JP2011035335A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ素子の占積率が高くて、枕部材と陽極端子との電気的な接続状態が良好な固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る固体電解コンデンサは、陽極部と陰極部との間に誘電体層13が介在した固体電解型のコンデンサ素子１を具え、該コンデンサ素子１の陽極部には枕部材33を介して陽極端子３が電気的に接続される一方、該コンデンサ素子１の陰極部には陰極端子４が電気的に接続されている。ここで、枕部材33と陽極端子３との対向面には、枕部材33の側面のうち陰極端子４側に位置する第１側面33a近傍の位置にて枕部材33と陽極端子３とを電気的に接合する接合部30が形成され、枕部材33の第１側面33aとは反対側の第２側面33bと陽極端子３の側端面の一部の領域とが同一平面上に揃っている。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサ及びその製造方法に関し、特にコンデンサ素子の陽極部が枕部材を介して陽極端子に電気的に接続されている固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

図９は、従来の固体電解コンデンサを示す断面図である。図９に示す様に、従来の固体電解コンデンサは、固体電解型のコンデンサ素子(100)と、陽極端子(111)と、陰極端子(112)とを具え、これらが外装樹脂(120)内に埋設されている。コンデンサ素子(100)は、陽極リード(102)が植立された陽極体(101)の表面に誘電体層(103)を形成し、該誘電体層(103)上に、電解質層(104)を介して陰極層(105)を形成することにより構成されている。

陽極端子(111)及び陰極端子(112)はそれぞれ、外装樹脂(120)の下面(120a)に陽極端子面(115)及び陰極端子面(116)を露出させている。陽極端子(111)の陽極端子面(115)とは反対側の面には、レーザ溶接や抵抗溶接等の溶接手段により枕部材(114)が電気的に接合されており、該枕部材(114)の先端部に、コンデンサ素子(100)の陽極リード(102)の先端部(102a)が電気的に接続されている（例えば、特許文献１参照）。一方、陰極端子(112)の陰極端子面(116)とは反対側の面には、コンデンサ素子(100)の陰極層(105)の表面の一部が電気的に接続されている。

特開２００８−９１７８４号公報

しかしながら、レーザ溶接によって枕部材(114)を陽極端子(111)に接合する場合、従来は、図１０に示す様に、枕部材(114)の側面のうち陰極端子(112)とは反対側に位置する側面(114a)近傍の位置にて、枕部材(114)と陽極端子(111)との対向面にレーザ溶接を施し、これにより枕部材(114)と陽極端子(111)との接合部(130)が形成されていた。
又、抵抗溶接によって枕部材(114)を陽極端子(111)に接合した場合、枕部材(114)と陽極端子(111)との対向面に形成されている接合部(130)の位置を特定することが出来なかった。

このため、枕部材(114)のサイズを小さくしてコンデンサ素子(100)の占積率を高めるべく、枕部材(114)に切断加工を施した場合、枕部材(114)と陽極端子(111)との接合部(130)が切り落とされ、枕部材(114)と陽極端子(111)との電気的な接続に不良が発生する虞があった。

よって、従来の固体電解コンデンサにおいて枕部材(114)と陽極端子(111)との電気的な接続を良好な状態に維持するべく、陽極端子(111)に接合した枕部材(114)には切断加工を施さずに、図１に示す様に枕部材(114)をそのまま外装樹脂(120)内に埋設していた。このため、従来の固体電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子(100)の占積率が低下する問題があった。

そこで本発明の目的は、コンデンサ素子の占積率が高くて、枕部材と陽極端子との電気的な接続状態が良好な固体電解コンデンサ及びその製造方法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、陽極部と陰極部との間に誘電体層が介在した固体電解型のコンデンサ素子を具え、該コンデンサ素子の陽極部には枕部材を介して陽極端子が電気的に接続される一方、該コンデンサ素子の陰極部には陰極端子が電気的に接続されている。ここで、前記枕部材と陽極端子との対向面には、枕部材の側面のうち前記陰極端子側に位置する第１側面近傍の位置にて枕部材と陽極端子とを電気的に接合する接合部が形成され、枕部材の前記第１側面とは反対側の第２側面と陽極端子の側端面の一部の領域とが同一平面上に揃っている。

上記固体電解コンデンサの陽極端子と枕部材は、陽極端子となる陽極フレームに枕部材となる枕形成部材を接合した後、該枕形成部材と陽極フレームとに対して切断加工を施して、陰極端子とは反対側のこれらの端部を切断することにより作製される。従って、切断加工により形成される切断面において枕部材の第２側面と陽極端子の側端面とが揃うことになる。そして、枕部材と陽極端子との接合部は、枕部材の第１側面近傍の位置に形成されているので、切断加工によって切り落とされることがなく、枕部材の第１側面近傍の位置に残ったままとなる。

この様に枕形成部材に切断加工を施して枕部材を形成することにより、枕部材は、サイズの小さなものとなる。よって、上記固体電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子の占積率が向上することになる。しかも、枕部材は、接合部を介して陽極端子に電気的に接合されているので、枕部材と陽極端子の電気的な接続状態は良好である。

上記固体電解コンデンサの具体的構成において、前記接合部は、前記枕部材の第１側面近傍の位置にて枕部材と陽極端子との対向面にレーザ溶接を施すことにより形成されたものである。

本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、陽極部と陰極部との間に誘電体層が介在した固体電解型のコンデンサ素子を具え、該コンデンサ素子の陽極部には枕部材を介して陽極端子が電気的に接続される一方、該コンデンサ素子の陰極部には陰極端子が電気的に接続された固体電解コンデンサを製造する方法であって、接合工程と、搭載工程と、切断工程とを有している。
接合工程では、前記陽極端子となる陽極フレーム上に前記枕部材となる枕形成部材を設け、該枕形成部材と陽極フレームとの対向面に、枕形成部材の側面のうち前記陰極端子となる陰極フレーム側の側面近傍の位置にて陽極フレームと枕形成部材とを接合する接合部を形成する。
搭載工程では、接合工程の実行後、陽極フレームと陰極フレーム上に前記コンデンサ素子を搭載して、該コンデンサ素子の陽極部を枕形成部材の先端部に接続すると共に、該コンデンサ素子の陰極部を陰極フレームに接続する。
切断工程では、搭載工程の実行後、枕形成部材の陰極フレームとは反対側の端部を切断して枕部材を形成する。

上記製造方法においては、枕形成部材と陽極フレームとの接合部が、枕形成部材の陰極フレーム側の側面近傍の位置に形成されているので、枕形成部材の陰極フレームとは反対側の端部を切断した場合でも、前記接合部は切り落とされることがない。よって、切断工程の実行により形成される枕部材は、陽極フレームから形成される陽極端子に対して前記接合部を介して電気的に接続された状態で維持されることになる。しかも、枕形成部材を切断して枕部材が形成されるので、枕部材のサイズは枕形成部材のサイズよりも小さくなる。

よって、上記製造方法によれば、製造された固体電解コンデンサにおいてコンデンサ素子の占積率が向上することになる。しかも、枕部材と陽極端子との電気的な接続状態が良好である。

上記製造方法の具体的構成では、前記切断工程において、前記枕形成部材の陰極フレームとは反対側の端部を切断するとき、枕形成部材と陽極フレームとを同一平面に沿って切断して枕部材と陽極端子とを形成する

上記製造方法の他の具体的構成において、前記接合工程では、前記枕形成部材の陰極フレーム側の側面近傍の位置にて枕形成部材と陽極フレームとの対向面にレーザ溶接を施すことにより前記接合部を形成する。

本発明に係る固体電解コンデンサは、コンデンサ素子の占積率が高くて、枕部材と陽極端子との電気的な接続状態が良好である。又、本発明に係る製造方法によれば、その様な固体電解コンデンサを得ることが出来る。

図１は、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサを示す断面図である。 図２は、上記固体電解コンデンサの要部を拡大して示した断面図である。 図３は、固体電解コンデンサの製造方法の接合工程の前段を説明する断面図である。 図４は、上記接合工程の後段を説明する断面図である。 図５は、図４に示されるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図６は、上記製造方法の搭載工程を説明する断面図である。 図７は、上記製造方法の外装樹脂形成工程及び切断工程を説明する断面図である。 図８は、上記固体電解コンデンサの変形例を示す断面図である。 図９は、従来の固体電解コンデンサを示す断面図である。 図１０は、従来の固体電解コンデンサの要部を拡大して示した断面図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサを示す断面図である。図１に示す様に、本実施形態の固体電解コンデンサは、リードタイプの固体電解型のコンデンサ素子(１)と、陽極端子(３)と、陰極端子(４)とを具え、これらが外装樹脂(２)内に埋設されている。

コンデンサ素子(１)は、陽極リード(12)が植立された陽極体(11)の表面に誘電体層(13)を形成し、該誘電体層(13)上に、電解質層(14)を介して陰極層(15)を形成することにより構成されている。
ここで、陽極体(11)は、弁作用金属からなる多孔質焼結体によって形成されており、弁作用金属には、例えばタンタル、ニオブ、チタン、アルミニウム等の金属が用いられている。

陽極リード(12)は、その基端部(122)が陽極体(11)内に埋設される一方、先端部(121)が陽極体(11)の表面から外部に引き出されている。陽極リード(12)は、陽極体(11)を形成している弁作用金属と同種又は異種の弁作用金属によって形成されており、陽極体(11)と陽極リード(12)とは互いに電気的に接続されている。

誘電体層(13)は、陽極体(11)の表面に形成された酸化被膜から構成されており、該酸化被膜は、陽極体(11)をリン酸水溶液やアジピン酸水溶液等の電解溶液に浸漬させ、陽極体(11)の表面を電気化学的に酸化させること（陽極酸化）により形成されている。

電解質層(14)は、誘電体層(13)上に、二酸化マンガン等の導電性無機材料、ＴＣＮＱ（Tetracyano-quinodimethane）錯塩、導電性ポリマー等の導電性有機材料等の材料を用いて形成されている。

陰極層(15)は、電解質層(14)上に形成されたカーボン層（図示せず）と、該カーボン層上に形成された銀ペースト層（図示せず）とから構成され、電解質層(14)と陰極層(15)とは互いに電気的に接続されている。

上記コンデンサ素子(１)においては、陽極体(11)と陽極リード(12)とによってコンデンサ素子(１)の陽極部が構成され、電解質層(14)と陰極層(15)とによってコンデンサ素子(１)の陰極部が構成されている。

陽極端子(３)及び陰極端子(４)はそれぞれ、外装樹脂(２)の下面(2a)から露出した陽極端子面(31)及び陰極端子面(41)を有しており、該陽極端子面(31)と陰極端子面(41)とによって、固体電解コンデンサの一対の下面電極が構成されている。

陽極端子(３)及び陰極端子(４)はそれぞれ、これらの端子の基材となる銅製の端子形成部材（図示せず）の表面に、メッキ処理を施して、ニッケル層、パラジウム層、金層からなるメッキ層（図示せず）を形成することにより構成されている。尚、端子形成部材の材質には、銅以外の種々の金属を用いることが出来る。又、メッキ層の材質には、ニッケル、パラジウム、金以外の種々の金属を用いることが出来る。

陽極端子(３)の陽極端子面(31)とは反対側の面(32)には、枕部材(33)が設けられており、枕部材(33)と陽極端子(３)との対向面には、図２に示す様に、枕部材(33)の側面のうち陰極端子(４)側に位置する第１側面(33a)近傍の位置にて枕部材(33)と陽極端子(３)とを電気的に接合する接合部(30)が形成されている。

ここで、接合部(30)は、枕部材(33)の第１側面(33a)近傍の位置にて枕部材(33)と陽極端子(３)との対向面にレーザ溶接を施すことにより形成されたものであり、具体的には陽極端子(３)のメッキ層の一部と枕部材(33)の一部とが溶解して一体化したものである。尚、枕部材(33)は、鉄（４２アロイ）、ニッケル、タンタル等の金属を用いて形成されている。

又、上記固体電解コンデンサにおいては、図２に示す様に、陽極リード(12)の先端面(12b)と、枕部材(33)の第１側面(33a)とは反対側の第２側面(33b)と、陽極端子(３)の側端面の一部の領域(3b)とが、同一平面上に揃っている。尚、枕部材(33)の第２側面(33b)と陽極リード(12)の先端面(12b)とには、絶縁材からなるコーティング層（図示せず）が形成されている。

図１に示す様に、上記コンデンサ素子(１)は、陽極端子(３)及び陰極端子(４)上に搭載されており、コンデンサ素子(１)の陽極リード(12)の先端部(121)が、レーザ溶接によって枕部材(33)の先端部に固着される一方、陰極層(15)の表面の一部が、陰極端子(４)の陰極端子面(41)とは反対側の面(42)に導電性接着剤によって接着されている。これにより、コンデンサ素子(１)の陽極部は、枕部材(33)を介して陽極端子(３)に電気的に接続され、コンデンサ素子(１)の陰極部は、導電性接着剤を介して陰極端子(４)に電気的に接続されている。

次に、上記固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
図３は、固体電解コンデンサの製造方法の接合工程の前段を説明する断面図である。図４は、該接合工程の後段を説明する断面図である。図５は、図４に示されるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図３に示す様に、先ず接合工程の前段では、陽極端子(３)となる陽極フレーム(51)と、陰極端子(４)となる陰極フレーム(52)とを具えたフレーム体(５)を用意し、該フレーム体(５)の陽極フレーム(51)の上面(512)に、枕部材(33)となる枕形成部材(62)を設置する。尚、枕部材(33)は、鉄（４２アロイ）、ニッケル、タンタル等の金属を用いて形成されている。

ここで、陽極フレーム(51)及び陰極フレーム(52)はそれぞれ、これらの端子の基材となる銅製のフレーム形成部材（図示せず）の表面に、メッキ処理を施して、ニッケル層、パラジウム層、金層からなるメッキ層（図示せず）を形成することにより構成されている。尚、フレーム形成部材の材質には、銅以外の種々の金属を用いることが出来る。又、メッキ層の材質には、ニッケル、パラジウム、金以外の種々の金属を用いることが出来る。

続いて、図４及び図５に示す様に接合工程の後段では、枕形成部材(62)の側面のうち陰極フレーム(52)側の側面(62a)と、陽極フレーム(51)の上面(512)とによって形成された角部(63)に、レーザ光Ｌを照射する。これにより、枕形成部材(62)の側面(62a)近傍の位置にて、陽極フレーム(51)のメッキ層の一部と枕形成部材(33)の一部とが溶解して一体化することになる。

その結果、枕形成部材(62)と陽極フレーム(51)との対向面に、枕形成部材(62)の側面(62a)近傍の位置にて陽極フレーム(51)と枕形成部材(62)とを接合する接合部(30)が形成され、該接合部(30)を介して枕形成部材(62)と陽極フレーム(51)とが電気的に接続されることになる。

図６は、固体電解コンデンサの製造方法の搭載工程を説明する断面図である。搭載工程は、接合工程の実行後に実行される工程である。図６に示す様に、搭載工程では、フレーム体(５)上に、コンデンサ素子(１)となるコンデンサ素子体(71)を搭載する。ここで、コンデンサ素子体(71)は、陽極リード(12)となるリード形成部材(61)が陽極体(11)に植立され、該陽極体(11)の表面に誘電体層(13)、電解質層(14)、陰極層(15)が形成された素子である。

フレーム体(５)上にコンデンサ素子体(71)を搭載するとき、該コンデンサ素子体(71)のリード形成部材(61)の先端部(611)を枕形成部材(62)の先端部に接触させ、接触面にレーザ溶接を施すことにより、リード形成部材(61)の先端部(611)を枕形成部材(62)の先端部に固着させる。これにより、リード形成部材(61)と枕形成部材(62)とが電気的に接続されることになる。

これと並行して、コンデンサ素子体(71)の陰極層(15)の表面の一部を、導電性接着剤を用いて陰極フレーム(52)の上面(522)に接着する。これにより、陰極層(15)と陰極フレーム(52)とが電気的に接続されることになる。

図７は、固体電解コンデンサの製造方法の外装樹脂形成工程及び切断工程を説明する断面図である。外装樹脂形成工程は、搭載工程の実行後に実行される工程である。図７に示す様に、外装樹脂形成工程では、コンデンサ素子体(71)の周囲に外装樹脂(２)を形成し、これにより外装樹脂(２)内に、コンデンサ素子体(71)、枕形成部材(62)、陽極フレーム(51)及び陰極フレーム(52)を埋設する。このとき、陽極フレーム(51)の下面(511)と陰極フレーム(52)の下面(521)とを、外装樹脂(２)の下面(2a)から露出させておく。この様にして、外装樹脂形成工程ではブロック体(72)が作製される。

切断工程は、外装樹脂形成工程の実行後に実行される工程である。図７に示す様に、切断工程では、外装樹脂形成工程にて作製されたブロック体(72)に対して切断加工を施す。具体的には、Ｂ−Ｂ線に沿ってブロック体(72)を切断することにより、同一平面に沿って、外装樹脂(２)、リード形成部材(61)、枕形成部材(62)及び陽極フレーム(51)を切断する。更に、Ｃ−Ｃ線に沿ってブロック体(72)を切断することにより、同一平面に沿って、外装樹脂(２)及び陰極フレーム(52)を切断する。

切断工程の実行により、リード形成部材(61)からは、その先端部(611)の一部が切断されて陽極リード(12)が形成され、これによってコンデンサ素子体(71)からコンデンサ素子(１)が形成されることになる。又、枕形成部材(62)からは、その側面(62a)とは反対側の端部が切断されて枕部材(33)が形成され、陽極フレーム(51)及び陰極フレーム(52)からは、それぞれの一部が切断されて陽極端子(３)及び陰極端子(４)が形成されることになる。

そして、Ｂ−Ｂ線に沿う切断面において、陽極リード(12)の先端面(12b)と、枕部材(33)の第２側面(33b)と、陽極端子(３)の側端面の一部の領域(3b)とがそれぞれ形成され、これらは同一平面上に揃うことになる（図２参照）。

尚、リード形成部材(61)の先端が、Ｂ−Ｂ線に沿う切断位置に達していない場合には、Ｂ−Ｂ線に沿ってブロック体(72)を切断した場合でも、リード形成部材(61)は切断されず、外装樹脂(２)、枕形成部材(62)及び陽極フレーム(51)が切断されることになる。この場合、リード形成部材(61)そのものが陽極リード(12)となる。

切断工程の実行後、枕部材(33)の第２側面(33b)と陽極リード(12)の先端面(12b)とに、絶縁材からなるコーティング層（図示せず）を形成する。これにより、図１に示す如く固体電解コンデンサが完成することになる。

上記固体電解コンデンサの製造方法においては、枕形成部材(62)と陽極フレーム(51)との接合部(30)が、枕形成部材(62)の陰極フレーム(52)側の側面(62a)近傍の位置に形成されているので、枕形成部材(62)の側面(62a)とは反対側の端部を切断した場合でも、接合部(30)は切り落とされることがない。よって、図２に示す様に、切断工程の実行により形成される枕部材(33)は、陽極フレーム(51)から形成される陽極端子(３)に対して接合部(30)を介して電気的に接続された状態で維持されることになる。しかも、枕形成部材(62)を切断して枕部材(33)が形成されるので、枕部材(33)のサイズは枕形成部材(62)のサイズよりも小さくなる。

よって、上記製造方法によれば、製造された固体電解コンデンサにおいてコンデンサ素子(１)の占積率が向上することになる。しかも、該固体電解コンデンサにおいて、枕部材(33)と陽極端子(３)との電気的な接続状態が良好である。

尚、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、リードタイプのコンデンサ素子を具えた上記固体電解コンデンサ及びその製造方法に採用した枕部材(33)に関する各種構成は、図８に示す如く箔状のコンデンサ素子(８)を具えた固体電解コンデンサに適用することが出来る。
図８に示す様に、箔状のコンデンサ素子(８)においては、箔状の陽極体(81)の表面に、誘電体層(82)が形成された第１領域(811)と誘電体層(82)が形成されていない第２領域(812)とが存在し、該誘電体層(82)上に、電解質層(83)を介して陰極層(84)が形成されている。そして、図８に示す固体電解コンデンサ素子においては、陽極体(81)の表面の第２領域(812)に、枕部材(33)の先端部が接続されることになる。

上述した固体電解コンデンサ及びその製造方法においては、枕部材(33)と陽極端子(３)とがレーザ溶接によって接合されていたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、枕部材(33)と陽極端子(３)とは、これらの対向面を導電性接着剤によって接着することにより接合されてもよい。

(１) コンデンサ素子
(11) 陽極体（陽極部）
(12) 陽極リード（陽極部）
(13) 誘電体層
(14) 電解質層（陰極部）
(15) 陰極層（陰極部）
(３) 陽極端子
(30) 接合部
(33) 枕部材
(33a) 第１側面
(33b) 第２側面
(４) 陰極端子
(５) フレーム体
(51) 陽極フレーム
(52) 陰極フレーム
(62) 枕形成部材
(62a) 側面

Claims (5)

1. 陽極部と陰極部との間に誘電体層が介在した固体電解型のコンデンサ素子を具え、該コンデンサ素子の陽極部には枕部材を介して陽極端子が電気的に接続される一方、該コンデンサ素子の陰極部には陰極端子が電気的に接続された固体電解コンデンサにおいて、前記枕部材と陽極端子との対向面には、枕部材の側面のうち前記陰極端子側に位置する第１側面近傍の位置にて枕部材と陽極端子とを電気的に接合する接合部が形成され、枕部材の前記第１側面とは反対側の第２側面と陽極端子の側端面の一部の領域とが同一平面上に揃っていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記接合部は、前記枕部材の第１側面近傍の位置にて枕部材と陽極端子との対向面にレーザ溶接を施すことにより形成されたものである請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 陽極部と陰極部との間に誘電体層が介在した固体電解型のコンデンサ素子を具え、該コンデンサ素子の陽極部には枕部材を介して陽極端子が電気的に接続される一方、該コンデンサ素子の陰極部には陰極端子が電気的に接続された固体電解コンデンサを製造する方法であって、
   前記陽極端子となる陽極フレーム上に前記枕部材となる枕形成部材を設け、該枕形成部材と陽極フレームとの対向面に、枕形成部材の側面のうち前記陰極端子となる陰極フレーム側の側面近傍の位置にて陽極フレームと枕形成部材とを接合する接合部を形成する接合工程と、
   接合工程の実行後、陽極フレームと陰極フレーム上に前記コンデンサ素子を搭載して、該コンデンサ素子の陽極部を枕形成部材の先端部に接続すると共に、該コンデンサ素子の陰極部を陰極フレームに接続する搭載工程と、
   搭載工程の実行後、枕形成部材の陰極フレームとは反対側の端部を切断して枕部材を形成する切断工程
   とを有する固体電解コンデンサの製造方法。
4. 前記切断工程において、前記枕形成部材の陰極フレームとは反対側の端部を切断するとき、枕形成部材と陽極フレームとを同一平面に沿って切断して枕部材と陽極端子とを形成する請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
5. 前記接合工程では、前記枕形成部材の陰極フレーム側の側面近傍の位置にて枕形成部材と陽極フレームとの対向面にレーザ溶接を施すことにより前記接合部を形成する請求項３又は請求項４に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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