(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁金属からなる金属板表面に凹部を形成し、
前記凹部の内面に酸化皮膜層、固体電解質層、陰極端子部を、前記陰極端子部の上面が前記金属板表面と同一の平坦面となるように順次形成し、
前記陰極端子部の上面と、前記陰極端子部の周囲の前記金属板表面地金の上面との間にギャップを設け、前記陰極端子部を、前記凹部の内周面と接触しないように形成し、
陽極を引き出す前記金属板表面地金と、前記陰極端子部と、を被覆し、前記金属板表面地金と前記陰極端子部の相互の絶縁を図るとともに、前記金属板表面地金と前記陰極端子部のそれぞれ一部を露出させる絶縁樹脂層を形成し、
前記金属板表面地金と前記陰極端子部のそれぞれの露出部分に、それぞれ外部端子部を形成した
ことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
弁金属からなる金属板表面に凹部を形成する工程と、
前記凹部の内面に酸化皮膜層、固体電解質層、陰極端子部を、前記陰極端子部の上面が前記金属板表面と同一の平坦面となるように順次形成する工程と、
前記陰極端子部の上面と、前記陰極端子部の周囲の前記金属板表面地金の上面との間にギャップを設け、前記陰極端子部を、前記凹部の内周面と接触しないように形成し、
陽極を引き出す前記金属板表面地金と、前記陰極端子部と、を被覆し、前記金属板表面地金と前記陰極端子部の相互の絶縁を図るとともに、前記金属板表面地金と前記陰極端子部の一部を露出させる絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記金属板表面地金と前記陰極端子部の各露出部分に、それぞれ外部端子部を形成する工程と、
陰陽両極の前記各外部端子部の組を単位として区画するように金属板を切断することにより、個片の固体電解コンデンサとする工程と、
を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記絶縁樹脂層を形成する工程において、
前記露出部分を除く部分をパターンとして絶縁樹脂により、前記地金及び前記陰極端子部と、を被覆する
ことを特徴とする請求項２載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁樹脂層を形成する工程は、
前記地金及び前記陰極端子部の全面に亘って、前記絶縁樹脂で被覆層を形成する第一工程と、
前記被覆層のうち前記露出部分に相当する部分を除去する第二工程と、
を含むことを特徴とする請求項２記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型で部品配置の自由度に優れ、単純な工程で特に効率的に製造可能な、多端子型の固体電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現代では、さまざまな電子回路の分野において、多様なコンデンサが用いられ、その一種として、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さく周波数特性に優れた固体電解コンデンサが広く利用されている。特許文献１は、従来の固体電解コンデンサとその製造方法の一例を示すもので、この例は、陽極体となる金属板に設けた凹部に固体電解質層などを設け個片に切断したもの二つで陰極体をサンドイッチするとともに陽極端子を取り付けるものである。
【特許文献１】特開平３−２８４８１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、近年、パーソナルコンピュータなどデジタル機器の分野においては、低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）など特性改善の点で多端子型の固体電解コンデンサが求められるとともに、機器の小型化や、高速動作に対応した優れた過渡応答性の要請ともあいまって、より薄型で部品配置の自由度に優れた固体電解コンデンサが求められている。さらに、増大する需要への対応やコストなどの面から、製造効率をより一層改善する要請も大きい。
【０００４】
この点、上記のような従来の固体電解コンデンサは、個片二つで陰極体をサンドイッチしたり陽極端子を取り付ける構造であり、製造効率の改善やサイズ上の薄型化にも限界があった。また、上記のような従来の固体電解コンデンサでは、サイズや形状の制約から、電流供給対象となるＬＳＩとは水平方向のずれた位置で基板へ実装することが必須となることから過渡応答性の改善に限界があり、この点からも、部品配置における自由度の増大が希求されていた。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するもので、その目的は、薄型で部品配置の自由度に優れ、単純な工程で特に効率的に製造可能な、多端子型の固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様である固体電解コンデンサは、弁金属からなる金属板表面に凹部を形成し、前記凹部の内面に酸化皮膜層、固体電解質層、陰極端子部を、前記陰極端子部の上面が前記金属板表面と同一の平坦面となるように順次形成し、前記陰極端子部の上面と、前記陰極端子部の周囲の前記金属板表面地金の上面との間にギャップを設け、前記陰極端子部を、前記凹部の内周面と接触しないように形成し、陽極を引き出す前記金属板表面地金と、前記陰極端子部と、を被覆し、前記金属板表面地金と前記陰極端子部の相互の絶縁を図るとともに、前記金属板表面地金と前記陰極端子部のそれぞれ一部を露出させる絶縁樹脂層を形成し、前記金属板表面地金と前記陰極端子部のそれぞれの露出部分に、それぞれ外部端子部を形成したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の態様は、上記態様を方法という見方からとらえたもので、固体電解コンデンサの製造方法において、弁金属からなる金属板表面に凹部を形成する工程と、前記凹部の内面に酸化皮膜層、固体電解質層、陰極端子部を、前記陰極端子部の上面が前記金属板表面と同一の平坦面となるように順次形成する工程と、前記陰極端子部の上面と、前記陰極端子部の周囲の前記金属板表面地金の上面との間にギャップを設け、前記陰極端子部を、前記凹部の内周面と接触しないように形成し、陽極を引き出す前記金属板表面地金と、前記陰極端子部と、を被覆し、前記金属板表面地金と前記陰極端子部の相互の絶縁を図るとともに、前記金属板表面地金と前記陰極端子部の一部を露出させる絶縁樹脂層を形成する工程と、前記金属板表面地金と前記陰極端子部の各露出部分に、それぞれ外部端子部を形成する工程と、陰陽両極の前記各外部端子部の組を単位として区画するように金属板を切断することにより、個片の固体電解コンデンサとする工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記のように、金属板の凹部に酸化皮膜層及び固体電解質層とともに陰極端子を設け、陽極を引き出す周囲の金属板表面とともに、絶縁樹脂で被覆する。この絶縁樹脂は、陰極と陽極を相互の絶縁を図り、さらに陽極と陰極のそれぞれ一部ずつ露出させる露出部分（露出孔）を設け、露出部分に金バンプや半田ボールなどで外部端子を形成のうえ、個片に切断する。このように、固体電解コンデンサの各要素と端子を金属板の片面に集積構成することで、電流経路が短く過渡応答性に優れ、薄型で部品配置の自由度にも優れた多端子型の固体電解コンデンサを優れた効率で製造可能となり、さらに、陰陽両極の絶縁被覆と端子を単純なプロセスで一括形成することで、製造効率が一層改善される。また、上記のように前記陰極端子部を、前記陰極端子部の上面が前記金属板表面と同一の平坦面となるように形成したことで、金バンプや半田ボールなどで外部端子を形成する際に、外部端子の高さを同一のものとすることで、固体電解コンデンサを基板等に実装する際に、外部端子が同一平面に配置されるようになる。このことは、外部端子の形成条件を一定条件とすることができるため、製造効率の向上を図ることができる。
【００１２】
本発明の他の態様は、上述した固体電解コンデンサの製造方法において、さらに、前記絶縁樹脂層を形成する工程において、前記露出部分を除く部分をパターンとして絶縁樹脂により、前記地金及び前記陰極端子部と、を被覆することを特徴とする。
【００１３】
このように、露出部分を予め除いたパターンの印刷などで絶縁樹脂層を形成することにより、露出部分を剥離する工程が不要となり、一層優れた製造効率が実現可能となる。
【００１４】
本発明の他の態様は、上述した固体電解コンデンサの製造方法において、さらに、前記絶縁樹脂層を形成する工程は、前記地金及び前記陰極端子部の全面に亘って、前記絶縁樹脂で被覆層を形成する第一工程と、前記被覆層のうち前記露出部分に相当する部分を除去する第二工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
このように、金属板地金と陰極端子部の全面を一旦被覆したうえ、露出孔部分を剥離などで除去することにより、印刷パターンなどの事前準備が不要となり、被覆状態や、寸法の異なる多品種への臨機応変な対応が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、薄型で部品配置の自由度に優れ、単純な工程で特に効率的に製造可能な、多端子型の固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供でき、過渡応答性などの特性も改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の実施形態について図に沿って説明する。なお、背景技術や課題で既に説明した内容と共通の前提事項は適宜省略する。
（１）構成
本実施形態は、以下のような工程Ａ〜Ｈによる固体電解コンデンサの製造方法と、そのように製造される固体電解コンデンサに関するものである。ここで、各工程段階を図１の断面図に示し、また、工程の一部について図２の斜視図に示す。
【００１８】
Ａ．金属板の用意
まず、弁金属すなわち弁作用金属からなる金属板１を用意し、金属板１の少なくとも片面に保護層２を形成する（図１（１））。ここで、金属の種類はアルミニウムが望ましく、厚さは２００から８００ミクロン程度が一般的と考えられるが、金属の種類や厚さは適宜変更可能である。例えば、アルミニウムの他、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属を用いることができる。
【００１９】
また、保護層２については、金属板１の全面を覆う必要は無く、その後の加工のための窓部が形成されていても良い。また、保護層２としては、樹脂被覆層のほか、陽極酸化皮膜を形成するなどでもよく、後述のエッチングによる拡面処理の際に、エッチング液により腐食されない層であれば、種類や形成の手段などは自由に選択可能である。
【００２０】
Ｂ．凹部の形成
続いて、保護層２を形成した面に所定間隔で凹部３を形成することにより、その凹部３の内面に陽極部を形成する金属板１の地金を露出させる（図１（２））。ここで、凹部３を形成する手段としては、金属板１の切削が好適である。保護層２に窓部が形成されている場合には、その窓部の部分をプレス加工もしくはエッチングするなどにより凹部を形成してもよく、特に、エッチングによって凹部３を形成する場合には、後述する「Ｃ．エッチングと酸化皮膜の形成」の工程のエッチング工程を同時に行うことで効率よく凹部を形成することができる。
【００２１】
Ｃ．エッチングと酸化皮膜の形成
その後、凹部３の内面の地金を、エッチングで拡面処理し、さらにその拡面処理した凹部の表面に陽極酸化により酸化皮膜層４を形成する（図１（３））。ここで、エッチング及び陽極酸化は公知の手段を用いることができる。
【００２２】
Ｄ．固体電解質層の形成
また、酸化皮膜層４の上に、固体電解質層５を形成する（図１（４））。ここで、固体電解質層５としては、導電性高分子が好適であり、このような導電性高分子層は、チオフェン、ピロール等をもとに、化学重合、電解重合など、公知の技術により形成すればよい。
【００２３】
Ｅ．陰極端子部の形成
そして、固体電解質層５の上に、グラファイト（Ｇｒ）層と銀ペースト層（あわせて符号６で示す）を形成し、これを介して（図１（５））陰極外部電極を設けることで、陰極端子部７を形成する（図１（６））。このグラファイト（Ｇｒ）層と銀ペースト層自体は、固体電解コンデンサにおける公知技術と同様でよく、保護層２を有する金属板１に陰極端子部７を形成した状態を、図２（１）の斜視図に示す。
【００２４】
また、陰極外部電極は、銀ペースト層の上に銅メッキを施して構成してもよいが、銅等の金属を素材とする平板状の板材を、導電性接着剤で接続することが好適である。いずれの場合も、陰極外部電極のうち外部端子部となる図１上面については、周囲の金属板１の上面との間には絶縁のための距離すなわちギャップを設け、また、前記上面は、金属板１の上面と同一の平坦面、もしくは略同一面を構成するように形成する。なお、図１（１）〜（５）に示した保護層２は除去しておく（図１（６））。
【００２５】
Ｆ．絶縁樹脂層の形成
次に、絶縁樹脂により、陽極を引き出す金属板１の表面（上面）地金と、陰極端子部７と、を被覆し、前記金属板表面地金と前記陰極端子部の相互の絶縁を図り、さらに、陽極と陰極のそれぞれの一部を露出孔９で露出させる絶縁樹脂層８を形成する（図２（３））。また、この絶縁樹脂層８により露出させる部分は、陰陽両極の外部電極となる外部端子部を形成すべき所定の外部電極形成部であり、絶縁樹脂層８を構成する絶縁樹脂としては、レジスト、熱硬化性エポキシ樹脂が好適である。
【００２６】
この絶縁樹脂層８の絶縁樹脂は、凹部と陰極外部電極のギャップに入り込むことで、陽極と陰極の絶縁性を高めることができるとともに、陰極外部電極の相当部分を被覆し、特に陰極外部電極の上面を周囲の金属板表面と一体化することにより、陰極外部端子の接合強度を高めることができる。
【００２７】
ここで、露出孔９を有する絶縁樹脂層８を形成する態様としては、少なくとも次の二つが挙げられる。第一の態様は、絶縁樹脂層８として、露出孔９を除く部分をパターンとして絶縁樹脂により、前記地金及び陰極端子部７と、を被覆するものである。
【００２８】
第二の態様は、前記地金及び陰極端子部７の全面に亘って、絶縁樹脂の塗布などで被覆層を形成したうえ（図２（２））、その被覆層のうち、陰極外部端子、金属板のそれぞれの所定部分を外部電極形成部として、すなわち露出孔９に相当する部分を除去することにより、絶縁樹脂層８を形成することである（図２（３））。その一例としては、露出孔９に相当する所定部分をマスキングして絶縁樹脂を塗布し、マスキング部を除去すること外部電極形成部すなわち露出部１１，７１を露出させることである。
【００２９】
Ｇ．外部電極端子の形成
そして、前記金属板表面地金と陰極端子部７の各露出部分１１，７１に、それぞれ外部端子部２１，２７を形成する（図２（５））。これら各外部端子部２１，２７は、いわゆるバンプ電極を用い、金ワイヤを熱圧着のうえ切断した金バンプのほか、銅メッキ２０（図２（４））の上に半田ボールを接着しボール形状端子を格子配列状に形成したボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）など、自由に選択可能である。
【００３０】
なお、半田の着きを確保するために事前に銅メッキ２０を行う場合（図２（４））、その銅メッキ２０は、アルミニウム等の金属板地金部分である露出部分１１のみに施してもよいが、銅などの陰極端子部７の露出部分７１とともに一括して銅メッキして差し支えなく（図２（４））、これにより作業工程が単純化できる。
【００３１】
上記のようなバンプ電極は、幅３００ｕｍ程度の長方形の領域に電極を形成することが可能であり、固体電解コンデンサの静電容量に寄与しない陰陽両極外部端子部２１，２７の領域を極めて小さなものとすることができる。さらに、各極の外部端子部２１，２７の形成個数は任意であり、例えば、図２（５）の例では、個々の凹部あたり、両端各３個ずつの陽極端子部２１に挟まれる形で、９個の陰極端子部２７という、多端子の電極構造となる。
【００３２】
Ｈ．個片への切断
最後に、凹部上の陰極外部端子部２７と、それを挟むように対向して配置した陽極外部端子部２１と、を含む領域を区画するように金属板１を切断することにより、個片の固体電解コンデンサとする（図２（５））。この際に、陽極と陰極の外部端子部２１，２７の高さが同一平面位置となるように、上流の各工程Ａ〜Ｇにおいて、陰極外部電極の厚さや、陰陽各極の外部端子部の高さなどを予め設定もしくは調整しておく。
【００３３】
（２）作用効果
以上のように、本実施形態では、金属板の凹部に酸化皮膜層及び固体電解質層とともに陰極端子を設け、陽極を引き出す周囲の金属板表面とともに、絶縁樹脂で被覆する。この絶縁樹脂には、陰極と陽極を相互に絶縁するとともに、陽極と陰極のそれぞれ一部ずつ露出させる露出孔を設け、露出した各部分に金バンプや半田ボールなどで外部端子を形成のうえ、個片に切断する。
【００３４】
このように、固体電解コンデンサの各要素と多数の電極端子を金属板の片面に集積構成することで、電流経路が短く過渡応答性に優れ、薄型で部品配置の自由度にも優れた多端子型の固体電解コンデンサを優れた効率で製造可能となり、さらに、陰陽両極の絶縁被覆と多数の端子を単純なプロセスで一括形成することで、製造効率が一層改善される。
【００３５】
また、本実施形態では、コンデンサとしての容量保持部である酸化皮膜と固体電解質層の界面の近傍に陰極端子部が形成される構造であり、容量保持部と陰極端子部と接続する回路パターンやＬＳＩ等のデバイスまでの距離が短く、コンデンサ内部の電流引回し経路が短縮されるため、電源電圧の不安定化に対する過渡応答性が改善される。
【００３６】
特に、従来のようなサンドイッチ構造が不要となるため薄型化と共に、いわゆるバンプ電極を用いることによって小型化が実現され、実装面積が５ｍｍ四方程度まで縮小可能となる。また、陰極外部電極の厚さや各外部端子部の高さを制御することで、各極外部端子部の高さを同一平面位置に統一することで、全体を無駄のない同一平面形状とすることができ、固体電解コンデンサを、電流供給対象であるＬＳＩに対して、基板との間や基板の裏面など、垂直方向に積層配置するなど配置や配線の自由度が一層増大し、過渡応答性が一層改善される。
【００３７】
さらに、上記のようにＬＳＩと近接して設置して電流経路が短縮されることと、実装される回路パターンやＬＳＩ等のデバイスの端子位置に合致するように、固体電解コンデンサの陽極端子、陰極端子の導出位置、個数を任意に設定することができるため、実装する回路パターンや接続されるＬＳＩ等のデバイスに対し最適な電極引き出し構造を実現できる。
【００３８】
特に、本実施形態において、露出孔部分を予め除いたパターンの印刷などで絶縁樹脂層を形成するようにすれば、露出孔部分を剥離する工程が不要となり、一層優れた製造効率が実現可能となる。一方、金属板地金と陰極端子部の全面を一旦被覆したうえ、露出孔部分を剥離などで除去することにより絶縁樹脂層を形成するようにすれば、印刷パターンなどの事前準備が不要となり、被覆状態や、寸法の異なる多品種への臨機応変な対応が可能となる。
【００３９】
（３）他の実施形態
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、次に例示するもの及びそれ以外の他の実施形態も含むものである。例えば、以上に挙げたそれぞれの具体的な材料の種類や加工手法、各図に示した形状や構造は例示に過ぎず、適宜変更実施可能であることは言うまでもない。例えば、金属板上で一度に製造する固体電解コンデンサの縦横の配列数は自由であり、図１は３列又は３行、図２は一列８個の例を示したが、他の数でももちろん差し支えない。また、外部電極の配置や、固体電解コンデンサの個片として切断する位置も以上に挙げた具体例に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば図３に示すように複数の凹部を有するように切断して個片の固体電解コンデンサとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態における固体電解コンデンサの製造方法（前半）を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態における固体電解コンデンサの製造方法（一部分）を示す斜視図（（１）及び（２））及び平面図（（３）〜（５））。
【図３】本発明の他の実施形態における固体電解コンデンサの製造方法（一部分）を示す平面図。
【符号の説明】
【００４１】
１…金属板
２…保護層
３…凹部
４…酸化皮膜層
５…固体電解質層
７…陰極端子部
８…絶縁樹脂層
９…露出孔
１１，７１…露出部
２０…銅メッキ
２１，２７…外部端子部
【図１】
0005206008.tif 000002
【図２】
0005206008.tif 000003
【図３】
0005206008.tif 000004