JP5190947B2 - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は電子基板上に実装され、ノイズフィルタやデカップリングコンデンサとして用いられる固体電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。

固体電解コンデンサは電源機器のノイズ対策として使用される。固体電解コンデンサの中でも三端子タイプのコンデンサは次の配線パターンで電源機器の高周波ノイズ除去を目的として使用される。電子機器の電源ラインに流れる電流を三端子の固体電解コンデンサの両陽極端子間に流す。電子機器のグランドラインと三端子の固体電解コンデンサの陰極に接続する。各配線と固体電解コンデンサの電極距離が極めて短くなるため、ＥＳＬが非常に小さく高周波まで低いインピーダンスを有する。

三端子の固体電解コンデンサと呼ばれているものに特許文献１に記載されたものが知られている。また、特許文献２には、固体電解コンデンサ素子を積層し並列接続して静電容量を高めた固体電解コンデンサも開発されている。特許文献２の固体電解コンデンサ（特許文献２では表面実装型コンデンサと記載）では、固体電解コンデンサの両端部の陽極と陰極との間に段差があり、外装ケース（特許文献２ではモールド樹脂ケースと記載）の陽極端子との接続信頼性を高めるため、両端部に陽極金属片（特許文献２では帯状板と記載）を接続している。上記の両文献では、積層の際には個々の固体電解コンデンサの陽極部を接続しなければならず、その際に接続抵抗を生じてしまう。三端子の固体電解コンデンサの２つの陽極間に電源ラインの電流を流す場合、両陽極間の直流抵抗は重要である。通過する電流による発熱量を小さく抑えるために、直流抵抗が小さい三端子の固体電解コンデンサの技術開発が望まれている。

以下、従来の技術について図面を参照しながら説明する。図７は固体電解コンデンサの全体を示す正面断面図ある。図８は従来の固体電解コンデンサに用いる固体電解コンデンサ素子を説明する斜視図である、図９は従来の固体電解コンデンサ積層体を説明する斜視図である。

図８に示すように、従来の固体電解コンデンサ素子１００は、弁作用金属の陽極体２の両端である陽極体端部２ａに平板状の陽極金属片６を溶接により接続し陽極部としていた。従来の固体電解コンデンサ素子は、図９に示すように、固体電解コンデンサ素子の陰極層同士（表面は銀）を、導電性樹脂７で接続し、複数の三端子の固体電解コンデンサ素子の陽極同士の接続は、レーザー溶接法を用いて陽極体２と陽極金属片６の溶融体１１を形成し、固体電解コンデンサ素子積層体５００としていた。しかる後、図７に示すように、陽極外部端子８と陰極外部端子９の隙間を埋めるとともに機械的に連結する底面部を有し、前記平面に対して直交する側壁を有する外装樹脂ケース１０を用いて、その内側に露出した陽極外部端子８表面および陰極外部端子９表面に、前記固体電解コンデンサ素子積層体２００の陽極金属片６および、陰極層（表面は銀）をそれぞれ導電性樹脂７により接続した後、側壁に箱型のケース蓋１２を被らせて固体電解コンデンサ素子積層体２００を封入することで固体電解コンデンサ３００としていた。

特開２００２−３１３６７６号公報 特開２００６−１２８２４７号公報

本発明の技術的課題は、両端陽極間における直流抵抗の低い三端子の固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することである。

本発明によれば、板状または箔状の拡面化した弁作用金属を陽極体とし、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、前記誘電体層の上に固体電解質層が形成された固体電解コンデンサ素子の複数が積層された固体電解コンデンサにおいて、前記陽極体の端部に陽極金属片が接続され、前記陽極金属片の中央部に導電性樹脂が塗布され、前記陽極金属片の中央部が折り曲げられて、前記固体電解コンデンサ素子の複数が積層されるとともに、前記陽極金属片の中央部で折り曲げて形成された折り曲げ部に導電性樹脂が充填されたことを特徴とする固体電解コンデンサを得ることが出来る。

又、本発明によれば、板状または箔状の拡面化した弁作用金属を陽極体とし、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を形成し、前記誘電体層上に固体電解質を形成して固体電解コンデンサ素子を得る工程と、前記陽極体の端部に陽極金属片を接続して、前記固体電解コンデンサ素子の複数を接続する工程と、前記陽極金属片の中央部に導電性樹脂を塗布する工程と、前記陽極金属片の中央部で折り曲げて前記固体電解コンデンサ素子の複数を積層するとともに、前記陽極金属片の中央部で折り曲げて形成した折り曲げ部に導電性樹脂を充填する工程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。

本発明によれば、複数の三端子の固体電解コンデンサ素子の陽極体端部を連続的に一体化した共通の陽極金属片により接合するため、それぞれの接続面積が大きい状態で且つ、個々の陽極同士による接合により生じる抵抗が発生しない状態で積層が可能になる。そのため三端子の固体電解コンデンサ陽極内部において流れる電流により発生する発熱を抑制することが出来、信頼性の高い固体電解コンデンサを得ることが出来る。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施の形態の三端子の固体電解コンデンサ素子を説明する図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図である。 また、図２は本発明の実施の形態の三端子の固体電解コンデンサ素子を示す断面図であり、図２（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａで切断した断面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂで切断した断面図である。

板状または箔状の弁作用金属の表面をエッチング等により多数の空孔を形成して表面積を２００倍等に大きくする拡面化を施し、この拡面化した弁作用金属の陽極体２の表面に、誘電体皮膜１を形成する。ここで、弁作用金属としては、タンタル、アルミニウム、ニオブ等を用いることができる。次に、この誘電体皮膜１の上に固体電解質３、グラファイト４、銀５を順次形成する。固体電解質３は導電性高分子が好適である。導電性高分子は、ポリピロールやポリ３，４-エチレンジオキシチオフェンやポリアニリン等がある。固体電解質３およびグラファイト４および銀５を併せて陰極層と呼ぶ。

図３は、本発明の実施の形態における陽極金属片と固体電解コンデンサ素子の接続方法を説明する斜視図である。二つの三端子の固体電解コンデンサ素子と陽極金属片との接続方法を、図３を参照しながら説明する。陽極体端部２ａの片側表面には、陽極金属片６を超音波溶接または抵抗溶接で接続する。単独の陽極金属片の上面側と一つ目の三端子の固体電解コンデンサ素子陽極体端部を接続する。同じ陽極金属片の下面側と二つ目の三端子の固体電解コンデンサ素子陽極体端部を接続する（即ち上下交互に接続する）。その後、陰極層表面中央部に導電性樹脂７を形成する。陽極金属片への長さを短くできるため、接続枚数は２枚が好適である。

図４は、本発明の実施の形態における固体電解コンデンサの積層体を説明する図である。図４に示すように、陽極金属片の中央部を中心に１８０°折り曲げる。導電性樹脂７により二つのコンデンサ素子の陰極層を接着して、三端子の固体電解コンデンサ素子の積層体２００を得る。陽極金属片６としては、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。導電性樹脂としては、銀、銅、ニッケルをフィラーに用いた導電性ペーストを用いることができるが、酸化しにくい銀が好適である。

図７は固体電解コンデンサの全体を示す正面断面図である。陽極外部端子８と陰極外部端子９の隙間を埋めるとともに機械的に連結する底面部を有し、前記平面に対して直交する側壁を有する外装樹脂ケース１０を用いて、その内側に露出した陽極外部端子８表面および陰極外部端子９表面に、前記固体電解コンデンサ素子積層体２００の陽極金属片６および、陰極層（表面は銀）をそれぞれ導電性樹脂７により接続して固体電解コンデンサ３００としている。

（実施例１）
以下、実施例１について図面を参照しながら説明する。
二つの三端子の固体電解コンデンサ素子１００（横１５ｍｍ×縦７ｍｍ×厚さ０．０６ｍｍ）と材質が銅の板材に銀メッキを施した陽極金属片６（横０．８ｍｍ×縦１５ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍ）との接続方法について、図３を参照しながら説明する。陽極体端部２ａの片側表面には、陽極金属片６を超音波溶接または抵抗溶接により接続した。陽極金属片の上面側と一つ目の三端子の固体電解コンデンサ素子の陽極体端部２ａを接続する。同じ陽極金属片６の下面側と二つ目の三端子の固体電解コンデンサ素子の陽極体端部２ａを接続する。次に図４に示すように、固体電解コンデンサ素子１００の表面中央部に導電性樹脂７を塗布した後、陽極金属片の中央部を中心に１８０°折り曲げ、固体電解コンデンサ素子積層体２００を形成する。本実施例は、積層枚数が２枚であるものの、３枚以上の場合も同様に本実施例を繰り返して作製することができる。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について図面を参照しながら説明する。図５は、実施例２に用いる陽極金属片と固体電解コンデンサ素子の接続方法を説明する図であり、図６は、実施例２における固体電解コンデンサの積層体を説明する図である。陽極金属片６の折り曲げ部２箇所の空間に銀ペーストからなる導電性樹脂７を３ｍｇを充填する以外は、前述した実施例１と同一である。導電性樹脂７により二つのコンデンサ素子の陰極層を接着して、三端子の固体電解コンデンサ素子積層体２００を得る。導電性樹脂を陽極金属片折り曲げ部に充填することで、陽極金属片がループすることによる電流の迂回が抑制されるため、陽極間の直流抵抗が抑制できた。

（比較例）
以下、比較例について図面を参照しながら説明する。図８に示すように、三端子の固体電解コンデンサ素子の弁作用金属の陽極体２の陽極体端部２ａに平板上の陽極金属片６を接続した。このようなコンデンサ素子を２枚作製した。図９に示すように、三端子の固体電解コンデンサ素子１００の陰極層同士（表面は銀）を、導電性樹脂７で接続する。複数の三端子の固体電解コンデンサ素子の陽極同士をレーザー出力４５Ｊでレーザー溶接を実施し、陽極体２と陽極金属片６の溶融体１１を形成して、三端子の固体電解コンデンサ素子積層体５００とする。

前述の比較例は、溶融面積が陽極および陽極金属片の一部分のため、本発明の実施例に比べて三端子の固体電解コンデンサ内部に流れる導電経路の断面積が小さくなる。そこで、前述の実施例１、２及び比較例により、それぞれ固体電解コンデンサを１０００個製作して直流抵抗を測定した。測定方法は陽極の両端間に電流を５Ａ流して生じた電圧を測定した後、直流抵抗を換算して平均値を算出した。その結果、比較例の固体電解コンデンサの陽極間抵抗は１．６ｍΩで本特許発明の実施例よりも約２０％増加した結果となった（表１）。

本発明の実施の形態の三端子の固体電解コンデンサ素子を説明する図、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は平面図。 本発明の実施の形態の三端子の固体電解コンデンサ素子を示す断面図、図２（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａで切断した断面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂで切断した断面図。 本発明の実施の形態における陽極金属片と固体電解コンデンサ素子の接続方法を説明する図。 本発明の実施の形態における固体電解コンデンサの積層体を説明する図。 実施例２に用いる陽極金属片と固体電解コンデンサ素子の接続方法を説明する図。 実施例２における固体電解コンデンサの積層体を説明する図。 固体電解コンデンサの全体を示す正面断面図。 従来の固体電解コンデンサに用いる固体電解コンデンサ素子を説明する斜視図。 従来の固体電解コンデンサ積層体を説明する斜視図。

符号の説明

１ 誘電体皮膜
２ 陽極体
２ａ 陽極体端部
３ 固体電解質
４ グラファイト
５ 銀
６ 陽極金属片
７ 導電性樹脂
８ 陽極外部端子
９ 陰極外部端子
１０ 外装樹脂ケース
１１ 陽極体と陽極金属片の溶融体
１２ ケース蓋
１００ 固体電解コンデンサ素子
２００，４００，５００ 固体電解コンデンサ素子積層体
３００ 固体電解コンデンサ

Claims (2)

1. 板状または箔状の拡面化した弁作用金属を陽極体とし、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、前記誘電体層の上に固体電解質層が形成された固体電解コンデンサ素子の複数が積層された固体電解コンデンサにおいて、前記陽極体の端部に陽極金属片が接続され、前記陽極金属片の中央部に導電性樹脂が塗布され、前記陽極金属片の中央部が折り曲げられて、前記固体電解コンデンサ素子の複数が積層されるとともに、前記陽極金属片の中央部で折り曲げて形成された折り曲げ部に導電性樹脂が充填されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 板状または箔状の拡面化した弁作用金属を陽極体とし、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を形成し、前記誘電体層上に固体電解質を形成して固体電解コンデンサ素子を得る工程と、前記陽極体の端部に陽極金属片を接続して、前記固体電解コンデンサ素子の複数を接続する工程と、前記陽極金属片の中央部に導電性樹脂を塗布する工程と、前記陽極金属片の中央部で折り曲げて前記固体電解コンデンサ素子の複数を積層するとともに、前記陽極金属片の中央部で折り曲げて形成した折り曲げ部に導電性樹脂を充填する工程を含む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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