JP5167969B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、チップ型固体電解コンデンサとその製造方法に関するものである。

近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周り等に使用される固体電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波化に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化や、ノイズ除去や過渡応答性に優れた低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化が要求されており、このような要求に応えるために種々の検討がなされている。

固体電解コンデンサの一例を図に示す。図６は、従来の固体電解コンデンサの構成を説明する斜視図である。アルミニウムなどの弁作用金属からなるコンデンサ素子１は、陽極電極部２と陰極電極部３とに分離されており、この陰極電極部３の表面には、誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、カーボンや銀などからなる導電体層とが積層、形成されている。

上記のコンデンサ素子１を、リードフレーム４上に複数枚積層した後、陰極電極部３の両側面を、引き出し電極を兼ねる陰極端子５を折り曲げて包み込み、導電性接着剤などを用いて接続する。また、陽極電極部２は、引き出し電極を兼ねる陽極端子６を、両側面を介して天面まで包み込むように折り曲げる。これら陽極端子６の先端部は、互いに離れて一定の間隔が設けられており、この間隔から下方の陽極電極部２が露出している。そして、この間隔および陽極端子６にレーザ光を照射することにより、陽極端子６と積層した複数の陽極電極部２とを溶融して電気的な接続を得る。最後に、陽極端子６および陰極端子５の一部を露出させた状態で、全体を絶縁性の外装樹脂で被覆することで固体電解コンデンサを製造するものである。

なお、この出願の発明に関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２００３−２８９０２３号公報

上記の固体電解コンデンサは、リードフレーム４が外部電極となるため、その引き出し長さが長く、その結果、ＥＳＲが大きくなるという課題があった。

そこで本発明は、ＥＳＲを小さくすることを目的とする。

そしてこの目的を達成するために本発明は、下方より、基台と、この基台に一面を固着するとともに、陽極電極部と陰極電極部を備えた複数の平板状のコンデンサ素子を、第一の導電性樹脂層を介して各陰極電極部間を接続し略平行に積層したコンデンサ素子積層体と、このコンデンサ素子積層体の各陰極電極部の端面どうしを接続するように形成した第二の導電性樹脂層と、前記コンデンサ素子積層体を被覆するとともに、対向する二面から前記第二の導電性樹脂層と陽極電極部を露出させた外装体と、前記対向する二面を覆うとともに、それぞれ前記第二の導電性樹脂層と陽極電極部に接続された外部電極からなり、前記第二の導電性樹脂層は、直交する二断面において下方が大となるように上下非対称形状とした固体電解コンデンサとした。

本発明に係る固体電解コンデンサは、内包する素子積層体を形成する各素子の陰極電極部端面を接続するための第二の導電性樹脂層を、上下非対称、すなわち下方が大となるように設けているので、プリント基板などの電極に実装した際、電流が集中しやすい電極上、すなわち固体電解コンデンサの下方において外部電極の抵抗を下げ、その結果、ＥＳＲを小さくすることができる。さらに、固体電解コンデンサの重心を下げることができるので、実装機等を用いてプリント基板上に安定してマウントすることができるとともに、リフロー時のチップ立ち現象を抑制することができる作用効果を奏する。

以下に本発明の一実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施の形態における固体電解コンデンサ７を説明する斜視図である。本実施の形態の固体電解コンデンサは、チップ型であり、最下層に樹脂やセラミックなどからなる絶縁性の基台８と、この基台８上に、シリカ（ＳｉＯ₂）などの無機フィラーを含有したエポキシ樹脂の外装体９で覆うとともに、少なくとも対向する二側面７ａ、７ｂに外部電極１０を形成している。この外部電極１０は、銀や銅などの金属粒子を分散させた樹脂ペーストを塗布して焼成した樹脂電極や、めっきなどにより形成した金属電極などで一層または多層で形成されている。

図２は、図１のＡ−ＡＡ断面図である。内部には、複数枚のコンデンサ素子１１を積層して形成したコンデンサ素子積層体１２が内包されている。各コンデンサ素子１１は弁作用を有するアルミニウムなどの金属電極体１３の表面をエッチングなどにより粗面化して誘電体酸化皮膜層を形成した後に、レジストなどからなる絶縁層１４を一端側に設けて陽極電極部１５としている。さらに、この陽極電極部１５以外の部分は、導電性高分子からなる固体電解質層１６、最表層にカーボンや銀ペーストなどからなる導電体層を順次積層して陰極電極部１７としている。絶縁層１４により、コンデンサ素子１１の陽極電極部１５と陰極電極部１７とは電気的に分離されている。

また、これらのコンデンサ素子１１間は銀ペーストや銅ペーストなどの導電性樹脂からなる第一の導電性樹脂層１８を介して接続されており、各コンデンサ素子１１を並列接続して一定の容量を有するコンデンサ素子積層体１２を形成するものである。このコンデンサ素子積層体１２の一面（下面）は、基台８に絶縁性の接着剤などで固着されており、さらに二側面は、外装体９から露出し、外部電極１０を介してそれぞれ陽極、陰極として外部へ取り出されている。

ここで重要なのは、陰極電極部１７と外部電極１０との接続である。コンデンサ素子積層体１２を形成する各コンデンサ素子１１の陰極電極部１７側端面は、第二の導電性樹脂層１９で互いに電気的に接続するとともに、この第二の導電性樹脂層１９を下方、すなわち基台８側が大となるように形成している。具体的には図２に示すように、下方に向けて第二の導電性樹脂層１９の断面積が大きくなるように形成しても良いし、図３に示す図１のＢ−ＢＢ断面図のように、上下方向で非対称となるように形成しても良い。特に上下方向で非対称に形成する場合、下方が大となるよう下広がりの形状に形成することで、プリント基板の電極等に実装した際、最も電流の集中する箇所において第二の導電性樹脂層１９の体積、断面積ともに大きくすることができるので、その結果、外部電極１０の抵抗値を下げてＥＳＲを低くすることができる。

さらに、外装体９を形成する絶縁性樹脂よりも比重の大きな導電性樹脂を選択することで、固体電解コンデンサ７の重心を下げることができるので、マウント時の安定性を高めることができるとともに、リフローした際チップ立ちを防止することができる。

尚、第一、第二の導電性樹脂層１８、１９は、銀や銅などの導電性粒子を絶縁樹脂に分散させたものであり、それぞれ異なる導電性樹脂を選択してもよいが、同じ導電性樹脂とすることで、生産性をより高めることができる。

次に、本実施の形態の固体電解コンデンサ７に用いるコンデンサ素子積層体１２の製造方法について説明する。

図４は、コンデンサ素子１１（図２）を複数形成した金属箔２０の外観斜視図である。

弁作用を有するアルミニウムなどの金属箔に、エッチングやプレス加工により、一定の幅を有する略Ｈ字形状の打抜き加工を行ったものであり、一方を固定端２１とし、他方を自由端２２とする舌片形状の複数の金属電極体１３を形成してある。この金属電極体１３を形成した金属箔２０の表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層を形成した後、固定端２１側の一部に絶縁層１４、例えばレジストなどを一定の幅で塗布することで陽極電極部１５を分離、形成する。そして、この陽極電極部１５以外の金属電極体１３の表面に導電性高分子からなる固体電解質層１６、カーボンなどの導電体層を順次積層して陰極電極部１７を形成することで、コンデンサ素子１１を形成している。

ここで重要なのが金属電極体１３の配置である。金属電極体１３の自由端２２側を陰極電極部１７、固定端２１側を陽極電極部１５とするわけであるが、略Ｈ字形状に打抜くことで、二列の金属電極体１３の自由端２２側が常に一定の間隙で対向して配置されることとなる。後の工程において、これら自由端２２どうしの間隙を切断、分離することで、一回の切断で二つのコンデンサ素子１１の陰極電極部１７を同時に側面に露出させ生産性を高めることができる。

尚、略Ｈ字形状で打抜く幅は、上記の切断、分離方法を考慮して適宜設定するものである。

上記のように複数のコンデンサ素子１１を形成した金属箔２０を、図５に示すごとく積層することでコンデンサ素子積層体１２を一括して複数形成するものである。

この積層する際に重要なのが第二の導電性樹脂層１９の形成方法である。まず初めに印刷やディスペンサによりコンデンサ素子１１の主面に導電性樹脂を塗布して第一の導電性樹脂層１８（図２）を形成し、次の金属箔２０を積層した後、対向するコンデンサ素子１１間の間隙Ｃに導電性樹脂を塗布して第二の導電性樹脂層１９を形成する。この第二の導電性樹脂層１９は、金属箔２０を積層する毎に導電性樹脂を塗布して形成するものである。このように積層毎に導電性樹脂を塗布することにより、未充填による断線を防止することができる。

尚、上記の製造方法では、第一の導電性樹脂層１８と第二の導電性樹脂層１９を形成する導電性樹脂をそれぞれ異なるものを選択した。すなわち、第一の導電性樹脂層１８を形成する導電性樹脂には、コンデンサ素子１１の主面に確実に広がるとともに、その端面から漏出しない粘度やチクソ性を有するタイプを、一方第二の導電性樹脂層１９を形成する導電性樹脂には、狭隘なコンデンサ素子１１間の間隙Ｃにすばやく浸透し広がるタイプを選択した。

上記のように導電性ペーストを塗布することにより、第二の導電性樹脂層１９を上下非対称に、下方が大となるように形成することができ、その結果、ＥＳＲを小さくするとともに、重心を低くしてリフロー時のチップ立ちを防止することができる。

本発明に係る固体電解コンデンサは、内包する素子積層体を形成する各素子の陰極電極部端面を接続するための第二の導電性樹脂層を、上下非対称、すなわち下方が大となるように設けているので、プリント基板などの電極に実装した際、電流が集中しやすい電極上、すなわち固体電解コンデンサの下方において外部電極の抵抗を下げることができるので、その結果、ＥＳＲを小さくすることができる。さらに、固体電解コンデンサの重心を下げることができるので、実装機等により安定してプリント基板上にマウントすることができるとともに、リフロー時のチップ立ち現象を抑制することができる作用効果を奏するので、チップ型固体電解コンデンサの製造方法に有用である。

本発明の固体電解コンデンサの一例を説明する外観斜視図 図１のＡ−ＡＡ断面図 図１のＢ−ＢＢ断面図 本発明の固体電解コンデンサに用いる素子を複数形成した金属箔の一例を説明する外観斜視図 本発明の固体電解コンデンサに用いる素子積層体を複数形成した金属箔の積層体の一例を説明する外観斜視図 従来の製造方法を説明する工程の斜視図

符号の説明

８ 基台
９ 外装体
１０ 外部電極
１１ コンデンサ素子
１２ コンデンサ素子積層体
１３ 金属電極体
１５ 陽極電極部
１６ 固体電解質層
１７ 陰極電極部
１８ 第一の導電性樹脂層
１９ 第二の導電性樹脂層
２０ 金属箔
２１ 固定端
２２ 自由端

Claims (1)

1. 下方より、基台と、この基台に一面を固着するとともに、陽極電極部と陰極電極部を備えた複数の平板状のコンデンサ素子を、第一の導電性樹脂層を介して各陰極電極部間を接続し略平行に積層したコンデンサ素子積層体と、このコンデンサ素子積層体の各陰極電極部の端面どうしを接続するように形成した第二の導電性樹脂層と、前記コンデンサ素子積層体を被覆するとともに、対向する二面から前記第二の導電性樹脂層と陽極電極部を露出させた外装体と、前記対向する二面を覆うとともに、それぞれ前記第二の導電性樹脂層と陽極電極部に接続された外部電極からなり、前記第二の導電性樹脂層は、直交する二断面において下方が大となるように上下非対称形状とした固体電解コンデンサ。

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