JP2008034771A

JP2008034771A - 固体電解コンデンサの製造方法

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Publication number: JP2008034771A
Application number: JP2006209464A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Matsuse; 充貴松瀬; Hironobu Sato; 広宣佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-08-01
Also published as: JP4811178B2

Abstract

【課題】積層方向におけるコンデンサ素子の陽極部の端面を高い精度で揃えることができ、且つ効率よく固体電解コンデンサを製造することができる固体電解コンデンサの製造方法の提供。
【解決手段】予備切断工程では、コンデンサ素子の陽極部の端部となる板状体の一端寄りの部分においてその幅方向の一端から他端へわたって予備切断する。予備切断は、金属を切断するための金型又は押し切りによって行い、切断位置よりも突出方向に位置する端縁部を切り落とす。レーザー切断工程では、一点鎖線Ｂに沿って、積層方向上方からレーザー照射することによりレーザー切断し、レーザー切断の切断位置である一点鎖線Ｂの位置よりも突出方向に位置し製品とならない陽極部の部分を一枚分除去する。これをコンデンサ素子３０、コンデンサ素子２０、コンデンサ素子１０についても繰返し行う。
【選択図】図４（ｂ）

Description

本発明は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を積層し電気的に並列接続して固体電解コンデンサを製造する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）にはこの構成の固体電解コンデンサ及びその製造方法が記載されている。固体電解コンデンサの製造方法では、固体電解コンデンサを構成する複数の板状のコンデンサ素子は、金型により打ち抜かれて所定の形状とされた後に積層され、固体電解コンデンサが構成される。
特開平１０−１４４５７３号公報

しかし、前述の従来の固体電解コンデンサの製造方法では、予め金型により打抜いて所定の形状とした板状のコンデンサ素子を積層するため、積層方向におけるコンデンサ素子の陽極部の端面を高い精度で揃えることは困難であった。

そこで、本発明は、積層方向におけるコンデンサ素子の陽極部の端面を高い精度で揃えることができ、且つ効率よく固体電解コンデンサを製造することができる固体電解コンデンサ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の該表面の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成することによって複数のコンデンサ素子を製造するコンデンサ素子製造工程と、該コンデンサ素子において該陰極部が層状に形成された部分から該陰極部が形成されていない該陽極部の部分が突出する方向を突出方向とし、該突出方向かつコンデンサ素子の厚さ方向に垂直の方向を幅方向としたときに、それぞれの該コンデンサ素子の該陽極部の端部において該幅方向の一端から他端へわたり予備切断して、該予備切断の切断位置よりも該突出方向に位置する該陽極部の端縁部を切落とす予備切断工程と、該複数の該コンデンサ素子を、該厚さ方向において該陽極部の端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部同士を互いに積層配置する積層工程と、該積層された複数のコンデンサ素子の上層から下層へ一枚ずつ該コンデンサ素子の該陽極部の端部において所定の陽極領域を残すように該幅方向の一端から他端へわたり該積層方向上方からレーザー照射することによりレーザー切断して、該レーザー切断の切断位置よりも該突出方向に位置する該陽極部の部分を一枚ずつ除去するレーザー切断工程と、積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する接続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。

それぞれのコンデンサ素子の陽極部の端部において幅方向の一端から他端へわたり予備切断して、予備切断の切断位置よりも突出方向に位置する陽極部の端縁部を切落とす予備切断工程を行うようにしたため、レーザー切断工程において、製品とならない陽極部の部分、即ちレーザー切断の切断位置よりも突出方向に位置する陽極部の部分を一枚ずつレーザー切断して一枚ずつ除去することができる。このため、積層されたコンデンサ素子の陽極部の端部の上層から一枚ずつ順番にレーザー切断する際に、レーザー照射によるレーザー切断を一枚のコンデンサ素子に対してより少なくすることができ、各コンデンサ素子においてレーザー切断の切断位置よりも突出方向に位置する陽極部の部分を容易に切断することができる。このため、効率よく固体電解コンデンサを製造することができる。

また、積層された複数のコンデンサ素子の上層から下層へ一枚ずつコンデンサ素子の陽極部の端部において所定の陽極領域を残すように幅方向の一端から他端へわたり厚さ方向上方からレーザー照射することによりレーザー切断するようにしたため、厚さ方向におけるコンデンサ素子の陽極部の端面を高い精度で揃えることができる。

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陽極部の該表面の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成することによって複数のコンデンサ素子を製造するコンデンサ素子製造工程と、該複数の該コンデンサ素子を、該陽極部の端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部同士を互いに積層配置する積層工程と、該コンデンサ素子において該陰極部が層状に形成された部分から該陰極部が形成されていない該陽極部の部分が突出する方向を突出方向とし、該コンデンサ素子が積層される方向を積層方向とし、該突出方向及び該積層方向に垂直の方向を幅方向としたときに、全ての該コンデンサ素子の該陽極部の端部において該幅方向の一端から他端へわたり予備切断して、該予備切断の切断位置よりも該突出方向に位置する該陽極部の端縁部を切落とす予備切断工程と、該積層された複数のコンデンサ素子の上層から下層へ一枚ずつ該コンデンサ素子の該陽極部の端部において所定の陽極領域を残すように該幅方向の一端から他端へわたり該積層方向上方からレーザー照射することによりレーザー切断して、該レーザー切断の切断位置よりも該突出方向に位置する該陽極部の部分を一枚ずつ除去するレーザー切断工程と、積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する接続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。

また、積層された複数のコンデンサ素子の上層から下層へ一枚ずつコンデンサ素子の陽極部の端部において所定の陽極領域を残すように幅方向の一端から他端へわたり積層方向上方からレーザー照射することによりレーザー切断するようにしたため、積層方向におけるコンデンサ素子の陽極部の端面を高い精度で揃えることができる。

ここで、該接続工程は、レーザー切断工程においてレーザー切断により生じた該陽極部の端部の切断面に、該複数のコンデンサ素子の各該陽極部の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をすべての該陽極部の端部に跨って固定する接続部材固定工程を有することが好ましい。

接続工程は、レーザー切断工程においてレーザー切断により生じた陽極部の端部の切断面に、導電性の材料からなる接続部材をすべての陽極部の端部に跨って固定する接続部材固定工程を有するため、複数のコンデンサ素子の各陽極部の端部を互いに電気的に接続することができる。

また、該予備切断工程は、幅方向を規定する一側部又は他側部に凹部又は切欠きを形成する工程を有することが好ましい。

予備切断工程は、幅方向を規定する一側部又は他側部に凹部又は切欠きを形成する工程を有するため、予めコンデンサ素子の陽極部の端部を所定の形状とする場合に、凹部又は切欠きを当該所定の形状の輪郭の一部とすることができる。この際、接続部材が固定される陽極部の端部の切断面以外の輪郭の部分を凹部又は切欠きの部分とすることで、レーザー照射によるレーザー切断を極力少なくすることができ、効率よく固体電解コンデンサを製造することができる。

また、該接続部材固定工程は、該接続部材を該陽極部の端部の該切断面に固定する前に該接続部材と該切断面とを対向配置する対向配置工程を有し、該対向配置工程で対向配置する該接続部材と該切断面との間の距離は５０μｍ以下とされることが好ましい。

対向配置工程で対向配置する接続部材と切断面との間の距離は５０μｍ以下とされるため、陽極部の端部に当接する接続部材の側に対する反対の側から、コンデンサ素子の積層方向に交差する方向に向けて接続部材に対してレーザーを照射して、接続部材を陽極部の端部にレーザー溶接する場合に、各陽極部の端部に接続部材を高い確率で溶接することができ、各陽極部の端部と接続部材との接続不良を高い確率で防止することができる。このため、固体電解コンデンサの容量特性の悪化を防止することができる。

また、該対向配置工程で対向配置する該接続部材と該切断面との間の距離は３０μｍ以下とされることが好ましい。

対向配置工程で対向配置する接続部材と切断面との間の距離は３０μｍ以下とされるため、陽極部の端部に当接する接続部材の側に対する反対の側から、コンデンサ素子の積層方向に交差する方向に向けて接続部材に対してレーザーを照射して、接続部材を陽極部の端部にレーザー溶接する場合に、各陽極部の端部に接続部材を確実に溶接することができ、各陽極部の端部と接続部材との接続不良を防止することができる。このため、固体電解コンデンサの容量特性の悪化を確実に防止することができる。

以上により、積層方向におけるコンデンサ素子の陽極部の端面を高い精度で揃えることができ、且つ効率よく固体電解コンデンサを製造することができる固体電解コンデンサ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の製造方法について図１乃至図６に基づき説明する。先ず、固体電解コンデンサの製造方法によって製造される固体電解コンデンサについて説明する。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５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。

ここで、コンデンサ素子１０において陰極部１２の形成されていない陽極部１１の部分が後述の陰極部１２の形成された部分から突出する方向、即ち、図１の左方向を突出方向とし、コンデンサ素子１０〜４０が積層される方向を積層方向とし、突出方向及び積層方向に垂直の方向、即ち、図１の紙面の表と裏とを結ぶ方向を幅方向とする。積層方向はコンデンサ素子１０の厚さ方向に一致する。

後述のように、当該陽極部１１の端部１１Ｂにおいて当該幅方向の一端から他端へわたり積層方向上方からレーザー照射されることにより、陽極部１１の端部１１Ｂがレーザー切断される。このレーザー切断により生じた切断面が、凸部１１Ｃの設けられた端部１１Ｂの輪郭を規定する。この切断面は、後述のようにコンデンサ素子１０〜４０の積層方向上方からレーザー照射されることにより生じるため、コンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の切断面たる図１に示される端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃの左端の切断面１１Ｄ〜４１Ｄは、積層方向において略面一となっている。

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。

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。

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１１Ｂ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は導電性接着剤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。

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５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と上壁部６３とを有している。

接続部本体６１は、図１に示されるように、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に沿って延出し、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いる。接続部本体６１は、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に対向した状態で、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。

接続部本体６１は、図１に示されるように、積層されたコンデンサ素子１０〜４０よりも積層方向上方に突出する上方余肉部６０Ａと積層方向下方に突出する下方余肉部６０Ｂとを備えている。上方余肉部６０Ａ、下方余肉部６０Ｂは、それぞれ接続部本体６１と同一の材料で接続部本体６１と一体に設けられている。

上壁部６３は、接続部本体６１と同一の材料で接続部本体６１と一体に設けられており、接続部本体６１に関してコンデンサ素子１０〜４０側の方向、即ち、図１の右方向へ上方余肉部６０Ａから延出し、接続部本体６１と略垂直の角度をなして接続されている。上壁部６３は、積層された複数のコンデンサ素子１０〜４０の最上層のコンデンサ素子４０の上方に位置しており、図１に示される最上層のコンデンサ素子４０の上面と所定の隙間を介して対向している。上壁部６３の延出方向に垂直の方向であって図５における左右方向に相当する上壁部６３の長さは、同方向における接続部本体６１の長さよりも短い。

接続部材６０の底部６２は、接続部本体６１と同一の材料で接続部本体６１と一体に設けられており、接続部本体６１に関してコンデンサ素子１０〜４０側の方向、即ち、図１の右方向へ下方余肉部６０Ｂから延出し、接続部本体６１と略垂直の角度をなして接続されている。従って、接続部材６０は、図１に示されるように、底部６２と接続部本体６１と上壁部６３とで略コの字状をなしている。底部６２の長手方向の幅、即ち、図５における左右方向の長さは、同方向における接続部本体６１の長さに等しい。

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、最下層のコンデンサ素子１０の端部１１Ｂの下面とプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａとにそれぞれ当接している。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５に示されるように、端部１１Ｂ〜４１Ｂは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５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５における左右方向の長さは、陽極部１１〜４１の幅方向における凸部１１Ｃ〜４１Ｃの幅、即ち図５における凸部１１Ｃ〜４１Ｃの左右方向の長さよりも大きい。また、底部６２の長手方向の幅、即ち、図５における左右方向の長さは、図５における上壁部６３の左右方向の長さよりも大きい。このため、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とも重ならず、また、上壁部６３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、コンデンサ素子製造工程を行う。コンデンサ素子製造工程では、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、即ち化成箔を切断して、幅方向及び厚さ方向の長さが陽極部１１と同一で長手方向の長さが陽極部１１よりも長い長方形の板状体１１´〜４１´（図３）を複数製造する。板状体１１´〜４１´の長手方向の一端寄りの部分は製品にならない余分な化成箔の端縁部１１Ｅ´〜４１Ｅ´であり、他端寄りの部分はコンデンサ素子１０の陽極部１１となる部分である。後述の予備切断工程と、接続工程を行う直前に行うレーザー切断工程とにおいて、この余分な化成箔の端縁部１１Ｅ´〜４１Ｅ´は切断され除去される。

次に、複数の板状体１１´〜４１´の一端部たる端縁部１１Ｅ´〜４１Ｅ´を、図３に示されるように、ＳＵＳ３０４からなる帯状体２に固定する。より具体的には、帯状体２の幅方向を規定する一側部２Ａにおいて帯状体２の長手方向に所定の間隔を隔てて、複数の板状体１１´〜４１´の長手方向と帯状体２の長手方向とが垂直をなすように配置させ、複数の板状体１１´〜４１´の一端部たる端縁部１１Ｅ´〜４１Ｅ´を抵抗溶接により帯状体２に固定する。

次に、スクリーン印刷法又はロール印刷法を用いて、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切断したときに、切断し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である図３の板状体１１´〜４１´の下端寄りの部分を、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。以上の工程をコンデンサ素子４つ分行う。以上がコンデンサ素子製造工程であり、このコンデンサ素子製造工程により、未だ陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂが帯状体２に固定された状態の４つのコンデンサ素子１０〜４０が製造される。

次に、予備切断工程を行う。予備切断工程では、それぞれのコンデンサ素子の陽極部の端部となる板状体１１´〜４１´の一端寄りの部分において、コンデンサ素子の幅方向に相当する板状体１１´〜４１´の幅方向の一端から他端へわたって、即ち図３に示される一点鎖線Ａの一端から他端へわたって予備切断する。予備切断は、金属を切断するための金型又は押し切りによって行われる。この予備切断によって、予備切断の切断位置、即ち一点鎖線Ａの位置よりも図３に示される上の部分である端縁部１１Ｅ´〜４１Ｅ´を切り落とす。

次に、積層工程を行う。積層工程では、板状体１１´〜４１´の一端寄りの部分が未だ陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの形状とされていない状態の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となる部分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、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。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。

次に、積層された状態の４つのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂとなる部分から、製品とならない余分な化成箔の部分を切断することにより陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを、凸部１１Ｃ〜４１Ｃを有する所定の輪郭形状とするレーザー切断工程を行う。レーザー切断工程では、積層された状態のコンデンサ素子１０〜４０の上層のコンデンサ素子４０から下層のコンデンサ素子１０へ一枚ずつ切断してゆく。

より具体的には、先ずコンデンサ素子４０の陽極部４１の端部４１Ｂ相当部において、図４（ａ）において示される一点鎖線Ｂに沿って、積層方向上方からレーザー照射することによりレーザー切断する。次に、レーザー切断の切断位置である一点鎖線Ｂの位置よりも突出方向に位置し製品とならない陽極部の部分を、図４（ｂ）に示されるように一枚分除去する。次に、コンデンサ素子３０について同様に、図４（ａ）において示される一点鎖線Ｂに沿ってレーザー切断する。これをコンデンサ素子２０、コンデンサ素子１０についても繰返し行い、製品とならない余分な化成箔の部分を切り落とし、凸部１１Ｃ〜４１Ｃが設けられた陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの形状とする。

予備切断工程を行うようにしたため、レーザー切断工程において、製品とならない陽極部の部分をレーザー切断する毎に一枚ずつ除去することができる。このため、積層されたコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの上層から一枚ずつ順番にレーザー切断する際に、レーザー照射によるレーザー切断を一枚のコンデンサ素子に対してより少なくすることができ、各コンデンサ素子１０〜４０においてレーザー切断の切断位置よりも突出方向に位置する陽極部の部分を容易に切断することができる。このため、効率よく固体電解コンデンサ１を製造することができる。

また、積層された複数のコンデンサ素子１０〜４０の上層から下層へ一枚ずつコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂにおいて所定の陽極領域である当該端部１１Ｂ〜４１Ｂ及び凸部１１Ｃ〜４１Ｃを残すように幅方向の一端から他端へわたり厚さ方向上方からレーザー照射することによりレーザー切断するようにしたため、厚さ方向におけるコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の凸部１１Ｃ〜４１Ｃ端面の切断面１１Ｄ〜４１Ｄを高い精度で揃えることができる。

次に、接続工程を行う。接続工程では、図５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に跨って対向させ、図６に示されるように、接続部材６０とコンデンサ素子１０〜４０とを組合せる対向配置工程を行う。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（図５）を底部６２に規定する。このとき、凸部１１Ｃ〜４１Ｃと接続部本体６１との間の距離、即ち、レーザー切断工程において陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに生じた切断面であって凸部１１Ｃ〜４１Ｃの先端を画成する切断面１１Ｄ〜４１Ｄと接続部本体６１との間の距離は、５０μｍ以下とされ、好ましくは３０μｍとされており、互いに当接しているものも存在する。

ここで、切断面１１Ｄ〜４１Ｄと接続部本体６１との距離は、各コンデンサ素子１０〜４０によって異なっている場合があり、この場合の前述の「３０μｍ以下」とは、異なっている各距離が３０μｍ以下であるということを意味する。また、１つのコンデンサ素子、例えばコンデンサ素子１０について見た場合に、切断面１１Ｄと接続部本体６１との距離が一様に所定の値になっておらず、場所によってわずかに異なる場合があり、この場合の前述の「３０μｍ以下」とは一様に所定の値になっていない当該距離が３０μｍ以下であるということを意味する。「５０μｍ以下」の意味についても「３０μｍ以下」の意味と同様である。

このように５０μｍ以下となっているため、後述のように陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに対向する接続部本体６１の側に対する反対の側から、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に垂直の方向に向けて接続部本体６１に対してレーザーを照射して、接続部本体６１を陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂにレーザー溶接する場合に、各陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに接続部材６０を高い確率で溶接することができ、各陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂと接続部材６０との接続不良を高い確率で防止することができる。このため、固体電解コンデンサ１の容量特性の悪化を防止することができる。

更に、好ましくは３０μｍ以下となっているため、各陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに接続部材６０を確実に溶接することができ、各陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂと接続部材６０との接続不良を防止することができる。このため、固体電解コンデンサ１の容量特性の悪化を確実に防止することができる。

なお、図５において二点鎖線で示される矢印Ｃ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、１回のパルス照射を行なった後に接続部本体６１の長手方向の一端から他端の方向へ、即ち、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向へ位置をずらす、という工程を繰返すことにより行なう。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。このような接続部材固定工程を行うため、複数のコンデンサ素子の各陽極部の端部を互いに電気的に接続することができる。

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５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１２〜４２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５の破線で示される円の位置にレーザーを照射する。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。

次に、固体電解コンデンサの製造方法の対向配置工程において、レーザー切断工程により陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに生じた切断面であって凸部１１Ｃ〜４１Ｃの先端を画成する切断面１１Ｄ〜４１Ｄと接続部本体６１との間の距離を様々な値として、接続部材固定工程を行い、凸部１１Ｃ〜４１Ｃと接続部本体６１との接合の良否判定を行う試験を行った。

試験では、表１に示されるように、切断面１１Ｄ〜４１Ｄと接続部本体６１との間の距離を３０μｍ以下、４０μｍ以下、５０μｍ以下、６０μｍ以下、７０μｍ以下としたものを、それぞれ１０個ずつ計５０個の固体電解コンデンサを作成して、接合の良否判断を行った。良否判断は、製造した固体電解コンデンサの容量値を測定し、容量値が１５５μＦ以上である場合に接合良品と判断した。試験結果は表１に示されるとおりである。

表１に示されるように７０μｍ以下の場合では、１０個中１つも良品とはならず、良品確率は０％であった。６０μｍ以下の場合では１０個中４個が良品であり、良品確率は４０％であり、残りの６個は接合不良であった。

これに対して５０μｍ以下の場合では１０個中７個が良品であり、良品確率は７０％であり、６０μｍ以下の場合と比較して格段に良品確率が上がっている。更に、４０μｍ以下の場合では１０個中９個が良品であり、良品確率は９０％であり、ほとんど接合良品となっている。そして、３０μｍ以下の場合では１０個中１０個が良品であり、良品確率は１００％であり、全て接合良品となっている。以上の試験結果より、５０μｍ以下では良品確率は格段に改善され、３０μｍ以下では確実に接合良品となることが分かる。

本発明による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、本実施の形態ではＳＵＳ３０４からなる帯状体２を用いたが、これを用いずに、図７に示されるように、コンデンサ素子製造工程において陽極部となる化成箔を略くし歯状板２´として打ち抜いて用いてもよい。この場合には、略くし歯状板２´の歯に相当する部分の延出端寄りの部分が陽極部１１となる部分１１´´である。

この場合、固体電解コンデンサの製造方法のコンデンサ素子製造工程においては、上述のように略くし歯状板２´として化成箔を打ち抜いた後に、スクリーン印刷法を用いて、当該略くし歯状板２´の歯に相当する部分の陽極部１１となる部分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。その後に陰極部を形成する工程以降のコンデンサ素子製造工程については、本実施の形態と同様である。

そして、コンデンサ素子製造工程の次には積層工程が行われる。積層工程では、図７に示される略くし歯状板２´４枚を、形状が一致した位置関係として重ね、両端に形成された貫通孔２Ａ´に図示せぬピンを貫通させる。このことにより、図８（ａ）に示されるように、未だ陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの形状とされていない状態の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となる部分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、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、予備切断工程が行われる。予備切断工程では、陽極部の端部において図８（ａ）において示される一点鎖線Ａに沿って、幅方向の一端から他端へわたり陽極部を予備切断する。この予備切断では、全てのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂにおいて同時に切断が行われる。このことにより、当該予備切断の切断位置たる一点鎖線Ａよりも突出方向に位置する陽極部１１〜４１の端縁部１１Ｅ´´〜４１Ｅ´´を切落とす。次に、本実施の形態によるレーザー切断工程以降の工程を行う。従って、レーザー切断工程において、レーザー照射することによりレーザー切断した後に、図８（ｂ）に示されるように、レーザー切断の切断位置である一点鎖線Ｂの位置よりも突出方向に位置し製品とならない陽極部の部分を一枚分除去することを繰り返し行う点についても、本実施の形態と同様である。また、本実施の形態と同様に、予備切断工程の後に積層工程を行うようにしてもよい。

また、上述の実施の形態では、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに凸部１１Ｃ〜４１Ｃを設けるために、図４（ａ）や図８（ａ）に示される一点鎖線Ｂに沿ってレーザー切断したが、この方法に限定されない。例えば、このような凸部１１Ｃ〜４１Ｃを設けるために、第１の実施の形態における予備切断工程において、図９（ａ）に示されるように、コンデンサ素子の１０〜４０の幅方向を規定する一側部１０Ｃ〜４０Ｃ、他側部４０Ｄに、予備切断により凹部１０ａ〜４０ａ（切欠き）を形成する工程を更に有するようにする。このような凹部１０ａ〜４０ａの輪郭を画成する切断面の一部が、凸部１１Ｃ〜４１Ｃの輪郭の一部たる切断面となるようにすることにより、レーザー切断工程においてレーザー切断を極力少なくすることができる。このため、効率よく固体電解コンデンサを製造することができる。

この場合であっても、接続部本体６１とレーザー溶接される凸部１１Ｃ〜４１Ｃの先端の切断面１１Ｄ〜４１Ｄ（図１等）については、レーザー切断工程において図９（ａ）において示される一点鎖線Ｂに沿ってレーザー切断されることにより生ずる切断面によって構成される。予備切断以外の工程は、本実施の形態と同様である。従って、レーザー切断工程において、レーザー照射することによりレーザー切断した後に、図９（ｂ）に示されるように、レーザー切断の切断位置である一点鎖線Ｂの位置よりも突出方向に位置し製品とならない陽極部の部分を一枚分除去することを繰り返し行う点についても、本実施の形態と同様である。

また、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、シリコーン、アクリル、フェノキシ、ポリエステル等の樹脂を用いてもよい。

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、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、接続部材は、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、接続部材が固定されるコンデンサ素子の陽極部の端部の位置は、本実施の形態による位置に限られない。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。

本発明の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の製造方法により製造され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の製造方法により製造され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において固体電解コンデンサの陽極部となる板状体が帯状体に固定された状態を示す概念図。本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法の積層工程を示す概念図。本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法のレーザー切断工程を示す概念図。本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法により製造される固体電解コンデンサを示す分解斜視図。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において固体電解コンデンサのコンデンサ素子と接続部材とが組合された状態を示す概略斜視図。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の変形例において製造される化成箔を示す概略斜視図。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の変形例における積層工程を示す概念図。本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法の変形例におけるレーザー切断工程を示す概念図。本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法の変形例における積層工程を示す概念図。本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法の変形例におけるレーザー切断工程を示す概念図。

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
１０Ｃ〜４０Ｃ一側部
１０ａ〜４０ａ凹部
１１Ｄ〜４１Ｄ切断面
１１Ｅ´〜４１Ｅ´ 端縁部
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
１３〜４３端縁部
４０Ｄ他側部
４０ａ凹部
６０接続部材
６１接続部本体
６２底部

Claims

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の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成することによって複数のコンデンサ素子を製造するコンデンサ素子製造工程と、
該コンデンサ素子において該陰極部が層状に形成された部分から該陰極部が形成されていない該陽極部の部分が突出する方向を突出方向とし、該突出方向かつコンデンサ素子の厚さ方向に垂直の方向を幅方向としたときに、それぞれの該コンデンサ素子の該陽極部の端部において該幅方向の一端から他端へわたり予備切断して、該予備切断の切断位置よりも該突出方向に位置する該陽極部の端縁部を切落とす予備切断工程と、
該複数の該コンデンサ素子を、該厚さ方向において該陽極部の端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部同士を互いに積層配置する積層工程と、
該積層された複数のコンデンサ素子の上層から下層へ一枚ずつ該コンデンサ素子の該陽極部の端部において所定の陽極領域を残すように該幅方向の一端から他端へわたり該積層方向上方からレーザー照射することによりレーザー切断して、該レーザー切断の切断位置よりも該突出方向に位置する該陽極部の部分を一枚ずつ除去するレーザー切断工程と、
積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する接続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。
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の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成することによって複数のコンデンサ素子を製造するコンデンサ素子製造工程と、
該複数の該コンデンサ素子を、該陽極部の端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部同士を互いに積層配置する積層工程と、
該コンデンサ素子において該陰極部が層状に形成された部分から該陰極部が形成されていない該陽極部の部分が突出する方向を突出方向とし、該コンデンサ素子が積層される方向を積層方向とし、該突出方向及び該積層方向に垂直の方向を幅方向としたときに、全ての該コンデンサ素子の該陽極部の端部において該幅方向の一端から他端へわたり予備切断して、該予備切断の切断位置よりも該突出方向に位置する該陽極部の端縁部を切落とす予備切断工程と、
該積層された複数のコンデンサ素子の上層から下層へ一枚ずつ該コンデンサ素子の該陽極部の端部において所定の陽極領域を残すように該幅方向の一端から他端へわたり該積層方向上方からレーザー照射することによりレーザー切断して、該レーザー切断の切断位置よりも該突出方向に位置する該陽極部の部分を一枚ずつ除去するレーザー切断工程と、
積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する接続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。
該接続工程は、レーザー切断工程においてレーザー切断により生じた該陽極部の端部の切断面に、該複数のコンデンサ素子の各該陽極部の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をすべての該陽極部の端部に跨って固定する接続部材固定工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の固体電解コンデンサの製造方法。
該予備切断工程は、幅方向を規定する一側部又は他側部に凹部又は切欠きを形成する工程を有することを特徴とする請求項３記載の固体電解コンデンサの製造方法。
該接続部材固定工程は、該接続部材を該陽極部の端部の該切断面に固定する前に該接続部材と該切断面とを対向配置する対向配置工程を有し、該対向配置工程で対向配置する該接続部材と該切断面との間の距離は５０μｍ以下とされることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の固体電解コンデンサの製造方法。
該対向配置工程で対向配置する該接続部材と該切断面との間の距離は３０μｍ以下とされることを特徴とする請求項５記載の固体電解コンデンサの製造方法。