JP2008235413A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器に使用される固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化を図ることを目的とする。
【解決手段】平板状の素子１と、この素子１に設けられた陽極電極部４と陰極電極部６を接合した陽極コム端子７、陰極コム端子８と、これらを被覆した外装樹脂１０からなり、上記素子１の陽極電極部４と陰極電極部６を結ぶ方向の陰極電極部６の端部両端に切り欠き部を設けると共に、陰極電極部６が搭載される陰極コム端子８の素子搭載部の両端を曲げ起こして陰極電極部６に設けた切り欠き部の側面に当接する側壁部８ａを設けた構成により、電解重合により固体電解質層を形成する際、所望の膜厚に達する時間が早くなるため、固体電解質層の生成が最も遅い部分が所望の膜厚に達した時点で必要以上の膜厚になる部分が減少し、不要な抵抗の増加を防止してＥＳＲの低減が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサの中で、特に、導電性高分子を固体電解質として用いた固体電解コンデンサに関するものである。

電子機器の高周波化に伴って電子部品の一つであるコンデンサにも従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れたコンデンサが求められてきており、このような要求に応えるために電気伝導度の高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。

また、近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周り等に使用される固体電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波化に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化や、ノイズ除去や過渡応答性に優れた低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化が要求されており、このような要求に応えるために種々の検討がなされている。

図５はこの種の従来の固体電解コンデンサの構成を示した斜視図、図６は同固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図であり、図５と図６において、２１は素子を示し、この素子２１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体（図示せず）の表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部２２を設けて陽極電極部２３と陰極形成部（図示せず）に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層を順次積層形成することにより陰極電極部２４を形成し、これにより長手方向にレジスト部２２を介して陽極電極部２３と陰極電極部２４が設けられた平板状の素子２１が構成されているものである。

２５は上記素子２１の陽極電極部２３に接続された陽極コム端子であり、この陽極コム端子２５上に複数枚が積層されて搭載された素子２１の陽極電極部２３をレーザー溶接等の手段によって接合しているものである。

２６は上記素子２１の陰極電極部２４に接続された陰極コム端子、２６ａはこの陰極コム端子２６の素子搭載部分の両側面を上方へ折り曲げて形成した折り曲げ部であり、この陰極コム端子２６の素子搭載部分と素子２１の陰極電極部２４間、ならびに各素子２１の陰極電極部２４間の接合は図示しない導電性接着剤を用いて行われており、更に、上記折り曲げ部２６ａと陰極電極部２４間も導電性接着剤２７によって電気的に接続されているものである。

２８は上記陽極コム端子２５と陰極コム端子２６の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記複数枚の素子２１を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂２８から表出した陽極コム端子２５と陰極コム端子２６の一部を外装樹脂２８に沿って底面へと折り曲げることにより、底面部に陽極端子部と陰極端子部を形成した面実装型の固体電解コンデンサが構成されているものである。

このように構成された従来の固体電解コンデンサは、陰極コム端子２６の素子搭載部分の両側面を上方へ折り曲げて折り曲げ部２６ａを設け、この折り曲げ部２６ａと素子２１の陰極電極部２４間を導電性接着剤２７で接続した構成により、素子２１を積層した時の全体の内部抵抗を低減することができるので、低ＥＳＲ化を図ることができるというものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００３−４５７５３号公報

しかしながら上記従来の固体電解コンデンサでは、積層した複数枚の素子２１の陰極電極部２４を陰極コム端子２６の折り曲げ部２６ａと導電性接着剤２７を介して接続することによって内部抵抗を低減し、低ＥＳＲ化を図ってはいるものの、市場から要望される更なる低ＥＳＲ化に対しては十分に応えられていないという課題を有したものであり、これには素子２１本体が有するＥＳＲ値が高いという問題があり、この理由について図７を用いて以下に説明する。

図７は従来の素子２１の固体電解質層を電解重合によって形成する工程を示した要部平面図であり、図７において、２９は表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成されたアルミニウム箔を所定の形状に打ち抜き加工した陽極体、２２はこの陽極体２９を陽極電極部２３と陰極形成部３０に分離するための絶縁性のレジスト部、３１は上記陽極体２９に給電を行うための電極となる給電テープであり、この状態で図示しない重合液が充填された重合槽内に浸漬し、上記給電テープ３１を介して給電することによって電解重合を行うことにより、上記陰極形成部３０の表面に導電性高分子からなる固体電解質層を形成するようにしたものである。

上記電解重合における固体電解質層の生成は、給電テープ３１を介して陰極形成部３０に給電される電流の流れに沿って進行するものであるため、図中に示すポイントＡ→Ｂ→Ｄの順に固体電解質層が形成されていくものである。

従って、所望の膜厚の固体電解質層を得るためには、上記ポイントＤが所望の膜厚に達するまで電解重合を行う必要があるが、このようにポイントＤが所望の膜厚に達した時点ではポイントＢ、ＡはポイントＤよりも厚い膜厚になってしまっており、陰極形成部３０の中で固体電解質層の膜厚にバラツキが発生し、必要以上の膜厚に形成された部分では不要な抵抗が増加することからＥＳＲが悪化するという課題があるものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、素子単体でのＥＳＲを低減することにより、更なる低ＥＳＲ化を図った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。

上記課題を解決するために本発明は、導電性高分子を固体電解質に用いた平板状の素子と、この素子に設けられた陽極電極部と陰極電極部を接合した陽極コム端子ならびに陰極コム端子と、これらを被覆した外装樹脂からなり、上記素子の陽極電極部と陰極電極部を結ぶ方向の陰極電極部の端部の両端に切り欠き部を設けると共に、素子の陰極電極部が搭載される陰極コム端子の素子搭載部の両端を曲げ起こして上記素子の陰極電極部に設けた切り欠き部の側面に当接する側壁部を設けた構成にしたものである。

以上のように本発明による固体電解コンデンサは、固体電解質層の生成が最も遅くなる素子の陰極電極部の端部両端に切り欠き部を設けた構成により、電解重合により固体電解質層を形成する際に、固体電解質層が所望の膜厚に到達する時間が早くなるために、固体電解質層の生成が最も遅い部分が所望の膜厚に到達した時点で必要以上の膜厚に形成される部分を減少させることができるようになり、陰極形成部における固体電解質層の膜厚のバラツキを抑制し、不要な抵抗の増加を防止してＥＳＲの低減を図ることができるという効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、２に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサの構成を示した斜視図、図２（ａ）、（ｂ）は同固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図と断面図である。

図１、図２において、１は素子を示し、この素子１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体２の表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層２ａを形成した後に絶縁性のレジスト部３を設けて陽極電極部４と陰極形成部（図示せず）に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層２ａ上に導電性高分子からなる固体電解質層６ｂ、カーボン層６ｃと銀ペースト層６ｄからなる陰極層を順次積層形成することにより陰極電極部６を形成し、これにより長手方向にレジスト部３を介して陽極電極部４と陰極電極部６が設けられた平板状の素子１を構成しているものである。

また、上記素子１の陽極電極部４と陰極電極部６を結ぶ方向の陰極電極部６の端部の両端には矩形状の切り欠き部６ａが一対で設けられているものである。

７は銅、銅合金等のリードフレームからなり、上記素子１の陽極電極部４に接続された平板状の陽極コム端子であり、この陽極コム端子７上に複数枚が積層されて搭載された素子１の陽極電極部４をレーザー溶接等の手段によって接合しているものである。

８は銅、銅合金等のリードフレームからなり、上記素子１の陰極電極部６に接続された平板状の陰極コム端子、８ａはこの陰極コム端子８の素子搭載部分の両側面を上方へ折り曲げて形成した側壁部であり、この陰極コム端子８の素子搭載部分と素子１の陰極電極部６間、ならびに各素子１の陰極電極部６間の接合は図示しない導電性接着剤を用いて行われており、更に、上記側壁部８ａが素子１の陰極電極部６に設けた切り欠き部６ａに嵌まり込んで当接するようにすることにより、素子１と陰極コム端子８との電気的接続抵抗を小さくするようにしているものである。

また、図１に示すように、側壁部８ａの内面と切り欠き部６ａの側面間に導電性接着剤９を塗布して電気的に接続しても良く、これにより、素子１と陰極コム端子８との電気的接続抵抗をより小さくして固体電解コンデンサのＥＳＲを小さくすることができる。

また、陽極電極部４と陰極電極部６を結ぶ方向の切り欠き部６ａの側面と、この方向と交差する方向の切り欠き部６ａの側面の両面に導電性接着剤９が回り込んで切り欠き部６ａと側壁部８aとを接合しても良く、これにより、素子１と陰極コム端子８との接続強度を高めると共に、電気的接続抵抗を安定にすることができる。

また、上記導電性接着剤９は、側壁部８ａと陰極電極部６間の接続のみに用いても良く、素子搭載部と陰極電極部６間の接続、または陰極電極部６どうし間の接続のいずれかと組み合わせて用いても良い。

１０は上記陽極コム端子７と陰極コム端子８の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記複数枚の素子１を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂１０から表出した陽極コム端子７と陰極コム端子８の一部を外装樹脂１０に沿って底面へと折り曲げることにより、底面部に陽極端子部と陰極端子部を形成した面実装型の固体電解コンデンサが構成されているものである。

また、図３は上記素子１の固体電解質層を電解重合によって形成する工程を示した要部平面図であり、図３において、２は表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層２ａが形成されたアルミニウム箔を所定の形状に打ち抜き加工した陽極体、３はこの陽極体２を陽極電極部４と陰極形成部５に分離するための絶縁性のレジスト部、５ａは上記陰極形成部５の端部の両端に一対で設けた切り欠き部、１１は上記陽極体２に給電を行うための電極となる給電テープであり、この状態で図示しない重合液が充填された重合槽内に浸漬し、上記給電テープ１１を介して給電することによって電解重合を行い、誘電体酸化皮膜層６ａ上に熱分解により形成した二酸化マンガン層等の薄膜下地層を有した陰極形成部５の表面に導電性高分子からなる固体電解質層６ｂを形成するようにしたものである。

このように構成された上記陰極形成部５に対する固体電解質層６ｂの生成は、給電テープ１１を介して陰極形成部５に給電される電流の流れに沿って進行するものであり、図中に示すポイントＡ→Ｂ→Ｃの順に固体電解質層６ｂが形成されていくものであるが、最も進行が遅い部分となる陰極形成部５の端部の両端に一対の切り欠き部５ａを設けた構成により、実質的に最も進行が遅いのはポイントＣの部分となるため、固体電解質層６ｂが所望の膜厚に到達する時間が早くなるものである。

従って、ポイントＣの部分の固体電解質層６ｂが所望の膜厚に到達した時点では、ポイントＢ、Ａの部分の膜厚はそれ程厚くはなっておらず、従来品と比べて必要以上の膜厚に形成される部分を減少させて不要な抵抗の増加を防止し、ＥＳＲの低減を図ることができるようになるものであり、このような結果を上記背景技術の項で図７を用いて説明した従来品と比較して（表１）に示す。

なお、（表１）に示す発明品・従来品の固体電解コンデンサは、夫々素子１を１枚搭載し、定格電圧２．０Ｖ、静電容量４７μＦとしたものであり、素子１の各ポイントＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの固体電解質層６ｂの厚み指数はポイントＤの厚みを１００％としたときの各ポイントの厚みである。

（表１）から明らかなように、本実施の形態による固体電解コンデンサは、固体電解質層６ｂの膜厚が最も薄い部分であるポイントＣが所望の膜厚に達した時点で、最も厚い部分であるポイントＡの膜厚はポイントＣの１１０％であるのに対し、従来品では最も薄い部分であるポイントＤが所望の膜厚に達した時点で、最も厚い部分であるポイントＡの膜厚はポイントＤの１２５％となることから、本発明によれば、必要以上の膜厚に形成される部分を減少させて不要な抵抗の増加を防止し、これによりＥＳＲの低減を図ることができるようになることが分かり、発明品の固体電解コンデンサのＥＳＲ（測定周波数１００ｋＨｚ）が１０ｍΩであったのに対し、従来品の固体電解コンデンサのＥＳＲは１５ｍΩであった。

このように本発明による固体電解コンデンサは、陽極体２の陰極形成部５に電解重合により導電性高分子からなる固体電解質層６ｂを形成する際に、最も薄い部分の固体電解質層６ｂが所望の膜厚に到達した時点で必要以上の膜厚に形成される部分を減少させることができるようになるため、陰極形成部５における固体電解質層６ｂの膜厚のバラツキを抑制し、不要な抵抗の増加を防止してＥＳＲの低減を図ることができるようになるという格別の効果を奏するものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１で図１〜図３を用いて説明した固体電解コンデンサに使用される素子の構成が一部異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図４は本発明の実施の形態２による固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図であり、図４において、１２は素子、１３は絶縁性のレジスト部、１４は陽極電極部、１５は陰極電極部、１５ａはこの陰極電極部１５の端部の両端を夫々直線状に斜めに切り欠いて設けた一対のテーパ部である。

なお、このように構成された素子１２を用いる場合には、図示はしないが、陰極コム端子の素子搭載部分の両側面を上方へ折り曲げることによって形成される側壁部も、上記陰極電極部１５の端部の両端に一対で設けられたテーパ部１５ａに当接するように形成することが必要になるものである。

更に側壁部と陰極電極部１５のテーパ部１５ａ間に導電性接着剤９を塗布して電気的に接続することより、ＥＳＲをより低減することができるものである。

このように構成された本実施の形態による素子１２は、上記実施の形態１による素子１と同様に、電解重合により導電性高分子からなる固体電解質層を形成する際に、最も進行が遅い部分となる陰極電極部１５の端部の両端に一対のテーパ部１５ａを設けた構成により、固体電解質層が所望の膜厚に到達する時間が早くなり、従来品と比べて必要以上の膜厚に形成される部分を減少させて不要な抵抗の増加を防止し、ＥＳＲの低減を図ることができるようになるという格別の効果を奏するものである。

本発明による固体電解コンデンサは、不要な抵抗の増加を防止してＥＳＲの低減を図ることができるようになるという効果を有し、特に高周波領域でのインピーダンス特性に優れたものが要求される分野等として有用である。

本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサの構成を示した斜視図 （ａ）同固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図、（ｂ）同断面図 同素子の固体電解質層を電解重合によって形成する工程を示した要部平面図 本発明の実施の形態２による固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図 従来の固体電解コンデンサの構成を示した斜視図 同固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図 同素子の固体電解質層を電解重合によって形成する工程を示した要部平面図

符号の説明

１、１２ 素子
２ 陽極体
３、１３ レジスト部
４、１４ 陽極電極部
５ 陰極形成部
５ａ、６ａ 切り欠き部
６、１５ 陰極電極部
７ 陽極コム端子
８ 陰極コム端子
８ａ 側壁部
９ 導電性接着剤
１０ 外装樹脂
１１ 給電テープ
１５ａ テーパ部

Claims (3)

1. 導電性高分子を固体電解質に用い、絶縁部を介して陽極電極部と陰極電極部が設けられた平板状の素子と、この素子に設けられた陽極電極部と陰極電極部を夫々接合した陽極コム端子ならびに陰極コム端子と、この陽極コム端子ならびに陰極コム端子の一部が夫々露呈する状態で上記素子と陽極コム端子と陰極コム端子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記素子の陽極電極部と陰極電極部を結ぶ方向の陰極電極部の端部の両端に切り欠き部を設けると共に、素子の陰極電極部が搭載される陰極コム端子の素子搭載部の両端を曲げ起こして上記素子の陰極電極部に設けた切り欠き部の側面に当接する側壁部を設けた固体電解コンデンサ。
2. 素子の陰極電極部に設けた切り欠き部の側面と、陰極コム端子の素子搭載部に設けた側壁部とを導電性接着剤で電気的に接続した請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 素子の陰極電極部の端部の両端に設けた切り欠き部に代えて、テーパ部を設けた請求項１に記載の固体電解コンデンサ。

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