JP3407466B2 - チップ状固体電解コンデンサおよびその製造方法 - 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
ンサおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の軽薄短小化と面実装技
術の進展からチップ部品が急増している。チップ状固体
電解コンデンサにおいても小型大容量化が進展する中で
チップ部品自身の一層の小型化が要求されている。

【０００３】以下に従来のチップ状固体電解コンデンサ
について説明する。図７は従来のチップ状固体電解コン
デンサの断面図を示したもので、この図７において、１
はコンデンサ素子、２は陽極導出線、３は陰極層、４は
導電粉末を混入した熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂
からなるペースト状の導電性材料により構成された陰極
導出層、５はエポキシ樹脂などの外装樹脂、６は無電解
メッキ被膜からなる陽極金属層、７は無電解メッキ被膜
からなる陰極金属層、８は陽極側半田層、９は陰極側半
田層である。

【０００４】このチップ状固体電解コンデンサは、陽極
導出線２を具備する弁作用金属からなる陽極体に誘電体
酸化被膜、電解質層、陰極層３を順次形成して構成した
コンデンサ素子１に陰極導出層４を凸状に形成し、そし
てこのコンデンサ素子１および陰極導出層４を前記陽極
導出線２が片側に引き出されるように外装樹脂５で被覆
し、その後、外装樹脂５の陽極導出線２側の導出面５ａ
に対向する面５ｂの一部を除去して陰極導出層４の一部
を表出させた後、陽極導出線２、陰極導出層４にそれぞ
れ接続されるように外装樹脂５の両端部に陽極金属層
６、陽極側半田層８および陰極金属層７、陰極側半田層
９を形成していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の構成では、次のような課題を有していた。

【０００６】（１）陰極導出層４が導電粉末を主成分と
する熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂からなるペース
ト状の導電性材料により構成されているため、この導電
性材料が熱硬化する際の熱により、導電性材料の内部に
含まれている溶媒が蒸発し、この溶媒の蒸発によって陰
極導出層４の内部に気泡が発生していた。

【０００７】（２）弁作用金属からなる陽極体に誘電体
酸化被膜、電解質層、陰極層３を順次形成して構成した
コンデンサ素子１の陰極層３の表層には、微小な貫通孔
が存在するもので、陰極層３の表面に陰極導出層４を形
成するためペースト状の導電性材料を塗布した後、この
導電性材料を熱硬化させるため熱を加えた場合、この熱
により、陰極層３の下側に位置する電解質層に残存した
気体が膨張し、そしてこの気体は前記陰極層３の表層に
存在する貫通孔を通じて導電性材料からなる陰極導出層
４の内部に気泡を発生させていた。

【０００８】これらの気泡部４ａは外装樹脂５より陰極
導出層４の一部を表出させる際に表出することになり、
そしてこの気泡部４ａの表出によって、陽極金属層６、
陰極金属層７を形成する際に無電解メッキの化学薬品が
侵入してコンデンサ素子１の特性劣化や外観形状の不具
合を発生させるという問題点を有していた。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、小形で電気特性ならびに歩留まりにおいて優れ、か
つ容易に量産することができるチップ状固体電解コンデ
ンサおよびその製造方法を提供することを目的とするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のチップ状固体電解コンデンサは、一端が表出
するように陽極導出線を埋設した弁作用金属からなる陽
極体に誘電体酸化被膜と電解質層および陰極層を設けて
構成したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陽極
導出線の引き出し面と対向する面に設けられかつ金属層
と導電性接着剤とからなる陰極導出層と、前記陽極導出
線および金属層の一部が表出するように前記コンデンサ
素子と陰極導出層を被覆する外装樹脂と、この外装樹脂
の陽極導出面および陰極導出面に形成された陽極金属層
および陰極金属層とを備え、前記金属層を円柱状部とこ
の円柱状部より大径の径大部とにより構成し、かつ前記
径大部をコンデンサ素子における陰極層側に位置させた
ものである。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、コンデンサ素子の陽極導出
線の引き出し面と対向する面に設けられる陰極導出層
を、金属層と導電性接着剤とにより構成しているもの
で、前記陽極導出線が片側に引き出されるように陰極導
出層を含めたコンデンサ素子を外装樹脂で被覆する場
合、気泡が発生しない金属層の一部が表出するように被
覆しているため、従来のような気泡部の表出による外観
形状不良や後工程での化学薬品の侵入によるコンデンサ
素子の特性劣化も未然に防止することができるものであ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照しながら説明する。

【００１３】図１は本発明の第１の実施例におけるチッ
プ状固体電解コンデンサの断面図を示したものであり、
図２は図１に示すチップ状固体電解コンデンサのコンデ
ンサ素子に金属層を形成した状態を示したものである。
また図３は本発明の第２の実施例におけるチップ状固体
電解コンデンサの断面図を示したものであり、図４は図
３に示すチップ状固体電解コンデンサのコンデンサ素子
に金属層を形成した状態を示したものである。そしてま
た図５（ａ）（ｂ）は本発明の第１の実施例および第２
の実施例に使用した金属層の形状を示す斜視図であり、
さらに図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明の第１の
実施例のチップ状固体電解コンデンサのコンデンサ素子
に使用した金属層の製造方法を説明するための工程図で
ある。

【００１４】図１，図２において、１１はコンデンサ素
子で、このコンデンサ素子１１は弁作用金属であるタン
タル金属粉末を成形焼結した多孔質の陽極体より陽極導
出線１２を導出させ、かつこの多孔質の陽極体の表面に
一般的な方法で誘電体酸化被膜、電解質層、コロイダル
カーボン層を順次形成し、その後、銀塗料層よりなる陰
極層１３を形成することにより構成している。１４は金
属層であり、この金属層１４は丸状に伸ばされた銀線を
利用して円柱状部１４ａと、この円柱状部１４ａより大
径の径大部１４ｂができるように金型加工で成形したも
のである。そしてこの金属層１４における径大部１４ｂ
をコンデンサ素子１１の陰極層１３における陽極導出線
１２の引き出し面と対向する対向面である陰極層側１３
ａに位置させて、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を
主成分とするペースト状の導電性接着剤１５で装着し、
その後、ペースト状の導電性接着剤１５を熱硬化させる
ことにより陰極導出層１６を構成している。

【００１５】続いて、陽極導出線１２が片側に引き出さ
れるように金属層１４と導電性接着剤１５とで構成され
る陰極導出層１６を含むコンデンサ素子１１を、トラン
スファーモールドにより樹脂成形され、かつ完成品の長
さ寸法より長い外装樹脂１７で被覆し、その後、外装樹
脂１７における陽極導出線１２の陽極導出面１７ａに対
向する面の一部を除去して陰極導出面１７ｂに金属層１
４の一部を露出させて陰極導出層１６を表出させる。な
お、このときの金属層１４における物理的強度は、樹脂
成形前に比べ樹脂成形後の金属層１４は径大部１４ｂの
鍔部分が外装樹脂１７に引っ掛かるように包み込まれて
いるため、強固に保持がなされるものである。

【００１６】続いて、陽極導出線１２、陰極導出面１７
ｂおよび外装樹脂１７の表面をブラスト研磨することに
より、それぞれの表面を物理的に粗面化する。そして陽
極導出線１２を所定寸法に切断し、その後、ＰＨ１０〜
１２のアルカリ液で脱脂後、外装樹脂１７の前記ブラス
ト研磨により物理的に粗面化された表面に、さらにエッ
チング液で化学的に粗面化し、その後、無電解メッキの
前処理となるパラジウムの触媒付与を行い、次に陽極導
出線１２と陰極導出層１６を含む外装樹脂１７の表面に
ニッケル被膜を形成するために無電解ニッケルメッキ液
に浸漬して無電解メッキをした後に選択的に電極形成を
行うことにより陽極金属層１８と陰極金属層１９を形成
した。更に陽極金属層１８と陰極金属層１９の半田付け
を確保するために、陽極側半田層２０、陰極側半田層２
１を形成することにより、図１に示すチップ状固体電解
コンデンサを完成させた。

【００１７】次に、本発明の第２の実施例について図３
と図４を用いて説明する。図３，図４において、３１は
コンデンサ素子で、このコンデンサ素子３１は弁作用金
属であるタンタル金属粉末を成形焼結した多孔質の陽極
体より陽極導出線３２を導出させ、かつこの多孔質の陽
極体の表面に一般的な方法で誘電体酸化被膜、電解質
層、コロイダルカーボン層を順次形成し、その後、銀塗
料層よりなる陰極層３３を形成することにより構成して
いる。３４は金属層であり、この金属層３４は、丸状に
伸ばされた銀線を利用して円柱状部３４ａと、この円柱
状部３４ａの一部に形成したくさび状の切り溝３４ｂが
できるように金型加工で成形したものである。そしてこ
の金属層３４におけるくさび状の切り溝３４ｂをコンデ
ンサ素子３１の陰極層３３における陽極導出線３２の引
き出し面と対向する対向面である陰極層側３３ａに位置
させて、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を主成分と
するペースト状の導電性接着剤３５で装着し、その後、
ペースト状の導電性接着剤３５を熱硬化させることによ
り陰極導出層３６を構成している。

【００１８】続いて、陽極導出線３２が片側に引き出さ
れるように金属層３４と導電性接着剤３５とで構成され
る陰極導出層３６を含むコンデンサ素子３１を、トラン
スファーモールドにより樹脂成形され、かつ完成品の長
さ寸法より長い外装樹脂３７で被覆し、その後、外装樹
脂３７における陽極導出線３２の陽極導出面３７ａに対
向する面の一部を除去して陰極導出面３７ｂに金属層３
４の一部を露出させて陰極導出層３６を表出させる。な
お、このときの金属層３４における物理的強度は樹脂成
形前に比べ樹脂成形後の金属層３４はくさび状の切り溝
３４ｂの溝部分で外装樹脂３７に引っ掛かるように包み
込まれているため、強固に保持がなされるものである。

【００１９】続いて、陽極導出線３２、陰極導出面３７
ｂおよび外装樹脂３７の表面をブラスト研磨することに
より、それぞれの表面を物理的に粗面化する。そして陽
極導出線３２を所定寸法に切断し、その後、ＰＨ１０〜
１２のアルカリ液で脱脂後、外装樹脂３７の前記ブラス
ト研磨により物理的に粗面化された表面に、さらにエッ
チング液で化学的に粗面化し、その後、無電解メッキの
前処理となるパラジウムの触媒付与を行い、次に陽極導
出線３２と陰極導出層３６を含む外装樹脂３７の表面に
ニッケル被膜を形成するために無電解ニッケルメッキ液
に浸漬して無電解メッキをした後に選択的に電極形成を
行うことにより陽極金属層３８と陰極金属層３９を形成
した。更に陽極金属層３８と陰極金属層３９の半田付け
を確保するために、陽極側半田層４０、陰極側半田層４
１を形成することにより、図３に示すチップ状固体電解
コンデンサを完成させた。

【００２０】次に、本発明の第１の実施例と第２の実施
例に使用した金属層１４，３４の寸法形状と製造方法に
ついて、図５と図６を用いて詳しく説明する。

【００２１】まず、図５（ａ）に示したものは本発明の
第１の実施例に使用した金属層１４であり、この金属層
１４は、円柱状部１４ａと、この円柱状部１４ａより大
径の径大部１４ｂとにより構成している。そしてこの金
属層１４の各寸法は、Ａ＝０．４±０．０２５mm，Ｂ＝
０．６±０．０５mm，Ｃ＝０．５±０．０２５mmであ
る。

【００２２】図５（ｂ）に示したものは本発明の第２の
実施例に使用した金属層３４であり、この金属層３４
は、円柱状部３４ａと、この円柱状部３４ａの一部に形
成したくさび状の切り溝３４ｂとにより構成している。
そしてこの金属層３４の各寸法は、Ａ＝０．４±０．０
２５mm，Ｃ＝０．５±０．０２５mmである。

【００２３】なお、上記した金属層１４，３４の各寸法
は、上記寸法および寸法公差範囲内に限定されるもので
はなく、あくまでも本発明に使用した一実施例による寸
法値である。この場合、好ましい寸法としては、Ａ寸法
は、コンデンサ素子１１，３１における陰極層側１３
ａ，３３ａに装着される金属層１４，３４の位置におけ
る陰極層１３，３３の寸法よりも小さくして外装樹脂１
７，３７の側面側から露出して外観不良にならない寸法
が好ましく、またＣ寸法は、完成品の長さ寸法より長い
外装樹脂１７，３７で被覆し、その後、外装樹脂１７，
３７における陽極導出線１２，３２の陽極導出面１７
ａ，３７ａに対向する面の一部を高速回転するグライン
ダー等による研削により除去して、陰極導出面１７ｂ，
３７ｂに金属層１４，３４の一部が露出するように、つ
まり研削による除去寸法よりも長い状態の設計寸法であ
ればよい。そしてまた径大部１４ａの鍔部分寸法と、く
さび状の切り溝３４ｂの深さ寸法は、外装樹脂１７，３
７がそれぞれの金属層１４，３４における凹凸部分で引
っ掛かって物理的に金属層１４，３４が外装樹脂１７，
３７に強固に保持されるような寸法に設計すれば、金属
層１４，３４としての強度的な効果が出るものである。

【００２４】次に、本発明の第１の実施例に使用した金
属層１４の製造方法について図６（ａ）〜（ｄ）を用い
て説明する。図６（ａ）〜（ｄ）において、まず（ａ）
の工程で、直径０．４mmの丸状に伸ばされた銀線を金型
（図示せず）に供給し、そしてこの銀線の先端部のみを
成形金型でたたいて円柱状部１４ａより大径の径大部１
４ｂを加工する。その後、（ｂ）の工程で、加工部を除
いて銀線の先端に導電性接着剤１５を一定量塗布する。
その塗布する順序について説明すると、まず回転ローラ
５１に導電性接着剤１５を供給し、ローラ軸５２を中心
に回転ローラ５１を図中の矢印Ｄ方向に回転させること
により、スキージ５３によって導電性接着剤１５は常時
均一な厚みになるように矯正されて一定厚みとなる。こ
の導電性接着剤１５の厚みが均一になった状態で加工部
を除いて銀線の先端、つまり径大部１４ｂの底部に導電
性接着剤１５を塗布する。

【００２５】この塗布においては、銀線を図中の矢印Ｅ
方向に回転ローラ５１まで下げて導電性接着剤１５を径
大部１４ｂの底部に塗布し、そしてこの導電性接着剤１
５が一定量塗布された後に回転ローラ５１から銀線を図
中の矢印Ｆ方向に引き上げ、その後、銀線を所望寸法に
切断する。この切断後にコンデンサ素子１１に装着する
前の状態を示したものが（ｃ）の工程で、この装着前の
状態では、導電性接着剤１５が約０．１ｍｇ塗布された
状態となっており、また金属層１４はコンデンサ素子１
１の陰極層側１３ａのほぼ中心になるように機械的に制
御された状態となっているものである。

【００２６】次に、（ｄ）の工程で金属層１４の先端部
を約５０〜７５ｇの加圧力により図中の矢印Ｇ方向に加
圧すれば、金属層１４と陰極層側１３ａの界面に電気的
導通を行うための導電性接着剤１５は介在されることに
なり、そしてこの加圧により余分な導電性接着剤１５は
径大部１４ｂの周面に滲み出ることになる。この後、導
電性接着剤１５を熱硬化させることによりコンデンサ素
子１１に金属層１４が形成される。なお、上記した一連
の（ａ）〜（ｄ）の工程は、銀線状態あるいは金属層１
４の状態においても、その側面部を機械化したチャック
治具により一定方向で保持して加工・組立を行うように
しているため、金属層１４の方向性は必ず一定方向にな
り、その結果、微小な寸法形状の金属層１４でありなが
ら、個々にその方向性を一定方向に整列する必要もなく
機械的な自動化が容易となるものである。

【００２７】上記本発明の第１および第２の実施例の構
成にもとづいて、６ｖ１０μＦのチップ状固体電解コン
デンサのサンプルをそれぞれ（ｎ＝３０００）ずつ試作
するとともに、陰極導出層の構成を変えた以外は本発明
の実施例と全く同じ構成にした従来のチップ状固体電解
コンデンサ（ｎ＝３０００）を試作し、これらの不良
率、電気特性、実装評価としてのプリント基板のたわみ
試験による破壊限界試験の比較結果を（表１）に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】（表１）から明らかなように本発明のチッ
プ状固体電解コンデンサは、従来のチップ状固体電解コ
ンデンサに比べて、電気特性｛容量（Ｃａｐ）、損失角
の正接（ｔａｎδ）、漏れ電流（ＬＣ）｝に全く影響を
及ぼすことなく、陰極導出層の気泡発生による不良を大
幅に低減できるものであり、かつ実装評価としてのプリ
ント基板のたわみ試験による破壊限界試験においても本
発明のチップ状固体電解コンデンサは従来のチップ状固
体電解コンデンサに比べて耐久性においても優れている
ものである。

【００３０】なお、上記本発明の第１および第２の実施
例における陰極導出層１６，３６を構成する金属層１
４，３４は銀材料に限定されるものでなく、その他の材
料、例えば金、銅、ニッケル、錫の他、これらの材料を
主成分とする合金でも、その効果は本発明の各実施例と
同様のものが得られるものである。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明のチップ状固体電解
コンデンサによれば、コンデンサ素子の陽極導出線の引
き出し面と対向する面に設けられる陰極導出層を、金属
層と導電性接着剤とにより構成しているもので、前記陽
極導出線が片側に引き出されるように陰極導出層を含め
たコンデンサ素子を外装樹脂で被覆する場合、気泡が発
生しない金属層の一部が表出するように被覆しているた
め、従来のような気泡部の表出による外観形状不良や後
工程での化学薬品の侵入によるコンデンサ素子の特性劣
化も未然に防止することができ、これにより、小形で電
気特性ならびに歩留まりにおいて優れ、かつ容易に量産
することができるチップ状固体電解コンデンサを得るこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるチップ状固体電
解コンデンサの断面図

【図２】同チップ状固体電解コンデンサのコンデンサ素
子に金属層を形成した状態を示す断面図

【図３】本発明の第２の実施例におけるチップ状固体電
解コンデンサの断面図

【図４】同チップ状固体電解コンデンサのコンデンサ素
子に金属層を形成した状態を示す断面図

【図５】（ａ）本発明の第１の実施例におけるチップ状
固体電解コンデンサのコンデンサ素子に使用した金属層
の斜視図 （ｂ）本発明の第２の実施例におけるチップ状固体電解
コンデンサのコンデンサ素子に使用した金属層の斜視図

【図６】（ａ）〜（ｄ）本発明の第１の実施例における
チップ状固体電解コンデンサのコンデンサ素子に使用し
た金属層の製造方法を説明するための工程図

【図７】従来のチップ状固体電解コンデンサを示す断面
図

【符号の説明】 １１，３１ コンデンサ素子 １２，３２ 陽極導出線 １３，３３ 陰極層 １４，３４ 金属層 １４ａ，３４ａ 円柱状部 １４ｂ 径大部 ３４ｂ くさび状の切り溝 １５，３５ 導電性接着剤 １６，３６ 陰極導出層 １７，３７ 外装樹脂 １７ａ，３７ａ 陽極導出面 １７ｂ，３７ｂ 陰極導出面 １８，３８ 陽極金属層 １９，３９ 陰極金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上岡 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−90089（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−240346（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−283082（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 9/012 H01G 9/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が表出するように陽極導出線を埋設
   した弁作用金属からなる陽極体に誘電体酸化被膜と電解
   質層および陰極層を設けて構成したコンデンサ素子と、
   このコンデンサ素子の陽極導出線の引き出し面と対向す
   る面に設けられかつ金属層と導電性接着剤とからなる陰
   極導出層と、前記陽極導出線および金属層の一部が表出
   するように前記コンデンサ素子と陰極導出層を被覆する
   外装樹脂と、この外装樹脂の陽極導出面および陰極導出
   面に形成された陽極金属層および陰極金属層とを備え、
   前記金属層を円柱状部とこの円柱状部より大径の径大部
   とにより構成し、かつ前記径大部をコンデンサ素子にお
   ける陰極層側に位置させてなるチップ状固体電解コンデ
   ンサ。
2. 【請求項２】 一端が表出するように陽極導出線を埋設
   した弁作用金属からなる陽極体に誘電体酸化被膜と電解
   質層および陰極層を設けて構成したコンデンサ素子と、
   このコンデンサ素子の陽極導出線の引き出し面と対向す
   る面に設けられかつ金属層と導電性接着剤とからなる陰
   極導出層と、前記陽極導出線および金属層の一部が表出
   するように前記コンデンサ素子と陰極導出層を被覆する
   外装樹脂と、この外装樹脂の陽極導出面および陰極導出
   面に形成された陽極金属層および陰極金属層とを備え、
   前記金属層を円柱状部とこの円柱状部の一部に形成した
   くさび状の切り溝とにより構成し、かつ前記切り溝をコ
   ンデンサ素子における陰極層側に位置させてなるチップ
   状固体電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 一端が表出するように陽極導出線を埋設
   した弁作用金属からなる陽極体に誘電体酸化被膜と電解
   質層および陰極層を設けて構成したコンデンサ素子と、
   このコンデンサ素子の陽極導出線の引き出し面と対向す
   る面に設けられかつ金属層と導電性接着剤とからなる陰
   極導出層と、前記陽極導出線および金属層の一部が表出
   するように前記コンデンサ素子と陰極導出層を被覆する
   外装樹脂と、この外装樹脂の陽極導出面および陰極導出
   面に形成された陽極金属層および陰極金属層とを備え、
   前記金属層は金属線の先端部に径大部加工もしくはくさ
   び状の切り溝加工を施し、その後、この加工部を除いて
   金属線の先端に導電性接着剤を配設し、更にその後、前
   記金属線を所望寸法に切断し、この切断された金属線を
   前記導電性接着剤がコンデンサ素子における陰極層側に
   位置するように陰極層上に装着するようにしたチップ状
   固体電解コンデンサの製造方法。