子，可以進一步薄形化。
圖8A、圖8B是說明實施方式3的第2例、第3例的電容器的透視圖。如圖8A所示，第1陽極端子17a比第1陰極端子18a短，第2陽極端子17b比第2陰極端子18b短，由此各個電極端子和布線電路層的布線導體的連接組合的自由度增大。如圖8B所示，即使在第1陽極端子17a和第1陰極端子18a上改變寬度方向的尺寸，也可以獲得與圖8A說明的例子相同的效果。即使陽極端子和陰極端子的關係與圖8A和圖8B相反，對它們進行組合也可獲得同樣的效果。
如圖6所示，也可以如下形成層疊型電容器，將從對置的兩側面導出陽極端子和陰極端子的組的電容器元件層疊多個，在兩側面配置一對外部端子。
圖9A、圖9B表示實施方式3的第4例。如圖9A所示，從封裝外殼1的第1側面導出第1陽極端子17a和第1陰極端子18a的組，從與第1側面相對置的第2側面導出第2陽極端子17b和第2陰極端子18b。在第4例中，各個組的陽極端子和陰極端子在與端子導出方向垂直的端子面內方向，僅端子的一部分重疊。絕緣層11僅配置在該重疊部分上。
如圖9B所示，如果除去封裝外殼1，則陽極和陽極端子作為整體形狀成為T字形。陰極和陰極端子也同樣被形成為T字形。對該T字形電極進行組合，以使得T字的中心垂直部分相互相反地延長。
在使用這樣的電容器構成電路時，如果將電流的方向設置成從第1陽極端子17a向第2陽極端子17b流動，以及從第2陰極端子18b向第1陰極端子18a流動，則在各自的重疊部分中產生磁通的消除，可以實現低的ESL。
圖9C、圖9D表示實施方式的第5例。與第4例同樣，從封裝外殼1的相對置的側面分別導出陽極端子和陰極端子，但與第4例的不同點在於，第1陽極端子17a和第2陽極端子17b在寬度方向的端子的中心不排列在一條線上，更具體地說，配置成階梯狀而不是T字形。圖9D表示陽極端子和陰極端子的形狀和配置。在使用這樣的電容器構成電路時，如果將電流的方向設置成從第1陽極端子17a向第2陽極端子17b流動，以及從第2陰極端子18b向第1陰極端子18a流動，則電流路徑交叉，與第4例相比，磁通的消除程度增大，可以實現更低的ESL。
(實施方式4)圖10是說明本發明實施方式4的第1例的電容器內置基板的剖面圖。圖10所示的多層布線基板包含第1布線電路層19、第2布線電路層20、以及介於這些布線電路層之間的樹脂層23。在圖10中，在第1布線電路層19和第2布線電路層20的主表面的一方上形成布線導體21，但也可以在布線電路層19、20的主表面的兩方上形成布線導體21。
在第1布線電路層19和第2布線電路層20之間，除了沒有封裝外殼以外，配置具有與圖1相同結構的電容器。電容器包含由陽極2a、陰極3a和介於它們之間的電介質層4構成的電容器元件，從該電容器元件向同一方向延長陽極端子2和陰極端子3。在這些端子之間，存在絕緣層(樹脂層)11。再有，在本實施方式中，示出使用省略了封裝外殼1的電容器的例子，但也可以使用被封裝的電容器。
電容器的陽極端子2通過通孔導體22與第1布線電路層19的布線導體21連接，陰極端子3通過通孔導體21與第2布線電路層20的布線導體21連接。再有，也可以將對陽極端子2和陰極端子3進行絕緣的樹脂層11作為樹脂層23的一部分。
這樣一來，由於陽極端子2和陰極端子3向電容器的同一方向導出，所以與兩端子向相反方向導出的電容器相比，端子間距離變短，可以降低這部分的ESL，高頻區域中的阻抗被抑制得較低，而且提高了高頻特性。
圖11A是說明實施方式4的第2例的電容器內置基板的剖面圖，圖11B是說明實施方式4的第3例的電容器內置基板的剖面圖。
在圖11A中，示出了如下的電容器的例子，該電容器在閥金屬薄板5的規定表面上形成氧化膜層6，在該氧化膜層6的表面上形成固體電解質層7，並在該固體電解質層7的表面上形成陰極導體層12，使用導電性粘結劑13將作為陰極的布線導體21連接到陰極導體層12，配置用於絕緣的樹脂層11的。該布線導體21的其一部分具有作為陰極8的功能，另一部分具有作為陰極端子9的功能。陰極端子9向與陽極端子2相同的方向延長。但是，作為電容器，並不限於此。
在該電容器內置基板中，在一對布線電路層19、20之間設置電容器，用導電性粘結劑13對陽極端子2和第1布線電路層19的內側主表面上的布線導體21進行連接。
這樣，通過使用封裝前的電容器來構成電容器內置基板，可以簡化工序，並且可以使厚度薄。這種情況下，以重合陽極端子2和布線導體21的方式構成，可以進行低ESL化。
圖11B的電容器內置基板有與圖11A基本相同的結構，但陽極端子2和第1布線電路層19的外側主表面上的布線導體21使用通孔導體22來連接。
再有，圖11A、圖11B所示的例子不限於該範圍，將它們組合的結構也可獲得同樣的效果。另外，在這些例子中省略了封裝外殼，使用實施了封裝的電容器也可以獲得同樣的效果。
圖12是說明本發明實施方式4的第4例的電容器內置基板的剖面圖。在該實施方式中，使用導電性粘結劑13分別將電容器的陽極2和陽極端子2a、陰極3和陰極端子3a粘結在對置的布線電路層的內側主表面上形成的布線導體21上。
在以上說明的實施方式4的第1例至第4例中，不僅可以使用與圖1相同的電容器，而且使用具有與圖2至圖5相同結構的電容器，也可以獲得同樣的效果。
圖13是說明實施方式4的第5例的電容器內置基板的剖面圖，表示使用圖7和圖8A、圖8B所示的沒有電容器封裝外殼狀態的電容器內置基板的例子。在該電容器內置基板中，第1陽極端子17a和第2陽極端子17b、第1陰極端子18a和第2陰極端子18b分別向相反方向導出。
第1陽極端子17a和第2陽極端子17b分別通過通孔22與在第1布線電路層19上形成的第1布線導體21a和第3布線導體21b連接，第1陰極端子18a和第2陰極端子18b分別通過通孔22與在第2布線電路層20上形成的第2布線導體21c和第4布線導體21d連接。在該電容器內置基板中，陽極端子和陰極端子的間隔變短，所以可實現低ESL化，將電容器的電極(陽極和陰極)用作部分布線，所以可以實現低ESR化。
再有，圖13示出使用省略了封裝的電容器的例子，但進行了封裝的電容器也可以實現同樣的電容器內置基板。
在上述電容器內置基板的例子中，僅示出了電容器部分，省略了半導體部件和其他電子部件，對於它們的封裝可以使用現有的方法。此外，作為電容器，不限定於圖7所示的電容器，使用圖8A、圖8B所示的電容器等來構成，也可獲得同樣的效果。
圖17示出了電容器內置基板的例子，其將圖8A、圖8B所示的電容器內置，將所有陽極端子17a、17b和陰極端子18a、18b與在第1布線電路層的主表面上形成的布線導體21a、21b、21c、21d連接。
下面說明以上說明的實施方式1至實施方式4的電容器特性。
圖14是表示圖1所示的電容器的阻抗和頻率的關係一例的圖。如圖14的實線所示，在該電容器中，阻抗隨著頻率一起下降，由形狀尺寸決定的點上阻抗再次上升，但直至幾十MHz的高頻區域維持低的阻抗。相反，如果圖1所示的電容器的端子引出方向相反(相當於圖16)，則如圖14的虛線(現有例)所示，從超過1MHz起阻抗急劇地增大。
圖15是表示圖1所示的電容器的靜電容量和頻率的關係一例的圖。如圖15的實線所示，在該電容器中，靜電容量隨著頻率一起下降，但由於ESL小所以不諧振，直至10MHz附近的高頻區域可以測定靜電容量。但是，如果使圖1所示的電容器的端子的引出方向相反(相當於圖16)，則如圖15的虛線(現有例)所示，從超過100kHz起ESL增大所以產生諧振，不能測定靜電容量。
而且，如圖18所示，除了將陽極端子2和陰極端子3從封裝外殼1向同一方向引出，以便在與端子面垂直的方向不相互重合以外，製作與上述同樣的電容器。對於該電容器，也測定阻抗和靜電容量及頻率的關係。其結果在圖14和圖15中由點劃線表示(比較例)。通過向同一方向引出端子，比較例的電容器與現有例的電容器相比，可以實現低阻抗化和容量高頻化。但是，在比較例的電容器中，由於端子在與端子面垂直的方向上相互不重合，所以該效果不充分。
圖19A、圖19B是說明端子配置的示意圖。圖19A表示作為比較例的電容器，圖19B表示本發明的電容器(例如圖5C的電容器)。這裡，考慮端子間距離A和D相同(例如100μm)，端子的厚度B也與端子間距離相同(例如同為100μm)情況。
如圖20A、圖20B所示，如果將平板狀端子看成剖面為長方體的引線40的集合體，則在比較例的端子配置中，陽極端子和陰極端子的各自的每一個單位方塊的引線40以端子間距離為100μm來配置，而在本發明的端子配置中，對三個單位方塊並聯連接的引線40按端子間距離為100μm來配置。將平均一單位方塊的阻抗定義為單位阻抗時，圖20B所示的本發明的端子部提供的阻抗與單位阻抗的倒數總和的倒數成正比，所以陽極端子和陰極端子間是近距離的單位阻抗的端子佔有的比例大的圖20B的電容器，與圖20A的電容器比較，ESL小，可實現低阻抗和容量的高頻化。
通過將陽極端子和陰極端子相對於垂直於端子面的方向形成為至少一部分重合的結構，在電容器的端子引出面的寬度相同的情況下，可以擴大端子的寬度。例如，在片狀寬度相同的片狀電容器中，可以確保引出端子的寬度不低於2倍。因此，可以實現端子的低電阻化、低ESL化。
為了獲得大於比較例的電容器(圖20A)的效果，與端子導出方向垂直的端子面內方向的端子重複部分的長度(重疊的寬度C圖20B)，至少應該大於陽極端子和陰極端子的厚度(陽極端子和陰極端子的厚度不同時為厚度小的一方)。通常使用厚度不低於20μm的端子，重疊的寬度C通常應該不低於20μm，最好不低於0.2mm。
與端子面垂直的方向上的端子間距離(端子間距離D圖20B)越短，則ESL越低，但如果過短，則短路的危險增加。端子間距離D為5～500μm，特別優選為5～200μm。端子寬度W不低於0.5mm較適合。
如以上說明的那樣，本發明的電容器的特徵在於，將陽極端子和陰極端子從電容器的一邊向同一方向導出，並且是平板狀結構，與電極端子向相反方向導出的電容器相比，電極端子間的距離變短，端子面的至少一部分處於重合的位置，所以可以在高頻區域降低ESL。此外，儘管電容器的容量在高頻區域也下降，但可以維持能夠充分使用的值。
此外，在本發明的電容器內置基板中，可形成ESL低並且ESR低的電路結構。
權利要求
1.一種電容器，包括電容器元件，該電容器元件包含電介質層、及以夾持所述電介質層的方式配置的陽極和陰極；平板狀陽極端子，延長所述陽極而形成，或者與所述陽極連接設置；以及平板狀陰極端子，延長所述陰極而形成，或與所述陰極連接設置；所述陽極端子和所述陰極端子以相互平行的方式從所述電容器元件向同一方向導出，並且，在與從所述陽極端子和所述陰極端子中選擇的至少一個端子的端子面垂直的方向上，所述陽極端子的至少一部分和所述陰極端子的至少一部分不接觸地相互重合。
2.如權利要求1所述的電容器，其中，還包含配置在所述陽極端子和所述陰極端子之間的絕緣層。
3.如權利要求1所述的電容器，其中，所述電容器元件在所述電介質層和所述陰極之間還包含固體電解質層。
4.如權利要求3所述的電容器，其中，所述電容器元件在所述固體電解質層和所述陰極之間還包含陰極導體層，該陰極導體層包含碳層和銀導電性樹脂層。
5.如權利要求1所述的電容器，其中，作為從所述陽極、所述陽極端子、所述陰極和所述陰極端子中選擇的至少一個，使用電路基板上的布線導體。
6.如權利要求1所述的電容器，其中，在從所述同一方向即端子導出方向、以及與所述端子導出方向垂直的端子面的面內方向中選擇的至少一個方向上，從所述陽極端子和所述陰極端子中選擇的任意一個端子的端部比另一個端子的端部突出。
7.如權利要求1所述的電容器，其中，在與所述陽極端子的端子面垂直的方向和與所述陰極端子的端子面垂直的方向的各方向上，所述陽極端子的至少一部分和所述陰極端子的至少一部分不接觸地相互重合。
8.如權利要求1所述的電容器，其中，所述陽極端子的端子面和所述陰極端子的端子面相互平行。
9.一種層疊型電容器，層疊多個權利要求1所述的電容器。
10.如權利要求9所述的層疊型電容器，其中，多個陽極端子和多個陰極端子在同一方向上導出，所述多個陽極端子連接到一個陽極外部端子，所述多個陰極端子連接到一個陰極外部端子。
11.如權利要求1所述的電容器，其中，還包含平板狀第2陽極端子，延長所述陽極而形成或與所述陽極連接設置；以及第2陰極端子，延長所述陰極而形成或與所述陰極連接設置；所述第2陽極端子和所述第2陰極端子以相互平行的方式從所述電容器元件向同一方向導出，並且，在與從所述第2陽極端子和所述第2陰極端子中選擇的至少一個端子的端子面垂直的方向上，所述第2陽極端子的至少一部分和所述第2陰極端子的至少一部分不接觸地相互重合。
12.如權利要求11所述的電容器，其中，還包含配置在所述第2陽極端子和所述第2陰極端子之間的絕緣層。
13.如權利要求11所述的電容器，其中，作為從所述陽極、所述第1陽極端子、所述第2陽極端子、所述陰極、所述第1陰極端子和所述第2陰極端子中選擇的至少一個，使用電路基板上的布線導體。
14.如權利要求11所述的電容器，其中，在從端子導出方向、及在與所述端子導出方向垂直的端子面的面內方向中選擇的至少一個方向上，從所述陽極端子和所述陰極端子中選擇的一個端子的端部比另一個端子的端部突出；在從第2端子導出方向、及在與所述第2端子導出方向垂直的端子面的面內方向中選擇的至少一個方向上，從所述第2陽極端子和所述第2陰極端子中選擇的一個端子的端部比另一個端子的端部突出。
15.如權利要求11所述的電容器，在與所述第2陽極端子的端子面垂直的方向和與所述第2陰極端子的端子面垂直的方向上，所述第2陽極端子的至少一部分和所述第2陰極端子的至少一部分不接觸地相互重合。
16.如權利要求11所述的電容器，其中，所述第2陽極端子的端子面和所述第2陰極端子的端子面相互平行。
17.一種層疊型電容器，層疊多個權利要求11所述的電容器。
18.如權利要求17所述的層疊型電容器，其中，多個第2陽極端子和多個第2陰極端子在同一方向上導出，所述多個第2陽極端子連接到一個第2陽極外部端子，所述多個第2陰極端子連接到一個第2陰極外部端子。
19.一種電容器內置基板，包括第1布線電路層、第2布線電路層、樹脂層、以及權利要求1所述的電容器；所述樹脂層和所述電容器被配置在所述第1布線電路層和所述第2布線電路層之間；所述電容器的陽極端子，與在從所述第1布線電路層和所述第2布線電路層中選擇的任意一個的主表面上形成的第1布線導體電連接，所述電容器的陰極端子，與在從所述第1布線電路層和所述第2布線電路層中選擇的任意一個的主表面上形成的第2布線導體電連接。
20.如權利要求19所述的電容器內置基板，其中，所述第1布線導體形成在所述第1布線電路層的主表面上，所述第2布線導體形成在所述第2布線電路層的主表面上。
21.如權利要求19所述的電容器內置基板，其中，所述電容器是權利要求6所述的電容器，所述第1布線導體和所述第2布線導體形成在同一布線電路層的主表面上。
22.如權利要求19所述的電容器內置基板，其中，所述電容器是權利要求11所述的電容器，所述第2陽極端子與第3布線導體電連接，所述第2陰極端子與第4布線導體電連接，第1布線導體和第3布線導體形成在第1布線電路層的主表面上，第2布線導體和第4布線導體形成在第2布線電路層的主表面上。
23.如權利要求19所述的電容器內置基板，其中，所述電容器是權利要求14所述的電容器，所述第2陽極端子與第3布線導體電連接，所述第2陰極端子與第4布線導體電連接，第1布線導體、第2布線導體、第3布線導體和第4布線導體形成在同一布線電路層的主表面上。
24.如權利要求19所述的電容器內置基板，其中，從所述陽極、所述陰極、所述陽極端子和所述陰極端子中選擇的至少一個，構成在從所述第1布線電路層和第2布線電路層中選擇的至少一個的主表面上形成的布線導體的至少一部分。
25.如權利要求24所述的電容器內置基板，其中，從所述陽極和所述陽極端子中選擇的至少一個，構成在所述第1布線電路層的主表面上形成的布線導體的至少一部分，從所述陰極和所述陰極端子中選擇的至少一個，構成在所述第2布線電路層的主表面上形成的布線導體的至少一部分。
全文摘要
本發明提供一種電容器和使用該電容器的電容器內置基板。該電容器包括具備電介質層和以夾持該電介質層的方式配置的陽極和陰極的電容器元件、平板狀陽極端子、以及平板狀陰極端子；陽極端子和陰極端子相互平行地從電容器元件向同一方向導出，並且在與從陽極端子和陰極端子中選擇的至少一個端子面垂直的方向上，陽極端子的至少一部分和陰極端子的至少一部分不接觸地相互重合。
文檔編號H05K1/18GK1496571SQ0280630
公開日2004年5月12日 申請日期2002年9月19日 優先權日2001年9月20日
發明者吉田雅憲, 嶋田幹也, 半田浩之, 倉貫正明, 中谷誠一, 石川明洋, 一, 之, 也, 明, 洋 申請人:松下電器產業株式會社