JPH06252009A - 固体電解コンデンサーの構造及び固体電解コンデンサーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンタル固体電解コンデンサー等の固体電解
コンデンサーにおいて、その大容量にして小型・軽量化
を図る共に、コストの低減を図る。 【構成】 タンタル等の金属粒子を多孔質に焼結したチ
ップ片１２における一端面に、タンタル等の金属片１
３，１３′を固着する一方、前記チップ片１２及び前記
金属片１３，１３′の外周面に、五酸化タンタル等の誘
電体膜１６を、前記チップ片１２に、二酸化マンガン等
の固体電解質層１７及び陰極膜１９を各々形成し、前記
金属片１３，１３′の端面に、陽極端子膜２０を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型大容量化を図った
タンタル固体電解コンデンサー又はアルミ固体電解コン
デンサー等の固体電解コンデンサーの構造、及び、この
固体電解コンデンサーを製造する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の固体電解コンデンサーに
おけるコンデンサー素子１は、以下に述べるような方法
で製造している。先づ、タンタル等の金属粒子を、図１
４に示すように、多孔質のチップ片２に焼結すると共
に、このチップ片２にタンタル等の金属製の陽極棒３を
固着する。

【０００３】このチップ片２を、図１５に示すように、
りん酸水溶液Ａ等の化成液に浸漬した状態で直流電流を
印加して陽極酸化を行うことにより、チップ片２におけ
る各金属粒子の表面に、五酸化タンタル４等の誘電体膜
を形成する。この場合、チップ片２を、りん酸水溶液Ａ
等の化成液に対して、当該チップ片２の上面がりん酸水
溶液Ａ等の化成液の液面より適宜深さＨだけ沈むように
浸漬することにより、前記陽極棒３における付け根部の
外周面にも、同じく五酸化タンタル４ａ等の誘電体膜を
適宜長さＨの部分にわたって形成する。

【０００４】次いで、前記五酸化タンタル４，４ａ等の
誘電体膜を形成する工程を完了した前記チップ片２を、
図１６に示すように、硝酸マンガン水溶液Ｂに対して、
当該チップ片２の上面が硝酸マンガン水溶液Ｂの液面よ
り低くならない状態まで浸漬して、硝酸マンガン水溶液
Ｂをチップ片２の内部まで浸透したのち引き揚げて焼成
することを複数回にわたって繰り返すことで、前記五酸
化タンタル４等の誘電体膜の表面に二酸化マンガン５等
の金属酸化物による固体電解質層を形成するか、前記五
酸化タンタル４等の誘電体膜の表面に、有機半導体膜に
よる固体電解質層を、化学重合方法又は電解酸化重合方
法或いは気相重合方法にて形成する。

【０００５】更に、前記チップ片２における上面を除く
全外周面に、グラファト膜等を介して銀又はニッケル等
の金属製の陰極膜を形成することによって、前記コンデ
ンサー素子１を構成するようにしている。つまり、従来
の固体電解コンデンサーにおけるコンデンサー素子１
は、チップ片２における金属粒子の表面に、五酸化タン
タル等の誘電体膜４を形成するに際して、このチップ片
２に固着した陽極棒３における付け根部の外周面にも、
五酸化タンタル４ａ等の誘電体膜を、前記金属粒子の表
面に形成した五酸化タンタル４等の誘電体膜に連続する
ように形成することにより、この五酸化タンタル４ａ等
の誘電体膜にて、陽極棒３の陽極側と、二酸化マンガン
５等の固体電解質層の陰極側とを隔離（絶縁）するよう
に構成している。

【０００６】このため、従来の固体電解コンデンサーに
おいては、チップ片２から突出する陽極棒３を、その付
け根部から切除することができないから、従来における
面実装型の固体電解コンデンサーの場合には、例えば、
特公平３−３０９７７号公報に記載され、且つ、図１７
に示すように、コンデンサー素子１を、そのチップ片２
を左右一対のリード端子６ａ，６ｂの一方のリード端子
６ｂに、このチップ片２から突出する陽極棒３を他方の
リード端子６ａに各々固着したのち、その全体を、合成
樹脂製のモールド部７にてパッケージすると言う構成に
しているか、或いは、図１８に示すように、コンデンサ
ー素子１のうちチップ片２の底面及び陽極棒３の先端を
除く部分を合成樹脂等の被覆材８にてパッケージし、前
記チップ片２の底面に、半田等による陰極端子部９ｂ
を、前記陽極棒３の先端に半田等による陽極端子部９ａ
を各々形成すると言う構成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来におけ
る固体電解コンデンサーでは、そのコンデンサー素子１
を、チップ片２及びこのチップ片２から突出する陽極棒
３の両方の全体を含んだ状態で、前記のように、合成樹
脂製のモールド部７又は合成樹脂等の被覆材８にてパッ
ケージするようにしなければならないから、コンデンサ
ー素子２の大きさに比べて、全体の大きさが、チップ片
２から前記陽極棒３を突出する分だけ大きくなるから、
体積効率が低くて、容量に比べて大型化すると共に、重
量が増大すると言う問題があった。

【０００８】特に、図１７に示す面実装型の固体電解コ
ンデンサーの場合には、合成樹脂製のモールド部７にて
パッケージするとき、チップ片２に大きいストレスを作
用することにより、漏れ電流（ＬＣ）が増大したり、シ
ョート不良が発生したりすることが多発し、換言する
と、不良品率が高いから、製造に際しての歩留り率が低
いのであり、しかも、合成樹脂製モールド部７の形成、
及び両リード端子６ａ，６ｂの曲げ加工、並びに、チッ
プ片２及び陽極棒３に対するリード端子６ａ，６ｂの固
着等を必要として、製造工程が複雑であると共に、両リ
ード端子６ａ，６ｂ及びモールド部７に材料費が可成り
嵩むことにより、前記したように製造に際しての歩留り
率が低いことと相俟って、製造コストが大幅にアップす
る、その上、モールド部７にてパッケージすることによ
り、重量バランスがアンバランスになるので、プリント
基板等に実装したあとにおいて、超音波洗浄するとき、
両リード端子６ａ，６ｂが、チップ片２から外れること
が多発すると言う問題があった。

【０００９】本発明は、これらの問題を解消できるよう
にした固体電解コンデンサーの構造と、その製造方法と
を提供することを技術的課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明における固体電解コンデンサーは、「タン
タル等の金属粒子を多孔質に焼結したチップ片における
一端面に、タンタル等の金属片を固着する一方、前記チ
ップ片及び前記金属片の外周面に、五酸化タンタル等の
誘電体膜を、前記チップ片に、二酸化マンガン等の固体
電解質層及び陰極膜を各々形成し、前記金属片の端面
に、陽極端子膜を形成する。」と言う構造にした。

【００１１】また、本発明における製造方法は、「タン
タル等の金属粒子を多孔質に焼結したチップ片における
一端面に、タンタル等の金属片を固着し、次いで、前記
チップ片及び前記金属片に対して五酸化タンタル等の誘
電体膜を形成する工程、前記チップ片に対して二酸化マ
ンガン等の固体電解質層及び陰極膜を形成する工程を各
々施す一方、前記金属片の端面に、金属片における金属
面を当該端面に露出する表面加工を施したのち、この端
面に陽極端子を形成することを特徴とする。」ものであ
る。

【００１２】

【作 用】このように構成することにより、チップ片
の一端面における金属片の外周面に形成した誘電体膜に
よって、陽極側と陰極側とを、完全に隔離（絶縁）する
ことができるから、陽極側と陰極側とを隔離（絶縁）す
ることのために、前記従来のように、チップ片に陽極棒
を固着して、この陽極棒の付け根部の外周面に誘電体膜
を形成することを必要としないのである。

【００１３】

【発明の効果】このように、本発明によると、従来のよ
うに、コンデンサー素子におけるチップ片から陽極棒を
突出することを必要とせず、換言すると、従来における
陽極棒を省略することができることにより、コンデンサ
ー素子における金属片付きチップ片のみをパッケージす
るのみで良いから、従来のものに比べて、大幅に、大容
量で小型・軽量化することができるのである。

【００１４】また、面実装型にする場合において、図１
７に示すように、コンデンサー素子に二つのリード端子
に固着し、且つ、その全体を合成樹脂製のモールド部に
てパッケージすることを必要としないことにより、不良
品を発生を確実に低減できると共に、材料費を節減で
き、且つ、加工工程をも少なくすることができるから、
製造コストを大幅に低減できる効果を有する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を、タンタル固体電解
コンデンサーを製造する場合の図面について説明する。
図１〜図１１は、第１の実施例を示すものである。先
づ、図１に示すように、タンタル粒子を多孔質に焼結し
て成るチップ片１２の上面に、同じくタンタル粒子を多
孔質に焼結して成る金属片１３を、当該金属片１３と前
記チップ片１２との間にタンタル製の薄板片１４を挟ん
で重ね合わせて、これらを、図２及び図３に示すよう
に、互いに溶接するか、或いは、耐熱導電性のペースト
又は接着剤にて結合する。この場合、前記三者を、その
焼結の前において重ね、この重ねた状態で焼結するよう
にしても良い。

【００１６】次いで、前記チップ片１２に結合した金属
片１３の上面１３ａに、図４に示すように、タンタルワ
イヤー１５を、溶接にて固着するか、或いは、耐熱導電
性のペースト又は接着剤にて固着したのち、この金属片
１３付きチップ片１２を、図５に示すように、りん酸水
溶液Ａに浸漬した状態で、直流電流を印加して陽極酸化
を行うことにより、チップ片１２における各タンタル粒
子の表面、金属片における各タンタル粒子の表面、及
び、薄板片１４の外周面に、五酸化タンタル１６の誘電
体膜を形成する。

【００１７】前記のようにして五酸化タンタル１６の誘
電体膜を形成する工程を完了した前記金属片１３付きチ
ップ片１２を、図６に示すように、硝酸マンガン水溶液
Ｂに対して、当該チップ片１２のみを浸漬して、硝酸マ
ンガン水溶液Ｂをチップ片１２の内部まで浸透したのち
引き揚げて焼成することを複数回にわたって繰り返すこ
とにより、前記チップ片１２における五酸化タンタル１
６の誘電体膜の表面に、二酸化マンガン１７の固体電解
質層を形成する。

【００１８】この二酸化マンガン１７の固体電解質層を
形成する場合において、前記金属片１３に、硝酸マンガ
ン水溶液Ｂが浸透することを、薄板片１４にて阻止でき
ることにより、この金属片１３における各タンタル粒子
の表面に二酸化マンガン１７の固体電解質層が形成され
ることを防止できるから、前記金属片１３及び薄板片１
４に形成される五酸化タンタル１６の誘電体膜によっ
て、金属片１３における各タンタル粒子と、前記チップ
片１２に形成した二酸化マンガン１７の固体電解質層と
を、確実に隔離（絶縁）することができるのである。

【００１９】次いで、前記チップ片１２における外周面
のうち前記絶縁物質浸透部１３の除く部分に対して、図
７に示すように、グラファト膜（図示せず）を介して銀
膜１８を形成すると共に、前記タンタルワイヤー１５
を、切断又は剥離等に除去することによって、コンデン
サー素子１１とする。そして、図８及び図９に示すよう
に、前記コンデンサー素子１１における銀膜１８の表面
に、半田等による金属の陰極端子膜１９を形成する（な
お、この陰極端子膜１９は、コンデンサー素子１１にお
ける底面にのみ形成するようにしても良い）一方、前記
金属片１３の上面１３ａを、研磨加工することにより、
金属片１３における各タンタル粒子を当該上面１３ａに
露出すると言う表面加工を施したのち、この上面１３ａ
に対して、ニッケルメッキ等の半田ぬれ性を向上する下
地処理を施したのち、半田等による陽極端子膜２０を形
成する。

【００２０】なお、前記の表面加工は、プラズマによる
物理的な表面加工、又は薬品の腐食による化学的な表面
加工によって行うようにしても良い。次いで、前記コン
デンサー素子１１における外周面のうち、その底面にお
ける陰極端子膜１９の一部及び前記陽極端子膜２０を除
く部分に対して、図１０及び図１１に示すように、耐熱
性合成樹脂又はガラス製の被覆膜２１を形成することに
より、面実装型タンタル固体電解コンデンサーの完成品
にするのである。

【００２１】図１２は、第２の実施例を示す。この第２
の実施例は、タンタル固体電解コンデンサーを、前記第
１の実施例のようにタンタルワイヤーを使用することな
く、タンタルワイヤーレスで製造する場合である。すな
わち、前記図２及び図３に示すように構成した金属片１
３付きチップ片１２を、酸素ガスの気相中において酸化
処理することによって、五酸化タンタルの誘電体膜を形
成したのち、図１２に示すように、硝酸マンガン水溶液
Ｂに対して、当該チップ片１２″のみを浸漬して、硝酸
マンガン水溶液Ｂをチップ片１２の内部まで浸透したの
ち引き揚げて焼成すること複数回にわたって繰り返すこ
とにより、前記チップ片１２に対してのみ五酸化タンタ
ルの誘電体膜の表面に二酸化マンガンの固体電解質層を
形成する。

【００２２】なお、この場合において、前記チップ片１
２への硝酸マンガン水溶液Ｂの浸透は、チップ片１２に
対する硝酸マンガン水溶液Ｂのディスペンサー等による
塗着、又は予め硝酸マンガン水溶液Ｂを含ませたスポン
ジ体へのチップ片１２の接触によって行うようにしても
良い。そして、以後は、前記第１の実施例の場合と同様
に、グラファト膜を介しての銀膜の形成、金属片１３の
上面１３ａに対する表面加工、半田等による金属の陰極
端子膜１９及び陽極端子膜２０の形成、及び被覆膜２１
の形成を行うことより、面実装型タンタル固体電解コン
デンサーの完成品とするのである。

【００２３】なお、この第３の実施例の場合において
は、固体電解質層を、有機半導体膜とし、この有機半導
体膜を、化学重合方法又は電解酸化重合方法或いは気相
重合方法によって形成するようにしても良いのである。
また、前記実施例は、金属片１３を、タンタル粒子を多
孔質に焼結したものに構成し、この多孔質の金属片１３
とチップ片１２との間にタンタルの薄板片１４を介挿し
た場合を示したが、本発明は、前記多孔質の金属片１３
と薄板片１４とを使用することに代えて、図１３に示す
ように、タンタルにて板状に形成した金属片１３′を使
用し、この板状の金属片１３′を、チップ片１２に対し
て固着するようにしても良いのである。

【００２４】なお、この場合には、前記板状金属片１
３′の外周面に形成した五酸化タンタルの誘電体膜に
て、陽極側と陰極側とを隔離（絶縁）するものである。
更にまた、本発明は、前記実施例のタンタル固体電解コ
ンデンサーの場合に限らず、アルミ固体電解コンデンサ
ー等のような他の固体電解コンデンサーにも適用できる
ことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施例に使用するチップ
片と金属片との斜視図である。

【図２】前記図１におけるチップ片に金属片を固着した
状態の斜視図である。

【図３】図２のIII −III 視断面図である。

【図４】前記図２におけるチップ片にタンタルワイヤー
を固着した状態の斜視図である。

【図５】前記図４におけるチップ片に五酸化タンタルの
誘電体膜を形成する処理を行っている状態の断面図であ
る。

【図６】前記図５におけるチップ片に二酸化マンガンの
固体電解質層を形成する処理を行っている状態の断面図
である。

【図７】前記図６におけるチップ片に、そのタンタルワ
イヤーを除去したのち銀膜を形成した状態の斜視図であ
る。

【図８】前記図７のチップ片に、陽極端子膜と陰極端子
膜とを形成した状態の斜視図である。

【図９】図８のIX−IX視断面図である。

【図１０】タンタル固体電解コンデンサーの斜視図であ
る。

【図１１】図９のXI−XI視拡大断面図である。

【図１２】本発明における第２の実施例において二酸化
マンガンの固体電解質層を形成する処理を行っている状
態の断面図である。

【図１３】本発明における第３の実施例を示す斜視図で
ある。

【図１４】従来の製造方法に使用するチップ片の斜視図
である。

【図１５】前記図１４におけるチップ片に五酸化タンタ
ルの誘電体膜を形成する処理を行っている状態の断面図
である。

【図１６】前記図１５における二酸化マンガンの固体電
解質層を形成する処理を行っている状態の断面図であ
る。

【図１７】従来におけるタンタル固体電解コンデンサー
を示す縦断正面図である。

【図１８】従来における別のタンタル固体電解コンデン
サーを示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１１ コンデンサー素子 １２ チップ片 １３，１３′ 金属片 １４ 薄板片 １５ タンタルワイヤー １６ 五酸化タンタルの誘電体膜 １７ 二酸化マンガンの固体電解質
層 １８ 銀膜 １９ 陰極端子膜 ２０ 陽極端子膜 ２１ 被覆膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンタル等の金属粒子を多孔質に焼結した
   チップ片における一端面に、タンタル等の金属片を固着
   する一方、前記チップ片及び前記金属片の外周面に、五
   酸化タンタル等の誘電体膜を、前記チップ片に、二酸化
   マンガン等の固体電解質層及び陰極膜を各々形成し、前
   記金属片の端面に、陽極端子膜を形成したことを特徴と
   する固体電解コンデンサーの構造。
2. 【請求項２】タンタル等の金属粒子を多孔質に焼結した
   チップ片における一端面に、タンタル等の金属片を固着
   し、次いで、前記チップ片及び前記金属片に対して五酸
   化タンタル等の誘電体膜を形成する工程、前記チップ片
   に対して二酸化マンガン等の固体電解質層及び陰極膜を
   形成する工程を各々施す一方、前記金属片の端面に、金
   属片における金属面を当該端面に露出する表面加工を施
   したのち、この端面に陽極端子を形成することを特徴と
   する固体電解コンデンサーの製造方法。