JP2009517881A - 表面実装チップキャパシター - Google Patents

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Abstract

【構成】
表面実装チップキャパシターである。このキャパシターは、
金属基体；
バルブ金属からなり、この金属基体を部分的に取り囲む導電性粉末要素であって、この金属基体が導電性粉末から外側に表面実装チップキャパシターの陽極端部に向かって延長する導電性粉末要素；
導電性粉末要素を少なくとも部分的に取り囲む銀からなる陰極；
銀からなる陰極を取り囲む、気相蒸着によって形成したコーティング；
上記導電性粉末から外側に延長する金属基体の部分の周囲に形成した絶縁材；
表面実装チップキャパシターの陽極端部において金属基体周囲に形成した導電性コーティング；
表面実装チップキャパシターの陽極端部において導電性コーティングに電気的に接続した端部終端陽極；および
表面実装チップキャパシターの陰極端部において銀からなる陰極に電気的に接続した端部終端陰極からなる。このコーティングについては、パリレンまたはパリレン誘導体からなるのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャパシターに関する。限定するものではないが、本発明は、具体的には、改良表面実装チップキャパシターおよびその製造方法に関する。表面実装チップキャパシターの一つの実例は、米国仮特許出願第２００５／０１９５５５８号に開示されている。なお、この仮特許出願の明細書の内容については、ここに援用するものとする。
即ち、本発明の第１の目的、特徴または作用効果は、改良表面実装キャパシターおよびその製造方法を提供することによって従来技術を改良することである。
本発明の第２の目的、特徴または作用効果は、導電性粉末を使用した表面実装キャパシターを提供することである。
本発明の第３の目的、特徴または作用効果は、パリレンなどの共形コーティングを使用して、空隙のない均一なコーティングを与えた表面実装キャパシターを提供することである。
本発明の第４の目的、特徴または作用効果は、金属基体の陽極端部に金属コーティングを使用した表面実装キャパシターを提供することである。
本発明の第５の目的、特徴または作用効果は、各種のタンタルキャパシターに利用できる共形化コーティングを提供することである。
これらおよび／または他の目的、特徴または作用効果の一つまたは二つ以上については、本願明細書および特許請求の範囲から明らかになるはずである。
本発明の一態様の場合、表面実装チップキャパシターは陰極端部、およびこれに対向する陽極端部を有する。また、この表面実装チップキャパシターは、金属基体、およびバルブ金属からなり、この金属基体を部分的に取り囲む導電性粉末要素を有するとともに、この金属基体が導電性粉末から外側に表面実装チップキャパシターの陽極端部に向かって延長する。バルブ金属としては、金属単体、またはその酸化物または亜酸化物、あるいはこれらの複合体を使用することができる。
上記粉末については、金属基体に電気泳動によって電着するのが好ましい。次に、焼結を行い、誘電体陽極を形成する。金属基体周囲にＰＴＦＥワッシャーを設けるのが好ましい。次に、陰極にＭｎＯ２または導電性ポリマーを含侵する。陰極体にグラファイト層を形成し、そして導電性粉末要素の少なくとも一部の周囲を取り囲む銀陰極体を形成する。共形コーティングで銀からなる陰極を取り囲む。この共形コーティングとしては、気相蒸着および重合によって形成したパリレンなどのポリマーを使用するのが好ましい。
場合によっては、陽極端部をスルーＡｕメッキなどのメッキ処理することができる。メッキとしては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ａｌまたはこれらの複合体をメッキすることができる。また、表面実装チップキャパシターは、表面実装チップキャパシターの陽極端部において導電性コーティングに電気的に接続した端部終端陽極、および表面実装チップキャパシターの陰極端部において銀からなる陰極に電気的に接続した端部終端陰極を有する。標準的な陽極、陰極終端プロセスを利用することができる。
本発明の別な態様の場合、表面実装チップキャパシターは、金属基体、バルブ金属からなり、この金属基体を部分的に取り囲む導電性粉末要素であって、この金属基体が導電性粉末から外側に表面実装チップキャパシターの陽極端部に向かって延長する導電性粉末要素、導電性粉末要素を少なくとも部分的に取り囲む陰極、銀からなる陰極を取り囲む、気相蒸着によって形成した共形コーティング、金属基体の一部の周囲に形成され、導電性粉末要素から外側に延長する絶縁材、表面実装チップキャパシターの陽極端部において金属基体周囲に形成された導電性コーティング、導電性コーティングに電気的に接続された端部終端陽極、および陰極に電気的に接続された端部終端陰極を有する。この共形コーティングとしては、気相蒸着および重合によって形成したパリレンなどのポリマーを使用するのが好ましい。
本発明のさらに別な態様の場合、表面実装キャパシターの形成方法を提供するものである。この方法では、まず金属基体を用意する。導電性粉末要素が金属基体を部分的に取り囲むとともに、金属基体が、表面実装キャパシターの陽極端部において導電性粉末要素から外側に延長するように、金属基体周囲に導電性粉末要素を形成する。焼結を行い、そして誘電体層を形成する。次に、金属基体にＰＴＦＥワッシャーを設ける。次に、ＭｎＯ２または導電性ポリマーの陰極含侵を行う。次に、好ましくは、導電性粉末要素の外面の一部にグラファイト層を形成し、そして銀陰極層を形成する。次に、共形コーティングを陰極層の外面に行う。共形コーティングを蒸着により行い、このコーティングがパリレンであることが好ましい。表面実装キャパシターの陽極端部において共形コーティングから延長する金属基体の部分に金属コーティングを行う。次に、表面実装キャパシターの陽極端部に導電性材料からなる陽極層を形成し、そして表面実装キャパシターの陰極端部に導電性材料からなる陰極層を形成する。
本発明のさらに別な実施態様であるタンタルキャパシターは、キャパシター本体、キャパシター本体内に設けたタンタル要素、タンタル要素を少なくとも部分的に取り囲む陰極、および陰極を取り囲み、パリレンまたはパリレン誘導体からなるコーティングを有する。このタンタルキャパシターの場合、表面実装キャパシターである必要はない。
図１は、本発明の一実施態様による表面実装キャパシター３０を示す図である。表面実装キャパシターはサイズおよび厚さが可変であるが、表面実装キャパシター３０の厚さは１０μｍかそれ以上であるのが好ましい。キャパシター３０は、金属基体３２を有する。金属基体３２については、バルブ金属単体か、複数からなるバルブ金属混合体が好ましい。バルブ金属としては、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコン（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、ベリリウム（Ｂｅ）、およびアルミ（Ａｌ）を例示する。金属基体３２の形状などは任意でよい。なお、金属基体３２の厚さは、５μｍ以上であるのが好ましい。金属基体３２は線材、箔材または板材であればよい。金属基体３２は、一つまたは複数の形状または構成をとることもできる。
図示のように、金属基体３２を導電性粉末３４で取り囲む。導電性粉末３４としては、バルブ金属、バルブ金属酸化物、バルブ金属の亜酸化物、あるいはこれらの混合物を使用することができる。例えば、導電性粉末３４は、Ｎｂ、ＮｂＯ、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５か、あるいはこれらの複合体から構成できる。あるいは、導電性粉末３４は複数のバルブ金属の混合物でもよく、バルブ金属を含む組成物でもよい。導電性粉末３４のキャパシター電圧（ＣＶ）は低くてよく（即ち１０ＣＶ）、あるいはそれ以上高くてもよく、１５０ＫＣＶ以上の高ＣＶでもよい。導電性粉末３４は、金属基体３２に装着する前は、規則的に凝集、篩い分け処理および／または粉砕処理した粉末として存在する。導電性粉末３４の厚さは、１μｍかそれ以上が好ましい。
図示のように、銀からなる陰極４０で導電性粉末３４を取り囲む。この銀からなる陰極４０の場合は、印刷かあるいはその他のタイプの通常方法で銀担持ペーストから構成すればよい。
例えばパリレンなどの材料の共形コーティング４２を蒸着によって銀からなる陰極４０に形成する。共形コーティング４２の厚さは、４μｍかそれ以上が好ましい。パリレンを共形コーティング４２として利用する場合、Ｃ、Ｄ、Ｎ、Ｈ、ＦおよびＴを始めとする任意のタイプを利用することができる。共形コーティング４２は、適当な気相リアクター蒸着方法によって形成する。なお、共形コーティング４２は、空隙のない均一な厚さでコーティングするのが好ましい。パリレンも、すぐれた誘電強度を与える材料である。
例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの材料からなる絶縁体３６を使用する。このような材料の一つの実例は、ＤｕＰｏｎｔ社のＴＥＦＬＯＮである。ＰＴＦＥワッシャーによって形成した絶縁体３６は、導電性粉末３４から延長する金属基体３２の部分に接続する。
例えばニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、アルミ（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）または鉄（Ｆｅ）などの材料からなる導電性コーティング３８が、共形コーティング層４２から延長する金属基体３２の部分をコーティングする。導電性コーティング３８としては、任意の金属を使用することができる。導電性コーティング３８は、キャパシター３０の陽極端部に位置する。
通常設計などの陽極端部終端６０については、金属基体３２と電気的に接触する導電性コーティング３８と電気的に接触した状態で、キャパシターの陽極端部に装着する。また、陰極端部終端５６は、銀からなる陰極４０と電気的に接触させる。陰極終端５６および陽極終端６０は、キャパシター３０を電気回路に実装するために回路基盤に接続できる接続部になる。あるいは、同じ端部に終端を形成できるように、チップキャパシター３０を構成してもよい。
また、本発明は、陽極端部と、この陽極端部に対向する陰極端部をもつ表面実装キャパシターの形成方法を提供するものでもある。この方法では、まず金属基体３２を用意する。導電性粉末要素３４が金属基体３２を部分的に取り囲むとともに、金属基体３２が、表面実装キャパシター３０の陽極端部において導電性粉末要素３４から外側に延長するように、金属基体３２周囲に導電性粉末要素３４を形成する。次に、導電性粉末要素に誘電体層を形成する。次に、ＭｎＯ２または導電性ポリマーの陰極含侵を粉末空隙内で行い、銀からなる陰極層などの陰極層４６を、導電性粉末要素３４の外面の一部に形成する。次に、ＴＥＦＬＯＮワッシャーなどの絶縁体３６を金属基体３２に装着する。次に、好ましくは、蒸着によって共形コーティング４２を陰極層の外面に行う。共形コーティング４２を蒸着により行い、このコーティングがパリレンであることが好ましい。表面実装キャパシター３０の陽極端部において共形コーティング４２から延長する金属基体３２の部分に金属コーティング３８を行う。次に、表面実装キャパシター３０の陽極端部に導電性材料からなる陽極層６０を形成し、そして表面実装キャパシター３０の陰極端部に導電性材料からなる陰極層５６を形成する。なお、具体的な製造プロセスや環境に応じて、これらステップの実施順序を変更することができる。
図２に、本発明方法の一実施態様を示す。ステップ１０２で、好ましくは、タンタル箔材または線材を用意する。ステップ１０４で、タンタル粉末を電気泳動法によって電着する。ステップ１０６で、焼結を行う。ステップ１０８で、誘電体Ｔａ２Ｏ５“陽極”を形成する。ステップ１１０で、ＰＴＦＥワッシャー１１０を形成する。ステップ１１２で、陰極含侵を行う。ＭｎＯ２または導電性ポリマーのいずれかを使用する。ステップ１１４で、陰極体にグラファイト層を形成する。ステップ１１６で、銀からなる陰極体を形成する。ステップ１１８で、パリレンを形成する。ステップ１２０は、選択的ステップであり、Ａｕメッキを陽極体に行う。ステップ１２２では、標準陽極／陰極終端ステップを使用する。
ステップ１２４、１２６、１２８おおび１３０は、使用できる異なる実施態様のいくつかのステップである。例えば、ステップ１２４では、Ｎｂ、Ｗ、Ｖ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｈｆ、Ｚｒの一種か複数を使用する。また、ステップ１２６では、タンタル粉末の代わりに、Ｎｂ、ＮｂＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ３、ＴａＯ、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏおよび金属酸化物の一種か複数を使用できる。粉砕、凝集、および非凝集粉末を使用できる。ステップ１２８では、使用するパリレンは、Ｄ、Ｌ、Ｎ、Ｆ、ＨまたはＰＥＥＫ（ポリエチルエーテルケトン、）および気相カプセル化ポリマーであればよい。ステップ１３０では、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｓｎ、Ａｌの一種か複数をメッキに使用する。
以上説明した方法を使用して本発明を実現できるが、本発明の精神および範囲内で各種の変更などを当該方法に加えることができる。
本発明の一実施態様による表面実装キャパシターの側端面図である。 本発明の一実施態様を示すフロー図である。
符号の説明
３０：表面実装キャパシター、
３２：金属基体、
３４：導電性粉末、
３６：絶縁体、
４０：陰極、
４２：共形コーティング、
４６：陰極層。

Claims (24)

  1. 陰極端部およびこれに対向する陽極端部をもつ表面実装チップキャパシターにおいて、
    金属基体；
    バルブ金属からなり、この金属基体を部分的に取り囲む導電性粉末要素であって、この金属基体が導電性粉末から外側に表面実装チップキャパシターの陽極端部に向かって延長する導電性粉末要素；
    誘電体層；
    含侵処理陰極および導電性粉末要素を少なくとも部分的に取り囲む銀からなる陰極；
    銀からなる陰極を取り囲むコーティング；
    上記導電性粉末から外側に延長する金属基体の部分の周囲に形成した絶縁材；
    表面実装チップキャパシターの陽極端部において金属基体周囲に形成した導電性コーティング；
    表面実装チップキャパシターの陽極端部において導電性コーティングに電気的に接続した端部終端陽極；および
    表面実装チップキャパシターの陰極端部において銀からなる陰極に電気的に接続した端部終端陰極；を有することを特徴とする表面実装チップキャパシター。
  2. 上記コーティングが、気相蒸着および重合によって形成したポリマーである請求項１記載の表面実装チップキャパシター。
  3. 上記コーティングがパリレンからなる請求項２記載の表面実装チップキャパシター。
  4. 上記コーティングがパリレン誘導体からなる請求項２記載の表面実装チップキャパシター。
  5. 導電性粉末のバルブ金属がタンタルである請求項３記載の表面実装チップキャパシター。
  6. 電気泳動法によって上記粉末を金属基体に電着した請求項１記載の表面実装チップキャパシター。
  7. 上記金属基体が、タンタル箔材である請求項１記載の表面実装チップキャパシター。
  8. 厚さが少なくとも１０μｍである請求項１記載の表面実装チップキャパシター。
  9. 上記導電性粉末が少なくとも１０ＣＶのキャパシター電圧を与える請求項１記載の表面実装チップキャパシター。
  10. 上記導電性粉末が、金属酸化物としてバルブ金属を有する請求項１記載の表面実装チップキャパシター。
  11. 上記導電性粉末が、金属亜酸化物としてバルブ金属を有する請求項１記載の表面実装チップキャパシター。
  12. 上記バルブ金属がニオブで、上記導電性粉末がＮｂ、ＮｂＯ、およびＮｂ２Ｏ５からなる請求項１記載の表面実装チップキャパシター。
  13. 金属基体；
    バルブ金属からなり、この金属基体を部分的に取り囲む導電性粉末要素を有するとともに、この金属基体が導電性粉末から外側に表面実装チップキャパシターの陽極端部に向かって延長する導電性粉末要素；
    上記導電性粉末要素を少なくとも部分的に取り囲む陰極；
    上記陰極を取り囲むコーティング；
    上記導電性粉末から外側に延長する金属基体の部分の周囲に形成した絶縁材；
    表面実装チップキャパシターの陽極端部において金属基体周囲に形成した導電性コーティング；
    導電性コーティングに電気的に接続した端部終端陽極；および
    上記陰極に電気的に接続した端部終端陰極；を有することを特徴とする表面実装チップキャパシター。
  14. 上記コーティングが、気相蒸着および重合によって形成したポリマーである請求項１３記載の表面実装チップキャパシター。
  15. 上記コーティングがパリレンからなる請求項１４記載の表面実装チップキャパシター。
  16. 上記コーティングがパリレン誘導体からなる請求項１４記載の表面実装チップキャパシター。
  17. 導電性粉末のバルブ金属がタンタルである請求項１４記載の表面実装チップキャパシター。
  18. 電気泳動法によって上記粉末を金属基体に電着した請求項１４記載の表面実装チップキャパシター。
  19. 陽極端部およびこれに対向する陰極端部をもつ表面実装キャパシターを形成する方法において、
    金属基体を用意し；
    金属基体を部分的に取り囲み、そしてこの金属基体が表面実装キャパシターの陽極端部において導電性粉末から外側に延長するように金属基体周囲に導電性粉末要素を形成し；
    陽極体を含侵処理し；
    導電性粉末要素の外面の一部に銀からなる陰極層を形成し；
    上記の銀からなる陰極層の外面にコーティングを形成し；
    表面実装キャパシターの陽極端部において上記コーティングから延長する金属基体の部分に金属コーティングを形成し；
    表面実装キャパシターの陽極端部において導電性材の陽極層を形成し；そして
    表面実装キャパシターの陰極端部において導電性材の陰極層を形成することからなることを特徴とする表面実装キャパシターの形成方法。
  20. 上記コーティングステップが、蒸着コーティングステップである請求項１９記載の方法。
  21. 上記共形コーティングがパリレンからなる請求項２０記載の方法。
  22. 上記コーティングがパリレン誘導体からなる請求項１９記載の方法。
  23. キャパシター体；
    このキャパシター体内に装着したタンタル要素；
    タンタル要素に形成した誘電体層；
    少なくとも部分的にタンタル要素を取り囲む陰極；および
    陰極を取り囲むコーティング；を有し、上記コーティングがパリレンまたはパリレン誘導体からなることを特徴とするタンタルキャパシター。
  24. 上記コーティングを蒸着および重合によって形成した請求項２３記載のタンタルキャパシター。
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