(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極引き出し部を具備した弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜と固体電解質層と陰極層を順次積層したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を複数積層し、上記コンデンサ素子の上記陽極引き出し部を接合した陽極部と、上記コンデンサ素子の上記陰極層間の上記陰極層の同一積層面上に形成した導電性フィラーとバインダー樹脂とを混合した導電性シートおよび導電性ペースト層を介して夫々上記陰極層どうしを接合した陰極部と、上記陽極部、陰極部に夫々接合した陽極端子と陰極端子と、上記陽極端子と陰極端子の一部が夫々露呈し上記コンデンサ素子を被覆した外装樹脂層と、から構成され、上記導電性シートは上記導電性フィラーと上記バインダー樹脂とを混合したフィルムから形成し上記導電性ペースト層はペースト状の導電性接着剤を上記積層面に塗布して形成したものである固体電解コンデンサ。
【請求項２】
陽極引き出し部を具備した弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜と固体電解質層と陰極層を順次積層したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を複数積層し、上記コンデンサ素子の上記陽極引き出し部を接合した陽極部と、上記コンデンサ素子の上記陰極層間に導電性ペースト層を形成するための貫通部または／および切り欠き部を設けた導電性シートおよび導電性ペースト層を介して上記陰極層どうしを接合した陰極部と、上記陽極部、陰極部に夫々接合した陽極端子と陰極端子と、上記陽極端子と陰極端子の一部が夫々露呈し上記コンデンサ素子を被覆した外装樹脂層と、から構成される固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用される固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の電子機器のデジタル化に伴い、そこに使用される固体電解コンデンサとしても高周波領域において等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと呼ぶ）の低いものへの要求が高まっている。
【０００３】
従来、この種の固体電解コンデンサは、図６、図７に示されるような構成を有していた。
【０００４】
図６は従来の固体電解コンデンサの構成を示す断面図、図７は同固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の構成を示す断面図である。
【０００５】
図７においては、６１はタンタル、アルミニウム、ニオブ、チタン等の弁作用金属からなる平板状の陽極体である。
【０００６】
この陽極体６１に弁作用金属からなる陽極引き出し部６２を区分する絶縁体層６３を設け、陽極引き出し部６２と区分された他方の陽極体６１の表面に誘電体酸化皮膜６４を有し、誘電体酸化皮膜６４の表面には、導電性高分子からなる固体電解質層６５とカーボン層６６、銀ペースト層６７からなる陰極層６８を順次形成して、コンデンサ素子６９とする。
【０００７】
図６に示すように、このコンデンサ素子６９を複数積層して、コンデンサ素子６９の陽極引き出し部６２を溶接により接合した陽極部７０と、導電性ペースト層７１を介してコンデンサ素子６９の陰極層６８を接合した陰極部７２とを有するものである。
【０００８】
導電性ペースト層７１は銀粉末と有機バインダーと有機溶剤との混合からなるペースト状の導電性接着剤を陰極層６８の積層面上に定量塗布して、コンデンサ素子６９を積層し加圧してこの導電性接着剤を陰極層６８間に押し広げ加熱硬化したものである。
【０００９】
７６は導電性接着剤の加熱硬化時に有機溶剤のガス化により陰極層６８と導電性ペースト層７１との界面に生じた空洞で、７７は上記導電性接着剤を陰極層６８間に押し広げた時に導電性接着剤の塗布量が少ないために陰極層６８間に形成されていない部分である。
【００１０】
上記コンデンサ素子６９の積層体の陽極部７０を陽極端子７３に抵抗溶接により接続し、上記導電性ペーストと異なる他の導電性ペースト層７４を用いて陰極部７２を陰極端子７５に接続して、コンデンサ素子６９の積層体全体を外装樹脂層７８で被覆して固体電解コンデンサとしたものである。
【００１１】
このような従来の技術としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
【特許文献１】特開平３−１４５１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら従来の固体電解コンデンサにおいては、ペースト状の導電性接着剤を加熱硬化したものからなる導電性ペースト層７１を介して積層したコンデンサ素子６９の陰極層６８を接合したものであることにより、ペースト状の導電性接着剤が陰極層６８間で広がって精度良く導電性ペースト層７１を形成することが難しく、ペースト状の導電性接着剤が陰極層６８から押し出されたり這い上がりして絶縁体層６３または陽極引き出し部６２まで形成されて漏れ電流が増加（ショートを含む）しないようにするため、またペースト状の導電性接着剤が陰極層６８の側面に突起状に押し出され外装樹脂層７８から露出して水分が浸入し易く漏れ電流が増加しないようにするため、ペースト状の導電性接着剤の塗布量を少なくしなければならなく、漏れ電流を増加させずにＥＳＲを小さくすることができない課題があった。
【００１３】
特に複数の陰極層６８間を有する場合は、各陰極層６８間のペースト状の導電性接着剤の広がりが異なり精度良く導電性ペースト層７１を形成することが更に困難になり、ＥＳＲが増加する課題があった。
【００１４】
またペースト状の導電性接着剤の加熱硬化時に有機溶剤がガス化してペースト状の導電性接着剤を押し広げたり飛散させたりして、陰極層６８と導電性ペースト層７１との界面に空洞７６が生じて、陰極層６８と導電性ペースト層７１の接合面積が減少してＥＳＲを増加する課題があった。
【００１５】
本発明はこのような従来の課題を解決するもので、高周波領域において更なるＥＳＲの低減を図った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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
陽極引き出し部を具備した弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜と固体電解質層と陰極層を順次積層したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を複数積層し、上記コンデンサ素子の上記陽極引き出し部を接合した陽極部と、上記コンデンサ素子の上記陰極層間の上記陰極層の同一積層面上に形成した導電性フィラーとバインダー樹脂とを混合した導電性シートおよび導電性ペースト層を介して夫々上記陰極層どうしを接合した陰極部と、上記陽極部、陰極部に夫々接合した陽極端子と陰極端子と、上記陽極端子と陰極端子の一部が夫々露呈し上記コンデンサ素子を被覆した外装樹脂層と、から構成され、上記導電性シートは上記導電性フィラーと上記バインダー樹脂とを混合したフィルムから形成し上記導電性ペースト層はペースト状の導電性接着剤を上記積層面に塗布して形成したものであることを特徴とする固体電解コンデンサである。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明の固体電解コンデンサは、導電性フィラーとバインダー樹脂とを混合したフィルムから形成された導電性シートがコンデンサ素子の陰極層の積層面に接続し、コンデンサ素子の陰極層どうしを接合した構成としたことにより、漏れ電流を増加させずに陰極層間との接合面積を安定にすることができ、ＥＳＲを小さくできる効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、請求項１に記載のように陽極引き出し部を具備した弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜と固体電解質層と陰極層を順次積層したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を複数積層し、上記コンデンサ素子の上記陰極層間の上記陰極層の同一積層面上に形成した導電性フィラーとバインダー樹脂とを混合した導電性シートおよび導電性ペースト層を介して夫々上記陰極層どうしを接合した陰極部と、上記陽極端子と陰極端子の一部が夫々露呈し上記コンデンサ素子を被覆した外装樹脂層と、から構成され、上記導電性シートは上記導電性フィラーと上記バインダー樹脂とを混合したフィルムから形成し上記導電性ペースト層はペースト状の導電性接着剤を上記積層面に塗布して形成したものである固体電解コンデンサである。
【００１９】
導電性シートは変形が小さく導電性ペーストの塗布量を少なくしながら陰極層どうしとの接合面積を安定にすることができ、漏れ電流を増加させずにＥＳＲを小さくできる効果を奏するものである。
【００２０】
また、請求項２に記載のように、陽極引き出し部を具備した弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜と固体電解質層と陰極層を順次積層したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を複数積層し、上記コンデンサ素子の上記陽極引き出し部を接合した陽極部と、上記コンデンサ素子の上記陰極層間に導電性ペースト層を形成するための貫通部または／および切り欠き部を設けた導電性シートおよび導電性ペースト層を介して上記陰極層どうしを接合した陰極部と、上記陽極部、陰極部に夫々接合した陽極端子と陰極端子と、上記陽極端子と陰極端子の一部が夫々露呈し上記コンデンサ素子を被覆した外装樹脂層と、から構成される固体電解コンデンサである。
【００２１】
これにより導電性ペースト層がコンデンサ素子の陰極層の積層面からはみ出すことを抑制でき、漏れ電流の増加を確実に防止でき、ＥＳＲの小さい固体電解コンデンサを得ることができるという効果を奏するものである。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１におけ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。
【００２３】
図１は本発明の実施例１における固体電解コンデンサの構成を示す断面図で、図２は同固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の構成を示す断面図である。
【００２４】
図３は実施例１における貫通部を有する導電性シートと導電性ペースト層との配置を示す平面図で、図１におけるＡ−Ａ断面の導電性シートと導電性ペーストを示したものである。
【００２５】
図１、図２において陽極体１１はアルミニウムの弁作用金属からなる箔であり、弁作用金属からなる陽極引き出し部１７が具備されている。
【００２６】
誘電体酸化皮膜１２は、絶縁体層１８により陽極引き出し部１７と区分された一方の陽極体１１の表面に陽極酸化により形成された酸化アルミニウムからなる。
【００２７】
実施例１は、弁作用金属がアルミニウムであるが、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属でもよく、陽極体１１は弁作用金属の箔または弁作用金属の粉末からなる多孔質焼結体であってもよい。
【００２８】
固体電解質層１３は、誘電体酸化皮膜１２の表面に形成され、ポリピロールの導電性高分子からなる。
【００２９】
また、実施例１は、固体電解質層１３がポリピロールからなるが、ポリチオフェン、ポリアニリンの導電性高分子、または二酸化マンガンを含む酸化マンガン物から構成してもよい。
【００３０】
さらに、固体電解質層１３の表面にカーボン層１４と銀ペーストを用いた導電体層１５からなる陰極層１６を形成する。
【００３１】
以上のように陽極体１１の表面に誘電体酸化皮膜１２と固体電解質層１３と陰極層１６を順次形成してコンデンサ素子１９とする。
【００３２】
図１、図３において２０は導電性シートを示し、導電性シート２０は、まず平均粒径５μｍのフレーク状のＡｇ金属からなる導電性フィラーとエポキシ系のバインダー樹脂と有機溶剤とを混合して、三本ロール、ボールミル等の分散装置により均一分散させ、ペースト状の混合物としたものを、テフロン（登録商標）等の離型性に優れた基材に薄膜状に塗布した後、加熱処理によって有機溶剤を揮散させて、上記導電性フィラーとバインダー樹脂とからなる厚み２０μｍ、体積抵抗率０．１×１０-4Ω・ｃｍのフィルムとし、これを基材から剥がして、外形形状が陰極層１６の積層面１６ａと略同形状とし中央付近に貫通部２０ａを設けるように加工したものである。
【００３３】
上記導電性シート２０は、厚み５μｍ〜５０μｍ、体積抵抗率０．０５×１０-4〜１０．０×１０-4Ω・ｃｍとしてもよい。
【００３４】
なお上記導電性フィラーは、Ａｇ金属の他に銅、金、ニッケル等でフレーク状、球状、樹枝状等の金属粉末、また導電性高分子の粉末でもよく、これらを単独または混合して用いることができる。
【００３５】
上記導電性フィラーの粒径は、上記均一分散と導電性シート２０の厚みを考慮すると、平均粒径が２０μｍ以下のもので導電性シートの厚みの半分以下が好ましい。
【００３６】
この導電性フィラーの含有質量は、上記バインダー樹脂の含有質量に対して１．０倍〜２０．０倍となるように用いるのが好ましい。
【００３７】
１．０倍未満では得られる導電性シート２０の体積抵抗率が増加して好ましくなく、２０．０倍を超えるとバインダー樹脂が少なくなるために、接着強度が弱くなるので好ましくない。
【００３８】
上記バインダー樹脂は、フェノール系、アクリル系、ポリイミド等であってもよい。
【００３９】
また上記導電性フィラーとバインダー樹脂の種類、混合割合や上記ペースト状の混合物を薄膜状に塗布した後の加熱処理により、フィルムの柔軟性、粘着性、弾性率などの物性を調整できる。
【００４０】
貫通部２０ａのＡ−Ａ断面の面積は、陰極層１６の積層面１６ａの面積に対して１０％としたものであり、５〜１５％としてもよい。
【００４１】
また導電性シート２０の貫通部２０ａは複数個あってもよい。
【００４２】
陰極部２３は、平均粒径５μｍのフレーク状のＡｇ金属からなる導電性フィラーとエポキシ系のバインダー樹脂と有機溶剤とを混合したペースト状の導電性接着剤を吐出装置を用いて導電性シート２０の貫通部２０ａのＡ−Ａ断面の面積の５０〜１００％を埋めるように陰極層１６の積層面１６ａに塗布し、コンデンサ素子１９を複数積層させた後、温度１５０〜２００℃、時間５〜６０分、加熱し硬化させて、導電性シート２０および導電性ペースト層２１がコンデンサ素子１９の陰極層１６の積層面１６ａに接続しコンデンサ素子１９の陰極層１６どうしを接合したものである。
【００４３】
コンデンサ素子１９の陰極層１６を加圧して接合した方が、導電性シート２０と陰極層１６との密着性が高くなり界面抵抗が小さくなるので好ましい。
【００４４】
陽極部２２は、コンデンサ素子１９を複数積層させ、コンデンサ素子１９の陽極引き出し部１７どうしを抵抗溶接により接合したものである。
【００４５】
コンデンサ素子１９を複数積層したコンデンサ素子１９の積層体は、陽極部２２、陰極部２３を有するもので、この陽極部２２の外周は、リードフレームからなる陽極端子２４に溶接により接合されて、陰極部２３の外周は、ペースト状の導電性接着剤を用いて形成した他の導電性ペースト層２６を介してリードフレームからなる陰極端子２５と接合されたものである。
【００４６】
さらに、陽極端子２４と陰極端子２５の一部が夫々露呈しコンデンサ素子１９の積層体を被覆するように外装樹脂層２７を構成して固体電解コンデンサとしたものである。
【００４７】
（比較例１）
比較例１は、実施例１の導電性ペースト層２１の形成に用いたペースト状の導電性接着剤を介して陰極層を接合したものである。
【００４８】
上記ペースト状の導電性接着剤が上記陰極層の側面に押し出されないように実施例１に比較し２〜１０倍の塗布量に調整して、実施例１のコンデンサ素子１９の陰極層１６の積層面１６ａに塗布しコンデンサ素子１９を同数積層して温度１５０〜２００℃、時間５〜６０分、加熱して硬化させ陰極層１６を接合し、コンデンサ素子１９の積層体として、陽極端子、陰極端子の一部が夫々露呈しコンデンサ素子１９の積層体を被覆するように外装樹脂層を構成して固体電解コンデンサとしたものである。
【００４９】
上記実施例１、及び後述する実施例２〜４、比較例１によるコンデンサ素子を５個積層した２Ｖ２２０μＦの固体電解コンデンサを周波数１００ｋＨｚで測定したＥＳＲ特性を（表１）に示す。
【００５０】
【表１】
0004735110.tif 000002
【００５１】
（表１）から明らかなように、実施例１の固体電解コンデンサはＥＳＲの値が、比較例１よりＥＳＲの値が小さくまたばらつきも著しく小さくなる。
【００５２】
本実施例１によれば、導電性シート２０および導電性ペースト層２１を介してコンデンサ素子１９の陰極層１６の積層面１６ａを接合し積層したコンデンサ素子１９の陰極層１６を接合した構成としたことにより、導電性シート２０は這い上がりがなく又陰極層１６に加圧した負荷状態で変形が小さく導電性ペースト層２１の塗布面積が小さくとも、陰極層１６間の接合面積を安定にすることができ、導電性シート２０および導電性ペースト層２１が絶縁体層１８または陽極引き出し部１７に押し出されず陰極層１６の側面１６ｂに突起状に押し出されずに漏れ電流を増加させずにＥＳＲを小さくできる効果を奏するものである。
【００５３】
また導電性ペースト層２１により陰極層１６どうしが位置ずれしないような接合強度が得られる効果を奏する。
【００５４】
また、導電性シート２０は、上記ペースト状の混合物に含有する有機溶剤を揮散させたフィルムを所望の形状に加工したものであり、陰極層１６の接合時にガス発生を極力抑制でき、陰極層１６と導電性シート２０との界面で空洞がほとんどないためＥＳＲを小さくできる効果を奏する。
【００５５】
また導電性ペースト層２１が形成される貫通部２０ａを設けた構成により、導電性ペースト層２１が陰極層１６の積層面１６ａからはみ出すことを抑制でき、さらに確実に漏れ電流の増加の防止ができる。
【００５６】
なお導電性シート２０はＣｕ系合金、Ｆｅ系合金、弁作用金属等の金属の弾性率より十分小さくできるもので、導電性シート２０の弾性率を小さくすることにより基板実装の高温や実使用の高温時におけるコンデンサ素子に対する導電性シート２０の熱膨張による応力を緩和でき導電体層１５の破壊による漏れ電流の増加を生じにくくできる。
【００５７】
（実施例２、３）
実施例２、実施例３と実施例１との相違点は、導電性シートの構成が異なるようにしたもので、これ以外の構成は実施例１と同様で、同一部分には同一符号を付与してその詳細な説明を省略し、異なる構成のみ図を参照しながら説明する。
【００５８】
図４において３０は導電性シートを示し、導電性シート３０は、導電性ペースト層３１が形成される切り欠き部３０ａを周面に沿って設けたものである。
【００５９】
図５の導電性シート３２は、導電性シート３２の中心部に設けた穴と周囲とを連結する溝とからなる切り欠き部３２ａを有するもので、上記穴に導電性ペースト層３３が形成されるものである。
【００６０】
切り欠き部３０ａ、３２ａは、夫々導電性シート３０、３２の周囲にある切り欠き部３０ａ、３２ａの開口部３０ｂ、３２ｂが陽極引き出し部１７に面しないように設けることが好ましい。
【００６１】
このより導電性ペースト層３１、３３が絶縁体層１８または陽極引き出し部１７にはみ出すことを抑制でき漏れ電流を増加させずにＥＳＲを小さくできる効果を奏するものである。
【００６２】
また開口部３０ｂ、３２ｂを設けた構成により、ペースト状の導電性接着剤を用いて導電性ペースト層２１を形成する時に発生するガスを抜くことができ、導電性シート３０、３２と陰極層１６との界面にガスが押し出されて接合面積の低下を防止することができる効果を奏するものである。
【００６３】
（実施例４）
実施例４と実施例１との相違点は、導電性シートの材質が異なるようにしたものである。
【００６４】
導電性シート３５は、厚み１０μｍの銅金属シートで、外形形状はコンデンサ素子１９の陰極層１６の積層面１６ａと略同形状とし中央部に貫通部３５ａを設け実施例１と同様の外形形状としたものである。
【００６５】
導電性シート３５は、銅金属の他に銅の固有抵抗１．６７×１０-6Ω・ｃｍの３倍以下のＣｕ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金などの銅合金、アルミニウムなどを用いることができ、厚みは５μｍ〜５０μｍが好ましい。
【００６６】
導電性シート３５の厚みが、５μｍ未満では導電性シート３５全体の電気抵抗が大きくなりＥＳＲを小さくできなく、５０μｍを超えると導電性シート３５の変形が困難になり導電性シート３５と陰極層１６の積層面１６ａと接合面積が小さくなりＥＳＲを小さくできないので好ましくない。
【００６７】
また導電性シート３５は、陰極層１６、導電性ペースト層２１との接触抵抗を下げるためＡｇ、Ｓｎなどの金属の被覆が施されてもよい。
【００６８】
導電性シート３５を導電性ペースト層２１より導電性の高い金属シートとすることにより、陰極層１６から引き出す電気抵抗が小さくなりＥＳＲを小さくできる効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、電子機器のデジタル化に伴って要求される小形大容量の固体電解コンデンサのＥＳＲを高周波領域において低くすることに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例１における固体電解コンデンサの構成を示す断面図
【図２】同実施例１におけるコンデンサ素子の構成を示す断面図
【図３】同実施例１における導電性シートと導電性ペースト層との配置を示す平面図
【図４】本発明の実施例２における導電性シートと導電性ペースト層との配置を示す平面図
【図５】本発明の実施例３における導電性シートと導電性ペースト層との配置を示す平面図
【図６】従来の固体電解コンデンサの構成を示す断面図
【図７】従来の固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００７１】
１１  陽極体
１２  誘電体酸化皮膜
１３  固体電解質層
１４  カーボン層
１５  導電体層
１６  陰極層
１６ａ  積層面
１６ｂ  側面
１７  陽極引き出し部
１８  絶縁体層
１９  コンデンサ素子
２０  導電性シート
２０ａ  貫通部
２１  導電性ペースト層
２２  陽極部
２３  陰極部
２４  陽極端子
２５  陰極端子
２６  他の導電性ペースト層
２７  外装樹脂層
【図１】
0004735110.tif 000003
【図２】
0004735110.tif 000004
【図３】
0004735110.tif 000005
【図４】
0004735110.tif 000006
【図５】
0004735110.tif 000007
【図６】
0004735110.tif 000008
【図７】
0004735110.tif 000009