JP2017017122A - 電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサ素子が樹脂封止材から露出するのを防止しながら、電解コンデンサを低背化する。【解決手段】陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子と、前記陽極体と電気的に接続された陽極端子と、前記陰極部と電気的に接続された陰極端子と、前記コンデンサ素子を覆い、かつ、前記陽極端子および前記陰極端子の少なくとも一部をそれぞれ露出させる樹脂封止材と、を備えており、前記陽極体が、弁作用金属を含む箔を含み、前記陰極部の表面に絶縁性のスペーサを備える、電解コンデンサ。【選択図】図１

Description

本発明は、電解コンデンサに関し、特に、樹脂封止材からのコンデンサ素子の露出の防止に関する。

電解コンデンサの陽極体として、一般的に、チタン、タンタル、アルミニウム、ニオブなどの弁作用金属の粉末を焼結した多孔質焼結体、または、上記弁作用金属を含む箔が用いられている。電解コンデンサは、陽極体と、陽極体の表面に形成された誘電体層と、誘電体層の表面に形成された陰極部とを具備するコンデンサ素子を、樹脂で封止することにより形成される。

特許文献１〜４のように、陽極体として剛直な多孔質焼結体を用いる場合、封止の際に、樹脂による応力がコンデンサ素子に加わることで、コンデンサ素子の全体が傾斜することがある。傾斜したコンデンサ素子の一部は、硬化後の樹脂（樹脂封止材）から露出し易い。コンデンサ素子が樹脂封止材から露出すると、得られる電解コンデンサの耐湿性や絶縁性が低下する場合がある。

そこで、特許文献１および２では、コンデンサ素子に突起を設けて、コンデンサ素子の露出を防止している。この突起は、コンデンサ素子が傾斜して、コンデンサ素子の一部が封止に使用される金型の内面に接触することを抑制する、スペーサの役割を果たす。特許文献３および４では、上記突起に替えて、帯状の絶縁部材をスペーサとしてコンデンサ素子に配置している。

実開昭５９−１１４３７号公報 実開昭６２−４２２３４号公報 特開２００１−３５８０４１号公報 特開２００１−２４４１４６号公報

近年、電子機器の小型化および軽量化に伴って、電解コンデンサの小型化および低背化が求められている。しかし、上記の方法では、電解コンデンサを十分に薄くすることはできない。

本発明の第一の局面は、陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子と、前記陽極体と電気的に接続された陽極端子と、前記陰極部と電気的に接続された陰極端子と、前記コンデンサ素子を覆い、かつ、前記陽極端子および前記陰極端子の少なくとも一部をそれぞれ露出させる樹脂封止材と、を備えており、前記陽極体が、弁作用金属を含む箔を含み、前記陰極部の表面に絶縁性のスペーサを備える、電解コンデンサに関する。

本発明の第二の局面は、陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子と、前記陽極体と電気的に接続された陽極端子と、前記陰極部と電気的に接続された陰極端子と、前記コンデンサ素子を覆い、かつ、前記陽極端子および前記陰極端子の少なくとも一部をそれぞれ露出させる樹脂封止材と、を備えており、前記樹脂封止材が、第１フィラーを含み、前記陰極部の表面に絶縁性のスペーサを備え、前記スペーサの高さが、前記第１フィラーの平均粒子径よりも大きい、電解コンデンサに関する。

本発明の第三の局面は、陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子と、前記陽極体と電気的に接続された陽極端子と、前記陰極部と電気的に接続された陰極端子と、前記コンデンサ素子を覆い、かつ、前記陽極端子および前記陰極端子の少なくとも一部をそれぞれ露出させる樹脂封止材と、を備えており、前記樹脂封止材が、前記陰極部の表面を覆う部分の外表面に凹部を備える、電解コンデンサに関する。

本発明の第四の局面は、陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子を形成する工程と、前記陽極体に陽極端子を接続する工程と、前記陰極部に陰極端子を接続する工程と、前記陰極部の表面に絶縁性のスペーサを配置する工程と、前記コンデンサ素子を樹脂で封止する工程と、を備え、前記陽極体が、弁作用金属を含む箔を含む、電解コンデンサの製造方法に関する。

本発明の第五の局面は、陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子を形成する工程と、前記陽極体に陽極端子を接続する工程と、前記陰極部に陰極端子を接続する工程と、前記陰極部の表面に絶縁性のスペーサを配置する工程と、前記コンデンサ素子を樹脂で封止する工程と、を備え、前記樹脂が、第１フィラーを含み、前記スペーサの高さが、前記第１フィラーの平均粒子径よりも大きい、電解コンデンサの製造方法に関する。

本発明の第六の局面は、陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子を形成する工程と、前記陽極体に陽極端子を接続する工程と、前記陰極部に陰極端子を接続する工程と、前記コンデンサ素子および樹脂を金型に収容し、前記コンデンサ素子を前記樹脂で封止する工程と、を備え、前記金型が、前記陰極部の表面に対応する位置に突起を備える、電解コンデンサの製造方法に関する。

本発明によれば、コンデンサ素子が樹脂封止材から露出するのを防止しながら、電解コンデンサを低背化することができる。

本発明の一実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す断面図である。 図１に係る電解コンデンサの要部を模式的に示す断面図である。 図１に係る電解コンデンサを模式的に示す上面図である。 本発明の他の一実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す断面図である。 図４に係る電解コンデンサの要部を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに他の一実施形態に係る電解コンデンサの要部を模式的に示す断面図である。 図４に係る電解コンデンサを模式的に示す上面図である。

電解コンデンサは、陽極体、陽極体に形成された誘電体層、および、誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子と、陽極体と電気的に接続された陽極端子と、陰極部と電気的に接続された陰極端子と、コンデンサ素子を覆い、かつ、陽極端子および陰極端子の少なくとも一部をそれぞれ露出させる樹脂封止材と、を備える。

本発明に係る第１の電解コンデンサは、陽極体として、弁作用金属を含む箔（以下、単に金属箔と称す）を含み、陰極部の表面に絶縁性のスペーサを備える。陽極体が金属箔を含むため、コンデンサ素子は、封止の際、樹脂による応力によって波打つように塑性変形し易い。スペーサが金型とコンデンサ素子（陰極部）との間に介在することにより、コンデンサ素子の上記のような塑性変形が抑制される。よって、陽極体として、厚みの小さい金属箔を用いて電解コンデンサを低背化できるとともに、コンデンサ素子の露出を防止できる。

本発明に係る第２の電解コンデンサは、樹脂封止材が第１フィラーを含み、陰極部の表面に絶縁性のスペーサを備えている。このとき、第１フィラーの平均粒子径は、スペーサの高さよりも小さい。スペーサによって、封止の際のコンデンサ素子の上記傾斜や上記塑性変形が抑制されて、コンデンサ素子の樹脂封止材からの露出は防止される。ここで、第２の電解コンデンサは陽極体として多孔質焼結体を含み得るため、コンデンサ素子と樹脂封止材との熱膨張の差は大きくなり易い。樹脂封止材にフィラー（第１フィラー）を含ませることにより、上記熱膨張の差が小さくなる。さらに、第１フィラーの平均粒子径がスペーサの高さよりも小さいため、樹脂封止材の薄膜化が可能となる。よって、電解コンデンサを低背化できるとともに、コンデンサ素子の露出を防止できる。このとき、陽極体として金属箔を用いると、さらなる低背化が可能である。

本発明に係る第３の電解コンデンサは、樹脂封止材の陰極部の表面を覆う部分の外表面に、凹部を備える。凹部は、コンデンサ素子を樹脂で封止する際に用いられる金型に設けられた突起に対応する窪みである。金型が、陰極部に対応する位置に突起を備えることにより、封止の際のコンデンサ素子の上記傾斜や上記塑性変形が抑制される。さらに、樹脂封止材の表面に凹部が形成されるだけであるため、樹脂封止材の薄膜化が可能となる。よって、電解コンデンサを低背化できるとともに、コンデンサ素子の露出を防止できる。この場合も、陽極体として金属箔を用いると、さらなる低背化が可能である。

（コンデンサ素子）
コンデンサ素子は、平板状であることが好ましいが、その構造は特に限定されない。コンデンサ素子は、一組の平板状の陽極体および陰極部を含んでいても良いし、一組の平板状の陽極体および陰極部が２以上積層された積層型であっても良い。このように、コンデンサ素子の陽極体が平板状である場合、スペーサの配置あるいは金型の突起の配置（樹脂封止材の凹部の配置）を適切に選択することで、コンデンサ素子の露出を防止する効果が高まる。コンデンサ素子が積層型である場合、低背化の観点から、上記積層数は２〜４であることが好ましい。コンデンサ素子において、陰極部の表面とは、樹脂封止材に対向する側の面であり、２つの主面（第１主面、第２主面）を含む。

コンデンサ素子の厚みＴは、低背化の観点から、５０μｍ以上、４００μｍ以下であることが好ましい。コンデンサ素子の厚みＴとは、例えば、上記第１主面と第２主面との間の任意の１０箇所における平均の距離である。

（スペーサ）
スペーサは、陰極部の第１主面および第２主面の少なくともいずれか一方に配置されることが好ましく、第１主面および第２主面のいずれにも配置されることがより好ましい。これにより、コンデンサ素子１１はさらに露出しにくくなる。以下、陰極部の、電解コンデンサを搭載すべき基板に実装される側の主面を第１主面、その反対側の主面を第２主面と称する場合がある。

スペーサの形状は、特に限定されず、例えば、半球状、円柱状、角柱状等であっても良い。なかでも、スペーサを、当該スペーサが配置されている陰極部の主面の法線方向からみた場合の形状は、ドット状であることが好ましい。ドット状とは、円形および円形に近い形状（角丸の多角形や不定形を含む）を言う。スペーサがドット状であると、スペーサと樹脂封止材との界面において、樹脂封止材がスペーサから剥離する現象や、樹脂封止材の割れ、折れ曲がり等を抑制することが容易となる。そのため、封止の際のコンデンサ素子の損傷が抑制される。

ドット状のスペーサは、１つの主面につき、２以上配置されることが好ましい。これにより、コンデンサ素子がさらに露出しにくくなる。なお、１つの主面に配置されるスペーサの上限は特に限定されない。封止に使用される樹脂（以下、封止樹脂と称する）の流動性を考慮すると、１つの主面に配置されるスペーサの数は、例えば９以下であっても良い。

ドットの最大径ｒ_６（図３参照）は、コンデンサ素子全体や陰極部の大きさに応じて適宜設定すれば良い。なかでも、コンデンサ素子の露出を防止する効果が大きく、コンデンサ素子の損傷を防止し易い点、および、封止樹脂の流動性が妨げられにくい点で、最大径ｒ_６は２．５ｍｍ以下であることが好ましい。

スペーサの高さＨ_６は、特に限定されない。例えば、スペーサの高さＨ_６は、当該スペーサが配置される主面を覆う樹脂封止材の厚みＴ_Ｍ（Ｔ_Ｍａ、Ｔ_Ｍｂ）以下である（図２参照）。ここで、スペーサの高さＨ_６は、当該スペーサが配置される主面の法線方向における最大の高さである。樹脂封止材の厚みＴ_Ｍとは、陰極部の主面を覆う樹脂封止材の任意の１０箇所での、当該主面の法線方向における厚みの平均値である。なお、スペーサが露出する場合の外観を考慮して、スペーサと樹脂封止材とは、同じ色に着色されることが好ましい。

スペーサを配置する場所も特に限定されず、上記傾斜や上記塑性変形を抑制できる場所であればよい。例えば、コンデンサ素子の主面の形状が長辺と短辺とを備える矩形である場合、スペーサは、長辺の長さを２等分する直線の近傍に配置されても良い。また、この場合、上記直線に沿って、その近傍に複数のスペーサを配置しても良い（例えば、図３では、スペーサ６ａ_１、６ａ_２、６ａ_３の３つ）。コンデンサ素子がさらに露出しにくくなるためである。

スペーサが、陰極部の第１主面および第２主面のいずれにも配置される場合、コンデンサ素子がより露出しにくい点で、これらスペーサは、互いに対向する位置に配置されることが好ましい。また、トランスファー成型法によりコンデンサ素子を封止する場合、スペーサは、封止樹脂を金型に注入するための注入口から離れた位置に配置することが好ましい。封止樹脂の流動性が妨げられにくく、コンデンサ素子の表面全体が樹脂封止材によって覆われ易いためである。

スペーサの材質は、絶縁性である限り、特に限定されない。スペーサを構成する絶縁部材（第１絶縁部材）は、例えば、熱硬化性樹脂の硬化物を含む。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、不飽和ポリエステル等が挙げられる。

第１絶縁部材が熱硬化性樹脂の硬化物を含む場合、寸法安定性およびスペーサを形成する際の取扱い性の観点から、第１絶縁部材は、フィラー（第２フィラー）を含むことが好ましい。第２フィラーとしては特に限定されないが、例えば、シリカ、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛）、窒化ホウ素、窒化アルミ、炭素繊維、水酸化アルミニウム等が挙げられる。なかでも、第２フィラーとしては、線膨張係数が小さく、絶縁性に優れる点で、シリカが好ましい。また、第２フィラーの形状も特に限定されず、球状、フレーク状、繊維状であっても良い。なかでも、充填性の観点から、第２フィラーは球状であることが好ましい。

球状の第２フィラーを用いる場合、その平均粒子径Ｄ２も特に限定されず、スペーサの大きさ等に応じて適宜選択すれば良い。第２フィラーの平均粒子径Ｄ２は、例えば、１０〜１００μｍであっても良く、１０〜４０μｍであることが好ましい。フィラーの平均粒子径は、電解コンデンサの断面の走査電子顕微鏡画像から測定することができる（以下、同じ）。後述するように、樹脂封止材がフィラー（第１フィラー）を含む場合、スペーサを形成する際の取扱い性の点で、平均粒子径Ｄ２は、第１フィラーの平均粒子径Ｄ１よりも小さいことが好ましい。

第１絶縁部材における第２フィラーの含有量は、特に限定されない。なかでも、寸法安定性および取扱い性の観点から、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、６０〜９０質量部であることが好ましい。

（凹部）
凹部は、樹脂封止材の、陰極部の第１主面および第２主面の少なくともいずれか一方の表面を覆う部分の外表面（第１外表面、第２外表面）に形成されることが好ましい。言い換えれば、コンデンサ素子の封止に使用される金型は、陰極部の第１主面および第２主面の少なくとも一方に対応する位置に、突起を備えることが好ましい。凹部は、第１外表面および第２外表面のいずれにも形成されることが特に好ましい。これにより、コンデンサ素子１１がさらに露出しにくくなる。

凹部の形状は、特に限定されない。例えば、凹部が樹脂封止材の外表面に形成する開口の形状は、ドット状であっても良い。開口の形状がドット状である場合、その最大径ｒ_７は、コンデンサ素子の大きさに応じて適宜設定すれば良い。なかでも、封止樹脂の流動性を妨げにくい点で、最大径ｒ_７は２．５ｍｍ以下であることが好ましい。コンデンサ素子の露出を防止し易い点で、凹部は、外表面全体に２以上形成されることが好ましく、１つの外表面につき、２以上形成されることがより好ましい。封止樹脂の流動性を考慮すると、１つの主面に形成される凹部（金型の突起）の数は、例えば９以下であっても良い。

凹部の深さＤ_７（金型の突起の高さ）も特に限定されない。ここで、コンデンサ素子に含まれる水分が蒸発し易い点で、凹部から陰極部の一部が露出していても良い。すなわち、凹部の深さＤ_７は、当該凹部が形成される外表面に対応する陰極部の主面から、当該外表面までの樹脂封止材の厚みＴ_Ｍ（Ｔ_Ｍａ、Ｔ_Ｍｂ）と同じであっても良い（図５Ａ参照）。

一方、陽極端子あるいは陰極端子の構成材料によって生じ得る導電性のウィスカ（針状結晶）等による短絡が防止できる点では、陰極部は、凹部から露出させないことが好ましい。すなわち、凹部の深さＤ_７は、上記厚みＴ_Ｍよりも小さいことが好ましい。なお、凹部の深さＤ_７は、当該凹部が形成される外表面の法線方向における、凹部の最大の深さである。

凹部の深さＤ_７が樹脂封止材の厚みＴ_Ｍと同程度である場合、凹部から陰極部を露出させないようにするために、凹部に絶縁部材（第２絶縁部材）を充填しても良い（図５Ｂ参照）。この場合、低背化の観点から、充填される第２絶縁部材の体積は、凹部の容積よりも小さいことが好ましい。第２絶縁部材としては、第１絶縁部材として例示したのと同じ材料が例示できる。第２絶縁部材は、第２フィラーと同様のフィラーを含んでいても良い。

凹部が形成される場所も特に限定されず、上記傾斜や上記塑性変形を抑制できる位置に配置すればよい。例えば、コンデンサ素子の主面の形状が長辺と短辺とを備える矩形である場合、凹部は、長辺の長さを２等分する直線の近傍に形成されても良い。また、この場合、上記直線に沿って、その近傍に複数の凹部が形成されても良い（例えば、図６では、凹部７ａ_１、７ａ_２、７ａ_３の３つ）。コンデンサ素子の上記傾斜や上記塑性変形が、より抑制され易いためである。凹部が、樹脂封止材の第１外表面および第２外表面のいずれにも形成される場合、コンデンサ素子の露出がより防止され易い点で、これら凹部は、互いに対向する位置に形成されることが好ましい。また、トランスファー成型法によりコンデンサ素子を封止する場合、金型の突起は、封止樹脂を金型に注入するための注入口から離れた位置に配置することが好ましい。封止樹脂の流動性が妨げられにくく、コンデンサ素子の表面全体が樹脂封止材によって覆われやすくなるためである。

以下、本発明に係るコンデンサ素子の構成について、より詳細に説明する。
（陽極体）
陽極体は、導電性材料として弁作用金属を含む箔（金属箔）または弁作用金属を含む多孔質焼結体を含む。多孔質焼結体からは、陽極リードを植立させる。陽極リードは、陽極端子との接続に用いられる。

陽極体の表面は粗面化されていても良い。陽極体は、弁作用金属を、弁作用金属を含む合金または弁作用金属を含む化合物等の形態で含んでいても良い。弁作用金属としては、例えば、チタン、タンタル、アルミニウム、ニオブが好ましく使用される。これらは一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。陽極体の厚みは特に限定されず、例えば、５０〜２５０μｍであっても良い。

（誘電体層）
誘電体層は、陽極体の表面を、化成処理等により陽極酸化することで形成される。そのため、誘電体層は、弁作用金属の酸化物を含み得る。例えば、弁作用金属としてアルミニウムを用いた場合、誘電体層はＡｌ₂Ｏ₃を含み得る。なお、誘電体層はこれに限らず、誘電体として機能するものであればよい。陽極体の表面が粗面化されている場合、誘電体層は、陽極体の表面の孔や窪み（ピット）の内壁面に沿って形成され得る。

（陰極部）
陰極部は、誘電体層を覆う固体電解質層と、固体電解質層を覆う陰極層とを有している。
固体電解質層は、誘電体層の少なくとも一部を覆うように形成されていればよく、誘電体層の表面全体を覆うように形成されていてもよい。陽極体の表面が粗面化されている場合、内壁面に形成された誘電体層上にも固体電解質層を形成し、固体電解質層による誘電体層の被覆率を高めることが好ましい。

固体電解質層は、例えば、マンガン化合物や導電性高分子を用いることができる。導電性高分子として、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリチオフェン、その誘導体などを用いることができる。導電性高分子を含む固体電解質層は、例えば、原料モノマーを誘電体層上で化学重合および／または電解重合することにより、形成することができる。あるいは、導電性高分子が溶解した溶液、または、導電性高分子が分散した分散液を誘電体層に塗布することにより、形成することができる。

陰極層は、例えば、カーボン層と、カーボン層の表面に形成された金属（例えば、銀）ペースト層と、を有している。カーボン層は、固体電解質層上の少なくとも一部を覆うように形成されている。カーボン層は、黒鉛等の導電性炭素材料を含む組成物により構成される。金属ペースト層は、例えば、銀粒子と樹脂とを含む組成物により構成される。なお、陰極層の構成はこれに限られず、集電機能を有する構成であればよい。

（陽極端子）
陽極端子は、コンデンサ素子の陽極体と電気的に接続している。陽極端子の材質は、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば、特に限定されず、金属であっても非金属であってもよい。その形状も特に限定されない。陽極端子の厚み（陽極端子の主面間の距離）は、低背化の観点から、２５〜２００μｍが好ましく、２５〜１００μｍがより好ましい。

陽極端子は、導電性接着剤やはんだを介して陽極体と電気的に接続していても良いし、抵抗溶接やレーザー溶接により、陽極体に接合されても良い（図１参照）。導電性接着剤は、例えば上記のような熱硬化性樹脂と炭素粒子や金属粒子との混合物である。

（陰極端子）
陰極端子は、コンデンサ素子の陰極部と電気的に接続している。陰極端子の材質も、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば、特に限定されず、金属であっても非金属であってもよい。その形状も特に限定されない。陰極端子１４の厚みは、低背化の観点から、２５〜２００μｍが好ましく、２５〜１００μｍがより好ましい。陰極端子は、例えば、導電性接着剤を介して、陰極部と電気的に接続される。

（樹脂封止材）
コンデンサ素子は、絶縁性の樹脂封止材によって、その表面全体が覆われている。一方、陽極端子および陰極端子の少なくとも一部は、樹脂封止材から露出している。樹脂封止材は、例えば、熱硬化性樹脂の硬化物を含む。樹脂封止材を構成する熱硬化性樹脂としては、第１絶縁部材として例示したのと同じものを用いることができる。

低背化の観点から、樹脂封止材の厚みＴ_Ｍは、３０μｍ以上、２５０μｍ以下であることが好ましい。このように樹脂封止材が薄い場合であっても、スペーサや金型の突起により、コンデンサ素子の露出は防止される。

樹脂封止材は、寸法安定性および封止する際の取扱い性の観点から、フィラー（第１フィラー）を含むことが好ましい。第１フィラーとしては、第２フィラーとして例示したのと同じものが例示できる。なかでも、第１フィラーとしては、球状のシリカが好ましい。

第１フィラーが球状である場合、その平均粒子径Ｄ１は特に限定されず、例えば、１０〜１００μｍであっても良く、１０〜４０μｍであることが好ましい。なかでも、封止樹脂の流動性が阻害され難い点で、平均粒子径Ｄ１は、スペーサの高さＨ_６よりも小さいことが好ましく、凹部の深さＤ_７よりも小さいことが好ましい。これにより、樹脂封止材をさらに薄膜化することができる。

樹脂封止材における第１フィラーの含有量も特に限定されない。なかでも、寸法安定性および取扱い性の観点から、第１フィラーの含有量は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、６０〜９０質量部であることが好ましい。

［第１実施形態］
本発明に係る第１および第２の電解コンデンサの一実施形態について、図１〜図３を参照しながら具体的に説明する。図１は、本実施形態に係る電解コンデンサ１Ａを模式的に示す断面図である。図２は、電解コンデンサ１Ａの要部を模式的に示す断面図である。図３は、電解コンデンサ１Ａを模式的に示す上面図である。本実施形態において、陽極体２は金属箔であり、陰極端子１４は、平板状であって、第１主面に接合する接合面１４ａと、樹脂封止材から露出する露出面１４ｂと、を備える。

電解コンデンサ１Ａは、コンデンサ素子１１と、コンデンサ素子１１を封止する樹脂封止材１２と、樹脂封止材１２の外部にそれぞれ少なくともその一部が露出する陽極端子１３および陰極端子１４と、を備えている。樹脂封止材１２は、ほぼ直方体の外形を有しており、電解コンデンサ１Ａもほぼ直方体の外形を有している。

コンデンサ素子１１は、陽極体２と、陽極体２を覆う誘電体層３と、誘電体層３を覆う陰極部１５とを含む。陰極部１５は、誘電体層３を覆う固体電解質層４と、固体電解質層４を覆う陰極層５とを有している。

陽極体２は、陰極部１５と対向する領域と、対向しない領域とを含む。陽極体２の陰極部１５と対向しない領域のうち、陰極部１５に隣接する部分には、陽極体２の表面を帯状に覆うように絶縁性の分離部１６が形成され、陰極部１５と陽極体２との接触が規制されている。陽極体２の陰極部１５と対向しない領域のうち、他の一部は、陽極端子１３と、溶接により電気的に接続されている。陰極端子１４は、接合面１４ａにおいて、導電性接着剤１７を介して、陰極部１５と電気的に接続している。

陽極端子１３および陰極端子１４の主面（図１では下面）は、樹脂封止材１２の同じ面から露出している。これら主面は、電解コンデンサ１Ａを搭載すべき基板（図示せず）との半田接続などに用いられる。

本実施形態では、少なくとも、陰極部１５の陰極端子１４と接合する第１主面１５ａにスペーサ６ａが配置される。これにより、コンデンサ素子１１が、陰極端子１４の露出面１４ｂが露出する樹脂封止材の表面に露出することが防止される。ここでは、さらに、第２主面１５ｂにもスペーサ６ｂが配置されている。

図示例のように、接合面１４ａが、導電性接着剤１７を介して第１主面１５ａに接合されている場合、スペーサ６の高さＨ_６は、距離Ｔ_Ｎおよび導電性接着剤１７の厚みの合計よりも小さいことが好ましい。また、この場合、スペーサ６ａは、接合面１４ａと接合する部分以外の第１主面１５ａの領域に配置すれば良い（図３参照）。

（電解コンデンサの製造方法）
本実施形態に係る電解コンデンサの製造方法を、電解コンデンサ１Ａの場合を例に挙げて説明する。
（１）コンデンサ素子を作製する工程
（１−１）陽極体の形成
公知の方法により、金属箔を含む陽極体２を作製する。
陽極体２は、例えば、弁作用金属を含む箔状の基材の表面を粗面化することにより得られる。粗面化は、基材表面に凹凸を形成できればよく、例えば、基材表面をエッチング（例えば、電解エッチング）することにより行ってもよく、蒸着などの気相法を利用して、基材表面に導電性材料の粒子を堆積させることにより行ってもよい。

（１−２）誘電体層の形成
陽極体２上に誘電体層３を形成する。誘電体層３は、陽極体２の表面を陽極酸化することにより形成される。陽極酸化は、公知の方法、例えば、化成処理などにより行うことができる。化成処理は、例えば、陽極体２を化成液中に浸漬することにより、陽極体２に化成液を含浸させ、陽極体２をアノードとして、化成液中に浸漬したカソードとの間に電圧を印加することにより行うことができる。

（１−３）固体電解質層の形成
本実施形態では、導電性高分子を含む固体電解質層４の形成工程を説明する。
導電性高分子を含む固体電解質層４は、例えば、誘電体層３が形成された陽極体２に、モノマーやオリゴマーを含浸させ、その後、化学重合や電解重合によりモノマーやオリゴマーを重合させる方法、あるいは、誘電体層３が形成された陽極体２に、導電性高分子の溶液または分散液を含浸し、乾燥させることにより、誘電体層３上の少なくとも一部に形成される。

（１−４）陰極層の形成
固体電解質層４の表面に、カーボンペーストおよび銀ペーストを順次、塗布することにより、カーボン層および銀ペースト層で構成される陰極層５を形成することができる。陰極層５の構成は、これに限られず、集電機能を有する構成であればよい。

（２）陽極体に陽極端子を接続する工程
陽極体２の陰極部と対向しない領域の一部を、レーザー溶接や抵抗溶接などにより、陽極端子１３と接合する。

（３）陰極部に陰極端子を接続する工程
陰極部１５に導電性接着剤１７を塗布した後、陰極端子１４を、導電性接着剤１７を介して陰極部１５に接合する。

（４）スペーサを配置する工程
陰極部１５の表面にスペーサ６を配置する方法は特に限定されず、例えば、液滴状の第２絶縁材料を、陰極部１５の表面に付着させる方法が挙げられる。具体的には、未硬化の熱硬化性樹脂を含む第２絶縁材料を、インクジェット装置、ディスペンサ等を用いて、陰極部１５の所定の位置に塗布する。次いで、上記熱硬化性樹脂が硬化状態または半硬化状態になるような温度および時間で、加熱処理を行う。これにより、陰極部１５の表面には、硬化状態のスペーサ６または半硬化状態のスペーサ６の前駆体が配置される。

（５）コンデンサ素子を封止する工程
次いで、スペーサ６（またはその前駆体）を備えたコンデンサ素子１１および樹脂（樹脂封止材１２の材料。例えば、未硬化の熱硬化性樹脂および第１フィラー）を金型に収容し、トランスファー成型法、圧縮成型法等により、コンデンサ素子１１を樹脂封止材１２で封止する。このとき、陽極端子１３および陰極端子１４の少なくとも一部が樹脂封止材１２から露出するような位置に、コンデンサ素子１１を配置する。成型の条件は特に限定されず、使用される熱硬化性樹脂の硬化温度等を考慮して、適宜、時間および温度条件を設定すれば良い。このとき、スペーサ６の前駆体もまた硬化される。
以上の方法により、電解コンデンサ１Ａが製造される。

［第２実施形態］
本発明に係る第３の電解コンデンサの一実施形態について、図４〜図６を参照しながら具体的に説明する。図４は、本実施形態に係る電解コンデンサ１Ｂを模式的に示す断面図である。図５Ａは、電解コンデンサ１Ｂの要部を模式的に示す断面図であり、図５Ｂは、電解コンデンサ１Ｂに形成される凹部７に第２絶縁部材８（８ａ、８ｂ）が充填されている場合を模式的に示す断面図である。図６は、電解コンデンサ１Ｂを模式的に示す上面図である。本実施形態は、スペーサが配置されていないこと、および、樹脂封止材の外表面（１２ａおよび１２ｂ）に凹部（７ａおよび７ｂ）が形成されていること以外、第１実施形態と同じである。この場合も、凹部７は、陰極端子１４が接合している面と同じ第１主面１５ａに対応する第１外表面１２ａに形成されることが好ましい。

（電解コンデンサの製造方法）
本実施形態に係る電解コンデンサの製造方法を、電解コンデンサ１Ｂの場合を例に挙げて説明する。電解コンデンサ１Ｂは、スペーサを配置する工程（４）を備えず、コンデンサ素子を封止する工程（５）において、突起を備える金型を使用すること以外、電解コンデンサ１Ａと同様の方法により製造することができる。

すなわち、電解コンデンサ１Ｂは、陽極体２、陽極体２に形成された誘電体層３、および、誘電体層３に形成された陰極部１５を備えるコンデンサ素子１１を形成する工程（１）と、陽極体２に陽極端子１３を接続する工程（２）と、陰極部１５に陰極端子１４を接続する工程（３）と、コンデンサ素子１１および樹脂を金型に収容し、コンデンサ素子１１を樹脂で封止する工程（５）と、を備える方法により製造される。このとき、工程（５）において、陰極部の表面に対応する位置に突起を備える金型を用いる。突起は、金型の上記凹部７に対応する位置に配置される。

さらに、工程（５）の後、突起により形成された凹部７に、第２絶縁部材８を充填する工程（６）を備えていても良い。第２絶縁部材８を充填する方法は特に限定されず、例えば、液滴状の第２絶縁材料を、凹部７に付着させた後、硬化させる方法が挙げられる。具体的には、未硬化の熱硬化性樹脂を含む第２絶縁材料を、インクジェット装置、ディスペンサ等を用いて、凹部７に付着させる。次いで、熱硬化性樹脂が硬化状態になるような温度および時間で、加熱処理を行う。

本発明に係る電解コンデンサは、信頼性に優れるため、様々な用途に利用できる。

１Ａ、１Ｂ：電解コンデンサ、２：陽極体、３：誘電体層、４：固体電解質層、５：陰極層、６、６ａ、６ｂ：スペーサ、７、７ａ、７ｂ：凹部、８、８ａ、８ｂ：第２絶縁部材、１１：コンデンサ素子、１２：樹脂封止材、１２ａ：第１外表面、１２ｂ：第２外表面、１３：陽極端子、１４：陰極端子、１４ａ：接合面、１４ｂ：露出面、１５：陰極部、１５ａ：第１主面、１５ｂ：第２主面、１６：分離部、１７：導電性接着剤

Claims (22)

1. 陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子と、
   前記陽極体と電気的に接続された陽極端子と、
   前記陰極部と電気的に接続された陰極端子と、
   前記コンデンサ素子を覆い、かつ、前記陽極端子および前記陰極端子の少なくとも一部をそれぞれ露出させる樹脂封止材と、を備えており、
   前記陽極体が、弁作用金属を含む箔を含み、
   前記陰極部の表面に絶縁性のスペーサを備える、電解コンデンサ。
2. 前記樹脂封止材が、第１フィラーを含み、
   前記第１フィラーの平均粒子径が、前記スペーサの高さよりも小さい、請求項１に記載の電解コンデンサ。
3. 陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子と、
   前記陽極体と電気的に接続された陽極端子と、
   前記陰極部と電気的に接続された陰極端子と、
   前記コンデンサ素子を覆い、かつ、前記陽極端子および前記陰極端子の少なくとも一部をそれぞれ露出させる樹脂封止材と、を備えており、
   前記樹脂封止材が、第１フィラーを含み、
   前記陰極部の表面に絶縁性のスペーサを備え、
   前記第１フィラーの平均粒子径が、前記スペーサの高さよりも小さい、電解コンデンサ。
4. 前記スペーサが、第２フィラーを含み、
   前記第２フィラーの平均粒子径が、前記第１フィラーの平均粒子径よりも小さい、請求項２または３に記載の電解コンデンサ。
5. 前記陰極部の前記表面が、第１主面と、その反対側の第２主面と、を備え、
   前記第１主面および前記第２主面の少なくとも一方が、前記スペーサを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
6. 前記第１主面および前記第２主面が、それぞれ、前記スペーサを備える、請求項５に記載の電解コンデンサ。
7. 前記スペーサの形状が、ドット状である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
8. 前記第１主面および前記第２主面の少なくとも一方が、２以上の前記スペーサを備える、請求項７に記載の電解コンデンサ。
9. 前記陰極端子が、平板状であって、前記第１主面に接合する接合面と、前記樹脂封止材から露出する露出面と、を備え、
   前記スペーサが、少なくとも前記第１主面に配置されており、
   前記スペーサの高さが、前記陰極端子の厚みよりも小さい、請求項５〜８のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
10. 前記コンデンサ素子の厚みが、４００μｍ以下である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
11. 陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子と、
    前記陽極体と電気的に接続された陽極端子と、
    前記陰極部と電気的に接続された陰極端子と、
    前記コンデンサ素子を覆い、かつ、前記陽極端子および前記陰極端子の少なくとも一部をそれぞれ露出させる樹脂封止材と、を備えており、
    前記樹脂封止材が、前記陰極部の表面を覆う部分の外表面に凹部を備える、電解コンデンサ。
12. 前記凹部が、前記外表面に２以上形成されている、請求項１１に記載の電解コンデンサ。
13. 前記凹部から、前記陰極部の一部が露出している、請求項１１または１２に記載の電解コンデンサ。
14. 前記凹部に、絶縁部材が充填されている、請求項１１または１２に記載の電解コンデンサ。
15. 充填されている前記絶縁部材の体積が、前記凹部の容積より小さい、請求項１４に記載の電解コンデンサ。
16. 前記陰極部の前記表面が、第１主面と、その反対側の第２主面と、を備え、
    前記陰極端子が、平板状であって、前記第１主面に接合する接合面と、前記樹脂封止材から露出する露出面と、を備え、
    前記凹部が、少なくとも前記樹脂封止材の前記第１主面の表面を覆う部分の外表面に形成されており、
    前記凹部の深さが、前記陰極端子の厚みよりも小さい、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
17. 陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子を形成する工程と、
    前記陽極体に陽極端子を接続する工程と、
    前記陰極部に陰極端子を接続する工程と、
    前記陰極部の表面に絶縁性のスペーサを配置する工程と、
    前記コンデンサ素子を樹脂で封止する工程と、を備え、
    前記陽極体が、弁作用金属を含む箔を含む、電解コンデンサの製造方法。
18. 陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子を形成する工程と、
    前記陽極体に陽極端子を接続する工程と、
    前記陰極部に陰極端子を接続する工程と、
    前記陰極部の表面に絶縁性のスペーサを配置する工程と、
    前記コンデンサ素子を樹脂で封止する工程と、を備え、
    前記樹脂に、第１フィラーが分散されており、
    前記スペーサの高さが、前記第１フィラーの平均粒子径よりも大きい、電解コンデンサの製造方法。
19. 前記スペーサが、液滴状の絶縁材料を前記陰極部の表面に付着させることにより、前記表面に配置される、請求項１７または１８に記載の電解コンデンサの製造方法。
20. 陽極体、前記陽極体に形成された誘電体層、および、前記誘電体層に形成された陰極部を備えるコンデンサ素子を形成する工程と、
    前記陽極体に陽極端子を接続する工程と、
    前記陰極部に陰極端子を接続する工程と、
    前記コンデンサ素子および樹脂を金型に収容し、前記コンデンサ素子を前記樹脂で封止する工程と、を備え、
    前記金型が、前記陰極部の表面に対応する位置に突起を備える、電解コンデンサの製造方法。
21. 前記コンデンサ素子を前記樹脂で封止する工程の後、前記突起により形成された凹部に絶縁部材を充填する工程を備える、請求項２０に記載の電解コンデンサの製造方法。
22. 液滴状の絶縁材料を前記凹部に付着させることにより、前記凹部に前記絶縁部材を充填する、請求項２１に記載の電解コンデンサの製造方法。

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