JP4697664B2 - 固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法に関し、特に複数のコンデンサ素子が積層され電気的に並列接続されてなる固体電解コンデンサ、及び当該固体電解コンデンサの製造方法に関する。

固体電解コンデンサとしては、高い静電容量を確保するために複数のコンデンサ素子が積層され電気的に並列接続されている構成が従来より知られている。例えば、特開平５−２０５９８４号公報（特許文献１参照）にはこの構成の積層型固体電解コンデンサが記載されている。積層型固体電解コンデンサを構成する複数の単板コンデンサたるコンデンサ素子は、各陽極部間にそれぞれスペーサが挟まれた状態で積層されている。陽極部及びスペーサの端面は溶接されており、このことにより各コンデンサ素子の陽極部は、機械的及び電気的に接合されている。
特開平５−２０５９８４号公報

各コンデンサ素子の陽極部を機械的及び電気的に接合するための溶接の方法としては、例えば、レーザ照射による溶接方法が考えられる。コンデンサ素子の積層方向に交差する方向、例えば、当該積層方向に垂直の方向から、積層されたコンデンサ素子の端面に向けてレーザを照射する方法である。

しかし、積層された状態のコンデンサ素子の陽極部及びスペーサの端面に対して実際にレーザを照射すると、レーザが照射される各コンデンサ素子の陽極部の端部を規定する端面の部分であってレーザ照射により溶融して陽極部同士が互いに接続される溶融部及び接合部に、比較的大きな略球形の空隙が高い確率で形成される。このような空隙は導通不良の原因となり、空隙が形成されたコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサは不良品となる。

コンデンサ素子の陽極部間にスペーサを設けずに、陽極部どうしを直接積層させたものの当該陽極部の端部にレーザを照射してみた場合であっても、同様に空隙が形成される。この場合には、スペーサを陽極部間に介在させた場合よりも、より大きな空隙が形成されてしまい、不良の発生を防止することはできない。

ここで、導電性の材料からなり積層されたコンデンサ素子の当該積層方向における長さと同一の長さの接続部材を用意してコンデンサ素子の陽極部に接続することが考えられる。具体的には接続部材を、積層されたコンデンサ素子の最上層から最下層にわたって、積層された全てのコンデンサ素子の陽極部の端部に当接させた状態で、コンデンサ素子の積層方向に交差する方向且つ接続部材に関してコンデンサ素子の反対側からレーザを接続部材に照射して、接続部材の一部及び陽極部の端部の一部を溶融させ、接続部材を陽極部の各端部の先端に接合し電気的に接続させる。

しかし、接続部材が陽極部の各端部の先端に接合された状態では、陽極部の各端部への接続部材の接合強度が低く、接続部材が陽極部の端部の先端から外れてしまい、接続部材と陽極部の端部との電気的な接続不良が生ずることがある。

そこで、本発明は、陽極部の各端部への接続部材の接合強度が高い固体電解コンデンサ及び当該固体電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成された陽極部と、該表面の所定の領域に固体電解質層を有して層状に形成された陰極部とにより構成されるコンデンサ素子を複数備え、該複数のコンデンサ素子は該陽極部の端部同士が互いに隣接して積層配置されるとともに該陰極部同士が互いに積層配置されて、互いに電気的に並列接続される固体電解コンデンサであって、該固体電解コンデンサは、該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に接続する導電性の材料からなる接続部材と、該複数のコンデンサ素子及び該接続部材を載置し電気的に接続するプリント基板と、を備え、該接続部材は接続部本体と底部とを有し、該接続部本体は、該複数のコンデンサ素子の積層方向に延びる長辺を有する略長方形状の板状であって、該略長方形の短辺が延びる方向を幅方向とし、該底部は、該接続部本体の幅方向に延び該接続部本体の短辺よりも長い長辺を有する略長方形状の板状であって、該底部の長辺の略中央の位置において略垂直の角度をなして該接続部本体と接続され、該プリント基板と接続され、各該陽極部の端部には、該接続部本体に向けて突出する略長方形状の凸部が設けられており、該接続部本体がすべての該凸部に跨って固定され、該接続部本体は、レーザ照射により該複数のコンデンサ素子の該陽極間に嵌入した溶融嵌入固化部を有することを特徴とする固体電解コンデンサを提供している。

接続部材は、レーザ照射により複数のコンデンサ素子の陽極間に嵌入した溶融嵌入固化部を有しているため、溶融嵌入固化部がコンデンサ素子の陽極部間の空間に嵌合し、接続部材がコンデンサ素子の陽極部の端部から外れてしまうことを防止することができる。このため、陽極部の各端部への接続部材の接合強度が高い固体電解コンデンサとすることができ、陽極部の端部と接続部材との間で良好な電気的接続を得ることができる固体電解コンデンサとすることができる。接続部材のうち接続部本体がすべての凸部に跨って固定されているため、陽極部の端部間にそれぞれ所定の空間を確保した状態で陽極部の端部を支持することができる。このため、陽極部の端部の部分を無理に曲げて互いに隣接させて接続しなくて済み、コンデンサ素子の層数が多い場合であっても、容易に陽極部を無理に曲げることなく互いに接続することができる。また、接続部材は、接続部本体に接続された底部を有しているため、コンデンサ素子とプリント基板とを、接続部材を介して一体に接続することができる。このため、固体電解コンデンサ全体の強度を向上させることができる。また、接続部材の底部の長手方向の長さの方が、同方向における接続部本体の幅よりも大きいため、プリント基板を接続する際においてレーザを照射する際に、レーザ照射位置を確認することができ、正確な位置にレーザの照射を行うことができる。

また、本発明は、弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成された陽極部の該表面の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成する工程を有するコンデンサ素子製造工程と、該コンデンサ素子製造工程を複数回行うことにより製造された複数の該コンデンサ素子を、該陽極部の該端部同士が互いに隣接するように積層配置するとともに該陰極部同士を互いに積層配置する積層工程と、積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する接続工程とを有し、該接続工程は、導電性の材料からなる接続部材のうち該複数のコンデンサ素子の積層方向に延びる長辺を有する略長方形状の板状であって、該略長方形の短辺が延びる方向を幅方向とする接続部本体を、すべての該陽極部の該端部から該接続部本体に向けて突出する略長方形状である凸部に跨って当接又は近接対向させる工程と、該コンデンサ素子の積層方向に交差する方向であって該接続部本体に関して該コンデンサ素子の反対側からレーザを該接続部本体に照射することにより、該接続部本体の一部を溶融させ該複数のコンデンサ素子の該陽極間に流入させ嵌入固化させて溶融嵌入固化部を形成する工程と、プリント基板と、該接続部のうち該接続部本体に略垂直の角度をなす底部と、を接続するプリント基板接続工程とを有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法を提供している。

接続工程は、コンデンサ素子の積層方向に交差する方向であって接続部材に関してコンデンサ素子の反対側からレーザを接続部材に照射することにより、接続部材の一部を溶融させ複数のコンデンサ素子の陽極間に流入させ嵌入固化させて溶融嵌入固化部を形成する工程を有するため、溶融嵌入固化部がコンデンサ素子の陽極部間の空間に嵌合し、接続部材がコンデンサ素子の陽極部の端部から外れてしまうことを防止する固体電解コンデンサを製造することができる。このため、陽極部の各端部への接続部材の接合強度を高くすることができ、陽極部の端部と接続部材との間で良好な電気的接続を得ることができる固体電解コンデンサを製造することができる。また、接続工程の後に、底部をプリント基板に電気的に接続するプリント基板接続工程を行うようにしたため、レーザ強度の制御が容易となり、レーザの強度を調整してやることでレーザ照射によりプリント基板を貫通してしまうことを防止することができる。

以上により、陽極部の各端部への接続部材の接合強度が高い固体電解コンデンサ及び当該固体電解コンデンサの製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態による固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法について図１乃至図４に基づき説明する。図１に示されるように固体電解コンデンサ１は、積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０と、プリント基板５０と、接続部材６０と、４つのコンデンサ素子１０〜４０を覆うようにしてモールドする図示せぬモールド部とを備えている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０は、それぞれ同一形状且つ同一の構成であり、図１に示されるように陽極部１１〜４１と、陰極部１２〜４２とを備えている。なお、図２を参照して説明する以下の説明では、４つのコンデンサ素子１０〜４０の構成は同一であることから、コンデンサ素子１０のみについて図示し、他のコンデンサ素子２０〜４０については説明を省略する。

陽極部１１は略長方形状をした板状をなしており、図１及び図２に示される左右方向に長辺が指向し、図１に示される左側の端部１１Ｂには、図３に示されるように外方へ略長方形状に突出する凸部１１Ｃが設けられている。陽極部１１は弁作用金属であるアルミニウムにより構成されており、図２に示されるように、その表面には、表面積を増やすためにエッチングが施されることにより粗面化（拡面化）されてポーラス状になっている。このポーラス状の表面全体は化成処理（陽極酸化）によって絶縁性の酸化膜層（誘電体層）１１Ａが形成されている。陽極部１１の寸法は、長手方向の長さが１０ｍｍ、幅が５ｍｍ程度であり、厚さ、即ち、図２に示される上下方向の幅は１００μｍ程度である。

陽極部１１の表面の所定の領域、即ち、図２に示される陽極部１１の右側の端部から左側の端部１１Ｂに向って陽極部１１の左右方向の長さの略２／３の位置に至るまでの領域全体には、導電性のポリマーにより構成される固体電解質層１２Ａが形成されている。固体電解質層１２Ａは酸化膜層１１Ａの上に積層して設けられており、酸化膜層１１Ａに対向する固体電解質層１２Ａの部分は、エッチングにより陽極部１１の表面に形成されたポーラスの中に入り込んでいる。固体電解質層１２Ａ上には、グラファイトペースト層１２Ｂと、銀ペースト層１２Ｃとがこの順で積層されており、固体電解質層１２Ａ、グラファイトペースト層１２Ｂ、及び銀ペースト層１２Ｃは陰極部１２を構成する。グラファイトペースト層１２Ｂ及び銀ペースト層１２Ｃは、固体電解質層１２Ａが形成されている陽極部１１及び酸化膜層（誘電体層）１１Ａの領域を覆うようにして固体電解質層１２Ａ上に形成されている。

陽極部１１の図２に示される左側の端部１１Ｂであって陰極部１２が設けられていない領域と陰極部１２との境界位置には、絶縁性を有するエポキシ系樹脂等からなるレジスト１３が設けられている。レジスト１３は、固体電解質層１２Ａを陽極部１１上に形成するために陽極部１１となる化成箔を溶液に浸漬させているときに、ポーラス状になっている陽極部１１の表面において毛細管現象により溶液が所定の領域よりも図２の左側の方へ上がってくることを防止し、固体電解質層１２Ａが形成されていない陽極部１１の図２に示される左側の端部１１Ｂを確保するために設けられている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０は、図１に示されるように、陰極部１２〜４２同士が互いに積層配置されている。陰極部１２〜４２は、板状の陽極部１１〜４１上に形成されているため、陽極部１１〜４１の厚さ方向に対して略垂直な上面１０Ａ〜４０Ａと下面１０Ｂ〜４０Ｂとを有している。図１に示されるように、積層される４つのコンデンサ素子１０〜４０の第１層をなす第１コンデンサ素子１０の上面１０Ａと第２コンデンサ素子２０の下面２０Ｂとが導電性接着剤７１によって接着され、第２コンデンサ素子２０の上面２０Ａと第３コンデンサ素子３０の下面３０Ｂとが導電性接着剤７１によって接着され、第３コンデンサ素子３０の上面３０Ａと第４コンデンサ素子４０の下面４０Ｂとが導電性接着剤７１によって接着されている。従って、４つのコンデンサ素子１０〜４０の陰極部１２〜４２は電気的に接続されており、後述のように４つのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が電気的に接続されることと相まって、４つのコンデンサ素子１０〜４０は電気的に並列接続されている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０の陰極部１２〜４２が設けられていない陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分は、陰極部１２〜４２が設けられている部分と比較して銀ペースト層１２Ｃ等が形成されていないことから薄くなっている。このため、図１に示されるように、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向において、陽極部１１〜４１の図の左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が互いに所定の間隔で離間して隣接して積層配置されている。所定の間隔は、具体的には略８０〜９０μｍ前後であり、通常の場合一定ではなく、ばらつきが生じている。

積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０は、陽極部１１〜４１と略同一形状をしたプリント基板５０上に載置されている。プリント基板５０は、例えば、エポキシ樹脂製のプリント基板５０である。４つのコンデンサ素子１０〜４０は、プリント基板５０に対して形状が一致して重なるようにプリント基板５０上に載置されている。プリント基板５０は、積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０のうちの第１コンデンサ素子１０の陰極部１２及び陽極部１１の下面に対向している。

プリント基板５０の表面５０Ａ及び裏面５０Ｂには、第１の導電パターン５１Ａ、５１Ｂと第２の導電パターン５２Ａ、５２Ｂとがそれぞれ設けられている。表面５０Ａの第１導電パターン５１Ａ、第２の導電パターン５２Ａは、それぞれ裏面５０Ｂの第１の導電パターン５１Ｂ、第２の導電パターン５２Ｂと、スルーホール５０ａ、５０ｂを介して電気的に接続されている。第１の導電パターン５１Ａは、第１コンデンサ素子１０の陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂに対向する位置に配置されており、第２の導電パターン５２Ａは、第１コンデンサ素子１０の陰極部１２に対向する位置に配置されている。

プリント基板５０の裏面の第１の導電パターン５１Ｂ、第２の導電パターン５２Ｂは、それぞれ図示せぬ電子回路等に実装されるいわゆるユーザ端子であり、プリント基板５０の表面の第１の導電パターン５１Ａ、第２の導電パターン５２Ａと同様の金属材料により構成されている。陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂは、プリント基板５０の表面の第１の導電パターン５１Ａに電気的に後述の接続部材６０を介して接続されている。また、陰極部１２が導電性接着剤７１によって第２の導電パターン５２Ａに電気的に接続されている。

４つのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂの位置には、接続部材６０が設けられている。接続部材６０は、図３に示されるように、それぞれ略長方形状の板状をなす接続部本体６１と底部６２とを有しており、接続部本体６１の一の短辺の全体は、底部６２の一の長辺の長手方向の略中央の位置に一体に接続されている。接続部本体６１と底部６２とは略垂直の角度をなして接続されて略Ｌ字状をなしている。従って、接続部本体６１は、積層されたコンデンサ素子１０〜４０の積層方向に底部６２から延出している。

接続部本体６１は、図１に示されるように、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂにそれぞれ跨って当接して固定されており、すべての陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接した状態で、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向であって、且つ陽極部１１〜４１の端部の凸部１１Ｃ〜４１Ｃが当接している側とは反対の側である接続部材６０の外側から、即ち、図１の左側から右側へ向けてレーザの照射を受けることにより、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂにそれぞれ電気的に接続される。

接続部材６０はＮｉにより構成されている。後述のようにレーザ照射を受ける前の状態の接続部本体６１の図１に示される左右方向の厚さは、０．１ｍｍ程度である。また、後述のようにレーザ照射を受ける前の状態の接続部本体６１の図１に示される左側の面、即ち、レーザ照射を受ける接続部本体６１の面は、光沢を有しないことが好ましい。

また、接続部本体６１には溶融嵌入固化部６１Ａが設けられている。溶融嵌入固化部６１Ａは、接続部本体６１がレーザ照射を受けることにより接続部本体６１の一部が溶融し、コンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の凸部１１Ｃ〜４１Ｃ間に流入し、冷却されて固化することにより設けられており、凸部１１Ｃ〜４１Ｃ間に嵌入した状態となっている。

このため、接続部本体６１がコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂから外れてしまうことを防止することができる。この結果、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂへの接続部本体６１の接合強度が高い固体電解コンデンサ１とすることができ、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂと接続部本体６１との間で良好な電気的接続を得ることができる固体電解コンデンサ１とすることができる。

なお、実際には、接続部本体６１と陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂとの両方が、レーザ照射により溶融し固化することにより互いに接合されるのであるが、図１においては、溶融前の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの位置が分かりやすいように、溶融前の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂのハッチングと接合部本体６１のハッチングとを重ねて図示している。

接続部材６０の底部６２は、第１コンデンサ素子１０の陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂと、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａとの間に配置されており、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに当接している。底部６２は、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向、即ち、図１において上から下に向う方向へレーザの照射を受けることによりプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続される。

前述のように、陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂには凸部１１Ｃ〜４１Ｃが設けられているため、図３に示されるように、あたかも長方形状の一の短辺を挟む２つの角部を、それぞれ切欠いて取除いたたような形状をなしている。これに対して、図３に示されるように底部６２は長方形状をしている。底部６２は、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向において、陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃと重なるように配置されるのであるが、底部６２の長手方向の幅、即ち、図３における左右方向の長さは、陽極部１１〜４１の延出方向に対する幅方向における凸部１１Ｃ〜４１Ｃの幅、即ち図３における凸部１１Ｃ〜４１Ｃの左右方向の長さよりも大きいため、底部６２は、結果的にコンデンサ素子１０〜４０の積層方向においていずれのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１とも重ならない非重畳部６２Ａを有する。この非重畳部６２Ａがレーザの照射を受けて、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに接合されることにより、前述のように底部６２がプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続される。

４つのコンデンサ素子１０〜４０の各陽極部１１〜４１の端部の凸部１１Ｃ〜４１Ｃを互いに電気的に接続するための導電性の材料からなる接続部材６０が、すべての陽極部１１〜４１の端部の凸部１１Ｃ〜４１Ｃに跨って固定されているため、接続部材６０によって、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂ間にそれぞれ所定の空間を確保した状態で陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを支持することができる。

固体電解コンデンサ１を構成するコンデンサ素子１０〜４０の、酸化膜層１１Ａや固体電解質層１２Ａが設けられている部分は、これらが設けられていない陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分と比較して積層方向の幅が厚くなっており、この厚い部分である陰極部１２〜４２の部分を互いに積層させると、陰極部１２〜４２が積層されることに伴い互いに積層される陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分では、厚さの違いにより当該端部間に空隙が形成されることになる。しかし、上述のように接続部材６０によって、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂ間にそれぞれ所定の空間を確保した状態で陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを支持することができるため、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂ間に別途スペーサを設けずに済む。このため、薄い陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの部分を無理に曲げて互いに隣接させて接続しなくて済み、コンデンサ素子の層数が多い場合であっても、容易に陽極部を無理に曲げることなく互いに接続することができる。

また、接続部材６０は、接続部本体６１に接続された底部６２を有しているため、コンデンサ素子１０〜４０とプリント基板５０とが、接続部材６０を介して一体に接続することができる。このため、固体電解コンデンサ１全体の強度を向上させることができる。また、接続部材６０の底部６２の長手方向の長さの方が、同方向における接続部本体６１の幅よりも大きいため、後述のプリント基板接続工程においてレーザを照射する際に、レーザ照射位置を確認することができ、正確な位置にレーザの照射を行うことができる。

また、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向からレーザを照射することにより複数のコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１を互いに電気的に接続する場合には、陰極部１２〜４２と陽極部１１〜４１とのショートを防止するために、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂと陰極部１２〜４２とを結ぶ方向において、陰極部１２〜４２が設けられていない陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの長さを長くせざるを得ない。

これに対して接続部材６０により陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂをレーザ照射により溶接して電気的に接続するため、比較的弱いレーザ照射により溶接することができ、溶接によるショートを考慮する必要性は低くなり、当該陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂを短くすることができる。

固体電解コンデンサの製造方法では、先ず、コンデンサ素子製造工程を行う。実際に行われるコンデンサ素子製造工程では、複数のコンデンサ素子が同時に製造されるが、ここでは、説明の便宜上１つのコンデンサ素子１０が製造される工程を一回のコンデンサ素子製造工程とする。先ず、表面に酸化膜層１１Ａが形成され陽極部１１となるアルミニウム板、即ち、化成箔を打抜いて一端を陽極部１１の形状とする。このとき、後述のように陰極層が形成される化成箔の部分は、複数同時に製造される他のコンデンサ素子の陰極部が形成される化成箔の他端の部分と、製品にならない余分な化成箔の部分を介して接続された状態となっている。後述の接続工程を行う直前に行う切断の工程において、この余分な化成箔の部分は切断され除去される。

次に、スクリーン印刷法を用いて、陽極部１１の所定の位置であって陰極部１２と陽極部１１との境界となる位置にレジスト１３を形成する。次に、前述のように化成箔を打抜いたときに、打抜いた断面には酸化膜層１１Ａが形成されていない部分が生ずるが、この部分に酸化膜層１１Ａを生成するために再度酸化させる再化成を行う。

次に、レジスト１３を境とする所定の領域、即ち図１に示される陽極部１１のレジスト１３よりも右側の部分に相当する化成箔の部分を、固体電解質層１２Ａを形成するための反応溶液中に浸漬し、化学酸化重合を行うことにより、固体電解質層１２Ａ、即ち、導電性ポリマー層を形成する。陽極部１１の表面はエッチングによりポーラス状になっているので、直接銀ペースト層１２Ｃを形成することができないため、銀ペースト層１２Ｃを形成する準備のために固体電解質層１２Ａを形成するのである。

次に、何らかの原因により、化成箔の表面に形成されている酸化膜層１１Ａに破損が生じることがある。この部分を修正するために再度酸化させる修復工程を行う。次に、導電性高分子層の上にグラファイトペースト層１２Ｂと、銀ペースト層１２Ｃとをこの順で積層して形成する。グラファイトペースト層１２Ｂ、銀ペースト層１２Ｃの形成は、ディップ法やスクリーン印刷法やスプレー塗布法等が用いられる。以上がコンデンサ素子製造工程である。このコンデンサ素子製造工程を４回行うことによって、４つのコンデンサ素子１０〜４０を製造する。

次に、積層工程を行う。積層工程では、４つのコンデンサ素子１０〜４０を、陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂ同士が互いに隣接するように積層配置するとともに、陰極部１２〜４２同士を互いに積層配置する。陰極部１２〜４２間には、導電性接着剤７１が塗布され、陰極部１２〜４２同士が導電性接着剤７１によって互いに電気的に接続される。導電性接着剤７１としては、例えば、銀−エポキシ系接着剤が用いられる。

次に、積層された状態の４つのコンデンサ素子１０〜４０を、製品とならない余分な化成箔の部分から切断して陰極部１２〜４２の形状とすることにより、略長方形状をしたコンデンサ素子１０〜４０の形状とする。

次に、接続工程を行う。接続工程では、図３に示されるように、４つの積層されたコンデンサ素子１０〜４０とは別体として用意された接続部材６０を、積層した複数のコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の図１に示される左側の端部１１Ｂ〜４１Ｂに、電気的に接続することにより、４つのコンデンサ素子１０〜４０を互いに電気的に並列接続する接続部材固定工程を行う。具体的には、先ず、図４に示されるように、積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０の第１層をなす第１コンデンサ素子１０の陽極部１１の図１に示される左側の端部１１Ｂの凸部１１Ｃと平行に底部６２を対向配置させた状態で、接続部材６０の接続部本体６１をすべての陽極部１１〜４１の当該端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに跨って当接させる。このことにより、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向においていずれのコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１とも重ならない非重畳部６２Ａを底部６２に規定する。

なお、図３において二点鎖線で示される矢印は、単に積層された４つのコンデンサ素子１０〜４０と、接続部材６０と、プリント基板５０との位置関係を示しているだけであって、必ずしもこの方向に移動させることによりこれら３つを接続するという意味ではない。

次に、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂに当接する接続部本体６１の側に対する反対の側、即ち、図１に示される左側から、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向、具体的には、積層方向に垂直の方向に向けて接続部本体６１に対してレーザを照射する。レーザはＹＡＧレーザ溶接が用いられ、レーザの照射は、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接する接続部本体６１の位置、又は、凸部１１Ｃ〜４１Ｃ間の空間に対向する接続部本体６１の位置にスポットで間欠的に照射することにより行われる。

レーザ照射の条件は、図１の左右方向における接続部本体６１の厚さや材質、レーザ照射するための光ファイバの径等によって変わるが、本実施の形態では、例えば、光ファイバとしてφ０．４ｍｍのＳＩファイバを用いた場合には、１回の照射エネルギーは３Ｊから１５Ｊ程度である。３Ｊ未満では、接続部本体６１と陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃとの接合強度が弱い。１５Ｊを超えると接続部本体６１にレーザ照射による貫通孔が形成されてしまうからである。

このことにより、図１に示されるように、接続部本体６１の一部を溶融させ、接続部本体６１と陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃの図１に示される左端とを電気的に接合すると共に、溶融した接続部本体６１の一部を、コンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の凸部１１Ｃ〜４１Ｃ間に流入させる。そして、流入した接続部本体６１の一部を冷却して固化させ、凸部１１Ｃ〜４１Ｃ間に嵌入した状態の溶融嵌入固化部６１Ａとする。以上が接続部材固定工程である。

次に、プリント基板接続工程を行う。プリント基板接続工程では、図３に示されるように、４つの積層されたコンデンサ素子１０〜４０、接続部材６０とは別体として用意されたプリント基板５０上に、当該４つの積層されたコンデンサ素子１０〜４０及び接続部材６０を載置し電気的に接続する。具体的には、先ず、導電性接着剤７１を塗布した陰極部１２〜４２をプリント基板５０の第２の導電パターン５２Ａ上に当接させ、また、接続部材６０の底部６２を第１の導電パターン５１Ａ上に当接させ、非重畳部６２Ａに対してコンデンサ素子１０〜４０の積層方向から、即ち、図１又は図２に示される上方向から、図３の破線で示される円の位置にレーザを照射する。このことにより、接続部材６０の底部６２をプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続すると共に、陰極部１２〜４２を第２の導電パターン５２Ａに電気的に接続する。

その後、固体電解コンデンサ１を保護するためにモールドを行い、切断を行い、更に、損傷している部分を修復するためのエージングを行い、特性検査、外観検査を経て固体電解コンデンサの製造方法の全工程を終了する。

接続部材固定工程において接続部本体６１に溶融嵌入固化部６１Ａを設けるようにしたため、接続部本体６１がコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂから外れてしまうことを防止することができる。この結果、陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂへの接続部本体６１の接合強度が高い固体電解コンデンサ１を製造することができ、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂと接続部本体６１との間で良好な電気的接続を得ることができる固体電解コンデンサ１を製造することができる。

また、接続工程では、導電性の材料からなる接続部材６０を、すべての陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに跨って当接させ、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向から且つ接続部材６０の外側からレーザを照射することにより接続部材６０を陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃにそれぞれ電気的に接続させる接続部材固定工程を行うようにしたため、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃの溶接部の空隙が発生することを防止することができる。このため、導通不良が生ずることを防止することができ、不良品の発生を防止することができる。

これは、陽極部１１〜４１の表面は、前述のようにポーラス状になっているため、レーザの照射を受けるとポーラス中の細かい気泡が集まり大きな気泡となるが、溶接部材６０を用いることで、接続部材６０が溶融し、接続部材６０と陽極部１１〜４１の凸部１１Ｃ〜４１Ｃの界面付近で接合が行われるため、陽極部１１〜４１の溶融を最小限にでき、導通不良を起こす程度の空隙の発生を抑制できる。

また、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に交差する方向から且つ接続部材６０の外側からレーザを照射することにより、接続部材６０を陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃにそれぞれ電気的に接続させる接続部材固定工程を行うため、個々のコンデンサ素子１０〜４０に対するレーザ強度を一定に保つことが可能となり、各陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃと接続部材６０との溶接を、いずれも同じような状態で均等に行うことが可能となる。

また、接続部材固定工程では、第１層のコンデンサ素子１０と平行に底部６２を対向配置させた状態で接続部本体６１を陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接させることにより、底部６２に非重畳部６２Ａを規定するようにした。このため、非重畳部６２Ａに対してコンデンサ素子１０〜４０の積層方向からレーザを照射することで、プリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに非重畳部６２Ａを電気的に接続させることができる。

また、接続工程の後に、プリント基板５０の導電パターン５１Ａを底部６２に当接させ、非重畳部６２Ａに対してコンデンサ素子１０〜４０の積層方向からレーザを照射することにより、底部６２をプリント基板５０の導電パターン５１Ａに電気的に接続するプリント基板接続工程を行うようにしたため、底部６２は非重畳部を有し、コンデンサ素子１０〜４０がその積層方向において重なる重畳部に対して薄く、レーザ強度の制御が容易であることから、レーザの強度を調整してやることでレーザ照射によりプリント基板５０を貫通してしまうことを防止することができる。

本発明による固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、接続部材のレーザ照射を受ける表面は粗面化されていてもよい。粗面化されていることにより、レーザ光の反射を低減することができる。このため、接続部材におけるレーザ光の吸収を増加させることができる。

また、陽極部１１〜４１を構成する弁作用金属はアルミニウムにより構成されたが、これに限定されない。例えばタンタルやニオブ等であってもよい。

また、接続部材６０はＮｉにより構成されていたが、これに限定されない。例えば、ＳＵＳ、鉄、アルミニウム、銅、リン青銅、Ｍｏ、Ｃｒ等の導電性の金属、又は、Ｆｅ―Ｎｉ合金に代表されるようなこれらを含む合金であればよい。Ｆｅ―Ｎｉ合金としては、例えばＮｉを４２％含有する合金が挙げられる。また、表面に導電性材料がメッキされたものを用いてもよい。この場合メッキとしては、例えば、Ｓｎメッキ、Ｚｎメッキ、半田メッキ、Ｎｉメッキ等が用いられる。これらは、レーザを反射する等のレーザ照射に対する悪影響の少ないものであるため用いられる。また、例えば、日立電線株式会社により製造されている商品名「日立ハイクラッド」のような、異種金属を金属学的に接合させたいわゆるクラッド材等を用いてもよい。また、コンデンサ素子１０〜４０は４つ設けられていたが、個数は４つに限定されない。また、接続部材の形状は、本実施の形態による接続部材６０の形状に限定されない。

また、レーザの照射は、陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接する接続部本体６１の位置、又は、凸部１１Ｃ〜４１Ｃ間の空間に対向する接続部本体６１の位置にスポットで間欠的に照射することにより行われたが、これに限定されない。例えば、接続部本体６１の幅方向の一端から他端へ向って波を描くようにして照射してもよく、また、接続部本体６１の長手方向の一端から他端へ向って波を描くようにして照射してもよい。この場合のレーザ照射の条件は３Ｊから５Ｊ程度である。また、レーザの強度は略一定であってもよく、また、照射する位置によって強度を変えてもよい。また、レーザ照射の条件は本実施の形態のものに限定されない。

また、レーザはＹＡＧレーザ溶接が用いられたが、これに限定されず、例えば、第二高調波レーザや、ＬＤ（半導体）レーザ、エキシマレーザ等を用いてもよい。

また、接続部本体６１は、すべての陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接した状態でレーザ照射されたが、当接せずに接続部本体６１と凸部１１Ｃ〜４１Ｃとの間に僅かな隙間を介して近接対向した状態でレーザ照射されてもよい。この場合には、接続部本体６１と凸部１１Ｃ〜４１Ｃとの間の距離は５０μｍ以下であることが好ましく、更に、３０μｍ以下であることがより好ましい。このように近接対向した状態でレーザ照射された場合であっても、レーザ照射によって接続部本体６１が溶融して陽極部１１〜４１の凸部１１Ｃ〜４１Ｃに当接した状態となると考えられ、凸部１１Ｃ〜４１Ｃと接続部本体６１とは電気的に接続されると考えられる。

本発明の固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法は、多数のコンデンサ素子が積層されて構成される固体電解コンデンサ及び当該固体電解コンデンサの製造方法の分野において有用である。

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。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサを構成するコンデンサ素子を示す断面図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサを示す分解斜視図。 本発明の実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法において、接続部材をコンデンサ素子の陽極部の端部に接合する前の状態を示す要部断面図。

符号の説明

１ 固体電解コンデンサ
１０〜４０ コンデンサ素子
１１〜４１ 陽極部
１１Ａ 酸化膜層
１１Ｂ〜４１Ｂ 端部
１２〜４２ 陰極部
１２Ａ 固体電解質層
１２Ｂ グラファイトペースト層
１２Ｃ 銀ペースト層
６０ 接続部材
６１Ａ 溶融嵌入固化部

Claims (2)

1. 弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成された陽極部と、該表面の所定の領域に固体電解質層を有して層状に形成された陰極部とにより構成されるコンデンサ素子を複数備え、該複数のコンデンサ素子は該陽極部の端部同士が互いに隣接して積層配置されるとともに該陰極部同士が互いに積層配置されて、互いに電気的に並列接続される固体電解コンデンサであって、
   該固体電解コンデンサは、該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に接続する導電性の材料からなる接続部材と、該複数のコンデンサ素子及び該接続部材を載置し電気的に接続するプリント基板と、を備え、
   該接続部材は接続部本体と底部とを有し、
   該接続部本体は、該複数のコンデンサ素子の積層方向に延びる長辺を有する略長方形状の板状であって、該略長方形の短辺が延びる方向を幅方向とし、
   該底部は、該接続部本体の幅方向に延び該接続部本体の短辺よりも長い長辺を有する略長方形状の板状であって、該底部の長辺の略中央の位置において略垂直の角度をなして該接続部本体と接続され、該プリント基板と接続され、
   各該陽極部の端部には、該接続部本体に向けて突出する略長方形状の凸部が設けられており、
   該接続部本体がすべての該凸部に跨って固定され、
   該接続部本体は、レーザ照射により該複数のコンデンサ素子の該陽極間に嵌入した溶融嵌入固化部を有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 弁作用金属からなり表面に酸化膜層が形成された陽極部の該表面の所定の領域に、固体電解質層を有する陰極部を層状に形成する工程を有するコンデンサ素子製造工程と、
   該コンデンサ素子製造工程を複数回行うことにより製造された複数の該コンデンサ素子を、該陽極部の該端部同士が互いに隣接するように積層配置するとともに該陰極部同士を互いに積層配置する積層工程と、
   積層した該複数のコンデンサ素子を互いに電気的に並列接続する接続工程とを有し、
   該接続工程は、導電性の材料からなる接続部材のうち該複数のコンデンサ素子の積層方向に延びる長辺を有する略長方形状の板状であって、該略長方形の短辺が延びる方向を幅方向とする接続部本体を、すべての該陽極部の該端部から該接続部本体に向けて突出する略長方形状である凸部に跨って当接又は近接対向させる工程と、該コンデンサ素子の積層方向に交差する方向であって該接続部本体に関して該コンデンサ素子の反対側からレーザを該接続部本体に照射することにより、該接続部本体の一部を溶融させ該複数のコンデンサ素子の該陽極間に流入させ嵌入固化させて溶融嵌入固化部を形成する工程と、
   プリント基板と、該接続部のうち該接続部本体に略垂直の角度をなす底部と、を接続するプリント基板接続工程とを有す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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