JP2005243889A - Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種電子機器に用いる固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor used in various electronic devices and a method for manufacturing the same.
従来における固体電解コンデンサとしては、アルミニウムやタンタルなどの多孔質化された弁金属シート体の厚み方向の片面あるいは中間の芯部を電極部とし、この弁金属シート体の多孔質部の表面に誘電体酸化被膜を形成し、その表面に機能性高分子などの固体電解質層を設け、その固体電解質層の表面に集電体層、この集電体層上に金属による電極層を設けてコンデンサ素子を構成し、このコンデンサ素子を積層し各コンデンサ素子の電極部または電極層をまとめて外部端子に接続し、この外部端子を表出するように外装を形成して構成されていた。 As a conventional solid electrolytic capacitor, one side or middle core in the thickness direction of a porous valve metal sheet body such as aluminum or tantalum is used as an electrode part, and a dielectric is formed on the surface of the porous part of the valve metal sheet body. A body oxide film is formed, a solid electrolyte layer such as a functional polymer is provided on the surface thereof, a current collector layer is provided on the surface of the solid electrolyte layer, and a metal electrode layer is provided on the current collector layer to provide a capacitor element The capacitor elements are stacked, the electrode portions or electrode layers of the capacitor elements are collectively connected to the external terminals, and the exterior is formed so as to expose the external terminals.
上記従来の固体電解コンデンサにおいては、大容量化とESRを下げることはできるが、一般的な固体電解コンデンサと同様に、外部端子を介して回路基板上に実装しなければならない。このように半導体部品と同じように回路基板に表面実装される固体電解コンデンサでは、実際の回路を構成した状態でのESRやESL特性が端子長や配線長が存在するために大きくなり、高周波応答性に劣るといった課題を有するものであった。 In the conventional solid electrolytic capacitor, the capacity and ESR can be reduced. However, like a general solid electrolytic capacitor, it must be mounted on a circuit board via an external terminal. Thus, in a solid electrolytic capacitor that is surface-mounted on a circuit board in the same way as a semiconductor component, the ESR and ESL characteristics in the state in which an actual circuit is configured become large due to the presence of the terminal length and wiring length, and the high frequency response It had the subject that it was inferior in property.
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。
しかしながら、上記従来の固体電解コンデンサでは大容量化と等価直列抵抗(以下ESRと称す)を下げることはできるが、一般的な固体電解コンデンサと同様に、外部端子を介して回路基板上に実装しなければならない。 However, although the above-mentioned conventional solid electrolytic capacitor can increase the capacity and reduce the equivalent series resistance (hereinafter referred to as ESR), it is mounted on a circuit board via an external terminal in the same manner as a general solid electrolytic capacitor. There must be.
このように半導体部品と同じように回路基板に表面実装される固体電解コンデンサでは、実際の回路を構成した状態でのESRやESL特性が端子長や配線長が存在するために大きくなり、高周波応答性に劣るといった課題を有するものであった。 Thus, in a solid electrolytic capacitor that is surface-mounted on a circuit board in the same way as a semiconductor component, the ESR and ESL characteristics in the state in which an actual circuit is configured become large due to the presence of the terminal length and wiring length, and the high frequency response It had the subject that it was inferior in property.
こうした課題を解決するため、固体電解コンデンサの表面に陽陰極両方を配置し、部品をこの上に直接実装することでESRやESLを下げることができる固体電解コンデンサが提案されている。 In order to solve such problems, a solid electrolytic capacitor has been proposed in which both the positive and negative electrodes are arranged on the surface of the solid electrolytic capacitor, and the ESR and ESL can be lowered by mounting components directly on the surface.
本発明は以上のように半導体部品と直接接続でき、高周波応答性に優れた高信頼性の固体電解コンデンサを効率よく生産することができる固体電解コンデンサおよ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。 It is an object of the present invention to provide a solid electrolytic capacitor that can be directly connected to a semiconductor component as described above and that can efficiently produce a highly reliable solid electrolytic capacitor excellent in high-frequency response and a method for manufacturing the same. Is.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、少なくとも弁金属シート体の片面に多孔質部を設け、前記多孔質部の表面に誘電体被膜、前記誘電体被膜の上に固体電解質層、前記固体電解質層の上に集電体層を設けてなる固体電解コンデンサにおいて、前記弁金属シート体の所定の位置に設けたスルホールと、このスルホールの内壁及び弁金属シート体の多孔質化されていない面に設けたスペーサと樹脂材料からなる絶縁膜と、前記スルホール内に設けた前記集電体層と接続したスルホール電極と、前記絶縁膜の所定の位置に接続端子を設けた固体電解コンデンサであり、厚みを均一に形成した絶縁膜を実現することにより、半導体部品と直接接続できる高周波特性に優れた高信頼性の固体電解コンデンサを実現できるという作用効果を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, a porous portion is provided on at least one surface of the valve metal sheet body, a dielectric coating is provided on the surface of the porous portion, a solid electrolyte layer is provided on the dielectric coating, and the solid In a solid electrolytic capacitor in which a current collector layer is provided on an electrolyte layer, a through hole provided at a predetermined position of the valve metal sheet body, an inner wall of the through hole, and a non-porous surface of the valve metal sheet body A solid electrolytic capacitor in which an insulating film made of a spacer and a resin material provided in a through hole, a through hole electrode connected to the current collector layer provided in the through hole, and a connection terminal at a predetermined position of the insulating film, By realizing an insulating film with a uniform thickness, it is possible to achieve the effect of realizing a highly reliable solid electrolytic capacitor with excellent high frequency characteristics that can be directly connected to semiconductor components. .
本発明の請求項2に記載の発明は、少なくとも弁金属シート体の片面に多孔質部を設け、前記多孔質部の表面に誘電体被膜、前記誘電体被膜の上に固体電解質層、前記固体電解質層の上に集電体層を設けてなる固体電解コンデンサにおいて、前記弁金属シート体の所定の位置に設けたスルホールと、このスルホールの内壁及び弁金属シート体の多孔質化されていない面に設けたスペーサとフィラーと樹脂材料からなる絶縁膜と、前記スルホール内に設けた前記集電体層と接続したスルホール電極と、前記絶縁膜の所定の位置に接続端子を設けた固体電解コンデンサであり、より被覆性に優れた絶縁膜を形成できることにより高周波特性に優れたより高信頼性の固体電解コンデンサを実現できるという作用効果を得ることができる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a porous portion on at least one surface of the valve metal sheet body, a dielectric coating on the surface of the porous portion, a solid electrolyte layer on the dielectric coating, and the solid In a solid electrolytic capacitor in which a current collector layer is provided on an electrolyte layer, a through hole provided at a predetermined position of the valve metal sheet body, an inner wall of the through hole, and a non-porous surface of the valve metal sheet body A solid electrolytic capacitor provided with a spacer, a filler and an insulating film made of a resin material, a through-hole electrode connected to the current collector layer provided in the through-hole, and a connection terminal at a predetermined position of the insulating film. In addition, since it is possible to form an insulating film with a better covering property, it is possible to obtain an effect of realizing a more reliable solid electrolytic capacitor with excellent high-frequency characteristics.
本発明の請求項3に記載の発明は、絶縁性塗料の樹脂材料として、少なくともエポキシ系、アクリル系、ポリイミド系のいずれか一つの熱硬化性樹脂を用いた請求項1または2に記載の固体電解コンデンサであり、生産性、信頼性の高い絶縁膜を有する固体電解コンデンサを実現できるという作用効果を得ることができる。
The invention according to
本発明の請求項4に記載の発明は、スペーサの大きさを絶縁膜の厚みより小さくした請求項1または2に記載の固体電解コンデンサであり、絶縁膜の厚みを一定の厚みに制御できるという作用効果を得ることができる。
The invention according to
本発明の請求項5に記載の発明は、スペーサの形状をほぼ球形とした請求項1または2に記載の固体電解コンデンサであり、絶縁膜の膜厚精度をより高められるという作用効果を得ることができる。
Invention of
本発明の請求項6に記載の発明は、スペーサの粒径を5〜60μmとした請求項1または2に記載の固体電解コンデンサであり、微小形状のスルホールの内壁に信頼性の高い絶縁膜を形成できるという作用効果を得ることができる。 A sixth aspect of the present invention is the solid electrolytic capacitor according to the first or second aspect, wherein the spacer has a particle size of 5 to 60 μm, and a highly reliable insulating film is formed on the inner wall of the minute through hole. The effect that it can be formed can be obtained.
本発明の請求項7に記載の発明は、フィラーの大きさを絶縁膜の厚みより小さくし、かつスペーサの大きさよりも小さくした請求項2に記載の固体電解コンデンサであり、硬化時の樹脂の粘度低下を防止できることからエッジ部のカバーリング性の良い絶縁膜を形成できるという作用効果を得ることができる。
The invention according to
本発明の請求項8に記載の発明は、絶縁膜の組成として、スペーサを20〜60vol%、残りを樹脂の含有量とした請求項1に記載の固体電解コンデンサであり、一定厚みの絶縁膜を形成できるという作用効果を得ることができる。
The invention according to
本発明の請求項9に記載の発明は、絶縁膜の組成として、スペーサを5〜50vol%、フィラーを30〜50vol%、残りを樹脂の含有量とした請求項2に記載の固体電解コンデンサであり、一定厚みの絶縁膜をより高精度に形成できるという作用効果を得ることができる。
The invention according to
本発明の請求項10に記載の発明は、少なくとも片面に多孔質部を設けかつ多孔質部に形成された誘電体被膜を有する弁金属シート体に対してスルホールを形成する工程と、弁金属シート体の片面側に吸収体を当接させて少なくともスルホールの内壁にスペーサと樹脂材料からなる絶縁性塗料を塗布した後スルホール内の少なくとも内壁面に一定の絶縁性樹脂を残して貫通孔を形成するように絶縁性樹脂を除去して絶縁膜を形成する工程と、前記誘電体被膜の上に固体電解質層を形成する工程と、この固体電解質層の上に陰電極層を形成する工程と、前記陰電極層と導通するスルホール電極を形成する工程と、前記スルホール電極と導通する接続端子と前記弁金属シート体と導通する接続端子とを他面に形成する工程を有する固体電解コンデンサの製造方法であり、余分な絶縁性塗料のはみ出しを防止し、所定の部位にのみ均一に絶縁膜を形成することができるので生産性と絶縁信頼性に優れた半導体部品と直接接続できる高周波特性に優れた固体電解コンデンサの製造方法を提供できるという作用効果を得ることができる。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a step of forming a through hole in a valve metal sheet body provided with a porous portion on at least one side and having a dielectric coating formed on the porous portion; After the absorber is brought into contact with one side of the body and an insulating paint made of a spacer and a resin material is applied to at least the inner wall of the through hole, a through hole is formed by leaving a certain insulating resin on at least the inner wall surface of the through hole. Removing the insulating resin to form an insulating film, forming a solid electrolyte layer on the dielectric coating, forming a negative electrode layer on the solid electrolyte layer, A solid electrolytic capacitor comprising a step of forming a through-hole electrode that is electrically connected to the negative electrode layer, and a step of forming a connection terminal that is electrically connected to the through-hole electrode and a connection terminal that is electrically connected to the valve metal sheet body on the other surface. This is a manufacturing method that prevents excess insulating paint from protruding and allows an insulating film to be uniformly formed only at a predetermined location, so that it can be directly connected to semiconductor parts with excellent productivity and insulation reliability. The effect that the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor excellent in the characteristic can be provided can be obtained.
本発明の請求項11に記載の発明は、少なくとも片面に多孔質部を設けかつ多孔質部に形成された誘電体被膜を有する弁金属シート体に対してスルホールを形成する工程と、弁金属シート体の片面側に吸収体を当接させて少なくともスルホールの内壁にスペーサとフィラーと樹脂材料からなる絶縁性塗料を塗布した後スルホール内の少なくとも内壁面に一定の絶縁性樹脂を残して貫通孔を形成するように絶縁性樹脂を除去して絶縁膜を形成する工程と、前記誘電体被膜の上に固体電解質層を形成する工程と、この固体電解質層の上に陰電極層を形成する工程と、前記陰電極層と導通するスルホール電極を形成する工程と、前記スルホール電極と導通する接続端子と前記弁金属シート体と導通する接続端子とを他面に形成する工程を有する固体電解コンデンサの製造方法であり、余分な絶縁性塗料のはみ出しを防止し、所定の部位にのみより均一に絶縁膜を形成することができるので生産性とより絶縁信頼性に優れた半導体部品と直接接続できる高周波特性に優れた固体電解コンデンサの製造方法を提供できるという作用効果を得ることができる。 According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a step of forming a through hole in a valve metal sheet body provided with a porous portion on at least one surface and having a dielectric coating formed on the porous portion; After the absorber is brought into contact with one side of the body and at least the inner wall of the through hole is coated with an insulating paint made of a spacer, a filler, and a resin material, the through hole is left on the inner wall of the through hole leaving a certain insulating resin. Forming an insulating film by removing the insulating resin so as to form; forming a solid electrolyte layer on the dielectric coating; forming a negative electrode layer on the solid electrolyte layer; A solid having a step of forming a through-hole electrode that is electrically connected to the negative electrode layer, and a connection terminal that is electrically connected to the through-hole electrode and a connection terminal that is electrically connected to the valve metal sheet body. This is a method of manufacturing a decapacitor, which prevents the excess insulating paint from protruding and can form an insulating film more uniformly only at a predetermined site, so it can be directly connected to semiconductor parts with higher productivity and higher insulation reliability. The effect of being able to provide a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having excellent high-frequency characteristics that can be connected can be obtained.
本発明の請求項12に記載の発明は、少なくとも片面に多孔質部を設けかつ多孔質部に形成された誘電体被膜を有する弁金属シート体に対して弁金属シート体の他面側に導電性材料層を形成する工程と、スルホールを形成する工程と、弁金属シート体の片面側に吸収体を当接させて少なくともスルホールの内壁にスペーサと樹脂材料からなる絶縁性塗料を塗布した後スルホール内の少なくとも内壁面に一定の絶縁性樹脂を残して貫通孔を形成するように絶縁性樹脂を除去して絶縁膜を形成する工程と、前記誘電体被膜の上に固体電解質層を形成する工程と、この固体電解質層の上に陰電極層を形成する工程と、前記陰電極層と導通するスルホール電極を形成する工程と、前記スルホール電極と導通する接続端子と前記弁金属シート体と導通する接続端子とを前記弁金属シート体の他面に形成する工程を有する固体電解コンデンサの製造方法であり、絶縁膜の密着力を向上させるとともに抵抗値の低い電極層を得ることができ、加えて余分な絶縁性塗料のはみ出しを防止し所定の部位にのみ絶縁性塗料を塗布することができる半導体部品と直接接続できる高周波特性に優れた固体電解コンデンサの製造方法を提供できるという作用効果を得ることができる。 According to a twelfth aspect of the present invention, a conductive material is provided on the other surface side of the valve metal sheet body with respect to the valve metal sheet body provided with a porous portion on at least one surface and having a dielectric coating formed on the porous portion. A step of forming a conductive material layer, a step of forming a through hole, and a contact hole after contacting the absorber with one side of the valve metal sheet body and applying an insulating paint made of a spacer and a resin material on at least the inner wall of the through hole A step of forming an insulating film by removing the insulating resin so as to form a through-hole while leaving a certain insulating resin on at least an inner wall surface of the inside, and a step of forming a solid electrolyte layer on the dielectric coating A step of forming a negative electrode layer on the solid electrolyte layer; a step of forming a through-hole electrode that is electrically connected to the negative electrode layer; and a connection terminal that is electrically connected to the through-hole electrode and the valve metal sheet body. It is a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having a step of forming a connection terminal on the other surface of the valve metal sheet body, and it is possible to obtain an electrode layer having a low resistance value while improving the adhesion of the insulating film. To obtain an effect of providing a manufacturing method of a solid electrolytic capacitor excellent in high frequency characteristics that can be directly connected to a semiconductor component that can prevent an excessive insulating paint from protruding and can be applied only to a predetermined portion. Can do.
本発明の請求項13に記載の発明は、少なくとも片面に多孔質部を設けかつ多孔質部に形成された誘電体被膜を有する弁金属シート体に対して弁金属シート体の他面側に導電性材料層を形成する工程と、スルホールを形成する工程と、弁金属シート体の片面側に吸収体を当接させて少なくともスルホールの内壁にスペーサとフィラーと樹脂材料からなる絶縁性塗料を塗布した後スルホール内の少なくとも内壁面に一定の絶縁性樹脂を残して貫通孔を形成するように絶縁性樹脂を除去して絶縁膜を形成する工程と、前記誘電体被膜の上に固体電解質層を形成する工程と、この固体電解質層の上に陰電極層を形成する工程と、前記陰電極層と導通するスルホール電極を形成する工程と、前記スルホール電極と導通する接続端子と前記弁金属シート体と導通する接続端子とを前記弁金属シート体の他面に形成する工程を有する固体電解コンデンサの製造方法であり、絶縁膜の密着力を向上させるとともに抵抗値の低い電極層を得ることができ、加えて余分な絶縁性塗料のはみ出しを防止し所定の部位にのみより均一に絶縁性塗料を塗布することができる半導体部品と直接接続できる高周波特性に優れた固体電解コンデンサの製造方法を提供できるという作用効果を得ることができる。 According to a thirteenth aspect of the present invention, a conductive material is provided on the other surface side of the valve metal sheet body with respect to the valve metal sheet body provided with a porous portion on at least one surface and having a dielectric coating formed on the porous portion. Forming a conductive material layer, forming a through hole, and contacting the absorber to one side of the valve metal sheet body, and applying an insulating paint made of a spacer, a filler, and a resin material to at least the inner wall of the through hole A step of forming the insulating film by removing the insulating resin so as to form a through-hole, leaving a certain insulating resin on at least the inner wall surface in the rear through hole, and forming a solid electrolyte layer on the dielectric coating A step of forming a negative electrode layer on the solid electrolyte layer, a step of forming a through-hole electrode that is electrically connected to the negative electrode layer, a connection terminal that is electrically connected to the through-hole electrode, and the valve metal sheet Is a method of manufacturing a solid electrolytic capacitor having a step of forming a connection terminal electrically connected to the other surface of the valve metal sheet body, and can improve the adhesion of the insulating film and obtain an electrode layer having a low resistance value. In addition, it is possible to provide a method of manufacturing a solid electrolytic capacitor excellent in high frequency characteristics that can be directly connected to a semiconductor component that can prevent the excess insulating paint from protruding and can more uniformly apply the insulating paint only to a predetermined portion. It is possible to obtain the operational effect.
本発明の請求項14に記載の発明は、吸収体として多孔質体を用いる請求項10〜13のいずれか一つに記載の固体電解コンデンサの製造方法であり、余分な絶縁性塗料を吸収して多孔質部への流れ込みを防止するという作用効果を得ることができる。
Invention of
本発明の請求項15に記載の発明は、多孔質体として紙を用いる請求項10〜13のいずれか一つに記載の固体電解コンデンサの製造方法であり、請求項14の作用に加えてより生産性に優れるという作用効果を得ることができる。
Invention of
本発明の請求項16に記載の発明は、少なくともスルホールの内壁に絶縁膜を形成する工程において、気体を噴射してスルホール内の少なくとも内壁面に一定の絶縁性樹脂を残して貫通孔を形成するように絶縁性樹脂を除去する請求項10〜13のいずれか一つに記載の固体電解コンデンサの製造方法であり、効率よくスルホール中の絶縁性塗料を除去することができるという作用効果を得ることができる。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the step of forming an insulating film on at least the inner wall of the through hole, a gas is injected to form a through-hole while leaving a certain insulating resin on at least the inner wall surface of the through hole. It is a manufacturing method of the solid electrolytic capacitor as described in any one of Claims 10-13 which removes insulating resin, and obtains the effect that the insulating coating material in a through hole can be removed efficiently. Can do.
本発明の請求項17に記載の発明は、少なくともスルホールの内壁に絶縁膜を形成する工程において、多孔質体を介して吸収しながらスルホール内の少なくとも内壁面に一定の絶縁性樹脂を残して貫通孔を形成するように絶縁性樹脂を除去する請求項10〜13のいずれか一つに記載の固体電解コンデンサの製造方法であり、スルホール中の余分な絶縁性塗料を除去し、均一な絶縁膜を形成できるという作用効果を得ることができる。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the step of forming an insulating film on at least the inner wall of the through hole, it penetrates while leaving a certain insulating resin on at least the inner wall surface of the through hole while absorbing through the porous body. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to
本発明の請求項18に記載の発明は、少なくともスルホールの内壁に絶縁膜を形成する工程において、絶縁性塗料の塗布および硬化を複数回行う請求項10〜13のいずれか一つに記載の固体電解コンデンサの製造方法であり、欠陥が少なく信頼性の高い絶縁膜を得ることができるという作用効果を得ることができる。 According to an eighteenth aspect of the present invention, at least in the step of forming an insulating film on the inner wall of the through hole, the coating and curing of the insulating paint are performed a plurality of times. This is a method for manufacturing an electrolytic capacitor, and it is possible to obtain an effect that a highly reliable insulating film with few defects can be obtained.
本発明の請求項19に記載の発明は、少なくともスルホールの内壁に絶縁膜を形成する工程において、1回目の塗布における絶縁性塗料を半硬化の状態とし、前記1回目の塗布における絶縁性塗料の上に2回目の塗布を行った後に硬化を行う請求項18に記載の固体電解コンデンサの製造方法であり、絶縁性塗料どうしの密着性が高く、信頼性の高い絶縁膜を得ることができるという作用効果を得ることができる。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the step of forming an insulating film on at least the inner wall of the through hole, the insulating paint in the first application is made into a semi-cured state, and the insulating paint in the first application is formed. 19. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to
本発明の請求項20に記載の発明は、少なくともスルホールの内壁に絶縁膜を形成する工程において、弁金属シート体の他面側を下側にして静置状態で硬化を行う請求項10〜13のいずれか一つに記載の固体電解コンデンサの製造方法であり、他面側のエッジ部の液だれを防止してカバーリング性を向上させ、絶縁信頼性の高い絶縁膜を得ることができるという作用効果を得ることができる。 According to a twentieth aspect of the present invention, in the step of forming an insulating film on at least the inner wall of the through hole, curing is performed in a stationary state with the other surface side of the valve metal sheet body facing down. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to any one of the above, wherein it is possible to improve the covering property by preventing dripping of the edge portion on the other surface side, and to obtain an insulating film with high insulation reliability. An effect can be obtained.
本発明の固体電解コンデンサおよびその製造方法は、印刷法をはじめとする塗布法によって、スルホールの内壁及び弁金属シート体の多孔質化されていない面にスペーサと樹脂材料からなる絶縁材料を用いて絶縁膜を形成することから、複数のスルホールに対して効率良く一括して形成でき、かつ任意の厚みに高均一な絶縁膜が得られ、加えてスルホールおよびエッジ部分のカバーリング性を良好なものとすることによって、半導体部品と直接接続でき高周波特性に優れた高信頼性の固体電解コンデンサおよびその製造方法を実現できるという効果を奏するものである。 The solid electrolytic capacitor and the manufacturing method thereof according to the present invention use an insulating material made of a spacer and a resin material on the inner wall of the through hole and the non-porous surface of the valve metal sheet body by a coating method such as a printing method. Since an insulating film is formed, it is possible to efficiently form a plurality of through-holes at the same time, and a highly uniform insulating film can be obtained with an arbitrary thickness. In addition, the through-hole and edge portion have good coverability. Thus, it is possible to realize a highly reliable solid electrolytic capacitor that can be directly connected to a semiconductor component and has excellent high-frequency characteristics, and a method for manufacturing the same.
(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1〜11、14〜16、18〜20に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first to eleventh, the fourteenth to sixteenth and the eighteenth to eighteenth inventions of the present invention will be described using the first embodiment.
図1は本発明の実施の形態1における半導体部品と直接接続できる低ESL特性を有する固体電解コンデンサの構造を説明するための図2のA−A部における断面図であり、図2はその斜視図であり、図3〜図5はそのスルホール近傍の拡大断面図である。また図6〜図17は固体電解コンデンサの製造方法を説明するための工程断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2 for explaining the structure of a solid electrolytic capacitor having low ESL characteristics that can be directly connected to a semiconductor component according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. FIGS. 3 to 5 are enlarged sectional views of the vicinity of the through hole. 6 to 17 are process cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor.
まず、図1〜図3を用いて本発明の固体電解コンデンサの構造について説明する。 First, the structure of the solid electrolytic capacitor of the present invention will be described with reference to FIGS.
弁金属シート体1は例えばアルミニウムから構成されており、タンタルやニオブなどの材料によっても形成することができる。この弁金属シート体1の片面には多孔質部6が設けられており、この多孔質部6はさらに図3のような構成となっている。この多孔質部6の表面には弁金属シート体1の酸化物である酸化アルミニウム被膜などの誘電体被膜11が形成されている。この誘電体被膜11の上にはピロールやチオフェン等からなる固体電解質層8が形成され、さらにその上にカーボン層13が設けられ、弁金属シート体1のプレーン部分との対極としてコンデンサ素子を構成している。このカーボン層13の上面には陰電極層9が設けられており、これは例えばAgペーストなどを塗布することにより形成している。また、弁金属シート体1にはスルホール電極2が弁金属シート体1を貫通するように設けられている。このスルホール電極2は前記陰電極層9と一体で形成することができる。またスルホール14の内壁は絶縁膜3によって被覆されていることから、スルホール電極2と弁金属シート体1とは絶縁されている。この絶縁膜3はスルホール14の内壁と弁金属シート体1の他面とに所定の厚みで高精度に形成することが電気的性能と生産性に重要な構成要件となっている。
The valve metal sheet body 1 is made of, for example, aluminum, and can be formed of a material such as tantalum or niobium. A
従来、この絶縁膜3は絶縁性の樹脂材料などを用いて電着あるいは印刷法などによりスルホール14の内壁に形成するのであるが、このスルホール14の穴径は数100μm以下の寸法を有しており、この寸法形状のスルホール14の内壁に絶縁膜3を形成するとスルホール14のエッジ部で絶縁膜3が薄くなってしまうという課題を有していた。これは熱硬化の際の高温時に絶縁性の樹脂材料の粘度が低下し、流動してスルホール14のエッジ部から流れることによって発生する。このような状態になると、スルホール14のエッジ部の絶縁信頼性が低下することになるからである。
Conventionally, the insulating
これを解決するために、図3に示すようにこの絶縁膜3の構成をスペーサ19とフィラー18および樹脂材料からなる絶縁性塗料を用いることにより、均一な厚みの絶縁膜3を形成することができる。このようなチクソ性の高い絶縁性塗料の組成とすることにより、特にフィラー18の添加効果によるスルホール14のエッジ部での絶縁性塗料の液ダレを防止し、厚みを決めるためのスペーサ19の添加効果による塗布ムラをなくすことができるなどの作用により、厚み精度を高めた絶縁膜3を形成することができる。またこの絶縁膜3の構成をスペーサ19とフィラー18と樹脂材料とで構成することにより、最も高精度な絶縁膜3を形成することができる。
In order to solve this problem, as shown in FIG. 3, the insulating
また、このときの絶縁性塗料の樹脂材料としてはエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂などの熱硬化型樹脂の少なくとも一つを用いることにより効率よく絶縁膜3を塗布した後、熱硬化することにより形成することができる。
In addition, as the resin material of the insulating paint at this time, the insulating
次に、この絶縁膜3の構成について図4および図5を用いてさらに詳細に説明する。図4および図5は本実施の形態1におけるスルホール14近傍の要部拡大断面図である。
Next, the configuration of the insulating
図4に示すように、絶縁膜3の組成として絶縁性塗料の中にスペーサ19とフィラー18を分散して存在させた状態とすることにより、絶縁性塗料の流動を低下させてスルホール14のエッジ部における絶縁性塗料の流れを減少させることができることから、高い絶縁信頼性を有する絶縁膜3とすることができる。
As shown in FIG. 4, the composition of the insulating
ここで、フィラー18が樹脂材料中に存在することにより、絶縁性塗料の流動を低下させ、エッジ部における膜減りを減少させることができ、より高い絶縁信頼性を得ることができる。また、スペーサ19が樹脂材料中に存在することにより、スクリーン印刷を用いて弁金属シート体1の多孔質化されていない面に絶縁膜3を印刷形成する際、スペーサ19が絶縁膜3の厚みの下限となることから均一な塗布厚みを有する絶縁膜3を容易に得ることができる。従って、このスペーサ19の大きさは絶縁膜3の厚みよりも小さくすることが好ましい。
Here, when the
また、このスペーサ19の形状をほぼ球形とすることにより絶縁性塗料のなかでの流動性を高め、凝集したり厚み方向に複数個重なった状態で存在したりしなくなり、絶縁膜3の均一性を高めることができるので、より絶縁膜3の塗布厚みを均一にすることができる。
In addition, by making the shape of the
さらに、このスペーサ19の粒径はスルホール14の形状によって最適な寸法形状を決めることができるが、検討の結果5〜60μmの範囲が最適であった。このスペーサ19の粒径が5μmを下回れば絶縁膜3の絶縁性が低下し、60μmを上回ればスルホール電極2の接続性を低下させることが分かった。
Furthermore, the optimum particle size of the
また、フィラー18の大きさはチクソ性の制御性を高めるという観点から絶縁膜3の厚みよりも小さくし、かつスペーサ19の大きさよりも小さくすることが好ましい。
In addition, the size of the
そして次に、絶縁膜3の絶縁信頼性、スルホール電極2の接続性および生産性の向上の観点から絶縁膜3の組成を検討した結果、この絶縁膜3の組成としてはスペーサを7〜50vol%、フィラーを30〜50vol%、残りを樹脂の含有量としたときに最も優れた特性と再現性が得られた。この範囲を外れると絶縁膜3の絶縁信頼性、スルホール電極2の接続性または生産性のいずれかの課題を有していることが判明した。
Then, as a result of examining the composition of the insulating
また、以上説明してきたような効果はスペーサ19のみの存在下においても実現することができる。例えば、図5に示すようにスペーサ19の粒径と添加量を最適化することによりスペーサ19がフィラー18の効果を兼ね備えることも可能であり、本実施の形態1では平均粒径10μmのガラスビーズを50vol%、残りをエポキシ樹脂とした絶縁性塗料を用いてスルホール14の内壁と弁金属シート体1の他面側にスクリーン印刷により塗布形成した後、120℃の温度で熱硬化することにより厚み10〜15μmの絶縁膜3を形成することができた。スペーサ19が存在することにより、スキージなどの際に均一な絶縁性塗料の塗布厚みを容易に得ることができるのに加えて、スペーサ19が絶縁性塗料のチクソ性も改善する効果を有しているためである。
Further, the effects as described above can be realized even in the presence of the
次に、弁金属シート体1の他面には弁金属シート体1と接続された接続端子4が設けられ、この接続端子4とスルホール電極2の上に設けられた接続端子5とが交互に配置された電極構成となっている。
Next, a
また、弁金属シート体1の片面の外周部分には絶縁樹脂からなる陽陰極分離部7が設けられており、この陽陰極分離部7を設けることにより固体電解質層8および陰電極層9と弁金属シート体1のプレーン部分(多孔質化されていない部分)とのショート(短絡)を防止している。この陽陰極分離部7を設けることにより、より生産性と信頼性をより高めることができる。
In addition, a positive and negative
また、補強板10は本発明の固体電解コンデンサの機械的強度を高めるとともに、導電性を有する材料を用いることにより電極としての機能も有することができる。
Further, the reinforcing
このような基本の構成をとることにより、固体電解コンデンサの接続端子4、5を介して各種部品を直接接続することにより配線長を最短とすることができる。また、スルホール電極2における電流の向きと、弁金属シート体1の部分を流れる電流の向きを逆方向とすることによって磁界をキャンセルする効果が生じることにより、ESLの極小化が図れる固体電解コンデンサとすることができる。
By adopting such a basic configuration, the wiring length can be minimized by directly connecting various components via the
この固体電解コンデンサを実現する上で、微細な各スルホール14の内壁において均一な厚みと高い絶縁信頼性を有する絶縁膜3の構造と、その絶縁膜3を効率よく形成する製造方法が非常に重要なものとなる。
In realizing this solid electrolytic capacitor, the structure of the insulating
次に、前記構成を有する固体電解コンデンサの製造方法について詳細に説明する。 Next, a method for manufacturing the solid electrolytic capacitor having the above-described configuration will be described in detail.
図6〜図17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製造方法を説明するための断面工程図である。 6 to 17 are cross-sectional process diagrams for explaining the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor in Embodiment 1 of the present invention.
図6に示すように、1は弁金属シート体であり、片面側に多孔質部6を形成している。この多孔質部6はアルミニウム箔などの弁金属シート体1に酸処理および熱処理を行うことによって得られる。
As shown in FIG. 6, 1 is a valve metal sheet | seat body and forms the
次に、図7に示すように弁金属シート体1にパンチング加工などによってスルホール14を形成する。続いて、図8に示すように弁金属シート体1の片面側を吸収体15に当接させる。この吸収体15には和紙のように液体を適度に吸収する材質のものを用いることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 7, the through
次に、図9に示すように他面側より平均粒径15μmのガラスビーズからなるスペーサ19と平均粒径1〜3μmからなるアルミナ粉からなるフィラー18およびエポキシ樹脂とで構成された絶縁性塗料をスキージ16により塗布形成する。このとき絶縁性塗料は弁金属シート体1の他面側の表面とともにスルホール14の内部にも充填され、片面側からはみ出した絶縁性塗料は吸収体15によって吸収され、多孔質部6へのはみ出しを防止する。このときの絶縁性塗料を塗布する方法としてはこのほかに、スピンコート法によって全体に絶縁性塗料を塗布する方法や、スプレーによって絶縁性塗料を噴射する方法などでもよい。
Next, as shown in FIG. 9, from the other side, an insulating paint composed of a
図10に示すように吸収体15を取り外して、弁金属シート体1の片面側より空気を噴射してスルホール14中の余分な絶縁性塗料を除去して図11に示すようにスルホール14の内壁に均一な絶縁性塗料を残して貫通孔14aを形成する。このとき、空気を弁金属シート体1の片面側から噴射することにより、多孔質部6側への絶縁性塗料の流入を防止し、かつ他面側のスルホール14のエッジ部分に絶縁性塗料を送り込むことができ、スルホール14のエッジ部のカバーリング性を向上させることができる。
As shown in FIG. 10, the
そしてこの状態において、加熱によって絶縁性塗料を硬化させて絶縁膜3を形成できる。このとき弁金属シート体1の他面側を下にして加熱することにより、加熱によって粘度が低下した絶縁性塗料が多孔質部6に流入することなく、かつスルホール14のエッジ部分に絶縁性塗料を残すことができるので、カバーリング性を保つことができる。また加えて、絶縁性塗料の塗布から絶縁性塗料の硬化までの工程を複数回行うことにより、絶縁膜3の欠陥を減らして、より絶縁信頼性を高めることができる。そしてこの場合、先に塗布された絶縁性塗料の硬化を完全には行わず半硬化の状態とし、この上に絶縁性塗料を塗布して本硬化を行うことにより、絶縁性塗料どうしの密着性が向上し、より絶縁信頼性を高めることができる。
In this state, the insulating
続いて、弁金属シート体1の片面側の外周部に樹脂を塗布して硬化させ、陽陰極分離部7を形成することにより図12の状態となり、次に図13に示すように多孔質部6の上に固体電解質層8を形成する。これはたとえばポリチオフェンなどの導電性高分子膜を化学重合法、電解重合法などによって形成することができる。
Subsequently, a resin is applied to the outer peripheral portion on one side of the valve metal sheet body 1 and cured to form the positive-
その後、図14に示すように固体電解質層8上にカーボン層(図示せず)の薄層を形成し、Agペーストなどを用いて前記カーボン層上とスルホール14の内部の貫通孔14aに塗布および充填してスルホール電極2と陰電極層9を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 14, a thin layer of a carbon layer (not shown) is formed on the
次に、図15に示すようにAg、Cuなどからなる導電性の補強板10を陰電極層9とAgペーストによって接着し、固体電解コンデンサの剛性を向上するとともに、抵抗値を下げて電荷の取り出しを容易にする。
Next, as shown in FIG. 15, a conductive reinforcing
次に、図16に示すようにレーザによって絶縁膜3の所定の位置を加工して陽極開口部17を形成し、弁金属シート体1の表層を露出させ、その後図17に示すようにめっき法によってスルホール電極2の表層と、陽極開口部17に電極層である接続端子4、5を一括して形成する。
Next, as shown in FIG. 16, a predetermined position of the insulating
この固体電解コンデンサの製造方法によれば、シート状の固体電解コンデンサ全体の厚みを増すことなく、弁金属シート体1の表面およびスルホール14の内壁を効率よく絶縁できることから、高い絶縁信頼性を有する絶縁膜3を得ることができる。また絶縁性塗料が所定の部位以外に広がることを防止できるので、固体電解コンデンサの特性劣化を防止し、高い容量値、低ESRを実現できる。
According to this method of manufacturing a solid electrolytic capacitor, the surface of the valve metal sheet body 1 and the inner wall of the through-
以上の方法に加えて、絶縁性塗料の成分を変更することで、より均一な膜厚と、高い絶縁信頼性を得ることができる。 In addition to the above methods, a more uniform film thickness and high insulation reliability can be obtained by changing the components of the insulating paint.
(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12、13に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the second and second embodiments of the present invention will be described.
図18〜図21は本発明の実施の形態2における固体電解コンデンサの製造方法を説明するための断面工程図である。
18 to 21 are cross-sectional process diagrams for explaining the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor in
本実施の形態2における固体電解コンデンサの製造方法はほぼ実施の形態1と同じであるが、図18に示すように弁金属シート体1の他面側の表面に導電性材料層20を設けている点が実施の形態1と異なる。この導電性材料層20はあらかじめ例えばNi、Cuなどの層をめっき法によって弁金属シート体1の他面側の全面に形成することで製造することができる。
The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor in the second embodiment is almost the same as that in the first embodiment, but a
次に、図19に示すように弁金属シート体1にパンチング加工などによって孔径300μmのスルホール14を形成した後、図20に示すように弁金属シート体1の片面側を吸収体15に当接させる。この吸収体15には紙のように液体を適度に吸収する材質のものを用いることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 19, a through
次に、図21に示すように弁金属シート体1の他面側より粒径50μmのガラスビーズからなるスペーサ19と平均粒径1〜5μmのテフロン(登録商標)樹脂ビーズからなるフィラー18とアクリル樹脂からなる絶縁性塗料をスキージ16によりスクリーン印刷して塗布する。このときスペーサ19とフィラー18およびアクリル樹脂からなる絶縁性塗料は弁金属シート体1の他面側の表面とともにスルホール14の内部にも充填され、弁金属シート体1の片面側からはみ出した絶縁性塗料は吸収体15によって吸収され、多孔質部6へのはみ出しを防止する。
Next, as shown in FIG. 21, from the other side of the valve metal sheet body 1, a
その後の製造工程は実施の形態1における図8以降と同様の工程を経ることによって実施の形態2における固体電解コンデンサの製造方法は構成している。 Subsequent manufacturing steps are the same as those in FIG. 8 and subsequent steps in the first embodiment, so that the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor in the second embodiment is configured.
本発明の実施の形態2における固体電解コンデンサの製造方法によれば、導電性材料層20によって弁金属シート体1の剛性が増すのでシート状の形状を有する固体電解コンデンサの生産工程におけるハンドリング性が良くなること、スペーサ19とフィラー18およびアクリル樹脂からなる絶縁性塗料との密着性のよい材料を選択することで絶縁膜3の絶縁信頼性を向上できること、めっきなどの他の工程から弁金属シート体1を保護できることなどの効果が得られる。
According to the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor in the second embodiment of the present invention, the rigidity of the valve metal sheet body 1 is increased by the
また、弁金属シート体1の他面側の全体から効率よく電荷を引き出せるようになるので、さらにESRを低減できるとともに固体電解コンデンサの電気特性を向上させることも可能である。 In addition, since electric charges can be efficiently extracted from the entire other side of the valve metal sheet body 1, it is possible to further reduce ESR and improve the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitor.
また、スペーサ19とアクリル樹脂からなる絶縁性塗料を用いてもその効果を確認している。
Moreover, the effect is confirmed even if it uses the insulating coating material which consists of the
(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17に記載の発明について説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, the invention described in
図22は本実施の形態3における固体電解コンデンサの製造方法を説明するための断面工程図である。 FIG. 22 is a cross-sectional process diagram for explaining the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor in the third embodiment.
本実施の形態3における固体電解コンデンサの製造方法は実施の形態1とほぼ同じであり、吸収体15を介して吸引を行いつつスペーサ19と樹脂材料の構成による絶縁性塗料あるいはスペーサ19とフィラー18と樹脂材料の構成による絶縁性塗料を塗布する点が実施の形態1と異なっている。本実施の形態3における固体電解コンデンサの製造方法は実施の形態1における図6までの製造工程は同じであり、その後図22に示すように、例えば吸収体15として紙などの多孔質体を弁金属シート体1の片面側に当接させて、この吸収体15を介して吸引ポンプなどで吸引を行いながら(矢印方向に吸引)弁金属シート体1の他面側よりスキージ16を用いて前記絶縁性塗料を塗布する方法によって絶縁膜3を印刷形成する。
The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor in the third embodiment is almost the same as that in the first embodiment, and the insulating paint or the
この方法によれば前記絶縁性塗料の塗布と同時にスルホール14内の余分な絶縁性塗料を除去することができることから絶縁膜3の形成における生産効率が良くなり、また吸収体15のみによる余分な絶縁性塗料の吸収よりも効果が大きくなり、絶縁性塗料のはみ出しをより確実に防止できる固体電解コンデンサの製造方法を提供することができる。
According to this method, since the excess insulating paint in the through
本発明にかかる固体電解コンデンサおよびその製造方法は、印刷法などによって複数のスルホールに対して一括で絶縁性塗料を充填形成することにより、所望の絶縁膜が容易に得られるとともにスルホールおよびエッジ部分のカバーリング性を良好なものとすることによって高い絶縁信頼性を得ることができる低ESRかつ低ESL特性を有する固体電解コンデンサおよびその製造方法として有用である。 The solid electrolytic capacitor and the manufacturing method thereof according to the present invention can easily obtain a desired insulating film by filling a plurality of through holes with an insulating paint in a batch by a printing method or the like, and at the through holes and edge portions. The present invention is useful as a solid electrolytic capacitor having low ESR and low ESL characteristics that can obtain high insulation reliability by making the covering property good, and a method for manufacturing the same.
1 弁金属シート体
2 スルホール電極
3 絶縁膜
4、5 接続端子
6 多孔質部
7 陽陰極分離部
8 固体電解質層
9 陰電極層
10 補強板
14 スルホール
14a 貫通孔
15 吸収体
17 陽極開口部
18 フィラー
19 スペーサ
20 導電性材料層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve
Claims (20)
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JP2004051082A JP2005243889A (en) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2010004004A (en) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Samsung Electro Mech Co Ltd | Solid electrolytic capacitor, and apparatus and method for forming insulating layer of solid electrolytic capacitor |
-
2004
- 2004-02-26 JP JP2004051082A patent/JP2005243889A/en active Pending
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