(57)【要約】【課題】絶縁性樹脂の溶解に起因する接続不良の発生を抑制できる固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】固体電解コンデンサ１では、金属部材１２とコンデンサ素子２とを接合する溶接部２１の形成位置に対応し、コンデンサ素子２の端面２ｂから内側に向かってレジスト層６に凹部２２が形成されている。これにより、固体電解コンデンサ１では、溶接部２１を形成する際のレーザ照射によって金属部材１２に接しているレジスト層６が溶解することを防止できる。レジスト層６は、金属部材１２に接して配置されることで、コンデンサ素子２の陽極部４側の端部２ａを補強する部材としても機能する。このため、コンデンサ素子２の積層体３を樹脂封止する際、樹脂の注入圧によって陽極部４と金属部材１２との接続が切断されることや、陰極部５側の端部で金属箔が切断されることを防止でき、高い接続信頼性を確保できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極部及び陰極部とを有するコンデンサ素子を複数積層してなる積層体と、
前記各コンデンサ素子における前記陽極部側の端面に当接する金属部材と、
前記各コンデンサ素子における前記陽極部側の端部表面を覆うと共に、前記金属部材に接する絶縁性樹脂と、を備え、
前記金属部材は、レーザ照射によって形成された溶接部によって前記端面に接合されており、
前記絶縁性樹脂は、前記溶接部の形成位置に対応して前記端面から内側に向かう凹部を有していることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記凹部は、前記溶接部の径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１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、固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体電解コンデンサとして、例えば特許文献１に記載の金属箔積層型コンデンサがある。この従来の固体電解コンデンサは、複数枚の金属箔を積層してなるコンデンサ素子の積層体を有している。コンデンサ素子の陽極側端部同士は、金属部材を陽極側端部にレーザ溶接することによって互いに接続され、コンデンサ素子の陰極側端部同士は、導電性ペースト部を介して互いに接続されている。また、コンデンサ素子の陽極側端部の表面は、エポキシ樹脂といった絶縁性樹脂によって覆われている。
【特許文献１】特開平９−２６０２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
コンデンサ素子の陽極側端部を覆う絶縁性樹脂は、コンデンサ素子の陽極部と陰極部とがショートすることを防止する役割を有している。このとき、金属部材に接するように絶縁性樹脂をコンデンサ素子の端に設けると、絶縁性樹脂によってコンデンサ素子の陽極側端部が補強されるので、コンデンサ素子の積層体を樹脂封止する際、樹脂の注入圧によって陽極部と金属部材との接続が切断されることや、陰極端部で金属箔が切断されることを防止できる。
【０００４】
ところで、上述した従来の固体電解コンデンサでは、レーザ溶接を用いてコンデンサ素子の陽極側端部に金属部材を接合している。そのため、金属部材をコンデンサ素子の陽極側端部に対して強固に接合できるものの、金属部材に接している絶縁性樹脂がレーザ照射時に加熱されて溶解し、接続不良を引き起こすおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、絶縁性樹脂の溶解に起因する接続不良の発生を抑制できる固体電解コンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明に係る固体電解コンデンサは、陽極部及び陰極部とを有するコンデンサ素子を複数積層してなる積層体と、各コンデンサ素子における陽極部側の端面に当接する金属部材と、各コンデンサ素子における陽極部側の端部表面を覆うと共に、金属部材に接する絶縁性樹脂と、を備え、金属部材は、レーザ照射によって形成された溶接部によって端面に接合されており、絶縁性樹脂は、溶接部の形成位置に対応して端面から内側に向かう凹部を有していることを特徴としている。
【０００７】
この固体電解コンデンサでは、金属部材とコンデンサ素子とを接合する溶接部の形成位置に対応して、絶縁性樹脂に凹部が形成されている。これにより、金属部材に接している絶縁性樹脂がレーザ照射時の加熱によって溶解することを防止できる。この絶縁性樹脂は、コンデンサ素子の陽極部側端部を補強する部材としても機能するので、コンデンサ素子の積層体を樹脂封止する際、樹脂の注入圧によって陽極部と金属部材との接続が切断されることや、陰極端部で金属箔が切断されることを防止でき、高い接続信頼性を確保できる。
【０００８】
また、凹部は、溶接部の径よりも大きく形成されていることが好ましい。この場合、レーザ照射による絶縁性樹脂の溶解をより確実に防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る固体電解コンデンサによれば、絶縁性樹脂の溶解に起因する接続不良の発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る固体電解コンデンサの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る固体電解コンデンサの一実施形態を示す断面図である。同図において、固体電解コンデンサ１は、複数層（本実施形態では５層）のコンデンサ素子２を積層してなる積層体３を備えている。コンデンサ素子２は、略長方形状をなす箔状又は板状のアルミニウム基体７を有しており、長手方向にそって陽極部４と陰極部５とが形成されている。また、コンデンサ素子２における陽極部４側の端部２ａの表面には、レジスト層（絶縁性樹脂）６が設けられている（図３参照）。
【００１２】
図２は、コンデンサ素子２の一部構造を詳細に示す拡大断面図である。同図に示すように、アルミニウム基体７の表面は、表面積を増やすべく粗面化（拡面化）されてポーラス状になっている。このポーラス状の表面には、化成処理によって絶縁性の酸化アルミニウム皮膜８が形成されている。化成処理は、例えばアジピン酸アンモニウム水溶液中にアルミニウム基体７を浸漬させた状態で、所定の電圧を印加して行われる。化成処理されたアルミニウム基体７の一端側領域は、上記の陽極部４を構成している。
【００１３】
アルミニウム基体７における陽極部４及びレジスト層６を除く領域の表面上には、導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層９が形成されている。この固体高分子電解質層９は、アルミニウム基体７の粗面化によって形成された微細穴７ａに入り込んだ状態となっている。固体高分子電解質層９の形成は、例えば３，４−エチレンジオキシチオフェン（Ｂａｙｅｌ社製ＢＡＹＴＲＯＮ  Ｍ）０．９ｇと、パラトルエンスルホン酸鉄溶液（Ｂａｙｅｌ社製ＢＡＹＴＲＯＮ  Ｃ−Ｂ５０）１０．８１ｇと、ブタノール２．６３ｇとの混合溶液（重合液）にアルミニウム基体７を含浸させ、化学酸化重合させることによって行われる。固体高分子電解質層９の最大厚さは、例えば１０μｍ程度である。
【００１４】
固体高分子電解質層９上には、グラファイトペースト層１０及び銀ペースト層１１が順に形成されている。グラファイトペースト層１０及び銀ペースト層１１は、例えば浸漬法により形成される。グラファイトペースト層１０の厚さは、例えば３μｍ程度であり、銀ペースト層１１の厚さは、例えば５〜２０μｍ程度である。以上の固体高分子電解質層９、グラファイトペースト層１０及び銀ペースト層１１は、上記の陰極部５を構成している。
【００１５】
レジスト層６は、例えばスクリーン印刷法等によりエポキシ樹脂等を塗布することによって形成されている。レジスト層６は、陽極部４と陰極部５とを電気的に絶縁する機能を有している。また、レジスト層６は、アルミニウム基体７を重合液に浸漬させる際に、ポーラス状になっているアルミニウム基体７の表面の毛細管現象によって重合液が陽極部４側に上がってくることを防止する機能を有している。
【００１６】
各コンデンサ素子２の陽極部４同士は、図１に示すように、金属部材１２を介して互いに電気的に接続されている。金属部材１２は、例えば鉄、ニッケル、銅及びこれらの合金等によって厚さ０．１ｍｍ程度の板状に形成されている。金属部材１２は、各陽極部４の位置が揃った状態でコンデンサ素子２における陽極部４側の端面２ｂに当接し、例えばレーザ溶接によってコンデンサ素子２に接合されている。
【００１７】
また、各コンデンサ素子２の陰極部５同士は、導電性ペースト部１３を介して互いに電気的に接続されている。導電性ペースト部１３は、例えば浸漬法を用いた銀接着剤の塗布により、各コンデンサ素子２における陰極部５側の端部２ｃを覆うように設けられている。導電性ペースト部１３の厚みは、例えば１５０μｍ程度となっている。また、導電性ペースト部１３は、各コンデンサ素子２の層間において、各コンデンサ素子２の陰極部５側の端面２ｂから２００μｍ程度内側に入り込んだ状態となっている。
【００１８】
続いて、上述したコンデンサ素子２と金属部材１２との接合部分の構成について更に詳細に説明する。
【００１９】
図３は、積層方向から見たコンデンサ素子２の平面図である。同図において、説明の便宜上、金属部材１２の平面部分１２ａを断面で示している。図３に示すように、コンデンサ素子２の陽極部４側の端部２ａの幅Ｗ１は、コンデンサ素子２の本体部分の幅Ｗ２に比較して２／３程度に小さくなっている。これにより、コンデンサ素子２の陽極部４側の端部２ａは、積層体３の積層方向から見て、金属部材１２に向かって凸状となっている。
【００２０】
金属部材１２は、凸状の端部２ａを臨むコンデンサ素子２の端面２ｂに当接し、レーザ照射によって形成された溶接部２１によってコンデンサ素子２の端面２ｂに強固に接合されている。溶接部２１は、コンデンサ素子２の端面２ｂの中央部分において、コンデンサ素子２の積層方向に沿ってスポット状に数点形成されている。溶接部２１の径は、例えば０．５ｍｍ程度となっている。
【００２１】
溶接部２１を形成するためのレーザの照射点数は、コンデンサ素子２の積層数と同じ点数であってもよいが、通常、照射するレーザのビーム径がコンデンサ素子２の厚さに比べて十分大きいため、１点の照射で複数層のコンデンサ素子２を金属部材と接合することが可能である。したがって、レーザの照射点数は、コンデンサ素子２の積層数よりも少なくてよい。
【００２２】
レジスト層６は、凸状となっているコンデンサ素子２の端部２ａの表面を覆うように形成されている。レジスト層６の外縁部分は、コンデンサ素子２の端面２ｂに沿っており、金属部材１２の平面部分１２ａに接している。また、レジスト層６は、溶接部２１の形成位置に対応してコンデンサ素子２の端面２ｂから内側に向かう凹部２２を有しており、凹部２２に相当する部分では、陽極部４が表面に露出した状態となっている。
【００２３】
凹部２２は、金属部材１２からコンデンサ素子２側に突出する溶接部２１の先端部分に対して十分な間隔が取れるように、例えば長さ０．８ｍｍ程度、幅０．８ｍｍ程度の矩形状をなしている。この凹部２２により、溶接部２１とレジスト層６とは、互いに接触しないようになっている。コンデンサ素子２の反対側の表面に形成されたレジスト層６についても同様の凹部２２が形成されている。
【００２４】
続いて、上述した固体電解コンデンサ１の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、アルミニウム基体７の大判２３を準備する。大判２３の両面は予め粗面化及び化成処理による酸化アルミニウム皮膜８の形成がなされており、陽極部４が形成されている。続いて、図４に示すように、アルミニウム基体７の大判２３を型で打ち抜くことにより、積層数に応じた短冊状のアルミニウム基体７を形成する。図４の形態において、短冊状のアルミニウム基体７は、所定の間隔をもって櫛歯状に並んでおり、アルミニウム基体７の基端側は、大判２３の本体部分２３ａに連結された状態となっている。
【００２６】
次に、例えばスクリーン印刷法を用いることにより、図５に示すように、短冊状のアルミニウム基体７の基端側において、大判２３の本体部分２３ａから所定の間隔をあけた位置にレジスト層６を形成する。このとき、アルミニウム基体７の基端側を臨むレジスト層６の外縁部分の中央には、アルミニウム基体７の基端側から先端側に向かう矩形の凹部２２が予めパターン形成される。
【００２７】
レジスト層６を形成した後、図６に示すように、アルミニウム基体７を重合液２５に浸漬させ、重合液２５から引き上げた後に熱処理し、レジスト層６よりも先端側の表面に固体高分子電解質層９を形成する。次に、アルミニウム基体７を洗浄液に浸漬させて洗浄し、乾燥させる。その後、同様の要領で、アルミニウム基体７をグラファイトペースト及び銀ペーストに浸漬・乾燥させることにより、レジスト層６よりも先端側の表面に、固体高分子電解質層９、グラファイトペースト層１０、及び銀ペースト層１１を含む陰極部５が形成される。
【００２８】
次に、図７に示すように、切断線Ｌに沿ってアルミニウム基体７の基端側を切断し、コンデンサ素子２を得る。切断線Ｌは、アルミニウム基体７の幅方向の両端部からレジスト層６の陰極部５側の外縁部分に沿って内側に伸び、両端部から０．１ｍｍ程度内側の位置から大判２３の本体部分２３ａ側に向かってそれぞれ略直角に折れ、レジスト層６の陽極部４側の外縁部分に沿うように設定されている。これにより、陽極部４側の端部２ａが凸状となるコンデンサ素子２が得られる。なお、アルミニウム基体７の切断は、レジスト層６の厚みの増加を考慮して、レーザ切断によって実施することが好ましい。
【００２９】
次に、得られたコンデンサ素子２の向きを揃えて積層し、積層体３を得る。そして、図８に示すように、凸状となっているコンデンサ素子２の端部２ａを臨む端面２ｂに金属部材１２の平面部分１２ａを当接させ、金属部材１２側からＹＡＧレーザ等のレーザによるレーザ照射を行うことにより、レジスト層６の凹部２２に対応する位置に溶接部２１を形成する。レーザのスポット径は、金属部材１２への入射位置で約０．５ｍｍ、コンデンサ素子２の端面２ｂで約０．４ｍｍとなっていることが好ましい。
【００３０】
この溶接部２１により、金属部材１２がコンデンサ素子２の端面２ｂに接合され、コンデンサ素子２の陽極部４同士が互いに電気的に接続される。この後、例えば浸漬法によってコンデンサ素子２における陰極部５側の端部２ｃを覆うように導電性ペースト部１３を形成し、コンデンサ素子２の陰極部５同士を互いに電気的に接続すると、図１に示した固体電解コンデンサ１が得られる。
【００３１】
以上説明したように、固体電解コンデンサ１では、金属部材１２とコンデンサ素子２とを接合する溶接部２１の形成位置に対応して、コンデンサ素子２の端面２ｂから内側に向かってレジスト層６に凹部２２が形成されている。この凹部２２は、溶接部２１の径よりも大きく形成されており、溶接部２１とレジスト層６とは、互いに接しないようになっている。
【００３２】
このような構成により、固体電解コンデンサ１では、溶接部２１を形成する際のレーザ照射によって金属部材１２に接しているレジスト層６が溶解することを防止できる。レジスト層６は、金属部材１２に接するように配置されることで、コンデンサ素子２の陽極部４側の端部２ａを補強する部材として機能する。このため、コンデンサ素子２の積層体３を樹脂封止する際、樹脂の注入圧によって陽極部４と金属部材１２との接続が切断されることや、陰極部５側の端部で金属箔が切断されることを防止でき、高い接続信頼性を確保できる。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、コンデンサ素子２の陽極部４側の端部２ａは、金属部材１２に向かって凸状をなしているが、端部２ａの形状は必ずしも凸状でなくてもよく、例えば図９に示すように、コンデンサ素子２の陽極部４側の端部２ａの幅が、コンデンサ素子２の本体部分の幅と等幅であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る固体電解コンデンサの一実施形態を示す断面図である。
【図２】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。
【図３】コンデンサ素子を積層方向から見た平面図である。
【図４】図１に示した固体電解コンデンサの製造工程を示す図である。
【図５】図４の後続の工程を示す図である。
【図６】図５の後続の工程を示す図である。
【図７】図６の後続の工程を示す図である。
【図８】図７の後続の工程を示す図である。
【図９】変形例に係るコンデンサ素子を積層方向から見た平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…固体電解コンデンサ、２…コンデンサ素子、２ａ…端部、２ｂ…端面、３…積層体、４…陽極部、５…陰極部、６…レジスト層（絶縁性樹脂）、１２…金属部材、２１…溶接部、２２…凹部。
【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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