JP2007081209A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 導電性接着剤を用いて接続部材をリードフレーム等に接続した場合であっても特性が低下することを防止する固体電解コンデンサの提供。
【解決手段】 固体電解コンデンサ１を構成する４つのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂには、接続部材６０の接続部本体６１が電気的に接続されている。接続部材６０の底部６２の面６２Ｂの全体にはＡｇめっきが施されている。底部６２は、銀−エポキシ系接着剤たる導電性接着剤７１によってプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続されており、陰極部１２〜４２も導電性接着剤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。
【選択図】図１

Description

本発明は固体電解コンデンサに関し、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。各コンデンサ素子の陰極部は、銀ペーストにより互いに電気的に接続されている。積層されたコンデンサ素子の陽極部と、各コンデンサ素子の陰極部を接続する銀ペースとには、いわゆるユーザ電極となるリードフレームがそれぞれ接合されている。
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、接続部材の一部及び陽極部の端部の一部を溶融させ、接続部材を陽極部の各端部の先端に接合し電気的に接続させる。

そして、接続部材の一部であってコンデンサ素子の陽極部の端部に接続されていない部分をリードフレームに対向させ、接続部材に関してリードフレームの反対側から接続部材に対してレーザ照射することにより、当該接続部材の部分をリードフレームに電気的に接続することが考えられる。

しかし、このようにレーザ照射により接続部材の一部をリードフレームに接続すると、製造工程が複雑になり、固体電解コンデンサを製造するコストを低減することが困難である。そこで、導電性接着剤を用いて接続部材の一部をリードフレームに接続することが考えられる。

ここで、導電性接着剤としては、例えば銀をエポキシ樹脂等に混合してなる銀ペースト等が考えられる。また、接続部材を構成する材料としては、ＳＵＳやＦｅ−Ｎｉ合金あるいはＮｉ等が考えられる。しかし、これらのような接続部材表面が自然酸化されてしまう材料の場合、導電性接着材を用いて接続部材とリードフレームとを接続すると、自然酸化膜によるＥＳＲ（等価直列抵抗）が増加し、固体電解コンデンサの特性が低下する。

そこで、本発明は、導電性接着剤を用いて接続部材をリードフレーム等に接続した場合であっても特性が低下することを防止する固体電解コンデンサ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、弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成された陽極部と、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、すべての該陽極部の該端部に跨って固定され、該複数のコンデンサ素子の各該陽極部の該端部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と、導電部を有し該導電部の一部は電極をなす被接続部材とを備え、該接続部材は、該被接続部材の該導電部に電気的に接続される導電部接続部を有し、該導電部接続部と該導電部とは導電性接着剤により電気的に接続され、少なくとも該導電性接着剤により該導電部に接続される該導電部接続部の部分には、導電性の材料からなるめっきが施されている固体電解コンデンサを提供している。導電性の材料とは、全く酸化しないＡｕ、Ｐｔ等の材料の他に、固体電解コンデンサのＥＳＲに影響を与えない程度に酸化しにくい材料を含む。

接続部材は、被接続部材の導電部に電気的に接続される導電部接続部を有し、導電部接続部と導電部とは導電性接着剤により電気的に接続されるため、導電部接続部に対してレーザ照射して導電部接続部を導電部に接続しなくて済む。このため、製造工程の簡単な固体電解コンデンサとすることができ、製造するコストを低減した固体電解コンデンサとすることができる。

また、少なくとも導電性接着剤により導電部に接続される導電部接続部の部分には、導電性の材料からなるめっきが施されているため、導電部に接続される部分であって当該めっきが施されている部分が酸化することを防止することができる。このため、ＥＳＲが増加することを防止でき、固体電解コンデンサの特性が低下することを防止することができる。

ここで、該被接続部材はプリント基板からなり、該導電部は第１の導電パターンからなり、該プリント基板には、表面及び裏面に該第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ことが好ましい。

被接続部材はプリント基板からなり、導電部は第１の導電パターンからなり、プリント基板には、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、表面の第１導電パターン、第２の導電パターンは、それぞれ裏面の第１の導電パターン、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ているため、裏面の第１の導電パターン、第２の導電パターンをユーザ電極とすることができる。このため、ユーザ端子としてリードフレームを用いる場合と比較して、積層された複数のコンデンサ素子とユーザ電極との距離を極めて短くすることができ、ＥＳＲ（等価直列抵抗）を低減することができる。

以上により、導電性接着剤を用いて接続部材をリードフレーム等に接続した場合であっても特性が低下することを防止する固体電解コンデンサ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３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。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。

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。導電性接着剤７１は、銀−エポキシ系接着剤、即ち、エポキシ樹脂と銀とを主成分とし、銀がエポキシ樹脂中に混合されて構成されている。

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。所定の間隔は、具体的には略４０〜９０μｍ前後であり、通常の場合一定ではなく、ばらつきが生じている。

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。

固体電解コンデンサ１がプリント基板５０を有しており、プリント基板５０には、表面及び裏面に第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、表面の第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ため、裏面の第１の導電パターン５１Ｂ、第２の導電パターン５２Ｂをユーザ電極とすることができる。このため、ユーザ端子としてリードフレームを用いる場合と比較して、積層された複数のコンデンサ素子１０〜４０とユーザ電極との距離を極めて短くすることができ、ＥＳＲ（等価直列抵抗）を低減することができる。

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が設けられている。接続部材６０は、図３に示されるように、それぞれ略長方形状の板状をなす接続部本体６１と底部６２とを有しており、接続部本体６１の一の長辺の全体は、底部６２の一の長辺の全体に一体に接続されている。接続部本体６１と底部６２とは、略垂直の角度をなして接続されて略Ｌ字状をなしている。従って、接続部本体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は、図１に示されるように、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂにそれぞれ跨って当接して固定されており、すべての陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ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、即ち、図１の左側から右側へ向けて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。

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の図１に示される左右方向の厚さは、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の図１に示される左側の面、即ち、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いる。底部６２は、図１に示されるように、導電性接着剤７１によってプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに接合されており、第１の導電パターン５１Ａと電気的に接続されている。底部６２は導電部接続部に相当する。

プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに対向する側の底部６２の面６２Ｂの全体にはＡｇめっきが施されている。Ａｇは固体電解コンデンサ１におけるＥＳＲが増加しない程度に酸化しにくい導電性の材料であるため用いられている。従って、導電性接着剤７１が接触している側の底部６２の面は酸化されておらず、ＥＳＲの増加が防止されている。このため、固体電解コンデンサの特性が低下することを防止することができる。

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が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とが、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、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。先ず、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、化成箔を打抜いて一端を陽極部１１の形状とする。このとき、後述のように陰極層が形成される化成箔の部分は、複数同時に製造される他のコンデンサ素子の陰極部が形成される化成箔の他端の部分と、製品にならない余分な化成箔の部分を介して接続された状態となっている。後述の接続工程を行う直前に行う切断の工程において、この余分な化成箔の部分は切断され除去される。

次に、スクリーン印刷法を用いて、陽極部１１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。このコンデンサ素子製造工程を４回行うことによって、４つのコンデンサ素子１０〜４０を製造する。

次に、積層工程を行う。積層工程では、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。陰極部１２〜４２間には、銀−エポキシ系接着剤たる導電性接着剤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。

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から切断して陰極部１２〜４２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。

次に、接続工程を行う。接続工程では、図３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３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をすべての陽極部１１〜４１の当該端部１１Ｂ〜４１Ｂに跨って当接させる。

なお、図３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、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに当接する接続部本体６１の側に対する反対の側、即ち、図１に示される左側から、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に当接する接続部本体６１の位置、又は、端部１１Ｂ〜４１Ｂ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１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。このレーザ照射により、図１に示されるように、接続部本体６１の一部を溶融させ、接続部本体６１と陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの図１に示される左端とを電気的に接合する。

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３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を塗布したプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａ、第２の導電パターン５２Ａ上に、接続部材６０の底部６２、陰極部１２〜４２をそれぞれ当接させる。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。導電性接着剤７１は、第１の導電パターン５１Ａ上へドット状に塗布される。また、第２の導電パターン５２Ａ上へＸ字状に塗布される。

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。

プリント基板接続工程では、導電性接着剤７１によって底部６２をプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに接続するようにしたため、底部６２に対してレーザを照射して底部６２を第１の導電パターン５１Ａに接続しなくて済む。このため、製造工程を簡単にすることができ、固体電解コンデンサを製造するコストを低減することができる。

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の端部１１Ｂ〜４１Ｂ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。

本発明による固体電解コンデンサは、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、導電性接着剤７１は、エポキシ樹脂と銀とを主成分とし、銀がエポキシ樹脂中に混合されて構成されていたが、これに限定されない。例えば、エポキシ樹脂に代えてポリイミドやシリコーンを用いてもよい。

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、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、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに対向する側の底部６２の面６２ＢにはＡｇめっきが施されていたが、めっきの材料はこれに限定されない。全く酸化しない導電性の材料、又は固体電解コンデンサのＥＳＲに影響を与えない程度に酸化しにくい導電性の材料であればよい。例えば、Ｓｎめっき、Ｃｕめっき、Ｚｎめっき、半田めっき、Ｎｉめっき、Ａｕめっき、Ｐｔめっき等が用いられる。また、Ａｇめっきを含めたこれらのめっきを構成する元素を含む合金が用いられてもよい。

また、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに対向する側の底部６２の面６２Ｂの全体にめっきが施されていたが、全体でなくてもよく、面６２Ｂの少なくとも一部にめっきが施されていてもよい。例えば、導電性接着剤７１と接触する底部６２の部分だけに施されてもよい。また、面６２Ｂを含む底部６２の全体の表面や、底部６２を含む接続部材６０の全体の表面にめっきが施されていてもよい。

また、固体電解コンデンサ１はプリント基板５０を有していたが、プリント基板５０に代えてリードフレームを有する構成としてもよい。この場合には、接続部材６０の底部６２を陽極となるリードフレームに導電性接着剤７１によって電気的に接続し、陰極部１２〜４２を陰極となるリードフレームに導電性接着剤７１によって電気的に接続すればよい。

また、導電性接着剤７１は、第１の導電パターン５１Ａ上へドット状に塗布され、第２の導電パターン５２Ａ上へＸ字状に塗布され、このように第１の導電パターン５１Ａ、第２の導電パターン５２Ａ上の一部に塗布されたが、これらは導電性接着剤７１の塗布の方法の一例であり、導電性接着剤７１の塗布はこれらの方法に限定されない。例えば、底部６２に対向する第１の導電パターン５１Ａの全面や、陰極部１２〜４２に対向する第２の導電パターン５２Ａの全面に塗布されてもよい。

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、接続部材の形状は、本実施の形態による接続部材６０の形状に限定されない。

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、レーザの照射は、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに当接する接続部本体６１の位置、又は、端部１１Ｂ〜４１Ｂ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と端部１１Ｂ〜４１Ｂ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と端部１１Ｂ〜４１Ｂ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の端部１１Ｂ〜４１Ｂに当接した状態となると考えられ、端部１１Ｂ〜４１Ｂ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
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
６０ 接続部材
６２ 底部
７１ 導電性接着剤

Claims (2)

1. 弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成された陽極部と、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、
   すべての該陽極部の該端部に跨って固定され、該複数のコンデンサ素子の各該陽極部の該端部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と、
   導電部を有し該導電部の一部は電極をなす被接続部材とを備え、
   該接続部材は、該被接続部材の該導電部に電気的に接続される導電部接続部を有し、該導電部接続部と該導電部とは導電性接着剤により電気的に接続され、
   少なくとも該導電性接着剤により該導電部に接続される該導電部接続部の部分には、導電性の材料からなるめっきが施されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 該被接続部材はプリント基板からなり、該導電部は第１の導電パターンからなり、
   該プリント基板には、表面及び裏面に該第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ことを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。

Images