JPH03291910A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固体電解コンデンサに関し、特に有機導電
性化合物を利用したチップ形の固体電解コンデンサの改
良にかかる。

〔従来の技術〕

近年の電子機器の小型化、プリント基板への実装の効率
化等の要請から電子部品のチップ化が進められている。

これに伴い、電解コンデンサのチップ化の要請も高まり
、各種の提案がなされている。

ところが、電解コンデンサ、特に電解質として電解液を
使用した電解コンデンサの場合、電解液を一定の収納空
間に密閉しておくことが必要である。−船釣にこのよう
な密閉は、弾性ゴムからなる封口体をコンデンサ素子を
収納した有底筒状の外装ケースの開口部に装着して行わ
れている。

このような密閉構造を有する電解コンデンサを小型化す
る場合、この密閉構造を同時に小型化する必要があるが
、充分な密閉度を保持するためには、封口体を装着する
一定の空間、および密封手段を設けることが不可欠であ
り、電解コンデンサの小型化を困難にしている。そのた
め、電解コンデンサ本体の小型化を前提とするチップ形
の電解コンデンサについては、各種の提案がなされてい
るものの、例えばプリント基板からの高さ寸法を１０ｍ
ないし４ｍｍ程度とすることが限界であり、セラミック
コンデンサの外形寸法と同等のエロないし３ｍ程度のチ
ップ形電解コンデンサを実現することは極めて困難であ
った。

一方、電解液を使用しない固体電解コンデンサは、−船
釣に、表面に酸化皮膜層が形成されたタンタル等からな
る陽極体に、例えば二酸化マンガン等からなる固体電解
質層を形成し、更にカーボンペーストおよび銀ペースト
等からなる導電層を形成した構成からなる。

このような固体電解コンデンサは、電解質が固体である
ため小型化が比較的容易であり、チップ化が可能である
。

しかしながら、従来の固体電解コンデンサでは静電容量
範囲が０．１〜１０μＦ程度に限られてしまう。またそ
のインピーダンス特性は、電解液を使用した電解コンデ
ンサよりは優れるものの、セラミックコンデンサ等と比
較すると未だ充分ではなく、また陽極体にタンタルを使
用した場合はコスト高となってしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、近年テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）
　、ポリピロール等の有機導電性化合物を固体電解コン
デンサに応用したものが提案されている。

これらの固体電解コンデンサは、従来の金属酸化物半導
体からなる固体電解質と比較して、電導度が高いことか
ら、特に高周波のインピーダンス特性に優れるとともに
、液体を電解コンデンサ本体に密封する必要がないこと
から小型化が容易である。

特に、ポリピロールは高い電導度が得られ、これを電解
質として用いた固体電解コンデンサは、電解質がポリマ
ー化しているため耐熱性にも優れることから、チップ化
に最適と言われている。このポリピロールは、ビロール
の化学重合、電解重合あるいは気相重合等によって陽極
体表面に生成されている。ところが、このポリピロール
自体の機械的強度は弱く、製造工程中において陽極体に
かかる機械的なストレスにより電解質層が破損してしま
うことがあった。

また、全体の外形寸法を先に述べたとおり、セラミック
コンデンサと同程度の１ｍないし３ｍとした場合、電解
質層を覆う導電層と、外部に電極を引き出すリード線と
の接続部分が相対的に肥大化してしまい、この接続部分
が電解質層を圧迫してしまうことがあった。また、導電
層とリード線との接続部分を縮小した場合は、その接続
強度が脆弱になることを免れず、信顧性を損なうととも
に、微細なリード線を導電層に接続することは困難であ
った。

この発明の目的は、チップ形の電子部品として充分な剛
性を有するとともに、リード線の接続部分による電解質
層の圧迫を排除した信頼性の高い固体電解コンデンサを
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、固体電解コンデンサにおいて、半田付は可
能な金属と弁作用金属とを接合した板状クラ・ノド材か
らなり、弁作用金属表面に凹部を備えるとともに、この
凹部に、酸化皮膜層、電解質層および導電層が順次生成
された複数の陽極体を、互いの導電層が対向するように
帯状の陰極体の両面に配置し、陰極体の一部を陽極体の
端面から導出したことを特徴としている。

〔作　用〕

図面に示すように、この発明では、機械的に脆弱な電解
質層３、例えばポリピロール層は、導電Ｆｉ４とともに
陽極体１の一部に形成した凹部６に生成され、相対的な
凸部゛ｌに囲繞されることになる。そして、この陽極体
ｌを帯状の陰極体５０両面に配置している。そのため、
陰極体５の両面に陽極体１を配置することで、電解質層
３と陰極体５との電気的な接続を行うことができるので
、接続構造が簡略となるとともに、陰極体５をそのまま
外部接続用の端子とすることができる。

また、陽極側の電極については、陽極体１が半田付は可
能な金属２ｂとアルミニウム等の弁作用金属２ａとを接
合したクラッド材からなるため、陽極体１の裏面に半田
付は可能な金属２ｂが臨み、この陽極体１自体を外部に
電極を引き出す端子とすることができる。

（実施例〕 次いでこの発明の実施例を図面にしたがい説明する。

第１図は、この発明の実施例による固体電解コンデンサ
を示す斜視図、第２図は実施例で使用する陽極体を示し
た斜視図である。また第３図はこの発明の実施例により
形成された固体電解コンデンサの概念構造を示した部分
断面図である。

板状の陽極体１は、第２図に示したように、アルミニウ
ム等の弁作用金属２ａと銅等の半田付は可能な金属２ｂ
とを表裏に接合した板状のクラッド材からなる。そして
、弁作用金属２ａが配置された表面の一部に、深さ約１
００μｍの選択的な凹部６を備えている。

この凹部６は、プレス加工、切削加工等による機械的加
工もしくは化学エツチング加工等による化学的処理のい
ずれの手段を用いて形成してもよい。また、凹部６の表
面は、その表面積を拡大するため、エツチング処理、例
えば電解エツチング処理が施されるとともに、化成処理
により酸化皮膜層が形成されている。この酸化皮膜層は
、陽極体ｌのアルミニウムからなる表面２ａの表層が酸
化した酸化アルミニウムからなり、誘電体となっている
。

更に、陽極体１の凹部６の一部には、耐熱性のフェノー
ル樹脂等からなる樹脂層８がスクリーン印刷等の手段に
より被覆される。

そして、樹脂層８の非被覆面には、第３図にも示したよ
うな、ポリピロール等からなる電解質層３が形成されて
いる。この電解質層３は、陽極体１を酸化剤を含有する
ビロール溶液中に浸漬し、凹部６に化学重合によるピロ
ール薄膜を形成したのち、ピロールを溶解した電解重合
用の電解液中に浸漬するとともに電圧を印加し、厚さ数
μｍないし数十μｍのポリピロール層からなる電解質層
３を生成する。

また、電解質層３の表面には、導電層４がスクリーン印
刷されており、その結果、第３図に示したように、陽極
体１の凹部６には、電解質層３および導電層４が順次生
成されることになる。この導電層４は、カーボンペース
トおよび銀ベーストからなる多層構造、もしくは導電性
の良好な金属粉を含有する導電性接着剤からなる単層構
造の何れでもよい。

陰極体５は、第１図に示すように、帯状のアルミニウム
もしくはその合金からなる。この陰極体５の両面に、複
数の陽極体１ａ、１ｂを、その導電層４が互いに対面す
るように配置して接合し、必要に応じて超音波溶接して
いる。

以上のようにして得られた固体電解コンデンサでは、第
３図に示したように、電解質層３が陰極体５の両面に配
置され、導電層４を介して、挟み込むように陰極体５と
接続されるので、電解質層３と陰極体５との電気的な接
続構造が簡略になる。

また、陽極体１ａ、１ｂの表面には、第１図に示したよ
うに、半田付は可能な金属２ｂが配置され、この陽極体
１ａ、１ｂをそのまま外部接続用の端子とすることがで
きる。

なお、この実施例において複数の陽極体１ａ、１ｂは、
共に銅とアルミニウムとを接合したクラッド材を使用し
ているが、この陽極体１ａ、１ｂのうち、一方の陽極体
１ａ、すなわちプリント基板に臨む陽極体１ａにのみク
ラッド材を使用し、他方の陽極体１ｂには、アルミニウ
ムのみからなる陽極体１ｂとしてもよい。

また、陰極体５は、帯状のアルミニウムの表面の一部に
銅等の半田付は可能な金属を接合したクラッド材もしく
は銅等を蒸着したものでもよい。

この場合、陰極体５の先端部分を折り曲げて、プリント
基板の配線パターンに当接させることができる。

〔発明の効果］ 以上のようにこの発明は、固体電解コンデンサにおいて
、半田付は可能な金属と弁作用金属とを接合した板状ク
ラッド材からなり、弁作用金属表面に凹部を備えるとと
もに、この凹部に１、酸化皮膜層、電解質層および導電
層が順次生成された複数の陽極体を、互いの導電層が対
向するように帯状の陰極体の両面に配置し、陰極体の一
部を陽極体の端面から導出したことを特徴としているの
で、陰極体と電解質層とは導電層を介して電気的に接続
されるが、陽極体を陰極体の両面に配置するだけで、こ
の電気的接続が保持される。そのため、接続構造が簡略
であり、その接続構造による電解質層の圧迫等がないほ
か、陰極体をそのまま外部引き出し用の端子とすること
ができ、安定した接続状態を長期にわたり維持すること
ができる。

また、陽極側の電極引き出しについては、裏面に半田付
は可能な金属が接合された陽極体自体を端子として表面
実装することができる。そのため、陽極体にリード線等
を溶接する必要がなくなり、製造工程が簡略になるとと
もに、プリント基板に実装した場合に、強固な接続強度
を得ることができる。

更に、電解質層は、陰極体の両面に配置される陽極体に
よって外部からの機械的ストレスから保護されるととも
に、陽極体の凹部の一部を覆う樹脂層によって外気から
も遮断される。そのため、固体電解コンデンサ内部の密
封精度が向上し、湿気に対して変成し易い電解質層の電
気的特性を長期にわたり維持することができ、寿命特性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例による固体電解コンデンサ
を示す斜視図、第２図は、実施例で使用する陽極体を示
した斜視図である。また第３図はこの発明の実施例によ
り形成された固体電解コンデンサの概念構造を示した部
分断面図である。 １・・・陽極体、　　３・・・電解質層、４・・・導電
層、　　５・・・陰極体、６・・・凹　部、　　７・・
・凸　部、８・・・樹脂層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半田付け可能な金属と弁作用金属とを接合した板
   状クラッド材からなり、弁作用金属表面に凹部を備える
   とともに、この凹部に、酸化皮膜層、電解質層および導
   電層が順次生成された複数の陽極体を、互いの導電層が
   対向するように帯状の陰極体の両面に配置し、陰極体の
   一部を陽極体の端面から導出したことを特徴とする固体
   電解コンデンサ。