JP2009038090A - チップ状固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ素子と金属条材および陽極電極との間隔を狭くすることができ、素子体積効率に優れた大容量のチップ状固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】陽極導出リード１０を埋設させた弁作用金属粉末を加圧成形し、この加圧成形体に誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極引出層を順次形成してなるコンデンサ素子１ａと、陽極電極４ａおよび陰極電極５ａを含む電極基板３とを備え、前記陽極導出リード１０と前記陽極電極４ａが金属条材６で接続されるチップ状固体電解コンデンサであって、前記コンデンサ素子１ａと前記金属条材６の間、および／または前記コンデンサ素子１ａと前記陽極電極４ａの間に絶縁体８を挿入したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ状固体電解コンデンサに関するものである。

近年、携帯電話をはじめとする電子機器の小形化とデジタル化に伴う多機能化により、複雑な演算処理を行う半導体部品の薄型化／小形化と高集積化が行われている。また、これに伴って、その周辺に搭載されるチップ状コンデンサにも小形化と大容量化という相反する性能が要求されるようになってきている。

電子機器に搭載されるチップ状コンデンサとしては、セラミックコンデンサが多用されているが、特に、大容量が必要とされる電子機器には、弁作用金属としてタンタル等を使用したチップ状固体電解コンデンサが用いられている。
図３に示すように、一般的なチップ状固体電解コンデンサ１１は、陽極リードフレーム４ｂおよび陰極リードフレーム５ｂによってコンデンサ素子１ｂの陽極側および陰極側が引き出され、電極が形成される構造となっている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年、前述の小形・大容量化の要求により、リードフレーム構造を採らずに、素子体積効率を向上させた下面電極構造のチップ状固体電解コンデンサの使用が急激に増加している（例えば、特許文献２参照）。

図４に示すように、下面電極構造のチップ状固体電解コンデンサ１１は、陽極導出リード１０を埋設させた弁作用金属粉末を加圧成形し、この加圧成形体に誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極引出層を順次形成してなるコンデンサ素子１ｃと、コンデンサ素子１ｃの下方に配置され、コンデンサの電極となる電極基板３と、コンデンサ素子１ｃを覆う外装樹脂２とからなる。
陽極導出リード１０と電極基板３の陽極電極４ａは、金属条材６を介して接続され、また、コンデンサ素子１ｃ表面の陰極引出層と電極基板３の陰極電極５ａは、導電性接着剤７を介して接続される。

この他にも、例えば、特許文献３では、コンデンサ素子と陽極端子とを接続する前に、コンデンサ素子の陰極引出層と近接して配置される陽極端子の一部に液状の絶縁性樹脂を塗布してなるチップ状固体電解コンデンサが提案されている。
特開昭６３−１１５３２４ 特開２００２−１１０４５８ 特開２００５−１０１４１８

図４に示す下面電極構造のチップ状固体電解コンデンサ１１において、チップサイズを変えずに容量を上げる（素子体積効率を上げる）ためには、外装樹脂２中におけるコンデンサ素子１ｃが占める比率を高くする必要がある。しかしながら、コンデンサ素子１ｃを大きくすると、その表面に形成された陰極引出層と、金属条材６または陽極電極４ａとの間隔が狭くなるため、接触によるショートが生じるおそれがあった。

したがって、図４に示す従来のチップ状固体電解コンデンサ１１では、製造工程のバラツキ等も考慮してこれらの間隔を広くしておく必要があり、素子体積効率が低く、大容量化しようとするとチップサイズが大形化してしまうという問題があった。

また、特許文献３に記載されている構造では、絶縁物が液状であるため、陽極端子上の所定位置に正確に塗布することが困難であり、また塗布された絶縁物を硬化させる乾燥工程を追加しなければならないという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するもので、下面電極構造のチップ状固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子を大きくしてもチップサイズを大形化する必要がなく、素子体積効率に優れ、しかも、絶縁物の形成を比較的容易に、且つ確実に行うことができる、大容量を有するチップ状固体電解コンデンサを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のチップ状固体電解コンデンサは、陽極導出リードを埋設させた弁作用金属粉末を加圧成形し、この加圧成形体に誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極引出層を順次形成してなるコンデンサ素子と、陽極電極および陰極電極を含む電極基板とを備え、前記陽極導出リードと前記陽極電極とが金属条材で接続されるチップ状固体電解コンデンサであって、
前記コンデンサ素子と前記金属条材の間、および／または前記コンデンサ素子と前記陽極電極の間に絶縁体を挿入したことを特徴とする。

好ましくは、前記絶縁体は、前記コンデンサ素子に貼り付けられるフッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、またはフッ化エポキシ系樹脂製の絶縁テープであることを特徴とする。

本発明によれば、下面電極構造のチップ状固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子と金属条材および陽極電極との間に絶縁体を挟み込む構造としたので、コンデンサ素子と金属条材および陽極電極との間隔を狭くすることができ、素子体積効率に優れた大容量のチップ状固体電解コンデンサを提供することができる。

さらに、本発明によれば、絶縁体として絶縁テープを使用しているため、絶縁体を硬化させる乾燥工程を追加する必要がなく、乾燥時の熱ストレスによってチップ状固体電解コンデンサの漏れ電流が増大するおそれがない。
また、絶縁テープを使用することにより、陽極端子上における絶縁体の位置ずれを防ぐこともできるとともに、絶縁体を薄く形成することができるため、素子体積効率をより向上させることができる。

以下、本発明の具体的な構成および特性につき、添付図面および従来品との比較試験の結果を参照しながら説明する。

［実施例］
実施例では、まず、弁作用金属であるタンタル粉末に陽極導出リードを埋設し、所定の形状に加圧成形した後、これを焼結してタンタル金属の多孔質体を形成する。そして、この表面に誘電体酸化皮膜を形成してコンデンサ陽極体を作製した後、固体電解質層、および陰極引出層としてのカーボン層と銀層を順次形成して、図１に示す１．２５×０．５６×０．６０ｍｍのコンデンサ素子１ａを作製した。次に、このコンデンサ素子１ａの陽極リード埋設面Ａと電極基板面Ｂの陽極側に、厚さ４５μｍのフッ素系樹脂製の絶縁テープ８を貼り付けた。

続いて、コンデンサ素子１ａの陽極導出リード１０と金属条材６とをレーザー溶接し、さらに、導電性接着剤７を介して陰極引出層と陰極電極５ａを接続した。その後、コンデンサ素子１ａの周囲を外装樹脂２で被覆し、１．６×０．８×０．８ｍｍ（１６０８サイズ）のチップ状固体電解コンデンサ１１を作製した。

［比較例］
比較例として、図２に示すチップ状固体電解コンデンサ１１を作製した。本コンデンサは、絶縁テープ８を貼り付けないこと以外は、実施例と同様に作製されたものである。

［従来例１］
従来例１として、図３に示すリードフレーム構造のチップ状固体電解コンデンサ１１を作製した。使用されるコンデンサ素子１ｂは、サイズが０．９０×０．５２×０．５５ｍｍで、実施例と同様に作製されたものである。本コンデンサの電極は、外装樹脂２の側面から外部に引き出した陽極リードフレーム４ｂおよび陰極リードフレーム５ｂを、外装樹脂２に沿って折り曲げ加工して形成される。なお、本コンデンサも実施例と同じ１６０８サイズである。

［従来例２］
従来例２として、図４に示す従来の下面電極構造を用いたチップ状固体電解コンデンサ１１を作製した。本コンデンサは、コンデンサ素子１ｃのサイズが０．９５×０．５６×０．６０ｍｍ（実施例のコンデンサ素子１ａよりも小さい）であること、および絶縁テープ８を貼り付けないこと以外は、実施例と同様に作製されたものである。

以上をまとめると、作製された各チップ状固体電解コンデンサは全て１６０８サイズで、また、各例に係るコンデンサ素子の大小関係は、“コンデンサ素子１ａ（実施例、比較例）＞コンデンサ素子１ｃ（従来例２）＞コンデンサ素子１ｂ（従来例１）”である。

実施例、比較例、従来例１、および従来例２に係るチップ状固体電解コンデンサを各１００００個作製し、それぞれについて、陽極側と陰極側とがショートしているか否か測定を行った。各例の素子収容容積比率（＝（コンデンサ素子の体積／完成したチップ状固体電解コンデンサの体積）×１００［％］）と、ショート不良品発生率を表１に示す。

表１に示すとおり、実施例に係るチップ状固体電解コンデンサは、従来例１、２に係るチップ状固体電解コンデンサよりも素子収容容積比率が高く、且つ素子収容容積比率が等しい比較例に係るチップ状固体電解コンデンサよりもショート不良品発生率が低い。
これは、外装樹脂内のコンデンサ素子に絶縁テープを貼り付けたことにより、ショートを防ぎつつ、金属条材および陽極電極とコンデンサ素子との距離を狭くでき、大形のコンデンサ素子を収納する空間が確保されたためである。

以上、本発明の具体的な構成について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。

例えば、実施例では、弁作用金属としてタンタルを用いた１６０８サイズのチップ状固体電解コンデンサに本発明を適用したが、本発明は、他の弁作用金属（例えば、ニオブ）、他のサイズのチップ状固体電解コンデンサにも適用することもできる。

また、実施例では、絶縁体としてフッ素系樹脂製の絶縁テープを使用したが、これに替えてエポキシ系樹脂またはフッ化エポキシ系樹脂製の絶縁テープを使用しても同様の作用効果が得られる。
さらに、実施例では、コンデンサ素子と金属条材の間、およびコンデンサ素子と陽極電極の間に絶縁体を挿入したが、本発明はこれに限定されない。つまり、本発明に係るチップ状固体電解コンデンサでは、使用されるコンデンサ素子の大きさに応じて、コンデンサ素子と金属条材の間、およびコンデンサ素子と陽極電極の間のいずれか一方のみに絶縁体を挿入してもよい。

実施例に係るチップ状固体電解コンデンサの断面図である。 比較例に係るチップ状固体電解コンデンサの断面図である。 従来例１に係るチップ状固体電解コンデンサの断面図である。 従来例２に係るチップ状固体電解コンデンサの断面図である。

符号の説明

１ａ コンデンサ素子
１ｂ コンデンサ素子
１ｃ コンデンサ素子
２ 外装樹脂
３ 電極基板
４ａ 陽極電極
５ａ 陰極電極
４ｂ 陽極リードフレーム
５ｂ 陰極リードフレーム
６ 金属条材
７ 導電性接着剤
８ 絶縁テープ
９ 基板
１０ 陽極導出リード
１１ チップ状固体電解コンデンサ

Claims (2)

1. 陽極導出リードを埋設させた弁作用金属粉末を加圧成形し、この加圧成形体に誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極引出層を順次形成してなるコンデンサ素子と、陽極電極および陰極電極を含む電極基板とを備え、前記陽極導出リードと前記陽極電極とが金属条材で接続されるチップ状固体電解コンデンサであって、
   前記コンデンサ素子と前記金属条材との間、および／または前記コンデンサ素子と前記陽極電極との間に絶縁体を挿入したことを特徴とするチップ状固体電解コンデンサ。
2. 前記絶縁体は、前記コンデンサ素子に貼り付けられるフッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、またはフッ化エポキシ系樹脂製の絶縁テープであることを特徴とする請求項１に記載のチップ状固体電解コンデンサ。

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