JP2010141180A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間高湿環境下に放置後、基板に実装を行っても、外装樹脂が損傷するのを防ぐ。
【解決手段】弁作用金属のタンタル粉末からなりタンタル線９が植立された焼結体２の表面に、タンタル酸化皮膜３、固体電解質層である二酸化マンガン層４、ならびにグラファイト層５および導電体層６からなる陰極引出層を形成してなるコンデンサ素子１０に、フィラーを含まない撥水性の粉体樹脂からなる撥水性樹脂層２０を形成する。撥水性樹脂層２０は、コンデンサ素子１０のタンタル線９およびタンタル線９が植立される面に対向する底面を除く全外周面上に形成する。また、撥水性樹脂層２０上には、絶縁樹脂により外装樹脂３０を形成する。そして、タンタル線９およびその周辺ならびに底面に導電体層を形成し、陽極導出部４０、陰極導出部５０とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサ素子を絶縁樹脂で外装することによって形成された固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものであり、特に、リードレスチップ形の固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。

従来、図３に示すように、コンデンサ素子１１０に絶縁樹脂によって外装樹脂１３０を施すことによって形成された固体電解コンデンサ１０１であって、リード端子を用いず、直接外部電極端子が導出されるリードレスチップ形の固体電解コンデンサ１０１が知られている。図３に示す固体電解コンデンサ１０１は、次のような方法によって製造される。
まず、タンタル、ニオブ等の弁作用金属からなる多孔質の焼結体１０２に、陽極引出線１０９を植立する。そして、この焼結体１０２に、陽極酸化によって酸化皮膜１０３を形成し、さらに酸化皮膜１０３上に二酸化マンガン等の固体電解質層１０４を形成する。続いて、固体電解質層１０４上にグラファイト層１０５を形成し、さらに銀等の金属粒子を含有する導電性ペーストを塗布して導電体層１０６を形成する。これにより、コンデンサ素子１１０が形成される。
次に、コンデンサ素子１１０の陽極引出線１０９および陽極引出線１０９の植立面に対向する底面を除く全外周面上に絶縁樹脂を塗布した後、この絶縁樹脂を硬化させて外装樹脂１３０を形成する。さらに、外装樹脂１３０が施されていない陽極引出線１０９およびその周辺部と、同じく外装樹脂１３０が施されていない底面とにそれぞれ１層以上の導電体層を形成する。これによって、陽極導出部１４０および陰極導出部１５０が形成され、リードレスチップ形の固体電解コンデンサ１０１が完成する(例えば特許文献１参照)。

上述のような固体電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子の弁金属多孔体の細孔のほとんどは、固体電解質が充填されているが、固体電解質が形成されていないミクロンオーダーまたはサブミクロンオーダーの多くの細孔が残存している。したがって、かかる固体電解コンデンサを長時間高湿環境下に放置すると、外装樹脂を通してコンデンサ素子に形成された細孔に水分が侵入する。そして、実装加熱時に細孔内の水分がガス化し、外装樹脂に覆われたコンデンサ素子の内圧が上昇することによって、外装樹脂が膨張し、膨れまたはクラックを生じさせるという問題点があった。

上述したような実装加熱後の外装樹脂の膨れやクラック等の損傷の発生を解消するため、コンデンサ素子に疎水性溶剤を被覆し、コンデンサ素子の表面に撥水処理を施す技術がある（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−２２２９３号公報 特開２００１−１２６９６４号公報

ところが、リードレスチップ形の樹脂外装固体電解コンデンサの場合、特許文献２に開示された技術ではコンデンサ素子の電極引き出し部である陽極導出部、および陰極導出部にも疎水性溶剤が付着してしまい、電極を引き出せないという問題点があった。

本発明の目的は、長時間高湿環境下に放置後、基板に実装を行っても、外装樹脂の損傷を防止できる固体電解コンデンサを提供することである。

本発明の固体電解コンデンサは、弁作用金属からなり陽極引出線が植立された焼結体の表面に、誘電体層、固体電解質層、および陰極引出層を形成してなるコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子の前記陽極引出線および前記陽極引出線が植立された面と対向する底面を除く全外周面に絶縁樹脂により施された外装樹脂と、
前記外装樹脂が施された前記コンデンサ素子における前記陽極引出線およびその近傍の陽極導出部と前記底面の陰極導出部とにそれぞれ形成された導電体層とを備えたリードレスチップ形の固体電解コンデンサにおいて、
前記コンデンサ素子の表面と前記外装樹脂との間に、フィラーを含まない撥水性の粉体樹脂からなる撥水性樹脂層が形成されている。

別の観点によると、本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用金属からなり陽極引出線が植立された焼結体の表面に、誘電体層、固体電解質層、および陰極引出層を形成してコンデンサ素子を形成するコンデンサ素子形成工程と、
前記コンデンサ素子の前記陽極引出線および前記陽極引出線が植立された面と対向する底面を除く全外周面に絶縁樹脂により外装樹脂を施す外装樹脂形成工程と、
前記外装樹脂が施された前記コンデンサ素子における前記陽極引出線およびその近傍の陽極導出部と前記底面の陰極導出部とにそれぞれ導電体層を形成する導電体層形成工程とを備えたリードレスチップ形の固体電解コンデンサの製造方法において、
前記コンデンサ素子の前記陽極引出線および前記底面を除く全外周面に、フィラーを含まない撥水性の粉体樹脂からなる撥水性樹脂層を形成する撥水性樹脂層形成工程をさらに備えており、
前記撥水性樹脂層形成が行われた後に、前記外装樹脂形成が行われる。

本発明によれば、コンデンサ素子の固体電解質が形成されていない細孔を、フィラーに妨げられることなく粉体樹脂で確実に満たすことができる。したがって、コンデンサ素子の細孔への水分の吸着を抑制することができる。よって、長時間高湿環境下に放置後、基板に実装を行っても、外装樹脂の損傷を防止できる。

［実施例］
以下、本発明の好適な一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施例にかかる固体電解コンデンサの断面図である。本実施例の固体電解コンデンサ１は、リードを用いないリードレスチップ形の固体電解コンデンサであって、図１に示すように、コンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０の表面に形成された撥水性樹脂層２０と、外装樹脂３０と、陽極導出部４０と、陰極導出部５０とを備えている。

コンデンサ素子１０は、弁作用金属であるタンタルからなり、陽極引出線であるタンタル線９が植立され多孔質の焼結体２と、焼結体２の表面に形成された誘電体酸化皮膜であるタンタル酸化皮膜３と、タンタル酸化皮膜３の表面に形成された固体電解質層である二酸化マンガン層４と、二酸化マンガン層４上に形成されたグラファイト層５および銀層である導電体層６とで構成されている。グラファイト層５および導電体層６は、陰極引出層として機能する。

撥水性樹脂層２０は、フィラーを含まない撥水性のフッ素修飾されたエポキシ粉体樹脂からなり、コンデンサ素子１０のタンタル線９およびタンタル線９が植立される面と対向する面と対向する底面を除く全外周面上に形成されている。

外装樹脂３０は、シリカフィラーを含むエポキシ粉体樹脂からなり、撥水性樹脂層２０上に形成されている。すなわち、外装樹脂３０は、撥水性樹脂層２０が形成されたコンデンサ素子１０のタンタル線９および底面を除く全外周面上に形成されている。

陽極導出部４０は、タンタル線９およびその周辺部に形成された１層以上の導電体層で構成されている。陰極導出部５０は、タンタル線９が植立される面と対向する底面に形成された１層以上の導電体層で構成されている。

次に、上述の固体電解コンデンサ１の製造手順を示すフローチャートである図２を参照しつつ、固体電解コンデンサ１の製造方法について説明する。

まず、タンタル粉末を用いて、加圧成形後焼結し、タンタル線９を植立させて多孔質の焼結体２を形成した（Ｓ１）。次に、陽極酸化を行うことにより焼結体２の表面にタンタル酸化皮膜３を形成した（Ｓ２）。

続いて、ステップＳ２でタンタル酸化皮膜３が形成された焼結体２に硝酸マンガン溶液を含浸させた後、熱分解させて二酸化マンガン層を析出させた。そして、この含浸−熱分解の処理を１０回繰り返し、固体電解質層である二酸化マンガン層４を形成した（Ｓ３）。さらに、二酸化マンガン層４上に陰極引出層であるグラファイト層５および導電体層６を形成した（Ｓ４）。これにより、コンデンサ素子１０を形成した（コンデンサ素子形成工程）。

その後、コンデンサ素子１０のタンタル線９およびタンタル線９が植立される面と対向する底面を除く全外周面上に、フィラーを含まない撥水性のフッ素修飾されたエポキシ粉体樹脂を静電塗装して、撥水性樹脂層２０を形成した（Ｓ５：撥水性樹脂層形成工程）。さらに、撥水性樹脂層２０上に、シリカフィラーを含むエポキシ粉体樹脂で静電塗装して、外装樹脂３０を形成した（Ｓ６：外装樹脂形成工程）。

最後に、外装樹脂３０が形成されていないタンタル線９およびその周辺に導電体層を形成して陽極導出部４０とするとともに、同じく外装樹脂３０が形成されていない底面に導電体層を形成して陰極導出部５０とした（Ｓ７：導電体層形成工程）。これにより、リードレスチップ形固体電解コンデンサ１を完成させた。

（従来例）
次に、図３を参照しつつ、従来例にかかるリードレスチップ形の固体電解コンデンサについて説明する。図３は、従来例にかかる固体電解コンデンサの断面図である。従来例にかかる固体電解コンデンサ１０１は、撥水性樹脂層形成工程が行われない以外は、上述の実施例にかかる固体電解コンデンサ１の製造方法と同様の方法で製造した。すなわち、従来例の固体電解コンデンサ１０１の構成は、撥水性樹脂層を有していない点を除いて、実施例の固体電解コンデンサ１と同様である。

（比較例）
続いて、比較例にかかるリードレスチップ形の固体電解コンデンサについて説明する。比較例にかかる固体電解コンデンサは、撥水性樹脂層形成工程において、シリカフィラーを含む撥水性のフッ素修飾されたエポキシ樹脂を静電塗装する以外は、上述の実施例にかかる固体電解コンデンサ１の製造方法と同様の方法で製造した。すなわち、比較例の固体電解コンデンサの構成は、撥水性樹脂層の種類を除いて、実施例の固体電解コンデンサ１と同様である。

ここで、上述の実施例、従来例、および比較例にかかる固体電解コンデンサを高温高湿下（８５℃、８５％ＲＨ）で、２４時間放置した後、リフロー試験を行った。リフロー条件は、ピーク温度２６０℃、１０秒で、リフロー炉に入ってから、出るまでの時間を３分とした。そして、リフロー試験後、５０倍の顕微鏡で外装樹脂の膨れまたはクラックの数を検出した。なお、サンプル数は、それぞれの条件に対して１０００個ずつで行った。外装樹脂の膨れまたはクラックが発生した個数の割合を表１に示す。

表１に示すとおり、コンデンサ素子１０に、フィラーを含まない撥水性のフッ素修飾されたエポキシ粉体樹脂を静電塗装して、フィラーを含まない撥水性樹脂層２０を形成した実施例は、従来例や比較例に比べ、外装樹脂の膨れまたはクラック発生の防止効果を有することが明らかである。

これは、フィラーを含まない撥水性のフッ素修飾されたエポキシ粉体樹脂をコンデンサ素子１０に塗装することで、コンデンサ素子１０の固体電解質が形成されていないミクロンオーダーまたはサブミクロンオーダーの多くの細孔を、シリカフィラー等のフィラーに妨げられることなく、該粉体樹脂で満たし、該細孔への水分の吸着を抑制した効果である。

本実施例ではフィラーを含まない撥水性のフッ素修飾されたエポキシ粉体樹脂を用いたが、シリコーン樹脂等の撥水性を有したフィラーを含まない粉体樹脂であれば、同様の効果が得られる。

なお、固体電解質としては、二酸化マンガンが好ましいが、ポリピロール、ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン等の導電性高分子でも同様の効果を得ることができる。

また、弁作用金属として、タンタルを用いたが、ニオブを用いても同様の効果が得られる。

本発明の実施例にかかる固体電解コンデンサの断面図である。 図１に示す固体電解コンデンサの製造手順を示すフローチャートである。 従来例にかかる固体電解コンデンサの断面図である。

符号の説明

２ 焼結体
３ タンタル酸化皮膜（誘電体層）
４ 二酸化マンガン層（固体電解質層）
５ グラファイト層（陰極引出層）
６ 導電体層（陰極引出層）
９ タンタル線（陽極引出線）
１０ コンデンサ素子
２０ 撥水性樹脂層
３０ 外装樹脂
４０ 陽極導出部
５０ 陰極導出部

Claims (2)

1. 弁作用金属からなり陽極引出線が植立された焼結体の表面に、誘電体層、固体電解質層、および陰極引出層を形成してなるコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子の前記陽極引出線および前記陽極引出線が植立された面と対向する底面を除く全外周面に絶縁樹脂により施された外装樹脂と、
   前記外装樹脂が施された前記コンデンサ素子における前記陽極引出線およびその近傍の陽極導出部と前記底面の陰極導出部とにそれぞれ形成された導電体層とを備えたリードレスチップ形の固体電解コンデンサにおいて、
   前記コンデンサ素子の表面と前記外装樹脂との間に、フィラーを含まない撥水性の粉体樹脂からなる撥水性樹脂層が形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 弁作用金属からなり陽極引出線が植立された焼結体の表面に、誘電体層、固体電解質層、および陰極引出層を形成してコンデンサ素子を形成するコンデンサ素子形成工程と、
   前記コンデンサ素子の前記陽極引出線および前記陽極引出線が植立された面と対向する底面を除く全外周面に絶縁樹脂により外装樹脂を施す外装樹脂形成工程と、
   前記外装樹脂が施された前記コンデンサ素子における前記陽極引出線およびその近傍の陽極導出部と前記底面の陰極導出部とにそれぞれ導電体層を形成する導電体層形成工程とを備えたリードレスチップ形の固体電解コンデンサの製造方法において、
   前記コンデンサ素子の前記陽極引出線および前記底面を除く全外周面に、フィラーを含まない撥水性の粉体樹脂からなる撥水性樹脂層を形成する撥水性樹脂層形成工程をさらに備えており、
   前記撥水性樹脂層形成が行われた後に、前記外装樹脂形成が行われることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。

Images