JPH10149952A - チップ状固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンデンサ素子の固体電解質を構成する機能
性高分子電解質層の高温環境下における酸化劣化を抑制
することができてインピーダンス特性の安定化を図るこ
とができるチップ状固体電解コンデンサを提供すること
を目的とする。 【解決手段】 陽極導出線１２を具備しかつ弁作用金属
からなる陽極体１１の表面に誘電体酸化皮膜、機能性高
分子電解質層１３、陰極層１４を順次積層形成して構成
したコンデンサ素子１５と、このコンデンサ素子１５を
被覆する外装樹脂２３とを有し、前記外装樹脂２３の表
面上に金属層１９，２０よりなる外部電極を直接形成
し、かつこの外部電極と前記コンデンサ素子１５の陽極
部および陰極部を電気的に接続したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種電子機器に利用
されるチップ状固体電解コンデンサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の軽薄短小化と面実装技
術の進展からチップ部品が急増している。チップ状固体
電解コンデンサにおいても、小形大容量化とともに一層
の高性能化が要求されている。

【０００３】以下に従来のチップ状固体電解コンデンサ
について説明する。図４は従来のチップ状固体電解コン
デンサの断面図を示したもので、この図４において、１
はコンデンサ素子で、このコンデンサ素子１は、陽極導
出線２を具備する多孔質弁作用金属からなる陽極体３の
表面に誘電体酸化皮膜を形成し、その後、この誘電体酸
化皮膜上に化学重合、電解重合等により機能性高分子電
解質４を形成し、さらにこの機能性高分子電解質４上に
カーボン層および銀塗料層よりなる陰極層５を形成する
ことにより構成している。６は陽極外部端子で、この陽
極外部端子６は前記陽極導出線２に一端部が溶接により
接続され、かつ他端部は後述する外装樹脂の側面および
底面に沿って折り曲げられる。７は陰極外部端子で、こ
の陰極外部端子７は前記コンデンサ素子１における陰極
層５に一端部が導電性接着剤８により接合され、かつ他
端部は後述する外装樹脂の側面および底面に沿って折り
曲げられる。９はコンデンサ素子１全体をモールド成形
により被覆する外装樹脂である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のチップ状固体電解コンデンサにおいては、陽極
外部端子６と陰極外部端子７が図５に示すように打ち抜
き加工された金属板で構成されているため、この陽極外
部端子６および陰極外部端子７と外装樹脂９との接触面
積は大きく、かつ陽極外部端子６および陰極外部端子７
は外装樹脂９の成形後、外装樹脂９の側面および底面に
沿って折り曲げられるため、この折り曲げ加工による機
械的なストレス、熱スクリーニングや実装の際の熱スト
レスにより、陽極外部端子６および陰極外部端子７と外
装樹脂９との接触界面において隙間が生じ、そしてこの
隙間より空気、水分等が侵入してコンデンサ素子１に容
易に到達するもので、この場合、コンデンサ素子１の固
体電解質を構成する機能性高分子電解質層４は電気導電
性が優れているため、コンデンサのインピーダンス特性
を向上させることができると言う特長を有するが、この
機能性高分子電解質層４は高温環境下において、前記陽
極外部端子６および陰極外部端子７と外装樹脂９との接
触界面の隙間より侵入した空気や水分により容易に酸化
劣化を起こして電気導電度が著しく低下し、これによ
り、コンデンサとして特にインピーダンス特性が劣化す
るという問題点を有していた。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するため
になされたもので、コンデンサ素子の固体電解質を構成
する機能性高分子電解質層の高温環境下における酸化劣
化を抑制することができてインピーダンス特性の安定化
を図ることができるチップ状固体電解コンデンサを提供
することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のチップ状固体電解コンデンサは、陽極導出線
を具備しかつ弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体
酸化皮膜、機能性高分子電解質層、陰極層を順次積層形
成して構成したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子
を被覆する外装樹脂とを有し、前記外装樹脂の表面上に
金属層よりなる外部電極を直接形成し、かつこの外部電
極と前記コンデンサ素子の陽極部および陰極部を電気的
に接続したもので、この構成によれば、コンデンサ素子
の固体電解質を構成する機能性高分子電解質層の高温環
境下における酸化劣化を抑制することができてインピー
ダンス特性の安定化を図ることができるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、陽極導出線を具備しかつ弁作用金属からなる陽極体
の表面に誘電体酸化皮膜、機能性高分子電解質層、陰極
層を順次積層形成して構成したコンデンサ素子と、この
コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを有し、前記外装
樹脂の表面上に金属層よりなる外部電極を直接形成し、
かつこの外部電極と前記コンデンサ素子の陽極部および
陰極部を電気的に接続したもので、この構成によれば、
コンデンサ素子を被覆する外装樹脂の表面上に金属層よ
りなる外部電極を直接形成し、かつこの外部電極と前記
コンデンサ素子の陽極部および陰極部を電気的に接続す
るようにしているため、従来のように打ち抜き加工され
た金属板よりなる陽極外部端子および陰極外部端子にコ
ンデンサ素子を接続し、かつこれらを外装樹脂で被覆す
るとともに、この外装樹脂より外部に引き出された陽極
外部端子および陰極外部端子を外装樹脂の側面および底
面に沿って折り曲げるようにして構成したものに比べ
て、外装樹脂の表面上に直接形成された金属層よりなる
外部電極により密閉性を向上させることができ、これに
より、製品が機械的ストレスや熱ストレスを受けた場合
においてもコンデンサ素子に対して密閉性が保たれ、空
気のコンデンサ素子内部への侵入を著しく抑えることが
できるため、製品が高温環境下で使用された場合におい
ても、機能性高分子電解質層が従来のように酸化劣化を
起こすことは極めて少なくなり、その結果、コンデンサ
素子のインピーダンス特性の安定化を実現できるもので
ある。

【０００８】請求項２に記載の発明は、陽極導出線を具
備しかつ弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体酸化
皮膜、機能性高分子電解質層、陰極層を順次積層形成し
て構成したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子にお
ける前記陽極導出線の引き出し面と対向する面に設けた
陰極導出層と、この陰極導出層と前記陽極導出線が相対
向する方向に表出するように前記コンデンサ素子を被覆
する外装樹脂と、この外装樹脂における陽極導出線の表
出部と陰極導出層の表出部を含めた外部電極形成部に陽
極側の金属層と陰極側の金属層を形成し、かつこれらの
金属層の表面に半田層をそれぞれ積層してなる外部電極
とを備えたもので、この構成によれば、コンデンサ素子
における陽極導出線の引き出し面と対向する面に陰極導
出層を設け、かつ外装樹脂における陽極導出線の表出部
と陰極導出層の表出部を含めた外部電極形成部に陽極側
の金属層と陰極側の金属層を形成し、かつこれらの金属
層の表面に半田層をそれぞれ積層して外部電極を構成し
ているため、この外部電極からコンデンサ素子まで樹脂
外装された陽極導出線および陰極導出層と外装樹脂との
接触界面を極端に小さくすることができ、これによりコ
ンデンサ素子に対する密閉性は一段と向上し、その結
果、製品が高温環境下で使用されても機能性高分子電解
質層の酸化劣化を抑制することができるため、インピー
ダンス特性の安定化が図れるものである。さらに外部端
子は従来のように金属板を打ち抜き加工した金属コムを
使用していないため、コンデンサ素子の陽極導出線に対
する溶接スペースや陰極層に接続された金属コムの折り
曲げスペースも不要となり、これにより格段の小形化が
実現できるものである。

【０００９】請求項３に記載の発明は、陽極体の表面に
形成される機能性高分子電解質層をポリピロールにより
形成された電解質層に特定したものである。

【００１０】請求項４に記載の発明は、外部電極を金属
メッキ層もしくは金属メッキ層を含む金属層で構成した
ものである。

【００１１】請求項５に記載の発明は、金属層よりなる
外部電極を無電解メッキと電解メッキの積層構造により
構成したもので、この構成によれば、電解メッキに必要
な材料費が無電解メッキに必要な材料費に比べて安価で
あるため、外部電極を構成する金属層を厚く形成しても
材料費の低減が図れるものである。

【００１２】請求項６に記載の発明は、外装樹脂の表面
を物理的に粗面化し、かつ表出したフィラーにさらに化
学エッチング処理を施し、その表面に外部電極を構成す
る金属層を形成したもので、この構成によれば、外装樹
脂の表面に形成される金属層の密着強度を格段に向上さ
せることができるものである。

【００１３】請求項７に記載の発明は、陰極導出層を凸
状の金属リベットで構成したもので、この構成によれ
ば、金属リベットが凸状となっているため、この金属リ
ベットよりなる陰極導出層を外装樹脂の外部電極形成部
に表出させるに際し、陰極導出層のコンデンサ素子への
固着を安定化させることができるものである。

【００１４】請求項８に記載の発明は、外装樹脂より表
出する陽極導出線を外装樹脂に設けられた溝部内に収納
するようにしたもので、この構成によれば、製品の外観
形状を突起部のない方形状とすることが可能となるた
め、実装性の向上が図れるものである。

【００１５】請求項９に記載の発明は、コンデンサ素子
における陽極導出線の引き出し面と対向する面に設けた
陰極導出層を金属で凸状に形成し、かつ外装樹脂は前記
陽極導出線が片側に引き出されるようにコンデンサ素子
および陰極導出層を含めて製品寸法より長めに樹脂外装
を施し、さらにこの外装樹脂における陽極導出線の導出
面と対向する対向面の一部を除去して陰極導出面に陰極
導出層を表出させるようにしたもので、この構成によれ
ば、陰極導出層を外装樹脂の表面に表出させるに際し、
コンデンサ素子の陰極層にストレスを与えることなく陰
極導出層を外装樹脂の表面に表出させることができるも
のである。

【００１６】以下、本発明の具体的な実施の形態につい
て添付図面にもとづいて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
チップ状固体電解コンデンサの断面図を示したもので、
この図１において、１１は弁作用金属であるタンタル金
属粉末中にタンタル金属線からなる陽極導出線１２を埋
設して成形焼結した多孔質の陽極体で、この陽極体１１
の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、その後、この誘電体
酸化皮膜上に化学重合、電解重合等によりポリピロール
よりなる機能性高分子電解質層１３を形成し、さらにこ
の機能性高分子電解質層１３上にカーボン層および銀塗
料層よりなる陰極層１４を形成することによりコンデン
サ素子１５を構成している。

【００１７】１６は陽極リード、１７は陰極リードであ
る。そして前記陰極リード１７および陽極リード１６は
金属板を打ち抜き加工して構成され、かつ前記陽極リー
ド１６は前記陽極導出線１２に溶接により接続し、さら
に前記陰極リード１７は前記陰極層１４に導電性接着剤
１８により接続している。続いて前記陽極リード１６お
よび陰極リード１７がそれぞれ対向する陽極導出面２３
ａおよび陰極導出面２３ｂに導出されるようにコンデン
サ素子１５を含めてトランスファーモールドにより外装
樹脂２３で被覆し、その後、前記陽極リード１６の表出
部、前記陰極リード１７の表出部および前記外装樹脂２
３の全表面にブラスト処理を施してそれぞれの表面を物
理的に粗面化する。

【００１８】そしてその後、前記陽極リード１６と陰極
リード１７を前記外装樹脂２３の陽極導出面２３ａおよ
び陰極導出面２３ｂで切断する。次にＰＨ１０〜１２の
アルカリ溶液で脱脂した後、さらに化学エッチング処理
を施し、その後、無電解メッキの前処理となるパラジウ
ムの触媒付与を施し、そして外装樹脂２３における前記
陽極導出面２３ａと前記陰極導出面２３ｂを含む外部電
極形成部に選択的に厚さ２μｍのニッケルからなる無電
解メッキの金属層を形成する。

【００１９】その後、さらにこの無電解メッキの金属層
上に電解メッキでニッケル金属層を形成し、その厚みを
６μｍとして陽極側金属層１９および陰極側金属層２０
を形成する。その後、この陰極側金属層２０および前記
陽極側金属層１９の表面上に良好な半田付け性を確保す
るために厚さ約６μｍの陽極側半田層２１および陰極側
半田層２２を電解メッキにより形成し、図１に示すチッ
プ状固体電解コンデンサを構成した。

【００２０】上記した本発明の実施の形態１における構
成に基づいて、製品寸法７．３×４．３×２．８mm、定
格１０Ｖ１００μＦのチップ状固体電解コンデンサを製
造した。この場合、コンデンサ素子１５の陽極導出線１
２および陰極層１４に接続される陽極リード１６および
陰極リード１７は厚さ０．１mm、幅２．４mmのニッケル
の金属フレームに０．２μｍの銅メッキを施し、さらに
前記陰極側の陰極リード１７においては、導電性接着剤
１８によりコンデンサ素子１５の陰極層１４に接続され
る接続部のみに６μｍの半田メッキを施した。

【００２１】一方、比較例として、コンデンサ素子１５
は本発明の一実施の形態と全く同様に構成し、そして陽
極リード１６および陰極リード１７は厚さ０．１mm、幅
２．４mmのニッケルの金属フレームに０．２μｍの銅メ
ッキを施し、かつ陰極側の陰極リード１７においては、
導電性接着剤１８によりコンデンサ素子１５の陰極層１
４に接続される接続部と、陽極および陰極の外部端子と
なる部分のみに６μｍの半田メッキを施し、そして陽極
リード１６は前記コンデンサ素子１５の陽極導出線１２
に抵抗溶接により接続し、一方、陰極リード１７はコン
デンサ素子１５の陰極層１４に導電性接着剤１８で接続
し、外形寸法７．３×４．３×２．８mmのチップ状固体
電解コンデンサを製造した。

【００２２】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２におけるチップ状固体電解コンデンサの断面図を示
し、また図３は同チップ状固体電解コンデンサの製造工
程図を示したもので、この図２、図３において、３１は
弁作用金属であるタンタル金属粉末中にタンタル金属線
からなる陽極導出線３２を埋設して成形焼結した多孔質
の陽極体で、この陽極体３１の表面に誘電体酸化皮膜を
形成し、その後、この誘電体酸化皮膜上に化学重合、電
解重合等によりポリピロールよりなる機能性高分子電解
質層３３を形成し、さらにこの機能性高分子電解質層３
３上にカーボン層および銀塗料層よりなる陰極層３４を
形成することによりコンデンサ素子３５を構成してい
る。

【００２３】３６は陰極導出層で、この陰極導出層３６
は凸状に加工された銀リベットをコンデンサ素子３５の
陰極層３４における陽極導出線３２の引き出し面と対向
する対向面３４ａに導電性接着剤３７により装着し、続
いて、陽極導出線３２が片側に表出されるようにコンデ
ンサ素子３５および陰極導出層３６を含めてトランスフ
ァーモールドにより製品寸法より長めに外装樹脂３８で
被覆し、その後、この外装樹脂３８における陽極導出線
３２の表出面３８ａと対向する対向面の一部を除去して
陰極導出層３６を表出面３８ｂに表出させる。

【００２４】その後、引き続いて、陽極導出線３２、陰
極導出層３６の表出面３８ｂおよび外装樹脂３８の全表
面にブラスト処理を施してそれぞれの表面を物理的に粗
面化する。その後、陽極導出線３２を陽極導出線３２が
外装樹脂３８に設けられた溝部３８ｃ内に収納されるよ
うに所定寸法に切断し、次にＰＨ１０〜１２のアルカリ
溶液で脱脂した後、さらに化学エッチング処理を施し、
その後、無電解メッキの前処理となるパラジウムの触媒
付与を施し、そして外装樹脂３８における陽極導出線３
２の表出面３８ａと陰極導出層３６の表出面３８ｂを含
む外部電極形成部に選択的に厚さ約２μｍのニッケル金
属層を析出させ、さらにこのニッケル金属層の上に電解
メッキにより厚さ約６μｍの厚さの陽極側金属層３９お
よび陰極側金属層４０を形成し、その後、この陽極側金
属層３９および陰極側金属層４０の表面上に良好な半田
付け性を確保するために厚さ約６μｍの陽極側半田層４
１および陰極側半田層４２を電解メッキにより形成し、
図２に示すチップ状固体電解コンデンサを構成した。

【００２５】上記した本発明の実施の形態２における構
成に基づいて、製品寸法６．０×３．２×２．５mm、定
格１０Ｖ１００μＦのチップ状固体電解コンデンサを製
造した。この場合、陽極導出線３２の径は０．３mm、凸
状に形成された陰極導出層３６の表出部の径は陽極導出
線３２の径と同じく０．３mmとした。

【００２６】（表１）は上記した本発明の実施の形態
１，２および比較例におけるそれぞれの製品について、
高温環境下で無負荷放置２０００時間後における周波数
１ＭHzでのインピーダンス特性の変化を測定した結果を
示したものである。

【００２７】

【表１】

【００２８】（表１）から明らかなように、比較例の製
品は、８５℃，１０５℃，１２５℃の試験温度におい
て、無負荷放置２０００時間後におけるインピーダンス
特性の変化は初期特性に比べて大きな変化を示している
が、本発明の実施の形態１，２の製品は、無負荷放置２
０００時間後におけるインピーダンス特性の変化は初期
特性に比べて極めて小さく抑えることができ、また本発
明の実施の形態２の構造を採用することにより、同一定
格の製品でも製品寸法を格段に小形化することが可能と
なり、その結果、小形で、かつ高性能のチップ状固体電
解コンデンサを提供することができるものである。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明のチップ状固体電解
コンデンサは、陽極導出線を具備しかつ弁作用金属から
なる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜、機能性高分子電解
質層、陰極層を順次積層形成して構成したコンデンサ素
子と、このコンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを有
し、前記外装樹脂の表面上に金属層よりなる外部電極を
直接形成し、かつこの外部電極と前記コンデンサ素子の
陽極部および陰極部を電気的に接続したもので、この構
成によれば、コンデンサ素子を被覆する外装樹脂の表面
上に金属層よりなる外部電極を直接形成し、かつこの外
部電極と前記コンデンサ素子の陽極部および陰極部を電
気的に接続するようにしているため、従来のように打ち
抜き加工された金属板よりなる陽極外部端子および陰極
外部端子にコンデンサ素子を接続し、かつこれらを外装
樹脂で被覆するとともにこの外装樹脂より外部に引き出
された陽極外部端子および陰極外部端子を外装樹脂の側
面および底面に沿って折り曲げるようにして構成したも
のに比べて、外装樹脂の表面上に直接形成された金属層
よりなる外部電極により密閉性を向上させることがで
き、これにより、製品が機械的ストレスや熱的ストレス
を受けた場合においてもコンデンサ素子に対して密閉性
が保たれ、空気のコンデンサ素子内部への侵入を著しく
抑えることができるため、製品が高温環境下で使用され
た場合においても、機能性高分子電解質層が従来のよう
に酸化劣化を起こすことは極めて少なくなり、その結
果、コンデンサ素子のインピーダンス特性の安定化を実
現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるチップ状固体電
解コンデンサの断面図

【図２】本発明の実施の形態２におけるチップ状固体電
解コンデンサの断面図

【図３】同チップ状固体電解コンデンサの製造工程図

【図４】従来のチップ状固体電解コンデンサを示す断面
図

【図５】同チップ状固体電解コンデンサにおける陽極外
部端子および陰極外部端子の平面図

【符号の説明】

１１，３１ 陽極体 １２，３２ 陽極導出線 １３，３３ 機能性高分子電解質層 １４，３４ 陰極層 １５，３５ コンデンサ素子 １６ 陽極リード １７ 陰極リード １９，３９ 陽極側金属層 ２０，４０ 陰極側金属層 ２１，４１ 陽極側半田層 ２２，４２ 陰極側半田層 ２３，３８ 外装樹脂 ３６ 陰極導出層 ３８ｃ 溝部

フロントページの続き (72)発明者 辻川 義彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上岡 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極導出線を具備しかつ弁作用金属から
   なる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜、機能性高分子電解
   質層、陰極層を順次積層形成して構成したコンデンサ素
   子と、このコンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを有
   し、前記外装樹脂の表面上に金属層よりなる外部電極を
   直接形成し、かつこの外部電極と前記コンデンサ素子の
   陽極部および陰極部を電気的に接続したチップ状固体電
   解コンデンサ。
2. 【請求項２】 陽極導出線を具備しかつ弁作用金属から
   なる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜、機能性高分子電解
   質層、陰極層を順次積層形成して構成したコンデンサ素
   子と、このコンデンサ素子における前記陽極導出線の引
   き出し面と対向する面に設けた陰極導出層と、この陰極
   導出層と前記陽極導出線が相対向する方向に表出するよ
   うに前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂と、この外
   装樹脂における陽極導出線の表出部と陰極導出層の表出
   部を含めた外部電極形成部に陽極側の金属層と陰極側の
   金属層を形成し、かつこれらの金属層の表面に半田層を
   それぞれ積層してなる外部電極とを備えたチップ状固体
   電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 陽極体の表面に形成される機能性高分子
   電解質層がポリピロールにより形成された電解質層であ
   る請求項１または２に記載のチップ状固体電解コンデン
   サ。
4. 【請求項４】 外部電極を金属メッキ層もしくは金属メ
   ッキ層を含む金属層で構成した請求項１または２に記載
   のチップ状固体電解コンデンサ。
5. 【請求項５】 金属層よりなる外部電極を無電解メッキ
   と電解メッキの積層構造により構成した請求項１または
   ２に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
6. 【請求項６】 外装樹脂の表面を物理的に粗面化し、か
   つ表出したフィラーにさらに化学エッチング処理を施
   し、その表面に外部電極を構成する金属層を形成した請
   求項１または２に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
7. 【請求項７】 陰極導出層を凸状の金属リベットで構成
   した請求項２に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
8. 【請求項８】 外装樹脂より表出する陽極導出線を外装
   樹脂に設けられた溝部内に収納するようにした請求項２
   に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
9. 【請求項９】 コンデンサ素子における陽極導出線の引
   き出し面と対向する面に設けた陰極導出層を金属で凸状
   に形成し、かつ外装樹脂は前記陽極導出線が片側に引き
   出されるようにコンデンサ素子および陰極導出層を含め
   て製品寸法より長めに樹脂外装を施し、さらにこの外装
   樹脂における陽極導出線の表出面と対向する対向面の一
   部を除去して陰極導出面に陰極導出層を表出させるよう
   にした請求項２に記載のチップ状固体電解コンデンサ。