JP2007080893A - 固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い精度でレーザ照射による切落しをする工程を行わず、製造工程を簡略化でき、製造コストを低減でき、歩留りを向上させる固体電解コンデンサ及び当該固体電解コンデンサの製造方法の提供。
【解決手段】 ４つのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部の端部１１Ｂ〜４１Ｂの外形輪郭の一部は、打抜き加工によって設けられた打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄからなる。各打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄは、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向において互いに揃った位置関係をなす。接続部材６０の接続部本体６１は、打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄに当接した状態で、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向からレーザの照射を受けることにより、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
【選択図】図４

Description

本発明は固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法に関し、特に複数のコンデンサ素子が積層され電気的に並列接続されてなる固体電解コンデンサ、及び当該固体電解コンデンサの製造方法に関する。

固体電解コンデンサとしては、高い静電容量を確保するために複数のコンデンサ素子が積層され電気的に並列接続されている構成が従来より知られている。例えば、特開平５−２０５９８４号公報（特許文献１参照）にはこの構成の積層型固体電解コンデンサが記載されている。積層型固体電解コンデンサを構成する複数の単板コンデンサたるコンデンサ素子は、各陽極部間にそれぞれスペーサが挟まれた状態で積層されている。陽極部及びスペーサの端面は溶接されており、このことにより各コンデンサ素子の陽極部は、機械的及び電気的に接合されている。
特開平５−２０５９８４号公報

各コンデンサ素子の陽極部を機械的及び電気的に接合するための溶接の方法としては、例えば、レーザ照射による溶接方法が考えられる。コンデンサ素子の積層方向に交差する方向、例えば、当該積層方向に垂直の方向から、積層されたコンデンサ素子の端面に向けてレーザを照射する方法である。

しかし、積層された状態のコンデンサ素子の陽極部及びスペーサの端面に対して実際にレーザを照射すると、レーザが照射される各コンデンサ素子の陽極部の端部を規定する端面の部分であってレーザ照射により溶融して陽極部同士が互いに接続される溶融部及び接合部に、比較的大きな略球形の空隙が高い確率で形成される。このような空隙は導通不良の原因となり、空隙が形成されたコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサは不良品となる。

コンデンサ素子の陽極部間にスペーサを設けずに、陽極部どうしを直接積層させたものの当該陽極部の端部にレーザを照射してみた場合であっても、同様に空隙が形成される。この場合には、スペーサを陽極部間に介在させた場合よりも、より大きな空隙が形成されてしまい、不良の発生を防止することはできない。

ここで、導電性の材料からなり積層されたコンデンサ素子の当該積層方向における長さと同一の長さの接続部材を用意してコンデンサ素子の陽極部に接続することが考えられる。具体的には接続部材を、積層されたコンデンサ素子の最上層から最下層にわたって、積層された全てのコンデンサ素子の陽極部の端部に当接又は近接対向させた状態で、コンデンサ素子の積層方向に交差する方向且つ接続部材に関してコンデンサ素子の反対側からレーザを接続部材に照射して、接続部材を陽極部の各端部に接合し電気的に接続させる。

この場合には、レーザ照射により接続部材をコンデンサ素子の陽極部の各端部に接合させるために、上述のように、接続部材を、積層されたコンデンサ素子の最上層から最下層にわたって、積層された全てのコンデンサ素子の陽極部の端部に当接又は近接対向させる必要がある。例えば、接続部材が平板状をなす場合には、コンデンサ素子の陽極部の端部によって仮想平面が規定されるように、コンデンサ素子の陽極部の端部を揃えておき、当該揃った陽極部の端部に平板状の接続部材を当接又は近接対向させる必要がある。

このようにコンデンサ素子の陽極部の端部を揃えるためには、例えば、積層されたコンデンサ素子の陽極部の端部を横切るようにコンデンサ素子の積層方向へレーザを照射することにより、積層された全てのコンデンサ素子の陽極部の端部の一部を同時に切落す方法が考えられる。

しかし、この場合には、レーザ照射による切落しにより生じた陽極部の端部の端縁を揃えるために、高い精度でレーザ照射による切落しを行うことが要求される。このため、固体電解コンデンサを製造する工程が複雑化し、製造にかかるコストを低減することが困難であった。

そこで、本発明は、高い精度でレーザ照射による切落しをする工程を行わず、製造工程を簡略化でき、製造コストを低減でき、歩留りを向上させる固体電解コンデンサ及び当該固体電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、略板状の弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成され少なくとも外形輪郭の一部が打抜き加工による打抜き端縁からなる陽極部と、該表面の所定の領域に固体電解質層を有して層状に形成された陰極部とにより構成されるコンデンサ素子を複数備え、該複数のコンデンサ素子は、該陽極部の端部同士が互いに隣接して積層配置されるとともに該陰極部同士が互いに積層配置されて互いに電気的に並列接続される固体電解コンデンサであって、該陽極部の該端部は該打抜き端縁を有し、各該打抜き端縁がコンデンサ素子の積層方向において互いに揃った位置関係をなし、導電性の材料からなる接続部材が、該コンデンサ素子の積層方向に交差する方向であって該接続部材に関して該コンデンサ素子の反対側からレーザを該接続部材に照射することにより、該打抜き端縁に電気的に接続されている固体電解コンデンサを提供している。

陽極部は、少なくとも外形輪郭の一部が打抜き加工による打抜き端縁からなり、陽極部の端部は打抜き端縁を有し、各打抜き端縁がコンデンサ素子の積層方向において互いに揃った位置関係をなし、導電性の材料からなる接続部材が、コンデンサ素子の積層方向に交差する方向であって接続部材に関してコンデンサ素子の反対側からレーザを接続部材に照射することにより、打抜き端縁に電気的に接続される構成としたため、接続部材が接続されるコンデンサ素子の端部を、コンデンサ素子の積層方向において互いに揃った位置関係とするために、高い精度でレーザ照射によってコンデンサ素子の陽極部の端部を切落さずに済む。このため、コンデンサ素子の製造工程を簡略化することができ、製造に係るコストを低減でき、歩留りを向上させることができる。

ここで、表面及び裏面に第１の導電パターンと第２の導電パターンとがそれぞれ設けられ、該表面の該第１導電パターン、該第２の導電パターンは、それぞれ該裏面の該第１の導電パターン、該第２の導電パターンとスルーホールを介して電気的に接続される基板を備え、該接続部材は、該基板の該表面の第１の導電パターンに固定接合されて電気的に接続される基板接続部を有することが好ましい。

接続部材は、基板の表面の第１の導電パターンに固定接合されて電気的に接続される基板接続部を有しているため、基板接続部に対してレーザを照射することにより基板接続部を基板の表面の第１の導電パターンに固定接合させて電気的に接続することができる。

また、本発明は、弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成された略板状部材を、打抜き加工することにより少なくとも外形輪郭の一部に打抜き端縁を設けて陽極部の輪郭形状を規定し、該打ち抜き端縁を該陽極部の端部の輪郭の一部とする陽極部輪郭規定工程と、該陽極部の該表面の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成する工程を有するコンデンサ素子製造工程と、該陽極部輪郭規定工程及び該コンデンサ素子製造工程を複数回行うことにより製造された複数の該コンデンサ素子を、各該打抜き端縁がコンデンサ素子の積層方向において互いに揃った位置関係にて仮想的な打抜き面を規定するようにして、該陽極部の該端部同士が互いに隣接するように積層配置するとともに該陰極部同士を互いに積層配置する積層工程と、積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する接続工程とを有し、該接続工程は、導電性材料からなる接続部材を略該打抜き面に当接又は近接対向させる工程と、該コンデンサ素子の積層方向に交差する方向であって該接続部材に関して該コンデンサ素子の反対側からレーザを該接続部材に照射することにより、該接続部材を各該打抜き端縁の少なくとも一部にそれぞれ接続させる工程とを有する固体電解コンデンサの製造方法を提供している。

陽極部輪郭規定工程では、板状部材を打抜き加工することにより少なくとも外形輪郭の一部に打抜き端縁を設けて陽極部の輪郭形状を規定し、打ち抜き端縁を陽極部の端部の輪郭の一部とし、積層工程では、複数のコンデンサ素子を、各打抜き端縁がコンデンサ素子の積層方向において互いに揃った位置関係にて仮想的な打抜き面を規定するようにして、陽極部の端部同士が互いに隣接するように積層配置するとともに陰極部同士を互いに積層配置するようにしたため、接続部材が接続されるコンデンサ素子の端部を、コンデンサ素子の積層方向において互いに揃った位置関係とするために、高い精度でレーザ照射によってコンデンサ素子の陽極部の端部を切落さずに済む。このため、コンデンサ素子の製造工程を簡略化することができ、製造に係るコストを低減でき、歩留りを向上させることができる。

以上により、高い精度でレーザ照射による切落しをする工程を行わず、製造工程を簡略化でき、製造コストを低減でき、歩留りを向上させる固体電解コンデンサ及び当該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。

本発明の実施の形態による固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法について図１乃至図４に基づき説明する。図１に示されるように固体電解コンデンサ１は、積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０と、プリント基板５０と、接続部材６０と、４つのコンデンサ素子１０〜４０を覆うようにしてモールドする図示せぬモールド部とを備えている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０は、それぞれ同一形状且つ同一の構成であり、図１に示されるように陽極部１１〜４１と、陰極部１２〜４２とを備えている。なお、図２を参照して説明する以下の説明では、４つのコンデンサ素子１０〜４０の構成は同一であることから、コンデンサ素子１０のみについて図示し、他のコンデンサ素子２０〜４０については説明を省略する。

陽極部１１は略長方形状をした板状をなしており、図１及び図２に示される左右方向に長辺が指向する。略長方形状をした陽極部１１の外形輪郭のうちの、一対の短辺のうちの一方の短辺と一対の長辺とは、打抜き加工によって設けられた打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄ（図２、図４）からなる。一対の短辺のうちの他方の短辺は、後述のように陽極部１１を横切るようにレーザを照射することにより、陽極部１１の一部を切落して生じた端縁１１Ｅ〜４１Ｅ（図２、図４）からなる。陽極部１１は弁作用金属であるアルミニウムにより構成されており、図２に示されるように、その表面には、表面積を増やすためにエッチングが施されることにより粗面化（拡面化）されてポーラス状になっている。このポーラス状の表面全体は化成処理（陽極酸化）によって絶縁性の酸化膜層（誘電体層）１１Ａが形成されている。陽極部１１の寸法は、長手方向の長さが１０ｍｍ、幅が５ｍｍ程度であり、厚さ、即ち、図２に示される上下方向の幅は１００μｍ程度である。

略長方形状をした陽極部１１の外形輪郭のうちの一対の長辺が、打抜き加工によって設けられた打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄからなるため、後述のように、端縁１１Ｄ〜４１Ｄをコンデンサ素子１０〜４０の積層方向において互いに揃った位置関係とすることにより、接続部材６０の接続部本体６１に接合することができる。このため、高い精度でレーザ照射によって、コンデンサ素子の陽極部の端部を切落さずに済む。この結果、コンデンサ素子の製造工程を簡略化することができ、製造に係るコストを低減でき、歩留りを向上させることができる。

陽極部１１の表面の所定の領域、即ち、図２に示される陽極部１１の右側の端部から左側の端部１１Ｂに向って陽極部１１の左右方向の長さの略２／３の位置に至るまでの領域全体には、導電性のポリマーにより構成される固体電解質層１２Ａが形成されている。固体電解質層１２Ａは酸化膜層１１Ａの上に積層して設けられており、酸化膜層１１Ａに対向する固体電解質層１２Ａの部分は、エッチングにより陽極部１１の表面に形成されたポーラスの中に入り込んでいる。固体電解質層１２Ａ上には、グラファイトペースト層１２Ｂと、銀ペースト層１２Ｃとがこの順で積層されており、固体電解質層１２Ａ、グラファイトペースト層１２Ｂ、及び銀ペースト層１２Ｃは陰極部１２を構成する。グラファイトペースト層１２Ｂ及び銀ペースト層１２Ｃは、固体電解質層１２Ａが形成されている陽極部１１及び酸化膜層（誘電体層）１１Ａの領域を覆うようにして固体電解質層１２Ａ上に形成されている。

陽極部１１の図２に示される左側の端部１１Ｂであって陰極部１２が設けられていない領域と陰極部１２との境界位置には、絶縁性を有するエポキシ系樹脂等からなるレジスト１３が設けられている。レジスト１３は、固体電解質層１２Ａを陽極部１１上に形成するために陽極部１１となる化成箔を溶液に浸漬させているときに、ポーラス状になっている陽極部１１の表面において毛細管現象により溶液が所定の領域よりも図２の左側の方へ上がってくることを防止し、固体電解質層１２Ａが形成されていない陽極部１１の図２に示される左側の端部１１Ｂを確保するために設けられている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０は、図１に示されるように、陰極部１２〜４２同士が互いに積層配置されている。陰極部１２〜４２は、板状の陽極部１１〜４１上に形成されているため、陽極部１１〜４１の厚さ方向に対して略垂直な上面１０Ａ〜４０Ａと下面１０Ｂ〜４０Ｂとを有している。図１に示されるように、積層される４つのコンデンサ素子１０〜４０の第１層をなす第１コンデンサ素子１０の上面１０Ａと第２コンデンサ素子２０の下面２０Ｂとが導電性接着剤７１によって接着され、第２コンデンサ素子２０の上面２０Ａと第３コンデンサ素子３０の下面３０Ｂとが導電性接着剤７１によって接着され、第３コンデンサ素子３０の上面３０Ａと第４コンデンサ素子４０の下面４０Ｂとが導電性接着剤７１によって接着されている。従って、４つのコンデンサ素子１０〜４０の陰極部１２〜４２は電気的に接続されており、後述のように４つのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が電気的に接続されることと相まって、４つのコンデンサ素子１０〜４０は電気的に並列接続されている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０の陰極部１２〜４２が設けられていない陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分は、陰極部１２〜４２が設けられている部分と比較して銀ペースト層１２Ｃ等が形成されていないことから薄くなっている。このため、図１に示されるように、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向において、陽極部１１〜４１の図の左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が互いに所定の間隔で離間して隣接して積層配置されている。略長方形状をなすコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の、一対の長辺をなす打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄ（図４）は、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分においてコンデンサ素子１０〜４０の積層方向において互いに揃った位置関係となっている。

積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０は、陽極部１１〜４１と略同一形状をしたプリント基板５０上に載置されている。プリント基板５０は、例えば、エポキシ樹脂製のプリント基板５０である。４つのコンデンサ素子１０〜４０は、プリント基板５０に対して形状が一致して重なるようにプリント基板５０上に載置されている。プリント基板５０は、積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０のうちの第１コンデンサ素子１０の陰極部１２及び陽極部１１の下面に対向している。

プリント基板５０の表面５０Ａ及び裏面５０Ｂには、第１の導電パターン５１Ａ、５１Ｂと第２の導電パターン５２Ａ、５２Ｂとがそれぞれ設けられている。表面５０Ａの第１導電パターン５１Ａ、第２の導電パターン５２Ａは、それぞれ裏面５０Ｂの第１の導電パターン５１Ｂ、第２の導電パターン５２Ｂと、スルーホール５０ａ、５０ｂを介して電気的に接続されている。第１の導電パターン５１Ａは、第１コンデンサ素子１０の陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂに対向する位置に配置されており、第２の導電パターン５２Ａは、第１コンデンサ素子１０の陰極部１２に対向する位置に配置されている。

プリント基板５０の裏面の第１の導電パターン５１Ｂ、第２の導電パターン５２Ｂは、それぞれ図示せぬ電子回路等に実装されるいわゆるユーザ端子であり、プリント基板５０の表面の第１の導電パターン５１Ａ、第２の導電パターン５２Ａと同様の金属材料により構成されている。陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂは、プリント基板５０の表面の第１の導電パターン５１Ａに電気的に後述の接続部材６０を介して接続されている。また、陰極部１２が導電性接着剤７１によって第２の導電パターン５２Ａに電気的に接続されている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂの位置には、接続部材６０が設けられており、接続部材６０は、図４に示されるように、それぞれ略長方形状の板状をなす一対の接続部本体６１、６１と底部６２とを有している。それぞれ略長方形状をなす一対の接続部本体６１、６１の一方の短辺全体は、略長方形状をした底部６２の一方の長辺から他方の長辺へ向かって所定の位置に至るまでの底部６２の一対の短辺の部分に一体接続されている。

接続部本体６１、６１と底部６２とは略垂直の角度をなして接続されて、図４に示されるように略コ字状をなしており、接続部本体６１、６１は、積層されたコンデンサ素子１０〜４０の積層方向に底部６２から延出している。

接続部本体６１、６１は、図１、図４に示されるように、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄに跨って当接して固定されている。接続部本体６１、６１は、すべての陽極部１１〜４１の図４に示される端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄに当接した状態で、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向であって、且つ陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄが当接している側とは反対の側である接続部材６０の外側からレーザの照射を受けることにより、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂにそれぞれ電気的に接続される。より具体的には、図４の左側の接続部本体６１については、図の左側から右側へ向けてレーザが照射される。図４の右側の接続部本体６１については、図の右側から左側へ向けてレーザが照射される。

接続部材６０はＮｉにより構成されている。後述のようにレーザ照射を受ける前の状態の接続部本体６１、６１の図４に示される左右方向の厚さは、それぞれ０．１ｍｍ程度である。また、後述のようにレーザ照射を受ける前の状態の接続部本体６１、６１のレーザ照射を受ける接続部本体６１の面は、光沢を有しないことが好ましい。

接続部材６０の底部６２は、第１コンデンサ素子１０の陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂと、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａとの間に配置されており、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに当接している。

コンデンサ素子１０の陽極部１１の端部１１Ｂは、後述の固体電解コンデンサの製造方法において、図４に示されるように、一対の接続部本体６１、６１間に配置される。従って、一対の接続部本体６１、６１の間に位置していない底部６２の部分は、図１に示されるように、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向においていずれのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１とも重ならない非重畳部６２Ａをなす。底部６２の非重畳部６２Ａは、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向、即ち、図１において上から下に向う方向へレーザの照射を受けることによりプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続される。非重畳部６２Ａは基板接続部に相当する。

非重畳部６２Ａからなる基板接続部が設けられているため、非重畳部６２Ａに対してレーザを照射することにより接続部材６０をプリント基板５０の表面の第１の導電パターン５１Ａに固定接合させて電気的に接続することができる。

また、４つのコンデンサ素子１０〜４０の各陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを互いに電気的に接続するための導電性の材料からなる接続部材６０が、すべての陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに跨って固定されているため、接続部材６０によって、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂ間にそれぞれ所定の空間を確保した状態で陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを支持することができる。

固体電解コンデンサ１を構成するコンデンサ素子１０〜４０の、酸化膜層１１Ａや固体電解質層１２Ａ設けられている部分は、これらが設けられていない陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分と比較して積層方向の幅が厚くなっており、この厚い部分である陰極部１２〜４２の部分を互いに積層させると、陰極部１２〜４２が積層されることに伴い互いに積層される陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分では、厚さの違いにより当該端部間に空隙が形成されることになる。

しかし、上述のように接続部材６０によって、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂ間にそれぞれ所定の空間を確保した状態で陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを支持することができるため、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂ間に別途スペーサを設けずに済む。このため、薄い陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分を無理に曲げて互いに隣接させて接続しなくて済み、コンデンサ素子の層数が多い場合であっても、容易に陽極部を無理に曲げることなく互いに接続することができる。

また、接続部材６０は、接続部本体６１に接続された底部６２を有しているため、コンデンサ素子１０〜４０とプリント基板５０とを、接続部材６０を介して一体に接続することができる。このため、固体電解コンデンサ１全体の強度を向上させることができる。

また、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向からレーザを照射することにより複数のコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１を互いに電気的に接続する場合には、陰極部１２〜４２と陽極部１１〜４１とのショートを防止するために、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂと陰極部１２〜４２とを結ぶ方向において、陰極部１２〜４２が設けられていない陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの長さを長くせざるを得ない。

これに対して接続部材６０により陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂをレーザ照射により溶接して電気的に接続するため、比較的弱いレーザ照射により溶接することができ、溶接によるショートを考慮する必要性は低くなり、当該陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを短くすることができる。

固体電解コンデンサの製造方法では、先ず、陽極部輪郭規定工程を行う。陽極部輪郭規定工程では、図３に示されるように、表面に酸化膜層１１Ａが形成され陽極部１１となるアルミニウム板、即ち化成箔を打抜いて、外形輪郭が略長方形状の板状の陽極部の一対の長辺と、一対短辺のうちの一方の短辺とを打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄとして規定する。このことにより陰極層が形成される化成箔の部分は略陰極部１２の形状となる。

このとき、後述のように陽極部１１の端部１１Ｂとなる化成箔の部分は、図３に示されるように、複数同時に製造される他のコンデンサ素子１０の陽極部１１の端部１１Ｂと、製品にならない余分な化成箔の部分２を介して接続された状態となっている。後述のプリント基板接続工程を行う前に、この余分な化成箔の部分２は切断され除去される。従って、実際に行われる陽極部輪郭規定工程では、複数のコンデンサ素子１０の陽極部１１の外形輪郭の一部が同時に規定されるが、ここでは、説明の便宜上１つのコンデンサ素子１０の外形輪郭の一部が規定される工程を一回の陽極部輪郭規定工程とする。

次にコンデンサ素子製造工程を行う。実際に行われるコンデンサ素子製造工程では、複数のコンデンサ素子が同時に製造されるが、ここでは、説明の便宜上１つのコンデンサ素子１０が製造される工程を一回のコンデンサ素子製造工程とする。コンデンサ素子製造工程では、先ず、スクリーン印刷法を用いて、陽極部１１となる化成箔の所定の位置であって陰極部１２と陽極部１１との境界となる位置にレジスト１３を形成する。次に、前述のように化成箔を打抜いたときに、打抜いた断面には酸化膜層１１Ａが形成されていない部分が生ずるが、この部分に酸化膜層１１Ａを生成するために再度酸化させる再化成を行う。

次に、レジスト１３を境とする所定の領域、即ち図１に示される陽極部１１のレジスト１３よりも右側の部分に相当する化成箔の部分を、固体電解質層１２Ａを形成するための反応溶液中に浸漬し、化学酸化重合を行うことにより、固体電解質層１２Ａ、即ち、導電性ポリマー層を形成する。陽極部１１の表面はエッチングによりポーラス状になっているので、直接銀ペースト層１２Ｃを形成することができないため、銀ペースト層１２Ｃを形成する準備のために固体電解質層１２Ａを形成するのである。

次に、何らかの原因により、化成箔の表面に形成されている酸化膜層１１Ａに破損が生じることがある。この部分を修正するために再度酸化させる修復工程を行う。次に、導電性高分子層の上にグラファイトペースト層１２Ｂと、銀ペースト層１２Ｃとをこの順で積層して形成する。グラファイトペースト層１２Ｂ、銀ペースト層１２Ｃの形成は、ディップ法やスクリーン印刷法やスプレー塗布法等が用いられる。以上がコンデンサ素子製造工程である。上述の陽極部輪郭規定工程及びコンデンサ素子製造工程を４回行うことによって、図３に示されるように製品にならない余分な化成箔の部分２に接続された状態のコンデンサ素子１０〜４０を、計４枚分製造する。

次に、積層工程を行う。積層工程では、図３に示されるように製品にならない余分な化成箔の部分２に接続された状態のコンデンサ素子１０〜４０を、４枚分積層する。製品にならない余分な化成箔の部分２には、それぞれ図３に示されるように固定用孔２ａ、２ｂが一対形成されている。４枚分積層した状態でこの固定用孔２ａ、２ｂに図示せぬピン等を貫通させることにより、４つのコンデンサ素子１０〜４０を、陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が互いに隣接するように積層配置するとともに、陰極部１２〜４２同士を互いに積層配置する。

このとき、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを規定する各打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄは、図４に示されるように、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向において互いに揃った位置関係をなし、図４に示される板状の接続部本体６１に平行な仮想的な打抜き面を規定する。陰極部１２〜４２間には、導電性接着剤７１が塗布され、陰極部１２〜４２同士が導電性接着剤７１によって互いに電気的に接続される。導電性接着剤７１としては、例えば、銀−エポキシ系接着剤が用いられる。

次に、接続工程を行う。接続工程では、図４に示されるように、４つの積層されたコンデンサ素子１０〜４０とは別体として用意された接続部材６０を、積層した複数のコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂに、電気的に接続することにより、４つのコンデンサ素子１０〜４０を互いに電気的に並列接続する接続部材固定工程を行う。

具体的には、先ず図４に示されるように、積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０の第１層をなす第１コンデンサ素子１０の陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂと平行に底部６２を対向配置させた状態で、接続部材６０の接続部本体６１、６１を陽極部１１〜４１の当該端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄによって規定される打抜き面に当接させる。このことにより、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向においていずれのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１とも重ならない非重畳部６２Ａを底部６２に規定する。

なお、図４において二点鎖線で示される矢印は、単に積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０と、接続部材６０と、プリント基板５０との位置関係を示しているだけであって、必ずしもこの方向に移動させることによりこれら３つを接続するという意味ではない。

次に、接続部本体６１、６１に関して陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き面に対する反対の側から、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向、具体的には、積層方向に垂直の方向に向けて接続部本体６１、６１に対してレーザを照射する。レーザはＹＡＧレーザ溶接が用いられ、レーザの照射は、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄに当接する接続部本体６１の位置、又は、打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄ間の空間に対向する接続部本体６１の位置にスポットで間欠的に照射することにより行われる。

レーザ照射の条件は、図４の左右方向における接続部本体６１の厚さや材質、レーザ照射するための光ファイバの径等によって変わるが、本実施の形態では、例えば、光ファイバとしてφ０．４ｍｍのＳＩファイバを用いた場合には、１回の照射エネルギーは３Ｊから１５Ｊ程度である。３Ｊ未満では、接続部本体６１と陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄとの接合強度が弱い。１５Ｊを超えると接続部本体６１にレーザ照射による貫通孔が形成されてしまうからである。このようにレーザ照射することにより、接続部本体６１と陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄとを接合固定すると共に電気的に接続する。

次に、積層された状態の４つのコンデンサ素子１０〜４０を、製品とならない余分な化成箔の部分２から切断して陽極部１１〜４１の形状とすることにより、略長方形状をしたコンデンサ素子１０〜４０の形状とする。より具体的には、積層されたコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを横切るようにコンデンサ素子１０〜４０の積層方向へレーザをそれほど高い精度でなく照射することにより、積層された全てのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の一部を同時に切落す。

次に、プリント基板接続工程を行う。プリント基板接続工程では、図４に示されるように、４つの積層されたコンデンサ素子１０〜４０、接続部材６０とは別体として用意されたプリント基板５０上に、当該４つの積層されたコンデンサ素子１０〜４０及び接続部材６０を載置し電気的に接続する。具体的には、先ず、導電性接着剤７１を塗布した陰極部１２〜４２をプリント基板５０の第２の導電パターン５２Ａ上に当接させ、また、接続部材６０の底部６２を第１の導電パターン５１Ａ上に当接させ、非重畳部６２Ａに対してコンデンサ素子１０〜４０の積層方向から、即ち、図１又は図２に示される上方向から、図４の破線で示される円の位置にレーザを照射する。このことにより、接続部材６０の底部６２をプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続すると共に、陰極部１２〜４２を第２の導電パターン５２Ａに電気的に接続する。

その後、固体電解コンデンサ１を保護するためにモールドを行い、切断を行い、更に、損傷している部分を修復するためのエージングを行い、特性検査、外観検査を経て固体電解コンデンサの製造方法の全工程を終了する。

上述のように陽極部輪郭規定工程では、化成箔を打抜き加工することにより陽極部１１の外形輪郭の一部に打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄを設けて陽極部の輪郭形状を規定し、打ち抜き端縁を陽極部１１の端部１１Ｂの輪郭の一部とし、積層工程では、各打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄをコンデンサ素子１０〜４０の積層方向において互いに揃った位置関係として、仮想的な打抜き面を規定するようにして、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が互いに隣接するように積層配置するとともに陰極部１２〜４２同士を互いに積層配置するようにした。

このため、接続部本体６１が接続されるコンデンサ素子１０〜４０の端部１１Ｂ〜４１Ｂを、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向において互いに揃った位置関係とするために、高い精度でレーザ照射によってコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを切落さずに済む。この結果、コンデンサ素子１０〜４０の製造工程を簡略化することができ、製造に係るコストを低減でき、歩留りを向上させることができる。

また、接続工程では、導電性の材料からなる接続部材６０を、すべての陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに跨って当接させ、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向から且つ接続部材６０の外側からレーザを照射することにより接続部材６０を陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂにそれぞれ電気的に接続させる接続部材固定工程を行うようにしたため、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの溶接部の空隙が発生することを防止することができる。このため、導通不良が生ずることを防止することができ、不良品の発生を防止することができる。

これは、陽極部１１〜４１の表面は、前述のようにポーラス状になっているため、レーザの照射を受けるとポーラス中の細かい気泡が集まり大きな気泡となるが、溶接部材６０を用いることで、溶接部材６０が溶融し、溶接部材６０と陽極部１１〜４１の打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄの界面付近で接合が行われるため、陽極部１１〜４１の溶融を最小限にでき、導通不良を起こす程度の空隙の発生を抑制できる。

また、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向から且つ接続部材６０に関してコンデンサ素子１０〜４０の反対側からレーザを照射することにより、接続部材６０を陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄにそれぞれ電気的に接続させる接続部材固定工程を行うため、個々のコンデンサ素子１０〜４０に対するレーザ強度を一定に保つことが可能となり、各陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄと接続部材６０との溶接を、いずれも同じような状態で均等に行うことが可能となる。

また、接続部材固定工程では、第１層のコンデンサ素子１０と平行に底部６２を対向配置させた状態で接続部本体６１を陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄに当接させることにより、底部６２に非重畳部６２Ａを規定するようにした。このため、非重畳部６２Ａに対してコンデンサ素子１０〜４０の積層方向からレーザを照射することで、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに非重畳部６２Ａを電気的に接続させることができる。

また、接続工程の後に、プリント基板５０の導電パターン５１Ａを底部６２に当接させ、非重畳部６２Ａに対してコンデンサ素子１０〜４０の積層方向からレーザを照射することにより、底部６２をプリント基板５０の導電パターン５１Ａに電気的に接続するプリント基板接続工程を行うようにしたため、底部６２は非重畳部６２Ａを有し、コンデンサ素子１０〜４０がその積層方向において重なる重畳部に対して薄く、レーザ強度の制御が容易であることから、レーザの強度を調整してやることでレーザ照射によりプリント基板５０を貫通してしまうことを防止することができる。

本発明による固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、固体電解コンデンサの製造方法では、接続工程を行った後に、積層されたコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを横切るようにレーザを照射することにより、積層された全てのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の一部を同時に切落す工程を行ったが、この順に限定されない。例えばこの順とは逆に、レーザにより製品とならない余分な化成箔の部分２を切断してコンデンサ素子１０〜４０を製造した後に接続工程を行って、接続部材６０をコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに電気的に接続するようにしてもよい。

また、打抜き端縁からなるコンデンサ素子の外形輪郭の部分は、本実施の形態による打抜き端縁の位置に限定されない。例えば、本実施の形態では、略長方形状をした陽極部１１の外形輪郭のうちの、一対の短辺のうちの一方の短辺と一対の長辺とは、打抜き加工によって設けられた打抜き端縁からなり、陽極部１１の一対の短辺のうちの他方の短辺は、陽極部１１を横切るようにレーザを照射することにより、陽極部１１の一部を切落して生じた端縁からなるが、当該他方の短辺を打抜き加工によって設けられた打抜き端縁としてもよい。

この場合には、先ず、コンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１となる化成箔を予め打抜き加工して、陽極部１１〜４１の外形輪郭の全てを打抜き端縁とする。そして、コンデンサ素子１０〜４０を製造し、積層した状態とした後に、接続部材６０を陽極部１０〜４０の端部１１〜４１の打抜き端縁に接合する方法等が考えられる。その他の方法としては、コンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１となる化成箔に予め打抜き加工による貫通孔や切欠きを形成しておき、打抜き端縁により規定される当該貫通孔や切欠きの内周面の一部又は全部を陽極部の外形輪郭の一部として利用するようにすることが考えられる。

また、接続部材の形状は、本実施の形態の形状に限定されない。例えば、コンデンサ素子１０〜４０の陰極部１２〜４２どうしを互いに電気的に接続するために用いた導電性接着剤７１を用いて、接続部材６０の底部６２をプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続することが可能な場合には、非重畳部６２Ａは不要である。従ってこの場合には、接続部本体の形状を本実施の形態と同一とし、図４に示される底部６２の図の手前と奥とを結ぶ方向の長さを、同方向における接続部本体の長さと同一として、底部の図４に示される手前方向の端縁が、接続部本体の同方向の端縁と面一となるようにすればよい。

また、接続部材のレーザ照射を受ける表面は粗面化されていてもよい。粗面化されていることにより、レーザ光の反射を低減することができる。このため、接続部材におけるレーザ光の吸収を増加させることができる。

また、陽極部１１〜４１を構成する弁作用金属はアルミニウムにより構成されたが、これに限定されない。例えばタンタルやニオブ等であってもよい。

また、接続部材６０はＮｉにより構成されていたが、これに限定されない。例えば、ＳＵＳ、鉄、アルミニウム、銅、リン青銅、Ｍｏ、Ｃｒ等の導電性の金属、又は、Ｆｅ―Ｎｉ合金に代表されるようなこれらを含む合金であればよい。Ｆｅ―Ｎｉ合金としては、例えばＮｉを４２％含有する合金が挙げられる。また、表面に導電性材料がメッキされたものを用いてもよい。この場合メッキとしては、例えば、Ｓｎメッキ、Ｚｎメッキ、半田メッキ、Ｎｉメッキ等が用いられる。これらは、レーザを反射する等のレーザ照射に対する悪影響の少ないものであるため用いられる。また、例えば、日立電線株式会社により製造されている商品名「日立ハイクラッド」のような、異種金属を金属学的に接合させたいわゆるクラッド材等を用いてもよい。また、コンデンサ素子１０〜４０は４つ設けられていたが、個数は４つに限定されない。

また、レーザの照射は、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄに当接する接続部本体６１の位置、又は、打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄ間の空間に対向する接続部本体６１の位置にスポットで間欠的に照射することにより行われたが、これに限定されない。例えば、接続部本体６１の幅方向の一端から他端へ向って波を描くようにして照射してもよく、また、接続部本体６１の長手方向の一端から他端へ向って波を描くようにして照射してもよい。この場合のレーザ照射の条件は、３Ｊから５Ｊ程度である。また、レーザの強度は略一定であってもよく、また、照射する位置によって強度を変えてもよい。また、レーザ照射の条件は本実施の形態のものに限定されない。

また、レーザはＹＡＧレーザ溶接が用いられたが、これに限定されず、例えば、第二高調波レーザや、ＬＤ（半導体）レーザ、エキシマレーザ等を用いてもよい。

また、接続部本体６１は、すべての陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄに当接した状態でレーザ照射されたが、当接せずに接続部本体６１と打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄとの間に僅かな隙間を介して近接対向した状態でレーザ照射されてもよい。この場合には、接続部本体６１と打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄとの間の距離は５０μｍ以下であることが好ましく、更に、３０μｍ以下であることがより好ましい。このように近接対向した状態でレーザ照射された場合であっても、レーザ照射によって接続部本体６１が溶融して陽極部１１〜４１の打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄに当接した状態となると考えられ、打抜き端縁１１Ｄ〜４１Ｄと接続部本体６１とは電気的に接続されると考えられる。

本発明の固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法は、多数のコンデンサ素子が積層されて構成される固体電解コンデンサ及び当該固体電解コンデンサの製造方法の分野において有用である。

本発明の実施の形態による固体電解コンデンサを示す断面図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサを構成するコンデンサ素子を示す断面図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサを構成する陽極部となる化成箔が打抜き加工された後の状態を示す平面図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサを示す分解斜視図。

符号の説明

１ 固体電解コンデンサ
１０〜４０ コンデンサ素子
１１〜４１ 陽極部
１１Ａ 酸化膜層
１１Ｂ〜４１Ｂ 端部
１１Ｄ〜４１Ｄ 打抜き端縁
１２〜４２ 陰極部
１２Ａ 固体電解質層
１２Ｂ グラファイトペースト層
１２Ｃ 銀ペースト層
５０ プリント基板
５１Ａ、５１Ｂ 第１の導電パターン
５２Ａ、５２Ｂ 第２の導電パターン
６０ 接続部材
６１ 接続部本体
６２ 底部

Claims (3)

1. 略板状の弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成され少なくとも外形輪郭の一部が打抜き加工による打抜き端縁からなる陽極部と、該表面の所定の領域に固体電解質層を有して層状に形成された陰極部とにより構成されるコンデンサ素子を複数備え、該複数のコンデンサ素子は、該陽極部の端部同士が互いに隣接して積層配置されるとともに該陰極部同士が互いに積層配置されて互いに電気的に並列接続される固体電解コンデンサであって、
   該陽極部の該端部は該打抜き端縁を有し、各該打抜き端縁がコンデンサ素子の積層方向において互いに揃った位置関係をなし、
   導電性の材料からなる接続部材が、該コンデンサ素子の積層方向に交差する方向であって該接続部材に関して該コンデンサ素子の反対側からレーザを該接続部材に照射することにより、該打抜き端縁に電気的に接続されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 表面及び裏面に第１の導電パターンと第２の導電パターンとがそれぞれ設けられ、該表面の該第１導電パターン、該第２の導電パターンは、それぞれ該裏面の該第１の導電パターン、該第２の導電パターンとスルーホールを介して電気的に接続される基板を備え、
   該接続部材は、該基板の該表面の第１の導電パターンに固定接合されて電気的に接続される基板接続部を有す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. 弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成された略板状部材を、打抜き加工することにより少なくとも外形輪郭の一部に打抜き端縁を設けて陽極部の輪郭形状を規定し、該打ち抜き端縁を該陽極部の端部の輪郭の一部とする陽極部輪郭規定工程と、
   該陽極部の該表面の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成する工程を有するコンデンサ素子製造工程と、
   該陽極部輪郭規定工程及び該コンデンサ素子製造工程を複数回行うことにより製造された複数の該コンデンサ素子を、各該打抜き端縁がコンデンサ素子の積層方向において互いに揃った位置関係にて仮想的な打抜き面を規定するようにして、該陽極部の該端部同士が互いに隣接するように積層配置するとともに該陰極部同士を互いに積層配置する積層工程と、
   積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する接続工程とを有し、
   該接続工程は、導電性材料からなる接続部材を略該打抜き面に当接又は近接対向させる工程と、該コンデンサ素子の積層方向に交差する方向であって該接続部材に関して該コンデンサ素子の反対側からレーザを該接続部材に照射することにより、該接続部材を各該打抜き端縁の少なくとも一部にそれぞれ接続させる工程とを有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。

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