(57)【要約】【課題】漏れ電流が小さい固体電解コンデンサを提供することを目的とする。【解決手段】弁金属箔１の表面に形成した弁金属多孔質体２の表面に誘電体被膜３、固体電解質層５、集電体を形成したシート状の固体電解コンデンサ素子を積層し、この各個体電解コンデンサ素子の弁金属箔１の一端をリードフレームからなる一方の外部電極８に接続し、上記積層された固体電解コンデンサ素子の集電体層を他方の外部電極９に接続して構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁金属箔の表面に形成した弁金属多孔質体の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体を形成したシート状の固体電解コンデンサ素子を積層し、この各固体電解コンデンサ素子の弁金属箔の一端を各固体電解コンデンサ素子の陽極部に対応する位置に接続部を有するリードフレームからなる一方の外部電極に接続し、上記積層された固体電解コンデンサ素子の少なくともいずれか一つの固体電解コンデンサ素子の集電体層を他方の外部電極に接続してなる固体電解コンデンサ。
【請求項２】
弁金属箔の表面に形成した弁金属多孔質体の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体を形成したシート状の固体電解コンデンサ素子を積層し、この各固体電解コンデンサ素子の弁金属箔の一端を各固体電解コンデンサ素子に対応する位置に折曲された接続部を有するリードフレームからなる一方の外部電極に接続し、上記積層された固体電解コンデンサ素子の少なくともいずれか一つの固体電解コンデンサ素子の集電体層を他方の外部電極に接続してなる固体電解コンデンサ。
【請求項３】
弁金属箔がＴａまたはＮｂにより構成された請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
弁金属多孔質体が少なくとも弁金属箔の片面に形成された請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
リードフレームからなる一方の外部電極が階段状に複数の接続部を有する構成とした請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
リードフレームからなる一方の外部電極が棚状に複数の接続部を有する構成とした請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
リードフレームからなる一方の外部電極が接続部の少なくとも一つが切起しにより形成された構成とした請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項８】
リードフレームからなる一方の外部電極がコの字状の接続片とＬ字状の端子片との組合せによる構成とした請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項９】
コの字状の接続片とＬ字状の端子片との接合が溶接により形成された請求項８に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
リードフレームからなる一方の外部電極の接続部が各固体電解コンデンサ素子に対してほぼ等しい長さ位置で接続されるように構成した請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１１】
弁金属箔とリードフレームからなる一方の外部電極との接続が溶接により形成された請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気機器・電子機器の電子回路などに使用される固体電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固体電解コンデンサの技術としては図５に示すように、弁金属箔１１の表面に設けた多孔質層１２に誘電体被膜１３を形成し、弁金属箔１１の引出部に絶縁分離層１４を設け、前記誘電体被膜１３上に導電性高分子膜を形成して固体電解質層１５とし、この固体電解質層１５上にカーボン層１６、銀ペースト層１７からなる集電体層を形成してシート状の固体電解コンデンサ素子とし、この固体電解コンデンサ素子を順次銀ペーストを介して積層し、前記弁金属箔１１の引出部を陽極部として冷間圧接加工によりその先端部が束ねられ、この圧接部をレーザ溶接して外部電極１８を形成するとともに、集電体層を銀ペーストで外部電極１９に接続して陰極端子を形成し、外装２０で樹脂モールド成形した構造の固体電解コンデンサが提案されている。
【０００３】
さらに、図６に示す固体電解コンデンサにおいて、シート状の固体電解コンデンサ素子の固体電解質層１５、集電体層を順次形成することによって形成される陰極部は弁金属箔１１の陽極部に比べて厚みが厚くなることから、各陰極部を積層すると陽極部を溶接する際に弁金属箔１１を湾曲させてしまうことがあり、このためシート状の固体電解コンデンサ素子の陽極部と陰極部の境界に応力がかかり漏れ電流を増大させてしまうため、弁金属箔間に対応する厚さの金属スペーサ２１を介在させて接続することにより応力を緩和させるという方法が一般的に行われている。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−１４５１１５号公報
【特許文献２】
特開平５−２０５９８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の固体電解コンデンサは、シート状の固体電解コンデンサ素子の陽極間に一枚一枚金属スペーサ２１を挿入して、陽極及び金属スペーサ２１の端面を溶接することによりシート状の固体電解コンデンサ素子の陽極側を電気的に接合するため、金属スペーサ２１の位置ズレにより陰極側の集電体層と接触して漏れ電流の増大あるいはショート不良が発生したりするなど生産性を欠くという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点を解決するもので、外部電極に接続する時に陰極部と陽極部の付近で発生する応力集中を防ぐために位置ズレしない外部電極を用いることにより、漏れ電流が小さく、高容量の固体電解コンデンサを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、弁金属箔の表面に形成した弁金属多孔質体の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体を形成したシート状の固体電解コンデンサ素子を積層し、この各固体電解コンデンサ素子の弁金属箔の一端を各固体電解コンデンサ素子の陽極部に対応する位置に接続部を有するリードフレームからなる一方の外部電極に接続し、上記積層された固体電解コンデンサ素子の少なくともいずれか一つの固体電解コンデンサ素子の集電体層を他方の外部電極に接続してなる固体電解コンデンサであり、電気特性の優れた固体電解コンデンサとすることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、弁金属箔の表面に形成した弁金属多孔質体の表面に誘電体被膜、この誘電体被膜上に固体電解質層、この固体電解質層上に集電体を形成したシート状の固体電解コンデンサ素子を積層し、この各固体電解コンデンサ素子の弁金属箔の一端を各固体電解コンデンサ素子に対応する位置に折曲された接続部を有するリードフレームからなる一方の外部電極に接続し、上記積層された固体電解コンデンサ素子の少なくともいずれか一つの固体電解コンデンサ素子の集電体層を他方の外部電極に接続してなる固体電解コンデンサであり、固体電解コンデンサ素子の陽極部と陰極部の境界に応力が集中しない構成を実現するために漏れ電流を小さくすることができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、弁金属箔がＴａまたはＮｂにより構成された請求項１または２に記載の固体電解コンデンサであり、小型で大容量の固体電解コンデンサを実現することができる。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、弁金属多孔質体が少なくとも弁金属箔の片面に形成された請求項１または２に記載の固体電解コンデンサであり、請求項３の作用に加えて低背型の固体電解コンデンサを実現することができる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発明は、リードフレームからなる一方の外部電極が階段状に複数の接続部を有する構成とした請求項１または２に記載の固体電解コンデンサであり、外部電極を折り曲げるだけで何段にも調整できるため積層数や陰極部の厚みに応じて臨機応変に対応することができる。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の発明は、リードフレームからなる一方の外部電極が棚状に複数の接続部を有する構成とした請求項１または２に記載の固体電解コンデンサであり、積層前の固体電解コンデンサ素子を同形状のサイズに加工しておけるため生産性を高くすることができる。
【００１４】
本発明の請求項７に記載の発明は、リードフレームからなる一方の外部電極が接続部の少なくとも一つが切起しにより形成された構成とした請求項１または２に記載の固体電解コンデンサであり、一定サイズの外部電極でどのような形状にも加工することができるので、材料コストを安価にすることができる。
【００１５】
本発明の請求項８に記載の発明は、リードフレームからなる一方の外部電極がコの字状の接続片とＬ字状の端子片との組合せによる構成とした請求項１または２に記載の固体電解コンデンサであり、陽極部を短くすることができるので、固体電解コンデンサ素子の容量を向上させることができる。
【００１６】
本発明の請求項９に記載の発明は、コの字状の接続片とＬ字状の端子片との接合が溶接により形成された請求項８に記載の固体電解コンデンサであり、多積層した大容量の固体電解コンデンサの生産性を高めることができる。
【００１７】
本発明の請求項１０に記載の発明は、リードフレームからなる一方の外部電極の接続部を各固体電解コンデンサ素子に対してほぼ等しい長さ位置で接続されるように構成した請求項１または２に記載の固体電解コンデンサであり、陽極側を一度に溶接できるため作業工程を短くすることができる。
【００１８】
本発明の請求項１１に記載の発明は、弁金属箔とリードフレームからなる一方の外部電極との接続が溶接により形成された請求項１または２に記載の固体電解コンデンサであり、低ＥＳＲ特性を有し、信頼性に優れた固体電解コンデンサを実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体電解コンデンサについて実施の形態及び図面を用いて説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１及び図１により請求項１〜５，１１に記載の発明を説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの断面図である。図１の固体電解コンデンサは、タンタル、ニオブなどの弁金属箔１の表面にタンタル粉末、ニオブ粉末などの焼結体よりなる弁金属多孔質体２を形成し、この弁金属箔１と弁金属多孔質体２の境界に絶縁樹脂などの絶縁分離層４を設け、上記弁金属多孔質体２の表面に誘電体被膜３、この誘電体被膜３の表面に固体電解質層５、さらに固体電解質層５の表面に集電体層としてカーボン層６および銀ペースト層７を設けてシート状の固体電解コンデンサ素子とし、このシート状の固体電解コンデンサ素子を積層して各固体電解コンデンサ素子の弁金属多孔質体２の弁金属箔１の一端を各固体電解コンデンサ素子に対応する位置に階段状に折り曲げられた接続部８ａ，８ｂを有するリードフレームからなる一方の外部電極８に溶接などにより接続し、上記積層された固体電解コンデンサ素子の少なくともいずれか一つの固体電解コンデンサ素子の集電体層を他方の外部電極９に接続して固体電解コンデンサ素子全体を樹脂材による外装１０でモールド成形して固体電解コンデンサとする。このように各固体電解コンデンサ素子それぞれの弁金属箔１と一方の外部電極８とが弁金属箔１に応力がかからないように高精度に接合された構造とすることによりショート不良などの発生が起こらない構造を実現することができる。
【００２２】
また、図１における弁金属多孔質体２は弁金属箔１の両面に形成した構成としているが、より低背構造の固体電解コンデンサを実現したいときには弁金属多孔質体２を弁金属箔１の片面にのみ形成し、弁金属多孔質体２の面を対向させて配置しても良いし、片面に形成したものと両面に形成したものを組合わせても構成できることは言うまでもない。
【００２３】
次にその固体電解コンデンサの製造方法を具体的に説明する。
【００２４】
タンタルなどの弁金属箔１の表面にタンタル粉末のシート型の焼結体からなる弁金属多孔質体２（３．４×５．３×０．２ｍｍ）を形成し、この弁金属箔１と弁金属多孔質体２の境界に熱硬化のシリコーンゴムを１ｍｍ塗布した後１５０℃で１時間硬化して絶縁分離層４を形成した。
【００２５】
その後、りん酸溶液中で陽極化成（１２Ｖ）して、弁金属多孔質体２の表面に誘電体被膜３としてのタンタル酸化被膜層を形成した。
【００２６】
次に、ピロールと水とエチレングリコールを重量比で１：１５：１の割合で含有するピロール液に浸漬し、硫酸第二鉄と水とエチレングリコールを重量比で１：１．５：１．８の割合で含有する酸化剤溶液に浸漬して化学酸化重合によりポリピロール膜を形成した。次いで、チオフェンとｐ−トルエンスルホン酸第二鉄とブタノールを重量比で１：０．１：０．２の割合で含有するチオフェン液に浸漬して固体電解質層５を形成した。
【００２７】
さらに、固体電解質層５の上に集電体層としてカーボン層６、銀ペースト層７を順次形成してシート状の固体電解コンデンサ素子とし、それを複数個積層し、陰極側を外部電極９に銀ペーストで固定した後、各固体電解コンデンサ素子に対応する位置で階段状に折り曲げられた接続部８ａ，８ｂを有する外部電極８に弁金属箔１を溶接して接続し、固体電解コンデンサ素子全体をエポキシなどの樹脂材による外装１０でモールドして固体電解コンデンサを完成させた。得られた固体電解コンデンサの初期特性を（表１）に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
（表１）の結果より、ショートの発生しない漏れ電流の低い固体電解コンデンサを実現していることがわかる。
【００３０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２及び図２、図３により請求項７に記載の発明について説明する。
【００３１】
図２は本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図、図３は切起しにより作製された外部端子８の構造を示す斜視図である。図２において、弁金属箔１上に弁金属多孔質体２を設け、その表面に誘電体被膜３を形成し、この弁金属箔１と弁金属多孔質体２の境界に絶縁分離層４を設け、さらに弁金属多孔質体２の表面に固体電解質層５、集電体層としてカーボン層６および銀ペースト層７を設けてシート状の固体電解コンデンサ素子とし、このシート状の固体電解コンデンサ素子を積層して各固体電解コンデンサ素子の弁金属箔１の一端を各固体電解コンデンサ素子に対応する位置に図３に示すところの切起しにより形成された接続部８ｃを有するリードフレームからなる一方の外部電極８に接続し、上記積層された固体電解コンデンサ素子の少なくともいずれか一つの固体電解コンデンサ素子の集電体層を他方の外部電極９に接続して固定して固体電解コンデンサ素子全体を樹脂材による外装１０でモールドして固体電解コンデンサとする。
【００３２】
また、前記外部電極８は切起しにより複数の棚状に形成された接続部を有することにより生産性を高めることができる。
【００３３】
さらに、外部電極８の接続部が各固体電解コンデンサ素子に対して、ほぼ等しい長さ位置で接続するように構成することにより陽極側を一度に溶接することができるために作業工程を短くできるとともに、ＥＳＲを低く、バラツキの少ない固体電解コンデンサとすることができる。
【００３４】
次にその製造方法を具体的に説明する。
【００３５】
タンタルなどの弁作用金属箔１の表面に設けたタンタル粉末のシート型の焼結体からなる弁金属多孔質体２（３．４×５．３×０．２ｍｍ）をりん酸溶液中で陽極化成（１２Ｖ）して、弁金属箔１および弁金属多孔質体２の表面に誘電体被膜３としてのタンタル酸化被膜層を形成し、この弁金属箔１と弁金属多孔質体２の境界に湿気によって硬化するシリコーンゴムをディスペンサーで１ｍｍ塗布した後１時間放置して絶縁分離層４を形成した後、りん酸溶液中で陽極化成電圧と同じ１２Ｖで修復化成を行った。
【００３６】
その後、チオフェンとｐ−トルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）とブタノールの溶液中に浸漬してプレコート層を形成し、次いで、チオフェンとアルキルナフタレンスルホン酸とイソプロピルアルコール溶液中で、作用電極であるステンレス線をプレコート層に軽く接触させ、ステンレス板を対電極として定電圧３Ｖを印加して３０分間電解重合を行い固体電解質層５を形成した。
【００３７】
さらに、固体電解質層５の上に集電体層としてカーボン層６、銀ペースト層７を順次形成してシート状の固体電解コンデンサ素子とし、それを複数個積層して集電体層のある陰極側を外部電極９に銀ペーストで固定した後、各固体電解コンデンサ素子に対応する位置で切起しにより形成された接続部を有する外部電極８に弁金属箔１を溶接して接続し、固体電解コンデンサ素子全体をエポキシなどの樹脂材による外装１０でモールドして固体電解コンデンサを完成させた。
【００３８】
得られた固体電解コンデンサの初期特性を上記（表１）に示す。
【００３９】
（表１）の結果より、切起しにより形成された接続部を有する外部電極８に弁金属箔１を溶接して接続することにより、ショートの発生しない漏れ電流の低い固体電解コンデンサを実現していることがわかる。
【００４０】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３及び図４により請求項８，９に記載の発明について説明する。
【００４１】
図４は本発明の実施の形態３における固体電解コンデンサの構造を説明する断面図である。図４において、実施の形態２にて用いたシート状の固体電解コンデンサ素子を積層し、陰極側を外部電極９に銀ペーストで固定するまでは実施の形態２と同様の方法で行った。
【００４２】
その後、各固体電解コンデンサ素子に対応する位置でコの字に折曲がった接続片８ｄがＬ字の端子片８ｅに電気的に溶接などの方法で接続されている陽極側の外部電極８のコの字の接続片８ｄに弁金属箔１を溶接にて接続し、固体電解コンデンサ素子全体をエポキシなどの樹脂材による外装１０でモールドして固体電解コンデンサを完成させた。
【００４３】
得られた固体電解コンデンサの初期特性を上記（表１）に示す。
【００４４】
（比較例）
実施の形態１においてシート状の固体電解コンデンサ素子を積層するまでは同様に行った後、陽極間に対応する厚さのりん青銅の金属スペーサ２１（３．４×２．０×０．２５ｍｍ）を陽極部の弁金属箔１１の層間に挿入し、この金属スペーサ２１の挿入された弁金属箔１１と外部電極１８とを溶接により接続し、それ以降実施の形態１と同様の方法で固体電解コンデンサを完成させた。
【００４５】
得られた固体電解コンデンサの初期特性を上記（表１）に示す。
【００４６】
（表１）の固体電解コンデンサの初期特性を見ると、本発明の固体電解コンデンサは固体電解コンデンサ素子の陽極部と陰極部の境界に応力が集中しない構造とすることができることから、漏れ電流が小さく、且つ外部電極８が固定されているので溶接時の位置ずれもなくショート不良も発生しない。しかし、比較例の固体電解コンデンサは金属スペーサ２１の位置ズレにより応力がかかり漏れ電流が高く、ショート不良も多いことがわかる。
【００４７】
また、上記実施の形態１〜３において、固体電解質層５の形成方法は化学重合法や化学重合法で合成した固体電解質層５をプレコート層とし、その上に電解重合することにより形成される。なお、電解重合により形成される固体電解質層５は特に限定されないが、重合反応の容易さからピロール、チオフェン、アニリン或いはそれらの誘電体を繰り返し単位とするものが好ましく、また、酸化剤を用いて化学酸化重合したポリピロール或いはポリアニリン、ポリチオフェンのいずれか、或いはそれらの誘導体のいずれかが望ましく、更には、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールのいずれかの組合わせでも良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明の固体電解コンデンサは、積層されたシート状の固体電解コンデンサ素子の弁金属箔の一端を各固体電解コンデンサ素子の陽極部に対応する位置に接続部を有するリードフレームからなる外部電極に接続することで、漏れ電流の小さな固体電解コンデンサを提供できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの断面図
【図２】本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの断面図
【図３】同外部電極の斜視図
【図４】本発明の実施の形態３における固体電解コンデンサの断面図
【図５】従来の固体電解コンデンサの断面図
【図６】従来の固体電解コンデンサの断面図
【符号の説明】
１  弁金属箔
２  弁金属多孔質体
３  誘電体被膜
４  絶縁分離層
５  固体電解質層
６  カーボン層
７  銀ペースト層
８  外部電極
８ａ，８ｂ  接続部
８ｃ  接続部
８ｄ  接続片
８ｅ  端子片
９  外部電極
１０  外装
【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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