JP4466094B2 - 電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、陽極部及び陰極部を有するコンデンサ素子を備えた電解コンデンサの製造方法に関するものである。

従来の電解コンデンサとしては、例えば特許文献１に記載されているような固体電解コンデンサがある。この文献に記載の固体電解コンデンサは、ベース基板と、このベース基板上に固定されたコンデンサ素子とを備えている。コンデンサ素子は、表面に陽極酸化被膜が形成されたアルミニウム基板（陽極部）と、このアルミニウム基板の一部領域の表面に形成されたコンデンサ部（陰極部）とを有している。
特開平６−２６７８０２号公報

ところで、上記のようなコンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサでは、固体電解コンデンサの持つ静電容量を増大させるために、コンデンサ素子をベース基板（被接続体）上に積層状態に載置することがあるが、近年においては、量産化の観点から、そのようなコンデンサ素子の載置作業を効率良く行うことが強く望まれている。

本発明の目的は、コンデンサ素子を被接続体上にせきそう状態に載置する作業の効率化を図ることができる電解コンデンサの製造方法を提供することである。

本発明の電解コンデンサの製造方法は、陽極ランド及び陰極ランドを有する被接続体と、表面に誘電体層が形成された箔状の弁金属基体から成り、陽極端子をもった陽極部とを用意するステップと、陽極部における陽極端子の両端側の領域において、誘電体層の表面に固体電解質層と固体電解質層上に導電体層とをそれぞれ形成して複数の陰極部を形成したコンデンサ素子を形成するステップと、陽極部及び陰極部を有するコンデンサ素子を、陽極部の陽極端子が折れ曲がって各陰極部同士が対向するように陽極端子に対して折り畳むステップと、陽極端子の折り曲げ部分を被接続体の陽極ランドに接続し、陰極部を被接続体の陰極ランドに接続するステップとを含むことを特徴とするものである。

このような本発明の電解コンデンサの製造方法では、まずコンデンサ素子を各陰極部同士が対向するように陽極端子に対して折り畳む。そして、例えばレーザ溶接によって陽極端子の折り曲げ部分を被接続体の陽極ランドに接続すると共に、例えば導電性接着剤によって陰極部を被接続体の陰極ランドに接続する。このように複数の陰極部を有するコンデンサ素子を折り畳んだ状態で被接続体上に載せることにより、コンデンサ素子は被接続体上に積層状態に載置されることになる。このため、１つの陰極部を有するコンデンサ素子を１つずつ被接続体上に積層する場合に比べて、コンデンサ素子自体を被接続体上に積層する回数が少なくて済む。また、コンデンサ素子の各陰極部同士を精度良く重ね合わせるためには、陽極端子の折り曲げ位置を正確に決めるだけで良く、コンデンサ素子の取り扱いが非常に簡単である。以上により、コンデンサ素子を被接続体上に積層状態に載置する作業を効率良く行うことができる。

好ましくは、コンデンサ素子を陽極端子に対して折り畳むステップにおいて、陽極端子の折り曲げ部分が略Ｖ字状になるように陽極端子を折り畳む。これにより、例えばレーザ溶接によって陽極端子の折り曲げ部分を被接続体の陽極ランドに接続する場合に、溶接の箇所を最小限に抑えつつ、陽極端子の折り曲げ部分を陽極ランドに確実に固定することができる。これにより、コンデンサ素子を被接続体上に積層状態に載置する作業を更に効率良く行うことが可能となる。

本発明によれば、コンデンサ素子を、各陰極部同士が対向するように陽極端子に対して折り畳み、その状態で、陽極端子の折り曲げ部分を被接続体の陽極ランドに接続し、陰極部を被接続体の陰極ランドに接続するようにしたので、コンデンサ素子を被接続体上に積層状態に載置する作業の効率化を図ることができる。これにより、電解コンデンサの製造において作業性の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明に係わる電解コンデンサ及びその製造方法の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる電解コンデンサの一実施形態として固体電解コンデンサを示す要部平面図であり、図２は図１のII−II線断面図であり、図３は図１のIII−III線断面図である。各図において、本実施形態の固体電解コンデンサ１は、基板２と、この基板２上に載置されたコンデンサ素子３と、このコンデンサ素子３をモールド固定する樹脂モールド部４とを備えている。

基板２は、例えばエポキシ樹脂製のプリント基板である。基板２の上面には、銅製の陽極ランド５及び陰極ランド６が印刷され、基板２の下面には、銅製の陽極ランド７及び陰極ランド８が印刷されている。また、基板２には、陽極ランド５，７同士を電気的に接続するビアホール９と、陰極ランド６，８同士を電気的に接続するビアホール１０とが形成されている。陽極ランド５，７は、基板２の一端側に複数（ここでは２つ）形成されている。

コンデンサ素子３は、陽極部１２と、陰極部１３と、絶縁層１４とを有している。陽極部１２は、基板２の陽極ランド５と電気的に接続され、陰極部１３は、基板２の陰極ランド６と電気的に接続されている。このとき、陽極端子１１は、ＹＡＧレーザスポット溶接等によって陽極ランド５に接合され、陰極部１３は、導電性接着剤Ｓによって陰極ランド６に接合されている。また、絶縁層１４は、陽極部１２と陰極部１３とを電気的に絶縁させている。

このようなコンデンサ素子３は、図４に示すような平板状のものを陽極端子１１に対して折り畳んだ状態で、基板２に固定されている。図４は、加工前のコンデンサ素子シート３Ｓを示す平面図であり、図５は、そのコンデンサ素子シート３Ｓの一部構造を詳細に示す拡大断面図である。

各図において、コンデンサ素子３は箔状のアルミニウム基体１５を有し、このアルミニウム基体１５の表面は、エッチング処理によって粗面化（拡面化）されている。このアルミニウム基体１５の粗面化された表面には、陽極酸化によって絶縁性酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）被膜１６が成膜されている。なお、アルミニウム基体１５の厚さは、例えば９０〜１００μｍ程度であり、酸化アルミニウム被膜１６の膜厚は、例えば数ｎｍ〜数十ｎｍ程度である。

これらのアルミニウム基体１５及び酸化アルミニウム被膜１６の全体は、上記の陽極部１２を形成している。この陽極部１２は、２つの陽極本体１７と、これらの陽極本体１７同士をつなぐように各陽極本体１７と一体化された複数本（ここでは２本）の陽極端子１１とからなっている。

各陽極本体１７の表面（酸化アルミニウム被膜１６）上には、導電性高分子化合物を含む固体電解質層１８が形成されている。この固体電解質層１８は、粗面化されたアルミニウム基体１５によって形成された凹部１５ａに含漬している。なお、固体電解質層１８は、モノマーの状態で凹部１５ａに含漬させた後、化学酸化重合または電解酸化重合して形成される。固体電解質層１８上には、グラファイトペースト層１９及び銀ペースト層２０がスクリーン印刷法、浸漬法（ディップ法）及びスプレー塗布法のいずれかによって順に形成されている。

これらの固体電解質層１８、グラファイトペースト層１９及び銀ペースト層２０は、上記の陰極部１３を形成している。これら２つの陰極部１３は、２本の陽極端子１１を挟むように陽極部１２における陽極端子１１の両端側の領域の表面上にそれぞれ形成されていることになる。なお、陰極部１３の形成は、例えば陽極端子１１をマスクした状態で行う。

また、各陽極端子１１の両端部の表面（酸化アルミニウム被膜１６）上には、エポキシ樹脂等からなる上記の絶縁層１４がスクリーン印刷法等によって形成されている。

このような平板状のコンデンサ素子３を用いて固体電解コンデンサ１を作製する場合は、まずコンデンサ素子３を、図２及び図３に示すように、２つの陰極部１３同士が対向するように陽極端子１１の所定位置を中心にして折り畳む。このとき、コンデンサ素子３の各陰極部１３同士がずれることなく重なり合うように、陽極端子１１の折り曲げ位置を決定する。また、陽極端子１１の折り曲げ部分１１ａが略Ｖ字状になるように、コンデンサ素子３を陽極端子１４に対して折り畳むのが好ましい。

そして、その折り畳まれた状態のコンデンサ素子３の陽極端子１１を僅かに基板２側に曲げた状態で、陰極部１３を基板２の陰極ランド６に固定し、陽極端子１１の折り曲げ部分１１ａを基板２の陽極ランド５に固定する。具体的には、コンデンサ素子３の下側の陰極部１３を導電性接着剤Ｓで陰極ランド６に接合すると共に、コンデンサ素子３の２つの陰極部１３同士を導電性接着剤Ｓで接合する。また、コンデンサ素子３の陽極端子１１を形成するアルミニウム基体１５を、溶接により陽極ランド５に接合する。このとき、陽極端子１１の折り曲げ部分１１ａを略Ｖ字状とすることにより、陽極端子１１の溶接箇所を最小限に抑えることができると共に、陽極端子１１の溶接が行いやすくなる。

その後、インジェクションやトランスモールド等によって樹脂モールド部４を形成し、基板２上に載置されたコンデンサ素子３をモールド固定する。なお、樹脂モールド部４を形成する樹脂としては、エポキシ樹脂等を用いる。

以上のように本実施形態にあっては、１枚の平板状のコンデンサ素子３を陽極端子１１に対して折り畳み、その状態でコンデンサ素子３を基板２上に載置するようにしたので、コンデンサ素子３の２つの陰極部１３を切り離さずに済む。２つの陰極部１３を切り離した場合には、２枚のコンデンサ素子を基板２上に積層する必要があり、手間がかかるばかりでなく、２枚のコンデンサ素子の陰極部１３同士の位置合わせが困難であり、上下２つの陰極部１３の位置ズレが生じるおそれがある。これは、コンデンサとしての特性劣化につながる可能性がある。本実施形態では、１枚のコンデンサ素子３を基板２上に置くだけで、コンデンサ素子３が基板２上に積層状態で配置されることになる。また、陽極端子１１の所望位置を折り曲げるだけで、コンデンサ素子３の２つの陰極部１３同士の正確な位置合わせが行えるため、コンデンサ素子３の取り扱いが非常に簡単である。これにより、コンデンサ素子を基板２上に積層状態に載置し固定する作業を短時間で効率良く行うことができる。従って、固体電解コンデンサの量産に有利となる。

なお、上記実施形態では、基板２上に載置するコンデンサ素子３を１つとしたが、２つ以上のコンデンサ素子３を基板２上に積層して配置しても良い。この場合には、２つのコンデンサ素子３の陽極端子１１の折り曲げ部１１ａ同士が溶接等で接合されることになるが、１つの陰極部を有するコンデンサ素子を１枚ずつ積層する場合に比べて、コンデンサ素子自体を基板２上に積層する回数が明らかに少なくなる。

また、上記実施形態では、２つの陰極部１３を有するコンデンサ素子３を一回だけ折り畳むものとしたが、特にこの構成には限定されず、例えばコンデンサ素子として、３つ以上の陰極部が陽極端子を介して直列につながっているものを用意し、このコンデンサ素子を複数回ジグザグ状に折り畳み、各陽極端子の折り曲げ部分を基板２上に設けられた陽極ランドに接合するようにしても良い。

図６は、本発明に係わる電解コンデンサの他の実施形態である固体電解コンデンサを示す要部平面図であり、図７は図６のVII−VII線断面図であり、図８は図６のVIII−VIII線断面図である。図中、上述した実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

同図において、本実施形態の固体電解コンデンサ３０は、基板３１と、この基板３１上に積層状態で配置された２つのコンデンサ素子３２Ａ，３２Ｂとを備えている。基板３１は、陽極ランド５，７及び陰極ランド６，８を有し、陽極ランド５，７は、基板３１の両端側に複数（ここでは２つ）ずつ形成されている。

コンデンサ素子３２Ａ，３２Ｂは、上述した実施形態におけるコンデンサ素子３と同様に、２本の陽極端子１１をもった陽極部１２と２つの陰極部１３とを有し、陽極端子１１に対して折り畳むことにより形成されている。このとき、コンデンサ素子３２Ａ，３２Ｂは、各陰極部１３が基板３１上に交互に積層されるように配置されている。つまり、コンデンサ素子３２Ａの１つの陰極部１３は、コンデンサ素子３２Ｂの２つの陰極部１３に挟まれ、コンデンサ素子３２Ｂの１つの陰極部１３は、コンデンサ素子３２Ａの２つの陰極部１３に挟まれた状態となっている。そして、コンデンサ素子３２Ａの下側の陰極部１３が導電性接着剤Ｓにより陰極ランド６に接合されていると共に、コンデンサ素子３２Ａの陰極部１３とコンデンサ素子３２Ｂの陰極部１３とが導電性接着剤Ｓにより接合されている。また、コンデンサ素子３２Ａの陽極端子１１の折り曲げ部分１１ａが、溶接により基板３１の一端側の陽極ランド５に接合されていると共に、コンデンサ素子３２Ｂの陽極端子１１の折り曲げ部分１１ａが、溶接により基板３１の他端側の陽極パッド５に接合されている。

このような固体電解コンデンサ３０においても、コンデンサ素子を基板３１上に積層状態に載置し固定する作業の効率化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の固体電解コンデンサは、２つの陰極部１３間の陽極端子１１が複数存在する、いわゆる多端子型のコンデンサ素子を有するものであるが、本発明は、２つの陰極部１３間の陽極端子１１が１つであるコンデンサ素子にも適用可能である。さらに、上記実施形態の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子を基板に固定するものであるが、本発明は、コンデンサ素子をリードフレームに固定する、いわゆるリードフレーム型のコンデンサにも適用可能である。

本発明に係わる電解コンデンサの一実施形態を示す要部平面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 図１に示すコンデンサ素子の加工前の状態を示す平面図である。 図４に示すコンデンサ素子の一部構造を詳細に示す拡大断面図である。 本発明に係わる電解コンデンサの他の実施形態を示す要部平面図である。 図６のVII−VII線断面図である。 図６のVIII−VIII線断面図である。

符号の説明

１…固体電解コンデンサ、２…基板（被接続体）、３…コンデンサ素子、５…陽極ランド、６…陰極ランド、１１…陽極端子、１１ａ…折り曲げ部分、１２…陽極部、１３…陰極部、１５…アルミニウム基体（弁金属基体）、１６…酸化アルミニウム被膜（誘電体層）、１７…陽極本体、１８…固体電解質層、１９…グラファイトペースト層、２０…銀ペースト層（導電体層）、３０…固体電解コンデンサ、３１…基板（被接続体）、３２Ａ，３２Ｂ…コンデンサ素子。

Claims (2)

1. 陽極ランド及び陰極ランドを有する被接続体と、表面に誘電体層が形成された箔状の弁金属基体から成り、陽極端子をもった陽極部とを用意するステップと、
   前記陽極部における前記陽極端子の両端側の領域において、前記誘電体層の表面に固体電解質層と当該固体電解質層上に導電体層とをそれぞれ形成して複数の陰極部を形成したコンデンサ素子を形成するステップと、
   前記陽極部及び前記陰極部を有する前記コンデンサ素子を、前記陽極部の前記陽極端子が折れ曲がって前記各陰極部同士が対向するように前記陽極端子に対して折り畳むステップと、
   前記陽極端子の折り曲げ部分を前記被接続体の前記陽極ランドに接続し、前記陰極部を前記被接続体の前記陰極ランドに接続するステップとを含むことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
2. 前記コンデンサ素子を前記陽極端子に対して折り畳むステップにおいて、前記陽極端子の折り曲げ部分が略Ｖ字状になるように前記陽極端子を折り畳むことを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサの製造方法。

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