WO2024048412A1 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と封止部材と外部電極とスペーサとを備える。コンデンサ素子は、弁作用金属を含む平膜状の本体と、陰極形成領域上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された固体電解質層と、を有する。コンデンサ素子は、本体に対して固体電解質層が形成されていない陽極端子領域と、本体に対して固体電解質層が形成された陰極形成領域とを有する。封止部材は、コンデンサ素子を封止することで封止体を形成する。外部電極は、封止体の外表面からその一部が露出するように封止部材に埋包されている。スペーサは、封止部材と外部電極とが接触している領域に形成されている。このスペーサは、温度上昇に応じて融解する。
Description
本発明は、外部電極としてリードフレームを備えた固体電解コンデンサに関する。
特許文献１には、コンデンサ素子と、コンデンサ素子を封止する樹脂からなる封止部材を備え、このコンデンサ素子を封止することによって封止体（絶縁性樹脂体）を形成した固体電解コンデンサが記載されている。この固体電解コンデンサは、コンデンサ素子からリードフレームによって陰極端子と陽極端子がそれぞれ封止体の外側に引き出され、それぞれのリードフレームが外部電極として機能する。
この固体電解コンデンサは、複数のコンデンサ素子を備える。各コンデンサ素子は、電極箔、誘電体層、固体電解質層を備える。
電極箔の表層部は多孔質体である。誘電体層は、多孔質体の表面に形成されている。固体電解質層は、電極箔の表面における誘電体層が形成されている部分に形成されている。
固体電解質層の形成時において、コンデンサ素子は、吸湿して水分を取り込むことがある。この水分は、固体電解コンデンサのリフロー実装時にガス化する。このことから、コンデンサ素子を封止した後に、固体電解コンデンサの内部における圧力が上昇し、コンデンサ素子に対して不要なストレスが与えられる。また、封止体（絶縁性樹脂体）にクラックが生じる虞がある。すなわち、ストレスが加わることにより、コンデンサ素子内に存在している界面に剥がれが生じることでＥＳＲが増大し、クラックからの水分侵入などにより、信頼性が低下する。さらに、リードフレームにメッキ膜を備えている場合、このメッキ膜はリフロー実装時に溶解する。このことから、溶解したメッキ膜は、ガスの噴出によって飛散する虞があった。
したがって、本発明の目的は、クラックの発生、およびＥＳＲの増大を抑制した信頼性の高い固体電解コンデンサを提供することにある。
この発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と封止部材と外部電極とスペーサとを備える。コンデンサ素子は、弁作用金属を含む平膜状の本体と、陰極形成領域上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された固体電解質層と、を有する。コンデンサ素子は、本体に対して固体電解質層が形成されていない陽極端子領域と、本体に対して固体電解質層が形成された陰極形成領域とを有する。封止部材は、コンデンサ素子を封止することで封止体を形成する。外部電極は、封止体の外表面からその一部が露出するように封止部材に埋包されている。スペーサは、封止部材と外部電極とが接触している領域に形成されている。このスペーサは、温度上昇に応じて融解する。
この構成では、スペーサは、リフロー実装時の段階的な温度上昇に応じて融解する。このことから、スペーサが形成されていた箇所には空隙が形成される。すなわち、固体電解コンデンサが吸湿して水分を取り込み、この水分がリフロー実装時にガス化したとしても、当該ガスは空隙から放出される。よって、固体電解コンデンサ内部における内圧が上昇する前に、内部に発生したガスを放出することができるため、固体電解コンデンサに対するストレス、および封止体のクラックが発生することを抑制できる。さらに、外部電極がメッキ膜で覆われていた場合、クラックが発生することによるメッキ膜の飛散を抑制できる。
この発明によれば、クラックの発生、およびＥＳＲの増大を抑制した信頼性の高い固体電解コンデンサを提供できる。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る固体電解コンデンサについて、図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る固体電解コンデンサの側面断面図である。図２（Ａ）は、第１の実施形態に係るコンデンサ素子の外観斜視図であり、図２（Ｂ）は、コンデンサ素子の側面断面図である。図３は、第１の実施形態に係る固体電解コンデンサの側面断面図である。図４は、はんだの融解温度による特徴を比較した表である。
本発明の第１の実施形態に係る固体電解コンデンサについて、図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る固体電解コンデンサの側面断面図である。図２（Ａ）は、第１の実施形態に係るコンデンサ素子の外観斜視図であり、図２（Ｂ）は、コンデンサ素子の側面断面図である。図３は、第１の実施形態に係る固体電解コンデンサの側面断面図である。図４は、はんだの融解温度による特徴を比較した表である。
固体電解コンデンサ１は、コンデンサ集合体１０、第１端子電極２０、第２端子電極３０、絶縁性樹脂体４０、およびスペーサ５１，５２を備える。第１端子電極２０、第２端子電極３０が本発明の「外部電極」に対応する。
コンデンサ集合体１０は、複数のコンデンサ素子１１－１４（コンデンサ素子１１、コンデンサ素子１２、コンデンサ素子１３、コンデンサ素子１４）、および導通部材１９を備える。なお、本実施形態では、コンデンサ集合体１０を構成するコンデンサ素子の個数は４個であるが、コンデンサ素子の個数は複数であればよい。
複数のコンデンサ素子１１－１４は、同じ構成を有する。複数のコンデンサ素子１１－１４は、電極箔１１１、誘電体層１１２、固体電解質層１１３を備える（後述の図２（Ａ）、図２（Ｂ）参照）。この電極箔１１１が本発明における「本体」に対応する。
複数のコンデンサ素子１１－１４は、積層されている。この際、複数のコンデンサ素子１１－１４は、第１端子電極２０側の端部（以下、第１端部）の積層方向の寸法が第２端子電極３０側の端部（以下、第２端部）の積層方向の寸法よりも小さくなるように積層される。すなわち、複数のコンデンサ素子１１－１４は、側面視して第１端部側から第２端部側に向かって厚み方向に広がるように配置される。
複数のコンデンサ素子１１－１４におけるそれぞれの電極箔１１１の第１端部は、第１端子電極２０に接続される（後述の図２（Ａ）、図２（Ｂ）参照）。
複数のコンデンサ素子１１－１４の接続層（固体電解質層１１３を含む導電性を有する層）は、導通部材１９によって電気的物理的に接続され、これらは、第２端子電極３０に電気的および物理的に接続される（後述の図２（Ａ）、図２（Ｂ）参照）。
コンデンサ集合体１０は、絶縁性樹脂体４０によって封止されている。コンデンサ集合体１０が絶縁性樹脂体４０に封止されることによって、封止体４００が形成される。封止体４００は、天面４０１、底面４０２、第１端面４０３、および第２端面４０４を有する略直方体形状である。絶縁性樹脂体４０が本発明における「封止部材」に対応する。
第１端子電極２０は、一部が絶縁性樹脂体４０に埋包されており、別の一部が封止体４００の第１端面４０３から露出している。具体的には、第１端子電極２０の端部２０Ｅ１は、コンデンサ素子１１－１４に接続されている。第１端子電極２０の端部２０Ｅ２は、封止体４００の第１端面４０３から外部に露出し、第１端面４０３および底面４０２に亘って配置される。
同様に、第２端子電極３０は、一部が絶縁性樹脂体４０に埋包されており、別の一部が封止体４００の第２端面４０４から露出している。具体的には、第２端子電極３０の端部３０Ｅ１は、コンデンサ素子１１－１４に接続されている。第２端子電極３０の端部３０Ｅ２は、封止体４００の第２端面４０４から外部に露出し、第２端面４０４および底面４０２に亘って配置される。
導通部材１９は、例えばニッケル、銀又は銅を主成分とする電極ペーストであることが好ましい。導通部材１９の最大厚みは、２μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。なお、導通部材１９を用いなくても、複数のコンデンサ素子１１－１４との間、コンデンサ素子１２、１３と第２端子電極３０との間等で、所望の導電率以上の導電性が得られれば、導通部材１９を省略することも可能である。
第１端子電極２０および第２端子電極３０は、例えば、Ｃｕ合金（銅合金）系素材や鉄合金系素材であり、折り曲げ加工が容易で高い導電性を有する金属材料で形成されていることが好ましい。第１端子電極２０および第２端子電極３０は、例えば金属製の板材から切り出された材料で形成されている。なお、第１端子電極２０および第２端子電極３０は同一材料であっても良いし、異なる材料であってもよい。
絶縁性樹脂体４０は、樹脂が主体であり、フィラーを含んでいてもよい。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー等が好ましい。樹脂の形態は、固形樹脂、液状樹脂いずれも使用可能である。樹脂封止後のバレル研磨により、角部に丸みが付けられていることが好ましい。フィラーとしては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、金属粒子等が好ましい。フィラーの最大径は、例えば３０μｍ以上、４０μｍ以下が望ましい。固形エポキシ樹脂とフェノール樹脂に、シリカ粒子を含む材料であることがより好ましい。
スペーサ５１は、第１端子電極２０、コンデンサ集合体１０、絶縁性樹脂体４０が接触する領域（以下、第１領域）に形成される。すなわち、スペーサ５１は、第１端面４０３、コンデンサ集合体１０の第１端部、第１端子電極２０が接触する領域の近傍に形成されている。
スペーサ５２は、第２端子電極３０、コンデンサ集合体１０、絶縁性樹脂体４０の接触領域（以下、第２領域）に形成される。すなわち、スペーサ５２は、第２端面４０４、コンデンサ集合体１０の第２端部、第２端子電極３０が接触する領域の近傍に形成されている。
スペーサ５１，５２は、例えば低融点はんだである。本発明における低融点はんだとは、固体電解コンデンサ１のリフロー実装時における温度よりも融点が低いはんだである。より好ましくは、融点が約１８５℃以下の低融点はんだである。スペーサ５１，５２の具体的な構成については後述する。
次に、図２（Ａ）、図２（Ｂ）を用いて、コンデンサ素子１１の構造を説明する。なお、コンデンサ素子１２－１４は、コンデンサ素子１１の構造と同様である。上述したとおり、コンデンサ素子１１は、電極箔１１１、誘電体層１１２、および固体電解質層１１３を備える。
電極箔１１１は、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、ケイ素等の金属単体、または、これらの金属を含む合金等からなる。なお、電極箔１１１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることが好ましい。電極箔１１１は、いわゆる弁作用を示す弁作用金属であればよい。
電極箔１１１には、誘電体層１１２が形成されている。誘電体層１１２は、電極箔１１１の第１面Ｆ１および第２面Ｆ２を覆う。より具体的には、電極箔１１１には、誘電体層１１２が形成されている。電極箔１１１は、Ｚ軸方向において対向する面（第１面Ｆ１、第２面Ｆ２）を有する。さらに、電極箔１１１は、この第１面Ｆ１と第２面Ｆ２に連接し、Ｚ軸方向に直交する第３面Ｆ３、および第４面Ｆ４を備える。誘電体層１１２は、電極箔１１１の第１面Ｆ１および第２面Ｆ２、第４面Ｆ４を覆う。
誘電体層１１２は、電極箔１１１の酸化皮膜からなることが好ましい。誘電体層１１２は、例えば、電極箔１１１にアルミニウム箔を用いる場合、ホウ酸、リン酸、アジピン酸、また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させることで形成される。誘電体層１１２の厚みは１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
固体電解質層１１３は、誘電体層１１２の外面（電極箔１１１に当接する面と対向する面）を覆う。固体電解質層１１３は、誘電体層１１２で覆われた多数の孔内にも充填されている。
より具体的な構成として、固体電解質層１１３は、例えば、内層と外層とを備える。
内層は、固体電解質層１１３の誘電体層１１２側の層であり、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、もしくはチオフェン類を骨格とする導電性高分子のＰＥＤＯＴ［ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）］等で実現され、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の層であってもよい。内層は、固体電解質層１１３を形成する基となる電解質溶液、例えば、３，４－エチレンジオキシチオフェン等のモノマーを含む処理液を用いて、誘電体層１１２の表面にポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等の重合膜を形成する方法や、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等のポリマーの分散液を誘電体部の表面に塗布して乾燥させる方法等によって形成される。
外層は、内層の外側に形成される層である。例えば、外層は、多孔質部の細かい凹部を充填する内層を形成した後、誘電体層１１２全体を被覆するように形成された層である。外層の厚みは、２μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。外層は、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。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。
このような構成によって、コンデンサ素子１１は、平膜形状の固体電解コンデンサとなる。このコンデンサ素子１１では、電極箔１１１が陽極に対応し、固体電解質層１１３が陰極に対応する。電極箔１１１が本発明における「陽極端子領域」に対応し、固体電解質層１１３が本発明の「陰極形成領域」に対応する。
次に、図３を用いて、固体電解コンデンサ１をリフロー処理する際の構造について説明する。固体電解コンデンサ１は、段階的に温度を上昇させることによってリフロー処理される。リフロー処理のピーク温度は、例えば約２４０℃である。ピーク温度に達するまでに、固体電解コンデンサ１に加わる温度は段階的に上昇する。
図１に示す通り、スペーサ５１，５２は、低融点はんだであり、融解温度は約１８０℃である。固体電解コンデンサ１に約１８０℃の熱が加わると、スペーサ５１，５２は融解する。結果として、スペーサ５１が形成されていた箇所には、空隙５１Ｃが形成される。同様に、スペーサ５２が形成されていた箇所には空隙５２Ｃが形成される。
このようにして、固体電解コンデンサ１の内部で発生したガスは、空隙５１Ｃ，５２Ｃから外部に放出される。言い換えれば、固体電解コンデンサ１の内圧が上昇する前に、内部に発生したガスを放出することができる。すなわち、固体電解コンデンサ１に対するストレス、および絶縁性樹脂体４０のクラックが発生することを抑制できる。
さらに、空隙５１Ｃ，５２Ｃが形成されていない絶縁性樹脂体４０にクラックが発生した場合、リードフレームである第１端子電極２０、第２端子電極３０にメッキ膜が存在すると、このメッキ膜は飛散する虞がある。しかしながら、空隙５１Ｃ，５２Ｃによって固体電解コンデンサ１内のガスを放出することができるため、第１端子電極２０、第２端子電極３０のメッキ膜の飛散を抑制できる。
より具体的な、スペーサ５１，５２の融解温度について説明する。図４は、固体電解コンデンサ１に用いるスペーサ５１，５２の融解温度に基づいて比較を行った表である。
図４に示すように、スペーサ５１，５２における、はんだ（低融点はんだ）の融解温度を比較する。はんだＡ～Ｄ（融解温度が１４０℃～１８５℃）においては、ＥＳＲが上昇せず、かつ絶縁性樹脂体４０にクラックが発生しない。一方、はんだＥ（融解温度が２００℃）には、ＥＳＲが上昇する固体電解コンデンサが存在し、絶縁性樹脂体４０にクラックが発生する固体電解コンデンサが存在する。さらに、スペーサ５１，５２を備えていない固体電解コンデンサにおいては、ＥＳＲが上昇し、クラックが発生した。
すなわち、スペーサ５１，５２として、融解温度が約１８５℃以下の低融点はんだを用いることによって、ＥＳＲの上昇を抑制できる。さらには、絶縁性樹脂体４０に対するクラックの発生を抑制できる。
（固体電解コンデンサの形成、およびリフロー実装方法）
上述の構成を備える固体電解コンデンサ１を形成し、固体電解コンデンサ１をプリント配線板等にリフロー実装する際の構成について説明する。
上述の構成を備える固体電解コンデンサ１を形成し、固体電解コンデンサ１をプリント配線板等にリフロー実装する際の構成について説明する。
まず、固体電解コンデンサ１を形成する方法について、図５のフローチャートを用いて説明する。
コンデンサ素子１１を形成する（Ｓ１１）。具体的には、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、複数の電極箔１１１に、誘電体層１１２、および固体電解質層１１３を形成する。
次に、コンデンサ素子１１の固体電解質層１１３に導通部材１９を形成する。さらに、コンデンサ素子１１を積層することで、コンデンサ集合体１０を形成する（Ｓ１２）。この際、第１端子電極２０および第２端子電極３０の一部をコンデンサ集合体１０の内部に配置する。
コンデンサ集合体１０の第１領域、および第２領域にスペーサ５１，５２を形成する（Ｓ１３）。
図１に示すように、コンデンサ集合体１０を絶縁性樹脂体４０で封止して、封止体４００を形成する（Ｓ１４）。
次に、封止体４００に沿って、第１端子電極２０および第２端子電極３０を加工する（Ｓ１５）。より具体的には、第１端子電極２０の端部２０Ｅ２を、封止体４００の第１端面４０３から外部に露出し、第１端面４０３および底面４０２に亘って配置する。同様に第２端子電極３０の端部３０Ｅ２を、封止体４００の第２端面４０４から外部に露出し、第２端面４０４および底面４０２に亘って配置する。
このような手順によって、固体電解コンデンサ１は形成される。
次に、固体電解コンデンサ１をリフロー実装する手順について、図６のフローチャートを用いて説明する。
プリント配線基板等に、はんだを配置する（Ｓ２１）。
はんだが配置された位置に固体電解コンデンサ１を実装する（Ｓ２２）。
固体電解コンデンサ１が実装されたプリント配線基板を加熱する（Ｓ２３）。この際、固体電解コンデンサ１が加熱されることにより、スペーサ５１，５２が融解する。
空隙５１Ｃは、スペーサ５１が融解することによって形成される（Ｓ２４）。同様に、空隙５２Ｃは、スペーサ５２が融解することによって形成される（Ｓ２４）。
このように、固体電解コンデンサ１に空隙５１Ｃ，５２Ｃが形成されることによってリフロー実装時に発生するガスは外部へ放出される。
この後、固体電解コンデンサ１が冷却されると、スペーサ５１，５２は、冷え固まり、空隙５１Ｃ，５２Ｃの少なくとも一部を塞ぐ。特に、スペーサ５１，５２が空隙５１Ｃ，５２Ｃを塞いで、固体電解コンデンサ１の内部と外部とを完全に遮蔽できれば、固体電解コンデンサ１の信頼性は、さらに向上する。
上述の構成において、スペーサ５１，５２を低融点はんだであるとして説明した。しかしながら、リフロー実装時におけるリフロー温度よりも低温で融解することが可能な部材であればよく、低融点はんだに限定されない。例えば、スペーサ５１，５２が熱可塑性樹脂であってもよい。さらには、リフロー実装の冷却時に空隙５１Ｃ，５２Ｃを構成することができれば、熱硬化性樹脂を採用してもよい。また、第１端子電極２０、第２端子電極３０との相性が良い、例えば密着性が高い材質を選択するとよい。
さらに、スペーサ５１，５２が融解することによって、空隙５１Ｃ，５２Ｃが形成される例を説明した。この空隙５１Ｃ，５２Ｃは固体電解コンデンサ１の内部に発生したガスを放出することが可能な大きさ、形状であればよい。言い換えれば、スペーサ５１，５２が完全に融解することなく、スペーサ５１，５２の少なくとも一部が融解していればよい。
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る固体電解コンデンサについて、図を参照して説明する。図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、第２の実施形態に係る固体電解コンデンサの側面断面図である。
本発明の第２の実施形態に係る固体電解コンデンサについて、図を参照して説明する。図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、第２の実施形態に係る固体電解コンデンサの側面断面図である。
図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、第２の実施形態に係る固体電解コンデンサ１Ａは、スペーサ５１，５２の形成方法において異なる。第２の実施形態に係る固体電解コンデンサ１Ａのその他の構成は、第１の実施形態に係る固体電解コンデンサ１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
図７（Ａ）に示すように、固体電解コンデンサ１Ａにはスペーサ５２が形成されていない。言い換えれば、固体電解コンデンサ１Ａには、スペーサ５１のみが形成されている。
スペーサ５１は、第１端子電極２０、コンデンサ集合体１０、絶縁性樹脂体４０が接触する領域に形成される。すなわち、スペーサ５１は、第１端面４０３側の第１領域に形成されている。
一方、図７（Ｂ）に示すように、固体電解コンデンサ１Ａにはスペーサ５１が形成されていない。言い換えれば、固体電解コンデンサ１Ａには、スペーサ５２のみが形成されている。
スペーサ５２は、第２端子電極３０、コンデンサ集合体１０、絶縁性樹脂体４０の接触領域に形成される。すなわち、スペーサ５２は第２端面４０４側の第２領域に形成されている。
このように、スペーサ５１、またはスペーサ５２のいずれか一方が形成されている構成であっても、固体電解コンデンサ１Ａの内部で発生したガスは、空隙５１Ｃ、または空隙５２Ｃから外部に放出される。言い換えれば、固体電解コンデンサ１Ａの内圧が上昇する前に、内部に発生したガスを放出することができる。すなわち、固体電解コンデンサ１Ａに対するストレス、および絶縁性樹脂体４０のクラックが発生することを抑制できる。
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る固体電解コンデンサについて、図を参照して説明する。図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、第３の実施形態に係る固体電解コンデンサの側面断面図である。
本発明の第３の実施形態に係る固体電解コンデンサについて、図を参照して説明する。図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、第３の実施形態に係る固体電解コンデンサの側面断面図である。
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、第２の実施形態に係る固体電解コンデンサ１Ｂは、スペーサ５１Ｂ，５２Ｂの形成方法において異なる。第３の実施形態に係る固体電解コンデンサ１Ｂのその他の構成は、第１の実施形態に係る固体電解コンデンサ１と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、固体電解コンデンサ１Ｂにはスペーサ５１Ｂ，５２Ｂが形成されている。図８（Ａ）に示すように、スペーサ５１Ｂは、絶縁性樹脂体４０の天面４０１側に形成されている。言い換えれば、スペーサ５１Ｂは、第１端子電極２０と、コンデンサ集合体１０のうちコンデンサ素子１１，１２と、絶縁性樹脂体４０が接触する領域に形成されている。
同様に、スペーサ５２Ｂは、絶縁性樹脂体４０の底面４０２側に形成されている。言い換えれば、スペーサ５２Ｂは、第２端子電極３０、コンデンサ集合体１０のうちコンデンサ素子１１，１２、絶縁性樹脂体４０が接触する領域に形成されている。
一方、図８（Ｂ）に示すように、スペーサ５１Ｂは、絶縁性樹脂体４０の底面４０２側に形成されている。言い換えれば、スペーサ５１Ｂは、第１端子電極２０と、コンデンサ集合体１０のうちコンデンサ素子１３，１４と、絶縁性樹脂体４０が接触する領域に形成されている。
同様に、スペーサ５２Ｂは、絶縁性樹脂体４０の底面４０２側に形成されている。言い換えれば、スペーサ５２Ｂは、第２端子電極３０、コンデンサ集合体１０のうちコンデンサ素子１３，１４、絶縁性樹脂体４０が接触する領域に形成されている。
このように、スペーサ５１Ｂ、スペーサ５２Ｂが第１端子電極２０、第２端子電極３０の一部に接触する領域に形成されている構成であっても、固体電解コンデンサ１Ｂの内部で発生したガスは、空隙５１Ｃまたは空隙５２Ｃから外部に放出される。言い換えれば、固体電解コンデンサ１Ｂの内圧が上昇する前に、内部に発生したガスを放出することができる。すなわち、固体電解コンデンサ１Ｂに対するストレス、および絶縁性樹脂体４０のクラックが発生することを抑制できる。
なお、固体電解コンデンサは、上述の構成に示したような固体電解コンデンサの厚み方向に複数の平膜状のコンデンサ素子を積層する構成に限るものではない。例えば、平膜状のコンデンサ素子を巻回させ、円筒形の筐体内に収容した構成であってもよい。
また、上述の各実施形態に示す構成および各種の派生例は、適宜組み合わせることが可能であり、それぞれの組み合わせに応じた作用効果を奏することができる。
１、１Ａ、１Ｂ…固体電解コンデンサ
１０…コンデンサ集合体
１１，１２，１３，１４…コンデンサ素子
１９…導通部材
２０…第１端子電極
２０Ｅ１，２０Ｅ２，３０Ｅ１，３０Ｅ２…端部
３０…第２端子電極
４０…絶縁性樹脂体
５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ…スペーサ
５１Ｃ，５２Ｃ…空隙
１１１…電極箔
１１２…誘電体層
１１３…固体電解質層
４００…封止体
４０１…天面
４０２…底面
４０３…第１端面
４０４…第２端面
１０…コンデンサ集合体
１１，１２，１３，１４…コンデンサ素子
１９…導通部材
２０…第１端子電極
２０Ｅ１，２０Ｅ２，３０Ｅ１，３０Ｅ２…端部
３０…第２端子電極
４０…絶縁性樹脂体
５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ…スペーサ
５１Ｃ，５２Ｃ…空隙
１１１…電極箔
１１２…誘電体層
１１３…固体電解質層
４００…封止体
４０１…天面
４０２…底面
４０３…第１端面
４０４…第２端面
Claims (6)
- 弁作用金属を含む平膜状の本体と、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、を有し、前記本体に対して前記固体電解質層が形成されていない陽極端子領域と、前記本体に対して前記固体電解質層が形成された前記陰極形成領域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ことで封止体を形成する封止部材と、
前記封止体の外表面からその一部が露出するように前記封止部材に埋包されている外部電極と、
前記封止部材と前記外部電極とが接触している接触領域に形成されたスペーサと、
を備え、
前記スペーサは、温度上昇に応じて融解する、固体電解コンデンサ。 - 前記スペーサは、低融点はんだである、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記スペーサの融解温度は約１８５℃以下である、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記接触領域は、前記陽極端子領域の第１領域と前記陰極形成領域の第２領域とを備え、
前記スペーサは、前記第１領域と前記第２領域の両方に形成されている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。 - 前記接触領域は、前記陽極端子領域の第１領域と前記陰極形成領域の第２領域とを備え、
前記スペーサは、前記第１領域と前記第２領域の少なくとも一方に形成されている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。 - 前記接触領域は、前記陽極端子領域の第１領域と前記陰極形成領域の第２領域とを備え、
前記スペーサは、前記第１領域と前記第２領域の少なくとも一部に形成されている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
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|---|---|---|---|
| JP2022139706 | 2022-09-02 | ||
| JP2022-139706 | 2022-09-02 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/030500 WO2024048412A1 (ja) | 2022-09-02 | 2023-08-24 | 固体電解コンデンサ |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001057321A (ja) * | 1999-08-18 | 2001-02-27 | Nec Corp | チップ型固体電解コンデンサ |
| WO2007052652A1 (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-10 | Showa Denko K. K. | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
| JP2008270253A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Hitachi Aic Inc | チップ形固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
-
2023
- 2023-08-24 WO PCT/JP2023/030500 patent/WO2024048412A1/ja unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001057321A (ja) * | 1999-08-18 | 2001-02-27 | Nec Corp | チップ型固体電解コンデンサ |
| WO2007052652A1 (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-10 | Showa Denko K. K. | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
| JP2008270253A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Hitachi Aic Inc | チップ形固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
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