JP4352802B2 - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は各種電子機器に使用される固体電解コンデンサの中で、主に導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。

図７は従来のこの種の固体電解コンデンサの組み立て途中の状態を示した斜視図であり、図７において１０はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１０は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁部１０ｃを設けて陽極部１０ａと陰極部１０ｂに分離し、この陰極部１０ｂの表面に図示しない導電性高分子からなる固体電解質層、カーボンと銀ペーストからなる陰極層を順次積層形成することによって構成されたものである。

１１は陽極引き出しを兼ねる陽極コム端子であり、この陽極コム端子１１には上記コンデンサ素子１０の陽極部１０ａが搭載される平面部１１ａと、この平面部１１ａの両端に接続部１１ｂと、この接続部１１ｂの終端近傍に溶接用の貫通孔１１ｃが夫々設けられている。１２は陰極引き出しを兼ねる陰極コム端子であり、この陰極コム端子１２には上記コンデンサ素子１０の陰極部１０ｂが搭載される平面部１２ａと、この平面部１２ａの両端に接続部１２ｂが夫々設けられ、上記陽極コム端子１１と陰極コム端子１２は帯状のフープ材に所定の間隔で複数組が連続して形成され、夫々が図示しない連結部で一体に繋がっているものである。

また、このように構成される従来の固体電解コンデンサの製造方法は、まず予め作製したコンデンサ素子１０の陰極部１０ｂを陰極コム端子１２の平面部１２ａ上に複数枚積層して図示しない導電性接着剤を介して接合すると共に、この複数枚のコンデンサ素子１０の陽極部１０ａを陽極コム端子１１の平面部１１ａ上に積層し、かつこの平面部１１ａの両端に設けられた接続部１１ｂを折り曲げることにより複数枚のコンデンサ素子１０の陽極部１０ａを夫々密着させた状態で包み込み、この包み込んだ状態で接続部１１ｂに設けた溶接用の貫通孔１１ｃ内にレーザービームを照射することによって複数枚のコンデンサ素子１０の陽極部１０ａと陽極コム端子１１の接続部１１ｂとを溶接により接合した後、上記陽極コム端子１１と陰極コム端子１２の一部が夫々外表面に露呈する状態で図示しない絶縁性の外装樹脂で複数枚のコンデンサ素子１０を一体に被覆することにより固体電解コンデンサを作製した後、上記外装樹脂から表出した陽極コム端子１１と陰極コム端子１２を外装樹脂の表面に沿って側面から底面へと折り曲げて外部端子を形成することにより面実装型の固体電解コンデンサが構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平９−３２０８９５号公報

しかしながら上記従来の固体電解コンデンサでは、陽極コム端子１１の接続部１１ｂとコンデンサ素子１０の陽極部１０ａのレーザー溶接による接合が、陽極コム端子１１の材料として鉄系より比較的熱伝導率が高くて溶接性が良いとされる銅または銅合金を用いて溶接する場合においても、レーザーの熱量に対して銅または銅合金からなる陽極コム端子１１の蓄熱性が劣るために良好な溶接を行うことが困難であり、これを改善するためにレーザー熱量を高めて陽極コム端子１１の溶融点以上に上昇させるレーザー熱量を照射すると陽極コム端子１１が過大に溶融したり、溶接カス（以下、スパッタという）が飛散したり、あるいはコンデンサ素子１０の陽極部１０ａが破壊したりする等の不具合が発生するため、銅または銅合金からなる陽極コム端子１１を用いた場合のレーザー溶接による接合は極めて難しいものであった。

従って、陽極コム端子１１の接続部１１ｂに予め溶接用の貫通孔１１ｃを設け、この貫通孔１１ｃ内にレーザービームを照射するようにしてレーザー溶接を行うようにすることにより上記問題点を多少なりとも改善することはできるものの、抜本的な解決策とまでは至らず、結果的に、溶接時のスパッタ発生による溶接作業性や溶接強度の低下、また不安定な溶接作業による溶接強度のバラツキに伴ってＥＳＲ（等価直列抵抗）特性の悪化や信頼性の低下等を誘発するという大きな課題を有したものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、コンデンサ素子の陽極部と陽極コム端子を確実に接続し、ＥＳＲ特性や信頼性に優れた固体電解コンデンサ及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。

上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、特に、陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面の両端に接続部を設け、この接続部を折り曲げることにより各コンデンサ素子の陽極部を一体に包み込み、この接続部から各コンデンサ素子の陽極部へと連通する空洞部をコンデンサ素子の積層方向に設けることにより、この空洞部を介して陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部が機械的ならびに電気的に接続され、かつ上記空洞部が上記陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面を貫通しないように設けられた固体電解コンデンサという構成にしたものであり、これにより、陽極コム端子の接続部を折り曲げて各コンデンサ素子の陽極部を一体に包み込むことにより機械的な接合強度を確保し、かつ陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部を連通する空洞部を形成することによって不要な抵抗がない電気的な接続が図れるようになるため、ＥＳＲの低減と、そのバラツキを抑えることができるようになるという作用効果を有する。

また、空洞部を形成する際に陽極コム端子とコンデンサ素子の陽極部から加工時のカス等が発生しても空洞部内に残存して外部に飛散したりすることはなく、また、この空洞部をレーザー溶接する際にも、溶接時に発生するスパッタの大部分が空洞部内に残存して外部に飛散したりすることがないため、品質の安定化と作業性の向上を図ることができるようになるという作用効果を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、空洞部は、少なくとも一部が角錐状に形成されたという構成のものであり、これにより、空洞部を形成する際に各コンデンサ素子の陽極部に形成された誘電体酸化皮膜層を破壊し易くなるため、これによってより不要な抵抗がない電気的な接続が図れるようになるという作用効果を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、弁作用金属からなる陽極体を粗面化し、これを陽極酸化して表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後、陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成することによりコンデンサ素子を作製し、続いてこのコンデンサ素子の陰極部を導電性接着剤を介して陰極コム端子上に搭載することにより複数枚のコンデンサ素子を積層して接合すると共に、同じく陽極部を陽極コム端子上に搭載し、この陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面の両端に設けられた接続部を折り曲げることにより複数のコンデンサ素子の各陽極部を一体に包み込み、続いてこの接続部から各コンデンサ素子の陽極部へと連通する空洞部をコンデンサ素子の積層方向に陽極コム端子の上記コンデンサ素子陽極部搭載面を貫通しないように設けることにより、この空洞部を介して陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部を機械的ならびに電気的に接続した後、上記陽極コム端子ならびに陰極コム端子の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記複数のコンデンサ素子を絶縁性の外装樹脂で一体に被覆するようにした固体電解コンデンサの製造方法というものであり、この方法により、陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部との機械的な接合強度を確保し、かつ陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部を連通する空洞部をコンデンサ素子の陽極部の空洞部が陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面を貫通しないように形成することによって不要な抵抗がない電気的な接続が図れるようになるため、ＥＳＲの低減と、そのバラツキを抑えた固体電解コンデンサを安定して生産することができるようになるという作用効果を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部を機械的ならびに電気的に接続した空洞部をレーザー溶接するようにしたという方法のものであり、この方法により、機械的な接合強度をさらに向上させると共に電気的な接続状態をより安定させ、さらにＥＳＲを低減した固体電解コンデンサを安定して生産することができるようになるという作用効果を有する。

以上のように本発明による固体電解コンデンサ及びその製造方法は、陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面の両端に接続部を設け、この接続部を折り曲げることにより各コンデンサ素子の陽極部を一体に包み込み、この接続部から各コンデンサ素子の陽極部へと連通する空洞部をコンデンサ素子の積層方向に設けることにより、この空洞部を介して陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部が機械的ならびに電気的に接続され、かつ上記空洞部が上記陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面を貫通しないように設けられた固体電解コンデンサという構成にしたものであり、これにより、陽極コム端子の接続部を折り曲げて各コンデンサ素子の陽極部を一体に包み込むことにより機械的な接合強度を確保し、かつ陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部を連通する空洞部が陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面を貫通しないように形成することによって不要な抵抗がない電気的な接続が図れるようになるため、ＥＳＲの低減と、そのバラツキを抑えることができるようになるという作用効果を有する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の請求項１〜３に記載の発明について説明する。
図１は本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサの構成を示した断面図、図２は同組み立て途中の状態を示した斜視図、図３は図２の要部断面図、図４は同空洞部を形成するパンチの正面図であり、図１〜図３において１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁部１ｃを設けて陽極部１ａと陰極部１ｂに分離し、この陰極部１ｂの表面に図示しない導電性高分子からなる固体電解質層、カーボンと銀ペーストからなる陰極層を順次積層形成することによって構成されているものである。

図１は本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサの構成を示した断面図、図２は同組み立て途中の状態を示した斜視図、図３は図２の要部断面図、図４は同空洞部を形成するパンチの正面図であり、図１〜図３において１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁部１ｃを設けて陽極部１ａと陰極部１ｂに分離し、この陰極部１ｂの表面に図示しない導電性高分子からなる固体電解質層、カーボンと銀ペーストからなる陰極層を順次積層形成することによって構成されているものである。

２は陽極引き出しを兼ねる陽極コム端子であり、この陽極コム端子２には上記コンデンサ素子１の陽極部１ａが搭載される平面部２ａと、この平面部２ａの両端に接続部２ｂが設けられている。３は陰極引き出しを兼ねる陰極コム端子であり、この陰極コム端子３には上記コンデンサ素子１の陰極部１ｂが搭載される平面部３ａと、この平面部３ａの両端に接続部３ｂが設けられ、上記陽極コム端子２と陰極コム端子３は帯状のフープ材に所定の間隔で複数組が連続して形成され、夫々が図示しない連結部で一体に繋がっているものである。４は空洞部であり、この空洞部４は陽極コム端子２の接続部２ｂを折り曲げて各コンデンサ素子１の陽極部１ａを包み込んだ後に接続部２ｂから各コンデンサ素子１の陽極部１ａへと連通するように、コンデンサ素子１の積層方向に設けられたものである。

５は絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂５は上記陽極コム端子２と陰極コム端子３の一部が外部に露呈する状態で上記複数のコンデンサ素子１を一体に被覆したものであり、本実施の形態ではエポキシ系の樹脂を用いたものである。２ｃと３ｃは外部端子であり、この外部端子２ｃ，３ｃは上記陽極コム端子２と陰極コム端子３の外装樹脂５からの表出部分を外装樹脂５に沿って側面から底面へと折り曲げることによって形成されたものであり、これにより面実装型の固体電解コンデンサを構成しているものである。

次に、このように構成された本実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法について説明すると、まず予め作製したコンデンサ素子１の陰極部１ｂを陰極コム端子３の平面部３ａ上に複数枚積層して図示しない導電性接着剤を介して接合すると共に、この複数枚のコンデンサ素子１の陽極部１ａを陽極コム端子２の平面部２ａ上に積層し、かつこの平面部２ａの両端に設けられた接続部２ｂを９０度折り曲げることによりコンデンサ素子１の陽極部１ａを包み込むようにする。

続いて、図４に示すような先端が角錐状に形成されたパンチ６を用いて、上述のように折り曲げられた接続部２ｂから各コンデンサ素子１の陽極部１ａへと連通するように、コンデンサ素子１の積層方向に空洞部４を形成する作業を行う。この空洞部４の形成は図３に示すように、上記パンチ６を接続部２ｂから各コンデンサ素子１の陽極部１ａへと連通するように加圧しながら降下させることにより行い、この空洞部４が陽極コム端子２のコンデンサ素子１の搭載面である平面部２ａを貫通しないように設けられるものである。

続いて、このように複数枚のコンデンサ素子１の各陽極部１ａならびに陰極部１ｂが夫々陽極コム端子２と陰極コム端子３に機械的ならびに電気的に接続されたものを、陽極コム端子２と陰極コム端子３の一部が夫々外表面に露呈する状態で複数枚のコンデンサ素子１を絶縁性の外装樹脂５で一体に被覆した後、この外装樹脂５から表出した陽極コム端子２と陰極コム端子３を外装樹脂５に沿って側面から底面へと折り曲げて外部端子２ｃ，３ｃを形成することにより、本実施の形態の面実装型の固体電解コンデンサを作製するものである。

このようにして得られた本実施の形態の固体電解コンデンサは、陽極コム端子２の接続部２ｂを折り曲げて各コンデンサ素子１の陽極部１ａを一体に包み込むことにより機械的な接合強度を確保し、かつ陽極コム端子２と各コンデンサ素子１の陽極部１ａを連通する空洞部４を形成することにより、各コンデンサ素子１の外表面に夫々形成された誘電体酸化皮膜層を破壊して各コンデンサ素子１を形成するアルミニウム箔の素材を露出させ、アルミニウム箔どうしが接続される構成になるため、不要な抵抗がない電気的な接続が図れるようになり、ＥＳＲの低減と、そのバラツキを抑えることができるようになるという格別の効果を奏するものである。

なお、本実施の形態においては、陽極コム端子２とコンデンサ素子１の陽極部１ａを電気的に接続するために設けた空洞部４は、陽極コム端子２の平面部２ａ上に複数のコンデンサ素子１の陽極部１ａを積層して搭載し、陽極コム端子２に設けられた接続部２ｂを折り曲げて複数のコンデンサ素子１の陽極部１ａを包み込んだ後、上記接続部２ｂから各コンデンサ素子１の陽極部１ａへと連通するようにパンチ６を用いて形成したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、接続部２ｂならびに夫々のコンデンサ素子１の陽極部１ａに予め貫通孔を設け、これらを積層することによって空洞部を形成する構成としても良いが、この構成の場合には、電気的な接続による効果が本実施の形態により得られる効果よりも幾分低くなるものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。

本実施の形態は上記実施の形態１における固体電解コンデンサの陽極コム端子とコンデンサ素子の陽極部の接続が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図５は本発明の実施の形態２による固体電解コンデンサの組み立て途中の状態を示した斜視図であり、図５において７は溶接部を示し、この溶接部７は上記実施の形態１において、接続部２ｂから各コンデンサ素子１の陽極部１ａへと連通するように設けられた空洞部４を介してレーザー溶接を行ったものである。

このように構成された本実施の形態による固体電解コンデンサは、空洞部４を介してレーザー溶接を行うことにより機械的な接合強度をさらに向上させると共に電気的な接続状態をより安定させ、さらにＥＳＲを低減することができるようになるという格別の効果を奏するものである。

このようにして得られた本実施の形態１，２のＥＳＲ特性を測定した結果を比較例としての従来品と比較して図６に示す。なお、図６において「実施の形態１の空洞部なし」とは、陽極コム端子２の接続部２ｂを折り曲げることにより各コンデンサ素子１の陽極部１ａを包み込んだ状態のものであり、言いかえれば実施の形態１の空洞部４を形成する前の状態のものである。

図６から明らかなように、本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサは、レーザー溶接による接合を行う従来品と比較して、ＥＳＲが平均値及びバラツキ共に低くなっていることが分かる。また、この実施の形態１による固体電解コンデンサに設けた空洞部４を介してレーザー溶接を行った実施の形態２による固体電解コンデンサは、ＥＳＲの平均値及びバラツキ共に、さらに低下させることができるということが分かるものである。

本発明による固体電解コンデンサ及びその製造方法は、機械的な接合強度の確保と不要な抵抗を無くした電気的な接続を行って、ＥＳＲの低減と、そのバラツキを抑えることができるため、各種電子機器に利用される固体電解コンデンサとして有用である。

本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサの構成を示した断面図 同組み立て途中の状態を示した斜視図 図２の要部断面図 同空洞部を形成するパンチの正面図 本発明の実施の形態２による固体電解コンデンサの組み立て途中の状態を示した斜視図 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサのＥＳＲ特性を従来品と比較して示した特性図 従来の固体電解コンデンサの組み立て途中の状態を示した斜視図

符号の説明

１ コンデンサ素子
１ａ 陽極部
１ｂ 陰極部
１ｃ 絶縁部
２ 陽極コム端子
２ａ，３ａ 平面部
２ｂ，３ｂ 接続部
２ｃ，３ｃ 外部端子
３ 陰極コム端子
４ 空洞部
５ 外装樹脂
６ パンチ
７ 溶接部

Claims (4)

1. 表面に誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成して構成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子が複数枚積層された状態で搭載されて各陽極部が一体に接続された陽極コム端子と、同じく各陰極部が一体に接続された陰極コム端子と、上記陽極コム端子ならびに陰極コム端子の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記複数のコンデンサ素子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、
   上記陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面の両端に接続部を設け、この接続部を折り曲げることにより各コンデンサ素子の陽極部を一体に包み込み、この接続部から各コンデンサ素子の陽極部へと連通する空洞部をコンデンサ素子の積層方向に設けることにより、この空洞部を介して陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部が機械的ならびに電気的に接続され、かつ上記空洞部が上記陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面を貫通しないように設けられた固体電解コンデンサ。
2. 上記空洞部は、少なくとも一部が角錐状に形成されたものである請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 弁作用金属からなる陽極体を粗面化し、これを陽極酸化して表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後、陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、
   この陰極部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成することによりコンデンサ素子を作製し、
   続いてこのコンデンサ素子の陰極部を導電性接着剤を介して陰極コム端子上に搭載することにより複数枚のコンデンサ素子を積層して接合すると共に、同じく陽極部を陽極コム端子上に搭載し、
   この陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面の両端に設けられた接続部を折り曲げることにより複数のコンデンサ素子の各陽極部を一体に包み込み、
   続いてこの接続部から各コンデンサ素子の陽極部へと連通する空洞部をコンデンサ素子の積層方向に陽極コム端子のコンデンサ素子陽極部搭載面を貫通しないように設けることにより、この空洞部を介して陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部を機械的ならびに電気的に接続した後、上記陽極コム端子ならびに陰極コム端子の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記複数のコンデンサ素子を絶縁性の外装樹脂で一体に被覆するようにした固体電解コンデンサの製造方法。
4. 上記陽極コム端子と各コンデンサ素子の陽極部を機械的ならびに電気的に接続した空洞部をレーザー溶接するようにした請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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