JP2011040700A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ素子の体積占有率を向上させ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】固体電解コンデンサ１００は、内部が正極の極性を有するコンデンサ素子１１０と、コンデンサ素子１１０に一端が挿入された正極ワイヤ１１１と、コンデンサ素子１１０の外表面の一側に設けられた負極引出層１２０と、コンデンサ素子１１０の下面の両側部に結合した端子補強材１５０と、端子補強材１５０の間に充填されてコンデンサ素子１１０の下面を封止する液相エポキシ樹脂（ＥＭＣ）１６０と、コンデンサ素子１１０の外周面に覆いかぶされ、正極ワイヤ１１１の突出した端部、負極引出層１２０の端部及び端子補強材１５０の下面が露出するように設けられたモールド部１３０と、モールド部１３０の両側部と端子補強材１５０の下面にメッキ層により設けられた正極端子１４１及び負極端子１４２とを含む。
【選択図】図３

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、より詳しくは、コンデンサ素子の一側に伝導性ペーストによる負極引出層が設けられ、コンデンサ素子の下面に端子補強材が取り付けられることによって、コンデンサ素子の体積占有率を向上させると共に、製品の機械的信頼性を確保可能なようにした固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

一般に、固体電解コンデンサは電気を蓄積する機能に加えて、直流電流を遮断し、交流電流を通過させるという目的で使われる電子部品の一つであって、このような固体電解コンデンサの代表としてタンタルコンデンサがある。

タンタルコンデンサは、一般の産業機器用はもちろん、定格電圧の使用範囲の低い用途の回路に使われ、特に周波数特性が問題になる回路や携帯通信機器のノイズ低減のために多く使われてきている。

このような固体電解コンデンサは、基本的に、タンタルで構成されたコンデンサ素子の中央部、または該中央部を除いた部位にリードワイヤを挿入し、挿入した該リードワイヤをコンデンサ素子の外部でベンディングして製作されている。

また、コンデンサ素子にリードフレームを組み込む方法としては、正極（＋）リードワイヤと正極（＋）リードフレームとをスポット（ｓｐｏｔ）溶接して正極端子を引き出し、モールドパッケージングした後、正極リードと負極リードとのフォーミング（ｆｏｒｍｉｎｇ）により電極端子を引き出すような方法が使われている。

図１及び図２は、従来の固体電解コンデンサに関する図面で、図１は従来の固体電解コンデンサの斜視図であり、図２は従来の固体電解コンデンサの断面図である。

これらの図に示すように、従来の固体電解コンデンサ１０は、コンデンサの容量及び特性を決める誘電体粉末素材からなるコンデンサ素子１１と、印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ:ＰＣＢ）に容易に装着できるようにするためにコンデンサ素子１１に連結される正極リードフレーム１３及び負極リードフレーム１４と、コンデンサ素子１１を外部環境から保護し、コンデンサ素子１１の形状を形成するための、エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）のモールディングによって形成されたエポキシケース１５とから構成される。

ここで、コンデンサ素子１１は、一側に、一定の長さの棒状の正極ワイヤ１２が突出するように設けられている。

そして、正極ワイヤ１２には、正極リードフレーム１３との接触面積を大きくし、溶接時に左右揺れを防止するために外面が平らな圧空面１２ａが設けられている。

ここで、コンデンサ素子１１を製造する工程では、プレス工程にて誘電体粉末を直方体形状に成形して焼結し、化成工程にて外面に誘電体酸化被膜を設けた後、硝酸マンガン水溶液に含浸し、外面に固体電解質からなる二酸化マンガン層を熱分解して形成する。

このようにして製造されたコンデンサ素子１１に正極リードフレーム１３及び負極リードフレーム１４を連結する工程は、コンデンサ素子１１の一側面に一定の長さで突出するように設けられた棒状の正極ワイヤ１２の圧空面１２ａに板状の正極リードフレーム１３を溶接して正極端子を引き出すステップと、コンデンサ素子１１の外部表面や負極リードフレーム１４に塗布された導電性接合剤を媒介として負極端子を引き出すステップとから構成される。

そして、正極リードフレーム１３及び負極リードフレーム１４に各々電気的に連結されたコンデンサ素子１１は、外装工程にてエポキシをモールディングしてエポキシケース１５を設けた後、最後にマーキング工程にてコンデンサの製作が完了する。

このように製作される従来の固体電解コンデンサ１０に対しては、エポキシケース１５を含んだ全体積に対するコンデンサ素子１１の体積占有率が非常に小さいために静電容量が小さくなり、インピーダンスの値が大きくなるという問題が指摘されている。

また、従来の固体電解コンデンサは、正極ワイヤ１２と正極リードフレーム１３とを直接溶接する過程において、高温の熱が発生し、このように発生した熱が正極ワイヤ１２を通じてコンデンサ素子１１に影響し、熱に脆弱なコンデンサ素子１１を損傷させるという問題があった。

そのため、コンデンサ素子１１に加えられた熱衝撃により誘電体が破壊され、結果として製品特性の低下及び不良がもたらされるため、製造コストが上昇するという短所がある。

従って、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、コンデンサ素子の一側に伝導性ペーストによる負極引出層が設けられ、コンデンサ素子の下面に端子補強材が取り付けられることによってコンデンサ素子の体積占有率を向上させると共に、端子補強材により機械的信頼性を向上させた固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することに、その目的がある。

また、本発明は、端子補強材の上部にコンデンサ素子を並列に配設して、低ＥＳＲ特性を実現すると共に、単位体積当りのコンデンサ素子の表面積を大きくし、静電容量を大きくした固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することに、その他の目的がある。

上記目的を達成するために、本発明の好適な一実施態様によれば、内部が正極の極性を有するコンデンサ素子と、コンデンサ素子に一端が挿入された正極ワイヤと、コンデンサ素子の外表面の一側に設けられた負極引出層と、コンデンサ素子の下面の両側部に結合した端子補強材と、コンデンサ素子の外周面に覆いかぶされ、正極ワイヤの突出した端部、負極引出層の端部及び端子補強材の下面が露出するように設けられたモールド部と、モールド部の両側部及び端子補強材の下面にメッキ層により設けられた正極端子及び負極端子と、を含む固体電解コンデンサが提供される。

コンデンサ素子の外表面には、負極層がさらに設けられていてよく、この負極層が設けられたコンデンサ素子の外側面と負極引出層との間には、伝導性緩衝材が介在してもよく、伝導性緩衝材は負極引出層とコンデンサ素子との界面で生じる接合トラブルを回避する役割をする。

コンデンサ素子の下部には、液相エポキシ樹脂（ＥＭＣ:Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）が塗布されてよい。液相エポキシ樹脂は、コンデンサ素子の下部に塗布され、一部がコンデンサ素子の下面と端子補強材との間に介在し、コンデンサ素子と端子補強材とを堅固に貼り付ける役割をし、また、コンデンサ素子の負極端子側の端子補強材を絶縁する働きをする。

端子補強材は、所定以上の強度を有する金属性材料または合成樹脂材料で構成することができ、金属性材料の場合、スチールまたはＣｕ、Ｎｉなどで構成することができる。

この時、端子補強材は１００μｍ以内の厚さにすることが望ましく、その上部に結合するコンデンサ素子の体積占有率を高めるために、２０〜５０μｍの厚さにすることがより望ましい。

液相エポキシ樹脂としては、離型剤の含まれていないエポキシ樹脂を用いることが望ましく、六面体で構成された端子補強材の外部露出面を除いた４面に接触するようにして、端子補強材の固着強度が向上するようにすることができる。

また、コンデンサ素子の下面と端子補強材の下面とを除いたコンデンサ素子の外周面に、モールド部を設けることができる。この時、このモールド部は、コンデンサ素子に結合した正極ワイヤの突出端部及び負極引出層の端部を露出させるようにコンデンサ素子の外周面に設けることができる。

コンデンサ素子は、その外周面に負極層及び負極補強層が設けられていてよく、該負極層はコンデンサ素子の表面にタンタル酸化物（Ｔａ_２Ｏ_５）の酸化被膜で構成された絶縁層、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）で構成された固体電解質層からなり、その外周面にカーボン、銀（Ａｇ）ペーストなどが順次塗布されて負極補強層が設けられる。

この時、負極層の設けられたコンデンサ素子の一側面に設けられる負極引出層は、ディスペンシング方式、ディッピング方式またはプリンティング方式によって設けることができ、伝導性物質の含まれた粘性を有するペーストの形態で構成することができる。

そして、モールド部の両側部と端子補強材の下面とには、各々、正極端子と負極端子とをメッキ層により設けることができる。

正極端子及び負極端子は、電解メッキ、無電解メッキ、ディッピング、ペースト塗布などの方式により設けることができる。

この時、メッキ層は、無電解メッキによって設けられる場合、無電解ニッケルリン（Ｎｉ／ｐ）メッキによって設けられた内部メッキ層と、この内部メッキ層上に銅（Ｃｕ）または錫（Ｓｎ）メッキによって設けられた外部メッキ層とからなることが望ましい。

また、コンデンサ素子としては、液相エポキシ樹脂の塗布された端子補強材の上部に複数のコンデンサ素子を並列するように配置することができる。この時、複数のコンデンサ素子は縦方向または横方向に並列するように配置することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の他の好適な実施の形態によれば、合成樹脂のフィルムの形態で構成されたシート上に端子補強材を形成するステップと、シートの上面と端子補強材の上面とに液相エポキシ樹脂（ＥＭＣ）を塗布するステップと、内部が正極の極性を有し、表面に負極層が設けられ、一側端部に正極ワイヤが結合したコンデンサ素子を準備するステップと、コンデンサ素子の他側端部に負極引出層を形成するステップと、液相エポキシ樹脂の塗布されたシート上にコンデンサ素子を一定の間隔をおいて配列するステップと、配列されたコンデンサ素子の外側面にモールド部を形成するステップと、モールド部の両側部に負極引出層と正極ワイヤの端部とが露出するようにモールド部をカットするステップと、モールド部の両側面にメッキ層による正極端子及び負極端子を形成するステップと、を含む固体電解コンデンサの製造方法が提供される。

この時、コンデンサ素子の他側端部に負極引出層を形成するステップの前に、コンデンサ素子の表面と負極引出層とがなす界面で発生する接合トラブルを抑制するために、伝導性緩衝材を形成するステップをさらに含むことができる。

負極引出層は、ディスペンシング方式、ディッピング方式またはプリンティング方式によって設けることができ、伝導性物質が含まれた粘性を有するペーストの形態で構成することができる。

また、モールド部の両側部をカットするステップの後に、シートを除去するステップをさらに含むことができる。

また、コンデンサ素子をシート上に配列するステップにて、コンデンサ素子はシート上に設けられた端子補強材に両側部が支持され、シート上面及び端子補強材の上面との間に介在した液相エポキシ樹脂により固着されるようにすることができるようにする。

また、シートに端子補強材を形成するステップにて、端子補強材はエッチングによるパターン加工により設けたり、無電解または電解メッキによるパターン加工によって設けたりすることができる。

また、モールド部をカットするステップの後に、カット面にメッキ層を形成するのが容易になるように、不純物を除去するグラインディングまたはトリミングのステップをさらに含むことができる。

そして、モールド部の両側面にメッキ層による正極端子及び負極端子が設けられるステップにて、正極端子及び負極端子は電解メッキ、無電解メッキ、ディッピング、ペースト塗布などの方式により形成可能である。

前述のように、本発明の固体電解コンデンサ及びその製造方法によれば、固体電解コンデンサの構造及び工程を単純化し、製造費用を節減すると共に、端子補強材による緩衝作用で端子形成部位の機械的信頼性を向上させることができるという効果が得られる。

また、本発明の固体電解コンデンサ及びその製造方法によれば、固体電解コンデンサの小型化を実現すると共に、静電容量を最大限にすることができるという効果が得られる。

さらに、本発明の固体電解コンデンサ及びその製造方法によれば、固体電解コンデンサの低いＥＳＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）特性を実現することができるという効果が得られる。

従来の固体電解コンデンサの斜視図である。 従来の固体電解コンデンサの断面図である。 本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの断面図である。 本発明に採用されるコンデンサ素子の断面図である。 本発明による固体電解コンデンサの製作時の工程図で、端子補強材の形成時の断面図である。 図５と同様の、液相エポキシ樹脂の塗布時の断面図である。 図５と同様の、端子補強材へのコンデンサ素子の実装時の断面図である。 図５と同様の、コンデンサ素子の外部へのモールド部の形成時の断面図である。 本発明に採用される端子補強材がエッチングにより設けられる過程を示した工程図である。 本発明に採用される端子補強材がメッキにより設けられる過程を示した工程図である。 本発明の他の実施形態による固体電解コンデンサの断面図である。 図１１と同様の、固体電解コンデンサの断面図である。 他の例の、固体電解コンデンサの断面図である。

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴が、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

まず、図３は、本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの断面図であり、図４は、本発明に採用されるコンデンサ素子の断面図である。

同図のように、本発明の実施形態による固体電解コンデンサ１００は、一側端部に正極ワイヤ１１１が結合したコンデンサ素子１１０と、コンデンサ素子１１０の他側端部に設けられた負極引出層１２０と、該コンデンサ素子１１０の下面両側部に取り付けられた端子補強材１５０と、コンデンサ素子１１０の外周面に覆いかぶさったモールド部１３０と、モールド部１３０の両側面に設けられた正極端子１４１及び負極端子１４２とから構成されている。

ここで、正極端子１４１と負極端子１４２との間のコンデンサ素子１１０の下面には、液相エポキシ樹脂（ＥＭＣ）１６０が充填されている。液相エポキシ樹脂１６０はコンデンサ素子１１０と端子補強材１５０とが接する部分で両者の間に介在し、コンデンサ素子１１０と端子補強材１５０とを固着させる働きをしている。

このように構成された本実施形態の固体電解コンデンサ１００を各構成要素別にさらに詳記すると、コンデンサ素子１１０は、一側端部に正極端子１４１と電気的に接続される正極ワイヤ１１１の一端が露出するように結合した直方体形状に形成されている。

コンデンサ素子１１０は図４のように、正極の極性を有し、外表面に負極層（図示せず）が設けられたタンタルペレット１１２と、該負極層の外部にカーボン１１３ａ及び銀ペースト１１３ｂが順次塗布された負極補強層１１３とから構成されている。

タンタルペレット１１２は、誘電体酸化被膜層からなる絶縁層によってその外側に設けられる負極層と絶縁されており、該絶縁層は、電気化学反応を用いた化成工程によってタンタルペレット１１２の表面に酸化被膜（Ｔａ_２Ｏ_５）を成長させて設けられる。

この時、該絶縁層は、タンタルペレット１１２から変化させられた誘電体となる。

ここで、前記タンタルペレット１１２はタンタルパウダとバインダーとの混合物によって製作され、タンタルパウダとバインダーとを一定比率で混合して攪拌し、このように混合したパウダを圧縮して直方体形状に成形した後、それを高温及び高振動下で焼結させて製作される。

タンタルペレット１１２は、タンタル（Ｔａ）の他に、ニオブ（Ｎｂ）酸化物のような材質を用いて焼結製作することもできる。

そして、負極層は、硝酸マンガン溶液に、絶縁層が形成されたタンタルペレット１１２を含浸させ、その外表面に硝酸マンガン溶液を付着させた後、これを焼成させることによって、負極を有する二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）層として設けられる。

コンデンサ素子１１０の構成において、絶縁層及び負極層に対する図面符号の記載及び図面における表示は、本発明が採用している固体電解コンデンサの製作時において当業者にとって十分に理解できる公知技術に該当すると判断されるため省略した。

一方、負極層の外側面には、カーボン（ｃａｒｂｏｎ）１１３ａと銀ペースト（ｓｉｌｖｅｒ ｐａｓｔｅ）１１３ｂとが順次塗布された負極補強層１１３が設けられている。負極補強層１１３によって、負極層が有する極性に対する導電性が向上するようにすることにより、負極補強層１１３に結合する負極引出層１２０との極性伝達のための電気的連結が容易になる。

正極ワイヤ１１１が一端に結合され、外表面に負極補強層１１３が設けられたコンデンサ素子１１０の他端部、即ち正極ワイヤ１１１が結合された端部の反対側の端部には負極引出層１２０が設けられて、負極引出層１２０と接合された状態の安定した負極端子１４２を引き出すことができるようになっている。

負極引出層１２０は、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕなどの粘性を有する伝導性ペーストで構成されることが望ましく、コンデンサ素子１１０の一面に塗布され、乾燥、硬化、焼成などの工程によって十分な強度及び硬度を有するようにする。

この時、負極引出層１２０は、約３０〜３００℃の間で硬化する。

また、負極引出層１２０は、正極ワイヤ１１１が結合されたコンデンサ素子１１０の一面に、ディスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）方式、ペーストが一面に一定量貼り付けられるようにするディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）方式、シート上にペーストをプリントし、これがコンデンサ素子１１０の一面に貼り付けられるようにするプリンティング（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）方式などによって設けることができる。

一方、コンデンサ素子１１０の一面の負極引出層１２０と負極補強層１１３との間には伝導性緩衝材１１５が介在されている。伝導性緩衝材１１５は、負極引出層１２０が設けられるコンデンサ素子１１０の表面を外部環境から保護する役割をする。

伝導性緩衝材１１５は、負極補強層１１３の最外層を構成する銀ペースト層１１３ｂに、粘性を有する伝導性ペーストによって構成される負極引出層１２０を容易に接合することができるように、化学的機械的親和力のよいエポキシ系列の材料で構成することが望ましい。

この時、伝導性緩衝材１１５を負極補強層１１３と負極引出層１２０との間に介在させる理由は、負極補強層１１３の最外層である銀ペースト層１１３ｂと負極引出層１２０の伝導性ペーストとが直接接触した場合に発生する恐れがある接触トラブルを回避するためである。

伝導性緩衝材１１５は、伝導性のエポキシ系列だけでなく、スチールまたはペースト材質で構成されたリードフレームによって構成してもよい。

一方、コンデンサ素子１１０の下面両側部には、所定の厚さの端子補強材１５０が取り付けられている。

端子補強材１５０は、モールド部１３０の外側面において正極端子１４１及び負極端子１４２が設けられる部位のコンデンサ素子１１０の下面に取り付けられ、コンデンサ素子１１０との接合面の間に液相エポキシ樹脂１６０、即ち液相ＥＭＣが介在してコンデンサ素子１１０と堅固に密着させられて結合されている。

本実施形態による固体電解コンデンサは、製造工程において、電圧印加及び特性検査のために、随時、検査装置に装着される場合がある。ここで、検査装置の探針（ｐｒｏｂｅ）を正極端子１４１及び負極端子１４に接触させる時、端子形成部位に取り付けられた端子補強材１５０によって衝撃を緩衝することによって、端子の浮きや破損を防止することができる。

端子補強材１５０は、所定の強度以上の金属材料や合成樹脂材料またはセラミックなどで構成することができ、金属材質の場合、スチール（ｓｔｅｅｌ）やＣｕ、Ｎｉなどの伝導性材料で構成することができる。

また、端子補強材１５０は、１００μｍ以内の厚さに形成することができ、端子補強材１５０の結合されたコンデンサ素子１１０が、制限された空間内で最適な体積占有率を有するようにするために、２０〜５０μｍの厚さに形成することが望ましい。

端子補強材１５０がコンデンサ素子１１０の下面に取り付けられる時、接着媒介体が、端子補強材１５０の間に充填される液相エポキシ樹脂１６０によって構成される。

液相エポキシ樹脂１６０は、コンデンサ素子１１０の下面を覆いかぶせてコンデンサ素子１１０を保護する役割をすると共に、コンデンサ素子１１０と端子補強材１５０との接合面で両者の間に介在し、コンデンサ素子１１０の下面に端子補強材１５０を堅固に固着させる役割をする。

この時、絶縁材である液相エポキシ樹脂１６０を用いることによって、コンデンサ素子１１０と、負極端子１４２の形成部位に取り付けられる導電性材質の端子補強材１５０とが絶縁され、ショートが防止される。

また、通常の液相エポキシ樹脂１６０には一定量の離型剤が含まれているが、本実施形態に適用される液相エポキシ樹脂１６０としては、離型剤が含まれていると、コンデンサ素子１１０と端子補強材１５０との間の接合強度を低下させることがあるため、離型剤が含まれていない液相エポキシ樹脂１６０を用いる。これによって、コンデンサ素子１１０と端子補強材１５０との固着強度を向上させることができる。

ここで、コンデンサ素子１１０の上部に覆いかぶされたモールド部１３０とは別に、コンデンサ素子１１０の下面に液相エポキシ樹脂１６０を充填することにより、コンデンサ素子１１０の外部を覆う理由は、モールド部１３０を形成するエポキシ素材でコンデンサ素子１１０の下面を覆う場合、このエポキシ素材の充填不良による成形不良が生じることがあるため、エポキシ樹脂内に含まれるフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）が比較的小さい液相エポキシ樹脂１６０を用いることによって充填不良を回避するためである。

即ち、本実施形態の固体電解コンデンサ１００の外装を形成するモールド部１３０はエポキシ樹脂で構成されるが、５０〜１００μｍの大きさのフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）を６０〜９０％の含量だけ有するように構成される。このようなエポキシ樹脂を用いて、モールド部１３０の形成時にコンデンサ素子１１０の下面にエポキシ樹脂を塗布すると、コンデンサ素子１１０の下面で、フィラーの大きさのためにエポキシ樹脂が未充填になる部分が発生する。

そのため、コンデンサ素子１１０の下面には、２０〜３０μｍのフィラーが５０〜９０％含まれた液相エポキシ樹脂を充填することによって、フィラーの大きさによる樹脂の未充填の発生を抑制することができる。

コンデンサ素子１１０の下面に液相エポキシ樹脂１６０を塗布し、硬化させた後、それ以外のコンデンサ素子１１０の外周面に覆いかぶせるようにモールド部１３０が設けられる。

モールド部１３０は、コンデンサ素子１１０の外周面全体に設ける時、コンデンサ素子１１０の両側部に露出した正極ワイヤ１１１の端部と負極引出層１２０の端部、および、コンデンサ素子１１０の下面を除いた部分に覆いかぶせるようにして、コンデンサ素子１１０が外部環境から保護されるようにする。この時、モールド部１３０は主としてエポキシ材料で構成される。

コンデンサ素子１１０の外周面にモールド部１３０を形成する時、各コンデンサ素子１１０毎にエポキシを用いてモールド部１３０を形成してもよいが、複数のコンデンサ素子１１０を等間隔に配置した後、一括してモールド部１３０を形成してもよい。

このように、コンデンサ素子１１０に覆いかぶされたモールド部１３０は、両側面にメッキ層による正極端子１４１と負極端子１４２とが設けられ、個別の固体電解コンデンサ１００を構成する。

この時、正極端子１４１及び負極端子１４２はモールド部１３０の両側面上にのみ設けることができるが、固体電解コンデンサが主として表面実装（ＳＭＴ）される電子部品であることを考慮してモールド部１３０の両側面から下部まで延ばすように設けることが望ましい。

すなわち、図３に示すように、モールド部１３０の両側面で外部に露出した正極ワイヤ１１１及び負極引出層１２０と電気的に接続するようにメッキ層が正極端子１４１及び負極端子１４２として設けられ、正極端子１４１及び負極端子１４２はコンデンサ素子１１０の下面両側部に取り付けられた一対の端子補強材１５０の下面まで延びるように設けられている。

ここで、正極端子１４１側の端子補強材１５０は、コンデンサ素子１１０の下面に塗布された液相エポキシ樹脂１６０の一部がその上面に流入することによって、コンデンサ素子１１０と絶縁された状態に維持される。

また、正極端子１４１及び負極端子１４２の形成のためのメッキ層は電解メッキや無電解メッキにより設けられてもよく、固体電解コンデンサの製作単価をさらに下げるためにディッピングやペースト塗布などの方式により設けられてもよい。

メッキ層は、無電解メッキによって設けられる場合、無電解ニッケルリン（Ｎｉ／ｐ）メッキによって設けられた内部メッキ層と、該内部メッキ層上に銅（ｃｕ）または錫（Ｓｎ）メッキによって設けられた外部メッキ層とからなることが望ましい。

一方、上記の技術的構成を有する本実施形態の固体電解コンデンサの製造方法について前述の図面と下記の追加図面を参照して詳記すると、次の通りである。

図５〜図８は、本発明による固体電解コンデンサ製作の工程図であって、図５は端子補強材の形成時の断面図であり、図６は液相エポキシ樹脂の塗布時の断面図であり、図７は端子補強材へのコンデンサ素子の実装時の断面図であり、図８はコンデンサ素子の外側へのモールド部の形成時の断面図である。

まず、図５に示すように、合成樹脂材質のシート２００上に端子補強材１５０を一定の間隔をおいて設け、端子補強材１５０の一部を覆蓋するようにシート２００の上面に液相エポキシ樹脂１６０を塗布する。

この時、端子補強材１５０の形成間隔はコンデンサ素子１１０の大きさによって変えることができ、端子補強材１５０上に取り付けられるコンデンサ素子１１０の両側部下面を安定して支持可能な間隔に設けなければならない。

また、液相エポキシ樹脂１６０はシート２００上に塗布される時、一部が端子補強材１５０の上面を覆蓋するようにすることが望ましく、端子補強材１５０上に塗布された液相エポキシ樹脂１６０によって、その硬化により、その上面に取り付けられたコンデンサ素子１１０が端子補強材１５０と堅固に固着されるようにすることができる。

続いて、一側面に一端が突出するように正極ワイヤ１１１が結合され、他側面に負極引出層１２０が設けられ、外部に覆いかぶされた負極補強層１１３により表面が負極の性質を有するコンデンサ素子１１０を準備する。

コンデンサ素子１１０に設けられた負極引出層１２０は、ノズルを用いたディスペンシング方式やディッピング方式及びプリンティング方式によって設けることができ、この時、負極引出層１２０の形成方法はこれらに限定される訳ではなく、負極補強層１１３から安定して負極を引き出すことができる多様な方式を適用可能である。

負極引出層１２０はＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕなどの粘性を有する伝導性ペーストで構成されることが望ましく、コンデンサ素子１１０の一面に塗布され、約３０〜３００℃間で乾燥、硬化、焼成などの工程を経て十分な強度及び硬度を有するように形成される。

ここで、コンデンサ素子１１０の一面に負極引出層１２０を形成する前に、コンデンサ素子１１０の一端面に伝導性緩衝材１１５をさらに形成することができる。伝導性緩衝材１１５は、コンデンサ素子１１０の一端面を外部環境から保護する役割をすると共に、負極引出層１２０とコンデンサ素子１１０に設けられた負極補強層１１３との接触界面で発生する両部材の接触トラブルを回避する働きをする。

続いて、液相エポキシ樹脂１６０が端子補強材１５０の上部にまで塗布されたシート２００上に、正極ワイヤ１１１及び負極引出層１２０が設けられたコンデンサ素子１１０を実装する。

この時、コンデンサ素子１１０の両側部下面は端子補強材１５０の上面に取り付けられ、端子補強材１５０とコンデンサ素子１１０の下面との間に介在する液相エポキシ樹脂１６０によって互いに堅固に固着され、コンデンサ素子１１０の下面はシート２００上に塗布された液相エポキシ樹脂１６０によって保護される。

このように、端子補強材１５０の設けられたシート２００上に取り付けられたコンデンサ素子１１０に対して、図８に示すように、液相エポキシ樹脂１６０で覆蓋された部位を除いたコンデンサ素子１１０の外表面に、比較的大きい粒子のフィラーが含まれたエポキシ樹脂を用いてモールド部１３０を形成する。

モールド部１３０は、シート２００に取り付けられた状態で等間隔に配置された複数のコンデンサ素子１１０の外周面と、コンデンサ素子１１０から露出した正極ワイヤ１１１及び負極引出層１２０の外周面とを含む全体を覆うようにモールディングによって形成される。

続いて、モールド部１３０の設けられたコンデンサ素子１１０を互いに分離して、個々の固体電解コンデンサ１００を得る。

モールド部１３０の設けられた固体電解コンデンサ１００は、ブレードを用いたダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）またはレーザーを用いたレーザー切断方法でコンデンサ素子１１０を基準として個々の固体電解コンデンサ１００に切断することができる。個別化された固体電解コンデンサ１００は、該当切断面をグラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）またはトリミング（ｔｒｉｍｍｉｎｇ）して、正極ワイヤ１１１の端部と負極引出層１２０の断面とが露出するようにされる。

続いて、端子補強材１５０の形成及び液相エポキシ樹脂１６０の塗布のために設けられたシート２００を除去する。シート２００の除去は熱的、化学的または機械的方法により行われてよい。

コンデンサ素子１１０の両側面のグラインディング及びトリミングによって、メッキ層形成対象面の不純物が除去され、そのグラインディング及びトリミングが完了した製品に対してモールド部１３０の両側面と各端子補強材１５０の下面にメッキを施して正極端子１４１及び負極端子１４２を形成する。

この時、モールド部１３０上に端面が露出した正極ワイヤ１１１は、レーザーを用いて表面の化成被膜を除去することによって、電気伝導度を向上させることができる。

正極端子１４１及び負極端子１４２を形成するためのメッキ層の形成は、前述したように、電解メッキまたは無電解メッキで行われてよく、モールド部１３０の両側面にペーストを用いたディッピング方式及び塗布方式で行われてもよい。

一方、前述した端子補強材の形成工程について、別の実施形態を図９及び図１０を参照して概説する。

図９は、本発明に採用される端子補強材がエッチングにより設けられる過程を示した工程図であり、図１０は、本発明に採用される端子補強材がメッキにより設けられる過程を示した工程図である。

図９に示すように、端子補強材を形成するために、まず合成樹脂フィルムで構成されたシート２００上にＣｕまたはＮｉなどの伝導性ホイル（ｆｏｉｌ）２１０を約１５０μｍ以下の厚さに形成する。

続いて、シート２００上に一様に塗布された伝導性ホイル２１０の上面の、端子補強材が設けられるべき位置に、フィルム形態のマスクパターン２２０を貼り付け、伝導性ホイル２１０をエッチングしてパターン加工する。

そして、パターン加工が完了した後、伝導性ホイル２１０の上面のマスクパターン２２０を除去し、一対の端子補強材１５０が設けられたシート２００の製作を完了する。

また、図１０に示すようにまず、合成樹脂フィルムで構成されたシート２００上にメッキ厚さと同じ厚さのフィルムを貼り付け、後続工程でのメッキ部位に対応するパターン２５０を形成する。

続いて、パターン２５０の設けられたフィルム２００をメッキ槽３００に浸漬し、無電解メッキまたは電解メッキを行うことによって、パターン形成部位にＣｕまたはＮｉのメッキ層を成長させる。

そして、パターン形成部位のメッキが完了した後、これ以外の部分の、貼り付けられたフィルムを除去し、一対の端子補強材１５０が設けられたシート２００の製作を完了するようになる。

この時、シート２００は熱変形及び化学薬品に耐性を有し、カット（ｃｕｔｔｉｎｇ）のような後加工が容易なフィルムの形態で構成されることが好適であるが、これに限定するものではなく、１５０μｍ以下の厚さを有し、約２６０℃程度で、変形が小さい材料であるポリイミドフィルムまたは薄いスチール（ｓｔｅｅｌ）材料などを用いてもよい。

一方、図１１及び図１２は、各々、本発明の他の好適な実施形態による固体電解コンデンサの断面図である。

本実施形態の具体的な説明にあって同一の構成要素に対しては同一の図面符号を付与し、同一の構成要素に対する具体的な説明は省略する。

これらの図に示すように、本実施形態の固体電解コンデンサ５００は、端子補強材１５０が結合されたコンデンサ素子５１０を並列するように配置したもので、コンデンサ素子５１０の含浸性を改善し、容量を増大させ、低いＥＳＲ特性を実現可能なものである。

この時、端子補強材１５０上に並列するように配置されたコンデンサ素子５１０は、伝導性接着剤５５０により互いに密着するように結合させることができる。

また、本実施形態においては、図１２のように、正極ワイヤ５１１が結合されたコンデンサ素子５１０が垂直方向に並列するように連結（図１２ａ）された、或いは水平方向に並列するように連結（図１２ｂ）された構造になされ、比較的薄い複数のコンデンサ素子５１０を並列するように連結するに当たって単位体積当りのコンデンサ素子５１０の表面積を大きくし、コンデンサの静電容量を増やすことができるようにしている。

つまり、図３に示した実施形態のような単一のコンデンサ素子を用いる場合、このコンデンサ素子を構成するペレットの大きさが大きくなり、このペレットの中心部までに含浸液が浸透するのが難しいのに対して、ペレットの厚さが薄いほどペレットの中心部にまで含浸液を浸透させることが容易で、ペレットの厚さを薄く維持するほど含浸性の向上により低いＥＳＲ特性を維持することが容易である。

そのため、図１２のように比較的薄い厚さで構成された複数のコンデンサ素子５１０を並列するように配置し、各コンデンサ素子５１０の一側部に突出するように結合された正極ワイヤ５１１と接続するように正極端子１４１を設け、各コンデンサ素子５１１の他側部に設けられた負極引出層５２０に接続された負極端子１４２を形成する。

今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１１０ コンデンサ素子
１１１ 正極ワイヤ
１１５ 伝導性緩衝材
１２０ 負極引出層
１３０ モールド部
１４１ 正極端子
１４２ 負極端子
１５０ 端子補強材
１６０ 液相エポキシ樹脂

Claims (23)

1. 内部が正極の極性を有するコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子に一端が挿入された正極ワイヤと、
   前記コンデンサ素子の外表面の一側に設けられた負極引出層と、
   前記コンデンサ素子の下面の両側部に結合した端子補強材と、
   前記端子補強材の間に充填され、前記コンデンサ素子の下面を封止している液相エポキシ樹脂（ＥＭＣ）と、
   前記コンデンサ素子の外周面に覆いかぶされ、前記正極ワイヤの突出した端部、前記負極引出層の端部及び前記端子補強材の下面が露出するように設けられたモールド部と、
   前記モールド部の両側部と前記端子補強材の下面にメッキ層により設けられた正極端子及び負極端子と、
   を含む固体電解コンデンサ。
2. 前記コンデンサ素子の一面と前記負極引出層との間に、伝導性緩衝材が介在している請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記液相エポキシ樹脂が、前記コンデンサ素子の下面と前記端子補強材の上面との間に介在し、前記コンデンサ素子と端子補強材とを絶縁させている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記端子補強材が、金属材料または合成樹脂材料で構成されている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
5. 前記端子補強材が、スチールまたはＣｕ、Ｎｉのうちのいずれか一つの金属性材料で構成されている請求項４に記載の固体電解コンデンサ。
6. 前記端子補強材が、２０〜５０μｍの厚さに設けられている請求項４に記載の固体電解コンデンサ。
7. 前記液相エポキシ樹脂が、前記端子補強材の外部露出面を除いた２面以上に接触するようにして、該端子補強材の固着強度を向上させている請求項３に記載の固体電解コンデンサ。
8. 前記伝導性緩衝材が、スチールまたはペースト材質のリードフレームで形成されている請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
9. 前記負極引出層が、ディスペンシング方式、ディッピング方式またはプリンティング方式によって設けられている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
10. 前記負極引出層が、伝導性物質が含まれた粘性を有するペーストの形態で構成されている請求項９に記載の固体電解コンデンサ。
11. 前記負極引出層が、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕのうちのいずれか一つから構成され粘性を有する伝導性ペーストで構成されている請求項９に記載の固体電解コンデンサ。
12. 前記正極端子及び前記負極端子が、電解メッキ、無電解メッキ、ディッピング、またはペースト塗布方式のうちのいずれか一つによって設けられている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
13. 前記正極端子及び前記負極端子が、無電解メッキによって設けられている場合、無電解ニッケルリン（Ｎｉ／ｐ）メッキによって設けられた内部メッキ層と、該内部メッキ層上に銅（Ｃｕ）または錫（Ｓｎ）メッキによって設けられた外部メッキ層とで構成されている請求項１２に記載の固体電解コンデンサ。
14. 前記正極端子及び前記負極端子が、前記モールド部の両側面に形成され、該両側面から前記端子補強材の下面にまで延びているメッキ層によって構成されている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
15. 前記コンデンサ素子として、前記液相エポキシ樹脂が塗布された端子補強材上に複数のコンデンサ素子が並列するように配置されている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
16. 前記複数のコンデンサ素子が、縦方向または横方向に並列するように配置されている請求項１５に記載の固体電解コンデンサ。
17. 合成樹脂のフィルムの形態に構成されたシート上に端子補強材を形成するステップと、
    前記シートの上面と前記端子補強材の上面とに液相エポキシ樹脂（ＥＭＣ）を塗布するステップと、
    内部が正極の極性を有し、表面に負極層が設けられ、一側端部に正極ワイヤが結合されたコンデンサ素子を準備するステップと、
    前記コンデンサ素子の他側端部に負極引出層を形成するステップと、
    前記液相エポキシ樹脂が塗布されたシート上に、前記コンデンサ素子を一定の間隔をおいて配列するステップと、
    該配列された前記コンデンサ素子の外側面にモールド部を形成するステップと、
    前記モールド部の両側部に負極引出層及び正極ワイヤの端部が露出するように前記モールド部をカットするステップと、
    前記モールド部の両側面にメッキ層によって正極端子及び負極端子を形成するステップと、
    を含む固体電解コンデンサの製造方法。
18. 前記コンデンサ素子の他側端部に前記負極引出層を形成する前記ステップの前に、前記コンデンサ素子の表面と前記負極引出層との間の界面に伝導性緩衝材を形成するステップをさらに含む請求項１７に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
19. 前記負極引出層が、ディスペンシング方式、ディッピング方式またはプリンティング方式のうちのいずれか一つによって設けられる請求項１８に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
20. 前記コンデンサ素子を前記シート上に配列する前記ステップにて、
    前記コンデンサ素子は、前記シート上に設けられた前記端子補強材によって両側部が支持され、前記シート上面及び前記端子補強材の上面との間に介在した液相エポキシ樹脂により固着される請求項１７に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
21. 前記モールド部の両側部をカットする前記ステップの後に、
    前記シートを前記端子補強材の下面から除去するステップをさらに含む請求項１７に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
22. 前記モールド製品をカットする前記ステップの後に、
    カット面の不純物を除去するために該カット面をグラインディングまたはトリミングするステップをさらに含む請求項１８に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
23. 前記シートに前記端子補強材を形成する前記ステップにて、
    前記端子補強材はエッチングによるパターン加工により設けられるか、または無電解または電解メッキによるパターン加工によって設けられる請求項１７に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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