JP2014120488A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 陰極部と陽極部のショート不良を防止し、ＥＳＲの増加を抑制することが可能な固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】 コンデンサ素子３０は、主面部が、前記主面部の間における短辺方向の一方の端部から他方の端部に達するように形成された絶縁性樹脂部５を介して接合されるとともに、前記絶縁性樹脂部５の少なくとも一部が前記絶縁部２と前記導電性樹脂部７の間に形成されていること。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関するものである。

近年、携帯型電子機器の発展に伴い、固体電解コンデンサの高容量化及び薄型化が進んでいる。これらに対応するために、弁作用金属の箔を使ったコンデンサ素子を積層し、モールド樹脂を用いて外装を形成する固体電解コンデンサが使用されている。このような固体電解コンデンサは、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１には、絶縁部により陽極部と陰極部に分離された平板矩形状のコンデンサ素子を有し、コンデンサ素子の陰極部が導電性接着剤によって互いに接続され、積層された固体電解コンデンサが記載されている。

特開２００６−９３３４３号公報

しかし、上述の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子を積層する際に導電性接着剤が陰極部から陽極部へはみ出して電気的短絡不良（ショート不良）を発生してしまうという課題があった。また、構造上でショートの発生を防止すると、固体電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増加してしまうという課題もあった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、陰極部と陽極部のショート不良を防止し、ＥＳＲの増加を抑制することが可能な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、絶縁部により区分された陽極部と陰極部を有する平板状のコンデンサ素子において、陰極部の主面部が絶縁性樹脂部を介して積層されており、絶縁性樹脂部は、対向する主面部の間で短辺方向の一方の端部から他方の端部に達するように形成される。さらに、絶縁性樹脂部の一部を覆うとともに夫々の陰極部の側面部を接続するように、絶縁部と反対方向である、コンデンサ素子の長手方向端部に向かって導電性樹脂部を形成している。したがって、絶縁性樹脂部の少なくとも一部が絶縁部と導電性樹脂部との間を遮るように形成される。この構造により、導電性樹脂部を形成しても陽極部と陰極部の絶縁が確保できるため、ショート不良を防止でき、ＥＳＲの増加を抑制することが可能になる。

すなわち、本発明の固体電解コンデンサは、絶縁部により区分された陽極部と陰極部を有する平板状のコンデンサ素子が複数積層され、前記陰極部は、主面部と前記主面部に接する側面部を備え、前記側面部同士を接続する導電性樹脂部が形成された固体電解コンデンサであって、前記主面部が、前記主面部の間における短辺方向の一方の端部から他方の端部に達するように形成された絶縁性樹脂部を介して接合されるとともに、前記絶縁性樹脂部の少なくとも一部が前記絶縁部と前記導電性樹脂部の間に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の固体電解コンデンサは、前記導電性樹脂部は、前記陰極部における前記絶縁部側と反対方向に延伸する、前記絶縁性樹脂部の一部を覆っていることを特徴とする。

また、本発明の固体電解コンデンサは、前記導電性樹脂部が、前記陰極部における前記絶縁部側と反対方向の、前記主面部の前記絶縁性樹脂部が形成されていない領域に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の固体電解コンデンサの絶縁性樹脂部は、絶縁性接着剤であることが好ましい。

本発明は、コンデンサ素子が、主面部の間における短辺方向の一方の端部から他方の端部に達するように形成された絶縁性樹脂部を介して積層され、さらに陰極部の側面部には、絶縁性樹脂部の一部を覆うとともに陰極部同士を接続するように絶縁部側と反対方向である、コンデンサ素子の長手方向端部に向かって導電性樹脂部が形成される。これにより、絶縁性樹脂部の少なくとも一部が絶縁部と導電性樹脂部の間に遮るように形成され、導電性樹脂部を形成しても陽極部と陰極部の絶縁が確保できるため、陰極部と陽極部のショート不良を防止し、ＥＳＲの増加を抑制することが可能な固体電解コンデンサを提供することが可能となる。

本発明の固体電解コンデンサの実施の形態の構成を説明する図であり、図１（ａ）は、コンデンサ素子の概略断面図、図１（ｂ）は、コンデンサ素子の積層体の概略正面図、図１（ｃ）は、コンデンサ素子の積層体の概略平面図。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の固体電解コンデンサの実施の形態の構成を説明する図であり、図１（ａ）は、コンデンサ素子の概略断面図、図１（ｂ）は、コンデンサ素子の積層体の概略正面図、図１（ｃ）は、コンデンサ素子の積層体の概略平面図である。

図１（ａ）に示すように、コンデンサ素子３０は、エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂からなる絶縁部２により、陽極部１０と陰極部２０に区分されている。

アルミニウム等の弁作用金属の箔からなる金属体１ｃは、表面部に形成されるエッチングによる多孔質層１ｂとアルミニウム等の地金である金属体芯１ａからなり、矩形平板状をなしている。誘電体層（図示せず）は、金属体１ｃの表面部を電解酸化させた膜であり、多孔質層１ｂの内部にも形成される。

弁作用金属は、アルミニウムの他に、ニオブ、チタンまたはこれらの合金等から適宜選定できる。

陰極部２０は、誘電体層を設けた多孔質層の表面に固体電解質層（図示せず）を設け、さらにグラファイト層、導電性ペースト層からなる陰極層３を順次設けて形成される。

固体電解質層は、二酸化マンガンや、ポリピロール、３，４−エチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子またはそれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも１種の重合体で構成される。

陽極部１０は、絶縁部２から導出した金属体芯１ａと４２アロイ等からなるスペーサ６で構成される。金属体芯１ａとスペーサ６は溶接等で電気的に接続されている。これでコンデンサ素子３０が得られる。

つづいて、本発明のコンデンサ素子の積層体を説明する。図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、積層体４０は、前述した陽極部１０と絶縁部２と陰極部２０を有するコンデンサ素子３０からなり、対向する陰極部２０の主面が絶縁性樹脂部５を介して積層されている。

絶縁性樹脂部５は、絶縁部２に隣設しており、主面部の間における短辺方向の一方の端部から他方の端部に達するように帯状に形成されている。

さらに、陰極部２０の側面部には、陰極部２０における絶縁部２側と反対方向に延伸する、絶縁性樹脂部５の一部を覆い、コンデンサ素子３０の長手方向端部に向かって導電性樹脂部７が形成されている。

つまり、絶縁性樹脂部５は、陰極部２０の対向する主面部の間を塞ぐように、短辺方向の一方の端部から他方の端部に達するように設けられるため陰極部の側面部に露出する部分を有する。導電性樹脂部７は、ＥＳＲの増加を抑制するために、この露出した部分の一部を覆うように塗布され、さらに陽極部１０側にはみ出ないようにするために、陰極部２０における絶縁部２側と反対方向である、コンデンサ素子３０の長手方向端部に向かって塗布される。この時、導電性樹脂部７は、対向する主面部の間に入り込む場合があるが、絶縁部２と導電性樹脂部７の間に形成された絶縁性樹脂部５により堰き止められるため陽極部１０に到達することはなくなる。

これらの構造により、陰極部と陽極部のショート不良を防止し、ＥＳＲの増加を抑制することが可能な固体電解コンデンサを提供することが可能となる。

なお、導電性樹脂部７が絶縁性樹脂部５を全く覆わず、陰極部２０の側面部のみをコンデンサ素子３０の長手方向端部に向かって形成されても良く、固体電解コンデンサのＥＳＲの要求レベルにより適宜決定される。

また、さらにＥＳＲの増加を抑制することから、導電性樹脂部７が、陰極部２０における絶縁部２側と反対方向にある、対向する主面部の間の絶縁性樹脂部５が形成されていない領域に形成されることが好ましい。

また、さらにＥＳＲの増加を抑制することから、導電性樹脂部７が、側面部から積層方向に延伸して、最も外側の主面部の外縁に形成されても良い。

また、さらにＥＳＲの増加を抑制することから、導電性樹脂部７が、コンデンサ素子３０の長手方向端部に形成されても良い。

絶縁性樹脂部５の主面部に対する形成領域の割合は、ＥＳＲの増加を許容できる範囲であれば特に限定されない。なお、絶縁性樹脂部５が、絶縁部２まで延伸して形成されても特に問題はないが、コンデンサ素子３０を積層する際に固定の安定性を向上させる効果があるので絶縁性樹脂部５が陰極部２０の領域に形成されることが必要である。したがって、コンデンサ素子の長手の中央部となる陰極部２０の領域に絶縁性樹脂部５が形成されることが好ましい。

また、絶縁性樹脂部５は、導電性樹脂ＥＳＲの増加を許容できる範囲であれば、絶縁部２から離れてコンデンサ素子３０の長手方向端部側に偏って、短辺方向の一方の端部から他方の端部に達するように形成されても構わない。

さらに、絶縁性樹脂部５は、ＥＳＲの増加を許容できる範囲であれば、主面部の間から積層方向に延伸し側面部の一部に形成されても構わない。

絶縁性樹脂部５は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の絶縁性接着剤を用いることが好ましい。また、絶縁部２と同様の樹脂を用いても良い。また、耐熱性等が向上する点からガラスフィラーを含んでも良い。

導電性樹脂部７は、銀ペースト等を用いることができ、陰極部２０を構成する導電性ペースト層を形成する材料と同様のものを用いても良い。

続いて、積層体４０は、陰極部２０が陰極端子（図示せず）と導電性接着等で接続される。陽極部１０も導電性接着剤等で陽極端子（図示せず）に接続される。

その後、エポキシ樹脂等によるモールド成形により外装（図示せず）が設けられ本発明の固体電解コンデンサが完成する。

（製造方法）
まず、板または箔の矩形状の弁作用金属の表面をエッチング等により、拡面化処理を行う。この拡面化した弁作用金属の表面に、陽極酸化法を用いて酸化皮膜からなる誘電体層を形成し、金属体とする。酸化皮膜の厚みは、印加する電圧によって適宜調整できる。

続いて、金属体に絶縁部を形成し、長手方向の一方を陽極部側、他方を陰極部側に区分する。

陰極部側は、誘電体層の表面に固体電解質層として二酸化マンガン、または導電性高分子からなる固体電解質層を形成し、さらにグラファイト層、導電性ペーストを順次形成して陰極部とする。陽極部側は、誘電体層を除去し、電気溶接等で金属片を接続する。このようにして、コンデンサ素子を得る。

なお、固体電解質層は、化学酸化重合法や、予め重合した導電性高分子を含む溶液に浸漬する導電高分子懸濁液法等の公知の方法を用いて形成することができる。

次にコンデンサ素子の積層体を作製する。まず、コンデンサ素子の陰極部における任意の主面部の短辺方向の一方の端部から他方の端部に達するように絶縁性樹脂部となる絶縁性接着剤を塗布する。さらにこのコンデンサ素子の上に他のコンデンサ素子を載せる。この作業を繰り返し、加熱し硬化処理を行い、所望の段数のコンデンサ素子積層体を形成する。

絶縁性樹脂の塗布は、ディペンサーやスクリーン印刷等を用いることでも実施できるが、絶縁性樹脂の膜厚と主面部における幅の制御が容易なことから、スクリーン印刷を用いることが望ましい。

スクリーン印刷は、絶縁性樹脂層を形成したい部分のみに開口したスクリーン版と、銀ペーストを押し出すウレタンゴム等のヘラスキージを使用して行うのが一般的である。

次に、積層された陰極部の側面部において、絶縁性樹脂部の一部を覆い、コンデンサ素子の長手方向端部に向かって導電性樹脂部となる導電性接着剤を塗布する。導電性接着剤の塗布は、転写あるいはディスペンサー、もしくはスクリーン印刷にて実施する。所望の厚みを確保した後、加熱し、硬化して導電性樹脂部を形成する。その後、陽極部を電気溶接等で接続し、コンデンサ素子の積層体が完成する。

なお、絶縁性樹脂部、導電性樹脂部を形成する工程においては、塗布方法の選定の判断を適宜実施し、さらにそれぞれの樹脂の粘度の検討や塗布位置並びに塗布量を調整を行う必要がある。

さらに、積層体の最も下部の陽極部と陰極部を、外部電極端子に溶接や、導電性接着剤で電気的に接続する。その後、絶縁材料であるエポキシ樹脂等からなる外装を設けて、本発明の陰極部と陽極部のショート不良を防止し、ＥＳＲの増加を抑制することが可能な固体電解コンデンサが完成する。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。

１ａ 金属体芯
１ｂ 多孔質層
１ｃ 金属体
２ 絶縁部
３ 陰極層
５ 絶縁性樹脂部
６ スペーサ
７ 導電性樹脂部
１０ 陽極部
２０ 陰極部
３０ コンデンサ素子
４０ 積層体

Claims (4)

1. 絶縁部により区分された陽極部と陰極部を有する平板状のコンデンサ素子が複数積層され、前記陰極部は、主面部と前記主面部に接する側面部を備え、前記側面部同士を接続する導電性樹脂部が形成された固体電解コンデンサであって、
   前記主面部が、前記主面部の間における短辺方向の一方の端部から他方の端部に達するように形成された絶縁性樹脂部を介して接合されるとともに、前記絶縁性樹脂部の少なくとも一部が前記絶縁部と前記導電性樹脂部の間に形成されていることを特徴とする固体電解コデンサ。
2. 前記導電性樹脂部は、前記陰極部における前記絶縁部側と反対方向に延伸する、前記絶縁性樹脂部の一部を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記導電性樹脂部は、前記陰極部における前記絶縁部側と反対方向の、前記主面部の前記絶縁性樹脂部が形成されていない領域に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コデンサ。
4. 前記絶縁性樹脂部は、絶縁性接着剤であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固体電解コデンサ。

Images