JPS6129135B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はIC組込み用として高周波特性を改善
するとともに、さらに小型化を計つたフエースボ
ンデイングタイプのチツプ形状の固体電解コンデ
ンサを提供するものである。 一般に、この種の固体電解コンデンサに使用さ
れるコンデンサ素子としては、第１図に示す構造
のものがあり、第１図に示すようにタンタルなど
の弁作用金属粉末に同種の弁作用金属からなる導
出線１を併設して多孔質の焼結体２を構成し、こ
の焼結体２の表面に陽極酸化により誘電体酸化皮
膜３を形成して陽極体４を構成し、この上に硝酸
マンガンの熱分解などにより生成される二酸化マ
ンガンなどの固体電解質層５を形成し、さらにこ
の上に電気的接触を良好にするためにカーボンな
どの陰極層６および半田付け可能な導電性銀塗料
などの陰極導電体層７を順次積層形成することに
より構成されている。第２図〜第４図にそれぞれ
上記構成によるコンデンサ素子８を使用した従来
におけるフエースボンデイングタイプのチツプ形
状の固体電解コンデンサを示しており、第１図に
示す固体電解コンデンサは、コンデンサ素子８の
陰極導電体層７上に陰極となる半田層９を形成す
るとともに、陽極体４から引出した導出線１に前
記半田層９表面と同一平面となるように陽極とな
る半田付け可能な金属板１０を溶接により電気的
かつ機械的に接続したものである。 また第３図に示す固体電解コンデンサは、第２
図に示す固体電解コンデンサと同様にコンデンサ
素子８の陰極導電体層７上に陰極となる半田層９
を形成するとともに、導出線１に陽極となる半田
付け可能な金属線１１を溶接により電気的かつ機
械的に接続したものである。 第４図に示す固体電解コンデンサは、コンデン
サ素子８の陰極側端部に半田付け可能な金属キヤ
ツプ１２を被せて陰極導電体層７に電気的かつ機
械的に結合するとともに、導出線１側にも導出線
１に溶接により電気的かつ機械的に結合させて前
記金属キヤツプ１２と同一大きさ、形状の半田付
け可能な金属キヤツプ１３を被せたもので、最近
採用されつつある。 ところで、第２図および第３図に示す固体電解
コンデンサは陽極、陰極の端子形状が異なるため
極性の判別が非常に容易であるが、寸法が大きく
なること、陽極の導出線１が曲り易く取扱いに注
意を必要としIC基板への取付けが行い難いこ
と、機械的ストレスに弱いこと、特性が不安定で
あることなどの欠点があり、また第４図に示す固
体電解コンデンサについては、非常に寸法精度も
よく、使に易い構造であるが、陽極、陰極に金属
キヤツプ１２，１３を用いているため、部品数が
増えるとともに、生産性が悪く、非常に高価なも
のになつてしまい、特定の用途にしか用いること
ができなく、寸法的にも溶接などの工程が入るた
め、大きくなる欠点があり、いずれの場合も欠点
があつた。 本発明はこのような従来の欠点を解消するもの
で、陽極および陰極の両者を半田被覆による単子
構造とし、従来のような金属キヤツプや金属板や
金属線を必要としなく、また溶接工程も必要とし
ない、容価でかつ製造が容易でしかも特性の優れ
たフエースボンデイングタイプのチツプ状の固体
電解コンデンサを提供するものである。 以下、本発明の内容につき第５図〜第８図の図
面を参照しながら説明する。 第５図は本発明の一実施例による固体電解コン
デンサの外観を示し、第６図はその内部構造を示
しており、第５図および第６図において、１４は
コンデンサ素子８の陰極側端部および導出線１の
先端部を残して外表面に形成した絶縁性皮膜、１
５はこの絶縁性皮膜１４表面の導出線１側端部に
この導出線１の先端部と電気的かつ機械的に接続
されるように形成した陽極導電体層、１６はこの
陽極導電体層１５上に形成した陽極半田層、１７
は前記コンデンサ素子８の陰極導電体層７の露出
している部分上に形成した陰極半田層である。 次に、本発明による固体電解コンデンサについ
てさらに詳しく説明する。 陰極半田層１７はコンデンサ素子８の陰極側端
部の陰極導電体層７上に形成しているが、この陰
極端子となる陰極半田層１７の大きさはコンデン
サ全体の長さにより定まつてくるもので陰極半田
層１７の幅は全長の1/3〜1/6が適当である。この
陰極半田層１７は、適当なマスキング、または半
田浴への浸漬高さの調整を行なつて半田デイツプ
することにより容易に形成させることができる。 一方、陽極半田層１６は、固体電解質層５、陰
極層６、陰極導電体層７などと導通することな
く、導出線１より引出して形成させる必要があ
り、導出線１の先端部から陽極導電体層１５によ
り引出している。このような構造にすることによ
り、陽極端子を半田被覆の端子構造とすることが
できる。また、陽極導電体層１５は陰極半田層１
７と同じく、コンデンサ全体の全長に対して1/3
〜1/6程度が適当であり、この陽極導電体層１５
の全表面に半田コートすることにより陽極半田層
１６が形成される。この場合、陽極導電体層１５
は導出線１との接触面積が少ないため、導出線１
との接着強度を強固に保つて接触抵抗を小さくす
る必要があり、これに用いる導電材料は、銀を主
成分とし、熱硬化性樹脂をバインダーとして用い
た接着強度の強い導電性銀塗料が望ましい。 この熱硬化性樹脂をバインダーとして用いた場
合は、熱に対して強く、コンデンサの特性でtan
δの変化が少なく、非常に熱に強い耐熱性に優れ
たチツプ状の固体電解コンデンサを得ることがで
きる。 本発明によるチツプ状の固体電解コンデンサに
おいては、このような金属との接着力の強い導電
性塗料を用いることにより、より特性の安定した
ものが得られることが重要なポイントである。 一般的に用いられている熱可塑性樹脂をバイン
ダーとした導電性銀塗料は、一般的な半田デイツ
プ方法によりその表面に半田層を形成させること
ができるが、熱に対して弱いため特性的にも不安
定要素があり、また使用条件が限定される。そこ
で前述のように熱硬化性樹脂をバインダーとした
導電性銀塗料を用いる考え方が出てくるのである
が、この場合には一般的な半田デイツプ方法で表
面に半田層を形成させることは不可能であり、あ
まり用いられていない。 この種の導電性銀塗料表面には、半田浴に適当
な周波数の超音波振動を与えながらデイツプする
ことにより半田層を形成させることができる。こ
の場合、半田についても一般の共晶点半田ではな
く、特殊な高融点半田を用いると、さらに有効と
なり、例えば旭硝子社製のセラソルザ（商品
名）、サンソルザ（商品名）などを用いるとさら
に半田コートが容易となる。また、このような特
殊な半田を用いると、タンタル、アルミニウムな
どの弁作用金属である導出線１にも半田を接着す
ることが可能となり、導出線１と陽極半田層１６
とも電気的かつ機械的に接続されて接触抵抗を小
さくすることができる。 表１に熱硬化性樹脂をバインダーとした導電性
銀塗料を陽極導電体層１５として用い、超音波に
よる半田デイツプ法によりその表面に陽極半田層
１６を形成した場合Ａと、熱可塑性樹脂をバイン
ダーとした導電性銀塗料を陽極導電体層１５とし
て用い、超音波による半田デイツプ法によりその
表面に陽極半田層１６を形成した場合Ｂと、熱可
塑性樹脂をバインダーとした導電性銀塗料を陽極
導電体層１５として用い、一般的な半田デイツプ
法により、その表面に陽極半田層１６を形成した
場合Ｃとの耐熱性試験の結果を比較して示す。な
お、この試験には定格20V10μＦのコンデンサ素
子８を用い、また耐熱性試験については260℃の
半田浴に５分間浸漬して前後の特性変化を調べ
た。

【表】 この表１から明らかなように熱硬化性樹脂をバ
インダーとして用いた方が耐熱性に優れており、
また半田デイツプ法については超音波による半田
デイツプ法を用いた方が半田デイツプ時の熱によ
る特性の劣化、特にtanδの劣化が少ない。 なお、導電性塗料は銀以外の金、銅などを主成
分する導電性材料であつてもよい。また、バイン
ダーも熱硬化性樹脂でなくても、熱硬化性ゴムで
も使用可能である。 コンデンサ素子８の陰極側端部および導出線１
の先端部を残して外表面に形成する絶縁性皮膜１
４は、0.05〜0.5mm程度の薄い皮膜を形成するに
適したものでなければならず、一般に用いられて
いる注形用、あるいはデイツピング用の樹脂では
非常に作業性が悪く、また薄い塗膜を形成するこ
とは難しく、耐湿特性もあまりよくないので適切
ではない。 すなわち、本発明の構造では、有機溶剤型の絶
縁性ワニスが適している。また、有機溶剤型の絶
縁性ワニスを用いる理由として、即乾性のものが
必要とされるためである。これは、陰極端子部へ
の流れた防止するためと皮膜の厚さを一定にし、
完成品の寸法精度を上げるためである。 一般に用いられている注形用、デイツピング用
コーテイング用の合成樹脂（エポキシ系が多い）
は硬化時、熱を加えられると粘度が低下して垂れ
現象が起り、陰極端子部へ流れ、端子部を一定の
大きさ、寸法に調整することができなくなる。ま
た、皮膜厚の偏肉が生じ、一定形状に保持するこ
とが難しくなつてくる。これに対し、有機溶剤型
の絶縁性ワニスは即乾性であるため、皮膜を形成
した後、直ちに溶剤が揮撥し、加熱硬化時垂れ現
象が起らず良好な結果を得ることができる。 また、有機溶剤型の絶縁性ワニスが適している
他の理由としては、0.05〜0.5mm程度の薄い皮膜
でコンデンサの耐湿特性を確保することができる
ことである。 一般に、誘電体酸化皮膜上に形成した二酸化マ
ンガンなどの固体電解質層５は非常に多孔質であ
り、水分を吸収し易く、また空孔を通つて内部ま
で水分が侵入し、耐湿特性の低下を招く。従つ
て、固体電解質層５は空孔の少ない緻密なものを
形成させなればならないが、現状の技術では未だ
解決されていない。また、固体電解質層５に空孔
があると、その表面に形成させるカーボンなどの
陰極層６および陰極導電体層７にも多くの空孔が
形成され易くなり、これらの層にも空孔が形成さ
れる。また、陰極層６および陰極導電体層７を形
成させない部分については、より多くの空孔が存
在する。 このような理由から、絶縁性皮膜１４としては
その空孔への含浸性の良好なものでなければなら
なく、さらに皮膜に発生するピンホールが少ない
ものでなければならない。 すなわち、これに適する樹脂が有機溶剤型のワ
ニス、エナメル類であり、これを用いることによ
り薄い膜厚であつても耐湿性の優れたチツプ状の
固体電解コンデンサを得ることができる。 表２に絶縁性皮膜１４として有機溶剤型の樹脂
ワニス類と、一般的なコーテイング用樹脂を用い
て本発明のチツプ状の固体電解コンデンサを製作
したそれぞれの場合における耐湿試験の結果を比
較して示す。製作したコンデンサの定格は20V、
10μＦで、またコーテイング用樹脂としてはスイ
ス国Ciba Ltd 製のアラルダイトＤ（商品名）
を、有機溶剤型の樹脂、ワニス類としてはキシロ
ールを溶剤とした富士高分子工業社製のシロツク
スＣ（商品名）を用いた。いずれも膜厚は0.1〜
0.2mm程度で、耐湿性試験の条件は40℃、95％RH
雰囲気中で20V、DCを印加して500Hrの連続試験
を行なつた。なお、陰極導電体層７および陽極導
電体層１５には米国Dupont社製の導電性銀塗料
＃5504（商品名）を用い、また陽極半田層１６お
よび陰極半田層１７は超音波による半田デイツプ
法により行なつた。

〔具体例〕

100mgのタンタル粉末を一般的な方法で、3.0×
4.0×1.2（mm）にプレス成形し、これを1900℃の
真空焼結炉で30分間焼結を行ない、これを0.1％
H₃PO₄溶液中で80V、2Hrの陽極酸化を行ない、
この表面に硝酸マンガンの熱分解により二酸化マ
ンガン層を形成した。次に、この表面にグラフア
クトを塗布し、米国Dupont社製の導電性銀塗料
＃5504（商品名）を塗布した後、150℃の温度で
1Hrの硬化を行なつた。その後、陰極端子形成部
である端部1.5mmを残して絶縁性ワニス（キシロ
ール溶剤型）を刷毛で導出線を約1.0〜1.5mm程度
まで覆うように前記と同じ米国Dupont社製の導
電性銀塗料＃5504（商品名）を塗布し、そして
150℃の温度で1Hrの乾燥硬化を行なつた。 その後、陽極側端部の導出線を約1.0mm程度覆
うように前記と同じ米国Dupont社製の導電性銀
塗料＃5504（商品名）を塗布して導出線とこの導
電性銀塗料＃5504（商品名）とを電気的かつ機械
的に接続し、そして150℃の温度で2Hrの硬化を
行なつた。その後、陰極側の導電性銀塗料＃5504
（商品名）を塗布した部分の表面を20KHzの周波
数の超音波振動を与えている250℃の温度の半田
浴にデイツプしてその表面に半田層を形成させ、
そして導出線を陽極側の導電性銀塗料＃5504（商
品名）を塗布した部分との境界面で切断した後、
前述と同様にして陽極側の導電性銀塗料を形成し
た部分の表面に半田層を形成した。 このようにして構成したチツプ状の固体電解コ
ンデンサの初期特性を第２図に示す従来のチツプ
状の固体電解コンデンサの初期特性と比較して第
３に示す。なお、定格はいずれも20V、10μＦで
ある。

【表】 この表３から明らかなように本発明による固体
電解コンデンサは、導出線に金属板を溶接などに
より電気的かつ機械的に接続した第２図に示す従
来の固体電解コンデンサに比べ、高周波
（1MHz）におけるインピーダンスＺおよびtanδ
が大幅に改善される。 以上のように本発明による固体電解コンデンサ
は、コンデンサ素子の陰極側端部および陽極体か
ら引出した導出線の先端部を残して外表面を絶縁
性皮膜表面の前記導出線側端部にこの導出線の絶
縁性皮膜から突出した先端部と電気的かつ機械的
に接続されるように陽極導電体層を形成し、この
陽極導電体層およびコンデンサ素子の陰極導電体
の外部に露出している部分上に半田層を形成した
ものであり、次のような効果を得ることができ
る。 (1) 寸法を小さくすることができる。 (2) 陽極端子として別個の部品を必要としなく、
安価にすることができる。 (3) 陽極端子部は導出線を覆うように形成した絶
縁性皮膜、半田層により構成されているため、
機械的ストレスに対して強く、しかも取扱いに
それほど注意を必要としないため、IC基板な
どへの取付けが容易になる。 (4) 高周波特性、特にインピーダンス特性を大幅
に改善することができる。 また、本発明の製造方法についても前述のよう
に、生産性よく安価に生産することができるとと
もに、陽極端子の形状を別の工程を採用しなくて
も導出線を頂点とした三角形状にすることがで
き、極性判別を実施するための工程が不要とな
り、工程の簡略化を計ることができる。 なお、陽極体については弁作用金属の粉末の焼
結体だけに限定されなく、弁作用金属基板表面に
溶射により弁作用金属の粉末の層を形成すること
により構成したものでもよい。 このように本発明による固体電解コンデンサお
よびその製造方法は優れた効果を有するものであ
り、これからの技術発展に大きく貢献するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の固体電解コンデンサに使用され
ているコンデンサ素子の内部構造を示す断面図、
第２図および第３図はそれぞれ従来のフエースボ
ンデイングタイプの固体電解コンデンサの外観斜
視図、第４図は同じく従来のフエースボンデイン
グタイプの固体電解コンデンサの断面図、第５図
は本発明の一実施例によるフエースボンデイング
タイプの固体電解コンデンサの外観斜視図、第６
図は同コンデンサの内部構造を示す断面図、第７
図は本発明の他の実施例によるフエースボンデイ
ングタイプの固体電解コンデンサの外観斜視図、
第８図ａ〜ｇは本発明の一実施例による固体電解
コンデンサの製造方法の製造工程を示す説明図で
ある。 １……導出線、３……誘電体酸化皮膜、４……
陽極体、５……固体電解質層、６……陰極層、７
……陰極導電体層、８……コンデンサ素子、１４
……絶縁性皮膜、１５……陽極導電体層、１６…
…陽極半田層（半田層）、１７……陰極半田層
（半田層）、１８……固定用金属板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に誘電体酸化皮膜を形成した弁作用金属
   からなる陽極体の表面に固体電解質層、陰極層、
   陰極導電体層を順次積層形成してコンデンサ素子
   を構成し、このコンデンサ素子の陰極側端部およ
   び前記陽極体から引出した導出線の先端部を残し
   て外表面を絶縁性皮膜で覆うとともに、その絶縁
   性皮膜表面の前記導出線側端部にこの導出線の絶
   縁性皮膜から突出した先端部と電気的かつ機械的
   に接続されるように陽極導電体層を形成し、この
   陽極導電体層および外部に露出している陰極導電
   体層上に半田層を形成したことを特徴とする固体
   電解コンデンサ。 ２ 導出線側の絶縁性皮膜の形状を導出線を頂点
   とした三角形状にした特許請求の範囲第１項に記
   載の固体電解コンデンサ。 ３ 絶縁性皮膜として塗膜性の優れた即乾性のも
   のを用いた特許請求の範囲第１項に記載の固体電
   解コンデンサ。 ４ 陽極導電体層として熱硬化性ポリマーをバイ
   ンダーとした導電性塗料を用いた特許請求の範囲
   第１項に記載の固体電解コンデンサ。 ５ 表面に誘電体酸化皮膜を形成した弁作用金属
   からなる陽極体の表面に固体電解質層、陰極層、
   陰極導電体層を順次積層形成して構成したコンデ
   ンサ素子を前記陽極体から引出した導出線により
   固定用金属板または金属線に一連に接続した状態
   で、そのコンデンサ素子の陰極側端部をマスキン
   グにより残して外表面に絶縁性皮膜を形成し、そ
   の後その絶縁性皮膜表面の前記導出線側端部に前
   記導出線と電気的かつ機械的に接続されるように
   陽極導電体層を形成するとともに、前記陰極導電
   体層の外部に露出している部分に半田層を形成
   し、さらにこの後前記導出線を前記陽極導電体層
   との境界面で切断するとともに、その陽極導電体
   層上に半田層を形成することを特徴とする固体電
   解コンデンサの製造方法。 ６ 陰極導電体層および陽極導電体層上の半田層
   を適当な周波数の超音波振動を与えた半田浴に浸
   漬することにより形成した特許請求の範囲第５項
   に記載の固体電解コンデンサの製造方法。