(57)【要約】【課題】各種電子機器に使用されるチップ形固体電解コンデンサに関し、コンデンサ素子から端子までの引き出し距離が長いためにＥＳＬが高いという課題を解決し、低ＥＳＬ化が可能なチップ形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】導電性高分子を固体電解質に用いたコンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１を上面に接合した陽極端子９ならびに陰極端子１０と、この陽極端子９ならびに陰極端子１０の底面が夫々露呈する状態で上記コンデンサ素子１を被覆した絶縁性の外装樹脂１１からなり、上記陽極端子９ならびに陰極端子１０のコンデンサ素子１との接合面とその周辺に規則性を有した表面処理加工を施した構成により、半田付け性と気密性に優れ、かつ低ＥＳＬ化を図った高信頼性のチップ形固体電解コンデンサを提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性高分子を固体電解質に用いた平板状のコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陽極部と陰極部を夫々上面に接合した陽極端子ならびに陰極端子と、この陽極端子ならびに陰極端子の実装面となる底面が夫々露呈する状態で上記コンデンサ素子を被覆した絶縁性の外装樹脂からなるチップ形固体電解コンデンサにおいて、上記陽極端子ならびに陰極端子の少なくともコンデンサ素子との接合面とその周辺に規則性を有した表面処理加工を施したチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項２】
規則性を有した表面処理加工がレーザー加工により略円形の凹部を升目状または千鳥状に複数設け、かつ、隣り合う凹部どうしが隙間なく密着して配列されたものである請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項３】
表面処理加工により形成された凹部の１個当たりの大きさがφ０．０３〜０．１ｍｍ、表面処理加工を施された部分の表面粗さＲａが０．５〜２μｍである請求項２に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項４】
コンデンサ素子として、表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属箔からなる陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極電極部と陰極形成部に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボンと銀ペーストからなる陰極層を順次積層形成することにより陰極電極部が形成されたコンデンサ素子を用いた請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項５】
コンデンサ素子を複数積層した請求項１に記載のチップ形固体電解コンデンサ。
【請求項６】
複数が積層されたコンデンサ素子の各陽極部と陰極部を夫々一体に接合する陽極コムフレームと陰極コムフレームを設け、この陽極コムフレームと陰極コムフレームを陽極端子と陰極端子に夫々接合すると共に、上記陽極コムフレームと陰極コムフレームの少なくともコンデンサ素子との接合面とその周辺に規則性を有した表面処理加工を施した請求項５に記載のチップ形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コンデンサの中で、主に導電性高分子を固体電解質に用いたチップ形固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高周波化に伴って電子部品の一つであるコンデンサにも従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れるコンデンサが求められてきており、この要求に応えるために電気伝導度の高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。
【０００３】
図７はこの種の従来のチップ形固体電解コンデンサの構成を示した断面図、図８は同斜視図、図９は同チップ形固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図であり、図７〜図９において２０はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子２０は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体２１の表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部２２を設けて陽極部２３と陰極形成部２４に分離し、この陰極形成部２４の表面に導電性高分子からなる固体電解質層２５、カーボンと銀ペーストからなる陰極層２６を順次積層形成することによって構成されたものである。
【０００４】
２７は陽極コム端子、２８は陰極コム端子、２８ａはこの陰極コム端子２８の接続面の一部を曲げ起こすことにより形成されたガイド部であり、上記コンデンサ素子２０の陽極部２３を陽極コム端子２７の接続面に、同じく陰極層２６を陰極コム端子２８の接続面に夫々搭載し、コンデンサ素子２０の陽極部２３を陽極コム端子２７の接続面の接続部２７ａを折り曲げて抵抗溶接により接合し、陰極層２６を陰極コム端子２８の接続面に図示しない導電性銀ペーストを介して接続したものである。
【０００５】
２９はこのようにコンデンサ素子２０を接合した陽極コム端子２７と陰極コム端子２８の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記コンデンサ素子２０を被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂２９から表出した陽極コム端子２７と陰極コム端子２８は夫々外装樹脂２９に沿って側面から底面へと折り曲げられることによって外部端子を形成し、これにより面実装型のチップ形固体電解コンデンサを構成しているものである（特許文献１）。
【０００６】
また、このように構成された従来のチップ形固体電解コンデンサにおいては、基板への面実装を行う際の半田付け時に高温に晒されることにより外装樹脂の気密性が低下し、これにより、外部から空気中の酸素や水蒸気が内部に侵入してコンデンサ素子にダメージを与え、特性の劣化を引き起こすという問題があり、本発明者らはこの問題を解決する目的で、以下のような提案をしている。
【０００７】
図１０（ａ）、（ｂ）はこのような気密性と半田付け性の向上を図ったチップ形固体電解コンデンサのリードフレームと、このリードフレーム上にコンデンサ素子を搭載して接合した状態を示したものであり、図１０において３０はリードフレーム、３０ａはこのリードフレーム３０の外装樹脂と接触する部分を示し、この外装樹脂と接触する部分３０ａ以外の表面に銅金属層を下地とする半田合金層または錫合金層を形成し、かつ外装樹脂と接触する部分３０ａには銅合金層のみを形成し、かつこの銅金属層の表面をサンドブラスト法により粗面化した構成とし、このように構成されたリードフレーム３０にコンデンサ素子３１の陽極部３２と陰極部３３を夫々接合して構成されたものであり、このような構成により、半田付け性と気密性に優れたチップ形固体電解コンデンサを提供することができるというものである。
【０００８】
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。
【特許文献１】特開２０００−３４０４６３号公報
【特許文献２】特許第３１３２０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記特許文献２に示した従来のチップ形固体電解コンデンサでは、半田付け性と気密性を向上させる目的でリードフレーム３０に施すサンドブラスト加工による粗面化処理は、信頼性の向上には貢献するものの、サンドブラスト加工をリードフレーム３０の片面のみに施した場合にはリードフレーム３０が反り返るためにリードフレーム３０の両面を加工しなければならず、また、両面にサンドブラスト加工を行う場合には、端子として実装される部分は銅金属層を下地とした半田合金層または錫合金層が破壊されて半田付け性が低下するためにマスキングをしてからでないとサンドブラスト加工ができない等の問題があり、多くの工数が掛かって生産性を悪化させるばかりでなく、コスト面でも大きな負担となるため、生産性向上とコスト低減が不可欠であるという課題があった。
【００１０】
また、上記特許文献１に示した従来のチップ形固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子２０の陽極部２３ならびに陰極層２６に夫々接続される陽極コム端子２７と陰極コム端子２８の形状が複雑でコスト高の要因になっているばかりでなく、陽極コム端子２７と陰極コム端子２８のコンデンサ素子２０との接続面（陽極部２３と陰極層２６）から実装面までの距離が長いことから、ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）特性が悪いという課題があり、近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ回り等に使用される電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波化に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化のみならず、更にノイズ除去性や過渡応答性に優れ、かつ低ＥＳＬ化が要求されている状況下では採用できないという課題を有したものであった。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決し、半田付け性と気密性に優れ、かつ、低ＥＳＬ化を実現することが可能なチップ形固体電解コンデンサを低価格で実現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】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、導電性高分子を固体電解質に用いた平板状のコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陽極部と陰極部を夫々上面に接合した陽極端子ならびに陰極端子と、この陽極端子ならびに陰極端子の実装面となる底面が夫々露呈する状態で上記コンデンサ素子を被覆した絶縁性の外装樹脂からなるチップ形固体電解コンデンサにおいて、上記陽極端子ならびに陰極端子の少なくともコンデンサ素子との接合面とその周辺に規則性を有した表面処理加工を施した構成にしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によるチップ形固体電解コンデンサは、コンデンサ素子が上面に接合される陽極端子ならびに陰極端子のコンデンサ素子との接合面とその周辺に規則性を有した表面処理加工を施した構成により、空気中の酸素や水蒸気がコンデンサ素子と各端子との界面から侵入する確率を低減して信頼性を向上させることが容易にできるばかりでなく、コンデンサ素子の各電極を最短距離で各端子まで引き出すことができるためにＥＳＬを大きく低減することができるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜５に記載の発明について説明する。
【００１５】
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面図と側面断面図とＡ−Ａ線における断面図とＢ−Ｂ線における断面図、図２は同チップ形固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図であり、図１と図２において１は平板状のコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体２の表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部３を設けて陽極部４と陰極形成部５に分離し、この陰極形成部５の表面に導電性高分子からなる固体電解質層６、カーボンと銀ペーストからなる陰極層７を順次積層形成することによって陰極部８を形成して構成されたものである。
【００１６】
９は上記コンデンサ素子１を複数枚（本実施の形態においては６枚）積層した状態でコンデンサ素子１の陽極部４を上面に接合した陽極端子、１０は同じくコンデンサ素子１を複数枚積層した状態でコンデンサ素子１の陰極部８を接合した陰極端子、１１は上記陽極端子９ならびに陰極端子１０の底面が夫々露呈する状態で上記コンデンサ素子１を被覆した絶縁性の外装樹脂であり、本実施の形態においては、この外装樹脂１１としてエポキシ樹脂を用いたものである。
【００１７】
図３（ａ）〜（ｄ）は陽極端子ならびに陰極端子の構成を示した要部平面図とＡ−Ａ線における断面図とＢ−Ｂ線における断面図とＣ−Ｃ線における断面図、図４（ａ）〜（ｄ）はこの図３に示した陽極端子ならびに陰極端子上に複数枚のコンデンサ素子を搭載して接合した状態を示した要部平面図とＡ−Ａ線における断面図とＢ−Ｂ線における断面図とＣ−Ｃ線における断面図を夫々示したものであり、陽極端子と陰極端子が一対となり、フープ状の基材に複数が所定の間隔で連続して設けられているものである。
【００１８】
図３、図４において、１２はフープ状の基材、１２ａはこの基材１２に施された打ち抜き孔、１２ｂは同搬送用の送り孔である。９は陽極端子、１０は陰極端子であり、この陽極端子９と陰極端子１０は最終的には必要部分のみを残して切断され、不要部分は廃棄されるものである。
【００１９】
陽極端子９の詳細を説明すると、９ａは基板への実装面となる実装部であり、この実装部９ａを除く両端部分は上方へ折り曲げられることによって外装樹脂１１に被覆されるものである。９ｂはコンデンサ素子１の陽極部４が搭載されて接合される接合面であり、この接合面９ｂは折り返し曲げを行うことによって基材１２が２枚重なり合うように形成されているものである。９ｃはコンデンサ素子１の陽極部４を位置決めする壁部であり、この壁部９ｃの先端部は図４に示すように、コンデンサ素子１の陽極部４の上面に当接するように折り曲げられた後にレーザー溶接により接合されるものである。９ｄは上記実装部９ａから陰極端子１０側に向かって斜め上方へ延びるように設けられた遮蔽部、９ｅはこの遮蔽部９ｄの先端に設けられ、コンデンサ素子１の陽極部４が搭載されて接合される接合面であり、この遮蔽部９ｄならびに接合面９ｅは上記外装樹脂１１に被覆されてしまい、外観には表出しないものである。
【００２０】
陰極端子１０の詳細を説明すると、１０ａは基板への実装面となる実装部であり、この実装部１０ａを除く両端部分は上方へ折り曲げられることによって外装樹脂１１に被覆されるものである。１０ｂはコンデンサ素子１の陰極部８が搭載されて接合される接合面である。１０ｃと１０ｄはコンデンサ素子１の陰極部８を位置決めする壁部、１０ｅは上記実装部１０ａから陽極端子９側に向かって斜め上方へ延びるように設けられた遮蔽部、１０ｆはこの遮蔽部１０ｅの先端に設けられ、コンデンサ素子１の陰極部８が搭載されて接合される接合面であり、この遮蔽部１０ｅならびに接合面１０ｆは上記外装樹脂１１に被覆されてしまい、外観には表出しないものである。
【００２１】
図５（ａ）〜（ｃ）は上記陽極端子９ならびに陰極端子１０に設けたコンデンサ素子１との接合面９ｂ、９ｅ、１０ｂ、１０ｆに施した表面処理加工の状態を模式的に示したものであり、図５において１２ｃは略円形の凹部を示し、この凹部１２ｃを升目状に設けたものを図５（ａ）に、凹部１２ｃを千鳥状に設けたものを図５（ｂ）に、凹部１２ｃの断面を図５（ｃ）に夫々示したものである。なお、図５において、Ｐ１は凹部１２ｃのピッチ、Ｐ２はこの凹部１２ｃを密着配列するための塗り潰しピッチを示すものである。
【００２２】
また、上記凹部１２ｃはレーザー加工により形成されたものであり、このレーザーとしてはＹＶＯ４レーザーとＹＡＧレーザーがあり、夫々基本波は１０６４ｎｍ、グリーンレーザーと呼ばれる第２高調波は５３２ｎｍであり、これらをシングルモードで照射するとスポット径が小さく（φ０．０３ｍｍ）なり、マルチモードで照射するとスポット径が大きく（φ０．１ｍｍ）なるものである。従って、レーザー加工により形成される凹部１２ｃの大きさはφ０．０３〜０．１ｍｍの範囲内になり、また、このような表面処理加工を施された部分の表面粗さＲａは１〜２μｍの範囲内になるものである。
【００２３】
ここで、このような表面処理加工をレーザーの種類や条件を変化させて行い、この表面処理加工による効果を確認するために、１２５℃１０００時間後の特性を評価した結果について以下に説明する。
【００２４】
（実施例１）
ＹＶＯ４レーザーの第２高調波をシングルモードで照射することにより、凹部を升目状に配列したものと千鳥状に配列したものの２種類を作製した。この詳細を（表１）に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
（実施例２）
ＹＶＯ４レーザーの基本波をシングルモードで照射することにより、凹部を千鳥状に配列したものを作製した。この詳細を（表２）に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
（実施例３）
ＹＡＧレーザーの基本波をマルチモードで照射することにより、凹部を千鳥状に配列したものを作製した。この詳細を（表３）に示す。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
（比較例）
ＹＶＯ４レーザーの第２高調波をシングルモードで照射することにより、隣り合う凹部どうしが密着しないように粗いピッチで凹部を升目状に配列したものを作製した。この詳細を（表４）に示す。
【００３１】
【表４】
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【００３２】
（表１）から明らかなように、各端子のコンデンサ素子との接合面にレーザー加工による表面処理加工を施すことにより、表面処理加工を行わない従来品と比較して連続寿命試験後の容量変化ならびにＥＳＲの劣化が極めて小さく抑えられており、その効果の大きさが十分に分かるものである。また、レーザー加工による凹部は、升目状に配列するよりも千鳥状に配列した方がより効果が大きいことが分かるものである。
【００３３】
また、（表２）から明らかなように、レーザー光のスキャンスピードと周波数を上げて生産性向上を図っても、レーザー加工による表面処理加工の効果は十分に得られるが、スキャンスピードが５００ｍｍ／ｓで周波数が１５ｋＨｚの条件による表面処理加工が最も良好な値を得ることができるものである。
【００３４】
また、（表３）から明らかなように、ＹＡＧレーザーの基本波をマルチモードで照射することにより、スポット径がφ０．１ｍｍと大きくなるようにした場合においても、レーザー加工による表面処理加工の効果は十分に得られるが、スキャンスピードが５００ｍｍ／ｓ以下の方がより好ましい結果が得られることが分かるものである。
【００３５】
また、（表４）から明らかなように、隣り合う凹部どうしが密着しないように粗いピッチで凹部を配列した場合には、レーザー加工による表面処理加工の効果は多少は得られるものの、表面処理加工をしない場合と比較して大差なく、隣り合う凹部どうしを隙間なく密着して配列させることが必要であることが分かるものである。
【００３６】
このように本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、コンデンサ素子が上面に接合される陽極端子ならびに陰極端子のコンデンサ素子との接合面に規則性を有した表面処理加工を施した構成により、空気中の酸素や水蒸気がコンデンサ素子と各端子との界面から侵入する確率を低減して信頼性を向上させることが容易にできるばかりでなく、コンデンサ素子の各電極を最短距離で各端子まで引き出すことができるためにＥＳＬを大きく低減することができるようになるものである。
【００３７】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項６に記載の発明について説明する。
【００３８】
本実施の形態は、上記実施の形態１で説明したチップ形固体電解コンデンサの複数のコンデンサ素子を陽極コムフレームならびに陰極コムフレームを用いて一体化することによりコンデンサ素子積層体を形成した点が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。
【００３９】
図６は本発明の実施の形態２によるチップ形固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子積層体を示した正面図であり、図６において、１３はコンデンサ素子１を複数枚（本実施の形態においては５枚）積層した状態でコンデンサ素子１の陽極部を上面に接合した陽極コムフレーム、１４は同じくコンデンサ素子１を複数枚積層した状態でコンデンサ素子１の陰極部を上面に接合した陰極コムフレームである。
【００４０】
また、上記陽極コムフレーム１３と陰極コムフレーム１４は夫々１枚の基材を打ち抜き、折り曲げ加工することによって形成されると共に、陽極コムフレーム１３と陰極コムフレーム１４のコンデンサ素子１との接合面には、上記実施の形態１で説明したレーザー加工による表面処理加工が施されて凹部（図示せず）が形成されており、陽極コムフレーム１３とコンデンサ素子１の陽極部との接合は抵抗溶接で、陰極コムフレーム１４とコンデンサ素子１の陰極部との接合は導電性接着剤により行われているものである。
【００４１】
そして、このように構成されたコンデンサ素子積層体を、上記実施の形態１で説明した陽極端子ならびに陰極端子の上面に夫々接合することによって本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサが構成されるものである。
【００４２】
このように構成された本実施の形態によるチップ形固体電解コンデンサは、複数のコンデンサ素子を陽極コムフレームならびに陰極コムフレームを用いて一体化してコンデンサ素子積層体を形成した構成により、部品点数と組み立て工数は増えるものの、組み立て作業がし易くなると共に、寸法精度を保証し易くなるという効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明によるチップ形固体電解コンデンサは、半田付け性と気密性に優れ、かつ、低ＥＳＬ化を図ることができるという効果を有し、特に高周波応答性が要求される分野等のコンデンサとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１によるチップ形固体電解コンデンサの構成を示した平面図、（ｂ）同側面断面図、（ｃ）同Ａ−Ａ線における断面図、（ｄ）同Ｂ−Ｂ線における断面図
【図２】同チップ形固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図
【図３】（ａ）同チップ形固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部平面図、（ｂ）同Ａ−Ａ線における断面図、（ｃ）同Ｂ−Ｂ線における断面図、（ｄ）同Ｃ−Ｃ線における断面図
【図４】（ａ）図３の陽極端子と陰極端子上に複数のコンデンサ素子を搭載した状態の要部平面図、（ｂ）同Ａ−Ａ線における断面図、（ｃ）同Ｂ−Ｂ線における断面図、（ｄ）同Ｃ−Ｃ線における断面図
【図５】（ａ）同チップ形固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の接合面に施した升目状の表面処理加工状態を模式的に示した平面図、（ｂ）同千鳥状の表面処理加工状態を示した平面図、（ｃ）同表面処理加工部を示した断面図
【図６】本発明の実施の形態２によるチップ形固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子積層体を示した正面図
【図７】従来のチップ形固体電解コンデンサの構成を示した断面図
【図８】同斜視図
【図９】同チップ形固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図
【図１０】同コンデンサ素子をリードフレーム上に搭載して接合する状態を説明する図
【符号の説明】
【００４５】
１  コンデンサ素子
２  陽極体
３  レジスト部
４  陽極部
５  陰極形成部
６  固体電解質層
７  陰極層
８  陰極部
９  陽極端子
９ａ、１０ａ  実装部
９ｂ、９ｅ、１０ｂ、１０ｆ  接合面
９ｃ、１０ｃ、１０ｄ  壁部
９ｄ、１０ｅ  遮蔽部
１０  陰極端子
１１  外装樹脂
１２  基材
１２ａ  打ち抜き孔
１２ｂ  送り孔
１２ｃ  凹部
１３  陽極コムフレーム
１４  陰極コムフレーム
【図１】
2007214168.tif 000007
【図２】
2007214168.tif 000008
【図３】
2007214168.tif 000009
【図４】
2007214168.tif 000010
【図５】
2007214168.tif 000011
【図６】
2007214168.tif 000012
【図７】
2007214168.tif 000013
【図８】
2007214168.tif 000014
【図９】
2007214168.tif 000015
【図１０】
2007214168.tif 000016