JP2003133177A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンデンサ全体のＥＳＲ、ＥＳＬの値を小さく
する。 【解決手段】固体電解コンデンサ4は、陽極片22と陰極
片23を対向配備し、両極片22、23の下端部を連結片24に
て繋いだケース2を設ける工程と、両極片22、23間にコ
ンデンサ素子5を配備して、両極片22、23とコンデンサ
素子5を電気的に接続し、両極片22、23間を合成樹脂70
にて被覆する工程と、連結片24を研磨又は切削して、陽
極片22と陰極片23を電気的に分離するとともに、陽極片
22と陰極片23の回路基板3との対向部分を露出させる工
程とによって製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解コンデン
サの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、従来のチップ型固体電解コン
デンサの断面図である(特開平８−１４８３９２号参
照)。

【０００３】固体電解コンデンサは、図１６に示すよう
に、コンデンサ素子(５)を合成樹脂、具体的にはエポキ
シ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるハウジング(７)にて被
覆して構成され、コンデンサ素子(５)に電気的に接続し
た２本のリードフレーム(９)(90)がハウジング(７)の両
側から外向きに突出している。リードフレーム(９)(90)
は、鉄とニッケルを主成分とした合金から構成される。

【０００４】コンデンサ素子(５)は、以下のように形成
される。先ず、弁金属の焼結体である陽極体(１)に陽極
リード(10)を結合又は接着させ、該陽極体(１)に誘電体
酸化被膜(11)を形成し、誘電体酸化被膜(11)上にＭｎＯ
₂(二酸化マンガン)、導電体有機化合物の固体導電性材
料からなる陰極層(12)を形成する。ここで、弁金属と
は、電解酸化処理により極めて緻密で耐久性を有する誘
電体酸化被膜が形成される金属を指し、Ａｌ、Ｔａ(タ
ンタル)の他に、Ｔｉ(チタン)、Ｎｂ(ニオブ)等が該当
する。また、導電体有機化合物には、ポリピロール、ポ
リチオフェン、ポリアニリン、ポリフラン等の導電性高
分子、ＴＣＮＱ(７、７、８、８−テトラシアノキノジ
メタン)錯塩、無機半導体などが挙げられる。

【０００５】陰極層(12)にカーボン層(６)を形成し、該
カーボン層(６)上に銀ペースト層(60)を形成することに
より、コンデンサ素子(５)を設ける。

【０００６】次に、陽極リード(10)に一方のリードフレ
ーム(９)を抵抗溶接等によって取り付け、前記銀ペース
ト層(60)に他方のリードフレーム(90)を銀接着剤によっ
て取り付ける。

【０００７】更に、コンデンサ素子(５)の周囲をハウジ
ング(７)にて被覆し、リードフレーム(９)(90)をハウジ
ング(７)に沿って曲げる。リードフレーム(９)(90)に通
電して、エージングを行ない、コンデンサ(４)が完成す
る。ハウジング(７)の下面に接するリードフレーム(９)
(90)が回路基板(３)に半田付けされて用いられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の固体電解コンデ
ンサは、リードフレーム(９)(90)がハウジング(７)の周
囲に巻き付き、リードフレーム(９)(90)の根元から回路
基板に接するまでの距離が長い。即ち、リードフレーム
(９)(90)の抵抗成分、インダクタンス成分が大きくな
り、コンデンサ全体のＥＳＲ(等価直列抵抗)及びＥＳＬ
(インダクタンス成分)が大きくなる。

【０００９】近年、斯種チップ型の固体電解コンデンサ
を、電圧降下による変動を小さくしてＬＳＩを保護する
デカップリングコンデンサとして用いることがあるが、
コンデンサ全体のＥＳＲ及びＥＳＬが大きいと、以下の
不都合がある。

【００１０】図１７は、固体電解コンデンサ(４)を、デ
カップリングコンデンサとして用いた回路のブロック図
である。電源(80)とＬＳＩ(８)を電路(81)にて繋ぎ、該
電路(81)とアース間に、固体電解コンデンサ(４)を配備
する。ＬＳＩ(８)が使用される機器の高速処理化に伴っ
て、ＬＳＩ(８)の動作周波数であるクロックも高速にな
っている。ＬＳＩ(８)を高速化すると、消費電力が増え
るから、消費電力を抑え、発熱を最小にすべく、電源(8
0)の電圧Ｖｃｃを下げ、低電圧駆動することが多い。然
るに、低電圧駆動されるＬＳＩ(８)は、負荷の変動に影
響を受けやすい。このため、負荷の変動により、ＬＳＩ
(８)に急激な電力消費が発生したときに、固体電解コン
デンサ(４)からＬＳＩ(８)に電流を供給して、ＬＳＩ
(８)への給電電圧を安定に保っている。

【００１１】ここで、固体電解コンデンサ(４)のＥＳＲ
の値をＲ、ＥＳＬの値をＬ、固体電解コンデンサ(４)か
らＬＳＩ(８)への給電電流をｉとすれば、固体電解コン
デンサ(４)の内部で、 Ｖ＝Ｒ×ｉ＋Ｌ×ｄｉ／ｄｔ で示されるＶだけ電圧降下が生じる。即ち、ＥＳＲ、Ｅ
ＳＬが大きくなると、ＬＳＩ(８)への給電電圧を十分に
補償することはできない。例えば、図１６に示す固体電
解コンデンサ(４)において、長さ７．３ｍｍ、幅４．３
ｍｍのチップサイズの場合、出願人の製作したところで
は、コンデンサ素子(５)からハウジング(７)の外形まで
の幅Ｌ１が約１.８ｍｍあり、ＥＳＲ、ＥＳＬが大きく
なっていた。

【００１２】本発明の目的は、コンデンサ素子から外部
の回路基板に接続されるまでの長さを短くすることによ
り、コンデンサ全体のＥＳＲ、ＥＳＬの値を小さくする
ことにある。

【００１３】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る固体電解コン
デンサ(４)は、陽極片(22)と陰極片(23)を対向配備し、
両極片(22)(23)の下端部を連結片(24)にて繋いだケース
(２)を設ける工程と、両極片(22)(23)間にコンデンサ素
子(５)を配備して、両極片(22)(23)とコンデンサ素子
(５)を電気的に接続し、両極片(22)(23)間を合成樹脂(7
0)にて被覆する工程と、連結片(24)を研磨又は切削し
て、陽極片(22)と陰極片(23)を電気的に分離するととも
に、陽極片(22)と陰極片(23)の回路基板(３)との対向部
分を露出させる工程とによって製造される。

【００１４】また、本発明に係る固体電解コンデンサ
(４)は、陽極リード(10)が接続された陽極体(１)表面に
誘電体酸化被膜(11)、陰極層(12)が順次形成されたコン
デンサ素子(５)を、対向配備した陽極片(22)と陰極片(2
3)上に載置接続し、両極片(22)(23)間を合成樹脂(70)に
て被覆した固体電解コンデンサであって、少なくとも陽
極リード(10)に近接するコンデンサ素子(５)の陰極層(1
2)部分を陰極片(23)に接続する。

【００１５】

【作用及び効果】上記工程にて製作された固体電解コン
デンサは、両極片(22)(23)が直に回路基板(３)に接する
から、従来のようにリードフレーム(９)をハウジング
(７)に沿って曲げて設ける必要がなく、コンデンサ素子
(５)から回路基板(３)までの電路を短くできる。また、
リードフレーム(９)を用いないから、コンデンサ素子
(５)から回路基板(３)までの距離は、ケース(２)の厚み
にまで短くなり、コンデンサ全体のＥＳＲ、ＥＳＬの値
を小さくできる。

【００１６】また、上記構成による固体電解コンデンサ
は、陽極、陰極と外部の回路基板との電流経路間の距離
が小さいため、ＥＳＬの値が更に小さくなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】(第１実施例)以下、本発明の一例
を図を用いて詳述する。図１は、本例に係わる固体電解
コンデンサ(４)を一部破断した斜視図であり、図２は、
図１の固体電解コンデンサをＡ−Ａ線を含む面にて破断
した側面断面図であり、図３は、図１の固体電解コンデ
ンサをＢ−Ｂ線を含む面にて破断した平面断面図であ
る。コンデンサ素子(５)は、図１６に示す従来と同じも
のを用い、陽極体(１)をＴａ(タンタル)にて、陰極層(1
2)をポリピロールにて形成した。

【００１８】固体電解コンデンサ(４)の両端部には、銅
板から形成される陽極片(22)と陰極片(23)が夫々対向し
て設けられ、コンデンサ素子(５)は両極片(22)(23)間に
配備される。コンデンサ素子(５)の上面は、合成樹脂(7
0)にて覆われている。陰極片(23)はコンデンサ素子(５)
の側面に対向した縦板(25)と、コンデンサ素子(５)の下
面に対向した横板(26)を一体に設け、陰極片(23)とコン
デンサ素子(５)は、銀接着剤にて接続されている。コン
デンサ素子(５)の陽極リード線(２)は、陽極片(22)に接
続され、陰極片(23)と陽極片(22)の下面は、直接回路基
板(３)に接する。陰極片(23)は横板(26)が回路基板(３)
に接し、該横板(26)にてコンデンサ素子(５)を受ける。
横板(26)と回路基板(３)との接触面積を大きく設けるこ
とにより、固体電解コンデンサ(４)を回路基板(３)にし
っかりと半田付けできるとともに、接触抵抗を小さくで
きる。

【００１９】(固体電解コンデンサの製造方法)固体電解
コンデンサ(４)の製造方法を、以下に示す。図４は、陰
極片(23)及び陽極片(22)となるべきケース(２)の斜視図
である。ケース(２)は厚み０.５ｍｍの銅板に銀メッキ
を施したものを用いているが、銅板の代わりに、銅棒を
鍛造加工して設けても、銅製の角棒を切削加工して設け
てもよい。

【００２０】ケース(２)は、陽極片(22)となるべき第１
壁片(20)と、陰極片(23)の縦板(25)となるべき第２壁片
(21)を対向して設け、両壁片(20)(21)の下端部は、壁片
(20)(21)の長手方向に直交する方向に沿って厚板(27)と
薄板(28)を連ねた連結片(24)にて繋がれている。厚板(2
7)が陰極片(23)の横板(26)となる。ケース(２)は、後記
するように、長手方向に沿って分割されて、３つの固体
電解コンデンサが製作される。

【００２１】第１壁片(20)と第２壁片(21)間に、３つの
コンデンサ素子(５)(５)(５)を配備する。図４では、図
示の便宜上、１つのコンデンサ素子(５)しか図示しな
い。各コンデンサ素子(５)の陽極リード(10)を第１壁片
(20)に、銀ペースト層(60)(図１６参照)を第２壁片(21)
に、銀接着剤を用いて接続する。尚、陽極リード(10)を
第１壁片(20)に直接溶接してもよい。また、陽極リード
(10)の先端部を押しつぶして、平らに変形させ、銀接着
剤が密着しやすくなる工夫も可能である。

【００２２】次に、図５に示すように、第１壁片(20)と
第２壁片(21)間に、上面が平らになるようにエポキシ樹
脂等の絶縁性の合成樹脂(70)を充填し、１つのブロック
を作成する。本例では、合成樹脂の厚みを、約３.０ｍ
ｍとしたが、これに限定されない。この後、合成樹脂(7
0)を充填したケース(２)を約１５０℃の硬化炉内に約３
０分間入れて、合成樹脂を硬化させる。

【００２３】次に、図６に示すように、ケース(２)の下
面を切削又は研磨加工して、連結片(24)の薄板(28)を除
去し、第１壁片(20)と第２壁片(21)とを電気的に分離す
るとともに、第１壁片(20)と第２壁片(21)の下面を露出
させる。そして、第１壁片(20)にて各コンデンサ素子
(５)(５)間に、２つの切込み(55)(55)を入れて、３つの
陽極片(22)(22)(22)を形成する。

【００２４】第２壁片(21)に直流電圧を印加して、エー
ジングを行う。これにより、固体電解コンデンサ(４)の
漏れ電流を低減させる。第１壁片(20)には切込み(55)(5
5)が入っているから、各陽極片(22)に通電する。

【００２５】最後にダイシングソーを用いて、切込み(5
5)(55)に沿ってブロックを３つに切断し、３つの固体電
解コンデンサ(４)(４)(４)を得る。

【００２６】上記工程にて製作された固体電解コンデン
サは、コンデンサ素子(５)が０.５ｍｍ厚の陽極片(22)
及び陰極片(23)に直接接するから、固体電解コンデンサ
全体の幅を短くできる。また、両極片(22)(23)の下面
が、直に回路基板(３)に接するから、従来のようにリー
ドフレーム(９)をハウジング(７)に沿って曲げて設ける
必要がなく、コンデンサ素子(５)から回路基板(３)まで
の電路を短くできる。更に、リードフレーム(９)を用い
ないから、コンデンサ素子(５)の陰極片(23)から回路基
板(３)までの距離は、ケース(２)の厚みにまで短くな
り、固体電解コンデンサ全体のＥＳＲ、ＥＳＬの値を小
さくできる。

【００２７】固体電解コンデンサの共振周波数は周知の
如く、インダクタンス成分の平方根に逆比例するが、Ｅ
ＳＬが小さいから、固体電解コンデンサの共振周波数は
高くなり、高周波帯域にてデカップリング用途を満足で
きる。

【００２８】図７、図８は、固体電解コンデンサのＥＳ
Ｌと周波数の関係を示すグラフであり、図７は、従来の
ものを、図８は、本例に示すものを夫々測定した結果で
ある。ＥＳＬの単位はｎＨ(ナノヘンリー)である。

【００２９】一般に、固体電解コンデンサのＥＳＬは、
インダクタンスをＬとすると、ＥＳＬ＝ｊ×ω×Ｌ
(ω＝２π×周波数)で表されるから、周波数が高くな
れば、ＥＳＬの値が大きくなる。図７、図８では周波数
が４００ＫＨｚ以上にて、ＥＳＬの値が顕著になるが、
従来品のＥＳＬが３ｎＨであるのに対し、本例に示す固
体電解コンデンサのＥＳＬは、１ｎＨであり、ＥＳＬの
値を改善することができた。

【００３０】(第２実施例)図９は、別の例に係わる固体
電解コンデンサ(４)を一部破断した斜視図であり、図１
０は、図９をＡ−Ａ線を含む面にて破断した側面断面図
であり、図１１は、図９をＢ−Ｂ線を含む面にて破断し
た平面断面図である。本例にあっては、コンデンサ素子
(５)を縦に複数設けたことを特徴とする。図９、図１０
では、２つのコンデンサ素子(５)(５)を設けているが、
２つに限定されない。固体電解コンデンサの製造方法
は、前記と同様に、ケース(２)にコンデンサ素子(５)
(５)を収納して、上面を合成樹脂(70)にて被覆するが、
コンデンサ素子(５)(５)を縦に並べて陽極リード(10)(1
0)を陽極片(22)に取り付けやすいように、図１２及び図
１３に示す如く、第１壁片(20)に切欠き(56)を設け、該
切欠き(56)の端面(57)に陽極リード(10)(10)を取り付け
ている。

【００３１】複数のコンデンサ素子(５)(５)を縦に並列
接続することにより、固体電解コンデンサ(４)全体の容
量を大きくできる。また、各コンデンサ素子(５)自体
が、同じインダクタンス成分を有しているとすると、２
つのコンデンサ素子(５)(５)を並列接続することによ
り、固体電解コンデンサ(４)全体のインダクタンス成分
は、各コンデンサ素子(５)の１／２にすることができ
る。

【００３２】更に、複数のコンデンサ素子(５)(５)を縦
に設けるから、固体電解コンデンサの底面積を変えず
に、容量を大きくし、且つ低ＥＳＬ、低ＥＳＲを実現で
きる。斯種固体電解コンデンサ(４)は、実装密度の高い
回路基板(３)上に取り付けられることが多いから、固体
電解コンデンサの底面積を小さく保つことは、実用上有
用且つ必要である。

【００３３】(第３実施例)図１４は、さらに別の例に係
わる固体電解コンデンサ(４)を一部破断した斜視図であ
り、図１５は、図１４をＡ−Ａ線を含む面にて破断した
側面断面図である。本例にあっては、第1実施例の固体
電解コンデンサにおいて、陰極片(23)の横板(26)をコン
デンサ素子(５)の陰極層幅に亘って延在させたことを特
徴とする。

【００３４】本出願人が種々実験したところ、陰極片(2
3)の横板(26)の先端が陽極片(22)に近づくほどＥＳＬが
低減することが分かった。そして、本実施例の構成にす
ることにより、ＥＳＬを０．７ｎＨまで低減することが
できた。また、本出願人による実験の結果、極間距離Ｗ
が２ｍｍ以下になるように陽極片(22)と陰極片(23)を配
置すれば、ＥＳＬの低減の効果が顕著に現れることが分
かった。即ち、陰極片(23)は、少なくともコンデンサ素
子(５)の陽極リードに近接する陰極層部分と接続されて
いれば良い。ここで、極間距離Ｗとは、コンデンサ素子
(５)の陽極及び陰極の各々から各極片(22)(23)の端子部
分(露出部分)までを最短で流れる電流経路間の最も離れ
た部分での距離である。

【００３５】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本例に係わる固体電解コンデンサを一部破断し
た斜視図である。

【図２】図１の固体電解コンデンサをＡ−Ａ線を含む面
にて破断した側面断面図である。

【図３】図１の固体電解コンデンサをＢ−Ｂ線を含む面
にて破断した平面断面図である。

【図４】ケースの斜視図である。

【図５】上面を合成樹脂にて被覆したケースの斜視図で
ある。

【図６】陰極片と陽極片とを電気的に分離するととも
に、切込みを設けたケースの斜視図である。

【図７】従来の固体電解コンデンサのＥＳＬと周波数の
関係を示すグラフである。

【図８】本例の固体電解コンデンサのＥＳＬと周波数の
関係を示すグラフである。

【図９】別の例に係わる固体電解コンデンサを一部破断
した斜視図である。

【図１０】図９の固体電解コンデンサをＡ−Ａ線を含む
面にて破断した側面断面図である。

【図１１】図９の固体電解コンデンサをＢ−Ｂ線を含む
面にて破断した平面断面図である。

【図１２】別のケースの斜視図である。

【図１３】図１２のケースの上面を合成樹脂にて被覆し
た状態の斜視図である。

【図１４】別の例に係わる固体電解コンデンサを一部破
断した斜視図である。

【図１５】図１４の固体電解コンデンサをＡ−Ａ線を含
む面にて破断した側面断面図である。

【図１６】従来のチップ型固体電解コンデンサの断面図
である。

【図１７】固体電解コンデンサを、デカップリングコン
デンサとして用いた回路のブロック図である。

【符号の説明】

(２) ケース (３) 回路基板 (５) コンデンサ素子 (22) 陽極片 (23) 陰極片 (24) 連結片 (70) 合成樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 洋一 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内 (72)発明者 古澤 厚志 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内 (72)発明者 岸本 泰広 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内 (72)発明者 加藤 千博 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内 (72)発明者 武田 安史 大阪府大東市三洋町１番１号 三洋電子部 品株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極片(22)と陰極片(23)を対向配備し、
   両極片(22)(23)の下端部を連結片(24)にて繋いだケース
   (２)を設ける工程と、 両極片(22)(23)間にコンデンサ
   素子(５)を配備して、両極片(22)(23)とコンデンサ素子
   (５)を電気的に接続し、両極片(22)(23)間を合成樹脂(7
   0)にて被覆する工程と、 連結片(24)を研磨又は切削して、陽極片(22)と陰極片(2
   3)を電気的に分離するとともに、陽極片(22)と陰極片(2
   3)の回路基板(３)との対向部分を露出させる工程とを具
   えた固体電解コンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】 コンデンサ素子(５)は、両極片(22)(23)
   間にて上下に複数配備された請求項１に記載の固体電解
   コンデンサの製造方法。
3. 【請求項３】 コンデンサ素子(５)は陽極リード(10)を
   具え、陽極リード(10)と陽極片(22)を接続する際に、陽
   極リード(10)の先端部を平らに変形させる請求項１又は
   ２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
4. 【請求項４】 陽極リード(10)が接続された陽極体(１)
   表面に誘電体酸化被膜(11)、陰極層(12)が順次形成され
   たコンデンサ素子(５)を、対向配備した陽極片(22)と陰
   極片(23)上に載置接続し、両極片(22)(23)間を合成樹脂
   (70)にて被覆した固体電解コンデンサであって、少なく
   とも陽極リード(10)に近接するコンデンサ素子(５)の陰
   極層(12)部分が陰極片(23)に接続されていることを特徴
   とする固体電解コンデンサ。
5. 【請求項５】 陽極リード(10)が接続された陽極体(１)
   表面に誘電体酸化被膜(11)、陰極層(12)が順次形成され
   たコンデンサ素子(５)を、対向配備した陽極片(22)と陰
   極片(23)上に載置接続し、両極片(22)(23)間を合成樹脂
   (70)にて被覆した固体電解コンデンサであって、陰極片
   (23)をコンデンサ素子(５)の陰極層(12)幅に亘って延在
   させたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
6. 【請求項６】 陽極リード(10)が接続された陽極体(１)
   表面に誘電体酸化被膜(11)、陰極層(12)が順次形成され
   たコンデンサ素子(５)を、対向配備した陽極片(22)と陰
   極片(23)上に載置接続し、両極片(22)(23)間を合成樹脂
   (70)にて被覆した固体電解コンデンサであって、陽極片
   (22)と陰極片(23)の極間距離Ｗが２ｍｍ以下になるよう
   に両極片(22)(23)を配置したことを特徴とする固体電解
   コンデンサ。