JP2006049610A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リードレスチップ形の固体電解コンデンサの体積効率を損なうことなく、ＥＳＲ（等価直列抵抗）を低減し、誘電損失を小さく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。
【解決手段】弁作用金属の粉末によって形成された陽極体素子表面に誘電体皮膜を形成した後、固体電解質層を形成する。この固体電解質層形成後、再度、硝酸マンガン溶液に含浸し、１２０〜１８０℃で熱処理後、導電性粉末を陽極導出面に対向する面およびその縁部に付着させ、２００℃以上で熱処理して、表面に凹凸を形成する。その結果、底面縁部の導電性層を厚くすることができ、十分な導電経路が確保されるため、ＥＳＲ、誘電損失が低く、体積効率を損なわない固体電解コンデンサを提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は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り、特に、ＥＳＲを低減した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。

従来の固体電解コンデンサは、次の方法によって製造されている。
まずタンタル、ニオブ等の弁作用金属の焼結体に陽極引出線を植立し、該焼結体に、陽極酸化によって酸化皮膜を形成し、該酸化皮膜上に二酸化マンガン等の固体電解質層を形成する。
続いて、上記固体電解質層上にグラファイト層を形成し、さらに、銀等の金属粒子を含有する導電性ペーストを塗布して導電体層を形成し、固体電解コンデンサ素子とする。該コンデンサ素子の陽極引出面および陽極引出線の植立面に対向する底面を除く全外周面上に絶縁樹脂を被覆、硬化して樹脂外装し、該樹脂外装が施されていない陽極引出線とその周辺部（陽極導出部）、および底面（陰極導出部）にそれぞれ１層以上の導電体層を形成して電極とし、リードレスチップ形の樹脂外装固体電解コンデンサを完成させる(例えば特許文献１参照)。
特開平７−２２２９３号公報

上記導電性ペーストを塗布して導電体層を形成する際、固体電解コンデンサの充放電電流の導電経路を確保するため、導電体層が最も薄くなる底面の縁部に必要最小限の厚さの導電体層を形成する必要がある。しかし、上記内容を満足させる導電性ペースト粘度で塗布を行うと、側面中央付近の導電体層が厚くなり、コンデンサ素子の高さが高くなるので、体積効率の悪いコンデンサとなってしまう。
また、体積効率を確保するため、コンデンサ素子側面の導電体層を薄くすると底面の縁部の導電体層が薄くなりすぎ、電流の導電経路が確保できず、結果としてＥＳＲ（等価直列抵抗）が高い固体電解コンデンサとなるという問題がある。

上記のような問題があったため、従来の体積効率を確保しつつ、ＥＳＲを低減し、誘電損失を小さくすることができる固体電解コンデンサが求められていた。

本発明は、上記課題を解決するもので、弁作用金属粉末を加圧成形し、陽極引出線を植立したコンデンサ素子表面に、誘電体層、固体電解質層、陰極導電体層を形成後、該陽極引出線に対向するコンデンサ素子の底面を除くコンデンサ素子の外周面を絶縁樹脂で外装し、上記底面を陰極導出部、陽極導出線を植立した面を陽極導出部としてなるリードレスチップ形固体電解コンデンサにおいて、
陽極引出線を植立した面に対向する底面とその縁部に、導電性粉末を付着させて凹凸層を形成したことを特徴とする固体電解コンデンサおよびその製造方法である。

また、上記の凹凸層が、底面とその縁部を硝酸マンガン溶液に含浸し、１２０〜１８０℃で熱処理後、導電性粉末を付着させ、２００℃以上で熱処理して形成することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法である。

さらに、上記の凹凸層の凸部の厚さが、２０〜１００μｍであることを特徴とする固体電解コンデンサおよびその製造方法である。

また、上記の導電性粉末が、二酸化マンガンであることを特徴とする固体電解コンデンサおよびその製造方法である。

本発明によりコンデンサ素子底面およびその縁部に凹凸層を形成することで、底面縁部の導電性層を厚くすることができ、十分な導電経路が確保され、ＥＳＲを悪化させることなく、体積効率を向上することができる。
さらに、固体電解質層とグラファイト層、グラファイト層と導電体層との接合性が改善されることにより、ＥＳＲが低く、誘電損失の小さい固体電解コンデンサを得ることができる。

また、上記粉末状の二酸化マンガンを付着させる部分が、外装樹脂のない陰極導出部であるため、体積効率を損なわない固体電解コンデンサを得ることができる。

弁作用金属粉末を加圧成形し、陽極引出線を植立したコンデンサ素子に誘電体層を形成した後、固体電解質層を形成する際、硝酸マンガン溶液に含浸し、該溶液を表面に付着させた後、１２０〜１８０℃で熱処理し、表面を半固体状態にし、導電性粉末を付着させる。その際、陽極体の陰極引出面となる素子底部およびその縁部のみに付着させる。但し、体積効率の確保のため、粉末状の二酸化マンガンを付着させるのは陰極導出面の縁部を必要最低限の厚さで覆うことが望ましい。

（実施例１）
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。まず、弁作用金属粉末として、タンタル粉末を用い、加圧成形後焼結し、陽極引出線（タンタル線）を植立させた後、陽極酸化を行うことにより表面に誘電体層（タンタル酸化皮膜）を形成した。
次に、硝酸マンガン溶液に含浸し、熱分解して二酸化マンガンを析出させた。この含浸−熱分解の操作を１０回繰り返して二酸化マンガンの固体電解質層を形成した。その後、コンデンサ素子のタンタル線の植立面と対向する底面（陰極導出部）を硝酸マンガン溶液に含浸後、１４０℃で加熱して硝酸マンガンの一部に熱分解を起こさせて表面を半固体状態にした後、陰極導出部に平均粒子径２０〜４０μｍの導電性粉末を付着させ、２５０℃で１０分間の熱分解を行い導電性の凹凸層を形成した。
続いて、固体電解質層上にグラファイト層、コンデンサ素子側面での厚さが２０μｍの銀層（導電体層）を形成した。続けて、陽極引出線の植立面に対向する底面を除く全外周面上に絶縁樹脂を被覆、硬化して樹脂外装し、該樹脂外装が施されていない陽極引出線とその周縁部（陽極導出部）と陰極導出部にそれぞれ１層以上の導電体層を形成して電極とし、リードレスチップ形の樹脂外装固体電解コンデンサを完成させた。

（従来例１）
実施例１と同様の方法で、固体電解質層である二酸化マンガン層を形成した。次に、凹凸層は形成せずにグラファイト層と、コンデンサ素子底面の縁部の銀層厚さが２〜３μｍとなるように側面厚さ２０μｍの銀層を形成した。
（従来例２）
実施例１と同様の方法で、固体電解質層である二酸化マンガン層を形成した。次に、凹凸層は形成しないが、必要最小限の厚さの銀層を底面の縁部に形成してＥＳＲを低減するため、コンデンサ素子底面縁部の銀層厚さが３〜４μｍとなるように側面厚さ２５μｍの銀層を形成した。

上記実施例および従来例における固体電解質コンデンサの１００ｋＨｚでのＥＳＲ（ｍΩ）と１２０Ｈｚでの誘電損失（％）を比較した。その結果を表１に示す。

表１に示すとおり、素子底部およびその縁部に凹凸を形成した実施例は、従来例１と比較してＥＳＲを１６％、誘電損失を１５％低減させることができ、製品寸法も差がなく、体積効率も悪化させない結果を得た。
また、従来例２と比較し、製品高さを３％改善できた。

図１および図２に実施例および従来例１の陰極導出面断面概略図を示す。従来例１では図２に示すように、底面縁部の銀層が他の部位より薄くなっているのに対し、実施例では図１に示すように、導電性粉末で素子底部に形成された凹凸により縁が丸くなり、銀層が平均的に厚く形成され、かつ、凹凸の凹部にまで銀層を充填できるので、接合性が改善されている。

さらに、図１および図２に実施例および従来例１の製品断面概略図を示す。実施例では、図１に示すように、導電性粉末付着部が、陰極導出部に凹凸状に形成されているが、このような処理を施すことで、側面の銀層の厚さを厚くすることなく、縁部に必要最小限の厚さを有する銀層を形成できるため、図２に示す従来例１と差がない体積効率となっている。

上記実施例における二酸化マンガン粉末付着部の二酸化マンガン厚みは２０〜１００μｍの範囲が望ましい。２０μｍ未満では、底面縁部の導電体層が薄くなり、電流の導電経路が確保できず、ＥＳＲが高くなる。また、１００μｍを超えると、底面縁部の導電体層が厚くなりすぎ、体積効率が低下する。

なお、導電性粉末を付着させる前の硝酸マンガンの熱分解温度は、１２０〜１８０℃の範囲が望ましい。１２０℃未満では、硝酸マンガンの熱分解が十分に進行せず、また、１８０℃を超えると、表面が半固体状態にならず、導電性粉末の付着が困難になるという問題がある。
また、導電性粉末付着後の熱処理温度は、２００〜３５０℃の範囲が望ましい。２００℃未満では、粉末の付着が十分に進行せず、また３５０℃を超えると素子にかかる熱ストレスが大きくなり、漏れ電流特性が劣化するという問題がある。
導電性粒子としては、二酸化マンガンが望ましいが、ポリピロール、ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン等の導電性高分子やカーボンでも同様の効果を得ることができる。

本発明の実施例による固体電解コンデンサの製品断面概略図および陰極縁部の断面図である。 従来例による固体電解コンデンサの製品断面概略図および陰極縁部の断面図である。

符号の説明

１ 多孔質焼結体
２ 誘電体層
３ 二酸化マンガン層
４ 凹凸層
５ グラファイト層
６ 導電体層
７ 外装樹脂
８ 陰極導出部
９ 陽極導出部

Claims (4)

1. 弁作用金属粉末を加圧成形し、陽極引出線を植立したコンデンサ素子表面に、誘電体層、固体電解質層、陰極導電体層を形成後、該陽極引出線に対向するコンデンサ素子の底面を除くコンデンサ素子の外周面を絶縁樹脂で外装し、上記底面を陰極導出部、陽極導出線を植立した面を陽極導出部としてなるリードレスチップ形固体電解コンデンサにおいて、
   陽極引出線を植立した面に対向する底面とその縁部に、導電性粉末を付着させて凹凸層を形成したことを特徴とする固体電解コンデンサおよびその製造方法。
2. 請求項１記載の凹凸層が、底面とその縁部を硝酸マンガン溶液に含浸し、１２０〜１８０℃で熱処理後、導電性粉末を付着させ、２００℃以上で熱処理して形成することを特徴とする固体電解コンデンサおよびその製造方法。
3. 請求項１記載の凹凸層の凸部の厚さが、２０〜１００μｍであることを特徴とする固体電解コンデンサおよびその製造方法。
4. 請求項１記載の導電性粉末が二酸化マンガンであることを特徴とする固体電解コンデンサおよびその製造方法。

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