(57)【要約】【課題】インピーダンスのばらつきを抑制することのできる固体電解コンデンサを提供すること。【解決手段】弁作用金属からなる多孔質焼結体１１と、多孔質焼結体１１の表面に積層された誘電体層１３と、誘電体層１３に積層された固体電解質層１４とを含むコンデンサ素子１、および、コンデンサ素子１の表面に形成され且つ固体電解質層１４と導通する導電体層３、を備える、固体電解コンデンサＡ１において、コンデンサ素子１には、導電体層３により覆われた少なくとも１つの凹部１５が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属からなる多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体の表面に積層された誘電体層と、上記誘電体層に積層された固体電解質層とを含むコンデンサ素子、および
上記コンデンサ素子の表面に形成され、且つ、上記固体電解質層と導通する導電体層、
を備える、固体電解コンデンサにおいて、
上記コンデンサ素子には、上記導電体層により覆われた少なくとも１つの凹部が形成されていることを特徴とする、固体電解コンデンサ。
【請求項２】
上記コンデンサ素子は、上記凹部が形成された１または複数の凹部形成面を有し、
上記凹部形成面のいずれかにおいては、１つの上記凹部のみが配置されており、且つ、この凹部の縁が上記凹部形成面の端縁に囲まれている、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
上記凹部の縁は、近接する上記凹部形成面の端縁と平行である、請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
上記コンデンサ素子は、上記凹部が形成された１または複数の凹部形成面と、上記凹部が形成されていない１または複数の凹部非形成面とを有し、
上記導電体層と導通し、且つ、上記凹部非形成面に対向している導電板をさらに備える、請求項１ないし３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
上記多孔質焼結体に導通し、且つ、上記導電板に対向している上記凹部非形成面と異なる上記凹部非形成面から突出している陽極ワイヤをさらに備え、
上記コンデンサ素子は、各面を、２つの上記凹部非形成面および４つの上記凹部形成面とする直方体状である、請求項４に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
上記凹部は平坦な底面を有する、請求項１ないし５のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
上記凹部は上記底面に対して鈍角をなす側面を有する、請求項６に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項８】
上記凹部は、断面視において弓状である、請求項１ないし５のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
【請求項９】
上記凹部の深さは、１３〜３０μｍである、請求項１ないし８のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
上記凹部の上記深さが、上記凹部が凹む方向における上記コンデンサ素子の寸法の２．６〜６．０％である、請求項１ないし９のいずれか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、たとえばタンタルやニオブ等の弁作用金属からなる多孔質焼結体を備える固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。同図に示された固体電解コンデンサＸは、多孔質焼結体９１、陽極ワイヤ９２、誘電体層９３、固体電解質層９４、導電体層９５、陽極端子９６Ａ、陰極端子９６Ｂ、導通部材９６Ｃ、および樹脂パッケージ９８を備えている。多孔質焼結体９１において陽極ワイヤ９２が突出している。誘電体層９３は、多孔質焼結体９１の表面に積層されている。固体電解質層９４は、誘電体層９３の表面に積層されている。導電体層９５は、固体電解質層９４に積層されており、固体電解質層９４と導通している。陽極端子９６Ａは、導通部材９６Ｃを介して陽極ワイヤ９２と導通している。陰極端子９６Ｂは、導電体層９５と接合されている。これにより、陰極端子９６Ｂは、固体電解質層９４と導通している。樹脂パッケージ９８は、多孔質焼結体９１などを封止している。
【０００３】
このような固体電解コンデンサＸの主要な特性としてインピーダンスが挙げられる。固体電解コンデンサＸとしては、インピーダンスが所望の範囲内にあるものが求められる。従来、固体電解コンデンサＸごとにインピーダンスが大きくばらつくといった問題があった。このようなインピーダンスのばらつきは、固体電解コンデンサＸの歩留まりの向上の妨げとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３５８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、インピーダンスのばらつきを抑制することのできる固体電解コンデンサを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供される固体電解コンデンサは、弁作用金属からなる多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体の表面に積層された誘電体層と、上記誘電体層に積層された固体電解質層とを含むコンデンサ素子、および上記コンデンサ素子の表面に形成され、且つ、上記固体電解質層と導通する導電体層、を備える、固体電解コンデンサにおいて、上記コンデンサ素子には、上記導電体層により覆われた少なくとも１つの凹部が形成されていることを特徴としている。
【０００７】
このような構成においては、上記凹部に上記導電体層が形成されると、上記導電体層の厚さを厚くできる。上記導電体層の厚さを厚くできることにより、上記固体電解コンデンサのインピーダンスのばらつきを抑制できる。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記コンデンサ素子は、上記凹部が形成された１または複数の凹部形成面を有し、上記凹部形成面のいずれかにおいては、１つの上記凹部のみが配置されており、且つ、この凹部の縁が上記凹部形成面の端縁に囲まれている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の縁は、近接する上記凹部形成面の端縁と平行である。このような構成によれば、上記凹部形成面の大きさを同じ程度に維持しつつ上記凹部の平面視における大きさを大きくするのに適している。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記コンデンサ素子は、上記凹部が形成された１または複数の凹部形成面と、上記凹部が形成されていない１または複数の凹部非形成面とを有し、上記導電体層と導通し、且つ、上記凹部非形成面に対向している導電板をさらに備える。このような構成によれば、上記凹部非形成面には凹部が形成されておらず段差が生じにくい。そのため、上記導電板を上記コンデンサ素子につけ易い。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記多孔質焼結体に導通し、且つ、上記導電板に対向している上記凹部非形成面と異なる上記凹部非形成面から突出している陽極ワイヤをさらに備え、上記コンデンサ素子は、各面を、２つの上記凹部非形成面および４つの上記凹部形成面とする直方体状である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は平坦な底面を有する。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は上記底面に対して鈍角をなす側面を有する。このような構成によれば、たとえば金型などにより上記凹部を形成した後、上記金型を当該凹部から離間させる際に、上記金型の凸部と当該凹部の上記側面とが擦れ合いにくい。そのため、上記凹部の上記側面が金属光沢を放つほどの平滑面となることを、極力抑制できる。これにより、上記誘電体層や上記固体電解質層を形成する際に水溶液が上記側面から浸透しにくくなることを、避けることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、断面視において弓状である。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の深さは、１３〜３０μｍである。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の上記深さが、上記凹部が凹む方向における上記コンデンサ素子の寸法の２．６〜６．０％である。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。
【図２】図１に示した固体電解コンデンサの一部の構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示した固体電解コンデンサを製造する一工程を示す図である。
【図４】図１に示した固体電解コンデンサの凹部の深さとインピーダンスとの関係を示す図である。
【図５】図１に示した固体電解コンデンサの凹部の深さと導電体層の厚さとの関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。
【図７】従来の固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態にかかる固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。同図に示された固体電解コンデンサＡ１は、コンデンサ素子１、導電体層３、陽極端子４１、陰極端子４２、導通部材４３、および樹脂パッケージ６を備えている。図２は、図１に示したコンデンサ素子１のみを示す斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、コンデンサ素子１は、多孔質焼結体１１、陽極ワイヤ１２、誘電体層１３、および固体電解質層１４を備える。多孔質焼結体１１は、多数の細孔が形成された構造とされている。多孔質焼結体１１は、たとえばタンタルまたはニオブからなる。陽極ワイヤ１２は、多孔質焼結体１１から突出している。陽極ワイヤ１２は、たとえばタンタルもしくはニオブからなる。誘電体層１３は、多孔質焼結体１１の表面に積層されており、多孔質焼結体１１の表面に形成されている。誘電体層１３は、たとえば五酸化タンタルまたは五酸化ニオブなどの、弁作用金属の酸化物からなる。固体電解質層１４は、誘電体層１３に積層されており、多孔質焼結体１１の上記細孔を埋めるように形成されている。固体電解質層１４は、たとえば二酸化マンガンまたは導電性ポリマからなる。固体電解質層１４が使用されるときには、固体電解質層１４と誘電体層１３との界面に電荷が蓄蔵される。
【００２２】
図２に示すように、コンデンサ素子１は、直方体状とされている。コンデンサ素子１は、凹部１５が形成された４つの凹部形成面１ａと、凹部１５が形成されていない２つの凹部非形成面１ｃとを有する。凹部非形成面１ｃの１つにおいて、陽極ワイヤ１２が突出している。
【００２３】
各凹部形成面１ａは矩形状の端縁１ｂを有している。各凹部形成面１ａにおいては、１または複数の凹部１５が形成されており、本実施形態では、いずれの凹部形成面１ａにおいても凹部１５が１つのみ形成されている。各凹部１５は矩形状の縁１５３を有している。各凹部１５の縁１５３は、この凹部１５が形成された凹部形成面１ａの端縁１ｂに囲まれている。各凹部１５の縁１５３は、この凹部１５が形成された凹部形成面１ａの近接する端縁１ｂと平行である。
【００２４】
図１によく表れているように、各凹部１５は、底面１５１および側面１５２を有する。各底面１５１は、平坦な形状とされている。また、各側面１５２は、底面１５１と鈍角をなしている。すなわち、側面１５２は、凹部１５が底面１５１に向かってしぼむように、底面１５１に対して傾いている。
【００２５】
凹部１５の深さＬ１は、たとえば１３〜３０μｍであることが好ましい。図１の上下方向におけるコンデンサ素子１の寸法Ｌ２は５００μｍである。そのため、深さＬ１は、寸法Ｌ２の２．６〜６．０％であることが好ましい。寸法Ｌ２の大きさは、コンデンサ素子１の種類により様々である。最も小型であると考えられているコンデンサ素子１においては、寸法Ｌ２が３５０μｍである。
【００２６】
図１に示すように、導電体層３は、コンデンサ素子１の表面に形成されており、固体電解質層１４と導通している。さらに導電体層３は、凹部１５を覆っている。導電体層３は、たとえばグラファイト層と銀層とからなる。
【００２７】
陽極端子４１は、たとえば銅やニッケルからなる板状部材である。陽極端子４１は、導通部材４３を介して、陽極ワイヤ１２と導通している。陽極端子４１は、固体電解コンデンサＡ１をたとえば回路基板に面実装するために用いられる。陰極端子４２は、たとえば銅やニッケルからなる板状部材であり、コンデンサ素子１の凹部非形成面１ｃに対向するように配置されている。陰極端子４２は、たとえば図示しない導電性ペーストを介して導電体層３と導通している。これにより、陰極端子４２が、固体電解質層１４と導通している。陰極端子４２は、固体電解コンデンサＡ１をたとえば回路基板に面実装するために用いられる。
【００２８】
樹脂パッケージ６は、たとえばエポキシ樹脂からなる。樹脂パッケージ６は、コンデンサ素子１などを覆っており、コンデンサ素子１などを保護するためのものである。
【００２９】
次に、本実施形態にかかる固体電解コンデンサＡ１の製造方法について説明する。
【００３０】
まず直方体状の多孔質焼結体１１を形成する。多孔質焼結体１１を形成する工程においては、たとえばタンタルまたはニオブなどの弁作用金属の微粉末に、陽極ワイヤ１２の一部を進入させた状態で加圧成形を行う。加圧成型を行う際には、図３に示すように、テーパー状の凸部７１を備えた金型７を用いる。そして、加圧成型により得られた加圧成型体に対して焼結処理を施す。この焼結処理により、弁作用微粉末どうしが焼結し、多数の細孔を有する多孔質焼結体１１が形成される。また、多孔質焼結体１１には、凸部７１を備えた金型７を用いたことにより凹部１５’が形成されている。凸部７１がテーパー状であるため、凸部１７を多孔質焼結体１１に押し込み凹部１５’を形成した後、金型７を凹部１５’から抜きやすくなっている。
【００３１】
次に、図１に示した誘電体層１３を形成する。誘電体層１３の形成は、たとえば多孔質焼結体１１をリン酸水溶液の化成液に漬けた状態で陽極酸化処理を施すことによりなされる。次に、誘電体層１３が形成された多孔質焼結体１１をたとえば硝酸マンガンの水溶液に浸漬させる。その後この多孔質焼結体１１を引き揚げ、焼成する。この浸漬および焼結の工程を繰り返すことにより、固体電解質層１４を形成する。
【００３２】
以上の工程により、図１に示したコンデンサ素子１を形成する。
【００３３】
次に、コンデンサ素子１の表面にグラファイト層を形成する。その後、銀ペーストの溶液中に浸漬し乾燥固化することにより銀層を形成する。このようにして、図１に示した導電体層３を形成する。そして、陽極端子４１、導通部材４３、陰極端子４２、および樹脂パッケージ６を形成することにより、固体電解コンデンサＡ１を形成できる。
【００３４】
次に、本実施形態にかかる固体電解コンデンサＡ１の作用について説明する。
【００３５】
固体電解コンデンサＡ１においては、コンデンサ素子１に、導電体層３に覆われた凹部１５が形成されている。凹部１５に導電体層３が形成されると、導電体層３の厚さを厚くできる。導電体層３の厚さを厚くできることにより、固体電解コンデンサＡ１のインピーダンスのばらつきを抑制できる。
【００３６】
図４は、凹部１５の深さＬ１と、固体電解コンデンサＡ１のインピーダンスと、の関係を示す図である。図５は、凹部１５の深さＬ１と、凹部１５に現実に形成される導電体層３の厚みと、の関係を示す図である。
【００３７】
図４に示すように、深さＬ１が１３μｍ以上で、固体電解コンデンサＡ１のインピーダンスが低下する傾向を確認できる。また、図５に示すように、深さＬ１が１３μｍ以上で導電体層３の厚みが大きくなる傾向を確認できる。これらの傾向から、深さＬ１が１３μｍ以上である場合、固体電解コンデンサＡ１のインピーダンスのばらつきを低減させる効果が特に発現しやすい、といえる。一方、深さＬ１が大きくなると、多孔質焼結体１１の体積が減少し、固体電解コンデンサＡ１の容量が減少する。そのため、固体電解コンデンサＡ１において、深さＬ１を過度に大きくせず、深さＬ１を３０μｍ以下とすることが好ましい。すなわち、深さＬ１は、１３〜３０μｍであることが非常に好ましいといえる。また、深さＬ１が１３〜３０μｍ以下であることは、コンデンサ素子１が２．１×１．３×１．０ｍｍサイズ（固体電解コンデンサＡ１が３．２×１．６×１．１ｍｍサイズ）より小型である場合に特に好適である。
【００３８】
また、凹部１５の深さＬ１は寸法Ｌ２の２．６〜６．０％であり、寸法Ｌ２と比べて極めて小さい。そのため、凹部１５を形成したとしても多孔質焼結体１１の強度が減少しにくい。
【００３９】
凹部１５の縁１５３は、凹部形成面１ａの端縁１ｂと平行である。これは、凹部形成面１ａの大きさを同じ程度に維持しつつ、凹部１５の平面視における大きさを大きくするのに適している。これにより、固体電解コンデンサＡ１のインピーダンスのばらつきをさらに抑制できる。
【００４０】
陰極端子４２は、凹部非形成面１ｃに対向するように配置されている。また凹部非形成面１ｃには、凹部１５を形成した場合に形成される段差がない。そのため、陰極端子４２を凹部非形成面１ｃに安定して配置しやすい。
【００４１】
凹部１５の側面１５２は底面１５１に対して鈍角をなしている。そのため、図３に示した金型７により凹部１５’を形成した後、金型７を凹部１５’から離間させる際に、金型７の凸部７１と凹部１５’の側面１５２’とが擦れ合いにくい。そのため、凹部１５’の側面１５２’が金属光沢を放つほどの平滑面となることを、極力抑制できる。これにより、誘電体層１３を形成する際にリン酸水溶液が側面１５２’から浸透しにくくなったり、もしくは、固体電解質層１４を形成する際に硝酸マンガン水溶液が側面１５２’から浸透しにくくなったりすることを、避けることができる。
【００４２】
図６は、本発明の第２実施形態にかかる固体電解コンデンサの断面図を示している。なお、同図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００４３】
図に示された固体電解コンデンサＡ２は、凹部１５が断面視において弓状を呈している点において、第１実施形態にかかる固体電解コンデンサＡ１と相違する。固体電解コンデンサＡ２における凹部１５の深さＬ１も、１３〜３０μｍであることが好ましい。また、凹部１５の深さＬ１は、図６の上下方向におけるコンデンサ素子１の寸法Ｌ２の２．６〜６．０％であることが好ましい。このような構成によっても、第１実施形態と同様、インピーダンスのばらつきを抑制することができる。またこの構成によると、多孔質焼結体１１の強度を高いまま維持できる。さらに、凹部１５’を形成した後に、凹部１５’から金型７を抜きやすい、といった図３で示した第１実施形態と同様の効果もある。
【００４４】
本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る固体電解コンデンサの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。上記実施形態においては、陰極端子４２が図１や図６の下方において、導電性ペーストを介して導電体層３と導通する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、陰極端子４２が、図１、図６の上方において、たとえば導電性ペーストを介して導電体層３と導通してもよい。この場合、陰極端子４２の形状を適宜変更すればよい。もしくは、陰極端子４２と導電体層３とを、ワイヤで導通させてもよい。このようにすることで、ヒューズ機能の発揮が期待できる。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ１，Ａ２  固体電解コンデンサ
１  コンデンサ素子
１１  多孔質焼結体
１２  陽極ワイヤ
１３  誘電体層
１４  固体電解質層
１ａ  凹部形成面
１ｂ  端縁
１ｃ  凹部非形成面
１５，１５’  凹部
１５１  底面
１５２  側面
１５３  縁
３  導電体層
４１  陽極端子
４２  陰極端子（導電板）
４３  導通部材
６  樹脂パッケージ
７  金型
７１  凸部
Ｌ１  深さ
Ｌ２  寸法
【図１】
2011014813.tif 000003
【図２】
2011014813.tif 000004
【図３】
2011014813.tif 000005
【図４】
2011014813.tif 000006
【図５】
2011014813.tif 000007
【図６】
2011014813.tif 000008
【図７】
2011014813.tif 000009