JP4879845B2 - 表面実装型コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は固体電解コンデンサからなる表面実装型コンデンサ及びその製造方法に関する。

従来、この種のコンデンサとしては、図２Ａ〜図２Ｄに示す表面実装型コンデンサが知られている（以下、これを従来技術と呼ぶ）。図２Ａは表面実装型コンデンサの正断面図であり、図２ＢはそのＡ−Ａ’線による側断面図である。また、図２Ｃ、図２Ｄは、それぞれ図２Ａに示された表面実装型コンデンサの底面図、平面図である。

図２Ａ〜図２Ｄに示す表面実装型コンデンサは、３端子伝送線路素子タイプとも呼ばれている。この従来技術による表面実装型コンデンサ１１０は、導電性機能高分子膜２を固体電解質としており、弁作用金属の表面に陽極酸化皮膜層を形成して弁作用金属陽極体１としている。一方、この陽極酸化皮膜層表面の中央部１ａを覆うように導電性機能高分子膜２を形成し、さらにその周囲にグラファイト層３、銀ペースト層４を順に形成し陰極部としている。他方、陽極部については弁作用金属がレジスト層５で覆われたレジスト形成部１ｂの外側の両端部１ｃまで延在する。両端部１ｃにそれぞれ陽極導通片６を接合しコンデンサ素子とする。表面実装型コンデンサ１１０は、通常、複数（ここでは２個）のコンデンサ素子を積層して構成される。

コンデンサ素子を積層する場合、積層体はケースに収容され、その底面側には両側に陽極端子８が、それらの間には陰極端子９がそれぞれ備えられる。特に、両側の陽極端子８とこれらの間の陰極端子９は平板状の実装面となるように同一平面に形成され、それぞれ外部端子となる。このような積層体を収容するケースとしてはモールド樹脂ケース１２が用いられる。モールド樹脂ケース１２は、両側の陽極端子８と陰極端子９との間にできる隙間をモールド樹脂１２−１１で埋めるとともに機械的に連結するためのモールド樹脂からなる底面部１２−１を有し、かつこの底面部１２−１に対して直交（直立）する側壁１２−２を有する。

モールド樹脂ケース１２の上側は開口にされ、底面部１２−１にはその両側に陽極端子８が設けられ、これらの間に陰極端子９が設けられる。陽極端子８及び陰極端子９は、ケースの内側に露出するケース内側露出部８ａ及び９ａを有する。これらのケース内側露出部８ａ及び９ａに前述のコンデンサ素子の陽極部（陽極導通片６）及び陰極部（銀ペースト層４）を導電ペースト１０により接続し、さらにモールド樹脂ケース１２の上側周囲を蓋１３で覆うことで、表面実装型コンデンサとしている（例えば特許文献１参照）。

なお、コンデンサ素子の積層に際しては、同形態の素子における銀ペースト層４の間を導電ペースト７にて接続する。また、図２Ｂに示されるように、陰極端子９と銀ペースト層４との間を接続している導電ペースト１０を、その両側縁においてモールド樹脂ケース１２の内壁に沿って１０’で示すように上方に延長し、各コンデンサ素子の側方の銀ペースト層４、及びコンデンサ素子間を接続している導電ペースト７との接続を行う。陽極接合においては導電ペースト、金属接合等にて接合する。
特開２００６−１２８２４７号公報

この種の表面実装型コンデンサはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の電源部のデカップリング回路などで使用されることが多く、その際、陽極端子間に大電流が流れることによりジュール熱が発生する。従来技術では、陽極端子が平面実装面の端子部以外は絶縁性の樹脂などによって外装されているので狭く、コンデンサ素子陽極及び陰極との接続面積が小さく、陽極間の抵抗大の発熱による定格電流の制限や陰極接続面積小によるＥＳＲ（等価直列抵抗）の増加等の制約を受けていた。

そこで、本発明の技術的課題は大電流に対応でき、且つ低ＥＳＲの表面実装型コンデンサを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、少なくとも１つのコンデンサ素子を有し、板状または箔状の拡面化した弁作用金属を該コンデンサ素子の陽極体とし、前記陽極体の端部からは陽極外部端子が引き出され、前記陽極体の少なくとも中央領域の表面には酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体層上には導電性高分子または金属酸化物半導体の固体電解質層が形成され、この固体電解質層には少なくとも導電ペースト層を介して陰極外部端子が接続された多端子の表面実装型コンデンサにおいて、前記陽極外部端子及び陰極外部端子は絶縁性の外装ケースの実装面に露出するように組み付けられ、前記外装ケースの前記実装面における陽極外部端子及び陰極外部端子を当該外装ケースの内側面に沿うように延長することにより、コンデンサ素子電極との接続面積を広げたことを特徴とする。

なお、前記陽極外部端子及び陰極外部端子を、それぞれ前記外装ケースの内側面に沿うように上方に延長することによって前記コンデンサ素子を収容するケース状に構成し、前記陽極外部端子と陰極外部端子との間をモールド樹脂で絶縁するとともに両者を連結することが望ましい。

本発明によればまた、少なくとも１つのコンデンサ素子を有し、板状または箔状の拡面化した弁作用金属を該コンデンサ素子の陽極体とし、前記陽極体の端部からは陽極外部端子が引き出され、前記陽極体の少なくとも中央領域の表面には酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体層上には導電性高分子または金属酸化物半導体の固体電解質層が形成され、この固体電解質層には少なくとも導電ペースト層を介して陰極外部端子が接続された多端子の表面実装型コンデンサの製造方法において、前記陽極端子と陰極端子とを平板状の実装面となるように同一平面上に形成する工程と、絶縁性の外装ケースの実装面における前記陽極外部端子及び陰極外部端子を当該外装ケースの内側面に沿うように上方に延長してケース状体を形成する工程を実行することにより、前記陽極外部端子及び陰極外部端子におけるコンデンサ素子電極との接続面積を広げたことを特徴とする表面実装型コンデンサの製造方法が提供される。

本発明によれば、コンデンサ素子電極と外部陽極端子及び外部陰極端子との接続面積を大きくしたことにより、電極接続抵抗を小さくし、大電流で使用する際の発熱に対して温度上昇を低減でき、且つ低ＥＳＲの大電流に対応可能な表面実装型コンデンサを提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１Ａ〜図１Ｄに本発明の実施形態による表面実装型コンデンサを示す。図１Ａは、表面実装型コンデンサの正断面図であり、図１ＢはそのＡ−Ａ’線による側断面図である。また、図１Ｃは表面実装型コンデンサの実装面の底面図、図１Ｄはその上面の平面図である。なお、前述した従来技術による表面実装型コンデンサと同じ構成要素には同じ参照番号を付し、詳しい説明は省略する。

本実施形態による表面実装型コンデンサ１００は、長方形の平板状の固体電解コンデンサであり、３端子伝送線路素子タイプとも呼ばれる。この表面実装型コンデンサ１００には、板状または箔状の弁作用金属を陽極に用い、導電性機能高分子膜２を固体電解質として用いる。

まず弁作用金属の表面にエッチング等により無数の空孔を形成して表面積を、例えば２００倍程度まで大きくする拡面化を施し、図１Ａのように、その拡面化した弁作用金属の中央部１ａの表層に陽極酸化皮膜層を形成して、弁作用金属陽極体１とする。ここで、弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ等を用いることができる。

次に、この陽極酸化皮膜が表層に形成された弁作用金属陽極体１の中央部１ａを覆うように、導電性機能高分子膜２を形成し、さらにその周囲にグラファイト層３、銀ペースト層４を順次形成する。その後、弁作用金属陽極体１の中央部１ａからレジスト層５で覆われたレジスト形成部１ｂを介して外側に連続する陽極の両端部１ｃにそれぞれ陽極導通片６を接合しコンデンサ素子とする。コンデンサ素子を積層する場合、同形態の素子における銀ペースト層４の間を導電ペースト７にて接続する。陽極接合においては導電ペースト、金属等にて接合する。

本実施形態においては、積層したコンデンサ素子を収容する手段として、従来技術におけるモールド樹脂ケース１２に代えて陽極端子及び陰極端子自体で構成するようにしている。つまり、従来技術では底面部に設けられていた陽極端子８及び陰極端子９をそれらの端縁部において直交（直立）するように上方に向けて延長し、それぞれの延長部８’及び９’と共に上側を開口したケース状に構成している。但し、両側の陽極部８と陰極部９との間は絶縁する必要があるので、これらの間には従来技術と同様、モールド樹脂１１が設けられている。モールド樹脂１１は、陽極端子８と陰極端子９の隙間を埋めるとともに機械的に連結する。勿論、陽極端子８及び陰極端子９は、実装面となる同一平面上にある。陽極端子８とその延長部８’及び陰極端子９とその延長部９’とで構成されたケース状体には樹脂材料による蓋（外装ケース）１３が被せられる。

陽極端子８及び陰極端子９はケースの内側に向けて露出するケース内側露出部８ａ及び９ａを有する。積層されたコンデンサ素子の最も下側の銀ペースト層４（陰極部）、陽極導通片６（陽極部）には、それぞれ導電ペースト層１０を介して陰極端子９、陽極端子８が接続されている。

本実施形態においてはさらに、陽極端子８、陰極端子９に接続されている導電ペースト層１０を、それぞれ陽極端子８の延長部８’、陰極端子９の延長部９’の内壁に沿って上方に延長している。つまり、陽極端子８側について言えば、図１Ａに示すように、両側の延長部８’の内壁に形成した導電ペースト１０’を、積層したコンデンサ素子の最も上側の両端部１ｃと接続可能な高さまで延長している。一方、陰極端子９側について言えば、図１Ｂに示すように、両側の延長部９’の内壁に形成した導電ペースト１０’を、積層したコンデンサ素子の最も上側の銀ペースト層４と接続可能な高さまで延長している。

以上のような構造にすることで、本実施形態においては、陽極端子８及び陰極端子９が、実装面となる同一平面上から側面に関して一定高さを確保するように延長形成されていると言える。

その結果、積層された複数のコンデンサ素子のすべての両端部１ｃが陽極導通片６を介して接続されるだけでなく、延長された導電ペースト１０’を介して延長部８’で接続される一方、すべての銀ペースト層４が延長された導電ペースト１０’を介して延長部９’で接続される。この後、延長部８’、９’の上端部と蓋１３の内壁上端部を接着剤で接続し、本実施形態の表面実装型コンデンサ１００を得る。

なお、本実施形態で用いる導電性機能高分子膜２には、ピロール、チオフェン等を用いることができるが、導電性機能高分子膜に代えて二酸化マンガンなどの金属酸化物半導体を用いることもできる。また、陽極端子８、陰極端子９には、銅、銅系合金等の板材を用いることができるが、電子部品端子材料からなる板材であるならば、これらに限定されるものではない。

本実施例の表面実装型コンデンサの構造は実施形態で説明したのと同様である。図１Ａ〜図１Ｄに示すように、本実施例の外装ケースは、陽極端子８とその延長部８’及び陰極端子９とその延長部９’とで構成されたケース状体と蓋１３を接着する、いわば分割型ケースであり、実装面側である陽極端子８と陰極端子９を上方に延長し、銀ペースト層４（コンデンサ素子の陰極部）及び弁作用金属陽極体の両端部１ｃ（コンデンサ素子の陽極部）の全体を延長した導電ペースト１０’を介して接続するようにした。このときの陰極端子の面積は従来の平面電極部分のみに対して１．３倍拡大され、陽極端子の面積は３．４倍に拡大された。

図２Ａ〜図２Ｄに示した従来技術による構造と比較して、陽極間抵抗及びＥＳＲが低減できた。一例としてコンデンサ素子４個の積層品で比較すると、同一測定条件で、本実施例の構造のものは、従来技術による構造のものに対して、陽極間抵抗及びＥＳＲで比較して約４０％低減できた。

以上、本発明を１つの実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であればなしえるであろう各種変更、修正を含むことは勿論である。例えば、外部陰極及び陽極端子とコンデンサ素子電極の接合を金属接合にすることも可能である。

本発明に係る表面実装型コンデンサは、電子部品や電気部品のプリント配線基板等の基板に表面実装されるタイプの固体電解コンデンサに適用できる。

図１Ａは本発明の実施形態による表面実装型コンデンサの正断面図である。 図１Ｂは図１Ａの線Ａ−Ａ’による側断面図である。 図１Ｃは図１Ａに示された表面実装型コンデンサの実装面を示す底面図である。 図１Ｄは図１Ａに示された表面実装型コンデンサの上面を示す平面図である。 図２Ａは従来の表面実装型コンデンサの正断面図である。 図２Ｂは図２Ａの線Ａ−Ａ’による側断面図である。 図２Ｃは図２Ａに示された表面実装型コンデンサの実装面を示す底面図である。 図２Ｄは図２Ａに示された表面実装型コンデンサの上面を示す平面図である。

符号の説明

１ 弁作用金属陽極体
１ａ 中央部
１ｂ レジスト形成部
１ｃ 両端部
２ 導電性機能高分子膜
３ グラファイト層
４ 銀ペースト層
５ レジスト層
６ 陽極導通片
７ 導電ペースト
８ａ，９ａ ケース内側露出部
８ 陽極端子
８’ 陽極端子の延長部
９ 陰極端子
９’ 陰極端子の延長部
１０，１０’ 導電ペースト
１２ モールド樹脂ケース
１３ 蓋
１００，１１０ 表面実装型コンデンサ

Claims (2)

1. 少なくとも１つのコンデンサ素子を有し、板状または箔状の拡面化した弁作用金属を該コンデンサ素子の陽極体とし、前記陽極体の両端部にはそれぞれ少なくとも導電ペースト層を介して陽極端子が接続される構成とされ、前記陽極体の少なくとも中央領域の表面には酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体層上には導電性高分子または金属酸化物半導体の固体電解質層が形成され、この固体電解質層には少なくとも導電ペースト層を介して陰極端子が接続された多端子の表面実装型コンデンサであって、前記陽極端子と陰極端子とを平板状の四角形の実装面となるように同一平面上に形成すると共に、一面を開口した絶縁性の箱形の外装ケースに前記実装面が露出するように収容した表面実装型コンデンサにおいて、
   前記四角形の実装面はその中央部の領域が前記陰極端子で、該中央部の領域の両側がそれぞれ前記陽極端子であり、しかも前記四角形の一方の対の辺縁部に対応する前記陰極端子の２つの縁部を前記外装ケースの内側面に沿うように上方に延長すると共に、前記陰極端子の２つの縁部を除く前記四角形の残りの辺縁部に対応する前記各陽極端子の縁部を前記外装ケースの内側面に沿うように上方に延長することによって前記コンデンサ素子を収容するケース状に構成し、前記陽極端子と陰極端子との間をモールド樹脂で絶縁するとともに両者を機械的に連結するようにしたことを特徴とする表面実装型コンデンサ。
2. 少なくとも１つのコンデンサ素子を有し、板状または箔状の拡面化した弁作用金属を該コンデンサ素子の陽極体とし、前記陽極体の両端部にはそれぞれ少なくとも導電ペースト層を介して陽極端子が接続される構成とされ、前記陽極体の少なくとも中央領域の表面には酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体層上には導電性高分子または金属酸化物半導体の固体電解質層が形成され、この固体電解質層には少なくとも導電ペースト層を介して陰極端子が接続された多端子の表面実装型コンデンサであって、前記陽極端子と陰極端子とを平板状の四角形の実装面となるように同一平面上に形成すると共に、一面を開口した絶縁性の箱形の外装ケースに前記実装面が露出するように収容した表面実装型コンデンサの製造方法において、
   前記四角形の実装面の中央部の領域を前記陰極端子とする一方、該中央部の領域の両側をそれぞれ前記陽極端子とし、
   しかも前記四角形の一方の対の辺縁部に対応する前記陰極端子の２つの縁部を前記外装ケースの内側面に沿うように上方に延長すると共に、前記陰極端子の２つの縁部を除く前記四角形の残りの辺縁部に対応する前記各陽極端子の縁部を前記外装ケースの内側面に沿うように上方に延長する工程と、
   前記陽極端子と陰極端子との間をモールド樹脂で絶縁するとともに両者を機械的に連結してケース状体を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする表面実装型コンデンサの製造方法。

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