JP2010171261A

JP2010171261A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2010171261A
Application number: JP2009013285A
Authority: JP
Inventors: Kozo Ishihara; 宏三石原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: JP5247495B2

Abstract

【課題】所定の凹部が形成された陽極箔を積層、または、巻回した固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】固体電解コンデンサのコンデンサ素子２では、凹部４を形成した陽極箔６が、一の陽極箔６の凹部を他の陽極箔６で覆うように互いに接触させながら積層されている。そして、その積層された陽極箔６の各凹部４に、陰極となる導電性ポリマー７が充填されている。コンデンサ素子２は封止樹脂によって封止されている。
【選択図】図４

Description

本発明は固体電解コンデンサに関し、特に、陽極箔を積層または巻回させた固体電解コンデンサに関するものである。

近年、電子機器の小型化や高周波化により、電子部品にも小型化や高周波化が求められている。そのような電子部品の一つとして固体電解コンデンサがある。たとえば、特許文献１では、アルミニウム箔からなる陽極帯の表面に誘電体酸化被膜を形成した後に、絶縁性のレジスト部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部に固体電解質層と陰極層とを順次積層して形成されたコンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサが提案されている。また、特許文献２では、陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させ、巻回することによって形成されたコンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサが提案されている。

特開２００４−８７８９３号公報特開平１１−３４５７４９号公報

本発明は、固体電解コンデンサの開発の一環で、所定の凹部が形成された陽極箔を用いることにより陰極箔およびセパレータを実質的に不要とする固体電解コンデンサを提案するものであり、その目的は、そのような所定の凹部が形成された陽極箔を積層、または、巻回した固体電解コンデンサを提供することである。

本発明に係る固体電解コンデンサは、陽極部材と陰極部材とを備えている。陽極部材は、互いに対向する第１表面および第２表面を有する陽極箔を含み、少なくとも第１表面に所定の凹部が形成され、陽極箔における一の部分の凹部が、陽極箔における他の部分の第２表面によって覆われるように、一の部分と他の部分とを接触させる態様で配置されている。陰極部材は、他の部分の第２表面によって覆われた一の部分の凹部に充填された導電性高分子材料を含んでいる。

本発明に係る固体電解コンデンサによれば、陽極箔における一の部分の凹部が、陽極箔における他の部分の第２表面によって覆われるように、一の部分と他の部分とを接触させる態様で陽極部材が配置され、他の部分の第２表面によって覆われた一の部分の凹部に充填された導電性高分子材料を陰極部材が含んでいることで、単に平板状の陽極箔に導電性ポリマーを介在させて陽極箔を積層させることによって形成された固体電解コンデンサの場合と比べて、リーク電流を低減することができる。また、陰極箔やセパレータを実質的になくすことができる。

そのような陽極部材の具体的な配置の仕方としては、それぞれ所定の長さを有する複数の陽極箔を積層させる態様で配置されているか、あるいは、所定の長さを有する帯状の陽極箔を巻回させる態様で配置されていることが好ましい。

さらに、陽極部材および陰極部材を含むコンデンサ素子を封止する封止樹脂を備えていることが好ましい。

本発明の実施の形態１に係る固体電解コンデンサの製造工程を説明するための陽極箔を示す斜視図である。同実施の形態において、陽極箔の構造を示す部分断面図である。同実施の形態において、複数の陽極箔を積層させた状態を示す側面図である。同実施の形態において、積層させた陽極箔の凹部に導電性ポリマーを充填した様子を示す第１の斜視図である。同実施の形態において、積層させた陽極箔の凹部に導電性ポリマーを充填した様子を示す第２の斜視図である。同実施の形態において、封止樹脂によってコンデンサ素子を封止した固体電解コンデンサを示す側面図である。同実施の形態において、陽極箔の凹部における導電性ポリマーの流れを示す斜視図である。同実施の形態において、変形例に係る陽極箔を示す斜視図である。同実施の形態において、他の変形例に係る陽極箔を示す斜視図である。同実施の形態において、図９に示す陽極箔を用いて形成されたコンデンサ素子を示す斜視図である。本発明の実施の形態２に係る固体電解コンデンサの製造工程を説明するための巻回されたコンデンサ素子を示す正面図である。同実施の形態において、封止樹脂によってコンデンサ素子を封止した固体電解コンデンサを示す斜視図である。

実施の形態１
ここでは、陽極箔を積層することによって形成される固体電解コンデンサについて説明する。まず、アルミニウム箔（平板）を用意し、たとえば、所定の凹凸が形成されたローラにアルミニウム箔を挟み込むことにより、アルミニウム箔に導電性ポリマーを充填するための凹部を形成する。あるいは、アルミニウム箔に凹凸のパターンに基づく所定のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとしてアルミニウム箔の表面にエッチングを施すことによって、そのような凹部を形成してもよい。

次に、凹部が形成されたアルミニウム箔に化成処理を施すことにより、アルミニウム箔の表面に酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）被膜を形成する。次に、凹部が形成されたアルミニウム箔を、所定のサイズのアルミニウム箔に切断する。さらに化成処理を施すことにより、切断されたアルミニウム箔の端面に酸化アルミニウム被膜を形成する。こうして、図１に示すように、個々の陽極箔６が形成される。図２に示すように、陽極箔６では、アルミニウム箔３の表面に酸化アルミニウム被膜５が形成され、この酸化アルミニウム被膜５が誘電体膜としての機能を有する。

次に、図３に示すように、凹部４が形成された陽極箔６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを、一の陽極箔の凹部を他の陽極箔で覆うようにして順次積層する。次に、積層された陽極箔６を水溶性の導電性ポリマーに浸漬することにより、図４および図５に示すように、各陽極箔６の凹部４に導電性ポリマー７を充填する。次に、各陽極箔６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄのアルミニウム箔の部分同士を電気的に接続する陽極ピン８を取り付ける。こうしてコンデンサ素子２が形成される。

次に、陽極リード端子２１（図６参照）を陽極ピン８に接続するとともに、陰極リード端子２２（図６参照）を、各陽極箔６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの凹部４にそれぞれ充填された導電性ポリマー７に接続した状態で、コンデンサ素子２を所定の金型（図示せず）内に装着する。次に、その金型内に所定の樹脂を注入することにより、コンデンサ素子２が封止樹脂に封止される。

その後、金型からコンデンサ素子を取り出すことによって、図６に示すように、コンデンサ素子２を封止樹脂２０によって封止した固体電解コンデンサ１が形成される。封止樹脂２０の底面には、陽極リード端子２１と陰極リード端子２２が露出している。

上述した固体電解コンデンサ１では、凹部４を形成した陽極箔６を、一の陽極箔６の凹部を他の陽極箔６で覆うように互いに接触させながら積層し、その積層された陽極箔６の各凹部４に、陰極となる導電性ポリマー７を充填することで、単に平板状の陽極箔に導電性ポリマーを介在させて陽極箔を積層させることによって固体電解コンデンサを形成する場合と比べて、導電性ポリマーの厚みに起因する陽極箔同士の隙間を、陽極箔を曲げて詰めるようなことがなくなり、そのような陽極箔を曲げることに起因するリーク電流を抑制することができる。また、陽極箔６にそのような曲げの部分がないことで、その曲げの部分に起因したＬＣ成分を低減することができる。

さらに、上述した固体電解コンデンサの陽極箔に形成する凹部としてはＴ字型の凹部を例に挙げて説明した。図７に示すように、このＴ字型の凹部４では、凹部４に導電性ポリマーを充填する際に、矢印３０に示すように、導電性ポリマーを一方の部分から他方の部分へ滑らかに流すことができ、凹部４へ導電性ポリマーを確実に充填することができる。

また、陽極箔に形成する凹部としては、陽極箔の一方の面に形成する他に、図８に示すように、陽極箔６の一方の面と他方の面との双方に凹部４ａ，４ｂを形成するようにしてもよい。このような場合でも、導電性ポリマーを一方の部分から他方の部分へ滑らかに流すことができ、凹部４へ導電性ポリマーを確実に充填することができる。さらに、互いに対向する陽極箔のそれぞれの凹部に導電性ポリマーが充填されることで、陽極箔同士をより強固に接着することができる。

また、導電性ポリマーを一方の部分から他方の部分へ滑らかに流すことが可能な凹部としては、図９に示すように、陽極箔６の互いに対向する一端から他端へ延在するような凹部４としてもよい。このような陽極箔を適用しても、図１０に示すように、各陽極箔６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの凹部に導電性ポリマー７を確実に充填することができる。

実施の形態２
ここでは、陽極箔を巻回することによって形成される固体電解コンデンサについて説明する。まず、前述した工程と同様の工程を経て、所定の凹部を有し、化成処理が施されたアルミニウム箔が得られる。次に、そのアルミニウム箔を所定の長さの帯状のアルミニウム箔に切断する。さらに化成処理を施すことにより、切断されたアルミニウム箔の端面に酸化アルミニウム被膜を形成する。そのアルミニウム箔に陽極リード（陽極ピン）を取り付ける。こうして、帯状の陽極箔が形成される。

次に、図１１に示すように、帯状の陽極箔６をその一端側から巻回する。巻回された陽極箔６の最外周を覆うように、アルミニウム箔９を巻き付ける。このアルミニウム箔９は陰極部材の一部となる。次に、陽極箔６を水溶性の導電性ポリマーに浸漬することにより、巻回されて内側に位置する陽極箔６の部分の凹部４と、その外側に位置して凹部４を覆う陽極箔６の表面との間の隙間（空間）に導電性ポリマー７を充填する。こうして、コンデンサ素子２が形成される。

次に、導電性接着剤、抵抗溶接、または、レーザ溶接等により陽極リード２１（図１２参照）をコンデンサ素子２の陽極ピン８に取り付ける。また、導電性接着剤等により陰極リード２２（図１２参照）をアルミニウム箔９に取り付ける。次に、コンデンサ素子２を所定の金型（図示せず）内に装着する。次に、その金型内に所定の樹脂を注入することにより、コンデンサ素子２が封止樹脂に封止される。その後、金型からコンデンサ素子を取り出すことによって、図１２に示すように、コンデンサ素子２を封止樹脂２０によって封止した固体電解コンデンサ１が形成される。封止樹脂２０の底面には、陽極リード端子２１と陰極リード端子２２が露出している。

上述した固体電解コンデンサでは、化成処理が施された陽極箔の凹部に陰極部材となる導電性高分子材料が充填されることで、陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて巻回した固体電解コンデンサと比べて、そのようなセパレータが不要となって、陽極箔の長さをより長くすることができて、電解コンデンサとしての容量を容易に確保することができる。

また、コンデンサ素子２の最外周に巻き付けられたアルミニウム箔９に、陰極リード２２を直接接続させることができて、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ：Equivalent Series Inductance）成分の低減に寄与することができる。

今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

１固体電解コンデンサ、２コンデンサ素子、３アルミニウム箔、４凹部、４ａ，４ｂ凹部、５酸化アルミニウム、６陽極箔、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ陽極箔、７導電性ポリマー、８陽極ピン、９アルミニウム箔、２０封止樹脂、２１陽極リード、２２陰極リード。

Claims

互いに対向する第１表面および第２表面を有する陽極箔を含み、少なくとも前記第１表面に所定の凹部が形成され、前記陽極箔における一の部分の前記凹部が、前記陽極箔における他の部分の前記第２表面によって覆われるように、前記一の部分と前記他の部分とを接触させる態様で配置された陽極部材と、
前記他の部分の前記第２表面によって覆われた前記一の部分の前記凹部に充填された導電性高分子材料を含む陰極部材と
を備えた、固体電解コンデンサ。
前記陽極部材は、それぞれ所定の長さを有する複数の陽極箔を積層させる態様で配置された、請求項１記載の固体電解コンデンサ。
前記陽極部材は、所定の長さを有する帯状の陽極箔を巻回させる態様で配置された、請求項１記載の固体電解コンデンサ。
前記陽極部材および前記陰極部材を含むコンデンサ素子を封止する封止樹脂を備えた、請求項１〜３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。