JPH05205984A - 積層型固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数個の単板コンデンサを積み重ねて構成さ
れた積層型固体電解コンデンサにおいて、体積効率が高
く、より一層の小型化及び大容量化が可能であると共
に、電気的特性が優れており、且つ、製造が容易である
積層型固体電解コンデンサを得る。 【構成】 複数個の単板コンデンサ１１を積み重ね、本
体部分から導出した陽極部５の間に、その間隙に応じた
厚さのスペーサ２を介装する。 【効果】 陽極部の導出長さを短くできて、体積効率が
向上する。また、陽極部が屈曲されないため、機械的ス
トレスに起因する電気的特性の劣化を回避できる。更
に、各単板コンデンサの陽極部を相互に電気的に接続す
る作業が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム及びタン
タル等の弁作用を有する皮膜形成性金属からなる陽極部
材の所定領域の表面上に誘電体酸化皮膜、固体電解質膜
及び陰極部材が積層されてなる単板コンデンサを複数個
積み重ねて構成された積層型固体電解コンデンサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、固体電解コンデンサとして、アル
ミニウム及びタンタル等の弁作用を有する皮膜形成性金
属箔の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、この誘電体酸化
皮膜上に、固体電解質として、二酸化マンガン及び二酸
化鉛等の無機半導体膜又はテトラシアノキノジメタン錯
体、ポリピロール及びポリアニリン等の導電性高分子膜
を設けたものが使用されている。

【０００３】ところで、近年、電気電子機器の小型化に
伴って電子部品の小型化が要求されており、電解コンデ
ンサも小型化及び大容量化が促進されている。また、表
面実装化の流れから、電解コンデンサにおいてもチップ
タイプのコンデンサの需要が増大している。

【０００４】これらの要求に応じて、アルミニウム等か
らなるエッチング箔を化成してその表面に誘電体酸化皮
膜を形成し、この皮膜上に導電性高分子膜を設けてシー
ト状のコンデンサを形成して、このシート状のコンデン
サを巻回した巻回構造の電解コンデンサ及び前記シート
状のコンデンサを金属ケース内に封入した電解コンデン
サ等が提案されている（特開平 3-21006号、特開平3-11
6813号）。また、複数個のコンデンサ素子（単板コンデ
ンサ）を積み重ね、各コンデンサ素子の陽極部を冷間圧
接した後、圧接部をレーザ溶接した積層型固体電解コン
デンサも提案されている（特開平3-145115号）。

【０００５】図７（ａ），（ｂ）は、上述の従来の積層
型固体電解コンデンサの一例を示す模式的断面図及び上
面図である。

【０００６】この積層型固体電解コンデンサは、複数個
（図では４個）の単板コンデンサ２１を積み重ねて構成
されたものであり、各単板コンデンサ２１の陰極部は銀
ペースト２３により電気的及び機械的に接合されてい
る。また、各単板コンデンサ２１のコンデンサ本体部か
ら側方に導出した陽極部２５は、冷間圧接加工によりそ
の先端部が束ねられ、圧接部をレーザ溶接して溶接部２
６で機械的及び電気的に接合されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電解コンデンサにおいては、いずれも以下に示
す問題点がある。即ち、シート状のコンデンサを巻回し
た巻回構造の電解コンデンサ及び金属ケース内に封入し
た電解コンデンサにおいては、金属箔の湾曲部に機械的
ストレスが印加され、電気的特性が損なわれる可能性が
ある。また、金属箔間に隙間が生じることにより、体積
効率が低下するという欠点がある。

【０００８】一方、図７（ａ），（ｂ）に示す積層型固
体電解コンデンサにおいては、各単板コンデンサ２１の
本体部から導出した陽極部２５を冷間圧接加工して束ね
る必要上、陽極部２５はその導出方向の長さが比較的長
い必要がある。従って、体積効率が低いと共に、圧接時
に陽極部２５の基端部が屈曲されることにより箔に機械
的ストレスが印加され、コンデンサとしての電気的特性
が損なわれる虞れがある。また、陽極部２５をレーザ溶
接する際に、複数枚の金属箔を貫通させて同時に溶接す
ることは困難である。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、体積効率が高く、より一層の小型化及び大
容量化が可能であると共に、製造工程における電気的特
性の劣化を回避でき、且つ、製造が容易である積層型固
体電解コンデンサを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る積層型固体
電解コンデンサは、弁作用を有する皮膜形成性金属から
なる陽極部材の所定領域の表面上に誘電体酸化皮膜、固
体電解質膜及び陰極部材が順次積層されてなる単板コン
デンサを複数個積み重ねて構成された積層型固体電解コ
ンデンサにおいて、各単板コンデンサの陽極間にその間
隙に対応する厚さの金属製スペーサが介装されているこ
とを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明においては、単板コンデンサの陽極間
に、その間隙に対応する厚さの金属製スペーサが介装さ
れている。従って、各単板コンデンサの陽極を電気的に
接合する際に、陽極を屈曲させる必要がなく、例えば陽
極及びスペーサを密着させ、この陽極及びスペーサの端
面を溶接することにより、各単板コンデンサの陽極を相
互に電気的に接合することができる。

【００１２】従って、本発明に係る積層型固体電解コン
デンサは、コンデンサ本体から導出した陽極の長さが短
くてよいため、体積効率が向上し、従来に比してより一
層の小型化及び大容量化が可能になる。また、陽極に曲
げ応力による機械的ストレスが印加されないため、電気
的特性が損なわれることを回避できる。更に、上述の如
く、例えば陽極及びスペーサを密着させつつ、陽極及び
スペーサの端面を溶接すればよいため、各単板コンデン
サの陽極を相互に電気的に接続する作業が容易になる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００１４】図１（ａ）は本発明の実施例に係る積層型
固体電解コンデンサを示す断面図、図１（ｂ）は同じく
その斜視図である。

【００１５】本実施例に係る積層型固体電解コンデンサ
は、複数個（図では５個）の単板コンデンサ１１を積み
重ね、各単板コンデンサの陰極部を銀ペースト３により
電気的及び機械的に接合した積層体１により構成されて
いる。各単板コンデンサ１１は、そのコンデンサ本体部
分から側方に陽極部５が導出しており、各陽極部５の間
には金属製のスペーサ２が介装されている。そして、陽
極部５及びスペーサ２の端面は符号４で示す部分（溶接
部）で溶接され、これにより各単板コンデンサ１１の陽
極部５は機械的及び電気的に接合されている。なお、ス
ペーサ２の厚さは、陽極部５間の間隙に応じて設定され
ている。

【００１６】図２（ａ），（ｂ）は夫々本実施例の積層
型固体電解コンデンサを構成する単板コンデンサを示す
平面図及び断面図である。この図２（ａ），（ｂ）を参
照して、本実施例に係る積層型固体電解コンデンサの製
造方法を説明する。

【００１７】先ず、弁作用を有する皮膜形成性金属の箔
１０（又は、板材）を、例えば幅が3mmの短冊状に切断
し、この金属箔１０の所定領域をアジピン酸系化成液中
で陽極酸化処理して、誘電体からなる陽極酸化皮膜６を
形成する。次に、この陽極酸化皮膜６の表面上に、電解
重合又は化学重合により、固体電解質となるポリピロー
ルの導電性高分子層７を形成する。その後、この導電性
高分子層７の表面上に、陰極引出し用グラファイト層８
及び銀ペースト層９を順次形成する。このようにして、
図２（ａ），（ｂ）に示す単板コンデンサ１１を得る。

【００１８】なお、弁作用を有する皮膜形成性金属とし
ては、アルミニウム、タンタル及びチタン等がある。

【００１９】次に、単板コンデンサ１１の陽極部５に、
例えば幅が 1mm、長さが 3mm、厚さが0.15mmのアルミニ
ウム箔からなるスペーサ２を溶接等の方法で接合する。
その後、図１（ａ），（ｂ）に示すように、複数個の単
板コンデンサ１１を積み重ね、各単板コンデンサ１１の
銀ペースト層９間を銀ペースト３で電気的及び機械的に
接合する。

【００２０】次に、圧力を印加して各陽極部５及びアル
ミニウムスペーサ２を密着させつつ、陽極部５及びスペ
ーサ２の端面をレーザ溶接する。これにより、図１
（ａ），（ｂ）に示す積層体（積層型固体電解コンデン
サ）１を得ることができる。

【００２１】なお、図２（ａ），（ｂ）に示す単板コン
デンサ１１を形成した後、この単板コンデンサ１１を複
数個積み重ね銀ペースト３で接合し、陽極部５間の間隙
にアルミニウムスペーサ２を挿入した後、圧力を印加し
て陽極部５及びスペーサ２を密着させつつ、陽極部５及
びスペーサ２の端面をレーザ溶接して積層体１を形成し
てもよい。

【００２２】次に、リードタイプの積層型固体電解コン
デンサとする場合は、図３に示すように、積層体１に、
陽極リード線１２及び陰極リード線１３として、陽極部
５とスペーサ２との接合部及び銀ペースト３に夫々ＣＰ
（通信機器用接点材料）線を銀系の導電性接着剤で接合
する。

【００２３】次いで、図４に示すように、積層体１をエ
ポキシ樹脂等で所定の形状に外装する。これにより、リ
ードタイプの積層型固体電解コンデンサが完成する。

【００２４】一方、チップタイプの積層型固体電解コン
デンサとする場合は、図５に示すように、積層体１の陽
極部５とスペーサ２との接合部及び銀ペースト３に夫々
リードフレーム１４の電極部を接合する。

【００２５】次いで、図６に示すように、積層体１をエ
ポキシ樹脂等で所定の形状に外装し、リードフレーム１
４から切り離す。これにより、チップタイプの積層型固
体電解コンデンサが完成する。

【００２６】本実施例においては、各単板コンデンサの
陽極部を屈曲させて接合する必要がないため、製造が容
易である。また、陽極部の長さが短くてよいため、従来
に比して体積効率が向上し、より一層の小型化及び大容
量化が可能となる。更に、陽極部を屈曲させることによ
る機械的ストレスに起因する電気的特性の劣化を回避す
ることができる。

【００２７】次に、本発明に係る積層型固体電解コンデ
ンサを実際に製造し、その体積効率及び不良率を調べた
結果を従来例と比較して説明する。

【００２８】実施例１として、上述の方法により積層型
固体電解コンデンサを製造した。また、実施例２とし
て、スペーサとして金属箔に替えて直径が0.15mmのアル
ミニウム線をした以外は実施例１と同様な方法で積層型
固体電解コンデンサを製造した。その結果、実施例１，
２の積層型固体電解コンデンサは、従来の巻回型コンデ
ンサに比して、体積効率が約30％向上した。

【００２９】次に、実施例１，２の積層型固体電解コン
デンサの漏れ電流及びオープン不良発生率を調べた。即
ち、実施例１，２のコンデンサ各 100個について、電圧
が10Ｖ、容量値が 4.7μＦの条件でＬＣ測定を行なっ
た。また、図７（ａ），（ｂ）に示すコンデンサを従来
例とし、実施例１，２と同一条件でＬＣ測定を行なっ
た。そして、漏れ電流が２μＡ以上のものをＬＣ不良と
した。また、実施例１，２及び従来例のコンデンサ各 1
00個を、低温側が−55℃、高温側が85℃の条件で温度サ
イクル試験を50サイクル実施し、その後オープン不良の
発生率を調べた。その結果を下記表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】この表１から明らかなように、実施例１，
２は、ＬＣ不良率及びオープン不良率がいずれも従来例
に比して著しく減少した。従来例では、陽極部の基端部
が屈曲されてエッチング箔に機械的ストレスが印加さ
れ、酸化皮膜が破壊されてＬＣ不良が増大するものと考
えられる。

【００３２】なお、上述の実施例においては、陽極部間
に配設するスペーサとしてアルミニウム箔及びアルミニ
ウム線を用いたが、スペーサとしては、この外に、ＣＰ
半田めっき線、Ｎｉ半田めっき線、４２アロイ（Ｆｅ−
42％Ｎｉ）板及びりん青銅板等を使用することができ
る。但し、スペーサとしては、コンデンサの陽極と同種
の金属若しくはその合金又は陽極と合金を形成する金属
若しくはそれを主成分とする金属であることが好まし
い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る積層型
固体電解コンデンサは、各単板コンデンサの陽極間にそ
の間隙に対応する厚さの金属製スペーサが介装されてい
るから、体積効率が高く、従来に比してより一層の小型
化及び大容量化が可能である。また、本発明に係る積層
型固体電解コンデンサは、その製造工程において、各単
板コンデンサの陽極を屈曲させて接合する必要がなく、
製造が容易であると共に、機械的ストレスによる電気的
特性の劣化を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は夫々本発明の実施例に係る積
層型固体電解コンデンサを示す断面図及び斜視図であ
る。

【図２】（ａ），（ｂ）は夫々本実施例の積層型固体電
解コンデンサを構成する単板コンデンサを示す平面図及
び断面図である。

【図３】リードタイプの積層型固体電解コンデンサの製
造方法の一工程を示す斜視図である。

【図４】リードタイプの積層型固体電解コンデンサを示
す斜視図である。

【図５】チップタイプの積層型固体電解コンデンサの製
造方法の一工程を示す斜視図である。

【図６】チップタイプの積層型固体電解コンデンサを示
す斜視図である。

【図７】（ａ），（ｂ）は従来の積層型固体電解コンデ
ンサの一例を示す模式的断面図及び上面図である。

【符号の説明】

１；積層体 ２；スペーサ ３，２３；銀ペースト ５，２５；陽極部 ６；陽極酸化皮膜 ７；導電性高分子層 ８；グラファイト層 １０；金属箔 １１，２１；単板コンデンサ １２，１３；リード線 １４；リードフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 智次 東京都港区芝５丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁作用を有する皮膜形成性金属からなる
   陽極部材の所定領域の表面上に誘電体酸化皮膜、固体電
   解質膜及び陰極部材が順次積層されてなる単板コンデン
   サを複数個積み重ねて構成された積層型固体電解コンデ
   ンサにおいて、各単板コンデンサの陽極間にその間隙に
   対応する厚さの金属製スペーサが介装されていることを
   特徴とする積層型固体電解コンデンサ。