JP2006093337A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のコンデンサ素子を積層した構造において、コンデンサ素子の陽極部の過度な曲げを防止しつつ、コンデンサ素子を過電流から効果的に保護することができる固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】 固体電解コンデンサ１は、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃからなるコンデンサ素子積層体３と基板４とを備えている。コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃは、アルミニウム基体９の一部領域で形成された陽極部６と、アルミニウム基体９における陽極部６を除く領域の表面上に固体電解質層１１及び導電体層１２を積層して形成された陰極部７とを有している。基板４上には、陽極部６と電気的に接続される陽極配線パターン１６と、陰極部７と電気的に接続される陰極配線パターン１７とが設けられている。コンデンサ素子２Ａの陽極部６と陽極配線パターン１６との間には、ＰＴＣ素子からなる導電性接続部材２４が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、陽極部及び陰極部を有するコンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサに関するものである。

従来の固体電解コンデンサとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。この特許文献１に記載の固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子が第１リードに導電性接着剤で電気的に接続されていると共に、コンデンサ素子の陽極リードがヒューズ機能を有する金属ワイヤを介して第２リードに電気的に接続されている。
特開２００１−２４４１４５号公報

ところで、固体電解コンデンサの中には、静電容量を増大させるために複数のコンデンサ素子を積層した構造のものがある。この積層型固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子の陽極部を電極部に電気的に接続するときに、陽極部が大きく曲げられると、陽極部に亀裂や破損等が生じることがあるため、陽極部の曲げ量はできるだけ抑える必要がある。しかし、上記従来技術においては、複数のコンデンサ素子を積層することについては全く考慮されていない。このため、仮に上記従来技術の固体電解コンデンサを積層型固体電解コンデンサに適用した場合には、各コンデンサ素子の陽極リードの接続状態が不安定になったり、固体電解コンデンサが必要以上に大型化する等といった問題が生じる。

また、上記従来技術の固体電解コンデンサでは、ヒューズ機能を有する金属ワイヤによって、コンデンサ素子が過電流から保護される。しかし、金属ワイヤに過電流が流れると、金属ワイヤが断線してしまう。この場合には、金属ワイヤの交換等を行わないと、固体電解コンデンサが使用不能となる。

本発明の目的は、複数のコンデンサ素子を積層した構造において、コンデンサ素子の陽極部の過度な曲げを防止しつつ、コンデンサ素子を過電流から効果的に保護することができる固体電解コンデンサを提供することである。

本発明の固体電解コンデンサは、陽極部と陰極部とを有する複数のコンデンサ素子が積層されてなるコンデンサ素子積層体と、陽極部と電気的に接続される陽極電極部と、陰極部と電気的に接続される陰極電極部とを備え、陽極部は、弁金属基体の一部領域で形成され、陰極部は、弁金属基体における陽極部を除く領域の表面上に固体電解質層及び導電体層を積層して形成され、コンデンサ素子積層体におけるコンデンサ素子の陽極部と陽極電極部との間には、ＰＴＣ素子からなる導電性接続部材が設けられていることを特徴とするものである。

このような固体電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子積層体における各コンデンサ素子の陰極部同士が導電性接着剤等で接合されると共に、最下層のコンデンサ素子の陰極部が導電性接着剤等で陰極電極部に接合される。また、コンデンサ素子積層体における各コンデンサ素子の陽極部は、陽極電極部上に設けられた導電性接続部材に溶接等によって接合される。各コンデンサ素子の陽極部を陽極電極部に直接接合させる場合には、殆どの陽極部を陽極電極部側に曲げる必要があるが、上記のように陽極電極部上には導電性接続部材が設けられている。このため、コンデンサ素子積層体を構成する複数のコンデンサ素子のうち、陽極部が陽極電極部側に曲げられるコンデンサ素子については、陽極部の曲げ量を小さくすることができる。これにより、コンデンサ素子の陽極部の過度な曲げを防止することが可能となる。

また、導電性接続部材をＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子で構成することにより、導電性接続部材に流れる電流が増大し、導電性接続部材の温度が上がると、導電性接続部材の抵抗値が大きくなり、電流の流れが抑制・遮断されるようになる。ＰＴＣ素子は、電気抵抗率が正の温度特性を持った複合材料素子である。ＰＴＣ素子は、ポリマーやセラミックを主たる構成材料として用いて開発が進められてきており、特に過電流保護素子として有望視されている。このような過電流保護素子であるＰＴＣ素子は、例えばヒューズ機能を有する金属ワイヤと異なり、繰り返し使用可能である。従って、コンデンサ素子を過電流から効果的に保護することができる。

好ましくは、コンデンサ素子積層体における各コンデンサ素子の陽極部は、互いに重なり合うように導電性接続部材上に載置された状態で、導電性接続部材に固定されており、コンデンサ素子積層体において最上層のコンデンサ素子と最下層のコンデンサ素子との間に配置されたコンデンサ素子の一つは、陽極部がまっすぐ延びるように構成されている。この場合には、まっすぐ延びる陽極部を有するコンデンサ素子よりも上層側に位置するコンデンサ素子の陽極部は、陽極電極部側に曲げられ、まっすぐ延びる陽極部を有するコンデンサ素子よりも下層側に位置するコンデンサ素子の陽極部は、陽極電極部の反対側に曲げられることになる。従って、まっすぐ延びる陽極部を有するコンデンサ素子よりも上層側に位置するコンデンサ素子については、陽極部の曲げ量を十分小さくすることができる。また、一つコンデンサ素子に関しては陽極部を殆ど曲げずに済む。

また、コンデンサ素子積層体における各コンデンサ素子の陽極部は、まっすぐ延びた状態で導電性接続部材に固定されている構成であってもよい。この場合には、全てのコンデンサ素子について陽極部を殆ど曲げずに済むため、コンデンサ素子の陽極部の過度な曲げを防止するための手法としては最も効果的である。

また、好ましくは、陽極電極部及び陰極電極部は、基板上に形成された配線パターンである。これにより、コンデンサ素子積層体の陽極部及び陰極部を、陽極電極部及び陰極電極部に安定性良く接続することができる。

本発明によれば、コンデンサ素子積層体におけるコンデンサ素子の陽極部と陽極電極部との間に、ＰＴＣ素子からなる導電性接続部材を設けたので、陽極部の過度な曲げを防ぐことができる。これにより、陽極部の亀裂や破損が防止されるため、固体電解コンデンサの信頼性が向上する。また、ＰＴＣ素子は繰り返し使用可能な素子であるため、導電性接続部材によってコンデンサ素子を過電流から効果的に保護することができる。

以下、本発明に係わる固体電解コンデンサの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる固体電解コンデンサの一実施形態を示す断面図である。同図において、本実施形態の固体電解コンデンサ１は、積層型固体電解コンデンサである。固体電解コンデンサ１は、３つのコンデンサ素子２Ａ〜２Ｃからなるコンデンサ素子積層体３と、このコンデンサ素子積層体３が載置・固定される基板４と、コンデンサ素子積層体３をモールドする樹脂モールド部５とを備えている。

コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃは、図１及び図２に示すように、陽極部６と、陰極部７と、陽極部６と陰極部７との間に形成された絶縁部８とを有している。コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの一部詳細を図３に示す。

図１及び図３において、陽極部６は、箔状または板状のアルミニウム基体９の一部領域で形成されている。アルミニウム基体９の表面は、表面積を増やすべく粗面化（拡面化）されている。また、アルミニウム基体９の表面には、化成処理（陽極酸化）によって絶縁性の酸化アルミニウム皮膜（誘電体層）１０が形成されている。なお、酸化アルミニウム皮膜１０の厚さは、例えば数ｎｍ〜数十ｎｍ程度である。

このような化成処理されたアルミニウム基体９の一端側部分は、表面の粗面化構造が破壊されて陽極部６を形成している。そして、その粗面化破壊部分の一部には、絶縁部８を形成するエポキシ樹脂等が塗布されている。

化成処理されたアルミニウム基体９における粗面化破壊部分を除く領域の表面上には、導電性高分子化合物を含む固体電解質層１１が形成されている。この固体電解質層１１は、アルミニウム基体９の粗面化によって形成された微細穴９ａに入り込んだ状態で形成されている。固体電解質層１１は、導電性高分子からなるものであり、例えばモノマーの状態で微細穴９ａに含漬させた後、化学酸化重合または電解酸化重合して形成される。

固体電解質層１１上には、陰極部７を形成する導電体層１２が設けられている。導電体層１２は、例えばスクリーン印刷法、浸漬法（ディップ法）及びスプレー塗布法のいずれかによって順次形成されたグラファイトペースト層１３及び銀ペースト層１４で構成されている。陽極部６を構成するアルミニウム基体９と陰極部７を構成する導電体層１２とは、絶縁部８によって電気的に絶縁されている。なお、固体電解質層１１の厚さは、例えば２０μｍ程度であり、導電体層１２の厚さは、例えば２０μｍ程度である。

コンデンサ素子積層体３は、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃを積層して固定したものである。コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陰極部７を構成する導電体層１２同士は、導電性接着剤１５で接合されている。この導電性接着剤１５としては、例えば銀−エポキシ系接着剤が用いられる。なお、導電性接着剤１５の厚さは、例えば５０μｍ程度である。

このようなコンデンサ素子積層体３が載置・固定される基板４は、例えばエポキシ樹脂製のプリント基板である。基板４の上面（コンデンサ素子載置面）４ａには、図１及び図４（ａ）に示すように、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陽極部６と電気的に接続される陽極配線パターン１６と、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陰極部７と電気的に接続される陰極配線パターン１７とが設けられている。これらの配線パターン１６，１７は、銅等で形成されている。陰極配線パターン１７には、コンデンサ素子積層体３における最下層のコンデンサ素子２Ａの陰極部７が導電性接着剤１５により固定されている。

基板４の下面（実装面）４ｂには、図１及び図４（ｂ）に示すように、陽極端子パターン１８及び陰極端子パターン１９が設けられている。これらの端子パターン１８，１９は、電子回路基板等（図示せず）に実装される部分であり、配線パターン１６，１７と同様の金属材料で形成されている。

基板４には、陽極配線パターン１６と陽極端子パターン１８とを電気的に接続する複数のスルーホール２０と、陰極配線パターン１７と陰極端子パターン１９とを電気的に接続する複数のスルーホール２１とが設けられている。これらのスルーホール２０，２１は、例えばドリル加工により基板４に貫通孔２２を形成した後、その貫通孔２２を形成する基板４の内壁面にメッキ２３を施して形成される。

陽極配線パターン１６上には、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient：正温度特性）素子からなる導電性接続部材２４が設けられている。ＰＴＣ素子は、回路ショート等により過電流が流れたときに、急激に抵抗が増大して電流の流れを抑制・遮断し、異常の原因が取り除かれるまで、その高抵抗状態を維持する過電流・過熱保護素子である。つまり、ＰＴＣ素子は、ヒューズとは異なり、繰り返し使用可能である。

導電性接続部材２４を構成するＰＴＣ素子は、ニッケル等からなる２枚の金属電極箔２４ａで導電性フィラーを含んだ樹脂ブロック２４ｂを挟み込んだ構造を有するポリマーＰＴＣ素子である。このようなＰＴＣ素子からなる導電性接続部材２４は、２枚の金属電極箔２４ａを基板４に対して寝かせて基板４の上下方向で対向させるように陽極配線パターン１６上に載置された状態で、導電性接着剤または半田により陽極配線パターン１６に固着されている。

コンデンサ素子積層体３を構成するコンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陽極部６は、その先端側部分が互いに重なり合うように、導電性接続部材２４の上面（一方の金属電極箔２４ａ側の面）に載置された状態で、導電性接続部材２４の上面に固定されている。これにより、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陽極部６と陽極配線パターン１６との電気的接続が確保されることになる。このとき、導電性接続部材２４は、コンデンサ素子積層体３を基板４上に置いてコンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陽極部６を導電性接続部材２４の上面に固定したときに、コンデンサ素子積層体３における真ん中のコンデンサ素子２Ｂの陽極部６がまっすぐに延びるような形状及び高さ寸法を有している（図１参照）。

コンデンサ素子積層体３を基板４に固定して固体電解コンデンサ１を作製する場合は、基板４の上面４ａにコンデンサ素子積層体３を載せる。そして、コンデンサ素子積層体３における最下層のコンデンサ素子２Ａの陰極部７を陰極配線パターン１７に接合すると共に、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの各陽極部６を重ね合わせまとめるように導電性接続部材２４に接合する。

具体的には、コンデンサ素子２Ａの陰極部７を導電性接着剤１５により陰極配線パターン１７に接着する。また、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陽極部６の先端側部分を重ね合わせるように、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陽極部６を導電性接続部材２４の上面に載せ、ＹＡＧレーザスポット溶接等の溶接手段によって各陽極部６を導電性接続部材２４に接合する。このとき、導電性接続部材２４は、上述したような形状及び高さ寸法を有している。このため、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陽極部６の先端側部分を重ね合わせるときは、コンデンサ素子積層体３における最上層のコンデンサ素子２Ｃの陽極部６を基板４側に曲げ、最下層のコンデンサ素子２Ａの陽極部６を基板４の反対側に曲げれば良く、真ん中のコンデンサ素子２Ｂについては陽極部６を殆ど曲げる必要は無い。

その後、キャスティングモールド、インジェクション、トランスモールド等によって樹脂モールド層５を形成する。

ここで、比較例として、従来一般の積層型固体電解コンデンサを図５に示す。なお、上記の固体電解コンデンサ１と同一または同等の部材には同じ符号を付してある。同図に示す固体電解コンデンサ１００では、コンデンサ素子積層体３を構成するコンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの各陽極部６を、上記の導電性接続部材２４を介在させずに、陽極配線パターン１６に直接溶接している。つまり、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陽極部６は、全て基板４側に曲げられた状態で、ＹＡＧレーザスポット溶接等により陽極配線パターン１６に接合されている。

このような構造では、特に最上層に位置するコンデンサ素子２Ｃの陽極部６の曲げ量が大きくなってしまう。このため、コンデンサ素子２Ｃの陽極部６の湾曲部分には大きな応力がかかるため、陽極部６を形成するアルミニウム基体９に破断や破損が生じ、最悪の場合には、アルミニウム基体９が断線してしまう可能性がある。特に、拡面化されたアルミニウム基体９の表面には酸化アルミニウム皮膜１０が形成されており、アルミニウム基体９の表面層の柔軟性が乏しくなっているため、そのような問題は顕著となる。

これに対し本実施形態では、最下層のコンデンサ素子２Ａの陽極部６と陽極配線パターン１６との間に導電性接続部材２４を設けたので、陽極部６の曲げ量が大きくなりやすい最上層のコンデンサ素子２Ｃについては、図５に示す固体電解コンデンサ１００に比べて陽極部６の曲げ量が小さくなる。このため、コンデンサ素子２Ｃの陽極部６の湾曲部分にかかる応力が低減されるため、コンデンサ素子２Ｃを形成するアルミニウム基体９の破断、破損及び断線を回避することができる。これにより、固体電解コンデンサ１の信頼性が高くなる。

また、導電性接続部材２４は繰り返し使用可能なＰＴＣ素子で構成されているので、導電性接続部材２４によって、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃを過電流や過熱から効果的に保護することができる。従って、この点でも、固体電解コンデンサ１の信頼性向上に寄与することができる。

さらに、コンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの陽極部６の過度な曲げ防止と、過電流や過熱に対するコンデンサ素子２Ａ〜２Ｃの保護との両立が、ＰＴＣ素子からなる導電性接続部材２４という１つの部品だけで行えるので、固体電解コンデンサ１の大型化や複雑化を抑制することができる。

なお、上記実施形態では、コンデンサ素子積層体３を３層構造としたが、コンデンサ素子積層体３の積層数は特に限定されない。コンデンサ素子積層体３を４層以上とした場合は、上層に位置するコンデンサ素子の陽極部６の曲げ量をより低減するためには、最上層のコンデンサ素子と最下層のコンデンサ素子との間に配置されたコンデンサ素子のいずれか一つを、陽極部６がまっすぐ延びるように構成するのが好ましい。

図６は、本発明に係わる固体電解コンデンサの他の実施形態を示す断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の固体電解コンデンサ３０は、コンデンサ素子積層体３と、基板４と、ＰＴＣ素子からなる導電性接続部材２４とを備えている。コンデンサ素子積層体３は、５つのコンデンサ素子２Ａ〜２Ｅからなっている。なお、本実施形態でも、コンデンサ素子積層体３の積層数は特に限定されるものではない。

導電性接続部材２４は、図１に示すものとは寸法が異なっているが、図１に示すものと全く同じ機能を有している。導電性接続部材２４は、２枚の金属電極箔２４ａを基板４に対して立てて基板４の上面４ａに沿った方向で対向させるように陽極配線パターン１６上に載置された状態で、陽極配線パターン１６に固着されている。なお、導電性接続部材２４におけるコンデンサ素子積層体３と対向する側の金属電極箔２４ａは、例えば絶縁性シート（図示せず）によって陽極配線パターン１６と電気的に絶縁されている。

各コンデンサ素子２Ａ〜２Ｅの陽極部６は、導電性接続部材２４の一側面（コンデンサ素子積層体３と対向する金属電極箔２４ａ側の側面）に向けてまっすぐに延びている。そして、各コンデンサ素子２Ａ〜２Ｅの陽極部６の先端部は、スポット溶接により当該一側面に固定されている。

以上のような固体電解コンデンサ３０を作製する場合は、まずコンデンサ素子２Ａを基板４上に置き、コンデンサ素子２Ａの陰極部７を導電性接着剤１５により陰極配線パターン１７に接着固定し、コンデンサ素子２Ａの陽極部６をスポット溶接により導電性接続部材２４に溶接固定する。続いて、コンデンサ素子２Ｂをコンデンサ素子２Ａ上に置き、コンデンサ素子２Ｂの陰極部７を導電性接着剤１５によりコンデンサ素子２Ａの陰極部７に接着固定し、コンデンサ素子２Ｂの陽極部６をスポット溶接により導電性接続部材２４に溶接固定する。以下、コンデンサ素子２Ｃ〜２Ｅを順次同様にして積層していき、５層構造のコンデンサ素子積層体３を基板４の上面４ａに組み付ける。

本実施形態においては、基板４上にコンデンサ素子２Ａ〜２Ｅを積層する際、全てのコンデンサ素子２Ａ〜２Ｅの陽極部６を殆ど曲げる必要がないので、アルミニウム基体９の破断等をより確実に防止することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、導電性接続部材２４をポリマーＰＴＣ素子で構成したが、セラミックＰＴＣ素子であっても良い。

また、上記実施形態では、コンデンサ素子の陽極部６を形成する弁金属基体としてアルミニウム基体９を用いたが、弁金属基体の材料としては、アルミニウム以外に、アルミニウム合金、チタン、タンタル、ニオブ及びジルコニウムまたはこれらの合金を使用してもよい。

さらに、上記実施形態の固体電解コンデンサ１は、陽極部６及び陰極部７を１つずつ有する２端子型コンデンサであるが、本発明は、複数の陽極部を有する多端子型コンデンサにも適用可能である。

また、上記実施形態の固体電解コンデンサ１は、基板４の上面４ａに形成された陽極配線パターン１６及び陰極配線パターン１７に、コンデンサ素子積層体３の陽極部６及び陰極部７を電気的に接続したものであるが、本発明は、リードフレームで形成された陽極電極部及び陰極電極部に、コンデンサ素子積層体３の陽極部６及び陰極部７を電気的に接続したものにも適用可能である。

[実施例]
上記実施形態に係わる固体電解コンデンサを、以下のようにして作製した。

（１）コンデンサ素子の作製
まず、粗面化処理が施され、更に酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートを用意する。なお、このアルミニウム箔シートからは、２５０μＦ／ｃｍ^２の静電容量が得られる。アルミニウム箔シートを、図２に示したコンデンサ素子の形状となるように打ち抜き加工し、面積が０．１６５ｃｍ^２（４．７ｍｍ×３．５ｍｍ）であるアルミニウム陽極電極体を作製した。そして、アルミニウム陽極電極体の一端側部分の粗面化構造を押圧処理により破壊し、陽極部を形成した。また、粗面化破壊部分の一部にエポキシ樹脂を塗布して絶縁部（樹脂層）を形成した。

続いて、３重量％の濃度で６．０のｐＨに調整されたアジピン酸アンモニウム水溶液中にアルミニウム陽極電極体を浸漬し、酸化アルミニウム皮膜が形成されている部分が樹脂層と共に完全に水溶液中に浸るようにした。次いで、アルミニウム陽極電極体における粗面化構造が破壊された陽極部側を陽極として、水溶液中のアルミニウム陽極電極体を化成電流密度５０〜１００ｍＡ／ｃｍ^２、化成電圧６Ｖの条件下で酸化させ、電極体の切断部端面に酸化アルミニウム皮膜を形成した。

その後、アルミニウム陽極電極体を上記水溶液中から引き上げ、粗面化処理が施されている電極体の表面（陰極形成領域）上に、化学酸化重合によって、ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。具体的には、ピロールからなるモノマー溶液を、粗面化処理が施され酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔部分のみに含浸させ、精製した０．１ｍｏｌ／ｌのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム及び０．０５ｍｏｌ／ｌの硫酸鉄（III）を含むエタノール水混合溶液セル中にセットし、３０分にわたって攪拌して化学酸化重合を進行させ、同じ操作を３回にわたって繰り返すことにより生成した。その結果、最大厚さが約１０μｍの固体高分子電解質層が形成された。

こうして得られた固体高分子電解質層の表面にカーボンペーストを塗布し、更にカーボンペーストの表面に銀ペーストを塗布して、陰極部を形成した。カーボンペースト及び銀ペーストからなるペースト層（導電体層）を形成した後、上述したレジストを有機溶媒にて溶解して除去し、陽極部を露出させた。以上の処理によってコンデンサ素子を作製した。なお、このようなコンデンサ素子を、同様の方法により３つ作製した。

（２）基板の作製
基板として、厚さ３５μｍの配線パターン及び端子パターンが印刷され、縦７．３ｍｍ×横４．３ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのサイズを有するガラスクロス含有耐熱性エポキシ樹脂基板（以下、ＦＲ４基板と称す）を以下のようにして準備した。

即ち、両面に厚さ３６μｍの銅箔がコーティングされている厚さ０．４ｍｍのＦＲ４基板を１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法に切り出し、その片面（上面）に、７．３ｍｍ×４．３ｍｍのサイズの配線パターンをフォトリソグラフィ技術によりパターンニングした。このパターンを同一面上に９６個形成した。また、ＦＲ４基板の下面に、配線パターンとの位置合わせを図りつつ、フォトリソグラフィ技術を用いて端子パターンをパターンニングした。

続いて、ＦＲ４基板の上面に形成された配線パターンとＦＲ４基板の下面に形成された端子パターンとを結ぶための貫通孔（０．３ｍｍφ）を複数形成した。続いて、この貫通孔を形成するＦＲ４基板部の内壁に、無電解メッキによって３μｍのニッケルメッキを施し、更にその上に０．８μｍの金メッキを施して、スルーホールを形成した。

（３）ＰＴＣ素子の作製と基板上へのＰＴＣ素子の実装
例えば特開２００３−９２２０１号公報に開示されている製法に従い、ポリマーＰＴＣ素子を作製した。次いで、ＦＲ４基板の上面に形成された陽極配線パターンにＰＴＣ素子を載置できるように、ＰＴＣ素子を、底面積が０．８ｍｍ×３．９ｍｍ、高さが０．２ｍｍとなるように加工し、ＰＴＣ素子からなる導電性接続部材を形成した。そして、その導電性接続部材を陽極配線パターンに載置し、銀−エポキシ系導電性接着剤を用いて、導電性接続部材の下面を陽極配線パターンに接着した。

（４）基板上へのコンデンサ素子の実装
先に作製した３枚のコンデンサ素子の陽極部を互いに重なり合うように揃えて、これらのコンデンサ素子を積層すると共に、各コンデンサ素子の陰極部（ペースト層）同士を導電性接着剤で接着して、コンデンサ素子積層体を作製した。

このようなコンデンサ素子積層体をＦＲ４基板上に載置し、銀−エポキシ系導電性接着剤を用いて、積層体の最下面に露出した陰極部（ペースト層）を陰極配線パターンに接着した。また、コンデンサ素子積層体の各陽極部を図１に示すように束ねて仮固定した後、ＮＥＣ製ＹＡＧレーザ溶接機を用いて、積層体の各陽極部を導電性接続部材（ＰＴＣ素子）の上部電極部に溶接して一体化した。

その後、ＦＲ４基板上の所定領域に載置・固定された積層体を、真空印刷法を用いたキャスティングモールドによってエポキシ樹脂でモールドした。

このようにモールドされた１００ｍｍ×１００ｍｍ寸法のＦＲ４基板のモールド面を上にした状態で、所定のマーキング位置を基準にして、７．３ｍｍ×４．３ｍｍ間隔でダイシング切断を行った。そして、洗浄後、７．３ｍｍ×４．３ｍｍのコンデンサ素子を内蔵したディスクリートタイプの２端子型固体電解コンデンサのサンプル♯１を得た。その後、公知の方法により固体電解コンデンサに一定の電圧を印加してエージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減し、固体電解コンデンサのサンプル♯１を完成させた。

（５）評価
こうして得られた約１００個のサンプル♯１の電気的特性について、漏れ電流値、１００ｋＨｚでの等価直列抵抗（ＥＳＲ）値、１２０Ｈｚでの静電容量値を測定した。漏れ電流の測定手法はすでに公知であり、試作した固体電解コンデンサに定格電圧（４Ｖ）を印加できる直流安定化電源と電流計とを用意し、固体電解コンデンサを電源の極性に従って接続した。その際、保護回路として１ｋΩの抵抗を電流計と共に直列に接続した。そして、電源を入れてから５分後に、一定規格値以下の電流値に到達したサンプル数をカウントした。また、アジレントテクノロジー社製のインピーダンスアナライザー４１９４Ａを用いて、ＥＳＲ値及び静電容量値を測定した。

その結果、漏れ電流規格値（４０μＡ以下）を満たすサンプルは９２個であり、静電容量規格値（１００μＦ±２０％）を満たすサンプルは９９個であり、ＥＳＲ規格値（１０ｍΩ以下）を満たすサンプルは９８個であった。

また、本発明の効果を確かめるために、約１００個のサンプル♯１にリップル電流規格値以上の過電流を流し、ＰＴＣ素子（導電性接続部材）の動作状態を観察した。

その結果、ＰＴＣ素子が発熱して抵抗値が増大するまでに陰極部から発煙したり、素子が破壊したものは１個も発生せず、ＰＴＣ素子を内蔵したことで保護機能が確実に発揮され、二次災害の発生もなかった。

[比較例]
比較例となる固体電解コンデンサを、以下のようにして作製した。

（１）コンデンサ素子の作製
上記実施例と同様にして、３枚のコンデンサ素子を作製した。

（２）基板の作製
上記実施例と同様にして、ＦＲ４基板を準備した。

（３）基板上へのコンデンサ素子の実装
先に作製した３枚のコンデンサ素子の陽極部を互いに重なり合うように揃えて、これらのコンデンサ素子を積層すると共に、各コンデンサ素子の陰極部（ペースト層）同士を導電性接着剤で接着して、コンデンサ素子積層体を作製した。

このようなコンデンサ素子積層体をＦＲ４基板上に載置し、銀−エポキシ系導電性接着剤を用いて、積層体の最下面に露出した陰極部（ペースト層）を陰極配線パターンに接着した。また、コンデンサ素子積層体の各陽極部を、図５に示すように、ＮＥＣ製ＹＡＧレーザ溶接機を用いて、陽極配線パターンに溶接して一体化した。以下、上記実施例と同様にして、２端子型固体電解コンデンサのサンプル♯２を完成させた。

（４）評価
上記実施例と同様にして、約１００個のサンプル♯２の電気的特性についての評価を行った。

その結果、漏れ電流規格値（４０μＡ以下）を満たすサンプルは４２個であり、静電容量規格値（１００μＦ±２０％）を満たすサンプルは６０個であり、ＥＳＲ規格値（１０ｍΩ以下）を満たすサンプルは５８個であった。

また、約１００個のサンプル♯２にリップル電流規格値以上の過電流を流し、ＰＴＣ素子の動作状態を観察したところ、５個のサンプル♯２に関して、陰極部から発煙したり、素子が破壊した。

ここで、上述した[実施例]で作製した固体電解コンデンサのサンプル♯１と、[比較例]で作製した従来の固体電解コンデンサのサンプル♯２とでは、電極の作製方法、絶縁性酸化皮膜の形成方法、使用する固体高分子化合物の種類及び完成部品のサイズについては同一である。異なる点は、コンデンサ素子積層体を基板に実装する際、コンデンサ素子積層体を、ＰＴＣ素子からなる導電性接続部材を介して陽極配線パターンに溶接するか、陽極配線パターンに直接溶接するか、つまりＰＴＣ素子からなる導電性接続部材の有無である。

従って、ＰＴＣ素子からなる導電性接続部材を基板に設けることにより、コンデンサ素子積層体の溶接時の不具合（陽極部の曲げに起因する亀裂・破断）の改善が図られ、複数積層したコンデンサ素子の接続が設計通りになっていることから、期待した特性が得られたと考えられる。以上の結果から、本発明に係わる固体電解コンデンサの効果を十分に確認することができた。

また、コンデンサ素子の短絡故障等により過電流が流れた場合、コンデンサ素子の陽極部と陽極配線パターンとの間に設けられたＰＴＣ素子が動作し、コンデンサ素子の陽極部と陽極配線パターンとの間の抵抗値が増大することによって、コンデンサ素子の発火、焼損等を防止する効果も確認された。

本発明に係わる固体電解コンデンサの一実施形態を示す断面図である。 図１に示すコンデンサ素子の斜視図である。 図２に示すコンデンサ素子の一部構造を詳細に示す拡大断面図である。 図１に示す基板の平面図及び裏面図である。 従来一般の積層型固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。 本発明に係わる固体電解コンデンサの他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１…固体電解コンデンサ、２Ａ〜２Ｅ…コンデンサ素子、３…コンデンサ素子積層体、４…基板、６…陽極部、７…陰極部、９…アルミニウム基体（弁金属基体）、１１…固体電解質層、１２…導電体層、１６…陽極配線パターン（陽極配線部）、１７…陰極配線パターン（陰極配線部）、２４…導電性接続部材、３０…固体電解コンデンサ。

Claims (4)

1. 陽極部と陰極部とを有する複数のコンデンサ素子が積層されてなるコンデンサ素子積層体と、
   前記陽極部と電気的に接続される陽極電極部と、
   前記陰極部と電気的に接続される陰極電極部とを備え、
   前記陽極部は、弁金属基体の一部領域で形成され、
   前記陰極部は、前記弁金属基体における前記陽極部を除く領域の表面上に固体電解質層及び導電体層を積層して形成され、
   前記コンデンサ素子積層体における前記コンデンサ素子の前記陽極部と前記陽極電極部との間には、ＰＴＣ素子からなる導電性接続部材が設けられていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記コンデンサ素子積層体における前記各コンデンサ素子の前記陽極部は、互いに重なり合うように前記導電性接続部材上に載置された状態で、前記導電性接続部材に固定されており、
   前記コンデンサ素子積層体において最上層の前記コンデンサ素子と最下層の前記コンデンサ素子との間に配置された前記コンデンサ素子の一つは、前記陽極部がまっすぐ延びるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記コンデンサ素子積層体における前記各コンデンサ素子の前記陽極部は、まっすぐ延びた状態で前記導電性接続部材に固定されていることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記陽極電極部及び前記陰極電極部は、基板上に形成された配線パターンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の固体電解コンデンサ。

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