JP5201670B2

JP5201670B2 - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP5201670B2
Application number: JP2008213829A
Authority: JP
Inventors: 大輔山下
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP2010050322A

Description

本発明は、固体電解コンデンサに係り、特に下面電極型の固体電解コンデンサに関する。

従来から弁作用金属として、タンタル、ニオブ、アルミニウムなどを用いた固体電解コンデンサは、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れ、ＣＰＵのデカップリング回路あるいは電源回路などに広く使用されている。また、携帯型電子機器の発展に伴い、特に下面電極型の固体電解コンデンサの製品化が進んでいる。

このような下面電極型の固体電解コンデンサとして、大容量化を目的として上面にコンデンサ素子接続面を、下面に前記コンデンサ素子接続面のパターンと異なるパターンを有するコンデンサ実装電極面を備え、上面と下面が電気的に接続された平板状の変換基板の上面に、陽極リードを導出したコンデンサ素子が接続され、前記コンデンサ素子が外装樹脂で被覆されたことを特徴とする固体電解コンデンサがある（例えば特許文献１参照）。

従来の固体電解コンデンサの構成について図面を参照して説明する。図４は従来の固体電解コンデンサを示す断面図である。

先ず、コンデンサ素子１の陽極導出部となるタンタル線からなる陽極リード６が導出されたタンタル金属粉末からなる多孔質のプレス体を高真空、高温で加熱処理し、多孔質性を維持したまま焼結体とする。その後、電解液に焼結体を浸漬して既定の化成電圧で陽極酸化処理によってタンタル金属表面に誘電体層となる酸化被膜であるＴａ₂Ｏ₅を形成する。次いで誘電体酸化被膜の上に固体電解質層を形成する。固体電解質はチオフェンモノマーもしくはピロールモノマーもしくはこれらの誘導体モノマーを重合して導電性高分子により形成してもよいし硝酸マンガンの熱分解によって二酸化マンガンを形成しても良い。この上にグラファイトペースト、銀ペーストによる陰極層を順次形成してコンデンサ素子１とする。

次に、陽極リード６と金属片７を抵抗溶接によって接続する。金属片７の材料としては４２合金や銅などがあげられる。銀ペーストを形成したコンデンサ素子１を陰極、金属片７を陽極となるように変換基板２のコンデンサ素子接続面の陰極部４、陽極部５とを導電性接着剤８を用いて電気的に接続するとともに固定する。その後、外装樹脂３としてガラス含有エポキシ樹脂、または液晶ポリマー、またはトランスファーモールド樹脂、または液状エポキシ樹脂を用いて外装を行う。全体の外観形状は薄型の直方体状である。

しかしながら、コンデンサ素子１を変換基板の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４に接続する際、導電性接着剤８の塗布量が多い場合、図４に示すように、コンデンサ素子１に陽極部５側に押し出された導電性接着剤８が変換基板の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陽極部５と導通してしまうことがあり、このような状態になると、陽陰極の接触による短絡不良となる。また、陽極部と反対側に押し出された導電性接着剤がコンデンサ素子接続面の陰極部より外側に広がった場合、外装樹脂３からの露出を発生させる。即ち、コンデンサ素子１を変換基板２の陰極部４に接続する導電性接着剤８については精密な塗布量の制御が必要となり、生産性に問題があった。

特開２００８−９８３９４号公報

上記の状況にあって、本発明の技術的課題は、コンデンサ素子の陰極部と変換基板上面の陰極部とを導電性接着剤で接続する際に、導電性接着剤の塗布量の精密な制御をすることなく歩留、生産性が向上した固体電解コンデンサを提供することにある。

本発明の固体電解コンデンサは上面にコンデンサ素子接続面を、下面に前記コンデンサ素子接続面のパターンと異なるパターンを有するコンデンサ実装電極面を備え、前記上面と前記下面が電気的に接続された平板状の変換基板を有し、前記上面に、陽極リードを導出したコンデンサ素子が導電性接着剤で接続され、前記コンデンサ素子が外装樹脂で被覆された固体電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子接続面の陰極部の、前記コンデンサ素子の陰極部における長手方向の端部に対応する箇所のみに凹部または凸部を有することを特徴とする。

本発明においては、変換基板のコンデンサ素子接続面の陰極部の外周部に溝加工、あるいは、突起加工、あるいは、この両方の加工を施すことにより、凹部または凸部を形成し、導電性接着剤の塗布量が多い場合にも、塗布面積の広がりを制限し、コンデンサ素子の陰極部と変換基板の陰極部とを接続する導電性接着剤が陽極部側へ広がり、陽極部と導通することを防止することができる。また、導電性接着剤の外側への広がりを抑制させることにより、樹脂外装の際に導電性接着剤の露出を防止することができる。

本発明によれば、変換基板の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部の周辺部の表面に凹部または凸部を施すことにより、短絡の無い、及び導電性接着剤の外装樹脂からの露出の無い歩留の向上した固体電解コンデンサが得られる。また、導電性接着剤の塗布量におけるバラツキの許容範囲が大きくなるため、塗布量調整時間の短縮が図れ、生産性の向上した固体電解コンデンサが得られる。

次に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の固体電解コンデンサを説明する断面図である。本発明の固体電解コンデンサの陽極材料は、弁作用金属で陽極酸化処理によって誘電体層となる陽極酸化被膜を形成するものであれば良いが、多孔質粉末によって表面積を大きくすることによって大容量化が容易なタンタル金属を用いたタンタル固体電解コンデンサを例に説明する。また、コンデンサ素子の製造方法は公知の技術によるものとして簡略に以下説明する。コンデンサ素子の形状、陽極リードの形状、導出位置等は特に限定されないものとする。

公知の技術によってコンデンサ素子１の陽極導出部となるタンタル線からなる陽極リード６が導出されたタンタル金属粉末からなる多孔質のプレス体を高真空、高温で加熱処理し、多孔質性を維持したまま焼結体とする。その後、電解液に焼結体を浸漬して任意の化成電圧で陽極酸化処理によってタンタル金属表面に誘電体層となる酸化被膜であるＴａ₂Ｏ₅を形成する。次いで誘電体酸化被膜の上に固体電解質層を形成する。固体電解質はチオフェンモノマーもしくはピロールモノマーもしくはこれらの誘導体モノマーを重合して導電性高分子により形成してもよいし硝酸マンガンの熱分解によって二酸化マンガンを形成しても良い。この上にグラファイトペースト、銀ペーストによる陰極層を順次形成してコンデンサ素子１とする。

前述のコンデンサ素子から導出された陽極リード６と金属片７を抵抗溶接等によって接続する。金属片の材料としては４２合金や銅などがあげられる。銀ペーストを形成したコンデンサ素子１を陰極、金属片７を陽極となるように変換基板２のコンデンサ素子接続面の陰極部４、陽極部５とを導電性接着剤８を用いて電気的に接続するとともに固定する。

ここで、変換基板２は上面のコンデンサ素子接続面にはコンデンサ素子との接続用に陽極部５及び陰極部４を備える。下面のコンデンサ実装電極面には、コンデンサ素子接続面のパターンとは異なる陽極端子１５と陰極端子１４を備える。絶縁性のガラス含有エポキシ樹脂、或いは、液晶ポリマー等の基板内にスルーホールおよびビアホール等の導電体を形成してコンデンサ素子接続面の陽極部５とコンデンサ実装電極面の陽極端子５、コンデンサ素子接続面の陰極部４とコンデンサ実装電極面の陰極端子１４をそれぞれ導通化するようにする。陽極部５、陰極部４、陽極端子１５、陰極端子１４は銅箔等の金属箔からなる。

変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４の周辺部の表面には、０．０５〜０．１０ｍｍ程度の深さで、溝加工が施されて凹部９が形成されている。溝加工はプレス、切削、レーザ等の加工方法が使用でき、断面形状は、Ｖ字形、多角形、半円形、Ｕ字形、などとすることができる。また、陰極部４には、溝加工を複数施してもよく、間欠状であってもよい。

その後、外装樹脂３としてガラス含有エポキシ樹脂、または液晶ポリマー、またはトランスファーモールド樹脂、または液状エポキシ樹脂を用いて外装を行う。このとき外装樹脂３によって個々に成型をした後、電圧印加を行ってエージングを実施し、特性不良品を検査選別した後、変換基板２を切断して個々のコンデンサにしてもよい。または、変換基板を連ねた量産用基板上に平板状に外装材を熱成型した後に電圧印加を行ってエージングを実施し、特性不良品を検査選別した後、外装樹脂２および変換基板２を設計寸法どおりに切断して個々のコンデンサにしてもよい。以上の製造方法によって固体電解コンデンサを作製することができる。

前述の加工を施した変換基板２を使用すると、コンデンサ素子１の陰極部と変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４とを導電性接着剤８で接続する際、導電性接着剤８の塗布量過多の場合でも、図１に示すように、陰極部４の周囲に形成した凹部９で導電性接着剤８の流出が止まり、変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４と陽極部５の導通には至らない。

従って、従来技術のような導通による陽陰極の接触が抑えられるため、短絡の無い固体電解コンデンサを得ることができる。また、導電性接着剤８の外側への広がりを抑制できるため、導電性接着剤の外装樹脂からの露出の無い固体電解コンデンサを得ることができる。また、導電性接着剤８の塗布量のバラツキの許容範囲が大きくなるため、塗布量調整時間の短縮が図れ、生産効率が向上する。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２の固体電解コンデンサを示す断面図である。実施の形態１における変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４の周辺部に施された溝加工等からなる凹部を突起加工等による凸部に変更したものであり、この突起加工等による凸部１０が導電性接着剤８の広がりを制限するので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４の周辺部の表面には、０．０５〜０．１０ｍｍ程度の高さで、突起加工が施されて凸部１０が形成されている。突起加工はプレス、樹脂塗布による形成等の加工方法が使用でき、断面形状は、Ｖ字形、多角形、半円形、Ｕ字形、などとすることができる。また、陰極部４には、突起加工を複数施してもよく、間欠状であってもよい。

その後、外装樹脂３としてガラス含有エポキシ樹脂、または液晶ポリマー、またはトランスファーモールド樹脂、または液状エポキシ樹脂を用いて外装を行う。このとき外装樹脂３によって個々に成型をした後、電圧印加を行ってエージングを実施し、特性不良品を検査選別した後、変換基板２を切断して個々のコンデンサにしてもよい。または、変換基板を連ねた量産用基板上に平板状に外装材を熱成型した後に電圧印加を行ってエージングを実施し、特性不良品を検査選別した後、外装樹脂３および変換基板２を設計寸法どおりに切断して個々のコンデンサにしてもよい。以上の製造方法によって固体電解コンデンサを作製することができる。

前述の加工を施した変換基板２を使用すると、コンデンサ素子１の陰極部と変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４とを導電性接着剤８で接続する際、導電性接着剤８の塗布量過多の場合でも、図１に示すように、陰極部４の周囲に形成した凸部１０で導電性接着剤８の流出が止まり、変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４と陽極部５の導通には至らない。

（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３の固体電解コンデンサを示す断面図である。実施の形態１における変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４に施された溝加工等からなる凹部にさらに突起加工等による凸部を追加したものであり、本実施の形態では、凹部９と凸部１０の両方を形成することで、実施の形態１または実施の形態２で得られる以上の効果を得ることができる。

変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４の周辺部の表面には、０．０５〜０．１０ｍｍ程度の深さで、溝加工が施されて凹部９が形成されている。また凹部の外周には０．０５〜０．１０ｍｍ程度の高さで、突起加工が施されて凸部１０が形成されている。溝加工はプレス、切削、レーザ等の加工方法が使用でき、また突起加工はプレス、樹脂塗布による形成等の加工方法が使用でき、断面形状は、Ｖ字形、多角形、半円形、Ｕ字形、などとすることができる。また、陰極部４には、溝加工、若しくは突起加工を複数施してもよく、間欠状であってもよい。溝加工、突起加工の順番はどちらが先でもよい。

前述の加工を施した変換基板２を使用すると、コンデンサ素子１の陰極部と変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４とを導電性接着剤８で接続する際、導電性接着剤８の塗布量過多の場合でも、図１に示すように、陰極部４の周囲に形成した凹部９、および凸部１０で導電性接着剤８の流出が止まり、変換基板２の上面に形成したコンデンサ素子接続面の陰極部４と陽極部５の導通には至らない。

次に本発明の実施例について説明する。

(実施例１)
実施例１については、実施の形態１で用いた図１を参照して説明する。変換基板２としては、厚さ０．２ｍｍ、長さ３．２ｍｍ、幅１．６ｍｍのガラス含有エポキシ樹脂からなる基体の上面のコンデンサ素子接続面に一端に厚さ７０μｍ、長さ１．０ｍｍ、幅１．６ｍｍの陽極部５が、他端に厚さ７０μｍ、長さ１．５ｍｍ、幅１．６ｍｍの陰極部４が銅箔により形成されている。下面のコンデンサ実装電極面には四隅に厚さ７０μｍ、長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍの陽極端子１５及び陰極端子１４が銅箔により形成され陽極部５と陽極端子１５、陰極部４と陰極端子１４はスルーホール及びビアホールにより接続されている。陰極部４の周囲には外周から０．１ｍｍ内側に幅０．１ｍｍ深さ０．１ｍｍのＵ字形の凹部９をプレスにより形成した。

コンデンサ素子１は、直径０．２ｍｍ、長さ０．６ｍｍのタンタルからなる陽極リード６が導出した長さ１．４ｍｍ、幅０．９ｍｍ、厚さ０．６ｍｍであり、陽極リード６に４２合金からなる金属片７を抵抗溶接した。

変換基板の陰極部に銀とエポキシ樹脂からなる導電性接着剤を、通常より多目に塗布量を設定して０．０５±０．０１ｇ／１ｐを用いて塗布し、コンデンサ素子を載せ、乾燥して接続した後、液状エポキシ樹脂を用いて外装し固体電解コンデンサを作製した。

(実施例２)
実施例２については、実施の形態２で用いた図２を参照して説明する。変換基板２としては、厚さ０．２ｍｍ、長さ３．２ｍｍ、幅１．６ｍｍのガラス含有エポキシ樹脂からなる基体の上面のコンデンサ素子接続面に一端に厚さ７０μｍ、長さ１．０ｍｍ、幅１．６ｍｍの陽極部５が、他端に厚さ７０μｍ、長さ１．５ｍｍ、幅１．６ｍｍの陰極部４が銅箔により形成されている。下面のコンデンサ実装電極面には四隅に厚さ７０μｍ、長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍの陽極端子１５及び陰極端子１４が銅箔により形成され陽極部５と陽極端子１５、陰極部４と陰極端子１４はスルーホール及びビアホールにより接続されている。陰極部４の周囲には外周から０．１ｍｍ内側に幅０．１ｍｍ、高さ０．１ｍｍの凸部１０をエポキシ樹脂を塗布して形成した。

変換基板の陰極部に銀とエポキシ樹脂からなる導電性接着剤を、通常より多目に塗布量を設定して０．０５±０．０１ｇ／１ｐを用いて塗布し、コンデンサ素子を載せ、乾燥して接続した後、モールド材を用いて外装し固体電解コンデンサを作製した。

(実施例３)
実施例３については、実施の形態３で用いた図３を参照して説明する。変換基板２としては、厚さ０．２ｍｍ、長さ３．２ｍｍ、幅１．６ｍｍのガラス含有エポキシ樹脂からなる基体の上面のコンデンサ素子接続面に一端に厚さ７０μｍ、長さ１．０ｍｍ、幅１．６ｍｍの陽極部５が、他端に厚さ７０μｍ、長さ１．５ｍｍ、幅１．６ｍｍの陰極部４が銅箔により形成されている。下面のコンデンサ実装電極面には四隅に厚さ７０μｍ、長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍの陽極端子１５及び陰極端子１４が銅箔により形成され陽極部５と陽極端子１５、陰極部４と陰極端子１４はスルーホール及びビアホールにより接続されている。陰極部４の周囲には外周から０．１ｍｍ内側に幅０．１ｍｍ、高さ０．１ｍｍの凸部１０をエポキシ樹脂を塗布して形成し、凸部から０．１ｍｍ内側に幅０．１ｍｍ深さ０．１ｍｍのＵ字形の凹部９をプレスにより形成した。

(比較例)
比較例については、従来の固体電解コンデンサで用いた図４を参照して説明する。変換基板２としては、厚さ０．２ｍｍ、長さ３．２ｍｍ、幅１．６ｍｍのガラス含有エポキシ樹脂からなる基体の上面のコンデンサ素子接続面に一端に厚さ７０μｍ、長さ１．０ｍｍ、幅１．６ｍｍの陽極部５が、他端に厚さ７０μｍ、長さ１．５ｍｍ、幅１．６ｍｍの陰極部４が銅箔により形成されている。下面のコンデンサ実装電極面には四隅に厚さ７０μｍ、長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍの陽極端子１５及び陰極端子１４が銅箔により形成され陽極部５と陽極端子１５、陰極部４と陰極端子１４はスルーホール及びビアホールにより接続されている。

実施例１〜３及び比較例で作製した固体電解コンデンサそれぞれ１００００個について短絡不良数および導電性接着剤の露出不良数を表１に示す。

以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、この実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であればなしえるであろう各種変更、修正を含むことは勿論である。

本発明の実施の形態１の固体電解コンデンサを説明する断面図。本発明の実施の形態２の固体電解コンデンサを説明する断面図。本発明の実施の形態３の固体電解コンデンサを説明する断面図。従来の固体電解コンデンサを説明する断面図。

符号の説明

１コンデンサ素子
２変換基板
３外装樹脂
４陰極部
５陽極部
６陽極リード
７金属片
８導電性接着剤
９凹部
１０凸部
１４陰極端子
１５陽極端子

Claims

上面にコンデンサ素子接続面を、下面に前記コンデンサ素子接続面のパターンと異なるパターンを有するコンデンサ実装電極面を備え、前記上面と前記下面が電気的に接続された平板状の変換基板を有し、前記上面に、陽極リードを導出したコンデンサ素子が導電性接着剤で接続され、前記コンデンサ素子が外装樹脂で被覆された固体電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子接続面の陰極部の、前記コンデンサ素子の陰極部における長手方向の端部に対応する箇所のみに凹部または凸部を有することを特徴とする固体電解コンデンサ。