(57)【要約】【課題】小型化を達成するとともに、ＥＳＲやＥＳＬの低減をも達成することが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】固体電解コンデンサ１は、焼結体からなる陽極体１１と、陽極体１１上に形成された誘電体被膜１２と、誘電体被膜１２上に形成された固体電解質陰極層１３と、固体電解質陰極層１３上に形成された陰極引出層１４と、陽極体１１の内部から外部へと突出する陽極リード１５とを備えている。陽極体１１には、表面に開口を有する穴１６が形成され、穴１６の表面には、固体電解質陰極層１３が形成されている。そして、穴１６の表面に形成された固体電解質陰極層１３は、陰極端子７と接続されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結体からなる陽極体と、
前記陽極体上に形成された誘電体被膜と、
前記誘電体被膜上に形成された陰極層と、
前記陰極層上に形成された陰極引出層と、
前記陽極体の内部から外部へと突出する陽極リードとを備え、
前記陽極体には、表面に開口を有する穴が形成され、
前記穴の表面には、前記陰極層が形成されており、
前記穴の表面に形成された前記陰極層は、陰極端子と接続されている、固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記穴は前記陽極体を貫通している、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記穴の表面に形成された前記陰極層上には、前記陰極引出層が形成されている、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記穴は、前記陽極リードと平行に延在する平行部を有している、請求項１〜３にいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記穴は複数個形成されており、
複数個の前記穴は、前記陽極リードに沿って配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
陽極リードの一部および犠牲燃焼部材の一部が陽極体の原料粉末に埋め込まれた構成を有する成形体を準備する工程と、
前記成形体を加熱して前記原料粉末を焼結させることにより、陽極体を作製する工程とを備え、
前記陽極体を作製する工程では、前記犠牲燃焼部材が燃焼することにより前記陽極体に穴が形成される、固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体電解コンデンサおよびその製造方法に関し、より特定的には、ＥＳＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；等価直列抵抗）およびＥＳＬ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ；等価直列インダクタンス）を低減することが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化が進行している。これに伴い、電子機器においてノイズフィルタなどとして使用される固体電解コンデンサにも小型化が求められている。これに対し、構成要素である焼結体（陽極体）に０．０１ｍｍ〜５ｍｍの径を持つ複数の穴を設けた固体電解コンデンサが提案されている。これにより、陰極層を形成するための液体の浸透を容易にし、単位体積あたりの容量を向上させることができるため、必要な容量に対応する固体電解コンデンサを小型化することができる（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３０８３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、電子機器においては、近年小型化とともに高周波化が進行している。上記液体の浸透が不十分となったことにより、陽極体を構成する焼結体粒子のうち陽極体内側にある内側焼結体粒子の表層部に陰極層が形成されない。したがって、陽極リードから陽極体に供給された電荷等（たとえば高周波ノイズ）が内側焼結体粒子を通らず、陽極体を構成する焼結体粒子のうち陽極体外周側にある外周側焼結体粒子とその表層部にある陰極層のみを通るため、ＥＳＲおよびＥＳＬが悪化するという問題が発生している。そのため、ノイズフィルタなどとして使用される固体電解コンデンサにおいては、小型化だけでなく、ＥＳＲやＥＳＬの低減も要求されている。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、小型化を達成するとともに、ＥＳＲやＥＳＬの低減をも達成することが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従った固体電解コンデンサは、焼結体からなる陽極体と、陽極体上に形成された誘電体被膜と、誘電体被膜上に形成された陰極層と、陰極層上に形成された陰極引出層と、陽極体の内部から外部へと突出する陽極リードとを備えている。陽極体には、表面に開口を有する穴が形成されている。また、当該穴の表面には、陰極層が形成されている。そして、上記穴の表面に形成された陰極層は、陰極端子と接続されている。
【０００７】
本発明の固体電解コンデンサにおいては、陽極体に上記穴が形成されていることにより、陰極層を形成するための液体が焼結体である陽極体の内部にまで浸透しやすくなり、単位体積あたりの容量を向上する。そのため、固体電解コンデンサの小型化が可能となる。さらに、本発明の固体電解コンデンサにおいては、上記穴の表面に形成された陰極層が陰極端子と接続されている。これにより、陽極リードと陰極端子との間において、上記穴の表面に形成された陰極層が電流のパスとして機能する。そのため、たとえば陽極リードから陽極体に供給された電荷等が外周側焼結体粒子とその表層部にある陰極層のみを通って大きく迂回することはなくなり、上記穴の表面に形成された陰極層を通して陰極端子へと流れる。その結果、固体電解コンデンサのＥＳＲやＥＳＬが低減され、陽極体に供給された電荷等を短時間で排出することが可能となるため、高周波化に対応することができる。以上のように、本発明の固体電解コンデンサによれば、小型化を達成するとともに、ＥＳＲやＥＳＬの低減をも達成することが可能な固体電解コンデンサを提供することができる。
【０００８】
上記固体電解コンデンサにおいて好ましくは、上記穴は陽極体を貫通している。これにより、陰極層を形成するための液体が陽極体の内部にまで一層浸透しやすくなり、固体電解コンデンサのさらなる小型化が可能となる。
【０００９】
上記固体電解コンデンサにおいて好ましくは、上記穴の表面に形成された陰極層上には、陰極引出層が形成されている。これにより、上記穴の表面上における導電性が向上し、ＥＳＲやＥＳＬが一層低減される。
【００１０】
上記固体電解コンデンサにおいて好ましくは、上記穴は、陽極リードと平行に延在する平行部を有している。これにより、たとえば陽極リードに大電流が供給された場合においても、陽極リードを流れる電流により発生する磁界と、平行部を流れる電流により発生する磁界とが互いに相殺され、ＥＳＬを低減することができる。
【００１１】
上記固体電解コンデンサにおいて好ましくは、上記穴は複数個形成されており、当該複数個の穴は、陽極リードに沿って配置されている。これにより、陽極リードから陽極体に供給された電荷等が、より確実に短い経路で陰極端子へと流れることが可能となり、ＥＳＲやＥＳＬを一層低減することができる。
【００１２】
本発明に従った固体電解コンデンサの製造方法は、陽極リードの一部および犠牲燃焼部材の一部が陽極体の原料粉末に埋め込まれた構成を有する成形体を準備する工程と、成形体を加熱して原料粉末を焼結させることにより、陽極体を作製する工程とを備えている。そして、陽極体を作製する工程では、上記犠牲燃焼部材が燃焼することにより陽極体に穴が形成される。これにより、陽極体の表面に開口を有する穴が形成された上記本発明の固体電解コンデンサを容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明の固体電解コンデンサおよびその製造方法によれば、小型化を達成するとともに、ＥＳＲやＥＳＬの低減をも達成することが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】固体電解コンデンサの概略斜視図である。
【図２】図１の固体電解コンデンサの上面と下面とを反転させた状態を示す概略斜視図である。
【図３】図１の線分Ａ−Ａ’に沿う概略断面図である。
【図４】図１の線分Ｂ−Ｂ’に沿う概略断面図である。
【図５】固体電解コンデンサの製造方法を示すフローチャートである。
【図６】固体電解コンデンサの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図７】固体電解コンデンサの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図８】実施の形態２における固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態３における固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態４における固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図である。
【図１１】実施の形態５における固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図である。
【図１２】実施の形態６における固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１６】
（実施の形態１）
まず、本発明の一実施の形態である実施の形態１について説明する。図１〜図４を参照して、実施の形態１における固体電解コンデンサ１は、弁作用金属（タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウムなど）の焼結体からなる陽極体１１と、陽極体１１の表面上に形成された誘電体被膜１２と、誘電体被膜１２上に形成された固体電解質陰極層１３と、固体電解質陰極層１３上に形成された陰極引出層１４と、陽極体１１の内部から外部へと突出する棒状の形状を有し、金属からなる陽極リード１５とを備えている。この陽極体１１、誘電体被膜１２、固体電解質陰極層１３、陰極引出層１４および陽極リード１５は、コンデンサ素子１０を構成する。
【００１７】
ここで、誘電体被膜１２は、たとえば上記弁作用金属を酸化させることにより形成された酸化被膜である。また、固体電解質陰極層１３を構成する材料としては、たとえば導電性高分子、ＴＣＮＱ（Ｔｅｔｒａ  Ｃｙａｎｏ  Ｑｕｉｎｏ  Ｄｉｍｅｔｈａｎｅ）錯塩などの導電性有機材料、二酸化マンガンなどの導電性無機材料などを採用することができる。さらに、陰極引出層１４は、たとえば固体電解質陰極層１３上に形成された導電性カーボン層１４Ａと、導電性カーボン層１４Ａ上に形成された銀ペースト層１４Ｂとを含むものとすることができる。
【００１８】
また、固体電解コンデンサ１は、陽極リード１５に接続された陽極端子６と、陰極引出層１４に接続された陰極端子７とを備えている。この陽極端子６および陰極端子７は、たとえば銅または銅合金などの金属からなっている。そして、固体電解コンデンサ１は、外装樹脂８をさらに備え、当該外装樹脂８によりコンデンサ素子１０が被覆されるとともに、陽極端子６の陽極端子面６Ａおよび陰極端子７の陰極端子面７Ａが外装樹脂８から露出している。外装樹脂８の素材としては、たとえばエポキシ樹脂を採用することができる。
【００１９】
さらに、図３および図４を参照して、陽極体１１には、表面に開口を有する穴１６が形成されている。この穴１６は、陽極リード１５と交差しないように、すなわち穴１６の内部において陽極リード１５が露出しないように形成されている。また、穴１６の表面（壁面）には、固体電解質陰極層１３が形成されており、この穴１６の表面に形成された固体電解質陰極層１３は、陰極端子７と接続されている。より具体的には、この穴１６の表面に形成された固体電解質陰極層１３上には、さらに陰極引出層１４が形成されており、穴１６の開口部に位置する陰極引出層１４と陰極端子７とが直接接触している。別の観点から説明すると、陰極端子７は、穴１６の開口を塞ぐように配置されている。つまり、穴１６の開口を取り囲むように位置する固体電解質陰極層１３と陰極端子７とは、陰極引出層１４を挟んで対向するように配置されている。なお、本実施の形態においては、穴１６の表面上に形成される陰極引出層１４を省略してもよく、この場合、穴１６の開口を取り囲むように位置する固体電解質陰極層１３と陰極端子７とは、直接接触するように配置することができる。また、穴１６の内部は、外装樹脂８により充填されている。これにより、穴１６の内部に空気等の気体が残存することによる不具合の発生が抑制されている。
【００２０】
以上のように、本実施の形態における固体電解コンデンサ１においては、陽極体１１に穴１６が形成されていることにより、固体電解質陰極層１３を形成するための液体が焼結体である陽極体１１の内部にまで浸透しやすくなり、単位体積あたりの容量を向上している。そのため、固体電解コンデンサ１は、同一容量であれば、より小型化することが可能となっている。さらに、穴１６の表面に形成された固体電解質陰極層１３が陰極端子７と接続されている。これにより、陽極リード１５と陰極端子７との間において、穴１６の表面に形成された固体電解質陰極層１３が電流のパスとして機能する。そのため、固体電解コンデンサ１のＥＳＲやＥＳＬは低減されている。その結果、本実施の形態における固体電解コンデンサ１は、小型化を達成するとともに、ＥＳＲやＥＳＬの低減をも達成することが可能となっている。
【００２１】
なお、本実施の形態における固体電解コンデンサ１においては、穴１６は陽極体１１を貫通している。これにより、固体電解質陰極層１３を形成するための液体が陽極体１１の内部にまで一層浸透しやすくなっており、さらなる小型化が可能となっている。
【００２２】
次に、実施の形態１における固体電解コンデンサ１の製造方法について説明する。図５を参照して、実施の形態１における固体電解コンデンサ１の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として成形体準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図６を参照して、陽極リード１５の一部および犠牲燃焼部材２２の一部が陽極体の原料粉末２１に埋め込まれた構成を有する成形体２０が準備される。ここで、原料粉末２１としては、タンタルなどの弁作用金属の粉末を採用することができ、たとえば型に入れて成形することによって図６に示すように直方体形状とされる。また、陽極リード１５は棒状の形状を有し、その一方の端部が原料粉末２１の内部に埋め込まれるとともに、他方の端部が原料粉末２１の外部に突出するように配置される。さらに、犠牲燃焼部材２２は、たとえば熱可塑性樹脂など、後述する焼結工程において燃焼させることが可能な素材からなる棒状の部材である。そして、この犠牲燃焼部材２２は、陽極リード１５に接触しないように、成形された原料粉末２１を貫通して配置される。
【００２３】
次に、図５を参照して、工程（Ｓ２０）として焼結工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、上記成形体２０が加熱されて原料粉末２１が焼結されることにより、陽極体が作製される。このとき、焼結の際の加熱によって犠牲燃焼部材２２が燃焼し、陽極体に貫通穴が形成される。
【００２４】
さらに、工程（Ｓ３０）として誘電体被膜形成工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、図７を参照して、工程（Ｓ２０）において作製された陽極体１１が酸化されることにより、酸化層としての誘電体被膜１２が陽極体１１の表面に形成される。
【００２５】
次に、工程（Ｓ４０）および（Ｓ５０）として、化学重合液浸漬工程および電解重合工程が順次実施される。具体的には、工程（Ｓ４０）においては、導電性高分子のモノマーと酸化剤と溶媒とを含む化学重合液を準備し、工程（Ｓ３０）において誘電体被膜が形成された陽極体１１を当該化学重合液に浸漬する。このとき、図７を参照して、化学重合液は、点線矢印に沿って、工程（Ｓ２０）において形成された陽極体１１の穴１６に侵入し、実線矢印で示すように陽極体１１の外表面だけでなく、穴１６の壁面からも陽極体１１の内部へと浸透する。そのため、たとえば容量向上のために焼結体である陽極体１１を構成する粒子の平均粒径を小さくした場合でも、陽極体１１の内部にまで化学重合液が侵入し易くなっている。この工程（Ｓ４０）により、誘電体被膜１２の表面上に導電性高分子層が形成される。
【００２６】
さらに、工程（Ｓ５０）においては、工程（Ｓ４０）が完了した陽極体１１を電解重合液に浸漬した上で電解重合を実施することにより、上記導電性高分子層上にさらに導電性高分子を生成させる。このとき、工程（Ｓ４０）における化学重合液と同様に、電解重合液も陽極体１１の内部にまで侵入し易くなっている。その結果、陽極体１１の内部においても容易に導電性高分子層が形成され、最終的に得られる固体電解コンデンサの単位体積あたりの容量が向上し、同一容量であれば、より小型化することが可能となる。以上のように、工程（Ｓ４０）および（Ｓ５０）において、図３および図４に示すように、穴１６の表面を含む陽極体１１の表面上に、導電性高分子層からなる固体電解質陰極層１３が形成される。
【００２７】
次に、図５を参照して、工程（Ｓ６０）として陰極引出層形成工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、図３および図４を参照して、工程（Ｓ４０）および（Ｓ５０）において形成された固体電解質陰極層１３上に、たとえば導電性カーボン層１４Ａおよび銀ペースト層１４Ｂが順次形成されることにより、陰極引出層１４が作製される。この陰極引出層１４は、必ずしも穴１６の表面上には形成される必要はないが、図４に示すように穴１６の表面上にも形成されることにより、穴１６の表面上における導電性が向上し、ＥＳＲやＥＳＬを一層低減することができる。
【００２８】
次に、図５を参照して、工程（Ｓ７０）として端子接続工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、図１〜図４を参照して、銅または銅合金からなる陽極端子６が陽極リード１５に接続されるとともに、銅または銅合金からなる陰極端子７が陰極引出層１４に接続される。このとき、穴１６の開口部に位置する陰極引出層１４と陰極端子７とが直接接触するように、陰極端子７は配置される。
【００２９】
さらに、図５を参照して、工程（Ｓ８０）として被覆工程が実施される。この工程（Ｓ８０）では、図１〜図４を参照して、コンデンサ素子１０が外装樹脂８により被覆される。このとき、陽極端子６の陽極端子面６Ａおよび陰極端子７の陰極端子面７Ａは外装樹脂８から露出する。以上の工程により、実施の形態１における固体電解コンデンサ１を製造することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。図８および図３を参照して、実施の形態２における固体電解コンデンサ１は、実施の形態１における固体電解コンデンサ１と基本的には同様の構成を有している。しかし、図８を参照して、実施の形態２における固体電解コンデンサ１においては、穴１６が陽極体１１を貫通せず、陽極体１１の内部に底壁１６Ａを有している。このような構成を有する実施の形態２における固体電解コンデンサ１も、実施の形態１における固体電解コンデンサ１と同様の効果を奏する。そして、穴１６が陽極体１１を貫通しないことにより、実施の形態１の固体電解コンデンサ１よりも陽極体の体積が大きくなるので、容量を大きくすることができる。なお、実施の形態２における固体電解コンデンサ１は、実施の形態１の固体電解コンデンサ１と同様に製造することができる。
【００３１】
（実施の形態３）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態３について説明する。図９および図３を参照して、実施の形態３における固体電解コンデンサ１は、実施の形態１における固体電解コンデンサ１と基本的には同様の構成を有している。しかし、図９に示すように、実施の形態３における固体電解コンデンサ１の穴１６は、実施の形態１の場合に比べて長手方向に垂直な断面における断面積が小さくなっている。この場合、実施の形態１の場合とは異なり、穴１６の内部に外装樹脂８は侵入していない。そして、穴１６の内部においては固体電解質陰極層１３が充填されているとともに、陰極引出層１４は形成されていないか、または陰極引出層１４が僅かに形成されている。このような構成を有する実施の形態３における固体電解コンデンサ１も、実施の形態１における固体電解コンデンサ１と同様の効果を奏する。そして、このような構成を有することにより、穴１６の体積を減少させ、穴１６を形成することによる容量の低下を抑制することができる。なお、実施の形態３における固体電解コンデンサ１も、実施の形態１の固体電解コンデンサ１と同様に製造することができる。
【００３２】
（実施の形態４）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態４について説明する。図１０および図３を参照して、実施の形態４における固体電解コンデンサ１は、実施の形態１における固体電解コンデンサ１と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、図１０に示すように、実施の形態４における固体電解コンデンサ１の穴１６は、陽極リード１５と平行に延在する平行部１６Ｂと、平行部１６Ｂに交差する方向に延在する屈曲延在部１６Ｃとを含んでいる。これにより、陽極リード１５を流れる電流により発生する磁界と、平行部１６Ｂを流れる電流により発生する磁界とが互いに相殺され、ＥＳＬが低減できるため、高周波化への対応が容易となる。なお、実施の形態４における固体電解コンデンサ１も、実施の形態１の固体電解コンデンサ１と同様に製造することができる。
【００３３】
（実施の形態５）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態５について説明する。図１１および図３を参照して、実施の形態５における固体電解コンデンサ１は、実施の形態１における固体電解コンデンサ１と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、図１１に示すように、実施の形態５における固体電解コンデンサ１の穴１６は、直方体形状を有する陽極体１１において、陽極リード１５が突出する面と、当該面と一辺を共有する面とを直線的に貫通するように形成されている。これにより、穴１６の表面上を流れる電流において、陽極リード１５を流れる電流と平行な成分が多くなり、当該成分により発生する磁界と、陽極リード１５を流れる電流により発生する磁界とが互いに相殺され、ＥＳＬが低減できるため、高周波化への対応が容易となる。なお、実施の形態５における固体電解コンデンサ１も、実施の形態１の固体電解コンデンサ１と同様に製造することができる。
【００３４】
（実施の形態６）
次に、本発明のさらに他の実施の形態である実施の形態６について説明する。ここで、図１２は、図１における線分Ｃ−Ｃ’に沿う概略断面図に相当し、図３の断面に対して垂直な断面を示している。実施の形態６における固体電解コンデンサ１は、実施の形態１における固体電解コンデンサ１と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、図１２を参照して、実施の形態６における固体電解コンデンサ１においては、穴１６は複数個形成されており、当該複数個の穴１６は陽極リード１５に沿って配置されている。より具体的には、実施の形態６における固体電解コンデンサ１においては、穴１６は５個形成されており、当該５個の穴１６は陽極リード１５を取り囲むように配置されている。これにより、陽極リード１５から陽極体１１に供給された電荷等を、より確実に短い経路で陰極端子７へと流すことが可能となっており、ＥＳＲやＥＳＬを一層低減することができる。なお、実施の形態６における固体電解コンデンサ１も、実施の形態１の固体電解コンデンサ１と同様に製造することができる。
【００３５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の固体電解コンデンサは、ＥＳＲやＥＳＬの低減が求められる固体電解コンデンサに、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００３７】
１  固体電解コンデンサ、６  陽極端子、６Ａ  陽極端子面、７  陰極端子、７Ａ  陰極端子面、８  外装樹脂、１０  コンデンサ素子、１１  陽極体、１２  誘電体被膜、１３  固体電解質陰極層、１４  陰極引出層、１４Ａ  導電性カーボン層、１４Ｂ  銀ペースト層、１５  陽極リード、１６  穴、１６Ａ  底壁、１６Ｂ  平行部、１６Ｃ  屈曲延在部、２０  成形体、２１  原料粉末、２２  犠牲燃焼部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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