WO2021171866A1 - コンデンサ素子、電解コンデンサおよび絶縁材料、ならびに実装基板の製造方法 - Google Patents

コンデンサ素子、電解コンデンサおよび絶縁材料、ならびに実装基板の製造方法 Download PDF

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anode
capacitor element
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cathode
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斉 福井
勝久 石崎
正理 井上
大輔 宇佐
慎人 長嶋
博美 小澤
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • H01G9/15Solid electrolytic capacitors

Definitions

  • This disclosure relates to a method for manufacturing a capacitor element, an electrolytic capacitor and an insulating material, and a mounting substrate.
  • the electrolytic capacitor includes a capacitor element having a solid electrolyte layer, a lead frame electrically connected to the capacitor element, and an exterior body that seals the capacitor element.
  • the capacitor element includes, for example, an anode having a porous portion on the surface layer, a dielectric layer formed on at least a part of the surface of the anode, a solid electrolyte layer covering at least a part of the dielectric layer, and a solid. It is provided with a cathode extraction layer that covers at least a part of the electrolyte layer.
  • an anode portion made of a valve acting metal having an oxide film layer formed on its surface and a cathode having a solid electrolyte layer in a predetermined region of the surface and formed in a layered form, the outermost layer being made of a conductive material.
  • An electrolytic capacitor having a plurality of capacitor elements including a unit and a resist unit that electrically insulates the anode portion and the cathode portion has been proposed.
  • Patent Document 2 proposes an electrolytic capacitor having a shielding layer in a region separating an anode region and a cathode region of a base material for an electrolytic capacitor having a porous layer on the surface.
  • Patent Document 3 proposes a method for manufacturing an electrolytic capacitor, which comprises a step of applying a masking material solution that permeates into a dielectric film and forms a masking layer on the permeated portion.
  • the anode portion and the cathode portion are separated by providing a resist layer for preventing the penetration of the solid electrolyte material in the etching layer formed on the surface of the valve acting metal, and the cathode portion side of the resist layer is the first. It has been proposed to form one groove, to form a second groove on the anode side of the first groove, and to form a resist layer in the second groove.
  • the capacitor element according to the first aspect of the present disclosure includes an anode, a dielectric layer formed on the surface of the anode, a solid electrolyte layer covering at least a part of the dielectric layer, and the solid electrolyte layer. It is provided with a cathode extraction layer that covers at least a part of the above. Insulating members are arranged over a depth of 0.001 ⁇ m or more from the outermost surface of the cathode extraction layer.
  • the capacitor element according to the second aspect of the present disclosure includes an anode, a dielectric layer formed on the surface of the anode, a solid electrolyte layer covering at least a part of the dielectric layer, and the solid electrolyte layer.
  • a cathode extraction layer that covers at least a part of the above is provided.
  • An insulating member is arranged on at least a part of the surface and the inside of the capacitor element. At least a part of the insulating member has fluidity at 230 ° C. or higher.
  • the electrolytic capacitor according to the third aspect of the present disclosure includes the above-mentioned capacitor element and an exterior body for sealing the above-mentioned capacitor element.
  • the insulating material for the electrolytic capacitor according to the fourth aspect of the present disclosure contains the first curable resin, and the glass transition temperature of the cured product of the first curable resin is 150 ° C. or lower.
  • the method for manufacturing a mounting substrate according to the fifth aspect of the present disclosure includes a step of preparing a substrate on which the electrolytic capacitor is mounted and a step of heating the electrolytic capacitor at 230 ° C. or higher.
  • the heat resistance and reliability of the electrolytic capacitor can be improved.
  • air may enter the inside through the porous part of the anode connected to the lead frame.
  • the solid electrolyte layer deteriorates at high temperature, the capacitance of the electrolytic capacitor decreases, and the ESR (equivalent series resistance) increases. ..
  • the electrolytic capacitor is usually solder-bonded to the substrate through a reflow process. During this reflow process, minute cracks may occur in the exterior body. When oxygen enters through the crack, the solid electrolyte layer deteriorates at high temperature.
  • the present disclosure provides a method for manufacturing a capacitor element, an electrolytic capacitor and an insulating material, and a mounting substrate, which can improve the heat resistance and reliability of the electrolytic capacitor.
  • the capacitor element according to the present embodiment includes an anode, a dielectric layer formed on the surface of the anode, a solid electrolyte layer covering at least a part of the dielectric layer, and a cathode covering at least a part of the solid electrolyte layer.
  • a capacitor element having a lead-out layer is provided, and an insulating member is arranged over a depth of 0.001 ⁇ m or more from the outermost surface of the cathode lead-out layer.
  • the capacitor element according to the present embodiment includes an anode, a dielectric layer formed on the surface of the anode, a solid electrolyte layer covering at least a part of the dielectric layer, and at least a part of the solid electrolyte layer. It has a cathode drawer layer that covers it. Insulating members are arranged on at least a part of the surface and the inside of the capacitor element. At least a part of the insulating member has fluidity at 230 ° C. or higher.
  • the peak temperature of the reflow process is 230 ° C or higher.
  • the fact that at least a part of the insulating member has fluidity at 230 ° C. or higher is synonymous with the fact that at least a part of the insulating member flows in the reflow process.
  • the insulating member according to the present embodiment flows so as to be dispersed in the exterior body at the time of reflow, and can close the minute cracks generated in the exterior body.
  • the oxygen blocking property of the electrolytic capacitor is improved, and as a result, the heat resistance is improved.
  • the material of the exterior body does not easily penetrate into the cathode lead-out layer.
  • MFR melt flow rate
  • the insulating member When the insulating member is dispersed in the exterior body, it is preferable that the insulating member has excellent adhesion to the exterior body.
  • the insulating member and the exterior body preferably contain a resin having good compatibility (for example, a resin having a similar molecular structure).
  • the insulating member may contain a first curable resin.
  • the glass transition temperature (Tg) of the cured product of the first curable resin is preferably 150 ° C. or lower. Since the Tg of the first curable resin is sufficiently lower than 230 ° C., at least a part of the insulating member can flow at 230 ° C. or higher.
  • the Tg of the cured product of the first curable resin is more preferably 140 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or lower, and particularly preferably 120 ° C. or lower.
  • Tg is determined by differential thermal analysis (DTA) evaluated according to JIS K 0129.
  • the differential thermal analysis may be performed by an apparatus equipped with an atomic force microscope (AFM: Atomic Force Microscope). AFM enables differential thermal analysis in a small range.
  • the insulating member may contain the first curable resin as a cured product, may be contained as a semi-cured product, or may be contained as an uncured product.
  • the insulating member may be, for example, a mixture of at least one of a cured product, a semi-cured product, and an uncured product of the first curable resin, a curing agent, and other additives.
  • the first curable resin is not particularly limited as long as the insulating member containing the resin has fluidity at 230 ° C. or higher.
  • the first curable resin may be either thermosetting or photocurable.
  • the photocurable resin may be one that is cured by visible light or ultraviolet rays.
  • Examples of the first curable resin include epoxy resin, polyimide, silicon resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester, furan resin, polyurethane, silicon resin (silicone), curable acrylic resin, and the like. And so on.
  • the first curable resin one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the first curable resin preferably contains a bifunctional epoxy resin because the Tg tends to be low.
  • the first curable resin may contain a curable resin other than the bifunctional epoxy resin, but the proportion thereof is preferably small.
  • the ratio of the bifunctional epoxy resin to the first curable resin is preferably 95% by mass or more.
  • the bifunctional epoxy resin may be used alone or in combination of two or more.
  • epoxy resin other than the bifunctional epoxy resin examples include polycyclic aromatic epoxy resins such as naphthalene type epoxy resin; and novolac type epoxy resin.
  • the first curable resin preferably contains a bisphenol type epoxy resin.
  • the insulating member can be easily adhered to other members of the electrolytic capacitor, for example, the exterior body and the lead frame, and the oxygen blocking property is further improved.
  • the bisphenol type epoxy resin has a basic skeleton in which two phenyl groups are bonded via a hydrocarbon group or the like.
  • bisphenol type epoxy resin examples include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, and hydrogenated bisphenol F type epoxy resin. Can be mentioned.
  • the epoxy equivalent of the bisphenol type epoxy resin is not particularly limited, and may be, for example, 100 or more and 500 or less. When the epoxy equivalent is within the above range, the adhesiveness of the insulating member tends to be further increased.
  • the molecular weight (weight average molecular weight) of the bisphenol type epoxy resin is not particularly limited, and may be, for example, 280 or more and 1000 or less. When the molecular weight of the epoxy resin is in the above range, the epoxy equivalent tends to be in the above range.
  • the first curable resin preferably contains a bisphenol A type epoxy resin or a bisphenol F type epoxy resin as the bisphenol type epoxy resin.
  • the ratio of the bisphenol type epoxy resin to the first curable resin is preferably 95% by mass or more.
  • the bisphenol type epoxy resin may be used alone or in combination of two or more.
  • the insulating member may be a resin composition containing the first curable resin.
  • the resin composition may include, for example, a first curable resin, a curing agent, a curing accelerator, a flame retardant, a filler, a coupling agent, a colorant, a mold release agent, and an inorganic ion scavenger.
  • curing agent examples include tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, nadicic acid anhydride, methylnadicic acid anhydride, trialkyltetrahydroanhydride, and methylcyclohexene.
  • Tetracarboxylic acid dianhydride hydride methylnadic acid anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, ethylene glycol bisanhydrotrimeritate, glycerylbis (ann) Hydrotrimeritate)
  • Acid anhydride-based curing agents such as monoacetate, dodecenyl succinic anhydride, aliphatic dibasic acid polyanhydride, trialkyltetraanhydride phthalic acid, chlorendic anhydride; 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-Phenylimidazole, 1- (2-cyanoethyl) -2-ethyl-4-methylimidazole, 2,4-diamino-6- [2-methylimidazolyl- (1)] ethyl-s-triazine, 2-phenylimidazoline , 2,3-Dihydr
  • the curing accelerator examples include tertiary phosphine such as triphenylphosphine, and quaternary such as tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, tetraphenylphosphonium tetraparamethylphenylborate, tetraphenylphosphonium thiocyanate, and tetrabutylphosphonium decanoate.
  • Phosphorus-based curing accelerators typified by phosphonium salts; examples include diazabicycloundecene, diazabicycloundecene, imidazole compounds, and nitrogen-based curing accelerators typified by dicyandiamide.
  • the filler examples include silica such as molten silica, talc, calcium carbonate, aluminum oxide and the like.
  • the surface of the filler may be treated with a silane coupling agent.
  • examples of the inorganic ion scavenger include an ion trap agent that captures metal ions such as Zr, Sb, Bi, Mg, and Al.
  • thermoplastic resins for example, polyamide, polyamide-imide, polyolefin, polyester, and thermoplastic polyimide.
  • the insulating member is arranged on at least a part of the surface or the inside of the capacitor element. At least a part of the insulating member may be arranged on the surface of the cathode extraction layer. At least a part of the insulating member may be arranged inside the cathode extraction layer.
  • the cathode extraction layer is usually not dense and has voids. Therefore, oxygen may enter from the cathode extraction layer and the solid electrolyte layer may be deteriorated.
  • the insulating member By arranging the insulating member on the surface or inside of the cathode extraction layer, the oxygen intrusion route can be effectively blocked.
  • the insulating member arranged on the surface and at least a part of the inside of the cathode extraction layer will be referred to as a first insulating member.
  • the first insulating member is preferably arranged over a depth of 0.001 ⁇ m or more from the outermost surface of the cathode extraction layer. This more effectively prevents the ingress of oxygen.
  • the first insulating member is preferably arranged over a depth of 0.01 ⁇ m or more, and more preferably 0.1 ⁇ m or more from the outermost surface of the cathode extraction layer.
  • the penetration depth of the first insulating member may be up to 80% of the thickness of the cathode extraction layer from the outermost surface. Within this range, the oxygen blocking property is sufficiently exhibited.
  • the cathode extraction layer may be provided with a metal paste layer containing a metal material on the outermost surface.
  • the first insulating member is arranged so as to fill the inside of the metal paste layer, for example, the gap between the metal materials.
  • the ratio of the element derived from the first insulating member to the element derived from the metal material in the metal paste layer is preferably 65 atomic% or more, and more preferably 66 atomic% or more. It is preferably 67 atomic% or more, and particularly preferably 67 atomic% or more.
  • the ratio of the element derived from the first insulating member to the element derived from the metal material is preferably 300 atomic% or less, and more preferably 290 atomic% or less.
  • the position of the first insulating member is elemental analysis using an electron probe microanalyzer (EPMA), fluorescent X-ray analysis, Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and atomic absorption spectroscopy. It can be evaluated by an analysis method such as.
  • EPMA electron probe microanalyzer
  • fluorescent X-ray analysis e.g., fluorescent X-ray analysis
  • Raman spectroscopy e.g., Raman laser spectroscopy
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • atomic absorption spectroscopy atomic absorption spectroscopy
  • the ratio of the element derived from the first insulating member to the element derived from the metal material in the metal paste layer can also be evaluated by the above analysis method.
  • the analysis result may also include elements derived from the binder resin. Since the amount of the binder resin is very small, the above analysis result of evaluating the element derived from the resin composition can be regarded as the result of evaluating the element derived from the first insulating member.
  • the metal paste layer may contain a binder resin. Even in this case, the presence or absence of the first insulating member can be confirmed.
  • the thickness of the metal paste layer is divided into a first region up to 20% of the thickness of the metal paste layer from the surface on the solid electrolyte layer side and a second region other than that.
  • the binder resin is usually thinly and substantially uniformly arranged over the entire metal paste layer, and its concentration is small and uniform.
  • the first insulating member is unevenly distributed near the surface of the metal paste layer, and its concentration decreases from the surface of the metal paste layer toward the inside.
  • the elements derived from the resin composition are mapped in the cross section of the metal paste layer, the elements confirmed in the first region can be considered to be derived from the binder resin.
  • the concentration of the first insulating member is higher than the concentration of the above element in this first region. That is, it can be considered that the first insulating member is arranged in the region where the concentration of the element is larger than the concentration in the first region.
  • the penetration depth of the first insulating member is on a straight line drawn from an arbitrary point on the outermost surface of the cathode extraction layer in the thickness direction of the cathode extraction layer starting from the arbitrary point, and is determined by the above. It is the length from the outermost surface of the cathode extraction layer to the farthest point in the region where the first insulating member is arranged. The above length is measured at any five points, and the average value of these is taken as the penetration depth of the first insulating member.
  • the first insulating member contains the first curable resin
  • a cured product of the first curable resin is arranged in the vicinity of the surface of the cathode extraction layer. This is because the invasion of oxygen is suppressed more effectively.
  • the cured product of the first curable resin is arranged at a depth of 0.001 ⁇ m or more, further 0.01 ⁇ m or more, particularly 0.5 ⁇ m or more from the outermost surface of the cathode extraction layer. Is preferable.
  • the degree of curing of the first curable resin can be evaluated by, for example, FT-IR.
  • FT-IR FT-IR
  • a strong peak derived from the uncured product is observed at 900 cm -1 or more and 1000 cm -1 or less.
  • the first insulating member covers at least a part of the surface of the cathode extraction layer.
  • the first insulating member may cover the entire surface of the cathode extraction layer.
  • the first insulating member preferably occupies 80% or more of the area of the cathode extraction layer.
  • the thickness of the first insulating member covering the surface of the cathode extraction layer is not particularly limited. From the viewpoint of oxygen blocking property, the thickness of the first insulating member covering the surface of the cathode extraction layer is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.05 ⁇ m or more, and particularly preferably 1 ⁇ m or more. preferable.
  • the first insulating member that covers the surface of the cathode extraction layer is preferably a cured product of the first curable resin.
  • the thickness of the first insulating member covering the surface of the cathode drawer layer is the average value of the thickness of the first insulating member at any five points on the outermost surface of the cathode drawer layer.
  • the anode body has an anode portion on which the solid electrolyte layer is not formed, a cathode forming portion on which the solid electrolyte layer is formed, and a separating portion between the anode portion and the cathode forming portion.
  • a solid electrolyte layer and a cathode extraction layer are sequentially formed in the cathode forming portion.
  • the anode body has a porous portion on the main surface side.
  • At least a part of the insulating member may be arranged on the surface of the anode portion. At least a part of the insulating member may be arranged inside the anode portion.
  • the insulating member arranged on the surface and at least a part of the inside of the anode portion is referred to as a second insulating member.
  • the second insulating member is arranged over a depth of 0.001 ⁇ m or more, more preferably 0.01 ⁇ m or more, particularly 1 ⁇ m or more from the outermost surface of the anode portion.
  • the second insulating member preferably covers at least a part of the surface of the anode portion.
  • the second insulating member may cover the entire surface of the anode portion.
  • the second insulating member When looking at one main surface of the capacitor element, the second insulating member preferably occupies 80% or more of the area of the anode portion.
  • the thickness of the second insulating member that covers the surface of the anode portion is not particularly limited. From the viewpoint of oxygen blocking property, the thickness of the second insulating member covering the surface of the anode portion is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.05 ⁇ m or more, and more preferably 1 ⁇ m or more. ..
  • At least a part of the insulating member may be arranged on the surface of the separation portion. At least a part of the insulating member may be arranged inside the separation part.
  • the insulating member arranged on the surface and at least a part of the inside of the separation portion will be referred to as a third insulating member.
  • the third insulating member is arranged over a depth of 0.001 ⁇ m or more, more preferably 0.01 ⁇ m or more, particularly 1 ⁇ m or more from the outermost surface of the separation portion.
  • the third insulating member preferably covers at least a part of the surface of the separation portion.
  • the third insulating member may cover the entire surface of the separation portion.
  • the third insulating member When looking at one main surface of the capacitor element, the third insulating member preferably occupies 80% or more of the area of the separated portion.
  • the thickness of the third insulating member that covers the surface of the separation portion is not particularly limited. From the viewpoint of oxygen blocking property, the thickness of the third insulating member covering the surface of the separation portion is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.05 ⁇ m or more, and more preferably 1 ⁇ m or more. ..
  • At least a part of the surface of the separating portion may be covered with an insulating separating member in place of the third insulating member or together with the third insulating member. This makes it easier to prevent a short circuit between the anode portion and the cathode extraction layer.
  • the thickness of the separating member is not particularly limited, but may be, for example, 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and may be 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the insulating member is preferably arranged on the surface of the cathode extraction layer and the surface of the anode portion. This makes it easier to suppress the invasion of oxygen from the outside.
  • the insulating member is preferably arranged inside the cathode lead-out layer, inside the anode portion, and inside the separation portion. This makes it easier to suppress the movement of oxygen inside the capacitor element.
  • the insulating member is preferably arranged on the surface of the capacitor element at a joint with a lead frame described later. As a result, a gap between the lead frame and the exterior body is less likely to occur, and the intrusion of oxygen from the outside is likely to be suppressed.
  • the positions of the second and third insulating members can be evaluated by elemental analysis using EPMA, fluorescence X-ray analysis, Raman spectroscopy, FT-IR, atomic absorption spectroscopy, and other analytical methods. ..
  • elemental analysis using EPMA, fluorescence X-ray analysis, Raman spectroscopy, FT-IR, atomic absorption spectroscopy, and other analytical methods. ..
  • the distribution of elements for example, C, O, Cl, N, S, etc.
  • the penetration depth of the second insulating member can be obtained in the same manner as the penetration depth of the first insulating member. That is, it is on a straight line drawn from an arbitrary point on the outermost surface of the anode portion in the thickness direction of the anode portion starting from the arbitrary point, and is the most of the anode portion in the region where the second insulating member is arranged. It is the length from the surface to the farthest point. The above length is measured at any five points, and the average value of these is taken as the penetration depth of the second insulating member.
  • the penetration depth of the third insulating member can also be obtained in the same manner by replacing the anode portion with the separating portion.
  • the thickness of the second insulating member covering the surface of the anode portion is an average value of the thickness of the second insulating member at any five points on the outermost surface of the anode portion.
  • the thickness of the third insulating member covering the surface of the separating portion can also be obtained in the same manner by replacing the anode portion with the separating portion.
  • composition of the second insulating member and the third insulating member may be the same as or different from the composition of the first insulating member.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a capacitor element according to the present embodiment.
  • the insulating member is omitted for convenience.
  • the capacitor element 110 is, for example, in the form of a sheet.
  • the capacitor element 110 covers at least a part of the anode body 11, the dielectric layer 12 covering at least a part of the anode body 11, the solid electrolyte layer 13 covering at least a part of the dielectric layer, and the solid electrolyte layer 13.
  • a cathode extraction layer 14 is provided.
  • the cathode extraction layer 14 includes a carbon layer 141 and a metal paste layer 142.
  • the anode body 11 includes an anode portion 11a, a separation portion 11b, and a cathode forming portion 11c. Porous portions (not shown) are arranged on both main surface sides of the anode body 11. A core portion (not shown) is interposed between the two porous portions. A thin-walled portion is formed in a part of the separation portion 11b. A separating member 15 is arranged on the surface of the thin-walled portion.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the capacitor element according to the present embodiment.
  • FIG. 2 for convenience, a part of the solid electrolyte layer and the cathode extraction layer and the first insulating member are shown.
  • the first insulating members 21 are arranged inside and on the surface of the metal paste layer 142.
  • the first insulating member 21a is arranged from the outermost surface of the metal paste layer 142 constituting the cathode extraction layer 14 to the depth T1a.
  • the first insulating member 21a is arranged so as to fill the voids formed inside the metal paste layer 142.
  • the surface of the metal paste layer 142 is further covered with a first insulating member 21b having a thickness T1b.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the capacitor element according to the present embodiment.
  • a part including the end portion of the capacitor element on the anode portion side is shown.
  • the first insulating member 21a and the first insulating member 21b are arranged inside and on the surface of the metal paste layer 142, respectively.
  • a second insulating member 22a and a second insulating member 22b are arranged inside and on the surface of the anode portion 11a, respectively.
  • the second insulating member 22a penetrates into the anode portion 11a beyond the dielectric layer 12.
  • the surface of the anode portion 11a is further covered with the second insulating member 22b.
  • the separating member 15 is arranged in the thin portion of the separating portion 11b.
  • the third insulating member 23 penetrates under the separating member 15 and penetrates into the separating portion 11b.
  • the anode body includes a foil (metal foil) containing a valve acting metal as a conductive material, or a molded body or a sintered body of particles containing a valve acting metal.
  • the molded or sintered body has a porous structure.
  • the valve acting metal include titanium, tantalum, aluminum and niobium.
  • the anode contains one or more of the above valvular metals.
  • the anode body may contain the above-mentioned valve acting metal in the form of an alloy or an intermetallic compound.
  • the thickness of the anode body is not particularly limited.
  • the thickness of the anode body other than the thin portion may be, for example, 15 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and 80 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less.
  • the thickness of the anode body, which is a molded body or a sintered body, is, for example, 15 ⁇ m or more and 5 mm or less.
  • the anode body includes a porous portion formed on the main surface side thereof.
  • the entire anode may be porous.
  • the anode body includes a porous portion arranged on both main surface sides and a core portion interposed between the porous portions and having a lower porosity.
  • the porous portion is a region having a large number of fine pores.
  • the core is, for example, a region that has not been electrolytically etched.
  • the dielectric layer is formed on at least a portion of the surface of the anode.
  • the dielectric layer is formed by, for example, anodizing the surface of the anode body by chemical conversion treatment or the like. Therefore, the dielectric layer may contain oxides of the valvening metal.
  • the dielectric layer may contain Al 2 O 3.
  • the dielectric layer is not limited to this, and may be any one that functions as a dielectric.
  • the solid electrolyte layer may be formed so as to cover at least a part of the dielectric layer, and may be formed so as to cover the entire surface of the dielectric layer.
  • the solid electrolyte layer contains, for example, a manganese compound and a conductive polymer.
  • the conductive polymer include polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyacene, polythiophene vinylene and the like. These may be used alone, in combination of two or more, or in a copolymer of two or more monomers.
  • polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. mean macromolecules having polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, etc. as the basic skeleton, respectively. Therefore, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline and the like may also contain their respective derivatives.
  • polythiophene includes poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and the like.
  • the conductive polymer may be contained in the solid electrolyte layer together with the dopant.
  • the dopant may be a monomolecular anion or a polymer anion.
  • the monomolecular anion include paratoluenesulfonic acid and naphthalenesulfonic acid.
  • Specific examples of the high molecular weight anion include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic sulfonic acid, polymethacrylic sulfonic acid, poly (2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid), and polyisoprene sulfonic acid. , Polyacrylic acid and the like.
  • These may be used alone or in combination of two or more. Further, these may be polymers of a single monomer or may be a copolymer of two or more kinds of monomers. Of these, a polymer anion derived from polystyrene sulfonic acid is preferable.
  • the cathode extraction layer may be formed so as to cover at least a part of the solid electrolyte layer, and may be formed so as to cover the entire surface of the solid electrolyte layer.
  • the cathode extraction layer has, for example, a carbon layer and a metal (for example, silver) paste layer formed on the surface of the carbon layer.
  • the structure of the cathode extraction layer is not limited to this, and may be any structure having a current collecting function.
  • the carbon layer contains a carbon material and has conductivity.
  • the carbon material is not particularly limited. Examples of the carbon material include graphite, carbon black, graphene pieces, and carbon nanotubes.
  • the carbon layer may contain a binder resin and / or an additive, if necessary.
  • the binder resin is not particularly limited, and examples thereof include known binder resins used for manufacturing capacitor elements. Examples of the binder resin include the above-mentioned thermoplastic resin or curable resin. Additives include, for example, dispersants, surfactants, antioxidants, preservatives, bases, and / or acids.
  • the metal paste layer contains a metallic material.
  • the metal material is not particularly limited. From the viewpoint of conductivity, the metallic material may contain silver.
  • the shape of the metal material is not particularly limited.
  • the metallic material may include spherical and / or scaly metal particles.
  • the average aspect ratio of spherical metal particles (hereinafter referred to as spherical particles) is, for example, less than 1.5.
  • the average aspect ratio of the scaly metal material is, for example, 1.5 or more and 2 or more.
  • the first insulating member is arranged so as to fill the gap between these metal particles, for example.
  • the volume ratio of the metal material contained in the metal paste layer is not particularly limited as long as it exceeds 0%.
  • the volume ratio may be 60% or more, 70% or more, or 80% or more in that the resistance tends to be small.
  • the metal paste layer may further contain a binder resin.
  • concentration of the binder resin contained in the metal paste layer is not particularly limited. From the viewpoint of electrical resistance, the volume ratio of the binder resin contained in the metal paste layer may be 60% or less, 20% or less, or 10% or less. The volume ratio may be 0.1% or more. The volume ratio may be 0%.
  • the volume ratio of each component in the metal paste layer can be confirmed by, for example, energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX).
  • the thickness of the metal paste layer is not particularly limited.
  • the thickness of the metal paste layer may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and may be 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the thickness of the metal paste layer is an average value of any five points in the cross section of the metal paste layer in the thickness direction.
  • the separating member is insulating.
  • the separating member covers at least a part of the surface of the separating portion. This makes it easier to prevent a short circuit between the anode portion and the cathode extraction layer.
  • the separating member may be a conventionally known insulating tape (resist tape).
  • the separating member may be formed by adhering a composition containing an insulating resin similar to that of the first insulating member.
  • the electrolytic capacitor according to this embodiment includes the above-mentioned capacitor element.
  • the electrolytic capacitor may include a plurality of capacitor elements.
  • a plurality of capacitor elements are laminated.
  • the number of laminated capacitor elements is not particularly limited, and is, for example, 2 or more and 20 or less.
  • the anode portions of the laminated capacitor elements are joined by welding and electrically connected to each other.
  • the cathode lead-out layers of the laminated capacitor elements are also electrically connected to each other.
  • At least one of the plurality of capacitor elements may be the capacitor element according to the present embodiment. Others may be conventionally known capacitor elements. Preferably, all of the plurality of capacitor elements arranged in the electrolytic capacitor are the capacitor elements according to the present embodiment.
  • the electrolytic capacitor may include an exterior body that seals the capacitor element.
  • the exterior body protects the capacitor element from impact, moisture, and the like.
  • the exterior body includes the first sealing member.
  • the first sealing member preferably has no fluidity at 230 ° C. or higher. As a result, the flow of the first sealing member during reflow is suppressed, and the capacitor element can be protected. On the other hand, since the insulating member included in the capacitor element flows at 230 ° C. or higher, cracks generated in the exterior body during reflow can be closed.
  • the first sealing member contains the first sealing resin.
  • the first sealing resin is not particularly limited.
  • Examples of the first sealing resin include curable resins and engineering plastics.
  • Examples of the curable resin include various curable resins exemplified as the first curable resin.
  • Engineering plastics include general purpose engineering plastics and super engineering plastics. Examples of engineering plastics include polyimide and polyamide-imide.
  • the first sealing member contains a curable resin (hereinafter, referred to as a second curable resin).
  • the first sealing member may contain the second curable resin as a cured product, may be contained as a semi-cured product, or may be contained as an uncured product.
  • the first sealing member may be a resin composition containing a second curable resin.
  • the resin composition may include, for example, a second curable resin, a curing agent, a curing accelerator, a flame retardant, a filler, a coupling agent, a coloring agent, a mold release agent, and an inorganic ion scavenger.
  • the Tg of the cured product of the second curable resin is preferably higher than the Tg of the cured product of the first curable resin. As a result, even when the insulating member is heated under the condition that the insulating member flows, the flow of the first sealing member is likely to be suppressed.
  • the Tg of the cured product of the second curable resin is more preferably 140 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or higher.
  • a biphenyl type epoxy resin, an o-cresol novolac type epoxy resin and the like are preferably exemplified.
  • the exterior body includes a first sealing member having no fluidity at 230 ° C. or higher and a second sealing member having at least a part of the fluidity at 230 ° C. or higher. At this time, it is preferable that the second sealing member is dispersed in the first sealing member so as to close the cracks generated in the first sealing member.
  • Such a second sealing member may be derived from an insulating member included in the capacitor element.
  • the second sealing member may be at least a part of the insulating member that has been flown by the reflow step and dispersed in the first sealing member.
  • the second sealing member may be added to the first sealing member during the sealing step.
  • the second sealing member preferably contains a curable resin similar to that exemplified as the first curable resin, that is, a bifunctional epoxy resin, preferably a bisphenol type epoxy resin.
  • the curable resin (hereinafter referred to as the third curable resin) contained in the second sealing member may be a cured product, a semi-cured product, or an uncured product. ..
  • the second sealing member may be a resin composition containing a third curable resin.
  • the resin composition may include, for example, a third curable resin, a curing agent, a curing accelerator, a flame retardant, a filler, a coupling agent, a colorant, a mold release agent, and an inorganic ion scavenger.
  • the composition of the second sealing member and the composition of the insulating member may be the same or different.
  • Electrolytic capacitors typically include a lead frame connected to a capacitor element.
  • the anode lead frame is welded to, for example, the anode portion.
  • the cathode lead frame is joined to the cathode lead-out layer via a conductive adhesive or solder, or by resistance welding or laser welding.
  • the conductive adhesive is, for example, a mixture of a curable resin and carbon particles or metal particles.
  • the material of the lead frame is not particularly limited as long as it is electrochemically and chemically stable and has conductivity, and may be metal or non-metal.
  • the shape is also not particularly limited.
  • the thickness of the lead frame (distance between the main surfaces of the lead frame) is preferably 25 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and more preferably 25 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less from the viewpoint of reducing the height.
  • a part of the lead frame is sealed by the exterior body together with the capacitor element.
  • a part of the lead frame exposed from the exterior body is joined to the substrate via solder.
  • the lead frame may be coated with a metallic material to assist in solder bonding. In the reflow process, the metal material melts together with the solder, which strengthens the solder joint.
  • the metal material that coats the lead frame sealed by the exterior body is also melted.
  • the molten metal material flows on the lead frame and flows out of the exterior body.
  • a gap is formed between the lead frame and the exterior body. This void communicates with the outside. Therefore, oxygen may enter the inside of the electrolytic capacitor from the outside through this gap.
  • the capacitor element according to this embodiment includes an insulating member that flows during reflow. Therefore, the insulating member can close the gap formed between the lead frame and the exterior body. Therefore, the invasion of oxygen from this void is suppressed.
  • the metal material is not particularly limited as long as it is melted in the reflow process.
  • the metal material may be appropriately selected in consideration of the peak temperature of the reflow step and the Tg of the cured product of the first curable resin.
  • the melting point of the metal material is preferably, for example, less than 230 ° C., which is higher than the Tg of the cured product of the first curable resin.
  • Examples of such a metal material include a solder material specified in Sn, JIS Z 3282-1999, and examples of the solder material include Sn-Pb-based, Pb-Sn-based, and Sn-Pb-Sb-based.
  • Lead-containing solders such as Sn-Pb-Bi series, Sn-Pb-Cd series, Sn-Pb-Cu series, Sn-Pb-Ag series, Pb-Ag series, Pb-Ag-Sn series; Sn-Sb series, Sn-Bi system, Sn-Cu system, Sn-Cu-Ag system, Sn-In system, Sn-In-Ag-Bi system, Sn-Ag system, Sn-Ag-Cu system, Sn-Ag-Bi-Cu system.
  • Examples thereof include lead-free solders such as system, Sn—Zn system, and Sn—Bi—Zn system.
  • the metal material and the insulating member are in strong contact with each other.
  • the bonding strength between the insulating member and the metal material is preferably 8.5 MPa or more, and more preferably 9.0 MPa or more.
  • the above bonding strength was carried out under the test piece shape and test conditions conforming to ISO19095-1-4, which is an international standard for resin-metal bonding property evaluation test methods. Specifically, it was carried out with a superposed test piece (type B) with a joint area of 50 mm 2.
  • the strength (that is, shear strength) when the insulating member side of the two-layer structure of the molded resin and the insulating member is peeled off from the lead frame is defined as the bonding strength between the insulating member and the metal material.
  • the insulating member at least on the surface of the capacitor element at the joint with the lead frame in terms of further enhancing the oxygen blocking property. Since the fluidity of the insulating member and the metal material is different, the void created by the movement of the metal material is quickly closed by the movement of the insulating member.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the electrolytic capacitor according to the present embodiment.
  • the electrolytic capacitor 100 includes one or more capacitor elements 110, an anode lead frame 120A bonded to the anode portion 11a, a cathode lead frame 120B bonded to the cathode extraction layer, and an exterior body 130 that seals the capacitor element 110. , Equipped with.
  • the present embodiment includes an insulating material for forming the above-mentioned insulating member.
  • the insulating material according to the present embodiment includes the above-mentioned first curable resin.
  • the glass transition temperature of the cured product of the first curable resin is 150 ° C. or lower.
  • the first curable resin preferably contains a bifunctional epoxy resin. Among them, the first curable resin preferably contains a bisphenol type epoxy resin.
  • the mounting board includes a board and the above-mentioned electrolytic capacitor mounted on the board.
  • the electrolytic capacitor is, for example, solder-bonded to the substrate.
  • the solder is not particularly limited, and for example, a solder material exemplified as a metal material is used.
  • the board is not particularly limited.
  • the substrate include conventionally known glass substrates, resin substrates, ceramic substrates, silicon substrates, and the like, as well as flexible substrates, stretchable substrates, and other substrates having elasticity and / or flexibility.
  • the capacitor element according to the present embodiment is, for example, a step of preparing an anode having a porous portion, a step of forming a dielectric layer on at least a part of the surface of the anode, and an anode having a dielectric layer formed.
  • a precursor of the capacitor element is formed by a division step of dividing the body into an anode portion, a cathode forming portion, and a separating portion between the anode portion and the cathode forming portion, and a cathode extraction layer covering at least a part of the solid electrolyte layer. It is manufactured by a method including a step of obtaining a body and a step of applying a material for an insulating member to a predetermined position of a precursor.
  • the step of arranging the separating member in a part may be performed.
  • the entire precursor of the capacitor element may be immersed in a raw material liquid containing an insulating resin.
  • the insulating resin can be adhered to the inside and the surface of the cathode extraction layer, the inside and the surface of the anode portion, and the inside of the separation portion. That is, in one step, the first insulating member, the second insulating member, and the third insulating member can be arranged at predetermined positions. In this case, the first insulating member, the second insulating member, and the third insulating member have the same composition.
  • the entire laminate in which the precursors of the plurality of capacitor elements are laminated may be immersed in the raw material liquid containing the insulating resin.
  • the insulating resin is also between the separation parts (or separation members) of the adjacent capacitor elements. Can be attached.
  • the applying step includes a step of applying the material of the first insulating member to the cathode extraction layer, a step of applying the material of the second insulating member to the anode portion, and a step of applying the material of the second insulating member to the anode portion.
  • a step of applying the material of the third insulating member to the separation portion may be provided. The order of each of the above steps does not matter.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method of manufacturing a capacitor element according to the present embodiment.
  • Roughen at least one main surface of the metal leaf By roughening, a porous portion having a large number of fine pores is formed at least on the main surface side of the metal foil.
  • Electrolytic etching is performed, for example, by electrolytic etching a metal foil.
  • Electrolytic etching can be performed by, for example, a DC electrolysis method or an AC electrolysis method.
  • the etching conditions are not particularly limited, and are appropriately set according to the depth of the porous portion, the type of valve acting metal, and the like.
  • a dielectric layer is formed on the surface of the anode body.
  • the method for forming the dielectric layer is not particularly limited.
  • the dielectric layer can be formed, for example, by chemical conversion treatment of the anode body.
  • the chemical conversion treatment for example, the anode is immersed in a chemical conversion solution such as an ammonium adipate solution and heat-treated.
  • the anode body may be immersed in a chemical conversion liquid and a voltage may be applied.
  • a step of classifying the anode body and forming a thin-walled portion in the separated portion (S13).
  • the anode body on which the dielectric layer is formed is divided into an anode portion, a cathode forming portion, and a separating portion between the anode portion and the cathode forming portion.
  • a thin-walled portion is formed in at least a part of the separated portion.
  • a thin-walled portion may be formed by compressing or partially removing the porous portion in at least a part of the separated portion. If desired, compression and decompression may be combined. Compression can be performed by press working or the like.
  • the porous portion can be removed by cutting, laser processing, or the like.
  • Step of arranging the separating member on the surface of the separating portion (S14) A separating member is placed on the surface of the separating portion.
  • the separating member is arranged by, for example, attaching an insulating tape (resist tape, etc.) to the surface of the separating portion.
  • the material of the separating member may be applied to the separating portion.
  • the material of the separating member is applied to the separating portion by a printing method, a method using a dispenser, a transfer method, or the like.
  • Step of forming a solid electrolyte layer (S15) A solid electrolyte layer is formed on the surface of the dielectric layer.
  • the solid electrolyte layer can be formed by chemically polymerizing and / or electrolytically polymerizing a raw material monomer or oligomer in the presence of an anode.
  • the solid electrolyte layer may be formed by applying a solution in which the conductive polymer is dissolved or a dispersion liquid in which the conductive polymer is dispersed to the dielectric layer.
  • the raw material monomer or oligomer is a monomer or oligomer that is a raw material for the conductive polymer.
  • a monomer or oligomer that is a raw material for the conductive polymer.
  • pyrrole, aniline, thiophene, derivatives thereof and the like for example, pyrrole, aniline, thiophene, derivatives thereof and the like.
  • the polymerization solution used for chemical polymerization and / or electrolytic polymerization may contain the above-mentioned dopant in addition to the raw material monomer or oligomer.
  • a cathode extraction layer is formed by sequentially applying, for example, a carbon paste and a silver paste on the surface of the solid electrolyte layer. As a result, a precursor of the capacitor element is obtained.
  • Step of Producing Laminated Body (S17) Precursors of a plurality of capacitor elements are laminated, and the anode parts are joined to each other to prepare a laminated body.
  • the anode parts are joined by welding and / or caulking, etc., and are electrically connected.
  • the welding method is not particularly limited, and laser welding or resistance welding may be used.
  • Step of immersing the laminate in the raw material liquid of the insulating member (S18)
  • the entire obtained laminate is immersed in the raw material liquid of the insulating member.
  • the inside and the surface of the cathode extraction layer the inside and the surface of the anode part, the inside and the surface of the separation part, and the separation parts (or separation members) of the precursors of the adjacent capacitor elements.
  • the above raw material liquid adheres.
  • the first insulating member is arranged inside and on the surface of the cathode extraction layer, and the second insulating member is arranged inside and on the surface of the anode part.
  • a third insulating member is arranged inside or on the surface of the capacitor element, and the insulating member is arranged between the separating portions (or separating members) of the adjacent capacitor elements. In this way, laminated capacitor elements are obtained.
  • the amount of raw material liquid applied is not particularly limited.
  • the amount of the raw material liquid applied is adjusted, for example, by the concentration and viscosity of the raw material liquid and the immersion time.
  • the viscosity of the raw material liquid is not excessively high.
  • the viscosity measured at 25 ° C. using a dynamic viscoelasticity measuring device of the raw material liquid is preferably 6000 mPa ⁇ s or less, and preferably 5500 mPa ⁇ s or less. When the viscosity of the raw material liquid is in this range, it easily penetrates into the cathode extraction layer.
  • the viscosity of the raw material liquid is preferably 5 mPa ⁇ s or more, and preferably 50 mPa ⁇ s or more.
  • the viscosity is measured, for example, using a viscoelasticity measuring device under the conditions of a measurement temperature of 25 ° C. and a measurement time of 180 seconds (hereinafter, the same applies).
  • the proportion of the insulating resin contained in the raw material liquid is large in that the oxygen blocking effect is enhanced.
  • the proportion of the insulating resin contained in the raw material liquid is preferably 80% by mass or more, preferably 90% by mass or more.
  • the raw material liquid does not contain a liquid component that dissolves or disperses the insulating resin.
  • the ratio of the liquid component contained in the raw material liquid is preferably less than 10% by mass, more preferably less than 5% by mass.
  • the liquid component is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the type of the curable resin.
  • the liquid component may be water, a non-aqueous solvent, or a mixture thereof.
  • the non-aqueous solvent is a general term for liquids other than water, and includes organic solvents and ionic liquids.
  • a plurality of capacitor elements may be laminated after the raw material liquid is applied to the precursor of the capacitor element to obtain the capacitor element.
  • the raw material liquid may be applied to a predetermined position of the precursor of the capacitor element by a coating method using various coaters or dispensers, a dispensing method, transfer (roller transfer, etc.), or the like. At this time, the composition, viscosity, etc. of the raw material liquid may be changed according to the position of application.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for manufacturing an electrolytic capacitor according to the present embodiment.
  • A) Preparation step of capacitor element (S21) A laminated capacitor element is manufactured by the above methods (1) to (8).
  • (B) Lead frame connection step (S22) The anode lead frame is electrically connected to the anode portion of at least one capacitor element, and the cathode lead frame is electrically connected to the cathode lead-out layer.
  • the anode portion and the anode lead frame are, for example, welded and electrically connected.
  • the cathode lead-out layer and the cathode lead frame are electrically connected, for example, by adhering the cathode lead-out layer and the cathode lead frame via a conductive adhesive.
  • (C) Sealing step (S23) A part of the laminated capacitor element and the lead frame is sealed by the first sealing member. Sealing is performed using molding techniques such as injection molding, insert molding, and compression molding. For example, after filling a material (sealing material) of the first sealing member containing a curable resin or a thermoplastic resin with a predetermined mold so as to cover one end of the laminated capacitor element and the lead frame. , Heating, etc.
  • the viscosity of the sealing material is not excessively low.
  • the viscosity measured at 25 ° C. using a dynamic viscoelasticity measuring device for a sealing material is usually 4000 mPa ⁇ s or more and 10000 mPa ⁇ s or more.
  • the encapsulant material does not have to be fluid at 25 ° C. In other words, the encapsulating material may be viscous or solid at 25 ° C. to the extent that viscosity evaluation is difficult. When the viscosity of the sealing material is in this range, the moisture resistance and impact resistance of the electrolytic capacitor tend to increase.
  • the viscosity of the sealing material flowing at 25 ° C. may be, for example, 100,000 mPa ⁇ s or less, or 60,000 mPa ⁇ s or less.
  • the mounting substrate is manufactured by, for example, a method including a step of preparing a substrate on which an electrolytic capacitor is mounted and a step of heating the electrolytic capacitor at 230 ° C. or higher.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method of manufacturing a mounting board according to the present embodiment.
  • the electrolytic capacitor is placed on the substrate via a solder material and heated at 230 ° C. or higher. As a result, the electrolytic capacitor is mounted on the substrate. At this time, the insulating member flows and is dispersed in the exterior body to close the minute cracks generated in the exterior body.
  • Example 1 An electrolytic capacitor A1 including a laminated body in which seven capacitor elements are laminated was produced in the following manner.
  • Capacitor Element An aluminum foil (thickness 100 ⁇ m) is prepared as a base material, and the surface of the aluminum foil is etched to form a porous portion (thickness 35 ⁇ m on one main surface side of the aluminum foil and the other main surface). An anode having a thickness of 35 ⁇ m on the side was obtained.
  • a dielectric containing aluminum oxide Al 2 O 3
  • the anode body was divided into an anode part, a cathode forming part, and a separating part between them, and a part of the separating part was compressed by press working to form a thin part (thickness 35 ⁇ m).
  • An insulating resist tape (separation member) was attached to the thin portion.
  • the anode body on which the dielectric layer was formed was immersed in a liquid composition containing a conductive material to form a precoat layer.
  • a polymerization solution containing pyrrole (a monomer of a conductive polymer), naphthalene sulfonic acid (dopant), and water was prepared.
  • the anode body on which the dielectric layer and the precoat layer were formed was immersed in the obtained polymerization liquid, and electrolytic polymerization was carried out at an applied voltage of 3 V to form a solid electrolyte layer.
  • a dispersion liquid in which graphite particles were dispersed in water was applied to the solid electrolyte layer, and then dried to form a carbon layer on the surface of the solid electrolyte layer.
  • a silver paste containing silver particles and a binder resin epoxy resin
  • a cathode extraction layer composed of a carbon layer and a metal paste layer was formed, and a precursor of a capacitor element was obtained.
  • the obtained 7 precursors were laminated, and the anode parts were joined by laser welding to obtain a laminated body.
  • the obtained laminate was immersed in a raw material liquid (solvent-free type, viscosity (25 ° C.) 100 mPa ⁇ s) containing a two-component curable bisphenol F type epoxy resin (Tg 100 ° C.). Next, the laminate was heat-treated to cure the impregnated raw material liquid. In this way, a capacitor element on which the insulating member was arranged was obtained.
  • the insulating member was arranged inside the anode body, inside the separating portion, inside the cathode extraction layer, and between the separating members of the adjacent capacitor elements. The insulating member was arranged over a depth of 0.005 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer.
  • the insulating member arranged over a depth of 0.005 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer was a cured product.
  • the ratio of the element derived from the insulating material to the silver atom was 65 atomic%.
  • the insulating member was arranged over a depth of 0.005 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the insulating member was arranged below the resist tape over a depth of 0.005 ⁇ m from the outermost surface of the separation portion.
  • Example 2 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 0.005 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A2 was completed.
  • the insulating member placed inside the cathode extraction layer was a cured product.
  • the ratio of the element derived from the insulating material to the silver atom was 65 atomic%.
  • the insulating member was also arranged on the surface of the cathode extraction layer. The thickness of the insulating member covering the surface of the cathode extraction layer was 4.8 ⁇ m.
  • the insulating member was also arranged over the surface of the anode portion and a depth of 0.005 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the anode portion was 4.8 ⁇ m.
  • the insulating member was further located below the resist tape over a depth of 0.005 ⁇ m from the surface of the separation and the outermost surface of the separation.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the separated portion was 4.8 ⁇ m.
  • Example 3 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 0.01 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A3 was completed.
  • the insulating member placed inside the cathode extraction layer was a cured product.
  • the ratio of the element derived from the insulating material to the silver atom was 66 atomic%.
  • the insulating member was also arranged over a depth of 0.01 ⁇ m from the outermost surface of the anode part.
  • the insulating member was further located below the resist tape and over a depth of 0.01 ⁇ m from the outermost surface of the separation.
  • Example 4 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 0.01 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A4 was completed.
  • the insulating member placed inside the cathode extraction layer was a cured product.
  • the ratio of the element derived from the insulating member to the silver atom was 66 atomic%.
  • the insulating member was also arranged on the surface of the cathode extraction layer. The thickness of the insulating member covering the surface of the cathode extraction layer was 5.2 ⁇ m.
  • the insulating member was also arranged over the surface of the anode portion and a depth of 0.01 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the anode portion was 5.2 ⁇ m.
  • the insulating member was further located below the resist tape over a depth of 0.01 ⁇ m from the surface of the separation and the outermost surface of the separation.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the separated portion was 5.2 ⁇ m.
  • Example 5 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 0.05 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A5 was completed.
  • the ratio of the element derived from the insulating member to the silver atom was 67 atomic%.
  • the insulating member was also arranged over a depth of 0.05 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the insulating member was further located below the resist tape and over a depth of 0.05 ⁇ m from the outermost surface of the separation section.
  • Example 6 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 0.05 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A6 was completed.
  • the insulating members placed inside the cathode lead-out layer were cured products.
  • the ratio of the element derived from the insulating member to the silver atom was 67 atomic%.
  • the insulating member was also arranged on the surface of the cathode extraction layer. The thickness of the insulating member covering the surface of the cathode extraction layer was 5.0 ⁇ m.
  • the insulating member was also arranged over the surface of the anode portion and a depth of 0.05 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the anode portion was 5.0 ⁇ m.
  • the insulating member was further located below the resist tape over a depth of 0.05 ⁇ m from the surface of the separation and the outermost surface of the separation.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the separated portion was 5.0 ⁇ m.
  • Example 7 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 0.1 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A7 was completed.
  • the insulating members placed inside the cathode lead-out layer were cured products.
  • the ratio of the element derived from the insulating member to the silver atom was 67 atomic%.
  • the insulating member was also arranged on the surface of the cathode extraction layer. The thickness of the insulating member covering the surface of the cathode extraction layer was 5.1 ⁇ m.
  • the insulating member was also arranged over the surface of the anode portion and a depth of 0.1 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the anode portion was 5.1 ⁇ m.
  • the insulating member was further located below the resist tape and over a depth of 0.1 ⁇ m from the outermost surface of the separation section.
  • Example 8 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 1.0 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A8 was completed.
  • the insulating member arranged over a depth of 0.9 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer was a cured product.
  • the ratio of the element derived from the insulating member to the silver atom was 85 atomic%.
  • the insulating member was also arranged on the surface of the cathode extraction layer. The thickness of the insulating member covering the surface of the cathode extraction layer was 5.1 ⁇ m.
  • the insulating member was also arranged over the surface of the anode portion and a depth of 1.0 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the anode portion was 5.1 ⁇ m.
  • the insulating member was further located below the resist tape over a depth of 1.0 ⁇ m from the surface of the separation and the outermost surface of the separation.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the separated portion was 5.1 ⁇ m.
  • Example 9 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 5.0 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A9 was completed.
  • the insulating members placed inside the cathode lead-out layer were cured products.
  • the ratio of the element derived from the insulating member to the silver atom was 170 atomic%.
  • the insulating member was also arranged on the surface of the cathode extraction layer. The thickness of the insulating member covering the surface of the cathode extraction layer was 5.0 ⁇ m.
  • the insulating member was also arranged over the surface of the anode portion and a depth of 5.0 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the anode portion was 5.0 ⁇ m.
  • the insulating member was further located below the resist tape over a depth of 5.0 ⁇ m from the surface of the separation and the outermost surface of the separation.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the separated portion was 5.0 ⁇ m.
  • Example 10 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 10.0 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A10 was completed.
  • the insulating members placed inside the cathode lead-out layer were cured products.
  • the ratio of the element derived from the insulating member to the silver atom was 276 atomic%.
  • the insulating member was also arranged on the surface of the cathode extraction layer. The thickness of the insulating member covering the surface of the cathode extraction layer was 4.9 ⁇ m.
  • the insulating member was also arranged over the surface of the anode portion and a depth of 10.0 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the anode portion was 4.9 ⁇ m.
  • the insulating member was further located below the resist tape over a depth of 10.0 ⁇ m from the surface of the separation and the outermost surface of the separation.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the separated portion was 4.9 ⁇ m.
  • Example 11 A capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the insulating member was impregnated so as to be arranged over a depth of 15.0 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer, and the electrolytic capacitor A11 was completed.
  • the insulating member arranged over a depth of 12.0 ⁇ m from the outermost surface of the cathode extraction layer was a cured product.
  • the ratio of the element derived from the insulating member to the silver atom was 283 atomic%.
  • the insulating member was also arranged on the surface of the cathode extraction layer. The thickness of the insulating member covering the surface of the cathode extraction layer was 5.2 ⁇ m.
  • the insulating member was also arranged over the surface of the anode portion and a depth of 15.0 ⁇ m from the outermost surface of the anode portion.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the anode portion was 5.2 ⁇ m.
  • the insulating member was further located below the resist tape over a depth of 15.0 ⁇ m from the surface of the separation and the outermost surface of the separation.
  • the thickness of the insulating member covering the surface of the separated portion was 5.2 ⁇ m.
  • Comparative Example 1 An electrolytic capacitor R1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the precursor was not impregnated with an insulating member.
  • the initial capacitance value C0 ( ⁇ F) and the initial ESR value X0 (m ⁇ ) at a frequency of 100 kHz of the electrolytic capacitor were measured using an LCR meter for 4-terminal measurement.
  • a rated voltage was applied to the electrolytic capacitor at a temperature of 145 ° C. for 500 hours (heat resistance test).
  • the capacitance value C1 ( ⁇ F) and the ESR value X1 (m ⁇ ) were measured by the same method as described above.
  • the rate of change in capacitance and ESR before and after the heat resistance test was smaller than in Comparative Example 1.
  • the insulating member epoxy resin
  • the cathode lead-out layer so that air contact with the solid electrolyte layer was suppressed and deterioration of the conductive polymer was suppressed. It is considered that the heat resistance of the electrolytic capacitor was improved.
  • the electrolytic capacitor according to the present disclosure can suppress deterioration of the conductive polymer contained in the solid electrolyte layer even when exposed to a high temperature atmosphere, and can suppress a decrease in capacitance. It is also possible to suppress an increase in ESR. Therefore, it can be used in various applications such as applications requiring low ESR and high capacitance of electrolytic capacitors, and applications exposed to heat. These uses are merely exemplary and are not limited thereto.
  • Electrolytic Capacitor 110 Capacitor Element 11 Anode 12 Dielectric Layer 13 Solid Electrolyte Layer 14 Cathode Drawer Layer 141 Carbon Layer 142 Metal Paste Layer 15 Separation Member 21 First Insulation Member (Insulation Member) 21a First insulating member arranged inside 21b First insulating member arranged on the surface 22 Second insulating member (insulating member) 22a Second insulating member arranged inside 22b Second insulating member arranged on the surface 23 Third insulating member (insulating member) 120A Anode lead frame 120B Cathode lead frame 130 Exterior

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Abstract

コンデンサ素子は、陽極体と、前記陽極体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固体電解質層と、前記固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、を備える。前記陰極引出層の最表面から0.001μm以上の深さにわたって、絶縁部材が配置されている。

Description

コンデンサ素子、電解コンデンサおよび絶縁材料、ならびに実装基板の製造方法
 本開示は、コンデンサ素子、電解コンデンサおよび絶縁材料、ならびに実装基板の製造方法に関する。
 電解コンデンサは、固体電解質層を備えるコンデンサ素子と、コンデンサ素子と電気的に接続されたリードフレームと、コンデンサ素子を封止する外装体とを備える。コンデンサ素子は、例えば、表層に多孔質部を備えた陽極体と、陽極体の表面の少なくとも一部に形成された誘電体層と、誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層とを備える。
 特許文献1では、表面に酸化膜層が形成された弁作用金属からなる陽極部と、該表面の所定の領域に固体電解質層を有して層状に形成され最外層は導電性材料からなる陰極部と、該陽極部と該陰極部とを電気的に絶縁するレジスト部とにより構成されるコンデンサ素子を複数備える電解コンデンサが提案されている。
 特許文献2では、表面に多孔質層を有する電解コンデンサ用基材の陽極部領域と陰極部領域を分離する領域に遮蔽層を有する電解コンデンサが提案されている。
 特許文献3では、誘電体皮膜中に浸透しかつ浸透部の上にマスキング層を形成するマスキング材溶液を塗布する工程を有する電解コンデンサの製造方法が提案されている。
 特許文献4では、弁作用金属の表面に形成したエッチング層に、固体電解質材料の浸透を防止するレジスト層を設けることで、陽極部と陰極部を区分するとともに、レジスト層の陰極部側に第一の溝を形成すること、第一の溝よりも陽極部側に第二の溝を形成し、第二の溝にレジスト層を形成することが提案されている。
特開2007-165777号公報 国際公開第2007/061005号パンフレット 国際公開第2000/067267号パンフレット 特開2007-305661号公報
 本開示の第一の局面に係るコンデンサ素子は、陽極体と、前記陽極体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固体電解質層と、前記固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、備える。前記陰極引出層の最表面から0.001μm以上の深さにわたって、絶縁部材が配置されている。
 本開示の第二の局面に係るコンデンサ素子は、陽極体と、前記陽極体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固体電解質層と、前記固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、を備える。前記コンデンサ素子の表面および内部のいずれかの少なくとも一部に、絶縁部材が配置されている。前記絶縁部材の少なくとも一部は、230℃以上で流動性を有する。
 本開示の第三の局面に係る電解コンデンサは、上記コンデンサ素子と、上記コンデンサ素子を封止する外装体と、を備える。
 本開示の第四の局面に係る電解コンデンサ用の絶縁材料は、第1硬化性樹脂を含み、前記第1硬化性樹脂の硬化物のガラス転移温度は、150℃以下である。
 本開示の第五の局面に係る実装基板の製造方法は、上記電解コンデンサが搭載された基板を準備する工程と、前記電解コンデンサを230℃以上で加熱する工程と、を備える。
 本開示によれば、電解コンデンサの耐熱信頼性を向上することができる。
本開示の一実施形態に係るコンデンサ素子を模式的に示す断面図である。 本開示の一実施形態に係るコンデンサ素子の要部を模式的に示す断面図である。 本開示の一実施形態に係るコンデンサ素子の一部を模式的に示す断面図である。 本開示の一実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す断面図である。 本開示の一実施形態に係るコンデンサ素子の製造方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る電解コンデンサの製造方法を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る実装基板の製造方法を示すフローチャートである。
 実施形態の説明に先立って、従来技術における課題について簡単に以下に示す。
 電解コンデンサでは、リードフレームに接続された陽極体の多孔質部を通じて空気が内部に侵入することがある。侵入した空気中の酸素とコンデンサ素子に含まれる固体電解質層とが接触すると、高温下で固体電解質層が劣化し、電解コンデンサの静電容量が低下したり、ESR(等価直列抵抗)が増大する。
 また、電解コンデンサは、通常、リフロー工程を経て基板にはんだ接合される。このリフロー工程の際、外装体に微小なクラックが発生する場合がある。酸素がクラックから侵入すると、高温下で固体電解質層は劣化する。
 上記課題を鑑み、本開示は、電解コンデンサの耐熱信頼性を向上することができるコンデンサ素子、電解コンデンサおよび絶縁材料、ならびに実装基板の製造方法を提供する。
 [コンデンサ素子]
 本実施形態に係るコンデンサ素子は、陽極体と、陽極体の表面に形成された誘電体層と、誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、を有するコンデンサ素子を備え、陰極引出層の最表面から0.001μm以上の深さにわたって、絶縁部材が配置されている。
 また、本実施形態に係るコンデンサ素子は、陽極体と、陽極体の表面に形成された誘電体層と、誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、を有する。コンデンサ素子の表面および内部のいずれかの少なくとも一部に、絶縁部材が配置されている。絶縁部材の少なくとも一部は、230℃以上で流動性を有する。
 通常、リフロー工程のピーク温度は、230℃以上である。絶縁部材の少なくとも一部が、230℃以上で流動性を有することは、リフロー工程において、絶縁部材の少なくとも一部が流動することと同義である。
 すなわち、本実施形態に係る絶縁部材は、リフロー時に外装体中に分散するように流動し、外装体に生じた微小なクラックを塞ぐことができる。これにより、電解コンデンサの酸素遮断性が向上し、結果的に耐熱性が向上する。なお、外装体の材料は、その目的から陰極引出層の内部には浸透し難い。
 流動性を有するとは、メルトフローレート(MFR)が1g/10分以上であることと同義である。絶縁部材のMFRは、10g/10分以上であることが好ましい。MFRは、ISO 1133に準じて、温度230℃、荷重2.16kgの条件で測定される。
 絶縁部材が外装体中に分散する場合、絶縁部材は、外装体との密着性に優れることが好ましい。例えば、絶縁部材と外装体とは、相溶性のよい樹脂(例えば、分子構造の類似した樹脂)を含むことが好ましい。
 絶縁部材は、第1硬化性樹脂を含んでいてもよい。この場合、第1硬化性樹脂の硬化物のガラス転移温度(Tg)は、150℃以下であることが好ましい。第1硬化性樹脂のTgが230℃よりも十分に低いことにより、絶縁部材の少なくとも一部は、230℃以上で流動することができる。第1硬化性樹脂の硬化物のTgは、140℃以下がより好ましく、130℃以下がより好ましく、120℃以下が特に好ましい。
 Tgは、JIS K 0129に準じて評価される示差熱分析(differential thermal analysis: DTA)により求められる。示差熱分析は、原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)を備える装置により行われてもよい。AFMにより、微小な範囲の示差熱分析が可能となる。
 絶縁部材は、第1硬化性樹脂を、硬化物として含んでいてもよいし、半硬化物として含んでいてもよいし、未硬化物として含んでいてもよい。絶縁部材は、例えば、第1硬化性樹脂の硬化物、半硬化物および未硬化物の少なくとも1種と、硬化剤と、その他の添加剤との混合物であってもよい。
 第1硬化性樹脂は、これを含む絶縁部材が230℃以上で流動性を有する限り、特に限定されない。第1硬化性樹脂は、熱硬化性および光硬化性のいずれであってもよい。光硬化性樹脂は、可視光または紫外線により硬化するものであってもよい。第1硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、フラン樹脂、ポリウレタン、ケイ素樹脂(シリコーン)、硬化性アクリル樹脂など、フォトレジスト等が挙げられる。第1硬化性樹脂は、一種を単独で用いてもよく、二種以上併用してもよい。
 Tgが低くなり易い点で、第1硬化性樹脂は、2官能型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。第1硬化性樹脂は、2官能型エポキシ樹脂以外の硬化性樹脂を含んでもよいが、その割合は小さいことが望ましい。第1硬化性樹脂に占める2官能型エポキシ樹脂の割合は、95質量%以上であることが望ましい。2官能型エポキシ樹脂は、1種を単独で、あるいは、複数種を組み合わせて用いられる。
 2官能型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂としては、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂等の多環芳香族型エポキシ樹脂;およびノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。
 なかでも、第1硬化性樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。これにより、絶縁部材は、電解コンデンサの他の部材、例えば外装体、リードフレームに接着し易くなって、酸素遮断性はさらに向上する。ビスフェノール型エポキシ樹脂は、2つのフェニル基が炭化水素基等を介して結合した基本骨格を有する。
 ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂などが挙げられる。
 ビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ当量は特に限定されず、例えば100以上であってよく、500以下であってよい。エポキシ当量が上記の範囲内であると、絶縁部材の接着性がさらに高くなり易い。ビスフェノール型エポキシ樹脂の分子量(重量平均分子量)は特に限定されず、例えば280以上であってよく、1000以下であってよい。エポキシ樹脂の分子量が上記の範囲であると、エポキシ当量が上記の範囲になり易い。
 リフロー時の流動性および接着性の観点から、第1硬化性樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂としてビスフェノールA型エポキシ樹脂またはビスフェノールF型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。第1硬化性樹脂に占めるビスフェノール型エポキシ樹脂の割合は、95質量%以上であることが望ましい。ビスフェノール型エポキシ樹脂は、1種を単独で、あるいは、複数種を組み合わせて用いられる。
 絶縁部材は、第1硬化性樹脂を含む樹脂組成物であってもよい。樹脂組成物は、例えば、第1硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤、難燃剤、フィラー、カップリング剤、着色剤、離型剤、無機イオン捕捉剤を含みうる。
 硬化剤としては、例えば、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、水素化メチルナジック酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセリルビス(アンヒドロトリメリテート)モノアセテート、ドデセニル無水コハク酸、脂肪族二塩基酸ポリ無水物、トリアルキルテトラ無水フタル酸、無水クロレンド酸等の酸無水物系硬化剤;2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-(2-シアノエチル)-2-エチル-4-メチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-[2-メチルイミダゾリル-(1)]エチル-s-トリアジン、2-フェニルイミダゾリン、2,3-ジヒドロ-1H-ピロロ[1,2-a]ベンズイミダゾール等のイミダゾール系硬化剤;ノボラックフェノール樹脂;芳香族アミンが挙げられる。
 硬化促進剤としては、例えば、トリフェニルホスフィンなどの3級ホスフィン、および、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラパラメチルフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムチオシアネート、テトラブチルホスホニウムデカン酸塩などの4級ホスホニウム塩に代表されるリン系硬化促進剤;ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロウンデセン、イミダゾール化合物、ジシアンジアミドに代表される窒素系硬化促進剤が挙げられる。
 フィラーとしては、例えば、溶融シリカなどのシリカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム等が挙げられる。フィラーの表面は、シランカップリング剤で処理されていてもよい。
 無機イオン捕捉剤としては、Zr、Sb、Bi、Mg、Al等の金属イオンを補足するイオントラップ剤が挙げられる。
 絶縁部材に含まれ得る第1硬化性樹脂以外の樹脂としては、熱可塑性樹脂(例えば、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリオレフィン、ポリエステル、熱可塑性ポリイミド)等が挙げられる。
 絶縁部材は、コンデンサ素子の表面および内部のいずれかの少なくとも一部に配置されている。絶縁部材の少なくとも一部は、陰極引出層の表面に配置されていてもよい。絶縁部材の少なくとも一部は、陰極引出層の内部に配置されていてもよい。
 陰極引出層は通常、緻密でなく、空隙を有する。そのため、陰極引出層から酸素が侵入し、固体電解質層が劣化する場合がある。絶縁部材を陰極引出層の表面または内部に配置することにより、効果的に酸素の侵入経路を塞ぐことができる。以下、陰極引出層の表面および内部の少なくとも一部に配置された絶縁部材を、第1絶縁部材と称す。
 第1絶縁部材は、陰極引出層の最表面から0.001μm以上の深さにわたって配置されることが好ましい。これにより、酸素の侵入はより効果的に防止される。第1絶縁部材は、陰極引出層の最表面から0.01μm以上の深さにわたって配置されることが好ましく、0.1μm以上の深さにわたって配置されることがより好ましい。第1絶縁部材の浸透深さは、最表面から陰極引出層の厚みの80%までであればよい。この範囲であれば、酸素遮断性は十分に発揮される。
 陰極引出層は、最表面に金属材料を含む金属ペースト層を備えてもよい。この場合、第1絶縁部材は、金属ペースト層の内部、例えば、金属材料同士の隙間を充填するように配置される。酸素遮断性の観点から、金属ペースト層において、金属材料に由来する元素に対する第1絶縁部材に由来する元素の割合は、65原子%以上であることが好ましく、66原子%以上であることがより好ましく、67原子%以上であることが特に好ましい。電気抵抗の観点から、金属材料に由来する元素に対する第1絶縁部材に由来する元素の割合は、300原子%以下であることが好ましく、290原子%以下であることがより好ましい。
 第1絶縁部材の位置は、電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いた元素分析や、蛍光X線分析法、ラマン分光分析法、フーリエ変換赤外分光光度法(FT-IR)、原子吸光分析法等の分析法によって評価することができる。第1絶縁部材が樹脂組成物により形成されている場合、上記方法により、コンデンサ素子の断面における樹脂組成物に由来する元素(例えば、C、O、Cl、N、S等)の分布を確認すればよい。
 金属ペースト層における、金属材料に由来する元素に対する第1絶縁部材に由来する元素の割合も、上記分析方法により評価することができる。金属ペースト層がバインダ樹脂を含む場合、分析結果にはバインダ樹脂に由来する元素も含まれ得る。バインダ樹脂は微量であるため、樹脂組成物に由来する元素を評価した上記分析結果は、第1絶縁部材に由来する元素を評価した結果であるとみなすことができる。
 金属ペースト層は、バインダ樹脂を含む場合がある。この場合であっても、第1絶縁部材の有無は確認できる。まず、金属ペースト層の厚みを、固体電解質層側の表面から、金属ペースト層の厚みの20%までの第1領域と、それ以外の第2領域にわける。バインダ樹脂は、通常、金属ペースト層全体に薄く略均一に配置されており、その濃度は小さく均一である。一方、第1絶縁部材は金属ペースト層の表面近傍に偏在しており、その濃度は金属ペースト層の表面から内部に向かって小さくなる。そのため、金属ペースト層の断面において樹脂組成物に由来する元素をマッピングしたとき、第1領域にて確認される元素は、バインダ樹脂由来であるとみなすことができる。第1絶縁部材の濃度は、この第1領域における上記元素の濃度よりも高い。つまり、上記元素の濃度が第1領域における濃度より大きい領域には、第1絶縁部材が配置されているとみなすことができる。
 第1絶縁部材の浸透深さは、陰極引出層の最表面の任意の点から、当該任意の点を始点として陰極引出層の厚み方向に引いた直線上にあり、かつ、上記により決定された第1絶縁部材が配置されている領域の陰極引出層の最表面から最も遠い地点までの長さである。上記の長さを任意の5点について計測し、これらの平均値を第1絶縁部材の浸透深さとする。
 第1絶縁部材が第1硬化性樹脂を含む場合、陰極引出層の表面近傍には、第1硬化性樹脂の硬化物が配置されていることが好ましい。酸素の侵入が、より効果的に抑制されるためである。陰極引出層の最表面から0.001μm以上の深さ、さらには0.01μm以上の深さ、特には0.5μm以上の深さにわたって、第1硬化性樹脂の硬化物が配置されていることが好ましい。
 第1硬化性樹脂の硬化の程度は、例えば、FT-IRにより評価できる。例えば、第1硬化性樹脂がエポキシ樹脂の未硬化物を含む場合、900cm-1以上1000cm-1以下に未硬化物由来の強いピークがみられる。
 酸素遮断性の観点から、第1絶縁部材は、陰極引出層の表面の少なくとも一部を覆っていることが好ましい。第1絶縁部材は、陰極引出層の表面全体を覆っていてもよい。コンデンサ素子の一方の主面を見たとき、第1絶縁部材は、陰極引出層の面積の80%以上を占めていることが好ましい。
 陰極引出層の表面を覆う第1絶縁部材の厚みは特に限定されない。酸素遮断性の観点から、陰極引出層の表面を覆う第1絶縁部材の厚みは、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、1μm以上であることが特に好ましい。陰極引出層の表面を覆う第1絶縁部材は、第1硬化性樹脂の硬化物であることが好ましい。
 陰極引出層の表面を覆う第1絶縁部材の厚みは、陰極引出層の最表面の任意の5点における第1絶縁部材の厚みの平均値である。
 陽極体は、固体電解質層が形成されていない陽極部と、固体電解質層が形成される陰極形成部と、陽極部と陰極形成部との間の分離部とを有する。陰極形成部には、固体電解質層および陰極引出層が順次形成されている。陽極体は、主面側に多孔質部を備える。
 酸素遮断性の観点から、絶縁部材の少なくとも一部は、陽極部の表面に配置されていてもよい。絶縁部材の少なくとも一部は、陽極部の内部に配置されていてもよい。以下、陽極部の表面および内部の少なくとも一部に配置された絶縁部材を、第2絶縁部材と称す。
 第2絶縁部材は、陽極部の最表面から0.001μm以上、さらには0.01μm以上、特には1μm以上の深さにわたって配置されていることが好ましい。
 第2絶縁部材は、陽極部の表面の少なくとも一部を覆っていることが好ましい。第2絶縁部材は、陽極部の表面全体を覆っていてもよい。コンデンサ素子の一方の主面を見たとき、第2絶縁部材は、陽極部の面積の80%以上を占めていることが好ましい。陽極部の表面を覆う第2絶縁部材の厚みは特に限定されない。酸素遮断性の観点から、陽極部の表面を覆う第2絶縁部材の厚みは、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、1μm以上であることがより好ましい。
 酸素遮断性の観点から、絶縁部材の少なくとも一部は、分離部の表面に配置されていてもよい。絶縁部材の少なくとも一部は、分離部の内部に配置されていてもよい。以下、分離部の表面および内部の少なくとも一部に配置された絶縁部材を、第3絶縁部材と称す。
 第3絶縁部材は、分離部の最表面から0.001μm以上、さらには0.01μm以上、特には1μm以上の深さにわたって配置されていることが好ましい。
 第3絶縁部材は、分離部の表面の少なくとも一部を覆っていることが好ましい。第3絶縁部材は、分離部の表面全体を覆っていてもよい。コンデンサ素子の一方の主面を見たとき、第3絶縁部材は、分離部の面積の80%以上を占めていることが好ましい。分離部の表面を覆う第3絶縁部材の厚みは特に限定されない。酸素遮断性の観点から、分離部の表面を覆う第3絶縁部材の厚みは、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、1μm以上であることがより好ましい。
 分離部の表面の少なくとも一部は、第3絶縁部材に替えてあるいは第3絶縁部材とともに、絶縁性の分離部材により覆われていてもよい。これにより、陽極部と陰極引出層との短絡が防止され易くなる。分離部材の厚みは特に限定されないが、例えば、0.5μm以上100μm以下であってよく、10μm以上50μm以下であってよい。
 絶縁部材は、陰極引出層の表面および陽極部の表面に配置されることが好ましい。これにより、酸素の外部からの侵入が抑制され易くなる。絶縁部材は、陰極引出層の内部、陽極部の内部および分離部の内部に配置されることが好ましい。これにより、酸素のコンデンサ素子内部での移動が抑制され易くなる。絶縁部材は、コンデンサ素子の表面であって、後述するリードフレームとの接合部に配置されることが好ましい。これにより、リードフレームと外装体との間の隙間が生じ難くなって、酸素の外部からの侵入が抑制され易くなる。
 第2および第3絶縁部材の位置も同様に、EPMAを用いた元素分析や、蛍光X線分析法、ラマン分光分析法、FT-IR、原子吸光分析法等の分析法によって評価することができる。上記方法により、各絶縁部材に由来する元素(例えば、C、O、Cl、N、S等)の分布を確認すればよい。
 第2絶縁部材の浸透深さも、第1絶縁部材の浸透深さと同様に求めることができる。すなわち、陽極部の最表面の任意の点から、当該任意の点を始点として陽極部の厚み方向に引いた直線上にあり、かつ、第2絶縁部材が配置されている領域の陽極部の最表面から最も遠い地点までの長さである。上記の長さを任意の5点について計測し、これらの平均値を第2絶縁部材の浸透深さとする。第3絶縁部材の浸透深さも、陽極部を分離部に替えて、同様にして求めることができる。陽極部の表面を覆う第2絶縁部材の厚みは、陽極部の最表面の任意の5点における第2絶縁部材の厚みの平均値である。分離部の表面を覆う第3絶縁部材の厚みも、陽極部を分離部に替えて、同様にして求めることができる。
 第2絶縁部材および第3絶縁部材の組成は、第1絶縁部材の組成と同じであってもよく、異なっていてもよい。
 以下、本実施形態に係るコンデンサ素子について、図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。
 図1は、本実施形態に係るコンデンサ素子を模式的に示す断面図である。図1では、便宜上、絶縁部材を省略している。
 コンデンサ素子110は、例えばシート状である。コンデンサ素子110は、陽極体11と、陽極体11の少なくとも一部を覆う誘電体層12と、誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層13と、固体電解質層13の少なくとも一部を覆う陰極引出層14と、を備える。陰極引出層14は、カーボン層141と、金属ペースト層142とを備える。
 陽極体11は、陽極部11aと分離部11bと陰極形成部11cとを備える。陽極体11の両方の主面側には図示しない多孔質部が配置されている。2つの多孔質部の間には、図示しない芯部が介在している。分離部11bの一部には、薄肉部が形成されている。薄肉部の表面には分離部材15が配置されている。
 図2は、本実施形態に係るコンデンサ素子の要部を模式的に示す断面図である。図2では、便宜上、固体電解質層および陰極引出層の一部と、第1絶縁部材とが示されている。
 金属ペースト層142の内部および表面に、第1絶縁部材21(21aおよび21b)が配置されている。陰極引出層14を構成する金属ペースト層142の最表面から深さT1aにわたって、第1絶縁部材21aが配置されている。第1絶縁部材21aは、金属ペースト層142の内部に形成されている空隙を充填するように配置される。金属ペースト層142の表面は、さらに、厚みT1bの第1絶縁部材21bにより覆われている。これにより、陰極引出層への酸素の侵入が抑制されて、固体電解質層の劣化が抑制される。
 図3は、本実施形態に係るコンデンサ素子の一部を模式的に示す断面図である。図3では、便宜上、コンデンサ素子の陽極部側の端部を含む一部が示されている。
 金属ペースト層142の内部および表面に、第1絶縁部材21aおよび第1絶縁部材21bがそれぞれ配置されている。陽極部11aの内部および表面に、第2絶縁部材22aおよび第2絶縁部材22bがそれぞれ配置されている。第2絶縁部材22aは、誘電体層12を越えて陽極部11aに内部にまで浸透している。陽極部11aの表面は、さらに第2絶縁部材22bにより覆われている。分離部11bの薄肉部には分離部材15が配置されている。第3絶縁部材23は、分離部材15の下に入り込んで、分離部11bの内部にまで浸透している。これにより、陽極部、分離部および陰極引出層への酸素の侵入が抑制されて、固体電解質層の劣化がさらに抑制され易くなる。
 (陽極体)
 陽極体は、導電性材料として弁作用金属を含む箔(金属箔)または弁作用金属を含む粒子の成形体または焼結体を含む。成形体または焼結体は、多孔質構造を有する。弁作用金属としては、チタン、タンタル、アルミニウムおよびニオブ等が挙げられる。陽極体は、1種または2種以上の上記弁作用金属を含んでいる。陽極体は、合金または金属間化合物の形態で、上記弁作用金属を含んでいてもよい。陽極体の厚みは特に限定されない。薄肉部以外における陽極体の厚みは、例えば、15μm以上300μm以下であり、80μm以上250μm以下であってよい。成形体または焼結体である陽極体の厚みは、例えば、15μm以上5mm以下である。
 陽極体の主面は、電解エッチング等により粗面化処理されている。そのため、陽極体は、その主面側に形成された多孔質部を備える。陽極体全体が多孔質であってもよい。ただし、強度の観点から、陽極体は、両方の主面側に配置された多孔質部と、これら多孔質部の間に介在し、多孔度がより低い芯部とを備えることが好ましい。多孔質部は、多数の微細な孔を有する領域である。芯部は、例えば、電解エッチングされていない領域である。
 (誘電体層)
 誘電体層は、陽極体の表面の少なくとも一部に形成される。誘電体層は、例えば、陽極体の表面を化成処理等により陽極酸化することで形成される。そのため、誘電体層は、弁作用金属の酸化物を含み得る。例えば、弁作用金属としてアルミニウムを用いた場合、誘電体層はAlを含み得る。なお、誘電体層はこれに限らず、誘電体として機能するものであればよい。
 (固体電解質層)
 固体電解質層は、誘電体層の少なくとも一部を覆うように形成されていればよく、誘電体層の表面全体を覆うように形成されていてもよい。
 固体電解質層は、例えば、マンガン化合物や導電性高分子を含む。導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリチオフェンビニレン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよく、2種以上のモノマーの共重合体でもよい。
 なお、本明細書では、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等は、それぞれ、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等を基本骨格とする高分子を意味する。したがって、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等には、それぞれの誘導体も含まれ得る。例えば、ポリチオフェンには、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)等が含まれる。
 導電性高分子は、ドーパントとともに固体電解質層に含まれていてよい。ドーパントは、単分子アニオンであってもよいし、高分子アニオンであってよい。単分子アニオンの具体例としては、パラトルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等が挙げられる。高分子アニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらは単独モノマーの重合体であってもよく、2種以上のモノマーの共重合体であってもよい。なかでも、ポリスチレンスルホン酸由来の高分子アニオンが好ましい。
 (陰極引出層)
 陰極引出層は、固体電解質層の少なくとも一部を覆うように形成されていればよく、固体電解質層の表面全体を覆うように形成されていてもよい。
 陰極引出層は、例えば、カーボン層と、カーボン層の表面に形成された金属(例えば、銀)ペースト層と、を有している。陰極引出層の構成は、これに限られず、集電機能を有する構成であればよい。
 <カーボン層>
 カーボン層は炭素材料を含み、導電性を有する。炭素材料は特に限定されない。炭素材料としては、例えば、グラファイト、カーボンブラック、グラフェン片、カーボンナノチューブが挙げられる。
 カーボン層は、必要に応じて、バインダ樹脂、および/または添加剤などを含んでもよい。バインダ樹脂は特に制限されず、コンデンサ素子の作製に用いられる公知のバインダ樹脂が挙げられる。バインダ樹脂としては、例えば、上記の熱可塑性樹脂または硬化性樹脂が挙げられる。添加剤としては、例えば、分散剤、界面活性剤、酸化防止剤、防腐剤、塩基、および/または酸などが挙げられる。
 <金属ペースト層>
 金属ペースト層は、金属材料を含む。金属材料は特に限定されない。導電性の観点から、金属材料は銀を含んでよい。
 金属材料の形状は特に限定されない。金属材料は、球状および/または鱗片状の金属粒子を含んでいてよい。球状の金属粒子(以下、球状粒子と称す。)の平均アスペクト比は、例えば、1.5未満である。鱗片状の金属材料の平均アスペクト比は、例えば、1.5以上であり、2以上である。第1絶縁部材は、例えば、これら金属粒子同士の隙間を充填するように配置される。
 金属ペースト層に含まれる金属材料の体積割合は、0%を超える限り特に限定されない。抵抗が小さくなり易い点で、上記体積割合は、60%以上であってよく、70%以上であってよく、80%以上であってよい。
 金属ペースト層は、さらにバインダ樹脂を含んでもよい。金属ペースト層に含まれるバインダ樹脂の濃度は、特に限定されない。電気抵抗の観点から、金属ペースト層に含まれるバインダ樹脂の体積割合は、60%以下であってよく、20%以下であってよく、10%以下であってよい。上記体積割合は、0.1%以上であってよい。上記体積割合は、0%であってもよい。金属ペースト層における各成分の体積割合は、例えば、エネルギー分散型X線分光法(SEM-EDX)により確認できる。
 金属ペースト層の厚みは特に限定されない。金属ペースト層の厚みは、例えば、0.1μm以上50μm以下であってよく、1μm以上20μm以下であってよい。金属ペースト層の厚みは、金属ペースト層の厚み方向の断面における任意の5点の平均値である。
 (分離部材)
 分離部材は、絶縁性である。分離部材は、分離部の表面の少なくとも一部を覆っている。これにより、陽極部と陰極引出層との短絡が防止され易くなる。
 分離部材は、従来公知の絶縁テープ(レジストテープ)であってよい。あるいは、分離部材は、第1絶縁部材と同様の絶縁性樹脂を含む組成物を付着させることにより、形成されてもよい。
 [電解コンデンサ]
 本実施形態に係る電解コンデンサは、上記のコンデンサ素子を備える。
 電解コンデンサは、複数のコンデンサ素子を備えてもよい。複数のコンデンサ素子は、積層される。コンデンサ素子の積層数は特に限定されず、例えば、2以上20以下である。積層されたコンデンサ素子の陽極部同士は、溶接により接合されて電気的に接続している。積層されたコンデンサ素子の陰極引出層同士もまた、電気的に接続している。
 複数のコンデンサ素子のうち、少なくとも1つが本実施形態に係るコンデンサ素子であればよい。その他は、従来公知のコンデンサ素子であってよい。好ましくは、電解コンデンサに配置される複数のコンデンサ素子のすべてが本実施形態に係るコンデンサ素子である。
 (外装体)
 電解コンデンサは、コンデンサ素子を封止する外装体を備えてもよい。外装体は、コンデンサ素子を衝撃や水分等から保護する。
 外装体は、第1封止部材を含む。第1封止部材は、230℃以上で流動性を有さないことが好ましい。これにより、リフロー時に第1封止部材が流動することが抑制されて、コンデンサ素子を保護することができる。一方、コンデンサ素子が備える絶縁部材は230℃以上で流動するため、リフロー時に外装体に発生するクラックを塞ぐことができる。
 第1封止部材は、第1封止樹脂を含む。第1封止樹脂は特に限定されない。第1封止樹脂としては、例えば、硬化性樹脂、エンジニアリングプラスチックが挙げられる。硬化性樹脂としては、第1硬化性樹脂として例示された各種の硬化性樹脂が挙げられる。エンジニアリングプラスチックには、汎用エンジニアリングプラスチックおよびスーパーエンジニアリングプラスチックが含まれる。エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミドが挙げられる。
 なかでも、第1封止部材は硬化性樹脂(以下、第2硬化性樹脂と称す。)を含むことが好ましい。第1封止部材は、第2硬化性樹脂を、硬化物として含んでいてもよいし、半硬化物として含んでいてもよいし、未硬化物として含んでいてもよい。第1封止部材は、第2硬化性樹脂を含む樹脂組成物であってもよい。樹脂組成物は、例えば、第2硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤、難燃剤、フィラー、カップリング剤、着色剤、離型剤、無機イオン捕捉剤を含みうる。
 第2硬化性樹脂の硬化物のTgは、第1硬化性樹脂の硬化物のTgより高いことが好ましい。これにより、絶縁部材が流動する条件で加熱する場合にも、第1封止部材の流動は抑制され易くなる。第2硬化性樹脂の硬化物のTgは、140℃以上がより好ましく、150℃以上がより好ましい。このような第2硬化性樹脂としては、ビフェニル型エポキシ樹脂、O-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が好ましく例示される。
 外装体は、230℃以上で流動性を有さない第1封止部材とともに、少なくとも一部が230℃以上で流動性を有する第2封止部材を含むことが好ましい。このとき、第2封止部材は、第1封止部材に発生したクラックを塞ぐように、第1封止部材中に分散していることが好ましい。
 このような第2封止部材は、コンデンサ素子が備える絶縁部材に由来していてもよい。言い換えれば、第2封止部材は、リフロー工程によって流動して第1封止部材中に分散した絶縁部材の少なくとも一部であってもよい。
 あるいは、第2封止部材は、封止工程の際に第1封止部材に添加されてもよい。この場合、第2封止部材は、第1硬化性樹脂として例示されたのと同様の硬化性樹脂、すなわち2官能型エポキシ樹脂、好ましくはビスフェノール型エポキシ樹脂を含んでいることが好ましい。第2封止部材に含まれる硬化性樹脂(以下、第3硬化性樹脂と称す。)は、硬化物であってもよく、半硬化物であってもよく、未硬化物であってもよい。第2封止部材は、第3硬化性樹脂を含む樹脂組成物であってもよい。樹脂組成物は、例えば、第3硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤、難燃剤、フィラー、カップリング剤、着色剤、離型剤、無機イオン捕捉剤を含みうる。第2封止部材の組成と絶縁部材の組成とは、同じであってもよいし、異なってもよい。
 (リードフレーム)
 電解コンデンサは、通常、コンデンサ素子に接続されたリードフレームを備える。陽極リードフレームは、例えば、陽極部に溶接される。陰極リードフレームは、導電性接着剤やはんだを介して、あるいは、抵抗溶接やレーザ溶接により、陰極引出層に接合される。導電性接着剤は、例えば硬化性樹脂と炭素粒子や金属粒子との混合物である。
 リードフレームの材質は、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば特に限定されず、金属であっても非金属であってもよい。その形状も特に限定されない。リードフレームの厚み(リードフレームの主面間の距離)は、低背化の観点から、25μm以上200μm以下が好ましく、25μm以上100μm以下がより好ましい。
 リードフレームの一部は、コンデンサ素子とともに外装体により封止される。外装体から露出するリードフレームの一部は、はんだを介して基板に接合される。はんだ接合を補助するため、リードフレームは、金属材料で被覆されていてもよい。リフロー工程において、金属材料がはんだとともに溶融することにより、はんだ接合が強固になる。
 リフロー工程では、外装体により封止されているリードフレームを被覆する金属材料もまた、溶融する。溶融した金属材料はリードフレーム上を流動して、外装体の外部に流出する。すると、リードフレームと外装体との間に空隙ができる。この空隙は外部と通じている。そのため、この空隙を通して、酸素が外部から電解コンデンサの内部に侵入することがある。
 本実施形態に係るコンデンサ素子は、リフロー時に流動する絶縁部材を備える。そのため、絶縁部材は、リードフレームと外装体との間に生じた空隙を塞ぐことができる。よって、この空隙からの酸素の侵入は抑制される。
 金属材料は、リフロー工程で溶融する限り、特に限定されない。金属材料は、リフロー工程のピーク温度および第1硬化性樹脂の硬化物のTgを考慮して、適宜選択すればよい。金属材料の融点は、例えば230℃未満であって、第1硬化性樹脂の硬化物のTgより高いことが好ましい。これにより、金属材料が外部に流出する際、絶縁部材は、空隙を埋めるように速やかに移動することができる。
 このような金属材料としては、例えば、Sn、JIS Z 3282-1999で規定されているはんだ材料が挙げられる、はんだ材料としては、Sn-Pb系、Pb-Sn系、Sn-Pb-Sb系、Sn-Pb-Bi系、Sn-Pb-Cd系、Sn-Pb-Cu系、Sn-Pb-Ag系、Pb-Ag系、Pb-Ag-Sn系等の鉛含有はんだ;Sn-Sb系、Sn-Bi系、Sn-Cu系、Sn-Cu-Ag系、Sn-In系、Sn-In-Ag-Bi系、Sn-Ag系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Ag-Bi-Cu系、Sn-Zn系、Sn-Bi-Zn系等の鉛フリーはんだが挙げられる。
 酸素遮断性の観点から、金属材料と絶縁部材とは、強く密着することが望ましい。例えば、絶縁部材と金属材料との接合強度は、8.5MPa以上であることが好ましく、9.0MPa以上であることがより好ましい。
 上記の接合強度は、樹脂-金属接合特性評価試験方法の国際規格であるISO19095-1~4に準拠した試験片形状、試験条件で実施した。具体的には、重ね合わせ試験片(タイプB)にて接合面積50mmで実施した。成型樹脂と絶縁部材との2層構造体の絶縁部材側がリードフレームから剥離したときの強度(すなわち、せん断強度)を、絶縁部材と金属材料との接合強度とする。
 酸素遮断性がさらに高まる点で、絶縁部材を、少なくともコンデンサ素子の表面であってリードフレームとの接合部に配置しておくことが好ましい。絶縁部材と金属材料との流動性は異なっているため、金属材料が移動して生じた空隙は、絶縁部材が移動することにより速やかに塞がれる。
 図4は、本実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す断面図である。電解コンデンサ100は、1以上のコンデンサ素子110と、陽極部11aに接合された陽極リードフレーム120Aと、陰極引出層に接合された陰極リードフレーム120Bと、コンデンサ素子110を封止する外装体130と、を備える。
 [電解コンデンサ用の絶縁材料]
 本実施形態は、上記の絶縁部材を形成するための絶縁材料を包含する。本実施形態に係る絶縁材料は、上記の第1硬化性樹脂を含む。第1硬化性樹脂の硬化物のガラス転移温度は、150℃以下である。第1硬化性樹脂は、2官能型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。なかでも、第1硬化性樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
 [実装基板]
 本実施形態にかかる実装基板は、基板と、これに実装された上記の電解コンデンサとを備える。電解コンデンサは、例えば、基板にはんだ接合される。はんだは特に限定されず、例えば、金属材料として例示されたはんだ材料が用いられる。
 基板は特に限定されない。基板としては、例えば、従来公知のガラス基板、樹脂基板、セラミック基板およびシリコン基板等の他、フレキシブル基板、ストレッチャブル基板等と言われる伸縮性および/または屈曲性を有する基板が挙げられる。
 [コンデンサ素子の製造方法]
 本実施形態にかかるコンデンサ素子は、例えば、多孔質部を有する陽極体を準備する工程と、陽極体の表面の少なくとも一部に、誘電体層を形成する工程と、誘電体層を形成した陽極体を、陽極部と陰極形成部と陽極部および陰極形成部の間の分離部とに区分する区分工程と、固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層を形成して、コンデンサ素子の前駆体を得る工程と、絶縁部材の材料を、前駆体の所定の位置に付与する付与工程と、を備える方法により製造される。
 上記区分工程の後、陰極引出層を形成する工程の前に、分離部における多孔質部の一部を圧縮または除去し、分離部に薄肉部を形成する工程、および、薄肉部の表面の少なくとも一部に分離部材を配置する工程を行ってもよい。
 上記付与工程では、絶縁性樹脂を含む原料液にコンデンサ素子の前駆体全体を浸漬させてもよい。これにより、陰極引出層の内部さらには表面、陽極部の内部さらには表面、および、分離部の内部に絶縁性樹脂を付着させることができる。すなわち、一工程おいて、第1絶縁部材、第2絶縁部材および第3絶縁部材を、所定の位置に配置することができる。この場合、第1絶縁部材、第2絶縁部材および第3絶縁部材は同じ組成を有する。
 さらに、複数のコンデンサ素子の前駆体が積層された積層体の全体を、絶縁性樹脂を含む原料液に浸漬させてもよい。これにより、陰極引出層の内部さらには表面、陽極部の内部さらには表面、および、分離部の内部に加えて、隣接するコンデンサ素子の分離部(あるいは分離部材)同士の間にも絶縁性樹脂を付着させることができる。
 上記以外の方法で各絶縁部材の材料を付与する場合、付与工程は、第1絶縁部材の材料を陰極引出層に付与する工程と、第2絶縁部材の材料を陽極部に付与する工程と、第3絶縁部材の材料を分離部に付与する工程と、を備えてもよい。上記各工程の順序は問わない。
 以下、付与工程において、複数のコンデンサ素子の前駆体を積層し、得られた積層体の全体を、絶縁性樹脂を含む原料液に浸漬させる場合を例に挙げて、本実施形態にかかるコンデンサ素子の製造方法を説明する。図5は、本実施形態に係るコンデンサ素子の製造方法を示すフローチャートである。
 (1)陽極体の準備工程(S11)
 陽極体の原料として、例えば、弁作用金属を含む金属箔が用いられる。
 金属箔の少なくとも一方の主面を粗面化する。粗面化により、金属箔の少なくとも主面側に、多数の微細な孔を有する多孔質部が形成される。
 粗面化は、例えば金属箔を電解エッチングすることにより行われる。電解エッチングは、例えば直流電解法や交流電解法により行うことができる。エッチング条件は特に限定されず、多孔質部の深さ、弁作用金属の種類等に応じて適宜設定される。
 (2)誘電体層を形成する工程(S12)
 陽極体の表面に誘電体層を形成する。誘電体層の形成方法は特に限定されない。誘電体層は、例えば、陽極体を化成処理することにより形成することができる。化成処理では、例えば、陽極体をアジピン酸アンモニウム溶液等の化成液に浸漬し、熱処理する。陽極体を化成液に浸漬し、電圧を印加してもよい。
 (3)陽極体を区分し、分離部に薄肉部を形成する工程(S13)
 誘電体層を形成した陽極体を、陽極部と、陰極形成部と、陽極部および陰極形成部の間の分離部とに区分する。そして、分離部の少なくとも一部に薄肉部を形成する。例えば、分離部の少なくとも一部において、多孔質部を圧縮したり、一部除去したりすることにより薄肉部を形成してもよい。必要に応じて、圧縮と除去とを組み合わせてもよい。圧縮は、プレス加工などにより行うことができる。多孔質部の除去は、切削加工、レーザ加工などにより行うことができる。
 (4)分離部の表面に分離部材を配置する工程(S14)
 分離部の表面に分離部材を配置する。分離部材を、固体電解質層を形成する工程に先立って配置することで、固体電解質層を形成する際の導電性高分子の陽極部側への這い上がりを抑制できる。
 分離部材は、例えば、絶縁テープ(レジストテープなど)を分離部の表面に貼り付けることにより配置される。あるいは、分離部材の材料を分離部に付与してもよい。分離部材の材料は、印刷法、ディスペンサーを用いる方法、転写法等により、分離部に付与される。
 (5)固体電解質層を形成する工程(S15)
 誘電体層の表面に固体電解質層を形成する。
 固体電解質層は、陽極体の存在下で、原料モノマーもしくはオリゴマーを化学重合および/または電解重合することにより形成することができる。固体電解質層は、導電性高分子が溶解した溶液、または、導電性高分子が分散した分散液を誘電体層に塗布することにより形成してもよい。
 原料モノマーもしくはオリゴマーは、上記導電性高分子の原料となるモノマーもしくはオリゴマーである。例えば、ピロール、アニリン、チオフェン、これらの誘導体等である。化学重合および/または電解重合に用いられる重合液には、原料モノマーもしくはオリゴマーに加えて、上記のドーパントが含まれてよい。
 (6)陰極引出層を形成する工程(S16)
 固体電解質層の表面に、例えばカーボンペーストおよび銀ペーストを順次、塗布することにより、陰極引出層を形成する。これによりコンデンサ素子の前駆体が得られる。
 (7)積層体を作製する工程(S17)
 複数のコンデンサ素子の前駆体を積層し、陽極部同士を接合して、積層体を作製する。陽極部同士を、溶接および/またはかしめ等により接合し、電気的に接続させる。溶接の方法は特に限定されず、レーザ溶接、抵抗溶接であってよい。
 (8)絶縁部材の原料液に積層体を浸漬する工程(S18)
 得られた積層体の全体を、絶縁部材の原料液に浸漬させる。これにより、陰極引出層の内部さらには表面、陽極部の内部さらには表面、分離部の内部さらには表面、および、隣接するコンデンサ素子の前駆体の分離部(あるいは分離部材)同士の間に、上記原料液が付着する。
 その後、必要に応じて、乾燥、熱処理等行うことにより、陰極引出層の内部さらには表面に第1絶縁部材が配置され、陽極部の内部さらには表面に第2絶縁部材が配置され、分離部の内部さらには表面に第3絶縁部材が配置され、隣接するコンデンサ素子の分離部(あるいは分離部材)同士の間に絶縁部材が配置される。このようにして、積層されたコンデンサ素子が得られる。
 原料液の付与量は特に限定されない。原料液の付与量は、例えば、原料液の濃度や粘度、浸漬時間によって調整される。
 原料液の粘度は、過度に高くないことが望ましい。原料液の動的粘弾性測定装置を用いて25℃で測定される粘度は、6000mPa・s以下が好ましく、5500mPa・s以下が好ましい。原料液の粘度がこの範囲であると、陰極引出層に浸透し易くなる。原料液の上記粘度は、5mPa・s以上が好ましく、50mPa・s以上が好ましい。上記粘度は、例えば、粘弾性測定装置を用いて、測定温度25℃、測定時間180秒の条件で測定される(以下、同じ)。
 酸素の遮断効果が高まる点で、原料液に含まれる絶縁性樹脂の割合は大きいことが望ましい。原料液に含まれる絶縁性樹脂の割合は、80質量%以上が好ましく、90質量%以上が好ましい。特に、原料液は、絶縁性樹脂を溶解あるいは分散させる液状成分を含まないことが望ましい。原料液に含まれる液状成分の割合は、10質量%未満が好ましく、5質量%未満がより好ましい。液状成分は特に限定されず、硬化性樹脂の種類に応じて適宜選択される。液状成分は、水でもよく、非水溶媒でもよく、これらの混合物でもよい。非水溶媒とは、水を除く液体の総称であり、有機溶媒やイオン性液体が含まれる。
 なお、コンデンサ素子の前駆体に上記原料液を付与してコンデンサ素子を得た後、コンデンサ素子を複数、積層してもよい。
 また、上記原料液を、各種コーターまたはディスペンサーを用いるコーティング方法またはディスペンス方法、転写(ローラ転写など)などにより、コンデンサ素子の前駆体の所定の位置に付与してもよい。このとき、付与する位置に応じて原料液の組成、粘度等を変えてもよい。
 [電解コンデンサの製造方法]
 電解コンデンサは、例えば、上記の方法で得られた1以上のコンデンサ素子を準備する工程と、コンデンサ素子にリードフレームを電気的に接続する工程と、コンデンサ素子およびリードフレームの一部を外装体で封止する工程と、を備える方法により製造される。ここでは、複数の積層されたコンデンサ素子を備える電解コンデンサの製造方法を示す。図6は、本実施形態に係る電解コンデンサの製造方法を示すフローチャートである。
(a)コンデンサ素子の準備工程(S21)
 上記の(1)から(8)の方法により、積層されたコンデンサ素子を作製する。
(b)リードフレームの接続工程(S22)
 少なくとも1つのコンデンサ素子の陽極部に陽極リードフレームを電気的に接続し、陰極引出層に陰極リードフレームを電気的に接続する。陽極部と陽極リードフレームとは、例えば溶接されて、電気的に接続される。陰極引出層と陰極リードフレームとは、例えば、陰極引出層と陰極リードフレームとを導電性接着剤を介して接着させることにより、電気的に接続される。
(c)封止工程(S23)
 積層されたコンデンサ素子およびリードフレームの一部を第1封止部材により封止する。封止は、射出成形、インサート成形、圧縮成形等の成形技術を用いて行われる。例えば、所定の金型を用いて、硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含む第1封止部材の材料(封止材料)を積層されたコンデンサ素子およびリードフレームの一端部を覆うように充填した後、加熱等を行う。
 封止材料の粘度は、過度に低くないことが望ましい。封止材料の動的粘弾性測定装置を用いて25℃で測定される粘度は、通常、4000mPa・s以上であり、10000mPa・s以上である。封止材料は、25℃において流動性を有していなくてもよい。言い換えれば、封止材料は、25℃において、粘度評価が困難な程度に粘稠であるか固体であってもよい。封止材料の粘度がこの範囲であると、電解コンデンサの耐湿性および耐衝撃性が高まり易い。25℃で流動する封止材料の上記粘度は、例えば、100000mPa・s以下であってよく、60000mPa・s以下であってよい。
 [実装基板の製造方法]
 実装基板は、例えば、電解コンデンサが搭載された基板を準備する工程と、電解コンデンサを230℃以上で加熱する工程と、を備える方法により製造される。図7は、本実施形態に係る実装基板の製造方法を示すフローチャートである。
(i)電解コンデンサの準備工程(S31)
 上記の(a)から(c)の方法により、電解コンデンサを作製する。
(ii)加熱(リフロー)工程(S32)
 電解コンデンサを、はんだ材料を介して基板に載置し、230℃以上で加熱する。これにより、電解コンデンサは基板に実装される。このとき、絶縁部材は流動して、外装体中に分散し、外装体に生じた微小なクラックを塞ぐ。
 [実施例]
 以下、本開示を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
 《実施例1》
 下記の要領で、コンデンサ素子を7つ積層した積層体を備える電解コンデンサA1を作製した。
 (1)コンデンサ素子の作製
 基材としてアルミニウム箔(厚み100μm)を準備し、アルミニウム箔の表面にエッチング処理を施し、多孔質部(アルミニウム箔の一方の主面側における厚み35μm、他方の主面側における厚み35μm)を備える陽極体を得た。陽極体を濃度0.3質量%のリン酸溶液(液温70℃)に浸して70Vの直流電圧を20分間印加することにより、陽極体の表面に酸化アルミニウム(Al)を含む誘電体層を形成した。
 陽極体を、陽極部と陰極形成部とこれらの間の分離部とに区分し、分離部の一部をプレス加工により圧縮して薄肉部(厚み35μm)を形成した。薄肉部に絶縁性のレジストテープ(分離部材)を貼り付けた。
 誘電体層が形成された陽極体を、導電性材料を含む液状組成物に浸漬し、プレコート層を形成した。
 ピロール(導電性高分子のモノマー)と、ナフタレンスルホン酸(ドーパント)と、水とを含む重合液を調製した。得られた重合液中に、誘電体層およびプレコート層が形成された陽極体を浸漬して、印加電圧3Vで電解重合を行い、固体電解質層を形成した。
 固体電解質層に、黒鉛粒子を水に分散した分散液を塗布した後、乾燥して、固体電解質層の表面にカーボン層を形成した。次いで、カーボン層の表面に、銀粒子とバインダ樹脂(エポキシ樹脂)とを含む銀ペーストを塗布した後、加熱してバインダ樹脂を硬化させ、金属ペースト層(銀ペースト層、厚み15μm)を形成した。このようにして、カーボン層と金属ペースト層とで構成される陰極引出層を形成し、コンデンサ素子の前駆体を得た。
 得られた7つの前駆体を積層し、陽極部同士をレーザ溶接により接合して、積層体を得た。
 得られた積層体を二液硬化型のビスフェノールF型エポキシ樹脂(Tg100℃)を含む原料液(無溶剤型、粘度(25℃)100mPa・s)に浸漬した。次いで、積層体を熱処理して、含浸させた原料液を硬化させた。このようにして、絶縁部材が配置されたコンデンサ素子を得た。原料液としては、4-tertブチルフェニルグリシジルエーテル:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(質量比)=75:25からなるA液と、酸無水物系硬化剤およびイミダゾール系硬化促進剤を含むB液とを混合して用いた。
 ラマン分光分析、フーリエ変換赤外分光光度法、TEM/EDS(透過型電子顕微鏡/エネルギー分散型X線分光法)もしくはTEM/EELS(透過型電子顕微鏡/電子線エネルギー損失分光法)により絶縁部材の配置を確認した。積層体において、絶縁部材は、陽極体の内部、分離部の内部、陰極引出層の内部、隣接するコンデンサ素子の分離部材の間に配置されていた。絶縁部材は、陰極引出層の最表面から0.005μmの深さにわたって配置されていた。また、陰極引出層の最表面から0.005μmの深さにわたって配置される絶縁部材は、硬化物であることが確認された。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁材料に由来する元素の割合は、65原子%であった。
 絶縁部材は、陽極部の最表面から0.005μmの深さにわたって配置されていた。絶縁部材は、レジストテープの下方であって、分離部の最表面から0.005μmの深さにわたって配置されていた。
 (2)電解コンデンサの組み立て
 積層されたコンデンサ素子に2本のリードフレーム(Snメッキされた銅)を接合した。次いで、積層されたコンデンサ素子と各リードフレームの一部を、ビフェニル型エポキシ樹脂(Tg180℃)を含む封止材料(第1封止部材の材料)で封止することにより外装体を形成し、電解コンデンサA1を完成させた。
 《実施例2》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から0.005μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA2を完成させた。
 陰極引出層の内部に配置された絶縁部材は、硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁材料に由来する元素の割合は、65原子%であった。絶縁部材は、陰極引出層の表面にも配置されていた。陰極引出層の表面を覆う絶縁部材の厚みは、4.8μmであった。
 絶縁部材はまた、陽極部の表面、および、陽極部の最表面から0.005μmの深さにわたって配置されていた。陽極部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、4.8μmであった。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の表面および分離部の最表面から0.005μmの深さにわたって配置されていた。分離部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、4.8μmであった。
 《実施例3》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から0.01μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA3を完成させた。
 陰極引出層の内部に配置された絶縁部材は、硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁材料に由来する元素の割合は、66原子%であった。
 絶縁部材はまた、陽極部の最表面から0.01μmの深さにわたって配置されていた。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の最表面から0.01μmの深さにわたって配置されていた。
 《実施例4》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から0.01μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA4を完成させた。
 陰極引出層の内部に配置された絶縁部材は、硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁部材に由来する元素の割合は、66原子%であった。絶縁部材は、陰極引出層の表面にも配置されていた。陰極引出層の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.2μmであった。
 絶縁部材はまた、陽極部の表面、および、陽極部の最表面から0.01μmの深さにわたって配置されていた。陽極部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.2μmであった。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の表面および分離部の最表面から0.01μmの深さにわたって配置されていた。分離部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.2μmであった。
 《実施例5》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から0.05μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA5を完成させた。
 陰極引出層の内部に配置された絶縁部材は、すべて硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁部材に由来する元素の割合は、67原子%であった。
 絶縁部材はまた、陽極部の最表面から0.05μmの深さにわたって配置されていた。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の最表面から0.05μmの深さにわたって配置されていた。
 《実施例6》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から0.05μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA6を完成させた。
 陰極引出層の内部に配置された絶縁部材は、すべて硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁部材に由来する元素の割合は、67原子%であった。絶縁部材は、陰極引出層の表面にも配置されていた。陰極引出層の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.0μmであった。
 絶縁部材はまた、陽極部の表面、および、陽極部の最表面から0.05μmの深さにわたって配置されていた。陽極部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.0μmであった。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の表面および分離部の最表面から0.05μmの深さにわたって配置されていた。分離部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.0μmであった。
 《実施例7》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から0.1μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA7を完成させた。
 陰極引出層の内部に配置された絶縁部材は、すべて硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁部材に由来する元素の割合は、67原子%であった。絶縁部材は、陰極引出層の表面にも配置されていた。陰極引出層の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.1μmであった。
 絶縁部材はまた、陽極部の表面、および、陽極部の最表面から0.1μmの深さにわたって配置されていた。陽極部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.1μmであった。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の最表面から0.1μmの深さにわたって配置されていた。
 《実施例8》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から1.0μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA8を完成させた。
 陰極引出層の最表面から0.9μmの深さにわたって配置される絶縁部材は、硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁部材に由来する元素の割合は、85原子%であった。絶縁部材は、陰極引出層の表面にも配置されていた。陰極引出層の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.1μmであった。
 絶縁部材はまた、陽極部の表面、および、陽極部の最表面から1.0μmの深さにわたって配置されていた。陽極部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.1μmであった。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の表面および分離部の最表面から1.0μmの深さにわたって配置されていた。分離部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.1μmであった。
 《実施例9》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から5.0μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA9を完成させた。
 陰極引出層の内部に配置された絶縁部材は、すべて硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁部材に由来する元素の割合は、170原子%であった。絶縁部材は、陰極引出層の表面にも配置されていた。陰極引出層の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.0μmであった。
 絶縁部材はまた、陽極部の表面、および、陽極部の最表面から5.0μmの深さにわたって配置されていた。陽極部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.0μmであった。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の表面および分離部の最表面から5.0μmの深さにわたって配置されていた。分離部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.0μmであった。
 《実施例10》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から10.0μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA10を完成させた。
 陰極引出層の内部に配置された絶縁部材は、すべて硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁部材に由来する元素の割合は、276原子%であった。絶縁部材は、陰極引出層の表面にも配置されていた。陰極引出層の表面を覆う絶縁部材の厚みは、4.9μmであった。
 絶縁部材はまた、陽極部の表面、および、陽極部の最表面から10.0μmの深さにわたって配置されていた。陽極部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、4.9μmであった。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の表面および分離部の最表面から10.0μmの深さにわたって配置されていた。分離部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、4.9μmであった。
 《実施例11》
 絶縁部材を、陰極引出層の最表面から15.0μmの深さにわたって配置されるように含浸させたこと以外、実施例1と同様にしてコンデンサ素子を作製し、電解コンデンサA11を完成させた。
 陰極引出層の最表面から12.0μmの深さにわたって配置される絶縁部材は、硬化物であることを確認した。金属ペースト層において、銀原子に対する、絶縁部材に由来する元素の割合は、283原子%であった。絶縁部材は、陰極引出層の表面にも配置されていた。陰極引出層の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.2μmであった。
 絶縁部材はまた、陽極部の表面、および、陽極部の最表面から15.0μmの深さにわたって配置されていた。陽極部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.2μmであった。絶縁部材はさらに、レジストテープの下方であって、分離部の表面および分離部の最表面から15.0μmの深さにわたって配置されていた。分離部の表面を覆う絶縁部材の厚みは、5.2μmであった。
 《比較例1》
 前駆体に絶縁部材を含浸させなかったこと以外は、実施例1と同様にして、電解コンデンサR1を作製した。
 [評価]
 (1)絶縁部材の分散状態
 上記で作製した電解コンデンサA1~A11を基板に実装するために、最高温度235℃のIPC/JEDEC J-STD-020に則ったリフロー処理を実施した。その後、ラマン分光分析法により、絶縁部材の位置を評価した。すべての電解コンデンサA1~A11において、絶縁部材の一部は、第1封止部材中に分散していることが確認できた。
 (2)接着強度試験
 上記の絶縁部材の原料液を用いて、リードフレーム基材表面に絶縁部材の塗膜を形成したのち、成型樹脂を用い、成形接合した接合面積50mmの試験片を作製した。試験片に対して、荷重を変化させながら印加し、試験片がリードフレームから剥離したときのせん断剥離強度を測定した。成型樹脂及び絶縁部材の2層構造体とリードフレームとの接合強度は、8.5MPaであった。
 (3)静電容量およびESR
 上記で作製した電解コンデンサA1~A11およびR1について、以下の手順で、静電容量およびESRの変化率を評価した。
 20℃の環境下で、4端子測定用のLCRメータを用いて、初期静電容量値C0(μF)、および、電解コンデンサの周波数100kHzにおける初期ESR値X0(mΩ)をそれぞれ測定した。次に、145℃の温度にて、電解コンデンサに定格電圧を500時間印加した(耐熱試験)。その後、上記と同様の方法で、静電容量値C1(μF)、および、ESR値X1(mΩ)をそれぞれ測定した。そして、静電容量値C1から初期静電容量値C0を減じた値を初期静電容量値C0で除し、100倍することにより静電容量の変化率(%)を求め、ESR値X1から初期ESR値X0を減じた値を初期ESR値X0で除し、100倍することによりESRの変化率(%)を求めた。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 電解コンデンサA1~A11では、比較例1と比べて、耐熱試験前後の静電容量およびESRの変化率が小さくなった。電解コンデンサA1~A11では、絶縁部材(エポキシ樹脂)が陰極引出層の内部にまで含浸されたことにより、固体電解質層への空気の接触が抑制され、導電性高分子の劣化が抑制されたことで電解コンデンサの耐熱性が向上したと考えられる。
 本開示に係る電解コンデンサは、高温雰囲気に晒された場合でも固体電解質層に含まれる導電性高分子の劣化が抑制され、静電容量の低下を抑制できる。また、ESRの上昇を抑制することもできる。よって、電解コンデンサの低いESRや高い静電容量が求められる用途、熱に晒されるような用途など、様々な用途に利用できる。これらの用途は単なる例示であり、これらに限定されるものではない。
 100 電解コンデンサ
 110 コンデンサ素子
  11 陽極体
  12 誘電体層
  13 固体電解質層
  14 陰極引出層
 141 カーボン層
 142 金属ペースト層
  15 分離部材
  21 第1絶縁部材(絶縁部材)
 21a 内部に配置される第1絶縁部材
 21b 表面に配置される第1絶縁部材
  22 第2絶縁部材(絶縁部材)
 22a 内部に配置される第2絶縁部材
 22b 表面に配置される第2絶縁部材
  23 第3絶縁部材(絶縁部材)
120A 陽極リードフレーム
120B 陰極リードフレーム
 130 外装体

Claims (30)

  1.  陽極体と、
     前記陽極体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固体電解質層と、
     前記固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、を備え、
     前記陰極引出層の最表面から0.001μm以上の深さにわたって、絶縁部材が配置されている、コンデンサ素子。
  2.  前記絶縁部材は、前記陰極引出層の最表面から0.01μm以上の深さにわたって配置されている、請求項1に記載のコンデンサ素子。
  3.  前記絶縁部材は、さらに前記陰極引出層の表面の少なくとも一部を覆っている、請求項1または2に記載のコンデンサ素子。
  4.  陽極体と、
     前記陽極体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固体電解質層と、
     前記固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極引出層と、を備え、
     前記コンデンサ素子の表面および内部のいずれかの少なくとも一部に、絶縁部材が配置されており、
     前記絶縁部材の少なくとも一部は、230℃以上で流動性を有する、コンデンサ素子。
  5.  前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記陰極引出層の表面に配置されている、請求項4に記載のコンデンサ素子。
  6.  前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記陰極引出層の内部に配置されている、請求項4または5に記載のコンデンサ素子。
  7.  前記絶縁部材は、前記陰極引出層の最表面から0.001μm以上の深さにわたって配置されている、請求項6に記載のコンデンサ素子。
  8.  前記絶縁部材は、前記陰極引出層の最表面から0.01μm以上の深さにわたって配置されている、請求項6または7に記載のコンデンサ素子。
  9.  前記絶縁部材は、第1硬化性樹脂を含み、
     前記第1硬化性樹脂の硬化物が、前記陰極引出層の最表面から0.001μm以上の深さにわたって配置されている、請求項1~8のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  10.  前記絶縁部材は、第1硬化性樹脂を含み、
     前記第1硬化性樹脂の硬化物のガラス転移温度は、150℃以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  11.  前記第1硬化性樹脂は、2官能型エポキシ樹脂を含む、請求項9または10に記載のコンデンサ素子。
  12.  前記第1硬化性樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を含む、請求項9~11のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  13.  前記陰極引出層は、最表面に金属材料を含む金属ペースト層を備え、
     前記絶縁部材の少なくとも一部は、前記金属ペースト層の内部に配置されており、
     前記金属ペースト層において、前記金属材料に由来する元素に対する、前記絶縁部材に由来する元素の割合は、65原子%以上である、請求項1~12のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  14.  前記陽極体は、前記固体電解質層が形成されていない陽極部と、前記固体電解質層が形成される陰極形成部と、前記陽極部と前記陰極形成部との間の分離部とを有し、
     前記絶縁部材は、前記陽極部の表面に配置されている、請求項1~13のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  15.  前記陽極体は、前記固体電解質層が形成されていない陽極部と、前記固体電解質層が形成される陰極形成部と、前記陽極部と前記陰極形成部との間の分離部とを有し、
     前記絶縁部材は、前記陽極部の内部に配置されている、請求項1~13のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  16.  前記陽極体は、前記固体電解質層が形成されていない陽極部と、前記固体電解質層が形成される陰極形成部と、前記陽極部と前記陰極形成部との間の分離部とを有し、
     前記絶縁部材は、前記分離部の表面に配置されている、請求項1~13のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  17.  前記陽極体は、前記固体電解質層が形成されていない陽極部と、前記固体電解質層が形成される陰極形成部と、前記陽極部と前記陰極形成部との間の分離部とを有し、
     前記絶縁部材は、前記分離部の内部に配置されている、請求項1~13のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  18.  前記陽極体は、前記固体電解質層が形成されていない陽極部と、前記固体電解質層が形成される陰極形成部と、前記陽極部と前記陰極形成部との間の分離部とを有し、
     前記絶縁部材は、前記陰極引出層の表面および前記陽極部の表面に配置される、請求項1~13のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  19.  前記陽極体は、前記固体電解質層が形成されていない陽極部と、前記固体電解質層が形成される陰極形成部と、前記陽極部と前記陰極形成部との間の分離部とを有し、
     前記絶縁部材は、前記陰極引出層の内部、前記陽極部の内部および前記分離部の内部に配置される、請求項1~13のいずれか一項に記載のコンデンサ素子。
  20.  請求項1~19のいずれか一項に記載のコンデンサ素子と、
     前記コンデンサ素子を封止する外装体と、を備える、電解コンデンサ。
  21.  前記外装体は、第1封止部材を含み、
     前記第1封止部材は、230℃以上で流動性を有さない、請求項20に記載の電解コンデンサ。
  22.  前記外装体は、前記第1封止部材中に分散する第2封止部材をさらに含み、
     前記第2封止部材の少なくとも一部は、230℃以上で流動性を有する、請求項21に記載の電解コンデンサ。
  23.  前記第2封止部材は、前記絶縁部材に由来する、請求項22に記載の電解コンデンサ。
  24.  前記絶縁部材は、第1硬化性樹脂を含み、
     前記第1封止部材は、第2硬化性樹脂を含み、
     前記第2硬化性樹脂の硬化物のガラス転移温度は、前記第1硬化性樹脂の硬化物のガラス転移温度より高い、請求項21~23のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
  25.  さらに、前記コンデンサ素子に接続されたリードフレームを備え、
     前記リードフレームは、金属材料で被覆されている、請求項20~23のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
  26.  前記絶縁部材は、第1硬化性樹脂を含み、
     前記金属材料の融点は、前記第1硬化性樹脂の硬化物のガラス転移温度より高い、請求項25に記載の電解コンデンサ。
  27.  前記絶縁部材と前記金属材料との接合強度は、8.5MPa以上である、請求項25または26に記載の電解コンデンサ。
  28.  前記絶縁部材は、少なくとも前記コンデンサ素子の表面であって前記リードフレームとの接合部に配置されている、請求項25~27のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
  29.  第1硬化性樹脂を含み、
     前記第1硬化性樹脂の硬化物のガラス転移温度は、150℃以下である、電解コンデンサ用の絶縁材料。
  30.  請求項21または22に記載された電解コンデンサが搭載された基板を準備する工程と、
     前記電解コンデンサを230℃以上で加熱する工程と、を備える、実装基板の製造方法。
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