JP2007311531A

JP2007311531A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2007311531A
Application number: JP2006138673A
Authority: JP
Inventors: Junya Tatsuno; 純也辰野; Masayuki Wakatsuki; 政幸若月
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】小型化、低ＥＳＲ化、および漏れ電流の低減を実現可能とすることである。
【解決手段】弁作用金属粉末からなる焼結体に陽極導出線を引き出した固体電解コンデンサにおいて、焼結体１が、表面に複数本の凹条部１ａを有しており、凹条部１ａが、深さ８０乃至１５０μｍ、幅８０乃至１５０μｍである。
【選択図】図２

Description

本発明は、タンタルまたはニオブ等の弁作用金属によって形成された固体電解コンデンサに関するものである。

この種の固体電解コンデンサにおける静電容量は、コンデンサ素子における焼結体の体積に比例する一方、等価直列抵抗（ＥＳＲ）は、コンデンサ素子における焼結体の表面積に反比例する。そのため、コンデンサ素子の一端から他端にわたり、表面に凸部または凹部を形成し、表面積を増加させる方法により、低ＥＳＲ化の向上がなされている（例えば、特許文献１参照）。
さらには、陽極体の周側面に０．０５〜０．５ｍｍの凹凸条を形成することで、含浸性の優れた固体電解コンデンサも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、その他の低ＥＳＲ化の手法として、固体電解コンデンサ素子を複数個水平に並列する方法や積層する方法（例えば、特許文献３及び４参照）、陽極酸化皮膜の上に炭素を積層する方法（例えば、特許文献５参照）等、様々な方法が提案されている。

しかし、上記のコンデンサ素子を複数個水平に並列したり積層する方法、陽極酸化皮膜の上に炭素を積層する方法、または凸部を形成する方法では、低ＥＳＲ化を実現するには完成品としての固体電解コンデンサの大型化を伴う問題がある。
また、凹部を形成する方法でも、特許文献２に示された凹部形状では、低ＥＳＲ化が十分でなく、さらに、陽極体の素子強度が弱くなって、漏れ電流が大きくなる場合がある。
特開平７−９４３６３号公報特開昭５５−７２０２７号公報特開２００５−９３９９４号公報特開２００５−１６６８３２号公報特開２００３−３４７１６８号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、小型化、低ＥＳＲ化、および漏れ電流の低減を実現可能な固体電解コンデンサを提供することにある。

上記した課題を解決するために、本発明に係る固体電解コンデンサは、弁作用金属からなる焼結体に陽極導出線を引き出した固体電解コンデンサにおいて、焼結体が、表面に複数本の凹条部を有しており、凹条部が、深さ８０乃至１５０μｍ、幅８０乃至１５０μｍである。

好ましくは、前記各凹条部が、幅寸法と略同一寸法の間隔を置いて平行に配置されている。

さらに好ましくは、前記各凹条部が、陽極導出線の引き出し方向に設けられている。

本発明に係る固体電解コンデンサは、上記した凹条部の寸法構成を採用することによって、完成品としての固体電解コンデンサの大型化を伴うことなく、ＥＳＲを効果的に低減することができ、かつ漏れ電流を大幅に小さくすることができる。

以下、図面に基づいて、本発明に係る固体電解コンデンサの実施形態について詳細に説明する。

図１は、固体電解コンデンサを示す断面模式図である。図２は、陽極導出線を引き出した焼結体を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＩ−Ｉ線断面図である。図３は、焼結体表面の凹条部を形成する工程を示し、（ａ）は成形金型の斜視図、（ｂ）はＩＩ−ＩＩ線断面図、（ｃ）は工程の斜視図である。図４は、実施例１乃至９に係る固体電解コンデンサであって、焼結体表面付近の一部を拡大して示す断面模式図である。

［実施例１］
図１の如く、本発明に係る固体電解コンデンサは、弁作用金属のニオブやタンタル粉末を所定の形状に成形、焼結した焼結体１を備えている。焼結体１は、タンタル製の陽極導出線２が引き出されている。この焼結体１を酸性の水溶液に浸け、電圧を印加することにより、焼結体１の表面に陽極酸化皮膜４を形成する。さらに、液体の硝酸マンガンに含浸して、乾燥し、３００℃で焼成する。

上記工程を複数回繰り返し、陽極酸化皮膜４の上に二酸化マンガンからなる固体電解質層５を形成する。なお、固体電解質層５は、導電性高分子を用いてもよい。この固体電解質層５の上に、カーボンペーストを塗布して、１８０℃で焼成し、カーボン層６を形成する。さらに、カーボン層６の上に、銀ペーストを塗布後、２００℃で乾燥して、陰極銀層７を形成する。

さらに、陰極銀層７に、導電性接着剤８を介して陰極端子９を接続する。そして、陽極導出線２に陽極端子１０を抵抗溶接する。続いて、トランスファーモールド法により、外装１１で封止する。
以上の工程を行い、定格４Ｖ−１００μＦの固体電解コンデンサを作製した。

図２（ａ）の如く、焼結体１は、陽極導出線２が引き出されている。焼結体１の寸法は、１．１９ｍｍ×１．６８ｍｍ×０．９０ｍｍである。そして、焼結体１は、表面に複数の凹条部１ａを有している。凹条部１ａは、陽極導出線２の引き出し方向と同じ方向に、平行に配置されている。
図２（ｂ）の如く、凹条部１ａは、深さＨが８０μｍ、幅Ｗが８０μｍ、間隔Ｐが８０μｍである。

焼結体１に凹条部１ａを形成する際、図３に示すように、成形金型２０を用いる。図３（ａ）の如く、成形金型２０は、複数の凸条部２０ａを有している。この凸条部２０ａは、上記した焼結体１の凹条部１ａに対応するものである。従って、図３（ｂ）の如く、凸条部２０ａは、高さｈが８０μｍ、幅ｗが８０μｍ、間隔ｐが８０μｍである。
そして、クランプ部材３０で陽極導出線２を把持して、タンタル粉末に埋設させながら、４つの成形金型２０で押圧、圧縮することにより、上記した所定の大きさに成形した後、焼結することで、焼結体１の表面に、成形金型２０の凸条部２０ａに対応する位置に凹条部１ａを形成することができる。

［実施例２乃至９］
次に、実施例２乃至９に係る固体電解コンデンサについて説明する。尚、以下の実施例、比較例および従来例に係る固体電解コンデンサの作製工程は、上記実施例１と同様であるので説明を省略する。

実施例２乃至９に係る固体電解コンデンサでは、凹条部１ａは、深さＨが８０乃至１５０μｍ、幅Ｗが８０乃至１５０μｍ、間隔Ｐが８０乃至１５０μｍである。それぞれの実施例における凹条部１ａの寸法構成は、下記の表１に示す。

［比較例１乃至８］
図５乃至図８は、比較例１乃至８に係る固体電解コンデンサであって、焼結体表面付近の一部を拡大して示す断面模式図である。図５は比較例１および２、図６は比較例３および５、図７は比較例４および６、図８は比較例７および８である。

比較例１乃至８に係る固体電解コンデンサでは、凹条部１ａは、深さＨが７０乃至１６０μｍ、幅Ｗが７０乃至１６０μｍ、間隔Ｐが７０乃至１６０μｍである。それぞれの比較例における凹条部１ａの寸法構成を下記の表１に示す。

［従来例］
図９は、従来例に係る固体電解コンデンサであって、焼結体表面付近の一部を拡大して示す断面模式図である。
従来例に係る固体電解コンデンサでは、焼結体１は、凹条部１ａを有しない。この固体電解コンデンサは、平坦な成形金型を用いて焼結体１を作製した。

上記実施例１乃至９、比較例１乃至８、および従来例の固体電解コンデンサに、１００ｋＨｚの交流電圧を印加したときのＥＳＲを測定した。
さらに、電圧４Ｖを印加し、６０秒後の電流を測定して漏れ電流とした。この測定結果を、固体電解コンデンサ１００個の平均値をとって、次の表１に示す。

上記表１から明らかなように、実施例１乃至９の固体電解コンデンサは、従来例と比較してＥＳＲが低くなった。これは、図４に示すように、実施例１乃至９の固体電解コンデンサは、固体電解質層５とカーボン層６の接触面積が、図９の従来例よりも増加したためと考えられる。

比較例１および２の固体電解コンデンサでＥＳＲ低減が不十分な理由は、図５の如く、凹条部１ａの深さが小さく、表面積増加が十分でないからである。
比較例３および５でＥＳＲ低減が不十分な理由は、図６の如く、凹条部１ａの幅が小さく、固体電解質５によって凹条部の入口が塞がれ、固体電解質５とカーボン層６との表面積が少なくなったためと考えられる。

比較例４および６では、図７に示すように、凹条部１ａの幅が大きく、全体としての表面積増加が小さいため、ＥＳＲ低減が不十分となった。
比較例７および８では、ＥＳＲは低くなるものの、図８に示すように、凹条部１ａの深さが大きく、陽極体の成形体強度が小さいため、漏れ電流が極端に大きくなり、十分なコンデンサ特性が得られない。

上記実施例では、凹条部１ａの間隔Ｐは幅Ｗと同じ寸法となっている。これにより、低ＥＳＲ化、漏れ電流の減少を大幅に実現することができる。また、凹条部１ａは、陽極導出線２の引出し方向に設けられているが、引出し方向に対して直角等に設けられていても同様の効果を得ることができる。

固体電解コンデンサを示す断面模式図である。陽極導出線を引き出した焼結体を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＩ−Ｉ線断面図である。焼結体表面の凹条部を形成する工程を示し、（ａ）は成形金型の斜視図、（ｂ）はＩＩ−ＩＩ線断面図、（ｃ）は工程の斜視図である。実施例１乃至９に係る固体電解コンデンサであって、焼結体表面付近の一部を拡大して示す断面模式図である。比較例１および２に係る固体電解コンデンサであって、焼結体表面付近の一部を拡大して示す断面模式図である。比較例３および５に係る固体電解コンデンサであって、焼結体表面付近の一部を拡大して示す断面模式図である。比較例４および６に係る固体電解コンデンサであって、焼結体表面付近の一部を拡大して示す断面模式図である。比較例７および８に係る固体電解コンデンサであって、焼結体表面付近の一部を拡大して示す断面模式図である。従来例に係る固体電解コンデンサであって、焼結体表面付近の一部を拡大して示す断面模式図である。

符号の説明

１焼結体
２陽極導出線
４陽極酸化皮膜
５固体電解質層
６カーボン層
７陰極銀層
８導電性接着剤
９陰極端子
１０陽極端子
１１外装
１ａ凹条部
Ｈ凹条部の深さ
Ｗ凹条部の幅
Ｐ凹条部の間隔
２０成形金型
２０ａ凸条部
ｈ凸条部の高さ
ｗ凸条部の幅
ｐ凸条部の間隔
３０クランプ部材

Claims

弁作用金属からなる焼結体に陽極導出線を引き出した固体電解コンデンサにおいて、前記焼結体が、表面に複数本の凹条部を有しており、前記凹条部が、深さ８０乃至１５０μｍ、幅８０乃至１５０μｍであることを特徴とする固体電解コンデンサ。
前記各凹条部が、幅寸法と略同一寸法の間隔を置いて平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
前記各凹条部が、前記陽極導出線の引き出し方向に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。