JP2682478B2 - チップ状固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はチップ状固体電解コンデ
ンサ及びその製造方法に関し、特に、陽極体に対する陽
極リードを設けない構造のチップ状固体電解コンデンサ
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型・多機能化が著し
く進展し、これに伴い電子部品の高密度実装への対応が
強く求められている。固体電解コンデンサにおいてもこ
の要求は同様であり、樹脂モールドタイプの表面実装用
チップ状コンデンサが主流になっている。樹脂モールド
タイプのチップ状コンデンサは、図３に示すように、陽
極リード１４が植立されたコンデンサ素子１３に対し、
導電性接着剤１５によって陰極リード端子１６を取付
け、陽極リード１４に陽極リード端子１７を接合し、外
装樹脂８によるモールドの外面に沿って、陰極リード端
子１６及び陰極リード端子１７の他端側をそれぞれ露出
した構成となっている。しかしながら、各リード端子１
６,１７を取付け、樹脂モールドの外面に導出するとい
う構造であるので、樹脂モールド型のチップ状コンデン
サでは、全体積に占めるコンデンサ素子１３の割合をそ
れほど大きくすることができず、高密度実装には不十分
であり、また製造工程も複雑である。そこで、特公昭６
１−３１６０９号公報などに示されるように、樹脂モー
ルドを使用しない構成のチップ状固体電解コンデンサが
盛んに開発されている。

【０００３】図４は、樹脂モールドを使用しない構成の
チップ状固体電解コンデンサの構成を示す側断面図であ
る。この種のチップ状コンデンサは、陽極リード１４が
植立された陽極体１の表面に、酸化皮膜２、固体電解質
３及び陰極層４を公知の方法によって順次形成した後、
陽極体１の外周面のうち陽極リード１４が導出されてて
いる面に対向する面を除いた全面に外装樹脂８の層を形
成し、次に、陽極リード１４の導出面とその対向面に金
属触媒を付着させてニッケル等からなるめっき層５ａ,
５ｂ形成し、さらに半田層を形成して各々陽極外部電極
層６及び陰極外部電極層７とし、最後に陽極リード１４
を切断することにより形成される。

【０００４】この従来のチップ状コンデンサでは、体積
当たりの静電容量値を増加させるたに、陽極リードと陽
極外部電極層との接続信頼性を維持しつつ、切断後に残
存している陽極リードの突出を小さくする必要がある。
実開平２−１３７０２５号公報には、陽極リードの切断
断面と陽極外部電極層とをめっき層を介して接続するこ
とにより、陽極リードの突出量を極めて小さくできる技
術が開示されているが、この技術では、陽極リードの切
断断面で電気的接続が行なわれるため、接続信頼性の維
持に特別の注意を要する。特開平３−９７２１２号公報
には、めっき触媒金属、めっき層及び半田層を順次形成
して外部電極層とすることにより、外部電極層と陽極リ
ードの接続状態を金属間接合として陽極リードと外部電
極層との密着性の向上や熱膨張率のマッチング等を図
り、これによって接続信頼性を高める技術が開示されて
いる。また特開平４−９９０１１号公報には、陽極リー
ドと陽極外部電極層とを合金化して、接続信頼性の向上
を図ることが開示されている。

【０００５】

【発明を解決しようとする課題】これら従来のチップ状
固体電解コンデンサでは、陽極リードを陽極体から突出
させ、その切断面もしくは酸化皮膜除去面と陽極外部電
極層とを接続させているが、接続信頼性の向上のために
は一定以上の長さの陽極リードの突出が必要であり、小
型化や体積効率の向上の観点から問題点となっていた。

【０００６】本発明の目的は、陽極リードを突出させる
必要がなくて体積効率が向上し、かつ接続信頼性に優れ
たチップ状固体電解コンデンサとその製造方法とを提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のチップ状固体電
解コンデンサは、弁作用金属からなる陽極体上に酸化皮
膜層、固体電解質層及び陰極層を有し、前記陽極体の対
向する両端面にそれぞれ陽極外部電極層及び陰極外部電
極層を有し、かつ前記各外部電極層以外の面に絶縁外装
を有するチップ状固体電解コンデンサにおいて、前記陽
極外部電極層側の前記陽極体の端面近傍に、前記陽極体
に絶縁樹脂を含浸せしめた絶縁樹脂含浸部を有し、前記
絶縁樹脂含浸部の形成領域で、前記陽極体と前記陽極外
部電極層とが電気的に接続している。

【０００８】本発明のチップ状固体電解コンデンサにお
いて、絶縁樹脂としては撥水性樹脂を用いることが好ま
しい。絶縁樹脂に使用される好ましい樹脂を例示するな
らば、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ系樹脂
などが挙げられる。また、固体電解質層に用いる材料と
しては、二酸化マンガンなどの無機固体電解質あるいは
導電性高分子材料からなる有機固体電解質が挙げられ
る。導電性高分子材料を例示するならば、ポリピロー
ル、ポリアニリン、ポリチオフェン等が挙げられる。陽
極外部電極層としては、例えば半田層などを使用でき、
陽極外部電極層と陽極体とはめっき層を介して接合する
ようにすることが好ましい。

【０００９】本発明のチップ状固体電解コンデンサの製
造方法は、弁作用金属からなる陽極体の一端面に、絶縁
樹脂を含浸して絶縁樹脂含浸層を形成し、前記絶縁樹脂
含浸層の形成領域で、電極リード部材と前記陽極体とを
電気的に接続し、陽極酸化で酸化皮膜層を形成し、その
後、固体電解質層と陰極層とを順次形成し、前記電極リ
ード部材が取り付けられている面に対向する面の陰極層
が露出するように絶縁外装を施し、前記電極リード部材
を取外し、取外し位置に対応する前記陽極体の端面に陽
極外部電極層を形成し、前記陽極外部電極層に対向する
前記陽極体の端面に陰極外部電極層を形成する。

【００１０】本発明のチップ状固体電解コンデンサの製
造方法において、特に導電性高分子材料を固体電解質と
して用いる場合に、電極リード部材を取り外した後にそ
の取外し位置の近傍にある固体電解質を絶縁化する処理
を行なうことができる。また、陽極外部電極層がめっき
層を介して前記陽極体上に形成されるようにすることが
好ましい。

【００１１】

【作用】本発明のチップ状固体電解コンデンサでは、陽
極体の一部に絶縁樹脂含浸部を設け、この絶縁樹脂含浸
部において陽極外部電極層と陽極体との電気的接続を行
なっている。したがって、陽極リードを陽極体に植立し
てこの陽極体と陽極外部電極層とを接続する必要がなく
なり、陽極リードが突出しない分だけ体積効率が向上す
る。また、絶縁樹脂含浸部と陽極外部電極層との電気的
接続は、例えばめっき層などを介して、陽極リードの断
面に比べて大きな接合面積で行なうことができるので、
接続信頼性も向上する。

【００１２】本発明のチップ状固体電解コンデンサの製
造方法では、陽極体の一部に絶縁樹脂含浸部を設け、仮
の電極リードとなるべき電極リード部材を絶縁樹脂含浸
部に接合させて陽極酸化による酸化皮膜層形成時に陽極
体に電圧を印加できるようにし、酸化皮膜層、固体電解
質層、陰極層及び絶縁外装を順次設けた後に電極リード
部材を取外し、取り外した領域で陽極体と陽極外部電極
層との電気的接続を行なうので、完成したチップ状コン
デンサには陽極リードによる突出部が存在しないことに
なり、コンデンサの体積効率が向上する。また、電極リ
ード部材を取り外した領域の面積は必要に応じて大きく
できるので、接続信頼性を向上させることができる。ま
た、絶縁樹脂含浸部が撥水性を示すことにより、典型的
には水溶液を使用して行なわれる酸化皮膜層形成及び固
体電解質層形成の工程で、絶縁樹脂含浸部の形成領域に
は酸化皮膜層や固体電解質層、とりわけ固体電解質層が
形成せず、これによって固体電解質層と外部陽極電極層
との短絡が防止される。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００１４】［実施例１］図１は本発明の一実施例のチ
ップ状固体電解コンデンサの側断面図である。タンタル
などの弁作用金属粉末を高温・真空中で焼結して得られ
た略直方体形状の陽極体１が使用されており、陽極体１
の対向する一対の面が、それぞれ、陽極側、陰極側に対
応している。陽極体１において、陽極側の面のほぼ中心
部には、予め絶縁性の樹脂が含浸されて硬化しており、
絶縁樹脂含浸部９が形成されている。絶縁樹脂含浸部９
の形成領域を除いた陽極体１の表面には、酸化皮膜２と
固体電解質３がこの順で積層している。そして、陽極側
の面を除き固体電解質３の上には陰極層４が形成され、
陰極側の面及び絶縁樹脂含浸部９の形成領域を除いて、
固体電解質３及び陰極層４を覆うように外装樹脂８の層
が形成されている。外装樹脂８は、絶縁樹脂充填部９側
の端部で固体電解質３を完全に被覆しており、固体電解
質３が後述する陽極側のめっき層５ｂと接触することを
防いでいる。陰極側の面ではめっき層５ａを介してキャ
ップ状に陰極外部電極層６が形成され、この陰極外部電
極層６は陰極層４と電気的に接続されている。一方、陽
極側の面では、めっき層５ｂを介してキャップ状に陽極
外部電極層７が形成されている。めっき層５ｂは、絶縁
樹脂含浸部９において陽極体１と接合しており、これに
よって、陽極体１と陽極外部電極層７とが電気的に接続
している。

【００１５】次に、このチップ状固体電解コンデンサの
製造方法について説明する。

【００１６】弁作用金属の粉末を焼結して陽極体１を形
成した後、図２(a)に示すように、樹脂塗布機１１を用
い陽極体１の陽極側の面に液状のフッ素系樹脂からなる
絶縁樹脂１０を滴下、塗布する。このとき、絶縁樹脂１
０の粘度を制御して、多孔質となっている陽極体１の内
部に絶縁樹脂１０を含浸するようにし、絶縁樹脂含浸部
９を形成する。次に、図２(b)に示されるように、仮の
電極リードとして、陽極電極リード１２を圧着あるいは
溶接によって絶縁樹脂含浸部９上に接合する。本実施例
では、陽極電極リード１２として、絶縁樹脂含浸部９の
形成領域の直径より小さな円板部１２ａが先端に設けら
れたものを使用し、この円板部１２ａと絶縁樹脂含浸部
９とを接合させた。絶縁樹脂含浸部９の形成条件を制御
することにより、陽極体１のみかけの表面からの絶縁樹
脂の盛り上り量をほとんど０とすることができるから、
この接合によって、陽極体１と陽極電極リード１２との
電気的な導通が得られる。この場合、絶縁樹脂１０が硬
化する前に陽極電極リード１２を圧接することにより、
接合域での陽極体１の表面から絶縁樹脂を排除し、電気
的導通を確実なものとするようにしてもよい。

【００１７】次に、陽極電極リード１２が取り付けられ
た陽極体１に対し、例えば陽極酸化などの公知の方法に
よって、酸化皮膜２を形成する。その後、例えば硝酸マ
ンガン(II)水溶液に浸漬して陽極体１の表面に付着した
硝酸マンガン(II)を熱分解するなどの方法により、酸化
皮膜２上に二酸化マンガンからなる固体電解質３を形成
する。酸化皮膜２を形成するとき及び固体電解質３を形
成するときには、それぞれ、陽極体１を水溶液中に浸漬
する工程が存在する。本実施例では、絶縁樹脂が含浸さ
れているので、絶縁樹脂充填部９の形成領域には、酸化
皮膜２や固体電解質３がほとんど形成されなかった。こ
のチップ状電解コンデンサでは、固体電解質３と陽極外
部電極層７とが電気的に分離されていることが必要であ
り、このためには、絶縁樹脂充填部９の形成領域に特に
固体電解質３が設けられないようにする必要がある。こ
の観点からすると、絶縁樹脂充填部９の表面が水を弾く
ようにすることが好ましく、絶縁樹脂１０として撥水性
の樹脂を使用することが好ましい。また、二酸化マンガ
ンを固体電解層３として用い、熱分解によってこの固体
電解層３を形成しているので、絶縁樹脂１０として、こ
の熱分解時の高温に耐え得るものを使用する必要があ
る。このような耐熱性を有する絶縁樹脂として、例え
ば、フッ素系樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。

【００１８】続いて、陽極側の面を除いて、グラファイ
トからなる陰極層４を公知の方法によって形成し、さら
に、陰極側の面をゴムパッドでマスクした後、粉体外装
や浸漬等の手段により、全面を外装樹脂８で被覆する。
このとき、陽極電極リード１２は取り付けられままなの
で、陽極電極リード１２の取付け部位も外装樹脂８で被
覆されない。次に、ゴムパッドによるマスクをはがし、
陰極層４の露出面およびこの露出面の端部近傍の４つの
側面にめっき層５ａを形成する。そして、図２(c)に示
されるように陽極電極リード１２を取り外し、陰極側と
同様に露出した絶縁樹脂含浸部９を含む面およびその面
の端部近傍の４つの側面にめっき層５ｂを形成する。最
後にめっき層５ａ,５ｂを半田槽に浸漬し、陰極外部電
極層６及び陽極外部電極層７を形成する。

【００１９】［実施例２］固体電解質３として使用され
るものは二酸化マンガンに限られるものではなく、他の
固体電解質、例えば有機固体電解質を使用することがで
きる。ここでは、固体電解質３としてポリピロールを用
いた場合について説明する。

【００２０】酸化皮膜２の形成までは、上述の実施例１
と同様である。次に、例えば特願平４−２１９８７４に
示されるように、酸化剤であるドデシルベンゼンスルホ
ン酸第二鉄塩の２０ｗｔ％エタノール溶液と、ピロール
の１ｍｏｌ％水溶液とを用意し、酸化皮膜２までが形成
された陽極体１をこれらの溶液に交互に浸漬して重合を
繰り返すことにより、固体電解層３を形成する。次に、
陰極層４、外装樹脂８およびめっき層５ａを実施例１と
同様に形成した後、陽極電極リード１２を取り外す。本
実施例では、ポリピロールのような導電性高分子を用い
ているが、これら導電性高分子を重合する際に使用され
る酸化剤の溶媒として、有機溶媒（ここではエタノー
ル）を用いている。このため、絶縁樹脂１０として撥水
性の樹脂を使用していたとしても、固体電解質２が陽極
電極リード１２あるいはその近傍にまではい上がって形
成され、陽極体１と固体電解質３が短絡することがあ
る。そこで本実施例では、陽極電極リード１２を取り外
した後、約３００℃のヒーターチップを陽極体１の露出
部に約２秒間押し当てて、この部位のポリピロール層を
絶縁体に変化させた。この後の工程は、全て実施例１と
同様である。実施例２では固体電解質３の部分的な絶縁
化の工程を加えることにより、漏れ電流の不良率を１／
５以下に低減することができた。

【００２１】以上、本発明の各実施例について説明した
が、上述の各実施例によるチップ状固体電解コンデンサ
では、陽極リードを残していないために、長さ３.２ｍ
ｍ、幅１.６ｍｍ、高さ１.６ｍｍのいわゆる３２１６タ
イプの形状のチップ部品とした場合に、従来品と比べて
静電容量の体積効率が２０％以上向上している。

【００２２】また、各実施例によるチップ状固体電解コ
ンデンサについて、−５５℃から＋１２５℃での温度サ
イクル試験を１００サイクル実施し、試験前後での誘電
体損失の正接（いわゆるtan δ）測定したところ、全く
劣化が見られなかった。これは特に、接続信頼性の点で
問題となる陽極部分が、陽極体１とめっき層５ｂとによ
り大きな面積で接続されているためと考えられる。

【００２３】以上の実施例では絶縁樹脂１０にフッ素系
樹脂を用いたが、その使用目的は酸化皮膜２や固体電解
質３を陽極体１の陽極側の端面に形成させないことにあ
り、フッ素系樹脂以外の例えばエポキシ系、シリコン系
等の種々の樹脂を用いても同上の効果が得られる。絶縁
層１０としては、耐熱性が高く撥水性に優れた樹脂がよ
り適している。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のチップ状固
体電解コンデンサは、陽極外部電極層が設けられる側の
端面において陽極体に絶縁樹脂含浸部を設け、この部分
で陽極体と陽極外部電極層との電気的接続を行なうこと
により、陽極リードが不要になり静電容量についての
体積効率が向上し、高密度実装に適したコンデンサが得
られ、また陽極体と陽極外部電極層との接続信頼性の
高いコンデンサが得られる、という効果がある。

【００２５】また本発明のチップ状固体電解コンデンサ
の製造方法は、陽極体に絶縁樹脂含浸部を設け、仮の電
極リードとなるべき電極リード部材を絶縁樹脂含浸部に
接合させて陽極酸化により酸化皮膜層を形成し、その
後、電極リード部材を取外し、取り外した領域で陽極体
と陽極外部電極層との電気的接続を行なうことにより、
陽極リードが不要になり静電容量についての体積効率
が向上し、高密度実装に適したコンデンサが得られ、
陽極体と陽極外部電極層との接続信頼性の高いコンデン
サが得られ、また外部陽極電極層と固体電解質層との
短絡が防止されたコンデンサが得られる、という効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のチップ状固体電解コンデン
サの側断面図である。

【図２】(a)〜(c)は、それぞれ、図１のチップ状固体電
解コンデンサの製造工程を示す斜視図であり、(a)は陽
極体に絶縁樹脂を塗布する工程を示し、(b)は絶縁樹脂
含浸部の形成領域に陽極電極リードを取り付けた状態を
示し、(c)は陰極側のめっき層を形成後、陽極電極リー
ドを取り外した状態を示している。

【図３】従来の樹脂モールド型のチップ状固体電解コン
デンサの側断面図である。

【図４】樹脂モールドを使用しない従来のチップ状固体
電解コンデンサの側断面図である。

【符号の説明】 １ 陽極体 ２ 酸化皮膜 ３ 固体電解質 ４ 陰極層 ５ａ,５ｂ めっき層 ６ 陰極外部電極層 ７ 陽極外部電極層 ８ 外装樹脂 ９ 絶縁樹脂含浸部 １０ 絶縁樹脂 １１ 樹脂塗布機 １２ 陽極電極リード １３ コンデンサ素子 １４ 陽極リード １５ 導電性接着剤 １６ 陰極リード端子 １７ 陽極リード端子

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁作用金属からなる陽極体上に酸化皮膜
   層、固体電解質層及び陰極層を有し、前記陽極体の対向
   する両端面にそれぞれ陽極外部電極層及び陰極外部電極
   層を有し、かつ前記各外部電極層以外の面に絶縁外装を
   有するチップ状固体電解コンデンサにおいて、 前記陽極外部電極層側の前記陽極体の端面近傍に、前記
   陽極体に絶縁樹脂を含浸せしめた絶縁樹脂含浸部を有
   し、前記絶縁樹脂含浸部の形成領域で、前記陽極体と前
   記陽極外部電極層とが電気的に接続していることを特徴
   とするチップ状固体電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 前記絶縁樹脂が撥水性樹脂である請求項
   １に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 前記固体電解質層が導電性高分子材料で
   形成された請求項１または２に記載のチップ状固体電解
   コンデンサ。
4. 【請求項４】 前記陽極体と前記陽極外部電極層とがめ
   っき層を介して接合している請求項１乃至３いずれか１
   項に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
5. 【請求項５】 チップ状固体電解コンデンサの製造方法
   であって、 弁作用金属からなる陽極体の一端面に、絶縁樹脂を含浸
   して絶縁樹脂含浸層を形成し、 前記絶縁樹脂含浸層の形成領域で、電極リード部材と前
   記陽極体とを電気的に接続し、 陽極酸化で酸化皮膜層を形成し、 その後、固体電解質層と陰極層とを順次形成し、 前記電極リード部材が取り付けられている面に対向する
   面の陰極層が露出するように絶縁外装を施し、 前記電極リード部材を取外し、取外し位置に対応する前
   記陽極体の端面に陽極外部電極層を形成し、前記陽極外
   部電極層に対向する前記陽極体の端面に陰極外部電極層
   を形成する、チップ状固体電解コンデンサの製造方法。
6. 【請求項６】 前記電極リード部材を取り外した後に、
   前記取外し位置の近傍にある固体電解質を絶縁化する処
   理を行なう請求項５に記載のチップ状固体電解コンデン
   サの製造方法。
7. 【請求項７】 前記陽極外部電極層がめっき層を介して
   前記陽極体上に形成される請求項５または６に記載のチ
   ップ状電解コンデンサの製造方法。