JP7029666B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Description
固体電解コンデンサ100は、例えば六面体の外形を有するコンデンサ素子10と、コンデンサ素子10を封止する樹脂外装体70と、樹脂外装体70の外部にそれぞれ露出する陽極リード端子50および陰極リード端子60と、を備えている。固体電解コンデンサ100は、コンデンサ素子10と同じく、ほぼ六面体の外形を有する。
陽極ワイヤ2の第一部分2aの一部は、第1面1aと一辺を共有するとともに互いに対向する第2面1bおよび第3面1cからそれぞれ露出している。
陽極体1は、金属粒子を焼結して得られる多孔質焼結体である。陽極体1の形状は特に限定されないが、例えば、直方体である。陽極体1の方向Aの厚みの平均値Tは特に限定されず、例えば、0.15mm~0.50mmである。
陽極体1の表面には、誘電体層が形成されている。誘電体層は、例えば、金属酸化物から構成されている。陽極体1の表面に金属酸化物を含む層を形成する方法として、例えば、化成液中に陽極体1を浸漬して陽極体1の表面を陽極酸化する方法や、陽極体1を、酸素を含む雰囲気下で加熱する方法が挙げられる。誘電体層は、上記金属酸化物を含む層に限定されず、絶縁性を有していればよい。誘電体層は、陽極ワイヤ2の第1露出領域2aaおよび第2露出領域2abにも形成され得る。
固体電解質層4は、誘電体層の少なくとも一部を覆うように形成されている。固体電解質層4は、第1露出領域2aaおよび第2露出領域2abに形成された誘電体層上にも形成され得る。
陰極層5は、例えば、カーボン層と、カーボン層の表面に形成された金属(例えば、銀)ペースト層と、を有している。カーボン層は、固体電解質層4上の少なくとも一部を覆うように形成されている。カーボン層は、黒鉛などの導電性炭素材料を含む組成物により構成される。金属ペースト層は、例えば、銀粒子と樹脂とを含む組成物により構成される。なお、陰極層5の構成は、これに限られず、集電機能を有する構成であればよい。
陽極リード端子50は、陽極ワイヤ2の第二部分2bを介して、陽極体1と電気的に接続している。陽極リード端子50の材質は、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば特に限定されず、金属であっても非金属であってもよい。その形状も特に限定されず、例えば、長尺かつ平板状である。この場合、陽極リード端子50の厚み(陽極リード端子50の主面間の距離)は、低背化の観点から、25~200μmが好ましく、25~100μmがより好ましい。
陰極リード端子60は、陰極層5と電気的に接続している。陰極リード端子60の材質も、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば、特に限定されず、金属であっても非金属であってもよい。その形状も特に限定されず、例えば、長尺かつ平板状である。この場合、陰極リード端子60の厚みは、低背化の観点から、25~200μmが好ましく、25~100μmがより好ましい。陰極リード端子60は、例えば、導電性接着材を介して、陰極層5に接合される。
樹脂外装体70は、陽極リード端子50と陰極リード端子60とを電気的に絶縁するために設けられており、絶縁性の材料から構成されている。樹脂外装体70は、例えば、熱硬化性樹脂の硬化物を含む。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、不飽和ポリエステル等が挙げられる。
≪固体電解コンデンサの製造方法≫
(1)陽極体の作製工程
金属粒子と陽極ワイヤ2とを、陽極ワイヤ2の一部が金属粒子に埋め込まれるように型に入れる。型の一対の対向する面の間隔が、陽極ワイヤ2の直径と同等になるように加圧成形した後、真空中で焼結する。これにより、第一部分2aが陽極体1の第1面1aからその内部に埋設された陽極体が作製される。ただし、第一部分2aの一部は、第2面1bおよび第3面1cから露出している。一方、第一部分2aと第2面1bまたは第3面1cとは、ほぼ面一である。加圧成形の際の圧力は特に限定されず、例えば、10~100N程度である。金属粒子には、必要に応じて、ポリアクリルカーボネート等のバインダを混合してもよい。
陽極体1上に誘電体層を形成する。具体的には、電解水溶液(例えば、リン酸水溶液)が満たされた化成槽に、陽極体1を浸漬し、陽極ワイヤ2の第二部分2bを化成槽の陽極体に接続して、陽極酸化を行うことにより、陽極体1の表面に弁作用金属の酸化被膜からなる誘電体層を形成することができる。電解水溶液としては、リン酸水溶液に限らず、硝酸、酢酸、硫酸などを用いることができる。
本実施形態では、導電性高分子を含む固体電解質層4の形成工程を説明する。
導電性高分子を含む固体電解質層4は、例えば、誘電体層が形成された陽極体1に、モノマーやオリゴマーを含浸させ、その後、化学重合や電解重合によりモノマーやオリゴマーを重合させる方法、あるいは、誘電体層が形成された陽極体1に、導電性高分子の溶液または分散液を含浸し、乾燥させることにより、誘電体層上の少なくとも一部に形成される。
固体電解質層4の表面に、カーボンペーストおよび金属ペーストを順次、塗布することにより、カーボン層と金属ペースト層とで構成される陰極層5を形成する。
陽極体1から植立する陽極ワイヤ2の第二部分2bを、レーザー溶接や抵抗溶接などにより、陽極リード端子50と接合する。
陰極層5に導電性接着材を塗布した後、陰極リード端子60を、導電性接着材を介して陰極層5に接合する。
次いで、コンデンサ素子10および樹脂(樹脂外装体70の材料。例えば、未硬化の熱硬化性樹脂およびフィラー)を金型に収容し、トランスファー成型法、圧縮成型法等により、コンデンサ素子10を樹脂外装体70で封止する。このとき、陽極リード端子50および陰極リード端子60の少なくとも一部を金型から露出させる。成型の条件は特に限定されず、使用される熱硬化性樹脂の硬化温度等を考慮して、適宜、時間および温度条件を設定すればよい。
以上の方法により、固体電解コンデンサ100が製造される。
10:コンデンサ素子
1:陽極体
1a:第1面
1b:第2面
1c:第3面
2:陽極ワイヤ
2a:第一部分
2aa:第1露出領域
2ab:第2露出領域
2b:第二部分
3:誘電体層
4:固体電解質層
5:陰極層
30:金属ケース
40:封止部材
50:陽極リード端子
60:陰極リード端子
70:樹脂外装体
80:導電性のシート
Claims (3)
- 陽極ワイヤと、
前記陽極ワイヤの一部が埋設された陽極体と、
前記陽極体上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に形成された固体電解質層と、
前記固体電解質層上に形成された陰極層と、を有するコンデンサ素子を備え、
前記陽極体は多孔質焼結体であって、前記陽極ワイヤの残部が植立する第1面と、前記第1面と一辺を共有するとともに、互いに対向する第2面および第3面と、を有し、
前記陽極ワイヤは、前記第1面から前記陽極体の内部に埋設される第一部分と、前記陽極体の前記第1面から延出する第二部分と、を有し、
前記陽極体の前記第2面から前記第3面に向かう方向Aの厚みの平均値Tに対する、前記陽極ワイヤの前記第一部分の前記方向Aの径の平均値Dinの割合:Din/Tは、90~110%であり、
前記第一部分の一部は、前記第2面および前記第3面から露出している、固体電解コンデンサ。 - 前記陽極ワイヤの前記第二部分の前記方向Aの径の平均値Doutに対する、前記平均値Dinの割合:Din/Doutは、90~110%である、請求項1に記載の固体電解コンデンサ。
- 積層された複数の前記コンデンサ素子を備える、請求項1または2に記載の固体電解コンデンサ。
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