JP7259994B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Description
本発明は、固体電解コンデンサに関する。
固体電解コンデンサは、アルミニウム等の弁作用金属からなる基体の表面に誘電体層を有する弁作用金属基体と、該誘電体層上に設けられた固体電解質層を含む陰極層とを備えている。
例えば、特許文献１には、（Ａ）表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体、及び、上記誘電体層に設けられた固体電解質層を備える第１のシートを準備する工程、（Ｂ）金属箔からなる第２のシートを準備する工程と、（Ｃ）上記第１のシートを絶縁材料により被覆する工程、（Ｄ）上記第１のシートの上記固体電解質層上に導電体層を形成する工程、（Ｅ）上記第１のシートと上記第２のシートとを積層して積層シートを作製する工程、（Ｆ）上記積層シートの貫通穴に封止材を充填して積層ブロック体を作製する工程、（Ｇ）積層ブロック体を切断することにより、複数個の素子積層体を作製する工程、（Ｈ）第１の外部電極及び第２の外部電極を形成する工程、を備える固体電解コンデンサの製造方法が開示されている。
特許文献１によれば、積層ブロック体を切断して素子積層体に個片化する際に、陽極を構成する弁作用金属基体と、陰極を構成する金属箔とを、素子積層体のそれぞれの端面に露出させることができるため、素子積層体の端面を研磨する工程が不要となり、固体電解コンデンサを効率良く製造することができるとされている。
このような固体電解コンデンサにおいては、端面から露出する陽極及び陰極の割合（接触面積）が小さいと、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増大してしまうという問題や、外部電極との密着性が低下してしまうという問題が生じる。
また、固体電解コンデンサのサイズが小さくなるほど、陽極及び陰極は薄くなるため、ＥＳＲを低くすること、及び、外部電極との密着性を高くすることが困難となる。この傾向は、陽極に比べて薄いものが用いられる陰極において顕著となる。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、ＥＳＲが低く、外部電極との密着性が高い固体電解コンデンサを提供することを目的とする。
本発明の固体電解コンデンサは、樹脂成形体と、第１外部電極と、第２外部電極と、を備える。上記樹脂成形体は、複数のコンデンサ素子が積層された積層体と、上記積層体の周囲を封止する封止樹脂とを備える。上記樹脂成形体は、上記コンデンサ素子の積層方向に平行な厚さ方向に相対する底面及び上面と、上記積層方向に直交する長さ方向に相対する第１端面及び第２端面と、上記積層方向及び上記長さ方向に直交する幅方向に相対する第１側面及び第２側面を有する。上記第１外部電極は、上記樹脂成形体の上記第１端面に設けられている。上記第２外部電極は、上記樹脂成形体の上記第２端面に設けられている。上記コンデンサ素子は、表面に誘電体層を有する陽極と、上記誘電体層を介して上記陽極に対向する陰極とを含む。上記陽極は、芯部の表面に多孔質部を有する弁作用金属基体を含む。上記陰極は、陰極引き出し層を含む。上記第１外部電極は、上記第１端面から露出する上記弁作用金属基体に電気的に接続されている。上記第２外部電極は、上記第２端面から露出する上記陰極引き出し層に電気的に接続されている。
本発明の第１実施形態では、上記第２端面から露出していない上記陰極引き出し層の内部の厚さをｔ１、上記第２端面から露出している上記陰極引き出し層の露出部の厚さをｔ２、上記第１端面から露出していない上記弁作用金属基体の内部の厚さをｔ３、上記第１端面から露出している上記弁作用金属基体の露出部の厚さをｔ４、としたとき、以下の関係式：ｔ１＜ｔ２、ｔ３＜ｔ４、ｔ１＜ｔ３、及び、ｔ４／ｔ３＜ｔ２／ｔ１を満たす。
本発明の第２実施形態では、上記第２端面から露出していない上記陰極引き出し層の内部の厚さをｔ１、上記第２端面から露出している上記陰極引き出し層の露出部の厚さをｔ２、上記第１端面から露出していない上記弁作用金属基体の内部の厚さをｔ３、上記第１端面から露出している上記弁作用金属基体の露出部の厚さをｔ４、としたとき、以下の関係式：ｔ１＜ｔ２、ｔ３＜ｔ４、ｔ１＞ｔ３、及び、ｔ４／ｔ３＞ｔ２／ｔ１を満たす。
本発明によれば、ＥＳＲが低く、外部電極との密着性が高い固体電解コンデンサを提供することができる。
以下、本発明の固体電解コンデンサについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する各実施形態の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する各実施形態の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
［固体電解コンデンサ］
図１は、本発明の固体電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。
図１に示す固体電解コンデンサ１は、表面実装型の固体電解コンデンサであり、樹脂成形体９と、第１外部電極１１と、第２外部電極１３とを備える。
図１は、本発明の固体電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。
図１に示す固体電解コンデンサ１は、表面実装型の固体電解コンデンサであり、樹脂成形体９と、第１外部電極１１と、第２外部電極１３とを備える。
樹脂成形体９は、直方体状である。樹脂成形体９は、長さ方向（Ｌ方向）に相対する第１端面９ａ及び第２端面９ｂと、厚さ方向（Ｔ方向）に相対する底面９ｃ及び上面９ｄと、幅方向（Ｗ方向）に相対する第１側面９ｅ及び第２側面９ｆとを有する。ここで、長さ方向と幅方向と厚さ方向とは互いに直交している。
第１端面９ａには第１外部電極１１が設けられ、第２端面９ｂには第２外部電極１３が設けられている。
底面９ｃは、固体電解コンデンサ１の実装面となる側の面である。
本明細書においては、固体電解コンデンサ又は樹脂成形体の長さ方向及び厚さ方向に沿う面をＬＴ面といい、長さ方向及び幅方向に沿う面をＬＷ面といい、幅方向及び厚さ方向に沿う面をＷＴ面という。したがって、図１に示す固体電解コンデンサ１においては、樹脂成形体９の第１端面９ａ及び第２端面９ｂはＷＴ面であり、底面９ｃ及び上面９ｄはＬＷ面であり、第１側面９ｅ及び第２側面９ｆはＬＴ面である。
図２は、図１に示す固体電解コンデンサのＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。
樹脂成形体９は、複数のコンデンサ素子２０が積層された積層体３０と、積層体３０の周囲を封止する封止樹脂８とを備える。図２に示す例では、８個のコンデンサ素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈが積層されている。コンデンサ素子２０の積層方向は、樹脂成形体９の厚さ方向（Ｔ方向）に平行である。
樹脂成形体９は、複数のコンデンサ素子２０が積層された積層体３０と、積層体３０の周囲を封止する封止樹脂８とを備える。図２に示す例では、８個のコンデンサ素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈが積層されている。コンデンサ素子２０の積層方向は、樹脂成形体９の厚さ方向（Ｔ方向）に平行である。
図２に示す例では、樹脂成形体９の底部に支持基板９ｇが設けられていて、支持基板９ｇの底部表面が樹脂成形体９の底面９ｃとなっている。支持基板９ｇは、コンデンサ素子２０の積層体３０を一体化させるために設けられるものである。
コンデンサ素子２０は、表面に誘電体層５を有する陽極３と、誘電体層５を介して陽極３に対向する陰極７とを含む。積層体３０において、積層されたコンデンサ素子２０の間は、図示しない導電性接着剤を介して互いに接合されていてもよい。その場合、導電性接着剤も陰極７の一部とみなす。
コンデンサ素子２０を構成する陽極３は、弁作用金属基体３ａを含む。弁作用金属基体３ａは、エッチング層等の多孔質部を芯部の表面に有している。多孔質部の表面には誘電体層５が設けられている。
弁作用金属基体３ａは、樹脂成形体９の第１端面９ａに引き出されている。樹脂成形体９の第１端面９ａに設けられている第１外部電極１１は、第１端面９ａから露出する弁作用金属基体３ａと電気的に接続されている。
コンデンサ素子２０を構成する陰極７は、誘電体層５上に形成される固体電解質層７ａと、固体電解質層７ａ上に形成される導電層７ｂと、導電層７ｂ上に形成される陰極引き出し層７ｃとを含む。
陰極引き出し層７ｃは、樹脂成形体９の第２端面９ｂに引き出されている。樹脂成形体９の第２端面９ｂに設けられている第２外部電極１３は、第２端面９ｂから露出する陰極引き出し層７ｃと電気的に接続されている。
図２に示す例では、コンデンサ素子２０を構成する弁作用金属基体３ａの第２端面９ｂ側の端部は、封止樹脂８により封止されている。そのため、弁作用金属基体３ａは、固体電解質層７ａ又は導電層７ｂと直接接触していない。一方、弁作用金属基体３ａの第２端面９ｂ側の端部が誘電体層５で覆われているなど、絶縁処理が施されている場合には、弁作用金属基体３ａの第２端面９ｂ側の端部が、固体電解質層７ａ及び導電層７ｂで覆われていてもよい。
図３は、図２に示す固体電解コンデンサのＩＩＩ部を拡大した断面図である。
図３においては、第２端面９ｂから露出していない陰極引き出し層７ｃの内部の厚さをｔ１、第２端面９ｂから露出している陰極引き出し層７ｃの露出部の厚さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２を満たしている。これにより、陰極引き出し層７ｃの露出部と第２外部電極１３との接触面積が大きくなるため、固体電解コンデンサのＥＳＲを低減させることができる。
図３においては、第２端面９ｂから露出していない陰極引き出し層７ｃの内部の厚さをｔ１、第２端面９ｂから露出している陰極引き出し層７ｃの露出部の厚さをｔ２としたとき、ｔ１＜ｔ２を満たしている。これにより、陰極引き出し層７ｃの露出部と第２外部電極１３との接触面積が大きくなるため、固体電解コンデンサのＥＳＲを低減させることができる。
図４は、図２に示す固体電解コンデンサのＩＶ部を拡大した断面図である。
図４においては、第１端面９ａから露出していない弁作用金属基体３ａの内部の厚さをｔ３、第１端面９ａから露出している弁作用金属基体３ａの露出部の厚さをｔ４としたとき、ｔ３＜ｔ４を満たしている。これにより、弁作用金属基体３ａの露出部と第１外部電極１１との接触面積が大きくなるため、固体電解コンデンサのＥＳＲを低減させることができる。
図４においては、第１端面９ａから露出していない弁作用金属基体３ａの内部の厚さをｔ３、第１端面９ａから露出している弁作用金属基体３ａの露出部の厚さをｔ４としたとき、ｔ３＜ｔ４を満たしている。これにより、弁作用金属基体３ａの露出部と第１外部電極１１との接触面積が大きくなるため、固体電解コンデンサのＥＳＲを低減させることができる。
なお、弁作用金属基体３ａの内部の厚さｔ３、及び、弁作用金属基体３ａの露出部の厚さｔ４には、多孔質部の厚さは含まれない。すなわち、多孔質部を除く芯部の厚さを意味する。
本発明の第１実施形態では、図３及び図４に示すように、ｔ１＜ｔ３、及び、ｔ４／ｔ３＜ｔ２／ｔ１を満たしている。これにより、弁作用金属基体３ａに対して陰極引き出し層７ｃが薄い場合であっても、陰極引き出し層７ｃの露出部と第２外部電極１３との接触面積を大きくすることができるため、固体電解コンデンサのＥＳＲをさらに低減させることができる。
本発明の第１実施形態において、ｔ２／ｔ１の値は、１以上５以下の範囲であることが好ましく、２以上３以下の範囲であることがより好ましい。
本発明の第１実施形態において、ｔ４／ｔ３の値は、０．５以上３以下の範囲であることが好ましく、１以上２以下の範囲であることがより好ましい。
図３に示すように、陰極引き出し層７ｃは、第２端面９ｂに向かって厚さが大きくなる逆テーパー部４１ａ及び４１ｂを有することが好ましい。陰極引き出し層７ｃが逆テーパー部を有する場合、上側が傾斜する逆テーパー部４１ａのみを有してもよいし、下側が傾斜する逆テーパー部４１ｂのみを有してもよい。
陰極引き出し層７ｃが逆テーパー部を有する場合、積層されている全てのコンデンサ素子２０の陰極引き出し層７ｃが逆テーパー部を有してもよいし、一部のコンデンサ素子２０の陰極引き出し層７ｃが逆テーパー部を有してもよい。複数のコンデンサ素子２０の陰極引き出し層７ｃが逆テーパー部を有する場合、逆テーパー部の形状は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
図４に示すように、弁作用金属基体３ａは、第１端面９ａに向かって厚さが大きくなる逆テーパー部４２ａ及び４２ｂを有することが好ましい。弁作用金属基体３ａが逆テーパー部を有する場合、上側が傾斜する逆テーパー部４２ａのみを有してもよいし、下側が傾斜する逆テーパー部４２ｂのみを有してもよい。
弁作用金属基体３ａが逆テーパー部を有する場合、積層されている全てのコンデンサ素子２０の弁作用金属基体３ａが逆テーパー部を有してもよいし、一部のコンデンサ素子２０の弁作用金属基体３ａが逆テーパー部を有してもよい。複数のコンデンサ素子２０の弁作用金属基体３ａが逆テーパー部を有する場合、逆テーパー部の形状は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
陰極引き出し層７ｃ及び弁作用金属基体３ａのいずれか一方が逆テーパー部を有してもよいし、陰極引き出し層７ｃ及び弁作用金属基体３ａの両方が逆テーパー部を有してもよい。陰極引き出し層７ｃ及び弁作用金属基体３ａの両方が逆テーパー部を有する場合、逆テーパー部の形状は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
逆テーパー部の形状は、直線テーパーであってもよく、曲線テーパーであってもよい。曲線テーパー（ラッパ状テーパーともいう）としては、指数関数テーパーであってもよく、特定の関数で表すことができないテーパーであってもよい。
図５は、陰極引き出し層の露出部の別の一例を模式的に示す断面図である。
図５に示すように、陰極引き出し層７ｃの露出部は、第２端面９ｂよりも内部に凹んだ凹部４３を有してもよい。陰極引き出し層７ｃの露出部に凹部４３が設けられることにより、陰極引き出し層７ｃの露出部と第２外部電極１３との接触面積をさらに大きくすることができる。
図５に示すように、陰極引き出し層７ｃの露出部は、第２端面９ｂよりも内部に凹んだ凹部４３を有してもよい。陰極引き出し層７ｃの露出部に凹部４３が設けられることにより、陰極引き出し層７ｃの露出部と第２外部電極１３との接触面積をさらに大きくすることができる。
陰極引き出し層７ｃが凹部を有する場合、積層されている全てのコンデンサ素子２０の陰極引き出し層７ｃが凹部を有してもよいし、一部のコンデンサ素子２０の陰極引き出し層７ｃが凹部を有してもよい。複数のコンデンサ素子２０の陰極引き出し層７ｃが凹部を有する場合、凹部の形状は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
陰極引き出し層７ｃが凹部を有する場合、陰極引き出し層７ｃは逆テーパー部を有してもよいし、逆テーパー部を有しなくてもよい。
図６は、弁作用金属基体の露出部の別の一例を模式的に示す断面図である。
図６に示すように、弁作用金属基体３ａの露出部は、第１端面９ａよりも内部に凹んだ凹部４４を有してもよい。弁作用金属基体３ａの露出部に凹部４４が設けられることにより、弁作用金属基体３ａの露出部と第１外部電極１１との接触面積をさらに大きくすることができる。
図６に示すように、弁作用金属基体３ａの露出部は、第１端面９ａよりも内部に凹んだ凹部４４を有してもよい。弁作用金属基体３ａの露出部に凹部４４が設けられることにより、弁作用金属基体３ａの露出部と第１外部電極１１との接触面積をさらに大きくすることができる。
弁作用金属基体３ａが凹部を有する場合、積層されている全てのコンデンサ素子２０の弁作用金属基体３ａが凹部を有してもよいし、一部のコンデンサ素子２０の弁作用金属基体３ａが凹部を有してもよい。複数のコンデンサ素子２０の弁作用金属基体３ａが凹部を有する場合、凹部の形状は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
弁作用金属基体３ａが凹部を有する場合、弁作用金属基体３ａは逆テーパー部を有してもよいし、逆テーパー部を有しなくてもよい。
陰極引き出し層７ｃ及び弁作用金属基体３ａのいずれか一方が凹部を有してもよいし、陰極引き出し層７ｃ及び弁作用金属基体３ａの両方が凹部を有してもよい。陰極引き出し層７ｃ及び弁作用金属基体３ａの両方が凹部を有する場合、凹部の形状は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
陰極引き出し層７ｃの露出部、又は、弁作用金属基体３ａの露出部が凹部を有する場合、凹部の位置や数、形状等は特に限定されない。
弁作用金属基体３ａは、いわゆる弁作用を示す弁作用金属からなる。弁作用金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、ケイ素等の金属単体、又は、これらの金属を含む合金等が挙げられる。これらの中では、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
弁作用金属基体３ａの形状は特に限定されないが、平板状であることが好ましく、箔状であることがより好ましい。
弁作用金属基体３ａの表面に設けられている多孔質部により、弁作用金属基体３ａの比表面積が大きくなるため、固体電解コンデンサ１の静電容量を高めることができる。多孔質部としては、弁作用金属基体３ａの表面に形成されたエッチング層、弁作用金属基体３ａの表面に印刷、焼結により形成された多孔質層などが挙げられる。弁作用金属がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合はエッチング層であることが好ましく、チタン又はチタン合金の場合は多孔質層であることが好ましい。
弁作用金属基体３ａの厚さは特に限定されないが、多孔質部を除く芯部の厚さは、５μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。また、多孔質部の厚さ（片面の厚さ）は、５μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましい。
なお、上述した弁作用金属基体３ａの厚さは、端面から露出している部分を除いた、弁作用金属基体３ａの内部の厚さである。
誘電体層５は、上記弁作用金属の酸化皮膜からなることが好ましい。例えば、弁作用金属基体３ａとしてアルミニウム箔が用いられる場合、ホウ酸、リン酸、アジピン酸、又は、それらのナトリウム塩、アンモニウム塩等を含む水溶液中で陽極酸化することにより、誘電体層５となる酸化皮膜を形成することができる。
誘電体層５は、多孔質部の表面に沿って形成されることにより、細孔（凹部）が形成されている。誘電体層５の厚さは、固体電解コンデンサに要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計されるが、１０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
また、固体電解コンデンサの製造効率を高める観点から、誘電体層５が表面に形成された弁作用金属基体３ａとして、予め化成処理が施された化成箔を用いてもよい。
固体電解質層７ａを構成する材料としては、例えば、ピロール類、チオフェン類、アニリン類等を骨格とした導電性高分子等が挙げられる。チオフェン類を骨格とする導電性高分子としては、例えば、ＰＥＤＯＴ［ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）］が挙げられ、ドーパントとなるポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）と複合化させたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳであってもよい。
固体電解質層７ａは、例えば、３，４－エチレンジオキシチオフェン等のモノマーを含む処理液を用いて、誘電体層５の表面にポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等の重合膜を形成する方法や、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等のポリマーの分散液を誘電体層５の表面に塗布して乾燥させる方法等によって形成される。なお、細孔（凹部）を充填する内層用の固体電解質層を形成した後、誘電体層全体を被覆する外層用の固体電解質層を形成することが好ましい。
固体電解質層７ａは、上記の処理液または分散液を、スポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって誘電体層５上に塗布することにより、所定の領域に形成することができる。固体電解質層７ａの厚さは、２μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。
導電層７ｂは、固体電解質層７ａと陰極引き出し層７ｃとを電気的に及び機械的に接続させるために設けられている。導電層７ｂは、例えば、カーボンペースト、グラフェンペースト、銀ペーストのような導電性ペーストを付与することによって形成されてなるカーボン層、グラフェン層又は銀層であることが好ましい。また、導電層７ｂは、カーボン層やグラフェン層の上に銀層が設けられた複合層や、カーボンペーストやグラフェンペーストと銀ペーストを混合する混合層であってもよい。
導電層７ｂは、カーボンペースト等の導電性ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって固体電解質層７ａ上に塗布することにより形成することができる。なお、導電層７ｂが乾燥前の粘性のある状態で、次工程の陰極引き出し層７ｃを積層することが好ましい。導電層７ｂの厚さは、２μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。
導電層７ｂ上には、導電性接着剤層が設けられていてもよい。導電性接着剤層を構成する材料としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の絶縁性樹脂と、カーボンや銀等の導電性粒子との混合物が挙げられる。
陰極引き出し層７ｃは、金属箔または印刷電極層により形成することができる。
陰極引き出し層７ｃが金属箔からなる場合、金属箔は、アルミニウム、ニッケル、銅、銀、及びこれらの金属を主成分とする合金、及び、ステンレス（ＳＵＳ）からなる群より選択される少なくとも一種の金属からなることが好ましい。金属箔が上記の金属からなると、金属箔の抵抗値を低減させることができ、ＥＳＲを低減させることができる。また、金属箔として、表面にスパッタや蒸着等の成膜方法によりカーボンコートやチタンコートがされた金属箔を用いてもよい。カーボンコートされたアルミニウム箔を用いることがより好ましい。
金属箔の厚さは特に限定されないが、製造工程でのハンドリング、小型化、及びＥＳＲを低減させる観点からは、２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以下であることが好ましい。
金属箔の表面には、粗化面が形成されていることが好ましい。金属箔の表面に粗化面が形成されていると、陰極引き出し層７ｃと導電層７ｂ等との密着性が改善されるため、ＥＳＲを低減させることができる。粗化面の形成方法は、特に限定されず、エッチング等により粗化面を形成してもよい。特に、アルミニウム箔を用いる場合には、エッチング等の粗面化処理が施されたものにカーボンコートやチタンコートを行うことが低抵抗化の上で好ましい。
また、金属箔の表面には、アンカーコート剤からなるコート層が形成されていてもよい。金属箔の表面にアンカーコート剤からなるコート層が形成されていると、陰極引き出し層７ｃと導電層７ｂ等との密着性が改善されるため、ＥＳＲを低減させることができる。
陰極引き出し層７ｃが印刷電極層からなる場合、電極ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって導電層７ｂ上に塗布することにより、所定の領域に陰極引き出し層７ｃを形成することができる。電極ペーストとしては、ニッケル、銀又は銅を主成分とする電極ペーストが好ましい。陰極引き出し層７ｃを印刷電極層とする場合には、金属箔を用いる場合よりも陰極引き出し層７ｃを薄くすることが可能である。例えばスクリーン印刷の場合、２μｍ以上、２０μｍ以下の厚さとすることも可能である。
なお、上述した陰極引き出し層７ｃの厚さは、端面から露出している部分を除いた、陰極引き出し層７ｃの内部の厚さである。
樹脂成形体９を構成する封止樹脂８は、少なくとも樹脂を含み、好ましくは樹脂及びフィラーを含む。封止樹脂８に含まれる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー等が挙げられる。樹脂の形態は、固形樹脂、液状樹脂いずれも使用可能である。また、封止樹脂８に含まれるフィラーとしては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、金属粒子等が挙げられる。封止樹脂８として、固形エポキシ樹脂とフェノール樹脂にシリカ粒子を含む材料を用いることがより好ましい。
封止樹脂８が樹脂及びフィラーを含む場合、封止樹脂８の充填性を確保する観点から、フィラーの最大径は、陰極引き出し層７ｃの最小厚みよりも小さいことが好ましい。フィラー径の最大径は、例えば、３０μｍ以上、４０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。
樹脂成形体９の成形方法としては、固形封止材を用いる場合は、コンプレッションモールド、トランスファーモールド等の樹脂モールドを用いることが好ましく、コンプレッションモールドを用いることがより好ましい。また、液状封止材を用いる場合は、ディスペンス法や印刷法等の成形方法を用いることが好ましい。コンプレッションモールドでコンデンサ素子２０の積層体３０を封止樹脂８で封止して樹脂成形体９とすることが好ましい。
図２に示す例のように、樹脂成形体９の底部には支持基板９ｇが設けられていることが好ましい。支持基板９ｇは、絶縁材料からなることが好ましい。支持基板９ｇを構成する絶縁材料としては、例えば、ガラスエポキシ樹脂、ガラスコンポジット、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）樹脂及びビスマレイミドトリアジン（ＢＴ）樹脂等が挙げられる。
樹脂成形体９は、樹脂モールド後のバレル研磨により、角部に丸みが付けられていることが好ましい。角部は、樹脂成形体９の３面が交わる部分である。樹脂成形体はセラミック素体に比べて柔らかいため、バレル研磨による角部の丸みの形成が難しいが、メディアの組成や粒径、形状、バレルの処理時間等を調整することにより、曲率半径を小さくして丸みを形成することができる。
第１外部電極１１及び第２外部電極１３は、例えば、めっきやスパッタ、浸漬塗布、印刷等により形成することができる。めっき層としては、Ｚｎ・Ａｇ・Ｎｉ層、Ａｇ・Ｎｉ層、Ｎｉ層、Ｚｎ・Ｎｉ・Ａｕ層、Ｎｉ・Ａｕ層、Ｚｎ・Ｎｉ・Ｃｕ層、Ｎｉ・Ｃｕ層等を使用することができる。これらのめっき層の上に、例えば、Ｃｕめっき層、Ｎｉめっき層、Ｓｎめっき層の順に（あるいは一部を除いて）めっき層をさらに形成することが好ましい。
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態では、第１実施形態と同様、ｔ１＜ｔ２、及び、ｔ３＜ｔ４を満たしている。一方、図示はしないが、図３及び図４において、ｔ１＞ｔ３、及び、ｔ４／ｔ３＞ｔ２／ｔ１を満たすものである。陰極引き出し層７ｃを電極ペーストで形成した場合、弁作用金属基体３ａに対して陰極引き出し層７ｃが厚くなる場合があるが、陰極引き出し層７ｃの露出部をできるだけ大きくして、第２外部電極１３との接触面積を大きくすることにより、固体電解コンデンサのＥＳＲをさらに低減させることができる。
本発明の第２実施形態において、ｔ２／ｔ１の値は、１以上３以下の範囲であることが好ましく、１以上２以下の範囲であることがより好ましい。
本発明の第２実施形態において、ｔ４／ｔ３の値は、０．５以上３以下の範囲であることが好ましく、１以上２以下の範囲であることがより好ましい。
［固体電解コンデンサの製造方法］
本発明の固体電解コンデンサは、例えば、以下の方法により製造することができる。
本発明の固体電解コンデンサは、例えば、以下の方法により製造することができる。
（コンデンサ素子の作製）
まず、エッチング層等の多孔質部を芯部の表面に有する、アルミニウム箔等の弁作用金属基体を準備し、多孔質部の表面に陽極酸化を行って誘電体層を形成する。次に、誘電体層上にスクリーン印刷により固体電解質層を形成し、続けて固体電解質層上にスクリーン印刷により導電層となるカーボン層を形成し、さらに、カーボン層上に陰極引き出し層をシート積層又はスクリーン印刷により形成する。上記工程により、コンデンサ素子が得られる。
まず、エッチング層等の多孔質部を芯部の表面に有する、アルミニウム箔等の弁作用金属基体を準備し、多孔質部の表面に陽極酸化を行って誘電体層を形成する。次に、誘電体層上にスクリーン印刷により固体電解質層を形成し、続けて固体電解質層上にスクリーン印刷により導電層となるカーボン層を形成し、さらに、カーボン層上に陰極引き出し層をシート積層又はスクリーン印刷により形成する。上記工程により、コンデンサ素子が得られる。
（樹脂成形体の作製）
複数のコンデンサ素子を積層した後、熱圧着プレス等により圧着して積層体を作製する。コンデンサ素子の積層は、支持基板上で行うことが好ましい。その後、コンプレッションモールド等により封止樹脂で積層体を封止する。上記工程により、樹脂成形体が得られる。
複数のコンデンサ素子を積層した後、熱圧着プレス等により圧着して積層体を作製する。コンデンサ素子の積層は、支持基板上で行うことが好ましい。その後、コンプレッションモールド等により封止樹脂で積層体を封止する。上記工程により、樹脂成形体が得られる。
なお、特開２０１９－７９８６６号公報に記載された製造方法により樹脂成形体を作製してもよい。当該樹脂成形体の製造方法は、第１のシートを準備する工程、第２のシートを準備する工程、第１のシートを絶縁材料により被覆する工程、第１のシートの固体電解質層上に導電体層を形成する工程、第１のシートと第２のシートとを積層して積層シートを作製する工程、封止樹脂で封止して積層ブロック体を作製する工程、積層ブロック体を切断することにより、複数個の樹脂成形体を作製する工程を有する。
第１のシートは、表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体、及び、誘電体層上に設けられた固体電解質層を備えるシートであり、第２のシートは、金属箔からなるシートである。第１のシート及び第２のシートは、それぞれ、樹脂成形体の第１端面又は第２端面となる部分に貫通穴を有しており、積層シートとする際に貫通穴が連通するようにする。そして、封止樹脂による封止の際に貫通穴に封止樹脂を充填して積層ブロック体を作製する。この積層ブロック体を、貫通穴に封止された封止樹脂を分離するように切断することにより樹脂成形体を得ることができる。この樹脂成形体では、貫通穴に封止された封止樹脂により弁作用金属基体が複数の陽極部に分かれて露出する。また、貫通穴に封止された封止樹脂により陰極引き出し層も複数の陰極部に分かれて露出する。
積層ブロック体の切断には、例えば、ダイサーを用いたダイシング等の方法が用いられる。例えば、ダイシングブレードの厚さや材質等を変更することにより、弁作用金属基体と陰極引き出し層とで露出部の形状を変更することが可能である。
（外部電極の形成）
樹脂成形体の第１端面に第１外部電極を形成し、樹脂成形体の第２端面に第２外部電極を形成する。上記工程により、本発明の固体電解コンデンサが得られる。
樹脂成形体の第１端面に第１外部電極を形成し、樹脂成形体の第２端面に第２外部電極を形成する。上記工程により、本発明の固体電解コンデンサが得られる。
本発明の固体電解コンデンサは、上記実施形態に限定されるものではなく、固体電解コンデンサの構成、製造条件等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
本発明の固体電解コンデンサにおいては、封止樹脂８により封止されている陰極引き出し層７ｃの第１側面９ｅ側の端部が、図３又は図５に示すような形状を有してもよい。すなわち、陰極引き出し層７ｃの第１側面９ｅ側の端部の厚さをｔ５としたとき、ｔ１＜ｔ５を満たしてもよい。この場合、陰極引き出し層７ｃは、第１側面９ｅに向かって厚さが大きくなる逆テーパー部を有することが好ましい。また、陰極引き出し層７ｃの第１側面９ｅ側の端部は、内部に凹んだ凹部を有してもよい。
本発明の固体電解コンデンサにおいては、封止樹脂８により封止されている陰極引き出し層７ｃの第２側面９ｆ側の端部が、図３又は図５に示すような形状を有してもよい。すなわち、陰極引き出し層７ｃの第２側面９ｆ側の端部の厚さをｔ６としたとき、ｔ１＜ｔ６を満たしてもよい。この場合、陰極引き出し層７ｃは、第２側面９ｆに向かって厚さが大きくなる逆テーパー部を有することが好ましい。また、陰極引き出し層７ｃの第２側面９ｆ側の端部は、内部に凹んだ凹部を有してもよい。陰極引き出し層７ｃの第２側面９ｆ側の端部の形状は、陰極引き出し層７ｃの第１側面９ｅ側の端部の形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
本発明の固体電解コンデンサにおいては、封止樹脂８により封止されている弁作用金属基体３ａの第１側面９ｅ側の端部が、図４又は図６に示すような形状を有してもよい。すなわち、弁作用金属基体３ａの第１側面９ｅ側の端部の厚さをｔ７としたとき、ｔ３＜ｔ７を満たしてもよい。この場合、弁作用金属基体３ａは、第１側面９ｅに向かって厚さが大きくなる逆テーパー部を有することが好ましい。また、弁作用金属基体３ａの第１側面９ｅ側の端部は、内部に凹んだ凹部を有してもよい。
本発明の固体電解コンデンサにおいては、封止樹脂８により封止されている弁作用金属基体３ａの第２側面９ｆ側の端部が、図４又は図６に示すような形状を有してもよい。すなわち、弁作用金属基体３ａの第２側面９ｆ側の端部の厚さをｔ８としたとき、ｔ３＜ｔ８を満たしてもよい。この場合、弁作用金属基体３ａは、第２側面９ｆに向かって厚さが大きくなる逆テーパー部を有することが好ましい。また、弁作用金属基体３ａの第２側面９ｆ側の端部は、内部に凹んだ凹部を有してもよい。弁作用金属基体３ａの第２側面９ｆ側の端部の形状は、弁作用金属基体３ａの第１側面９ｅ側の端部の形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
例えば、特開２０１９－７９８６６号公報に記載された製造方法により樹脂成形体を作製することで、陰極引き出し層７ｃの第１側面９ｅ側の端部、陰極引き出し層７ｃの第２側面９ｆ側の端部、弁作用金属基体３ａの第１側面９ｅ側の端部、及び、弁作用金属基体３ａの第２側面９ｆ側の端部の形状を上記のように変更することが可能である。
１ 固体電解コンデンサ
３ 陽極
３ａ 弁作用金属基体
５ 誘電体層
７ 陰極
７ａ 固体電解質層
７ｂ 導電層
７ｃ 陰極引き出し層
８ 封止樹脂
９ 樹脂成形体
９ａ 第１端面
９ｂ 第２端面
９ｃ 底面
９ｄ 上面
９ｅ 第１側面
９ｆ 第２側面
９ｇ 支持基板
１１ 第１外部電極
１３ 第２外部電極
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈ コンデンサ素子
３０ 積層体
４１ａ、４１ｂ 陰極引き出し層の逆テーパー部
４２ａ、４２ｂ 弁作用金属基体の逆テーパー部
４３ 陰極引き出し層の露出部の凹部
４４ 弁作用金属基体の露出部の凹部
ｔ１ 第２端面から露出していない陰極引き出し層の内部の厚さ
ｔ２ 第２端面から露出している陰極引き出し層の露出部の厚さ
ｔ３ 第１端面から露出していない弁作用金属基体の内部の厚さ
ｔ４ 第１端面から露出している弁作用金属基体の露出部の厚さ
３ 陽極
３ａ 弁作用金属基体
５ 誘電体層
７ 陰極
７ａ 固体電解質層
７ｂ 導電層
７ｃ 陰極引き出し層
８ 封止樹脂
９ 樹脂成形体
９ａ 第１端面
９ｂ 第２端面
９ｃ 底面
９ｄ 上面
９ｅ 第１側面
９ｆ 第２側面
９ｇ 支持基板
１１ 第１外部電極
１３ 第２外部電極
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｈ コンデンサ素子
３０ 積層体
４１ａ、４１ｂ 陰極引き出し層の逆テーパー部
４２ａ、４２ｂ 弁作用金属基体の逆テーパー部
４３ 陰極引き出し層の露出部の凹部
４４ 弁作用金属基体の露出部の凹部
ｔ１ 第２端面から露出していない陰極引き出し層の内部の厚さ
ｔ２ 第２端面から露出している陰極引き出し層の露出部の厚さ
ｔ３ 第１端面から露出していない弁作用金属基体の内部の厚さ
ｔ４ 第１端面から露出している弁作用金属基体の露出部の厚さ
Claims (6)
- 複数のコンデンサ素子が積層された積層体と、前記積層体の周囲を封止する封止樹脂とを備え、前記コンデンサ素子の積層方向に平行な厚さ方向に相対する底面及び上面と、前記積層方向に直交する長さ方向に相対する第１端面及び第２端面と、前記積層方向及び前記長さ方向に直交する幅方向に相対する第１側面及び第２側面を有する樹脂成形体と、
前記樹脂成形体の前記第１端面に設けられた第１外部電極と、
前記樹脂成形体の前記第２端面に設けられた第２外部電極と、を備える固体電解コンデンサであって、
前記コンデンサ素子は、表面に誘電体層を有する陽極と、前記誘電体層を介して前記陽極に対向する陰極とを含み、
前記陽極は、芯部の表面に多孔質部を有する弁作用金属基体を含み、
前記陰極は、陰極引き出し層を含み、
前記第１外部電極は、前記第１端面から露出する前記弁作用金属基体に電気的に接続され、
前記第２外部電極は、前記第２端面から露出する前記陰極引き出し層に電気的に接続され、
前記第２端面から露出していない前記陰極引き出し層の内部の厚さをｔ１、
前記第２端面から露出している前記陰極引き出し層の露出部の厚さをｔ２、
前記第１端面から露出していない前記弁作用金属基体の内部の厚さをｔ３、
前記第１端面から露出している前記弁作用金属基体の露出部の厚さをｔ４、
としたとき、
以下の関係式：
ｔ１＜ｔ２、
ｔ３＜ｔ４、
ｔ１＜ｔ３、及び、
ｔ４／ｔ３＜ｔ２／ｔ１
を満たす、固体電解コンデンサ。 - 複数のコンデンサ素子が積層された積層体と、前記積層体の周囲を封止する封止樹脂とを備え、前記コンデンサ素子の積層方向に平行な厚さ方向に相対する底面及び上面と、前記積層方向に直交する長さ方向に相対する第１端面及び第２端面と、前記積層方向及び前記長さ方向に直交する幅方向に相対する第１側面及び第２側面を有する樹脂成形体と、
前記樹脂成形体の前記第１端面に設けられた第１外部電極と、
前記樹脂成形体の前記第２端面に設けられた第２外部電極と、を備える固体電解コンデンサであって、
前記コンデンサ素子は、表面に誘電体層を有する陽極と、前記誘電体層を介して前記陽極に対向する陰極とを含み、
前記陽極は、芯部の表面に多孔質部を有する弁作用金属基体を含み、
前記陰極は、陰極引き出し層を含み、
前記第１外部電極は、前記第１端面から露出する前記弁作用金属基体に電気的に接続され、
前記第２外部電極は、前記第２端面から露出する前記陰極引き出し層に電気的に接続され、
前記第２端面から露出していない前記陰極引き出し層の内部の厚さをｔ１、
前記第２端面から露出している前記陰極引き出し層の露出部の厚さをｔ２、
前記第１端面から露出していない前記弁作用金属基体の内部の厚さをｔ３、
前記第１端面から露出している前記弁作用金属基体の露出部の厚さをｔ４、
としたとき、
以下の関係式：
ｔ１＜ｔ２、
ｔ３＜ｔ４、
ｔ１＞ｔ３、及び、
ｔ４／ｔ３＞ｔ２／ｔ１
を満たす、固体電解コンデンサ。 - 前記陰極引き出し層は、前記第２端面に向かって厚さが大きくなる逆テーパー部を有する、請求項１又は２に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記陰極引き出し層の露出部は、前記第２端面よりも内部に凹んだ凹部を有する、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。
- 前記弁作用金属基体は、前記第１端面に向かって厚さが大きくなる逆テーパー部を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記弁作用金属基体の露出部は、前記第１端面よりも内部に凹んだ凹部を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
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