JP2007165777A - 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】陰極部と陽極部との絶縁をより確実にし、コンデンサ素子の積層方向における厚さが薄い固体電解コンデンサ及び当該個体電解コンデンサを製造するための製造方法の提供。
【解決手段】積層されたコンデンサ素子１０、２０の陰極部１２、２２を構成する銀ペースト層１２Ｃ、２２Ｃは、銀ペースト層１２Ｃ及び銀ペースト層２２Ｃを構成する材料と同一の材料である銀ペーストＰにより一体化されている。隣接するレジスト１３、２３間には、銀ペースト槽中にコンデンサ素子１０、２０に相当する複数の素子を浸漬したときに、陰極部１２、２２の側から陽極部１１、２１の側へ、毛細管現象により液状の銀ペーストＰが這い上がるのを防止し浸入を不能とする充填材８１が設けられている。
【選択図】図２

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１０−１４４５７３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枚のコンデンサ素子は、それぞれ陽極部と陰極部とレジスト部とを有しており、当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、該レジスト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て構成されている。

上述したコンデンサ素子は、例えば以下のようにして互いに積層配置される。先ず、表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる陽極部の該表面に、陽極部と陰極部とを区画するためのレジストを形成する。次に、レジストを境とする一方の領域、即ち、陰極相当部に固体電解質層を形成し、当該固体電解質層を乾燥させる。次に、図５（ａ）に示されるように、固体電解質層の上にグラファイトペースト層１１２Ｂを形成し、当該グラファイトペースト層１１２Ｂを乾燥させる。次に、図５（ｂ）に示されるように、グラファイトペースト層１１２Ｂ（図５（ａ））の上に銀ペースト層１１２Ｃを形成し、当該銀ペースト層１１２Ｃを乾燥させる。以上の工程を経て固体電解質層等が形成されていない陽極部１１１と、固体電解質層等が層状に形成されている陰極部１１２と、陰極部１１２と陽極部１１１とを電気的に絶縁するレジスト１１３とを有するコンデンサ素子１１０が製造される。

そして、製造された複数のコンデンサ素子１１０〜１４０は、図５（ｃ）に示されるように、該陽極部１１１〜１４１の端部１１１Ｂ〜１４１Ｂ同士が互いに隣接し、該レジスト１１３〜１４３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１１２〜１４２同士が互いに隣接して積層配置される。陰極部１１２〜１４２間は導電性接着剤１７１を介して電気的に接続される。

しかし、従来の固体電解コンデンサでは、上述のように個々のコンデンサ素子１１０〜１４０を製造する工程で、銀ペースト層１１２Ｃ〜１４２Ｃを形成した後に銀ペースト層１１２Ｃ〜１４２Ｃをそれぞれ乾燥させていた。そしてその後で複数のコンデンサ素子１１０〜１４０を積層させていたため、銀ベースト層１１２Ｃ〜１４２Ｃの厚さにばらつきが生じ、その結果、各コンデンサ素子１１０〜１４０の厚さにばらつきが生じていた。また、陰極部１１２〜１４２間は導電性接着剤１７１を介して電気的に接続されていたため、導電性接着剤１７１の厚さ分だけ固体電解コンデンサが厚くなっていた。

ここで、上述のように個々のコンデンサ素子を製造した後に複数のコンデンサ素子を積層させる方法とは別の、以下の方法が考えられる。具体的には、図６（ａ）に示されるように、コンデンサ素子を製造する工程の途中で得られる中間製造物、即ち、レジストが設けられ固体電解質層が形成されグラファイトペースト層１１２Ｂ〜１４２Ｂが形成された状態の素子１１０´〜１４０´を、該陽極部１１１〜１４１の端部１１１Ｂ〜１４１Ｂ同士が互いに隣接し、該レジスト１１３〜１４３同士が互いに隣接し、陰極部相当部同士が互いに隣接するように積層配置する。次に、図６（ｂ）に示されるように、グラファイトペースト層１１２Ｂ〜１４２Ｂが形成された陰極相当部を、銀ペーストＰを貯留する銀ペースト槽に浸漬して、グラファイトペース層１１２Ｂ〜１４２Ｂ上に銀ペースト層Ｐを形成するとともに、複数の陰極相当部を銀ペースト層Ｐで包む。最後にグラファイトペース層１１２Ｂ〜１４２Ｂ上に形成された銀ペースト層Ｐを乾燥させる。
特開平１０−１４４５７３号公報

しかし上述の方法により、グラファイトペースト層１１２Ｂ〜１４２Ｂが形成された陰極相当部を、銀ペーストＰを貯留する銀ペースト槽に浸漬すると、図６（ｃ）に示されるように、狭い間隔で積層配置された複数の素子１１０´〜１４０´のレジスト１１３〜１４３間を、毛細管現象により銀ペーストＰが這い上がり、陽極部１１１〜１４１間に至る。このためレジスト１１３〜１４３により絶縁されていた陽極部１１１〜１４１と陰極部１１２〜１４２とが、銀ペーストＰによりショートしてしまうという問題が生ずることが考えられる。

そこで、本発明は、陰極部と陽極部との絶縁をより確実にし、コンデンサ素子の積層方向における厚さが薄い固体電解コンデンサ及び当該個体電解コンデンサを製造するため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、本発明は表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる陽極部と、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最外層は導電性材料からなる陰極部と、該陽極部と該陰極部とを電気的に絶縁するレジスト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、該レジスト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隣接して積層配置されて、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、該隣接するレジスト部間には、該陰極部の側から該陽極部の側への浸入を不能とする充填材が設けられ、互いに隣接する該陰極部同士は該陰極部の最外層を構成する導電性材料と同一の導電性材料により一体化されている固体電解コンデンサを提供している。

該隣接するレジスト部間には、該陰極部の側から該陽極部の側への浸入を不能とする充填材が設けられているため、該陰極部の最外層を構成する導電性材料と同一の導電性材料であって互いに隣接する該陰極部同士を一体化する導電性材料が、陽極部と陰極部とに電気的に接続されてしまうことを防止でき、陽極部と陰極部とがショートすることを防止することができる。

また、互いに隣接する該陰極部同士は該陰極部の最外層を構成する導電性材料と同一の導電性材料により一体化されているため、各コンデンサ素子の陰極同士を導電性接着剤によって接着させずに済む。このため、少なくとも導電性接着剤の厚さ分だけコンデンサ素子の積層方向における固体電解コンデンサの厚さを薄くすることができ、また、陰極部におけるコンデンサ素子間の間隔を略一定とすることができる。

ここで、該充填材は絶縁性接着剤からなることが好ましい。該充填材は絶縁性接着剤からなるため、充填材が陽極部と陰極部とを跨ぐようにしてレジスト部間に設けられた場合であっても、陽極部と陰気部との間の絶縁を維持することができる。

また、本発明は、表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる素子の該表面に、陽極部と陰極相当部とを区画するためにレジスト部を形成するレジスト部形成工程と、該陰極相当部に固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程と、該レジスト部に充填材を設ける充填材形成工程と、該レジスト部形成工程と該固体電解質層形成工程と充填材形成工程との一連の工程を複数回行うことにより製造された複数の該素子を、該陽極部同士が互いに隣接するように積層配置するとともに、該陰極相当部同士が互いに隣接するように積層配置し、該レジスト部同士が該充填材を介して互いに隣接するように積層配置する積層工程と、互いに積層されている陰極相当部に電極金属層を形成する電極金属層形成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。

該レジスト部に充填材を設ける充填材形成工程を行うようにしたため、互いに積層されている陰極相当部に電極金属層を形成する電極金属層形成工程を行っているときに、陰極部の電極層を構成することとなる液状の電極金属が、レジスト部を境として陰極相当部側から陽極部側へ毛細管現象により這い上がることを防止することができる。このため、陽極部と陰極部とがショートすることを防止できる。

また、積層工程をした後に電極金属層形成工程を行うようにしたため、各コンデンサ素子の陰極同士を導電性接着剤によって接着させずに済む。このため、少なくとも導電性接着剤の厚さ分だけコンデンサ素子の積層方向における固体電解コンデンサの厚さを薄くすることができ、また、陰極部におけるコンデンサ素子間の間隔を略一定とすることができる。

以上により、陰極部と陽極部との絶縁をより確実にし、コンデンサ素子の積層方向における厚さが薄い固体電解コンデンサ及び当該個体電解コンデンサを製造するため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し、図１に示される左側の端部１１Ｂには、図４に示されるように外方へ略長方形状に突出する凸部１１Ｃが設けられている。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。また、銀ペースト層１２Ｃは、図２に示されるように、コンデンサ素子１０に隣接対向するコンデンサ素子２０の銀ペースト層２２Ｃと、銀ペースト層１２Ｃ及び銀ペースト層２２Ｃを構成する材料と同一の材料である銀ペーストＰにより一体化されている。コンデンサ素子２０、３０間、コンデンサ素子３０、４０間についても同様に一体化されており、このことにより、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。レジスト１３〜４３はレジスト部に相当する。

また、隣接するレジスト１３、２３間には、後述のように銀ペースト槽中に複数の素子１０´、２０´、３０´、４０´を浸漬したときに、陰極部１２、２２の側から陽極部１１、２１の側へ、毛細管現象により液状の銀ペーストが這い上がるのを防止し浸入を不能とする充填材８１が設けられている。充填材８１は、レジスト１３、２３上にのみ設けられており、図２に示される右端が陰極部１２に接しており、左端は陽極部１１の端部１１Ｂには至っていない。充填材８１は、絶縁性接着剤等の絶縁性の物質により構成されている。該充填材８１は絶縁性接着剤からなるため、本実施例のようにレジスト１３、２３上のみに充填材８１が設けられるのではなく、陽極部と陰極部とを跨ぐようにしてレジスト部間に設けられた場合であっても、陽極部と陰気部との間の絶縁を維持することができる。

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。なお、図１においては、説明の便宜上、陽極部１１〜３１の上面の位置にコンデンサ素子１０〜３０の上面１０Ａ〜３０Ａの引出し線を記載し、陽極部２１〜４１の下面の位置にコンデンサ素子２０〜４０の下面２０Ｂ〜４０Ｂの引出し線を記載している。前述のように４つのコンデンサ素子１０〜４０の陰極部１１〜４１同士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。

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。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。

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４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の一の短辺の全体は、底部６２の一の長辺の長手方向の略中央の位置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の凸部１１Ｃ〜４１Ｃ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の端部の凸部１１Ｃ〜４１Ｃ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。

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。底部６２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。

前述のように、陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂには凸部１１Ｃ〜４１Ｃが設けられているため、図４に示されるように、あたかも長方形状の一の短辺を挟む２つの角部を、それぞれ切欠いて取除いたたような形状をなしている。これに対して、図４に示されるように底部６２は長方形状をしている。底部６２は、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１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃと重なるように配置されるのであるが、底部６２の長手方向の幅、即ち、図４における左右方向の長さは、陽極部１１〜４１の延出方向に対する幅方向における凸部１１Ｃ〜４１Ｃの幅、即ち図４における凸部１１Ｃ〜４１Ｃの左右方向の長さよりも大きいため、底部６２は、結果的にコンデンサ素子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を有する。

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１０において陰極部１２を構成する銀ペースト層１２Ｃが形成されていない状態の中間製造物（以下「素子」とする）を製造する素子の製造工程を行う。実際に行われる素子の製造工程では、複数の素子が同時に製造されるが、ここでは、説明の便宜上１つの素子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。

素子の製造工程では、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、後述のように陽極部１１の端部１１Ｂとなる化成箔の部分は、複数同時に製造される他のコンデンサ素子の陽極部の端部と、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、レジスト部形成工程を行う。レジスト部形成工程では、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、固体電解質層形成工程を行う。固体電解質層形成工程では、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し乾燥させる。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を形成し乾燥させる。グラファイトペースト層１２Ｂ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。以上が素子の製造工程である。この素子の製造工程を４回行うことによって、図３（ａ）に示される素子１０´を４つ分製造する。ここで、製造された４つの素子を説明の便宜上１０´、２０´、３０´、４０´とする。なお、図３においては、説明の理解を容易とするために、製品とならない余分な化成箔の部分は省略している。

次に、積層工程及び充填材形成工程を行う。積層工程では、図３（ａ）に示される素子の４つ分１０´、２０´、３０´、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に相当する陰極相当部同士を互いに積層配置する。この際、レジスト１３〜４３上に、充填材８１を塗布することにより設ける充填材形成工程をそれぞれ行う。より詳細には、１枚目の素子１０´のレジスト１３上に充填材８１を塗布し、１枚目の素子１０´のレジスト１３と２枚目の素子２０´のレジスト２３とを、充填材８１を介して互いに隣接させる。同様に、２枚目の素子２０´のレジスト２３上に充填材８１を塗布し、２枚目の素子２０´のレジスト２３と３枚目の素子３０´のレジスト３３とを、充填材８１を介して互いに隣接させる。また、３枚目の素子３０´のレジスト３３上に充填材８１を塗布し、３枚目の素子３０´のレジスト３３と４枚目の素子４０´のレジスト４３とを、充填材８１を介して互いに隣接させる。そして、充填材８１を乾燥させることにより、図３（ｂ）に示されるように素子１０´、２０´、３０´、４０´が積層配置される。

次に、電極層形成工程を行う。電極層形成工程では、互いに積層された状態となっている陰極部１２〜４２に相当する陰極相当部を、図３（ｃ）に示されるように、液状の銀ペーストＰが貯留されている銀ペースト槽中に浸漬する。そして、銀ペースト槽から引き上げ、陰極相当部に付着した銀ペーストＰを乾燥させることにより、各コンデンサ素子１０〜４０のグラファイトペースト層１２Ｂ〜４２Ｂ上に最外層の銀ペースト層１２Ｃ、２２Ｃ、３２Ｃ、４２Ｃ等を形成すると共に、各コンデンサ素子１０〜４０の陰極部同士を銀ペーストＰで一体化する。

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から切断して陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂ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、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の凸部１１Ｃ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の凸部１１Ｃ〜４１Ｃに跨って当接させる。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、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、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する。このことにより接続部本体６１を陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂに電気的に接続する。以上が接続部材固定工程である。

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。

充填材形成工程を行うようにしたため、電極金属層形成工程を行っているときに銀ペーストがレジスト部を境として陰極部１２〜４２に相当する陰極相当部側から陽極部１１〜４１側へ毛細管現象により這い上がることを防止することができる。このため、陽極部１１〜４１と陰極部１２〜４２とがショートすることを防止できる。

また、積層工程をした後に電極金属層形成工程を行うようにしたため、各コンデンサ素子１０〜４０の陰極部１２〜４２同士を導電性接着剤によって接着させずに済む。このため、導電性接着剤の厚さ分だけコンデンサ素子１０〜４０の積層方向における固体電解コンデンサ１の厚さを薄くすることができる。更に、対向する陰極部１２〜４２の部分において、各コンデンサ素子１０〜４０の最外層の銀ペースト層１２Ｃ等厚さを、それぞれ従来の銀ペースト層の厚さの１／２程度とすることができる。また、陰極部１２〜４２におけるコンデンサ素子１０〜４０間の間隔を略一定とすることができる。

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、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、ニオブ、チタン等の弁作用金属であってもよい。

また、隣接するレジスト１３〜４３間に設けられた充填材８１はレジスト１３〜４３上にのみ設けられていたが、これに限定されず、陽極部１１〜４１の領域にまではみ出して設けられていてもよい。この場合には、充填材は絶縁性の物質に限定される。陽極部の領域にまではみ出さないのであれば、充填材は導電性の物質でもよい。即ち、充填材は絶縁性の物質により構成されていたがこれに限定されず、例えば、熱、光、水分硬化剤などにより硬化する物質や、ゲル等の所定の位置から移動しない程度の粘性を有する物質や、粘着テープ等のように紙、金属等を接着剤で包んだものであってもよい。また、充填材形成工程においては充填材を乾燥させたが乾燥させなくてもよい。

また、レーザを照射する位置は、図４において破線で示される位置には限られない。

また、該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、接続部材６０は、底部６２と接続部本体６１とを備えていたが、接続部本体のみを有する構成であってもよい。また、固体電解コンデンサの寸法は、本実施の形態による値に限定されない。また、積層されたコンデンサ素子１０〜４０はプリント基板５０上に配置されたが、これに限定されない。例えば、プリント基板に代えてリードフレーム上に載置されるようにしてもよい。

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。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、接続部本体６１と底部６２とは一体に接続されていたが、これに限定されず、予め別体として用意された接続部本体と底部とを溶接等により接続して構成してもよい。

また、レーザの照射は、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、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接する接続部本体６１の位置にのみにスポットで間欠的にレーザを照射してもよい。スポットで間欠的にレーザを照射するときには、例えば、光ファイバとして直径０．４ｍｍ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。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の凸部１１Ｃ〜４１Ｃ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と凸部１１Ｃ〜４１Ｃ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と凸部１１Ｃ〜４１Ｃ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の凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接した状態となると考えられ、凸部１１Ｃ〜４１Ｃ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の製造方法を説明する概念図であり、（ａ）は１枚の素子を示す概念図、（ｂ）は４枚の素子が積層された状態を示す概念図、（ｃ）は積層された素子を銀ペースト槽中に浸漬しようとしている概念図、（ｄ）は各コンデンサ素子の最外層をなす銀ペースト層が形成された様子を示す概念図。 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。 従来の固体電解コンデンサの製造方法を説明する概念図であり、（ａ）は１枚のコンデンサ素子において陰極部を構成する銀ペースト層が未だ形成されていない状態を示す概念図、（ｂ）は１枚のコンデンサ素子を示す概念図、（ｃ）は導電性接着剤によって各コンデンサ素子の陰極部同士が接続されている様子を示す概念図。 従来の固体電解コンデンサの製造方法に対して改善された考えられ得る固体電解コンデンサの製造方法を説明する概念図であり、（ａ）は４枚の素子が積層された状態を示す概念図、（ｂ）は積層された素子を銀ペースト槽中に浸漬している概念図、（ｃ）は各コンデンサ素子の最外層をなす銀ペースト層が、レジスト間を這い上がり陽極部の端部に達している様子を示す概念図。

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
１１Ｃ〜４１Ｃ 凸部
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
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
６２Ａ 非重畳部
８１ 充填材

Claims (3)

1. 表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる陽極部と、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最外層は導電性材料からなる陰極部と、該陽極部と該陰極部とを電気的に絶縁するレジスト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、該レジスト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隣接して積層配置されて、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、
   該隣接するレジスト部間には、該陰極部の側から該陽極部の側への浸入を不能とする充填材が設けられ、互いに隣接する該陰極部同士は該陰極部の最外層を構成する導電性材料と同一の導電性材料により一体化されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 該充填材は絶縁性接着剤からな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. 表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる素子の該表面に、陽極部と陰極相当部とを区画するためにレジスト部を形成するレジスト部形成工程と、
   該陰極相当部に固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程と、
   該レジスト部に充填材を設ける充填材形成工程と、
   該レジスト部形成工程と該固体電解質層形成工程と充填材形成工程との一連の工程を複数回行うことにより製造された複数の該素子を、該陽極部同士が互いに隣接するように積層配置するとともに、該陰極相当部同士が互いに隣接するように積層配置し、該レジスト部同士が該充填材を介して互いに隣接するように積層配置する積層工程と、
   互いに積層されている陰極相当部に電極金属層を形成する電極金属層形成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。

Images