WO2023243626A1 - 電解コンデンサ - Google Patents

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WO2023243626A1
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resin
electrolytic capacitor
water vapor
vapor permeability
sealing material
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知宏 野田
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株式会社村田製作所
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/10—Housing; Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/08—Housing; Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01G9/004—Details
    • H01G9/08—Housing; Encapsulation
    • H01G9/10—Sealing, e.g. of lead-in wires

Definitions

  • the present invention relates to an electrolytic capacitor.
  • An electrolytic capacitor is equipped with an electrolytic capacitor element and a sealing material made of resin to seal it, and a cathode terminal and an anode terminal are respectively drawn out from the electrolytic capacitor element to the outside of the sealing material, and each terminal functions as an external electrode.
  • Moisture inevitably enters the electrolytic capacitor element, and internal pressure increases due to vaporized moisture during reflow mounting. An increase in internal pressure may cause electrical failure or cracks. Further, when the internal vaporized moisture is rapidly removed, it may cause a tombstone phenomenon or misalignment.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 pores are provided in the exterior body extending from the end face to the vicinity of the element and the anode and cathode terminals in an attempt to reduce the internal pressure by releasing vaporized moisture during reflow mounting.
  • Patent Document 3 an attempt is made to suppress an increase in internal pressure by disposing a material with high water vapor permeability in the exterior body so as to provide a vent from the inside to the outside.
  • Patent Document 4 by arranging a material with a melting point lower than the temperature during reflow mounting in the part of the anode and cathode terminal that is bonded to the exterior member, the material can be melted during reflow mounting and vaporized moisture can be released from the melted part. This is an attempt to reduce the rise in internal pressure.
  • Patent No. 3413591 Japanese Patent Application Publication No. 2018-142668 Japanese Patent Application Publication No. 2001-057321 Japanese Patent Application Publication No. 2008-270253
  • Patent Documents 1, 2, and 3 attempt to release vaporized moisture and reduce the internal pressure during reflow mounting by providing pores, a material with high water vapor permeability, and a material that melts during reflow mounting.
  • an electronic component functions on a circuit after being mounted, if there are holes or materials with high water vapor permeability in the exterior body, those parts become easy paths for moisture and oxygen to penetrate inside. . If moisture or oxygen enters the interior of the casing while the capacitor is functioning on a circuit, the element will deteriorate, resulting in a shortened lifespan of the capacitor.
  • a material is provided that melts during reflow mounting, but since through holes are formed during reflow, flux contained in the solder may enter the inside and cause deterioration of electrical characteristics.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor in which defects caused by vaporization of moisture present in an electrolytic capacitor element during reflow mounting are prevented. .
  • the electrolytic capacitor of the present invention includes a valve metal base having an anode terminal region and a cathode formation region, a dielectric layer formed on the cathode formation region, and a solid electrolyte layer formed on the dielectric layer. , a capacitor element having a conductive layer formed on the solid electrolyte layer, and a sealing material sealing the capacitor element, the sealing material including a first resin and a conductive layer formed on the solid electrolyte layer at 40° C. and 90% and particles of a second resin having a higher water vapor permeability at RH than the first resin.
  • the present invention it is possible to provide an electrolytic capacitor in which defects caused by moisture present in the electrolytic capacitor element vaporizing during reflow mounting are prevented.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of an electrolytic capacitor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the electrolytic capacitor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example of an electrolytic capacitor according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line CC of the electrolytic capacitor shown in FIG.
  • the electrolytic capacitor of the present invention will be explained below.
  • the present invention is not limited to the following configuration, and can be modified and applied as appropriate without changing the gist of the present invention.
  • the present invention also includes a combination of two or more of the individual desirable configurations of the present invention described below.
  • the electrolytic capacitor of the first embodiment includes a lead frame connected to an anode terminal region or a cathode forming region.
  • the lead frame is pulled out of the encapsulant.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of an electrolytic capacitor according to a first embodiment.
  • the electrolytic capacitor 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of capacitor elements 90 sealed with a sealing material 60, and a lead frame 70 connected to an anode terminal region and a lead frame 80 connected to a cathode formation region. We are prepared.
  • FIG. 1 shows the longitudinal direction (L direction), width direction (W direction), and thickness direction (T direction) of the electrolytic capacitor.
  • the longitudinal direction (L direction) of the electrolytic capacitor is also the longitudinal direction of the lead frame.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the electrolytic capacitor shown in FIG.
  • the electrolytic capacitor 1 shown in FIG. 2 includes a plurality of capacitor elements 90, a sealing material 60 for sealing the capacitor elements, a lead frame 70 connected to an anode terminal region, and a lead frame 80 connected to a cathode formation region. It is equipped with.
  • the capacitor element 90 includes a valve metal base 10 having an anode terminal region (the region indicated by the double arrow a in FIG. 2) and a cathode forming region (the region indicated by the double arrow b in FIG. 2); It has a dielectric layer 20 formed on the region a and the cathode formation region b, a solid electrolyte layer 40 formed on the dielectric layer 20, and a conductive layer 50 formed on the solid electrolyte layer 40.
  • a masking region made of a masking member 30 is formed on the anode terminal region a to partition the anode terminal region a and the cathode formation region b and to insulate the valve metal base 10 from the counter electrode. A masking region may not be formed in the capacitor element.
  • valve metal base is made of a valve metal that exhibits so-called valve action.
  • valve metals include simple metals such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, and zirconium, and alloys containing these metals. Among these, aluminum or aluminum alloy is preferred.
  • the shape of the valve metal base is preferably flat, more preferably foil-like. Further, it is preferable that a porous layer such as an etching layer is provided on the surface of the valve metal base.
  • a porous layer such as an etching layer is provided on the surface of the valve metal base.
  • the dielectric layer is formed on the cathode formation region of the valve metal base, and is preferably made of an oxide film of the valve metal.
  • an oxide film can be formed by oxidizing it in an aqueous solution containing boric acid, phosphoric acid, adipic acid, or their sodium or ammonium salts. can.
  • the dielectric layer may be formed on the anode terminal region of the valve metal base, or may not be formed on the anode terminal region.
  • the solid electrolyte layer is formed on the dielectric layer on the cathode formation region.
  • the solid electrolyte layer is preferably composed of an inner layer impregnated into the porous layer of the valve metal and an outer layer covering the outside of the inner layer.
  • the inner layer and the outer layer may have the same composition or different compositions.
  • Examples of the material constituting the solid electrolyte layer include conductive polymers having skeletons such as pyrroles, thiophenes, and anilines.
  • Examples of conductive polymers with thiophene skeletons include PEDOT [poly(3,4-ethylenedioxythiophene)], and PEDOT:PSS complexed with polystyrene sulfonic acid (PSS) as a dopant. It may be.
  • a conductive layer is formed on the solid electrolyte layer.
  • the conductive layer is preferably a carbon layer, a graphene layer, or a silver layer formed by applying a conductive paste such as carbon paste, graphene paste, or silver paste. Further, it may be a composite layer in which a silver layer is provided on a carbon layer or a graphene layer, or a mixed layer in which carbon paste, graphene paste, and silver paste are mixed. Specifically, it is preferable to consist of a carbon layer as a base and a silver layer thereon, but it may be only a carbon layer or only a silver layer.
  • Materials for the masking member include, for example, polyphenylsulfone resin, polyethersulfone resin, cyanate ester resin, fluororesin (tetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, etc.), polyimide resin, polyamideimide.
  • Examples include insulating resins such as resins and derivatives or precursors thereof.
  • each capacitor element 90 On the anode terminal region side, the valve metal base 10 of each capacitor element 90 is brought together by the lead frame 70 and pulled out of the sealing material 60 . On the cathode forming region side, the conductive layer 50 of each capacitor element 90 is electrically connected, further electrically connected to the lead frame 80, and drawn out of the sealing material 60.
  • the sealing material 60 includes a first resin 61 and particles 62 of a second resin having a higher water vapor permeability than the first resin 61 at 40° C. and 90% RH.
  • a second resin having a higher water vapor permeability than the first resin 61 at 40° C. and 90% RH.
  • Electrolytic capacitors whose encapsulant has a high water vapor permeability do not allow liquid to penetrate into the encapsulant (exterior body), unlike cases where pores are placed in the encapsulant (exterior body) or porous materials are used. It has no holes. Therefore, it can be applied to processes that use liquids, such as plating, and the degree of freedom in structural design and process increases.
  • the first resin a material used as a sealant for conventional electrolytic capacitors is preferably used, and epoxy resin or urethane resin is preferably used.
  • the water vapor permeability of the first resin at 40° C. and 90% RH is not particularly limited as long as it is lower than that of the second resin.
  • the water vapor permeability of the first resin at 40° C. and 90% RH may be 10 g ⁇ m/m 2 /day or more, or 50 g ⁇ m/m 2 /day or more. Further, for example, the water vapor permeability at 40° C. and 90% RH may be 1500 g ⁇ m/m 2 /day or less, or 5000 g ⁇ m/m 2 /day or less.
  • the water vapor permeability is measured based on the cup method specified in JIS Z 0208. That is, a sample of each resin material molded into a thin plate with a thickness of 300 to 800 ⁇ m is prepared, and the sample and a moisture-permeable cup are used under the conditions B of the standard (temperature 40 ⁇ 0.5 °C, relative humidity 90 ⁇ 2 The water vapor permeability is measured in %), converted to a value per unit thickness, and the water vapor permeability is determined by removing the influence of thickness.
  • the second resin is resin particles mixed with the first resin. Since the second resin is not dissolved in the first resin and is not integrated with the first resin, it can be observed separately from the first resin by cross-sectional microscopic observation.
  • the concept of the shape of the particles of the second resin includes spherical, ellipsoidal, acicular, amorphous, and the like.
  • the average particle diameter of the second resin is preferably 1 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the second resin is measured using a particle size distribution measuring device using a laser diffraction/scattering method, and the average particle size value of the number-based distribution can be determined as the average particle size.
  • the second resin a material having a higher water vapor permeability than the first resin is used, and silicone is preferably used.
  • the water vapor permeability of the second resin at 40° C. and 90% RH is not particularly limited as long as it is higher than that of the first resin.
  • the water vapor permeability of the second resin at 40° C. and 90% RH may be 2000 g ⁇ m/m 2 /day or more, or 10000 g ⁇ m/m 2 /day or more. Further, for example, the water vapor permeability at 40° C. and 90% RH may be 60000 g ⁇ m/m 2 /day or less, or 100000 g ⁇ m/m 2 /day or less.
  • the water vapor permeability of the second resin at 40° C. and 90% RH is preferably 5 times or more the water vapor permeability of the first resin at 40° C. and 90% RH.
  • silicone as the second resin examples include silicone resin and silicone rubber.
  • Silicone resin is a resin composed of a three-dimensional network structure. Silicone rubber is an elastomer that has rubber elasticity at room temperature.
  • silicone powder manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. can be used.
  • silicone powder silicone rubber powder, silicone resin powder, silicone composite powder in which the surface of spherical silicone rubber powder is coated with silicone resin, etc. can be used.
  • the silicone used as the second resin is different from silica filler.
  • the second resin is silicone, elemental analysis detects Si and C in the second resin region, but in the case of silica filler, elemental analysis detects Si but not C, so the sealing A distinction can be made between cases in which the material contains silica filler and cases in which the sealing material contains silicone as the second resin.
  • a combination in which the first resin constituting the sealing material is an epoxy resin and the second resin is silicone is preferred. Silicones have high water vapor permeability, but suffer from poor adhesion. On the other hand, epoxy resin has low water vapor permeability but excellent adhesiveness. By blending silicone particles into the epoxy resin, the epoxy resin is responsible for adhesion to the surface to be adhered, resulting in high adhesiveness. Silicone particles exist in the epoxy resin and serve as a path for moisture diffusion, improving water vapor permeability. By blending silicone particles into the epoxy resin, the water vapor permeability of the encapsulant can be improved, and no additional processing steps are required, resulting in excellent productivity.
  • the water vapor permeability of the sealing material at 40° C. and 90% RH is preferably at least twice the water vapor permeability of the first resin at 40° C. and 90% RH.
  • a sample is prepared by mixing the first resin and the second resin so that the composition is the same as that of the sealant, and the water vapor permeability of the sample is measured.
  • the water vapor permeability of the encapsulant is at least twice the water vapor permeability of the first resin, the water vapor permeability of the encapsulant can be clearly increased compared to an encapsulant made of only the first resin. This clearly prevents the occurrence of defects due to vaporization of moisture present in the electrolytic capacitor element during reflow mounting.
  • the compounding ratio of the second resin in the sealing material is 10% by weight or more and 80% by weight or less. If the blending ratio of the second resin in the sealant is too low, the effect of improving water vapor permeability by blending the second resin may become insufficient. On the other hand, if the blending ratio of the second resin in the sealant is too high, the adhesiveness between the sealant and the non-adhesive surface may be insufficient.
  • the electrolytic capacitor of the second embodiment includes an anode external electrode connected to the anode terminal region and a cathode external electrode electrically connected to the conductive layer of the cathode formation region.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example of an electrolytic capacitor according to the second embodiment.
  • FIG. 3 shows a resin molded body 209 that constitutes the electrolytic capacitor 2.
  • the shape of the resin molded body is not particularly limited, and any three-dimensional shape can be adopted.
  • the shape of the resin molded body is preferably a rectangular parallelepiped.
  • the term "cuboid shape" does not necessarily mean a perfect rectangular parallelepiped; the surface forming the resin molded object may not be perpendicular to other surfaces but may have a taper, and the corners may be chamfered. It may be a shape that is
  • FIG. 3 shows a rectangular parallelepiped-shaped resin molded body 209, and the resin molded body 209 has a length direction (L direction), a width direction (W direction), and a thickness direction (T direction). .
  • the resin molded body 209 has a first end surface 209a and a second end surface 209b facing each other in the length direction as its outer surface.
  • An anode external electrode 221 is formed on the first end surface 209a
  • a cathode external electrode 223 is formed on the second end surface 209b.
  • the resin molded body 209 has, as its outer surface, a bottom surface 209c and a top surface 209d that face each other in the thickness direction. Further, the resin molded body 209 has a first side surface 209e and a second side surface 209f that face each other in the width direction as its outer surface.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line CC of the electrolytic capacitor shown in FIG.
  • Capacitor element 220 includes an anode 203 having a dielectric layer 205 on its surface, and a cathode 207 facing the anode 203.
  • a plurality of capacitor elements 220 are stacked to form a laminate 240, and the periphery of the laminate 240 is sealed with a sealant 260 to form a resin molded body 209.
  • the stacked capacitor elements 220 may be bonded to each other via a conductive adhesive (not shown).
  • the number of capacitor elements 220 included in the laminate 240 may be one.
  • An anode external electrode 221 is formed on the first end surface 209a of the resin molded body 209, and the anode external electrode 221 is electrically connected to the anode 203 exposed from the first end surface 209a.
  • a cathode external electrode 223 is formed on the second end surface 209b of the resin molded body 209, and the cathode external electrode 223 is electrically connected to the cathode 207 exposed from the second end surface 209b.
  • the valve metal base 204 constituting the capacitor element 220 has an anode terminal region (the region indicated by the double arrow a in FIG. 4) and a cathode formation region (the region indicated by the double arrow b in FIG. 4).
  • a dielectric layer 205 is formed on the anode terminal region a and the cathode formation region b.
  • valve metal base 204 At the end of the valve metal base 204 on the second end surface 209b side, the valve metal base 204 is not in direct contact with the solid electrolyte layer 207a or the conductive layer 207b. On the other hand, if the end of the valve metal base 204 on the second end face 209b side is covered with a dielectric layer 205 or otherwise insulated, the second end face 209b side of the valve metal base 204 may be covered with the solid electrolyte layer 207a and the conductive layer 207b.
  • the cathode 207 constituting the capacitor element 220 includes a solid electrolyte layer 207a formed on the dielectric layer 205, a conductive layer 207b formed on the solid electrolyte layer 207a, and a conductive layer 207c formed on the conductive layer 207b. It is made by laminating.
  • each capacitor element 220 is grouped together as a cathode extension portion 207d near the second end surface 209b and exposed to the second end surface 209b.
  • the conductive layer 207b, the conductive layer 207c, and the cathode extension portion 207d can be formed of a conductive paste such as carbon paste, graphene paste, Ag paste, copper paste, or Ni paste. Further, the conductive pastes forming the conductive layer 207b, the conductive layer 207c, and the cathode extension portion 207d may have different compositions.
  • valve metal base dielectric layer
  • solid electrolyte layer conductive layer
  • the sealing material 260 includes a first resin 261 and particles 262 of a second resin having a higher water vapor permeability than the first resin 261 at 40° C. and 90% RH.
  • the same material as that in the electrolytic capacitor of the first embodiment can be used. The same can be said of the preferable structure of the sealing material.
  • the water vapor permeability of the sealing material can be increased by blending particles of the second resin with high water vapor permeability into the sealing material.
  • the present disclosure (1) includes a valve metal base having an anode terminal region and a cathode formation region, a dielectric layer formed on the cathode formation region, and a solid electrolyte layer formed on the dielectric layer. , a capacitor element having a conductive layer formed on the solid electrolyte layer, and a sealing material sealing the capacitor element, the sealing material including a first resin and a conductive layer formed on the solid electrolyte layer at 40° C. and 90% and particles of a second resin whose water vapor permeability at RH is higher than that of the first resin.
  • the present disclosure (2) is the present disclosure (1), wherein the water vapor permeability of the sealing material at 40° C. and 90% RH is at least twice the water vapor permeability of the first resin at 40° C. and 90% RH. This is an electrolytic capacitor described in .
  • the present disclosure (3) is the present disclosure (1), wherein the water vapor permeability of the second resin at 40° C. and 90% RH is 5 times or more the water vapor permeability of the first resin at 40° C. and 90% RH. Or the electrolytic capacitor described in (2).
  • the present disclosure (4) is an electrolytic capacitor in any combination with any of the present disclosures (1) to (3), wherein the second resin is silicone.
  • the present disclosure (5) provides electrolysis in any combination with any of the present disclosures (1) to (4), wherein the blending ratio of the second resin in the sealing material is 10% by weight or more and 80% by weight or less. It is a capacitor.
  • the present disclosure (6) is an electrolytic capacitor in any combination with any of the present disclosures (1) to (5), wherein the second resin has an average particle diameter of 1 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the present disclosure (7) is an electrolytic capacitor in any combination with any of the present disclosures (1) to (6), wherein the first resin is an epoxy resin.
  • Electrolytic capacitor 10 Valve metal base 20, 205 Dielectric layer 30 Masking member 40, 207a Solid electrolyte layer 50, 207b, 207c Conductive layer 60, 260 Sealing material 61, 261 First resin 62, 262 2 Resin particles 70, 80 Lead frames 90, 220 Capacitor element 203
  • Anode 207 Cathode 207d Cathode extension portion 209 Resin molded body 209a First end face 209b of resin molded body Second end face 209c of resin molded body Bottom face 209d of resin molded body Resin Upper surface 209e of molded body First side surface 209f of resin molded body Second side surface 221 of resin molded body Anode external electrode 223 Cathode external electrode 240 Laminated body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

陽極端子領域ａと陰極形成領域ｂとを有する弁作用金属基体１０と、前記陰極形成領域ｂ上に形成された誘電体層２０と、前記誘電体層２０上に形成された固体電解質層４０と、前記固体電解質層４０上に形成された導電層５０とを有するコンデンサ素子９０と、前記コンデンサ素子９０を封止する封止材６０と、を備え、前記封止材６０は、第１樹脂６１と、４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度が前記第１樹脂６１よりも高い第２樹脂の粒子６２とを含む電解コンデンサ１。

Description

電解コンデンサ
　本発明は、電解コンデンサに関する。
　電解コンデンサ素子とそれを封止する樹脂からなる封止材を備え、電解コンデンサ素子から陰極端子と陽極端子がそれぞれ封止材の外側に引き出され、それぞれの端子が外部電極として機能する電解コンデンサが知られている。
　電解コンデンサ素子には不可避的に水分が侵入し、リフロー実装時に気化した水分による内圧上昇が生じる。内圧上昇により、電気的不良や、クラックの発生が生じることがある。また、急激に内部の気化水分が抜ける際にツームストン現象や位置ずれの不良を引き起こすことがある。
　このような現象に対し、以下のような対策が検討されている。
　特許文献１及び特許文献２では、外装体に端面から素子や陽極陰極端子近傍まで至る細孔を設けて、リフロー実装時の気化水分を逃がすことで内圧を低減しようとしている。
　特許文献３では、内部から外部への通気口となるように水蒸気透過度の高い材料を外装体中に設けて配置して内圧上昇を抑制しようとしている。
　特許文献４では、外装部材と接着する陽極陰極端子の部分にリフロー実装時の温度よりも融点が低い材料を配置することでリフロー実装時に当該材料を溶融させ、溶融した部分から気化水分を放出できるようにして内圧上昇を低減しようとしている。
特許第３４１３５９１号公報 特開２０１８－１４２６６８号公報 特開２００１－０５７３２１号公報 特開２００８－２７０２５３号公報
　特許文献１、２及び３では、細孔や水蒸気透過性の高い材料、リフロー実装時に溶融する材料を設けることにより気化水分を放出し、リフロー実装時の内圧を低減しようとしている。しかし、実装後の電子部品として回路上で機能する段階においては外装体に孔や水蒸気透過性の高い材料があると、その部分が内部に水分や酸素の侵入を容易とさせる経路となってしまう。コンデンサが回路上で機能する段階において外装体の内部に水分や酸素が侵入すると素子の変質が発生し、コンデンサとしての寿命の低下を招いてしまう。
　特許文献４では、リフロー実装時に溶融する材料を設けているが、リフロー時に貫通孔ができるため半田に含まれるフラックスが内部に侵入して電気特性の劣化を起こす可能性がある。
　このように、いずれの先行技術に記載された手法によっても、電解コンデンサ素子に存在する水分がリフロー実装時に気化することに起因する問題を充分に解決することはできなかった。
　本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、電解コンデンサ素子に存在する水分がリフロー実装時に気化することによる不良の発生が防止された電解コンデンサを提供することを目的とする。
　本発明の電解コンデンサは、陽極端子領域と陰極形成領域とを有する弁作用金属基体と、前記陰極形成領域上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層上に形成された導電層とを有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を封止する封止材と、を備え、前記封止材は、第１樹脂と、４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度が前記第１樹脂よりも高い第２樹脂の粒子とを含む。
　本発明によれば、電解コンデンサ素子に存在する水分がリフロー実装時に気化することによる不良の発生が防止された電解コンデンサを提供することができる。
図１は、第１実施形態の電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示す電解コンデンサのＡ－Ａ線断面図である。 図３は、第２実施形態の電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。 図４は、図３に示す電解コンデンサのＣ－Ｃ線断面図である。
　以下、本発明の電解コンデンサについて説明する。
　しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
［第１実施形態］
　第１実施形態の電解コンデンサは、陽極端子領域又は陰極形成領域と接続されたリードフレームを備えている。
　リードフレームは封止材の外に引き出されている。
　図１は、第１実施形態の電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。
　図１に示す電解コンデンサ１は、複数のコンデンサ素子９０が封止材６０で封止されており、陽極端子領域と接続されたリードフレーム７０と、陰極形成領域と接続されたリードフレーム８０とを備えている。
　図１には、電解コンデンサの長手方向（Ｌ方向）、幅方向（Ｗ方向）及び厚さ方向（Ｔ方向）を示している。
　電解コンデンサの長手方向（Ｌ方向）はリードフレームの長手方向でもある。
　図２は、図１に示す電解コンデンサのＡ－Ａ線断面図である。
　図２に示す電解コンデンサ１は、複数のコンデンサ素子９０と、コンデンサ素子を封止する封止材６０と、陽極端子領域と接続されたリードフレーム７０と、陰極形成領域と接続されたリードフレーム８０と、を備えている。
　コンデンサ素子９０は、陽極端子領域（図２中、両矢印ａで示される領域）と陰極形成領域（図２中、両矢印ｂで示される領域）とを有する弁作用金属基体１０と、陽極端子領域ａ上及び陰極形成領域ｂ上に形成された誘電体層２０と、誘電体層２０上に形成された固体電解質層４０と、固体電解質層４０上に形成された導電層５０とを有する。
　陽極端子領域ａ上には、陽極端子領域ａと陰極形成領域ｂとを区画し、弁作用金属基体１０を対極と絶縁するための、マスキング部材３０からなるマスキング領域が形成されている。コンデンサ素子にはマスキング領域が形成されていなくてもよい。
　弁作用金属基体は、いわゆる弁作用を示す弁作用金属からなる。弁作用金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム等の金属単体、又は、これらの金属を含む合金等が挙げられる。これらの中では、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
　弁作用金属基体の形状は、平板状であることが好ましく、箔状であることがより好ましい。また、弁作用金属基体の表面には、エッチング層等の多孔質層が設けられていることが好ましい。弁作用金属基体が多孔質層を有することにより、陽極となる弁作用金属基体の表面積が増加するため、コンデンサ容量を高めることができる。
　誘電体層は、弁作用金属基体の陰極形成領域上に形成されており、上記弁作用金属の酸化皮膜からなることが好ましい。例えば、弁作用金属基体としてアルミニウム箔が用いられる場合、ホウ酸、リン酸、アジピン酸、又は、それらのナトリウム塩、アンモニウム塩等を含む水溶液中で酸化することにより、酸化皮膜を形成することができる。
　なお、誘電体層は弁作用金属基体の陽極端子領域上に形成されていてもよく、陽極端子領域上に形成されていなくてもよい。
　固体電解質層は、陰極形成領域上の誘電体層上に形成されている。
　弁作用金属基体が多孔質層を有する場合、固体電解質層は弁作用金属の多孔質層中に含浸される内層と、その外側を覆う外層とで構成されていることが好ましい。内層と外層とは同じ組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。
　固体電解質層を構成する材料としては、例えば、ピロール類、チオフェン類、アニリン類等を骨格とした導電性高分子等が挙げられる。チオフェン類を骨格とする導電性高分子としては、例えば、ＰＥＤＯＴ［ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）］が挙げられ、ドーパントとなるポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）と複合化させたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳであってもよい。
　導電層は、固体電解質層上に形成されている。導電層は、例えば、カーボンペースト、グラフェンペースト、銀ペーストのような導電性ペーストを付与することによって形成されてなるカーボン層、グラフェン層又は銀層であることが好ましい。また、カーボン層やグラフェン層の上に銀層が設けられた複合層や、カーボンペーストやグラフェンペーストと銀ペーストを混合する混合層であってもよい。
　具体的には、下地であるカーボン層とその上の銀層からなることが好ましいが、カーボン層のみであってもよく、銀層のみであってもよい。
　マスキング部材の材料としては、例えば、ポリフェニルスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、シアン酸エステル樹脂、フッ素樹脂（テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等）、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及び、それらの誘導体又は前駆体等の絶縁性樹脂が挙げられる。
　陽極端子領域側において、各コンデンサ素子９０の弁作用金属基体１０がリードフレーム７０によってまとめられて、封止材６０の外に引き出される。
　陰極形成領域側において、各コンデンサ素子９０の導電層５０が電気的に接続されて、さらにリードフレーム８０と電気的に接続されて、封止材６０の外に引き出される。
　封止材６０は、第１樹脂６１と、４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度が第１樹脂６１よりも高い第２樹脂の粒子６２とを含む。
　封止材に、水蒸気透過度が高い第２樹脂の粒子を配合することによって、封止材の水蒸気透過度を高めることができる。封止材の水蒸気透過度が高くなるとリフロー実装時に放出された水分が内圧上昇を引き起こす前に封止材中を拡散し封止材の外部へ放出されるため内圧上昇を抑制することができる。そのため、電解コンデンサ素子に存在する水分がリフロー実装時に気化することによる不良の発生が防止される。
　封止材の水蒸気透過度が高い電解コンデンサは、封止材（外装体）に細孔を配置した場合や多孔質の材料を使用した場合と異なり、封止材（外装体）に液体が浸入する孔を有さない。そのため、例えばめっきのような液体を使用するプロセスにも適用することが可能であり、構造設計やプロセスの自由度が広がる。
　第１樹脂としては、従来の電解コンデンサの封止材として使用される材料が好ましく用いられ、エポキシ樹脂又はウレタン樹脂が好適に用いられる。
　第１樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は第２樹脂よりも低ければ特に限定されない。第１樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は１０ｇ・μｍ／ｍ２／ｄａｙ以上であってもよく、５０ｇ・μｍ／ｍ２／ｄａｙ以上であってもよい。また、たとえば４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は１５００ｇ・μｍ／ｍ２／ｄａｙ以下であってもよく、５０００ｇ・μｍ／ｍ２／ｄａｙ以下であってもよい。
　ここで、水蒸気透過度は、はＪＩＳ　Ｚ　０２０８に規格されたカップ法に基づいて測定される。すなわち、各樹脂材料を厚さ３００～８００μｍの薄板状に成形した試料を準備し、当該試料及び透湿カップを用いて該規格の条件Ｂ（温度４０±０．５℃、相対湿度９０±２％）にて水蒸気透過度を測定し、単位厚みでの値に換算し、厚みの影響を除いたものを水蒸気透過度とする。
　第２樹脂は、第１樹脂に混合された樹脂粒子である。第２樹脂は第１樹脂に溶けておらず第１樹脂とは一体化していないので、断面顕微鏡観察により第１樹脂とは区別して観察することができる。
　第２樹脂の粒子の形状は、球状、楕円球状、針状、不定形等を含む概念である。
　第２樹脂の平均粒子径は１μｍ以上、６０μｍ以下であることが好ましい。第２樹脂の平均粒子径は、レーザー回折／散乱法を用いた粒度分布測定装置を用いて測定され、個数基準分布の平均粒径値を平均粒子径として定めることができる
　第２樹脂としては第１樹脂よりも水蒸気透過度が高い材料が用いられ、シリコーンが好適に用いられる。
　第２樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は第１樹脂よりも高ければ特に限定されない。第２樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は２０００ｇ・μｍ／ｍ２／ｄａｙ以上であってもよく、１００００ｇ・μｍ／ｍ２／ｄａｙ以上であってもよい。また、たとえば４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は６００００ｇ・μｍ／ｍ２／ｄａｙ以下であってもよく、１０００００ｇ・μｍ／ｍ２／ｄａｙ以下であってもよい。
　第２樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は、第１樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度の５倍以上であることが好ましい。
　第１樹脂の水蒸気透過度の５倍以上の水蒸気透過度を有する第２樹脂を使用することにより、第２樹脂を加えることによる効果がより効果的に発揮される。
　第２樹脂としてのシリコーンとしては、シリコーンレジン、シリコーンゴムが挙げられる。
　シリコーンレジンは３次元網目構造で構成された樹脂である。シリコーンゴムは室温でゴム弾性を有するエラストマーである。
　第２樹脂の粒子としては例えば信越化学工業株式会社製のシリコーンパウダーを使用することができる。シリコーンパウダーとしては、シリコーンゴムパウダー、シリコーンレジンパウダー、球状シリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆したシリコーン複合パウダー等を使用することができる。
　従来の封止材にはシリカフィラーを含有させる場合があるが、第２樹脂として使用するシリコーンはシリカフィラーとは異なる。第２樹脂がシリコーンである場合は元素分析により第２樹脂の領域にＳｉとＣが検出されるが、シリカフィラーの場合には元素分析によりＳｉは検出されるがＣが検出されないので、封止材にシリカフィラーが含まれる場合と、封止材に第２樹脂としてのシリコーンが含まれる場合は区別できる。
　封止材を構成する第１樹脂がエポキシ樹脂であり、第２樹脂がシリコーンである組合せが好ましい。
　シリコーンは高い水蒸気透過度を有するが、接着性が低い問題がある。一方、エポキシ樹脂は水蒸気透過度が低いが、接着性に優れる。エポキシ樹脂にシリコーンの粒子を配合することにより、被接着面との接着はエポキシ樹脂が担うため高い接着性を有する。シリコーンの粒子がエポキシ樹脂中に存在して水分拡散のパスとなり水蒸気透過度が向上する。エポキシ樹脂にシリコーンの粒子を配合することにより封止材の水蒸気透過度を向上でき、追加の加工工程は不要であるために生産性に優れる。
　封止材の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は、第１樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度の２倍以上であることが好ましい。
　封止材の水蒸気透過度を測定する場合は、封止材と同じ組成となるように第１樹脂と第２樹脂を混合した試料を準備して、当該試料についての水蒸気透過度を測定する。
　封止材の水蒸気透過度が第１樹脂の水蒸気透過度の２倍以上であると、第１樹脂のみからなる封止材に比べて明確に封止材の水蒸気透過度を高めることができるので、電解コンデンサ素子に存在する水分がリフロー実装時に気化することによる不良の発生が明確に防止される。
　封止材中の第２樹脂の配合率が１０重量％以上、８０重量％以下であることが好ましい。封止材中の第２樹脂の配合率が低すぎると第２樹脂を配合することによる水蒸気透過度の向上効果が不充分になることがある。一方、封止材中の第２樹脂の配合率が高すぎると封止材と非接着面との接着性が不足することがある。
［第２実施形態］
　第２実施形態の電解コンデンサは、陽極端子領域と接続される陽極外部電極と、陰極形成領域の導電層と電気的に接続される陰極外部電極とを備えている。
　図３は、第２実施形態の電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。
　図３には電解コンデンサ２を構成する樹脂成形体２０９を示している。
　樹脂成形体の形状は特に限定されるものではなく、任意の立体形状を採用することができる。樹脂成形体の形状は直方体状であることが好ましい。また、直方体状とは必ずしも完全な直方体であることを意味する語ではなく、樹脂成形体を形成する面が他の面と直交せずにテーパーを有していてもよく、また、角が面取りされている形状であってもよい。
　図３には、直方体状の樹脂成形体２０９を示しており、樹脂成形体２０９は、長さ方向（Ｌ方向）、幅方向（Ｗ方向）、厚さ方向（Ｔ方向）を有している。
　樹脂成形体２０９はその外表面として、長さ方向に対向する第１端面２０９ａ及び第２端面２０９ｂを備えている。第１端面２０９ａには陽極外部電極２２１が形成され、第２端面２０９ｂには陰極外部電極２２３が形成されている。
　樹脂成形体２０９はその外表面として、厚さ方向に対向する底面２０９ｃ及び上面２０９ｄを備えている。
　また、樹脂成形体２０９はその外表面として、幅方向に対向する第１側面２０９ｅ及び第２側面２０９ｆを備えている。
　図４は、図３に示す電解コンデンサのＣ－Ｃ線断面図である。
　コンデンサ素子２２０は、表面に誘電体層２０５を有する陽極２０３と、陽極２０３と対向する陰極２０７とを含む。
　コンデンサ素子２２０が複数積層されて積層体２４０となり、積層体２４０の周囲が封止材２６０で封止されることにより樹脂成形体２０９となっている。
　積層体２４０において、積層されたコンデンサ素子２２０の間は、導電性接着剤（図示しない）を介して互いに接合されていてもよい。積層体２４０に含まれるコンデンサ素子２２０は１つでもよい。
　樹脂成形体２０９の第１端面２０９ａに陽極外部電極２２１が形成されていて、陽極外部電極２２１は第１端面２０９ａから露出する陽極２０３と電気的に接続されている。
　樹脂成形体２０９の第２端面２０９ｂに陰極外部電極２２３が形成されていて、陰極外部電極２２３は第２端面２０９ｂから露出する陰極２０７と電気的に接続されている。
　コンデンサ素子２２０を構成する弁作用金属基体２０４は、陽極端子領域（図４中、両矢印ａで示される領域）と陰極形成領域（図４中、両矢印ｂで示される領域）とを有する。陽極端子領域ａ上及び陰極形成領域ｂ上には誘電体層２０５が形成されている。
　弁作用金属基体２０４の第２端面２０９ｂ側の端部において、弁作用金属基体２０４と、固体電解質層２０７ａ又は導電層２０７ｂとは直接接触していない。一方、弁作用金属基体２０４の第２端面２０９ｂ側の端部が誘電体層２０５で覆われているなど、絶縁処理が施されている場合には、弁作用金属基体２０４の第２端面２０９ｂ側の端部が、固体電解質層２０７ａ及び導電層２０７ｂで覆われていてもよい。
　コンデンサ素子２２０を構成する陰極２０７は、誘電体層２０５上に形成される固体電解質層２０７ａと、固体電解質層２０７ａ上に形成される導電層２０７ｂと、導電層２０７ｂ上に形成される導電層２０７ｃとを積層してなる。
　また、各コンデンサ素子２２０の導電層２０７ｃは、第２端面２０９ｂ近傍において陰極引き出し部２０７ｄとしてまとめられて第２端面２０９ｂに露出する。
　導電層２０７ｂ、導電層２０７ｃ及び陰極引き出し部２０７ｄは、カーボンペースト、グラフェンペースト、Ａｇペースト、銅ペースト、Ｎｉペーストのような導電性ペーストにより形成することができる。
　また、導電層２０７ｂ、導電層２０７ｃ及び陰極引き出し部２０７ｄをそれぞれ構成する導電性ペーストが異なる組成であってもよい。
　なお、弁作用金属基体、誘電体層、固体電解質層、導電層の好ましい構成は、第１実施形態の電解コンデンサにおける各構成と同様にすることができる。
　封止材２６０は、第１樹脂２６１と、４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度が第１樹脂２６１よりも高い第２樹脂の粒子２６２とを含む。
　第２実施形態の電解コンデンサにおける封止材としては、第１実施形態の電解コンデンサにおける封止材と同様のものを使用することができる。封止材の好ましい構成についても同様にすることができる。
　第１実施形態の電解コンデンサと同様に、封止材に、水蒸気透過度が高い第２樹脂の粒子を配合することによって、封止材の水蒸気透過度を高めることができる。封止材の水蒸気透過度が高くなるとリフロー実装時に放出された水分が内圧上昇を引き起こす前に封止材中を拡散し封止材の外部へ放出されるため内圧上昇を抑制することができる。そのため、電解コンデンサ素子に存在する水分がリフロー実装時に気化することによる不良の発生が防止される。
　本明細書には、以下の内容が開示されている。
　本開示（１）は、陽極端子領域と陰極形成領域とを有する弁作用金属基体と、前記陰極形成領域上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層上に形成された導電層とを有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を封止する封止材と、を備え、前記封止材は、第１樹脂と、４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度が前記第１樹脂よりも高い第２樹脂の粒子とを含む電解コンデンサである。
　本開示（２）は、前記封止材の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は、前記第１樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度の２倍以上である本開示（１）に記載の電解コンデンサである。
　本開示（３）は、前記第２樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は、前記第１樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度の５倍以上である本開示（１）又は（２）に記載の電解コンデンサである。
本開示（４）は、前記第２樹脂がシリコーンである本開示（１）～（３）のいずれかとの任意の組合せの電解コンデンサである。
本開示（５）は、前記封止材中の前記第２樹脂の配合率が１０重量％以上、８０重量％以下である本開示（１）～（４）のいずれかとの任意の組合せの電解コンデンサである。
本開示（６）は、前記第２樹脂の平均粒子径が１μｍ以上、６０μｍ以下である本開示（１）～（５）のいずれかとの任意の組合せの電解コンデンサである。
本開示（７）は、前記第１樹脂がエポキシ樹脂である本開示（１）～（６）のいずれかとの任意の組合せの電解コンデンサである。
１、２　電解コンデンサ
１０、２０４　弁作用金属基体
２０、２０５　誘電体層
３０　マスキング部材
４０、２０７ａ　固体電解質層
５０、２０７ｂ、２０７ｃ　導電層
６０、２６０　封止材
６１、２６１　第１樹脂
６２、２６２　第２樹脂の粒子
７０、８０　リードフレーム
９０、２２０　コンデンサ素子
２０３　陽極
２０７　陰極
２０７ｄ　陰極引き出し部
２０９　樹脂成形体
２０９ａ　樹脂成形体の第１端面
２０９ｂ　樹脂成形体の第２端面
２０９ｃ　樹脂成形体の底面
２０９ｄ　樹脂成形体の上面
２０９ｅ　樹脂成形体の第１側面
２０９ｆ　樹脂成形体の第２側面
２２１　陽極外部電極
２２３　陰極外部電極
２４０　積層体

Claims (7)

  1. 　陽極端子領域と陰極形成領域とを有する弁作用金属基体と、前記陰極形成領域上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層上に形成された導電層とを有するコンデンサ素子と、
    　前記コンデンサ素子を封止する封止材と、を備え、
    　前記封止材は、第１樹脂と、４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度が前記第１樹脂よりも高い第２樹脂の粒子とを含む電解コンデンサ。
  2. 　前記封止材の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は、前記第１樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度の２倍以上である請求項１に記載の電解コンデンサ。
  3. 　前記第２樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度は、前記第１樹脂の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過度の５倍以上である請求項１又は２に記載の電解コンデンサ。
  4. 　前記第２樹脂がシリコーンである請求項１～３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  5. 　前記封止材中の前記第２樹脂の配合率が１０重量％以上、８０重量％以下である請求項１～４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  6. 　前記第２樹脂の平均粒子径が１μｍ以上、６０μｍ以下である請求項１～５のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  7. 　前記第１樹脂がエポキシ樹脂である請求項１～６のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
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