JP2008192716A - 積層型固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】大型化せずに大容量化可能な積層型固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】
陽極体となる弁作用金属箔上に誘電体層と陰極体層とが形成されたコンデンサ素子を複数個具えて積層した積層型固体電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子は、陰極体層で覆われていない陽極引出部と、陰極体層で覆われている陰極引出部からなり、前記陽極引出部と前記陰極引出部の境界部が陽極端子上にあり、且つ少なくとも前記陰極引出部が前記陽極端子と接触する箇所は、絶縁処理されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層型固体電解コンデンサに関するものであり、特に大容量化を実現させる積層型固体電解コンデンサに関するものである。

従来の積層型固体電解コンデンサは、図３乃至図４の構造をしていた。即ち、図５に示すように、弁作用金属箔（１）の表面に、誘電体皮膜層（２）と、固体電解質層（３ａ）、カーボン層（３ｂ）、銀ペースト層（３ｃ）からなる陰極体層（３）を順次形成してなるコンデンサ素子（６）を複数積層した状態で、陽極端子(９)及び陰極端子(10)に夫々接続し、外装樹脂（７）で被覆していた。ここで、コンデンサ素子（６）は、陰極体層（３）で被覆されていない弁作用金属箔（１）からなる陽極引出部（４）と、陰極体層（３）を含む陰極引出部（５）からなる。前記コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）は、他のコンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と抵抗溶接によって、前記コンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）と、他のコンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）は導電性ペースト（８）によって夫々接続されている。また、コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と陽極端子(９)を抵抗溶接により、陰極引出部（５）と陰極端子(10)を導電性ペースト（８）を介して夫々接続している。（例えば特許文献１）
このような積層型固体電解コンデンサは、電子機器の小型化の要求の中で、小型化、大容量化が求められている。
特開２００６−７３６３８号公報

上記の要求に答えるため、コンデンサの大きさを小さく保ったまま容量を大きくするため陰極引出部の長さを長くすると、コンデンサ素子を陽極及び陰極端子と接続した際、陰極引出部の一部が陽極端子と接触してショートしてしまうため、コンデンサ素子の陰極面積を陽極端子部まで広げることができず、容量の拡大が困難であった。

本発明は、上記問題を鑑みて、コンデンサの大きさを大きくすることなく、陰極面積を増大させ、大容量化を実現させた積層型固体電解コンデンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、陽極体となる弁作用金属箔上に誘電体層と陰極体層が形成されたコンデンサ素子を複数具えて積層した積層型固体電解コンデンサにおいて、
前記コンデンサ素子は、陰極体層に覆われていない陽極引出部と、前記陰極体層に覆われている陰極引出部からなり、前記陽極引出部と前記陰極引出部の境界が陽極端子上にあり、かつ前記陽極端子は、少なくとも前記境界部と接する部分から前記陰極引出部と接する部分まで絶縁処理されていることを特徴とする。

ここで、前記絶縁処理は、前記陽極端子の、前記陰極端子と対向する面に垂直な面の少なくとも片方の面に行われていることを特徴とする。

前記絶縁処理の長さは約１mmであることが好ましい。

また、本発明の別の形態は、陽極体となる弁作用金属箔上に、誘電体層と陰極体層とが形成されてなるコンデンサ素子を複数具えて積層した積層型固体電解コンデンサにおいて、
前記コンデンサ素子の陰極体層に覆われていない陽極引出部と前記陰極体層に覆われている陰極引出部からなり、前記陽極引出部と前記陰極引出部の境界が少なくとも陽極端子上にあり、且つ前記陽極引出部と前記陰極引出部の境界部には、絶縁処理が施されていることを特徴とする。

前記コンデンサ素子の、前記陽極引出部と前記陰極引出部の境界部に施される絶縁処理は、前記境界部から前記陰極引出部方向に0.5〜1.5mmの範囲で絶縁処理が行われていることが好ましい。

上記のように、陰極引出部と陽極端子の接触部を絶縁処理することで、陰極引出部を大きくしてもショートが起きず、小型且つ大容量の積層型固体電解コンデンサを提供できる。

また、陽極端子の長さを短くする必要がないので、陽極引出部と陽極端子の密着性も良好であるから、低ESRを維持したまま大容量な積層型固体電解コンデンサを提供できる。

本発明の実施の最良の形態を図を用いて説明する。図５のように、弁作用金属箔を板状に切り出して陽極体（１）とし、該陽極体（１）の一部を残した周面に、誘電体皮膜層（２）、陰極体層（３）を順次形成し、コンデンサ素子を作製する。ここで、陰極体層（３）は、具体的には固体電解質層（３ａ）、導電性カーボン層（３ｂ）、銀ペースト層（３ｃ）から成る。

前記固体電解質層（３ａ）に用いる固体電解質としては、形成の容易さや導電性等の面から、導電性高分子を用いることが好ましい。ここで、導電性高分子は、具体的には、ピロール、チオフェン等の複素環化合物又はその誘導体をモノマーとして用いることが好ましい。前記導電性高分子は、モノマーと、酸化剤を含浸または塗布し、乾燥する化学重合や、モノマーと支持電解質等を含む電解重合液を電解重合することによって形成される。本発明の固体電解質層（３ａ）に用いられる導電性高分子は、化学重合によって形成されてもよいし、電解重合によって形成されてもよい。また、これらの導電性高分子から成る層を積層させてもよい。

前述のようにして作製されたコンデンサ素子（６）を、陽極端子（9）及び陰極端子(10)からなるリードフレームに載置する。前記陽極端子(９)の前記コンデンサ素子（６）の陽極引出部(４)と接する面は、少なくとも前記陰極体層（３）で覆われていない陽極引出部（４）と前記陰極体層（３）で覆われている陰極引出部（５）の境界部と接する部分から前記陰極引出層（５）と接する部分にかけて絶縁されている絶縁部(11)を有している。前記絶縁部(11)は、前記陽極端子(９)と前記陰極端子(10)の対向する側の端部から１mm程度の範囲であることが好ましい。絶縁範囲が陽極端子と陰極端子の対向する側の端部から約１mmの範囲より広い面積に亘ると、コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と、陽極端子(10)の接続が弱くなったり、コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）を絶縁してしまったりし、ESRの増大やショート不良の原因となる。また、前記絶縁部の絶縁範囲の面積が、陽極端子(10)と陰極端子(11)の対向する側の端部から約１mmに亘る範囲より狭い場合、陽極端子(10)に接するコンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）を全て覆うことができず、陽極端子(10)と陰極引出部（５）の接触により、ショート不良となってしまう。

また、上記のようにリードフレームに絶縁処理を行う代わりに、コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と陰極引出部（５）の境界部から陰極引出部（５）方向に0.5〜1.5mmの範囲で絶縁処理をおこなってもよい。この際、絶縁処理の範囲を0.5〜1.5mmとするのは、0.5mmより短いと、陽極端子（９）と接触する部分が完全に絶縁されず、ショートしてしまう可能性があり、また1.5mmより長いと、陰極端子(10)と陰極引出部（５）の接触面積が少なくなり、ESRの増大を引き起こすからである。

上記のリードフレームの陽極端子(９)と前記コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）を、前記陽極引出部（４）と陰極引出部（５）の境界部が陽極端子(９)上にくるようにして抵抗溶接し、前記リードフレームの陰極端子(10)と、コンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）を導電性ペースト（８）を介して接続する。

次に、前記コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と別のコンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）を抵抗溶接により接続し、前記コンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）と前記別のコンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）を導電性ペーストを介して接合する。この工程を繰り返して、コンデンサ素子（６）を積層させる。尚、コンデンサ素子（６）の数は特に限定されない。また、コンデンサ素子（６）を積層させてから、陽極端子(９)及び陰極端子(10)と接続してもよい。

上記のようにして積層されたコンデンサ素子の陽極端子(９)及び陰極端子(10)の一部を露出するようにして、外装樹脂（７）でコンデンサ素子を封止し、本発明の積層型固体電解コンデンサが完成する。

（実施例１）
アルミニウム箔を6.0mm×3.5mmの大きさに板状に切り出して陽極体（１）とし、該陽極体（１）の4.8mm×3.5mmの範囲について、表面に誘電体層（２）、固体電解質層（３ａ）、導電性カーボン層（３ｂ）、銀ペースト層（３ｃ）を順次形成してコンデンサ素子（６）を作製した。次に、陽極端子（９）について、前記陰極体層で覆われている陰極引出部（５）と接する面内で、前記陽極端子（９）の端部のうち前記陰極引出部（５）と接している端部から他端に向かって、長さ１mmの絶縁テープを貼った。次いで、前記コンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）と陽極引出部（４）の境界が前記絶縁テープ上に来るように配置し、前記陽極端子（９）と前記陽極引出部（４）を、抵抗溶接にて接続し、前記陰極引出部（５）と陰極端子（10）を導電性ペースト（８）を用いて接続した。

前述の端子（９）（10）に接続したコンデンサ素子（６）の上に、前記コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と上記のようにして作製した別のコンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）を抵抗溶接で、前記コンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）と前記別のコンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）を導電性ペースト（８）を介して接続し、これを繰り返してコンデンサ素子（６）を積層した。

次に、陽極端子（９）と陰極端子（10）のコンデンサ素子（６）と接続している面と平行な面を露出するようにして、積層したコンデンサ素子を外装樹脂（７）で被覆し、本発明の積層型固体電解コンデンサを完成させた。
（実施例２）
陽極端子（４）の所定の位置に絶縁テープを貼るかわりに、絶縁樹脂を塗布する以外は実施例と同様にして、積層型固体電解コンデンサを作製した。
（実施例３）
陽極端子（４）に絶縁テープを貼る代わりに、コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と陰極引出部（５）の境界部から、陰極引出部（５）方向に絶縁テープを貼ること以外は実施例１と同様にして、積層型固体電解コンデンサを作製した。

（実施例４）
コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と陰極引出部（５）の境界部から陰極引出部（５）方向に絶縁テープを貼るかわりに絶縁樹脂を塗布したこと以外は実施例３と同様にして積層型固体電解コンデンサを作製した。

（比較例１）
アルミニウム箔を、6.0mm×3.5mmの板状に切り出して陽極体（１）とし、該陽極体（１）の4.0mm×3.5mmの範囲について、表面に誘電体層（２）、固体電解質層（３ａ）、導電性カーボン層（３ｂ）、銀ペースト層（３ｃ）を順次形成してコンデンサ素子（６）を作製した。

次に、前記コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と陽極端子（９）を抵抗溶接にて接続し、前記コンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）と陰極端子（10）を導電性ペースト（８）を用いて接続した。

前述の端子（９）（10）に接続したコンデンサ素子（６）の上に、前記コンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）と上記のようにして作製した別のコンデンサ素子（６）の陽極引出部（４）を抵抗溶接で、前記コンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）と前記別のコンデンサ素子（６）の陰極引出部（５）を導電性ペースト（８）を介して接続し、これを繰り返してコンデンサ素子（６）を積層した。

次に、陽極端子（９）と陰極端子（10）のコンデンサ素子（６）と接続している面と平行な面を露出するようにして、積層したコンデンサ素子を外装樹脂（７）で被覆し、本発明の積層型固体電解コンデンサを完成させた。

（比較例２）
陽極体（１）の大きさが4.8mm×3.5mmであること以外は比較例１と同様にして積層型固体電解コンデンサを作製した。

上記の全ての実施例及び比較例について、静電容量を求めた。結果を表1に示す。

表１より、全ての実施例について、従来品である比較例１よりも、約20%も静電容量が増大していることがわかる。また、比較例２から、容量を増やそうとして陰極面積を増やしても、絶縁処理を行わなければショートしてしまうことがわかる。以上より、本発明のように、陰極面積を増大し、さらに絶縁処理を行うことで、大型化せず大容量化が可能な積層型固体電解コンデンサが提供できることがわかる。
上記実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、特許請求の範囲に記載の発明を限定する様に解すべきでない。本発明は、特許請求の範囲内及び均等の意味の範囲内で自由に変更することができる。例えば、本発明の積層型固体電解コンデンサは、図１のように、端子が下面に露出する形態だけでなく、図２のように、端子の一部を露出させ、外装に沿って折り曲げる形態でもよい。また、コンデンサ素子も２つ以上の複数であればよく、その数は特に限定されるべきでない。

本発明に係る積層型固体電解コンデンサの断面図。 本発明に係る別の形態の積層型固体電解コンデンサの断面図。 従来の積層型固体電解コンデンサの断面図。 従来の別の形態の積層型固体電解コンデンサの断面図。 コンデンサ素子の断面図。

符号の説明

（１）陽極体
（２）誘電体層
（３）陰極体層
（４）陽極引出部
（５）陰極引出部
（６）コンデンサ素子
（７）外装樹脂
（８）導電性ペースト
（９）陽極端子
(10) 陰極端子
(11) 絶縁部

Claims (5)

1. 陽極体となる弁作用金属箔上に誘電体層と陰極体層とが形成されたコンデンサ素子を複数個具えて積層した積層型固体電解コンデンサにおいて、
   前記コンデンサ素子は陰極体層に覆われていない陽極引出部と陰極体層に覆われている陰極引出部からなり、前記陽極引出部と前記陰極引出部の境界部が陽極端子上にあり、かつ前記陽極端子は、少なくとも前記境界部と接する部分から前記陰極引出部と接する部分まで絶縁処理されていることを特徴とする積層型固体電解コンデンサ。
2. 前記陽極端子の前記陰極端子と対向する面に垂直な面の少なくとも片方の面には、前記絶縁処理が行われていることを特徴とする請求項１に記載の積層型固体電解コンデンサ。
3. 前記絶縁処理の長さが約1mmであることを特徴とする請求項２に記載の積層型固体電解コンデンサ。
4. 陽極体となる弁作用金属箔上に誘電体層と陰極体層とが形成されたコンデンサ素子を複数個具えて積層した積層型固体電解コンデンサにおいて、
   前記コンデンサ素子は陰極層に覆われていない陽極引出部と前記陰極体層に覆われている陰極引出部からなり、前記陽極引出部と前記陰極引出部の境界部が陽極端子上にあり、かつ前記陽極引出部と前記陰極引出部の境界部には、絶縁処理が施されていることを特徴とする積層型固体電解コンデンサ。
5. 前記絶縁処理が、前記陽極引出部と前記陰極引出部の境界から前記陰極引出部側に0.5〜1.5mmの範囲で施されていることを特徴とする請求項４に記載の積層型固体電解コンデンサ。

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