JP2003249418A - 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】従来のモールド樹脂外装のコンデンサに比べ、
外部からの酸素や水分の侵入による信頼性の低下をきた
すことなく、厚さを薄く、ＥＳＲを小さくする。 【解決手段】板状又は箔状の陽極体２の一主面側に陽極
端子４と陰極端子５の外部との電気的接続のための部分
を面一になるように設けた構造の固体電解コンデンサで
あって、陽極体２を陽極端子４が固着される部分を除い
て覆う陰極導体層３を有し、その陰極導体層３の一主面
側には陰極端子の用をなす第１の金属板４ａ（又は、
箔）を密着固設して陰極導体層３の一主面側を塞ぎ、陰
極導体層の他の主面側には第２の金属板５ｂ（又は、
箔）を密着固設して陰極導体層３の他の主面側を塞ぐこ
とにより、陽極体２と外部との間の通気を第１の金属板
５ａ及び第２の金属板５ｂで遮断するようにする。

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
サ及びその製造方法に関し、特に、表面実装型固体電解
コンデンサの薄型化及び低ＥＳＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎ
ｔ ＳｅｒｉｅｓＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ：等価直列抵
抗）化に有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型・軽量化、携帯機
器化は著しく、これに伴って電子部品にも小型化、薄型
化の必要性が増してきいる。中でも、携帯機器において
は機器は小型であるばかりではなく同時に薄くもなくて
はならないことから、これに用いる電子部品に対する厚
さ方向の制約は厳しく、薄型化の要求は強い。

【０００３】こうした状況下において、半導体部品のみ
ならず受動部品、特に、電源回路にデカップリング用な
どとして用いられる電解コンデンサも小型化、薄型化し
なければならない。従来、この種のコンデンサにおいて
は、例えば特開昭６２‐００５６３０号公報や特開昭５
８‐１５７１２５号公報、或いは特開平４−１２３４１
６号公報に開示されているように、小型のコンデンサ素
子をモールド樹脂で外装して、小型の表面実装型コンデ
ンサ、いわゆるチップ型コンデンサにすることが広く行
われている。そして、薄型化するために、コンデンサ素
子には板状或いは箔状のものを用いることが多い。従来
のコンデンサの構造上の特徴は、いずれもモールド樹脂
で外装している点にある。

【０００４】図３に、従来の表面実装型の固体電解コン
デンサの一例の断面図を示す。図３を参照して、この図
に示すコンデンサ１は、板状の陽極体２と、その陽極体
の大部分を覆う陰極導体層３と、陽極体２の上記陰極導
体層３に覆われていない部分に固着された陽極端子４
と、上記陰極導体層３に固着された陰極端子５と、外装
樹脂９とからなっている。

【０００５】陽極体２は、例えばアルミニウムやタンタ
ル或いはニオブのような酸化皮膜形成性の弁作用金属の
板（又は、箔。以後、特に断らない限り、「板」は
「箔」も含むこととする）を母材とする。この母材金属
板の表面は例えばエッチングなどによって拡面化され、
その拡面化した表面に、例えば陽極酸化などによって、
図示しない母材金属の酸化金属皮膜が形成されている。
この酸化金属皮膜が、コンデンサの誘電体である。

【０００６】陰極導体層３は、例えば、上記陽極体の表
面の酸化金属皮膜上に順次形成された固体電解質層、グ
ラファイト層および銀ペースト層（いずれも図示せず）
からなる。固体電解質層には、例えばポリピロールやポ
リチオフェン或いはポリアニリンなどのような導電性高
分子や、二酸化マンガンのような半導体材料が用いられ
る。

【０００７】陽極端子４は、上述の陽極体２に、例えば
レーザ溶接や抵抗溶接のような方法で導電的に固着接続
されている。一方、陰極端子５は、上記陰極導体層３の
最上層である銀ペースト層に接着されている。これら陽
極端子４と陰極端子５とが、外部との電気的接続のため
の端子である。

【０００８】外装樹脂９は、例えばエポキシ樹脂のよう
な熱硬化性樹脂を材料に用いたトランスファモールド成
形により形成され、上述の陽極体２、陰極導体層３、陽
極体２と陽極端子４との接続部及び陰極導体層３と陰極
端子５との接続部を覆っている。この外装樹脂９は外部
からの酸素や水分の侵入を防ぎ、信頼性を確保してい
る。

【０００９】そして、陽極端子４及び陰極端子５は、外
装樹脂９から引き出された部分が、外装樹脂９の側面に
沿って折り曲げられ、更にその先で、外装樹脂９の底面
（すなわち、このコンデンサの実装面）に沿って内向き
に折り曲げられて、同一面上で向かい合っている。この
陽、陰両端子４，５の上記実装面上で向かい合っている
部分が、外部との接続部分である。目的の電子回路を実
現するためにこのコンデンサを実装用の配線基板６に実
装するときは、上記陽、陰両端子の外部との接続部分
が、配線基板上に形成されている配線パターンのランド
７ａ，７ｂにはんだ付けされる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、この
種の従来のコンデンサにおいては、モールド樹脂で外装
することにより、外部からの酸素や水分の侵入を防ぎ、
信頼性を確保している。

【００１１】しかしながら、樹脂によるトランスファモ
ールドを行う場合、溶融した樹脂が金型中を流れて行く
ようにするためには、金型の内壁と金型中のコンデンサ
素子との間に或る程度以上の隙間を確保しなければなら
ない。従って、外装樹脂９の厚さは必ず或る一定以上の
厚さになる。コンデンサ素子と金型との間に溶融樹脂の
流れに必要な厚さがない場合は、樹脂が充填されない隙
間ができ、完成したコンデンサに外装樹脂９で覆われな
い欠陥部分ができるなどの事故が生じやすい。そして、
そのような外装樹脂９の欠陥部分では、外部からの酸素
や水分などの侵入を防ぐことができないので、コンデン
サとしての信頼性が低下してしまうことになる。結局、
コンデンサの厚さをある程度より小さくすることはでき
ない。

【００１２】さらに、図３に示す構造においては、陽極
端子４と陰極端子５をいったん外装樹脂９から引き出
し、その引き出した先端を外部との接続部分にしてい
る。従って、その長さの分、陽極端子、陰極端子の抵抗
が大きくなり、コンデンサのＥＳＲが大きくなってしま
う。

【００１３】従って、本発明の目的は、これまでのモー
ルド樹脂外装のコンデンサに比べ、外部からの酸素や水
分の侵入による信頼性の低下をきたすことなく、より厚
さの薄い電解コンデンサを提供することにある。

【００１４】本発明は、また、これまでよりＥＳＲの小
さい電解コンデンサを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の固体電解コンデ
ンサは、板状又は箔状の陽極体の一主面側に外部との電
気的接続のための陽極端子と陰極端子とを面一になるよ
うに設けた構造の固体電解コンデンサであって、前記陽
極体を前記陽極端子が固着される部分を除いて覆う陰極
導体層を有し、その陰極導体層の前記一主面側には前記
陰極端子の用をなす第１の金属板又は金属箔を密着固設
して前記陰極導体層の一主面側を塞ぎ、前記陰極導体層
の他の主面側には第２の金属板又は金属箔を密着固設し
て前記陰極導体層の他の主面側を塞ぐことにより、前記
陽極体と外部との間の通気を前記第１の金属板又は金属
箔及び前記第２の金属板又は金属箔で遮断する構造にし
たことを特徴とする。

【００１６】上述のコンデンサは、板状又は箔状の陽極
体の一主面側に外部との電気的接続のための陽極端子と
陰極端子とを面一になるように設けた構造の表面実装型
の固体電解コンデンサを製造する方法であって、板状又
は箔状の弁作用金属を拡面化し、表面に母材弁作用金属
の酸化物の層を形成して陽極体を得る過程と、前記陽極
体の一主面の前記陽極端子が固着されるべき部分を残し
て陽極体を覆う陰極導体層であって、前記酸化物の層を
覆う固体電解質の層を少なくとも含み、最上層には導電
性接着剤の層を有する陰極導体層を形成する過程と、前
記陽極体の前記陰極導体層に覆われていない部分に前記
陽極端子を導電的に固着すると共に、前記陰極導体層の
一主面側にその主面側の陰極導体層より面積の大なる金
属板又は金属箔であって、前記陰極端子の用をなすべき
第１の金属板又は金属箔を接着し、陰極導体層の他の主
面側にその主面側の陰極導体層より面積の大なる第２の
金属板又は金属箔を接着する過程を含む固体電解コンデ
ンサの製造方法によって製造される。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。本発明の一実施例に係る
表面実装型固体電解コンデンサの断面を示す図１を参照
して、本発明に係る固体電解コンデンサは、陰極導体層
３の上下２つの主面を、モールド樹脂に替えて金属板
（陰極端子５ａ，５ｂ）で塞いだ構造になっている。

【００１８】本実施例に係る固体電解コンデンサは、以
下のようにして製造する。先ず、アルミニウム箔の表面
をエッチングして粗化し、拡面化する。そして、陽極酸
化によって母材金属のアルミニウムを酸化し、箔の表面
に酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃ ）の薄膜（図示せず）
を形成して陽極体２を得る。陽極体の母材弁作用金属に
は、エッチドアルミニウム箔に代えて、タンタルの粉末
を薄板状にプレス成形し、焼結して多孔質にした板状の
ものを用いてもよい。勿論、ニオブのような他の弁作用
金属を用いてもよい。いずれの材料や方法でも、従来公
知のものが適用できる。

【００１９】そして、上記酸化アルミニウム膜上に、陽
極体２の大部分を覆うようにして、固体電解質の層、グ
ラファイト層、導電性接着剤の層（いずれも図示せず）
を順次積層して、陰極導体層３を形成する。固体電解質
には導電性高分子や、二酸化マンガン或いはＴＣＮＱの
ような半導体が利用できるが、周知のとおり、導電性高
分子は他の固体電解質に比べ電気伝導度が大きいので、
本発明のようにコンデンサの低ＥＳＲ化を目的の一つと
するときは、固体電解質には導電性高分子を用いるのが
適当であろう。導電性高分子を用いるのであれば、例え
ばピロールやチオフェン或いはアニリンなどのモノマー
を、化学酸化重合や電解酸化重合などの方法で重合させ
ることによって形成できる。グラファイト層は、グラフ
ァイトと樹脂バインダとからなるグラファイトペースト
を塗布して形成する。導電性接着剤層は、銀や銅などの
金属粉末と樹脂バインダとからなる導電性ペーストを塗
布して形成する。

【００２０】次に、陽極体２の一方の主面（図１の場合
は、上側の面）の、陰極導体層３が形成されていない部
分に絶縁性の樹脂を塗布して、絶縁部８を形成する。更
に、陽極体２のもう一方の主面（同、下側の面）の陰極
導体層３が形成されていない部分、つまり絶縁部８とは
陽極体２を挟んで対向する部分に陽極端子４を接合す
る。この陽極端子４には、はんだ付けによる接合に有利
で導電性のよい銅や黄銅あるいはリン青銅などの材料を
用い、陽極体２との接合には、レーザ溶接、超音波溶接
などの方法を利用する。一方、下側の面の陰極導体層３
には、金属板（陰極端子５ａ）を接着する。また、上側
の面の陰極導体層には、別のもう１枚の金属板（陰極端
子５ｂ）を接着する。これら陰極端子５ａ，５ｂはそれ
ぞれ、陰極導体層３の上面側、下面側を塞ぐように、そ
れぞれの面上の陰極導体層より若干大きい形状にし、陰
極導体層３の最上層の導電性接着剤によって接着する。
上面側の陰極端子５ａについては、更に絶縁部８をも覆
う形状にしておく。陰極端子５ａ，５ｂの材料には銅、
４２合金、洋白などを用いることができる。尚、絶縁部
８の形成、陽極端子４の接合、陰極端子５ａの接着、陰
極端子５ｂの接着の順序は、陰極端子５ａの接着が絶縁
部８の後になればよく、他の作業は必ずしも上述の順で
なくてもかまわない。

【００２１】本発明に係るコンデンサは、陰極導体層３
の主たる面を上下２枚の陰極端子５ａ，５ｂで塞いでい
る構造になっている。これらの金属板５ａ，５ｂが陰極
導体層３の一番面積の大きい部分を通しての酸素や水分
の侵入を防いでいるので、信頼性は確保される。陰極導
体層を金属板で挟んで塞ぐことで、従来必要であったモ
ールド樹脂による厚い被覆は不要となるので、より薄形
のコンデンサを得ることができる。

【００２２】しかも、陽極体２から陽極端子や陰極端子
の外部との接続部分までの距離は最短で済み、且つ両端
子４，５と陽極体２との接合面積を大きく確保できるの
で、端子の接続に伴う内部抵抗の増加が小さく抑えられ
る。

【００２３】本実施例の固体電解コンデンサは、図２に
示すように変形することもできる。すなわち、変形例の
断面を示す図２を参照して、本変形例においては、上側
の陰極端子５ａと下側の陰極端子５ｂとを別々の２枚の
金属板とせず、１枚の金属板５で構成し、陽極端子４と
は反対側で陽極体２に沿って「コ」の字型に折り曲げ
て、陽極体２を包み込むようにする。このようにする
と、実施例の効果に加えて、陽極体２の側端からの酸
素、水分の侵入も遮断できるので、信頼性がより向上す
る。しかも、一枚の金属板を折り曲げるだけであるの
で、製造工程もそれほど複雑にはならないで済む。

【００２４】尚、陰極端子５ａ，５ｂ（実施例１）又は
陰極端子５（変形例）は、必ずしも剛性のある板でなく
てもよい。通気遮断性を備えていれば、箔であってもか
まわない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
これまでのモールド樹脂外装型のコンデンサに比べ、外
部からの酸素や水分の侵入による信頼性の低下をきたす
ことなく、より厚さが薄く、しかもＥＳＲの小さい表面
実装型電解コンデンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る固体電解コンデンサの
断面図である。

【図２】変形例に係る固体電解コンデンサの断面図であ
る。

【図３】従来の表面実装型固体電解コンデンサの一例の
断面図である。

【符号の説明】

２ 陽極体 ３ 陰極導体層 ４ 陽極端子 ５，５ａ，５ｂ 陰極端子 ６ 配線基板 ７ａ，７ｂ ランド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎木 義彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状又は箔状の陽極体の一主面側に外部
   との電気的接続のための陽極端子と陰極端子とを面一に
   なるように設けた構造の固体電解コンデンサであって、
   前記陽極体を前記陽極端子が固着される部分を除いて覆
   う陰極導体層を有し、その陰極導体層の前記一主面側に
   は前記陰極端子の用をなす第１の金属板又は金属箔を密
   着固設して前記陰極導体層の一主面側を塞ぎ、前記陰極
   導体層の他の主面側には第２の金属板又は金属箔を密着
   固設して前記陰極導体層の他の主面側を塞ぐことによ
   り、前記陽極体と外部との間の通気を前記第１の金属板
   又は金属箔及び前記第２の金属板又は金属箔で遮断する
   構造にしたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 板状又は箔状の弁作用金属を母材とし表
   面にはその母材弁作用金属の酸化物の層からなる誘電体
   層が形成された陽極体と、 前記陽極体を一主面の所定の部分を残して覆う陰極導体
   層であって、前記誘電体層上に形成された固体電解質層
   を少なくとも含み、最上層には導電性接着剤の層を有す
   る陰極導体層と、 前記陽極体の一主面上の前記陰極導体層から露出する部
   分に導電的に固着された、外部との電気的接続のための
   陽極端子と、 前記陰極導体層の前記一主面側の導電性接着剤に接着さ
   れて、前記陰極導体層の一主面側を塞ぐと共に外部との
   電気的接続のための陰極端子の用をなす第１の金属板又
   は金属箔と、 前記陰極導体層の他の主面側の導電性接着剤に接着され
   て、前記陰極導体層の他の主面側を塞ぐ第２の金属板又
   は金属箔とを備え、 前記陽極体と外部との間の通気を、前記第１の金属板又
   は金属箔及び前記第２の金属板又は金属箔で遮断する構
   造の表面実装型の固体電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 前記第１の金属板又は金属箔と前記第２
   の金属板又は金属箔とは同一の１枚の金属板又は金属箔
   からなり、前記陽極体の前記陽極端子が固着されている
   側とは反対の側で、陽極体の外形に沿って断面コの字型
   に折れ曲がった構造であることを特徴とする、請求項１
   又は請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 【請求項４】 板状又は箔状の陽極体の一主面側に外部
   との電気的接続のための陽極端子と陰極端子とを面一に
   なるように設けた構造の表面実装型の固体電解コンデン
   サを製造する方法であって、 板状又は箔状の弁作用金属を拡面化し、表面に母材弁作
   用金属の酸化物の層を形成して陽極体を得る過程と、 前記陽極体の一主面の前記陽極端子が固着されるべき部
   分を残して陽極体を覆う陰極導体層であって、前記酸化
   物の層を覆う固体電解質の層を少なくとも含み、最上層
   には導電性接着剤の層を有する陰極導体層を形成する過
   程と、 前記陽極体の前記陰極導体層に覆われていない部分に前
   記陽極端子を導電的に固着すると共に、前記陰極導体層
   の一主面側にその主面側の陰極導体層より面積の大なる
   金属板又は金属箔であって、前記陰極端子の用をなすべ
   き第１の金属板又は金属箔を接着し、陰極導体層の他の
   主面側にその主面側の陰極導体層より面積の大なる第２
   の金属板又は金属箔を接着する過程を含む固体電解コン
   デンサの製造方法。
5. 【請求項５】 固体電解質に導電性高分子を用いること
   を特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項に記載の固
   体電解コンデンサ又は、請求項４に記載の固体電解コン
   デンサの製造方法。
6. 【請求項６】 前記陽極体の母材にアルミニウム箔を用
   いたことを特徴とする、請求項５に記載の固体電解コン
   デンサ又は固体電解コンデンサの製造方法。