JP5329319B2 - Solid electrolytic capacitor - Google Patents
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本発明は、たとえばタンタルやニオブ等の弁作用金属からなる多孔質焼結体を備える固体電解コンデンサに関する。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor including a porous sintered body made of a valve metal such as tantalum or niobium.
図7は、従来の固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。同図に示された固体電解コンデンサXは、多孔質焼結体91、陽極ワイヤ92、誘電体層93、固体電解質層94、導電体層95、陽極端子96A、陰極端子96B、導通部材96C、および樹脂パッケージ98を備えている。多孔質焼結体91において陽極ワイヤ92が突出している。誘電体層93は、多孔質焼結体91の表面に積層されている。固体電解質層94は、誘電体層93の表面に積層されている。導電体層95は、固体電解質層94に積層されており、固体電解質層94と導通している。陽極端子96Aは、導通部材96Cを介して陽極ワイヤ92と導通している。陰極端子96Bは、導電体層95と接合されている。これにより、陰極端子96Bは、固体電解質層94と導通している。樹脂パッケージ98は、多孔質焼結体91などを封止している。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a conventional solid electrolytic capacitor. The solid electrolytic capacitor X shown in the figure includes a porous sintered
このような固体電解コンデンサXの主要な特性としてインピーダンスが挙げられる。固体電解コンデンサXとしては、インピーダンスが所望の範囲内にあるものが求められる。従来、固体電解コンデンサXごとにインピーダンスが大きくばらつくといった問題があった。このようなインピーダンスのばらつきは、固体電解コンデンサXの歩留まりの向上の妨げとなっていた。 The main characteristic of such a solid electrolytic capacitor X is impedance. The solid electrolytic capacitor X is required to have an impedance within a desired range. Conventionally, there has been a problem that impedance varies greatly for each solid electrolytic capacitor X. Such variation in impedance has hindered improvement in yield of the solid electrolytic capacitor X.
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、インピーダンスのばらつきを抑制することのできる固体電解コンデンサを提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object thereof is to provide a solid electrolytic capacitor capable of suppressing variations in impedance.
本発明によって提供される固体電解コンデンサは、弁作用金属からなる多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体の表面に積層された誘電体層と、上記誘電体層に積層された固体電解質層とを含むコンデンサ素子、および上記コンデンサ素子の表面に形成され、且つ、上記固体電解質層と導通する導電体層、を備える、固体電解コンデンサにおいて、上記コンデンサ素子には、上記導電体層により覆われた少なくとも1つの凹部が形成されていることを特徴としている。 The solid electrolytic capacitor provided by the present invention includes a porous sintered body made of a valve metal, a dielectric layer laminated on the surface of the porous sintered body, and a solid electrolyte laminated on the dielectric layer. A solid electrolytic capacitor comprising: a capacitor element including a layer; and a conductor layer formed on a surface of the capacitor element and conducting with the solid electrolyte layer. The capacitor element is covered with the conductor layer. It is characterized in that at least one recessed portion is formed.
このような構成においては、上記凹部に上記導電体層が形成されると、上記導電体層の厚さを厚くできる。上記導電体層の厚さを厚くできることにより、上記固体電解コンデンサのインピーダンスのばらつきを抑制できる。 In such a configuration, when the conductor layer is formed in the concave portion, the thickness of the conductor layer can be increased. Since the thickness of the conductor layer can be increased, variation in impedance of the solid electrolytic capacitor can be suppressed.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記コンデンサ素子は、上記凹部が形成された1または複数の凹部形成面を有し、上記凹部形成面のいずれかにおいては、1つの上記凹部のみが配置されており、且つ、この凹部の縁が上記凹部形成面の端縁に囲まれている。 In a preferred embodiment of the present invention, the capacitor element has one or a plurality of recess forming surfaces in which the recesses are formed, and only one of the recesses is disposed on any of the recess forming surfaces. And the edge of this recessed part is surrounded by the edge of the said recessed part formation surface.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の縁は、近接する上記凹部形成面の端縁と平行である。このような構成によれば、上記凹部形成面の大きさを同じ程度に維持しつつ上記凹部の平面視における大きさを大きくするのに適している。 In a preferred embodiment of the present invention, an edge of the recess is parallel to an edge of the adjacent recess forming surface. Such a configuration is suitable for increasing the size of the recess in plan view while maintaining the same size of the recess formation surface.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記コンデンサ素子は、上記凹部が形成された1または複数の凹部形成面と、上記凹部が形成されていない1または複数の凹部非形成面とを有し、上記導電体層と導通し、且つ、上記凹部非形成面に対向している導電板をさらに備える。このような構成によれば、上記凹部非形成面には凹部が形成されておらず段差が生じにくい。そのため、上記導電板を上記コンデンサ素子につけ易い。 In a preferred embodiment of the present invention, the capacitor element has one or a plurality of recess formation surfaces in which the recesses are formed, and one or a plurality of recess non-formation surfaces in which the recesses are not formed, A conductive plate is further provided which is electrically connected to the conductor layer and faces the surface where the recess is not formed. According to such a configuration, the concave portion is not formed on the surface where the concave portion is not formed, and a step is hardly generated. Therefore, it is easy to attach the conductive plate to the capacitor element.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記多孔質焼結体に導通し、且つ、上記導電板に対向している上記凹部非形成面と異なる上記凹部非形成面から突出している陽極ワイヤをさらに備え、上記コンデンサ素子は、各面を、2つの上記凹部非形成面および4つの上記凹部形成面とする直方体状である。 In a preferred embodiment of the present invention, an anode wire that is electrically connected to the porous sintered body and protrudes from the recess non-forming surface different from the recess non-forming surface facing the conductive plate is further provided. The capacitor element has a rectangular parallelepiped shape in which each surface has two concave portion-free surfaces and four concave portion-formed surfaces.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は平坦な底面を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the recess has a flat bottom surface.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は上記底面に対して鈍角をなす側面を有する。このような構成によれば、たとえば金型などにより上記凹部を形成した後、上記金型を当該凹部から離間させる際に、上記金型の凸部と当該凹部の上記側面とが擦れ合いにくい。そのため、上記凹部の上記側面が金属光沢を放つほどの平滑面となることを、極力抑制できる。これにより、上記誘電体層や上記固体電解質層を形成する際に水溶液が上記側面から浸透しにくくなることを、避けることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the concave portion has a side surface that forms an obtuse angle with respect to the bottom surface. According to such a configuration, for example, when the concave portion is formed by a mold or the like and then the mold is separated from the concave portion, the convex portion of the mold and the side surface of the concave portion are not easily rubbed. Therefore, it can suppress as much as possible that the said side surface of the said recessed part becomes a smooth surface which emits metallic luster. Thereby, it can be avoided that the aqueous solution does not easily penetrate from the side surface when the dielectric layer or the solid electrolyte layer is formed.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、断面視において弓状である。 In a preferred embodiment of the present invention, the recess is arcuate in cross-sectional view.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の深さは、13〜30μmである。 In preferable embodiment of this invention, the depth of the said recessed part is 13-30 micrometers.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の上記深さが、上記凹部が凹む方向における上記コンデンサ素子の寸法の2.6〜6.0%である。 In a preferred embodiment of the present invention, the depth of the recess is 2.6 to 6.0% of the dimension of the capacitor element in the direction in which the recess is recessed.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1実施形態にかかる固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。同図に示された固体電解コンデンサA1は、コンデンサ素子1、導電体層3、陽極端子41、陰極端子42、導通部材43、および樹脂パッケージ6を備えている。図2は、図1に示したコンデンサ素子1のみを示す斜視図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the solid electrolytic capacitor according to the first embodiment of the present invention. The solid electrolytic capacitor A1 shown in the figure includes a
図1に示すように、コンデンサ素子1は、多孔質焼結体11、陽極ワイヤ12、誘電体層13、および固体電解質層14を備える。多孔質焼結体11は、多数の細孔が形成された構造とされている。多孔質焼結体11は、たとえばタンタルまたはニオブからなる。陽極ワイヤ12は、多孔質焼結体11から突出している。陽極ワイヤ12は、たとえばタンタルもしくはニオブからなる。誘電体層13は、多孔質焼結体11の表面に積層されており、多孔質焼結体11の表面に形成されている。誘電体層13は、たとえば五酸化タンタルまたは五酸化ニオブなどの、弁作用金属の酸化物からなる。固体電解質層14は、誘電体層13に積層されており、多孔質焼結体11の上記細孔を埋めるように形成されている。固体電解質層14は、たとえば二酸化マンガンまたは導電性ポリマからなる。固体電解質層14が使用されるときには、固体電解質層14と誘電体層13との界面に電荷が蓄蔵される。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、コンデンサ素子1は、直方体状とされている。コンデンサ素子1は、凹部15が形成された4つの凹部形成面1aと、凹部15が形成されていない2つの凹部非形成面1cとを有する。凹部非形成面1cの1つにおいて、陽極ワイヤ12が突出している。
As shown in FIG. 2, the
各凹部形成面1aは矩形状の端縁1bを有している。各凹部形成面1aにおいては、1または複数の凹部15が形成されており、本実施形態では、いずれの凹部形成面1aにおいても凹部15が1つのみ形成されている。各凹部15は矩形状の縁153を有している。各凹部15の縁153は、この凹部15が形成された凹部形成面1aの端縁1bに囲まれている。各凹部15の縁153は、この凹部15が形成された凹部形成面1aの近接する端縁1bと平行である。
Each recess forming surface 1a has a
図1によく表れているように、各凹部15は、底面151および側面152を有する。各底面151は、平坦な形状とされている。また、各側面152は、底面151と鈍角をなしている。すなわち、側面152は、凹部15が底面151に向かってしぼむように、底面151に対して傾いている。
As clearly shown in FIG. 1, each
凹部15の深さL1は、たとえば13〜30μmであることが好ましい。図1の上下方向におけるコンデンサ素子1の寸法L2は500μmである。そのため、深さL1は、寸法L2の2.6〜6.0%であることが好ましい。寸法L2の大きさは、コンデンサ素子1の種類により様々である。最も小型であると考えられているコンデンサ素子1においては、寸法L2が350μmである。
The depth L1 of the
図1に示すように、導電体層3は、コンデンサ素子1の表面に形成されており、固体電解質層14と導通している。さらに導電体層3は、凹部15を覆っている。導電体層3は、たとえばグラファイト層と銀層とからなる。
As shown in FIG. 1, the
陽極端子41は、たとえば銅やニッケルからなる板状部材である。陽極端子41は、導通部材43を介して、陽極ワイヤ12と導通している。陽極端子41は、固体電解コンデンサA1をたとえば回路基板に面実装するために用いられる。陰極端子42は、たとえば銅やニッケルからなる板状部材であり、コンデンサ素子1の凹部非形成面1cに対向するように配置されている。陰極端子42は、たとえば図示しない導電性ペーストを介して導電体層3と導通している。これにより、陰極端子42が、固体電解質層14と導通している。陰極端子42は、固体電解コンデンサA1をたとえば回路基板に面実装するために用いられる。
The
樹脂パッケージ6は、たとえばエポキシ樹脂からなる。樹脂パッケージ6は、コンデンサ素子1などを覆っており、コンデンサ素子1などを保護するためのものである。
The
次に、本実施形態にかかる固体電解コンデンサA1の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the solid electrolytic capacitor A1 according to the present embodiment will be described.
まず直方体状の多孔質焼結体11を形成する。多孔質焼結体11を形成する工程においては、たとえばタンタルまたはニオブなどの弁作用金属の微粉末に、陽極ワイヤ12の一部を進入させた状態で加圧成形を行う。加圧成型を行う際には、図3に示すように、テーパー状の凸部71を備えた金型7を用いる。そして、加圧成型により得られた加圧成型体に対して焼結処理を施す。この焼結処理により、弁作用微粉末どうしが焼結し、多数の細孔を有する多孔質焼結体11が形成される。また、多孔質焼結体11には、凸部71を備えた金型7を用いたことにより凹部15’が形成されている。凸部71がテーパー状であるため、凸部17を多孔質焼結体11に押し込み凹部15’を形成した後、金型7を凹部15’から抜きやすくなっている。
First, a rectangular parallelepiped porous
次に、図1に示した誘電体層13を形成する。誘電体層13の形成は、たとえば多孔質焼結体11をリン酸水溶液の化成液に漬けた状態で陽極酸化処理を施すことによりなされる。次に、誘電体層13が形成された多孔質焼結体11をたとえば硝酸マンガンの水溶液に浸漬させる。その後この多孔質焼結体11を引き揚げ、焼成する。この浸漬および焼結の工程を繰り返すことにより、固体電解質層14を形成する。
Next, the
以上の工程により、図1に示したコンデンサ素子1を形成する。
Through the above steps, the
次に、コンデンサ素子1の表面にグラファイト層を形成する。その後、銀ペーストの溶液中に浸漬し乾燥固化することにより銀層を形成する。このようにして、図1に示した導電体層3を形成する。そして、陽極端子41、導通部材43、陰極端子42、および樹脂パッケージ6を形成することにより、固体電解コンデンサA1を形成できる。
Next, a graphite layer is formed on the surface of the
次に、本実施形態にかかる固体電解コンデンサA1の作用について説明する。 Next, the operation of the solid electrolytic capacitor A1 according to this embodiment will be described.
固体電解コンデンサA1においては、コンデンサ素子1に、導電体層3に覆われた凹部15が形成されている。凹部15に導電体層3が形成されると、導電体層3の厚さを厚くできる。導電体層3の厚さを厚くできることにより、固体電解コンデンサA1のインピーダンスのばらつきを抑制できる。
In the solid electrolytic capacitor A <b> 1, the
図4は、凹部15の深さL1と、固体電解コンデンサA1のインピーダンスと、の関係を示す図である。図5は、凹部15の深さL1と、凹部15に現実に形成される導電体層3の厚みと、の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the depth L1 of the
図4に示すように、深さL1が13μm以上で、固体電解コンデンサA1のインピーダンスが低下する傾向を確認できる。また、図5に示すように、深さL1が13μm以上で導電体層3の厚みが大きくなる傾向を確認できる。これらの傾向から、深さL1が13μm以上である場合、固体電解コンデンサA1のインピーダンスのばらつきを低減させる効果が特に発現しやすい、といえる。一方、深さL1が大きくなると、多孔質焼結体11の体積が減少し、固体電解コンデンサA1の容量が減少する。そのため、固体電解コンデンサA1において、深さL1を過度に大きくせず、深さL1を30μm以下とすることが好ましい。すなわち、深さL1は、13〜30μmであることが非常に好ましいといえる。また、深さL1が13〜30μm以下であることは、コンデンサ素子1が2.1×1.3×1.0mmサイズ(固体電解コンデンサA1が3.2×1.6×1.1mmサイズ)より小型である場合に特に好適である。
As shown in FIG. 4, it can be confirmed that the impedance of the solid electrolytic capacitor A1 decreases when the depth L1 is 13 μm or more. Moreover, as shown in FIG. 5, the tendency for the thickness of the
また、凹部15の深さL1は寸法L2の2.6〜6.0%であり、寸法L2と比べて極めて小さい。そのため、凹部15を形成したとしても多孔質焼結体11の強度が減少しにくい。
Further, the depth L1 of the
凹部15の縁153は、凹部形成面1aの端縁1bと平行である。これは、凹部形成面1aの大きさを同じ程度に維持しつつ、凹部15の平面視における大きさを大きくするのに適している。これにより、固体電解コンデンサA1のインピーダンスのばらつきをさらに抑制できる。
The
陰極端子42は、凹部非形成面1cに対向するように配置されている。また凹部非形成面1cには、凹部15を形成した場合に形成される段差がない。そのため、陰極端子42を凹部非形成面1cに安定して配置しやすい。
The
凹部15の側面152は底面151に対して鈍角をなしている。そのため、図3に示した金型7により凹部15’を形成した後、金型7を凹部15’から離間させる際に、金型7の凸部71と凹部15’の側面152’とが擦れ合いにくい。そのため、凹部15’の側面152’が金属光沢を放つほどの平滑面となることを、極力抑制できる。これにより、誘電体層13を形成する際にリン酸水溶液が側面152’から浸透しにくくなったり、もしくは、固体電解質層14を形成する際に硝酸マンガン水溶液が側面152’から浸透しにくくなったりすることを、避けることができる。
The
図6は、本発明の第2実施形態にかかる固体電解コンデンサの断面図を示している。なお、同図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。 FIG. 6 shows a cross-sectional view of a solid electrolytic capacitor according to a second embodiment of the present invention. In the figure, the same or similar elements as those of the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the above embodiment.
図に示された固体電解コンデンサA2は、凹部15が断面視において弓状を呈している点において、第1実施形態にかかる固体電解コンデンサA1と相違する。固体電解コンデンサA2における凹部15の深さL1も、13〜30μmであることが好ましい。また、凹部15の深さL1は、図6の上下方向におけるコンデンサ素子1の寸法L2の2.6〜6.0%であることが好ましい。このような構成によっても、第1実施形態と同様、インピーダンスのばらつきを抑制することができる。またこの構成によると、多孔質焼結体11の強度を高いまま維持できる。さらに、凹部15’を形成した後に、凹部15’から金型7を抜きやすい、といった図3で示した第1実施形態と同様の効果もある。
The solid electrolytic capacitor A2 shown in the figure is different from the solid electrolytic capacitor A1 according to the first embodiment in that the
本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る固体電解コンデンサの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。上記実施形態においては、陰極端子42が図1や図6の下方において、導電性ペーストを介して導電体層3と導通する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、陰極端子42が、図1、図6の上方において、たとえば導電性ペーストを介して導電体層3と導通してもよい。この場合、陰極端子42の形状を適宜変更すればよい。もしくは、陰極端子42と導電体層3とを、ワイヤで導通させてもよい。このようにすることで、ヒューズ機能の発揮が期待できる。
The scope of the present invention is not limited to the embodiment described above. The specific configuration of each part of the solid electrolytic capacitor according to the present invention can be varied in design in various ways. In the said embodiment, although the
A1,A2 固体電解コンデンサ
1 コンデンサ素子
11 多孔質焼結体
12 陽極ワイヤ
13 誘電体層
14 固体電解質層
1a 凹部形成面
1b 端縁
1c 凹部非形成面
15,15’ 凹部
151 底面
152 側面
153 縁
3 導電体層
41 陽極端子
42 陰極端子(導電板)
43 導通部材
6 樹脂パッケージ
7 金型
71 凸部
L1 深さ
L2 寸法
A1, A2 Solid
43 Conducting
Claims (10)
上記コンデンサ素子の表面に形成され、且つ、上記固体電解質層と導通する導電体層、を備える、固体電解コンデンサにおいて、
上記コンデンサ素子には、上記導電体層により覆われた少なくとも1つの凹部が形成され、
上記コンデンサ素子は、上記凹部が形成された1または複数の凹部形成面を有し、
上記凹部形成面のいずれかにおいては、1つの上記凹部のみが配置されており、且つ、この凹部の縁が上記凹部形成面の端縁に囲まれており、
上記凹部の平面視における面積は、上記端縁と上記縁とによって規定され且つ平面視において上記凹部を囲む包囲面の面積よりも、大きく、
上記導電体層のうち上記凹部を覆う部位の厚さは、上記導電体層のうち上記包囲面を覆う部位の厚さよりも、厚いことを特徴とする、固体電解コンデンサ。 Capacitor element including a porous sintered body made of a valve metal, a dielectric layer laminated on the surface of the porous sintered body, and a solid electrolyte layer laminated on the dielectric layer, and the capacitor element A solid electrolytic capacitor comprising a conductor layer formed on a surface of the conductive layer and electrically connected to the solid electrolyte layer.
The capacitor element is formed with at least one recess covered with the conductor layer ,
The capacitor element has one or a plurality of recess forming surfaces in which the recesses are formed,
In any one of the recess forming surfaces, only one of the recesses is disposed, and the edge of the recess is surrounded by the edge of the recess forming surface,
The area of the recess in plan view is larger than the area of the surrounding surface that is defined by the edge and the edge and surrounds the recess in plan view.
The solid electrolytic capacitor, wherein a thickness of a portion of the conductor layer covering the recess is thicker than a thickness of a portion of the conductor layer covering the surrounding surface .
上記導電体層と導通し、且つ、上記凹部非形成面に対向している導電板をさらに備える、請求項1ないし3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。 The capacitor element has one or a plurality of recess formation surfaces in which the recesses are formed, and one or a plurality of recess non-formation surfaces in which the recesses are not formed,
4. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, further comprising a conductive plate that is electrically connected to the conductor layer and faces the non-recessed surface. 5.
上記コンデンサ素子は、各面を、2つの上記凹部非形成面および4つの上記凹部形成面とする直方体状である、請求項4に記載の固体電解コンデンサ。 An anode wire that is electrically connected to the porous sintered body and protrudes from the recess-unformed surface different from the recess-unformed surface facing the conductive plate;
5. The solid electrolytic capacitor according to claim 4, wherein the capacitor element has a rectangular parallelepiped shape in which each surface has two non-recessed surfaces and four recessed surface.
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