JP2007012797A - 積層型固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】
漏れ電流が少なく、低ＥＳＲ特性を有する積層型固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】
弁作用金属箔１の一方側を陽極部とし、他方側に誘電体皮膜２を形成し、当該皮膜２を覆うように固体電解質層３を設けて陰極部としたコンデンサ素子を、当該陽極部および陰極部をそれぞれ揃えて３枚以上積層し、更に当該陰極部の積層体を銀層５で覆って構成した積層型固体電解コンデンサ１０ａであって、内側に配置されたコンデンサ素子１３ｂにおける陰極部の寸法を、最外部に配置されたコンデンサ素子１３ａ，１３ｃよりも小さくしたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

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。

情報通信機器やパーソナルコンピュータ等のＣＰＵの高周波化に伴い、その周囲に使用される積層型固体電解コンデンサ等のコンデンサは、等価直列抵抗（以下ＥＳＲ）の低いものが求められている。

従来の積層型固体電解コンデンサ６０は、図６に示す如く、エッチング処理を施した弁作用金属箔５１上に誘電体皮膜層５２を形成し、その上に陽極部６１と陰極部６２とに分離するための絶縁層５６を設け、更に、陰極部６２とする側の誘電体皮膜層５２上に固体電解質層５３、カーボン層５４および銀層５５を形成したコンデンサ素子６３からなり、図７に示す如く、導電性接着剤６４を介してコンデンサ素子６３を複数個積層した後、外部電極（不図示）に接続され、構成されていた（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−６８１５８号公報

しかしながら、上記構造でコンデンサ素子を積層した積層型固体電解コンデンサは、コンデンサ素子間、つまり銀層と導電性接着剤との間で生じる界面抵抗が大きくなるため、ＥＳＲが大きくなり、高周波特性が劣るという問題があった。

この界面抵抗によるＥＳＲの悪化を防止するため、積層したコンデンサ素子の陰極部を再度銀ペーストに浸漬し、更なる銀層をその周囲に形成して界面抵抗値を下げる方法等が考えられるが、積層後に形成される銀層の厚みにばらつきが生じ、完成後のコンデンサの寸法精度が悪くなるため、組立工程時の機械的ストレスの影響を受けやすくなって漏れ電流不良が増加するという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、漏れ電流が少なく、低ＥＳＲ特性を有する積層型固体電解コンデンサを提供することにある。

上記問題を解決するために本発明は、弁作用金属箔の一方側を陽極部とし、他方側に誘電体皮膜を形成し、該皮膜を覆うように固体電解質層を設けて陰極部としたコンデンサ素子を、当該陽極部および陰極部をそれぞれ揃えて３枚以上積層し、更に当該陰極部の積層体を銀層で覆って構成した積層型固体電解コンデンサであって、内側に配置された前記コンデンサ素子における前記陰極部の寸法を、最外部に配置された前記コンデンサ素子よりも小さくしたことを特徴とする積層型固体電解コンデンサである。
ここで、寸法とは、陽極部と陰極部とを分離する方向に垂直な方向の幅方向寸法と、陽極部と陰極部とを分離する方向に平行な方向の長さ方向の寸法を意味する。

本発明によれば、内側に配置するコンデンサ素子における陰極部の寸法を、最外部に配置するコンデンサ素子よりも小さくすることにより、コンデンサ素子を積層した後、陰極部の積層体の周囲に形成した銀層が、その幅方向および／または長さ方向に膨出することを防止できる。従って、上記銀層による、コンデンサ素子間の界面抵抗値の低減効果を有すると共に、製造過程で加わる機械的ストレスに対しても強い、積層型固体電解コンデンサを作製することができ、その結果、漏れ電流の少ない良好な電気特性を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明する。
図１は、本発明にかかる積層型固体電解コンデンサの一例を示す概略斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

本実施形態にかかる積層型固体電解コンデンサ１０ａは、図１または図２に示す如く、陽極部１１および陰極部１２を有する３枚のコンデンサ素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃを、その陽極部１１および陰極部１２がそれぞれ揃うように積層し、かつ、それぞれの陰極部１２間に導電性接着剤１４を介して固着させ、更に、陰極部１２の積層体を銀ペーストに浸漬させ、銀層１５で覆って構成したものである。

コンデンサ素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、図１または図２に示す如く、エッチング処理を施した弁作用金属箔１上に誘電体皮膜層２を形成し、その上に陰極部１１と陽極部１２とに分離するための絶縁層６を設け、更に、陰極部１２とする側の誘電体皮膜層２上に固体電解質層３、カーボン層４および銀層５を順次形成したものである。

ここで、積層されるコンデンサ素子のうち、内側に配置されるコンデンサ素子１３ｂは、陰極部１２における幅方向寸法が、外側に配置されるコンデンサ素子１３ａ，１３ｃよりも小さくなるように形成されている。

上記のように構成された本発明にかかる積層型固体電解コンデンサ１０ａによれば、内側に配置されるコンデンサ素子１３ｂの陰極部１２の幅方向寸法を、外側に配置されるコンデンサ素子１３ａ，１３ｃよりも小さく形成したため、積層後浸漬によって形成する銀層１５が、その幅方向に膨出する（図３参照）ことがない。従って、銀層１５によるコンデンサ素子間の界面抵抗値の低減効果を有すると共に、製造過程で加わる機械的ストレスに対しても強い、積層型固体電解コンデンサを実現することができ、その結果、漏れ電流の少ない良好な電気特性を得ることができる。

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。図３は、比較例１にかかる積層型固体電解コンデンサの陰極部における断面図であり、図４は、比較例２にかかる積層型固体電解コンデンサの陰極部における断面図である。
[実施例１]
本例の積層型固体電解コンデンサ１０ａは、図１および図２に示すものである。まず、弁作用金属箔１として、表面にエッチング処理を施したＡｌ箔を用い、その表面に誘電体酸化皮膜層２を形成して陽極基体とした。

そして、その上に、陽極部１１と陰極部１２とに分離するための絶縁層６を形成し、陰極部１２とする側に固体電解質層３を形成した。ここで、固体電解質は、ポリチオフェンからなる導電性高分子とした。

その後、固体電解質層３上に、カーボン層４、銀層５を順次形成し、コンデンサ素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃを作製した後、陽極部１１および陰極部１２がそれぞれ揃うように積層し、かつ、各陰極部１２の間に導電性接着剤１４を適用して固着させた。このとき、内側に配置されたコンデンサ素子１３ｂにおける陰極部１２の幅方向寸法は、外側に配置されたコンデンサ素子１３ａおよび１３ｃのそれに対し、９８％の縮小率となる大きさにした。

そして、陰極部１２の積層体を銀ペースト中に浸漬してその周囲を覆う銀層１５を形成し、陽極部１１を陽極側外部電極に抵抗またはレーザー溶接にて接続し、銀層１５と陰極側外部電極とを導電性接着剤で接続、硬化した後、外装樹脂（不図示）で封止して、定格４Ｖ−４７０μＦの積層型固体電解コンデンサを１００個作製した。

[比較例１]
本例の積層型固体電解コンデンサ１０ｂは、図３に示すものである。積層時に内側に配置されるコンデンサ素子１３ｂ’における陰極部の幅方向寸法を外側のコンデンサ素子１３ａ，１３ｃと同じとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で積層型固体電解コンデンサを作製した。

[比較例２]
本例の積層型固体電解コンデンサ１０ｃは、図４に示すものである。積層時に内側に配置されるコンデンサ素子１３ｂ’における陰極部の幅方向寸法を外側のコンデンサ素子１３ａ，１３ｃと同じとしたこと、および陰極部の積層体を銀ペースト中に浸漬しなかった（銀層１５を形成しなかった）こと以外は、実施例１と同様の方法で積層型固体電解コンデンサを作製した。

図５に、実施例１、比較例１および比較例２で作製した積層型固体電解コンデンサの幅方向寸法を示す。図５に示すように、実施例１で得た積層型固体電解コンデンサは、その幅方向寸法のばらつきが小さいことが判る。これは、内側に配置されたコンデンサ素子における陰極部の幅方向寸法を、最外側に配置されたコンデンサ素子よりも小さくしたことにより、積層後に形成した銀層の幅方向への膨出を防止することができたことによる。

表１に実施例１、比較例１および比較例２で作製した積層型固体電解コンデンサのＥＳＲ平均値、及び漏れ電流不良率を示す。表１に示すように、実施例１で得た積層型固体電解コンデンサは、比較例１とＥＳＲが同等で、かつ、比較例１および２より漏れ電流不良率が低いことが判る。これは前述のとおり、積層後に形成した銀層の幅方向寸法のばらつきが低減したことにより、組立時の機械的ストレスが低減したため、漏れ電流特性が改善したものである。

実施例１では、内側に配置されたコンデンサ素子における幅方向寸法を、最外部に配置されたコンデンサ素子の９８％としたが、９８％以下であれば同様な効果が得られる。
ただし、６０％未満では、積層が困難になり、また、内側に配置されたコンデンサ素子の機械的強度の低下により、漏れ電流不良が悪化するため、６０〜９８％が望ましい。

実施例１では、銀層を形成したコンデンサ素子を積層し、その陰極部の積層体を銀ペーストに浸漬し、更なる銀層を形成した積層型固体電解コンデンサを用いたが、固体電解質層を形成した後積層を行い、カーボンペーストに浸漬した場合や、カーボン層を形成した後積層を行い、その後銀ペーストに浸漬して作製したものにおいても同様な効果が得られる。

実施例１では、内側に配置されたコンデンサ素子の幅方向寸法を、最外部に配置されたコンデンサ素子に対して９８％としたが、長さ方向の寸法を９８％としても同様な効果が得られる。

以上のように、本発明は、積層型固体電解コンデンサにおいて、内側に配置されたコンデンサ素子における陰極部の幅方向寸法を、最外側に配置されたコンデンサ素子よりも小さくすることにより、良好な漏れ電流特性及び低ＥＳＲ特性を有する積層型固体電解コンデンサを提供するものである。

本実施形態および実施例１にかかる積層型固体電解コンデンサを示す概略斜視図である。 図１におけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 比較例１にかかる積層型固体電解コンデンサを示す断面図である。 比較例２にかかる積層型固体電解コンデンサを示す断面図である。 実施例１、比較例１および比較例２にかかる積層型固体電解コンデンサの幅方向寸法の分布を示す図である。 従来のコンデンサ素子の一例を示す概略断面図である。 従来の積層型固体電解コンデンサの一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 弁作用金属箔
２ 誘電体皮膜層
３ 固体電解質層
４ カーボン層
５ 銀層
６ 絶縁層
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 積層型固体電解コンデンサ
１１ 陽極部
１２ 陰極部
１３ａ、１３ｂ、１３ｂ’、１３ｃ コンデンサ素子
１４ 導電性接着剤
１５ 銀層
５１ 弁作用金属箔
５２ 誘電体皮膜
５３ 固体電解質層
５４ カーボン層
５５ 銀層
５６ 絶縁層
６０ 積層型固体電解コンデンサ
６１ 陽極部
６２ 陰極部
６３ コンデンサ素子
６４ 導電性接着剤

Claims (1)

1. 弁作用金属箔の一方側を陽極部とし、他方側に誘電体皮膜を形成し、該皮膜を覆うように固体電解質層を設けて陰極部としたコンデンサ素子を、当該陽極部および陰極部をそれぞれ揃えて３枚以上積層し、更に当該陰極部の積層体を銀層で覆って構成した積層型固体電解コンデンサであって、
   内側に配置された前記コンデンサ素子における前記陰極部の寸法を、最外部に配置された前記コンデンサ素子よりも小さくしたことを特徴とする積層型固体電解コンデンサ。