WO2021049056A1 - 電解コンデンサ - Google Patents
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Definitions
- valve acting metal examples include simple metals such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, zirconium, magnesium and silicon, or alloys containing these metals. Among these, aluminum or an aluminum alloy is preferable.
- the thickness of the porous layer is designed according to the withstand voltage and capacitance required for the electrolytic capacitor, but the total thickness of the porous layers on both sides of the valve acting metal foil is preferably 10 ⁇ m or more, and 120 ⁇ m or less. Is preferable.
- the anode 3 is drawn out to the first end surface 9a of the resin molded body 9 and is electrically connected to the first external electrode 11.
- a treatment liquid containing a monomer such as 3,4-ethylenedioxythiophene is used to form a polymer film such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) on the surface of the dielectric layer. It is formed by a method, a method of applying a dispersion of a polymer such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) to the surface of the dielectric layer, and drying.
- a method of applying a dispersion of a polymer such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) to the surface of the dielectric layer, and drying.
- the conductive layer is provided to electrically and mechanically connect the solid electrolyte layer and the cathode extraction layer.
- it is preferably a carbon layer, a graphene layer or a silver layer formed by applying a conductive paste such as a carbon paste, a graphene paste or a silver paste.
- a conductive paste such as a carbon paste, a graphene paste or a silver paste.
- it may be a composite layer in which a silver layer is provided on the carbon layer or the graphene layer, or a mixed layer in which the carbon paste or the graphene paste and the silver paste are mixed.
- a resin mold such as a compression mold or a transfer mold
- a compression mold it is preferable to use a compression mold.
- a molding method such as a dispensing method or a printing method. It is preferable that the laminate 30 of the capacitor element 20 composed of the anode 3, the dielectric layer 5, and the cathode 7 is sealed with the sealing resin 8 by the compression mold to obtain the resin molded body 9.
- the Ni plating layer 11a1 of the inner plating layer 11a is preferably formed by a zincate treatment. That is, the surface of the aluminum foil of the anode 3 exposed from the first end surface of the resin molded body 9 is alkaline-etched to remove the oxide film of the anode 3, and then Zn plating is performed. Next, the Ni plating layer 11a1 is formed by performing substitution plating by electroless Ni plating.
- the Ni plating layer 31a1 of the inner plating layer 13a can also be formed in the same manner as the Ni plating layer 11a1, but the gincing treatment may not be performed. However, when Al is contained in the cathode extraction layer 7c, it is preferable to perform a zincate treatment.
- the Ag plating layers 11a2 and 13a2 of the inner plating layer are formed to prevent oxidation of the Ni plating layers 11a1 and 13a1, and the electroless Ni-plated one is continuously Ag-plated without being exposed to the atmosphere. I do. Since the inner plating layer covers a region slightly larger than the surfaces of the anode exposed on the first end face and the cathode exposed on the second end face of the laminate, it has the effect of blocking the movement of water from the solid electrolyte layer to the resin electrode layer. There is.
- the thickness of the Ni plating layer provided on the surface of the resin electrode layer is preferably 10 ⁇ m or less, and more preferably 8 ⁇ m or less.
- the thickness of the Ni plating layer provided on the surface of the resin electrode layer is preferably 1 ⁇ m or more, and more preferably 2 ⁇ m or more.
- Multilayer capacitor dimensions L dimensions: 3.4 mm or more and 3.8 mm or less, typical value 3.5 mm W dimension: 2.7 mm or more and 3.0 mm or less, typical value 2.8 mm T dimension: 1.8 mm or more and 2.0 mm or less, typical value 1.9 mm
- the laminate including the capacitor element preferably includes a plurality of capacitor elements, but may have one capacitor element.
- the sample in which the ratio of the thickness of the resin electrode layer to the thickness of the Ni plating layer was 5 or less was able to prevent solder explosion. Further, in the sample having a Ni plating layer thickness of 8 ⁇ m or less, stress peeling between the resin electrode layer and the Ni plating layer could be prevented.
Abstract
本発明の電解コンデンサは、表面に誘電体層を有する陽極及び上記陽極と対向する陰極を含むコンデンサ素子を含む積層体と、上記積層体の周囲を封止する封止樹脂とを備える直方体状の樹脂成形体と、上記樹脂成形体の第１端面に形成され、上記第１端面から露出する上記陽極と電気的に接続される第１外部電極と、上記樹脂成形体の第２端面に形成され、上記第２端面から露出する上記陰極と電気的に接続される第２外部電極と、を備える電解コンデンサであって、上記第１外部電極及び上記第２外部電極は、いずれも、導電成分と樹脂成分を含む樹脂電極層と、上記樹脂電極層の表面に設けられたＮｉめっき層とを有し、上記Ｎｉめっき層の厚さに対する上記樹脂電極層の厚さの比（上記樹脂電極層の厚さ／上記Ｎｉめっき層の厚さ）が５以下である、ことを特徴とする。
Description
本発明は、電解コンデンサに関する。
特許文献１には、コンデンサ素子及びコンデンサ素子を被覆する絶縁性樹脂からなる外装体と、外装体の第１の陽極体が露呈している第１の端面に設けられて第１の陽極体に結合する第１の下地電極と、第１の陽極体と第１の下地電極との間に配置される第１の拡散層と、第１の下地電極上に設けられた第１の外部電極と、第１の陰極層に接続された第２の外部電極とを備えた固体電解コンデンサが開示されている。
特許文献１は、下地電極側に設けられる銀ペースト層等の中間電極と、その外側に設けられる半田めっき層やニッケルめっき層等の外層電極と、からなる外部電極を開示している。
しかしながら、特許文献１に記載された固体電解コンデンサを、リフロー処理等において１５０～２６０℃といった温度で熱処理した場合には、銀ペースト層に含まれる可塑剤等の有機分や水分が爆発的に膨張し、溶融した半田を飛散させてしまう、いわゆる半田爆ぜを起こすことがある。
銀ペースト層に含まれる有機分や水分の量を減らすことで半田爆ぜの問題を抑制することは可能だが、コンデンサ素子を覆う絶縁性樹脂やコンデンサ素子内部の固体電解質層にも有機分や水分が含まれているため、銀ペースト層に含まれる有機分や水分の量を調整するだけでは、半田爆ぜの問題を完全に解消することができなかった。
そこで、本発明は、半田爆ぜの発生を防止することのできる電解コンデンサを提供することを目的とする。
本発明の電解コンデンサは、表面に誘電体層を有する陽極及び上記陽極と対向する陰極を含むコンデンサ素子を含む積層体と、上記積層体の周囲を封止する封止樹脂とを備える直方体状の樹脂成形体と、上記樹脂成形体の第１端面に形成され、上記第１端面から露出する上記陽極と電気的に接続される第１外部電極と、上記樹脂成形体の第２端面に形成され、上記第２端面から露出する上記陰極と電気的に接続される第２外部電極と、を備える電解コンデンサであって、上記第１外部電極及び上記第２外部電極は、いずれも、導電成分と樹脂成分を含む樹脂電極層と、上記樹脂電極層の表面に設けられたＮｉめっき層とを有し、上記Ｎｉめっき層の厚さに対する上記樹脂電極層の厚さの比（上記樹脂電極層の厚さ／上記Ｎｉめっき層の厚さ）が５以下である、ことを特徴とする。
本発明によれば、半田爆ぜの発生を防止することのできる電解コンデンサを提供することができる。
以下、本発明の電解コンデンサについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の各実施形態の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の各実施形態の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
図１は、本発明の電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。
図１には、電解コンデンサ１を構成する直方体状の樹脂成形体９を示している。
樹脂成形体９は、長さ方向（Ｌ方向）、幅方向（Ｗ方向）、厚さ方向（Ｔ方向）を有しており、長さ方向に対向する第１端面９ａ及び第２端面９ｂを備えている。第１端面９ａには第１外部電極１１が形成され、第２端面９ｂには第２外部電極１３が形成されている。
樹脂成形体９は、厚さ方向に対向する底面９ｃ及び上面９ｄを備えている。
また、樹脂成形体９は、幅方向に対向する第１側面９ｅ及び第２側面９ｆを備えている。
図１には、電解コンデンサ１を構成する直方体状の樹脂成形体９を示している。
樹脂成形体９は、長さ方向（Ｌ方向）、幅方向（Ｗ方向）、厚さ方向（Ｔ方向）を有しており、長さ方向に対向する第１端面９ａ及び第２端面９ｂを備えている。第１端面９ａには第１外部電極１１が形成され、第２端面９ｂには第２外部電極１３が形成されている。
樹脂成形体９は、厚さ方向に対向する底面９ｃ及び上面９ｄを備えている。
また、樹脂成形体９は、幅方向に対向する第１側面９ｅ及び第２側面９ｆを備えている。
なお、本明細書においては、電解コンデンサ又は樹脂成形体の長さ方向（Ｌ方向）及び厚さ方向（Ｔ方向）に沿う面をＬＴ面といい、長さ方向（Ｌ方向）及び幅方向（Ｗ方向）に沿う面をＬＷ面といい、厚さ方向（Ｔ方向）及び幅方向（Ｗ方向）に沿う面をＷＴ面という。
図２は、図１に示す電解コンデンサのＡ－Ａ線断面図である。
コンデンサ素子２０は、表面に誘電体層５を有する陽極３と、陽極３と対向する陰極７とを含む。
コンデンサ素子２０が複数積層されて積層体３０となり、積層体３０の周囲が封止樹脂８で封止されて樹脂成形体９となっている。積層体３０において、積層されたコンデンサ素子２０の間は、導電性接着剤（図示しない）を介して互いに接合されていてもよい。
樹脂成形体９の第１端面９ａに第１外部電極１１が形成されていて、第１外部電極１１は第１端面９ａから露出する陽極３と電気的に接続されている。
樹脂成形体９の第２端面９ｂに第２外部電極１３が形成されていて、第２外部電極１３は第２端面９ｂから露出する陰極７と電気的に接続されている。
コンデンサ素子２０は、表面に誘電体層５を有する陽極３と、陽極３と対向する陰極７とを含む。
コンデンサ素子２０が複数積層されて積層体３０となり、積層体３０の周囲が封止樹脂８で封止されて樹脂成形体９となっている。積層体３０において、積層されたコンデンサ素子２０の間は、導電性接着剤（図示しない）を介して互いに接合されていてもよい。
樹脂成形体９の第１端面９ａに第１外部電極１１が形成されていて、第１外部電極１１は第１端面９ａから露出する陽極３と電気的に接続されている。
樹脂成形体９の第２端面９ｂに第２外部電極１３が形成されていて、第２外部電極１３は第２端面９ｂから露出する陰極７と電気的に接続されている。
コンデンサ素子２０を構成する陽極３は、弁作用金属箔３ａを中心に有し、エッチング層等の多孔質層（図示しない）を表面に有している。多孔質層の表面には誘電体層５が設けられている。
弁作用金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、ケイ素等の金属単体、又は、これらの金属を含む合金等が挙げられる。これらの中では、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
弁作用金属の形状は特に限定されないが、平板状であることが好ましく、箔状であることがより好ましい。また、多孔質層は塩酸等によりエッチング処理されたエッチング層であることが好ましい。
エッチング前の弁作用金属箔の厚さが６０μｍ以上であることが好ましく、１８０μｍ以下であることが好ましい。また、エッチング処理後にエッチングされていない弁作用金属箔（芯部）の厚さが１０μｍ以上であることが好ましく、７０μｍ以下であることが好ましい。多孔質層の厚さは電解コンデンサに要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計されるが、弁作用金属箔の両側の多孔質層を合わせて１０μｍ以上であることが好ましく、１２０μｍ以下であることが好ましい。
エッチング前の弁作用金属箔の厚さが６０μｍ以上であることが好ましく、１８０μｍ以下であることが好ましい。また、エッチング処理後にエッチングされていない弁作用金属箔（芯部）の厚さが１０μｍ以上であることが好ましく、７０μｍ以下であることが好ましい。多孔質層の厚さは電解コンデンサに要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計されるが、弁作用金属箔の両側の多孔質層を合わせて１０μｍ以上であることが好ましく、１２０μｍ以下であることが好ましい。
陽極３は、樹脂成形体９の第１端面９ａに引き出されて第１外部電極１１に電気的に接続される。
誘電体層は、上記弁作用金属の酸化皮膜からなることが好ましい。例えば、弁作用金属基体としてアルミニウム箔が用いられる場合、ホウ酸、リン酸、アジピン酸、又は、それらのナトリウム塩、アンモニウム塩等を含む水溶液中で陽極酸化することにより、誘電体層となる酸化皮膜を形成することができる。
誘電体層は多孔質層の表面に沿って形成されることにより細孔（凹部）が形成されている。誘電体層の厚さは電解コンデンサに要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計されるが、１０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
誘電体層は多孔質層の表面に沿って形成されることにより細孔（凹部）が形成されている。誘電体層の厚さは電解コンデンサに要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計されるが、１０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
コンデンサ素子２０を構成する陰極７は、誘電体層５上に形成される固体電解質層７ａと、固体電解質層７ａ上に形成される導電層７ｂと、導電層７ｂ上に形成される陰極引き出し層７ｃとを積層してなる。
陰極の一部として固体電解質層が設けられている電解コンデンサは、固体電解コンデンサであるといえる。
陰極の一部として固体電解質層が設けられている電解コンデンサは、固体電解コンデンサであるといえる。
固体電解質層を構成する材料としては、例えば、ピロール類、チオフェン類、アニリン類等を骨格とした導電性高分子等が挙げられる。チオフェン類を骨格とする導電性高分子としては、例えば、ＰＥＤＯＴ［ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）］が挙げられ、ドーパントとなるポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）と複合化させたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳであってもよい。
固体電解質層は、例えば、３，４－エチレンジオキシチオフェン等のモノマーを含む処理液を用いて、誘電体層の表面にポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等の重合膜を形成する方法や、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等のポリマーの分散液を誘電体層の表面に塗布して乾燥させる方法等によって形成される。なお、細孔（凹部）を充填する内層用の固体電解質層を形成した後、誘電体層全体を被覆する外層用の固体電解質層を形成することが好ましい。
固体電解質層は、上記の処理液または分散液を、スポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって誘電体層上に塗布することにより、所定の領域に形成することができる。固体電解質層の厚さは２μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。
固体電解質層は、上記の処理液または分散液を、スポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって誘電体層上に塗布することにより、所定の領域に形成することができる。固体電解質層の厚さは２μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。
導電層は、固体電解質層と陰極引き出し層とを電気的におよび機械的に接続させるために設けられている。例えば、カーボンペースト、グラフェンペースト、銀ペーストのような導電性ペーストを付与することによって形成されてなるカーボン層、グラフェン層又は銀層であることが好ましい。また、カーボン層やグラフェン層の上に銀層が設けられた複合層や、カーボンペーストやグラフェンペーストと銀ペーストを混合する混合層であってもよい。
導電層は、カーボンペースト等の導電性ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって固体電解質層上に形成することにより形成することができる。なお、導電層が乾燥前の粘性のある状態で、次工程の陰極引き出し層を積層することが好ましい。導電層の厚みは２μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以下であることが好ましい。
陰極引き出し層は、金属箔または印刷電極層により形成することができる。
金属箔の場合は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ及びこれらの金属を主成分とする合金からなる群より選択される少なくとも一種の金属からなることが好ましい。金属箔が上記の金属からなると、金属箔の抵抗値を低減させることができ、ＥＳＲを低減させることができる。
また、金属箔として、表面にスパッタや蒸着等の成膜方法によりカーボンコートやチタンコートがされた金属箔を用いてもよい。カーボンコートされたＡｌ箔を用いることがより好ましい。金属箔の厚みは特に限定されないが、製造工程でのハンドリング、小型化、およびＥＳＲを低減させる観点からは、２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以下であることが好ましい。
印刷電極層の場合は、電極ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって導電層上に形成することにより、所定の領域に陰極引き出し層を形成することができる。電極ペーストとしては、Ａｇ、Ｃｕ、またはＮｉを主成分とする電極ペーストが好ましい。陰極引き出し層を印刷電極層とする場合は印刷電極層の厚さは金属箔を用いる場合よりも薄くすることが可能であり、スクリーン印刷の場合、２μｍ以上、２０μｍ以下の厚さとすることも可能である。
金属箔の場合は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ及びこれらの金属を主成分とする合金からなる群より選択される少なくとも一種の金属からなることが好ましい。金属箔が上記の金属からなると、金属箔の抵抗値を低減させることができ、ＥＳＲを低減させることができる。
また、金属箔として、表面にスパッタや蒸着等の成膜方法によりカーボンコートやチタンコートがされた金属箔を用いてもよい。カーボンコートされたＡｌ箔を用いることがより好ましい。金属箔の厚みは特に限定されないが、製造工程でのハンドリング、小型化、およびＥＳＲを低減させる観点からは、２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以下であることが好ましい。
印刷電極層の場合は、電極ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって導電層上に形成することにより、所定の領域に陰極引き出し層を形成することができる。電極ペーストとしては、Ａｇ、Ｃｕ、またはＮｉを主成分とする電極ペーストが好ましい。陰極引き出し層を印刷電極層とする場合は印刷電極層の厚さは金属箔を用いる場合よりも薄くすることが可能であり、スクリーン印刷の場合、２μｍ以上、２０μｍ以下の厚さとすることも可能である。
陰極引き出し層７ｃは、樹脂成形体９の第２端面９ｂに引き出されて第２外部電極１３に電気的に接続される。
樹脂成形体９を構成する封止樹脂８は、少なくとも樹脂を含み、好ましくは樹脂及びフィラーを含む。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー等を用いることが好ましい。封止樹脂８の形態は、固形樹脂、液状樹脂いずれも使用可能である。また、フィラーとしては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、金属粒子等を用いることが好ましい。固形エポキシ樹脂とフェノール樹脂にシリカ粒子を含む材料を用いることがより好ましい。
樹脂成形体の成形方法としては、固形封止材を用いる場合は、コンプレッションモールド、トランスファーモールド等の樹脂モールドを用いることが好ましく、コンプレッションモールドを用いることがより好ましい。また、液状封止材を用いる場合は、ディスペンス法や印刷法等の成形方法を用いることが好ましい。コンプレッションモールドで陽極３、誘電体層５、および陰極７からなるコンデンサ素子２０の積層体３０を封止樹脂８で封止して樹脂成形体９とすることが好ましい。
樹脂成形体の成形方法としては、固形封止材を用いる場合は、コンプレッションモールド、トランスファーモールド等の樹脂モールドを用いることが好ましく、コンプレッションモールドを用いることがより好ましい。また、液状封止材を用いる場合は、ディスペンス法や印刷法等の成形方法を用いることが好ましい。コンプレッションモールドで陽極３、誘電体層５、および陰極７からなるコンデンサ素子２０の積層体３０を封止樹脂８で封止して樹脂成形体９とすることが好ましい。
樹脂成形体９は、直方体状を有し、ＬＷ面となる上面９ｄ、底面９ｃと、ＬＴ面となる第１側面９ｅ、第２側面９ｆと、ＷＴ面となる第１端面９ａ及び第２端面９ｂを有する。
樹脂成形体９は、樹脂モールド後のバレル研磨により、角部に面取りとなるＲ（曲率半径）が形成されていることが好ましい。樹脂成形体の場合、セラミック素体に比べて柔らかく、バレル研磨による角部のＲの形成が難しいが、メディアの組成や粒径、形状、バレルの処理時間等を調整することにより、Ｒを小さくして形成することができる。
以下、本発明の電解コンデンサが備える外部電極の構成について詳しく説明する。
本発明の電解コンデンサにおける第１外部電極及び第２外部電極は、導電成分と樹脂成分を含む樹脂電極層と、樹脂電極層の表面に設けられたＮｉめっき層とを有する。
その他のめっき層の構成は必須ではないが、以下には、内層めっき層、樹脂電極層及び外層めっき層を備える第１外部電極及び第２外部電極について図２を参照して説明する。
樹脂電極層の表面に設けられたＮｉめっき層は外層めっき層の一部である。
また、図２に示す樹脂電極層は電極ペーストのスクリーン印刷により形成された印刷樹脂電極層である。
本発明の電解コンデンサにおける第１外部電極及び第２外部電極は、導電成分と樹脂成分を含む樹脂電極層と、樹脂電極層の表面に設けられたＮｉめっき層とを有する。
その他のめっき層の構成は必須ではないが、以下には、内層めっき層、樹脂電極層及び外層めっき層を備える第１外部電極及び第２外部電極について図２を参照して説明する。
樹脂電極層の表面に設けられたＮｉめっき層は外層めっき層の一部である。
また、図２に示す樹脂電極層は電極ペーストのスクリーン印刷により形成された印刷樹脂電極層である。
図２には電解コンデンサ１が備える第１外部電極１１及び第２外部電極１３の層構成を示している。
第１外部電極１１は、内層めっき層１１ａ、樹脂電極層１１ｂ、外層めっき層１１ｃを含む。内層めっき層１１ａは、Ｎｉめっき層１１ａ１とＡｇめっき層１１ａ２を含む。外層めっき層１１ｃは、Ｎｉめっき層１１ｃ１とＳｎめっき層１１ｃ２を含む。樹脂電極層１１ｂは、Ａｇ印刷樹脂電極層１１ｂ１を含む。
第２外部電極１３は、内層めっき層１３ａ、樹脂電極層１３ｂ、外層めっき層１３ｃを含む。内層めっき層１３ａは、Ｎｉめっき層１３ａ１とＡｇめっき層１３ａ２を含む。外層めっき層１３ｃは、Ｎｉめっき層１３ｃ１とＳｎめっき層１３ｃ２を含む。樹脂電極層１３ｂは、Ａｇ印刷樹脂電極層１３ｂ１を含む。
第１外部電極１１は、内層めっき層１１ａ、樹脂電極層１１ｂ、外層めっき層１１ｃを含む。内層めっき層１１ａは、Ｎｉめっき層１１ａ１とＡｇめっき層１１ａ２を含む。外層めっき層１１ｃは、Ｎｉめっき層１１ｃ１とＳｎめっき層１１ｃ２を含む。樹脂電極層１１ｂは、Ａｇ印刷樹脂電極層１１ｂ１を含む。
第２外部電極１３は、内層めっき層１３ａ、樹脂電極層１３ｂ、外層めっき層１３ｃを含む。内層めっき層１３ａは、Ｎｉめっき層１３ａ１とＡｇめっき層１３ａ２を含む。外層めっき層１３ｃは、Ｎｉめっき層１３ｃ１とＳｎめっき層１３ｃ２を含む。樹脂電極層１３ｂは、Ａｇ印刷樹脂電極層１３ｂ１を含む。
なお、本発明の電解コンデンサにおいて、第１外部電極及び第２外部電極は、図２に示した内層めっき層（１１ａ、１３ａ）を有していなくてもよい。
Ｎｉめっき層１１ｃ１、１３ｃ１が、樹脂電極層の表面に設けられるＮｉめっき層である。
外層めっき層１１ｃ、１３ｃはＮｉめっき層１１ｃ１、１３ｃ１を含んでいればよい。従って、Ｓｎめっき層１１ｃ２、１３ｃ２は形成されていなくてもよい。
外層めっき層１１ｃ、１３ｃはＮｉめっき層１１ｃ１、１３ｃ１を含んでいればよい。従って、Ｓｎめっき層１１ｃ２、１３ｃ２は形成されていなくてもよい。
第１外部電極１１において、Ｎｉめっき層１１ｃ１の厚さｔ１ｃに対する樹脂電極層１１ｂの厚さｔ１ｂの比は、５以下（図２においては、約４）であり、２以上、４以下であることが好ましい。
第２外部電極１３において、Ｎｉめっき層１３ｃ１の厚さｔ３ｃに対する樹脂電極層１３ｂの厚さｔ３ｂの比は、５以下（図２においては、約４）であり、２以上、４以下であることが好ましい。
Ｎｉめっき層の厚さ（ｔ１ｃ、ｔ３ｃ）に対する樹脂電極層の厚さ（ｔ１ｂ、ｔ３ｂ）の比が５以下であると、樹脂電極層の厚さに対してＮｉめっき層が充分な厚さを有しているため、リフロー時の加熱によって樹脂電極層に含まれる有機分や水分が爆発的に膨張した場合であっても、リフローによって溶融しないＮｉめっき層によって半田爆ぜを防止することができる。
第２外部電極１３において、Ｎｉめっき層１３ｃ１の厚さｔ３ｃに対する樹脂電極層１３ｂの厚さｔ３ｂの比は、５以下（図２においては、約４）であり、２以上、４以下であることが好ましい。
Ｎｉめっき層の厚さ（ｔ１ｃ、ｔ３ｃ）に対する樹脂電極層の厚さ（ｔ１ｂ、ｔ３ｂ）の比が５以下であると、樹脂電極層の厚さに対してＮｉめっき層が充分な厚さを有しているため、リフロー時の加熱によって樹脂電極層に含まれる有機分や水分が爆発的に膨張した場合であっても、リフローによって溶融しないＮｉめっき層によって半田爆ぜを防止することができる。
内層めっき層１１ａのＮｉめっき層１１ａ１は、ジンケート処理により形成されることが好ましい。すなわち、樹脂成形体９の第１端面から露出する陽極３のアルミニウム箔の表面をアルカリエッチングし、陽極３の酸化膜を除去した後、Ｚｎめっきを行う。次に無電解Ｎｉめっきによる置換めっきを行うことにより、Ｎｉめっき層１１ａ１を形成する。
内層めっき層１３ａのＮｉめっき層３１ａ１も、Ｎｉめっき層１１ａ１と同様の方法で形成することができるが、ジンケート処理は行わなくてもよい。ただし、陰極引き出し層７ｃにＡｌが含まれる場合はジンケート処理を行うことが好ましい。
内層めっき層のＡｇめっき層１１ａ２、１３ａ２は、Ｎｉめっき層１１ａ１、１３ａ１の酸化を防止するために形成されており、無電解Ｎｉめっきを行ったものを大気中に触れることなく連続的にＡｇめっきを行う。
内層めっき層は、積層体の第１端面に露出した陽極及び第２端面に露出した陰極の表面よりも少し大きな領域を覆うため、固体電解質層から樹脂電極層への水分の移動を遮断する効果がある。
内層めっき層１３ａのＮｉめっき層３１ａ１も、Ｎｉめっき層１１ａ１と同様の方法で形成することができるが、ジンケート処理は行わなくてもよい。ただし、陰極引き出し層７ｃにＡｌが含まれる場合はジンケート処理を行うことが好ましい。
内層めっき層のＡｇめっき層１１ａ２、１３ａ２は、Ｎｉめっき層１１ａ１、１３ａ１の酸化を防止するために形成されており、無電解Ｎｉめっきを行ったものを大気中に触れることなく連続的にＡｇめっきを行う。
内層めっき層は、積層体の第１端面に露出した陽極及び第２端面に露出した陰極の表面よりも少し大きな領域を覆うため、固体電解質層から樹脂電極層への水分の移動を遮断する効果がある。
樹脂電極層１１ｂ、１３ｂは、導電成分と樹脂成分とを含む。
導電成分としてはＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎなどを主成分として含むことが好ましく、樹脂成分としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを主成分として含むことが好ましい。
樹脂電極層は、導電成分を６７重量％以上、９７重量％以下、樹脂成分を３重量％以上、３３重量％以下含むことが好ましい。
また、導電成分を７２重量％以上、９５重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を５重量％以上、２８重量％以下含むことがより好ましい。
また、導電成分を７８重量％以上、９５重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を５重量％以上、２２重量％以下含むことがより好ましい。
さらに、導電成分を７９重量％以上、８９重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を１１重量％以上、２１重量％以下含むことがより好ましい。
導電成分としてはＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎなどを主成分として含むことが好ましく、樹脂成分としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを主成分として含むことが好ましい。
樹脂電極層は、導電成分を６７重量％以上、９７重量％以下、樹脂成分を３重量％以上、３３重量％以下含むことが好ましい。
また、導電成分を７２重量％以上、９５重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を５重量％以上、２８重量％以下含むことがより好ましい。
また、導電成分を７８重量％以上、９５重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を５重量％以上、２２重量％以下含むことがより好ましい。
さらに、導電成分を７９重量％以上、８９重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を１１重量％以上、２１重量％以下含むことがより好ましい。
また、樹脂電極層は電極ペーストのスクリーン印刷により形成された印刷樹脂電極層であることが好ましい。ここで電極ペーストはＡｇを導電成分として含むＡｇフィラーと樹脂を含むＡｇ電極ペーストであることが好ましく、樹脂電極層はスクリーン印刷により形成されたＡｇ印刷樹脂電極層であることがより好ましい。
樹脂電極層が印刷樹脂電極層であると、電極ペーストをディップで形成する場合と比べて、外部電極を平坦にすることができる。すなわち、第１外部電極及び第２外部電極の膜厚均一性が向上する。
図２に示すような断面図において第１外部電極及び第２外部電極の平坦性を測定した場合に、樹脂成形体の第１端面から測定した第１外部電極の厚さのばらつき及び樹脂成形体の第２端面から測定した第２外部電極の厚さのばらつきが３０μｍ以下であることが好ましい。また、厚さのばらつきが２０μｍ以下であることがより好ましい。さらに、厚さのばらつきが５μｍ以下であることがさらに好ましい。
厚さのばらつきは、図２に示すような断面図において、積層体の上面から底面までを４等分する３地点並びに上面及び底面の合計５地点における、第１外部電極及び第２外部電極の厚さの最大値と最小値の差より求めることができる。また、蛍光Ｘ線膜厚計やレーザー変位計等を用いて非破壊で厚さを複数箇所測定することも可能である。
図２に示すような断面図において第１外部電極及び第２外部電極の平坦性を測定した場合に、樹脂成形体の第１端面から測定した第１外部電極の厚さのばらつき及び樹脂成形体の第２端面から測定した第２外部電極の厚さのばらつきが３０μｍ以下であることが好ましい。また、厚さのばらつきが２０μｍ以下であることがより好ましい。さらに、厚さのばらつきが５μｍ以下であることがさらに好ましい。
厚さのばらつきは、図２に示すような断面図において、積層体の上面から底面までを４等分する３地点並びに上面及び底面の合計５地点における、第１外部電極及び第２外部電極の厚さの最大値と最小値の差より求めることができる。また、蛍光Ｘ線膜厚計やレーザー変位計等を用いて非破壊で厚さを複数箇所測定することも可能である。
また、樹脂電極層が電極ペーストのスクリーン印刷により形成された印刷樹脂電極層である場合、電極ペーストは、導電成分を６０重量％以上、９５重量％以下、樹脂成分を３重量％以上、３０重量％以下含むことが好ましい。
また、導電成分を６５重量％以上、９０重量％以下、樹脂成分を５重量％以上、２５重量％以下含むことがより好ましい。
また、導電成分を７０重量％以上、９０重量％以下、樹脂成分を５重量％以上、２０重量％以下含むことがより好ましい。
さらに、導電成分を７５重量％以上、８５重量％以下、樹脂成分を１０重量％以上、２０重量％以下含むことがさらに好ましい。
電極ペーストは有機溶媒を含んでいてもよく、有機溶媒としてはグリコールエーテル系の溶媒を使用することが好ましい。例えばジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル等が挙げられる。
また、必要に応じて添加剤を用いてもよい。添加剤は電極ペーストのレオロジー、特にチクソ性の調整に有用である。添加剤の含有量は、電極ペーストの重量に対して５重量％未満であることが好ましい。
また、導電成分を６５重量％以上、９０重量％以下、樹脂成分を５重量％以上、２５重量％以下含むことがより好ましい。
また、導電成分を７０重量％以上、９０重量％以下、樹脂成分を５重量％以上、２０重量％以下含むことがより好ましい。
さらに、導電成分を７５重量％以上、８５重量％以下、樹脂成分を１０重量％以上、２０重量％以下含むことがさらに好ましい。
電極ペーストは有機溶媒を含んでいてもよく、有機溶媒としてはグリコールエーテル系の溶媒を使用することが好ましい。例えばジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル等が挙げられる。
また、必要に応じて添加剤を用いてもよい。添加剤は電極ペーストのレオロジー、特にチクソ性の調整に有用である。添加剤の含有量は、電極ペーストの重量に対して５重量％未満であることが好ましい。
外層めっき層１１ｃ、１３ｃのＮｉめっき層１１ｃ１、１３ｃ１は、主として半田爆ぜの防止及び耐湿性向上のために形成されており、Ｓｎめっき層１１ｃ２、１３ｃ２は、主として半田付け性向上のために形成されている。
樹脂電極層の表面に設けられるＮｉめっき層の厚さは１０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以下であることがより好ましい。
また、樹脂電極層の表面に設けられるＮｉめっき層の厚さは１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましい。
また、樹脂電極層の表面に設けられるＮｉめっき層の厚さは１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましい。
本発明の電解コンデンサの各寸法の好ましい範囲の例は下記の通りである。
積層コンデンサの寸法
Ｌ寸法：３．４ｍｍ以上３．８ｍｍ以下、代表値３．５ｍｍ
Ｗ寸法：２．７ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、代表値２．８ｍｍ
Ｔ寸法：１．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、代表値１．９ｍｍ
積層コンデンサの寸法
Ｌ寸法：３．４ｍｍ以上３．８ｍｍ以下、代表値３．５ｍｍ
Ｗ寸法：２．７ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、代表値２．８ｍｍ
Ｔ寸法：１．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、代表値１．９ｍｍ
ここまで説明した本発明の電解コンデンサは、例えば以下の方法により製造することができる。
［コンデンサ素子の作製］
エッチング層等の多孔質層を表面に有する、アルミニウム箔等の弁作用金属箔を準備し、多孔質層の表面に陽極酸化を行って誘電体層を形成する。
誘電体層上にスクリーン印刷により固体電解質層を形成し、続けて固体電解質層上にスクリーン印刷によりカーボン層を形成し、さらにカーボン層上に陰極引き出し層をシート積層又はスクリーン印刷することにより形成する。
上記工程によりコンデンサ素子が得られる。
［コンデンサ素子の作製］
エッチング層等の多孔質層を表面に有する、アルミニウム箔等の弁作用金属箔を準備し、多孔質層の表面に陽極酸化を行って誘電体層を形成する。
誘電体層上にスクリーン印刷により固体電解質層を形成し、続けて固体電解質層上にスクリーン印刷によりカーボン層を形成し、さらにカーボン層上に陰極引き出し層をシート積層又はスクリーン印刷することにより形成する。
上記工程によりコンデンサ素子が得られる。
［コンデンサ素子の積層、樹脂封止］
複数のコンデンサ素子を積層体として、コンプレッションモールドにより封止樹脂で封止して樹脂成形体とする。
複数のコンデンサ素子を積層体として、コンプレッションモールドにより封止樹脂で封止して樹脂成形体とする。
［外部電極の形成］
樹脂成形体の第１端面に、電極ペーストをスクリーン印刷した後、熱硬化させて第１外部電極を形成する。
また、樹脂成形体の第２端面に、電極ペーストをスクリーン印刷した後、熱硬化させて第２外部電極を形成する。
電極ペーストは導電成分と樹脂成分とを含み、このようにして形成される樹脂電極層は印刷樹脂電極層である。
また、この工程で使用する電極ペーストは、導電成分を６７重量％以上、９７重量％以下、樹脂成分を３重量％以上、３３重量％以下含むことが好ましい。
また、導電成分を７２重量％以上、９５重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を５重量％以上、２８重量％以下含むことがより好ましい。
また、導電成分を７８重量％以上、９５重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を５重量％以上、２２重量％以下含むことがより好ましい。
さらに、導電成分を７９重量％以上、８９重量％以下含むことがさらに好ましく、樹脂成分を１１重量％以上、２１重量％以下含むことがより好ましい。
電極ペーストは有機溶媒を含んでいてもよく、有機溶媒としてはグリコールエーテル系の溶媒を使用することが好ましい。例えばジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル等が挙げられる。
また、必要に応じて添加剤を用いてもよい。添加剤の添加量は、電極ペーストの重量に対して５重量％未満であることが好ましい。
樹脂成形体の第１端面に、電極ペーストをスクリーン印刷した後、熱硬化させて第１外部電極を形成する。
また、樹脂成形体の第２端面に、電極ペーストをスクリーン印刷した後、熱硬化させて第２外部電極を形成する。
電極ペーストは導電成分と樹脂成分とを含み、このようにして形成される樹脂電極層は印刷樹脂電極層である。
また、この工程で使用する電極ペーストは、導電成分を６７重量％以上、９７重量％以下、樹脂成分を３重量％以上、３３重量％以下含むことが好ましい。
また、導電成分を７２重量％以上、９５重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を５重量％以上、２８重量％以下含むことがより好ましい。
また、導電成分を７８重量％以上、９５重量％以下含むことがより好ましく、樹脂成分を５重量％以上、２２重量％以下含むことがより好ましい。
さらに、導電成分を７９重量％以上、８９重量％以下含むことがさらに好ましく、樹脂成分を１１重量％以上、２１重量％以下含むことがより好ましい。
電極ペーストは有機溶媒を含んでいてもよく、有機溶媒としてはグリコールエーテル系の溶媒を使用することが好ましい。例えばジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル等が挙げられる。
また、必要に応じて添加剤を用いてもよい。添加剤の添加量は、電極ペーストの重量に対して５重量％未満であることが好ましい。
なお、電極ペーストのスクリーン印刷に先立ち、ジンケート処理を行いジンケート処理、置換めっきを行って内層めっき層としてのＮｉめっき層を形成することが好ましい。
さらに、Ｎｉめっき層の上に内層めっき層としてのＡｇめっき層を形成することが好ましい。
さらに、Ｎｉめっき層の上に内層めっき層としてのＡｇめっき層を形成することが好ましい。
第１端面から露出する陽極の表面及び第２端面から露出する陰極の表面の少なくとも一方には、内層めっき層が形成されていることが好ましい。
また、外層めっき層としてＮｉめっき層を形成する。Ｎｉめっき層の表面にはさらにＳｎめっき層を形成することが好ましい。
外層めっき層は、第１外部電極及び第２外部電極としての印刷樹脂電極層の上に形成される。
上記工程により本発明の電解コンデンサを得ることができる。
外層めっき層は、第１外部電極及び第２外部電極としての印刷樹脂電極層の上に形成される。
上記工程により本発明の電解コンデンサを得ることができる。
また、コンデンサ素子を含む積層体は、コンデンサ素子を複数含んでいることが好ましいが、コンデンサ素子が一つであってもよい。
以下、本発明の電解コンデンサにつき、半田爆ぜ不良及び応力はがれを評価した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
以下の手順により樹脂電極層及びＮｉめっき層の厚さと半田爆ぜとの関係性を評価した。
図１及び図２に示す構成の積層体をエポキシ樹脂とシリカ粒子を含む封止樹脂で封止して樹脂成形体を得た後、内層めっき（Ｎｉ／Ａｇめっき）を施し、樹脂成形体の端面(第１端面及び第２端面)にＡｇ電極ペーストをスクリーン印刷により塗布し、１５０～２００℃の乾燥温度で熱硬化することで樹脂電極層を形成した。さらに、樹脂電極層の表面にＮｉめっき層及びＳｎめっき層を形成した。
樹脂電極層の厚さ及びＮｉめっき層の厚さを表１に示す厚さに調整して、試料１～試料１９を作製した。
その後、リフロー炉にて２６０℃で加熱して、半田爆ぜの発生の有無を確認した。
また加熱後の試料をＬＴ方向に切断し、樹脂電極層と樹脂電極層の表面に設けられたＮｉめっき層との界面を確認して、樹脂電極層とＮｉめっき層との間で応力はがれが発生していないかを確認した。
半田爆ぜ及び応力はがれの結果から、以下の基準で総合的に評価した。
◎：半田爆ぜ及び応力剥がれの両方が防止されている。
○：半田爆ぜは防止されているが、応力はがれが防止されていない。
×：半田爆ぜが防止されていない。
図１及び図２に示す構成の積層体をエポキシ樹脂とシリカ粒子を含む封止樹脂で封止して樹脂成形体を得た後、内層めっき（Ｎｉ／Ａｇめっき）を施し、樹脂成形体の端面(第１端面及び第２端面)にＡｇ電極ペーストをスクリーン印刷により塗布し、１５０～２００℃の乾燥温度で熱硬化することで樹脂電極層を形成した。さらに、樹脂電極層の表面にＮｉめっき層及びＳｎめっき層を形成した。
樹脂電極層の厚さ及びＮｉめっき層の厚さを表１に示す厚さに調整して、試料１～試料１９を作製した。
その後、リフロー炉にて２６０℃で加熱して、半田爆ぜの発生の有無を確認した。
また加熱後の試料をＬＴ方向に切断し、樹脂電極層と樹脂電極層の表面に設けられたＮｉめっき層との界面を確認して、樹脂電極層とＮｉめっき層との間で応力はがれが発生していないかを確認した。
半田爆ぜ及び応力はがれの結果から、以下の基準で総合的に評価した。
◎：半田爆ぜ及び応力剥がれの両方が防止されている。
○：半田爆ぜは防止されているが、応力はがれが防止されていない。
×：半田爆ぜが防止されていない。
表１に示すように、Ｎｉめっき層の厚さに対する樹脂電極層の厚さの比が５以下である試料は、半田爆ぜを防止することができた。
さらに、Ｎｉめっき層の厚さが８μｍ以下の試料では、樹脂電極層とＮｉめっき層との間の応力はがれを防止することができた。
さらに、Ｎｉめっき層の厚さが８μｍ以下の試料では、樹脂電極層とＮｉめっき層との間の応力はがれを防止することができた。
１ 電解コンデンサ
３ 陽極
３ａ 弁作用金属箔
５ 誘電体層
７ 陰極
７ａ 固体電解質層
７ｂ 導電層
７ｃ 陰極引き出し層
８ 封止樹脂
９ 樹脂成形体
９ａ 樹脂成形体の第１端面
９ｂ 樹脂成形体の第２端面
９ｃ 樹脂成形体の底面
９ｄ 樹脂成形体の上面
９ｅ 樹脂成形体の第１側面
９ｆ 樹脂成形体の第２側面
１１ 第１外部電極
１１ａ、１３ａ 内層めっき層
１１ａ１、１３ａ１ Ｎｉめっき層
１１ａ２、１３ａ２ Ａｇめっき層
１１ｂ、１３ｂ 樹脂電極層
１１ｂ１、１３ｂ１ Ａｇ印刷樹脂電極層
１１ｃ、１３ｃ 外層めっき層
１１ｃ１、１３ｃ１ Ｎｉめっき層
１１ｃ２、１３ｃ２ Ｓｎめっき層
１３ 第２外部電極
２０ コンデンサ素子
３０ 積層体
３ 陽極
３ａ 弁作用金属箔
５ 誘電体層
７ 陰極
７ａ 固体電解質層
７ｂ 導電層
７ｃ 陰極引き出し層
８ 封止樹脂
９ 樹脂成形体
９ａ 樹脂成形体の第１端面
９ｂ 樹脂成形体の第２端面
９ｃ 樹脂成形体の底面
９ｄ 樹脂成形体の上面
９ｅ 樹脂成形体の第１側面
９ｆ 樹脂成形体の第２側面
１１ 第１外部電極
１１ａ、１３ａ 内層めっき層
１１ａ１、１３ａ１ Ｎｉめっき層
１１ａ２、１３ａ２ Ａｇめっき層
１１ｂ、１３ｂ 樹脂電極層
１１ｂ１、１３ｂ１ Ａｇ印刷樹脂電極層
１１ｃ、１３ｃ 外層めっき層
１１ｃ１、１３ｃ１ Ｎｉめっき層
１１ｃ２、１３ｃ２ Ｓｎめっき層
１３ 第２外部電極
２０ コンデンサ素子
３０ 積層体
Claims (6)
- 表面に誘電体層を有する陽極及び前記陽極と対向する陰極を含むコンデンサ素子を含む積層体と、前記積層体の周囲を封止する封止樹脂とを備える直方体状の樹脂成形体と、
前記樹脂成形体の第１端面に形成され、前記第１端面から露出する前記陽極と電気的に接続される第１外部電極と、
前記樹脂成形体の第２端面に形成され、前記第２端面から露出する前記陰極と電気的に接続される第２外部電極と、を備える電解コンデンサであって、
前記第１外部電極及び前記第２外部電極は、いずれも、導電成分と樹脂成分を含む樹脂電極層と、前記樹脂電極層の表面に設けられたＮｉめっき層とを有し、
前記Ｎｉめっき層の厚さに対する前記樹脂電極層の厚さの比（前記樹脂電極層の厚さ／前記Ｎｉめっき層の厚さ）が５以下である、ことを特徴とする電解コンデンサ。 - 前記Ｎｉめっき層の厚さに対する前記樹脂電極層の厚さの比（前記樹脂電極層の厚さ／前記Ｎｉめっき層の厚さ）が、２以上、４以下である請求項１に記載の電解コンデンサ。
- 前記Ｎｉめっき層の厚さは、８μｍ以下である、請求項１又は２に記載の電解コンデンサ。
- 前記第１端面から露出する前記陽極の表面及び前記第２端面から露出する前記陰極の表面の少なくとも一方には、内層めっき層が形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
- 前記樹脂電極層は、前記樹脂成分を３重量％以上、３３重量％以下含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
- 前記Ｎｉめっき層の表面にはさらにＳｎめっき層が設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
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