JP2004281515A

JP2004281515A - 積層型固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2004281515A
Application number: JP2003068027A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Kawachi; あゆみ河内; 誠司 ▲高▼木; Seiji Takagi; Yuji Mido; 勇治御堂
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】等価直列抵抗の低減と大容量化を図った積層型固体電解コンデンサの提供を目的とした。
【解決手段】弁金属箔１と、弁金属箔１の表面に形成された弁金属多孔質体２と、弁金属多孔質体２の表面に設けた誘電体被膜３と、誘電体被膜３を覆うように設けた固体電解質層５からなるコンデンサ素子を積層し、このコンデンサ素子の積層体の周囲をカーボン層６と銀ペイント層７で覆うように構成することで、素子間の抵抗を低減するとともに素子の容積拡大を可能とした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型固体電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、情報通信機器の需要が急速に拡大し、電源回路の２次側やパーソナルコンピュータのＣＰＵ周りなどに使用されるコンデンサは、低背化、小型大容量化が強く望まれている。さらに、高周波化に対応した等価直列抵抗（以下、ＥＳＲ）の低いものが要求されている。
【０００３】
従来の積層型固体電解コンデンサは、図５に示すような弁金属箔の表面をエッチングして弁金属多孔質体を形成した弁金属多孔質箔２０と弁金属多孔質箔２０の表面に形成された誘電体被膜２１からなる陽極体と、陽極と陰極を分離する絶縁分離層２５と、誘電体被膜２１の上に形成された固体電解質層２２と固体電解質層２２の上に形成されたカーボン層２３とカーボン層２３の上に形成された銀ペイント層２４とからなる集電体層とで形成されたコンデンサ素子２６を図６に示すように導電性接着層２７を介して複数個積層後、外部電極２８，２９を接続して構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６８１５８号公報（第１０頁、第３−４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成ではコンデンサ素子を積層すると、集電体層であるカーボン層２３と銀ペイント層２４や導電性接着層２７の持つ固有抵抗や、固体電解質層２２とカーボン層２３、カーボン層２３と銀ペイント層２４との間に生じる界面抵抗や、コンデンサ素子間の界面抵抗が大きくなるため、積層型固体電解コンデンサのＥＳＲが大きくなってしまい、高周波特性が劣るという問題があった。
【０００６】
さらに、コンデンサの容量を大きくしようとすると、積層するコンデンサ素子の数を増やしたり、弁金属多孔質箔２０を厚くする必要があり、積層型固体電解コンデンサが大きくなってしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は、従来の上記問題点を解決するためになされたものであり、外装の大きさは変えずに低ＥＳＲ化と大容量化を図った積層型固体電解コンデンサの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、弁金属箔と、弁金属箔の表面に形成された弁金属多孔質体と、弁金属多孔質体の表面に設けた誘電体被膜と、誘電体被膜を覆うように設けた固体電解質層からなるコンデンサ素子を積層し、このコンデンサ素子の積層体の周囲を集電体層で覆うように構成したものである。
【０００９】
これにより、積層型固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化と大容量化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、弁金属箔と、弁金属箔の表面に形成された弁金属多孔質体と、弁金属多孔質体の表面に設けた誘電体被膜と、誘電体被膜を覆うように設けた固体電解質層からなるコンデンサ素子を積層し、このコンデンサ素子の積層体の周囲を集電体層で覆うように構成したことにより、コンデンサ素子間に集電体層を形成しない分、弁金属多孔質体の厚みや積層数を増すことができ、また、積層間の集電体層の固有抵抗や界面抵抗を削減でき、大容量化と低ＥＳＲ化を図ることができる。
【００１１】
また本発明は、集電体層はカーボン層と銀ペイント層とからなることにより、集電体層と固体電解質層との界面抵抗が低い状態で接続が可能となり、低ＥＳＲ化を図ることができる。
【００１２】
また本発明は、集電体層は樹脂による外装で覆われたことにより、外的環境による影響を受けにくいため、信頼性の優れた積層型固体電解コンデンサにすることができる。
【００１３】
また本発明は、弁金属箔と、弁金属箔の表面に形成された弁金属多孔質体と、弁金属多孔質体の表面に設けた誘電体被膜と、誘電体被膜を覆うように設けた固体電解質層と、固体電解質層を覆うように設けたカーボン層からなるコンデンサ素子を積層し、このコンデンサ素子の積層体の周囲を銀ペイント層で覆うように構成したことにより、コンデンサ素子間に銀ペイント層を形成しない分、弁金属多孔質体の厚みや積層数を増やすことができ、大容量化を図ることができる。
【００１４】
また本発明は、銀ペイント層は樹脂による外装で覆われたことにより、外的環境による影響を受けにくいため、信頼性の優れた積層型固体電解コンデンサにすることができる。
【００１５】
また本発明は、弁金属箔と弁金属多孔質体にタンタルまたは／およびニオブまたは／およびアルミニウムを用いたことにより、大容量で、温度特性の優れた積層型固体電解コンデンサにすることができる。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例１における積層型固体電解コンデンサについて説明する。図１は本実施例１におけるコンデンサ素子の断面図、図２は本実施例１における積層型固体電解コンデンサの断面図である。
【００１７】
図１に示すように、コンデンサ素子は、陽極体である弁金属箔１および弁金属多孔質体２と、誘電体被膜３と、陰極となる固体電解質層５により構成される。
【００１８】
弁金属箔１は、板状のタンタル箔またはニオブ箔である。弁金属多孔質体２は、弁金属箔１の一部を除いて上面視が略長方形となるようにタンタルやニオブなどの弁作用金属粉末を含む塗料を塗布し、真空中で焼結して形成する。ここで塗布の方法は、スクリーン印刷、ディスペンサー、ダイコート法などである。
【００１９】
誘電体被膜３は、燐酸溶液中で陽極酸化処理を行い弁金属多孔質体２の表面を覆うように形成する。
【００２０】
４は弁金属多孔質体２で覆われていない弁金属箔１上の弁金属多孔質体２の端面に形成された絶縁分離層であり、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂などを塗布したりポリイミドテープを貼りつけて陽極と陰極を分離し、短絡防止を図ったものである。
【００２１】
固体電解質層５は、誘電体被膜３を覆うように設けられ、ポリピロールまたはポリチオフェンなどの導電性高分子層を化学重合法または電解重合法などにより形成するか、または硝酸マンガン溶液を含浸させて熱分解することによって二酸化マンガン層を形成することで得ることができる。
【００２２】
以上のようにして得られたコンデンサ素子を図２に示すように２個積層し、このコンデンサ素子の積層体の周囲を覆うように導電ペーストであるカーボンと銀ペイントを塗布することによって、カーボン層６および銀ペイント層７を順次積層して集電体層を形成する。
【００２３】
この集電体層は陰極としての役割をもち、コンデンサ素子の積層体を外的ストレスから保護するとともに、低抵抗で効率よく陰極を取出すことができる。
【００２４】
上記コンデンサ素子の積層体の弁金属箔１と外部端子（陽極）８を溶接などで接合し、銀ペイント層７と外部端子（陰極）９を導電性接着剤で結合し、外部端子８，９の端部のみが露出しコンデンサ素子の積層体を覆うようにエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂による外装１０で被覆封止した後、エージングを施して、図２に示す積層型固体電解コンデンサを得る。
【００２５】
このエージングによって、誘電体被膜３の形成後のコンデンサ素子の製造過程において壊れた誘電体被膜３を修復し、漏れ電流を低減することができる。
【００２６】
なお、外装１０として、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイドなどの熱可塑性樹脂も使用可能である。
【００２７】
このような構成により、積層されたコンデンサ素子間は、固体電解質層５で接しており、カーボン層６と銀ペイント層７が存在しないため、従来のコンデンサよりもカーボン層６および銀ペイント層７のもつ固有抵抗や界面抵抗が削減され、積層型固体電解コンデンサのＥＳＲを低くすることができる。
【００２８】
また、図２に示すように、積層されたコンデンサ素子の最外層に銀ペイント層７を形成しているが、この銀ペイント層７に熱硬化型の銀ペーストを用いることにより、その硬化時の効果によってコンデンサ素子間の積層面に残留応力が作用し、固体電解質層５どうしの接触抵抗を低減することができるために低いＥＳＲ特性を実現することができる。これは固体電解質層５どうしが圧接していることによって低い接触抵抗を実現しているためである。
【００２９】
また、この銀ペイント層７に用いる熱硬化型樹脂としては少なくともエポキシ樹脂、フェノール樹脂、あるいはこれらの変性樹脂を含む樹脂材料などを用いることができる。さらにこの時の硬化温度としては２００℃以下が好ましい。また接触抵抗を低減するための応力を発生させるための前記銀ペイント層７の厚みとしては１００μｍ以上であれば良いことが分かった。
【００３０】
さらに、各コンデンサ素子のカーボン層６と銀ペイント層７の削減により積層型固体電解コンデンサの外装１０の大きさを変えずにコンデンサ素子の積層数を増やすことや、弁金属多孔質体２の厚みを厚くすることができるため、コンデンサの小型大容量化を図ることができる。
【００３１】
なお、本実施例１においては、弁金属箔１および弁金属多孔質体２はタンタルとニオブを例に挙げたが、一般に固体電解コンデンサに用いられるアルミニウムやチタンなどの弁金属ならなんでもよい。また、弁金属箔１と弁金属多孔質体２からなる陽極体として、アルミニウム箔を用い、このアルミニウム箔の必要部分の表面側をエッチングして弁金属多孔質体２と弁金属箔１が一体となって構成されたものとしてもよい。
【００３２】
なお、本実施例１ではコンデンサ素子を２個積層した場合について説明したが、積層するコンデンサ素子は２個に限らず何個でもよい。
【００３３】
（実施例２）
本発明の他の実施例を示す。図１、図２と同一構成要件は同符号を付して説明を省略する。
【００３４】
本実施例２におけるコンデンサ素子は、図３に示すように、固体電解質層５を覆うように固体電解質層５上に導電ペーストであるカーボンを塗布し、カーボン層６を形成している。
【００３５】
以上のようにして得られたコンデンサ素子を図４に示すように２個積層し、このコンデンサ素子の積層体の周囲を覆うように導電ペーストである銀ペイントを塗布することによって、銀ペイント層７を形成する。
【００３６】
上記コンデンサ素子の積層体の弁金属箔１と外部端子（陽極）８を溶接などで接合し、銀ペイント層７と外部端子（陰極）９を導電性接着剤で接合し、外部端子８，９の端部のみが露出しコンデンサ素子の積層体を覆うようにエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂による外装１０で被覆封止した後、エージングを施して、図４に示す積層型固体電解コンデンサを得る。
【００３７】
このエージングによって、誘電体被膜３の形成後のコンデンサ素子の製造過程において壊れた誘電体被膜３を修復し、漏れ電流を低減することができる。
【００３８】
なお、外装１０として、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイドなどの熱可塑性樹脂も使用可能である。
【００３９】
このような構成により、積層されたコンデンサ素子間はカーボン層６で接しており、銀ペイント層７が存在しないため、従来のコンデンサよりも銀ペイント層７のもつ固有抵抗や界面抵抗が削減され、積層型固体電解コンデンサのＥＳＲを低くすることができる。
【００４０】
さらに、各コンデンサ素子の銀ペイント層７の削減により積層型固体電解コンデンサの外装１０の大きさを変えずにコンデンサ素子の積層数を増やすことや、弁金属多孔質体２の厚みを厚くすることができるため、コンデンサの小型大容量化を図ることができる。
【００４１】
なお、本実施例２においては、弁金属箔１および弁金属多孔質体２はタンタルとニオブを例に挙げたが、一般に固体電解コンデンサに用いられるアルミニウムやチタンなどの弁金属ならなんでもよい。また、弁金属箔１と弁金属多孔質体２からなる陽極体として、アルミニウム箔を用い、このアルミニウム箔の必要部分の表面側をエッチングして弁金属多孔質体２と弁金属箔１が一体となって構成されたものとしてもよい。
【００４２】
なお、本実施例２ではコンデンサ素子を２個積層した場合について説明したが、積層するコンデンサ素子は２個に限らず何個でもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、積層型固体電解コンデンサの大容量化と低ＥＳＲ化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるコンデンサ素子の断面図
【図２】本発明の実施例１における積層型固体電解コンデンサの断面図
【図３】本発明の実施例２におけるコンデンサ素子の断面図
【図４】本発明の実施例２における積層型固体電解コンデンサの断面図
【図５】従来のコンデンサ素子の断面図
【図６】従来の積層型固体電解コンデンサの断面図
【符号の説明】
１弁金属箔
２弁金属多孔質体
３誘電体被膜
５固体電解質層
６カーボン層
７銀ペイント層
１０外装

Claims

弁金属箔と、前記弁金属箔の表面に形成された弁金属多孔質体と、前記弁金属多孔質体の表面に設けた誘電体被膜と、前記誘電体被膜を覆うように設けた固体電解質層からなるコンデンサ素子を積層し、このコンデンサ素子の積層体の周囲を集電体層で覆うように構成した積層型固体電解コンデンサ。
集電体層はカーボン層と銀ペイント層とからなる請求項１記載の積層型固体電解コンデンサ。
集電体層は樹脂による外装で覆われた請求項１記載の積層型固体電解コンデンサ。
弁金属箔と、前記弁金属箔の表面に形成された弁金属多孔質体と、前記弁金属多孔質体の表面に設けた誘電体被膜と、前記誘電体被膜を覆うように設けた固体電解質層と、前記固体電解質層を覆うように設けたカーボン層からなるコンデンサ素子を積層し、このコンデンサ素子の積層体の周囲を銀ペイント層で覆うように構成した積層型固体電解コンデンサ。
銀ペイント層は樹脂による外装で覆われた請求項４記載の積層型固体電解コンデンサ。
弁金属箔と弁金属多孔質体にタンタルまたは／およびニオブまたは／およびアルミニウムを用いた請求項１または４記載の積層型固体電解コンデンサ。