(57)【要約】【課題】固体電解コンデンサの陽極体の亀裂を抑制しつつ、ＥＳＲを低減する。【解決手段】陽極体と、陽極体に植立された陽極リードと、陽極体の表面に形成された誘電体と、陰極部と、を有するコンデンサ素子を備え、陽極リードが、筒状部と、扁平部と、筒状部と扁平部との間のテーパー部とを有し、扁平部は、陽極体に埋没しており、筒状部の少なくとも一部は、陽極体の外部に延出している、固体電解コンデンサ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極体と、前記陽極体に植立された陽極リードと、前記陽極体の表面に形成された誘電体と、陰極部と、を有するコンデンサ素子を備え、
前記陽極リードが、筒状部と、扁平部と、前記筒状部と前記扁平部との間のテーパー部と、を有し、
前記扁平部は、前記陽極体に埋没しており、
前記筒状部の少なくとも一部は、前記陽極体の外部に延出している、固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記筒状部の前記テーパー部側の一部と、前記テーパー部とが、前記陽極体に埋没しており、
前記筒状部の残部が、前記陽極体の外部に延出している、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記テーパー部の前記扁平部側の一部が、前記陽極体に埋没しており、
前記テーパー部の残部と、前記筒状部とが、前記陽極体の外部に延出している、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記扁平部の厚さ方向における前記筒状部の高さは、前記扁平部の厚さ方向における前記陽極体の高さよりも小さい、請求項１〜３のいずれか１項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、陽極体と、前記陽極体に植立された陽極リードと、誘電体と、陰極部とを含むコンデンサ素子を具備する固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型かつ大容量でＥＳＲ（等価直列抵抗）の低いコンデンサとして、陽極部と、陽極部の表面に形成された誘電体と、誘電体の少なくとも一部を覆う陰極部とを具備する固体電解コンデンサが知られている。中でも、陽極体が弁作用金属の粉末の焼結体を含む固体電解コンデンサは、小型化が容易で、周波数特性に優れている。
【０００３】
陽極体は、例えば次のように作製される。先ず、金型に充填された弁作用金属の粉末を、その粉末に陽極リードを挿入した状態で押し固める。このとき、金型内で粉末をプレスする。その後、成形体に熱処理を施して粉末を焼結させることにより、多孔質な陽極体（焼結体）を作製する。弁作用金属の粉末が焼結する過程で、陽極リードには、その表面に存在する弁作用金属の粉末が融着し、これにより陽極体と陽極リードとが一体化される。陽極リードの陽極体の外部に延出する部位は、陽極端子を具備するフレームと、抵抗溶接により接合される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−８８６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固体電解コンデンサのＥＳＲを低減するためには、陽極リードを太く、断面積を大きくすることによる抵抗の低減が有効である。しかし、陽極体の厚さに対して陽極リードが相対的に太くなると、焼結体である陽極体に亀裂が発生し易くなる。
【０００６】
陽極リードを扁平形状にすることにより、陽極リードの断面積を確保しつつ、陽極体に対する陽極リードの厚さを小さくすることも考えられる。しかし、扁平な陽極リードを、抵抗溶接により陽極端子を具備するフレームと接合しようとすると、十分な抵抗を確保できず、溶接に過剰な電流が必要となり、接合不良を招きやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記に鑑み、本発明の一局面は、陽極体と、前記陽極体に植立された陽極リードと、前記陽極体の表面に形成された誘電体と、陰極部と、を有するコンデンサ素子を備え、前記陽極リードが、筒状部と、扁平部と、前記筒状部と前記扁平部との間のテーパー部と、を有し、前記扁平部は、前記陽極体に埋没しており、前記筒状部の少なくとも一部は、前記陽極体の外部に延出している、固体電解コンデンサに関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、陽極体の亀裂を抑制しつつ、ＥＳＲを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサの一例の縦断面模式図である。
【図２】陽極リードの一例の上面図（ａ）およびそのｂ−ｂ線断面図（ｂ）である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る固体電解コンデンサの一例の縦断面模式図である。
【図４】本発明の更に別の実施形態に係る固体電解コンデンサの一例の縦断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る電解コンデンサは、陽極体と、陽極体に植立された陽極リードと、陽極体の表面に形成された誘電体と、陰極部とを有するコンデンサ素子を備える。陽極リードは、筒状部と、扁平部と、筒状部と扁平部との間のテーパー部とを有する。扁平部は、陽極体に埋没しており、筒状部の少なくとも一部は、陽極体の外部に延出している。扁平部は、筒状部をプレスした形状を有し得る。
【００１１】
好ましい実施形態においては、陽極リードの筒状部のテーパー部側の一部と、テーパー部とが、陽極体に埋没している。このとき、筒状部の残部が、陽極体の外部に延出している。
【００１２】
好ましい別の実施形態においては、テーパー部の扁平部側の一部が、陽極体に埋没している。このとき、テーパー部の残部と、筒状部とが、陽極体の外部に延出している。
【００１３】
ここで、扁平部の形状は、筒状部よりも幅広であり、かつ筒状部の高さ（太さ）よりも小さい厚さを有する形状である。ただし、扁平部の厚さ方向と筒状部の高さ方向は同じとする。一方、テーパー部の形状は、筒状部と扁平部とを繋ぐ形状であればよい。
【００１４】
扁平部を陽極体に埋没させ、筒状部の少なくとも一部を陽極体の外部に延出させることで、焼結体である陽極体に亀裂が発生しにくくなる。これは、陽極リードのうち、陽極体に埋没している部分のほとんどが扁平部であり、弁作用金属の粉末を成形する際に、成形体に十分な圧力が均一に印加されるためである。弁作用金属の粉末を成形する際、扁平部には、扁平部の厚さ方向と実質的に平行な圧力が印加される。
【００１５】
また、扁平部が、筒状部をプレスした形状である場合、扁平部は、筒状部と同様の断面積を有する。よって、陽極体から延出させる筒状部を太くすることで、扁平部の断面積も大きくすることができる。これにより、ＥＳＲを低減することができる。仮に、陽極リードがその全長にわたって筒状である場合、陽極体の亀裂を抑制するには、陽極リードの断面積を小さくする必要があり、ＥＳＲが増大する。
【００１６】
更に、筒状部は、扁平部よりも最大幅が十分に小さいため、陽極端子を具備する陽極フレームと筒状部とを抵抗溶接で接合するときには、十分な抵抗を確保することができる。よって、接合不良を生じにくい。
【００１７】
扁平部の厚さＴｐと、扁平部の厚さ方向における筒状部の高さＨｓとは、１＜Ｈｓ／Ｔｐを満たせばよい。ただし、陽極体の亀裂を十分に抑制するとともに、陽極リードの十分な強度を確保する観点からは、１＜Ｈｓ／Ｔｐ≦６を満たすことが好ましく、１．１＜Ｈｓ／Ｔｐ≦２．５を満たすことがより好ましい。なお、扁平部の厚さが一定でないときは、Ｔｐは扁平部の最小の厚さであり、筒状部の高さが一定でないときは、Ｈｓは筒状部の最大の高さである。
【００１８】
次に、陽極リードの長さ方向に対して垂直な扁平部の最大幅Ｗｐと、陽極リードの長さ方向に対して垂直な筒状部の最大幅Ｗｓは、１＜Ｗｐ／Ｗｓであればよい。ただし、陽極端子を具備するフレームと筒状部とを抵抗溶接で接合するときに、十分な抵抗を確保し、より良好な接合状態を得る観点からは、１＜Ｗｐ／Ｗｓ≦７．２を満たすことが好ましく、１．１＜Ｗｐ／Ｗｓ≦３を満たすことがより好ましい。ただし、扁平部の最大幅Ｗｐの方向と筒状部の最大幅Ｗｓの方向は同じとする。
【００１９】
通常、扁平部は、陽極リードの前駆体の一端部から所定の距離までの領域を、プレス加工することにより形成される。すなわち、陽極リードは、一部材で構成されている。陽極リードの前駆体は、全体がほぼ同じ断面形状を有する筒状のリード部材である。よって、陽極リードの長さ方向に対して垂直な扁平部の最大断面積（Ｓｐ）は、陽極リードの長さ方向に対して垂直な筒状部の最大断面積（Ｓｓ）と実質的に同じであることが多く、通常は０．８Ｓｐ≦Ｓｓ≦１．２Ｓｐの関係が満たされる。
【００２０】
前駆体である筒状のリード部材の断面形状は、特に限定されないが、円形、楕円形、矩形などであればよい。
【００２１】
扁平部の厚さ方向における筒状部の高さＨｓ（図２参照）は、扁平部の厚さ方向における陽極体の高さよりも小さいことが好ましい。これにより、陽極体に埋没させる扁平部の陽極体に対する体積割合が過度に大きくなることを回避することができる。また、小型化および低背化された固体電解コンデンサにおいても、陽極リード２が陰極部と接触することによる内部短絡を抑制しやすくなる。よって、小型かつ低背の高性能な固体電解コンデンサを得やすくなる。特に、外部から水分が浸入してしまった場合、この水分を通じて陽極リード２と陰極部とが短絡してしまう虞がある。陽極リード２の扁平部２ａの厚さ方向における筒状部２ｂの高さを、扁平部２ａの厚さ方向における陽極体１の高さよりも小さくすることで、このような場合における短絡の可能性も抑制できる。
【００２２】
以下、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサについて、図面を参照しながら説明する。図１は、固体電解コンデンサの一例の断面模式図である。
【００２３】
＜固体電解コンデンサ＞
固体電解コンデンサ２０は、コンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０を封止する外装体１１と、外装体１１の外部に一部が露出する陽極フレーム７と、外装体１１の外部に一部が露出する陰極フレーム９とを備える。コンデンサ素子１０は、多孔質焼結体である陽極体１と、陽極リード２と、陽極体１の表面に形成された誘電体層３と、誘電体層の表面に配置された固体電解質層４と、固体電解質層４の表面に形成された陰極部（導電性カーボン層５および銀ペースト層６）とを有する。
【００２４】
陽極フレーム７は、外装体１１から外部に露出する陽極端子７ｂを具備する。陰極フレーム９は、外装体１１から外部に露出する陰極端子９ｂを具備する。陽極端子７ｂおよび陰極端子９ｂは、それぞれ外装体１１の異なる側面から引き出され、一方の主要平坦面（図１では下面）まで延在している。この平坦面における各端子の露出箇所は、固体電解コンデンサ２０を搭載すべき基板（図示せず）との半田接続等に用いられる。
【００２５】
陽極リード２は、筒状部２ｂと、筒状部２ｂをプレスした形状の扁平部２ａと、筒状部２ｂと扁平部２ａとの間のテーパー部２ｃとを有する。扁平部２ａは、全体が筒状部２ｂと同じ断面形状を有する陽極リードの前駆体（筒状のリード部材）を、筒状部２ｂを残してプレス加工することにより形成されている。よって、陽極リード２の長さ方向に対して垂直な扁平部２ａの最大断面積（Ｓｐ）は、陽極リードの長さ方向に対して垂直な筒状部の最大断面積（Ｓｓ）と、ほぼ同じである。
【００２６】
扁平部２ａは、陽極体１に埋没しており、筒状部２ｂおよびテーパー部２ｃは、陽極体１の外部に延出している。筒状部２ｂは、外装体１１で封止されている陽極フレーム７の陽極接続部７ａと、溶接により電気的に接続されている。一方、陰極部は、外装体１１で封止されている陰極フレーム９の陰極接続部９ａと、導電性接着材８（例えば熱硬化性樹脂と金属粒子との混合物）を介して電気的に接続されている。
【００２７】
図２（ａ）は、陽極リード２の要部を、その扁平部２ａの厚さ方向から見た上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。扁平部２ａは、陽極体１の内部に余裕をもって埋設できるように、筒状部２ｂの高さＨｓよりも十分に小さい厚さＴｐを有する。陽極リード２の長さ方向に対して垂直な扁平部２ａの最大幅Ｗｐは、陽極リード２の長さ方向に対して垂直な筒状部２ｂの最大幅Ｗｓよりも十分に大きくなっている。つまり、扁平部２ａは、陽極体１を構成する弁作用金属と大きな面積で融着している。一方、筒状部２ｂは、十分に小さい最大幅Ｗｓを有することで、陽極フレームの接続部７ａとの抵抗溶接を行うのに十分な抵抗を確保することができる。よって、接合不良を生じにくい。
【００２８】
図３は、本発明の別の実施形態に係る固体電解コンデンサの一例の縦断面模式図である。ここでは、筒状部２ｂのテーパー部２ｃ側の一部およびテーパー部２ｃが、陽極体１に埋没している。筒状部２ｂのテーパー部２ｃ側の一部を陽極体１に埋設させるだけであれば、陽極リード２の陽極体１に埋没する部分の容積はそれほど大きくならないため、陽極体１に亀裂が発生することを十分に抑制することができる。一方、筒状部２ｂのテーパー部側の一部を陽極体１に埋没させ、陽極リード２の陽極体１からの露出部分を全て筒状部２ｂとすることで、陽極リード２の陽極体１からの露出部分における強度を確保することができる。この結果、陽極リード２の陽極体１への埋没部分と露出部分との界面における変形を防止でき、固体電解コンデンサの製造時の各工程における不良を大幅に低減できる。
【００２９】
図４は、本発明の更に別の実施形態に係る固体電解コンデンサの一例の縦断面模式図である。ここでは、テーパー部２ｃの扁平部２ａ側の一部は、陽極体１に埋没しており、テーパー部２ｃの筒状部２ｂ側の一部は、陽極体１に埋没せずに延出している。テーパー部２ｃの扁平部２ａ側の一部を陽極体１に埋没させるだけであれば、陽極リード２の陽極体１に埋没する部分の容積は、扁平部２ａだけを埋没させる場合とそれほど変わらない。また、テーパー部２ｃの一部を陽極体１に埋没させることで、陽極体１からの電流が扁平部２ａとテーパー部２ｃとの境界に集中することがなくなり、集電に対する抵抗が低減する。よって、ＥＳＲをより低減し易くなる。更に、陽極体１となる弁作用金属の粉末を成形する際に、扁平部２ａの厚さの方向に印加される圧力は、テーパー部２ｃの一部を包囲する粉末に均一に伝わり易い。従って、テーパー部２ｃを包囲する成形体の嵩密度が高まり、陽極体１と陽極リード２との密着性が高まり、陽極体１の亀裂が更に生じにくくなる。よって、漏れ電流が大きく抑制される。
【００３０】
次に、コンデンサ素子の主要な構成要素について説明する。
（陽極体）
陽極体１は、弁作用金属の粉末または弁作用金属を含む合金の粉末を焼結して得られる多孔質焼結体である。陽極体１は、弁作用金属の粉末等を例えば六面体に加圧成形し、焼結することにより作製される。このとき、扁平部２ａを六面体に埋め込んだ状態で、加圧成形および焼結することにより、陽極体１の一面から、筒状部２ｂが植立するように引き出すことができる。
【００３１】
陽極体１を構成する材料としては、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）等の弁作用金属を、１種または２種以上組み合わせて用いることができる。弁作用金属の酸化物は、誘電率が高いため、陽極部材の構成材料として適している。なお、上記材料は、２種以上の金属からなる合金であってもよい。
【００３２】
（陽極リード）
陽極リード２は、例えば、導電性を有するワイヤーから構成されている。陽極リード２を構成する導電性材料としても、弁作用金属を用いることができる。陽極体１および陽極リード２を構成する材料は、同種であってもよいし、異種であってもよい。
【００３３】
（誘電体層）
誘電体層３は、陽極体１の表面を、化成処理等により陽極酸化することにより形成される。陽極酸化は、公知の方法により行えばよい。なお、誘電体層３はこれに限定されず、誘電体として機能する絶縁性の層であればよい。
【００３４】
（固体電解質層）
固体電解質層４は、誘電体層３の表面の少なくとも一部に形成される。固体電解質層４は、例えば、マンガン化合物や導電性高分子を含む。導電性高分子として、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンおよびこれらの誘導体などを用いることができる。導電性高分子を含む固体電解質層４は、例えば、原料モノマーを誘電体層４の表面において化学重合および／または電解重合することにより形成することができる。
【００３５】
（陰極部）
陰極層は、例えば、カーボン層５と、カーボン層の表面に形成された金属（例えば銀）ペースト層６とを有する。ただし、陰極部の構成は、これに限られず、集電機能を有する構成であればよい。
【００３６】
（外装体）
外装体の形成は、例えば、絶縁性材料のトランスファー成形により行われる。絶縁性材料には、トランスファー成形の際に硬化する熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミドイミド、不飽和ポリエステル等が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、様々な固体電解コンデンサに適用し得るが、中でも、陽極体がタンタル粉末の焼結体を具備するチップ型の固体電解コンデンサに適しており、特に小型かつ低背のチップ型の固体電解コンデンサに適している。
【符号の説明】
【００３８】
１：陽極体、２：陽極リード、２ａ：扁平部、２ｂ：筒状部、２ｃ：テーパー部、３：誘電体層、４：固体電解質層、５：導電性カーボン層、６：銀ペースト層、７：陽極フレーム、７ａ：陽極接続部、７ｂ：陽極端子、８：導電性接着材、９：陰極フレーム、９ａ：陰極接続部、９ｂ：陰極端子、１０：コンデンサ素子、１１：外装体、２０：固体電解コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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