JP3291044B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、耐湿後の電気特性、耐マイグレーションに優
れた固体電解コンデンサに関する。

【０００１】

【従来の技術】固体電解コンデンサは、まず、タンタ
ル、アルミニウム、ニオブ等の弁作用を有する金属から
なる陽極体を化成処理して誘電体層を形成した後、さら
にその表面に半導体性電解層、カーボン層、陰極層を順
次形成する。次いで陰極層と陰極リードフレームとを導
電性接着剤を用いて接合し、陽極体に通じている陽極体
リードを陽極リードフレームに溶接接続し、さらにその
外周面を外装樹脂によって外装構成されている。

【０００２】ところが、従来の陰極層には通常の銀系導
電性接着剤が使用されているため、その銀系導電性接着
剤の性能によって固体電解コンデンサの耐湿処理後にお
ける漏れ電流やtan δが増大したり、短絡故障が発生し
たりする欠点があった。すなわち、固体電解コンデンサ
が高温高湿度環境下にさらされると、外装樹脂あるいは
端子と外装樹脂との界面を通して水が侵入し、銀系導電
性接着剤の銀が溶解してイオン化し、それが再び析出す
るいわゆる“銀マイグレーション”の現象により電気特
性が劣化するものである。このマイグレーションを防止
する方法としては、銀系導電性接着剤にクロム粉、マン
ガン粉、インジウム粉等を混入したもの、銀系導電性接
着剤に多孔質フィラーを混入したもの、銀系導電性接着
剤のバインダーにベンゾフェノン系イミド基を有するエ
ポキシ樹脂を使用したもの、耐熱性熱可塑性樹脂を使用
したもの等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銀系導
電性接着剤にマンガン粉や多孔質フィラー等を混入した
ものは、確かにマイグレーションの防止効果がみられる
が電子部品の高信頼性という面からはまだ十分満足のい
くものではない。また、バインダーに耐熱性熱可塑性樹
脂を用いた導電性接着剤は、前記の導電性接着剤に比べ
てマイグレーション防止効果は優れているが、接着性お
よび接着剤自体の作業性が非常に悪く、電子部品の量産
性という面では不向きであるという欠点があった。

【０００４】本発明は、上記の欠点を解消するためにな
されたもので、耐湿処理後の電気特性、耐マイグレーシ
ョン、量産性に優れた、短絡不良の発生がなく、信頼性
の高い固体電解コンデンサを提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、後述する組成の
接着剤を用いることによって、上記目的を達成できるこ
とを見いだし、本発明を完成したものである。

【０００６】即ち、本発明は、弁作用を有した金属から
なる陽極体に、誘電体層、半導体性電解質層、カーボン
層、陰極層を順次形成し、陰極層と陰極リードフレーム
とを導電性接着剤で接合し、樹脂を用いて外装してなる
固体電解コンデンサにおいて、陰極層あるいは陰極層お
よび導電性接着剤が（Ａ）有機バインダーおよび溶剤、
（Ｂ）銀系導電性充填剤並びに（Ｃ）該銀系導電性充填
剤に対して 1〜10重量％のホウ素単体粉末、ホウ素系合
金粉末またはホウ素系金属間化合物粉末を含有すること
を特徴とする固体電解コンデンサである。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる（Ａ）有機バインダーとし
ては、熱硬化系でも熱可塑系でもよく特に制限はない。
従来から知られているエポキシ系、フェノール系、メラ
ミン系、セルロース系、アクリル系、ポリイミド系およ
びこれらの混合変性樹脂系が用いられる。変性樹脂系は
単に溶解混合してもよいし、加熱反応により部分的に結
合させたものでもよい。また反応に必要であれば硬化触
媒を使用することもできる。耐熱性の低い有機バインダ
ーでは、高温高湿条件下、例えば 121℃，2 気圧でのプ
レッシャークッカーテストのような条件下では導電性ペ
ースト硬化被膜が劣化し、マイグレーションのみならず
銀粉そのものの流出による短絡が発生する。それ故この
ような厳しい条件下でのマイグレーション防止が要求さ
れる場合には、耐熱性の高いバインダーを選択する必要
がある。例えば、ポリイミド系脂や、平均エポキシ基数
3以上のノボラックエポキシ樹脂をフェノール樹脂で硬
化させる系が挙げられる。溶剤としては、有機バインダ
ー用の樹脂を溶解することができるものであればよい。
この溶剤として、例えばジオキサン、ヘキサン、トルエ
ン、エチルセロソルブ、シクロヘキサノン、ブチルセロ
ソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビト
ールアセテート、ジエチレングリコールジエチルエーテ
ル、ジアセトンアルコール、Ｎ−メチルピロリドン、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、γ−ブチ
ロラクトン、1,3-ジメチル-2−イミダゾリジノン等が挙
げられ、これらは単独または 2種以上混合して使用する
ことができる。これらの溶剤は有機バインダー用の樹脂
を接着剤製造前に、予め溶解混合させるために使用す
る。

【０００９】本発明に用いる（Ｂ）銀系導電性充填剤と
しては、銀粉、銀メッキ銅粉のような表面に銀層を有す
る粉末等が挙げられ、これらは単独または銅粉、ニッケ
ル粉、カーボン等の他の導電性粉末と混合して使用する
ことができる。即ち、この銀系導電性充填剤は少なくと
も銀粉、銀メッキ銅粉のような表面に銀層を有する導電
性充填剤を含むことが必要である。

【００１０】本発明に用いる（Ｃ）ホウ素系の金属粉末
としては、ホウ素単体の粉末の他、ホウ素と他の金属、
例えば鉄、ニッケル等との合金粉末、あるいは常温大気
中で安定なホウ素の金属間化合物粉末、例えばホウ素と
アルミニウム、ホウ素とジルコニウム等との化合物の粉
末であってもよい。これらのホウ素系金属粉末は単独又
は 2種以上混合して使用することができる。このホウ素
系の金属は、平均粒径15μm 以下であることが望まし
い。平均粒径が15μm を超えるとペースト性状や作業性
が悪く、また硬化物の塗膜表面も粗くなり好ましくな
い。ホウ素系の金属粉末の配合割合は、銀系導電性充填
剤に対して 1〜10重量％の割合で含有するように配合す
ることが好ましく、より好ましくは 2〜7 重量％であ
る。配合割合が1重量％未満では、マイグレーション防
止効果が低下し、また10重量％を超えると硬化物塗膜が
脆く弱くなるとともに、基材への密着性、導電性が低下
し、塗料や接着剤としての性能に欠ける欠点があり好ま
しくない。

【００１１】本発明に用いる導電性接着剤は、有機バイ
ンダーおよび溶剤、銀系導電性充填剤並びにホウ素系の
金属粉末を含むが、本発明の目的に反しない範囲におい
て、また必要に応じて消泡剤、カップリング剤、微細シ
リカ系粉末、その他の添加剤を添加配合することができ
る。上述した各成分を常法に従い十分混合した後、さら
に三本ロールなどにより混練処理し、その後、減圧脱泡
して導電性接着剤を製造することができる。

【００１２】こうして製造した導電性接着剤を特に用い
て本発明の固体電解コンデンサが製造される。すなわ
ち、図１に示したように、タンタル、アルミニウム、ニ
オブ等の弁作用を有する金属からなる陽極体１を化成処
理し誘電体層２を形成した後、さらにその表面に半導体
性電解質層３、カーボン層４を順次形成する。この素子
を適当な溶剤に希釈した前記導電性接着剤にディッピン
グして陰極層５を形成する。次いで陰極層５と陰極リー
ドフレーム６とを導電性接着剤７を用いて接合し、陽極
体１に通じている陽極体リード８を陽極リードフレーム
９に溶接接続する。その後、トランスファーモールド成
形法やディップ法によって、外周面を外装樹脂１０によ
って外装し、外部リードフレームの折曲げ加工を行って
固体電解コンデンサを製造することができる。

【００１３】

【作用】本発明の固体電解コンデンサは、使用する導電
性接着剤にホウ素系化合物を配合させることによって、
導電性接着剤を大気中で 150℃〜200 ℃で硬化または乾
燥させるという酸化条件におかれた場合、ホウ素系の金
属粉末が他の導電性粉末より先に酸化される。これによ
り導電性接着剤硬化物表面に緻密なホウ素の酸化被膜が
形成され、その結果、導電性粉末の酸化を防止するとと
もに、接着剤硬化物内部への湿気の侵入が防止される。
また高温高湿条件下で銀がイオン化しても、銀イオンと
ホウ素との化学的相互作用によりホウ素が銀イオンを吸
着し、接着剤硬化物外への銀イオンの流出を抑えること
によってマイグレーションの発生を防止することができ
る。これによって耐湿処理後の電気特性の劣化を防ぐこ
とができる。

【００１４】

【実施例】次に本発明を実施例によって具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。以下の実施例および比較例において「部」と
は特に説明のない限り「重量部」を意味する。

【００１５】実施例１ エポキシ樹脂のＥＯＣＮ１０３Ｓ（日本化薬社製、商品
名） 100部と、ビスフェノールＡノボラック樹脂のプラ
イオーフェンＶＨ−４１７０（大日本インキ化学工業社
製、商品名）54部を、ジエチレングリコールジエチルエ
ーテル 154部中で 100℃，1 時間溶解反応を行い、粘稠
な樹脂を得た。この樹脂 100部に触媒として三フッ化ホ
ウ素のアミン錯体 1部、シランカップリング剤 2.5部、
銀粉末 215部、微細シリカ粉末としてアエロジール＃２
００（日本アエロジール社製、商品名） 3.5部、ホウ素
単体粉末（平均粒径 5μm ） 7部を混合して導電性充填
剤を製造した。

【００１６】実施例２ 耐熱性熱可塑性樹脂であるポリパラバン酸 100部を、Ｎ
−メチルピロリドン／ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル＝ 6／4 （重量比）の混合溶剤 300部中で 100
℃，2 時間溶解反応を行い、粘稠な樹脂を得た。この樹
脂 100部に上記の混合溶剤 138部、消泡剤 0.12 部、銀
粉末 215部、微細シリカ粉末としてアエロジール＃２０
０（前出）10.4部、ホウ素とニッケルの合金粉末（平均
粒径10μm）15部を混合して導電性充填剤を製造した。

【００１７】実施例３ ポリイミド樹脂のＡＩ−１０（アモコ社製、商品名） 1
00部を、Ｎ−メチルピロリドン／ジエチレングリコール
ジメチルエーテル＝ 6／4 （重量比）の混合溶剤 300部
中で50℃，3 時間溶解反応を行い、粘稠な樹脂を得た。
この樹脂 200部にシランカップリング剤 2.5部、銀粉末
215部、アエロジール＃２００（前出）3.5部、ホウ素
単体粉末（平均粒径 5μm ）10部を混合して導電性充填
剤を製造した。

【００１８】比較例１ 実施例１において、ホウ素単体粉末を添加配合しなかっ
た以外は、実施例１と同様にして導電性充填剤を製造し
た。

【００１９】比較例２ 市販の耐熱性熱可塑性樹脂ベースの溶剤型導電性接着剤
を入手した。

【００２０】実施例１〜３および比較例１〜２で製造し
た導電性接着剤を用いて、その中にコンデンサ素子をデ
ィッピング処理して陰極層を形成し、陽極リードと陽極
リードフレームを溶接接合後、陰極層と陰極リードフレ
ームを接合し、モールド成形法によって樹脂で外装被覆
し固体電解コンデンサを製造した。この固体電解コンデ
ンサの85℃，85％ＲＨの高温高湿環境下におけるtan
δ、短絡故障の試験を行ったのでその結果を表１に示し
た。いずれも本発明が優れており、本発明の効果が認め
られた。

【００２１】

【表１】 ＊1 ：6 Ｖ，15μＦ固体電解コンデンサの高温高湿（85
℃，85％ＲＨ）での環境試験結果。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明の固体電解コンデンサは、高温高湿条件下で
も電気特性、接着性に優れ、導電性粉末の滲み出しもな
く耐マイグレーション性、作業性に優れた信頼性の高い
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体電解コンデンサの断面図である。

【符号の説明】 １ 陽極体 ２ 誘電体層 ３ 半導体性電解質層 ４ カーボン層 ５ 陰極層 ６ 陰極リードフレーム ７ 導電性接着剤 ８ 陽極体リード ９ 陽極リードフレーム １０ 外装樹脂

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁作用を有した金属からなる陽極体に、
   誘電体層、半導体性電解質層、カーボン層、陰極層を順
   次形成し、陰極層と陰極リードフレームとを導電性接着
   剤で接合し、樹脂を用いて外装してなる固体電解コンデ
   ンサにおいて、陰極層あるいは陰極層および導電性接着
   剤が（Ａ）有機バインダーおよび溶剤、（Ｂ）銀系導電
   性充填剤並びに（Ｃ）該銀系導電性充填剤に対して 1〜
   10重量％のホウ素単体粉末、ホウ素系合金粉末またはホ
   ウ素系金属間化合物粉末を含有することを特徴とする固
   体電解コンデンサ。