JP2020194825A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1〜図11Aは、本実施形態に係る固体電解コンデンサ1の製造方法を示している。図11Bは、上記製造方法で製造された固体電解コンデンサ1の断面図を示している。
図1A〜図1Cは素子集合体形成工程を示している。素子集合体形成工程は、誘電体層12を有する箔状(板状も含む)のコンデンサ素子10をコンデンサ素子10の一面と平行な方向に複数つなげた状態の素子集合体100を形成する工程である。すなわち、素子集合体形成工程は素子集合体100を形成するための工程である。素子集合体100は、誘電体層12を含む箔状のコンデンサ素子10を複数有している。複数のコンデンサ素子10は、コンデンサ素子10の一面と平行な方向に複数つながった状態で形成されている。なお、コンデンサ素子10の一面とは、コンデンサ素子10の厚み方向に並ぶ面であって、平面視(コンデンサ素子10を厚み方向から見ること)で視認される面である。
レジスト形成は、素子基板101に対してレジスト102を形成する工程である。図1Aに示すように、素子基板101は、平面視で四角形であり、表面の略全面に多孔質(ポーラス)層を有し、かつ導電性を有する金属板(金属箔)である。金属箔の多孔質層の表面には、誘電体で形成される誘電体層103が形成されている。素子基板101は、弁作用金属を含んでいる。弁作用金属は、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン等、並びにこれらを含む合金を含む。誘電体層103は素子基板101の厚み方向の少なくとも一面に形成されている。本実施形態では、誘電体層103は、素子基板101の厚み方向の両面に形成されている。
孔形成工程は、レジスト形成工程後に、図1Cに示すように、レジスト102を形成した素子基板101に孔104を形成する工程である。孔形成工程では、例えば、プレス成形により、素子基板101の一部を打ち抜いて孔104を形成することができる。孔104は1枚の素子基板101に複数形成される。孔104は、平面視において、レジスト102の一部に形成される。つまり、各孔104は、レジスト102及び素子基板101を厚み方向に貫通している。すなわち、孔104は、素子基板101の厚み方向の一面に形成したレジスト102の表面と、素子基板101の厚み方向の他面に形成したレジスト102の表面との両方に開口している。
上記のレジスト形成工程と孔形成工程とを行って、図1Cのような素子集合体100が形成されている。素子集合体100において、複数のコンデンサ素子10は、コンデンサ素子10の一面に沿い、かつ互いに直交する第1の方向Xと第2の方向Yとの両方に並ぶように、二次元配置されている。すなわち、素子集合体100には、第1の方向Xに沿って延びる線状部112と、第2の方向Yに沿って延びる線状部122とで格子状のレジスト102が形成されている。そして、第1の方向Xにおいて隣り合う2つの線状部122と、第2の方向Yにおいて隣り合う2つの線状部112とで囲まれる部分が一つのコンデンサ素子10として形成される。したがって、素子集合体100には、複数のコンデンサ素子10が形成されており、複数のコンデンサ素子10が第1の方向Xと第2の方向Yとの両方に並んで形成されている。
図2A〜図2Cは陰極集合体形成工程を示している。本実施形態において、陰極体20は、陰極体20の一面と平行な方向に複数つなげた状態の陰極集合体200を形成している。すなわち、陰極集合体形成工程は、陰極集合体200を形成する工程である。陰極集合体200を、複数の陰極体20が、陰極体20の一面と平行な方向につながって構成される。言い換えると、陰極集合体形成工程は陰極集合体200を形成する工程であって、陰極集合体200は、複数の平板状の陰極体20が陰極体20の一面と平行な方向に複数つながった状態で形成されている。なお、陰極体20の一面とは、陰極体20の厚み方向に並ぶ面であって、平面視(陰極体20を厚み方向から見ること)で視認される面である。
レジスト形成加工は、陰極集合体200の表面上のレジストを形成する工程である。
すなわち、レジスト形成加工は、陰極基板201に対してレジスト202を形成する工程である。図2Aに示すように、陰極基板201は平面視で四角形であり、導電性を有する金属板(金属箔)である。陰極基板201は、例えば、アルミニウム並びにこれらを含む合金を含む。また陰極基板201の表面には全面にわたって導電材料としてカーボン層203が形成されていてもよい。これにより、陰極体20は、表面にカーボン層203を有する平板状の金属箔である。なお、陰極基板201の表面には導電材料の層が形成されていなくてもよい。またカーボン層203の代わりに、チタン層を形成することも可能である。
孔形成工程は、レジスト形成加工後に、図2Cに示すように、レジスト202を形成した陰極基板201に孔204を形成する工程である。孔形成工程では、例えば、プレス成形により、陰極基板201の一部を撃ち抜いて孔204を形成することができる。孔204は一枚の陰極基板201に複数形成される。孔204は、平面視において、レジスト202の一部に形成される。つまり、各孔204は、レジスト202及び陰極基板201を厚み方向に貫通している。つまり、孔204は、陰極基板201の厚み方向の一面に形成したレジスト202の表面と、陰極基板201の厚み方向の他面に形成したレジスト202の表面との両方に開口している。
上記のレジスト形成加工と孔形成工程とを行って、図2Cのような陰極集合体200が形成されている。陰極集合体200において、複数の陰極体20は、陰極体20の一面に沿いかつ互いに直交する第1の方向Xと第2の方向Yとの両方に並ぶように二次元配置されている。すなわち、陰極集合体200には、第1の方向Xに沿って延びる線状部212と、第2の方向Yに沿って延びる線状部222とで格子状のレジスト202が形成されている。そして、第1の方向Xにおいて隣り合う線状部222と、第2の方向Yにおいて隣り合う線状部212とで囲まれる部分が一つの陰極体20として形成される。したがって、陰極集合体200には、複数の陰極体20が形成されており、複数の陰極体20が第1の方向Xと第2の方向Yとの両方に並んで形成されている。
積層工程は、複数の素子集合体100をコンデンサ素子10の厚み方向に積層することにより、厚み方向に積層された複数のコンデンサ素子10を含む積層体30を複数形成する工程を含む。すなわち、積層工程は、誘電体層12を含むコンデンサ素子10を複数対向させて積層した積層体30を形成する工程を含む。素子集合体100は複数のコンデンサ素子10を備える。また陰極集合体200は複数の陰極体20を備えている。そのため、積層工程において、各コンデンサ素子10と各陰極体20とを厚み方向に対向するようにして複数の素子集合体100と複数の陰極集合体200とを積層することにより、複数の積層体30を第1の方向Xと第2の方向Yとにつなげた状態で形成することができる。
図4A及び図4Bに示すように、第1の樹脂封止工程は、積層された複数の素子集合体100を樹脂50でモールドする工程を含む。すなわち、第1の樹脂封止工程では、積層された複数の素子集合体100と複数の陰極集合体200とを樹脂50で封止する工程である。このようなモールドする工程は、後述の溝を形成する工程の前と後とに少なくとも2回に分けて行う。すなわち、第1の樹脂封止工程は、溝を形成する工程の前に行われる樹脂封止である。
図5A及び図5Bに示すように、第1のダイシング工程は、基板60の厚みのうちの一部を残して素子集合体100を切断し、溝70を形成する工程を含む。すなわち、積層工程で積層された複数の素子集合体100と複数の陰極集合体200とを切断し、切断位置に切込みのような溝70を形成する工程を含む。また第1のダイシング工程では、基板60は分割されないように切断される。すなわち、溝70は基板60に達するように形成されるが、基板60の裏面(素子集合体100と陰極集合体200とが積層されていない方の面)までは達していない。溝70は基板60の厚みの一部(例えば、基板60の厚みの半分)にまで達して形成される。したがって、溝70の底面71は基板60の厚み内に形成される。
図6A及び図6Bに示すように、第2の樹脂封止工程は、溝70を形成する工程の後にモールドする工程でモールドする樹脂51は、溝70の内側に充填される。第2の樹脂封止工程は、溝70を形成する工程の後に行われる樹脂封止である。第2の樹脂封止工程は、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂51をトランスファ成形などで成形することにより行われる。樹脂51にはフィラーが含まれていてもよい。第2の樹脂封止工程では、積層された状態の複数の素子集合体100と複数の陰極集合体200とを覆う樹脂50の外側を樹脂51で更に覆う。また樹脂51は溝70内に進入し、溝70は樹脂51で充填される。樹脂51は固体電解コンデンサ1の側面と上面とを保護するために形成される。
第2のダイシング工程は、積層体30の端面に陰極又は陽極となる電極を形成する工程を含む。すなわち、第2のダイシング工程は、積層体30端面に少なくとも陰極又は陽極となる電極を形成する工程であって、図7A及び図7Bに示すように、複数の積層体30がつながった状態の電極形成体80を形成する電極形成工程を含む。すなわち、第2のダイシング工程2は、複数の積層体30がつながった状態の電極形成体80を形成し、この電極形成体80に陰極又は陽極となる電極を形成する工程を含む。
第1電極層形成工程では、第2のダイシング工程で得られた電極形成体80の陰極又は陽極となる電極に、金属層である第1電極層90、91を形成する工程である。第1電極層形成工程では、例えば、無電解めっき又は電解めっきなどのめっき法、蒸着法又はスパッタ法などの気相法及びコールドスプレー法などにより、第1電極層90、91を形成することができる。
図9A及び図9Bは、複数の積層体30を積層体30毎に個片化する工程を含む。すなわち、第1電極層形成工程後の電極形成体80を更に切断して個片化する。個片化する工程は、溝70に沿ったカットラインC3で切断する工程を含む。すなわち、電極形成体80は溝70の長手方向に沿って切断されて個片化される。個片化する工程は、溝70の幅内にあるカットラインC3で切断する工程を含む。すなわち、溝70内には樹脂51が充填されているが、この樹脂51が積層体30に残存するように切断される。
図10A及び図10B並びに図11A及び図11Bに示すように、第2電極層形成工程では、積層体30の端面33、34に少なくとも陰極又は陽極となる電極を形成する工程を含む。すなわち、積層体30の一方の端面33に陽極となる電極が形成され、積層体30の他方の端面34に陰極となる電極が形成される。このように形成される電極は、陰極となる電極及び陽極となる電極の両方が、積層体30の露出した端面33,34を接合した集電構造を含む。すなわち、積層体30の陽極側となる端面33では、第1電極層90が第1の外部電極部94及び第2の外部電極部96で電気的に接続されて集電構造が形成されている。また積層体30の陰極側となる端面34では、第1電極層91が第1の外部電極部95及び第2の外部電極部97で電気的に接続されて集電構造が形成されている。第1の外部電極部94,95及び第2の外部電極部96,97はそれぞれAg(銀)ペーストなどの導電性ペーストの硬化物で形成される。
実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
以上説明したように、第1の態様に係る固体電解コンデンサ(1)の製造方法は、素子集合体(100)を形成する工程と、積層体(30)を複数形成する工程と、個片化する工程と、を有する。素子集合体(100)を形成する工程は、誘電体層(12)を有する箔状のコンデンサ素子(10)をコンデンサ素子(10)の一面と平行な方向に複数つなげた状態の素子集合体(100)を形成する。積層体(30)を複数形成する工程は、複数の素子集合体(100)をコンデンサ素子(10)の厚み方向に積層することにより、厚み方向に積層された複数のコンデンサ素子(10)を含む積層体(30)を複数形成する。個片化する工程は、複数の積層体(30)を積層体(30)毎に個片化する。
10 コンデンサ素子
12 誘電体層
20 陰極体
30 積層体
50 樹脂
51 樹脂
60 基板
70 溝
100 素子集合体
104 孔
200 陰極集合体
204 孔
X 第1の方向
Y 第2の方向
C2 カットライン
Claims (18)
- 誘電体層を有する箔状のコンデンサ素子を前記コンデンサ素子の一面と平行な方向に複数つなげた状態の素子集合体を形成する工程と、
複数の前記素子集合体を前記コンデンサ素子の厚み方向に積層することにより、前記厚み方向に積層された複数の前記コンデンサ素子を含む積層体を複数形成する工程と、
前記複数の積層体を積層体毎に個片化する工程と、を有する、
固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記各素子集合体において、前記複数のコンデンサ素子は、前記コンデンサ素子の一面に沿いかつ互いに直交する第1の方向と第2の方向との両方に並ぶように二次元配置されている、
請求項1に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記複数のコンデンサ素子は、それぞれ陽極部及び陰極部を有し、
前記素子集合体において、前記素子集合体の一面と平行な方向に隣り合う前記コンデンサ素子の陽極部及び陰極部の位置が逆である、
請求項1又は2に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記素子集合体は、レジストによって区画されている、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記厚み方向で隣り合う前記コンデンサ素子の間に陰極となる陰極体を形成する工程を更に有し、
前記陰極体は、前記陰極体の一面と平行な方向に複数つなげた状態の陰極集合体を形成している、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記陰極集合体の表面上のレジスト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。 - 前記陰極集合体は、前記レジストによって区画されている、
請求項6に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記複数の素子集合体が基板上で積層され、前記基板の厚みのうちの一部を残して前記素子集合体を切断し、溝を形成する工程を更に有する、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 積層された前記複数の素子集合体を樹脂でモールドする工程を更に有する、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記モールドする工程は、前記溝を形成する工程の前と後とに少なくとも2回行う、
請求項9に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記溝を形成する工程の後に前記モールドする工程でモールドする樹脂は、前記溝に充填される、
請求項10に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記個片化する工程は、前記溝に沿って切断する工程を含む、
請求項8〜11のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記個片化する工程は、前記溝の幅内にあるカットラインで切断する工程を含む、
請求項8〜12のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 積層された前記複数の素子集合体を樹脂でモールドする工程を更に有し、
前記素子集合体及び前記陰極集合体は、それぞれ、前記樹脂が充填される孔を有する、
請求項5〜7のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記素子集合体の前記孔及び前記陰極集合体の前記孔の少なくとも一方の開口縁部にはレジストが形成されている、
請求項14に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記素子集合体の前記孔と前記陰極集合体の前記孔とは、少なくとも一部が前記厚み方向で重なるように配置される、
請求項14又は15に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記厚み方向で重なった前記素子集合体の前記孔と前記陰極集合体の前記孔とは形状が異なる、
請求項16に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記個片化する工程は、前記素子集合体の前記孔及び前記陰極集合体の前記孔の位置で、前記素子集合体及び前記陰極集合体を切断する工程を含む、
請求項14〜17のいずれか1項に記載の電解コンデンサの製造方法。
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