JP4369207B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は固体電解コンデンサに関し、詳しくは、ＣＰＵ等に接続される安定化電源のためのデカップリング回路に用いられる固体電解コンデンサとその製造方法に関する。

従来、この種の固体電解コンデンサとしては、図４に示すものがある。この固体電解コンデンサ１０１は、薄型下面電極コンデンサとも呼ばれ、ＣＰＵを搭載した基板に、このＣＰＵに安定電流供給のためのデカップリング回路として、夫々の陽極端子１１を２端子，陰極端子１２を共通端子として２端子とし、合計４端子（３端子）構造をなして実装されている。

図４を参照すると、従来技術による固体電解コンデンサ１０１は、コンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０の陽極端子１１及び陰極端子１２を除いて被覆する樹脂１３と、上面に設けられた素子補強用金属板１４とを備えている。

コンデンサ素子１０は、板状、または箔状の弁作用を有する拡面化した金属を陽極体５１とし、その表面に図示しない誘電体層を形成し、その上に二酸化マンガン、導電性機能高分子等からなる固体電解質層２を形成し、さらに、グラファイトペースト、及び銀ペーストを塗布してグラファイト層３及び銀ペースト層４を夫々形成して構成されている。尚、符号６は固体電解質層２を遮蔽するために用いたレジストである。

コンデンサ素子１０の片面に導電ペーストによる導通確保の為の抜き孔１５ａを有する熱接着性絶縁樹脂含浸テープを貼り付けた後、抜き孔部１５ａに導電ペースト１７を充填し、半田付け可能な陰極端子１２を貼り付け加圧熱硬化して、テープは樹脂層１５を形成する。

また、陽極体５１と陽極端子１１との接合は、超音波溶接、抵抗溶接、カシメ等の方法を用い電気的に接続する。

コンデンサ素子１０の上側に、素子補強用金属板１４が熱接着性絶縁樹脂含浸テープにより、素子補強用金属板１４と前記コンデンサ素子１０とを加圧熱硬化して貼り付けられて、テープは樹脂層１３を形成している。

しかしながら、上記した従来の固体電解コンデンサ１０１において、陽極端子１１と、陽極体５１との矢印２５で示す方向の接続強度が低く、陽極端子１１の電気的接続及び機械的接続の信頼性に劣るという欠点があった。

また、陽極端子１１の接続強度は、電気的接続が目的の超音波溶接、抵抗溶接、カシメなどの方法のみであるため、機械的強度が弱いという欠点があった。

さらに、陽極端子１１の電気的接続工程と機械的固着工程が同一工程であるため、各々その工程の目的に応じた工法、材料を選択できないという欠点があった。

そこで、本発明の技術的課題は、陽極端子の接続、固着強度が高く、陽極端子の電気的接続及び機械的接続の信頼性優れた、薄型下面電極コンデンサ等の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。

本発明によれば、板状、または箔状の弁作用を有する拡面化した金属からなる陽極体と、前記陽極体表面に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層を覆う少なくとも２層の導電体層とを備えた固体電解コンデンサにおいて、前記陽極体の少なくとも一端部に設けられた切り欠き部と、前記切り欠き部を含めて前記一端部に接合された陽極端子と、前記陽極端子とは前記陽極体を介して対向側に、樹脂含浸テープを介して設けられた素子補強用金属板とを備え、前記陽極端子と、前記陰極端子とが一面に露出して前記一面に陽極電極及び陰極電極を夫々形成するとともに、前記素子補強板と前記陽極体とは、前記樹脂含浸テープを加圧熱硬化することで貼り付けられ、前記加圧熱硬化の際に、熱により溶融した熱接着性絶縁樹脂含浸テープの絶縁樹脂分が、前記切り欠きを介して、前記陽極端子と素子補強用の金属板とを固着させることで、前記陽極端子の固着強度を向上させたことを特徴とする固体電解コンデンサが得られる。

また、本発明によれば、前記固体電解コンデンサにおいて、前記少なくとも２層の導電体層は、グラファイト及び銀ペーストの内の少なくとも一種を含むことを特徴とする固体電解コンデンサが得られる。

また、本発明によれば、前記固体電解コンデンサにおいて、前記切り欠き部は、表裏両面を貫通する端部の切り落とし、貫通孔の内の少なくとも一種であることを特徴とする固体電解コンデンサが得られる。

また、本発明によれば、前記固体電解コンデンサにおいて、前記接合は、超音波溶接、抵抗溶接、カシメの内の少なくとも一種によって電気接合されていることを特徴とする固体電解コンデンサが得られる。

また、本発明によれば、前記固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質は、二酸化マンガン、導電性機能高分子の内の少なくとも一種を含むことを特徴とする固体電解コンデンサが得られる。

また、本発明によれば、前記固体電解コンデンサにおいて、前記一面に、前記陰極端子と離間して２個の前記陽極端子が配置されていることを特徴とする固体電解コンデンサが得られる。

また、本発明によれば、板状、または箔状の弁作用を有する拡面化した金属を陽極体とし、その表面に誘電体層を形成し、その上に二酸化マンガンや導電性機能高分子の固体電解質層を形成し、少なくとも２層の導電ペーストを塗布する固体電解コンデンサの製造方法において、少なくともあらかじめ陽極体の陽極端子との接続部分に、切り欠き部を設ける工程と、前記陽極体と陽極端子を、接合して電気的に接続する工程と、熱接着性絶縁樹脂含浸テープにより、素子補強用金属板と前記陽極体とを貼り付ける工程とを有し、前記加圧熱硬化時に熱により溶融した熱接着性絶縁樹脂含浸テープの絶縁樹脂分が、前記切り欠き、穴部分を介して、陽極端子と前記素子補強用の金属板とを固着させることにより、前記陽極端子の固着強度を向上させることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が得られる。

また、本発明によれば、前記固体電解コンデンサの製造方法において、前記固体電解質層として、二酸化マンガン及び導電性機能高分子の内の少なくとも一種を用いることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が得られる。

また、本発明によれば、前記固体電解コンデンサの製造方法において、前記導電ペーストとして、グラファイトペースト及び銀ペーストの内の少なくとも一種を塗布することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が得られる。

また、本発明によれば、前記固体電解コンデンサの製造方法において、前記切り下欠き部として、表裏両面を貫通する切り欠き部及び孔の内の少なくとも一種を設けることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が得られる。

また、本発明によれば、前記固体電解コンデンサの製造方法において、前記前記陽極体と陽極端子とを超音波溶接、抵抗溶接、及びカシメの内の少なくとも一種の手段によって電気的に接続することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が得られる。

さらに、本発明によれば、前記固体電解コンデンサの製造方法において、前記素子補強用金属板と前記陽極体との貼り付けは、前記樹脂含浸テープの加圧熱硬化によることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が得られる。

本発明においては、陽極端子の接続、固着強度が高く、陽極端子の電気的接続及び、機械的接続の信頼性優れた、薄型下面電極コンデンサを提供することができる。

更に、本発明をより詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態による固体電解コンデンサを示す断面図である。

図１を参照すると、本発明の固体電解コンデンサ１００は、薄型で下面に陽極及び陰極となる夫々の電極を備えた薄型下面電極コンデンサである。固体電解コンデンサ１００は、コンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０の陽極端子１１及び陰極端子１２を除いて被覆する樹脂層１３と、上面に設けられた銅、銅合金、ニッケル、及び鉄ニッケル合金等からなる素子補強用金属板１４とを備えている。なお、陽極端子１１、陰極端子１２も同様に、銅合金、ニッケル、及び鉄ニッケル合金等からなる。

コンデンサ素子１０は、板状、または箔状の弁作用を有する拡面化した金属（例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ等が用いられるが、アルミニウムが最も好ましい）を陽極体１とし、その表面に図示しない誘電体層を形成し、その上に二酸化マンガン、ピロール、チオフェン等の導電性機能高分子等からなる固体電解質層２を形成し、さらに、グラファイトペースト及び銀ペーストを塗布してグラファイト層３及び銀ペースト層４を夫々形成して構成されている。尚、符号６は固体電解質層２を遮蔽するために用いたレジストである。

図２は陽極体１を示す平面図で、（ａ）は従来技術によるもの、（ｂ）はストレート切り欠き５を有する例、（ｃ）はコーナー切り欠き７を有する例、（ｄ）は抜き孔８を有する例を夫々示している。図２（ｂ）は図２（ａ）に示す陽極体１の両端部にストレート切り欠き５を設けたものである。また、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す陽極体１の両端部の角部に切り欠きを設けたものである。図２（ｄ）は図２（ａ）に示す陽極体１の両端部に孔８を幅方向にならんで設けたものである。

コンデンサ素子１０の片面に導電ペーストによる導通確保の為の抜き孔１５ａを有するアクリル等の基材にエポキシ樹脂等の接着剤を含浸させたものからなる熱接着性絶縁樹脂含浸テープを貼り付けた後、抜き孔部１５ａに導電ペースト１７を充填し、半田付け可能な陰極端子１２を貼り付け加圧熱硬化する。その際、樹脂層１５が形成される。

陽極体１の両端部１ａ，１ｂには、陽極端子１１が接合される。ここで、陽極体１の端部１ａ，１ｂには、図２（ｂ）で示す陽極端子１１との接続部分にストレート切り欠き５が予め設けられている。また、陽極体１と陽極端子１１との接合は、超音波溶接、抵抗溶接、カシメ等の方法を用い電気的に接続する。その際、陽極体１への陽極端子１１の溶接部１１ａ，１１ｂ以外の陽極端子１１の接合面の一部１１ｃ，１１ｄが露出する。なお、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示す陽極体１も図２（ｂ）に示す陽極体１と同様な効果を有することは明らかである。

コンデンサ素子１０の上側に、素子補強用金属板１４が熱接着性絶縁樹脂含浸テープにより、素子補強用金属板１４と前記コンデンサ素子１０とを加圧熱硬化して貼り付けられている。この際の加圧熱硬化時に熱により溶融した熱接着性絶縁樹脂含浸テープの絶縁樹脂分が、切り欠き５部分を介して、陽極端子１１と素子補強用金属板１４とを固着させることにより、陽極端子１１の固着強度を向上させる。

図３は図１の本発明の固体電解コンデンサの基板実装による陽極端子固着強度を示す図である。図２に示すように、本発明により製作された固体電解コンデンサの陽極端子の接続強度は、超音波溶接、抵抗溶接、カシメなどの方法のみで接続された従来技術による固体電解コンデンサの陽極端子と比較し、さらに絶縁樹脂で固着した強度か加わり非常に安定、かつ高い強度を示すことが判明した。

次に、本発明の実施の形態による固体電解の製造方法について説明する。

まず、板状、または箔状の弁作用を有する拡面化した金属を陽極体１とし、その表面に図示しない誘電体層を形成し、その上に二酸化マンガンや導電性機能高分子の固体電解質層２を形成し、さらに、グラファイトペースト及び銀ペーストをこの順で塗布してグラファイト層３及び銀ぺースト層４を形成して、コンデンサ素子１０を得る。コンデンサ素子１０の片面に、導電ペーストによる導通確保の為の抜き孔１５ａを有する熱接着性絶縁樹脂含浸テープを貼り付けた後、抜き孔１５ａに導電ペースト１７を充填し、半田付け可能な陰極端子１２を貼り付け、加圧熱硬化し、熱接着性絶縁樹脂含浸テープは樹脂層１５となる。

この時、使用するコンデンサ素子１０は、陽極端子１１との接続部分に、予め切り欠き５，７及び抜き孔８等を設けておく。

次に、コンデンサ素子１０の陽極端子１１接続部分と陽極端子１１を超音波溶接、抵抗溶接、カシメなどの方法を用い接続する（陽極端子の電気的接続工程）。

一方、コンデンサ素子１０のもう一方の片面には抜き穴加工の無い樹脂層１５を構成するものと同様の熱接着性絶縁樹脂含浸テープを貼り付けた後、素子補強用金属板１４を貼り付け、加圧熱硬化する。この時、熱により溶融した熱接着性絶縁樹脂含浸テープ１３の絶縁樹脂分が、コンデンサ素子の陽極端子１１との接続部分に設けた切り欠き５，７，孔８を介して、陽極端子１１と素子補強用金属板１４とを強固に固着するとともに、テープから樹脂層１３を形成する（陽極端子の機械的固着工程）。

尚、本発明の実施の形態による固体電解コンデンサは３端子の伝送線路素子タイプであるが、２端子の場合でも同様の製造工法で製作可能である。

以上説明したように、本発明においては、陽極端子の接続、固着強度は、超音波溶接、抵抗溶接、カシメなどの方法のみで確保される接続強度に加え、さらに白抜きの矢印１８で示すような絶緑樹脂で固着した強度が加わることと、陽極端子１１の電気的接続工程と機械的固着工程を分離したため、各々その工程の目的に応じた工法、材料を選択できることによって陽極端子１１の接続、固着強度が高く、陽極端子１１の電気的接続及び、機械的接続の信頼性優れた、薄型下面電極コンデンサを提供することができる。

以上説明したように、本発明に係る電解コンデンサは、陽極端子の固着強度が高く、通常の電気機器、電子機器に用いられるほか、携帯電話機の充電用として、ＣＰＵ等の高電流を用いる電源を安定化することができ、このような電源に最適である。

本発明の実施の形態による固体電解コンデンサを示す断面図である。 図１の固体電解コンデンサの陽極体を主に示す平面図で、（ａ）は従来技術によるもの、（ｂ）はストレート切り欠き５を有する例、（ｃ）はコーナー切り欠き７を有する例、（ｄ）は孔８を夫々設けた例を示している。 図１の本発明の固体電解コンデンサの基板実装による陽極端子固着強度を示す図である。 従来技術による固体電解コンデンサを示す断面図である。

符号の説明

１，５１ 陽極体
１ａ，１ｂ 両端部
２ 固体電解質層
３ グラファイト層
４ 銀ペースト層
５ ストレート切り欠き
６ レジスト
７ コーナー切り欠き
８ 孔
１０ コンデンサ素子
１１ 陽極端子
１１ａ，１１ｂ 溶接部
１２ 陰極端子
１３，１５ 樹脂層
１４ 素子補強用金属板
１５ａ 抜き孔
１７ 導電ペースト
１００，１０１ 固体電解コンデンサ

Claims (12)

1. 板状、または箔状の弁作用を有する拡面化した金属からなる陽極体と、前記陽極体表面に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層を覆う少なくとも２層の導電体層とを備えた固体電解コンデンサにおいて、
   前記陽極体の少なくとも一端部に設けられた切り欠き部と、前記切り欠き部を含めて前記一端部に接合された陽極端子と、前記陽極端子とは前記陽極体を介して対向側に、樹脂含浸テープを介して設けられた素子補強用金属板とを備え、前記陽極端子と、前記陰極端子とが一面に露出して前記一面に陽極電極及び陰極電極を夫々形成するとともに、
   前記素子補強板と前記陽極体とは、前記樹脂含浸テープを加圧熱硬化することで貼り付けられ、前記加圧熱硬化の際に、熱により溶融した熱接着性絶縁樹脂含浸テープの絶縁樹脂分が、前記切り欠きを介して、前記陽極端子と素子補強用の金属板とを固着させることで、前記陽極端子の固着強度を向上させたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 請求項１記載の固体電解コンデンサにおいて、前記少なくとも２層の導電体層は、グラファイト及び銀ペーストの内の少なくとも一種を含むことを特徴とする固体電解コンデンサ。
3. 請求項１記載の固体電解コンデンサにおいて、前記切り欠き部は、表裏両面を貫通する端部の切り落とし、貫通孔の内の少なくとも一種であることを特徴とする固体電解コンデンサ。
4. 請求項１記載の固体電解コンデンサにおいて、前記接合は、超音波溶接、抵抗溶接、カシメの内の少なくとも一種によって電気接合されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
5. 請求項１記載の固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質は、二酸化マンガン、導電性機能高分子の内の少なくとも一種を含むことを特徴とする固体電解コンデンサ。
6. 請求項１記載の固体電解コンデンサにおいて、前記一面に、前記陰極端子と離間して２個の前記陽極端子が配置されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
7. 板状、または箔状の弁作用を有する拡面化した金属を陽極体とし、その表面に誘電体層を形成し、その上に二酸化マンガンや導電性機能高分子の固体電解質層を形成し、少なくとも２層の導電ペーストを塗布する固体電解コンデンサの製造方法において、少なくともあらかじめ陽極体の陽極端子との接続部分に、切り欠き部を設ける工程と、前記陽極体と陽極端子を、接合して電気的に接続する工程と、熱接着性絶縁樹脂含浸テープにより、素子補強用金属板と前記陽極体とを貼り付ける工程とを有し、前記加圧熱硬化時に熱により溶融した熱接着性絶縁樹脂含浸テープの絶縁樹脂分が、前記切り欠き、穴部分を介して、陽極端子と前記素子補強用の金属板とを固着させることにより、前記陽極端子の固着強度を向上させることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
8. 請求項７に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、前記固体電解質層として、二酸化マンガン及び導電性機能高分子の内の少なくとも一種を用いることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
9. 請求項７に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、前記導電ペーストとして、グラファイトペースト及び銀ペーストの内の少なくとも一種を塗布することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
10. 請求項7に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、前記切り下欠き部として、表裏両面を貫通する切り欠き部及び孔の内の少なくとも一種を設けることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
11. 請求項７に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、前記前記陽極体と陽極端子とを超音波溶接、抵抗溶接、及びカシメの内の少なくとも一種の手段によって電気的に接続することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
12. 請求項7に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、前記素子補強用金属板と前記陽極体との貼り付けは、前記樹脂含浸テープの加圧熱硬化によることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。

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