JP2018026379A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ電流の増大を抑制して高い信頼性を維持するとともに、ＥＳＲを低減する。
【解決手段】陽極部１４０と、誘電体層１５０と、固体電解質層１６１および集電体層を有する陰極部１６０と、を各々含み、互いに積層された３つ以上のコンデンサ素子１８０と、絶縁性樹脂体１１０と、３つ以上のコンデンサ素子１８０のうち、３つ以上のコンデンサ素子１８０の積層方向において最も一方側に位置する第１コンデンサ素子１８０ａおよび最も他方側に位置する第２コンデンサ素子１８０ｂに接する弾性体層１７０と、第１端子１２０と、第２端子１３０と、を備える。弾性体層１７０は、第１コンデンサ素子１８０ａの陰極部１６０の上記一方側の面と絶縁性樹脂体１１０との境界の少なくとも一部、および、第２コンデンサ素子１８０ｂの陰極部１６０の上記他方側の面と絶縁性樹脂体１１０との境界の少なくとも一部に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関する。

固体電解コンデンサの構成を開示した先行文献として、特開２００９−６４８０８号公報(特許文献１)がある。特許文献１の図７に記載された従来の固体電解コンデンサにおいては、複数のコンデンサ素子が積層されている。複数のコンデンサ素子は、外装樹脂に被覆されている。

複数のコンデンサ素子の各々においては、弁作用を有する金属の層の表面に、誘電体層、固体電解質層、および、集電体層が順次形成されることにより、陽極部および陰極部が設けられている。複数のコンデンサ素子の陽極部は、抵抗溶接で接合されることによって、陽極リードフレームと電気的に接続されている。複数のコンデンサ素子の陰極部は、導電性接着剤で接合されることによって、陰極リードフレームと電気的に接続されている。陽極リードフレームおよび陰極リードフレームの各々は、外装樹脂に沿って折れ曲がっている。

特開２００９−６４８０８号公報

コンデンサ素子を樹脂でモールド成形する際、誘電体層には、成形圧力による圧縮応力、および、樹脂の反応収縮による圧縮応力が負荷される。圧縮応力の負荷によって誘電体層が損傷した場合、漏れ電流が増大し、固体電解コンデンサの信頼性が低下する。

半田のリフロー処理により固体電解コンデンサを基板に実装する際、樹脂とコンデンサ素子との熱膨張率の相違に起因して、コンデンサ素子の内部の層間に引張応力が負荷される。引張応力の負荷によってコンデンサ素子の内部の層間で剥離が生じた場合、固体電解コンデンサのＥＳＲ(Equivalent Series Resistance)が高くなる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、漏れ電流の増大が抑制されて高い信頼性を有するとともに、ＥＳＲが低減された固体電解コンデンサを提供することを目的とする。

本発明に基づく固体電解コンデンサは、複数の凹部が設けられた外表面を有し、金属層からなる陽極部と、金属層の外表面に設けられた誘電体層と、誘電体層の外表面の一部に設けられた固体電解質層および固体電解質層の外表面に設けられた集電体層を有する陰極部と、を各々含み、互いに積層された３つ以上のコンデンサ素子と、３つ以上のコンデンサ素子が内部に設けられた絶縁性樹脂体と、３つ以上のコンデンサ素子のうち、３つ以上のコンデンサ素子の積層方向において最も一方側に位置する第１コンデンサ素子および最も他方側に位置する第２コンデンサ素子に接する弾性体層と、３つ以上のコンデンサ素子の各々の陰極部と電気的に接続され、絶縁性樹脂体の外側に引き出された第１端子と、３つ以上のコンデンサ素子の各々の陽極部と電気的に接続され、絶縁性樹脂体の外側に引き出された第２端子と、を備える。弾性体層は、第１コンデンサ素子の陰極部の上記一方側の面と絶縁性樹脂体との境界の少なくとも一部、および、第２コンデンサ素子の陰極部の上記他方側の面と絶縁性樹脂体との境界の少なくとも一部に設けられている。

本発明の一形態においては、第１コンデンサ素子と弾性体層との接触面積、および、第２コンデンサ素子と弾性体層との接触面積の各々は、３つ以上のコンデンサ素子のうちの第１コンデンサ素子および第２コンデンサ素子以外の、コンデンサ素子と弾性体層との接触面積より大きい。

本発明の一形態においては、弾性体層は、第１コンデンサ素子の集電体層と絶縁性樹脂体との境界の全体、および、第２コンデンサ素子の集電体層と絶縁性樹脂体との境界の全体に設けられている。

本発明の一形態においては、３つ以上のコンデンサ素子のうち、第１コンデンサ素子および第２コンデンサ素子以外のコンデンサ素子は、弾性体層と非接触である。

本発明の一形態においては、弾性体層は、シリコンゴムで構成されている。
本発明の一形態においては、弾性体層は、上記積層方向において隣接している絶縁性樹脂体が薄くなるに従って厚くなっている部分を含む。

本発明の一形態においては、絶縁性樹脂体は、上記積層方向の厚さが最も薄い薄肉部を有する。弾性体層は、上記積層方向の厚さが最も厚い厚肉部を有する。弾性体層の厚肉部は、絶縁性樹脂体の薄肉部と接している。

本発明の一形態においては、金属層がアルミニウム(Ａｌ)を含む。
本発明の一形態においては、誘電体層が、アルミニウム(Ａｌ)の酸化物で構成されている。

本発明によれば、固体電解コンデンサにおいて、漏れ電流の増大を抑制して高い信頼性を維持しつつ、ＥＳＲを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサの構成を示す断面図である。 図１のＩＩ部を拡大して示す断面図である。 図１の固体電解コンデンサをＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。 本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態の第１変形例に係る固体電解コンデンサの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の第２変形例に係る固体電解コンデンサの構成を示す断面図である。 実験例１において、比較例１の固体電解コンデンサを樹脂でモールド成形する前後の漏れ電流値を測定した結果を示すグラフである。 実験例１において、実施例１の固体電解コンデンサを樹脂でモールド成形する前後の漏れ電流値を測定した結果を示すグラフである。 実験例２において、比較例１の固体電解コンデンサをリフロー処理する前後のＥＳＲ値を測定した結果を示すグラフである。 実験例２において、実施例１の固体電解コンデンサをリフロー処理する前後のＥＳＲ値を測定した結果を示すグラフである。 比較例２に係る固体電解コンデンサの構成を示す断面図である。 図１１の固体電解コンデンサをＸＩＩ−ＸＩＩ線矢印方向から見た断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサについて図を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサの構成を示す断面図である。図２は、図１のＩＩ部を拡大して示す断面図である。図３は、図１の固体電解コンデンサをＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図１，３においては、後述する絶縁性樹脂体の長さ方向をＬ、絶縁性樹脂体の高さ方向をＴ、絶縁性樹脂体の幅方向をＷで示している。高さ方向Ｔは、長さ方向Ｌと直交し、幅方向Ｗは、長さ方向Ｌおよび高さ方向Ｔの各々と直交している。

図１〜３に示すように、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサ１００は、略直方体状の外形を有している。本実施形態においては、固体電解コンデンサ１００の外形寸法は、たとえば、長さ方向Ｌの寸法が７．３ｍｍ、幅方向Ｗの寸法が４．３ｍｍ、高さ方向Ｔの寸法１．９ｍｍである。

固体電解コンデンサ１００は、３つ以上のコンデンサ素子１８０と、絶縁性樹脂体１１０と、弾性体層１７０と、第１端子１２０と、第２端子１３０とを備える。

具体的には、絶縁性樹脂体１１０の内部に、３つ以上のコンデンサ素子１８０が設けられている。絶縁性樹脂体１１０は、略直方体状の外形を有している。絶縁性樹脂体１１０は、高さ方向Ｔにおいて相対する第１主面１１０ａおよび第２主面１１０ｂ、幅方向Ｗにおいて相対する第１側面１１０ｃおよび第２側面１１０ｄ、並びに、長さ方向Ｌにおいて相対する第１端面１１０ｅおよび第２端面１１０ｆを有している。

上記のように絶縁性樹脂体１１０は、略直方体状の外形を有しているが、角部および稜線部に丸みがつけられていてもよい。角部は、絶縁性樹脂体１１０の３面が交わる部分であり、稜線部は、絶縁性樹脂体１１０の２面が交わる部分である。第１主面１１０ａ、第２主面１１０ｂ、第１側面１１０ｃ、第２側面１１０ｄ、第１端面１１０ｅおよび第２端面１１０ｆの少なくともいずれか１つの面に、凹凸が形成されていてもよい。

絶縁性樹脂体１１０は、フィラーとしてガラスまたはシリコン(Ｓｉ)の酸化物が分散混合されたエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂で構成されている。

３つ以上のコンデンサ素子１８０の各々は、陽極部と、誘電体層１５０と、陰極部１６０とを含む。３つ以上のコンデンサ素子１８０は、高さ方向Ｔに互いに積層されている。３つ以上のコンデンサ素子１８０のうち、コンデンサ素子１８０の積層方向において最も一方側に位置するコンデンサ素子を第１コンデンサ素子１８０ａとし、最も他方側に位置するコンデンサ素子を第２コンデンサ素子１８０ｂとする。

陽極部は、金属層１４０からなる。金属層１４０は、複数の凹部が設けられた外表面を有している。金属層１４０の外表面は、多孔質状になっている。金属層１４０の外表面が多孔質状になっていることにより、金属層１４０の表面積が大きくなっている。なお、金属層１４０の表面および裏面の両方が多孔質状である場合に限られず、金属層１４０の表面および裏面の一方のみが多孔質状であってもよい。たとえば、絶縁性樹脂体１１０の第２主面１１０ｂと向かい合う側の金属層１４０の裏面のみが多孔質状であってもよい。

金属層１４０は、アルミニウム(Ａｌ)を含んでいる。本実施形態においては、金属層１４０は、多孔質状の外表面を有するアルミ箔で構成されている。なお、金属層１４０が、アルミニウム(Ａｌ)以外のタンタル(Ｔａ)またはニオブ(Ｎｂ)などの弁作用金属で構成されていてもよい。

誘電体層１５０は、金属層１４０の外表面に設けられている。本実施形態においては、誘電体層１５０は、アルミニウム(Ａｌ)の酸化物で構成されている。具体的には、誘電体層１５０は、金属層１４０の外表面が陽極酸化処理されて形成されたアルミニウム(Ａｌ)の酸化物で構成されている。

陰極部１６０は、固体電解質層１６１および集電体層を有している。固体電解質層１６１は、誘電体層１５０の外表面の一部に設けられている。陰極部１６０側とは反対側に位置する、金属層１４０の第２端面１１０ｆ寄りの外表面に設けられた誘電体層１５０の外表面には、固体電解質層１６１は設けられていない。この部分の誘電体層１５０において、固体電解質層１６１が設けられている部分に隣接している部分は、後述する絶縁性樹脂層１５１に外表面を覆われている。

図２に示すように、固体電解質層１６１は、金属層１４０の複数の凹部を埋めるように設けられている。ただし、固体電解質層１６１によって誘電体層１５０の外表面の上記一部が覆われていればよく、固体電解質層１６１によって埋められていない金属層１４０の凹部が存在していてもよい。固体電解質層１６１は、たとえば、ポリ(３，４−エチレンジオキシチオフェン)などの導電性高分子を含むポリマーで構成されている。

集電体層は、固体電解質層１６１の外表面に設けられている。本実施形態においては、集電体層は、固体電解質層１６１の外表面に設けられた第１集電体層１６２と、第１集電体層１６２の外表面に設けられた第２集積体層１６３とから構成されている。第１集電体層１６２は、カーボン(Ｃ)を含んでいる。第２集積体層１６３は、銀(Ａｇ)を含んでいる。

上記のように、陰極部１６０側とは反対側に位置して固体電解質層１６１が設けられていない部分の誘電体層１５０において、固体電解質層１６１が設けられている部分に隣接している部分は、絶縁性樹脂体１１０とは組成が異なる絶縁性樹脂層１５１に外表面を覆われている。

図２に示すように、絶縁性樹脂層１５１は、金属層１４０の固体電解質層１６１が設けられている部分に隣接している部分において、外表面の複数の凹部を埋めるように設けられている。絶縁性樹脂層１５１は、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂などの絶縁性樹脂を含んでいる。

図１，３に示すように、積層方向において互いに隣接しているコンデンサ素子１８０同士の集電体層が、接続導体層１９０によって互いに電気的に接続されている。幅方向Ｗにおける接続導体層１９０の幅は、幅方向Ｗにおける金属層１４０の幅と同等である。接続導体層１９０は、銀(Ａｇ)を含んでいる。

積層方向において互いに隣接しているコンデンサ素子１８０同士の金属層１４０において第２端面１１０ｆ寄りの端部は、抵抗溶接などによって互いに電気的に接続されている。

第１端子１２０は、リードフレームである。第１端子１２０は、３つ以上のコンデンサ素子１８０の各々の陰極部１６０と電気的に接続され、絶縁性樹脂体１１０の外側に引き出されている。第１端子１２０において、絶縁性樹脂体１１０の内部に位置する部分は、積層方向において互いに隣接している２つのコンデンサ素子１８０の各々の集電体層と対向し、当該集電体層の各々と接続導体層１９０によって接続されている。第１端子１２０において、絶縁性樹脂体１１０の外側に位置する部分は、絶縁性樹脂体１１０の第１端面１１０ｅおよび第２主面１１０ｂに沿って折れ曲がっている。

第２端子１３０は、リードフレームである。第２端子１３０は、３つ以上のコンデンサ素子１８０の各々の陽極部と電気的に接続され、絶縁性樹脂体１１０の外側に引き出されている。第２端子１３０において、絶縁性樹脂体１１０の内部に位置する部分は、積層方向において互いに隣接している２つのコンデンサ素子１８０の金属層１４０の第２端面１１０ｆ寄りの端部に挟まれており、当該金属層１４０の各々と抵抗溶接などによって接続されている。

本実施形態においては、弾性体層１７０は、３つ以上のコンデンサ素子１８０のうち、第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂのみに接している。すなわち、弾性体層１７０は、第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂ以外のコンデンサ素子１８０には接していない。

ただし、第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂ以外のコンデンサ素子１８０と弾性体層１７０とが接していてもよい。この場合、第１コンデンサ素子１８０ａと弾性体層１７０との接触面積、および、第２コンデンサ素子１８０ｂと弾性体層１７０との接触面積の各々は、３つ以上のコンデンサ素子１８０のうちの第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂ以外の、コンデンサ素子１８０と弾性体層１７０との接触面積より大きい。

弾性体層１７０は、第１コンデンサ素子１８０ａの陰極部１６０の上記一方側の面と絶縁性樹脂体１１０との境界の少なくとも一部、および、第２コンデンサ素子１８０ｂの陰極部１６０の上記他方側の面と絶縁性樹脂体１１０との境界の少なくとも一部に設けられている。第１コンデンサ素子１８０ａの陰極部１６０の上記一方側の面は、絶縁性樹脂体１１０の第１主面１１０ａに面している。第２コンデンサ素子１８０ｂの陰極部１６０の上記他方側の面は、絶縁性樹脂体１１０の第２主面１１０ｂに面している。

弾性体層１７０が、第１コンデンサ素子１８０ａの陰極部１６０の上記一方側の面の全体に設けられていてもよいし、第１コンデンサ素子１８０ａの陰極部１６０の上記一方側の面に分散配置されていてもよい。同様に、弾性体層１７０が、第２コンデンサ素子１８０ｂの陰極部１６０の上記他方側の面の全体に設けられていてもよいし、第２コンデンサ素子１８０ｂの陰極部１６０の上記他方側の面に分散配置されていてもよい。

本実施形態においては、図１〜３に示すように、絶縁性樹脂体１１０の第１主面１１０ａ、第１側面１１０ｃ、第２側面１１０ｄおよび第１端面１１０ｅに面している部分の第１コンデンサ素子１８０ａの陰極部１６０の外表面の全体に、弾性体層１７０が設けられている。同様に、絶縁性樹脂体１１０の第２主面１１０ｂ、第１側面１１０ｃ、第２側面１１０ｄおよび第１端面１１０ｅに面している部分の第２コンデンサ素子１８０ｂの陰極部１６０の外表面の全体に、弾性体層１７０が設けられている。

本実施形態においては、弾性体層１７０は、シリコンゴムで構成されている。ただし、弾性体層１７０の材料は、シリコンゴムに限られず、フッ素ゴムまたはポリイミド樹脂などであってもよい。

以下、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサ１００の製造方法について図を参照して説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法を示すフロー図である。

図４に示すように、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサ１００を製造するに際して、まず、金属層１４０の外表面に誘電体層１５０を設ける(工程Ｓ１)。本実施形態においては、金属層１４０であるアルミ箔をアジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬して陽極酸化処理することにより、誘電体層１５０となるアルミニウム(Ａｌ)の酸化物を形成する。なお、すでにアルミニウム(Ａｌ)の酸化物が形成されているアルミ箔を切断して金属層１４０として用いる場合には、切断面にアルミニウム(Ａｌ)の酸化物を形成するために、切断後の金属層１４０をアジピン酸アンモニウム水溶液に再度浸漬して陽極酸化処理する。

次に、金属層１４０の一部をマスキングする(工程Ｓ２)。このマスキングは、次工程で行なわれる固体電解質層１６１の形成領域を規定するために行なわれる。具体的には、金属層１４０の外表面の一部に、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂などの絶縁性樹脂からなるマスキング剤を塗布する。この工程により形成されたマスキング部が、絶縁性樹脂層１５１となる。

次に、誘電体層１５０の外表面の一部に固体電解質層１６１を設ける(工程Ｓ３)。具体的には、工程Ｓ２において形成されたマスキング部によって規定された固体電解質層１６１の形成領域に位置する誘電体層１５０の外表面に、３,４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤とを含む処理液を付着させて重合膜を形成する。処理液は、導電性高分子の分散体となっており、この重合膜が、固体電解質層１６１となる。

次に、固体電解質層１６１の外表面に集電体層を設ける(工程Ｓ４)。具体的には、固体電解質層１６１の外表面に、カーボン(Ｃ)を塗布することにより第１集電体層１６２を形成する。第１集電体層１６２の外表面に、銀(Ａｇ)を塗布することにより第２集積体層１６３を形成する。

次に、３つ以上のコンデンサ素子１８０、第１端子１２０および第２端子１３０を積層して接合する(工程Ｓ５)。具体的には、Ａｇペーストなどの導電性接着剤によって、第１端子１２０を挟むように位置する２つのコンデンサ素子１８０の各々の集電体層と第１端子１２０とを接続するとともに、互いに隣接するコンデンサ素子１８０同士の集電体層を接続する。抵抗溶接などによって、第２端子１３０を挟むように位置する２つのコンデンサ素子１８０の各々の金属層１４０と第２端子１３０とを接続するとともに、互いに隣接するコンデンサ素子１８０同士の金属層１４０を接続する。

次に、積層方向の両端に位置する第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂの各々の外表面に弾性体層１７０を設ける(工程Ｓ６)。具体的には、液状に調製したシリコンゴムをジェットディスペンサーにより、第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂの各々の外表面に付着させた後、乾燥させて硬化させる。なお、弾性体層１７０を分散配置する場合には、マスクを用いてシリコンゴムを塗布する。

次に、コンデンサ素子１８０を絶縁性樹脂でモールドする(工程Ｓ７)。具体的には、トランスファーモールド法により、絶縁性樹脂体１１０を形成する。

上述した一連の工程を経ることにより、固体電解コンデンサ１００を製造することができる。

本実施形態に係る固体電解コンデンサ１００においては、第１コンデンサ素子１８０ａの陰極部１６０と絶縁性樹脂体１１０との境界、および、第２コンデンサ素子１８０ｂの陰極部１６０と絶縁性樹脂体１１０との境界に、弾性体層１７０が設けられていることにより、コンデンサ素子１８０を樹脂でモールド成形する際に発生する圧縮応力、および、半田のリフロー処理により固体電解コンデンサ１００を基板に実装する際に発生する引張応力の各々が、コンデンサ素子１８０に負荷されることを弾性体層１７０によって抑制することができる。すなわち、弾性体層１７０は、コンデンサ素子１８０に負荷される圧縮応力および引張応力の各々を緩和することができる。

その結果、圧縮応力の負荷によって誘電体層１５０が損傷することを抑制でき、これにより、漏れ電流の増大を抑制して固体電解コンデンサ１００の信頼性を高く維持することができる。また、引張応力の負荷によってコンデンサ素子１８０の内部で層間剥離が発生することを抑制でき、具体的には、第１集電体層１６２と第２集積体層１６３との層間剥離、および、第１集電体層１６２と固体電解質層１６１との層間剥離を抑制でき、これにより、固体電解コンデンサ１００のＥＳＲを低減することができる。

本実施形態に係る固体電解コンデンサ１００においては、最も大きな圧縮応力および引張応力が負荷される、第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂに弾性体層１７０を設けているため、効果的に、漏れ電流の増大を抑制して高い信頼性を維持しつつ、ＥＳＲを低減することができる。

本実施形態に係る固体電解コンデンサ１００においては、弾性体層１７０は、第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂのみに設けられており、他のコンデンサ素子１８０には設けられていない。弾性体層１７０を構成するシリコンゴムは熱伝導率が低いため、積層されたコンデンサ素子１８０の全体の外周を弾性体層１７０で覆った場合、固体電解コンデンサの放熱が阻害され、固体電解コンデンサの信頼性が低下する。そのため、本実施形態に係る固体電解コンデンサ１００は、弾性体層１７０を、第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂのみに設けることにより、固体電解コンデンサの放熱性を維持することができ、これにより、固体電解コンデンサ１００の信頼性を高く維持することができる。

また、弾性体層１７０が、第１コンデンサ素子１８０ａの陰極部１６０の上記一方側の面、および、第２コンデンサ素子１８０ｂの陰極部１６０の上記他方側の面、の各々に分散配置されている場合には、コンデンサ素子１８０に負荷される圧縮応力および引張応力の各々を緩和しつつ、固体電解コンデンサの放熱性を高く維持することができる。

若しくは、弾性体層１７０は、第１コンデンサ素子１８０ａの集電体層と絶縁性樹脂体１１０との境界の全体、および、第２コンデンサ素子１８０ｂの集電体層と絶縁性樹脂体１１０との境界の全体に設けられていてもよい。図５は、本発明の一実施形態の第１変形例に係る固体電解コンデンサの構成を示す断面図である。図５においては、図３と同一の断面視にて図示している。

図５に示すように、本発明の一実施形態の第１変形例に係る固体電解コンデンサにおいては、弾性体層１７０は、第１コンデンサ素子１８０ａの集電体層と絶縁性樹脂体１１０との境界の全体、および、第２コンデンサ素子１８０ｂの集電体層と絶縁性樹脂体１１０との境界の全体に設けられている。すなわち、弾性体層１７０は、第１コンデンサ素子１８０ａの集電体層の外表面の第２主面１１０ｂ側に回り込むように設けられている。同様に、弾性体層１７０は、第２コンデンサ素子１８０ｂの集電体層の外表面の第１主面１１０ａ側に回り込むように設けられている。

本発明の一実施形態の第１変形例に係る固体電解コンデンサにおいては、最も大きな圧縮応力および引張応力が負荷される、第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂの各々の集電体層と絶縁性樹脂体１１０との境界の全体に弾性体層１７０を設けているため、弾性体１７０によって第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂの各々の集電体層の外縁部を挟み込むように保持することができ、層間剥離の発生を効果的に抑制することができる。

さらに、弾性体層１７０は、コンデンサ素子１８０の積層方向において隣接している絶縁性樹脂体１１０が薄くなるに従って厚くなっている部分を含んでいてもよい。すなわち、弾性体層１７０の厚さが、絶縁性樹脂体１１０の厚さに対応して変化していてもよい。

図６は、本発明の一実施形態の第２変形例に係る固体電解コンデンサの構成を示す断面図である。図６においては、図１と同一の断面視にて図示している。図６に示すように、本発明の一実施形態の第２変形例に係る固体電解コンデンサにおいては、弾性体層１７０は、コンデンサ素子１８０の積層方向において隣接している絶縁性樹脂体１１０が薄くなるに従って厚くなっている部分を含んでいる。具体的には、絶縁性樹脂体１１０は、コンデンサ素子１８０の積層方向の厚さが最も薄い薄肉部Ｘを有する。弾性体層１７０は、コンデンサ素子１８０の積層方向の厚さが最も厚い厚肉部Ｙを有する。弾性体層１７０の厚肉部Ｙは、絶縁性樹脂体１１０の薄肉部Ｘと接している。

絶縁性樹脂体１１０は、薄肉部Ｘの周辺において変形しやすいため、絶縁性樹脂体１１０の薄肉部Ｘに隣接しているコンデンサ素子１８０に圧縮応力および引張応力が負荷されやすい。絶縁性樹脂体１１０の薄肉部Ｘに接するように弾性体層１７０の厚肉部Ｙを設けることにより、コンデンサ素子１８０に負荷される圧縮応力および引張応力を効果的に緩和して、ＥＳＲおよび漏れ電流の増加を抑制できる。

(実験例１)
ここで、弾性体層の有無による、コンデンサ素子を樹脂でモールド成形する前後の漏れ電流の大きさの変化の違いについて検証した実験例１について説明する。

実施例１の固体電解コンデンサとして、本実施形態に係る固体電解コンデンサ１００を６５個作製した。比較例１の固体電解コンデンサとして、弾性体層１７０が設けられていない点のみ本実施形態に係る固体電解コンデンサ１００と異なる固体電解コンデンサを６５個作製した。

実施例１の固体電解コンデンサおよび比較例１の固体電解コンデンサについて、樹脂でモールド成形する前後の漏れ電流値を測定した。図７は、実験例１において、比較例１の固体電解コンデンサを樹脂でモールド成形する前後の漏れ電流値を測定した結果を示すグラフである。図８は、実験例１において、実施例１の固体電解コンデンサを樹脂でモールド成形する前後の漏れ電流値を測定した結果を示すグラフである。図７，８においては、縦軸にサンプル数、横軸に漏れ電流値(μＡ)を示している。

図７に示すように、比較例１の固体電解コンデンサにおいては、モールド成形後の漏れ電流値が、モールド成形前の漏れ電流値より明らかに大きくなっていた。図８に示すように、実施例１の固体電解コンデンサは、モールド成形前の漏れ電流値からのモールド成形後の漏れ電流値の増大量が、比較例１の固体電解コンデンサに比べて低減されていた。

実験例１の結果から、弾性体層１７０を設けることにより、コンデンサ素子を樹脂でモールド成形した後の漏れ電流の増大を抑制できることが確認できた。

(実験例２)
次に、弾性体層の有無による、半田のリフロー処理により固体電解コンデンサを基板に実装する前後のＥＳＲの大きさの変化の違いについて検証した実験例２について説明する。

リフロー処理の条件として、温度が２７０℃に維持されているリフロー炉内を１０秒間かけて通過するようにして、リフロー炉を３回通過させた。ＥＳＲは、周波数が１００ｋＨｚの交流電圧を固体電解コンデンサに印加して測定した。

実施例１の固体電解コンデンサおよび比較例１の固体電解コンデンサについて、リフロー処理の前後のＥＳＲ値を測定した。図９は、実験例２において、比較例１の固体電解コンデンサをリフロー処理する前後のＥＳＲ値を測定した結果を示すグラフである。図１０は、実験例２において、実施例１の固体電解コンデンサをリフロー処理する前後のＥＳＲ値を測定した結果を示すグラフである。図９，１０においては、縦軸にリフロー処理後のＥＳＲ値(ｍΩ)、横軸にリフロー処理前のＥＳＲ値(ｍΩ)を示している。また、図９，１０においては、リフロー処理前のＥＳＲ値とリフロー処理後のＥＳＲ値とが等しく推移している仮想直線を図示している。

図９に示すように、比較例１の固体電解コンデンサにおいては、リフロー処理後のＥＳＲ値が、リフロー処理前のＥＳＲ値より明らかに大きくなっていた。図１０に示すように、実施例１の固体電解コンデンサは、リフロー処理前のＥＳＲ値からのリフロー処理後のＥＳＲ値の増大量が、比較例１の固体電解コンデンサに比べて低減されていた。

実験例２の結果から、弾性体層１７０を設けることにより、コンデンサ素子をリフロー処理した後のＥＳＲの増加を抑制できることが確認できた。

(実験例３)
次に、弾性体層の有無による、半田のリフロー処理により固体電解コンデンサを基板に実装する前後の固体電解コンデンサの特性変化の違いについて検証した実験例３について説明する。

比較例２の固体電解コンデンサとして、積層されたコンデンサ素子の全体の外周を弾性体層で覆った点のみ実施例１に係る固体電解コンデンサ１００と異なる固体電解コンデンサを２０個作製した。図１１は、比較例２に係る固体電解コンデンサの構成を示す断面図である。図１２は、図１１の固体電解コンデンサをＸＩＩ−ＸＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図１１においては、図１と同一の断面視にて図示している。図１１，１２に示すように、比較例２に係る固体電解コンデンサ９００においては、積層されたコンデンサ素子１８０の全体の外周が弾性体層１７０で覆われている。

リフロー処理の条件として、温度が２７０℃に維持されているリフロー炉内を１０秒間かけて通過するようにして、リフロー炉を３回通過させた。固体電解コンデンサの特性として、静電容量(μＦ)、誘電損失(ＤＦ：Dissipation Factor)(％)、ＥＳＲ(ｍΩ)、漏れ電流(μＡ)を測定した。ＥＳＲは、周波数が１００ｋＨｚの交流電圧を固体電解コンデンサに印加して測定した。なお、各特性値は、２０個の固体電解コンデンサの平均値を算出した値である。

表１は、実験例３におけるリフロー処理の前後の固体電解コンデンサの各特性値を示す表である。表１においては、リフロー処理後の各特性値の下に、リフロー処理前の特性値に対する比率(％)を記載している。

表１に示すように、リフロー処理前においては、静電容量(μＦ)については、比較例１は３２．５、比較例２は３２．４、実施例１は３２．７であり、誘電損失(％)については、比較例１は１．０１、比較例２は１．０３、実施例１は１．００であり、ＥＳＲ(ｍΩ)については、比較例１は２５．３、比較例２は２４．８、実施例１は２４．６であり、漏れ電流(μＡ)については、比較例１は０．１１、比較例２は０．０９、実施例１は０．０８であった。

リフロー処理後においては、静電容量(μＦ)については、比較例１は３１．６、比較例２は３１．３、実施例１は３１．６であり、誘電損失(％)については、比較例１は１．０２、比較例２は１．０３、実施例１は１．０２であり、ＥＳＲ(ｍΩ)については、比較例１は３３．４、比較例２は２７．６、実施例１は２７．７であり、漏れ電流(μＡ)については、比較例１は０．１５、比較例２は０．１１、実施例１は０．１０であった。

表１に示すように、リフロー処理後においては、リフロー処理前に比較して、静電容量(μＦ)は低下し、誘電損失(％)は同等以上となり、ＥＳＲ(ｍΩ)は増加し、漏れ電流(μＡ)は増加した。特に、比較例１の固体電解コンデンサにおいては、リフロー処理後のＥＳＲ値および漏れ電流値が、リフロー処理前より明らかに大きくなっていた。比較例２および実施例１の固体電解コンデンサは、リフロー処理前の値からのリフロー処理後のＥＳＲ値および漏れ電流値の増大量が、比較例１の固体電解コンデンサに比べて低減されていた。

実験例３の結果から、弾性体層を設けることにより、コンデンサ素子をリフロー処理した後のＥＳＲおよび漏れ電流の増加を抑制できることが確認できた。

(実験例４)
実験例３で用いた比較例１，２および実施例１に係る固体電解コンデンサについて高温負荷試験を行なった実験例４について説明する。高温負荷試験の条件として、１０５℃の温度雰囲気中において、１６Ｖの電圧を固体電解コンデンサに２０００時間印加した後の各特性値を測定した。なお、各特性値は、２０個の固体電解コンデンサの平均値を算出した値である。

表２は、実験例４におけるリフロー処理後および高温負荷試験後の固体電解コンデンサの各特性値を示す表である。表２においては、高温負荷試験後の各特性値の下に、リフロー処理後の特性値に対する比率(％)を記載している。

表２に示すように、高温負荷試験後においては、静電容量(μＦ)については、比較例１は３０．３、比較例２は３０．０、実施例１は３０．３であり、誘電損失(％)については、比較例１は１．１７、比較例２は１．１５、実施例１は１．１２であり、ＥＳＲ(ｍΩ)については、比較例１は６２．１、比較例２は４１．４、実施例１は３３．５であり、漏れ電流(μＡ)については、比較例１は０．１７、比較例２は０．１３、実施例１は０．１２であった。

表２に示すように、高温負荷試験後においては、リフロー処理後に比較して、静電容量(μＦ)は低下し、誘電損失(％)は増加し、ＥＳＲ(ｍΩ)は増加し、漏れ電流(μＡ)は増加した。特に、比較例１，２の固体電解コンデンサにおいては、高温負荷試験後のＥＳＲ値が、リフロー処理後より明らかに大きくなっていた。比較例２の固体電解コンデンサのＥＳＲ値が大きくなったのは、積層されたコンデンサ素子の全体の外周を弾性体層で覆われているため、固体電解コンデンサの放熱が阻害され、樹脂とコンデンサ素子との熱膨張率の相違によって生じた引張応力によってコンデンサ素子の内部で層間剥離が発生したためである。

実施例１の固体電解コンデンサは、リフロー処理後のＥＳＲ値からの高温負荷試験後のＥＳＲ値の増大量が、比較例１，２の固体電解コンデンサに比べて低減されていた。

実験例４の結果から、弾性体層を第１コンデンサ素子１８０ａおよび第２コンデンサ素子１８０ｂのみに設けることにより、高温負荷試験後のＥＳＲの増加を抑制でき、固体電解コンデンサの信頼性を維持できていることが確認できた。

上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。

今回開示された実施形態はすべ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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００，９００ 固体電解コンデンサ、１１０ 絶縁性樹脂体、１１０ａ 第１主面、１１０ｂ 第２主面、１１０ｃ 第１側面、１１０ｄ 第２側面、１１０ｅ 第１端面、１１０ｆ 第２端面、１２０ 第１端子、１３０ 第２端子、１４０ 金属層、１５０ 誘電体層、１５１ 絶縁性樹脂層、１６０ 陰極部、１６１ 固体電解質層、１６２ 第１集電体層、１６３ 第２集積体層、１７０ 弾性体層、１８０ コンデンサ素子、１８０ａ 第１コンデンサ素子、１８０ｂ 第２コンデンサ素子、１９０ 接続導体層。

Claims (9)

1. 複数の凹部が設けられた外表面を有し、金属層からなる陽極部と、前記金属層の外表面に設けられた誘電体層と、前記誘電体層の外表面の一部に設けられた固体電解質層および該固体電解質層の外表面に設けられた集電体層を有する陰極部と、を各々含み、互いに積層された３つ以上のコンデンサ素子と、
   前記３つ以上のコンデンサ素子が内部に設けられた絶縁性樹脂体と、
   前記３つ以上のコンデンサ素子のうち、前記３つ以上のコンデンサ素子の積層方向において最も一方側に位置する第１コンデンサ素子および最も他方側に位置する第２コンデンサ素子に接する弾性体層と、
   前記３つ以上のコンデンサ素子の各々の前記陰極部と電気的に接続され、前記絶縁性樹脂体の外側に引き出された第１端子と、
   前記３つ以上のコンデンサ素子の各々の前記陽極部と電気的に接続され、前記絶縁性樹脂体の外側に引き出された第２端子と、を備え、
   前記弾性体層は、前記第１コンデンサ素子の前記陰極部の前記一方側の面と前記絶縁性樹脂体との境界の少なくとも一部、および、前記第２コンデンサ素子の前記陰極部の前記他方側の面と前記絶縁性樹脂体との境界の少なくとも一部に設けられている、固体電解コンデンサ。
2. 前記第１コンデンサ素子と前記弾性体層との接触面積、および、前記第２コンデンサ素子と前記弾性体層との接触面積の各々は、前記３つ以上のコンデンサ素子のうちの前記第１コンデンサ素子および前記第２コンデンサ素子以外の、コンデンサ素子と前記弾性体層との接触面積より大きい、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記弾性体層は、前記第１コンデンサ素子の前記集電体層と前記絶縁性樹脂体との境界の全体、および、前記第２コンデンサ素子の前記集電体層と前記絶縁性樹脂体との境界の全体に設けられている、請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記３つ以上のコンデンサ素子のうち、前記第１コンデンサ素子および前記第２コンデンサ素子以外のコンデンサ素子は、前記弾性体層と非接触である、請求項２または請求項３に記載の固体電解コンデンサ。
5. 前記弾性体層は、シリコンゴムで構成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
6. 前記弾性体層は、前記積層方向において隣接している前記絶縁性樹脂体が薄くなるに従って厚くなっている部分を含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
7. 前記絶縁性樹脂体は、前記積層方向の厚さが最も薄い薄肉部を有し、
   前記弾性体層は、前記積層方向の厚さが最も厚い厚肉部を有し、
   前記弾性体層の前記厚肉部は、前記絶縁性樹脂体の前記薄肉部と接している、請求項６項に記載の固体電解コンデンサ。
8. 前記金属層がアルミニウムを含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
9. 前記誘電体層が、アルミニウムの酸化物で構成されている、請求項８に記載の固体電解コンデンサ。

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