JP5419546B2 - Surface mount thin capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、表面実装薄型コンデンサ及びその製造方法に関し、特に母材として金属箔を用いた表面実装薄型コンデンサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a surface mount thin capacitor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a surface mount thin capacitor using a metal foil as a base material and a method for manufacturing the same.
近年、携帯電話をはじめとする情報電子機器が、世の中に広く用いられている。これらの情報電子機器には、デジタル回路技術が用いられている。最近ではコンピュータや通信関連機器、家庭電化製品や車載用機器にもLSI等のデジタル回路技術が使用されている。さらに、上述したLSIを動作させた場合、高周波電流がLSIの電源ラインに発生することが知られている。この対策には、高周波電流の発生源であるLSIを供給電源系から高周波的に分離すること、すなわち、電源デカップリングの手法が有効である。コンデンサを用いて電気的ノイズの除去を広い周波数帯域に渡って行う場合には、複数種類のコンデンサ、たとえば自己共振周波数が異なるアルミ電解コンデンサ、タンタルコンデンサ、セラミックコンデンサ等の異種のコンデンサをLSI近傍に複数備えることによって行われてきた。 In recent years, information electronic devices such as mobile phones have been widely used in the world. These information electronic devices use digital circuit technology. Recently, digital circuit technology such as LSI is also used in computers, communication-related devices, home appliances, and in-vehicle devices. Furthermore, it is known that when the above-described LSI is operated, a high-frequency current is generated in the power supply line of the LSI. As a countermeasure, it is effective to separate the LSI, which is the source of the high-frequency current, from the power supply system at high frequency, that is, a power supply decoupling technique. When using a capacitor to remove electrical noise over a wide frequency band, multiple types of capacitors, such as different types of capacitors such as aluminum electrolytic capacitors, tantalum capacitors, and ceramic capacitors with different self-resonant frequencies, are located near the LSI. It has been done by providing multiple.
従来より、弁作用金属としてアルミやタンタルなどを用いた固体電解コンデンサには、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れ、CPUデカップリング回路あるいは電源回路などに広く使用されている。特に高周波における低ESR(等価直列抵抗)、低ESL(等価直列インダクタンス)を持つ表面実装型固体電解コンデンサの開発が進んでいる。 Conventionally, solid electrolytic capacitors using aluminum, tantalum, or the like as a valve metal have been widely used in CPU decoupling circuits, power supply circuits, and the like because of their small size, large capacitance, and excellent frequency characteristics. In particular, the development of surface mount type solid electrolytic capacitors having low ESR (equivalent series resistance) and low ESL (equivalent series inductance) at high frequencies is in progress.
従来の表面実装薄型コンデンサに用いられるコンデンサ素子の断面図を図3に示す。 FIG. 3 shows a cross-sectional view of a capacitor element used in a conventional surface mount thin capacitor.
従来の技術について、図3を参照しながら説明する。この種の表面実装薄型コンデンサは、板状又は、箔状の弁作用を有する金属を拡面化した陽極体10の表面に陽極酸化皮膜1を形成し、レジスト層13により、この陽極体10を分離して陽極部を設けるとともに、中央部の陽極酸化皮膜1の上に表面を覆うように、固体電解質として導電性高分子層11を形成した後、その上に陰極層であるグラファイト層15,銀ペースト層16を順次形成してコンデンサ素子17が製作される。この様な表面実装薄型コンデンサの技術は特許文献1に開示されている。
A conventional technique will be described with reference to FIG. In this type of surface-mount thin capacitor, an
しかしながら、このような構造の従来の表面実装薄型コンデンサでは、導電性高分子層11の形成において化学酸化重合を用いた場合、重合液として酸化剤溶液とモノマー液を交互に複数回浸漬する。その際に陽極体10の表面が平滑なため、重合液が陽極体10に付着せずに流れ落ち、重合液が保持しない為に均一な重合層が出来にくく、安定した電気特性を得ることが困難になる。又、これを解消するために多数回の浸漬を繰り返すことにより、製作時間が長時間に渡るといった問題が生じていた。
However, in the conventional surface mount thin capacitor having such a structure, when chemical oxidative polymerization is used in forming the
本発明の技術的課題は、多数回の重合液浸漬を実施することなく、安定した電気特性を持った表面実装薄型コンデンサ及びその製造方法を提供することにある。 A technical problem of the present invention is to provide a surface mount thin capacitor having stable electric characteristics and a method of manufacturing the same without performing a large number of polymerization solution immersions.
本発明によれば、金属芯部と、前記金属芯部の両面を覆うエッチド層とから成る拡面化した弁作用金属を母材として用い、前記拡面化した弁作用金属の表面には、酸化膜からなる誘電体層が形成され、両端部は陽極として使用されるとともに、中央部分の前記誘電体層の表面上の一部に、導電性高分子分散液を印刷することにより規則的なパターンを持って形成された第一の導電性高分子層と、前記第一の導電性高分子層及び前記誘電体層上に、モノマーを化学酸化重合することにより形成された第二の導電性高分子層を備えることを特徴とする表面実装薄型コンデンサが得られる。 According to the present invention, a surface-enhanced valve action metal composed of a metal core part and an etched layer covering both surfaces of the metal core part is used as a base material, A dielectric layer made of an oxide film is formed, both ends are used as anodes, and a conductive polymer dispersion is regularly printed on a part of the surface of the dielectric layer at the central portion. A first conductive polymer layer formed with a pattern, and a second conductive polymer layer formed by chemical oxidative polymerization of monomers on the first conductive polymer layer and the dielectric layer A surface-mount thin capacitor characterized by comprising a polymer layer is obtained.
また、前記第一の導電性高分子層は、厚さ方向に平行な断面が凸形状であり、前記凸形状が格子状、縞状、及び複数の円状であることを特徴とする表面実装薄型コンデンサが得られる。 Also, the first conductive polymer layer, the surface, characterized in that parallel to the thickness direction cross section Ri convex der, the convex lattice shape, a stripe shape, and a plurality of circular A mounted thin capacitor is obtained.
本発明によれば、金属芯部と、前記金属芯部の両面を覆うエッチド層とから成る拡面化した弁作用金属を母材として用い、前記拡面化した弁作用金属の表面に酸化膜からなる誘電体層を形成する工程と、両端部は陽極として使用されるとともに、コンデンサ素子中央部分の表面上に一部に、導電性高分子分散液を印刷することにより規則的なパターンを持って第一の導電性高分子層が形成される工程と、前記第一の導電性高分子層及び前記誘電体層の上に、モノマーを化学酸化重合することにより第二の導電性高分子層を形成する工程とを含むことを特徴とする表面実装薄型コンデンサの製造方法が得られる。 According to the present invention, an expanded valve action metal composed of a metal core portion and an etched layer covering both surfaces of the metal core portion is used as a base material, and an oxide film is formed on the surface of the expanded valve action metal. Forming a dielectric layer comprising both ends used as anodes and having a regular pattern by printing a conductive polymer dispersion on a part of the surface of the capacitor element central portion. A first conductive polymer layer is formed, and a second conductive polymer layer is formed by chemical oxidative polymerization of a monomer on the first conductive polymer layer and the dielectric layer. The method for manufacturing the surface mount thin capacitor is obtained.
本発明によれば、より少ない重合液の浸漬回数によって、安定した電気特性を有した実装薄型コンデンサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a mounted thin capacitor having stable electrical characteristics with a smaller number of times of immersion of the polymerization liquid.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態におけるコンデンサ素子の断面図である。Al、Ti、Ta、Nb等の弁作用金属、ここではAlを用いてエッチング等により拡面化された陽極体10に電気化学的方法により化成処理して誘電体層1を形成する。誘電体層1を形成後、陽極と陰極との境界部分の誘電体皮膜及び電解質層を一部除去して、陽極体10の両端を露出させる。しかる後、前記陽極体10の両端の露出部分にスクリーン印刷手法等により、絶縁樹脂を形成しレジスト層13として、陽極と陰極を分離させる。その後乾燥してレジスト層13を乾燥硬化した後、直流電圧にて前記陽極体10を化成する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a capacitor element according to an embodiment of the present invention. A
その後、陽極体10の表面に第一の導電性高分子層12を形成する。形成方法としては、インクジェット方式、もしくは、スクリーン印刷による方法が挙げられ、陽極体10表面には凸形状であり、縞状、格子状、もしくは、円状の導電性高分子層が形成されている箇所と未形成な箇所が規則的に存在する様に形成される。
Thereafter, the first
その後、スルホン酸鉄塩や過硫酸安アンモニウムなどの酸化剤溶液に浸漬した後、乾燥する。しかる後、3、4−エチレンジオキシチオフェン、又は、ピロールの様なモノマー溶液に浸漬する。前記サイクルを複数回繰り返すことにより、化学酸化重合による第二の導電性高分子層14が形成される。
Then, after dipping in an oxidizer solution such as iron sulfonate and ammonium persulfate, it is dried. Thereafter, it is immersed in a monomer solution such as 3,4-ethylenedioxythiophene or pyrrole. By repeating the cycle a plurality of times, the second
導電性高分子層14を形成後、グラファイト層15及び銀ペースト層16を形成して陰極層としてコンデンサ素子17を得る。
After the formation of the
実施例を図1及び図2を参照して説明する。図1は実施例に用いるコンデンサ素子17の断面図、図2は第一の導電性高分子層形成後の正面図で第一の導電性高分子層の形状を示すものであり、図2(a)は縞状、図2(b)は格子状、図3(c)は円状の形状を示す正面図である。
An embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a
図1に示すように、弁作用金属であるアルミニウム箔(幅10mm、長さ15mm、厚さ150μm)を拡面化して陽極体10を形成した後、電気化学的に3Vの直流電圧を印加して誘電体皮膜を形成した。
As shown in FIG. 1, an
誘電体皮膜形成後、図2に示すように、第一の導電性高分子層12を陽極体10に形成する。形成は、図2(a)の様に縞状、図2(b)の様に格子状、図3(c)の様に円状の様に配置してその間隔は任意とする。ここでは、図2(a)の縞状の形成されたパターンについて詳細する。
After the formation of the dielectric film, a first
スクリーン印刷版に縞状の間隔が0.2mm、縞状の幅も0.2mmとして、印刷版を形成した後、導電性高分子粉末を溶液に分散させたスラリーポリマー(粘度400mPa・S)を印刷版に塗布し、陽極体10に印刷後、150℃ 30分で乾燥した。しかる後、残り片面を同様に印刷、乾燥を行い図2(a)に示すような厚み5μmの凸部を有した縞状の第一の導電性高分子層12導電性高分子層を形成した。
After forming a printing plate with a stripe interval of 0.2 mm and a stripe width of 0.2 mm on a screen printing plate, a slurry polymer (viscosity 400 mPa · S) in which a conductive polymer powder is dispersed in a solution is used. It apply | coated to the printing plate and after printing on the
しかる後、コンデンサ素子を酸化剤であるベンゼンスルホン酸第二鉄溶液に30秒間浸漬後、5分間乾燥を行った後、モノマーである3、4―エチレンジオキシチオフェンに30秒間浸漬して45分間放置させ、化学酸化重合反応を行い、誘電体層上全体に導電性高分子層としてポリチオフェンを形成した。 Thereafter, the capacitor element is immersed in ferric benzene sulfonate solution for 30 seconds, dried for 5 minutes, and then immersed in monomer 3,4-ethylenedioxythiophene for 30 seconds for 45 minutes. It was allowed to stand and a chemical oxidative polymerization reaction was performed to form polythiophene as a conductive polymer layer on the entire dielectric layer.
前述の浸漬サイクルを5回繰り返し実施して、第二の導電性高分子層14を形成した後、その上にグラファイト層15及び、銀ペースト層16を形成してコンデンサ素子17を得た。
The aforementioned immersion cycle was repeated 5 times to form the second
(比較例)
比較例として、第二の導電性高分子層14を形成する前の第一の導電性高分子層12を形成せずに、化学酸化重合を17回実施した以外は前述の実施例にコンデンサ素子を得た。
(Comparative example)
As a comparative example, the capacitor element described in the previous example except that the first
表1に実施例及び比較例の重合回数及び容量、等価直列抵抗(以下ESR)値をそれぞれ示すが、表1からも判る様に本実施例は、重合回数が比較例に比べて少ないにも関わらず、固体電解質である導電性高分子層の厚みは同等であり、且つ比較例同等の安定した電気特性を得ることが出来た。 Table 1 shows the number of polymerizations and the capacities of the examples and comparative examples, and the equivalent series resistance (hereinafter referred to as ESR) values. As can be seen from Table 1, this example has a smaller number of polymerizations than the comparative examples. Regardless, the conductive polymer layer, which is a solid electrolyte, had the same thickness, and stable electrical characteristics equivalent to those of the comparative example could be obtained.
前述の結果から、本発明により重合液浸漬後の引き上げによる重合液付着量を増加させ、さらに重合放置時間における重合液の垂れ下がりを抑制することにより、重合工程1回あたりのコンデンサ素子17に形成される導電性高分子層の形成厚みが増加し、少ない重合回数でも同等以上の電気特性を得ることが出来た。
From the above results, according to the present invention, the amount of the polymer solution adhered by the pulling up after immersion of the polymer solution is increased, and further, the polymerization solution is prevented from sagging during the polymerization standing time, thereby forming the
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、この実施の形態に限られるものではなく、この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、なし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and design changes within a range not departing from the gist of the present invention are also included in the present invention. That is, it goes without saying that various modifications and corrections that can be made by those skilled in the art are included.
本発明に係る表面実装薄型コンデンサは、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することができる。 The surface-mount thin capacitor according to the present invention can be applied to a solid electrolytic capacitor of a type that is surface-mounted on a substrate such as a printed wiring board of an electronic component or an electrical component.
1 誘電体層
10 陽極体
11 導電性高分子層
12 第一の導電性高分子層
13 レジスト層
14 第二の導電性高分子層
15 グラファイト層
16 銀ペースト層
17 コンデンサ素子
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