JP2010147274A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 ＥＳＲ（等価直列抵抗）の低い三端子の固体電解コンデンサを提供することである。
【解決手段】 弁作用金属を陽極体２とし、前記陽極体２の少なくとも中央領域の表面には酸化皮膜からなる誘電体皮膜１が形成され、前記誘電体皮膜１の上に固体電解質層が形成されたコンデンサ素子を中空構造のモールド樹脂ケースで封止する固体電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ積層体の陰極部両側面に均等に導電性ペースト７が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子基板上に実装され、ノイズフィルタやデカップリングコンデンサとして用いられる固体電解コンデンサに関するものである。

固体電解コンデンサは、電源機器のノイズ対策として使用される。特に、三端子タイプのコンデンサは、次の配線パターンで電源機器の高周波ノイズ除去を目的として使用される。電子機器の電源ラインに流れる電流を三端子の固体電解コンデンサの両陽極端子間に流し、電子機器のグランドラインと三端子の固体電解コンデンサの陰極に接続する場合、各配線と固体電解コンデンサの電極距離が極めて短くなるため、ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が非常に小さく高周波まで低いインピーダンスを有する場合などに使用される（特許文献１参照）。

図２０は、従来のコンデンサ素子を示す図であり、図２０（ａ）は平面図、図２０（ｂ）は側面図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２１は従来のコンデンサ積層体を示す図であり、図２１（ａ）は平面図、図２１（ｂ）は側面図を示す。又、図２２は従来のモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続状態を示し、図２２（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示す平面図、図２２（ｂ）はモールド樹脂ケースにコンデンサ積層体を搭載した平面図、図２２（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後のコンデンサ積層体の側面図を示す（以下、平面図、側面図においては、各部位が明確にわかり易くするようにハッチングを用いた）。

図２０〜図２２に示すように、三端子の固体電解コンデンサではコンデンサ素子１００を積層した後、モールド樹脂ケース８に搭載されたものが知られている（例えば特許文献２参照）。モールド樹脂ケース８の陽極端子９および陰極端子１０は平板状で、基板実装面となる同一の平面上に形成され、前記陽極端子９と陰極端子１０の間隙を埋めるとともに機械的に連結する底面部を有し、前記平面に対して略直行する側壁を有するモールド樹脂ケース８が形成され、モールド樹脂ケース８の内側底面には前記陽極端子９および前記陰極端子１０の一面が露出して、前記コンデンサ素子１００の陽極体２および陰極部１３に接続されるか、前記コンデンサ積層体２００の陽極体２および陰極部１３に接続されている。

図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）に示すように、前記コンデンサ素子１００の陰極部の主面と略垂直な両側面にも導電性ペースト７が塗布され、他のコンデンサ素子１００の陰極部および陰極端子１０に電気的かつ機械的に接続されている。主面と両側面を取り巻くように導電性ペーストを塗布し、他のコンデンサ素子１００の陰極部と接続することにより、ＥＳＲ（等価直列抵抗）を低減する。しかし、図２２（ｃ）に示すように、従来の技術ではコンデンサ積層体２００の積層方向に幅が不均一な導電経路となり、高さ方向に向かって導電性ペースト７の幅が狭くなるためにＥＳＲ値のばらつきが大きくなる欠点があった。

特開２００２−３１３６７６号公報 特開２００６−１２８２４７号公報

本発明の技術的課題は、ＥＳＲの低い三端子の固体電解コンデンサを提供することである。

本発明によれば、板状の弁作用金属を陽極体とし、端部に陽極部を有し、中央領域の表面に酸化皮膜からなる誘電体層が形成された陰極部を有するコンデンサ素子を積層してなるコンデンサ積層体が、平板状の陽極端子と陰極端子を平面上に形成し、前記陽極端子と前記陰極端子を機械的に固定して、前記陽極端子と陰極端子の下面が露出してなる底面部を有し、前記底面部に対して略垂直となる側壁を有するモールド樹脂ケースを備え、前記モールド樹脂ケースの上部および前記側壁の一部を覆う、箱形のモールド樹脂蓋を備える固体電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ積層体の陰極部の両側面に導電性ペーストが上下に亘り同一幅で形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサが得られる。

本発明によれば、前記モールド樹脂ケースの内部両側面に平行に設けられた二つの凸部間に前記導電性ペーストが形成されたことを特徴とする固体電解コンデンサを得ることができる。

また、本発明によれば、前記コンデンサ素子の陰極部両側面に凹部を設けて、該凹部に前記導電性ペーストを形成させた固体電解コンデンサを得ることができる。

本発明によれば、コンデンサ積層体の積層方向に幅が均一な導電経路ができることで、ＥＳＲの低い三端子の固体電解コンデンサを得ることが出来る。

まず、本発明におけるコンデンサ素子の作製について説明する。板状または箔状の弁作用金属の表面をエッチング等により無数の空孔を形成して表面積を２００倍程度に大きくする拡面化を施し、この拡面化した弁作用金属の陽極体の表面に、誘電体皮膜を形成する。ここで、弁作用金属としては、タンタル、アルミニウム、ニオブなどを用いることができる。次に、この誘電体皮膜の上に固体電解質、グラファイト、銀を順次形成する。固体電解質、グラファイト、銀を固体電解コンデンサの陰極部という。固体電解質は、導電性高分子が好適であり、これには、ポリピロールや３，４−エチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン等がある。しかる後、陽極体の両端を陽極金属片とそれぞれ超音波溶接または抵抗溶接で接続してコンデンサ素子を得る。

前記得られたコンデンサ素子の両端に前記陽極金属を接続した後、積層し、コンデンサ積層体として形成し、モールド樹脂ケース内の陽極、陰極部にそれぞれ接続させるべく搭載する。

図１は、前記コンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した後のコンデンサ積層体の側面図を示す。

図１に示すように、コンデンサ積層体２００をモールド樹脂ケースに搭載した後、陰極端子に塗布された導電性ペースト７はコンデンサ積層体２００により放射状に押し出され、モールド樹脂ケースの内壁に当たり、モールド樹脂ケースの内部両側面に沿って、高さ方向に広がり塗布される。この塗布された導電性ペーストが均等に形成されるように、モールド樹脂ケースの内部両側面部の中央付近に二つの突起物を形成して、二つの平行に設けた凸部を形成する方法、もしくは、固体電解コンデンサの陰極部に形成する銀の両側面中央部に銀の未形成部を形成して、銀の未形成部分と形成部分との凹部を形成する構造が好適である。前記二つの凸部において、凸部の高さが高いと固体電解コンデンサ製品の単位体積あたりの容量が小さくなることから、凸部の高さは０．２ｍｍ〜１．０ｍｍが好適であり、二つの凸部の間隔幅は、前記導電性ペーストと陰極接続面積が大きくなるため、コンデンサ素子の陰極部の幅と同一であることが最良と言える。又、前記銀の未形成部分と形成部分との凹部については、前記銀の付着厚さを考慮すると凹部の深さは０．２ｍｍが適切であり、前記凹部の幅は前記銀の未形成部における弊害を考慮すると前記コンデンサ素子幅の６０〜９０％が好適である。

（実施例１）
実施例１について図面を参照して説明する。図２は、実施例１に用いるモールド樹脂ケースの平面図であり、図３及び図４は、実施例１に用いるモールド樹脂ケースの断面図を示す図であり、図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ線で切断した断面図、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線で切断した断面図、図３（ｃ）は、図２のＣ−Ｃ線で切断した断面図、図４（ａ）は、図２のＤ−Ｄ線で切断した断面図、図４（ｂ）は、図２のＥ−Ｅ線で切断した断面図、図４（ｃ）は図２のＦ−Ｆ線で切断した断面図を示す。

図５は、実施例１におけるモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続方法を示す図であり、図５（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示す図であり、図５（ｂ）はコンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した平面図、図５（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後のコンデンサ積層体の側面図を示す。又、図６は、実施例１における固体電解コンデンサの断面図を示し、図６（ａ）はコンデンサ素子の側面図、図６（ｂ）は固体電解コンデンサの断面図である。

図６に示すように、コンデンサ素子は、弁作用金属であるアルミニウムを拡面化して陽極体２とした後、電気化学的に３Ｖの直流電圧を印加して誘電体皮膜を形成した。誘電体皮膜形成後、固体電解質であるポリチオフェンを化学重合方法により形成した後、その上にグラファイト、銀を塗布して陰極部１３を得た。

前記コンデンサ素子１００の陰極部１３に導電性ペースト７を塗布して、各々のコンデンサ素子１００を３枚積層した。各コンデンサ素子１００の陽極体２はレーザーを照射して陽極体同士を溶接してコンデンサ積層体２００を製作した。

図５に示すように、前述で製作された積層体２００を導電性ペースト７を塗布したモールド樹脂ケース８に搭載した。図５（ｂ）に積層体２００を搭載した図を示すが、その際に、陰極端子１０に塗布された導電性ペースト７はコンデンサ積層体２００により放射状に押し出され、モールド樹脂ケース８の内壁に当たり、モールド樹脂ケース８の内部両側面の溝部に沿って、高さ方向に広がり塗布され、図５（ｃ）に示すように、積層された素子の両側に導電性ペースト７が上下に亘って均等に形成された。

これは、モールド樹脂ケース８の内部両側面部に二つの凸部が形成されており、二つの凸部に挟まれた溝に導電ペースト７が均等に形成されることから起きるものである。

図２に示すように、凸部の高さＨが高いと固体電解コンデンサ製品の単位体積あたりの容量が小さくなるため、凸部の高さＨは０．２ｍｍ〜１．０ｍｍが好適であり、本実施例では０．５ｍｍとした。二つの凸部の間隔幅Ｗは、コンデンサ素子１００の陰極幅と同一またはそれ以下が好適であるが、コンデンサ積層体２００の陰極部および陰極端子１０の陰極接続面積が大きくなるため、コンデンサ積層体２００の陰極幅と同一であることが最良であることから、本実施では陰極部１３の幅と同一とした。

コンデンサ積層体２００を搭載後、導電性ペースト７を１５０℃、１時間で硬化させた後、前記モールド樹脂ケース８の上四面部に接着剤を塗布して箱型のモールド樹脂蓋１２を被せてモールド樹脂ケース８にコンデンサ積層体２００を封入して固体電解コンデンサ３００を得た。

図５（c）に示すように、コンデンサ積層体２００の両側面を高さ方向に幅が均一で制御された導電経路が形成される。積層枚数が多いほうが本特許によるＥＳＲ低減効果が高く、積層枚数は３枚以上が好適であった。

（実施例２）
図面を参照しながら実施例２を説明する。図７は、実施例２に用いるモールド樹脂ケースの平面図であり、図８及び図９は、実施例２に用いるモールド樹脂ケースの断面図であり、図８（ａ）は図７のＡ−Ａ線で切断した断面図、図８（ｂ）は図７のＢ−Ｂ線で切断した断面図、図８（ｃ）は図７のＣ−Ｃ線で切断した断面図、図８（ｄ）は図７のＤ−Ｄ線で切断した断面図、図９（ａ）は図７のＥ−Ｅ線で切断した断面図、図９（ｂ）は図７のＦ−Ｆ線で切断した断面図、図９（ｃ）は図７のＧ-Ｇ線で切断した断面図を示す。又、図１０は、実施例２におけるモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続方法を示す図であり、図１０（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示す図であり、図１０（ｂ）はコンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した平面図、図１０（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後の固体電解コンデンサの側面図を示す。

実施例２は、図９（ｂ）に示すように、前述した実施例１の図４（ｂ）の二つの凸部の間隔幅Ｗを前記コンデンサ素子１００の陰極部１３の幅に対して８０％と短くした以外は実施例１と同様とした。

（実施例３）
以下、実施例３について図面を参照しながら説明する。図１１は、実施例３におけるコンデンサ素子を示す図であり、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は側面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図１１（ｄ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。又、図１２は、実施例３におけるコンデンサ積層体を示す図であり、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は側面図である。図１３は実施例３に用いるモールド樹脂ケースの平面図、図１４、図１５は、実施例３で用いるモールド樹脂ケースの断面図であり、図１４（ａ）は図１３のＡ−Ａ線で切断した断面図、図１４（ｂ）は図１３のＢ−Ｂ線で切断した断面図、図１４（ｃ）は図１３のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。又、図１５（ａ）は図１３のＤ−Ｄ線で切断した断面図、図１５（ｂ）は図１３のＥ−Ｅ線で切断した断面図である。

図１６は、実施例３におけるモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続方法を示す図であり、図１６（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示した図であり、図１６（ｂ）はコンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した平面図、図１６（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後の固体電解コンデンサの側面図を示す。

弁作用金属の陽極体２の上に誘電体皮膜１、固体電解質３、グラファイト４を形成するまでは、実施例１と同様に製作した後、図１１（ａ）に示すように、陰極部１３に形成する銀５の両側面中央部に銀の未形成部を形成して（楕円枠で囲まれた部分）、銀の未形成部分と形成部分との凹部を形成した。前記凹部の深さは０．２ｍｍとした。又、前記銀の未形成部分の幅はコンデンサ素子１００の陰極部１３の幅の９０％とした。

しかる後、図１２（ｂ）に示すように、実施例１と同様に、コンデンサ積層体２００を製作して図１６（ａ）の導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケース８にコンデンサ積層体２００を搭載した。搭載後の平面図を図１６（ｂ）に示す。又、コンデンサ積層体２００を前記モールド樹脂ケース８に搭載した後のコンデンサ積層体２００の側面図を図１６（ｃ）に示すが、前記コンデンサ積層体２００の側面に導電性ペーストが均等に形成された。その後、実施例１のように固体電解コンデンサ３００を製作した。

（実施例４）
図面を参照しながら実施例４を説明する。図１７は、実施例４におけるコンデンサ素子を示す図であり、図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は側面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図１７（ｄ）は図１７（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。又、図１８は、実施例４におけるコンデンサ積層体を示す図であり、図１８（ａ）は平面図、図１８（ｂ）は側面図である。又、図１９は実施例４におけるモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続方法を示す図であり、図１９（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示す図であり、図１９（ｂ）はコンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した平面図、図１９（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後の固体電解コンデンサの側面図を示す。

実施例４は、図１７（ａ）に示すように、前述した実施例３の図１１（ａ）の楕円枠で囲まれた部分をコンデンサ素子１００の陰極部１３の幅の７０％と短くした以外は前述した実施例３と同様とした。

（比較例）
モールド樹脂ケース８の内部両側面部に二つの凸部が形成されていない（図１３から図１５）モールド樹脂ケースを使用して、陰極部１３に形成する銀５の両側面中央部に銀の未形成部がない凹部が存在しない（図２０から図２１に示す）コンデンサ素子１００及びコンデンサ積層体２００を使用する以外は前述した実施例１と同じとした。

実施例１から４及び比較例の固体電解コンデンサ３００をそれぞれ１００個製作した後、周波数が１００ｋＨｚのＥＳＲを測定した結果を表１に示した。

表１の結果から、実施例１と実施例２との比較より、モールド樹脂ケース８の二つの凸部の間隔幅Ｗが狭くなることにより、ＥＳＲが高くなっていることがわかる。又、実施例３と実施例４との比較から、銀の未形成部分と形成部分との段差に挟まれる溝部の幅が狭くなることにより、ＥＳＲが高くなっていることがわかる。これは、導電性ペースト７とコンデンサ積層体２００接触面積が小さくなると効果が薄くなることを実証しているが、実施例１から４のいずれも比較例よりもＥＳＲの低減が認められており本発明における効果の優位性があり、前記コンデンサ積層体２００の陰極部両側面に均等に導電性ペーストが形成されることが本課題を解決できた結果であると言える。

コンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した後のコンデンサ積層体の側面図。 実施例１に用いるモールド樹脂ケースの平面図。 実施例１に用いるモールド樹脂ケースの断面図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線で切断した断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線で切断した断面図、図３（ｃ）は図２のＣ−Ｃ線で切断した断面図。 実施例１に用いるモールド樹脂ケースの断面図、図４（ａ）は図２のＤ−Ｄ線で切断した断面図、図４（ｂ）は図２のＥ−Ｅ線で切断した断面図、図４（ｃ）は図２のＦ−Ｆ線で切断した断面図。 実施例１におけるモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続方法を示す図、図５（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示した図、図５（ｂ）はコンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した平面図、図５（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後のコンデンサ積層体の側面図。 実施例１における固体電解コンデンサの断面図、図６（ａ）はコンデンサ素子の側面図、図６（ｂ）は固体電解コンデンサの断面図。 実施例２に用いるモールド樹脂ケースの平面図。 実施例２に用いるモールド樹脂ケースの断面図、図８（ａ）は図７のＡ−Ａ線で切断した断面図、図８（ｂ）は図７のＢ−Ｂ線で切断した断面図、図８（ｃ）は図７のＣ−Ｃ線で切断した断面図、図８（ｄ）は図７のＤ−Ｄ線で切断した断面図。 実施例２に用いるモールド樹脂ケースの断面図、図９（ａ）は図７のＥ−Ｅ線で切断した断面図、図９（ｂ）は図７のＦ−Ｆ線で切断した断面図、図９（ｃ）は図７のＧ−Ｇ線で切断した断面図。 実施例２におけるモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続方法を示す図、図１０（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示す図、図１０（ｂ）はコンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した平面図、図１０（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後の固体電解コンデンサの側面図。 実施例３におけるコンデンサ素子を示す図、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は側面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図１１（ｄ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図。 実施例３におけるコンデンサ積層体を示す図、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は側面図。 実施例３に用いるモールド樹脂ケースの平面図。 実施例３で用いるモールド樹脂ケース断面図を示す図、図１４（ａ）は図１３のＡ−Ａ線で切断した断面図、図１４（ｂ）は図１３のＢ−Ｂ線で切断した断面図、図１４（ｃ）は図１３のＣ−Ｃ線で切断した断面図。 実施例３で用いるモールド樹脂ケース断面図を示す図、図１５（ａ）は図１３のＤ−Ｄ線で切断した断面図、図１５（ｂ）は図１３のＥ−Ｅ線で切断した断面図。 実施例３におけるモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続方法を示す図、図１６（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示す図、図１６（ｂ）はコンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した平面図、図１６（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後の固体電解コンデンサの側面図。 実施例４におけるコンデンサ素子を示す図、図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は側面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図１７（ｄ）は図１７（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図。 実施例４におけるコンデンサ積層体を示す図、図１８（ａ）は平面図、図１８（ｂ）は側面図。 実施例４におけるモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続方法を示す図、図１９（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示す図、図１９（ｂ）はコンデンサ積層体をモールド樹脂ケースに搭載した平面図、図１９（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後の固体電解コンデンサの側面図。 従来のコンデンサ素子を示す図。図２０（ａ）は平面図、図２０（ｂ）は側面図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図。 従来のコンデンサ素子積層体を示す図、図２１（ａ）は平面図、図２１（ｂ）は側面図。 従来のモールド樹脂ケースとコンデンサ積層体との接続状態を示す図、図２２（ａ）は導電性ペーストを塗布したモールド樹脂ケースを示す平面図、図２２（ｂ）はモールド樹脂ケースに積層体を搭載した平面図、図２２（ｃ）はモールド樹脂ケース搭載後のコンデンサ積層体の側面図。

符号の説明

１ 誘電体皮膜
２ 陽極体
３ 固体電解質
４ グラファイト
５ 銀
６ 陽極金属片
７ 導電性ペースト
８ モールド樹脂ケース
９ 陽極端子
１０ 陰極端子
１１ 接着剤
１２ モールド樹脂蓋
１３ 陰極部
１００ コンデンサ素子
２００ コンデンサ積層体
３００ 固体電解コンデンサ

Claims (3)

1. 板状の弁作用金属を陽極体とし、端部に陽極部を有し、中央領域の表面に酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体皮膜の上に固体電解質、及びグラファイト、銀を順次形成した陰極部を有するコンデンサ素子を積層してなるコンデンサ積層体が、平板状の陽極端子と陰極端子を平面上に形成し、前記陽極端子と前記陰極端子を機械的に固定して、前記陽極端子と陰極端子の下面が露出してなる底面部を有し、前記底面部に対して略垂直となる側壁を有するモールド樹脂ケースに搭載され、前記モールド樹脂ケースの上部および前記側壁の一部を覆う、箱形のモールド樹脂蓋を備える固体電解コンデンサにおいて、
   前記コンデンサ積層体の陰極部両側面部に導電性ペーストが上下に亘り同一幅で形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記モールド樹脂ケースの内部両側面に平行に設けられた二つの凸部間に前記導電性ペーストが形成されたことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記コンデンサ素子の陰極部両側面に凹部を設けて、該凹部に前記導電性ペーストが形成されたことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。

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