JP5861049B2 - 固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Description
≪第1の実施形態≫
以下に、本発明に係る固体電解コンデンサの好ましい一例を説明する。ここでは、焼結体からなる陽極部を有するコンデンサ素子を備える固体電解コンデンサについて説明する。
以下に、図2および図3を用いて、本発明に係る固体電解コンデンサの好ましい他の一例を説明する。ここでは、弁金属板からなる陽極部を有するコンデンサ素子を備える固体電解コンデンサを用いて説明する。
≪第3の実施形態≫
以下に、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の好ましい一例を説明する。ここでは、焼結体からなる陽極部を有するコンデンサ素子を備える固体電解コンデンサの製造方法を説明する。図4は、第3の実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法を図解する模式的な断面図であり、製造される固体電解コンデンサの構造は、第1の実施形態に係る固体電解コンデンサ100と同様である。
本工程において、図4(A)に示すコンデンサ素子10を作製する。まず、公知の技術にしたがって、陽極引出部12が立設された陽極部11を形成する。図1に示す陽極部11は、たとえば、陽極引出部12の長手方向の一端側を弁金属粉末に埋め込んだ状態で、当該粉末を所望の形状に成形し、その後、当該成形体を焼結することによって形成することができる。弁金属としては、タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウムなどを用いることができる。また、陽極引出部12は金属で構成することができるが、特に、弁金属を好適に用いることができる。
上記の前工程で作製されたコンデンサ素子10の陰極引出部15の表面に、接続部18の原料となる接続部材18Aおよび陰極端子17をこの順で積層して、図4(B)に示す積層体40を形成する。
次に、上記の積層体形成工程で形成された積層体40を加熱する。この工程により、積層体40における接続部材18Aのうちの溶剤が除去されるとともに金属ナノ粒子が焼結する。金属ナノ粒子が焼結することによって、陰極引出部15および陰極端子17とを固着する焼結体からなる接続部18が形成される(図4(C)参照)。
上記加熱工程後、以下の後工程を行うことにより、図4(D)に示す固体電解コンデンサ100が製造される。具体的には、まず、陽極引出部12の露出する一端に陽極端子16が溶接される。そして、コンデンサ素子10、陽極端子16の陽極引出部12と接続する一端側、および陰極端子17の接続部18と接続する一端側は、外装樹脂19、たとえばエポキシ樹脂によって封止され、固体電解コンデンサ100が製造される。
以下に、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の好ましい他の一例を説明する。ここでは、弁金属板からなる陽極部を有する固体電解コンデンサの製造方法を説明する。図5は、第4の実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法を図解する模式的な断面図であり、製造される固体電解コンデンサの構造は、第2の実施形態に係る固体電解コンデンサ200と同様である。
本工程において、図5(A)に示すように、4つのコンデンサ素子20を作製して、該4つのコンデンサ素子20を積層して固着し、構造体50を作製する。
上記の前工程で作製された、4つのコンデンサ素子20が積層されて固着された構造体50のうちの露出する陰極引出部24aの表面に、第1接続部27の原料となる第1接続部材27Aおよび陰極端子26をこの順で積層して、図5(B)に示す積層体51を形成する。
次に、上記の積層体形成工程で形成された積層体51を加熱する。この工程により、積層体51における第1接続部材27Aのうちの溶剤が除去されるとともに金属ナノ粒子が焼結する。金属ナノ粒子が焼結することによって、陰極引出部24aおよび陰極端子26とを固着する焼結体からなる第1接続部27が形成される(図5(C)参照)。
上記加熱工程後、以下の後工程を行うことにより、図5(D)に示す固体電解コンデンサ200が製造される。具体的には、まず、陽極引出部21aの露出する一端に陽極端子25が溶接される。そして、積層体51は、外装樹脂29、たとえばエポキシ樹脂によって封止され、固体電解コンデンサ200が製造される。
1. 前工程
本工程において、4つのコンデンサ素子20を作製する。コンデンサ素子20の作製方法は、第4の実施形態におけるコンデンサ素子20の作成方法と同様であるので、その説明は繰り返さない。
本工程において、4つのコンデンサ素子20の向きおよび位置を揃えて整列させ、各陰極引出部24a〜24dが互いに第2接続部28a〜28cの原料となる第2接続部材を介して連結するように積層された積層体を形成する。なお、このときの積層体の構造は、図5(A)の構造体50の構造において、第2接続部28a〜28cの部材が異なるのみである。
次に、上記の積層体形成工程で形成された積層体50を加熱する。この工程により、積層体における第2接続部材のうちの溶剤が除去されるとともに金属ナノ粒子が焼結する。金属ナノ粒子が焼結することによって、4つのコンデンサ素子20の隣り合う陰極引出部24a〜24d同士を固着する焼結体(第2接続部28a〜28c)が形成される。なお、本工程における適切な加熱温度および加熱時間といった各条件は、第4の実施形態における積層体加熱工程の場合の条件と同様であるので、その説明は繰り返さない。
上記加熱工程後、陰極端子26と陰極引出部24aの露出する面とを電気的に接続し、陽極端子25と陽極引出部21aの露出する面とを電気的に接続し、さらに、外装樹脂29で各部材を封止することによって、固体電解コンデンサ200が製造される(図5(D)参照)。なお、このときの陰極端子26は、従来の導電性接着剤で固着されてもよく、当然に、金属の焼結体によって固着されてもよい。第1接続部27および第2接続部28a〜28cを金属の焼結体とする場合には、積層体を作成し、さらに該積層体に第1接続部材27Aおよび陰極端子26を積層した後に、金属ナノ粒子を焼結させるべく、加熱工程を行うことが好ましい。この場合、1回の加熱工程で、全ての焼結体を形成することができる。
1. 前工程
まず、公知の方法を用いて、タンタル粉末を準備し、タンタルワイヤの一端側をタンタル粉末に埋め込んた状態で、タンタル粉末を直方体に成形した。そして、これを焼結することにより、陽極引出部12の一端が埋め込まれた陽極部11を形成した。このときの陽極部11の寸法は、縦×横×高さが1mm×1mm×2mmであった。
基材である銅合金の上に順次Niメッキ層、Pdメッキ層、Auメッキ層を形成した陰極端子17の一端の一面上に接続部材18Aを塗布し、該塗布された接続部材18A上に、コンデンサ素子10の陰極引出部15を載置して、積層体40を作製した。具体的には、接続部材18Aとして、平均粒径が50±40nmの銀ナノ粒子を90質量%含む混合溶剤を用い、陰極端子17の平面上に、縦×横が2mm×2mmで厚さが20±5μmとなるように塗布した。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いた。なお、銀ナノ粒子の平均粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定した。
上記工程で作製した積層体40を、加熱炉の中に載置し、210℃で2分間加熱した。この加熱により、溶剤が除去されるとともに銀ナノ粒子が焼結し、陰極端子17および陰極引出部15の間に介在して、陰極端子17および陰極引出部15を固着する焼結体からなる接続部18が形成された。
上記工程後、陽極引出部12の露出する一端に銅からなる陽極端子16を溶接し、コンデンサ素子10、陽極端子16の陽極引出部12と接続する一端側、および陰極端子17の接続部18と接続する一端側をエポキシ樹脂で封止して、最後にエージング処理することによって、固体電解コンデンサ100を製造した。製造された固体電解コンデンサの定格電圧は2V、定格容量は270μFであった。
積層体形成工程において、接続部材18Aのかわりに、従来の導電性接着剤を、縦×横が2mm×2mmで厚さが20±5μmとなるように塗布した以外は、実施例1と同様の方法で、固体電解コンデンサを製造した。用いた導電性接着剤は、50μm±45μmの銀粒子をエポキシ樹脂に混在させたペースト剤であり、ペースト剤中の銀粒子の含有量は80質量%であった。製造された固体電解コンデンサの定格電圧は2V、定格容量は270μFであった。
実施例1および比較例1における20個ずつの固体電解コンデンサについて、4端子測定用のLCRメータを用いて、それぞれの固体電解コンデンサの周波数100kHzにおけるESR(mΩ)を20℃の環境下で測定した。なお、測定には、PRECISION LCR METER 4284A(ヒューレットパッカード株式会社製)を用いた。測定された結果のそれぞれの平均値算出した。その結果を表1に示した。
3,22 誘電体被膜、14,23 固体電解質、15,24a〜24d 陰極引出部、
16,25 陽極端子、17,26 陰極端子、18 接続部、18A 接続部材、19
,29 外装樹脂、27 第1接続部、27A 第1接続部材、28a〜28c 第2接
続部、50 構造体、51 積層体、100,200 固体電解コンデンサ。
Claims (10)
- 陽極引出部を有する陽極部の表面に、誘電体被膜、固体電解質、および陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子を備える固体電解コンデンサであって、
前記陰極引出部は接続部によって陰極端子と電気的に接続されており、
前記接続部は金属の焼結体からなり、絶縁性を有する接着剤を含有しない、固体電解コンデンサ。 - 陽極引出部を有する陽極部の表面に、誘電体被膜、固体電解質、および陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子を複数備え、該複数のコンデンサ素子が積層された固体電解コンデンサであって、
前記複数のコンデンサ素子のうちの少なくとも1つのコンデンサ素子の陰極引出部は、第1接続部によって陰極端子と電気的に接続され、
前記複数のコンデンサ素子の隣り合う陰極引出部のそれぞれは、第2接続部によって電気的に接続され、
前記第1接続部および前記第2接続部のうちの少なくとも1つは、金属の焼結体からなり、絶縁性を有する接着剤を含有しない、固体電解コンデンサ。 - 前記金属は銀である、請求項1または2に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記焼結体の厚さが10μm以上30μm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。
- 陽極引出部を有する陽極部の表面に、誘電体被膜、固体電解質、および陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子を備える固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記陰極引出部の表面に、接続部材および陰極端子をこの順で積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を加熱する工程と、を有し、
前記接続部材は、金属ナノ粒子および溶剤からなとともに、絶縁性を有する接着剤を含有せず、
前記加熱によって、前記溶剤が除去されるとともに前記金属ナノ粒子が焼結して、前記陰極引出部と前記陰極端子とを固着する焼結体が形成される、固体電解コンデンサの製造方法。 - 陽極引出部を有する陽極部の表面に、誘電体被膜、固体電解質、および陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子を複数備え、該複数のコンデンサ素子が積層された固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記複数のコンデンサ素子のうちの少なくとも1つのコンデンサ素子の陰極引出部の表面に、接続部材および陰極端子をこの順で積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を加熱する工程とを有し、
前記接続部材は、金属ナノ粒子および溶剤からなとともに、絶縁性を有する接着剤を含有せず、
前記加熱によって、前記溶剤が除去されるとともに前記金属ナノ粒子が焼結して、前記陰極引出部と前記陰極端子とを固着する焼結体が形成される、固体電解コンデンサの製造方法。 - 陽極引出部を有する陽極部の表面に、誘電体被膜、固体電解質、および陰極引出部が順次形成されたコンデンサ素子を複数備え、該複数のコンデンサ素子が積層された固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記複数のコンデンサ素子のうちの1つのコンデンサ素子の陰極引出部の表面に、接続部材および他のコンデンサ素子の陰極引出部をこの順で積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を加熱する工程とを有し、
前記接続部材は、金属ナノ粒子および溶剤からなとともに、絶縁性を有する接着剤を含有せず、
前記加熱によって、前記溶剤が除去されるとともに前記金属ナノ粒子が焼結して、前記1つのコンデンサ素子の陰極引出部と前記他のコンデンサ素子の陰極引出部とを固着する焼結体が形成される、固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記接続部材における金属ナノ粒子の含有量は85質量%以上である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記金属ナノ粒子は銀ナノ粒子である、請求項5〜8のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記加熱する工程における加熱温度は、120℃以上220℃以下である、請求項9に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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