(57)【要約】 【課題】  高信頼性、薄型化した固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】  弁作用金属を陽極体とし、表面に酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、この誘電体層上に導電性高分子膜、グラファイト層、銀ペースト層を形成した陰極部が設けられたコンデンサ素子を外装となる対向する金属箔４で挟み、その金属箔４を陽極端子２の取り出し口を残し、コンデンサ素子の周囲に沿って接続し袋状にして、陽極端子の取り出し口から、封止樹脂３をコンデンサ素子の入った金属箔４の袋内に注入し、金属箔４とコンデンサ素子の陰極部は導電性接着剤７で接続する。【選択図】  図１
2010199350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状または箔状の弁作用金属からなる陽極体の一端の陽極部と、弁作用金属陽極体前記陽極部を除く前記陽極体の表面に形成された酸化皮膜からなる誘電体層と、前記誘電体層上に形成された導電性高分子膜、グラファイト層、銀ペースト層からなる陰極部とを有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の前記陽極部に接続された陽極端子と、前記陽極部と陽極端子の接続された部分の周囲に形成された封止樹脂と、前記陽極端子の周囲を除いて前記コンデンサ素子を挟む金属箔とを有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記陰極部と前記金属箔とを接続する導電性接着剤を有する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。
【請求項３】
前記陽極端子の周囲を除いて前記コンデンサ素子を密封する金属箔を有する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。
【請求項４】
前記金属箔の前記陽極部との対向面に絶縁樹脂を有する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。
【請求項５】
前記コンデンサ素子の陽極部に接続された陽極端子と、前記陽極部と前記陽極端子の接続された部分の周囲に形成された封止樹脂と、前記陽極端子の周囲を除いて前記コンデンサ素子を挟む金属箔と、前記コンデンサ素子の側面に引き出されて折り曲げられて底面に導出された陽極端子と、前記金属箔の底面側に接続された陰極端子を有する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。
【請求項６】
前記コンデンサ素子の陽極部に接続された陽極端子と、前記陽極端子の陽極実装端子面を除いて前記陽極部と前記陽極端子の接続された部分の周囲に形成された封止樹脂と、前記陽極端子の周囲を除いて前記コンデンサ素子を挟み周囲が密封された金属箔と、前記陰極部と前記金属箔を接続する導電性接着剤と、前記金属箔の少なくとも底面側に陰極実装端子面を除いてレジストを有する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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐湿、耐熱信頼性の向上と、薄型化を目的とした表面実装型の固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
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は、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を下げることが出来るが、導電性高分子は耐湿、耐熱信頼性試験といった高湿度や高温の環境において劣化し易いことが知られている。劣化の程度は導電性高分子周辺の気密性(ガス透過性)に大きく依存しており、気密性を上げることで高い信頼性を実現することが出来る。
【０００３】
また、近年、電子機器は小型、薄型化が進み、使用される電子部品も小型、低背化が求められている。表面実装型固体電解コンデンサにも同様の要求があり、これらを実現することは製品にとって大きな特徴となる。
【０００４】
したがって、気密性を高め、小型、低背化を実現することが出来れば、従来よりも厳しい環境下で使用でき、部品自体の小型、低背化による省スペース化や、これまで電子機器回路基板のデッドスペースだった部分への搭載が可能となるなど、電子機器の小型、薄型化に貢献できる。
【０００５】
従来の表面実装型の固体電解コンデンサは、缶ケースに表面実装用の樹脂部品を付けた構造(例えば特許文献１)、モールド樹脂による樹脂外装した構造(例えば特許文献２)がほとんどである。缶ケースを用いた場合は、気密性は高いが薄型化する事は構造上非常に困難である。一方、モールド樹脂で外装する場合は、缶ケースより薄型化出来るが、モールド樹脂を１００μｍ以下の厚みに成形することが困難であることと、導電性高分子の劣化を防ぐため気密性を確保するには樹脂厚みを厚く設計しなければならない。特許文献２ではリードフレームの形状を工夫し外装樹脂の薄肉化を行っているが薄型化には限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１１５８４２号公報
【特許文献２】特開２０００−３４０４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
表面実装型の固体電解コンデンサを薄型化するためには従来のモールド樹脂による外装では限界があり、外装が薄くなると気密性が低下し、製品の信頼性が低下する。本発明の課題は信頼性の高い薄型化した固体電解コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、コンデンサ素子を金属箔で挟み、陽極端子の引き出し部を除いたコンデンサ素子の周囲の金属箔を密封させて袋状にすることにより気密性を向上させたものである。即ち、本発明の固体電解コンデンサは、板状または箔状の弁作用金属からなる陽極体の一端の陽極部と、弁作用金属陽極体前記陽極部を除く前記陽極体の表面に形成された酸化皮膜からなる誘電体層と、前記誘電体層上に形成された導電性高分子膜、グラファイト層、銀ペースト層からなる陰極部とを有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の前記陽極部に接続された陽極端子と、前記陽極部と陽極端子の接続された部分の周囲に形成された封止樹脂と、前記陽極端子の周囲を除いて前記コンデンサ素子を挟む金属箔とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記陰極部と前記金属箔とを接続する導電性接着剤を有することを特徴とする。また、前記陽極端子の周囲を除いて前記コンデンサ素子を密封する金属箔を有することを特徴とする。また、前記金属箔の前記陽極部との対向面に絶縁樹脂を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の固体電解コンデンサは、前記コンデンサ素子の陽極部に接続された陽極端子と、前記陽極部と前記陽極端子の接続された部分の周囲に形成された封止樹脂と、前記陽極端子の周囲を除いて前記コンデンサ素子を挟む金属箔と、前記コンデンサ素子の側面に引き出されて折り曲げられて底面に導出された陽極端子と、前記金属箔の底面側に接続された陰極端子を有することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の固体電解コンデンサは、前記コンデンサ素子の陽極部に接続された陽極端子と、前記陽極端子の陽極実装端子面を除いて前記陽極部と前記陽極端子の接続された部分の周囲に形成された封止樹脂と、前記陽極端子の周囲を除いて前記コンデンサ素子を挟み周囲が密封された金属箔と、前記陰極部と前記金属箔を接続する導電性接着剤と、前記金属箔の少なくとも底面側に陰極実装端子面を除いてレジストを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンデンサ素子の陰極部の周辺は、金属により外部と遮断されており、ガスが浸入する経路は陽極端子を取り出すための外装用の金属箔の開口部からコンデンサ素子の陰極部までの封止樹脂が充填されている部分のみである。このガスが透過する経路は、通常のモールド樹脂外装と比較すると、外部からコンデンサ素子の陰極部までの距離が長く、開口部の面積が非常に小さいため、気密性が高く、高信頼性の固体電解コンデンサを得ることができる。また、外装が金属であるため気密性を低下させることなく、樹脂外装では実現不可能な外装の薄型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１の固体電解コンデンサを説明する図、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は底面図、図１（ｃ）は平面透視図。
【図２】本発明の実施の形態１の固体電解コンデンサの製造工程を示す平面図。
【図３】本発明の実施の形態２の固体電解コンデンサを説明する図、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は底面図、図３（ｃ）は平面透視図。
【図４】従来の固体電解コンデンサの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図１、図２を参照して説明する。初めにコンデンサ素子について簡単に説明する。まず、板状または箔状の弁作用金属の表面にエッチング等により多数の空孔を形成して表面積を拡面化して、弁作用金属からなる陽極体を得る。弁作用金属からなる陽極体の厚みは、３０〜２００μｍが好ましく、定格電圧、静電容量、製品厚み、生産性を考慮して決定する。ここで、弁作用金属としては、タンタル、アルミニウム、ニオブ等を用いることができる。図１に示すように、陽極体の一端を陽極部９とし、陽極部９を除く陽極体の表面に陽極酸化により酸化皮膜からなる誘電体層を形成する。次に、この酸化皮膜からなる誘電体層が表面に形成された弁作用金属からなる陽極体に、導電性高分子膜を形成し、さらにその上にグラファイト層、銀ペースト層を順に形成し陰極部８としコンデンサ素子を完成する。導電性高分子膜には、ピロール、チオフェン等を用いることができる。コンデンサ素子の陽極部９に陽極端子２をレーザ溶接等によりで接続する。陽極端子２は、４２合金等の金属片を用いることができる。接続方法としては、レーザ溶接の他、導電性接着剤、超音波溶接、抵抗溶接等を用いることができる。
【００１５】
外装用の金属箔４によるコンデンサ素子の外装は、まず、４２合金にスズメッキをした金属片等からなる陰極端子１を抵抗溶接等により底面に接続した外装用の金属箔４上にコンデンサ素子を配置し、陰極部８と外装用の金属箔４を接着銀からなる導電性接着剤７で接着する（図２参照）。さらに、コンデンサ素子の陰極部８上に接着銀からなる導電性接着剤７をディスペンスし、その上に外装用の金属箔４を載せ陽極端子２が側面から引き出されるように配置する。なお、陰極部８と外装用金属箔４との接続は必ずしも導電性接着剤である必要はなく、はんだ等金属による接続であってもよい。次に、図２に示す溶接部５をシーム溶接により接続する。溶接部は密封されていることが好ましいが必ずしも完全に密封されていなくともよい。その後、図２に示す一点鎖線線部分を金型で打ち抜く。陽極端子２側より、エポキシ樹脂等からなる封止樹脂３を外装用の金属箔４の間に注入した後、製品の形状を整え封止樹脂３を硬化させ封止し固体電解コンデンサとする。
【００１６】
外装用の金属箔４の材質は、アルミ、ステンレス、銅、４２合金等、また、それらにメッキを施したものを用いることができ、厚みは、ハンドリング、要求される製品強度、高さに応じて選択することができる。また、外装用の金属箔４には、コンデンサ素子の陽極部９、陽極端子２と接触する可能性がある部分にエポキシ系等の絶縁樹脂６をコートしておくことが望ましい。なお、陽極端子２、陰極端子１は、組み立て、シーム溶接等の邪魔にならないよう、例えばＬ字型のものを用い、封止樹脂３を硬化後に折り曲げることができる。また、２枚の金属箔４でコンデンサ素子を挟み込み３辺を接続する以外に、１枚の金属箔４を折りたたんでコンデンサ素子を挟み込み、２辺を接続してもよい。また、コンデンサ素子は１枚でなく複数枚積層し、陰極部同士を例えば導電性接着剤で接続し、陽極部同士と陽極端子を例えばレーザ溶接等で接続することもできる。
【００１７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について図３を参照して説明する。実施の形態１とは、コンデンサ素子は同様であるが、端子部の構造が異なる。外装用の金属箔４をコンデンサ素子の周囲４辺すべてをシーム溶接等により接続し、陽極実装端子面１０は外装用の金属箔４に穴をあけて取り出す構造とする。コンデンサ素子の陽極部９と陽極端子２は、図３（ｃ）に示すように、陽極端子レーザ溶接位置１３でレーザ溶接し、この溶接部分が、実装面として露出しないように、陽極実装端子面１０は図３（ｃ）に示すように陽極実装端子面露出形状１４の枠内となるように金属箔４の表面にレジスト１２を塗布する。陰極端子は、外装用の金属箔４を直接端子とする構造とし、陽極端子と同じ端子面形状に外装用の金属箔４が露出するように、陽極側のレジスト塗布と同時に陰極実装端子面１１を形成する。
【００１８】
次に製造方法について説明する。コンデンサ素子は、実施の形態１と同様のものを用いる。外装用の金属箔４上にコンデンサ素子の陰極部８を接着銀からなる導電性接着剤７で接続し、陰極部８の上に接着銀からなる導電性接着剤７をディスペンス後、陽極端子取り出し用の穴を開けた外装用の金属箔４をのせ接続する。次に、コンデンサ素子の周囲４辺すべてをシーム溶接により溶接した後、封止樹脂３を外装用の金属箔４の陽極端子取り出し部分の穴から注入し、製品となる金属箔４および陽極端子２を上下から加圧し形状を整え封止樹脂３を硬化させる。陽極実装端子面１０には封止樹脂３が付着しないようにマスキングテープを貼っておく。次に図３（ｂ）に示すように陽極実装端子面１０および陰極実装端子面１１が実装端子形状になるようにレジスト１２を塗布した後、金型を用いて製品形状に打ち抜き固体電解コンデンサとする。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１の固体電解コンデンサについて実施の形態１で用いた図１、図２を参照して説明する。製品は、形状が７．３×４．３ｍｍ、定格電圧は２．５［Ｖ］とした。まず、アルミ箔からなる弁作用金属の表面にエッチング等により多数の空孔を形成して表面積を拡面化し、弁作用金属からなる陽極体を得て陽極体の表面に陽極酸化により酸化皮膜からなる誘電体層を形成した。本実施例１では、アルミ箔をエッチング後、陽極酸化した厚さ１００μｍのアルミ化成箔を用いた。次に、この陽極酸化皮膜からなる誘電体層が表面に形成された弁作用金属陽極体の陰極形成部に、ポリピロールからなる導電性高分子膜を形成し、さらにその上にグラファイト層、銀ペースト層を順に形成した。コンデンサ素子の陽極部に陽極端子２をレーザ溶接で接続した。陽極端子２は、厚み１００μｍの４２合金を用いた。
【００２０】
外装用の金属箔４によるコンデンサ素子の外装は、まず、母材を厚み１００μｍの４２合金とし、コンデンサ素子と接続する面に銀メッキを施した外装用金属箔４上にコンデンサ素子の陰極部８と外装用の金属箔４を接着銀からなる導電性接着剤７で図２に示したように接着し、さらに、コンデンサ素子の陰極部８上に接着銀からなる導電性接着剤７をディスペンスし、その上に外装用の金属箔４をのせた。次に、図２の溶接部５をシーム溶接により溶接し、図２の一転鎖線部分を金型で打ち抜いた。溶接幅は、４００μｍとした。陽極端子２側より、封止樹脂３のエポキシ樹脂を外装用の金属箔４の間に注入した後、製品の形状を整え封止樹脂３のエポキシ樹脂を硬化させ封止した。なお、外装用の金属箔４には、コンデンサ素子の陽極部９、陽極端子２と接触する可能性がある部分にエポキシ系の絶縁樹脂６をコートしたものを用いた。また、陰極端子１は厚み１００μｍの４２合金にスズメッキをしたものを用い、コンデンサ素子を挟む前に外装用の金属箔４に抵抗溶接で接続しておいた。陽極端子２は厚み１００μｍの４２合金にスズメッキをしたものを用い、外装用の金属箔４と対向する面にはエポキシ系の絶縁樹脂を塗布した。陽極端子２、陰極端子１は、組み立て、シーム溶接の邪魔にならないよう、Ｌ字型のものを用い、封止樹脂３を硬化後に図１（ａ）に示したように底面に折り曲げ固体電解コンデンサを製作した。
【実施例２】
【００２１】
本発明の実施例２の固体電解コンデンサについては、外装用の金属箔４の厚みを３０μｍとした以外は構成部材の材質、形状は実施例１と同様として固体電解コンデンサを製作した。
【実施例３】
【００２２】
本発明の実施例３の固体電解コンデンサについて実施の形態２で用いた図３を参照して説明する。コンデンサ素子は実施例１と同様のものを使用した。母材を厚み１００μｍの４２合金とし、コンデンサ素子と接続する面に銀メッキを施した外装用金属箔４をコンデンサ素子の周囲４辺すべてをシーム溶接し、厚み１００μｍの４２合金を用いた陽極端子は外装用の金属箔４に穴をあけて取り出す構造とした。即ち、外装用の金属箔４上にコンデンサ素子の陰極部８を接着銀からなる導電性接着剤７で接続し、陰極部の上に接着銀からなる導電性接着剤７をディスペンスした後、陽極端子取り出し用の穴を開けた外装用の金属箔４をのせ接続した。次に、コンデンサ素子の周囲４辺すべてをシーム溶接により溶接した。コンデンサ素子の陽極部９と陽極端子２は、予め図３（ｃ）に示すように陽極端子レーザ溶接位置１３でレーザ溶接しておく。封止樹脂３を外装用の金属箔４の陽極端子取り出し部分の穴から注入し、製品を上下から加圧し形状を整え封止樹脂３を硬化させた。陽極実装端子面１０には封止樹脂３が付着しないようにマスキングテープを貼った。陽極端子レーザ溶接位置１３が、実装面として露出しないように、陽極実装端子面１０は図３（ｃ）に示す陽極実装端子面露出形状１４の枠内となるようにレジスト１２を塗布した。陰極端子は、外装用の金属箔４を直接端子とする構造とし、陽極端子と同じ端子形状に外装用の金属箔４が露出するように、陽極側のレジスト塗布と同時に陰極実装端子面１１を形成した。その後、金型を用いて製品形状に打ち抜き固体電解コンデンサを作製した。
【実施例４】
【００２３】
本発明の実施例４の固体電解コンデンサについては、外装用の金属箔４の厚みを３０μｍとした以外は構成部材の材質、形状は実施例３と同様として固体電解コンデンサを製作した。
【実施例５】
【００２４】
コンデンサ素子を２枚積層した以外は構成部材の材質、形状は実施例４と同様として固体電解コンデンサを製作した。２枚のコンデンサ素子の陰極部８は接着銀からなる導電性接着剤７で接続し、コンデンサ素子の陽極部９は実装端子に２枚重ねてレーザで溶接して固体電解コンデンサを製作した。
【００２５】
（比較例１）
図４に示した従来の固体電解コンデンサを比較例１とする。コンデンサ素子は実施例１と同じ構成とした。モールド樹脂１７の肉厚は０．１ｍｍ以下で成形すると成形時に樹脂が回り込まない部分ができることや、気密性が著しく低下するため、若干余裕を持ち最薄部分の肉厚が０．１５ｍｍとなるように成形し固体電解コンデンサを製作した。
【００２６】
（比較例２）
コンデンサ素子を２枚積層した以外は構成部材の材質、形状は比較例１と同様とした。２枚のコンデンサ素子の接続方法は実施例５と同様とし固体電解コンデンサを製作した。
【００２７】
実施例１〜５、比較例１、２を各３０個作製し、特性を比較した結果を表１に示した。気密性の影響を調べるため信頼性試験として、１２５℃、２．５［Ｖ］電圧印加と、６５℃、９５％Ｒ.Ｈ.、２．５［Ｖ］電圧印加試験を行い、測定周波数１００ｋＨｚの等価直列抵抗（ＥＳＲ）の初期値に対する１０００時間後の上昇率を表１に示した。あわせてそれぞれの固体電解コンデンサの高さ寸法を示した。
【００２８】
【表１】
2010199350.tif 000003
【００２９】
まず、各水準の信頼性試験の結果を比較する。全て同じ内部素子を使用していることから、この結果は外装の気密性の影響であると考えられる。実施例１〜実施例５は、比較例１、比較例２に比べ劣化が小さいことが分かり、モールド樹脂外装に比べ本発明による外装は気密性が高いと考えられる。また、実施例１と実施例２、実施例３と実施例４をそれぞれ比較した場合、外装である外装用金属箔４が１００μｍと３０μｍと３倍以上異なるにも関わらず劣化の程度は同じであり、外装用金属箔４を用いることで、モールド樹脂外装では実現できない極薄で高い信頼性の外装を実現出来ることが分かった。
【００３０】
実施例５に示した積層素子を用いた場合についても、同様に積層素子を用いた比較例２に比べ高い信頼性を確保できることが分かった。実施例１、実施例２と実施例３、実施例４で劣化の程度に差が現れたのは、実施例３、実施例４の場合の方が陽極端子を取り出すための外装用の金属箔４の開口部がコンデンサ素子の陰極部８に近いため、陰極部分の気密性が低かったためと考えられる。各水準の製品高さは、比較例１に比べ、外装用の金属箔４として厚み３０μｍを用いた実施例２、実施例４は高さが低くなっており、特に実施例４では比較例１に比べ、３５０μｍ程度も低くすることができた。
【符号の説明】
【００３１】
１   陰極端子
２   陽極端子
３   封止樹脂
４   金属箔
５   溶接部
６   絶縁樹脂
７   導電性接着剤
８   陰極部
９   陽極部
１０    陽極実装端子面
１１    陰極実装端子面
１２    レジスト
１３    陽極端子レーザ溶接位置
１４    陽極実装端子面露出形状
１５    陰極リードフレーム端子
１６    陽極リードフレーム端子
１７    モールド樹脂
【図１】
2010199350.tif 000004
【図２】
2010199350.tif 000005
【図３】
2010199350.tif 000006
【図４】
2010199350.tif 000007