JPWO2021172236A5

JPWO2021172236A5 -

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Publication number: JPWO2021172236A5
Application number: JP2022503357A
Authority: JP
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-10-26

Description

本開示の他の局面に係る電解コンデンサの製造方法は、表面に多孔質部を有する陽極体、前記多孔質部の少なくとも一部の表面に形成された誘電体層、および、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う陰極部を有するコンデンサ素子を複数備えた素子積層体を備える電解コンデンサの製造方法であって、前記素子積層体が前記積層の方向に垂直な面上に複数配列された素子集合体を得る工程と、前記素子集合体を個別化する工程と、前記素子積層体の前記陽極体の端部を第１の外部電極と電気的に接続し、前記陰極部の端部を第２の外部電極と電気的に接続する工程と、を有し、前記素子集合体を得る工程は、（i）表面に前記多孔質部が形成された陽極箔を準備する工程と、（ii）前記陽極箔の表面に前記誘電体層を形成する工程と、（iii）前記陽極箔に、第１の開口を形成する工程と、（iv）前記陽極箔の第１領域に固体電解質層を形成する工程と、（v）前記第１領域と一部が対向する第２領域を有する形状に加工された陰極箔を準備する工程と、（vi）前記陽極箔および前記陰極箔を交互に積層する工程と、を有し、前記陽極箔の前記第１領域、および、前記陰極箔の前記第２領域の配置パターンは、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向の少なくともいずれか一方の方向において単位パターンが周期的に繰り返される周期パターンを有し、前記第１領域の前記単位パターンは、前記第１方向において中央に位置する領域Ａ_１、および、前記領域Ａ_１から前記第１方向に延びる領域Ａ_２を含み、前記第２領域の前記単位パターンは、前記陽極箔の前記領域Ａ_１に対応する領域Ａ_３、および、前記領域Ａ_３から前記第２方向に延びる領域Ａ_４を含む。

第１のコンデンサ素子は、また、第４端面Ａが外装体から露出して、第４の外部電極（陰極電極）と電気的に接続していてもよい。すなわち、第２端部は、互いに対向する主面の両面で外部電極（陰極電極）と接続されるものであってもよい。この場合、第２の外部電極と第４の外部電極とは、互いに対向する主面の両面に、離間して設けられ得る。この場合、離間した複数の外部電極により陰極端子が構成されることにより、ＥＳＬを一層低減できる。

特に、第１のコンデンサ素子と第２のコンデンサ素子とが交互に積層されている場合、素子積層体内に生じる磁束が効果的に減少し得る。よって、ＥＳＬが効果的に低減され得る。第１のコンデンサ素子の数と第２コンデンサ素子の数は同数であってもよい。第１のコンデンサ素子の数と第２コンデンサ素子の数が同数であると、第１のコンデンサ素子の陽極体に流れる電流により生じる磁界と第２のコンデンサ素子の陽極体に流れる電流により生じる磁界とが過不足なく打ち消し合い、素子積層体内に生じる磁束が減少する。よって、ＥＳＬを低減させやすい。

特に、第１のコンデンサ素子と第３のコンデンサ素子とが交互に積層されている場合、素子積層体内に生じる磁束が効果的に減少し得る。よって、ＥＳＬが効果的に低減され得る。第１のコンデンサ素子の数と第３コンデンサ素子の数は同数であってもよい。第１のコンデンサ素子の数と第３コンデンサ素子の数が同数であると、第１のコンデンサ素子の陰極部に流れる電流により生じる磁界と第３のコンデンサ素子の陰極部に流れる電流により生じる磁界とが過不足なく打ち消し合い、素子積層体内に生じる磁束が減少する。よって、ＥＳＬを低減させやすい。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、電解コンデンサ１００は、陽極体である陽極箔１０Ａと、固体電解質層７と、陰極箔２０Ａとを備える。陽極箔１０Ａおよび陰極箔２０Ａは、固体電解質層７を挟んで交互に積層されている。陰極部を構成する固体電解質層７、および、互いに対向する固体電解質層７に挟まれた陽極箔１０Ａにより、一つのコンデンサ素子４０（第１のコンデンサ素子）が構成されている。電解コンデンサ１００は、陰極箔２０Ａを介し、陽極箔１０Ａおよび固体電解質層７が複数積層されていることにより、複数のコンデンサ素子４０を備えた素子積層体を備える。図１Ａおよび図１Ｂの例では、４つの陽極箔１０Ａおよび４つの陰極箔２０Ａを有し、互いに対向する陽極箔の片面および陰極部（陰極箔）の片面により１つのコンデンサ素子が形成されるため、７つのコンデンサ素子が形成される。素子積層体は、基板２４に支持されている。基板は、例えば、絶縁基板であり、外部電極５０Ａ、５０Ｃと外部電極５０Ｂ、５０Ｄとの間を電気的に分離できるのであれば、金属基板あるいは配線パターンが施されたプリント基板であってもよい。素子積層体の最下面に位置する固体電解質層と基板２４との間に、陰極箔が配置されていてもよい。

（電解コンデンサの製造方法）
本実施形態に係る電解コンデンサの製造方法は、表面に多孔質部を有する陽極体、多孔質部の少なくとも一部の表面に形成された誘電体層、および、誘電体層の少なくとも一部を覆う陰極部を有するコンデンサ素子を複数備えた素子積層体を備える電解コンデンサの製造方法であって、製造方法は、複数の素子積層体が積層方向に垂直な面上に配列された素子集合体を得る工程と、素子集合体を複数の素子積層体に個別化する工程と、素子積層体の陽極体の端部を第１の外部電極と電気的に接続し、素子積層体の陰極部の端部を第２の外部電極と電気的に接続する工程と、を有する。

素子集合体を得る工程は、例えば、下記の工程（i）～（vi）を有する：
（i）表面に多孔質部が形成された陽極箔を準備する工程、
（ii）陽極箔の表面に誘電体層を形成する工程、
（iii）陽極箔に、第１の開口を形成する工程、
（iv）陽極箔の第１領域に固体電解質層を形成する工程、
（v）第１領域と一部が対向する第２領域を有する形状に加工された陰極箔を準備する工程、および、
（vi）陽極箔および陰極箔を交互に積層する工程。

陽極箔の第１領域、および、陰極箔の第２領域の配置パターンは、第１方向および第１方向に交差する第２方向の少なくともいずれか一方の方向において単位パターンが周期的に繰り返される周期パターンを有し得る。第１領域の前記単位パターンは、第１方向において中央に位置する領域Ａ_１、および、領域Ａ_１から第１方向に延びる領域Ａ_２を含み得る。第２領域の単位パターンは、陽極箔の領域Ａ_１に対応する領域Ａ_３、および、領域Ａ_３から第２方向に延びる領域Ａ_４を含み得る。

（素子集合体を得る工程）
工程（i）
まず、表面に多孔質部が形成された陽極箔を準備する。陽極箔は、弁作用金属、弁作用金属を含む合金、および弁作用金属を含む化合物（金属間化合物など）などを含むことができる。これらの材料は一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンなどを用いることができる。陽極箔は、弁作用金属、弁作用金属を含む合金、または弁作用金属を含む化合物の箔であってもよく、弁作用金属、弁作用金属を含む合金、または弁作用金属を含む化合物の多孔質焼結体（焼結箔）であってもよい。

例えば、絶縁膜（レジスト）８を形成後、絶縁膜（レジスト）８が形成されない領域（第１領域１３Ａ）に固体電解質層７を形成する。第１領域１３Ａは、例えば、図２Ｂに示すように、パターン１１Ａにおいて中央に位置する領域Ａ_１と、領域Ａ_１から第１方向（Ｘ方向）に延びる領域Ａ_２を含む。第１領域は、また、領域Ａ_１から領域Ａ_２と反対側を第１方向に延びる領域Ａ_７を含み得る。

工程（iv）において、陽極箔１０Ａの両面に形成された固体電解質層７同士が、陽極箔１０Ａの端面に形成された固体電解質層７および／または導電性接着層２３を介して電気的に接続しているのであれば、陽極箔１０Ａと陰極箔２０Ａとを交互に重ねて素子集合体を得る際に、少なくとも１つの陰極箔２０Ａの積層を省略してもよい。
（素子集合体を個別化する工程）
続いて、素子集合体を積層方向に垂直な面に沿って切断し、個別化された素子積層体を得る。素子集合体を個別化する工程は、例えば、下記の工程（vii）～（viii）を有する：
（vii）素子集合体の陽極箔の第１の開口、および陰極箔の前記第２領域以外の領域を外装体で埋める工程、
（viii）素子集合体を、第１領域を跨がず且つ第２方向に平行なカットラインで切断し、外装体の第１主面において陽極箔の端面を露出させる工程、および、
（ix）素子集合体を、領域Ａ_４を跨ぐ第１方向に平行なカットラインで切断し、外装体の第２主面において陰極箔の端面を露出させる工程。

工程（vii）
まず、素子集合体を基板上に載置する。その後、素子集合体の陽極箔の第１の開口１２Ａ、および陰極箔の第２領域２２Ａ以外の領域を、外装体３０で埋める。外装体３０は、例えば、硬化性樹脂組成物の硬化物を含むことが好ましく、熱可塑性樹脂もしくはそれを含む組成物を含んでもよい。

図７Ｂに示すように、第２の開口１４Ｂが、陽極パターン１１Ｄに配置されている。第２の開口１４Ａは、陽極パターン１１Ｄにおいても、陽極パターン１１Ｃと同様、領域Ａ_２を挟んで領域Ａ_１と反対側の第１領域１３Ａ外の領域、または、領域Ａ_７を挟んで領域Ａ_１と反対側の第１領域１３Ａ外の領域を第２方向に延びている。ただし、第２の開口１４Ｂは、陽極箔１０Ｄにおいて、陽極箔１０Ｃにおいて第２の開口１４Ａが形成された領域に対応する領域には形成されず、且つ、陽極箔１０Ｃにおいて第２の開口１４Ａが形成されていない領域に対応する領域に形成されている。

陽極箔１０Ｃまたは１０Ｄを用いる場合、素子集合体の個別化は、第２の開口１４Ａおよび／または１４Ｂが形成された領域を跨ぐように、素子集合体を第２方向に平行なカットラインで切断することによって行われ得る（工程（viii））。この場合、第２の開口１４Ａまたは１４Ｂが形成された領域側では、陽極箔の端面は外装体から露出しない。よって、外装体の第１主面または第３の主面のいずれか一方の面のみに、陽極箔の端面が露出し、外部電極との電気的接続がされる。

コンデンサ素子４０Ａとコンデンサ素子４０Ｃは、陰極箔に流れる電流の向きが第２方向（Ｙ方向）において逆となる。このため、第１のコンデンサ素子４０Ａに流れる電流により生じる磁界と、第３のコンデンサ素子４０Ｃに流れる電流により生じる磁界とが第２方向において打ち消し合い、電解コンデンサ１０２に生じる磁束が減少する。結果、ＥＳＬが低減する。

Claims

複数のコンデンサ素子を備えた素子積層体と、
前記素子積層体を封止する外装体と、
第１の外部電極と、
第２の外部電極と、を備え、
前記複数のコンデンサ素子のそれぞれは、
表面に多孔質部を有する陽極体と、
前記多孔質部の少なくとも一部の表面に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の少なくとも一部を覆う陰極部と、を有し、
前記外装体は、第１主面と、前記第１主面と交差する第２主面と、前記第１主面の反対側の第３主面と、前記第２主面の反対側の第４主面と、を有し、
前記複数のコンデンサ素子のうち、少なくとも一つの第１のコンデンサ素子は、前記陽極体の端部の端面が少なくとも前記第１主面において前記外装体から露出して、前記第１の外部電極と電気的に接続しているとともに、前記陰極部の端部の端面が少なくとも前記第２主面において前記外装体から露出して、前記第２の外部電極と電気的に接続している、電解コンデンサ。
前記第１のコンデンサ素子において、前記第２主面において前記外装体から露出する前記陰極部の端面は、前記第３主面よりも前記第１主面に近い位置にある、請求項１に記載の電解コンデンサ。
前記陽極体の前記端部は、第１方向において互いに対向する一対の第１端部を含み、
前記陰極部の前記端部は、前記第１方向と交差する第２方向において互いに対向する一対の第２端部を含み、
前記第１のコンデンサ素子は、前記一対の第１端部の一方の端面である第１端面Ａが前記第１主面において前記外装体から露出して、前記第１の外部電極と電気的に接続しているとともに、前記一対の第２端部の一方の端面である第２端面Ａが前記第２主面において前記外装体から露出して、前記第２の外部電極と電気的に接続している、請求項１または２に記載の電解コンデンサ。
前記第１のコンデンサ素子の前記一対の第１端部の他方の端面である第３端面Ａが、前記第３主面において前記外装体から露出して、第３の外部電極と電気的に接続している、請求項３に記載の電解コンデンサ。
前記複数のコンデンサ素子は、少なくとも一つの第２のコンデンサ素子をさらに有し、
前記第１のコンデンサ素子の前記一対の第１端部の他方の端面である第３端面Ａが前記第３主面において前記外装体から露出せず、
前記第２のコンデンサ素子において、前記一対の第１端部の一方の端面である第１端面Ｂが前記第１主面において前記外装体から露出せず、且つ、前記一対の第１端部の他方の端面である第３端面Ｂが前記第３主面において前記外装体から露出しており、
前記素子積層体において、前記第１のコンデンサ素子と前記第２のコンデンサ素子とが交互に積層され、
前記第２のコンデンサ素子の前記第３端面Ｂは第３の外部電極と電気的に接続している、請求項３に記載の電解コンデンサ。
前記第１のコンデンサ素子の前記一対の第２端部の他方の端面である第４端面Ａが、前記第４主面において前記外装体から露出して、第４の外部電極と電気的に接続している、請求項３～５のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
前記複数のコンデンサ素子は、少なくとも一つの第３のコンデンサ素子をさらに有し、
前記第１のコンデンサ素子の前記一対の第２端部の他方の端面である第４端面Ａが前記第４主面において前記外装体から露出せず、
前記第３のコンデンサ素子において、前記一対の第２端部の一方の端面である第２端面Ｃが前記第２主面において前記外装体から露出せず、且つ、前記一対の第２端部の他方の端面である第４端面Ｃが前記第４主面において前記外装体から露出しており、
前記素子積層体において、前記第１のコンデンサ素子と前記第３のコンデンサ素子とが交互に積層され、
前記第３のコンデンサ素子の前記第４端面Ｃは第４の外部電極と電気的に接続している、請求項３または４に記載の電解コンデンサ。
前記陽極体は、前記第２方向に窪んだ凹部を有する、請求項３～７のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
前記陽極体の前記凹部から、前記一対の第２端部が突出するように延在している、請求項８に記載の電解コンデンサ。
前記第１のコンデンサ素子は、前記陰極部の前記端部の前記第２主面における端面である第２端面Ａが前記外装体から露出して、前記第２の外部電極と電気的に接続しているとともに、前記陰極部の前記端部の前記第４主面における端面である第４端面Ａが前記外装体から露出して、前記第２の外部電極と電気的に接続している、請求項１～３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
前記陽極体の前記端部が前記外装体の前記第３主面から露出せず、前記陰極部の前記端部の前記第３主面における端面である第３端面Ａが前記外装体から露出して、前記第３端面Ａが第３の外部電極と電気的に接続している、請求項１～３および１０のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
前記陽極体の前記端部および前記陰極部の前記端部のいずれも、前記外装体の前記第３主面から露出していない、請求項１～３および１０のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
前記電解コンデンサの底面の前記第２の外部電極よりも前記第３主面側を覆うように、第３の外部電極が配置されている、請求項１２に記載の電解コンデンサ。
前記陰極部は、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層を有し、
前記複数のコンデンサ素子の少なくとも１つにおいて、前記陰極部は前記固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極箔をさらに有し、前記陰極箔の一部が前記固体電解質層を覆うとともに、前記固体電解質層を覆わない前記陰極箔の残部が、前記陰極部の前記端部を構成する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
前記陰極箔は、焼結箔、蒸着箔、または、塗工箔である、請求項１４に記載の電解コンデンサ。
前記焼結箔、前記蒸着箔または前記塗工箔は、金属箔の表面が導電膜で被覆されている、請求項１５に記載の電解コンデンサ。
前記導電膜は、Ｔｉ、ＴｉＣ、ＴｉＯ、Ｃ（カーボン）膜からなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１６に記載の電解コンデンサ。
前記第１主面と前記第３主面との間の離間距離は、前記第２主面と前記第４主面との間の離間距離よりも短い、請求項１～１７のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
前記第１主面と前記第３主面との間の離間距離は、前記第２主面と前記第４主面との間の離間距離よりも長い、請求項１～１７のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
前記第１の外部電極および前記第２の外部電極の少なくとも一方は、前記第１主面または前記第２主面に沿って離間して配置された複数の電極部分を含む、請求項１～１９のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
表面に多孔質部を有する陽極体、前記多孔質部の少なくとも一部の表面に形成された誘電体層、および、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う陰極部を有するコンデンサ素子を複数備えた素子積層体を備える電解コンデンサの製造方法であって、
複数の前記素子積層体が積層方向に垂直な面上に配列された素子集合体を得る工程と、
前記素子集合体を前記複数の前記素子積層体に個別化する工程と、
前記素子積層体の前記陽極体の端部を第１の外部電極と電気的に接続し、前記素子積層体の前記陰極部の端部を第２の外部電極と電気的に接続する工程と、を有し、
前記素子集合体を得る工程は、
（i）表面に前記多孔質部が形成された陽極箔を準備する工程と、
（ii）前記陽極箔の表面に前記誘電体層を形成する工程と、
（iii）前記陽極箔に、第１の開口を形成する工程と、
（iv）前記陽極箔の第１領域に固体電解質層を形成する工程と、
（v）前記第１領域と一部が対向する第２領域を有する形状に加工された陰極箔を準備
する工程と、
（vi）前記陽極箔および前記陰極箔を交互に積層する工程と、を有し、
前記陽極箔の前記第１領域、および、前記陰極箔の前記第２領域の配置パターンは、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向の少なくともいずれか一方の方向において単位パターンが周期的に繰り返される周期パターンを有し、
前記第１領域の前記単位パターンは、前記第１方向において中央に位置する領域Ａ_１、および、前記領域Ａ_１から前記第１方向に延びる領域Ａ_２を含み、
前記第２領域の前記単位パターンは、前記陽極箔の前記領域Ａ_１に対応する領域Ａ_３、および、前記領域Ａ_３から前記第２方向に延びる領域Ａ_４を含む、電解コンデンサの製造方法。
前記工程（iii）の後、前記工程（iv）の前に、前記第１の開口において露出した前記陽極箔の端面に絶縁層を形成する工程をさらに有する、請求項２１に記載の電解コンデンサの製造方法。
前記第２領域の前記単位パターンは、前記領域Ａ_３から前記第１方向に延びる領域Ａ_５を含み、
前記領域Ａ_５の少なくとも一部が、前記陽極箔の前記領域Ａ_２と重なる、請求項２１または２２に記載の電解コンデンサの製造方法。
前記第１領域の前記単位パターンは、前記領域Ａ_１から前記領域Ａ_２と反対側を前記第１方向に延びる領域Ａ_７を含む、請求項２１～２３のいずれか１項に記載の電解コンデンサの製造方法。
前記第１領域の前記単位パターンは、前記第１の開口の縁に沿った形状を有し、前記第２方向に窪んだ凹部を有する、請求項２４に記載の電解コンデンサの製造方法。
前記素子集合体を得る工程は、
前記第２方向に延びる第２の開口を、第１のパターンで形成し、第１の陽極箔を得る工程と、
前記第２の開口を、前記第１のパターンと異なる第２のパターンで形成し、第２の陽極箔を得る工程と、をさらに有し、
前記第２の開口は、前記第１のパターンにおいて、前記第１領域外であって、前記領域Ａ_２を挟んで前記領域Ａ_１と反対側の領域、または、前記第１領域外であって、前記領域Ａ_７を挟んで前記領域Ａ_１と反対側の領域に形成されており、
前記第２の開口は、前記第２のパターンにおいて、前記第１のパターンにおいて前記第２の開口が形成されていない領域に対応する領域であって、前記第１領域外であり、前記領域Ａ_２を挟んで前記領域Ａ_１と反対側の領域、または、前記第１のパターンにおいて前記第２の開口が形成されていない領域に対応する領域であって、前記第１領域外であり、前記領域Ａ_７を挟んで前記領域Ａ_１と反対側の領域に形成されており、
前記工程（vi）において、前記第１の陽極箔、前記陰極箔、前記第２の陽極箔、および、前記陰極箔の順で積層する、請求項２４または２５に記載の電解コンデンサの製造方法。
前記領域Ａ_４が前記領域Ａ_３から前記第２方向の一方の方向に延びる第１の陰極箔を得る工程と、
前記領域Ａ_４が前記領域Ａ_３から前記第２方向の他方の方向に延びる第２の陰極箔を得る工程と、をさらに有し、
前記工程（vi）において、前記陽極箔、前記第１の陰極箔、前記陽極箔、および、前記第２の陰極箔の順で積層する、請求項２１～２６のいずれか１項に記載の電解コンデンサの製造方法。
前記第１の陰極箔は、前記領域Ａ_３から前記第２方向の前記他方の方向に延びる領域Ａ_６を有さないか、または、前記領域Ａ_６の前記領域Ａ_３から前記第２方向の前記他方の方向への延在距離は、前記領域Ａ_４の前記領域Ａ_３から前記第２方向の前記一方の方向への延在距離よりも短く、
前記第２の陰極箔は、前記領域Ａ_３から前記第２方向の前記一方の方向に延びる領域Ａ_６を有さないか、または、前記領域Ａ_６の前記領域Ａ_３から前記第２方向の前記一方の方向への延在距離は、前記領域Ａ_４の前記領域Ａ_３から前記第２方向の前記他方の方向への延在距離よりも短い、請求項２７に記載の電解コンデンサの製造方法。
前記第２領域は、前記領域Ａ_３から前記領域Ａ_４の延びる方向と反対方向に延びる領域Ａ_６を含む、請求項２１～２８のいずれか１項に記載の電解コンデンサの製造方法。
前記素子集合体を前記個別化する工程は、
（vii）前記素子集合体の前記陽極箔の前記第１の開口、および前記陰極箔の前記第２
領域以外の領域を外装体で埋める工程と、
（viii）前記素子集合体を、前記第１領域を跨がず且つ前記第２方向に平行なカットラインで切断し、前記外装体の第１主面において前記陽極箔の端面を露出させる工程と、
（ix）前記素子集合体を、前記領域Ａ_４を跨ぐ前記第１方向に平行なカットラインで切断し、前記外装体の第２主面において前記陰極箔の端面を露出させる工程と、を有する、請求項２１～２９のいずれか１項に記載の電解コンデンサの製造方法。