JP2007273502A - 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する。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor.
一般に、固体電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子は、絶縁性酸化皮膜形成能力を有するアルミニウム、チタン、タンタルなどの金属(いわゆる弁金属)を陽極に用い、この弁金属の表面を陽極酸化して、絶縁性酸化皮膜を形成した後、実質的に陰極として機能する有機化合物等からなる固体電解質層を形成し、さらに、グラファイトや銀などの導電層を陰極として設けることによって作製される。このような固体電解コンデンサとして、例えば、下記特許文献1には、上記コンデンサ素子を基板上に搭載し、その上から樹脂モールドを施したタイプの固体電解コンデンサが示されている。
しかしながら、上述した従来の固体電解コンデンサでは、使用される環境等により、樹脂モールドと基板との密着力が低下してしまい、その界面から水分や空気が進入して、コンデンサの電気的特性が著しく劣化してしまうことがあった。 However, in the above-described conventional solid electrolytic capacitor, the adhesive force between the resin mold and the substrate is reduced due to the environment used, etc., and moisture and air enter from the interface, and the electrical characteristics of the capacitor are remarkably increased. It sometimes deteriorated.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、電気的特性の劣化が抑制された固体電解コンデンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a solid electrolytic capacitor in which deterioration of electrical characteristics is suppressed.
本発明に係る固体電解コンデンサは、陽極部と陰極部とを有するコンデンサ素子と、コンデンサ素子が搭載される素子搭載面の素子搭載領域に、陽極部に接続される陽極パターンと陰極部に接続される陰極パターンとが形成された基板と、基板をコンデンサ素子と一体的に覆う樹脂モールドとを備え、基板には、素子搭載領域の外周領域に緩衝膜が設けられており、樹脂モールドと基板との間に緩衝膜が介在している。 A solid electrolytic capacitor according to the present invention is connected to a capacitor element having an anode part and a cathode part, and to an element mounting area of an element mounting surface on which the capacitor element is mounted, to an anode pattern and a cathode part connected to the anode part. And a resin mold that integrally covers the substrate with the capacitor element, and the substrate is provided with a buffer film in an outer peripheral region of the element mounting region. A buffer film is interposed between the two.
この固体電解コンデンサにおいは、樹脂モールドと基板との間に介在する緩衝膜により、基板と樹脂モールドとの間にストレスが生じた場合であっても、そのストレスに起因する歪みが有意に低減されいる。そのため、ストレスに起因する基板と樹脂モールドとの間の剥離が抑えられて、基板と樹脂モールドとの間の密着力が強化されている。従って、本発明に係る固体電解コンデンサにおいては、樹脂モールドが基板から剥離することによって生じる電気的特性の劣化が抑制されている。 In this solid electrolytic capacitor, even when stress occurs between the substrate and the resin mold due to the buffer film interposed between the resin mold and the substrate, distortion caused by the stress is significantly reduced. Yes. Therefore, peeling between the substrate and the resin mold due to stress is suppressed, and the adhesion between the substrate and the resin mold is enhanced. Therefore, in the solid electrolytic capacitor according to the present invention, the deterioration of electrical characteristics caused by the resin mold peeling from the substrate is suppressed.
また、緩衝膜が、基板の熱膨張係数と樹脂モールドの熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する態様であってもよい。この場合、緩衝膜によって、基板と樹脂モールドとの間の熱膨張ズレに起因するストレスが抑制される。そのため、基板と樹脂モールドとの間の剥離がより効果的に抑えられ、密着力のさらなる強化が図られる。 Moreover, the aspect which has a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of a board | substrate and the thermal expansion coefficient of a resin mold may be sufficient as a buffer film. In this case, the buffer film suppresses the stress caused by the thermal expansion deviation between the substrate and the resin mold. Therefore, peeling between the substrate and the resin mold can be more effectively suppressed, and the adhesion can be further strengthened.
また、緩衝膜が、素子搭載領域のうち、陽極パターン及び陰極パターンが形成された領域の残余領域全体に設けられていてもよい。この場合、基板と樹脂モールドとの間の密着力がより強化される。 Further, the buffer film may be provided in the entire remaining area of the element mounting area where the anode pattern and the cathode pattern are formed. In this case, the adhesion between the substrate and the resin mold is further strengthened.
また、緩衝膜が樹脂で構成されていてもよい。さらに、緩衝膜を構成する樹脂がフィラーを含んでいてもよい。樹脂にフィラーが含まれている場合には、緩衝膜の接着面積が拡大して、樹脂モールドとの間の密着力の強化が図られる。 Moreover, the buffer film may be made of resin. Furthermore, the resin constituting the buffer film may contain a filler. When the filler is contained in the resin, the adhesion area of the buffer film is expanded, and the adhesion force with the resin mold is enhanced.
本発明によれば、電気的特性の劣化が抑制された固体電解コンデンサが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid electrolytic capacitor by which deterioration of the electrical property was suppressed is provided.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments that are considered to be the best in carrying out the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same or equivalent element, and the description is abbreviate | omitted when description overlaps.
図1は、本発明の実施形態に係る電解コンデンサを示す斜視図である。図1に示すように、固体電解コンデンサ10は、コンデンサ素子12と、コンデンサ素子12が載置される方形薄片状の基板14と、コンデンサ素子12及び基板14をモールドする樹脂モールド16とを備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing an electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the solid
コンデンサ素子12は、1つの陽極部24と1つの陰極部28とを有する2端子タイプのコンデンサ素子であり、表面が粗面化(拡面化)されると共に化成処理が施された箔状のアルミニウム基体(弁金属基体)上の一部の領域(後述)に、固体高分子電解質層及び導電体層が順次積層されたものである。図2を参照しつつ、より具体的に説明する。図2は、図1に示した固体電解コンデンサ10の要部を示す模式断面図である。図2に示すように、エッチングによって粗面化されたアルミニウム基体18は、化成処理、すなわち陽極酸化によって、その表面18aに絶縁性の酸化アルミニウム皮膜20が成膜されている。そして、導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層21が、拡面化されたアルミニウム基体18の凹部に含浸している。なお、固体高分子電解質層21は、モノマーの状態でアルミニウム基体18の凹部に含浸させ、その後、化学酸化重合又は電解酸化重合して形成される。
The
この固体高分子電解質層21上には、グラファイトペースト層22及び銀ペースト層23(導電体層)がスクリーン印刷法、浸漬法(ディップ法)及びスプレー塗布法のいずれかによって順次形成されている。そして、これらの固体高分子電解質層21、グラファイトペースト層22及び銀ペースト層23によってコンデンサ素子12の陰極電極が構成されている。
On this solid
図1で示したとおり、コンデンサ素子12は、長方形薄片状の形状を有し、長辺方向の一方の端部である陽極部24と、陽極部24の残余部分である蓄電部26とで構成されている。以下、説明の便宜上、コンデンサ素子12の長辺方向及び短辺方向をそれぞれX方向及びY方向とし、X方向及びY方向に直交する方向をZ方向として説明する。
As shown in FIG. 1, the
陽極部24は、図2で示したように、酸化アルミニウム皮膜20が形成されたアルミニウム基体18で構成されている。一方、蓄電部26は、誘電体として機能する酸化アルミニウム皮膜20が形成されたアルミニウム基体18の外周面を、固体高分子電解質層21、グラファイトペースト層22及び銀ペースト層23からなる陰極部28が覆う構造を有している。なお、陽極部24と蓄電部26との境界の帯状領域には、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂からなる絶縁樹脂層27が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
上述した形状のコンデンサ素子12は、表面が粗面化され、且つ化成処理が施されたアルミニウム箔を打抜き加工することにより成形される。そのため、成形後のアルミニウム箔を化成液に浸漬することにより、アルミニウムが露出した箔の端面には酸化アルミニウム皮膜が形成されている。化成液は、例えば、濃度3%のアジピン酸アンモニウム水溶液等が好ましい。
The
ここで、コンデンサ素子12となるアルミニウム箔に施す処理について、図3を参照しつつ説明する。図3は、コンデンサ素子となるアルミニウム箔30に陽極酸化処理を施している状態を示す図である。まず始めに、アルミニウム箔30の陽極部24となるべき部分24Aの表面領域のうち、蓄電部26となるべき部分26A側の帯状縁領域に絶縁樹脂層27を形成する。このように所定領域に絶縁樹脂層27を形成することで、後段において形成される陽極部24と陰極部28との絶縁と分離が確実に図られる。
Here, the process applied to the aluminum foil used as the capacitor |
そして、陽極部24となるべき部分24Aでアルミニウム箔を支持して、ステンレスビーカ34中に収容されたアジピン酸アンモニウム水溶液よりなる化成溶液36中に、アルミニウム箔30を浸漬する。そして、支持されたアルミニウム箔部分24Aをプラス、ステンレスビーカ34をマイナスにして電圧を印加する。印加電圧の値は、形成する酸化アルミニウム皮膜20の膜厚に応じて適宜決定することができ、10nm〜1μmの膜厚を有する酸化アルミニウム皮膜20を形成する場合には、通常、数ボルト〜20ボルト程度である。
Then, the
電圧印加により陽極酸化が開始されると、毛細管現象により、化成溶液36は、表面が粗面化されたアルミニウム箔30の表面を通って液面から上昇する。従って、端面を含む表面が粗面化されているアルミニウム箔30の全表面に酸化アルミニウム皮膜20が形成される。こうして作製されたアルミニウム箔30に、公知の方法で陰極部28を形成することで、上述したコンデンサ素子12の作製が完了する。
When the anodic oxidation is started by voltage application, the
次に、コンデンサ素子12が搭載される基板14について、図4を参照しつつ説明する。ここで、図4は基板14の素子搭載面14aを、素子搭載面14a側から見た平面図である。
Next, the
基板14は、主面14aに所定形状の銅箔パターンがエッチング成形されたFR4材(エポキシ樹脂材)製のプリント基板である。基板14のコンデンサ素子12が搭載される素子搭載面14aには、図4に示すように、2つの長方形状の電極パターン38A,38BがX方向に沿って並設されている。これらの電極パターン38A,38Bは、素子搭載面14aのうち、コンデンサ素子12が搭載される長方形状の素子搭載領域15内に含まれるように形成されている。なお、本実施形態においては、この素子搭載領域15は、素子搭載面14aの全面領域と略一致している。
The
ここで、上記素子搭載領域15は、コンデンサ素子12の陽極部24に対面する陽極部領域15aと、コンデンサ素子12の蓄電部26表面の陰極部28に対面する陰極部領域15bとで構成されている。そして、電極パターン38Aは、素子搭載領域15の陽極部領域15aに形成されている。また、電極パターン38Bは、素子搭載領域15の陰極部領域15bに形成されている。
Here, the
そして、コンデンサ素子12の陽極部24は、一対の電極パターン38A,38Bのうち、幅が狭い方の電極パターン38Aに抵抗溶接又はYAGレーザスポット等の金属溶接によって接続される。一方、コンデンサ素子12の蓄電部26表面の陰極部28は、幅が広い方の電極パターン38Bに導電性接着剤(図示せず)で接続される。以下、説明の便宜上、コンデンサ素子12の陽極部24に接続される電極パターン38Aを陽極パターン、コンデンサ素子12の陰極部28に接続される電極パターン38Bを陰極パターンと称す。
The
また、基板14の素子搭載面14aの裏面には、上述した陽極パターン38Aに接続される陽極端子(図示せず)と、陰極パターン38Bに接続される陰極端子(図示せず)とが設けられている。各電極パターン38A,38Bと各端子との接続は、基板14の厚さ方向に沿って貫設されたビア(図示せず)を介しておこなわれている。このようなビアは、例えば、基板14にドリル加工で形成した貫通孔を金属メッキ(例えば、無電解銅メッキ)により埋めることで形成することができる。
Further, on the back surface of the
なお、基板14の素子搭載面14aには、上述した電極パターン38A,38Bの所定領域を覆う図示しない絶縁樹脂層が形成されている。この絶縁樹脂層は、陽極パターン38Aと陰極パターン38Bとを分離及び絶縁するものであり、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の材料が用いられる。
Note that an insulating resin layer (not shown) is formed on the
また、基板14の素子搭載面14a上には、素子搭載領域15の外周領域17A(図6のハッチング領域)に緩衝膜60が設けられている。この緩衝膜60は、例えば、絶縁性樹脂で構成されており、素子搭載領域15に形成された電極パターン38A,38Bを取り囲むように環状に形成されている。そのため、素子搭載領域15にコンデンサ素子12が設置された際には、コンデンサ素子12はその周囲を緩衝膜60によって完全に囲まれる。
Further, on the
そして、基板14は、素子搭載領域15にコンデンサ素子12が搭載された状態で樹脂モールド16によって覆われている。以下、この樹脂モールド16と基板14との接着状態について、図5を参照しつつ説明する。ここで、図5は、図1に示した固体電解コンデンサ10のV−V線断面図である。
The
上述したとおり、基板14の素子搭載面14aの領域のうち、素子搭載領域15の外周領域17Aには緩衝膜60が形成されている。そのため、図5に示すように、この外周領域17Aにおいては樹脂モールド16と基板14との間には緩衝膜60が介在している。
As described above, the
この緩衝膜60は、上述したとおり、樹脂等の弾性材料で構成されているため、樹脂モールド16と基板14との間にストレスが生じた場合には、緩衝膜60は変形する。そして、この緩衝膜60の変形により、樹脂モールド16と基板14との間のストレスに起因する歪みが有意に吸収されることとなる。つまり、上述した固体電解コンデンサ10においは、樹脂モールド16と基板14との間のストレスに起因する歪みが緩衝膜60によって低減されている。それにより、そのストレスに起因する樹脂モールド16と基板14との間の剥離が抑えられて、基板14と樹脂モールド16との間の密着力が強化されている。
Since the
ここで、樹脂モールド16と基板14との間に剥離が生じると、基板14と樹脂モールド16との間から水分を含む外気が固体電解コンデンサ10内に進入して、外気中の水分がコンデンサ素子12や電極パターン38A,38Bに悪影響を及ぼしてしまう。つまり、樹脂モールド16と基板14との間に剥離が生じた場合には、固体電解コンデンサの耐湿特性が劣化し、電気的特性が著しく劣化してしまう。
Here, when peeling occurs between the
すなわち、固体電解コンデンサ10においては、緩衝膜60によって樹脂モールド16と基板14との間の剥離が抑えられて、耐湿特性の向上が図られており、その結果、電気的特性の劣化が抑制されている。そのため、固体電解コンデンサ10は、耐湿環境下において放置されたり使用されたりする場合であっても、電気的特性の劣化が有意に抑制される。
That is, in the solid
また、緩衝膜60の構成材料として、樹脂モールド16の熱膨張係数と基板14の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する材料を選択することで、熱膨張による樹脂モールド16と基板14との間の熱膨張ズレに起因するストレスが効果的に抑制される。そのため、樹脂モールド16と基板14との間の剥離がより効果的に抑えられ、密着力のさらなる強化が図られる共に、電気的特性の劣化がより有意に抑制される。
Further, by selecting a material having a thermal expansion coefficient between the thermal expansion coefficient of the
なお、上述した緩衝膜60の形成領域は、上述した領域に限定されず、例えば、図6に示すような領域であってもよい。すなわち、図6に示した基板14においては、緩衝膜60は、素子搭載領域15の外周領域17Aに加えて、素子搭載領域15内の電極パターン38A,38Bの間のY方向に延びる帯状領域17Bにも設けられている。つまり、緩衝膜60は、素子搭載領域15のうち、電極パターン(つまり、陽極パターン38A及び陰極パターン38B)が形成された領域の残余領域全体に設けられている。このように、緩衝膜60の形成領域をできる限り広い領域まで拡大することで、基板14と樹脂モールド16との間の密着力のさらなる強化が図られ、固体電解コンデンサ10の耐湿特性がより改善されると共に、電気的特性の劣化がより抑制される。
Note that the formation region of the
また、緩衝膜60を構成する樹脂がフィラーを含んでいてもよい。図7に示したように、緩衝膜60を構成する樹脂61に、例えばSiO2やAl2O3で構成されるフィラー62が含まれる場合、基板14上に緩衝膜60を形成した際、緩衝膜表面の表面粗さが増大して、緩衝膜60の表面が平坦面ではなく粗面となる。このような緩衝膜60の上に樹脂モールド16を形成した場合には、アンカー効果や接着面積の拡大によって、緩衝膜60と樹脂モールド16との間における密着力が向上する。それに伴い、基板14と樹脂モールド16との間の密着力も強化され、固体電解コンデンサ10の耐湿特性がより改善されると共に、電気的特性の劣化がより抑制される。
Further, the resin constituting the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、コンデンサ素子は、例えば、陽極部や陰極部を複数有する多端子タイプのものであってもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, the capacitor element may be of a multi-terminal type having a plurality of anode parts and cathode parts, for example.
以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例を掲げて説明する。 Hereinafter, in order to further clarify the effects of the present invention, examples will be described.
図1に示した固体電解コンデンサ10と同様の電解コンデンサを、以下のようにして作製した。
An electrolytic capacitor similar to the solid
まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ100μmで、270μF/cm2の静電容量が得られるアルミニウム箔シートから、アルミニウム陽極電極体を、図3に示したアルミニウム箔30と同一の形状で、陽極部に対応する部分(図3の符号24Aに対応)を除いた部分のサイズが4.7mm×3.5mm(面積:0.165cm2)となるように打抜き加工により作製した。そして、打抜き加工した電極体において、絶縁樹脂層が形成される領域(図3の符号27に対応する領域)における粗面化構造を押圧処理により破壊した。こうして作製された電極体において、押圧処理を施した領域(図3の符号27に対応する領域)の表面のみにエポキシ樹脂を塗布して、コーティングした。
First, an aluminum anode electrode body is shown in FIG. 3 from an aluminum foil sheet that has a thickness of 100 μm and is provided with an aluminum oxide film and has a capacitance of 270 μF / cm 2 . The same shape as that of the
さらに、このようにして得られた電極体を、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されているアルミニウム箔が完全に浸漬されるように、3重量%の濃度で、6.0のpHに調整されたアジピン酸アンモニウム水溶液中にセットした。この際、電極体は、エポキシ樹脂がコーティングされた領域の一部までアジピン酸アンモニウム水溶液に浸された。 Further, the electrode body obtained in this manner was 6.0% in a concentration of 3% by weight so that the aluminum foil on which the aluminum oxide film was formed and the surface roughening treatment was completely immersed. In an aqueous solution of ammonium adipate adjusted to the pH of the solution. At this time, the electrode body was immersed in an aqueous solution of ammonium adipate up to a part of the region coated with the epoxy resin.
次いで、上記水溶液中に浸漬されている電極体を、陽極部に対応する、エポキシ樹脂がコーティングされていない部分(図3の符号24Aに対応)を陽極として、化成電流密度50〜100mA/cm2、化成電圧12Vの条件下で酸化させ、電極体の切断部端面に酸化アルミニウム皮膜を形成した。 Next, the electrode body immersed in the aqueous solution is formed with a formation current density of 50 to 100 mA / cm 2 using the portion corresponding to the anode portion and not coated with epoxy resin (corresponding to reference numeral 24A in FIG. 3) as the anode. Then, oxidation was performed under the condition of a formation voltage of 12 V, and an aluminum oxide film was formed on the end face of the cut portion of the electrode body.
その後、電極体を上記水溶液から引き上げ、粗面化処理が施されているアルミニウム箔の表面上に、化学酸化重合によって、ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。より具体的に説明すると、ポリピロールからなる固体高分子電解質層は、上記電極体を、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔部分(図3の符号26Aに対応)のみに含浸するように、精製した0.1mol/lのピロールモノマー、0.1mol/lのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム及び0.05mol/lの硫酸鉄(III)を含むエタノール水混合溶液セル中にセットし、30分間にわたって攪拌して化学酸化重合を進行させ、同じ操作を3回にわたって繰り返すことにより生成した。その結果、最大厚さが約50μmの固体高分子電解質層が形成された。 Thereafter, the electrode body was pulled up from the aqueous solution, and a solid polymer electrolyte layer made of polypyrrole was formed by chemical oxidation polymerization on the surface of the aluminum foil subjected to the roughening treatment. More specifically, in the solid polymer electrolyte layer made of polypyrrole, only the aluminum foil portion (corresponding to reference numeral 26A in FIG. 3) in which the above-mentioned electrode body is roughened and an aluminum oxide film is formed. Set in an ethanol water mixed solution cell containing purified 0.1 mol / l pyrrole monomer, 0.1 mol / l sodium alkylnaphthalene sulfonate and 0.05 mol / l iron (III) sulfate. The chemical oxidative polymerization was allowed to proceed by stirring for 30 minutes, and the same operation was repeated three times. As a result, a solid polymer electrolyte layer having a maximum thickness of about 50 μm was formed.
このようにして積層された固体高分子電解質層の表面に、カーボンペースト及び銀ペーストを順次塗布して、図1に示したコンデンサ素子12の陰極部28と同様の陰極部を形成した。
A carbon paste and a silver paste were sequentially applied to the surface of the solid polymer electrolyte layer thus laminated to form a cathode portion similar to the
上述のようにして作製したコンデンサ素子を6段に積層した固体電解コンデンサを30個用意した。なお、コンデンサ素子同士の陰極部の接続には導電性接着剤を用いた。 Thirty solid electrolytic capacitors were prepared in which the capacitor elements produced as described above were laminated in six stages. A conductive adhesive was used to connect the cathode portions of the capacitor elements.
なお、使用した基板は、電解コンデンサ実装基板(7.3mm×4.3mm)であり、ガラスクロス含有耐熱性エポキシ樹脂基板(FR4基板)である。この基板の素子搭載面には、図4に示したような銅箔電極パターン及び樹脂緩衝膜を、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング成形した。基板厚さは0.5mm、銅箔パターンの厚さは36μm、緩衝膜の厚さは20μmである。なお、緩衝膜はフィラーを含有していない樹脂を用いて形成した。 In addition, the board | substrate used is an electrolytic capacitor mounting board (7.3 mm x 4.3 mm), and is a glass cloth containing heat resistant epoxy resin board | substrate (FR4 board | substrate). On the element mounting surface of this substrate, a copper foil electrode pattern and a resin buffer film as shown in FIG. 4 were formed by patterning using a known photolithography technique. The thickness of the substrate is 0.5 mm, the thickness of the copper foil pattern is 36 μm, and the thickness of the buffer film is 20 μm. The buffer film was formed using a resin that did not contain a filler.
また、基板14の所定のビア形成位置に、貫通孔(0.2mm径)を形成し、無電解メッキによって、貫通孔内壁に3μmのニッケルメッキを施した。さらに、そのニッケルメッキ上に、0.08μmの金メッキを施した。さらに上述した全ての貫通孔が埋まるように銅メッキを施し、ビアを形成した。
Further, a through hole (0.2 mm diameter) was formed at a predetermined via formation position on the
なお、コンデンサ素子は、その陰極部が基板表面の陰極パターンに重なるように、銀系の導電性接着剤を用いて基板表面に搭載した。また、コンデンサ素子の陽極部は、NEC製YAGレーザスポット溶接機で基板表面の陽極パターンと溶接接合した。 The capacitor element was mounted on the substrate surface using a silver-based conductive adhesive so that the cathode portion overlapped the cathode pattern on the substrate surface. Further, the anode part of the capacitor element was welded and joined to the anode pattern on the substrate surface with a NEC YAG laser spot welder.
以上のようにして、図1に示したような固体電解コンデンサ(試料#1)を30個用意した。また、以上と同様の製法によって、緩衝膜を構成する樹脂にAl2O3フィラーが含まれる固体電解コンデンサ(試料#2)と、緩衝膜を構成する樹脂にSiO2フィラーが含まれる固体電解コンデンサ(試料#3)をそれぞれ30個ずつ用意した。 As described above, 30 solid electrolytic capacitors (sample # 1) as shown in FIG. 1 were prepared. In addition, by the same manufacturing method as described above, a solid electrolytic capacitor (sample # 2) in which an Al 2 O 3 filler is contained in the resin constituting the buffer film and a solid electrolytic capacitor in which the SiO 2 filler is contained in the resin constituting the buffer film Thirty samples (Sample # 3) were prepared.
さらに、比較のために、試料#1の固体電解コンデンサとは緩衝膜がない点でのみ異なる固体電解コンデンサ(試料#4)を30個用意した。 For comparison, 30 solid electrolytic capacitors (sample # 4) that differ from the solid electrolytic capacitor of sample # 1 only in that there is no buffer film were prepared.
そして、固体電解コンデンサ#1〜#4それぞれについて、その耐湿特性を評価した。耐湿特性を評価する手法としては、高温多湿(60℃、90%RH)の環境下に、試料#1〜#4を500時間及び1000時間放置して、そのときの静電容量とその経時変化率を測定し、各試料#1〜#4ともに30個の平均値を算出して比較した。一般に、コンデンサ内に水分が進入した際に、最も顕著に変化する電気的特性は静電容量特性であると考えられている。これは、水の誘電率が約80、アルミナ酸化皮膜の誘電率が13であることから、コンデンサ内に水分が進入すると、コンデンサ素子の酸化皮膜(誘電層)の誘電率が見かけ上大きくなるためであると考えられる。なお、静電容量の測定は、試料#1〜#4それぞれを所定の評価用基板に搭載し、アジレントテクノロジー社製インピーダンスアナライザー4194A、ネットワークアナライザー8753Dを用いておこなった。 The moisture resistance characteristics of each of the solid electrolytic capacitors # 1 to # 4 were evaluated. As a method for evaluating the moisture resistance, the samples # 1 to # 4 are allowed to stand for 500 hours and 1000 hours in a high-temperature and high-humidity environment (60 ° C., 90% RH). The ratio was measured, and for each sample # 1 to # 4, 30 average values were calculated and compared. In general, it is considered that the electrical characteristic that changes most significantly when moisture enters the capacitor is a capacitance characteristic. This is because the dielectric constant of water is about 80, and the dielectric constant of the alumina oxide film is 13. Therefore, when moisture enters the capacitor, the dielectric constant of the oxide film (dielectric layer) of the capacitor element is apparently increased. It is thought that. In addition, each of the samples # 1 to # 4 was mounted on a predetermined evaluation substrate, and the capacitance was measured using an impedance analyzer 4194A and a network analyzer 8753D manufactured by Agilent Technologies.
上記耐湿特性の評価結果は、以下の表1に示すとおりであった。 The evaluation results of the moisture resistance characteristics were as shown in Table 1 below.
この表1に示すとおり、緩衝膜を設けていない試料#4は、緩衝膜を設けた試料#1〜#3に比べて、500時間経過後及び1000時間経過後における静電容量が顕著に増加している。具体的には、500時間経過後において、試料#1〜#3の静電容量の経時変化率は1%程度であったのに対し、試料#4の静電容量の経時変化率だけが5.7%と大きかった。また、1000時間経過後において、試料#1〜#3の静電容量の経時変化率は2〜6%程度であったのに対し、試料#4の静電容量の経時変化率だけが24.1%と大きかった。 As shown in Table 1, the sample # 4 not provided with the buffer film has a significantly increased capacitance after 500 hours and after 1000 hours compared to the samples # 1 to # 3 provided with the buffer film. is doing. Specifically, after 500 hours, the rate of change in capacitance of samples # 1 to # 3 with time was about 1%, whereas the rate of change with time of sample # 4 was only 5%. It was as large as 7%. Further, after 1000 hours, the rate of change in capacitance of samples # 1 to # 3 with time was about 2 to 6%, whereas only the rate of change with time of capacitance of sample # 4 was 24. It was as large as 1%.
以上の結果から、試料#1〜#3では、高温多湿の環境下での静電容量の増加が抑えられ、このことから、耐湿特性の低下が抑制されていることがわかる。そして、試料#4との比較から、このような耐湿特性の改善は、緩衝膜を設けたことにより基板とモールドとの間の剥離が有意に抑えられたためであると考えられる。すなわち、試料#1〜#3は、それぞれ、耐湿特性が改善されて、電気的特性の劣化(すなわち、静電容量の増加)が抑制されている。また、表1の結果から、緩衝膜を構成する樹脂にフィラーが添加された試料#2,#3では、さらなる耐湿特性の改善が図られており、電気的特性の劣化がより効果的に抑制されていることがわかる。 From the above results, it can be seen that in Samples # 1 to # 3, an increase in capacitance under a high-temperature and high-humidity environment is suppressed, and from this, a decrease in moisture resistance is suppressed. From the comparison with Sample # 4, it is considered that such improvement in moisture resistance is due to the fact that the separation between the substrate and the mold is significantly suppressed by providing the buffer film. That is, each of the samples # 1 to # 3 has improved moisture resistance characteristics and suppressed deterioration of electrical characteristics (that is, increase in capacitance). Further, from the results of Table 1, in samples # 2 and # 3 in which fillers are added to the resin constituting the buffer film, further improvement of moisture resistance characteristics is achieved, and deterioration of electrical characteristics is more effectively suppressed. You can see that
さらに、発明者らは、上述した試料#1〜#4を用いて、基板とモールドとの間の密着強度を評価した。密着強度を評価する手法としては、熱衝撃(30分おきに−55℃と125℃とを繰り返す)の環境下に、試料#1〜#4を500時間及び1000時間放置して、そのときの引張強度とその経時変化率を測定し、各試料#1〜#4ともに30個の平均値を算出して比較した。なお、引張強度の測定は、図8に示すように1対のロードセル70A,70Bによって各試料#1〜#4をその厚さ方向に引っ張ることによっておこなった。なお、図8において、符号72は上述した基板14に相当する基板、符号74は上述した緩衝膜60に相当する緩衝膜、符号76は上述した樹脂モールド16に相当するモールドを示している。
Furthermore, the inventors evaluated the adhesion strength between the substrate and the mold using the samples # 1 to # 4 described above. As a method for evaluating the adhesion strength, samples # 1 to # 4 are left for 500 hours and 1000 hours in an environment of thermal shock (repeating −55 ° C. and 125 ° C. every 30 minutes), and at that time Tensile strength and the rate of change over time were measured, and for each sample # 1 to # 4, 30 average values were calculated and compared. The tensile strength was measured by pulling each sample # 1 to # 4 in the thickness direction by a pair of
上記密着強度の評価結果は、以下の表2に示すとおりであった。 The evaluation results of the adhesion strength were as shown in Table 2 below.
この表2に示すとおり、緩衝膜を設けていない試料#4は、緩衝膜を設けた試料#1〜#3に比べて、500時間経過後及び1000時間経過後における引張強度が顕著に低下している。具体的には、500時間経過後において、試料#1〜#3の引張強度の経時変化率は−10%以下であったのに対し、試料#4の引張強度の経時変化率だけが−11%を超えていた。また、1000時間経過後において、試料#1〜#3の引張強度の経時変化率は−6〜−16%程度であったのに対し、試料#4の引張強度の経時変化率だけが−36.5%と大きかった。 As shown in Table 2, the tensile strength after 500 hours and after 1000 hours is remarkably lowered in Sample # 4 without the buffer film compared to Samples # 1 to # 3 with the buffer film. ing. Specifically, after the elapse of 500 hours, the temporal change rate of the tensile strength of the samples # 1 to # 3 was −10% or less, whereas only the temporal change rate of the tensile strength of the sample # 4 was −11. % Exceeded. Further, after 1000 hours, the rate of change with time in the tensile strength of Samples # 1 to # 3 was about −6 to −16%, whereas only the rate of change with time of the tensile strength of Sample # 4 was −36. It was as large as 5%.
以上の結果から、試料#1〜#3では、熱衝撃の環境下での引張強度の低下が抑えられ、このことから、そのような状況下においても密着強度の低下が抑制されることがわかった。そして、試料#4との比較から、このような密着強度の改善は、緩衝膜を設けたことにより基板とモールドとの間の密着力が向上したためであると考えられる。また、表2の結果から、緩衝膜を構成する樹脂にフィラーが添加された試料#2,#3では、さらなる密着強度の改善が図られていることがわかる。 From the above results, in samples # 1 to # 3, the decrease in tensile strength under the environment of thermal shock is suppressed, and from this, it is understood that the decrease in adhesion strength is suppressed even under such circumstances. It was. From the comparison with Sample # 4, such an improvement in adhesion strength is considered to be due to the improvement in adhesion between the substrate and the mold by providing the buffer film. Further, from the results in Table 2, it can be seen that the adhesion strength is further improved in Samples # 2 and # 3 in which fillers are added to the resin constituting the buffer film.
10…固体電解コンデンサ、12…コンデンサ素子、14…基板、14a…素子搭載面、15…素子搭載領域、16…樹脂モールド、17A…外周領域、17B…帯状領域、24…陽極部、28…陰極部、38A…陽極パターン、38B…陰極パターン、60…緩衝膜、61…樹脂、62…フィラー。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コンデンサ素子が搭載される素子搭載面の素子搭載領域に、前記陽極部に接続される陽極パターンと前記陰極部に接続される陰極パターンとが形成された基板と、
前記基板を前記コンデンサ素子と一体的に覆う樹脂モールドとを備え、
前記基板には、前記素子搭載領域の外周領域に緩衝膜が設けられており、前記樹脂モールドと前記基板との間に前記緩衝膜が介在している、固体電解コンデンサ。 A capacitor element having an anode part and a cathode part;
A substrate on which an anode pattern connected to the anode part and a cathode pattern connected to the cathode part are formed in an element mounting area of an element mounting surface on which the capacitor element is mounted;
A resin mold that integrally covers the substrate with the capacitor element;
A solid electrolytic capacitor, wherein the substrate is provided with a buffer film in an outer peripheral region of the element mounting region, and the buffer film is interposed between the resin mold and the substrate.
Priority Applications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010050322A (en) * | 2008-08-22 | 2010-03-04 | Nec Tokin Corp | Solid-state electrolytic capacitor |
JP2010103420A (en) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Nec Tokin Corp | Solid-state electrolytic capacitor |
JP7442502B2 (en) | 2018-08-10 | 2024-03-04 | キョーセラ・エイブイエックス・コンポーネンツ・コーポレーション | Solid electrolytic capacitors containing intrinsically conductive polymers |
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