JP2007227465A - Solid electrolytic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電解コンデンサに関し、特に陽極ワイヤの接合形態に関する。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor, and more particularly to a joining form of anode wires.
図4は、従来の固体電解コンデンサの一例を示している。同図に示された固体電解コンデンサXは、TaやNbなどの弁作用金属からなる多孔質焼結体90を備えている。多孔質焼結体90には、誘電体層(図示略)および固体電解質層92が積層されている。固体電解質層92は、グラファイト層(図示略)を介して銀ペースト95により陰極導通部材94に接続されている。多孔質焼結体90からは、TaまたはNbからなる陽極ワイヤ91が突出している。陽極ワイヤ91は、陽極導通部材93に接合されている。この接合には、スポット溶接やレーザ溶接、あるいは銀ペーストなどが用いられる。陽極導通部材93および陰極導通部材94のうち樹脂パッケージ96から露出した部分は、それぞれ実装用の陽極端子93aおよび陰極端子94aとされている。
FIG. 4 shows an example of a conventional solid electrolytic capacitor. The solid electrolytic capacitor X shown in the figure includes a porous sintered
しかしながら、陽極ワイヤ91と陽極導通部材93とをスポット溶接あるいはレーザ溶接によって接合すると、過大な熱が発生する。この熱により、固体電解質層92が変質するおそれがある。さらに、スポット溶接においては、陽極ワイヤ91と多孔質焼結体90との接合部に力が作用する。この力が過大であると、上述した誘電体層が破損する。固体電解質層92の変質や上記誘電体層の破損が生じると、固体電解コンデンサXの漏れ電流が大きくなってしまう。一方、銀ペーストを用いて接合された場合、この銀ペーストに対して陽極ワイヤ91が酸化剤として作用するおそれがある。特に、陽極ワイヤ91がTaからなる場合、陽極ワイヤ91の表面は、酸化されてTaO2またはTa2O5などとなっている。TaO2またはTa2O5からは銀ペーストへの酸素拡散が顕著であり、上記銀ペーストが容易に酸化される。この酸化により陽極ワイヤ91と陽極導通部材93との接合部の電気抵抗が大きくなる。このようなことでは、固体電解コンデンサXの等価直列抵抗(ESR)が大きくなってしまう。
However, when the
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、漏れ電流の抑制と低ESR化とを図ることが可能な固体電解コンデンサを提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object thereof is to provide a solid electrolytic capacitor capable of suppressing leakage current and reducing ESR.
本発明によって提供される固体電解コンデンサは、弁作用金属からなる多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体から突出し、かつ弁作用金属からなる陽極ワイヤと、上記陽極ワイヤに導通し、かつその一部が実装用の陽極端子とされている陽極導通部材と、上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆う誘電体層と、上記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、上記固体電解質層に導通し、かつその一部が実装用の陰極端子とされている陰極導通部材と、を備える固体電解コンデンサであって、上記陽極ワイヤと上記陽極導通部材とは、導電性ペーストを介して導通しており、上記陽極ワイヤと上記導電性ペーストの少なくとも一部との間には、酸素の拡散を防止しうる酸素拡散防止層が介在していることを特徴としている。 The solid electrolytic capacitor provided by the present invention includes a porous sintered body made of a valve action metal, an anode wire protruding from the porous sintered body and made of a valve action metal, and conducting to the anode wire, and An anode conducting member, a part of which is an anode terminal for mounting, a dielectric layer covering at least part of the porous sintered body, a solid electrolyte layer covering at least part of the dielectric layer, A solid electrolytic capacitor comprising a cathode conducting member which is electrically connected to the solid electrolyte layer and a part of which is a cathode terminal for mounting, wherein the anode wire and the anode conducting member are conductive pastes. It is characterized in that an oxygen diffusion preventing layer capable of preventing oxygen diffusion is interposed between the anode wire and at least a part of the conductive paste.
このような構成によれば、上記酸素拡散防止層により、上記陽極ワイヤの表面に形成された酸化膜から上記導電性ペーストへと酸素が拡散することを防止することができる。これにより、上記導電性ペーストが不当に酸化されることを阻止可能である。また、導電性ペーストを用いた接合によれば、上記誘電体層が破損したり、上記固体電解質層が変質したりするおそれがない。したがって、上記固体電解コンデンサの漏れ電流の抑制と低ESR化とを図ることができる。 According to such a configuration, the oxygen diffusion preventing layer can prevent oxygen from diffusing from the oxide film formed on the surface of the anode wire to the conductive paste. Thereby, it is possible to prevent the conductive paste from being oxidized inappropriately. In addition, according to the bonding using the conductive paste, there is no possibility that the dielectric layer is damaged or the solid electrolyte layer is altered. Therefore, the leakage current of the solid electrolytic capacitor can be suppressed and the ESR can be reduced.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記酸素拡散防止層は、上記陽極ワイヤと上記導電性ペーストのすべてとの間に介在している。このような構成によれば、上記陽極ワイヤから上記導電性ペーストへと酸素が拡散することをほぼ完全に防止することが可能である。したがって、上記固体電解コンデンサの低ESR化をさらに促進することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the oxygen diffusion preventing layer is interposed between the anode wire and all of the conductive paste. According to such a configuration, it is possible to almost completely prevent oxygen from diffusing from the anode wire to the conductive paste. Therefore, the reduction in ESR of the solid electrolytic capacitor can be further promoted.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記酸素拡散防止層は、グラファイト、金、またはパラジウムからなる。このような構成によれば、上記陽極ワイヤから上記導電性ペーストへと酸素が拡散することを防止するのに適している。 In a preferred embodiment of the present invention, the oxygen diffusion prevention layer is made of graphite, gold, or palladium. Such a configuration is suitable for preventing oxygen from diffusing from the anode wire to the conductive paste.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記弁作用金属は、Taである。このような構成によれば、上記固体電解コンデンサを比較的大容量なものとすることが可能である。また、Taの酸化物であるTaO2またはTa2O5は酸化作用が顕著であるが、上記酸素拡散防止層により上記導電性ペーストが酸化されることを適切に防止することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the valve metal is Ta. With such a configuration, the solid electrolytic capacitor can have a relatively large capacity. Further, TaO 2 or Ta 2 O 5 which is an oxide of Ta has a remarkable oxidizing action, but the oxygen diffusion preventing layer can appropriately prevent the conductive paste from being oxidized.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記陽極ワイヤと上記酸素拡散防止層の少なくとも一部の間には、二酸化マンガンまたは導電性ポリマからなる層が介在している。このような構成によれば、上記二酸化マンガンまたは導電性ポリマからなる層により、上記導電性ペーストの濡れ性を高めることが可能である。したがって、上記導電性ペーストを確実に塗布することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, a layer made of manganese dioxide or a conductive polymer is interposed between at least a part of the anode wire and the oxygen diffusion preventing layer. According to such a configuration, the wettability of the conductive paste can be enhanced by the layer made of the manganese dioxide or the conductive polymer. Therefore, the conductive paste can be reliably applied.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る固体電解コンデンサの第1実施形態を示している。本実施形態の固体電解コンデンサA1は、多孔質焼結体1、陽極ワイヤ10、誘電体層2、固体電解質層3、陽極導通部材4、陰極導通部材5、および樹脂パッケージ6を具備して構成されている。固体電解コンデンサA1は、多孔質焼結体1の大きさに応じた静電容量を有する有極性のコンデンサとして構成されており、たとえば電気回路におけるノイズ除去および電力供給の補助に用いられる。
FIG. 1 shows a first embodiment of a solid electrolytic capacitor according to the present invention. The solid electrolytic capacitor A1 of this embodiment includes a porous sintered
多孔質焼結体1は、弁作用金属であるTaからなり、本実施形態においては直方体形状とされている。多孔質焼結体1の内部には、微小な孔が多数存在している。多孔質焼結体1は、Taの微粉末を金型を用いたプレス加工によって直方体の多孔質体とした後に、この多孔質体を焼結することによって形成することができる。固体電解コンデンサA1の静電容量は、多孔質焼結体1の大きさに大きく依存する。
The porous sintered
陽極ワイヤ10は、弁作用金属であるTaからなり、多孔質焼結体1から突出している。陽極ワイヤ10は、上述したTaの微粉末に対してプレス加工する前にこのTaの微粉末に侵入させられることにより、多孔質焼結体1と強固に接合されている。陽極ワイヤ10は、多孔質焼結体1と陽極導通部材4とを導通させるためのものである。
The
誘電体層2は、Taの酸化物であるTa2O5からなり、多孔質焼結体1の表面および多孔質焼結体1に形成された多数の孔の内面と陽極ワイヤ10とを覆っている。固体電解コンデンサA1に静電容量を備えさせるためには、誘電体層2が多孔質焼結体1と固体電解質層3との間に介在するように形成されていればよく、誘電体層2が陽極ワイヤ10を覆っていることは必ずしも必要ではない。したがって、陽極ワイヤ10の一部が誘電体層2によって覆われていない構成であってもかまわないことはもちろんである。
The
誘電体層2を形成するには、化成処理を用いることができる。たとえばリン酸水溶液などの化成液を用意し、この化成液中に多孔質焼結体1を浸漬させる。また、直流電源に接続された陽極印加端子を陽極ワイヤ10に接続し、上記直流電源に接続された陰極印加端子を上記化成液中に浸漬させる。この状態で、上記直流電源から所定の電圧を印加することにより多孔質焼結体1から上記化成液へと直流電流を通電させる。これにより、多孔質焼結体1の表面に陽極酸化処理が施され、多孔質焼結体1の表面にTa2O5からなる誘電体層2が形成される。
In order to form the
固体電解質層3は、たとえば二酸化マンガンからなり、誘電体層2上に積層されている。固体電解質層3は、誘電体層2との境界面において電荷を蓄積するためのものである。この境界面において固体電解コンデンサA1の静電容量が形成されている。固体電解質層3は、たとえば硝酸マンガンの水溶液に多孔質焼結体1を浸漬させた後に、多孔質焼結体1を引き揚げて焼成するという処理を繰り返すことにより形成することができる。
The
陽極導通部材4は、固体電解コンデンサA1が実装される回路基板に形成された配線パターンの所定部分と陽極ワイヤ10とを導通させるためのものであり、陽極ブロック40および陽極プレート41からなる。陽極ブロック40は、略直方体形状であり、陽極ワイヤ10から図中下方に向けて延びている。陽極プレート41は、陽極ブロック40の図中下面に接合されている。陽極ブロック40および陽極プレート41は、たとえばNi製である。陽極プレート41の図中下面は、固体電解コンデンサA1を上記回路基板に実装するための陽極端子4aとされている。
The
陽極ワイヤ10と陽極導通部材4とは、二酸化マンガン層71、グラファイト層72、および銀ペースト81を介して導通している。二酸化マンガン層71は、陽極ワイヤ10の先端寄り部分を覆う誘電体層2上に形成されている。二酸化マンガン層71は、上述した固体電解質層3を形成する際に同時に形成することができる。グラファイト層72は、本発明で言う酸素拡散防止層の一例であり、グラファイトからなる。グラファイト層72は、二酸化マンガン層71を完全に覆っている。銀ペースト81は、グラファイト層72と陽極導通部材4の陽極ブロック40とを接合するためのものであり、本発明で言う導電性ペーストの一例である。
The
陰極導通部材5は、上記回路基板に形成された配線パターンの所定部分と固体電解質層3とを導通させるためのものであり、たとえばNiからなる。陰極導通部材5は、固体電解質層3に対してたとえばグラファイト層31および銀ペースト32を介して接合されている。グラファイト層31および銀ペースト32は、上述したグラファイト層72および銀ペースト81とそれぞれ同じ材質からなる。陰極導通部材5の図中下面は、固体電解コンデンサA1を上記回路基板に実装するための陰極端子5aとされている。
The
樹脂パッケージ6は、多孔質焼結体1、陽極ワイヤ10、陽極導通部材4および陰極導通部材5の一部ずつを覆うことにより、これらを保護するためのものである。樹脂パッケージ6は、たとえばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いてモールド成形法により形成される。
The
次に、固体電解コンデンサA1の作用について説明する。 Next, the operation of the solid electrolytic capacitor A1 will be described.
本実施形態によれば、銀ペースト81を陽極ワイヤ10を覆う誘電体層2と全く接触しない状態とすることができる。誘電体層2を形成するTa2O5は、非常に活性な状態で酸素を含んでいる。誘電体層2に金属が接触すると、この金属へとTa2O5から酸素が拡散する。グラファイト層72は、このような酸素の拡散を好適に遮断する。これにより、誘電体層2を形成するT2O5からの酸素によって銀ペースト81が酸化されることを防止することが可能である。したがって、固体電解コンデンサA1の低ESR化を図ることができる。なお、陽極ワイヤ10を覆うように誘電体層2を形成していない場合であっても、Taからなる陽極ワイヤ10の表面は酸化されやすく、TaO2またはT2O5などの酸化膜が形成されていることが多い。このような場合であっても、グラファイト層72の酸素拡散を防止する機能が発揮されることにより、銀ペースト81の酸化を防止することができる。
According to the present embodiment, the
銀ペースト81を用いた接合によれば、陽極ワイヤ10と多孔質焼結体1との接合部分などに過大な力が作用することを回避することができる。これにより、誘電体層2が破壊されることを防止することができる。また、銀ペースト81を塗布する工程においては、たとえばスポット溶接やレーザ溶接と異なり、接合部分から過大な熱が生じることがない。このため、たとえば固体電解質層3が高温となることによって変質するおそれがない。以上より、本実施形態によれば、固体電解コンデンサA1の漏れ電流の抑制を図ることができる。
According to the joining using the
陽極ワイヤ10を覆うように形成された二酸化マンガン層71は、銀ペースト81をはじめとする金属ペーストさらには導電性ペーストの濡れ性を顕著に高める効果を発揮する。これにより、銀ペースト81を塗布する際に、陽極ワイヤ10のたとえば先端寄りの部分など所望の領域を十分に覆うように塗布することができる。したがって、陽極導通部材4の陽極ブロック40と陽極ワイヤ10とを確実に接合することができる。
The
図2および図3は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。 2 and 3 show another embodiment of the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.
図2は、本発明に係る固体電解コンデンサの第2実施形態を示している。本実施形態の固体電解コンデンサA2は、銀ペースト81が塗布されている範囲が上述した実施形態と異なっている。
FIG. 2 shows a second embodiment of the solid electrolytic capacitor according to the present invention. The solid electrolytic capacitor A2 of the present embodiment is different from the above-described embodiment in the range in which the
本実施形態においては、銀ペースト81がグラファイト層72のすべてを覆っており、グラファイト層72よりも陽極ワイヤ10の根元寄りの部分にも塗布されている。この結果、銀ペースト層81の一部が誘電体層2と直接接触している。このような実施形態においては、固体電解コンデンサA2が長期間使用されると銀ペースト81の一部が誘電体層2からの酸素により酸化される可能性がある。しかしながら、銀ペースト81の塗布範囲を広げることにより、銀ペースト81の陽極ワイヤ10側の接触面積が拡大されている。これは固体電解コンデンサA2の低ESR化に寄与する。また、銀ペースト81の大部分は、グラファイト層72上に形成されている。このため、このような実施形態によっても、銀ペースト81の酸化を抑制することができる。
In the present embodiment, the
図3は、本発明に係る固体電解コンデンサの第3実施形態を示している。本実施形態の固体電解コンデンサA3は、図1および図2に示された二酸化マンガン層71を備えていない点が、上述したいずれの実施形態とも異なる。このような実施形態によっても、固体電解コンデンサA3の漏れ電流の抑制と低ESR化とを図ることができる。
FIG. 3 shows a third embodiment of the solid electrolytic capacitor according to the present invention. The solid electrolytic capacitor A3 of this embodiment is different from any of the above-described embodiments in that it does not include the
本発明に係る固体電解コンデンサは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る固体電解コンデンサの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The solid electrolytic capacitor according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the solid electrolytic capacitor according to the present invention can be varied in design in various ways.
固体電解質層3は、二酸化マンガンに代えて導電性ポリマによって形成してもよい。導電性ポリマとしては、ポリエチレンジオキシチオフェンまたはポリピロールを用いることができる。このような固体電解質層3は、電解酸化重合および化学酸化重合によって形成することができる。この場合、二酸化マンガン層71に代えて、固体電解質層3と同材質からなる導電性ポリマ層を設けることが合理的である。
The
本発明で言う酸素拡散防止層は、グラファイトからなるもののほかに、金またはパラジウムからなるものとしてもよい。これらの材質によれば、陽極ワイヤからの酸素拡散を適切に防止することができる。また、本発明で言う導電性ペーストとしては、銀ペーストに限定されず、陽極ワイヤと陽極導通部材とを確実に接合しつつ適切な導通を図ることが可能なものを用いればよい。多孔質焼結体および陽極ワイヤの材質としては、Taに代えてNbなどの弁作用金属を用いてもよい。 The oxygen diffusion preventing layer referred to in the present invention may be made of gold or palladium in addition to the graphite. According to these materials, oxygen diffusion from the anode wire can be appropriately prevented. In addition, the conductive paste referred to in the present invention is not limited to silver paste, and any paste that can achieve appropriate conduction while reliably joining the anode wire and the anode conduction member may be used. As a material of the porous sintered body and the anode wire, a valve metal such as Nb may be used instead of Ta.
A1,A2,A3 固体電解コンデンサ
1 多孔質焼結体
10 陽極ワイヤ
2 誘電体層
3 固体電解質層
4 陽極導通部材
4a 陽極端子
5 陰極導通部材
5a 陰極端子
6 樹脂パッケージ
40 陽極ブロック
41 陽極プレート
71 二酸化マンガン層
72 グラファイト層(酸素拡散防止層)
81 銀ペースト(導電性ペースト)
A1, A2, A3 Solid
81 Silver paste (conductive paste)
Claims (5)
上記多孔質焼結体から突出し、かつ弁作用金属からなる陽極ワイヤと、
上記陽極ワイヤに導通し、かつその一部が実装用の陽極端子とされている陽極導通部材と、
上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆う誘電体層と、
上記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、
上記固体電解質層に導通し、かつその一部が実装用の陰極端子とされている陰極導通部材と、を備える固体電解コンデンサであって、
上記陽極ワイヤと上記陽極導通部材とは、導電性ペーストを介して導通しており、
上記陽極ワイヤと上記導電性ペーストの少なくとも一部との間には、酸素の拡散を防止しうる酸素拡散防止層が介在していることを特徴とする、固体電解コンデンサ。 A porous sintered body made of a valve metal,
An anode wire protruding from the porous sintered body and made of a valve metal;
An anode conducting member which is electrically connected to the anode wire and a part of which is an anode terminal for mounting;
A dielectric layer covering at least a part of the porous sintered body;
A solid electrolyte layer covering at least a part of the dielectric layer;
A solid-state electrolytic capacitor comprising a cathode conducting member that conducts to the solid electrolyte layer, and a part of which is a cathode terminal for mounting,
The anode wire and the anode conducting member are conducted through a conductive paste,
A solid electrolytic capacitor, wherein an oxygen diffusion preventing layer capable of preventing oxygen diffusion is interposed between the anode wire and at least a part of the conductive paste.
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