(57)【要約】【課題】固体電解コンデンサの信頼性を高めることを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため本発明は、基板１２と、基板１２上において、それぞれ一端に陽極３２、他端に陰極３６，３７を有する複数のコンデンサ素子３１を、これらの陽極３２、陰極３６，３７を積み重ねるように積層したコンデンサ素子積層体３０と、基板１２上に配置され、コンデンサ素子積層体３０を覆う金属キャップ１１と、複数のコンデンサ素子３１の、陽極３２と、陰極３６，３７とをそれぞれ外部に引き出す引出端子を備え、コンデンサ素子の陰極層３７間は導電性接着剤４０で接合されて陰極部を構成し、陰極部の少なくとも一部の側壁外周を覆い、陽極部と絶縁されたガイド２１を設けたものである。これによりコンデンサＥＳＲの上昇や素子積層時の位置ズレ、金属キャップ接合時の溶接不良を抑制し、コンデンサの信頼性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上において、それぞれ一端に陽極、他端に陰極を有する複数のコンデンサ素子を、これらの陽極、陰極を積み重ねるように積層したコンデンサ素子積層体と、
前記基板上に配置され、前記コンデンサ素子積層体を覆う金属キャップと、
前記複数のコンデンサ素子の、前記陽極と、前記陰極とをそれぞれ外部に引き出す引出端子を備え、
前記複数のコンデンサ素子の前記陽極間は接続されて前記コンデンサ素子積層体の陽極部を構成し、
前記コンデンサ素子の前記陰極間は導電性接着剤で接合されて前記コンデンサ素子積層体の陰極部を構成し、
前記陰極部の少なくとも一部の側壁外周を覆い、前記陽極部と絶縁されたガイドを設けた固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記ガイドは、前記陰極部の側壁外周をコの字型に覆うことを特徴とする、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記ガイドは、前記陰極部の端部から前記陽極部側に向かって伸びる側面を有し、この側面は、前記導電性接着剤よりも前記陽極部側まで伸びている事を特徴とする請求項１または２記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記ガイドは、少なくとも前記陰極部の３分の１以上の長さを持つ事を特徴とする請求項１または２記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記ガイドは、少なくとも２つ以上に分割されてい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】
前記ガイドは、前記基板と冶金的に接合してある事を特徴とする、請求項１〜５に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
前記ガイドは、前記基板と接合後にめっき処理を行った事を特徴とする、請求項１〜６に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項８】
前記基板上にはめっき層が形成され、このめっき層上に導電性接着剤が付着している、請求項１〜７に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項９】
前記基板は、前記陽極部の下方の方が前記陰極部の下方より厚く形成されていると共に、前記ガイドは、前記陰極部の側壁外周のみでなく、前記陰極部の下部にも存在している、請求項１〜８に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記金属キャップ内部は真空もしくは不活性ガスで充填されている事を特徴とする請求項１〜９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】
本発明は固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、パッケージとして金属ケースを用いたチップ型の固体電解コンデンサは、基板上に複数のコンデンサ素子を積層し、これらのコンデンサ素子を覆うように、同基板に対して金属キャップを溶接する事で製品を作製している。
【０００３】
この基板と金属キャップは冶金的に接合しており、接合部からの水分の浸入を抑制できるため、高い耐湿性能を可能にしている。また、金属ケース内は素子外周に空間があるため、リフロー時のコンデンサ素子の熱膨張でもコンデンサ素子とケースがぶつからず、漏れ電流（ＬＣ）の増大を抑制できる。
【０００４】
このようなコンデンサに関連する例は、下記の特許文献１に挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９８４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし従来は、コンデンサ素子の積層には銀ペーストなどの導電性接着剤を用いているが、コンデンサ素子表面のみの接着ではＥＳＲの上昇や実装位置ズレが起こりやすくなり、一方でコンデンサ素子の外周も接着すると、導電性接着剤が基板に流れ込み、金属キャップとの溶接部に導電性接着剤が付着して不良率が悪化する事がある。
【０００７】
そこで本発明は、コンデンサ素子間の接着性を高めながらも、素子積層時や金属キャップ接合時の気密不良を抑制し、コンデンサの信頼性を高めることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そしてこの目的を達成するため本発明は、基板と、基板上において、それぞれ一端に陽極、他端に陰極を有する複数のコンデンサ素子を、これらの陽極、陰極を積み重ねるように積層したコンデンサ素子積層体と、基板上に配置され、コンデンサ素子積層体を覆う金属キャップと、複数のコンデンサ素子の、陽極と、陰極とをそれぞれ外部に引き出す引出端子を備え、複数のコンデンサ素子の陽極間は接続されてコンデンサ素子積層体の陽極部を構成し、複数のコンデンサ素子の陰極間は導電性接着剤で接合されてコンデンサ素子積層体の陰極部を構成し、陰極部の少なくとも一部の側壁外周を覆い、陽極部と絶縁されたガイドを設けた固体電解コンデンサとした。
【発明の効果】
【０００９】
これにより本発明は、コンデンサ素子間の接着面積を大きくすることができるとともに、ガイドによって導電性接着剤が基板と金属キャップとの溶接部に流れ込むのを抑制することができる。そしてその結果、コンデンサＥＳＲの上昇や素子積層時の位置ズレ、金属キャップ接合時の溶接不良を抑制し、コンデンサの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１における固体電解コンデンサの斜視図
【図２】本発明の実施例１におけるコンデンサ素子の長軸方向における断面図
【図３】同コンデンサ素子の上面図
【図４】同コンデンサ素子の短軸方向における断面図（図３のＸＸ断面）
【図５】本発明の実施例１における別の例のコンデンサ素子の上面図
【図６】比較のためのコンデンサ素子の上面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施例１）
本実施例では、コンデンサとして図１〜図５に示すチップ型固体アルミ電解コンデンサ１を例に説明する。
【００１２】
はじめに、本実施例のチップ型固体アルミ電解コンデンサ１の構造について説明する。図１に示すようにこの固体電解コンデンサ１は、複数のコンデンサ素子３１を積層させ、単一の素子として構成されたコンデンサ素子積層体３０と、このコンデンサ素子積層体３０を上面に接着させる金属製の基板１２と、この基板上に接合し、コンデンサ素子積層体３０の外周を覆う金属キャップ１１とを備えている。基板１２と金属キャップ１１とで、金属ケース１０を構成する。
【００１３】
そして図２に示すように、それぞれのコンデンサ素子３１は、箔状の芯部３２と、この芯部３２の上面および下面に形成された多孔質層３３とからなる弁金属多孔質層３４と、この弁金属多孔質層３４の表面に形成された誘電体層３５と、誘電体層３５上に形成された固体電解質層３６と、固体電解質層３６上に形成された陰極層３７とを備えている。固体電解質層３６と陰極層３７とは、コンデンサ素子３１の陰極として作用する。また芯部３２の一端は芯部３２上に設けられた絶縁部３８によって固体電解質層３６、陰極層３７と絶縁された状態で端部に露出し、陽極として作用する。
【００１４】
またそれぞれのコンデンサ素子３１の各陽極（芯部３２）、各陰極（固体電解質層３６と陰極層３７）は、同じ向きに配置され、コンデンサ素子３１は、各陽極、陰極が積み重なるように積層される。それぞれのコンデンサ素子３１の陽極が積み重なり、接続されたものは、コンデンサ素子積層体３０の陽極部を構成する。またそれぞれのコンデンサ素子３１の陰極層３７間が導電性接着剤４０で接続されたものは、コンデンサ素子積層体３０の陰極部を構成する。
【００１５】
そして、コンデンサ素子積層体３０の陽極部は、図１に示すように、陽極部の側壁および上面の外周を覆う陽極部金属ガイド２２とレーザ溶接で接続され、この陽極部金属ガイド２２は基板１２の基板陽極部１３と接続され、その一部は金属ケース１０に設けられた陽極端子（図示せず）に引き出されて表面に露出している。またコンデンサ素子積層体３０の陰極部は、陰極部の側壁外周の一部を覆う陰極部金属ガイド２１と接続され、この陰極部金属ガイド２１は基板１２と接続され、基板１２と金属キャップ１１は冶金的に接合させている。したがって金属ケース１０は、基板１２の基板陽極部１３と陽極端子以外の全体は、チップ型固体電解コンデンサ１の陰極端子として作用する。
【００１６】
なお、図３に示すように本実施例の陰極部金属ガイド２１は、コンデンサ素子積層体３０の陰極部と陽極部とを結ぶ方向と平行な陰極部の側壁外周の一部を覆うように形成したが、陰極部と陽極部とを結ぶ方向と垂直な陰極部の側壁、すなわち陰極部の端部（陽極部と反対の端部）の側壁の外周を覆ってもよい。また図５に示すように、陰極部の側壁外周に沿って、コの字型に覆ってもよい。なお、陰極部金属ガイド２１は、幅広く設けた方が導電性接着剤４０の流れ込みを抑制する事ができるが、コンデンサ素子積層体３０の陽極部とは電気的に絶縁できるように、適宜長さを調節する。
【００１７】
次に、本実施例の固体電解コンデンサ１の材料について説明する。
【００１８】
箔状の芯部３２および多孔質層３３としては、本実施例では、アルミニウムを用いた。弁金属多孔質層３４全体としては、厚みは１００μｍ程度である。弁金属多孔質層３４として、アルミニウム以外の材料としては、タンタル、ニオブ、チタンなどの弁作用金属箔または弁作用金属粉末からなる多孔質焼結体を用いてもよい。また本実施例の多孔質層３３は、箔の表面をエッチングする事で形成したが、その他、箔の表面に金属粒子を蒸着させて形成してもよい。
【００１９】
誘電体層３５は、本実施例では、多孔質層３３の表面を陽極酸化した酸化アルミニウムで形成した。また固体電解質層３６としては、本実施例ではポリピロールを用いたが、ポリチオフェン、ポリアニリンなどの導電性高分子から構成してもよい。そして陰極層３７としては、本実施例では、カーボン層と、このカーボン層上に塗布した銀ペースト層とで形成した。
【００２０】
また金属ケース１０には、金めっきを施したアルミニウムを用いた。なお、この材質にはアルミニウム以外にも鉄や銅、銀、ステンレス、チタンなどでも代用可能である。しかし、コンデンサのＥＳＲを低減するためには金属ケース１０の表面には銀と同等以上電気伝導度を持つ金属でコーティングされている必要がある。
【００２１】
陽極部金属ガイド２２、陰極部金属ガイド２１は、それぞれ銅めっきが施された鉄で形成した。これに関しても材質はアルミニウム、銅、銀、ステンレス、チタンなどで代用可能である。
【００２２】
次に、本実施例における、コンデンサ素子積層体３０を金属ケース１０で被覆する方法について、下記に説明する。
【００２３】
まず、基板１２の基板陽極部１３に陽極部金属ガイド２２を、基板１２の基板陰極部１４に陰極部金属ガイド２１を設置し接合する。
【００２４】
次に、陰極部金属ガイド２１上に導電性接着剤４０を塗布し、コンデンサ素子３１を設置する。そして同コンデンサ素子３１の陰極層３７上に同導電性接着剤４０を塗布し、この陰極層３７上に別のコンデンサ素子３１の陰極層３７が配置されるようにコンデンサ素子３１を積層する。以上のプロセスを繰り返し、必要枚数のコンデンサ素子３１を積層する。この時、各コンデンサ素子３１の陽極（芯部３２）は、陽極部金属ガイド２２内に配置される。
【００２５】
そして同固体アルミ電解コンデンサ１を乾燥させ、導電性接着剤４０を硬化させる。そして陽極部金属ガイド２２の上部からレーザ溶接を行い、コンデンサ素子積層体３０の陽極部と陽極部金属ガイド２２、基板の基板陽極部１３を接続する。
【００２６】
次に、作製した固体アルミ電解コンデンサ１に対してエージング処理を施し、ＬＣ（漏れ電流）値を安定させる。
【００２７】
そして、同固体アルミ電解コンデンサ１を乾燥させ、金属キャップ１１を、コンデンサ素子積層体３０を覆うように基板１２上に設置し、抵抗溶接を行うことで金属ケース１０の接合を行う。
【００２８】
本実施例では、前述の陰極部金属ガイド２１によってコンデンサＥＳＲの上昇や素子積層時の位置ズレ、金属キャップ接合時の溶接不良を抑制できた。
【００２９】
次に、本実施例における効果を説明する。
【００３０】
本実施例では、陰極部金属ガイド２１によってコンデンサＥＳＲの上昇や素子積層時の位置ズレ、金属キャップ接合時の溶接不良を抑制できる。
【００３１】
本実施例で用いている陰極部金属ガイド２１には、コンデンサの特性に寄与する４つの効果がある。１つ目はコンデンサのＥＳＲ低減、２つ目はコンデンサ素子３１積層時の積層不良低減、３つ目は基板１２と金属キャップ１１接合時の溶接不良低減、４つ目はコンデンサ素子３１の湾曲抑制である。
【００３２】
１つ目のＥＳＲ低減は、素子の接着面積の増大によるものである。陰極部金属ガイド２１が存在しない場合、図６に示すようにコンデンサ素子１３１に塗布する導電性接着剤１４０によるコンデンサ素子の陰極層１３７同士の接着面積は陰極層１３７表面の中央部に限られる。これは、導電性接着剤１４０がコンデンサ素子積層体の陽極部と接触するのを防ぐ為、少量の導電性接着剤１４０しか使えないからである。しかし、図３、図４に示すように陰極部金属ガイド２１が存在する場合は、導電性接着剤４０の接着部はコンデンサ素子３１の陰極層３７の中央部から側部にかけた部分に広げることができ、接着面積が増大し、コンデンサ素子３１同士の導電パスが増加し、ＥＳＲが低減出来る。そのため、図５に示すように、陰極部金属ガイド２１の形状はコの字型などコンデンサ素子３１との接着面積が増大する形状をしていた方が陰極部の端部にまで導電性接着剤４０を伸ばすことができ、ＥＳＲはより低減できる。また生産上の効率性を考慮すると、２つ以上に分割されたガイドの方が金属板の曲げで容易に製造できるため、そのような金属ガイドの形状でも良い。すなわち、陰極部金属ガイド２１として矩形状の金属板を用いた場合は、コンデンサ素子積層体３０の陰極部の下部にも陰極部金属ガイド２１を配置し、陰極部の側壁の辺毎に分割された形状とすれば、容易に製造できる。
【００３３】
また、ＥＳＲに関しては、陰極部金属ガイド２１と基板１２の接合部での抵抗値は低いほどコンデンサのＥＳＲも低減される。そのため陰極部金属ガイド２１と基板１２は冶金的に接合されているか、もしくは接合後に金などの高電気伝導度のめっき処理を施す事が望ましい。このように高電気伝導度のめっき層が形成されていれば、その上に導電性接着剤４０が付着しても、基板１２と陰極部金属ガイド２１とのＥＳＲを低減できる。
【００３４】
２つ目のコンデンサ素子３１積層時の積層不良低減は、陰極部金属ガイド２１が存在するためコンデンサ素子３１を固定する際に発生する位置ズレが抑制できることによる。コンデンサ素子３１の位置ズレが発生した場合、金属キャップ１１と基板１２を接合する際に、コンデンサ素子３１と金属キャップ１１が接触し、コンデンサ素子３１が破損してＬＣの増大など不良の原因となる。なお本実施例では、陽極部金属ガイド２２を設けた事によりコンデンサ素子３１の陽極（芯部３２）でも積層ズレを抑制することができる。
【００３５】
３つ目の基板１２と金属キャップ１１接合時の溶接不良低減は、導電性接着剤４０の漏れ出し抑制によるものである。陰極部金属ガイド２１が存在しない場合、コンデンサ素子３１の接着に使用する導電性接着剤４０の量を多くすれば、コンデンサ素子積層体３０から基板１２と金属キャップ１１の接合部に漏れ出し、そのまま導電性接着剤４０が硬化すると、同接合部に凹凸が発生する。そしてその状態で基板１２と金属キャップ１１の接合を行うと、接合部に隙間が発生し、固体電解コンデンサ１の気密性が悪化する。そのためコンデンサ素子積層体３０の陰極部の端部から陽極部側へ向かって伸びる陰極部金属ガイド２１の側面は、導電性接着剤４０よりも陽極部側まで伸びているか、もしくは図３、図５に示すように、コンデンサ素子積層体３０の陰極部の陽極部と陰極部とを結ぶ方向における長さＴ１に対して、３分の１以上の長さＴ２を持つ事で漏れ出す導電性接着剤４０をせき止め、基板１２と金属キャップ１１接合時の溶接不良低減を実現できる。
【００３６】
４つ目のコンデンサ素子３１の湾曲抑制は、陰極部金属ガイド２１上にコンデンサ素子３１を積層する事で、基板１２の基板陽極部１３と基板陰極部１４の高低差を吸収することに起因する。すなわち基板１２に設置したコンデンサ素子積層体３０のショートを抑制するため、陽陰極分離を行う必要がある。そこで本実施例では、基板１２の基板陽極部１３を基板１２の外部へ引き出す陽極端子の外周にガラスを配置する事で、基板陽極部１３を金属ケース１０（陰極）と電気的に分離している。この場合、十分な絶縁性を確保するためには同陽極端子の長さが一定以上必要である。そのため、基板１２の基板陽極部１３と基板陰極部１４では基板陽極部１３の方が厚く、コンデンサ素子３１の陽極の設置位置が高くなる。そのため、コンデンサ素子３１を設置した際には陽陰極の高低差によってコンデンサ素子３１が湾曲し固体電解コンデンサ１のＬＣが上昇する。そこで、陰極部金属ガイド２１をコンデンサ素子積層体３０の陰極部の下部にも配置し、この下部の厚さを調整すればコンデンサ素子３１の湾曲を抑制できるため、ＬＣが増大せず、固体電解コンデンサ１の信頼性が向上する。
【００３７】
これら陰極部金属ガイド２１、陽極部金属ガイド２２の効果以外にも、金属キャップ１１と基板１２の抵抗溶接の際、接合の雰囲気をアルゴン、窒素などの不活性ガス中で行うと、金属ケース１０内部に残存した酸素によるコンデンサ素子３１の酸化劣化が抑制できる。また、真空中で接合を行うと、金属ケース１０内に気体が存在しないため、リフローなどの高温中でも金属ケース１０内の気体膨脹と、それによるコンデンサ素子３１への圧力が発生しないため、コンデンサ素子３１のＬＣ上昇などが発生しない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の金属ケースおよび金属ガイドを用いることで、信頼性の高い固体アルミ電解コンデンサを実現できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  固体アルミ電解コンデンサ
１０  金属ケース
１１  金属キャップ
１２  基板
１３  基板陽極部
１４  基板陰極部
２１  陰極部金属ガイド（ガイド）
２２  陽極部金属ガイド
３０  コンデンサ素子積層体
３１  コンデンサ素子
３２  芯部（陽極）
３３  多孔質層
３４  弁金属多孔質層
３５  誘電体層
３６  固体電解質層
３７  陰極層
３８  絶縁部
４０  導電性接着剤
【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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