JP3976055B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は高周波性能（ＥＳＲ）の良好な固体電解コンデンサに関する。

従来の固体電解コンデンサは、図３にその構造を斜視図として示してあるように、１個の固体電解コンデンサ素子２の表面に形成された導電体層３の一部と陽極リード４ｂをリードフレーム１に一対の対向して配置された凸部１ａ、１ｂに載置し、それぞれ接合した後、リードフレームの凸部の一部のみを残して樹脂で封口して外装部５を形成したものが知られている。

特開平０２−１７８９１２号公報 特開平０３−１６７８１６号公報 特開平０２−２３０７０７号公報

一方、近年の電子機器の高周波化に対応して、固体電解コンデンサにおいても高周波性能（ＥＳＲ）の良好なものが望まれているが、例えば固体電解コンデンサ素子が多孔性焼結体の場合、焼結体の強度を維持するためにある程度の厚みを必要とし、その結果、高周波性能（ＥＳＲ）が良好でないという欠点があった。

本発明は前述した問題点を解決するためになされたものであって、その要旨は
［１］ 弁作用金属の焼結体よりなる四角柱状陽極基体の一端に、陽極部を設け、陽極部を除く残部の表面に誘電体酸化皮膜層、その上に半導体層、さらにその上に導電体層が順次形成されて導電体層形成部が形成された固体電解コンデンサ素子であって、前記固体電解コンデンサ素子の複数個を、前記導電体層形成部の側面同士が方向を揃えて並列に水平に隙間のない状態で接しており且つ導電体層形成部の一面を一対の対向して配置されたリードフレームの一方に直接載置接続し、且つ対応する複数個の陽極部の一面を他方のリードフレームに並列に水平に直接接続すると共に、これらのリードフレームの一部を残して樹脂封口されていることを特徴とする高周波性能（ＥＳＲ）の優れた固体電解コンデンサ、
［２］ １００ＫＨｚにおけるＥＳＲが優れている上記［１］に記載の固体電解コンデンサ、
［３］ 弁作用金属がタンタルである上記［１］又は［２］に記載の固体電解コンデンサ、及び
［４］ 半導体層が導電性高分子化合物である上記［１］ないし［３］のいずれかに記載の固体電解コンデンサを開発することにより上記の課題を解決した。

一対の対向して配置されたリードフレームの凸部に複数個の固体電解コンデンサ素子が並列に載置、接合されており、結果として、陽極基体が複数個に分割されていることになり、陽極基体内部から導電体層を通して、リードフレームへ流れる電流の距離がある程度短くなるため、その間の抵抗値が小さくなり高周波性能（ＥＳＲ）が良好になる。
本発明の固体電解コンデンサは、固体電解コンデンサ素子を複数個並列にリードフレームの一つの凸部に載置して接合しているので作製した固体電解コンデンサは高周波性能（ＥＳＲ）が良好である。

以下、本発明を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の固体電解コンデンサを説明する一例を示す斜視図である。図１は、リードフレーム１に設けられている一対の対向して配置された凸部１ａ、１ｂに３個の固体電解コンデンサ素子２の表面にそれぞれ形成された導電体層３の一部と陽極部となる陽極リード４ｂが載置されており、前者は銀ペースト等で、後者は熔接等で接続した状態を示している。そしてリードフレームの一部を残して樹脂で封口して外装部５を形成している。

３個の固体電解コンデンサ素子は、後述するように導電体層まで形成した後、リードフレームの凸部に方向を揃えて並列に載置することが肝要で、この場合、隙間なく載置することが、全体としての固体電解コンデンサの小型化のために好都合である。なお、リードフレームの一対の凸部に載置する固体電解コンデンサ素子は３個に限定されるものではなく、複数個である。また、リードフレームに対して垂直に固体電解コンデンサ素子を重ねて載置することは、全体としての固体電解コンデンサの高さが高くなるために不都合である。

本発明を構成する固体電解コンデンサ素子は、以下のようにして作製される。まず、弁作用を有する陽極基体としては、例えばアルミニウム、タンタル、及びこれらを基質とする合金等、弁作用を有する金属がいずれも使用できる。そして陽極基体の形状としては、アルミニウムの板やタンタルの焼結体がある。

陽極基体の表面に設ける誘電体酸化皮膜層は、弁作用金属の表面上に設けられた他の誘電体酸化物の層であってもよいが、特に弁作用金属自体の酸化物からなる層であることが好ましい。いずれの場合にも酸化物層を設ける方法としては、電解液を用いた陽極化成法など従来公知の方法を用いることができる。

次に、誘電体酸化皮膜層上に半導体層を形成させるが、誘電体酸化皮膜層まで形成した部分の一部を図２に示したように陽極部４ａとして設けるか、又は図１で示したようにこの部分の一部に陽極リード４ｂを接続して陽極部としておく。陽極リードを陽極部として使用するには、前述した以外に、例えば陽極基体を作製する時に、あらかじめ陽極リードの一部を陽極基体中に埋設しておいてもよい。

そして半導体層は、これらの陽極部とした部分を除いて誘電体酸化皮膜層上に設けられ、さらにその上に導電体層を積層して導電体層形成部を形成する。誘電体酸化皮膜層上に設けられる半導体層の種類には特に制限は無く、従来公知の半導体層を使用できるが、とりわけ本願出願人の出願による二酸化鉛、又は二酸化鉛と硫酸鉛からなる半導体層（特開昭６２−２５６４２３号公報、特開昭６３−５１６２１号公報）が、作製したコンデンサの高周波性能（ＥＳＲ）が良好なために好ましい。

また酸化剤と有機酸を用いて気相重合によってポリアニリン、ポリピロール等の電導性高分子化合物を半導体層として形成させる方法（特開昭６２−４７１０９号公報）や、タリウムイオン及び過硫酸イオンを含んだ反応母液から化学的に酸化第２タリウムを半導体層として析出させる方法（特開昭６２−３８７１５号公報）もその一例である。

このような半導体層上には、例えばカーボンペースト及び／又は銀ペースト等の従来公知の導電ペーストを積層して導電体層が形成されている。図１はこのようにして形成された固体電解コンデンサ素子２に陽極リード４ｂが接続されており、図２は３個の固体電解コンデンサ素子２が一対のリードフレームの凸部１ａ、１ｂに載置された斜視図であり、固体電解コンデンサ素子２自身の一部分に陽極部４ａが形成されている。

このようにして形成された固体電解コンデンサ素子は前述したように、複数個方向を揃えて、一対の対向して配置されたリードフレームの凸部に載置後、接合され、図１及び図２の破線部で示したようにリードフレームの凸部１ａ、１ｂの一部を除いて封口され外装部５が形成される。外装部５の封口材として、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アリルエステル樹脂等が用いられ、トランスファー成型、射出成型、注型成型等によって封口作業が行われる。

以下、実施例及び比較例を示して本発明を説明する。
（実施例１、２）
りん酸水溶液中で化成処理して表面に誘電体酸化皮膜層を形成し、タンタルの陽極リードの一部を埋設したタンタル焼結体を陽極基体として用意しその寸法を表１に示した。次に酢酸鉛三水和物２．４モル／ｌの水溶液と過硫酸アンモニウム４．０モル／ｌ水溶液の混合液に、前記陽極基体を浸漬し、６０℃で２０分放置した。この操作を４回行って、二酸化鉛と硫酸鉛からなる半導体層を形成した。次いで、半導体層上にカーボンペースト及び銀ペーストを順に積層して導電体層を形成した。

一方、別に用意した厚さ０．１mm、材質が４２アロイ、導電体層形成部が載る凸部の寸法を表１に並記した一対の凸部を有するリードフレームに、前記した導電体層まで形成した固体電解コンデンサ素子を３個、並列に載置し、導電体層形成部は銀ペーストで、陽極リードは熔接で各々電気的かつ機械的に接続した後、リードフレームの凸部の一部を残して、エポキシ樹脂で封口し、固体電解コンデンサを作製した。

（実施例３、４）
実施例１、２で、陽極基体を表１に寸法を記載した長方形状で、りん酸アンモニウム水溶液で誘電体酸化皮膜層を形成したエッチングアルミニウム板にし、陽極基体の一部（端面から２mm）を陽極部とし、さらに半導体層を酢酸鉛三水和物２．０モル／ｌ水溶液に陽極基体の一部を浸漬して、別に用意した白金陰極との間で電気化学的に形成して二酸化鉛にした以外は実施例１、２と同様に３個の固体電解コンデンサ素子を並列に接合して固体電解コンデンサを作製した。

（比較例１）
実施例１でタンタル焼結体の大きさを表１に記載した大きさにし、リードフレームに固体電解コンデンサ素子を１個載置して接合した以外は実施例１と同様にして固体電解コンデンサを作製した。

以上作製した直後の固体電解コンデンサの性能を表２にまとめて示した。なお、全数値はｎ＝２０点の平均値である。

本発明の固体電解コンデンサは、近年の電子機器の高周波化に対応するものであり、固体電解コンデンサ本体の薄さと高周波性能（ＥＳＲ）の良好なところから広範囲な分野に適用可能である。

陽極リードを有する固体電解コンデンサ素子を３個並列にリードフレームに載置した状態を示す斜視図である。 固体電解コンデンサ素子自体に陽極部を有する固体電解コンデンサ素子を３個、リードフレームに載置した状態を示す斜視図である。 リードフレームに接続した固体電解コンデンサ素子を示す従来例の斜視図である。

符号の説明

１ リードフレーム
１ａ リードフレームの一方の凸部
１ｂ リードフレームのたほうの凸部
２ 固体電解コンデンサ素子
３ 導電体層
４ａ 陽極部
４ｂ 陽極リード
５ 外装部

Claims (4)

1. 弁作用金属の焼結体よりなる四角柱状陽極基体の一端に、陽極部を設け、陽極部を除く残部の表面に誘電体酸化皮膜層、その上に半導体層、さらにその上に導電体層が順次形成されて導電体層形成部が形成された固体電解コンデンサ素子であって、前記固体電解コンデンサ素子の複数個を、前記導電体層形成部の側面同士が方向を揃えて並列に水平に隙間のない状態で接しており且つ導電体層形成部の一面を一対の対向して配置されたリードフレームの一方に直接載置接続し、且つ対応する複数個の陽極部の一面を他方のリードフレームに並列に水平に直接接続すると共に、これらのリードフレームの一部を残して樹脂封口されていることを特徴とする高周波性能（ＥＳＲ）の優れた固体電解コンデンサ。
2. １００ＫＨｚにおけるＥＳＲが優れている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 弁作用金属がタンタルである請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 半導体層が導電性高分子化合物である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。

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