JP5886766B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関する。

近年、電子機器の高性能化・小型化に伴い、部品の実装密度に配慮した、モールドチップ部品が主流となっている。アルミ電解コンデンサも例外ではなく、表面実装（Surfaced Mounting Technology， SMT）のアルミ電解コンデンサも大いに応用されている。

表面実装技術は新世代の電子組立技術であり、伝統型の電子部品を以前の体積の数十分の一に圧縮し、電子部品実装の高密度、高信頼性、小型化、低コスト及び生産の自動化を実現させた。しかし、アルミ電解コンデンサの場合、一般的な表面実装品は、縦型タイプ（通称Ｖチップ）であるが、低背が要求される電子機器には限界があった。

その欠点を克服すべく技術として、ポリアニリンを固体電解質層に用いた巻回型モールドチップが提案されている。しかし、円柱形の巻回素子をモールドするため、巻回素子径に制約が生じ、外装後、依然として比較的に大きな厚さスペースを占め、より低背要求を満足することが難しいという問題があった。また、二つ目の問題として、素子を薄く形成できる積層構造のモールドチップ型の固体電解コンデンサがあるが、固体電解質層であるポリピロールを形成するにあたり、第一層目に化学重合膜を形成し、第二層目を電解重合させる方法では電解重合に長時間を要し、更にこの電解重合は単層処理でしかも積層枚数分溶接しなければならず、工数がかかるという問題があった。

これらの問題に鑑み、陽極箔、陰極箔及び陽極箔と陰極箔との間に介したセパレータによって巻回され、更に直方体に扁平され固体電解質を化学重合で形成された直方体の素子と、素子に接続させた電極引出端子と、その直方体素子を外装する外装体とを備えた固体電解コンデンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１７は、従来の固体電解コンデンサを模式的に示す縦断面図である。
固体電解コンデンサ１０１は、陽極箔、陰極箔及び陽極箔と陰極箔との間に介したセパレータによって巻回され、更に直方体に扁平され固体電解質を形成した直方体の素子１１０と、素子１１０に接続させた陽極引出端子１２１及び陰極引出端子１２２と、その直方体の素子１１０を外装する外装体１３０とを備えている。陽極引出端子１２１は、素子１１０の一方の端面１１０ａから露出し、リードフレーム１４０と接続されている。陰極引出端子１２２は、素子１１０の他方の端面１１０ｂから露出し、リードフレーム１４０と接続されている。

特許文献１に記載の固体電解コンデンサによれば、より低背要求を満足させることができ、工数の増加を抑えることができる。

中華人民共和国特許出願公開第１０１５２７２０３号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の固体電解コンデンサでは、図１７に示すように、陽極箔に接続された陽極引出端子１２１と、陰極箔に接続された陰極引出端子１２２とが、巻芯１１０ｃ（一点鎖線）を中心として両側（対称）に配置されているため、素子１１０の厚さ方向において、陽極引出端子１２１の位置（高さ）と、陰極引出端子１２２の位置（高さ）とが大きく異なる。ところが、固体電解コンデンサ１０１では、通常、素子１１０を樹脂で封止して外装体１３０を形成する際に、外装体１３０から露出するリードフレーム１４０の高さを揃えなければならない。そのため、特許文献１に記載の固体電解コンデンサでは、リードフレーム１４０に曲げ加工を施して段差１４０ａを設けることにより、リードフレーム１４０と陰極引出端子１２２との接続位置において、リードフレーム１４０の高さを調整しなければならず、製造工程が煩雑化するという問題があった。

また、リードフレーム１４０に段差１４０ａを設けると、その段差部分についても樹脂で封止しなければならないため、必然的に、電極箔（例えば、陽極箔）の幅を短くしなければならない。そのため、コンデンサの静電容量が制限されてしまうという問題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされた発明であって、その目的は、製造工程の煩雑化を無くすことが可能であり、静電容量を増加させることができる固体電解コンデンサを提供することである。

本発明は、固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサは、陽極箔、陰極箔、並びに陽極箔及び陰極箔の間に介したセパレータによって巻回された巻回素子を直方体状に扁平し、固体電解質を形成した直方体素子と、前記陽極箔と接続され、前記直方体素子内に位置する部分と前記直方体素子から露出した露出部とを備えた陽極引出端子と、前記陰極箔と接続され、前記直方体素子内に位置する部分と前記直方体素子から露出した露出部とを備えた陰極引出端子と、前記直方体素子を外装する外装体と、前記陽極引出端子の前記露出部及び前記陰極引出端子の前記露出部の各々に接続され、前記外装体の側面から露出したリードフレームとを備え、前記陽極引出端子及び前記陰極引出端子の両方が、前記陽極引出端子及び前記陰極引出端子のうちの前記直方体素子内に位置する部分全体と前記直方体素子の巻芯とが前記直方体素子の厚さ方向に重なり合い且つ前記直方体素子内において前記陽極引出端子及び前記陰極引出端子の少なくとも一部が厚さ方向に重なり合うように、前記直方体素子の巻芯に対して片側に配置されており、前記陰極引出端子が、前記直方体素子の前記片側の最外殻に配置され、前記陰極引出端子の前記露出部は、前記直方体素子の前記片側の側面において露出して前記リードフレームと接続されており、前記リードフレームが接続される前記陽極引出端子の前記露出部及び前記陰極引出端子の前記露出部の高さが揃っていて実質的に段差が無く、前記外装体内において前記リードフレームに曲げ加工が施されていないことを特徴とする。

従来の方法では、陽極引出端子及び陰極引出端子が巻芯を中心として両側に配置され、リードフレームに曲げ加工が必要であり、電極箔の幅に制限があった。
しかし、本発明では、陽極引出端子及び陰極引出端子を巻芯の片側に配置することにより、陽極引出端子及び陰極引出端子の段差（高低差）を小さくし、リードフレームの曲げ加工を無くすことができるので、製造工程の煩雑化を無くすことができる。
また、リードフレームの曲げ段差を無くすことができるので、電極箔の幅（面積）を広げることができる。従って、コンデンサの静電容量値を増加させることができる。
さらに、本発明では、陽極引出端子又は陰極引出端子が直方体素子の最外殻に配置されているため、当該最外殻に配置された端子とリードフレームとを接続することができ、リードフレームの引出経路を短くすることができる。その結果、本発明の固体電解コンデンサによれば、同サイズの従来の固体電解コンデンサ（特許文献１参照）に比べて、低抵抗化（例えばＥＳＲ（等価直列抵抗）及びＥＳＬ（等価直列インダクタンス）の低減）が可能である。

本願発明の第一実施形態に係る固体電解コンデンサを模式的に示す概略縦断面図である。 第一実施形態に係る固体電解コンデンサの固体電解質形成前の分解構造を模式的に示す概略斜視図である。 （ａ）は、第一実施形態に係る直方体素子１０を示す模式図であり、（ｂ）は、従来の素子１１０を示す模式図であり、（ｃ）は、比較例としての素子１０１０を示す模式図であり、（ｄ）は、（ｃ）に示す素子１０１０を備えた比較例としての固体電解コンデンサ１００１を模式的に示す概略縦断面図である。 （ａ）は、第一実施形態に係るプレス成型前の素子を模式的に示す横断面図であり、（ｂ）第一実施形態に係るプレス成型後の素子を模式的に示す横断面図である。 第一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造工程を模式的に示す図である。 第一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造工程を模式的に示す図である。 第一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造工程を模式的に示す図である。 第一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造工程を模式的に示す図である。 第一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造工程を模式的に示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造工程を模式的に示す図である。 第一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造工程を模式的に示す図である。 第一実施形態に係る固体電解コンデンサの製造工程を模式的に示す図である。 第二実施形態に係る固体電解コンデンサを模式的に示す概略縦断面図である。 第二実施形態に係るプレス成型後の素子の模式図である。 第二実施形態に係るプレス成型後の素子の模式図である。 第二実施形態に係る固体電解コンデンサの製造工程を模式的に示す図である。 従来の固体電解コンデンサを模式的に示す縦断面図である。

本発明の上述の目的、特徴及びメリットをより理解し易くするために、以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施形態（第一実施形態及び第二実施形態）について詳しく説明する。本発明について理解し易くなるように、以下の説明では、詳細な内容を記載しているが、本発明は、以下に実施された形態以外でも実施可能であり、以下の実施形態に限定されない。さらに、図面は、実際の寸法に基づいて作成されたものではなく、概略図又は模式図に過ぎないので、図面によって、本発明は限定されない。また、図面においては、本発明の特徴部分を強調するために、一部の構成を省略して示している場合がある。

［第一実施形態］
図１は、本願発明の第一実施形態に係る固体電解コンデンサを模式的に示す概略縦断面図である。図２は、第一実施形態に係る固体電解コンデンサの固体電解質形成前の分解構造を模式的に示す概略斜視図である。

図２に示すように、固体電解コンデンサ１は、陽極箔１１、陰極箔１２、及び陽極箔１１と陰極箔１２の間に配置されたセパレータ１３によって巻回された巻回素子を直方体状に扁平し、固体電解質を形成した直方体素子１０と、陽極箔１１に接続された陽極引出端子２１と、陰極箔１２に接続された陰極引出端子２２と、直方体素子１０を樹脂モールドにより外装する外装体３０（図１参照）とを備える。

図２では、巻止テープ１４の端部が自由になっているが、実際には、巻止テープ１４の端部は直方体素子１０の側面に貼り付けられる。また、巻止テープを使用せず接着剤で貼り付ける方法もある。図２に示すように、陽極箔１１及び陰極箔１２は全体的に帯状である。陽極箔１１と陰極箔１２との間に、セパレータ１３が設けられている。陽極箔１１と陰極箔１２の各々の表面およびセパレータ１３で保持させる固体電解質として、導電性高分子が用いられている。導電性高分子としては、例えば、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン等が挙げられる。

陽極箔１１は、第一弁金属層（図示せず）と第一弁金属層表面に形成された誘電体酸化皮膜（図示せず）からなる。ここでの弁金属としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の金属が挙げられる。本実施の形態では、アルミニウムが用いられている。前記誘電体酸化皮膜は、エッチング処理された第一弁金属層の表面に化成処理（陽極酸化処理）を経て形成される。本実施の形態では、誘電体酸化皮膜は、酸化アルミニウムである。

陰極箔１２は、第二弁金属層（図示せず）及び第二弁金属層表面に附着した炭化物粒子層（図示せず）からなる。ここでの弁金属としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の金属が挙げられる。本実施の形態には、アルミニウムが用いられている。
本発明では、必ずしも陰極箔が炭化物粒子層を備えている必要は無く、陰極箔として、例えば、第二弁金属層のみからなる陰極箔、第二弁金属層表面に蒸着金属層又は蒸着金属化合物層等を備える陰極箔等、公知の陰極箔を採用できる。
なお、図５に示すように、陰極箔１２の箔長（陰極箔１２の長手方向における長さ）は、陽極箔１１の箔長（陽極箔１１の長手方向における長さ）よりも長く、後述するように陰極箔１２は陽極箔１１に対して巻回軸に対して外側に巻回される。

図１に示すように、固体電解コンデンサ１は、陽極引出端子２１と、陰極引出端子２２とを備える。陽極引出端子２１は、陽極箔（図２参照）に接続されている。陰極引出端子２２は、陰極箔（図２参照）に接続されている。

図１に示すように、陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２の両方が、直方体素子１０の巻芯１０ｃに対して片側に配置されている。

図１に示すように、陰極引出端子２２は、直方体素子１０の最外殻に配置されている。即ち、陰極引出端子２２は、直方体素子１０の側面（直方体素子１０の底面、図１における下の面）において露出している。なお、ここでいう最外殻とは、直方体素子１０の前記片側（陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２と同じ側）にて当該引出端子より外周側に陽極箔及び陰極箔がない位置をいう。固体電解コンデンサ１では、陽極引出端子２１と、陰極引出端子２２と、後述するリードフレーム４０（４０ａ、４０ｂ）は、前記片側に配置されている。
陰極引出端子２２は、少なくとも直方体素子１０の長手方向（図中左右方向）の端面１０ａ、１０ｂ間で露出している。陰極引出端子２２は、直方体素子１０の巻芯１０ｃに対する片側（陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２が配置された側、即ち図中下側）の側面において露出している。そして、当該露出した陰極引出端子２２とリードフレーム４０ｂとが接続されている。陰極引出端子２２とリードフレーム４０ｂとの接続部分は、少なくとも直方体素子１０の長手方向の端面１０ａ、１０ｂ間に位置する。

図１に示すように、陽極引出端子２１は、直方体素子１０の一方の端面１０ａから露出している。陰極引出端子２２は、直方体素子１０の他方の端面１０ｂから露出している。端面１０ａ、１０ｂは、直方体素子１０における陽極箔１１及び陰極箔１２の巻回の軸線と垂直な面である。言い換えれば、陽極箔１１と陰極箔１２の幅方向と垂直な面のことである。また、直方体素子１０における陽極箔１１と陰極箔１２との巻回の軸線と平行な面が直方体素子１０の側面である。

陽極引出端子２１の露出部２１ａ（図５参照）及び陰極引出端子２２の露出部２２ａ（図５参照）は、非弁金属からなる。本発明において、陽極引出端子２１の露出部２１ａ及び陰極引出端子２２の露出部２２ａは、弁金属からなってもよい。陽極引出端子２１の接続部２１ｂ（図５参照）は、弁金属からなる。陰極引出端子２２の接続部２２ｂ（図５参照）は、銅母材からなり、銅母材の表面には、ニッケル又は銀のメッキが施されている。このような材質の陰極引出端子２２を用いることにより、陰極引出端子２２とリードフレーム４０とを接続する際の接続抵抗を低下させることができる。このように、陰極引出端子は銅母材からなることが好ましいが、本発明において、陰極引出端子の材質は特に限定されない。

また、陽極引出端子２１の直方体素子１０外における厚さ、即ち、陽極引出端子２１のうち端面から露出した部分の厚さは、陰極引出端子２２（直方体素子１０の最外殻に配置された端子）の厚さよりも大きい。これにより、陽極引出端子２１のリードフレーム４０ａとの溶接面（図中、下側の表面）の高さと、陰極引出端子２２のリードフレーム４０ｂとの溶接面（図中、下側の表面）の高さとを、より精度良く揃えることができる。

図１に示すように、直方体素子１０の外部にリードフレーム４０（４０ａ及び４０ｂ）が設けられている。リードフレーム４０が外装体３０に嵌め込まれている。また、リードフレーム４０ａに陽極引出端子２１が接続され、リードフレーム４０ｂに陰極引出端子２２が接続されている。この構成では、固体電解コンデンサ１の製造時において、一つのリードフレーム４０に複数の直方体素子１０が接続される（図９、図１２参照）。

陽極引出端子２１とリードフレーム４０ａとは、金属間結合により接続されている。陽極引出端子２１とリードフレーム４０ａとの接続には、導電性接着剤が用いられていない。金属間結合による接続方法としては、溶接（レーザー溶接や抵抗溶接等）が挙げられる。

また、リードフレーム４０ａは、陽極引出端子２１のうち直方体素子１０外に露出した部分（直方体素子１０の端面１０ａから露出した部分）と接続されている。また、リードフレーム４０ａは、陽極引出端子２１の直方体素子１０外に露出した部分（陽極引出端子２１のうち直方体素子１０の端面から露出した部分）のうち、直方体素子１０の最外殻に近い側の面と接続されている。

陰極引出端子２２とリードフレーム４０ｂとは、導電性接着剤により接続されている。導電性接着剤としては、例えば、絶縁性の熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を主成分とし、当該樹脂中に導電性物質（例えば、銀、銅、黒鉛）が分散されたもの等、従来公知のものを使用することができる。本実施形態において、導電性接着剤としては、銀ペーストが使用されている。

また、リードフレーム４０ｂは、陰極引出端子２２のうち直方体素子１０の側面（直方体素子１０の底面、図１における下の面）を構成する部分と接続されている。陰極引出端子２２は、直方体素子１０の長手方向（図１の左右方向）の端面１０ａ、１０ｂ間においてリードフレーム４０ｂと接続される。

本実施形態において、陽極引出端子２１が直方体素子１０から露出した部分は、扁平状である。当該部分が円柱状である場合に比べると、陽極引出端子２１と、直方体素子１０外部のリード線（例えばリードフレーム４０）とを接続させるときに面接触になるので、より大きな接触面積が得られ、電気的接続を確保することができる。本発明において、陽極引出端子２１の露出した部分の形状は、この例に限定されず、例えば、陽極引出端子２１が陽極箔１１と接続される部分及び陰極引出端子２２が陰極箔１２と接続される部分よりも厚い板状であってもよい。陽極引出端子２１が直方体素子１０から露出した部分の表面は、平面であってもよく、曲面であってもよく、平面と曲面とからなっていてもよい。

図１に示すように、外装体３０によって、直方体素子１０と、直方体素子１０と接続させたリードフレーム４０とが外装（封止）され、外部との絶縁が確保されている。外装体３０としては、例えば、エポキシ樹脂や液晶ポリマー等が挙げられる。また、外装体３０の形成には、一般的なモールド成型のプロセスが用いられる。外装体３０内において、リードフレーム４０は、平板状を有しており、陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２の各々と面接触している。リードフレーム４０には、曲げ加工が施されておらず、リードフレーム４０は、平板状に形成されており、端面１０ａ、１０ｂと対向していない。従って、直方体素子１０の端面１０ａ、１０ｂと、端面１０ａ、１０ｂと対向する外装体３０の表面との間の距離を短くすることができる。その結果、陽極箔１１の幅を広くすることができ、静電容量を増加させることができる。

本実施形態では、直方体素子１０を適切な厚さ（例えば、１．８ｍｍ）に設定することにより、樹脂モールド時に、素子径による制約が無く、より低背要求に応えることができるチップ式の固体電解コンデンサを実現できる。従って、本実施形態に係る固体電解コンデンサ１によれば、占める厚さのスペースが少なく、電子設備の低背化に対する要求をより高いレベルで満足することができる。

次に、図３を用いて、第一実施形態に係る固体電解コンデンサ１が備える直方体素子１０と、従来の固体電解コンデンサ１０１が備える素子１１０及び比較例としての固体電解コンデンサ１００１が備える素子１０１０との対比を行う。図３（ａ）は、第一実施形態に係る直方体素子１０を示す模式図であり、（ｂ）は、従来の素子１１０を示す模式図であり、（ｃ）は、比較歴としての素子１０１０を示す模式図であり、（ｄ）は、（ｃ）に示す素子１０１０を備えた比較例としての固体電解コンデンサ１００１を模式的に示す概略縦断面図である。

図３（ａ）に示すように、直方体素子１０では、陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２が、巻芯１０ｃに対して片側に配置されている。巻芯１０ｃは、最内周に位置するセパレータ１３からなる（図４参照）。

一方、図３（ｂ）に示す従来の素子１１０では、陽極引出端子１２１と陰極引出端子１２２との間に、巻芯１１０ｃが位置している。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、直方体素子１０内における陽極引出端子２１と陰極引出端子２２との距離は、直方体素子１１０における陽極引出端子１２１と陰極引出端子１２２との距離よりも短い。従って、本実施形態に係る直方体素子１０では、直方体素子１０の厚さ方向における陽極引出端子２１と陰極引出端子２２との高さの差を小さくすることができる。

本実施形態に係る直方体素子１０と同様、図３（ｃ）に示す比較例としての素子１０１０においても、陽極引出端子１０２１及び陰極引出端子１０２２が、巻芯１０１０ｃに対して片側に配置されている。図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、素子１０１０内における陽極引出端子１０２１と陰極引出端子１０２２との距離は、素子１１０における陽極引出端子１２１と陰極引出端子１２２との距離よりも短い。従って、比較例としての素子１０１０では、本実施形態に係る直方体素子１０と同様、素子１０１０の厚さ方向における陽極引出端子１０２１と陰極引出端子１０２２との高さの差を小さくすることができる。

これに対し、本実施形態に係る直方体素子１０と比較例としての素子１０１０との間には、以下のような相違点が存在する。図３（ａ）に示すように、直方体素子１０では、陰極引出端子２２が直方体素子１０の最外殻に配置されている。即ち、陰極引出端子２２は、直方体素子１０の側面（直方体素子１０の底面、図３（ａ）における下の面）において露出している。一方、図３（ｃ）に示す素子１０１０では、陰極引出端子１０２２が素子１０１０の最外殻に配置されていない。即ち、陰極引出端子１０２２は、素子１０１０の側面（素子１０１０の底面、図３（ｃ）における下の面）において露出していない。このことに起因して、図１、図３（ｄ）に示すように、本実施形態に係る固体電解コンデンサ１におけるリードフレームの引出経路は、固体電解コンデンサ１００１におけるリードフレームの引出経路よりも短い。その結果、本実施形態に係る固体電解コンデンサ１によれば、同サイズの固体電解コンデンサ１００１に比べて、電極箔の幅及び静電容量値を、さらに増加させることができる。

なお、巻芯１０ｃは、図３（ａ）に示すように、直方体素子１０にプレス加工が施されることにより、巻芯１０ｃの軸線方向からみて、端面１０ｂの長手方向に延びている。直方体素子１０の厚さ方向（図３の上下方向）において、陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２が巻芯１０ｃと重なり合っている。巻芯１０ｃの軸線方向からみて、端面１０ｂ（又は端面１０ａ）の長手方向に沿った巻芯１０ｃの長さは、陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２の幅よりも長い。陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２のうち、直方体素子１０内に位置する部分全体と、巻芯１０ｃとが、直方体素子１０の厚さ方向に重なり合っている。言い換えると、端面１０ｂ（又は端面１０ａ）の長手方向において、陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２の幅は、巻芯１０ｃの幅よりも狭い。これにより、プレス時に陽極引出端子２１が接続された陽極箔１１と、陰極引出端子２２が接続された陰極箔１２に加わる力を低減することができる。また、直方体素子１０内において、陽極引出端子２１と陰極引出端子２２とは直方体素子１０の厚さ方向に重なっている。本発明において、陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２の少なくとも一部が重なり合っていればよく、その程度は、特に限定されないが、例えば、直方体素子１０内において陽極引出端子２１及び陰極引出端子２２の少なくとも半分が重なり合っていることが好ましく、２／３以上が重なり合っていることがより好ましい。なお、本実施形態では、両端子は同じ幅を有しているが、両端子の幅が異なる場合には、両端子の重なり合いの程度は、幅の短い端子を基準として算出される。

図４（ａ）は、第一実施形態に係るプレス成型前の素子を模式的に示す横断面図であり、（ｂ）は、第一実施形態に係るプレス成型後の素子を模式的に示す横断面図である。図４では、図１〜図３と同じ構成には、図１〜図３における符号と同じ符号を付した。

図４（ａ）に示すように、巻回素子１６（プレス成型前の素子）は、比較的広くて大きな巻芯１０ｃを備えている。図４（ａ）に示す巻回素子１６が、プレス加工されることにより、図４（ｂ）に示す直方体状の素子１７になる。陽極箔１１は、陰極箔１２よりも厚い。本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、素子１７の巻芯１０ｃの片側において、陽極引出端子２１は、陽極箔１１の外側の面に接続され、陰極引出端子２２は、陰極箔１２の外側の面に接続されている。なお、本発明においては、少なくとも陰極引出端子２２が陰極箔１２の外側の面に接続されていることが好ましい。直方体素子１０の側面に陰極引出端子２２を露出させ易く、引出距離を短くすることができるからである。

また、図４（ｂ）に示すように、陽極引出端子２１と陰極引出端子２２との間には、１枚のみの陰極箔１２と、セパレータ１３とが配置されている。即ち、陽極引出端子２１と陰極引出端子２２との間に配置されている電極箔は１枚である。従って、直方体素子１０の厚さ方向における陽極引出端子２１と陰極引出端子２２との距離を短くすることができる。なお、本発明において、陽極引出端子２１と陰極引出端子２２との間に配置されている電極箔は、この例に限定されない。

また、図４（ｂ）に示すように、素子１７の厚さ方向（図中上下方向）において、陰極引出端子２２の外側には、１枚のセパレータ１３が配置されているのみであり、陽極箔１１及び陰極箔１２は配置されていない。陰極引出端子２２の外側に配置されたセパレータ１３が取り除かれることにより、陰極引出端子２２が露出する。セパレータ１３が取り除かれる前の素子が素子１７（図４（ｂ）参照）であり、セパレータ１３が取り除かれた後の素子が直方体素子１０（図３（ａ）参照）である。なお、本発明において、陰極引出端子の外側には、複数枚のセパレータが配置されていてもよい。この場合、複数枚のセパレータを取り除くことにより、陰極引出端子２２を露出させることができる。

次に、図５〜図１２を参照して、本実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法について説明する。

＜ステップＳ１＞
図５の通り、所定の幅に裁断された陽極箔１１および陰極箔１２を準備する。具体的に、陽極箔１１と陰極箔１２は共に帯状である。陽極箔１１及び陰極箔１２については、上述した通りであるので、ここでの説明は省略する。

＜ステップＳ２＞
図５の通り、陽極箔１１及び陰極箔１２に電極引出端子２１、２２を接合する。具体的に、陽極箔１１に陽極引出端子２１を接合し、陰極箔１２に陰極引出端子２２を接合する。陽極引出端子２１は、円柱形の露出部２１ａと平板状の接続部２１ｂとからなる。陰極引出端子２２は、円柱形の露出部２２ａと平板状の接続部２２ｂとからなる。陽極引出端子２１の接続部２１ｂは、陽極箔１１と接合される。陰極引出端子２２の接続部２２ｂは、陰極箔１２と接合される。各電極引出端子２１、２２と、電極箔１１、１２との接合は、カシメや超音波溶接等により行われる。
また、ステップＳ２では、陰極引出端子２２を陰極箔１２に接合するとともに、陰極引出端子２２のうち、陰極箔１２から露出している直方体素子１の端面１０ａ側の部分を切除する。本実施形態では、素子１７の厚さ方向における陽極引出端子２１と陰極引出端子２２との距離が短く、且つ陽極引出端子２１の露出部２１ａが接続部２１ｂよりも厚いので、陽極引出端子２１と陰極引出端子２２との短絡を防止するために、陰極引出端子２２の露出部２２ａが丁寧に取り除かれる。従って、図１に示すように、直方体素子１０において、陰極引出端子２２は、直方体素子１０の端面１０ａから突出しない。但し、短絡防止の観点からみて、若干量（例えば、製造時の不可避的誤差）の突出であれば許容される。

＜ステップＳ３＞
図６に示すように、陽極箔１１及び陰極箔１２、並びに陽極箔１１と陰極箔１２との間に配置されたセパレータ１３を巻回して所定の長さで切断することにより、円柱体を形成し、端部を巻止テープ１４により円柱体の側面に固定する。ここで、陰極箔１２は陽極箔１１に対して巻回軸に対して外側に巻回され、陰極箔１２が円柱体の最外周に位置する。この構成によれば、陽極箔１１に形成される誘電体酸化皮膜を抵抗の低い陰極箔１２で覆う（誘電体酸化皮膜に陰極箔１２を近づける）ことにより、ＥＳＲを低下させることができる。また、陽極箔１１より陰極箔１２の方が柔らかいので、陰極箔１２を陽極箔１１の外側に配置して巻回することにより、モールド樹脂による素子へのストレスを緩和することができる。なお、端部を巻止テープ１４により円柱体の側面に固定することに対しては、巻止テープを使用せず接着剤で貼り付ける方法もある。これにより巻回素子１６が形成される。このとき、陽極引出端子２１の接続部２１ｂ及び陰極引出端子２２の接続部２２ｂは、巻回素子１６の内部に位置する。また、陽極引出端子２１の露出部２１ａは、巻回素子１６の一端から露出する。セパレータ１３は、例えば、天然繊維（セルロース）または、化学繊維からなる。セパレータ１３として使用され得る天然繊維や化学繊維は、特に限定されるものではない。化学繊維としては、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリイミド繊維、ナイロン繊維等の合成繊維を用いることができる。

＜ステップＳ４＞
図７の通り、巻回素子１６を直方体状の素子１７に変形する（図４（ａ）、（ｂ）参照）。具体的に、所定の冶具（図示せず）に巻回素子１６を固定し、荷重を加えて変形することにより、所定寸法の直方体状の素子１７を形成する。次に、素子１７をバーに固定する。
さらに、本実施形態では、陽極引出端子２１が素子１７から露出した部分が円柱状である場合には、巻回素子１６を素子１７に変形してから、円柱状の露出部２１ａをプレスし、扁平状（又は平板状）に成形する。

＜ステップＳ５＞
素子１７に化成処理及び熱処理を行う。具体的に、素子１７を化成液容器中の化成液に浸し、化成容器を陰極、陽極引出端子２１を陽極として、陽極箔１１に化成処理を施す。化成液に用いる溶質は、カルボン酸基を有する有機酸塩類、リン酸塩等の無機酸塩等の溶質である。本実施の形態においては、化成液としてアジピン酸アンモニウムを用いる。この化成処理は、アジピン酸アンモニウム濃度０．５ｗｔ％〜３ｗｔ％を主体とした化成液を用いて、誘電体酸化皮膜の耐電圧に近似した電圧で行う。次に、素子１７を化成液から取り出し、熱処理を行う。熱処理は２００℃〜３００℃の温度範囲で数分間〜数十分間程度行う。化成および熱処理の動作を数回繰り返す。これらの処理により、陽極箔１１の断面に露出した弁金属、または端子接続による傷等に起因する金属露出面に酸化皮膜が形成されている。それにより、より耐熱性に優れた誘電体酸化皮膜を形成することができる。

＜ステップＳ６＞
上述の素子の陽極箔１１と陰極箔１２の間に固体電解質層（陽極箔１１と陰極箔１２の各々の表面およびセパレータ１３により保持される固体電解質の層）の形成を行う。本実施の形態においては、固体電解質は導電性高分子であり、モノマーである３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤であるｐ−トルエンスルホン酸鉄塩の化学重合によって形成される。具体的に、まず、モノマー溶液は、例えば、エタノールで希釈され２５ｗｔ％濃度とされる。素子１７をモノマー溶液に浸し、そして、加熱乾燥により溶剤であるエタノールを除去させ、モノマーのみを残す。加熱乾燥の温度は、好ましくは４０℃〜６０℃であり、例えば５０℃とすることができる。６０℃を超える温度では、エタノールの沸点に近くなり急激な蒸発を招き、素子１７内部にモノマーが均一に残らなくなる。また、４０℃以下では蒸発に時間を要する。乾燥時間は、素子１７の体積によるが、素子１７では、１０分〜２０分程度が好ましい。次にモノマーを残留させた素子１７に酸化剤を含浸させ、３，４−エチレンジオキシチオフェンを形成させる。上述の酸化剤の含浸は、減圧含浸法により素子１７に含浸させる。酸化剤としては、ｐ−トルエンスルホン酸鉄塩の５５ｗｔ％のブタノール溶液を用い、素子１７を酸化剤に浸漬させ、減圧含浸させる。次に、素子１７を３０℃から１８０℃まで段階的に昇温させ、化学重合反応により、導電性高分子であるポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェンを形成させることができる。なお、素子に形成する導電性高分子は、素子内で化学重合により形成する方法だけでなく、予め導電性高分子を合成し、溶媒に分散させた溶液に素子を浸漬し乾燥して形成してもよく、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェンに替えて、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の公知の導電性高分子を単独または複数で使用することができる。

＜ステップＳ７＞
図８の通り、陽極引出端子２１の余分な部分を切断し、図９の通り、直方体素子１０の電極引出端子２１、２２を、リードフレーム４０に接続させる。リードフレーム４０が外部引出端子となる。

具体的な接続方法について、図１０を用いて説明する。
まず、素子１７において、陰極引出端子２２の外側（背面）に配置されているセパレータ１３及び固体電解質をレーザーにより削り取る。これにより、素子の側面（素子の底面）において陰極引出端子２２が露出し、素子１７は直方体素子１０となる。
図１０（ａ）に示すように、本実施形態において、陰極引出端子２２は、端面１０ａ、１０ｂ間に位置しており、そのうち、端面１０ｂ側の一部が露出している。なお、本発明において、陰極引出端子の表面のうち露出した部分の割合は限定されず、直方体素子の一方の端面から他方の端面に亘る全体において、陰極引出端子が露出していてもよい。

陰極引出端子２２がニッケルメッキ銅母材からなる場合、セパレータ１３及び固体電解質をレーザーにより削り取る。接続抵抗を小さくするためである。なお、陰極引出端子２２が銀メッキ銅母材からなる場合にも同様にセパレータ１３及び固体電解質をレーザーにより削り取る。

図１０（ｂ）に示すように、先端が錐形状である針（図示せず）をリードフレーム４０ａに貫通させることにより、リードフレーム４０ａに、突起部４１を形成する。突起部４１は、針で貫通した時の針の周縁に沿うように形成される。突起部４１は、陽極引出端子２１との接続時に陽極引出端子２１に向かうように形成されている。突起部４１の数は特に限定されない。なお、図１０（ｂ）では、リードフレーム４０ｂ中に、陰極引出端子接合部５０が示されている。

次に、図１０（ｃ）に示すように、陽極引出端子２１とリードフレーム４０ａの突起部４１とが接触するように、また、直方体素子１０の側面に露出した陰極引出端子２２（図１０（ａ）参照）とリードフレーム４０ｂ中の陰極引出端子接合部５０とが接触するように、直方体素子１０をリードフレーム４０上に配置する。

次に、図１０（ｄ）に示すように、レーザー溶接や抵抗溶接等の金属間結合による接続方法により、陽極引出端子２１をリードフレーム４０ａに接合する。例えば、陽極引出端子２１がアルミニウムからなり、リードフレーム４０が銅からなる場合、溶接時に陽極引出端子２１が溶融する。また、導電性接着剤により、陰極引出端子２２をリードフレーム４０ｂに接合する。

＜ステップＳ８＞
図１１、図１２及び図１の通り、リードフレーム４０に接続させた直方体素子１０をモールド外装することにより、外装体３０を形成し、続いて外装体３０から外部に露出しているリードフレーム４０を切断排除し、チップ型の固体電解コンデンサ１が完成する。

［第二実施形態］
以下においては、第一実施形態に係る固体電解コンデンサ１の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明することとする。また、第一実施形態における説明が第二実施形態においても当てはまる部分については、説明を省略することとする。

図１３〜図１６を用いて、第二実施形態について説明する。
図１３は、第二実施形態に係る固体電解コンデンサを模式的に示す概略縦断面図である。

図１３に示すように、第二実施形態においても、第一実施形態と同様に、陰極引出端子２２が直方体素子１０の最外殻に配置されている。即ち、陰極引出端子２２は、直方体素子１０の側面（直方体素子１０の底面、図１３における下の面）において露出している。そして、当該露出した陰極引出端子２２とリードフレーム４０ｂとが接続されている。

第二実施形態においては、第一実施形態と異なり、陰極引出端子２２が折り曲げられた形状を有している。

以下、第二実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法について説明する。ステップＳ１〜ステップＳ６までの工程については、第一実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。

＜ステップＳ７＞
直方体素子１０の電極引出端子２１、２２とリードフレーム４０とを接続するに際し、陰極引出端子２２に対して折り曲げ加工が行われる。

図１４及び図１５は、第二実施形態に係るプレス成型後の素子の模式図である。
図１４に示すように、巻回素子１６（プレス成型前の素子、図４（ａ）参照）に対してプレス加工された時点の素子１７において、陰極引出端子２２は折り曲げられた形状を有していない。素子１７において、陰極引出端子２２に対して折り曲げ加工を行うことにより、図１５に示す直方体素子１０が得られる。陰極引出端子２２が折り曲げられる前の素子が素子１７（図１４参照）であり、陰極引出端子２２が折り曲げられた後の素子が直方体素子１０（図１５参照）である。

折り曲げ加工は以下のように行われる。
図１４に示すように、折り曲げ加工前の素子１７において、陰極引出端子２２は素子の端面から露出している。また、第二実施形態においても、第一実施形態と同様に、素子１７において、陰極引出端子２２の外側には、１枚のセパレータ１３が配置されている（図４（ｂ）参照）。以下、当該１枚のセパレータ１３を最外殻セパレータと呼ぶ。折り曲げ加工に際しては、陰極引出端子２２のうち素子の端面から露出した部分が、最外殻セパレータの辺（端面の長手方向に沿った辺）を折り目として、折り返される。これにより、素子の側面（素子の底面）において陰極引出端子２２が露出する。

第一実施形態と同様、陰極引出端子２２がニッケルメッキ銅母材からなる場合、折り返された陰極引出端子２２の固体電解質をレーザーにより削り取る。なお、陰極引出端子２２が銀メッキ銅母材からなる場合にも固体電解質をレーザーにより削り取る。

その後、第一実施形態と同様の方法により、陽極引出端子２１とリードフレーム４０ａとが接続され、直方体素子１０の側面に露出した陰極引出端子２２とリードフレーム４０ｂとが接続される（図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）参照）。

＜ステップＳ８＞
図１６、図１２及び図１３の通り、リードフレーム４０に接続させた直方体素子１０をモールド外装することにより、外装体３０を形成し、続いて外装体３０から外部に露出しているリードフレーム４０を切断排除し、チップ型の固体電解コンデンサ１が完成する。

図１３に示すように、固体電解コンデンサ１において、直方体素子１０の側面のうち陰極引出端子２２の露出した側面（直方体素子１０の底面、図１３における下の面）は、折り返された陰極引出端子２２と最外殻セパレータとによって構成される。折り返された陰極引出端子２２と巻芯１０ｃとの距離は、最外殻セパレータと巻芯１０ｃとの距離よりも長い。従って、折り返された陰極引出端子２２の表面と最外殻セパレータの表面とは段差を有しているが、本明細書では、便宜上、両平面は直方体素子の１つの面を構成するものとして説明している。

本実施形態において、陰極引出端子２２のうち側面に露出していない部分（折り返されていない部分）の外側には、１枚のセパレータ１３が配置されているのみであり、陽極箔１１及び陰極箔１２は配置されていない。即ち、陰極引出端子２２のうち側面に露出している部分と露出していない部分との間には、１枚のセパレータが挟まれているのみである。但し、陰極引出端子２２のうち側面に露出している部分（折り返されている部分）と露出していない部分（折り返されていない部分）との間には、複数枚のセパレータが挟まれていてもよい。

上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明を何ら制限するものではない。本発明の当業者であれば、本発明の範囲内において、上記の方法及び技術内容を用いて、本発明に対して、種々の改変が可能であり、又は均等な実施形態に変更できる。従って、本発明の内容から逸脱しない限り、本発明に基づく実施形態に対する全ての改変、均等物への置換及び修飾は、本発明の範囲内にある。

＜実施例１＞
実施例１として、上述した第一実施形態に示す固体電解コンデンサ１（６．３Ｖ、１００μＦ）を製造した（図１）。この固体電解コンデンサ１の外装ケースのサイズは、７．３ｍｍ×４．３ｍｍ×２．８ｍｍであった。リードフレーム４０（４０ａ及び４０ｂ）としては、表面にニッケルメッキ処理が施された厚さ１００μｍの銅フレーム材を用いた。なお、製造時において、リードフレーム４０ａと陽極引出端子２１（アルミ製陽極タブ）とを接続する前に、リードフレーム４０ａにおける陽極引出端子２１との接続位置に針を貫通させ、これにより、前記接続位置に突起部４１を形成した。針としては、先端が四角錐形状であるφ０．２６ｍｍの針を用いた。インバーター式抵抗溶接機を用いて、リードフレーム４０ａと、陽極引出端子２１との接続を行った。また、リードフレーム４０ｂと陰極引出端子２２（ニッケルメッキ銅母材陰極タブ）とを接続する前に、陰極引出端子２２の外側（背面）に配置されているセパレータ１３及び固体電解質をレーザーにより削り取った。これにより、直方体素子１０の側面において陰極引出端子２２のニッケルメッキ表面を露出させた。そして、導電性接着剤（銀ペースト）を用いて、リードフレーム４０ｂと、直方体素子１０の側面に露出した陰極引出端子２２との接続を行った。

＜実施例２＞
実施例２として、上述した第二実施形態に示す固体電解コンデンサ１（６．３Ｖ、１００μＦ）を製造した（図１３）。リードフレーム４０ｂと陰極引出端子２２（銀メッキ銅母材陰極タブ）とを接続する前に、陰極引出端子２２のうち素子の端面から露出した部分を、最外殻セパレータの辺（端面の長手方向に沿った辺）を折り目として、折り返した。これにより、直方体素子１０の側面（底面）において陰極引出端子２２を露出させた。また、折り返された陰極引出端子２２の外側（背面）に配置されているセパレータ１３及び固体電解質をレーザーにより削り取って銀メッキ表面を露出させた。上記の点以外は、実施例１と同様にして、固体電解コンデンサ１を製造した（図１３）。

＜比較例１＞
比較例１として、従来の固体電解コンデンサ１０１（６．３Ｖ、１００μＦ）を製造した（図１７）。この固体電解コンデンサ１０１の外装ケースのサイズは、実施例１〜２と同様であり、７．３ｍｍ×４．３ｍｍ×２．８ｍｍであった。リードフレームとしては、表面にニッケルメッキ処理が施された厚さ１００μｍの銅フレーム材を用いた。なお、製造時において、リードフレームと陽極引出端子（アルミ製陽極タブ）及び陰極引出端子（アルミ製陰極タブ）とを接続する前に、リードフレームにおける陽極引出端子及び陰極引出端子との接続位置に針を貫通させ、これにより、前記接続位置に突起部を形成した。針としては、先端が四角錐形状であるφ０．２６ｍｍの針を用いた。インバーター式抵抗溶接機を用いて、リードフレームと、陽極引出端子及び陰極引出端子との接続を行った。

＜比較例２＞
比較例１における固体電解コンデンサ１０１に代えて、固体電解コンデンサ１００１（図３（ｄ））（６．３Ｖ、１００μＦ）を製造した以外、比較例１と同様にして、比較例２を行った。この固体電解コンデンサ１００１の外装ケースのサイズは、実施例１〜２と同様であり、７．３ｍｍ×４．３ｍｍ×２．８ｍｍであった。

実施例１〜２の固体電解コンデンサ１と、比較例１の固体電解コンデンサ１０１、及び比較例２の固体電解コンデンサ１００１との性能比較を行った。その結果を表１に示す。なお、Tanδは、損失角の正接を示す。LCは、漏れ電流を示す。 ESRは、等価直列抵抗を示す。

表１に示すように、実施例１〜２の固体電解コンデンサ１では、比較例１の固体電解コンデンサ１０１に比べると、静電容量が約５０％増加し、比較例２の固体電解コンデンサ１００１に比べても、静電容量が約２０％増加し、低抵抗化（ＥＳＲの改善）が確認され、本発明の有効性が明確に確認された。
本発明は、固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサは、陽極箔、陰極箔、並びに陽極箔及び陰極箔の間に介したセパレータによって巻回された巻回素子を直方体状に扁平し、固体電解質を形成した直方体素子と、前記陽極箔と接続された陽極引出端子と、前記陰極箔と接続された陰極引出端子と、前記直方体素子を外装する外装体とを備え、前記陽極引出端子及び前記陰極引出端子の両方が、前記直方体素子の巻芯に対して片側に配置されており、前記陽極引出端子又は前記陰極引出端子が、前記直方体素子の最外殻に配置されている。

１ 固体電解コンデンサ
１０ 直方体素子
１０ａ、１０ｂ 端面
１１ 陽極箔
１２ 陰極箔
１３ セパレータ（固体電解質層）
１４ 巻止テープ
２１ 陽極引出端子
２２ 陰極引出端子
３０ 外装体
４０ａ、４０ｂ リードフレーム

Claims (8)

1. 固体電解コンデンサであって、
   前記固体電解コンデンサは、
   陽極箔、陰極箔、並びに陽極箔及び陰極箔の間に介したセパレータによって巻回された巻回素子を直方体状に扁平し、固体電解質を形成した直方体素子と、
   前記陽極箔と接続され、前記直方体素子内に位置する部分と前記直方体素子から露出した露出部とを備えた陽極引出端子と、
   前記陰極箔と接続され、前記直方体素子内に位置する部分と前記直方体素子から露出した露出部とを備えた陰極引出端子と、
   前記直方体素子を外装する外装体と、
   前記陽極引出端子の前記露出部及び前記陰極引出端子の前記露出部の各々に接続され、前記外装体の側面から露出したリードフレームと
   を備え、
   前記陽極引出端子及び前記陰極引出端子の両方が、前記陽極引出端子及び前記陰極引出端子のうちの前記直方体素子内に位置する部分全体と前記直方体素子の巻芯とが前記直方体素子の厚さ方向に重なり合い且つ前記直方体素子内において前記陽極引出端子及び前記陰極引出端子の少なくとも一部が厚さ方向に重なり合うように、前記直方体素子の巻芯に対して片側に配置されており、
   前記陰極引出端子が、前記直方体素子の前記片側の最外殻に配置され、前記陰極引出端子の前記露出部は、前記直方体素子の前記片側の側面において露出して前記リードフレームと接続されており、前記リードフレームが接続される前記陽極引出端子の前記露出部及び前記陰極引出端子の前記露出部の高さが揃っていて実質的に段差が無く、前記外装体内において前記リードフレームに曲げ加工が施されていないことを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 請求項１に記載の固体電解コンデンサであって、
   前記リードフレームは、前記陰極引出端子と、導電性接着剤により接続されている固体電解コンデンサ。
3. 請求項１又は２に記載の固体電解コンデンサであって、
   前記陰極引出端子は、銅母材からなる固体電解コンデンサ。
4. 請求項３に記載の固体電解コンデンサであって、
   前記陰極引出端子は、ニッケル又は銀によりメッキされている固体電解コンデンサ。
5. 請求項１〜４のいずれか１に記載の固体電解コンデンサであって、
   前記陽極引出端子の前記露出部の厚さは、前記陰極引出端子の厚さよりも大きい固体電解コンデンサ。
6. 請求項１〜５のいずれか１に記載の固体電解コンデンサの製造方法であって、
   前記固体電解コンデンサは、
   陽極箔、陰極箔、並びに陽極箔及び陰極箔の間に介したセパレータによって巻回された巻回素子を直方体状に扁平し、固体電解質を形成した直方体素子と、
   前記陽極箔と接続された陽極引出端子と、
   前記陰極箔と接続された陰極引出端子と、
   前記直方体素子を外装する外装体と
   を備え、
   前記陽極引出端子及び前記陰極引出端子の両方が、前記直方体素子の巻芯に対して片側に配置されており、
   前記製造方法は、
   前記陰極引出端子を前記直方体素子の最外殻に配置させ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。
7. 請求項６に記載の固体電解コンデンサの製造方法であって、
   前記製造方法は、
   前記陰極引出端子の外側に配置されているセパレータ及び固体電解質を削り取ることにより、前記陰極引出端子を前記直方体素子の側面において露出させる工程を含む固体電解コンデンサの製造方法。
8. 請求項６に記載の固体電解コンデンサの製造方法であって、
   前記製造方法は、
   前記陰極引出端子のうち直方体素子の端面から露出した部分を折り曲げることにより、前記陰極引出端子を前記直方体素子の側面において露出させる工程を含む固体電解コンデンサの製造方法。

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