JP2007035691A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンデンサ素子から端子までの引き出し距離が長いためにＥＳＬ特性が悪いという課題を解決し、構造を簡素化して低ＥＳＬ化が図れる固体電解コンデンサ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を交互に対向配置して積層して陽極フレーム１１ａ、１１ｂと陰極フレーム１２に接合したコンデンサ素子ユニット１０とし、陽極端子１５ａ、１５ｂの両端に設けた平坦部１７ａ、１７ｂと陽極フレーム１１ａ、１１ｂとを接合し、陰極端子１９の中央を隆起して対向する壁面１９ａ、開口部１９ｂを有する平坦部２０ａと陰極フレーム１２とを接合してコンデンサ素子ユニット１０を外装樹脂２３で被覆した固体電解コンデンサ。
【選択図】図１
【解決手段】コンデンサ素子１を交互に対向配置して積層して陽極フレーム１１ａ、１１ｂと陰極フレーム１２に接合したコンデンサ素子ユニット１０とし、陽極端子１５ａ、１５ｂの両端に設けた平坦部１７ａ、１７ｂと陽極フレーム１１ａ、１１ｂとを接合し、陰極端子１９の中央を隆起して対向する壁面１９ａ、開口部１９ｂを有する平坦部２０ａと陰極フレーム１２とを接合してコンデンサ素子ユニット１０を外装樹脂２３で被覆した固体電解コンデンサ。
【選択図】図１
Description
本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサの中で、特に、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インピーダンス特性に優れるコンデンサが求められてきており、このような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２６は従来のこの種の固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図、図２７は同斜視図、図２８は同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２６〜図２８において、コンデンサ素子１００は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体１０１の表面に誘電体酸化皮膜層（図示せず）を形成した後に絶縁体１０２を設けて陽極部１０３と陰極部１０４に分離し、この陰極部１０４側の上記誘電体酸化皮膜層の表面に導電性高分子からなる固体電解質層１０５、カーボンと銀ペーストからなる陰極層１０６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。
１０７は陽極端子、１０８は陰極端子、１０８ａはこの陰極端子１０８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１００の陽極部１０３を陽極端子１０７の接続面に、同じく陰極部１０４を陰極端子１０８の接続面に夫々搭載し、コンデンサ素子１００の陽極部１０３を陽極端子１０７の接続面の接続部１０７ａを折り曲げて抵抗溶接により接合し、陰極部１０４を陰極端子１０８の接続面に導電性銀ペーストを介して接合したものである。
外装樹脂１０９は、コンデンサ素子１００を接合した陽極端子１０７と陰極端子１０８の一部が夫々外表面に露呈する状態でコンデンサ素子１００を被覆した絶縁性樹脂である。
外装樹脂１０９から表出した陽極端子１０７と陰極端子１０８は、夫々外装樹脂１０９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とする。
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１００の陽極部１０３、陰極部１０４と夫々陽極端子１０７、陰極端子１０８との接触面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、更に高周波化に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化のみならず、ノイズ除去性や過度応答性に優れ、かつ低ＥＳＬ化が要求されている状況下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、コンデンサ素子から端子までの引き出し距離を短くすることにより低ＥＳＬ化を達成することが可能な固体電解コンデンサを提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために本発明は、一方に陽極部と他方に陰極部を有するコンデンサ素子を上記陽極部が交互に対向配置して複数積層して、上記陽極部を陽極フレームと接合した第１、第２の陽極電極部と陰極部を陰極フレームと接合した陰極電極部とを有するコンデンサ素子ユニットと、上記陽極フレームを介して上記第１、第２の陽極電極部と夫々接合した対向配置された第１、第２の陽極端子と、上記陰極フレームを介して上記陰極電極部と接合した陰極端子と、上記陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させて上記コンデンサ素子ユニットを被覆した外装樹脂とから構成され、上記陽極端子が上記第１、第２の陽極端子間を結ぶ方向と交差する方向上にある上記夫々陽極端子の両端に上記陽極端子の下面から上方へ階段状の段差を形成した陽極端子の平坦部を有し、この陽極端子の平坦部が上記陽極フレームと接合され、上記陰極端子が上記陰極端子の中央部に対向する壁面と開口部を形成して上記陰極端子の下面から上方へ隆起した陰極端子の平坦部を有し、この陰極端子の平坦部が上記陰極電極部と接合され、上記陽極端子と陰極端子に設けた夫々の平坦部が外装樹脂に被覆されるように構成したものである。
以上のように本発明によれば、コンデンサ素子の陽極部を陽極フレームに接合し、この陽極フレームを陽極端子の両端部の下面から階段状の段差を形成した平坦部に接合したものと、コンデンサ素子の陰極部を陰極フレームに接合し、この陰極フレームを陰極端子の下面から中央部に隆起した平坦部に接合した構成により、コンデンサ素子の陽極部と陰極部から夫々陽極端子、陰極端子の実装面までの引き出し距離が短く、ＥＳＲ及びＥＳＬが小さくなる効果が得られる。
また、陽極部が交互に対向配置され上記陽極部を夫々陽極フレームと接合した第１、第２の陽極電極部と陰極部を陰極フレームと接合した陰極電極部とを有するコンデンサ素子ユニットとした構成により、隣接するコンデンサ素子間で第１陽極電極部から陰極部への電流経路と第２の陽極電極部から陰極部への電流経路とが接近して陽極電極間方向上で逆になるため、ＥＳＬが小さくなる効果が得られる。
さらに陰極端子の下面から中央部に対向する壁面と開口部を有するように上方へ隆起した平坦部と陰極フレームとを接続し、上記平坦部を外装樹脂で被覆する構成により、陰極端子と陰極フレームの接合強度を安定にすることができるという効果が得られる。
本発明は、請求項１に記載のように一方に陽極部と他方に陰極部を有するコンデンサ素子を上記陽極部が交互に対向配置して複数積層して、上記陽極部を陽極フレームと接合した第１、第２の陽極電極部と陰極部を陰極フレームと接合した陰極電極部とを有するコンデンサ素子ユニットと、上記陽極フレームを介して上記第１、第２の陽極電極部と夫々接合した対向配置された第１、第２の陽極端子と、上記陰極フレームを介して上記陰極電極部と接合した陰極端子と、上記陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させて上記コンデンサ素子ユニットを被覆した外装樹脂とから構成され、上記陽極端子が上記第１、第２の陽極端子間を結ぶ方向と交差する方向上にある上記夫々陽極端子の両端に上記陽極端子の下面から上方へ階段状の段差を形成した陽極端子の平坦部を有し、この陽極端子の平坦部が上記陽極フレームと接合され、上記陰極端子が上記陰極端子の中央部に対向する壁面と開口部を形成して上記陰極端子の下面から上方へ隆起した陰極端子の平坦部を有し、この陰極端子の平坦部が上記陰極電極部と接合され、上記陽極端子と陰極端子に設けた夫々の平坦部が外装樹脂に被覆されるように構成した固体電解コンデンサである。
これによりＥＳＲならびにＥＳＬが小さく、しかも外装樹脂との結合強度を向上させることができる効果を奏するものである。
また請求項２に記載のように両端に第１、第２の陽極部とこの陽極部間に陽極部どうしが導通してなる表面に陰極部を有するコンデンサ素子の上記第１、第２の陽極部を陽極フレームと接合した第１、第２の陽極電極部と上記陰極部を陰極フレームと接合した陰極電極部とを有するコンデンサ素子ユニットと、上記陽極フレームを介して第１、第２の陽極電極部に夫々接合し対向配置された第１、第２の陽極端子と、上記陰極フレームを介して上記陽極端子間に陰極電極部に接合した陰極端子と、上記陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させて上記コンデンサ素子ユニットを被覆した外装樹脂と、から構成され、上記陽極端子が上記第１、第２の陽極端子間を結ぶ方向と交差する方向上にある上記夫々陽極端子の両端に上記陽極端子の下面から上方へ階段状の段差を形成した陽極端子の平坦部を有し、この陽極端子の平坦部が上記陽極フレームと接合され、上記陰極端子が上記陰極端子の中央部に対向する壁面と開口部を形成して上記陰極端子の下面から上方へ隆起した陰極端子の平坦部を有し、この陰極端子の平坦部が上記陰極電極部と接合され、上記陽極端子と陰極端子に設けた夫々の平坦部が外装樹脂に被覆されるように構成した固体電解コンデンサとしてもよい。
これによりＥＳＲならびにＥＳＬが小さく、しかも外装樹脂との結合強度を向上させることができる効果を奏するものである。
また請求項３に記載のように陽極端子、陰極端子に遮蔽部を設けた構成としてもよい。
これにより外装樹脂から浸入する酸素、水分がコンデンサ素子に到達することが抑制され、ＥＳＲ特性、漏れ電流特性を劣化させることを大きく低減することができる効果が得られる。
また請求項４に記載のように陰極端子の平坦部が、開口部に連結する切り欠き部を有する構成としてもよい。
これにより、更に外装樹脂との結合強度を向上させることができる効果を奏するものである。
（実施例１）
以下、実施例１を用いて、請求項１、請求項３に記載の発明について説明する。
以下、実施例１を用いて、請求項１、請求項３に記載の発明について説明する。
図１〜図４は本発明の実施例１による固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図、底面図、端面断面図（Ａ−Ａ断面図）、端面断面図（Ｂ−Ｂ断面図）、図５は同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断面図、図６、図７は同コンデンサ素子ユニットの構成を示した側面図と底面図、図２１は同固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部斜視図である。
図５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平板状の陽極体２の表面に絶縁体層３を設けることによって一方に陽極部４と他方に陰極部５の２つに区分され、この陰極部５側の陽極体２の表面に誘電体酸化皮膜層６、導電性高分子からなる固体電解質層７、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層８を順次積層形成することにより構成されたものである。
次に、以上のように構成された実施例１のコンデンサ素子１の製造方法について説明する。
まず、厚さ１００μｍのアルミニウムの金属箔の表面を電気化学的にエッチング処理することにより粗面化する。
次に、粗面化されたアルミニウム箔を３％アジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬して印加電圧１２Ｖ、水溶液温度７０℃で６０分間の条件で陽極酸化する。これにより誘電体酸化皮膜層６の一部となる酸化アルミニウム層を形成する。
次に、誘電体酸化皮膜層６の一部が形成されたアルミニウム箔を幅６ｍｍの帯状に加工し、帯に沿ってポリイミド粘着テープで絶縁体層３を形成し、更に帯状のアルミニウム箔を櫛形形状にプレス成形する。
この櫛形形状は、櫛形形状の凸部を誘電体酸化皮膜層６の一部が形成され絶縁体層３が設けられた陽極体２とし陽極部４の端部どうしが帯方向に沿って連結されたものである。
次に、アルミニウム箔の断面部を含む上記陽極酸化と同様に化成処理して酸化アルミニウム層を形成し、上記櫛形形状の凸部のアルミニウム箔の粗面化部と断面部の表面に酸化アルミニウム層からなる誘電体酸化皮膜層６を形成する。
次に、陰極部５側の陽極体２を硝酸マンガン３０％水溶液に浸漬し、自然乾燥させた後、３００℃、１０分間の条件で熱分解処理を行うことによって、固体電解質層７の一部となる導電層としての酸化マンガン層を形成する。
次に、まずピロールモノマー０．５ｍｏｌ／Ｌとプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム０．１ｍｏｌ／Ｌとをあらかじめ混合する。この混合液に、溶媒である水とｐＨ調整剤であるプロピルリン酸エステルとを添加しｐＨを２に調整し固体電解質形成用重合液とする。
この固体電解質形成用重合液中に酸化マンガン層が形成された陰極部５側の陽極体２を浸漬し、重合開始用電極を陽極体２の表面に近接させ重合電圧１．５Ｖで電解酸化重合を行い、上記導電層の表面に導電性高分子層を積層させて固体電解質層７を形成する。
その後、コロイダルカーボン懸濁液に陰極部５側の陽極体２を浸漬することによってコロイダルカーボン懸濁液を固体電解質層７上に塗布し、乾燥させて上記カーボン層を形成する。
次に、銀ペーストに陰極部５側の陽極体２を浸漬し塗布し、１２０〜２００℃の温度で硬化して上記カーボン層上に銀ペースト層を形成し、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層８を形成する。
更に帯状に連結された陽極部４の端部を切断して、コンデンサ素子１とする。
また、実施例１は、固体電解質層７は主構成としてのポリピロールからなるが、ポリチオフェン、ポリアニリンの導電性高分子、または二酸化マンガンを含む酸化マンガン物からなってもよい。
図６、図７に示すコンデンサ素子ユニット１０は、銅合金からなる厚み０．１ｍｍを有する板状の基材を打ち抜いて折り曲げることにより一定の間隔で複数連続してフープ状基材に一体に設けられた陽極フレーム１１ａ、１１ｂと陰極フレーム１２の上に、コンデンサ素子１を搭載し複数枚積層（実施例１においては５枚）して接合し、陽極フレーム１１ａ、１１ｂと陰極フレーム１２とを上記板状の基材から分断して一体化したものである。
１３ａ、１３ｂは第１、第２の陽極電極部で、この陽極電極部１３ａ、１３ｂは、陽極フレーム１１ａ、１１ｂ上にコンデンサ素子１を陽極部４が１枚毎に反転して互い違いに対向配置し複数枚積層した状態で陽極部４を搭載し、両端のガイド部１１ｃを折り曲げて陽極部４を包み込み、接合部１１ｄでレーザー溶接を行うことによって一体に接合しているものである。
１４は陰極電極部であり、この陰極電極部１４は、上記コンデンサ素子１をペースト状の導電性銀接着剤を介して複数枚積層し、更にペースト状の導電性銀接着剤を介して積層した陰極部５を陰極フレーム１２の底部１２ｂに載置し、陰極部５両端の陰極フレーム１２のガイド部１２ａにより位置決め固定をして一体に接合しているものである。
また陰極層６とガイド部１２ａと導電性銀接着剤で接合してもよい。
図１〜図４、図２１において、１５ａ、１５ｂは第１、第２の陽極端子である、この第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂ間を結ぶ方向と交差する方向上にある、第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの両端に下面１６ａ、１６ｂから上方へ向かう階段状の段差を形成した平坦部１７ａ、１７ｂを有するものである。
平坦部１７ａ、１７ｂ上にコンデンサ素子ユニット１０の陽極フレーム１１ａ、１１ｂを載置し接合部１８でレーザー溶接を行うことにより、陽極フレーム１１ａ、１１ｂと平坦部１７ａ、１７ｂとを接合して、第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陽極電極部１３ａ、１３ｂとを接合したものである。
陰極端子１９は、この陰極端子１９の中央部の幅全体を下面１９ｃから上方へ隆起させて陰極フレーム１２と接合される平坦部２０を設ける。
平坦部２０上にコンデンサ素子ユニット１０の陰極フレーム１２を載置し、導電性接着剤で陰極フレーム１２の底部１２ｂと平坦部２０とを接合して、陰極端子１９と陰極電極部１４とを接合したものである。
平坦部２０に係わる隆起する部分には、第１の陽極端子１５ａと第２の陽極端子１５ｂとを結ぶ方向上に対向する開口部１９ｂと、この方向に交差する方向上に対向する陰極端子１８の幅全体に壁面１９ａが形成されるものである。
実装面となる陰極端子１９の下面１９ｃの端部と隣接する第１、第２陽極端子１５ａ、１５ｂを可能な限り近接させるようにしてもよい。
第１、第２陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子１９が可能な限り接近する構成によりＥＳＬが更に小さくなる効果が得られる。
また第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂおよび陰極端子１９には、夫々第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの下面１６ａ、１６ｂと陰極端子１９の下面１９ｃとが近接した部分の第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂならびに陰極端子１９の下面１６ａ、１６ｂ、１９ｃの端部から相手側に向かって上方へ延びる夫々陽極端子の遮蔽部２１ａ、２１ｂ、陰極端子の遮蔽部２２を設けてもよい。
２３は外装樹脂であり、この外装樹脂２３は絶縁性のエポキシ系樹脂からなり、第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子１９の実装面となる下面１６ａ、１６ｂ、１９ｃを露呈させた状態で第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂ、陰極端子１９、コンデンサ素子ユニット１０を一体に被覆したものである。
また外装樹脂２３は、第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子１９に設けた平坦部１７ａ、１７ｂ、２０と遮蔽部２１ａ、２１ｂ、２２、コンデンサ素子ユニット１０を外観に露呈しないように全て被覆しているものである。
このように遮蔽部２１ａ、２１ｂ、２２を設け、この遮蔽部２１ａ、２１ｂ、２２を外装樹脂２３で被覆した構成により、外装樹脂２３と陽極端子１５ａ、１５ｂ、陰極端子１９との界面から浸入する酸素、水分がコンデンサ素子１に到達してＥＳＲ特性、漏れ電流特性の性能を劣化させることを低減することができる。
また、このように構成された第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子１９は、銅合金からなる厚み０．１ｍｍを有する板状の基材を打ち抜いて折り曲げることにより一体に形成されたもので、一定の間隔で複数連続してフープ状基材に設けられ、この第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子１９との上にコンデンサ素子ユニット１０を搭載して接合し、外装樹脂２３で一体に被覆した後に第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子１９とを基材から分断して固片にするものである。
また、第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子１９には、上記分断後にこの陽極端子、陰極端子の下面の一端を外装樹脂２３の側面に沿って上方へ延長し折れ曲がる突出部１５ｄ、１９ｄを夫々上記陽極端子、陰極端子に形成してもよい。
これにより基板実装時に半田フィレットが形成され易いようにしたものである。
また、外装樹脂２３には、外装樹脂２３の側面に沿って上方へ折れ曲げる上記突出部１５ｄ、１９ｄが嵌まり込む夫々凹部２３ａ、２３ｂを外装樹脂２３に設けてもよい。
これにより小型化を図ることができるようになるものである。
実施例１の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子１の陽極部４を陽極フレーム１１ａ、１１ｂに接合し、この陽極フレーム１１ａ、１１ｂを介して第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの両端部の下面１６ａ、１６ｂから階段状の段差を形成した平坦部１７ａ、１７ｂに接合したものと、コンデンサ素子１の陰極部５を陰極フレーム１２に接合し、この陰極フレーム１２を介して陰極端子１９の下面１９ｃから中央部に隆起した平坦部２０に接合した構成により、夫々コンデンサ素子１の陽極部４と陰極部５から陽極端子１５ａ、１５ｂおよび陰極端子１９の実装面までの引き出し距離を短くできることと、導電抵抗が小さくできるためＥＳＬおよびＥＳＲが小さくなるという効果が得られる。
また対向配置した第１、第２の陽極電極部１３ａ、１３ｂとこの陽極電極部１３ａ、１３ｂ間に陰極電極部１４を配置したコンデンサ素子ユニット１０とした構成により、隣接するコンデンサ素子ユニット１０の第１陽極電極部１３ａから陰極電極部１４への電流経路と第２の陽極電極部１３ｂから陰極電極部１４への電流経路とが接近して陽極電極部１３ａ、１３ｂ間を結ぶ方向上で逆になるため、この電流経路に起因する磁界が相殺されＥＳＬが小さくなる効果が得られる。
さらにこのような陰極フレーム１２と陰極端子１９の中央部に対向する壁面１９ａと開口部１９ｂを形成するように下面１９ｃから上方へ隆起した平坦部２０とを接続し、この平坦部２０を外装樹脂２３で被覆する構成により、開口部１９ｂより回りこんだ外装樹脂２３が壁面１９ａと平坦部２０を包み込むため、陰極端子１９と外装樹脂２３との接合強度、コンデンサ素子ユニット１０と平坦部２０との接合強度を高めることができる。
陰極端子１９と外装樹脂２３との接合強度を高めることにより外装樹脂２３と陰極端子１９との界面から浸入する酸素、水分がコンデンサ素子１に到達してＥＳＲ特性、漏れ電流特性の性能を劣化させることを低減することができる。
なお、本実施例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よい。
（実施例２）
以下、実施例２を用いて、本発明の請求項２、請求項３に記載の発明について説明する。
以下、実施例２を用いて、本発明の請求項２、請求項３に記載の発明について説明する。
実施例２は、上記実施例１において、コンデンサ素子とコンデンサ素子ユニットの構造が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施例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８〜図１１は本発明の実施例１による固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図、底面図、端面断面図（Ａ−Ａ断面図）、端面断面図（Ｂ−Ｂ断面図）、図１２は同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断面図、図１３、図１４は同コンデンサ素子ユニットの構成を示した側面図と底面図、図２１は同固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部斜視図である。
図１２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平板状の陽極体２２の表面に絶縁体層２３を陽極部２４ａ、２４ｂと陰極部２５との間に設けることによって、両端に第１の陽極部２４ａと第２の陽極部２４ｂとこの陽極部２４ａ、２４ｂ間に陰極部２５との３つに区分され、陽極部２４ａ、２４ｂ間は陽極体２２を介して導通されたものである。
陰極部２５は、陰極部２５側の陽極体２２の表面に誘電体酸化皮膜層２６、導電性高分子からなる固体電解質層２７、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層２８を順次積層形成することにより構成されたものである。
次に、以上のように構成された実施例２のコンデンサ素子２１の製造方法について説明する。
まず厚さ１００μｍのアルミニウムの金属箔の表面を電気化学的にエッチング処理することにより粗面化する。
次に、粗面化されたアルミニウム箔を３％アジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬して印加電圧１２Ｖ、水溶液温度７０℃で６０分間の条件で陽極酸化する。これにより誘電体酸化皮膜層２６の一部となる酸化アルミニウム層を形成する。
次に誘電体酸化皮膜層２６の一部が形成されたアルミニウム箔を幅６ｍｍの帯状に加工し、この帯に沿ってポリイミド粘着テープで絶縁体層２３を形成し、更に帯状のアルミニウム箔を梯子型形状にプレス成形した。
この梯子型形状は、中央に帯に沿って交互に等間隔で架橋部と貫通穴を有し、両端が帯に沿って繋がった連結部を有しているものである。
上記架橋部には、この中央部に陰極部２５と、この両端には絶縁体層２３と第１、第２の陽極部２４ａ、２４ｂとが設けられたもので、上記連結部には、第１、第２の陽極部２４ａ、２４ｂの端部が夫々連結されたものである。
次に上記連結部と第１、第２の陽極部２４ａ、２４ｂと絶縁体層２３とをテープ状のレジスト材により被覆し、上記梯子型形状の架橋部のアルミニウム箔の断面部を含む陽極体２２に上記陽極酸化と同様に化成処理して酸化アルミニウム層を形成し、梯子型形状の架橋部のアルミニウム箔の粗面化部と断面部の表面に酸化アルミニウム層からなる誘電体酸化皮膜層２６を形成する。
次に陰極部２５側の陽極体２２を硝酸マンガン３０％水溶液に浸漬し、自然乾燥させた後、３００℃、１０分間の条件で熱分解処理を行うことによって、固体電解質層２７の一部となる導電層としての酸化マンガン層を形成する。
次にまずピロールモノマー０．５ｍｏｌ／Ｌとプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム０．１ｍｏｌ／Ｌとをあらかじめ混合する。この混合液に、溶媒である水とｐＨ調整剤であるプロピルリン酸エステルとを添加しｐｈを２に調整し固体電解質形成用重合液とする。
この固体電解質形成用重合液中に酸化マンガン層が形成された陰極部２５側の陽極体２２を浸漬し、重合開始用電極を陽極体２２の表面に近接させ重合電圧１．５Ｖで電解酸化重合を行い、導電層の表面に導電性高分子層を積層させて固体電解質層２７を形成する。
次に絶縁体層２３を残して上記レジスト材を引き剥がして除去した後、陰極部２５側の陽極体２２にコロイダルカーボン懸濁液を固体電解質層２７上に転写塗布して、乾燥させて上記カーボン層を形成する。
次に、銀ペーストを陰極部２５側の陽極体２２に転写塗布し、１２０〜２００℃の温度で硬化して上記カーボン層に銀ペースト層を形成し、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層２８を形成する。
更に連結された第１、第２の陽極部２４ａ、２４ｂの端部を切断して、コンデンサ素子２１とする。
図１３、図１４に示すコンデンサ素子ユニット３０は、銅合金からなる厚み０．１ｍｍを有する板状の基材を打ち抜いて折り曲げることにより一定の間隔で複数連続してフープ状基材に一体に設けられた陽極フレーム３１ａ、３１ｂと陰極フレーム３２の上に、コンデンサ素子３０を搭載し複数枚積層（実施例１においては５枚）して接合し、陽極フレーム３１ａ、３１ｂと陰極フレーム３２とを上記板状の基材から分断して一体化したものである。
なお、コンデンサ素子ユニット３０は、コンデンサ素子２１を１枚のみを用いて陽極フレーム３１ａ、３１ｂならびに陰極フレーム３２により一体化したものであってもよい。
３３ａ、３３ｂは第１、第２の陽極電極部で、この陽極電極部３３ａ、３３ｂは、陽極フレーム３１ａ、３１ｂ上に上記コンデンサ素子２１を第１、第２の陽極部２４ａ、２４ｂを載置し、両端のガイド部３１ｃ、３１ｄを折り曲げて第１、第２の陽極部２４ａ、２４ｂを包み込み、接合部３１ｅでレーザー溶接を行うことによって一体に接合しているものである。
３４は陰極電極部であり、この陰極電極部３４は、この陰極フレーム３２上に上記コンデンサ素子２１をペースト状の導電性銀接着剤を介して複数枚積層し、更にペースト状の導電性銀接着剤を介して陰極部２５を陰極フレーム３２の底部３２ｂに載置し、陰極部２５両端のガイド部３２ａにより位置決め固定をして一体に接合しているものである。
また陰極層２８とガイド部３２ａとを導電性銀接着剤で接合してもよい。
図８〜図１１に示すように、コンデンサ素子ユニット３０は、実施例１と同じ構成の陽極端子１５ａ、１５ｂ、陰極端子１９に同じ方法により、陽極フレーム３１ａ、３１ｂと平坦部１７ａ、１７ｂとを接合し、陰極フレーム３２と平坦部２０とを接合しているものである。
２３は外装樹脂であり、この外装樹脂２３は、実施例１と同様に陽極端子と陰極端子の実装面となる下面１６ａ、１６ｂ、１９ｃを露呈させて平坦部１７ａ、１７ｂ、２０と遮蔽部２１ａ、２１ｂ、２２、コンデンサ素子ユニット３０を外観的に露呈しないように一体に被覆しているものである。
また、第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子１９には、この陽極端子１５ａ、１５ｂ、陰極端子１９の下面１６ａ、１６ｂ、１９ｃの一端を外装樹脂２３の側面に沿って上方へ延長し折れ曲がる突出部１５ｄ、１９ｄを夫々陽極端子１５ａ、１５ｂ、陰極端子１９に形成してもよい。
これにより基板実装時に半田フィレットが形成され易いようにしたものである。
また、外装樹脂２３には、外装樹脂２３の側面に沿って上方へ折れ曲げる上記突出部１５ｄ、１９ｄが嵌まり込む夫々凹部２３ａ、２３ｂを外装樹脂２３に設けてもよい。
これにより小型化を図ることができるようになるものである。
実施例２の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子２１の第１、第２の陽極部２４ａ、２４ｂを陽極フレーム３１ａ、３１ｂに接合し、この陽極フレーム３１ａ、３１ｂを介して第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの両端部の下面１６ａ、１６ｂから階段状の段差を形成した平坦部１７ａ、１７ｂに接合したものと、コンデンサ素子２１の陰極部２５を陰極フレーム３２に接合し、この陰極フレーム３２を介して陰極端子１９の下面１９ｃから中央部に隆起した平坦部２０に接合した構成により、夫々コンデンサ素子２１の第１、第２の陽極部２４ａ、２４ｂと陰極部２５から陽極端子１５ａ、１５ｂおよび陰極端子１９の実装面までの引き出し距離を短くできることと、導電抵抗が小さくできるためＥＳＬおよびＥＳＲが小さくなるという効果が得られる。
また、両端に第１、第２の陽極部２４ａ、２４ｂとこの陽極部間が導通する表面に陰極部２５を配置したコンデンサ素子とする構成により、夫々陽極部２４ａ、２４ｂからこの陽極部間の中心に向かって見掛けの電流量が減少するため、この電流経路に起因する磁界が少なくＥＳＬが小さくなる効果が得られる。
さらにこのような陰極フレーム３２と陰極端子１９の中央部に対向する壁面１９ａと開口部１９ｂを形成するように下面１９ｃから上方へ隆起した平坦部２０と接続し、この平坦部２０を外装樹脂２３で被覆する構成により、開口部１９ｂより回りこんだ外装樹脂２３が壁面１９ａと平坦部２０を包み込むため、陰極端子１９と外装樹脂２３との接合強度、コンデンサ素子ユニット３０と平坦部２０との接合強度を高めることができる。
以下、実施例３〜５は、実施例１において陰極端子の構造が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施例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。
（実施例３）
図１５、図１６は本発明の実施例３による固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図と底面図、図２２は同固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部斜視図である。
図１５、図１６は本発明の実施例３による固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図と底面図、図２２は同固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部斜視図である。
図１５、図１６、図２２において４０は陰極端子であり、この陰極端子４０は、この陰極端子４０の中央部の幅全体を下面４２ｃから上方へ隆起させて陰極フレーム１２の底部１２ｂと接合される平坦部４１を設ける。
この平坦部４１に係わる隆起する部分には、第１の陽極端子１５ａと第２の陽極端子１５ｂとを結ぶ方向上に陰極端子４０の幅全体に対向する壁面４２ａと、この方向に交差する方向上に対向する開口部４２ｂが形成されるものである。
陰極端子４０の平坦部４１は、実施例１のコンデンサ素子ユニット１０の陰極フレーム１２と接合し、第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの平坦部１７ａ、１７ｂは、上記陰極フレーム１１ａ、１１ｂと接合されるものである。
この陰極端子４０の下面４２ｃの端部を隣接する第１、第２陽極端子１５ａ、１５ｂに可能な限り近接させるようにしてもよい。
また陰極端子４０には、陰極端子４０の下面４２ｃと夫々第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの下面が近接した部分の陰極端子４０の下面４２ｃの端部から相手側に向かって上方へ延び遮蔽部４４を設けてもよい。
実施例１と同様に第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子４０の実装面となる下面１６ａ、１６ｂ、４２ｃを露呈させて平坦部１７ａ、１７ｂ、４１と遮蔽部２１ａ、２１ｂ、４４、コンデンサ素子ユニット１０を外観的に露呈しないように一体に外装樹脂２３により被覆しているものである。
（実施例４）
図１７、図１８は本発明の実施例４による固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図と底面図、図２３は同固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部斜視図である。
図１７、図１８は本発明の実施例４による固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図と底面図、図２３は同固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部斜視図である。
図１７、図１８、図２３において４５は陰極端子であり、この陰極端子４５は、この陰極端子４５の中央部の内側の一部を下面４７ｃから上方へ隆起させて陰極フレーム１２の底部１２ｂと接合される平坦部４６を設ける。
この平坦部４６に係わる隆起する部分には、第１の陽極端子１５ａと第２の陽極端子１５ｂとを結ぶ方向上に対向する開口部４７ｂと、この方向に交差する方向上に対向する陰極端子１８の幅の一部に壁面４７ａが形成されるものである。
陰極端子４５の平坦部４６は、実施例１のコンデンサ素子ユニット１０の陰極フレーム１２と接合し、第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの平坦部１７ａ、１７ｂは、上記陽極フレーム１１ａ、１１ｂと接合されるものである。
この陰極端子４５の下面４７ｃの端部を隣接する第１、第２陽極端子１５ａ、１５ｂに可能な限り近接させるようにしてもよい。
また陰極端子４５には、陰極端子４５の下面４７ｃと夫々第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの下面が近接した部分の陰極端子４５の下面４７ｃの端部から相手側に向かって上方へ延び遮蔽部４９を設けてもよい。
実施例１と同様に第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子４５の実装面となる下面１６ａ、１６ｂ、４７ｃを露呈させて平坦部１７ａ、１７ｂ、４６と遮蔽部２１ａ、２１ｂ、４９、コンデンサ素子ユニット１０を外観的に露呈しないように一体に外装樹脂２３により被覆しているものである。
このように構成された第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子４５は、銅合金からなる厚み０．１ｍｍを有する板状の基材を打ち抜いて折り曲げることにより一体に形成されたもので、陰極端子４５の壁面４７ａと周囲が閉じた開口部４７ｂは、上記板状の基材に開口部４７ｂとなる部分に打ち抜き穴を開け、隆起させて設けたものである。
（実施例５）
図１９、図２０は本発明の実施例５による固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図と底面図、図２４は同固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部斜視図である。
図１９、図２０は本発明の実施例５による固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図と底面図、図２４は同固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部斜視図である。
図１９、図２０、図２４において５０は陰極端子であり、この陰極端子５０は、この陰極端子５０の中央部の内側の一部を下面５２ｃから上方へ隆起させて陰極フレーム１２の底部１２ｂと接合される平坦部５１を設ける。
この平坦部５１に係わる隆起する部分には、第１の陽極端子１５ａと第２の陽極端子１５ｂとを結ぶ方向上に対向する陰極端子１８の幅の一部に壁面５２ａと、この方向に交差する方向上に対向する開口部５２ｂが形成されるものである。
陰極端子５０の平坦部５１は、実施例１のコンデンサ素子ユニット１０の陰極フレーム１２と接合し、第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの平坦部１７ａ、１７ｂは、上記陽極フレーム１１ａ、１１ｂと接合されるものである。
この陰極端子５０の下面５２ｃの端部を隣接する第１、第２陽極端子１５ａ、１５ｂに可能な限り近接させるようにしてもよい。
また陰極端子５０には、陰極端子５０の下面５２ｃと夫々第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの下面が近接した部分の陰極端子５０の下面５２ｃの端部から相手側に向かって上方へ延び遮蔽部５４を設けてもよい。
実施例１と同様に第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子５０の実装面となる下面１６ａ、１６ｂ、５３を露呈させて平坦部１７ａ、１７ｂ、５１と遮蔽部２１ａ、２１ｂ、５４、コンデンサ素子ユニット１０を外観的に露呈しないように一体に外装樹脂２３により被覆しているものである。
このように構成された第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子５０は、銅合金からなる厚み０．１ｍｍを有する板状の基材を打ち抜いて折り曲げることにより一体に形成されたもので、陰極端子５０の壁面５２ａと周囲が閉じた開口部５２ｂは、上記板状の基材に開口部５２ｂとなる部分に打ち抜き穴を開け、隆起させて設けたものである。
（実施例６〜８）
実施例６〜８は、実施例２のコンデンサ素子ユニット３０と夫々実施例３、４、５の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子４０、４５、５０とを接合して、それ以外は実施例３、４、５と同様にして固体電解コンデンサとしたものである。
実施例６〜８は、実施例２のコンデンサ素子ユニット３０と夫々実施例３、４、５の陽極端子１５ａ、１５ｂと陰極端子４０、４５、５０とを接合して、それ以外は実施例３、４、５と同様にして固体電解コンデンサとしたものである。
上記接合は、コンデンサ素子ユニット３０の陽極フレーム３１ａ、３１ｂと第１、第２の陽極端子１５ａ、１５ｂの平坦部１７ａ、１７ｂとを接合し、陰極フレーム３２の底部３２ｂと夫々実施例２、３、４、５の平坦部４１、４６、５１とを接合したものである。
（実施例９）
実施例９は、実施例１の陰極端子の平坦部に切り欠き部を設けたもので、他の構成は実施例１と同じである。
実施例９は、実施例１の陰極端子の平坦部に切り欠き部を設けたもので、他の構成は実施例１と同じである。
図２５は、実施例９の固体電解コンデンサに使用される陰極端子の平坦部に切り欠き部を設けた要部斜視図である。
２０ｂは切り欠き部で、切り欠き部２０ｂは平坦部２０に開口部１９ｂに連結する切り欠き部を設けたものである。
切り欠き部２０ｂは開口部１９ｂのどちらか一方にあってもよく、対向する開口部１９ｂどうしが切り欠き部２０ｂによって繋がるようにしてもよい。
この構成により、開口部１９ｂと切り欠き部２０ｂより回りこんだ外装樹脂２３が平坦部２０を包み込むため陰極端子１９と外装樹脂２３との接合強度、コンデンサ素子ユニット１０と平坦部２０との接合強度を更に高めることができる。
また実施例２〜８の陰極端子の平坦部に切り欠き部を設けることもできる。
上記のように構成された実施例３〜９による固体電解コンデンサは、実施例１、２と同様にコンデンサ素子の陽極部と陰極部から陽極端子および陰極端子の実装面までの引き出し距離を短くできることと、導電抵抗が小さくできるためＥＳＬおよびＥＳＲが小さくなるという効果が得られ、また開口部より回りこんだ外装樹脂が壁面と平坦部を包み込むため、陰極端子と外装樹脂との接合強度、コンデンサ素子ユニットと平坦部との接合強度を高めることができる。
本発明による固体電解コンデンサは、コンデンサ素子から端子までの引き出し距離を可能な限り短くした構成によってＥＳＲ特性ならびにＥＳＬ特性に優れかつ陽極端子、陰極端子と外装樹脂との結合強度を向上させることができるために、高性能、高信頼性の固体電解コンデンサを安定して提供することができるという格別の効果を有し、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等として有用である。
１ コンデンサ素子
２ 陽極体
３ 絶縁体層
４ 陽極部
５ 陰極部
６ 誘電体酸化皮膜層
７ 固体電解質層
８ 陰極層
１０ コンデンサ素子ユニット
１１ａ、１１ｂ 陽極フレーム
１１ｃ ガイド部
１１ｄ 接合部
１２ 陰極フレーム
１２ａ ガイド部
１２ｂ 底部
１３ａ、１３ｂ 陽極電極部
１４ 陰極電極部
１５ａ 第１の陽極端子
１５ｂ 第２の陽極端子
１５ｄ、１９ｄ 突出部
１６ａ、１６ｂ、１９ｃ 下面
１７ａ、１７ｂ、２０ 平坦部
１８ 接合部
１９ 陰極端子
１９ａ 壁面
１９ｂ 開口部
２１ａ、２１ｂ、２２ 遮蔽部
２３ 外装樹脂
２３ａ、２３ｂ 凹部
２ 陽極体
３ 絶縁体層
４ 陽極部
５ 陰極部
６ 誘電体酸化皮膜層
７ 固体電解質層
８ 陰極層
１０ コンデンサ素子ユニット
１１ａ、１１ｂ 陽極フレーム
１１ｃ ガイド部
１１ｄ 接合部
１２ 陰極フレーム
１２ａ ガイド部
１２ｂ 底部
１３ａ、１３ｂ 陽極電極部
１４ 陰極電極部
１５ａ 第１の陽極端子
１５ｂ 第２の陽極端子
１５ｄ、１９ｄ 突出部
１６ａ、１６ｂ、１９ｃ 下面
１７ａ、１７ｂ、２０ 平坦部
１８ 接合部
１９ 陰極端子
１９ａ 壁面
１９ｂ 開口部
２１ａ、２１ｂ、２２ 遮蔽部
２３ 外装樹脂
２３ａ、２３ｂ 凹部
Claims (4)
- 一方に陽極部と他方に陰極部を有するコンデンサ素子を上記陽極部が交互に対向配置して複数積層して、上記陽極部を陽極フレームと接合した第１、第２の陽極電極部と陰極部を陰極フレームと接合した陰極電極部とを有するコンデンサ素子ユニットと、
上記陽極フレームを介して上記第１、第２の陽極電極部と夫々接合した対向配置された第１、第２の陽極端子と、
上記陰極フレームを介して上記陰極電極部と接合した陰極端子と、
上記陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させて上記コンデンサ素子ユニットを被覆した外装樹脂と、から構成され、
上記陽極端子が上記第１、第２の陽極端子間を結ぶ方向と交差する方向上にある上記夫々陽極端子の両端に上記陽極端子の下面から上方へ階段状の段差を形成した陽極端子の平坦部を有し、この陽極端子の平坦部が上記陽極フレームと接合され、
上記陰極端子が上記陰極端子の中央部に対向する壁面と開口部を形成して上記陰極端子の下面から上方へ隆起した陰極端子の平坦部を有し、この陰極端子の平坦部が上記陰極電極部と接合され、
上記陽極端子と陰極端子に設けた夫々の平坦部が外装樹脂に被覆されるように構成した固体電解コンデンサ。 - 両端に第１、第２の陽極部とこの陽極部間に陽極部どうしが導通してなる表面に陰極部を有するコンデンサ素子の上記第１、第２の陽極部を陽極フレームと接合した第１、第２の陽極電極部と上記陰極部を陰極フレームと接合した陰極電極部とを有するコンデンサ素子ユニットと、
上記陽極フレームを介して第１、第２の陽極電極部に夫々接合し対向配置された第１、第２の陽極端子と、
上記陰極フレームを介して上記陽極端子間に陰極電極部に接合した陰極端子と、
上記陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させて上記コンデンサ素子ユニットを被覆した外装樹脂と、から構成され、
上記陽極端子が上記第１、第２の陽極端子間を結ぶ方向と交差する方向上にある上記夫々陽極端子の両端に上記陽極端子の下面から上方へ階段状の段差を形成した陽極端子の平坦部を有し、この陽極端子の平坦部が上記陽極フレームと接合され、
上記陰極端子が上記陰極端子の中央部に対向する壁面と開口部を形成して上記陰極端子の下面から上方へ隆起した陰極端子の平坦部を有し、この陰極端子の平坦部が上記陰極電極部と接合され、
上記陽極端子と陰極端子に設けた夫々の平坦部が外装樹脂に被覆されるように構成した固体電解コンデンサ。 - 上記陽極端子および／または陰極端子が、上記陰極端子の下面と上記陽極端子の下面とが近接した部分の夫々陽極端子、陰極端子の下面端部から相手側に向かって上方へ延びる遮蔽部を有し、この遮蔽部が外装樹脂に被覆されるように構成した請求項１、請求項２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 上記陰極端子の平坦部が、上記開口部に連結する切り欠き部を有する構成とした請求項１、請求項２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
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