JP2004088073A

JP2004088073A - Solid electrolytic capacitor

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Publication number: JP2004088073A
Application number: JP2003138826A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Kawachi; 河内　あゆみ; ▲高▼木　誠司; Seiji Takagi; Yuji Mido; 御堂　勇治; Akihiro Korechika; 是近　哲広
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-03-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small solid electrolytic capacitor with high capacity and low ESR. <P>SOLUTION: A first sheet-shaped capacitor element, in which a dielectric coating 2 is formed on the surface of a valve metal porous foil 1, a solid electrolytic layer 6 is formed on the dielectric coating 2, and a carbon layer 7 is formed on the solid electrolytic layer 6, and a second sheet-shaped capacitor element, in which a valve metal porous body 4 is formed on the surface of a valve metal foil 3, a dielectric coating 5 is formed on the surface of the valve metal porous body 4, a solid electrolytic layer 6 is formed on the dielectric coating film 5, and a collector layer is formed on the solid electrolytic layer 6, are laminated. An exterior electrode connected to the valve metal porous foil 1 and the valve metal foil 3 of the first and second capacitor elements and an exterior electrode connected to each collector bodies of the first and second capacitor elements are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気機器・電子機器の電子回路などに使用される固体電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては図１１に示すように、アルミニウムなどの弁金属箔の表面をエッチングして弁金属多孔質箔１とし、この弁金属多孔質箔１の表面に誘電体被膜２を形成し、この弁金属多孔質箔１の引出部と誘電体被膜２上の固体電解質層６を形成する部分の境界に絶縁分離層９を設け、上記誘電体被膜２の表面に固体電解質層６、さらに固体電解質層６の表面に集電体層としてカーボン層７および銀ペースト層８を設けてコンデンサ素子とし、それを任意の数だけ銀ペーストを用いて積層し、銀ペースト層８側を銀ペーストによって陰極リードフレーム１１を接着し、弁金属多孔質箔１の電極引出部に溶接等によって陽極リードフレーム１２を取り付け、次に全体を外装樹脂材でモールドして外装１０を設けた構造の固体電解コンデンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、図１２に示すように、タンタルやニオブなどの弁金属リード線２１の一端が埋没した弁金属多孔質体２２に誘電体被膜２３を形成し、弁金属リード線２１とこの誘電体被膜２３の境界に絶縁分離層２７を設け、さらに誘電体被膜２３上に導電性高分子膜を形成して固体電解質層２４とし、この固体電解質層２４上にカーボン層２５、銀ペースト層２６からなる集電体層を形成し、この銀ペースト層２６側に銀ペーストによって陰極リードフレーム２９を接着し、弁金属リード線２１に溶接等によって陽極リードフレーム３０を取り付け、次に全体を外装樹脂材でモールドして外装２８を設けた構造の固体電解コンデンサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−０６８１５８号公報
【特許文献２】
特開平１０−０６０２３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高周波を用いた電子機器の発展に伴い、高周波領域において内部インピーダンスの低い高周波特性に優れた小型且つ大容量のコンデンサが必要とされている。特に、コンデンサの内部インピーダンスのうち、ＥＳＲ（等価直列抵抗）を低減する要求が大きくなってきている。
【０００６】
しかし、アルミニウムを陽極体に用いた従来の固体電解コンデンサでは、ＥＳＲはタンタルに比べ低いものの、容量の点で大容量化が困難である。また、タンタルを陽極体に用いた従来の固体電解コンデンサでは、容量の点で優れているものの、ＥＳＲが比較的高い。このように、小型で大容量且つ低ＥＳＲという容量とＥＳＲのバランスのとれた固体電解コンデンサがないのが現実の姿である。更に又、高周波域ではＥＳＬ（等価直列インダクタンス）の低い固体電解コンデンサの実現も望まれている。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点を解決するもので、コンデンサを大型化することなく大容量且つ低ＥＳＲ、低ＥＳＬの固体電解コンデンサを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、タンタルやニオブなどの弁金属多孔質体からなるシート状のコンデンサ素子とアルミニウムなどの弁金属多孔質箔からなるコンデンサ素子を複数積層することで、小型で大容量且つ低ＥＳＲの固体電解コンデンサとすることができる。また外部電極にリードフレームを用いない構造においては低ＥＳＬ化も可能となる。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、弁金属多孔質箔の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を形成したシート状の第１のコンデンサ素子と、弁金属箔の表面に弁金属多孔質体、この弁金属多孔質体の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を形成したシート状の第２のコンデンサ素子を積層し、第１、第２のコンデンサ素子の弁金属多孔質箔および弁金属箔に接続された一方の外部電極と、第１、第２のコンデンサ素子のそれぞれの集電体層と接続された外部電極とを設けた固体電解コンデンサであり、シート状の素子を用いるため、製造上容易に積層でき、小型で低ＥＳＲ且つ大容量のコンデンサにすることができる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、弁金属多孔質箔の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を形成した第１のコンデンサ素子と、弁金属箔の表面に弁金属多孔質体、この弁金属多孔質体上に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を形成した第２のコンデンサ素子とを積層し、この積層体の外周部の一端面に第１のコンデンサ素子の弁金属多孔質箔と第２のコンデンサ素子の弁金属箔を表出させ、他端面に第１および第２のコンデンサ素子の集電体層の一部を表出させた外装を設け、この外装の両端面に外部電極を設けた固体電解コンデンサであり、従来の構造と比べ部品の高さを高くせずに積層することができ、さらにリードフレームを用いない構造のため、大容量化と低インピーダンス化が容易に可能となる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、弁金属多孔質箔の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を形成した第１のコンデンサ素子と、弁金属箔の表面に弁金属多孔質体、この弁金属多孔質体上に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体層を形成した第２のコンデンサ素子とを積層し、この積層体の外周部の一端面に第１のコンデンサ素子の弁金属多孔質箔と第２のコンデンサ素子の弁金属箔を表出させ、他端面に第１および第２のコンデンサ素子の積層体の集電体層に引き出し電極を設け、この引き出し電極の一部を表出させた外装を設け、この外装の両端面に外部電極を設けた固体電解コンデンサであり、低ＥＳＲで信頼性を向上させる効果がある。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、第１のコンデンサ素子を両側に積層した請求項１、２、３いずれかに記載の固体電解コンデンサであり、第１のコンデンサ素子の線膨張係数が大きいため、外装材との膨張係数が近くなり、外装形成時のストレスでの漏れ電流増大を抑制することができる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、第２のコンデンサ素子を両側に積層した請求項１、２、３に記載の固体電解コンデンサであり、第２の素子が第１の素子に比べ硬いため、積層後の搬送など取り扱いを容易にすることができる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、第１のコンデンサ素子どうしの積層体と第２のコンデンサ素子どうしの積層体を積層した請求項１、２、３に記載の固体電解コンデンサであり、同種類のコンデンサ素子を積層するために、容量とＥＳＲを任意に設計することができる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、第１のコンデンサ素子と第２のコンデンサ素子の積層体を任意の数だけ積層した請求項１、２、３に記載の固体電解コンデンサであり、ユニット化により生産性を向上することができる。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、外部電極としてリードフレームを用いた請求項１に記載の固体電解コンデンサであり、電極の取り出しを容易にすることができる。
【００１７】
本発明の請求項９に記載の発明は、集電体層側に接続される外部電極としてリードフレームを用い、コンデンサ素子の積層間にその一部を介在させた請求項１に記載の固体電解コンデンサであり、外装内に素子をバランス良く配置することができる。
【００１８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、外部電極がめっきで形成された請求項２または３に記載の固体電解コンデンサであり、低抵抗で量産性、信頼性に優れた電極とすることができる。
【００１９】
本発明の請求項１１に記載の発明は、引き出し電極を外部電極のめっきの核となる金属で構成した請求項３に記載の固体電解コンデンサであり、容易に外部電極との接続が可能となる。
【００２０】
本発明の請求項１２に記載の発明は、引き出し電極が少なくとも銀、金、ニッケル、銅、アルミニウムのいずれか一つを含む、あるいは前記金属の合金からなる請求項３に記載の固体電解コンデンサであり、低抵抗材料を用いることによりＥＳＲを増加させることなく外部電極と接続することができる。
【００２１】
本発明の請求項１３に記載の発明は、第１のコンデンサ素子の弁金属多孔質箔の一端と、第２のコンデンサ素子の少なくとも弁金属箔とを外装の内部で接続した構成とする請求項２に記載の固体電解コンデンサであり、内部で接続することにより、第１または第２のコンデンサ素子のどちらかの金属箔の一端を表出させるだけで、外部電極とめっきにて容易に接続することができる。
【００２２】
本発明の請求項１４に記載の発明は、外部電極の第１層が銅、第２層がニッケル、第３層が錫または半田からなる請求項２または３に記載の固体電解コンデンサであり、低抵抗で実装性に優れた外部電極とすることができる。
【００２３】
本発明の請求項１５に記載の発明は、第１のコンデンサ素子を構成する弁金属多孔質箔にアルミニウムを用いた請求項１、２、３いずれかに記載の固体電解コンデンサであり、エッチングすることで箔の表面積が拡大されるため大容量化することができる。
【００２４】
本発明の請求項１６に記載の発明は、第２のコンデンサ素子を構成する弁金属多孔質体としてタンタルまたはニオブ粉末の焼結体を用いた請求項１、２、３いずれかに記載の固体電解コンデンサであり、大容量の素子にすることができる。
【００２５】
本発明の請求項１７に記載の発明は、第１、第２のコンデンサ素子を構成する固体電解質層として導電性高分子を用いた請求項１、２、３いずれかに記載の固体電解コンデンサであり、低ＥＳＲにすることができる。
【００２６】
本発明の請求項１８に記載の発明は、第１、第２のコンデンサ素子の積層体の外周部に外装を設け、この外装の両端部に外部電極を表出するように設けた請求項１に記載の固体電解コンデンサであり、実装性を向上することができる。
【００２７】
本発明の請求項１９に記載の発明は、複数のコンデンサ素子の積層体としてそのほとんどのコンデンサ素子を第２のコンデンサ素子とし、最低１個の第１のコンデンサ素子を組み合わせて構成した請求項１、２、３いずれかに記載の固体電解コンデンサであり、小型大容量化を安価に実現することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体電解コンデンサについて実施の形態及び図面を用いて説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１及び図１、図２により請求項１、４、８、９、１５〜１８に記載の発明を説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサを構成する第１のコンデンサ素子（図１（ａ））と第２のコンデンサ素子（図１（ｂ））の断面図を示す。図１（ａ）において、アルミニウムなどの弁金属箔の表面をエッチングして弁金属多孔質箔１とし、この弁金属多孔質箔１の表面に誘電体被膜２を形成し、この弁金属多孔質箔１の引出部と誘電体被膜２上の固体電解質層６を形成する部分の境界に絶縁分離層９を設け、上記誘電体被膜２の表面に固体電解質層６、さらに固体電解質層６の表面に集電体層としてカーボン層７および銀ペースト層８を設けて第１のコンデンサ素子とする。
【００３１】
また、図１（ｂ）において、タンタルやニオブなどの弁金属箔３の表面に弁金属多孔質体４を形成し、この弁金属箔３の引出部とこの引出部に対応する弁金属多孔質体４の端面とに絶縁分離層９を設け、上記弁金属多孔質体４の表面に誘電体被膜５、この誘電体被膜５の表面に固体電解質層６、さらに固体電解質層６の表面に集電体層としてカーボン層７および銀ペースト層８を設けて第２のコンデンサ素子とする。
【００３２】
次に、図２は本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの断面図を示す。
【００３３】
図２において、第１のコンデンサ素子が外側になるように第１及び第２のコンデンサ素子を積層してコンデンサ素子の銀ペースト層８側を陰極リードフレーム１１と銀ペーストで接続し、さらに、この積層されたコンデンサ素子の弁金属箔３及び弁金属多孔質箔１の引出部を陽極リードフレーム１２と溶接して接続する。次に、樹脂材により外装１０でモールドし、陰極リードフレーム１１及び陽極リードフレーム１２を外装１０の端面で折り曲げて外装１０から表出した部分を陰極と陽極の外部電極として用いる固体電解コンデンサとする。
【００３４】
次にその第１及び第２のコンデンサ素子の製造方法を具体的に説明する。
【００３５】
アルミニウムのエッチングされた弁金属多孔質箔１（３×４×０．１ｍｍ）をりん酸アンモニウム溶液中で陽極化成（８Ｖ）して誘電体被膜２を形成し、次にこの弁金属多孔質箔１の引出部と誘電体被膜２上の固体電解質層６を形成する部分の境界にシリコーン樹脂を塗布して絶縁分離層９を設けた。
【００３６】
その後、チオフェンとｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）とブタノールの溶液中に浸漬してプレコート層を形成し、次いで、チオフェンとアルキルナフタレンスルホン酸とイソプロピルアルコール溶液中で、作用電極であるステンレス線をプレコート層に軽く接触させ、ステンレス板を対電極として定電圧３Ｖを印加して３０分間電解重合を行い、固体電解質層６を形成した。
【００３７】
さらに、固体電解質層６の上に集電体層としてカーボン層７、銀ペースト層８を順次形成して第１のコンデンサ素子とした。
【００３８】
得られた第１のコンデンサ素子（Ａｌ）の初期特性を（表１）に示す。
【００３９】
次にタンタルの弁金属箔３の表面に設けたタンタル粉末（平均粒子径０．２μｍ、公称１０万ＣＶ値のシート型の焼結体からなる弁金属多孔質体４（３×４×０．２ｍｍ）を形成し、この弁金属箔３の引出部とこの引出部に対応する弁金属多孔質体４の端面とにシリコーン樹脂を塗布して絶縁分離層９を形成し、次にりん酸溶液中で陽極化成（１２Ｖ）して、弁金属多孔質体４の表面に誘電体被膜５としてのタンタル酸化被膜層を形成した。
【００４０】
その後、ピロールと水とエチレングリコールを重量比で１：１５：１の割合で含有するピロール液に浸漬し、硫酸第二鉄と水とエチレングリコールを重量比で１：１．５：１．８の割合で含有する酸化剤溶液に浸漬して化学酸化重合によりポリピロール膜を形成した。次いで、チオフェンとｐ−トルエンスルホン酸第二鉄とブタノールを重量比で１：０．１：０．２の割合で含有するチオフェン液に浸漬して固体電解質層６を形成した。
【００４１】
さらに、固体電解質層６の上に集電体層としてカーボン層７、銀ペースト層８を順次形成して第２のコンデンサ素子とした。
【００４２】
得られた第２のコンデンサ素子（Ｔａ）の初期特性を（表１）に示す。
【００４３】
次に図２に示すように、第１のコンデンサ素子が外側になるように第１及び第２のコンデンサ素子を積層してそれぞれのコンデンサ素子に銀ペースト層８側を陰極リードフレーム１１と銀ペーストで接続し、さらに、この積層されたそれぞれのコンデンサ素子の弁金属箔３及び弁金属多孔質箔１の引出部を陽極リードフレーム１２と溶接して接続する。
【００４４】
その後、エポキシ樹脂などの外装樹脂材により外装１０となるように樹脂モールド成型し、さらにエージング処理を行って固体電解コンデンサを完成させた。上述の固体電解コンデンサは、第１及び第２のコンデンサ素子がシート状であることから容易に積層でき、小型で低ＥＳＲ且つ大容量の固体電解コンデンサとすることができる。
【００４５】
得られた固体電解コンデンサの初期特性を（表１）に示す。
【００４６】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２及び図３により請求項５に記載の発明を説明する。
【００４７】
第１及び第２のコンデンサ素子は実施の形態１と同様の方法にて作製した。
【００４８】
次に、第２のコンデンサ素子が外側になるように第１及び第２のコンデンサ素子を積層し、以降実施の形態１と同様の方法にて固体電解コンデンサを完成させた。
【００４９】
得られた固体電解コンデンサの初期特性を（表１）に示す。
【００５０】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３及び図４により請求項６及び請求項１９に記載の発明を説明する。
【００５１】
本実施の形態３においても第１及び第２のコンデンサ素子は実施の形態１と同様の方法にて作製した。
【００５２】
次に第１のコンデンサ素子どうしの積層体と第２のコンデンサ素子どうしの積層体を作り、以降実施の形態１と同様の方法にて固体電解コンデンサを完成させた。
【００５３】
得られた固体電解コンデンサの初期特性を（表１）に示す。
【００５４】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４及び図５により請求項７に記載の発明を説明する。
【００５５】
本実施の形態４においても第１及び第２のコンデンサ素子は実施の形態１と同様の方法にて作製した。
【００５６】
次に第１のコンデンサ素子と第２のコンデンサ素子の積層体を任意の数だけ積層した積層体を作り、以降実施の形態１と同様の方法にて固体電解コンデンサを完成させた。
【００５７】
（比較例１）
実施の形態１における第１のコンデンサ素子を４枚積層し、以降実施の形態１と同様の方法にて固体電解コンデンサを完成させた（図１１の固体電解コンデンサ構造）。
【００５８】
得られた固体電解コンデンサの初期特性を（表１）に示す。
【００５９】
（比較例２）
実施の形態１における第２のコンデンサ素子のうち、弁金属箔３の代わりに従来の固体電解タンタルコンデンサの構造である弁金属リード線２１が埋没した弁金属多孔質体２２（３×４×１ｍｍ）を用いて同様にコンデンサ素子を仕上げた。
【００６０】
また、この素子を用いてコンデンサ素子を積層しないこと以外は実施の形態１と同様の方法にて固体電解コンデンサを完成させた（図１２の固体電解コンデンサ構造）。
【００６１】
得られた固体電解コンデンサの初期特性を（表１）に示す。
【００６２】
【表１】

【００６３】
（表１）の固体電解コンデンサの初期特性を見ると、本発明の固体電解コンデンサは小型で大容量且つ低ＥＳＲである。しかし、本発明の固体電解コンデンサと積層数を同数にした比較例１の固体電解コンデンサは、ＥＳＲはほぼ同じであるが容量がかなり小さい。さらに、コンデンサ素子としてほぼ同サイズにした比較例２の固体電解コンデンサは、本発明の固体電解コンデンサと比較するとＥＳＲがかなり高い。
【００６４】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５および図６により請求項２、１０、１４に記載の発明を説明する。
【００６５】
本実施の形態５においても第１及び第２のコンデンサ素子は実施の形態１と同様の方法にて作製した。
【００６６】
次に、図６は本発明の実施の形態５における固体電解コンデンサの断面図を示す。図６において、第１のコンデンサ素子と第２のコンデンサ素子は積層して構成しており、陽極側の弁金属多孔質箔１と弁金属箔３は弁金属の端面が外装１０の一端面に直接表出するように形成し、第１および第２のコンデンサ素子の陰極側の銀ペースト層８を銀ペーストなどで接続するとともに、その端面が外装１０の他端面に直接表出するように形成されている。
【００６７】
又、外装１０はエポキシ樹脂、エポキシシリコン樹脂、フェノールエポキシ樹脂などによりモールド成形樹脂を用いて形成することができる。
【００６８】
外部電極１３、１４、１５は３層構造で形成されており、第１層の外部電極１３は弁金属との金属結合が実現できるＣｕ、Ａｇ、Ａｕのいずれか一つの金属を置換めっきによって形成することで弁金属の酸化被膜を介さずに金属接合することができる。前記Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕの金属は標準電極電位が弁金属よりも貴な材料であり、これらＣｕ、Ａｇ、Ａｕのいずれか一つの金属を硫酸などの酸に溶解しておき、外装１０の一端面に弁金属多孔質箔１と弁金属箔３が露出した固体電解コンデンサをこの溶液の中に浸漬したとき、酸によって弁金属多孔質箔１と弁金属箔３の表面酸化被膜が溶解し、弁金属の表面に上記Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕを置換して結合することによって金属結合させることができる。この外部電極１３の表面にニッケルなどのはんだくわれを防止するための電極層を第２層の外部電極１４として形成する。
【００６９】
次に外部電極１５は、はんだ、錫などのはんだ濡れ性に優れた電極として第３層の外部電極１５として形成することにより、非常に低抵抗な電極構造を実現することができる。
【００７０】
上記のような第１および第２のコンデンサ素子を積層することにより構成した固体電解コンデンサの初期特性を（表２）に示す。（表２）における実施例５では第１のコンデンサ素子と第２のコンデンサ素子をそれぞれ１層ずつ積層したものであり、実施例６は第１のコンデンサ素子を１層と第２のコンデンサ素子を２層積層したものであり、実施例７は第１のコンデンサ素子を１層と第２のコンデンサ素子を３層積層したものである。
【００７１】
上記のような構成とすることによりリードフレームを用いた固体電解コンデンサよりも端子距離を短くすることができるので、低ＥＳＲ、低ＥＳＬ特性を実現することができるとともに素子の容積を大きく設計することができるために単位体積あたりのコンデンサ容量を大きくすることができる。
【００７２】
（比較例３）
実施の形態１と同様に作製したタンタルコンデンサ素子１枚をエポキシ樹脂にてモールドの後、外装の側面に外部電極をめっきにて形成した。エージングを施し、固体電解コンデンサのサンプルを得た。
【００７３】
（比較例４）
実施の形態１と同様に作製したタンタルコンデンサ素子２枚を銀ペーストを用いて積層し、エポキシ樹脂にてモールドの後、外装の側面に外部電極をめっきにて形成した。エージングを施し、固体電解コンデンサのサンプルを得た。
【００７４】
（比較例５）
実施の形態１と同様に作製したタンタルコンデンサ素子３枚を銀ペーストを用いて積層し、エポキシ樹脂にてモールドの後、外装の側面に外部電極をめっきにて形成した。エージングを施し、固体電解コンデンサのサンプルを得た。
【００７５】
（比較例６）
実施の形態１と同様に作製したアルミコンデンサ素子１枚をリードフレームに接続し、エポキシ樹脂にてモールドした。エージングを施し、固体電解コンデンサのサンプルを得た。
【００７６】
（比較例７）
実施の形態１と同様に作製したアルミコンデンサ素子３枚を銀ペーストを用いて積層したものをリードフレームに接続し、エポキシ樹脂にてモールドした。エージングを施し、固体電解コンデンサのサンプルを得た。
【００７７】
これらの固体電解コンデンサの１２０Ｈｚにおける静電容量と１００ｋＨｚにおけるＥＳＲと積層素子高さおよびモールド後の製品高さを測定して、得られた結果を合わせて（表２）に示した。なお、それぞれのサンプルは１０個ずつ作製し、その平均値を（表２）に示している。
【００７８】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６および図７により請求項４に記載の発明を説明する。本実施の形態６においても、第１および第２のコンデンサ素子は実施の形態１と同様の方法にて作製した。
【００７９】
図７は本発明の実施の形態６における固体電解コンデンサの断面図を示す。図７において、第１のコンデンサ素子が外側になるように第１および第２のコンデンサ素子を積層してコンデンサ素子の銀ペースト層８側を銀ペーストで接続し、さらに、この積層されたコンデンサ素子の弁金属箔３および弁金属多孔質箔１の引出部を陽極として、陽極側の弁金属多孔質箔１と弁金属箔３の端面が外装１０の一端面に直接表出するように形成している。
【００８０】
また、第１および第２のコンデンサ素子の陰極側の銀ペースト層８を銀ペーストなどで接続するとともに、その端面が外装１０の他端面に直接表出するように形成されている。このように外装１０から表出した弁金属箔３および弁金属多孔質箔１の端面および銀ペースト層８の端面は陽極と陰極の外部電極（第１層）１３と直接接続され、その表層に外部電極（第２層）１４、さらに最表層に外部電極（第３層）１５を形成することにより実装性に優れた表面実装部品としての固体電解コンデンサとすることができる。得られた固体電解コンデンサの初期特性を（表１）に示す。実施例８では第１のコンデンサ素子を２層と第２のコンデンサ素子を２層積層したものである。
【００８１】
このような構成とすることにより、低ＥＳＲ、低ＥＳＬおよび大容量の固体電解コンデンサを実現することができる。
【００８２】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７および図８により請求項５に記載の発明を説明する。
【００８３】
本実施の形態７においても、第１および第２のコンデンサ素子は実施の形態１と同様の方法にて作製した。
【００８４】
図８は本発明の実施の形態７における固体電解コンデンサの断面図を示す。
【００８５】
図８に示す固体電解コンデンサは第２のコンデンサ素子が外側になるように第１および第２のコンデンサ素子を積層し、以降実施の形態６と同様の方法にて固体電解コンデンサを完成させた。得られた固体電解コンデンサの初期特性を（表２）に示す。実施例９では第１のコンデンサ素子を２層と第２のコンデンサ素子を２層積層したものである。
【００８６】
上述の固体電解コンデンサは、第１および第２のコンデンサ素子がシート状であることから容易に積層でき、小型で低ＥＳＲ且つ大容量の固体電解コンデンサとすることができる。
【００８７】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８および図９により請求項３、１１、１２に記載の発明を説明する。
【００８８】
本実施の形態８においても、第１および第２のコンデンサ素子は実施の形態１と同様の方法にて作製した。
【００８９】
図９は本発明の実施の形態８における固体電解コンデンサの断面図である。
【００９０】
図９において、実施の形態１と異なっているところは引き出し電極１６であり、この引き出し電極１６を介して、銀ペースト層８および外部電極１３と電気的に接続されている。この引き出し電極１６には銀、金、ニッケル、銅、アルミニウムやこれらの金属の合金などの低抵抗材料を用いていることが特徴である。これらの金属は低抵抗であり、且つめっきができる金属を用いることにより、低ＥＳＲを有する固体電解コンデンサを実現することができる。
【００９１】
その電気的性能は図６の構成とほぼ同じものであるが、引き出し電極１６をリードフレームで構成することによって、引き出し電極１６の上にコンデンサ素子を搭載して搬送することが可能となるため量産性に優れた固体電解コンデンサを実現することができる。
【００９２】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９および図１０により請求項１３に記載の発明を説明する。
【００９３】
本実施の形態９においても、第１および第２のコンデンサ素子は実施の形態１と同様の方法にて作製した。
【００９４】
図１０は本発明の実施の形態９における固体電解コンデンサの断面図である。
【００９５】
図１０において、実施の形態１と異なっているところは第１のコンデンサ素子の弁金属多孔質箔１の一端と、第２のコンデンサ素子の弁金属箔３とを外装の内部で嵌合あるいは溶接などの方法を用いて接続し、弁金属多孔質箔１のみが外装１０の一端面に表出した構造になっていることが特徴である。
【００９６】
このような構成とすることにより、比較的めっきの条件が困難なタンタル、ニオブなどの弁金属箔３は弁金属多孔質箔１に接続しておいて、めっきの容易なアルミなどの弁金属多孔質箔１を外部電極１３と接続させることにより、高性能な固体電解コンデンサを安定して生産することができる。
【００９７】
このような構成とするために、第１のコンデンサ素子１枚と第２のコンデンサ素子とを銀ペーストを用いて積層し、エポキシ樹脂にてモールドの後、外装１０の側面に外部電極１３、１４、１５をめっきにて形成した。その後エージングを施し、固体電解コンデンサのサンプルを得た。
【００９８】
【表２】

【００９９】
（表２）から明らかなように、同じ製品高さで比べると本発明の固体電解コンデンサの方が比較例より小型で大容量且つ低ＥＳＲ、低ＥＳＬである。比較例において、アルミコンデンサのみを積層したものはＥＳＲは低いが容量が小さく、リードフレームを用いた構造のためＥＳＬも大きい。
【０１００】
このように、容量の大きなタンタルコンデンサと、容量は小さいが厚みの薄いアルミコンデンサとを積層することによって、大容量化に加え、製品の高さを変えることなく低ＥＳＲ化が可能となる。さらに、リードフレームを用いない構造のために低ＥＳＬ化も可能である。
【０１０１】
上記実施の形態において、固体電解質層６の形成方法は、化学重合法や化学重合法で合成した固体電解質層や二酸化マンガンをプレコート層とし、その上に電解重合することにより形成される。なお、電解重合により形成される固体電解質材料は特に限定されないが、重合反応の容易さからピロール、チオフェン、アニリン或いはそれらの誘導体を繰り返し単位とするものが好ましく、また、酸化剤を用いて化学酸化重合したポリピロール或いはポリアニリン、ポリチオフェンのいずれか、或いはそれらの誘導体のいずれかが望ましく、更には、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールのいずれかの組み合わせでも良い。
【０１０２】
また、弁金属箔３の表面に弁金属多孔質体４を形成する例のみを示したが、弁金属箔３の片面のみに弁金属多孔質体４を形成する構成とすることもできる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のように本発明では、弁金属多孔質箔から形成した第１のコンデンサ素子と弁金属箔の表面に設けた弁金属多孔質体からなる第２のコンデンサ素子とを積層することにより、従来の同一種を積層した固体電解コンデンサと比較して部品高さを高くすることなく積層数を増やすことができる。すなわち、大容量化と低ＥＳＲ化が容易に実現できる。また、リードフレームを用いない構造においては低ＥＳＬ化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサに用いる第１のコンデンサ素子の断面図
（ｂ）本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサに用いる第２のコンデンサ素子の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの断面図
【図３】本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの断面図
【図４】本発明の実施の形態３における固体電解コンデンサの断面図
【図５】本発明の実施の形態４における固体電解コンデンサの断面図
【図６】本発明の実施の形態５における固体電解コンデンサの断面図
【図７】本発明の実施の形態６における固体電解コンデンサの断面図
【図８】本発明の実施の形態７における固体電解コンデンサの断面図
【図９】本発明の実施の形態８における固体電解コンデンサの断面図
【図１０】本発明の実施の形態９における固体電解コンデンサの断面図
【図１１】従来の固体電解コンデンサの断面図
【図１２】同断面図
【符号の説明】
１　弁金属多孔質箔
２　誘電体被膜
３　弁金属箔
４　弁金属多孔質体
５　誘電体被膜
６　固体電解質層
７　カーボン層
８　銀ペースト層
９　絶縁分離層
１０　外装
１１　陰極リードフレーム
１２　陽極リードフレーム
１３　外部電極（第１層）
１４　外部電極（第２層）
１５　外部電極（第３層）
１６　引き出し電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid electrolytic capacitor used for an electronic circuit of an electric device or an electronic device.
[0002]
[Prior art]
As a conventional technique, as shown in FIG. 11, the surface of a valve metal foil such as aluminum is etched to form a valve metal porous foil 1, and a dielectric coating 2 is formed on the surface of the valve metal porous foil 1. An insulating separation layer 9 is provided at the boundary between the lead-out portion of the valve metal porous foil 1 and the portion where the solid electrolyte layer 6 is formed on the dielectric coating 2, and the solid electrolyte layer 6 is further provided on the surface of the dielectric coating 2. A carbon layer 7 and a silver paste layer 8 are provided as a current collector layer on the surface of the electrolyte layer 6 to form a capacitor element, and an arbitrary number of the capacitor elements are laminated using silver paste. A solid electrolytic capacitor having a structure in which a lead frame 11 is adhered, an anode lead frame 12 is attached to an electrode lead-out portion of the valve metal porous foil 1 by welding or the like, and then the whole is molded with an exterior resin material to provide an exterior 10. It has been proposed (e.g., see Patent Document 1).
[0003]
As shown in FIG. 12, a dielectric film 23 is formed on a valve metal porous body 22 in which one end of a valve metal lead wire 21 such as tantalum or niobium is buried, and the valve metal lead wire 21 and this dielectric film 23 are formed. An insulating separation layer 27 is provided at the boundary of the solid electrolyte layer 23, and a conductive polymer film is formed on the dielectric film 23 to form a solid electrolyte layer 24. The solid electrolyte layer 24 includes a carbon layer 25 and a silver paste layer 26. An electric conductor layer is formed, a cathode lead frame 29 is adhered to the silver paste layer 26 side with silver paste, an anode lead frame 30 is attached to the valve metal lead wire 21 by welding or the like, and then the whole is molded with an exterior resin material. There has been proposed a solid electrolytic capacitor having a structure provided with an exterior 28 (see, for example, Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-068158 A
[Patent Document 2]
JP-A-10-060234
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of electronic devices using high frequency, a small and large-capacity capacitor having low internal impedance and excellent high frequency characteristics in a high frequency region is required. In particular, there is an increasing demand for reducing the ESR (equivalent series resistance) of the internal impedance of a capacitor.
[0006]
However, in a conventional solid electrolytic capacitor using aluminum as the anode body, although the ESR is lower than that of tantalum, it is difficult to increase the capacity in terms of capacity. Further, a conventional solid electrolytic capacitor using tantalum for the anode body has an excellent ESR in terms of capacity, but has a relatively high ESR. As described above, the reality is that there is no solid electrolytic capacitor that is small in size, has a large capacity and low ESR, and has a good balance between capacity and ESR. Further, it is desired to realize a solid electrolytic capacitor having a low ESL (equivalent series inductance) in a high frequency range.
[0007]
The present invention solves such a conventional problem, and provides a large-capacity, low-ESR, low-ESL solid electrolytic capacitor without increasing the size of the capacitor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has a small size by stacking a plurality of sheet-like capacitor elements made of a valve metal porous body such as tantalum or niobium and a plurality of capacitor elements made of a valve metal porous foil such as aluminum. A large capacity and low ESR solid electrolytic capacitor can be obtained. In a structure in which a lead frame is not used for an external electrode, low ESL can be achieved.
[0009]
The invention according to claim 1 of the present invention is directed to a sheet-like structure in which a dielectric film is formed on the surface of a valve metal porous foil, a solid electrolyte layer is formed on the dielectric film, and a current collector layer is formed on the solid electrolyte layer. A first capacitor element, a valve metal porous body on the surface of the valve metal foil, a dielectric film on the surface of the valve metal porous material, a solid electrolyte layer on the dielectric film, and a current collector on the solid electrolyte layer A sheet-like second capacitor element on which a body layer is formed is laminated, and the valve metal porous foil of the first and second capacitor elements and one of the external electrodes connected to the valve metal foil are connected to the first and second capacitor elements. Is a solid electrolytic capacitor provided with an external electrode connected to each current collector layer of the capacitor element described above. Since a sheet-shaped element is used, the capacitor can be easily laminated in manufacturing, and is a small, low-ESR and large-capacity capacitor. Can be
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first method in which a dielectric film is formed on a surface of a valve metal porous foil, a solid electrolyte layer is formed on the dielectric film, and a current collector layer is formed on the solid electrolyte layer. A capacitor element, a valve metal porous body on the surface of the valve metal foil, a dielectric coating on the valve metal porous body, a solid electrolyte layer on the dielectric coating, and a current collector layer on the solid electrolyte layer And the valve metal porous foil of the first capacitor element and the valve metal foil of the second capacitor element are exposed on one end face of the outer peripheral portion of the laminate, and the other end face is formed on the other end face. This is a solid electrolytic capacitor provided with an exterior in which a part of the current collector layer of the first and second capacitor elements is exposed, and external electrodes provided on both end surfaces of the exterior. A structure that can be stacked without increasing the height and that does not use a lead frame Therefore, it is easy to allow a large capacity and low impedance.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a first method in which a dielectric film is formed on a surface of a valve metal porous foil, a solid electrolyte layer is formed on the dielectric film, and a current collector layer is formed on the solid electrolyte layer. A capacitor element, a valve metal porous body on the surface of the valve metal foil, a dielectric coating on the valve metal porous body, a solid electrolyte layer on the dielectric coating, and a current collector layer on the solid electrolyte layer And the valve metal porous foil of the first capacitor element and the valve metal foil of the second capacitor element are exposed on one end face of the outer peripheral portion of the laminate, and the other end face is formed on the other end face. A solid electrolyte comprising: a lead electrode provided on a current collector layer of a stacked body of first and second capacitor elements; an exterior in which a part of the extracted electrode is exposed; and external electrodes provided on both end surfaces of the exterior. It is a capacitor and has the effect of improving reliability at low ESR.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the solid electrolytic capacitor according to any one of the first, second and third aspects, wherein the first capacitor element is laminated on both sides, wherein the first capacitor element has a linear expansion coefficient. Because of the large size, the coefficient of expansion with the exterior material becomes close, and an increase in leakage current due to stress during the formation of the exterior can be suppressed.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the solid electrolytic capacitor according to the first, second or third aspect, wherein the second capacitor element is laminated on both sides, wherein the second element is harder than the first element. Therefore, handling such as conveyance after lamination can be facilitated.
[0014]
The invention according to claim 6 of the present invention is the solid electrolytic capacitor according to any one of

claims

1, 2 and 3, wherein a laminate of the first capacitor elements and a laminate of the second capacitor elements are laminated. In order to stack the same type of capacitor element, the capacity and ESR can be arbitrarily designed.
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the solid electrolytic capacitor according to the first, second or third aspect, wherein an arbitrary number of the first capacitor element and the second capacitor element are stacked. Can improve productivity.
[0016]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the solid electrolytic capacitor according to the first aspect, wherein a lead frame is used as an external electrode, and the electrode can be easily taken out.
[0017]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the solid electrolytic device according to the first aspect, wherein a lead frame is used as an external electrode connected to the current collector layer side, and a part thereof is interposed between the stacks of the capacitor elements. It is a capacitor, and the elements can be arranged inside the exterior with good balance.
[0018]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the solid electrolytic capacitor according to the second or third aspect, wherein the external electrode is formed by plating, and the electrode has low resistance, excellent mass productivity, and excellent reliability. it can.
[0019]
An eleventh aspect of the present invention is the solid electrolytic capacitor according to the third aspect, wherein the extraction electrode is made of a metal which is a nucleus of plating of the external electrode, and can be easily connected to the external electrode. .
[0020]
The invention according to claim 12 of the present invention is the solid electrolytic capacitor according to claim 3, wherein the extraction electrode contains at least one of silver, gold, nickel, copper, and aluminum, or is made of an alloy of the metal. In addition, by using a low-resistance material, it can be connected to an external electrode without increasing ESR.
[0021]
According to a thirteenth aspect of the present invention, one end of the valve metal porous foil of the first capacitor element and at least the valve metal foil of the second capacitor element are connected inside the exterior. 2. The solid electrolytic capacitor according to item 2, wherein by connecting internally, only one end of the metal foil of either the first or second capacitor element is exposed, and is easily connected to an external electrode by plating. be able to.
[0022]
The invention according to claim 14 of the present invention is the solid electrolytic capacitor according to

claim

2 or 3, wherein the first layer of the external electrode is made of copper, the second layer is made of nickel, and the third layer is made of tin or solder. An external electrode having low resistance and excellent mountability can be obtained.
[0023]
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the solid electrolytic capacitor according to any one of the first to second aspects, wherein aluminum is used for the valve metal porous foil constituting the first capacitor element. As a result, the surface area of the foil is increased, so that the capacity can be increased.
[0024]
The invention according to claim 16 of the present invention is the solid according to any one of

claims

1, 2, and 3, wherein a sintered body of tantalum or niobium powder is used as the valve metal porous body constituting the second capacitor element. It is an electrolytic capacitor and can be a large-capacity element.
[0025]
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided the solid electrolytic capacitor according to any one of the first to third aspects, wherein a conductive polymer is used as a solid electrolyte layer constituting the first and second capacitor elements. Yes, and can have low ESR.
[0026]
The invention according to claim 18 of the present invention is characterized in that an exterior is provided on the outer peripheral portion of the stacked body of the first and second capacitor elements, and external electrodes are provided on both ends of the exterior. And the mountability can be improved.
[0027]
According to a nineteenth aspect of the present invention, most of the capacitor elements are formed as a second capacitor element as a laminate of a plurality of capacitor elements, and at least one first capacitor element is combined. The solid electrolytic capacitor according to any one of (2) and (3), which can realize a small size and a large capacity at low cost.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a solid electrolytic capacitor of the present invention will be described with reference to embodiments and drawings.
[0029]
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first embodiment of the present invention and the inventions described in

claims

1, 4, 8, 9, 15 to 18 will be described with reference to FIGS.
[0030]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first capacitor element (FIG. 1A) and a second capacitor element (FIG. 1B) constituting a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1A, the surface of a valve metal foil such as aluminum is etched to form a valve metal porous foil 1, and a dielectric coating 2 is formed on the surface of the valve metal porous foil 1. An insulating separation layer 9 is provided at the boundary between the drawing portion of the foil 1 and the portion where the solid electrolyte layer 6 is formed on the dielectric coating 2, and the solid electrolyte layer 6 is further provided on the surface of the dielectric coating 2, and the surface of the solid electrolyte layer 6 is further provided. Then, a carbon layer 7 and a silver paste layer 8 are provided as current collector layers to form a first capacitor element.
[0031]
In FIG. 1B, a valve metal porous body 4 is formed on the surface of a valve metal foil 3 such as tantalum or niobium, and a lead portion of the valve metal foil 3 and a valve metal porous material corresponding to the lead portion are formed. An insulating separation layer 9 is provided on the end face of the body 4, and a dielectric coating 5 is provided on the surface of the valve metal porous body 4, a solid electrolyte layer 6 is provided on the surface of the dielectric coating 5, and further, a collection is provided on the surface of the solid electrolyte layer 6. A carbon layer 7 and a silver paste layer 8 are provided as electric layers to form a second capacitor element.
[0032]
Next, FIG. 2 shows a cross-sectional view of the solid electrolytic capacitor according to Embodiment 1 of the present invention.
[0033]
In FIG. 2, the first and second capacitor elements are stacked so that the first capacitor element is located outside, and the silver paste layer 8 side of the capacitor element is connected to the cathode lead frame 11 with silver paste. The lead portions of the valve metal foil 3 and the valve metal porous foil 1 of the laminated capacitor element are connected to the anode lead frame 12 by welding. Next, the outer package 10 is molded with a resin material, and the cathode lead frame 11 and the anode lead frame 12 are bent at the end surfaces of the outer package 10 and the exposed portions from the outer package 10 are used as solid electrolytic capacitors used as external electrodes of a cathode and an anode. .
[0034]
Next, a method for manufacturing the first and second capacitor elements will be specifically described.
[0035]
Anodized aluminum valve metal porous foil 1 (3 × 4 × 0.1 mm) is anodized (8 V) in an ammonium phosphate solution to form a dielectric coating 2, and then the valve metal porous foil 1 is formed. A silicone resin was applied to the boundary between the lead-out portion 1 and the portion where the solid electrolyte layer 6 was formed on the dielectric film 2 to provide an insulating separation layer 9.
[0036]
Then, a precoat layer is formed by dipping in a solution of thiophene, iron (III) p-toluenesulfonate and butanol, and then a stainless steel wire as a working electrode is placed in a solution of thiophene, alkylnaphthalenesulfonic acid and isopropyl alcohol. The solid electrolyte layer 6 was formed by making light contact with the precoat layer, applying a constant voltage of 3 V to the stainless steel plate as a counter electrode, and performing electrolytic polymerization for 30 minutes.
[0037]
Further, a carbon layer 7 and a silver paste layer 8 were sequentially formed as a current collector layer on the solid electrolyte layer 6 to obtain a first capacitor element.
[0038]
Table 1 shows initial characteristics of the obtained first capacitor element (Al).
[0039]
Next, a tantalum powder provided on the surface of the tantalum valve metal foil 3 (valve metal porous body 4 (3 × 4 × 0 .0) made of a sheet-type sintered body having an average particle diameter of 0.2 μm and a nominal 100,000 CV value. 2 mm), and a silicone resin is applied to the drawn-out portion of the valve metal foil 3 and the end face of the valve metal porous body 4 corresponding to the drawn-out portion to form an insulating separation layer 9. Anodization (12 V) was performed in the inside to form a tantalum oxide film layer as a dielectric film 5 on the surface of the valve metal porous body 4.
[0040]
Then, it is immersed in a pyrrole solution containing pyrrole, water and ethylene glycol at a weight ratio of 1: 15: 1, and ferric sulfate, water and ethylene glycol at a weight ratio of 1: 1.5: 1.8. And a polypyrrole film was formed by chemical oxidative polymerization. Next, the solid electrolyte layer 6 was formed by immersion in a thiophene solution containing thiophene, ferric p-toluenesulfonate and butanol at a weight ratio of 1: 0.1: 0.2.
[0041]
Further, a carbon layer 7 and a silver paste layer 8 were sequentially formed on the solid electrolyte layer 6 as a current collector layer to form a second capacitor element.
[0042]
The initial characteristics of the obtained second capacitor element (Ta) are shown in (Table 1).
[0043]
Next, as shown in FIG. 2, the first and second capacitor elements are stacked so that the first capacitor element is on the outside, and the silver paste layer 8 side is placed on each of the capacitor elements with the cathode lead frame 11 and the silver paste. Further, the lead portions of the valve metal foil 3 and the valve metal porous foil 1 of each of the stacked capacitor elements are welded and connected to the anode lead frame 12.
[0044]
Thereafter, a resin mold was formed using an exterior resin material such as an epoxy resin so as to form the exterior 10, and an aging treatment was performed to complete a solid electrolytic capacitor. The above-mentioned solid electrolytic capacitor can be easily laminated because the first and second capacitor elements are sheet-shaped, and can be a small, low-ESR and large-capacity solid electrolytic capacitor.
[0045]
The initial characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor are shown in (Table 1).
[0046]
(Embodiment 2)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0047]
The first and second capacitor elements were manufactured by the same method as in the first embodiment.
[0048]
Next, the first and second capacitor elements were stacked so that the second capacitor element was located outside, and thereafter a solid electrolytic capacitor was completed in the same manner as in Embodiment 1.
[0049]
The initial characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor are shown in (Table 1).
[0050]
(Embodiment 3)
Hereinafter, the invention described in claims 6 and 19 will be described with reference to the third embodiment of the present invention and FIG.
[0051]
Also in the third embodiment, the first and second capacitor elements were manufactured by the same method as in the first embodiment.
[0052]
Next, a laminate of the first capacitor elements and a laminate of the second capacitor elements were formed, and thereafter, a solid electrolytic capacitor was completed in the same manner as in the first embodiment.
[0053]
The initial characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor are shown in (Table 1).
[0054]
(Embodiment 4)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to a fourth embodiment of the present invention and FIG.
[0055]
Also in the fourth embodiment, the first and second capacitor elements were manufactured in the same manner as in the first embodiment.
[0056]
Next, a laminate was formed by laminating an arbitrary number of laminates of the first capacitor element and the second capacitor element, and thereafter a solid electrolytic capacitor was completed in the same manner as in the first embodiment.
[0057]
(Comparative Example 1)
Four first capacitor elements according to the first embodiment were stacked, and thereafter, a solid electrolytic capacitor was completed in the same manner as in the first embodiment (solid electrolytic capacitor structure in FIG. 11).
[0058]
The initial characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor are shown in (Table 1).
[0059]
(Comparative Example 2)
In the second capacitor element in the first embodiment, a valve metal porous body 22 (3 × 4 × 1 mm) in which a valve metal lead wire 21 having a structure of a conventional solid electrolytic tantalum capacitor is embedded instead of the valve metal foil 3. ) Was used to finish the capacitor element in the same manner.
[0060]
A solid electrolytic capacitor was completed in the same manner as in Embodiment 1 except that no capacitor element was laminated using this element (solid electrolytic capacitor structure in FIG. 12).
[0061]
The initial characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor are shown in (Table 1).
[0062]
[Table 1]

[0063]
Looking at the initial characteristics of the solid electrolytic capacitor shown in Table 1, the solid electrolytic capacitor of the present invention has a small size, a large capacity, and a low ESR. However, the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 1 in which the number of layers is the same as that of the solid electrolytic capacitor of the present invention has substantially the same ESR but a considerably small capacity. Furthermore, the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 2 having substantially the same size as the capacitor element has a considerably higher ESR than the solid electrolytic capacitor of the present invention.
[0064]
(Embodiment 5)
Hereinafter, the invention described in

claims

2, 10 and 14 will be described with reference to the fifth embodiment of the present invention and FIG.
[0065]
Also in the fifth embodiment, the first and second capacitor elements were manufactured by the same method as in the first embodiment.
[0066]
Next, FIG. 6 shows a cross-sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 6, the first capacitor element and the second capacitor element are laminated, and the valve metal porous foil 1 and the valve metal foil 3 on the anode side are arranged such that the end face of the valve metal is on one end face of the exterior 10. The first and second capacitor elements are formed so as to be directly exposed, and the silver paste layers 8 on the cathode side of the first and second capacitor elements are connected with silver paste or the like, and the end faces are formed so as to be directly exposed to the other end face of the exterior 10. Have been.
[0067]
The exterior 10 can be formed by using a molding resin such as an epoxy resin, an epoxy silicon resin, or a phenol epoxy resin.
[0068]
The

external electrodes

13, 14, and 15 are formed in a three-layer structure, and the external electrode 13 of the first layer is formed by displacement plating of one of Cu, Ag, and Au, which can realize metal bonding with a valve metal. By doing so, metal joining can be performed without the interposition of the oxide film of the valve metal. The metal of Cu, Ag and Au is a material whose standard electrode potential is more noble than the valve metal, and one of these metals of Cu, Ag and Au is dissolved in an acid such as sulfuric acid, and the When the solid electrolytic capacitor having the valve metal porous foil 1 and the valve metal foil 3 exposed at the end face is immersed in this solution, the surface oxide film of the valve metal porous foil 1 and the valve metal foil 3 is dissolved by the acid, By substituting and bonding Cu, Ag, and Au to the surface of the valve metal, the metal can be bonded. An electrode layer for preventing solder nicking of nickel or the like is formed as a second layer external electrode 14 on the surface of the external electrode 13.
[0069]
Next, by forming the external electrode 15 as the third layer external electrode 15 as an electrode having excellent solder wettability such as solder or tin, an extremely low-resistance electrode structure can be realized.
[0070]
Table 2 shows the initial characteristics of the solid electrolytic capacitor formed by laminating the first and second capacitor elements as described above. In Example 5 in Table 2, the first capacitor element and the second capacitor element are stacked one by one, and in Example 6, one layer of the first capacitor element and one layer of the second capacitor element are used. In the seventh embodiment, one layer of the first capacitor element and three layers of the second capacitor element are stacked.
[0071]
With the above configuration, the terminal distance can be shorter than that of a solid electrolytic capacitor using a lead frame, so that low ESR and low ESL characteristics can be realized, and the element volume is designed to be large. Therefore, the capacity of the capacitor per unit volume can be increased.
[0072]
(Comparative Example 3)
One tantalum capacitor element produced in the same manner as in the first embodiment was molded with epoxy resin, and then external electrodes were formed on the side surfaces of the exterior by plating. After aging, a sample of the solid electrolytic capacitor was obtained.
[0073]
(Comparative Example 4)
Two tantalum capacitor elements produced in the same manner as in Embodiment 1 were laminated using a silver paste, molded with an epoxy resin, and external electrodes were formed on the side surfaces of the exterior by plating. After aging, a sample of the solid electrolytic capacitor was obtained.
[0074]
(Comparative Example 5)
Three tantalum capacitor elements manufactured in the same manner as in the first embodiment were laminated using a silver paste, and after molding with epoxy resin, external electrodes were formed on the side surfaces of the exterior by plating. After aging, a sample of the solid electrolytic capacitor was obtained.
[0075]
(Comparative Example 6)
One aluminum capacitor element produced in the same manner as in the first embodiment was connected to a lead frame, and was molded with epoxy resin. After aging, a sample of the solid electrolytic capacitor was obtained.
[0076]
(Comparative Example 7)
A laminate of three aluminum capacitor elements manufactured in the same manner as in the first embodiment using silver paste was connected to a lead frame, and molded with epoxy resin. After aging, a sample of the solid electrolytic capacitor was obtained.
[0077]
The capacitance of these solid electrolytic capacitors at 120 Hz, the ESR at 100 kHz, the stacked element height, and the product height after molding were measured, and the obtained results are shown in Table 2 (Table 2). In addition, each sample was manufactured 10 pieces, and the average value is shown in (Table 2).
[0078]
(Embodiment 6)
Hereinafter, the sixth aspect of the present invention will be described with reference to FIG. 7 and FIG. Also in the sixth embodiment, the first and second capacitor elements are manufactured by the same method as in the first embodiment.
[0079]
FIG. 7 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 7, the first and second capacitor elements are stacked so that the first capacitor element is located outside, the silver paste layer 8 side of the capacitor element is connected with silver paste, and the stacked capacitor elements are further connected. The lead-out portion of the valve metal foil 3 and the valve metal porous foil 1 is used as an anode, and the end surfaces of the valve metal porous foil 1 and the valve metal foil 3 on the anode side are directly exposed on one end surface of the exterior 10. ing.
[0080]
The silver paste layers 8 on the cathode side of the first and second capacitor elements are connected by silver paste or the like, and are formed so that their end faces are directly exposed on the other end faces of the exterior 10. The end faces of the valve metal foil 3 and the valve metal porous foil 1 and the end face of the silver paste layer 8 exposed from the exterior 10 are directly connected to the external electrodes (first layer) 13 of the anode and the cathode. By forming the external electrode (second layer) 14 and the external electrode (third layer) 15 on the outermost layer, a solid electrolytic capacitor as a surface mount component having excellent mountability can be obtained. The initial characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor are shown in (Table 1). In the eighth embodiment, two layers of the first capacitor element and two layers of the second capacitor element are stacked.
[0081]
With such a configuration, a solid electrolytic capacitor having low ESR, low ESL, and large capacity can be realized.
[0082]
(Embodiment 7)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to a seventh embodiment of the present invention and FIG.
[0083]
Also in the seventh embodiment, the first and second capacitor elements were manufactured by the same method as in the first embodiment.
[0084]
FIG. 8 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 7 of the present invention.
[0085]
In the solid electrolytic capacitor shown in FIG. 8, the first and second capacitor elements are stacked so that the second capacitor element is located outside, and the solid electrolytic capacitor is completed in the same manner as in the sixth embodiment. The initial characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor are shown in (Table 2). In the ninth embodiment, two layers of the first capacitor element and two layers of the second capacitor element are stacked.
[0086]
The above-described solid electrolytic capacitor can be easily laminated because the first and second capacitor elements are sheet-shaped, and can be a small, low-ESR and large-capacity solid electrolytic capacitor.
[0087]
(Embodiment 8)
Hereinafter, the inventions according to

claims

3, 11, and 12 will be described with reference to an eighth embodiment of the present invention and FIG.
[0088]
Also in the eighth embodiment, the first and second capacitor elements were manufactured by the same method as in the first embodiment.
[0089]
FIG. 9 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 8 of the present invention.
[0090]
In FIG. 9, the difference from the first embodiment is a lead electrode 16, which is electrically connected to silver paste layer 8 and external electrode 13 via lead electrode 16. The extraction electrode 16 is characterized by using a low-resistance material such as silver, gold, nickel, copper, aluminum or an alloy of these metals. By using a metal which has low resistance and can be plated, a solid electrolytic capacitor having low ESR can be realized.
[0091]
Its electrical performance is almost the same as that of FIG. 6, but since the lead electrode 16 is composed of a lead frame, it becomes possible to mount and transport a capacitor element on the lead electrode 16, so that mass production is possible. Thus, a solid electrolytic capacitor having excellent properties can be realized.
[0092]
(Embodiment 9)
Hereinafter, a ninth aspect of the present invention will be described with reference to FIG.
[0093]
Also in the ninth embodiment, the first and second capacitor elements were manufactured by the same method as in the first embodiment.
[0094]
FIG. 10 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 9 of the present invention.
[0095]
FIG. 10 is different from Embodiment 1 in that one end of the valve metal porous foil 1 of the first capacitor element and the valve metal foil 3 of the second capacitor element are fitted or welded inside the exterior. It is characterized by having a structure in which only the valve metal porous foil 1 is exposed on one end surface of the exterior 10 by using such a method.
[0096]
With such a configuration, the valve metal foil 3 such as tantalum or niobium, which is relatively difficult in plating conditions, is connected to the valve metal porous foil 1 and the valve metal foil 3 such as aluminum which is easily plated is used. By connecting the quality foil 1 to the external electrode 13, a high-performance solid electrolytic capacitor can be stably produced.
[0097]
In order to achieve such a configuration, one first capacitor element and a second capacitor element are laminated using a silver paste, molded with an epoxy resin, and

external electrodes

13 and 14 are formed on the side surfaces of the exterior 10. , 15 were formed by plating. Thereafter, aging was performed to obtain a sample of the solid electrolytic capacitor.
[0098]
[Table 2]

[0099]
As is clear from Table 2, the solid electrolytic capacitor of the present invention has smaller size, larger capacity, lower ESR and lower ESL than the comparative example when compared at the same product height. In the comparative example, when only the aluminum capacitor is laminated, the ESR is low but the capacity is small, and the ESL is large because of the structure using the lead frame.
[0100]
As described above, by stacking a tantalum capacitor having a large capacity and an aluminum capacitor having a small capacity but a small thickness, it is possible to reduce the ESR without changing the height of the product in addition to increasing the capacity. Further, low ESL is possible because of the structure without using a lead frame.
[0101]
In the above embodiment, the method for forming the solid electrolyte layer 6 is formed by forming a solid electrolyte layer or manganese dioxide synthesized by a chemical polymerization method or a chemical polymerization method as a precoat layer, and then performing electrolytic polymerization on the precoat layer. The solid electrolyte material formed by electrolytic polymerization is not particularly limited, but is preferably one having pyrrole, thiophene, aniline or a derivative thereof as a repeating unit because of the ease of the polymerization reaction. Desirably, any of polymerized polypyrrole, polyaniline, or polythiophene, or any of their derivatives, may be used, and any combination of polyaniline, polythiophene, and polypyrrole may be used.
[0102]
Although only the example in which the valve metal porous body 4 is formed on the surface of the valve metal foil 3 is shown, a configuration in which the valve metal porous body 4 is formed only on one surface of the valve metal foil 3 may be adopted.
[0103]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, by stacking the first capacitor element formed of the valve metal porous foil and the second capacitor element formed of the valve metal porous body provided on the surface of the valve metal foil, The number of layers can be increased without increasing the component height as compared with a solid electrolytic capacitor in which the same type is laminated. That is, a large capacity and low ESR can be easily realized. Further, in a structure not using a lead frame, low ESL can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view of a first capacitor element used for a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 1 of the present invention.
(B) Sectional view of second capacitor element used for solid electrolytic capacitor according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the solid electrolytic capacitor according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view of a conventional solid electrolytic capacitor.
FIG. 12 is a sectional view of the same.
[Explanation of symbols]
1 Valve metal porous foil
2 Dielectric coating
3 Valve metal foil
4 Valve metal porous body
5 Dielectric coating
6 solid electrolyte layer
7 Carbon layer
8 Silver paste layer
9 Insulation separation layer
10 Exterior
11 Cathode lead frame
12 Anode lead frame
13 External electrode (first layer)
14 External electrode (second layer)
15 External electrode (third layer)
16 Leader electrode

Claims

A first capacitor element in the form of a sheet in which a dielectric film is formed on the surface of the valve metal porous foil, a solid electrolyte layer is formed on the dielectric film, and a current collector layer is formed on the solid electrolyte layer; , A valve metal porous body, a dielectric coating on the surface of the valve metal porous body, a solid electrolyte layer on the dielectric coating, and a sheet-like second capacitor having a current collector layer formed on the solid electrolyte layer. The elements are stacked and connected to the valve metal porous foil of the first and second capacitor elements and one of the external electrodes connected to the valve metal foil, and the current collector layers of the first and second capacitor elements, respectively. Solid electrolytic capacitor provided with external electrodes.

A first capacitor element in which a dielectric film is formed on the surface of the valve metal porous foil, a solid electrolyte layer is formed on the dielectric film, and a current collector layer is formed on the solid electrolyte layer; A porous body, a dielectric coating on the valve metal porous body, a solid electrolyte layer on the dielectric coating, and a second capacitor element having a current collector layer formed on the solid electrolyte layer are laminated. The valve metal porous foil of the first capacitor element and the valve metal foil of the second capacitor element are exposed on one end face of the outer periphery of the laminate, and the current collectors of the first and second capacitor elements are formed on the other end face. A solid electrolytic capacitor provided with an exterior in which a part of the layer is exposed, and external electrodes provided on both end surfaces of the exterior.

A first capacitor element in which a dielectric film is formed on the surface of the valve metal porous foil, a solid electrolyte layer is formed on the dielectric film, and a current collector layer is formed on the solid electrolyte layer; A porous body, a dielectric coating on the valve metal porous body, a solid electrolyte layer on the dielectric coating, and a second capacitor element having a current collector layer formed on the solid electrolyte layer are laminated. The valve metal porous foil of the first capacitor element and the valve metal foil of the second capacitor element are exposed on one end face of the outer peripheral portion of the laminate, and the laminate of the first and second capacitor elements is formed on the other end face. A solid electrolytic capacitor in which a lead electrode is provided on a current collector layer, an exterior in which a part of the lead electrode is exposed is provided, and external electrodes are provided on both end surfaces of the exterior.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the first capacitor element is laminated on both sides.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the second capacitor element is laminated on both sides.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein a laminated body of the first capacitor elements and a laminated body of the second capacitor elements are laminated.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein an arbitrary number of the first capacitor element and the second capacitor element are stacked.

The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein a lead frame is used as the external electrode.

2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein a lead frame is used as an external electrode connected to the current collector layer side, and a part thereof is interposed between the capacitor element stacks.

The solid electrolytic capacitor according to claim 2, wherein the external electrode is formed by plating.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 3, wherein the lead electrode is made of a metal that serves as a nucleus for plating the external electrode.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 3, wherein the lead electrode contains at least one of silver, gold, nickel, copper, and aluminum, or is made of an alloy of the metal.

3. The solid electrolytic capacitor according to claim 2, wherein one end of the valve metal porous foil of the first capacitor element and at least the valve metal foil of the second capacitor element are connected inside the exterior.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 2, wherein the first layer of the external electrode is made of copper, the second layer is made of nickel, and the third layer is made of tin or solder.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein aluminum is used for the valve metal porous foil constituting the first capacitor element.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein a sintered body of tantalum or niobium powder is used as the valve metal porous body constituting the second capacitor element.

4. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein a conductive polymer is used as a solid electrolyte layer constituting the first and second capacitor elements.

2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein an outer package is provided on an outer peripheral portion of the stacked body of the first and second capacitor elements, and external electrodes are provided on both ends of the outer package. 3.

4. The solid electrolytic device according to claim 1, wherein most of the plurality of capacitor elements are stacked as a second capacitor element, and at least one first capacitor element is combined. Capacitors.