JP2005108951A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ素子とリード端子の接続面から実装面までの距離が長いためにＥＳＬ特性が悪いという課題を解決し、構造を簡素化してコストダウンと低ＥＳＬを同時に達成することが可能な固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】コンデンサ素子１の陽極部４と陰極部に夫々接続された陽極リード端子８と陰極リード端子９の下面を露呈させた状態でコンデンサ素子１を一体に被覆した外装樹脂１０からなり、上記陽極リード端子８と陰極リード端子９の実装面となる下面を同一面とし、この下面からコンデンサ素子１の陽極部４または陰極部との接続面までの厚み寸法が陽極リード端子８と陰極リード端子９で異なるようにした構成により、陽極リード端子８と陰極リード端子９を平板状のエッチング品で形成することができるようになるため、構成を簡素化してコストダウンと低ＥＳＬ化を同時に達成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用される導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。

電子機器の高周波化に伴って電子部品の一つであるコンデンサにも従来よりも高周波領域でのＥＳＲ（等価直列抵抗）特性に優れるコンデンサが求められてきており、この要求に応えるために電気伝導度の高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。

図７はこの種の従来の固体電解コンデンサの構成を示した斜視図、図８は図７の固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図であり、図７と図８において２１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子２１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体２２の表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部２３を設けて陽極部２４と陰極部２５に分離し、この陰極部２５の表面に固体電解質層２６、カーボンと銀ペーストからなる陰極層２７を順次積層形成することによって構成されたものである。

２８は陽極コム端子、２９は陰極コム端子、２９ａはこの陰極コム端子２９の接続面の一部を曲げ起こすことにより形成されたガイド部であり、上記コンデンサ素子２１の陽極部２４を陽極コム端子２８の接続面に、同じく陰極部２７を陰極コム端子２９の接続面に夫々搭載し、コンデンサ素子２１の陽極部２４を陽極コム端子２８の接続面の接続部２８ａを折り曲げて抵抗溶接により接合し、陰極部２７を陰極コム端子２９の接続面に図示しない導電性銀ペーストを介して接続したものである。

３０はこのようにコンデンサ素子２１を接合した陽極コム端子２８と陰極コム端子２９の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記コンデンサ素子２１を被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂３０から表出した陽極コム端子２８と陰極コム端子２９は夫々外装樹脂３０に沿って側面から底面へと折り曲げられることによって外部端子を形成し、これにより面実装型の固体電解コンデンサを構成したものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０００−３４０４６３号公報

しかしながら上記従来の固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子２１の陽極部２４ならびに陰極部２７に夫々接続される陽極コム端子２８と陰極コム端子２９の形状が複雑でコスト高の要因になっているばかりでなく、陽極コム端子２８と陰極コム端子２９のコンデンサ素子２１との接続面（陽極部２４と陰極部２７）から実装面までの距離が長いことからＥＳＬ（等価直列インダクタンス）特性が悪いという課題があり、近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周り等に使用される電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化のみならず、更に過渡応答性に優れた低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化が要求されている状況の中では採用できないという課題を有したものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、構造を簡素化することによりコストダウンと低ＥＳＬ化を同時に達成することが可能な固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、特に、弁作用金属からなる陽極体を陽極部と陰極部に分離し、この陰極部に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層が形成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陽極部ならびに陰極部に夫々接続された陽極リード端子ならびに陰極リード端子と、この陽極リード端子と陰極リード端子の下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極リード端子と陰極リード端子の実装面となる下面を同一面とし、この下面からコンデンサ素子の陽極部または陰極部との接続面までの厚み寸法が陽極リード端子と陰極リード端子で異なるようにした構成のものであり、これにより、陽極リード端子と陰極リード端子を平板状に形成することができるようになるため、構成を簡素化してコストダウンと低ＥＳＬ化を同時に達成することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、陽極リード端子の厚みが陰極リード端子の厚みより厚く構成されたというものであり、これにより、コンデンサ素子の陽極部と陰極部間に発生する厚みの差を吸収することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、コンデンサ素子の陽極部と陰極部の厚みの差の１／２を陽極リード端子と陰極リード端子の厚みの差としたというものであり、これにより、請求項２に記載の発明により得られる作用効果と同様の作用効果を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、陽極リード端子ならびに陰極リード端子が板状の基材をエッチング加工することにより形成されたというものであり、これにより、極めて容易に、かつ安価に陽極リード端子と陰極リード端子を作製することができるようになり、しかもエッチングパターンの変更のみで多種多様の陽極リード端子と陰極リード端子を作製することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項５に記載の発明は、実装面となる下面に露呈した陽極リード端子と陰極リード端子が一対で対向するように配設されたという構成のものであり、これにより、主流となる一般的な構成のリード端子を提供することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項６に記載の発明は、実装面となる下面に露呈した陽極リード端子と陰極リード端子が同方向に陽極リード端子と陰極リード端子を一対で配設し、かつ対向する方向にも同様に陽極リード端子と陰極リード端子を一対で配設したという構成のものであり、これにより、４端子構造のリード端子を容易に提供することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、コンデンサ素子の陰極部が接続される陰極リード端子の接続面にコンデンサ素子をガイドするガイド部を設けたというものであり、これにより、コンデンサ素子の陰極部を陰極リード端子に確実に位置決めすることができるという作用効果を有する。

本発明の請求項８に記載の発明は、陽極体を構成する弁作用金属がアルミニウム、タンタル、ニオブのいずれか、またはこれらの２種以上の組み合わせであるという構成のものであり、これにより、ＥＳＲ特性に優れ、かつ低ＥＳＬの固体電解コンデンサを提供することができるという作用効果を有する。

本発明の請求項９に記載の発明は、コンデンサ素子を複数枚積層したというものであり、これにより、簡単な構成で小型大容量化を図ることができるという作用効果を有する。

本発明の請求項１０に記載の発明は、弁作用金属からなる陽極体を粗面化し、これを陽極酸化して表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後、この陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成することによりコンデンサ素子を作製し、続いて板状のリードフレームをエッチング加工することにより形成された陽極リード端子部ならびに陰極リード端子部に上記コンデンサ素子の陽極部ならびに陰極部を夫々接続した後、この陽極リード端子部と陰極リード端子部の実装面となる下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子を絶縁性の外装樹脂で一体に被覆するようにした固体電解コンデンサの製造方法というものであり、この方法により、陽極リード端子と陰極リード端子を平板状にすることができるようになるため、構成を簡素化してコストダウンと低ＥＳＬ化を同時に達成した固体電解コンデンサを製造することができるという作用効果を有する。

以上のように本発明による固体電解コンデンサ及びその製造方法は、コンデンサ素子の陽極部ならびに陰極部に夫々接続された陽極リード端子ならびに陰極リード端子の下面を露呈させた状態でコンデンサ素子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極リード端子と陰極リード端子の実装面となる下面を同一面とし、この下面からコンデンサ素子の陽極部または陰極部との接続面までの厚み寸法が陽極リード端子と陰極リード端子で異なるようにした構成により、陽極リード端子と陰極リード端子を平板状のエッチング品で形成することができるようになるため、構成を簡素化してコストダウンと低ＥＳＬ化を同時に達成することができるという格別の効果を奏するものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜５，７，９に記載の発明について説明する。

図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサの構成を示した断面図と底面図、図２は図１の固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図であり、同図において１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体２の表面に図示しない誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部３を設けることによって陽極部４と陰極部５に分離し、この陰極部５の表面に固体電解質層６、カーボンと銀ペーストからなる陰極層７を順次積層形成することにより構成されたものである。

８は陽極リード端子、９は陰極リード端子であり、１０はこの陽極リード端子８と陰極リード端子９の実装面となる下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子１を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、本実施の形態ではエポキシ樹脂を用いたものである。

図３は上記陽極リード端子８と陰極リード端子９を示した平面図、図４は同要部を拡大して組み立て状態を示した一部切り欠き斜視図であり、同図において１１は銅合金からなるフープ状の基材であり、１１ａはこの基材１１を間欠搬送するための送り孔である。８と９は陽極リード端子と陰極リード端子であり、上記フープ状の基材１１に所定の間隔で複数が連続して設けられているものである。８ａは陽極リード端子８の切断部、９ａは陰極リード端子９の切断部であり、この陽極リード端子８と陰極リード端子９上にコンデンサ素子１を搭載して接合し、外装樹脂１０で一体に被覆した後に基材１１から分断して個片にする際に切断される部分となるものである。９ｂは陰極リード端子９の両端に壁状に設けられたガイド部であり、このガイド部９ｂはコンデンサ素子１の陰極層７を陰極リード端子９上に搭載して接合する際に位置決めを容易に行うようにするためのものである。

そして、このように基材１１に複数が一体に形成された陽極リード端子８と陰極リード端子９は１枚の板状の基材１１をエッチング加工することによって構成されているものであり、エッチング加工によって不要な部分を除去すると共に、上記切断部８ａ，９ａも同時に形成し、さらに陰極リード端子９のコンデンサ素子搭載面の両端にガイド部９ｂを形成し、このガイド部９ｂを除く部分の厚みを薄く形成することによってコンデンサ素子１の陽極部４と陰極部７の厚みの差を補正するようにしているものである。すなわち、コンデンサ素子１の陽極部４と陰極部７の厚みの差の１／２を陽極リード端子８と陰極リード端子９の厚みの差としたものである。

このように構成された本実施の形態による固体電解コンデンサは、１枚の板状の基材１１をエッチング加工することによって陽極リード端子８と陰極リード端子９を形成することができるようになり、しかもエッチングパターンの変更のみで多種多様の陽極リード端子８と陰極リード端子９を作製することができるため、構成を簡素化してコストダウンを図ることができるものである。また、陽極リード端子８と陰極リード端子９は平板状の基材１１を基本に構成しているため、従来のようにコンデンサ素子１の陽極部４と陰極部７の接続面から複雑に引き回す形状ではないことから低ＥＳＬ化を実現することができるものである。さらに、コンデンサ素子１の陽極部４と陰極部７間に発生する厚みの差を容易に吸収し、かつ陰極部７を確実に位置決めして精度の高い組み立てを行うことができる等、多くの格別の効果を奏するものである。

なお、本実施の形態においてはコンデンサ素子１を構成する陽極体２はアルミニウム箔からなる構成を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、タンタルやニオブの箔、あるいは焼結体、さらにはこれらの材料の組み合わせでも良いものである。

また、陽極リード端子８と陰極リード端子９を構成する基材１１は銅合金からなるフープ状のもので説明したが、これも同様に材料や形状はこれに限定されるものではない。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項６に記載の発明について説明する。

本実施の形態は上記実施の形態１における陽極リード端子と陰極リード端子の構成が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図５は本発明の実施の形態２による固体電解コンデンサのリード端子の要部を拡大して組み立て状態を示した一部切り欠き斜視図であり、同図において１２は銅合金からなるフープ状の基材、１３と１４は陽極リード端子と陰極リード端子であり、上記フープ状の基材１２に所定の間隔で複数が連続して設けられており、同方向に陽極リード端子１３と陰極リード端子１４を一対で配設し、かつ対向する方向にも同様に陽極リード端子１３と陰極リード端子１４を一対で配設することにより４端子構造にしているものである。１３ａは陽極リード端子１３の切断部、１４ａは陰極リード端子１４の切断部、１４ｂは陰極リード端子１４の両端に壁状に設けられた位置決め用のガイド部である。

１５はコンデンサ素子、１６はこのコンデンサ素子１５に設けられた絶縁性のレジスト部、１７と１８はこのレジスト部１６により分離された陽極部と陰極部、１９は絶縁性の外装樹脂である。

そして、このように基材１２に複数が一体に形成された陽極リード端子１３と陰極リード端子１４は、上記実施の形態１と同様に、１枚の板状の基材１２をエッチング加工することによって構成されているものであり、エッチング加工によって不要な部分を除去すると共に、上記切断部１３ａ，１４ａも同時に形成し、さらに陰極リード端子１４のコンデンサ素子搭載面の両側にガイド部１４ｂを形成し、このガイド部１４ｂを除く部分の厚みを薄く形成することによってコンデンサ素子１５の陽極部１７と陰極部１８の厚みの差を補正するようにしているものである。

このように構成された本実施の形態による固体電解コンデンサは、１枚の板状の基材１２をエッチング加工することによって陽極リード端子１３と陰極リード端子１４を形成して４端子構造を実現することができるようになるものであり、上記実施の形態１と同様にコストダウンと低ＥＳＬ化を同時に実現することができるという格別の効果を奏するものである。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項８に記載の発明について説明する。

本実施の形態は上記実施の形態１におけるコンデンサ素子を複数枚積層した構成とした点が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図６は本発明の実施の形態３による固体電解コンデンサの構成を示した断面図であり、同図において１は複数枚が積層されて導電性ペースト等により一体に接合されたコンデンサ素子、８は陽極リード端子、９は陰極リード端子、１０は外装樹脂、２０はコンデンサ素子１の各陽極部４間に配設された導電性のスペーサである。

このように構成された本実施の形態による固体電解コンデンサは、簡単な構成で容易に小型大容量化を図ることができるようになるという格別の効果を奏するものである。

なお、本実施の形態においては、コンデンサ素子１の積層枚数を４枚とした例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、目的に見合った枚数を適宜決定すれば良いものである。

本発明による固体電解コンデンサ及びその製造方法は、陽極リード端子と陰極リード端子を平板状にすることができるようになるため、構成を簡素化してコストダウンと低ＥＳＬ化を同時に達成することができるという効果を有し、特にパーソナルコンピュータのＣＰＵ周りに使用されるコンデンサとして有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサの構成を示した断面図、（ｂ）同底面図 図１の固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図 同陽極リード端子と陰極リード端子を示した平面図 図３の要部を拡大して組み立て状態を示した一部切り欠き斜視図 本発明の実施の形態２による固体電解コンデンサのリード端子の要部を拡大して組み立て状態を示した一部切り欠き斜視図 本発明の実施の形態３による固体電解コンデンサの構成を示した断面図 従来の固体電解コンデンサの構成を示した斜視図 従来の固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図

符号の説明

１，１５ コンデンサ素子
２ 陽極体
３，１６ レジスト部
４，１７ 陽極部
５，１８ 陰極部
６ 固体電解質層
７ 陰極層
８，１３ 陽極リード端子
８ａ，９ａ，１３ａ，１４ａ 切断部
９，１４ 陰極リード端子
９ｂ，１４ｂ ガイド部
１０，１９ 外装樹脂
１１，１２ 基材
１１ａ 送り孔
２０ スペーサ

Claims (10)

1. 表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成することにより形成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陽極部ならびに陰極部に夫々接続された陽極リード端子ならびに陰極リード端子と、この陽極リード端子と陰極リード端子の実装面となる下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極リード端子と陰極リード端子の実装面となる下面を同一面とし、この下面からコンデンサ素子の陽極部または陰極部との接続面までの厚み寸法が陽極リード端子と陰極リード端子で異なるようにした固体電解コンデンサ。
2. 陽極リード端子の厚みが陰極リード端子の厚みより厚く構成された請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. コンデンサ素子の陽極部と陰極部の厚みの差の１／２を陽極リード端子と陰極リード端子の厚みの差とした請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 陽極リード端子ならびに陰極リード端子が板状の基材をエッチング加工することにより形成されたものである請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
5. 実装面となる下面に露呈した陽極リード端子と陰極リード端子が一対で対向するように配設されたものである請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
6. 実装面となる下面に露呈した陽極リード端子と陰極リード端子が同方向に陽極リード端子と陰極リード端子を一対で配設し、かつ対向する方向にも同様に陽極リード端子と陰極リード端子を一対で配設したものである請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
7. コンデンサ素子の陰極部が接続される陰極リード端子の接続面にコンデンサ素子をガイドするガイド部を設けた請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
8. 陽極体を構成する弁作用金属がアルミニウム、タンタル、ニオブのいずれか、またはこれらの２種以上の組み合わせである請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
9. コンデンサ素子を複数枚積層した請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
10. 弁作用金属からなる陽極体を粗面化し、これを陽極酸化して表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後、この陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成することによりコンデンサ素子を作製し、続いて板状のリードフレームをエッチング加工することにより形成された陽極リード端子部ならびに陰極リード端子部に上記コンデンサ素子の陽極部ならびに陰極部を夫々接続した後、この陽極リード端子部と陰極リード端子部の実装面となる下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子を絶縁性の外装樹脂で一体に被覆するようにした固体電解コンデンサの製造方法。

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