JP2011228518A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐熱温度を高めることとＥＳＲを低減することとの両立を図ることが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 弁作用金属からなる多孔質焼結体１と、多孔質焼結体１の少なくとも一部を覆う誘電体層２と、誘電体層２の少なくとも一部を覆う固体電解質層３と、を備える固体電解コンデンサであって、固体電解質層３は、陰イオン交換樹脂からなる。
【選択図】 図２
【解決手段】 弁作用金属からなる多孔質焼結体１と、多孔質焼結体１の少なくとも一部を覆う誘電体層２と、誘電体層２の少なくとも一部を覆う固体電解質層３と、を備える固体電解コンデンサであって、固体電解質層３は、陰イオン交換樹脂からなる。
【選択図】 図２
Description
本発明は、陰イオン交換樹脂からなる固体電解質層を備える固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
電源回路における電荷蓄積や、直流電流中のノイズ除去を目的として、固体電解コンデンサが広く用いられている。図１６は、従来の固体電解コンデンサの一例を示している（たとえば、特許文献１）。同図に示された固体電解コンデンサＸは、タンタルなどの弁作用金属からなる多孔質焼結体９１に、誘電体層９２、固体電解質層９３、および陰極導電体層９４が積層された構造を有している。多孔質焼結体９１は、タンタルなどの微粉末を加圧成形した後に焼結処理を施したものであり、多数の細孔を有する。同図は、弁作用金属の微粉末が細孔を形成した状態で焼結された様子を模式的に示している。誘電体層９２は、たとえば多孔質焼結体９１を酸化処理することによって形成されており、多孔質焼結体９１を覆っている。固体電解質層９３は、上記細孔を埋めるように形成されており、誘電体層９２を隅々まで覆っている。陰極導電体層９４は、たとえばグラファイト層およびＡｇ層が積層されたものであり、固体電解質層９３の表層に接している。固体電解質層９３の材質としては、二酸化マンガンまたは導電性ポリマの２種類が主に用いられている。
しかしながら、固体電解質層９３の材質として二酸化マンガンを用いた場合、固体電解コンデンサＸの等価直列抵抗（以下、ＥＳＲ）が比較的大きくなってしまうという短所がある。一方、固体電解質層９３の材質としてたとえばポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＴ）などの導電性ポリマを用いた場合、ＥＳＲの低減に有利であるが、耐熱温度がたとえば１２５度程度と比較的低いという短所がある。このように、固体電解コンデンサＸの耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲを低減させることは困難であった。
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、耐熱温度を高めることとＥＳＲを低減することとの両立を図ることが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することをその課題とする。
本発明の第１の側面によって提供される固体電解コンデンサは、弁作用金属からなる多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆う誘電体層と、上記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、を備える固体電解コンデンサであって、上記固体電解質層は、陰イオン交換樹脂からなることを特徴としている。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰イオン交換樹脂は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰イオン交換樹脂は、イオン交換基として−ＳＯ3ＮＨＣＨ2ＮＨ2を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰イオン交換樹脂は、一般式（１）で示される、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体、およびイオン交換基として−ＳＯ3ＮＨＣＨ2ＮＨ2を有する。
一般式（１）中、ｍ，ｎは整数である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰イオン交換樹脂は、陰イオンとしてＯＨ-を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰イオン交換樹脂は、フルオロカーボンの多数の塊が結合された格子構造を有している。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰イオン交換樹脂は、４級化アンモニウム系の陰イオン交換樹脂である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰イオン交換樹脂は、以下の一般式（２）で表される４級化ポリ−４−ビニルピリジンである。
一般式（２）中、ｎは整数である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記陰イオン交換樹脂は、陰イオンとしてＯＨ-を有する。
このような構成によれば、上記陰イオン交換樹脂は、たとえば導電性ポリマと比較して、電気抵抗値同等であり、かつ耐熱温度がより高い。また、上記陰イオン交換樹脂は、たとえば二酸化マンガンと比較して、電気抵抗値が低い。したがって、上記固体電解コンデンサの耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
本発明の第２の側面によって提供される固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用金属からなる多孔質焼結体の少なくとも一部を覆う誘電体層を形成する工程と、上記誘電体層上に積層された陰イオン交換樹脂からなる固体電解質層を形成する工程と、を備えることを特徴としている。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記固体電解質層を形成する工程においては、上記誘電体層上に以下の一般式（３）で示されるスルホン酸基を有するテトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体からなる層を形成し、この層とエチレンジアミンとを反応させる。
一般式（３）中、ｍ，ｎは整数である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記固体電解質層を形成する工程においては、上記誘電体層上に４級化アンモニウム系の陰イオン交換樹脂を堆積させる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記固体電解質層を形成する工程においては、以下の一般式（４）で示される４−ビニルピリジンが溶解された重合液に上記誘電体層が形成された上記多孔質焼結体を含浸させ、かつ重合処理を施すことにより、上記誘電体層上に以下の一般式（５）で示されるポリ−４−ビニルピリジンを堆積させる工程と、上記誘電体層上に堆積したポリ−４−ビニルピリジンに対して４級化処理を施す工程と、を含む。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１および図２は、本発明の第１実施形態に基づく固体電解コンデンサを示している。本実施形態の固体電解コンデンサＡは、多孔質焼結体１、陽極ワイヤ１０、誘電体層２、固体電解質層３、陰極導電体層４、陽極端子５Ａ、陰極端子５Ｂ、および樹脂パッケージ８を備えている。
多孔質焼結体１は、ニオブまたはタンタルなどの弁作用金属からなり、多数の細孔が形成された構造とされている。多孔質焼結体１からは、陽極ワイヤ１０が突出している。陽極ワイヤ１０は、ニオブまたはタンタルなどの弁作用金属からなり、その一部が多孔質焼結体１内に進入している。
誘電体層２は、多孔質焼結体１の表面に形成されており、たとえば五酸化ニオブまたは五酸化タンタルなどの弁作用金属の酸化物からなる。図１においては、理解の便宜上、多孔質焼結体１の外面を誘電体層２が覆っているように記載しているが、実際は、図２に示すように誘電体層２は、多孔質焼結体１の上記細孔を覆っている。
固体電解質層３は、誘電体層２上に積層されており、図２に示すように、多孔質焼結体１の上記細孔を埋めるように形成されている。固体電解質層３は、陰イオン交換樹脂からなり、本実施形態においては、上記一般式（１）に表される、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体をベースとし、イオン交換基として−ＳＯ3ＮＨＣＨ2ＮＨ2を有したものからなる。
陰極導電体層４は、たとえばグラファイト層およびＡｇ層が積層されたものであり、固体電解質層３を覆っている。陰極導電体層４は、たとえばＡｇペーストからなる導電性接着層４１を介して陰極端子５Ｂに対して接合されている。これにより、固体電解質層３と陰極端子５Ｂとが導通している。
陽極端子５Ａは、たとえばＣｕ、Ｎｉまたはこれらの合金からなる板状部材であり、導電部材５１を介して陽極ワイヤ１０に導通している。陽極端子５Ａは、固体電解コンデンサＡをたとえば回路基板に面実装するために用いられる。
陰極端子５Ｂは、たとえばＣｕ、Ｎｉまたはこれらの合金からなる板状部材であり、陰極導電体層４によって固体電解質層３と導通している。陰極端子５Ｂは、固体電解コンデンサＡの面実装に用いられる。
樹脂パッケージ８は、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなり、多孔質焼結体１、誘電体層２、固体電解質層３、陰極導電体層４、および陽極ワイヤ１０を覆っており、これらを保護している。また、陽極端子５Ａおよび陰極端子５Ｂのうち樹脂パッケージ８から露出した部分が面実装に用いられる部分である。
次に、固体電解コンデンサＡの製造方法の一例について以下に説明する。
まず、タンタルまたはニオブなどの弁作用金属の微粉末を陽極ワイヤ１０とともに加圧成形し、この成形品に対して焼結処理を施す。これにより多孔質焼結体１を得る。次いで、多孔質焼結体１をたとえばリン酸水溶液に浸漬させた状態で陽極酸化処理を施すことにより、誘電体層２を形成する。
次いで、図３に示すように、処理液３１を用意する。処理液３１は、水およびエタノールを主な溶媒とするナフィオン（登録商標：デュポン社）の溶液である。ナフィオン（登録商標：デュポン社）とは、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体をベースとし、イオン交換基としてスルホン酸基を有するものであり、上記一般式（３）で表される。
図３に示すように、誘電体層２が形成された多孔質焼結体１を処理液３１に含浸させる。この含侵により処理液３１が多孔質焼結体１の細孔に浸透する。多孔質焼結体１を処理液３１から引き上げると、誘電体層２上にナフィオン（登録商標：デュポン社）が付着する。この含浸と引き上げとを交互に繰り返すことにより、図４の断面模式図に示すように、中間層３２が形成される。中間層３２は、多孔質焼結体１の細孔を埋めている。ただし、中間層３２は、図４の拡大図に示すように、クラスターネットワークと呼ばれる凝集塊構造を有する。具体的には、直径４０Å程度のフルオロカーボンの多数の塊が５０Å程度のピッチで結合された格子構造を形成しており、これらの塊の周囲にスルホン酸基が均等に分布している。このクラスターネットワークは、処理液３１にナフィオン（登録商標：デュポン社）と水が含まれていることにより、容易に形成される。
次いで、中間層３２が形成された多孔質焼結体１を水によって洗浄することにより、不純物を除去する。そして、適度な乾燥により余分な水分を除く。ただし、中間層３２から完全に水分を除去してしまうほど高温な乾燥を施すと、上述したクラスターネットワークが崩れてしまう場合があるため、クラスターネットワークを維持できる程度の若干の水分を残存させる。
次いで、中間層３２が形成された多孔質焼結体１を、エチレンジアミンに含浸させる。中間層３２がクラスターネットワーク構造を有するため、エチレンジアミンは、中間層３２の隅々まで浸透する。そして、スルホン酸基とエチレンジアミンが反応することにより、一般式（１）で示したイオン交換基としての−ＳＯ3ＮＨＣＨ2ＮＨ2が形成される。これにより、固体電解質層３が得られる。エチレンジアミンに含浸させた後は、固体電解質層３が形成された多孔質焼結体１を、たとえば湯せんによって洗浄した後に乾燥する。たとえばこれらの処理に水分が用いられていることにより、固体電解質層３のイオン交換基近傍には、一般式（１）に示すようにＯＨ-イオンが存在することとなる。
この後は、固体電解質層３にグラファイト層およびＡｇ層を積層させることにより陰極導電体層４を形成する。次いで、たとえばレーザ溶接を用いて陽極ワイヤ１０と導電部材５１を接合する。また、導電部材５１に陽極端子５Ａを接合し、陰極導電体層４に陰極端子５Ａを接合する。そして、たとえばエポキシ樹脂材料を用いたモールド成形により樹脂パッケージ８を形成する。以上の工程を経ることにより、固体電解コンデンサＡが完成する。
次に、固体電解コンデンサＡおよびその製造方法の作用について説明する。
陰イオン交換樹脂は、導電性ポリマと比較して、電気抵抗値同等であり、かつ耐熱温度がより高い。導電性ポリマの耐熱温度がたとえば１２５度程度であるのに対し、本実施形態の固体電解質層３の耐熱温度は１８０度程度である。また、陰イオン交換樹脂は、二酸化マンガンと比較して、電気抵抗値が低く、本実施形態の固体電解質層３の場合、電気抵抗値が二酸化マンガンの１／１０程度である。したがって、固体電解コンデンサＡの耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。特に、ＯＨ-は、陰イオンの中でも移動速度が極めて速いため、固体電解質層３に陰イオンとしてＯＨ-を有することは、ＥＳＲの低減に適している。
誘電体層２が形成された多孔質焼結体１を処理液３１に含浸させることにより、誘電体層２上には、クラスターネットワーク構造を有する中間層３２が形成される。このため、多孔質焼結体１の細孔を埋めるように中間層３２が形成された後であっても、エチレンジアミンが中間層３２の隅々に浸透する。これにより、固体電解質層３内においてＯＨ-を満遍なく存在させることが可能である。したがって、固体電解コンデンサＡの容量を不当に縮小することなく、低ＥＳＲ化を図ることができる。
次いで、本発明の第２実施形態に基づく固体電解コンデンサについて説明する。本実施形態においては、固体電解質層３に用いられる陰イオン交換樹脂が、上述した実施形態と異なっている。具体的には、４級アンモニウム系の陰イオン交換樹脂が用いられており、その一例として、一般式（２）で表される４級化ポリ−４−ビニルピリジンが挙げられる。
本実施形態の固体電解コンデンサＡの製造方法の一例について、以下に説明する。
まず、図３に示した多孔質焼結体１および誘電体層２を形成する。また、一般式（４）で示される４−ビニルピリジンのモノマーをアルコールに溶解させた重合液を用意する。
次いで、上記重合液に誘電体層２が形成された多孔質焼結体１を含浸させる。そして、触媒としてたとえば有機金属を用いることにより重合反応を促す。これにより、誘電体層２上には、一般式（５）で示されるポリ−４−ビニルピリジンが堆積する。
この重合処理を繰り返すことにより、多孔質焼結体１の細孔をポリ−４−ビニルピリジンで埋めていく。次いで、このポリ−４−ビニルピリジンに対して４級化処理を行う。具体的には、堆積したポリ−４−ビニルピリジンとたとえば臭化メチルとを反応させる。これにより、以下の一般式（６）で示される４級化ポリ−４−ビニルピリジンが得られる。
一般式（６）中、ｎは整数である。
一般式（６）に示す４級化ポリ−４−ビニルピリジンは、陰イオンとしてＢｒ―を有している。この４級化ポリ−４−ビニルピリジンに対して、たとえばアルカリを用いた処理を施すことにより、上記一般式（２）に示すように陰イオンとしてＯＨ-を有する４級化ポリ−４−ビニルピリジンからなる固体電解質層３が得られる。なお、アルカリを用いた処理に代えてたとえば塩素を用いた処理を行えば、陰イオンとしてＣｌ-を有する４級化ポリ−４−ビニルピリジンからなる固体電解質層３が得られる。
このような実施形態によっても、固体電解コンデンサＡの耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
図５〜図１５は、本発明の第１実施形態および第２実施形態の変形例を示している。これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。これらの変形例においては、固体電解質層３について上述した第１実施形態および第２実施形態のいずれの構成を適用してもよい。
図５は、本発明に係る固体電解コンデンサの第１変形例を示している。本変形例の固体電解コンデンサＡ１は、陽極端子５Ａおよび陰極端子５Ｂの構成が上述した実施形態と異なっている。固体電解コンデンサＡ１は、たとえば回路基板Ｓａに面実装された状態で用いられる。固体電解コンデンサＡ１は、図１の上下方向の寸法がたとえば０．８ｍｍであり、図１の左右方向の寸法がたとえば１．６ｍｍであり、図１の紙面奥行き方向の寸法がたとえば０．８５ｍｍである。
陽極端子５Ａは、導電部材５１を支持し、且つ、導電部材５１を介して陽極ワイヤ１０と導通している。陽極端子５Ａの一部は、樹脂パッケージ８から露出している。陽極端子５Ａにおいて樹脂パッケージ８から露出している面は、固体電解コンデンサＡ１を回路基板Ｓａに実装するための実装面５１３となっている。実装面５１３がハンダＳｄによって回路基板Ｓａに対し接着されることにより、固体電解コンデンサＡ１は回路基板Ｓａに対し実装される。
陽極端子５Ａは、厚肉部５１１と、厚肉部５１１よりも厚さ（図１の上下方向における寸法）が薄い薄肉部５１２とを含む。厚肉部５１１にて実装面５１３と反対側に位置する面は、導電部材５１を支持する支持面５１４となっている。支持面５１４は、実装面５１３と平行である。厚肉部５１１の方向ｘ側の部分には、実装面５１３から支持面５１４側に凹むフィレット部５１１ａが形成されている。これにより、実装面５１３と回路基板Ｓａとを接着するハンダＳｄの一部は、ハンダフィレットとして形成される。
薄肉部５１２は、陽極端子５Ａが陰極導電体層４ないし固体電解質層３に接触するのを防止するために形成されている。薄肉部５１２にて実装面５１３と反対側に位置する面は、退避面５１５となっている。退避面５１５は、実装面５１３と平行である。退避面５１５は、陽極端子５Ａにおいて、方向ｘと反対側の端部に位置している。退避面５１５は薄肉部５１２におけるものであるから、退避面５１５と実装面５１３との距離は、支持面５１４と実装面５１３との距離よりも小さい。退避面５１５は、必ずしも実装面５１３と平行である必要はなく、支持面５１４から方向ｘの反対側に向かうにつれて、徐々に実装面５１３に接近する面であってもよい。本変形例では、退避面５１５は、支持面５１４と起立面５１６を介してつながっている。起立面５１６は、退避面５１５に対し垂直である面であり、退避面５１５から支持面５１４に延びる。
陰極端子５Ｂは、導電性接着層４１および陰極導電体層４を介して固体電解質層３と導通している。陰極端子５Ｂの一部は、樹脂パッケージ８から露出している。陰極端子５Ｂにおいて樹脂パッケージ８から露出している面は、固体電解コンデンサＡ１を回路基板Ｓａに実装するための実装面５２３となっている。実装面５２３がハンダＳｄによって回路基板Ｓａに対し接着されることにより、固体電解コンデンサＡ１は回路基板Ｓａに対し実装される。実装面５２３の面積と実装面５１３の面積とが同一であるならば、セルフアライメントに効果的である。陰極端子５Ｂの方向ｘの反対側の部分には、陽極端子５Ａと同様に、フィレット部５２ａが形成されている。陰極端子５Ｂにて実装面５２３と反対側に位置する面は、ＥＳＲを低減する観点から、大きい方が好ましい。
このような変形例によっても、固体電解コンデンサＡ１の耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
図６は、本発明にかかる固体電解コンデンサの第２変形例を示している。同図に示す固体電解コンデンサＡ２は、陽極ワイヤ１０および導電部材５１が樹脂パッケージ８から露出している点において、固体電解コンデンサＡ１と相違する。陽極ワイヤ１０の端面１０ａ、導電部材５１の端面５１ａ、および樹脂パッケージ８の端面８ａは、面一となっている。このような固体電解コンデンサＡ２は、切断線ＣＬ１に沿って切断されることにより製造されたものである。
このような変形例によっても、固体電解コンデンサＡ２の耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
図７は、本発明にかかる固体電解コンデンサの第３変形例を示している。同図に示す固体電解コンデンサＡ３は、退避面５１５および起立面５１６に形成された絶縁層５１８を更に備えている点において、固体電解コンデンサＡ１と相違する。このような構成によると、陽極端子５Ａが陰極導電体層４ないし固体電解質層３と接触し導通することを、防止することができる。
このような変形例によっても、固体電解コンデンサＡ３の耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
図８は、本発明にかかる固体電解コンデンサの第４変形例を示している。同図に示す固体電解コンデンサＡ４は、陽極ワイヤ１０が多孔質焼結体１の面１１ａの中央から突出しておらず、面１１ａの中央から偏心した位置より突出している点において、上述した実施形態および変形例と相違する。
このような変形例によっても、固体電解コンデンサＡ４の耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
また、固体電解コンデンサＡ４によると、導電部材５１の同図の上下方向における寸法Ｌｍを小さくすることができる。寸法Ｌｍが小さいと、導電部材５１は、陽極ワイヤ１０に接合される際に変形しにくい。そのため、固体電解コンデンサＡ４によると、導電部材５１が変形することにより導電部材５１と陽極実装端子５Ａとを適切に接合できなくなるといった不具合を、抑制することができる。
図９〜図１１は、本発明にかかる固体電解コンデンサの第５変形例を示している。これらの図に示す固体電解コンデンサＡ５は、主に、導電部材５１を備えておらず、且つ、陽極端子５Ａと陰極端子５Ｂとの断面がＬ字状である点において、上述した実施形態および変形例と相違する。
陽極ワイヤ１０は、樹脂パッケージ８から露出している端面１０ａを有する。陽極端子５Ａは、実装面５１３と端面５１７とを有する。実装面５１３および端面５１７は樹脂パッケージ８から露出している。実装面５１３および端面５１７は矩形状を呈する。図１０に示すように、本実施形態において端面５１７は、台形状を呈する。端面５１７は、陽極ワイヤ１０の端面１０ａと面一となっている。陽極端子５Ａは、表面にメッキが施された一つの板状部材を折り曲げ成形されている。そのため、実装面５１３および端面５１７にはいずれも、メッキが施されている。これにより、固体電解コンデンサＡ５が回路基板Ｓａに実装される際には、実装面５１３のみならず端面５１７にも、回路基板Ｓａと接着するためのハンダＳｄを付着させることができる。したがって、このような構成によれば、視認性の高いハンダフィレットを形成することができる。
陰極端子５Ｂは、実装面５２３と端面５２７とを有する。実装面５２３および端面５２７は樹脂パッケージ８から露出している。実装面５２３および端面５２７は矩形状を呈する。陰極端子５Ｂは、陽極端子５Ａと同様に、銅などのメッキが施された一つの板状部材を折り曲げ成形されている。そのため、実装面５２３および端面５２７にはいずれも、銅などのメッキが施されている。これにより、固体電解コンデンサＡ５が回路基板Ｓａに実装される際には、実装面５２３のみならず端面５２７にも、回路基板Ｓａと接着するためのハンダＳｄを付着させることができる。したがって、このような構成によれば、視認性の高いハンダフィレットを形成することができる。
このような変形例によっても、固体電解コンデンサＡ５の耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
図１２は、本発明にかかる固体電解コンデンサの第６変形例を示している。同図に示す固体電解コンデンサＡ６は、陽極端子５Ａおよび陰極端子５Ｂの形状が、上述した実施形態および変形例と相違する。
本変形例においても、陽極端子５Ａは陽極ワイヤ１０に接合されている。陽極端子５Ａは、実装面５１３と、露出面５１９ｂ，５１９ｃと、端面５１９ｄとを有する。実装面５１３は、方向ｘに沿って延びている。露出面５１９ｂは、実装面５１３とつながり、方向ｘを向いている。露出面５１９ｃは、露出面５１９ｂとつながり、方向ｘに沿って延びている。端面５１９ｄは、露出面５１９ｃとつながり、陽極ワイヤ１０の端面１０ａと面一となっている。陰極端子５Ｂも陽極端子５Ａと同一形状である。
このような固体電解コンデンサＡ６は、切断線ＣＬ２に沿って切断されることにより製造されたものである。また、陽極端子５Ａは、銅などのメッキが施された一つの板状部材を折り曲げ成形されている。そのため、実装面５１３、露出面５１９ｂ，５１９ｃにはいずれも、銅などのメッキが施されている。これにより、固体電解コンデンサＡ６が回路基板Ｓａに実装される際には、実装面５１３のみならず露出面５１９ｂ，５１９ｃにも、回路基板Ｓａと接着するためのハンダＳｄを付着させることができる。したがって、このような構成によれば、陽極端子５Ａに、視認性の高いハンダフィレットを形成することができる。同様の理由により、陰極端子５Ｂにも視認性の高いハンダフィレットを形成することができる。
このような変形例によっても、固体電解コンデンサＡ６の耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
図１３は、本発明にかかる固体電解コンデンサの第７変形例を示している。同図に示す固体電解コンデンサＡ７は、陽極端子５Ａ、および陰極端子５Ｂを備えておらず、プリント基板６を備えている点において、上述した実施形態および変形例と主に相違する。なお、固体電解コンデンサＡ７では、陽極ワイヤ１０が多孔質焼結体１の面１１ａの中央から突出しておらず、面１１ａの中央から偏心した位置より突出している。
プリント基板６は、基材６１と、表面陽極膜６２と、表面陰極膜６３と、実装陽極膜６４と、実装陰極膜６５と、スルーホール電極６６，６７とを含む。
基材６１は、たとえばガラスエポキシ樹脂よりなる。基材６１は、陽極ワイヤ１０を向く第１面６１１と、第１面６１１と反対側の第２面６１２とを有する。基材６１には、段差部６１７が形成されている。段差部６１７は、第２面６１２の方向ｘにおける端部において、第２面６１２から第１面６１１側に凹む形状である。
表面陽極膜６２、表面陰極膜６３、実装陽極膜６４、および実装陰極膜６５を構成する材料は、たとえばＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉなどの導電性材料から適宜選択される。
表面陽極膜６２および表面陰極膜６３はいずれも、第１面６１１に形成されている。本実施形態において、表面陽極膜６２は導電部材５１を支持している。これにより表面陽極膜６２は、導電部材５１を介して、陽極ワイヤ１０と導通している。
表面陰極膜６３は、導電性接着層４１により陰極導電体層４と接着されている。これにより、表面陰極膜６３は、導電性接着層４１を介して、陰極導電体層４や固体電解質層３と導通している。表面陰極膜６３は、第１面６１１の大部分を占めている。これは、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低減するのに適している。
実装陽極膜６４および実装陰極膜６５は、第２面６１２に形成されている。実装陽極膜６４は、基材６１に形成されたスルーホール電極６６を介して、表面陽極膜６２と導通している。これにより、実装陽極膜６４は、陽極ワイヤ１０と導通している。実装陰極膜６５は、基材６１に形成されたスルーホール電極６７を介して、表面陰極膜６３と導通している。これにより、実装陰極膜６５は、陰極導電体層４や固体電解質層３と導通している。実装陽極膜６４および実装陰極膜６５がハンダＳｄによって回路基板Ｓａに対し接着されることにより、固体電解コンデンサＡ７は回路基板Ｓａに対し実装される。
固体電解コンデンサＡ７を回路基板Ｓａに実装する際には、基材６１にハンダＳｄは付着せず、ハンダＳｄは、実装陽極膜６４や実装陰極膜６５に付着するのみである。また、基材６１には、段差部６１７が形成されている。そのため、固体電解コンデンサＡ７によると、方向ｘにおいて基材６１や樹脂パッケージ８と重なる領域に、ハンダフィレットを形成することができる。これにより、固体電解コンデンサＡ７の実装密度を向上させることが可能となる。
このような変形例によっても、固体電解コンデンサＡ７の耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
図１４は、本発明にかかる固体電解コンデンサの第８変形例を示している。同図に示す固体電解コンデンサＡ８は、基材７１、実装陽極膜７２、実装陰極膜７３、側面陽極膜７４、および側面陰極膜７５を有する。
基材７１は、たとえばガラスエポキシ樹脂よりなる。基板７１の厚さは、たとえば５０μｍである。基板７１にはスルーホール電極が形成されていない。基材７１は、陽極ワイヤ１０を向く第１面７１１と、第１面７１１と反対側の第２面７１２とを有する。第１面７１１は、導電性接着層４１によって、陰極導電体層４と接着されている。
実装陽極膜７２および実装陰極膜７３はいずれも第２面７１２に形成されている。実装陽極膜７２および実装陰極膜７３を構成する材料は、たとえばＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉなどの導電性材料から適宜選択される。
陽極ワイヤ１０の端面１０ａ、樹脂パッケージ８の端面８ａ、基材７１の端面７１ａ、および、実装陽極膜７２の端面７２ａは、面一となっている。同様に、樹脂パッケージ８の端面８ｂ、導電性接着層４１の端面４１ｂ、基材７１の端面７１ｂ、および、実装陰極膜７３の端面７３ｂは、面一となっている。
側面陽極膜７４は、端面１０ａ，８ａ，７１ａ，７２ａを覆っている。側面陽極膜７４は、陽極ワイヤ１０および実装陽極膜７２のいずれとも接している。これにより、側面陽極膜７４を介して、実装陽極膜７２が陽極ワイヤ１０と導通している。
側面陰極膜７５は、端面８ｂ，４１ｂ，７１ｂ，７３ｂを覆っている。側面陰極膜７５は、導電性接着層４１および実装陰極膜７３のいずれとも接している。これにより、側面陰極膜７５および導電性接着層４１を介して、実装陰極膜７３が陰極導電体層４や固体電解質層３と導通している。
図１５を用いて、固体電解コンデンサＡ８の製造方法を簡単に説明する。
まず、多孔質焼結体１に誘電体層２、固体電解質層３、および陰極導電体層４を積層させる。次に、導電性接着層４１を介して、陰極導電体層４と、実装陽極膜７２および実装陰極膜７３が形成された基材７１とを、接合する。次に、多孔質焼結体１を樹脂パッケージ８により覆う。これにより、同図に示す中間品が得られる。次に、当該中間品を切断線ＣＬ３，ＣＬ４により切断する。これにより、図１４に示した端面１０ａ，８ａ，７１ａ，７２ａ、および、端面８ｂ，４１ｂ，７１ｂ，７３ｂが形成される。次に、メッキによって、側面陽極膜７４および側面陰極膜７５を形成することにより、固体電解コンデンサＡ８が得られる。
このような変形例によっても、固体電解コンデンサＡ８の耐熱温度を高めつつ、ＥＳＲの低減を図ることができる。
本発明に係る固体電解コンデンサおよびその製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電解コンデンサおよびその製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
Ａ，Ａ１〜Ａ８ 固体電解コンデンサ
１ 多孔質焼結体
１０ 陽極ワイヤ
２ 誘電体層
３ 固体電解質層
３１ 処理液
３２ 中間層
４ 陰極導電体層
５Ａ 陽極端子
５Ｂ 陰極端子
８ 樹脂パッケージ
１ 多孔質焼結体
１０ 陽極ワイヤ
２ 誘電体層
３ 固体電解質層
３１ 処理液
３２ 中間層
４ 陰極導電体層
５Ａ 陽極端子
５Ｂ 陰極端子
８ 樹脂パッケージ
Claims (13)
- 弁作用金属からなる多孔質焼結体と、
上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆う誘電体層と、
上記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、
を備える固体電解コンデンサであって、
上記固体電解質層は、陰イオン交換樹脂からなることを特徴とする、固体電解コンデンサ。 - 上記陰イオン交換樹脂は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体を有する、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
- 上記陰イオン交換樹脂は、イオン交換基として−ＳＯ3ＮＨＣＨ2ＮＨ2を有する、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
- 上記陰イオン交換樹脂は、以下の一般式（１）で示される、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体、およびイオン交換基として−ＳＯ3ＮＨＣＨ2ＮＨ2を有する、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
- 上記陰イオン交換樹脂は、陰イオンとしてＯＨ-を有する、請求項２ないし４のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 上記陰イオン交換樹脂は、フルオロカーボンの多数の塊が結合された格子構造を有している、請求項２ないし５のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 上記陰イオン交換樹脂は、４級化アンモニウム系の陰イオン交換樹脂である、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
- 上記陰イオン交換樹脂は、以下の一般式（２）で表される４級化ポリ−４−ビニルピリジンである、請求項７に記載の固体電解コンデンサ。
- 上記陰イオン交換樹脂は、陰イオンとしてＯＨ-を有する、請求項８に記載の固体電解コンデンサ。
- 弁作用金属からなる多孔質焼結体の少なくとも一部を覆う誘電体層を形成する工程と、
上記誘電体層上に積層された陰イオン交換樹脂からなる固体電解質層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする、固体電解コンデンサの製造方法。 - 上記固体電解質層を形成する工程においては、上記誘電体層上に以下の一般式（３）で示されるスルホン酸基を有するテトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルとの共重合体からなる層を形成し、この層とエチレンジアミンとを反応させる、請求項８に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 上記固体電解質層を形成する工程においては、上記誘電体層上に４級化アンモニウム系の陰イオン交換樹脂を堆積させる、請求項１０に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 上記固体電解質層を形成する工程においては、以下の一般式（４）で示される４−ビニルピリジンが溶解された重合液に上記誘電体層が形成された上記多孔質焼結体を含浸させ、かつ重合処理を施すことにより、上記誘電体層上に以下の一般式（５）で示されるポリ−４−ビニルピリジンを堆積させる工程と、上記誘電体層上に堆積したポリ−４−ビニルピリジンに対して４級化処理を施す工程と、を含む、請求項１２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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