JP4978893B2

JP4978893B2 - 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

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Publication number: JP4978893B2
Application number: JP2007327036A
Authority: JP
Inventors: 充貴松瀬; 理順佐々木; 浩昭長谷川; 広宣佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: JP2009152274A

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２００５−７９４６３号公報（特許文献１）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コンデンサ素子は、各陰極部が導電性接着剤により互いに電気的に接続され積層されて素子積層体が構成される。素子積層体の周囲は樹脂モールドされる。
特開２００５−７９４６３号公報

上述の従来の固体電解コンデンサにおいて各陰極間を接続するために用いられる導電性接着剤は、銀、銅、ニッケル等の金属材料からなる導電性フィラーを含有する。これらのフィラーの含有量が多いと、素子積層体の周囲への樹脂モールドを行った後における漏れ電流の値が所定の値の範囲内とならなくなることが多くなり、歩留まりの低下を招いていた。

また、導電性接着剤中の導電性フィラーが多くなると、導電性フィラーを構成する銀等の量が多くなり、導電性接着剤にかかるコストが高くなり、固体電解コンデンサの製造にかかるコストの低減を図ることが困難であった。

そこで本発明は、素子積層体の周囲への樹脂モールドを行った後における漏れ電流の値に因る歩留まりの低下を極力抑え、且つ製造コストの低減を図ることができ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、表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる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、該陰極部の端部において全ての該端部に跨って覆うようにして導電性材料部が設けられて該複数のコンデンサ素子が互いに電気的に並列接続されてなる素子積層体を有し、該陰極部同士は、フィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下の接着剤を介して互いに接着されて積層配置され、該素子積層体は周囲が樹脂モールドされ、該導電性材料部は導電性接着剤からなり、該導電性接着剤のフィラー含有量と該接着剤のフィラー含有量とは異なる値である固体電解コンデンサを提供している。

陰極部同士は、フィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下の接着剤を介して互いに接着されて積層配置されているため、接着性を向上させることができ、所望の成型圧で素子積層体の周囲を樹脂モールドした後に、所定値以上、例えば３０μＡ以上の漏れ電流発生による歩留まり低下を低減することができる。

また、接着剤のフィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下であるため、陰極部同士を接着させるために一般的に使用されている導電性接着剤よりも安価な接着剤を用いることがでる。このような安価な接着剤を用いても、陰極部の端部において全ての端部に跨って覆うようにして導電性材料部が設けられて陰極部同士が電気的に接続されているので、電気的特性において、一般的に使用されている導電性接着剤を用いた場合と同等の特性を得ることができる。

また、フィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下と少ないため、接着剤の粘性を下げることができ、コンデンサ素子を積層する際に圧着させて、少量の接着剤を均一に広げられることができる。このため、接着剤の使用量を低減することができ、素子積層体全体の積層方向における低背化を図ることができる。

導電性材料部は導電性接着剤からなり、導電性接着剤のフィラー含有量と接着剤のフィラー含有量とを異なる値とすることで、導電性接着剤には高い導電性を持たせることができ、また、接着剤には高い接着性を持たせることができる。

また、表面及び裏面に第１の導電パターンと第２の導電パターンとがそれぞれ設けられ、該表面の該第１導電パターン、該第２の導電パターンは、互いに近接配置されたスルーホールを介してそれぞれ該裏面の該第１の導電パターン、該第２の導電パターンと電気的に接続される基板を備え、該表面の該第２の導電パターンは最下層の該コンデンサ素子の該陰極部に第２の導電性接着剤を介して電気的に接続されていることが好ましい。

表面及び裏面に第１の導電パターンと第２の導電パターンとがそれぞれ設けられ、表面の第１導電パターン、第２の導電パターンは、互いに近接配置されたスルーホールを介してそれぞれ裏面の第１の導電パターン、第２の導電パターンと電気的に接続される基板を備え、表面の第２の導電パターンは最下層のコンデンサ素子の陰極部に第２の導電性接着剤を介して電気的に接続されているため、第１の導電パターンと陰極部の端部との間をＥＳＲを低減させた状態で電気的に接続された固体電解コンデンサとすることができる。

また、本発明は、表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる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製造するコンデンサ素子製造工程と、該コンデンサ素子を、該陽極部の端部同士を互いに隣接させて積層配置するとともに該陰極部同士をフィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下の接着剤を介して互いに接着させて積層配置して素子積層体を構成する積層工程と、該コンデンサ素子の該陰極部の全ての該端部に跨って覆うようにして導電性接着剤からなりフィラー含有量が該接着剤のフィラー含有量とは異なる値である導電性材料部を設けて該陰極部同士を互いに電気的に接続する端部処理工程と、該素子積層体の周囲を樹脂モールドする樹脂モールド工程とを有する固体電解コンデンサの製造方法を提供している。

陰極部同士をフィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下の接着剤を介して互いに接着させて積層配置して素子積層体を構成するため、接着性を向上させることができ、所望の成型圧で素子積層体の周囲を樹脂モールドした後に、所定値以上、例えば３０μＡ以上の漏れ電流発生による歩留まり低下を低減することができる。

ここで、該樹脂モールド工程の前であって端部処理工程の後、又は該樹脂モールド工程の後にエージング処理を行うことが好ましい。樹脂モールド工程の前であって端部処理工程の後、又は樹脂モールド工程の後にエージング処理を行うため、漏れ電流の値を改善した固体電解コンデンサとすることができる。

以上により、本発明は、素子積層体の周囲への樹脂モールドを行った後における漏れ電流の値に因る歩留まりの低下を極力抑え、且つ製造コストの低減を図ることができ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３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樹脂モールド８０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、カーボンペースト層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、カーボンペースト層１２Ｂ、及び銀ペースト層１２Ｃは陰極部１２を構成する。カーボンペースト層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素子積層体をなしている。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。接着剤７１は、炭酸カルシウム−エポキシ系接着剤、即ち、エポキシ樹脂と炭酸カルシウムとを主成分とし、炭酸カルシウムがエポキシ樹脂中に混合されて構成されている。炭酸カルシウムは接着剤７１中のフィラーをなし、接着剤７１のフィラー含有量は２０ｖｏｌ％以下である。

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。

また、４つのコンデンサ素子１０〜４０の陰極部１２〜４２の図１に示される右端部には、陰極部１２〜４２に跨って覆うようにして導電性材料部７２が設けられている。導電性材料部７２は、銀−エポキシ系接着剤、即ち、エポキシ樹脂と銀とを主成分とし、銀がエポキシ樹脂中に混合されてなる導電性接着剤により構成されている。銀は導電性材料部７２中のフィラーをなし、導電性材料部７２のフィラー含有量は３５ｖｏｌ％以上である。

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及び導電性接着剤７３を介して接続されている。また、陰極部１２は導電性接着剤７３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。導電性接着剤７３としては、例えば導電性材料部７２と同一の銀−エポキシ系接着剤が用いられる。

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と上壁部６３とを有している。

接続部本体６１は、図１に示されるように、コンデンサ素子１０〜４０の積層方向に沿って延出し、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いる。接続部本体６１は、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に対向した状態で、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。

接続部本体６１は、図１に示されるように、積層されたコンデンサ素子１０〜４０よりも積層方向上方に突出する上方余肉部６０Ａと積層方向下方に突出する下方余肉部６０Ｂとを備えている。上方余肉部６０Ａ、下方余肉部６０Ｂは、それぞれ接続部本体６１と同一の材料で接続部本体６１と一体に設けられている。

上壁部６３は、接続部本体６１と同一の材料で接続部本体６１と一体に設けられており、接続部本体６１に関してコンデンサ素子１０〜４０側の方向、即ち、図１の右方向へ上方余肉部６０Ａから延出し、接続部本体６１と略垂直の角度をなして接続されている。上壁部６３は、積層された複数のコンデンサ素子１０〜４０の最上層のコンデンサ素子４０の上方に位置しており、図１に示される最上層のコンデンサ素子４０の上面と所定の隙間を介して対向している。上壁部６３の延出方向に垂直の方向であって図３における左右方向に相当する上壁部６３の長さは、同方向における接続部本体６１の長さよりも短い。

接続部材６０の底部６２は、接続部本体６１と同一の材料で接続部本体６１と一体に設けられており、接続部本体６１に関してコンデンサ素子１０〜４０側の方向、即ち、図１の右方向へ下方余肉部６０Ｂから延出し、接続部本体６１と略垂直の角度をなして接続されている。従って、接続部材６０は、図１に示されるように、底部６２と接続部本体６１と上壁部６３とで略コの字状をなしている。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、同方向における接続部本体６１の長さに等しい。

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、図１に示される最下層のコンデンサ素子１０の陽極部１１の端部１１Ｂの下面と所定の隙間を介して対向し、導電性接着剤７３を介してプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａと対向している。

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、端部１１Ｂ〜４１Ｂは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。また、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、図３における上壁部６３の左右方向の長さよりも大きい。このため、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とも重ならず、また、上壁部６３とも重ならない非重畳部６２Ａを有する。

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略陰極部１２の形状とする。このとき、後述のように陽極部となる化成箔の部分は、複数同時に製造される他のコンデンサ素子の陽極部が形成される化成箔の部分と、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。後述の積層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カーボンペースト層１２Ｂと、銀ペースト層１２Ｃとをこの順で積層して形成する。カーボンペースト層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、陽極部となる化成箔の部分から前述の余分な化成箔の部分を切断し除去し、複数のコンデンサ素子が余分な化成箔の部分によって繋がれている状態から、ばらばらにされた４つのコンデンサ素子１０〜４０の状態とする。

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して素子積層体を製造する。陰極部１２〜４２間には、フィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下の接着剤７１が塗布される。

より具体的には、先ず、コンデンサ素子１０の陰極部１２の上面に接着剤７１を塗布し、コンデンサ素子２０の陰極部２２の下面を、接着剤７１を介してコンデンサ素子１０の陰極部１２に固定する。また、コンデンサ素子２０の陰極部２２の上面に接着剤７１を塗布し、コンデンサ素子３０の陰極部３２の下面を、接着剤７１を介してコンデンサ素子２０の陰極部２２に固定する。また、コンデンサ素子３０の陰極部３２の上面に接着剤７１を塗布し、コンデンサ素子４０の陰極部４２の下面を、接着剤７１を介してコンデンサ素子３０の陰極部３２に固定する。

次に端部処理工程を行う。端部処理工程では、導電性接着剤７２となるフィラー含有量３５ｖｏｌ％以上の銀−エポキシ系接着剤材料が貯留されている貯留漕に浸漬させた図示せぬへら、若しくは導電性材料部７２となる材料を吐出可能なディスペンサーを用いて、陰極部１２〜４２の図１に示される右端部に当該導電性材料部７２となる材料を供給することにより、導電性材料部７２を設ける端部処理を行うか、又は、陰極部１２〜４２の図１に示される右端部を、導電性材料部７２となる材料が貯留されている貯留漕中に直接浸漬させることにより、導電性材料部７２を設ける端部処理を行う。

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、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の位置にのみにスポットで間欠的に照射する。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。このことにより接続部本体６１を陽極部１１〜４１の各端部１１Ｂ〜４１Ｂに電気的に接続する。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、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７３を、図４に示されるように第１の導電パターン５１Ａ上へ塗布し、また、第２の導電パターン５２Ａ上へ円形状及び長方形状に塗布する。そして、導電性接着剤７３をそれぞれ塗布したプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａ、第２の導電パターン５２Ａ上に、底部６２、陰極部１２をそれぞれ当接させる。このことにより、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を保護するために樹脂モールド工程を行い、４つのコンデンサ素子１０〜４０が互いに積層配置されてなる素子積層体の周囲に樹脂モールド８０を設ける。より具体的には、図示せぬ金型のキャビティに、プリント基板５０が接続された状態の素子積層体をセットし、当該図示せぬキャビティに液状の樹脂を充填して素子積層体を鋳ぐるむことにより、素子積層体の周囲に樹脂モールド８０を設ける。次に、絶縁破壊が生じている部分を修復するためのエージング処理をするエージング工程を行う。エージング工程では、樹脂モールドされた素子積層体を１２５℃〜１５０℃程度に保持した状態で電圧を０Ｖから除々に少しずつ上げながら印加する。その後、漏れ電流等の測定を行う特性検査や、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。

次に、本発明の効果を試す試験を行った。試験では、本発明による固体電解コンデンサを本発明品として３種類製造し、漏れ電流の値を測定した。また、固体電解コンデンサの製造方法において、接着剤７１を構成するフィラー含有量２０ｖｏｌ％以下の炭酸カルシウム−エポキシ系導電性接着剤に代えて、フィラー含有量２０ｖｏｌ％を越える接着剤を用いて製造した固体電解コンデンサを比較品として３種類製造し、漏れ電流の値を測定した。

より具体的には本発明品を、上述した接着剤７１に相当する接着剤として、フィラー含有量が０％のものと、１０％のものと、２０％のものとを用いて３種類構成した。また比較品を、上述した接着剤７１に代えて陰極部１２間に設けられる接着剤のフィラー含有量が２５％のものと、３０％のものと、３５％のものとを用いて３種類から構成した。そして、これらの本発明品、比較品を製造する工程中の樹脂モールド工程において、図示せぬキャビティに液状の樹脂を充填する際の樹脂の成型圧を、６ｋｇｆ／ｃｍ^２、１２ｋｇｆ／ｃｍ^２、２４ｋｇｆ／ｃｍ^２、３６ｋｇｆ／ｃｍ^２と変えて、それぞれ本発明品、比較品を製造した。本発明品、比較品の静電容量は２２０μＦ、定格電圧は２．５Ｖである。

そして、本発明品、比較品を製造する工程中のエージング工程を経た後に、定格電圧の１〜１．５倍程度の電圧を所定時間（例えば２分間）印加した後の特性検査における漏れ電流値の測定で、漏れ電流の値が２分間の測定で０．０５ＣＶ程度で３０μＡ以上の場合に当該検査の対象となった固体電解コンデンサを不良と判断し、３０μＡ未満の場合に当該検査の対象となった固体電解コンデンサを良品と判断して歩留りを求めた。試験結果は、図５に示されるとおりである。

図５に示されるように、フィラー含有量が２０％以下である本発明品の場合には、成型圧が６ｋｇｆ／ｃｍ^２で樹脂モールドしたものについては歩留まりが略８０％と高い値になっており、また、成型圧が１２ｋｇｆ／ｃｍ^２〜３６ｋｇｆ／ｃｍ^２で樹脂モールドしたものについても歩留まりが略７０％と高い値になっている。これに対して、フィラー含有量が２０％を超える比較品の場合には、成型圧が６ｋｇｆ／ｃｍ^２で樹脂モールドしたものについては歩留まりが略７５〜７０％と低下しており、成型圧が１２ｋｇｆ／ｃｍ^２で樹脂モールドしたものについては歩留まりが略７０〜６０％と低下している。更に、成型圧が２４ｋｇｆ／ｃｍ^２で樹脂モールドしたものについては歩留まりが略６０〜０％と低い値となっており、成型圧が３６ｋｇｆ／ｃｍ^２で樹脂モールドしたものについては歩留まりが略４０〜０％と極めて低い値となっている。

また、８０℃、９０％ＲＨ、５００時間の高温・高湿の条件下において上述の試験と同様の試験を行った場合においても、フィラー含有量が３５ｖｏｌ％の場合には歩留まりが２０％であったが、これに対し、フィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下の場合には歩留まりが１００％となり、フィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下としたときに良好な結果を得ることができた。

以上より、フィラー含有量が２０％以下である本発明品の場合には、本発明品を製造する工程中の樹脂モールド工程において、図示せぬキャビティに液状の樹脂を充填する際の樹脂の成型圧を、６ｋｇｆ／ｃｍ^２、１２ｋｇｆ／ｃｍ^２、２４ｋｇｆ／ｃｍ^２、３６ｋｇｆ／ｃｍ^２のいずれの値とした場合であっても、歩留まりを安定して７０％〜８０％と高い値とすることができることが分かる。これに対して、フィラー含有量が２０％を越える比較品の場合には、比較品を製造する工程中の樹脂モールド工程において、図示せぬキャビティに液状の樹脂を充填する際の樹脂の成型圧を、６ｋｇｆ／ｃｍ^２、１２ｋｇｆ／ｃｍ^２、２４ｋｇｆ／ｃｍ^２、３６ｋｇｆ／ｃｍ^２と高くするにつれて、フィラー含有量の値が大きいほど歩留まりが大きく落込むことが分かる。

成型圧を上げると、成型時に樹脂モールド８０中に含まれる気泡の含有量を少なくすることができる。このため、成型圧をできるだけ高くしたいが、成型圧を高くすると、樹脂モールド工程及びエージング工程を行った後の特性検査で測定される漏れ電流の値が高くなるものが多くなることがあり、歩留まりの低下に繋がっていた。

しかし、接着剤７１のフィラー含有量を２０％以下としたため、成型圧を３６ｋｇｆ／ｃｍ^２と高い値として素子積層体の周囲を樹脂モールドした場合であっても、漏れ電流発生による歩留まり低下を低減することができる。また、接着剤７１のフィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下であるため、陰極部１２〜４２同士を接着させるために一般的に使用されている導電性接着剤よりも安価な接着剤を用いることができる。このような安価な接着剤を用いても、陰極部１２〜４２の端部において全ての端部に跨って覆うようにして導電性材料部７２が設けられて陰極部１２〜４２同士が電気的に接続されているので、電気的特性において、一般的に使用されている導電性接着剤を用いた場合と同等の特性を得ることができる。

また、接着剤７１のフィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下と少ないため、接着剤７１の粘性を下げることができ、コンデンサ素子１０〜４０を積層する際に圧着させて、少量の接着剤７１を均一に広げることができる。このため、接着剤７１の使用量を低減することができ、素子積層体全体の積層方向における低背化を図ることができる。

また、導電性材料部７２のフィラー含有量と接着剤７１のフィラー含有量とを異なる値とすることで、導電性材料部７２には高い導電性を持たせることができ、また、接着剤７１には高い接着性を持たせることができる。

また、基板５０の表面の第２の導電パターン５２Ａは最下層のコンデンサ素子１０の陰極部１２に導電性接着剤７３を介して電気的に接続されているため、第２の導電パターン５２Ａと陰極部１２の端部との間をＥＳＲを低減させた状態で電気的に接続された固体電解コンデンサ１とすることができる。また、樹脂モールド工程の後にエージング処理を行うため、漏れ電流の値を改善した固体電解コンデンサ１とすることができる。

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、プリント基板接続工程では、導電性接着剤７３を第２の導電パターン５２Ａ上へ円形状及び長方形状に塗布したが、この塗布パターンに限定されない。例えば、図６に示されるように、第２の導電パターン５２Ａ上へＸ字状及び長方形状に塗布してもよいし、図７に示されるように、第２の導電パターン５２Ａ上へ大きな円形状及び長方形状に塗布してもよいし、図８に示されるように、第２の導電パターン５２Ａ上へ複数のドット状及び長方形状に塗布してもよい。

また、図７、図８に示される変形例では、導電性接着剤７３が第２の導電パターン５２Ａ上において大きな円形状、複数のドット状に塗布されたが、導電性接着剤７３に代えて非導電性の接着剤１７３が、例えば図９に示されるように、これらの形状で塗布されてもよい。

また、本実施の形態では、樹脂モールド工程の後にエージング処理を行ったが、これに限定されず、樹脂モールド工程の前であって端部処理工程の後にエージング処理を行ってもよい。このようにすることにより、漏れ電流の値を改善した固体電解コンデンサとすることができる。

また、積層されたコンデンサ素子１０〜４０からなる素子積層体はプリント基板５０上に配置されたが、これに限定されない。例えば、プリント基板５０に代えてリードフレーム上に載置されるようにしてもよい。

また、接着剤７１は、エポキシ樹脂と炭酸カルシウムとを主成分とし炭酸カルシウムがエポキシ樹脂中に混合されて構成され、導電性材料部７２、導電性接着剤７３は、エポキシ樹脂と銀とを主成分とし銀がエポキシ樹脂中に混合されて構成されていたが、これに限定されない。例えば、エポキシ樹脂に代えてポリイミド、シリコーン、アクリル、フェノキシ、ポリエステル等の樹脂を用いてもよい。また、陰極部１２〜４２間に設けられた接着剤７１は、炭酸カルシウム−エポキシ系接着剤が用いられたが、これに代えて、エポキシ樹脂と銀とを主成分とし銀がエポキシ樹脂中に混合されて構成される銀−エポキシ系導電性接着剤を用いてもよい。また、接着剤７１は炭酸カルシウムからなるフィラーを含有していたが、炭酸カルシウムに代えて、酸化珪素、酸化チタン、アルミナ、タルク、カオリン、テトロン粉末等の無機材料からなる非導電性フィラーを含有していてもよい。また、導電性材料部７２、導電性接着剤７２は銀からなるフィラーを含有していたが、銀に代えて、銅、ニッケルなどの金属材料からなる導電性フィラーを含有していてもよい。

また、プリント基板接続工程では、導電性接着剤７３を用いて、底部６２をプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続したが、導電性接着剤７３を用いて接続することに限定されない。例えば非重畳部６２Ａに対してレーザ照射することにより、底部６２をプリント基板５０の第１の導電パターン５１Ａに電気的に接続してもよい。

また、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、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。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、接続部本体６１と底部６２と上壁部６３とは一体に接続されていたが、これに限定されず、予め別体として用意された接続部本体と底部とを溶接等により接続して構成してもよい。

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の位置にのみにスポットで間欠的に照射したが、これに限定されない。例えば、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く、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い。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。

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、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、接続部材が固定されるコンデンサ素子１０〜４０の陽極部１１〜４１の端部１１Ｂ〜４１Ｂの位置は、本実施の形態による位置に限られない。

本発明の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の製造方法を示す斜視図。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のプリント基板接続工程において接着剤が塗布される領域を示す概略平面図。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樹脂モールド工程における成型圧とフィラー含有量と歩留りとの関係を示すグラフ。本発明の実施の形態の変形例による固体電解コンデンサの製造方法のプリント基板接続工程において接着剤が塗布される領域を示す概略平面図。本発明の実施の形態の他の変形例による固体電解コンデンサの製造方法のプリント基板接続工程において接着剤が塗布される領域を示す概略平面図。本発明の実施の形態の他の変形例による固体電解コンデンサの製造方法のプリント基板接続工程において接着剤が塗布される領域を示す概略平面図。本発明の実施の形態の他の変形例による固体電解コンデンサの製造方法のプリント基板接続工程において接着剤が塗布される領域を示す概略平面図。

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カーボンペースト層
１２Ｃ銀ペースト層
７１接着剤
７３導電性接着剤
７２導電性材料部
８０樹脂モールド

Claims

表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる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、該陰極部の端部において全ての該端部に跨って覆うようにして導電性材料部が設けられて該複数のコンデンサ素子が互いに電気的に並列接続されてなる素子積層体を有し、
該陰極部同士は、フィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下の接着剤を介して互いに接着されて積層配置され、
該素子積層体は周囲が樹脂モールドされ、
該導電性材料部は導電性接着剤からなり、該導電性接着剤のフィラー含有量と該接着剤のフィラー含有量とは異なる値であることを特徴とする固体電解コンデンサ。
表面及び裏面に第１の導電パターンと第２の導電パターンとがそれぞれ設けられ、該表面の該第１導電パターン、該第２の導電パターンは、互いに近接配置されたスルーホールを介してそれぞれ該裏面の該第１の導電パターン、該第２の導電パターンと電気的に接続される基板を備え、
該表面の該第２の導電パターンは最下層の該コンデンサ素子の該陰極部に第２の導電性接着剤を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
表面に酸化膜層が形成され弁作用金属からなる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製造するコンデンサ素子製造工程と、
該コンデンサ素子を、該陽極部の端部同士を互いに隣接させて積層配置するとともに該陰極部同士をフィラー含有量が２０ｖｏｌ％以下の接着剤を介して互いに接着させて積層配置して素子積層体を構成する積層工程と、
該コンデンサ素子の該陰極部の全ての該端部に跨って覆うようにして導電性接着剤からなりフィラー含有量が該接着剤のフィラー含有量とは異なる値である導電性材料部を設けて該陰極部同士を互いに電気的に接続する端部処理工程と、
該素子積層体の周囲を樹脂モールドする樹脂モールド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。
該樹脂モールド工程の前であって端部処理工程の後、又は該樹脂モールド工程の後にエージング処理を行うことを特徴とする請求項３記載の固体電解コンデンサの製造方法。