(57)【要約】【課題】固体電解コンデンサ素子を積層してなるコンデンサにおいて、低背の固体電解コンデンサを高い製造収率で得ることを目的とする。【解決手段】固体電解コンデンサ素子の積層体をリードフレーム上に有する積層型固体電解コンデンサにおいて、リードフレームの陰極リード部の下面及び／または陽極リード部の下面のそれぞれ少なくとも一部を残して樹脂封止し、露出した各リード部の下面をそれぞれ陰極端子及び陽極端子としたことを特徴とする積層型固体電解コンデンサ及びその製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解コンデンサ素子の積層体をリード部上に有する積層型固体電解コンデンサにおいて、陰極リード部の下面及び／または陽極リード部の下面のそれぞれ少なくとも一部を残して樹脂封止し、露出した各リード部の下面をそれぞれ陰極端子及び陽極端子としたことを特徴とする積層型固体電解コンデンサ。
【請求項２】
電極リード部が概ね平板状である請求項１に記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項３】
各コンデンサ素子の陰極部分が他のコンデンサ素子の陰極部分上に積層され、陽極部分が他のコンデンサ素子の陽極部分上に積層されている請求項１または２に記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項４】
コンデンサ素子積層体の陰極積層部の最下面が、前記露出した陰極リード部の上面に固定されている請求項１〜３のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項５】
コンデンサ素子積層体の陽極積層部の最下面が、前記露出した陽極リード部の上面に固定されている請求項１〜４のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項６】
陰極リード部及び／または陽極リード部の下面が段差を有し、リード部の上面側及び前記段差面によって規定されるリード部の下面側の空間が樹脂封止される請求項１〜５のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項７】
各リード部の露出部分の配置及び形状が、電解コンデンサを実装する基板上の各電極接触面の配置及び形状に従って設計される請求項１〜６のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項８】
固体電解コンデンサ素子が、化成処理して得られた誘電体皮膜を有する弁作用金属基板上に固体電解質を有するコンデンサ素子である請求項１〜７のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項９】
固体電解コンデンサ素子をリードフレーム上に積層するか、固体電解コンデンサ素子の積層体をリードフレーム上に固定した後、前記リードフレームの陰極リード部の下面及び陽極リード部の下面のそれぞれ少なくとも一部を露出させて樹脂封止し、各リード部をリードフレームから切断する工程を含む、前記各リード部の下面をそれぞれ陰極端子及び陽極端子とすることを特徴とする積層型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサを備えた電気機器。
【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及びその製造方法に関する。さらに詳しく言えば、本発明は、部品高さの低い積層型固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子機器の小型化・高周波化が進み、これに使用されるコンデンサも高周波で低インピーダンスが実現できる導電性高分子を固体電解質として用いた固体電解コンデンサが商品化されている。固体電解コンデンサでは、高導電率の導電性高分子を固体電解質として用いているため、従来の電解液を用いた湿式電解コンデンサや二酸化マンガンを用いた固体電解コンデンサに比べて、等価直列抵抗成分が低く、大容量でかつ小形の固体電解コンデンサを実現できる。このため、特性等が改善されるにつれ、次第に市場にも受け入れられるようになってきた。固体電解質として使用される導電性高分子も種々のものが開発され、固体電解コンデンサへの適用が急速に進められている。
【０００３】
これらの固体電解コンデンサには、平板状、巻回型等があるが、平板状のものに関しては、一般に、弁作用を有する平板状の金属からなる電極体の表面に陽極酸化皮膜を設け、この陽極酸化皮膜上に少なくとも導電性高分子を含む固体電解質層を設け、さらにこの固体電解質層上に陰極導電体層を設けたコンデンサ素子を積層して用いている。
すなわち、従来の固体電解コンデンサ１０においては、図１に示すように複数のコンデンサ素子１１a及び１１ｂ（ここでは、便宜上、２素子を示す。）をリードフレーム（陰極リード部２１及び陽極リード部２２）上に積層し（図１（ａ））、その端部を残してパッケージング樹脂１２にて全体を被覆し（同図（ｂ））、陰極リード部２１を折り曲げて陰極端子とし、陽極リード部２２を折り曲げて陽極端子とする構造を採用している（同図（ｃ））。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１のように陰極リード部２１と陽極リード部２２をパッケージング樹脂１２で上下から被覆する方法は、一般に電子部品のパッケージングで慣用されているが、固体電解コンデンサの下面に基板実装用の陰極及び陽極端子を形成するためには、各リード部２１及び２２を、パッケージング樹脂１２を抱え込むようにして折り曲げる必要がある。リード部の折り曲げ加工時の負荷や加工精度を考慮すると、樹脂抱え込み部分にはある程度の厚み（ｔ’）が必要である。
このように、従来の固体電解コンデンサではコンデンサの部品高さ（ｔ＋ｔ’）を低減するのには限界がある。また、折り曲げたリード部２１及び２２と樹脂部分１２との間には側面、下面ともにある程度の空隙ｓが存在するため、部品寸法、特に部品高さにバラツキが生じやすいという問題があった。
【０００５】
従って、本発明の課題は、上記の問題点を解決し、部品高さが低く（低背）そのバラツキが小さい積層型固体電解コンデンサ素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、コンデンサ素子積層体を有する固体電解コンデンサにおいて、リード部の屈曲を伴わない構造とすることで、低背な固定電解コンデンサを提供することに成功したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は以下に示す固体電解コンデンサ、その製造方法及び前記固体電解コンデンサを用いた電気機器に関する。
１．固体電解コンデンサ素子の積層体をリード部上に有する積層型固体電解コンデンサにおいて、陰極リード部の下面及び／または陽極リード部の下面のそれぞれ少なくとも一部を残して樹脂封止し、露出した各リード部の下面をそれぞれ陰極端子及び陽極端子としたことを特徴とする積層型固体電解コンデンサ。
２．電極リード部が概ね平板状である前記１に記載の積層型固体電解コンデンサ。
３．各コンデンサ素子の陰極部分が他のコンデンサ素子の陰極部分上に積層され、陽極部分が他のコンデンサ素子の陽極部分上に積層されている前記１または２に記載の積層型固体電解コンデンサ。
４．コンデンサ素子積層体の陰極積層部の最下面が、前記露出した陰極リード部の上面に固定されている前記１〜３のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
５．コンデンサ素子積層体の陽極積層部の最下面が、前記露出した陽極リード部の上面に固定されている前記１〜４のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
６．陰極リード部及び／または陽極リード部の下面が段差を有し、リード部の上面側及び前記段差面によって規定されるリード部の下面側の空間が樹脂封止される前記１〜５のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
７．各リード部の露出部分の配置及び形状が、電解コンデンサを実装する基板上の各電極接触面の配置及び形状に従って設計される前記１〜６のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
８．固体電解コンデンサ素子が、化成処理して得られた誘電体皮膜を有する弁作用金属基板上に固体電解質を有するコンデンサ素子である前記１〜７のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
９．固体電解コンデンサ素子をリードフレーム上に積層するか、固体電解コンデンサ素子の積層体をリードフレーム上に固定した後、前記リードフレームの陰極リード部の下面及び陽極リード部の下面のそれぞれ少なくとも一部を露出させて樹脂封止し、各リード部をリードフレームから切断する工程を含む、前記各リード部の下面をそれぞれ陰極端子及び陽極端子とすることを特徴とする積層型固体電解コンデンサの製造方法。
１０．前記１〜８のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサを備えた電気機器。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の好ましい態様による固体電解コンデンサでは、電極リード部は製品コンデンサにおいて概ね平板状であり、従来の固体電解コンデンサ１０におけるような樹脂を抱え込む屈曲部を有しない。この結果、図１のｔ’に相当する厚みが実質的に不要となるので低背な固定電解コンデンサが製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明を説明する。
（積層型固体電解コンデンサ）
図２〜４に例示するように、本発明による固体電解コンデンサ２０は、固体電解コンデンサ素子の積層体（１１a及び１１ｂ）をリード部上に有する積層型固体電解コンデンサにおいて、陰極リード部（２３、２５、２７）の下面及び陽極リード部（２４、２６、２８）の下面のそれぞれ少なくとも一部を残して樹脂封止し、露出した各リード部の下面をそれぞれ陰極端子及び陽極端子としたことを特徴とする積層型固体電解コンデンサである。なお、いずれか一方の端子を図示するように下面電極とし、他方は側面電極等としてもよい。
【００１０】
電極部分は、図４に示すように陰極リード部２７の下面と陽極リード部２８の下面を全て露出させ、陰極リード部２７の下面を陰極端子とし、陽極リード部２８の下面を陽極端子としてもよいが、好ましくは、露出は部分的なものとする。例えば、図２に示すように陰極リード部２３と陽極リード部２４のそれぞれ対向する内側の部分を薄くし、陰極リード部２３と陽極リード部２４の外側の部分を露出させて陰極リード部の露出した部分を陰極端子とし、陽極リード部の露出した部分を陽極端子としてもよいし、図３に示すように陰極リード部２５と陽極リード部２６のそれぞれ対向する内側の部分と対向していない外側の部分を薄くし、陰極リード部２５と陽極リード部２６のそれぞれの中央部近傍を露出させて陰極リード部の露出した部分を陰極端子とし、陽極リード部の露出した部分を陽極端子としてもよい。リードフレーム下面側の樹脂封止は、陰極リード部の段差面３１と陽極リード部の段差面３２によって規定される空間３３について行なう。この場合、陰極端子または陽極端子と固体電解コンデンサの接触面積が図４の態様よりも大きくなるため、両者間の接触不良等の問題が生じない。
【００１１】
なお、上に述べた各露出部分の位置及びその組み合わせは例示であって上記の態様に限らない。例えば、陰極リード部と陽極リード部の一方のみを全部露出にし、他方を一部露出にしてもよいし、陰極リード部と陽極リード部の一方のみを図２の態様の電極構造とし、他方を図３の態様の電極構造としてもよい。露出部分と封止部分の割合や具体的配置は、リード部の厚みや実装上必要とされる電極の平面配置仕様（例えば、基板上の端子間の距離や配置、大ささ、形状等）に応じて設計できる。図２または図３のように段差面を設ける場合、その厚さは使用する封止樹脂に含まれるシリカ等の固形物（充填材粒子）の大きさ（粒径）によって異なるが、固形物の大きさの２倍以上あることが好ましい。
固形物を含まない封止樹脂を用いる場合、封止樹脂がコンデンサ素子と外界を電気的、物理的に区分できる厚さがあればよい。
好ましくは、コンデンサ素子積層体の陰極積層部の最下面と接触する部分を含む領域の直下における陰極リード部の下面を露出させるか、コンデンサ素子積層体の陽極積層部の最下面と接触する部分を含む領域の直下における陽極リード部の下面を露出させるように設計する（図２、図３参照）。
【００１２】
固体電解コンデンサ素子１１は、積層可能であれば特に限定されず、板状、棒状、線状、好ましくは概ね平板状の素子、例えば、箔ないし薄板等の素子である。典型的には、図６に示すように、金属基体１３上に誘電体皮膜１４を有し、さらにその上に固体電解質１５を有するコンデンサ素子である。金属基体１３は、一般的には弁作用を有する金属である。本発明に使用できる弁作用を有する金属は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、珪素などの金属単体、またはこれらの合金が挙げられる。これらは各金属の多孔体でもよい。多孔質の形態については、圧延箔のエッチング物、微粉焼結体など、多孔質成形体のいずれの形態でもよい。金属基体１３の厚さは使用目的によって異なるが、例えば、約４０〜３００μｍの範囲が使用される。薄型の固体電解コンデンサとするためには、金属（例えば、アルミニウム）箔では８０〜２５０μｍのものを使用することが好ましい。金属箔の大きさ及び形状も用途により異なるが、平板状素子単位として幅約１〜５０ｍｍ、長さ約１〜５０ｍｍの矩形のものが好ましく、より好ましくは幅約２〜１５ｍｍ、長さ約２〜２５ｍｍである。誘電体皮膜１４は、上記金属基体を化成処理して得ることができる。
【００１３】
固体電解質は特に限定されないが、電解重合または酸化重合により製造される重合体が好ましい。
また、必要に応じて固体電解質１５上に導電体層（図示していない。）を設けてもよい。導電体層は、例えば、導電ペースト、メッキや蒸着、導電樹脂フィルムの貼付等により形成される。陰極部分である固体電解質１５と陽極部分である金属基体１３との絶縁をより確実にするためにマスキング１６を設けてもよい。
【００１４】
固体電解コンデンサ素子１１は、通常は陰極部分が他のコンデンサ素子の陰極部分上に位置するように積層され、陽極部分が他のコンデンサ素子の陽極部分上に位置するように積層される。陰極部分を他のコンデンサ素子の陰極部分に積層するにはそれぞれを電気的に接続する任意の方法が用いられるが、例えば、導電性ペーストを用いた積層法が挙げられる。また、陰極部分を他のコンデンサ素子の陰極部分に積層するにはそれぞれを電気的に接続する任意の方法が用いられるが、例えば、導電性ペーストを用いた積層法、ハンダ付け、溶接等が挙げられる。積層する素子の数は、必要とされる容量や要求される部品高さ等によって決定され特に限定されないが、通常は１〜２０枚、好ましくは２〜１２枚の範囲である（但し、これらは例示であり、本発明はこれらの範囲に限定されない。）。
パッケージング樹脂は、当分野で慣用されている任意の樹脂を用いることができるが、好ましい例としては、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ケイ素樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
【００１５】
（積層型固体電解コンデンサの製造方法）
本発明の積層型固体電解コンデンサは、リードフレーム（陰極部及び陽極部下面に段差を設けてもよい）上に固体電解コンデンサ素子を積層するか、固体電解コンデンサ素子の積層体をリードフレーム上に固定した後、前記リードフレームの陰極リード部の下面及び陽極リード部の下面のそれぞれ少なくとも一部を露出させて樹脂封止する工程を含む方法によって製造できる。
【００１６】
通常は、図５に示すように、複数の陰極リード部２３と複数の陽極リード部２４が空隙を隔てて対向して設けられたリードフレーム上に、それぞれ陰極部分と陽極部分が位置するように固体電解コンデンサ素子を積層するか、予め形成した固体電解コンデンサ素子の積層体を固定する。固体電解コンデンサ素子の積層方法は上記の通りであり、固体電解コンデンサ素子積層体のリードフレームへの固定もこれに準じて行なうことができる。
次いで、コンデンサ素子積層構造体（コンデンサ素子積層体を有するリードフレーム）を、露出させるべき陰極リード部及び陽極リード部を残して樹脂封止し、樹脂の硬化後、形成されたコンデンサをその側端部でリードフレームから切り離す。樹脂封止は当分野で慣用されている任意の方法、例えば、注型成形、圧縮成形、射出成形などでよいが、注型成形の中でも複数のポットを用いるマルチプランジャーを有したトランスファー成形が好ましい。
【実施例】
【００１７】
１１ｍｍ×３．３ｍｍのアルミニウム化成箔（日本蓄電器工業株式会社製（箔種１１０ＬＪＢ２２Ｂ―４ｖｆ）以下、化成箔と称する。）を用意した。この化成箔の短辺から４ｍｍの位置に、化成箔の両面および両端にマスキング材（耐熱性樹脂）による幅１ｍｍのマスキングを周状に形成した。陰極部（横３．３ｍｍ×縦４ｍｍ）と陽極部（横３．３ｍｍ×縦６ｍｍ）に分け、電解液としてアジピン酸アンモニウム１０質量％水溶液を使用し、温度５５℃、電圧４Ｖ、電流密度５ｍＡ／ｃｍ2、通電時間１０分の条件で陰極部を化成し水洗した。
【００１８】
次いで、陰極部を、３，４−エチレンジオキシチオフェンのイソプロピルアルコール溶液１ｍｏｌ／ｌに浸漬後、２分間放置し、次いで、酸化剤（過硫酸アンモニウム：１．５ｍｏｌ／ｌ）とドーパント（ナフタレン−２−スルホン酸ナトリウム：０．１５ｍｏｌ／ｌ）の混合水溶液に浸漬し、４５℃、５分間放置することにより酸化重合を行った。
この含浸工程及び重合工程を全体で１２回繰り返し、ドーパントを含む固体電解質層を化成箔の微細孔内に形成した。このドーパントを含む固体電解質層を形成した化成箔を５０℃温水中で水洗し固体電解質層を形成した。
【００１９】
固体電解質層を形成させた後、電解液としてアジピン酸アンモニウム１０質量％水溶液を使用し、温度５５℃、電圧４V、電流密度５ｍＡ／ｃｍ2、通電時間１０分の条件で再度化成し、水洗の後、１００℃で３０分乾燥を行った。
その上にカーボンペースト、銀ペーストを順次被覆させて陰極導電体層を形成した。
【００２０】
次いで、上記マスキング部からの上端から１ｍｍ迄の部分を残して化成箔の陽極部端を切断除去し、図６に示すコンデンサ素子とした。このコンデンサ素子を、図５に示したリードフレーム（材質：ＣＤＡ１９４００（Ｃｕ−Ｆｅ−Ｚｎ−Ｐ系合金）、厚さ０．１５ｍｍ）上に２枚ずつ導電性接着剤として銀ペーストを用いて積層し、陽極リード部とコンデンサ素子の陽極部を抵抗溶接にて接合した。なお、リードフレームの下面には図２または図３の段差（段差面の高さ：０．０７５ｍｍ）を設けた。
【００２１】
このコンデンサ素子の積層構造体をパッケージング樹脂（ディスクリート用エポキシ樹脂）にて高さが１ｍｍとなるように封止し、さらに１３５℃、２．５Ｖ、４５分間の条件でエージングし、陽極リード部及び陰極リード部を切断することによりリードフレームから切り離し、コンデンサ素子がリードフレームの上に２枚積層された構造を持つ定格容量１００μＦ、定格電圧２Ｖの固体電解コンデンサを１００個得た。
このようにして得られた固体電解コンデンサの高さの平均は０．９７ｍｍであり、従来法による同種の製品（平均的な高さ：１．９ｍｍ）に比較して５０％程度の低背化が実現できた。また、製品高さの標準偏差は０．０２ｍｍ程度であり、従来法による同種の製品に比較してばらつきの少ない高精度の製品が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の積層型固体電解コンデンサは小型化及び低背化の要求を満たすことが可能であり、電極の配置や寸法等を任意に設計できるため、家庭電化製品、車載製品、産業用機械、携帯用機器等各種の電気機器に幅広く利用できる。また、本発明の積層型固体電解コンデンサは、従来法のようにリードフレームの折り曲げ加工工程を有さずリードフレームの切断のみを行なえばよいため、より容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の固体電解コンデンサの製造プロセスの概略を示す模式図。
【図２】本発明の一例となる固体電解コンデンサの断面図。
【図３】本発明の一例となる固体電解コンデンサの断面図。
【図４】本発明の一例となる固体電解コンデンサの断面図。
【図５】本発明の実施例に用いたリードフレームの上面図。
【図６】本発明において用い得るコンデンサ素子の代表的な構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１０  固体電解コンデンサ
１１  コンデンサ素子
１２  パッケージング樹脂
１３  金属基体
１４  誘電体皮膜
１５  固体電解質
１６  マスキング
２０  固体電解コンデンサ
２１、２３、２５、２７  陰極リード部
２２、２４、２６、２９  陽極リード部
３１  陰極リード部段差面
３２  陽極リード部段差面
３３  空間
【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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