(57)【要約】【課題】  タンタル電解コンデンサが高温に曝されても気密性が損なわれず、かつ小型化できるタンタル電解コンデンサを提供すること。【解決手段】  タンタル電解コンデンサ１は、上面に第一および第二のメタライズ層３ａ，３ｂが形成され、下面に第一および第二の導体層３ｃ，３ｄが形成されたセラミック基板３と、第一のメタライズ層３ａと第一の導体層３ｃとを、および第二のメタライズ層３ｂと第二の導体層３ｄとを電気的に接続する第一および第二の接続導体３ｅ，３ｆと、タンタル粉末の焼結体２ａの側面に一端部が埋め込まれ、第一のメタライズ層３ａに電気的に接続されている陽極リード端子２ｂ、および焼結体２ａの下面に被着され、第二のメタライズ層３ｂに電気的に接続されている陰極層２ｃとを有するタンタル電解コンデンサ素子２と、タンタル電解コンデンサ素子２を覆うように設けられた封止樹脂４とを具備している。【選択図】図１
2005072506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に第一のメタライズ層および第二のメタライズ層が互いに独立して形成されるとともに、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成されたセラミック基板と、前記第一のメタライズ層と前記第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および前記第二のメタライズ層と前記第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体と、タンタル粉末の焼結体の側面に一端部が埋め込まれるとともに他端部が前記第一のメタライズ層に電気的に接続されている陽極リード端子、および前記焼結体の下面に被着されるとともに前記第二のメタライズ層に電気的に接続されている陰極層とを有するタンタル電解コンデンサ素子と、前記セラミック基板の上面に前記タンタル電解コンデンサ素子を覆うように設けられた封止樹脂とを具備していることを特徴とするタンタル電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路などに使用されるタンタル電解コンデンサに関し、特にセラミック基板を用いて構成されたタンタル電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の樹脂封止された固体電解質コンデンサとして面実装型のタンタル電解コンデンサが知られている。このタンタル電解コンデンサは携帯電話などの通信機器、デジタルカメラなどのＡＶ機器、パソコンなどのコンピュータ機器、エアバッグ，アンチロックブレーキなどの自動車用機器を始めとする幅広い分野で大量に用いられ、また、用途としては電源の平滑回路、コンピュータのバックアップ、タンタル電解コンデンサの充放電時間を利用したタイマー回路、高周波フィルタなどがあり、上記機器類に欠くことのできない電子部品である。
【０００３】
このようなタンタル電解コンデンサは、タンタル電解コンデンサ素子部とリードフレームとこれらを気密に封止する外装樹脂とからなり、リードフレームは一般的に例えば鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金などの強度が大きなものが使用され、また外装樹脂としてはエポキシ樹脂などがその耐熱性、耐湿性が良好なために用いられている。
【０００４】
以下に、この種の従来のタンタル電解コンデンサについて図２を用いて説明する。図２は従来のタンタル電解コンデンサの構成を示す断面図であり、同図において11はタンタル電解コンデンサ、12はタンタル電解コンデンサ素子、12ｂは陽極リード端子を示し、タンタル電解コンデンサ素子12はタンタルなどから成る陽極リード端子12ｂの一端部が埋め込まれるとともに他端部が側面から突出するように埋設されたタンタル粉末を固めた成形体を焼結させて得られた焼結体12ａに誘電体の酸化皮膜層（図示せず）を形成し、固体電解質層（図示せず）を酸化被膜層外側に形成し、次いで外周に陰極層12ｃを形成することにより得られる。
【０００５】
陽極リード端子12ｂは他端部がリードフレーム13に溶接され、このリードフレーム13が外装樹脂14から突出して外装樹脂14の外形に沿って下面に至るまで折り曲げられることにより外部接続用の陽極端子13ａとされる。また、リードフレーム13が導電性接合材15を介して陰極層12ｃ上に接合され、外装樹脂14から突出して外装樹脂14の外形に沿って外装樹脂14の下面に至るように折り曲げられることにより外部接続用の陰極端子13ｂとされる。リードフレーム13は、これを曲げて両極用の接続端子とするために、また同時に曲げることができるように外装樹脂14の対向する側面の同じ高さから両側方向に突出させられた構造となっている。外装樹脂14にはエポキシ系樹脂がその耐熱性、耐湿性などが優れているという理由から使用されている。
【０００６】
次に、このタンタル電解コンデンサ11の製造方法について説明する。まず、リードフレーム13におけるタンタル電解コンデンサ素子12の固定部16にタンタル電解コンデンサ素子12を載置し、タンタル電解コンデンサ素子12の陽極リード端子12ｂと陽極端子13ａとが溶接により互いに接合され、またタンタル電解コンデンサ素子12の陰極層12ｃと陰極端子13ｂとが熱硬化性の導電性接合材15を介して接合される。導電性接合材15は例えば銀（Ａｇ）エポキシ系樹脂接合材が用いられ、300℃程度の温度で約10分加熱することにより硬化させる。
【０００７】
さらに、リードフレーム13が接合されたタンタル電解コンデンサ素子12を所定の位置に載置し、次いで外部電気回路基板との接合部となる端部を外部に露出するようにしてタンタル電解コンデンサ素子12をリードフレーム13の一部とともにエポキシ系から成る外装樹脂14で被覆し、150〜180℃で約１時間加熱することにより外装樹脂14を硬化させる。これにより、外装樹脂14の高分子架橋の割合が増加して耐熱性、耐湿性が向上し、信頼性の高いタンタル電解コンデンサ11が得られる。次いで、陽極端子13ａ、陰極端子13ｂがタンタル電解コンデンサ11の下面に位置するようにリードフレーム13が外装樹脂14の外形に沿うように下方に曲げられてタンタル電解コンデンサ11の下面の一部を構成する。これにより外部電気回路基板への実装を容易なものとし、量産に適したものとすることができる。
【特許文献１】特開2002−134360号公報（３−４頁，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、地球環境問題の意識が高まるとともに鉛（Ｐｂ）を用いない半田が使用されるようになってきた。しかしながら、Ｐｂを含んでいない半田は、半田付けする際の温度が従来のＰｂ（鉛）40％−Ｓｎ（錫）60％の半田の処理温度（220〜230℃）に比して40〜50℃高くなり、この温度で半田付けが行われると外装樹脂14が熱で変形してリードフレーム13との間に隙間が発生し、この隙間から水分が侵入して漏れ電流を発生させたり、ショート不良を発生させたりするという問題点を有していた。
【０００９】
そこで、外装樹脂14にシリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのフィラーを添加して高耐熱性を付与することが検討されたが、この場合には外装樹脂14の熱膨張率が小さくなってリードフレーム13の熱膨張係数との差が増大し、よって半田付けをするときの温度でリードフレーム13と外装樹脂14との間に隙間が発生し、水分が侵入して上記不良を発生させるため、この方法は実用的ではなかった。
【００１０】
さらに、外装樹脂14としてポリイミドなどの高耐熱性の樹脂を用いることも検討されたが、材料が高価であることに加えてポリイミドでは熱膨張率がリードフレーム13の熱膨張係数（７×10−６／℃）の８倍を超えるおよそ60×10−６／℃であることから、やはりリードフレーム13と外装樹脂14との間に隙間を発生させ、上記不良を招来するという問題点を有していた。
【００１１】
また、従来のタンタル電解コンデンサ11は、外装樹脂14からリードフレーム13が突出する構造であるため、近時のタンタル電解コンデンサ11の小型化要求に応えられなくなってきた。
【００１２】
したがって、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、タンタル電解コンデンサを半田付けをするときに高温に曝されても、タンタル電解コンデンサ素子の気密性を保持することができるとともに、小型化できるタンタル電解コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のタンタル電解コンデンサは、上面に第一のメタライズ層および第二のメタライズ層が互いに独立して形成されるとともに、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成されたセラミック基板と、前記第一のメタライズ層と前記第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および前記第二のメタライズ層と前記第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体と、タンタル粉末の焼結体の側面に一端部が埋め込まれるとともに他端部が前記第一のメタライズ層に電気的に接続されている陽極リード端子、および前記焼結体の下面に被着されるとともに前記第二のメタライズ層に電気的に接続されている陰極層とを有するタンタル電解コンデンサ素子と、前記セラミック基板の上面に前記タンタル電解コンデンサ素子を覆うように設けられた封止樹脂とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上面に第一のメタライズ層および第二のメタライズ層が互いに独立して形成されるとともに、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成されたセラミック基板と、第一のメタライズ層と第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および第二のメタライズ層と第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体と、タンタル粉末の焼結体の側面に一端部が埋め込まれるとともに他端部が第一のメタライズ層に電気的に接続されている陽極リード端子、および焼結体の下面に被着されるとともに第二のメタライズ層に電気的に接続されている陰極層とを有するタンタル電解コンデンサ素子と、セラミック基板の上面にタンタル電解コンデンサ素子を覆うように設けられた封止樹脂とを具備していることから、Ｐｂを含んでいない半田を用いて、第一の導体層および第二の導体層を外部電気回路基板に電気的に接続しても、セラミック基板は耐熱性を有するため、封止樹脂が熱で変形するのを有効に防止してセラミック基板と封止樹脂との間に隙間を発生させることを有効に防止できる。従って、タンタル電解コンデンサの内部に水分が浸入することがなく、漏れ電流が発生したり、ショート不良が発生したりするのを防止できる。
【００１５】
よって、従来の外装樹脂とリードフレームを有する構成における気密性に比べて、格段に気密信頼性があり、タンタル電解コンデンサ素子が水分による腐食等で誤作動するのを有効に防止できるとともに、タンタル電解コンデンサ素子の良好な電気特性を長期間にわたって良好に維持することができる。
【００１６】
また、リードフレームを用いることがないことから、従来のタンタル電解コンデンサに比べて大幅な小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のタンタル電解コンデンサについて以下に詳細に説明する。図１は本発明のタンタル電解コンデンサの実施の形態の一例を示す断面図である。この図において、１はタンタル電解コンデンサ、２はタンタル電解コンデンサ素子、３はセラミック基板、３ａは第一のメタライズ層、３ｂは第二のメタライズ層、３ｃは第一の導体層、３ｄは第二の導体層、３ｅは第一の接続導体、３ｆは第二の接続導体、４は封止樹脂、５は導電性接合材である。
【００１８】
本発明のタンタル電解コンデンサ１は、上面に第一のメタライズ層３ａおよび第二のメタライズ層３ｂが互いに独立して形成されるとともに、下面に第一の導体層３ｃおよび第二の導体層３ｄが互いに独立して形成されたセラミック基板３と、第一のメタライズ層３ａと第一の導体層３ｃとを電気的に接続する第一の接続導体３ｅおよび第二のメタライズ層３ｂと第二の導体層３ｄとを電気的に接続する第二の接続導体３ｆと、タンタル粉末の焼結体２ａの側面に一端部が埋め込まれるとともに他端部が第一のメタライズ層３ａに電気的に接続されている陽極リード端子２ｂ、および焼結体２ａの下面に被着されるとともに第二のメタライズ層３ｂに電気的に接続されている陰極層２ｃとを有するタンタル電解コンデンサ素子２と、セラミック基板３の上面にタンタル電解コンデンサ素子２を覆うように設けられた封止樹脂４とを具備している。
【００１９】
タンタル電解コンデンサ素子２は、タンタルなどから成る陽極リード端子２ｂの一端部が埋め込まれるとともに他端部が側面から突出するように埋設されたタンタル粉末を固めた成形体を焼結させて得られた焼結体２ａに誘電体の酸化皮膜層（図示せず）を形成し、固体電解質層（図示せず）を酸化被膜層外側に形成し、次いで外周に陰極層２ｃを形成することにより得られる。
【００２０】
陽極リード端子２ｂは他端部が抵抗溶接法やレーザー溶接法等の溶接法によって、またはＡｇエポキシ系樹脂接着材等の導電性接着材によって第一のメタライズ層３ａに電気的に接続されている。この第一のメタライズ層３ａは第一の接続導体３ｅを経由して第一の導体層３ｃに電気的に接続されている。即ち、第一の導体層３ｃが外部接続用の陽極端子となる。
【００２１】
また、陰極層２ｃがＡｇエポキシ系樹脂接合材等の導電性接合材５を介して第二のメタライズ層３ｂ上に電気的に接続されている。第二のメタライズ層３ｂは第二の接続導体３ｆを経由して第二の導体層３ｄに電気的に接続されている。即ち、第二の導体層３ｄが外部接続用の陰極端子となる。
【００２２】
セラミック基板３は、アルミナ質焼結体等のセラミックスから成り、好ましくは、図１に示すように第一のメタライズ層３ａが形成される部位が凸部３−Ａとなっているのがよい。凸部３−Ａが形成されるとともにその上面に第一のメタライズ層３ａが形成されることによって、陽極リード端子２ｂの第一のメタライズ層３ａへの電気的な接続が容易なものとなり、陽極リード端子２ｂを第一のメタライズ層３ａに接続する作業効率を大幅に改善することができる。
【００２３】
またこの場合、図１に示すように、セラミック基板３の厚さが異なることとなり、タンタル電解コンデンサ素子２を封止樹脂４で覆った後でもセラミック基板３の露出した側面の厚さの違いによりタンタル電解コンデンサ１の陽極端子と陰極端子とを見分けることができる。
【００２４】
このようなセラミック基板３は、例えば、以下のようにして作製される。セラミック基板３がアルミナ質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３），酸化珪素（ＳｉＯ２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤等を添加混合してスラリーと成す。このスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法によってグリーンシートと成し、所要の大きさに切断する。次に、その中から選ばれた複数のグリーンシートにおいて凸部３−Ａを形成するために適当な打抜き加工を施す。
【００２５】
そして、これらのグリーンシートにタングステン（Ｗ）等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを印刷塗布して第一および第二のメタライズ層３ａ，３ｂ、第一および第二の導体層３ｃ，３ｄとなる導体層を形成し、次いでこれらの導体層を形成したグリーンシートを積層し、外側面に第一および第二の接続導体３ｅ，３ｆとなる金属ペーストを塗布し、最後に約1600℃の温度で焼成することによってセラミック基板３が作製される。
【００２６】
なお、第一および第二の接続導体３ｅ，３ｆは、セラミック基体３に形成した貫通導体であってもよい。
【００２７】
また、このようにして作製されたセラミック基板３に形成されたこれらの導体層の露出した表面には、耐食性に優れかつ半田との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ１〜12μｍのニッケル（Ｎｉ）層および厚さ0.3〜５μｍの金（Ａｕ）層をめっき法等により順次被着しておくのがよい。これにより、第一および第二の導体層３ｃ，３ｄにおいては半田との濡れ性が良くなり、外部電気回路基板上の電極（図示せず）との接合強度がより強固なものとなる。
【００２８】
Ｎｉ層の厚さが１μｍ未満であれば、メタライズ層から成る各導体層の酸化腐蝕を防止するのが困難になって外部電気回路基板への接合強度が劣化し易く成る。また、Ｎｉ層の厚さが12μｍを超えると、めっき形成に多大の時間がかかることになり量産性が低下し易くなるとともに電気抵抗が大きくなり易い。
【００２９】
また、Ａｕ層の厚さが0.3μｍ未満であれば、均一な厚さのＡｕ層を形成するのが困難となり、Ａｕ層がきわめて薄い部位が形成されたりＡｕ層が形成されていない部位が生じ易く、酸化腐食の防止効果や半田との濡れ性が低下し易くなる。またＡｕ層の厚さが５μｍを超えると、めっき形成に多大の時間がかかることになり量産性が低下し易くなる。
【００３０】
セラミック基板３の下面の第一および第二の導体層３ｃ，３ｄが外部電気回路基板（図示せず）の表面の配線導体にＡｕ−Ｓｎ半田やＡｇ−Ｓｎ半田等の半田を介して接合される。
【００３１】
また、セラミック基板３の上面にはエポキシ系樹脂等の封止樹脂４が、タンタル電解コンデンサ素子２を覆うようにして設けられる。外装樹脂４は、好ましくはエポキシ系樹脂からなるのがよく、耐熱性、耐湿性などに優れたものとなる。
【００３２】
このように構成された本発明のタンタル電解コンデンサ１によれば、Ｐｂを含んでいない半田を用いて、第一および第二の導体層３ｃ，３ｄを外部電気回路基板に電気的に接続しても、セラミック基板３は耐熱性を有するため、封止樹脂４が熱で変形するのを有効に防止してセラミック基板３と封止樹脂４との間に隙間を発生させることを有効に防止できる。従って、タンタル電解コンデンサ１の内部に水分が浸入することがなく、漏れ電流が発生したり、ショート不良が発生したりするのを防止できる。
【００３３】
よって、従来の外装樹脂とリードフレームを有する構成における気密性に比べて、格段に機密信頼性があり、よってタンタル電解コンデンサ素子２が水分による腐食等で誤作動するのを防止できるとともにタンタル電解コンデンサ素子２の良好な電気特性を長期間にわたって良好に維持することができる。
【００３４】
また、タンタル電解コンデンサ１の陽極リード端子２ｂおよび陰極層２ｃにそれぞれ電気的に接続される第一および第二の導体層３ｃ，３ｄをともにセラミック基板３の下面に設けることによって、リードフレーム等を用いることなく外部電気回路基板の表面の配線導体に表面実装によって容易に接続することが可能となり、リードフレームの曲げ加工の必要がないので、量産性に優れたものとなるとともに、従来のタンタル電解コンデンサ11に比べて大幅な小型化が可能となる。
【００３５】
さらに、セラミック基板３は周知のセラミックグリーンシート積層法により多数個取りの手法で製造できることから量産性に優れるものとなる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、本発明ではタンタル電解コンデンサ１のセラミック基板３の材質がアルミナ質焼結体である場合について説明したが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体やガラスセラミックス等の他のセラミックスから成っていてもよい。ＡｌＮ質焼結体からなる成る場合には作動時の熱を効率よく外部に放散させることができるので、タンタル電解コンデンサ１の電気特性をより長期間にわたって保持できるタンタル電解コンデンサ１とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のタンタル電解コンデンサは携帯電話などの通信機器、デジタルカメラなどのＡＶ機器、パソコンなどのコンピュータ機器、エアバッグ，アンチロックブレーキなどの自動車用機器を始めとする幅広い分野に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のタンタル電解コンデンサの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】従来のタンタル電解コンデンサの例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：タンタル電解コンデンサ
２：タンタル電解コンデンサ素子
２ａ：焼結体
２ｂ：陽極リード端子
２ｃ：陰極層
３：セラミック基板
３ａ：第一のメタライズ層
３ｂ：第二のメタライズ層
３ｃ：第一の導体層
３ｄ：第二の導体層
３ｅ：第一の接続導体
３ｆ：第二の接続導体
４：外装樹脂
【図１】
2005072506.tif 000003
【図２】
2005072506.tif 000004