JP2008198639A

JP2008198639A - 固体電解コンデンサ

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Publication number: JP2008198639A
Application number: JP2007029160A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kotani; 直己小谷; Junichi Murakami; 村上　　順一
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2008-08-28

Abstract

【課題】コンデンサ素子への熱機械ストレスを低減できる陰極導電板構造とすることで、ＥＳＲ特性が良好であって、基板実装時の漏れ電流特性の悪化が少ない固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】陽極リード１を導出させた弁作用金属焼結体、または、粗面化された弁作用金属箔の表面に、陽極酸化皮膜層、固体電解質層、陰極引出層を順次形成したコンデンサ素子２と、陽極リード１に接続される陽極導電板４と、該陽極導電板に接続される外部陽極板を絶縁樹脂で一体形成してなる電極基板５および陰極引出層に接続される陰極導電板３ａと、コンデンサ素子２を外装する樹脂６とからなる固体電解コンデンサにおいて、陰極導電板３ａは、コンデンサ素子１の陽極導出リード面以外のすべての面を覆う形状とするためにほぼ四角形状の筒形をなしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関し、特にチップ状固体電解コンデンサに関するものである。

従来の固体電解コンデンサとしては、高温下での特性劣化を抑えることを目的に、図４に示すように、金属板を曲げ起こすなどして作製した陰極導電板３ｂと、導電性カーボン層と導電性陰極銀層とからなる陰極引出層形成後のコンデンサ素子２とを導電性接着剤９である銀ペーストを介して接続したものであり、加えて、この陰極導電板３ｂは、コンデンサ素子２の多くとも四面と接続する構造を有しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、コンデンサ素子から陰極導電板までの引き出し距離を短くすることで、低ＥＳＬ化を図ることを目的に、図５に示すように、コンデンサ素子２と陰極導電板３ｂとを接続したコンデンサ素子ユニットを、さらに導電性接着剤９である銀ペーストを用いて外部陰極板８と接続する構造を有しているものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−３４０４６３号公報

特開２００６−０３２８８０号公報

しかし、上記特許文献１および２に係る固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子の総面積において、陰極導電板によって覆われてない部分の面積が広いため、コンデンサ素子に加わる基板実装時の熱機械ストレスが陽極酸化皮膜層を損傷させ、漏れ電流が上昇するという問題がある。

特に、上記特許文献２に係る固体電解コンデンサでは、導電性接着剤である銀ペーストを介してコンデンサ素子ユニットと外部陰極板とを接続する構造のため、基板実装時の熱機械ストレスで接触抵抗が上昇し、ＥＳＲ特性が悪化するという問題がある。

本発明は、上記技術的課題に鑑み、なされたもので、コンデンサ素子への熱機械ストレスを低減できる陰極導電板構造とすることで、ＥＳＲ特性が良好であって、基板実装時に漏れ電流特性の悪化が少ない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の本発明は、陽極リードを導出させた弁作用金属焼結体、または、粗面化された弁作用金属箔の表面に、陽極酸化皮膜層、固体電解質層、陰極引出層を順次形成したコンデンサ素子と、上記陽極リードに接続される陽極導電板と、該陽極導電板に接続される外部陽極板を絶縁樹脂で一体形成してなる電極基板および陰極引出層に接続される陰極導電板と、上記コンデンサ素子を外装する樹脂とからなる固体電解コンデンサにおいて、上記陰極導電板は、上記コンデンサ素子の陽極リード導出面以外のすべての面を覆う形状を有しているものである。

具体的には、上記陰極導電板の形状は、ほぼ筒形形状をなしている。なお、これは角筒や円筒などを含む概念であり、有底・無底は問わない。

また、上記陰極導電板の一部が外部陰極端子となる。この場合、基板実装時の熱機械ストレスで接触抵抗が上昇する界面をなくすことができる。

さらに、上記固体電解質は、導電性高分子である。

上記導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリピロールまたはポリアニリンおよびそれらの誘導体などを例示することができる。

本発明によれば、コンデンサ素子への熱機械ストレスを低減できる陰極導電板構造とすることができるため、基板実装時のＥＳＲ特性および漏れ電流特性の悪化が少ない固体電解コンデンサを提供することができる。

また、陰極引出層と比較して良好な電気伝導率を有する陰極導電板と、コンデンサ素子との接触面積を広くできるので、この点においてもＥＳＲ特性の良好な固体電解コンデンサを提供することができる。

以下に、本発明の具体的な実施例について説明する。

[実施例１]
図１は本発明の実施例１に係る固体電解コンデンサの製造方法を示す概略図である。また、図２は本発明の実施例１に係る固体電解コンデンサの構成を示しており、同図（ａ）は固体電解コンデンサの分解斜視図、同図（ｂ）は固体電解コンデンサの平面断面図である。

図１および２を参照して、１は陽極リード、２はコンデンサ素子、３ａは陰極導電板、４ａは陽極導電板、５は電極基板、６は外装樹脂、７は外部陽極板、８は外部陰極板、９は導電性接着剤である。

コンデンサ素子２は、陽極リード１を具備したタンタル焼結体に、公知の方法で陽極酸化皮膜層、固体電解質層、導電性カーボン層、導電性銀層を順次形成してなる。特に、本実施例１では、上記の固体電解質には、導電性高分子としてポリチオフェン（詳細には、その誘導体であるポリエチレンジオキシチオフェン）が使用されている。

本実施例１に係る固体電解コンデンサでは、図１によく示されているように、上記のコンデンサ素子２の複数個（図１においては３個）が、タンタルまたはステンレス鋼などの金属板にて帯状にした横バーに対して、その長手方向に各コンデンサ素子２における陽極リード１を溶接にて適宜間隔に固定し、この状態で上記の各層が形成される。
具体的には、導電性接着剤９である銀ペーストを充填した陰極導電板３ａに、導電性銀層形成後のコンデンサ素子２を挿入して接続し、コンデンサ素子ユニットとするのである。

陰極導電板３ａは、上記コンデンサ素子２の陽極リード導出面以外のすべての面を覆う形状とするために、ほぼ四角形状の筒形をなしている。

上記のようにコンデンサ素子２をユニット化すると、上記の陰極導電板３ａを外部に露出させて外部電極とするための切り欠きが形成され、かつ、外部陽極板７を有する絶縁樹脂に一体形成してなる電極基板５に、上記のコンデンサ素子ユニットを接合し、陽極導電板４ａと外部陽極板７とを抵抗溶接した後、陽極リード１を抵抗溶接によって陽極導電板４ａに接続する。
その後、外装樹脂６で被覆し、図２に示すような１．６×０．８×０．８ｍｍ（１６０８サイズ）のチップ状固体電解コンデンサを作製している。

なお、上記陰極導電板３ａおよび陽極導電板４ａには、錫メッキを施した銅板が用いられている。

[実施例２]
図３は本発明の実施例２に係る固体電解コンデンサの構成を示しており、同図（ａ）は固体電解コンデンサの分解斜視図、同図（ｂ）は固体電解コンデンサの平面断面図である。

本実施例２では、陰極側に外部陰極板８を有する電極基板５に、コンデンサ素子ユニットを、導電性接着剤９である銀ペーストを用いて接続した以外は、上記実施例１と同様の方法で、図３に示す１６０８サイズのチップ状固体電解コンデンサが作製されている。

なお、上記外部陰極板８には、錫メッキを施した銅板が用いられている。

[従来例１]
図４は従来例１に係る固体電解コンデンサの構成を示しており、同図（ａ）は固体電解コンデンサの分解斜視図、同図（ｂ）は固体電解コンデンサの平面断面図である。

従来例１として、上記の特許文献１にて開示されているように、陰極導電板３ｂがコンデンサ素子２の四面と接続された電極構造を有し、陽極リード１を抵抗溶接によって陽極導電板４ｂに接続した以外は、実施例１と同様の方法で、図４に示す１６０８サイズのチップ状固体電解コンデンサを作製した。

なお、上記陰極導電板３ｂおよび、陽極導電板４ｂには、錫メッキを施した銅板が用いられている。

[従来例２]
図５は従来例２に係る固体電解コンデンサの構成を示しており、同図（ａ）は固体電解コンデンサの分解斜視図、同図（ｂ）は固体電解コンデンサの平面断面図である。

従来例２として、上記の特許文献２にて開示されているように、陰極導電板３ｂがコンデンサ素子２の四面と接続された電極構造を有する以外は、実施例２と同様の方法で、図５に示す１６０８サイズのチップ状固体電解コンデンサを作製した。

[比較検討結果]
上記の実施例１および２ならびに上記の従来例１および２で作製したチップ状固体電解コンデンサの、基板実装前後の１００ｋＨｚでのＥＳＲ値、および、定格電圧１分印加時の漏れ電流値を測定した。数値は１００個の平均値である。基板実装条件は２６０℃１０秒でリフロー回数を３回とした。その結果を表１に示す。

表１より明らかなように、実施例１および２では、従来例１および２と比較して、基板実装前後のＥＳＲ値が良好であり、漏れ電流値も低い値を示した。

これは、本発明により、従来技術と比較して、導電性銀層よりも良好な電気伝導率を有する陰極導電板とコンデンサ素子との接触面積をより広くすることができたために、ＥＳＲ低減効果が得られたものと考えられる。

また、同様の理由により、コンデンサ素子が基板実装時の熱機械ストレスを受ける面積を減らすことができたために、ＥＳＲおよび漏れ電流の特性劣化を低減させる効果が得られたものと考えられる。

さらに、実施例１は、実施例２と比較して、陰極導電板を直接外部陰極板としたことで、基板実装時の熱機械ストレスで接触抵抗が上昇する界面をなくすことができたために、ＥＳＲ特性の劣化を低減させる効果が得られたものと考えられる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

（１）上記実施例では、コンデンサ陽極材料としてタンタル焼結体を用いたが、ニオブやアルミニウムのような弁作用金属の焼結体や粗面化された箔を用いても同様の効果が得られる。

（２）上記実施例では、固体電解質にポリチオフェンからなる導電性高分子を用いたが、ポリアニリン、ポリピロール等公知の導電性高分子を用いても同様の効果が得られる。またそれ以外の二酸化マンガンのような公知の固体電解質を用いても同様の効果が得られる。

さらに、上記実施例では、導電性銀層形成後のコンデンサ素子を、導電性接着銀を介して陰極導電板と接続したが、導電性カーボン層形成後のコンデンサ素子を、導電性銀ペーストを充填した陰極導電板と接続しても同様の効果が得られる。

（３）上記実施例では、陽極リードを抵抗溶接によって陽極導電板に接続したが、レーザー溶接を用いても同様の効果が得られる。

（４）上記実施例では、陽極導電板、陰極導電板、外部陰極板に錫メッキを施した銅板を用いたが、それ以外の電気伝導度の高い公知の導電板材料を用いても同様の効果が得られる。

その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加え得ることは勿論である。

本発明では、コンデンサ素子に加わる熱機械ストレスを低減できる陰極導電板構造とすることが可能であり、ＥＳＲ特性が良好であって、基板実装時の漏れ電流特性悪化も少ないゆえ、固体電解コンデンサ、特にチップ状固体電解コンデンサとして有用である。

本発明の実施例１に係る固体電解コンデンサの製造方法を示す概略図である。本発明の実施例１に係る固体電解コンデンサの構成を示しており、同図（ａ）は固体電解コンデンサの分解斜視図であり、同図（ｂ）は固体電解コンデンサの平面断面図である。本発明の実施例２に係る固体電解コンデンサの構成を示しており、同図（ａ）は固体電解コンデンサの分解斜視図であり、同図（ｂ）は固体電解コンデンサの平面断面図である。従来例１に係る固体電解コンデンサの構成を示しており、同図（ａ）は固体電解コンデンサの分解斜視図であり、同図（ｂ）は固体電解コンデンサの平面断面図である。従来例２に係る固体電解コンデンサの構成を示しており、同図（ａ）は固体電解コンデンサの分解斜視図であり、同図（ｂ）は固体電解コンデンサの平面断面図である。

符号の説明

１陽極リード
２コンデンサ素子
３ａ，３ｂ陰極導電板
４ａ，４ｂ陽極導電板
５電極基板
６外装樹脂
７外部陽極板
８外部陰極板
９導電性接着剤

Claims

陽極リードを導出させた弁作用金属焼結体、または、粗面化された弁作用金属箔の表面に、陽極酸化皮膜層、固体電解質層、陰極引出層を順次形成したコンデンサ素子と、
上記陽極リードに接続される陽極導電板と、該陽極導電板に接続される外部陽極板を絶縁樹脂で一体形成してなる電極基板および陰極引出層に接続される陰極導電板と、
上記コンデンサ素子を外装する樹脂とからなる固体電解コンデンサにおいて、
上記陰極導電板は、上記コンデンサ素子の陽極リード導出面以外のすべての面を覆う形状を有していることを特徴とする固体電解コンデンサ。
上記陰極導電板の一部が、外部陰極端子とな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。
上記固体電解質は、導電性高分子であ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。