JP2015008168A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサ及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電気的な接続不良が内部に生じ難い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は、絶縁基板2と、絶縁基板2の上面2aに配されたコンデンサ素子1と、陽極引出し構造体3と、陰極引出し構造体4と、絶縁基板2の上面2a上にてコンデンサ素子1を被覆する外装体5とを備えている。陽極引出し構造体3は、絶縁基板2の下面2bに形成された陽極端子32を有している。陰極引出し構造体4は、絶縁基板2の下面2bに形成された陰極端子42を有している。絶縁基板2の下面2bのうち、陽極端子32の形成領域と陰極端子42の形成領域との間の領域に、樹脂層6が形成されている。又、絶縁基板2には、絶縁基板2の上面2aから、絶縁基板2の下面2bのうち樹脂層6が形成された領域へ通じる樹脂注入部20が形成され、外装体5と樹脂層6とが、樹脂注入部20を通じて一体化されている。【選択図】図1

Description

本発明は、絶縁基板にコンデンサ素子が配された固体電解コンデンサに関する。
図15は、従来の固体電解コンデンサの一例を概念的に示した断面図である(例えば、特許文献1参照)。図15に示す様に、この固体電解コンデンサは、コンデンサ素子101と、絶縁基板102とを備えており、絶縁基板102の上面にコンデンサ素子101が配されている。絶縁基板102は、その全体が平坦である。コンデンサ素子101は、陽極部材である陽極リード103及び陽極体113と、陰極部材である陰極層104及び電解質層114と、陽極部材と陰極部材との間に介在した誘電体部材115とを有している。絶縁基板102の上面には、陽極接続部材105と陰極接続部材106とが互いに離間した位置に配されている。絶縁基板102の下面には、陽極端子107と陰極端子108とが互いに離間した位置に配されている。更に絶縁基板102には、上面から下面へ貫通する孔を導電性材料で充填することにより構成された陽極導電ビア109及び陰極導電ビア110が形成されている。陽極導電ビア109は、陽極接続部材105と陽極端子107とを互いに電気的に接続し、陰極導電ビア110は、陰極接続部材106と陰極端子108とを互いに電気的に接続している。そして、陽極接続部材105と陽極リード103とが、これらの間に枕部材111を介在させることにより、互いに電気的に接続されている。又、陰極接続部材106と陰極層104とが、これらの間に導電性ペースト112を介在させることにより、互いに電気的に接続されている。
更に、図15に示される固体電解コンデンサは、絶縁基板102の上面上にてコンデンサ素子101を被覆する外装体116を備えている。固体電解コンデンサの製造過程において外装体116を形成する場合、エポキシ樹脂等の樹脂を用い、その樹脂に熱及び圧力を付加しながら絶縁基板102の上面に外装体116をモールドする。
特開2010−287588号公報
しかしながら、図15に示される従来の固体電解コンデンサにおいては、その製造過程において外装体116をモールドする際、樹脂に付加された熱や圧力が樹脂を介して絶縁基板102に伝わり、これにより絶縁基板102が変形し易かった。このため、固体電解コンデンサの内部には、その製造過程において電気的な接続不良が生じ易かった。
又、図15に示される従来の固体電解コンデンサは、配線基板に実装される際、コンデンサ内部に生じる熱応力や機械的応力により撓み易かった。このため、実装時において、固体電解コンデンサの内部に電気的な接続不良が生じ易かった。具体的には、陽極リード103と枕部材111との間、枕部材111と陽極接続部材105との間、陰極層104と陰極接続部材106との間に、電気的な接続不良が生じ易かった。
そこで本発明の目的は、電気的な接続不良が内部に生じ難い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、上面及び下面を有する絶縁基板と、絶縁基板の上面に配されたコンデンサ素子と、陽極引出し構造体と、陰極引出し構造体と、絶縁基板の上面上にてコンデンサ素子を被覆する外装体とを備えている。コンデンサ素子は、陽極部材、陰極部材、及び誘電体部材を有している。陽極引出し構造体は、絶縁基板の下面に形成された陽極端子を有し、コンデンサ素子の陽極部材に電気的に接続されている。陰極引出し構造体は、絶縁基板の下面に形成された陰極端子を有し、コンデンサ素子の陰極部材に電気的に接続されている。そして、絶縁基板の下面のうち、陽極端子の形成領域と陰極端子の形成領域との間の領域に、樹脂層が形成されている。又、絶縁基板には、絶縁基板の上面から、絶縁基板の下面のうち樹脂層が形成された領域へ通じる樹脂注入部が形成され、外装体と樹脂層とが、樹脂注入部を通じて一体化されている。樹脂注入部には、絶縁基板に形成された貫通孔や切欠きが含まれる。
上記固体電解コンデンサにおいては、絶縁基板が、外装体と樹脂層とによって挟まれることになる。よって、固体電解コンデンサの実装時に熱応力や機械的応力が生じた場合でも、固体電解コンデンサには撓みが生じ難く、従って電気的な接続不良が固体電解コンデンサの内部に生じ難い。又、外装体と樹脂層とが一体化されることにより、樹脂層は、絶縁基板の下面から剥離し難くなる。
上記固体電解コンデンサの好ましい具体的構成において、絶縁基板の下面には、樹脂層の外縁の少なくとも一部に沿って樹脂止め層が形成されている。好ましい一例として、樹脂止め層は、樹脂層を包囲している。好ましい他の例として、樹脂層は、陽極端子から陰極端子へ向かう第1方向に略垂直で且つ絶縁基板の下面に沿う第2方向において、絶縁基板の下面の第1端縁からその反対側の第2端縁まで延びている。そして、樹脂止め層は、樹脂層と陽極端子との間、及び樹脂層と陰極端子との間を通って、第2方向へ、第1端縁から第2端縁まで延びている。
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、工程(i)〜(iv)を有している。工程(i)は、絶縁基板となる基板形成領域を含んだ絶縁基材を準備する工程である。工程(i)にて準備される絶縁基材の基板形成領域には、絶縁基材の上面から、絶縁基材の下面のうち樹脂層が形成される領域へ通じる樹脂注入部が形成されている。ここで、樹脂層が形成される領域は、陽極端子及び陰極端子がそれぞれ形成されることとなる2つの領域の間に設けられている。樹脂注入部には、絶縁基板に形成された貫通孔や切欠きが含まれる。工程(ii)では、基板形成領域に対して陽極引出し構造体及び陰極引出し構造体を形成する。工程(iii)では、配線基材にコンデンサ素子を搭載すると共に、コンデンサ素子の陽極部材及び陰極部材をそれぞれ、陽極引出し構造体及び陰極引出し構造体に電気的に接続する。工程(i)〜(iii)の後、工程(iv)において、絶縁基材の上面に、樹脂を用いて、コンデンサ素子を被覆する外装体を形成すると供に、絶縁基材の下面側へ、樹脂注入部を用いて樹脂の一部を流し込むことにより、樹脂層となる樹脂塗膜を形成する。尚、工程(i)〜(iv)はそれぞれ、後述する準備工程、配線基材形成工程、素子搭載工程、及び外装体形成工程に対応している。
上記製造方法によれば、工程(iv)において樹脂に圧力が付加された場合であっても、基板形成領域では、樹脂の一部が樹脂注入部を通って絶縁基材の下面側へ流れ込むことにより、樹脂から受ける圧力が緩和されることになる。従って、絶縁基板となる基板形成領域には、変形が生じ難い。又、製造される固体電解コンデンサにおいては、絶縁基板が、外装体と樹脂層とによって挟まれることになる。従って、固体電解コンデンサの実装時に熱応力や機械的応力が生じた場合でも、固体電解コンデンサには撓みが生じ難い。よって、上記製造方法によれば、固体電解コンデンサの製造過程及び実装過程において、電気的な接続不良が固体電解コンデンサの内部に生じ難くなる。更に、製造される固体電解コンデンサにおいては、外装体と樹脂層とが樹脂注入部を通じて一体化されることになる。よって、樹脂層は、絶縁基板の下面から剥離し難くなる。
上記製造方法は、前記工程(iv)の前に、絶縁基板の下面のうち、陽極端子及び陰極端子がそれぞれ形成されることとなる2つの領域の間の領域に、樹脂塗膜が形成される領域を包囲した樹脂止め層を形成する工程を更に有していることが好ましい。尚、この工程は、後述の実施形態に係る樹脂止め層形成工程に対応している。
上記製造方法において、工程(i)では、絶縁基材に対して基板形成領域が複数設けられ、各基板形成領域に対して、樹脂層を形成する領域が設けられると供に樹脂注入部が形成され、工程(ii)及び(iii)が、各基板形成領域に対して行われてもよい。この様な製造方法は、次の工程(v)及び(vi)を有していることが好ましい。工程(v)は、工程(iv)の前に、絶縁基材の下面に、樹脂塗膜が形成される領域を包囲した樹脂止め層を形成する工程である。ここで、樹脂塗膜が形成される領域は、複数の基板形成領域に跨ると供に、各基板形成領域において、陽極端子及び陰極端子がそれぞれ形成されることとなる2つの領域の間を通る様に、設けられている。工程(iv)の後、工程(vi)において、絶縁基材を切断することにより、絶縁基材から各基板形成領域を切り離すと供に、絶縁基材を切断する切断線に沿って樹脂塗膜及び樹脂止め層を切断する。尚、工程(v)及び(vi)はそれぞれ、後述の変形例に係る樹脂止め層形成工程及び切断工程に対応している。
本発明に係る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内部に電気的な接続不良が生じ難い。
本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサを概念的に示した断面図である。 実施形態に係る固体電解コンデンサを概念的に示した(a)上面図及び(b)下面図である。 実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法にて行われる準備工程の説明に用いられる下面図である。 実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法にて行われる配線基材形成工程の説明に用いられる(a)下面図及び(b)断面図である。 実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法にて行われる樹脂止め層形成工程の説明に用いられる(a)下面図及び(b)断面図である。 実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法にて行われる素子搭載工程の説明に用いられる上面図である。 実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法にて行われる外装体形成工程の説明に用いられる断面図である。 外装体形成工程の説明に用いられる(a)断面図及び(b)上面図である。 固体電解コンデンサの第1変形例を概念的に示した下面図である。 第1変形例に係る固体電解コンデンサの製造方法にて行われる樹脂止め層形成工程の説明に用いられる下面図である。 第1変形例に係る固体電解コンデンサの製造方法にて行われる外装体形成工程の説明に用いられる下面図である。 固体電解コンデンサの第2変形例を概念的に示した下面図である。 第2変形例に係る固体電解コンデンサの製造方法にて行われる配線基材形成工程の説明に用いられる下面図である。 第2変形例に係る固体電解コンデンサの製造方法にて行われる外装体形成工程の説明に用いられる下面図である。 従来の固体電解コンデンサの一例を概念的に示した断面図である。
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概念的に示した断面図である。図2(a)及び(b)はそれぞれ、本実施形態に係る固体電解コンデンサを概念的に示した上面図及び下面図である。尚、図1は、図2(a)に示されるI−I線に沿う断面図である。図1に示す様に、固体電解コンデンサは、コンデンサ素子1と、絶縁基板2と、陽極引出し構造体3と、陰極引出し構造体4と、外装体5と、樹脂層6と、樹脂止め層8とを備えている。
コンデンサ素子1は、陽極体11と、陽極リード12と、誘電体層13と、電解質層14と、陰極層15とを有している。陽極体11は、導電性を有する多孔質焼結体から構成されている。陽極リード12は、導電性を有するワイヤから構成されている。陽極リード12は、陽極体11に植立されており、陽極リード12の一部(引出し部12a)が陽極体11の外周面から引き出されている。
陽極体11及び陽極リード12を構成する導電性材料には、同種又は異種の材料が用いられる。導電性材料としては、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、ニオブ(Nb)等の弁金属が用いられる。特に、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、及びニオブ(Nb)は、それらの酸化物(誘電体層13)の誘電率が高いので、使用する材料として適している。尚、導電性材料には、2種類以上の弁金属から成る合金や、弁金属と他の物質から成る合金等、弁金属を主成分として含む合金を用いてもよい。
誘電体層13は、陽極体11を構成する導電性材料の表面に形成されている。具体的には、誘電体層13は、陽極体11を構成する導電性材料の表面を酸化させることにより形成された酸化被膜である。従って、誘電体層13は、陽極体11の外周面、及び陽極体11に存在する微細な孔の内周面に形成されている。尚、図1では、誘電体層13のうち、陽極体11の外周面に形成されている部分のみが、模式的に示されている。
電解質層14は、誘電体層13の表面に形成されている。具体的には、電解質層14は、誘電体層13の外周面、及び陽極体11に存在する微細な孔の内側に形成されている。尚、図1では、電解質層14のうち、誘電体層13の外周面に形成されている部分のみが、模式的に示されている。電解質層14を構成する電解質材料には、二酸化マンガン等の導電性無機材料、TCNQ(Tetracyano-quinodimethane)錯塩や導電性ポリマー等の導電性有機材料が用いられる。尚、電解質材料には、これらの導電性無機材料や導電性有機材料に限定されない種々の物質を用いることが出来る。
陰極層15は、電解質層14の外周面に形成されている。具体的には、陰極層15は、電解質層14の外周面に形成されたカーボン層(図示せず)と、該カーボン層の外周面に形成された銀ペイント層(図示せず)とから構成されている。尚、陰極層15は、これに限らず、集電機能を有するものであればよい。
斯くして、陽極体11及び陽極リード12によりコンデンサ素子1の陽極部材が構成され、電解質層14及び陰極層15によりコンデンサ素子1の陰極部材が構成され、誘電体層13によりコンデンサ素子1の誘電体部材が構成されている。尚、陽極部材として、上記弁金属から構成された金属箔や金属板を用いてもよい。
絶縁基板2は、ポリイミド等の電気絶縁性材料から構成された基板であり、後述する外装体5とは別体に構成されたものである。絶縁基板2は、その全体が平坦であり、上面2aと下面2bとを有している。そして、コンデンサ素子1は、絶縁基板2の上面2aに、陽極リード12の延在方向91が上面2aと平行になる様に配されている。
陽極引出し構造体3は、陽極リード12に通じる陽極電流路を絶縁基板2の下面2bに引き出す電極構造体である。陽極引出し構造体3は、絶縁基板2の上面2aに形成された第1陽極接続部材31と、絶縁基板2の下面2bに形成された陽極端子32と、第2陽極接続部材33と、枕部材34とを有している。第1陽極接続部材31及び陽極端子32はそれぞれ、銅などの金属材料から構成された金属箔、金属板、又はメッキ層などである。
第2陽極接続部材33は、絶縁基板2をその上面2aから下面2bへ貫通した陽極導電ビアであり、第1陽極接続部材31と陽極端子32とを互いに電気的に接続している。具体的には、第2陽極接続部材33は、絶縁基板2をその上面2aから下面2bへ貫通する第1貫通孔21と、該第1貫通孔21に充填された導電性材料36とにより構成されている。そして、この導電性材料36が、第1陽極接続部材31の下面31bと、陽極端子32の上面32aとに接触している。尚、第2陽極接続部材33は、第1貫通孔21の内面に形成されたメッキ層により構成されていてもよい。又、陽極導電ビアに代えて、絶縁基板2の側面に形成されたメッキ層により、第2陽極接続部材33が構成されていてもよい。
枕部材34は、陽極リード12の引出し部12aと第1陽極接続部材31との間に介在しており、引出し部12aに電気的に接続された頂面34aと、第1陽極接続部材31に電気的に接続された底面34bとを有している。ここで、枕部材34の底面34bは、半田などの導電性を有する接着材料35により、第1陽極接続部材31の上面31aに接着されている。これにより、枕部材34は、陽極リード12と第1陽極接続部材31とを互いに電気的に接続している。
陽極引出し構造体3には、本実施形態の構成に限らず、陽極リード12と陽極端子32とを互いに電気的に接続することが可能な様々な構成が用いられてもよい。
陰極引出し構造体4は、陰極層15に通じる陰極電流路を絶縁基板2の下面2bに引き出す電極構造体である。陰極引出し構造体4は、絶縁基板2の上面2aに形成された第1陰極接続部材41と、絶縁基板2の下面2bに形成された陰極端子42と、第2陰極接続部材43とを有している。第1陰極接続部材41及び陰極端子42はそれぞれ、第1陽極接続部材31及び陽極端子32から離間している。又、第1陰極接続部材41及び陰極端子42はそれぞれ、銅などの金属材料から構成された金属箔、金属板、又はメッキ層などである。
第2陰極接続部材43は、絶縁基板2をその上面2aから下面2bへ貫通した陰極導電ビアであり、第1陰極接続部材41と陰極端子42とを互いに電気的に接続している。具体的には、第2陰極接続部材43は、絶縁基板2をその上面2aから下面2bへ貫通する第2貫通孔22と、該第2貫通孔22に充填された導電性材料36とにより構成されている。そして、この導電性材料36が、第1陰極接続部材41の下面41bと、陰極端子42の上面42aとに接触している。尚、第2陰極接続部材43は、第2貫通孔22の内面に形成されたメッキ層により構成されていてもよい。又、陰極導電ビアに代えて、絶縁基板2の側面に形成されたメッキ層により、第2陰極接続部材43が構成されていてもよい。
陰極引出し構造体4には、本実施形態の構成に限らず、陰極層15と陰極端子42とを互いに電気的に接続することが可能な様々な構成が用いられてもよい。
コンデンサ素子1は、陽極引出し構造体3及び陰極引出し構造体4に対して次の様に接続されている。即ち、陽極リード12の引出し部12aが枕部材34の頂面34aに溶接されており、これにより、陽極リード12と枕部材34とが互いに電気的に接続されている。又、陰極層15と第1陰極接続部材41とが、これらの間に導電性ペースト7を介在させることにより、互いに電気的に接続されている。
外装体5は、絶縁基板2の上面2a上にてコンデンサ素子1を被覆している。外装体5は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等、封止材として機能する電気絶縁性材料から構成されている。
樹脂層6は、外装体5を構成している樹脂と同じ種類の樹脂から構成されており、絶縁基板2とは別体に構成されたものである。図2(b)に示す様に、樹脂層6は、絶縁基板2の下面2bのうち、陽極端子32の形成領域r1と陰極端子42の形成領域r2との間に設定された領域Rに形成されている。ここで、領域Rは、形成領域r1及びr2の何れからも離間した領域である。そして、図1に示す様に、樹脂層6の下面6bと、陽極端子32の下面32bと、陰極端子42の下面42bとが、同一平面で揃っている。
樹脂止め層8は、絶縁基板2の下面2bにおいて、樹脂層6の外縁に沿って形成されると供に、樹脂層6を包囲している。樹脂止め層8は、エポキシ樹脂等の電気絶縁性材料から構成されている。本実施形態においては、樹脂止め層8と、陽極端子32及び陰極端子42の各々との間に、隙間61が設けられている。この様に、樹脂止め層8が陽極端子32及び陰極端子42の少なくとも何れか一方から離間している場合、樹脂止め層8は、陽極端子3や陰極端子4の構成材料と同じ導電性材料から構成されていてもよい。
絶縁基板2には、絶縁基板2の上面2aから、絶縁基板2の下面2bのうち樹脂層6が形成された領域Rへ通じる樹脂注入部20が形成されている。本実施形態においては、樹脂注入部20は、絶縁基板2の上面2aから下面2bまで貫通すると供に樹脂層6の形成領域Rに開口した貫通孔である。尚、樹脂注入部20は、絶縁基板2に形成された切欠きであってもよい。後述する様に、樹脂層6は、外装体5を形成する際に、樹脂の一部が樹脂注入部20から絶縁基板2の下面2bへ流れ込むことにより形成されたものである。従って、外装体5と樹脂層6とは、樹脂注入部20を通じて一体化されている。
上記固体電解コンデンサにおいては、外装体5及び樹脂層6に被覆されずに外部に露出した陽極端子32の下面32b及び陰極端子42の下面42bにより、下面電極が構成されている。
次に、本実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法について具体的に説明する。本実施形態においては、準備工程と、配線基材形成工程と、樹脂止め層形成工程と、素子搭載工程と、外装体形成工程と、切断工程とが、この順に行われる。
図3は、準備工程の説明に用いられる下面図である。準備工程では、全体的に平坦な絶縁基材51を準備する。ここで、準備される絶縁基材51は、絶縁基板2となる複数の基板形成領域52を含んだものである。そして、各基板形成領域52に対して、樹脂層6を形成する領域Rが設けられている。本実施形態においては、基板形成領域52は、所定方向92において等間隔に設けられている。尚、図3では、基板形成領域52が2列に分けて設けられた場合が示されている。
又、準備される絶縁基材51は、各基板形成領域52に、絶縁基材51の上面51aから、絶縁基材51の下面51bのうち樹脂層6が形成される領域Rへ通じる樹脂注入部20が形成されたものである。樹脂層6が形成される領域Rは、陽極端子32及び陰極端子42がそれぞれ形成されることとなる2つの領域r1及びr2(図2(b)参照)の間に設けられた領域である。本実施形態においては、この領域Rは、後述する外装体形成工程において、樹脂層6となる樹脂塗膜53が形成される領域に一致している。本実施形態においては、樹脂注入部20は、絶縁基材51の上面51aから下面51bまで貫通すると供に樹脂層6が形成される領域Rに開口した貫通孔である。尚、樹脂注入部20は、絶縁基板2に形成された切欠きであってもよい。
準備工程において、樹脂注入部20は、絶縁基材51に対してエッチング処理やレーザ加工処理等を施すことにより形成される。尚、本実施形態においては、後述する様に、配線基材形成工程において第1貫通孔21及び第2貫通孔22を形成する際に、絶縁基材51に対して、エッチング処理やレーザ加工処理等を用いて貫通孔形成処理が施される。従って、準備工程ではなく、配線基材形成工程で行われる貫通孔形成処理時に、樹脂注入部20を形成してもよい。
図4(a)及び(b)はそれぞれ、配線基材形成工程の説明に用いられる下面図及び断面図である。尚、図4(b)は、図4(a)に示されるIV−IV線に沿う断面図である。配線基材形成工程では、各基板形成領域52に対して、陽極引出し構造体3及び陰極引出し構造体4を形成することにより、コンデンサ素子1を搭載するための配線基材50を形成する。具体的には先ず、図4(a)及び(b)に示す様に、絶縁基材51の下面51bにおいて、各基板形成領域52に陽極端子32及び陰極端子42を形成する。このとき、陽極端子32及び陰極端子42を、所定方向92に対して略垂直であって且つ絶縁基材51の下面51bに沿った方向93において互いに離間させて配置する。一例として、陽極端子32及び陰極端子42は、絶縁基材51の下面51bに、全ての基板形成領域52を覆う1枚の金属箔又は金属板を貼り付けた後、その金属箔又は金属板に対してエッチング処理等を施すことにより形成される。尚、この金属箔や金属板には、メッキ処理が施されてもよい。
次に、絶縁基材51に対して、エッチング処理やレーザ加工処理等を用いて貫通孔形成処理を施すことにより、各基板形成領域52に第1貫通孔21及び第2貫通孔22を形成する。その後、第1貫通孔21及び第2貫通孔22を導電性材料36によって充填することにより、各基板形成領域52に第2陽極接続部材33及び第2陰極接続部材43をそれぞれ形成する。
又、絶縁基材51の上面51aにおいて、各基板形成領域52に、第1陽極接続部材31及び第1陰極接続部材41を形成する。このとき、第1陽極接続部材31及び第1陰極接続部材41は、方向93において互いに離間する様に形成される。一例として、第1陽極接続部材31及び第1陰極接続部材41は、絶縁基材51の上面51aに、全ての基板形成領域52を覆う1枚の金属箔又は金属板を貼り付けた後、その金属箔や金属板に対してエッチング処理等を施すことにより形成される。尚、この金属箔や金属板には、メッキ処理が施されてもよい。
図5(a)及び(b)はそれぞれ、樹脂止め層形成工程の説明に用いられる下面図及び断面図である。尚、図5(b)は、図5(a)に示されるV−V線に沿う断面図である。樹脂止め層形成工程では、絶縁基材51の下面51bにおいて、各基板形成領域52に、樹脂止め層8を形成する。このとき、樹脂止め層8は、下面51bのうち、陽極端子32の形成領域r1と陰極端子42の形成領域r2との間の領域において、樹脂層6が形成される領域Rの外縁に沿うと共にその領域Rを包囲する様に形成される。樹脂止め層8の形成には、例えばスクリーン印刷法等の方法を用いることが出来る。又、樹脂止め層8の形成には、エポキシ樹脂等の電気絶縁性材料が用いられる。
更に、本実施形態においては、樹脂止め層8は、陽極端子32及び陰極端子42の各々との間に隙間61が設けられる様に形成される。この様に、樹脂止め層8を、陽極端子32及び陰極端子42の少なくとも何れか一方から離間させる場合、樹脂止め層8の形成には、陽極端子3や陰極端子4の構成材料と同じ導電性材料を用いることが出来る。尚、樹脂止め層形成工程は、配線基材形成工程の前、或いは配線基材形成工程の途中で行われてもよい。配線基材形成工程の途中で樹脂止め層8を形成する一例として、絶縁基材51の下面51bに、全ての基板形成領域52を覆う1枚の金属箔又は金属板を貼り付けた後、その金属箔又は金属板に対してエッチング処理を施すことにより、陽極端子32及び陰極端子42を形成すると供に、樹脂止め層8を形成することが出来る。
図6は、素子搭載工程の説明に用いられる上面図である。素子搭載工程では先ず、各基板形成領域52において、第1陽極接続部材31上に枕部材34を配置する(図1参照)。このとき、半田などの導電性を有する接着材料35により、枕部材34の底面34bを第1陽極接続部材31の上面31aに接着する。又、第1陰極接続部材41の上面41aに導電性ペースト7を塗布する(図1参照)。その後、図6に示す様に、各基板形成領域52上にコンデンサ素子1を搭載する。このとき、コンデンサ素子1の姿勢を、陽極リード12の延在方向91が方向93と平行になる様に調整する。この様にして、陽極リード12の引出し部12aを枕部材34の頂面34aに接触させると共に、陰極層15を第1陰極接続部材41上にて導電性ペースト7に接触させる(図1参照)。そして、陽極リード12と枕部材34との接触面に溶接を施す。
図7は、外装体形成工程の説明に用いられる断面図である。又、図8(a)及び(b)はそれぞれ、外装体形成工程の説明に用いられる断面図及び上面図である。図7に示す様に、外装体形成工程では先ず、平坦な作業面501に配線基材50を載置する。このとき、絶縁基材51の下面51bを作業面501の方へ向ける。その後、図8(a)及び(b)に示す様に、エポキシ樹脂等の樹脂を用いて、絶縁基材51の上面51aに外装体5をモールドする。具体的には、エポキシ樹脂(主剤)、イミダゾール化合物(硬化剤)、及びフィラーとしてのシリカ粒子を含む封止材を用い、トランスファーモールド法により外装体5を形成する。この様にして、全てのコンデンサ素子1を外装体5により被覆する。尚、外装体5の形成には、エポキシ樹脂を主剤とする封止材に代えて、シリコーン樹脂を主剤とする封止材を用いてもよい。
更に、外装体形成工程では、図8(a)に示す様に、外装体5の形成と供に、絶縁基材51の下面51b側へ、樹脂注入部20を用いて樹脂(封止材)の一部を流し込むことにより、樹脂層6となる樹脂塗膜53を形成する。具体的には、樹脂(封止材)の一部を、樹脂注入部20から、絶縁基材51、樹脂止め層8、及び作業面501によって囲まれた空間内へ流し込む。その空間内に流し込まれた樹脂は、絶縁基材51の下面51bに沿って拡がると供に、その拡がりが樹脂止め層8により堰き止められる。この様にして、囲まれた空間全体に拡がった樹脂塗膜53が形成される。
この様な外装体形成工程によれば、樹脂層6(樹脂塗膜53)の厚さは、樹脂止め層8の高さに等しくなり、従って、樹脂止め層8の高さに応じて変化することになる。ここで、樹脂層6の下面6bは、陽極端子32の下面32b及び陰極端子42の下面42bと同一平面で揃っていることが好ましい。よって、樹脂止め層形成工程において、外装体形成工程にて形成される樹脂層6(樹脂塗膜53)が、陽極端子32の下面32b及び陰極端子42の下面42bと同一平面で揃うこととなる様に、樹脂止め層8の高さが調整されることが好ましい。この様な高さ調整によれば、外装体5をモールドする際に樹脂に付加された圧力が樹脂を介して絶縁基材51に伝わった場合でも、各基板形成領域52においては、その圧力が、陽極端子32及び陰極端子42により受け止められると共に、それらの間においても樹脂止め層8により効率良く受け止められることになる。このため、各基板形成領域52には変形が生じ難い。
又、外装体5をモールドする際に樹脂に圧力が付加された場合であっても、各基板形成領域52では、樹脂の一部が樹脂注入部20を通って絶縁基材51の下面側へ流れ込むことにより、樹脂から受ける圧力が緩和されることになる。従って、各基板形成領域52には、変形が生じ難い。
その後、切断工程において、図8(b)に示される切断線C1及びC2に沿って絶縁基材51を切断することにより、絶縁基材51から各基板形成領域52を切り離す。このとき、外装体5も、切断線C1及びC2に沿って切断する。これにより、図1に示される固体電解コンデンサが完成する。
本実施形態の製造方法によれば、上述した様に、固体電解コンデンサの製造過程において絶縁基板2(基板形成領域52)に変形が生じ難い。又、製造される固体電解コンデンサにおいては、絶縁基板2が、外装体5と樹脂層6とによって挟まれることになる。従って、固体電解コンデンサの実装時に熱応力や機械的応力が生じた場合でも、固体電解コンデンサには撓みが生じ難い。よって、本実施形態の製造方法によれば、固体電解コンデンサの製造過程及び実装過程において、電気的な接続不良が固体電解コンデンサの内部に生じ難い。
更に、製造される固体電解コンデンサにおいては、外装体5と樹脂層6とが樹脂注入部20を通じて一体化されることになる。よって、樹脂層6は、絶縁基板2の下面2bから剥離し難くなる。又、本実施形態の製造方法によれば、外装体5を形成する樹脂の一部を、樹脂注入部20から絶縁基材51の下面51b側へ流し込むといった簡単な方法(図8(a)参照)により、樹脂層6を形成することが出来る。
図15に示される従来の固体電解コンデンサにおいては、陽極端子107や陰極端子108は、絶縁基板102の平坦な下面に貼り付けた金属箔にエッチング処理等を施し、或いは絶縁基板102の下面にメッキ処理を施すことにより、形成される。しかしながら、これらの方法では、図15に示す様に、絶縁基板102の下面と、陽極端子107の下面と、陰極端子108の下面とを、同一平面で揃えることが出来ない。これに対し、図1に示される固体電解コンデンサにおいては、樹脂止め層8の高さを調整することにより、樹脂層6の厚さを調整し、これにより、樹脂層6の下面6bと、陽極端子32の下面32bと、陰極端子42の下面42bとを、同一平面で揃えることが出来る。
又、図15に示される従来の固体電解コンデンサにおいて、絶縁基板102の下面に段差を設けることにより、陽極端子107及び陰極端子108を絶縁基板102に埋め込むことが考えられる。この構成によれば、絶縁基板102の最下面と、陽極端子107の下面と、陰極端子108の下面とを、同一平面で揃えることが可能である。しかし、絶縁基板102の厚さが例えば100μm以下となる様に、絶縁基板102を薄膜化した場合、絶縁基板102の下面に段差を設けることが困難となる。これに対し、図1に示される固体電解コンデンサにおいては、樹脂層6が、絶縁基板2とは別体に構成されている。従って、絶縁基板2を薄膜化した場合でも、樹脂層6の下面6bと、陽極端子32の下面32bと、陰極端子42の下面42bとを、容易に同一平面で揃えることが出来る。
本実施形態の固体電解コンデンサがマザーボード等の配線基板に実装される局面においては、以下の通りである。
本実施形態の固体電解コンデンサにおいては、絶縁基板2が、外装体5と樹脂層6とによって挟まれている。よって、固体電解コンデンサの実装時に熱応力や機械的応力が生じた場合でも、固体電解コンデンサには撓みが生じ難く、従って電気的な接続不良が内部に生じ難い。尚、この撓みを低減するという観点からは、外装体5を構成する樹脂の線膨張係数と、樹脂層6を構成する樹脂の線膨張係数とが同じ値であることが好ましい。本実施形態の製造方法によれば、外装体5を形成する樹脂の一部が、樹脂層6の形成に用いられる。従って、本実施形態の製造方法は、固体電解コンデンサの撓みを低減する上で好ましい方法である。
又、本実施形態の固体電解コンデンサにおいては、樹脂層6の下面6bと、陽極端子32の下面32bと、陰極端子42の下面42bとが、同一平面で揃っている。従って、固体電解コンデンサの実装時に熱応力や機械的応力が生じた場合でも、これらの応力は、樹脂層6の下面6bが配線基板の表面に接することにより受け止められる。その結果、実装時であっても、固体電解コンデンサは殆ど撓まない。
更に、本実施形態の固体電解コンデンサにおいては、樹脂層6と陽極端子32との間、及び樹脂層6と陰極端子42との間に、隙間61が形成されている。従って、半田を用いて固体電解コンデンサがマザーボード等の配線基板に実装されたとき、隙間61には、半田のフィレットが形成される。よって、固体電解コンデンサと配線基板との接続強度が高まる。
図9は、固体電解コンデンサの第1変形例を概念的に示した下面図である。図9では、陽極端子32から陰極端子42へ向かう第1方向94と、第1方向94に略垂直で且つ絶縁基板2の下面2bに沿う第2方向95とが設定されている。図9に示す様に、第1変形例においては、樹脂層6が、第2方向95において、絶縁基板2の下面2bの第1端縁2cからその反対側の第2端縁2dまで延びている。そして、樹脂止め層8は、樹脂層6と陽極端子32との間、及び樹脂層6と陰極端子42との間を通ると共に、第2方向95へ、第1端縁2cから第2端縁2dまで樹脂層6の外縁に沿って延びている。上記実施形態と同様、樹脂止め層8と、陽極端子32及び陰極端子42の少なくとも何れか一方との間には、隙間61が設けられていることが好ましい。尚、その他の構成については、上記実施形態と同じであるので、説明を省略する。
次に、第1変形例に係る固体電解コンデンサの製造方法について具体的に説明する。本変形例においては、準備工程と、配線基材形成工程と、樹脂止め層形成工程と、素子搭載工程と、外装体形成工程と、切断工程とが、この順に行われる。尚、準備工程、配線基材形成工程、及び素子搭載工程については、上記実施形態と同じであるので、説明を省略する。
図10は、第1変形例に係る樹脂止め層形成工程の説明に用いられる下面図である。図10に示す様に、樹脂止め層形成工程では、絶縁基材51の下面51bに、樹脂塗膜53が形成される領域R1を包囲した樹脂止め層8を形成する。ここで、樹脂塗膜53が形成される領域R1は、所定方向92において複数の基板形成領域52に跨ると供に、各基板形成領域52において、陽極端子32の形成領域r1と陰極端子42の形成領域r2との間を通る様に、設けられる。
図11は、第1変形例に係る外装体形成工程の説明に用いられる下面図である。外装体形成工程では、上記実施形態と同じ手法(図8(a)及び(b)参照)により、外装体5を形成すると供に、絶縁基材51の下面51b側へ、樹脂注入部20を用いて樹脂(封止材)の一部を流し込む。これにより、図11に示す様に、絶縁基材51の下面51b側へ流し込まれた樹脂は、下面51bに沿って拡がると供に、その拡がりが樹脂止め層8により堰き止められる。この様にして、領域R1全体に拡がった樹脂塗膜53が形成される。この様に形成された樹脂塗膜53は、所定方向92において複数の基板形成領域52に跨ることになる。
この樹脂塗膜53によれば、基板形成領域52の変形だけでなく、基板形成領域52間での絶縁基材51の変形が防止される。よって、絶縁基材51の全体において変形が生じ難くなる。従って、製造過程において固体電解コンデンサの内部に生じ得る電気的な接続不良が、より低減されることになる。
その後、切断工程において、絶縁基材51を切断する際に、絶縁基材51を切断する切断線C1(図8(b)参照)に沿って樹脂塗膜53及び樹脂止め層8も切断する。従って、作製された固体電解コンデンサにおいては、図9に示す様に、樹脂層6の両端がそれぞれ、必ず絶縁基板2の下面2bの第1端縁2c及び第2端縁2dに一致することになる。又、絶縁基板2の下面2bに残存した樹脂止め層8の両端がそれぞれ、必ず絶縁基板2の下面2bの第1端縁2c及び第2端縁2dに一致することになる。
よって、第1変形例の製造方法によれば、固体電解コンデンサの製造過程において樹脂塗膜53の形成位置が所定位置からずれた場合でも、その位置ずれは、樹脂層6の位置ずれとして現れ難い。従って、第1変形例の製造方法によれば、製造される固体電解コンデンサにおいて樹脂層6の位置ずれに伴う外観形状不良が殆ど生じない。
又、第1変形例の固体電解コンデンサにおいては、図1及び図2(b)に示される固体電解コンデンサに比べて、樹脂層6が形成される領域Rの面積が大きくなる。よって、実装時に生じる熱応力や機械的応力が樹脂層6によって受け止められ易くなり、その結果、実装時に固体電解コンデンサの内部に生じ得る電気的な接続不良が、より低減されることになる。
図12は、固体電解コンデンサの第2変形例を概念的に示した下面図である。図12に示す様に、第1変形例の固体電解コンデンサ(図9)において、樹脂止め層8と陽極端子32との間に隙間61を設けずに、樹脂止め層8と陽極端子32とを一体に形成してもよい。又、樹脂止め層8と陰極端子42との間に隙間61を設けずに、樹脂止め層8と陰極端子42とを一体に形成してもよい。この構成においては、樹脂止め層8は、陽極端子32又は陰極端子42の構成材料と同じ導電性材料から構成されることになる。
次に、第2変形例に係る固体電解コンデンサの製造方法について具体的に説明する。本変形例においては、準備工程と、配線基材形成工程と、素子搭載工程と、外装体形成工程と、切断工程とが、この順に行われる。そして、本変形例においては、配線基材形成工程において、樹脂止め層8が形成される。尚、準備工程及び素子搭載工程については、上記実施形態と同じであるので、説明を省略する。
図13は、第2変形例に係る配線基材形成工程の説明に用いられる下面図である。配線基材形成工程では、絶縁基材51の下面51bに、全ての基板形成領域52を覆う1枚の金属箔又は金属板を貼り付けた後、その金属箔又は金属板に対してエッチング処理等を施すことにより、図13に示す様に、各基板形成領域52に陽極端子32及び陰極端子42を形成すると供に、樹脂塗膜53が形成される領域R2を包囲した樹脂止め層8を形成する。ここで、樹脂塗膜53が形成される領域R2は、所定方向92において複数の基板形成領域52に跨ると供に、各基板形成領域52において、陽極端子32の形成領域r1と陰極端子42の形成領域r2との間を通る様に、設けられる。又、樹脂止め層8は、陽極端子32及び陰極端子42と一体に形成される。
図14は、第2変形例に係る外装体形成工程の説明に用いられる下面図である。外装体形成工程では、上記実施形態と同じ手法(図8(a)及び(b)参照)により、外装体5を形成すると供に、絶縁基材51の下面51b側へ、樹脂注入部20を用いて樹脂(封止材)の一部を流し込む。これにより、図14に示す様に、絶縁基材51の下面51b側へ流し込まれた樹脂は、下面51bに沿って拡がると供に、その拡がりが樹脂止め層8により堰き止められる。この様にして、領域R2全体に拡がった樹脂塗膜53が形成される。この様に形成された樹脂塗膜53は、所定方向92において複数の基板形成領域52に跨ることになる。
その後、切断工程において、絶縁基材51を切断する際に、絶縁基材51を切断する切断線C1(図8(b)参照)に沿って樹脂塗膜53及び樹脂止め層8も切断する。従って、作製された固体電解コンデンサにおいては、図12に示す様に、樹脂層6の両端がそれぞれ、必ず絶縁基板2の下面2bの第1端縁2c及び第2端縁2dに一致することになる。又、絶縁基板2の下面2bに残存した樹脂止め層8の両端がそれぞれ、必ず絶縁基板2の下面2bの第1端縁2c及び第2端縁2dに一致することになる。よって、第2変形例の製造方法によれば、第1変形例と同様、製造される固体電解コンデンサにおいて樹脂層6の位置ずれに伴う外観形状不良が殆ど生じない。
又、第2変形例の固体電解コンデンサにおいては、図1及び図2(b)に示される固体電解コンデンサに比べて、樹脂層6が形成される領域Rの面積が大きくなる。よって、第1変形例と同様、実装時に生じる熱応力や機械的応力が樹脂層6によって受け止められ易くなり、その結果、実装時に固体電解コンデンサの内部に生じ得る電気的な接続不良が、より低減されることになる。
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。上記実施形態においては、樹脂層6の下面6bと、陽極端子32の下面32bと、陰極端子42の下面42bとが、同一平面で揃えられている。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。本発明には、樹脂層6の下面6bが、陽極端子32の下面32b及び陰極端子42の下面42bを含む平面から上下にずれた構成も含まれる。
1 コンデンサ素子
2 絶縁基板
2a 上面
2b 下面
2c 第1端縁
2d 第2端縁
3 陽極引出し構造体
4 陰極引出し構造体
5 外装体
6 樹脂層
6b 下面
7 導電性ペースト
8 樹脂止め層
11 陽極体
12 陽極リード
12a 引出し部
13 誘電体層
14 電解質層
15 陰極層
20 樹脂注入部
21 第1貫通孔
22 第2貫通孔
31 第1陽極接続部材
32 陽極端子
33 第2陽極接続部材
34 枕部材
35 接着材料
36 導電性材料
41 第1陰極接続部材
42 陰極端子
43 第2陰極接続部材
50 配線基材
51 絶縁基材
51a 上面
51b 下面
52 基板形成領域
53 樹脂塗膜
53b 下面
61 隙間

Claims (7)

  1. 上面及び下面を有する絶縁基板と、
    陽極部材、陰極部材、及び誘電体部材を有し、前記絶縁基板の前記上面に配されたコンデンサ素子と、
    前記絶縁基板の前記下面に形成された陽極端子を有し、前記コンデンサ素子の前記陽極部材に電気的に接続された陽極引出し構造体と、
    前記絶縁基板の前記下面に形成された陰極端子を有し、前記コンデンサ素子の前記陰極部材に電気的に接続された陰極引出し構造体と、
    前記絶縁基板の前記上面上にて前記コンデンサ素子を被覆する外装体と
    を備える固体電解コンデンサであって、
    前記絶縁基板の前記下面のうち、前記陽極端子の形成領域と前記陰極端子の形成領域との間の領域に、樹脂層が形成され、
    前記絶縁基板には、前記絶縁基板の前記上面から、前記絶縁基板の前記下面のうち前記樹脂層が形成された領域へ通じる樹脂注入部が形成され、
    前記外装体と前記樹脂層とが、前記樹脂注入部を通じて一体化されている、固体電解コンデンサ。
  2. 前記絶縁基板の前記下面には、前記樹脂層の外縁の少なくとも一部に沿って樹脂止め層が形成されている、請求項1に記載の固体電解コンデンサ。
  3. 前記樹脂止め層は、前記樹脂層を包囲している、請求項2に記載の固体電解コンデンサ。
  4. 前記樹脂層は、前記陽極端子から前記陰極端子へ向かう第1方向に略垂直で且つ前記絶縁基板の前記下面に沿う第2方向において、前記絶縁基板の前記下面の第1端縁からその反対側の第2端縁まで延び、
    前記樹脂止め層は、前記樹脂層と前記陽極端子との間、及び前記樹脂層と前記陰極端子との間を通って、前記第2方向へ、前記第1端縁から前記第2端縁まで延びている、請求項2に記載の固体電解コンデンサ。
  5. 上面及び下面を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の前記上面に配されたコンデンサ素子と、陽極引出し構造体と、陰極引出し構造体とを備え、前記コンデンサ素子は、陽極部材、陰極部材、及び誘電体部材を有し、前記陽極引出し構造体は、前記絶縁基板の前記下面に配された陽極端子を有すると共に、前記コンデンサ素子の前記陽極部材に電気的に接続され、前記陰極引出し構造体は、前記絶縁基板の前記下面に配された陰極端子を有すると共に、前記コンデンサ素子の前記陰極部材に電気的に接続されている固体電解コンデンサの製造方法であって、
    (i)前記絶縁基板となる基板形成領域を含んだ絶縁基材を準備する工程であって、準備される前記絶縁基材の前記基板形成領域には、前記絶縁基材の上面から、前記絶縁基材の前記下面のうち樹脂層が形成される領域へ通じる樹脂注入部が形成されており、前記樹脂層が形成される前記領域は、前記陽極端子及び前記陰極端子がそれぞれ形成されることとなる2つの領域の間に設けられている、工程と、
    (ii)前記基板形成領域に対して前記陽極引出し構造体及び前記陰極引出し構造体を形成する工程と、
    (iii)前記絶縁基材にコンデンサ素子を搭載すると共に、前記コンデンサ素子の前記陽極部材及び前記陰極部材をそれぞれ、前記陽極引出し構造体及び前記陰極引出し構造体に電気的に接続する工程と、
    (iv)前記工程(i)〜(iii)の後、前記絶縁基材の前記上面に、樹脂を用いて、前記コンデンサ素子を被覆する外装体を形成すると供に、前記絶縁基材の前記下面側へ、前記樹脂注入部を用いて前記樹脂の一部を流し込むことにより、前記樹脂層となる樹脂塗膜を形成する工程と、を有する、固体電解コンデンサの製造方法。
  6. (v)前記工程(iv)の前に、前記絶縁基材の前記下面のうち、前記陽極端子及び前記陰極端子がそれぞれ形成されることとなる前記2つの領域の間の領域に、前記樹脂塗膜が形成される領域を包囲した樹脂止め層を形成する工程を更に有する、請求項5に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
  7. 前記工程(i)では、前記絶縁基材に対して前記基板形成領域が複数設けられ、各基板形成領域に対して、前記樹脂層を形成する前記領域が設けられると供に前記樹脂注入部が形成され、前記工程(ii)及び(iii)が、各基板形成領域に対して行われる、請求項5に記載の固体電解コンデンサの製造方法であって、
    (v)前記工程(iv)の前に、前記絶縁基材の前記下面に、前記樹脂塗膜が形成される領域を包囲した樹脂止め層を形成する工程であって、前記樹脂塗膜を形成する前記領域は、前記複数の基板形成領域に跨ると供に、各基板形成領域において、前記陽極端子及び前記陰極端子がそれぞれ形成されることとなる前記2つの領域の間を通る様に、設けられている、工程と、
    (vi)前記工程(iv)の後、前記絶縁基材を切断することにより、前記絶縁基材から各基板形成領域を切り離すと供に、前記絶縁基材を切断する切断線に沿って前記樹脂塗膜及び前記樹脂止め層を切断する工程と、
    を更に有する、固体電解コンデンサの製造方法。
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