(57)【要約】      （修正有）【課題】チップ状固体電解コンデンサの耐熱性と信頼性を向上する。【解決手段】チップ状固体電解コンデンサ１００は、コンデンサ素子１１０には、多孔質焼結体１１１、誘電体層１１２、固体電解質層１１３及び陰極引出層１１４を順次形成したものを用い、電極基板１３０を異種金属材料の積層構造体とした。前記異種金属材料の積層構造体はたとえば、ニッケル又はニッケル合金と、銅又は錫の二層からなる構造を有しているため、半田実装時の電極基板１３０における熱応力が緩和され、リーク電流の上昇やモールドクラックの発生を低減できる。【選択図】図１Ａ
2013051377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属からなる多孔質焼結体と、
上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆う誘電体層と、
上記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、
上記固体電解質層の少なくとも一部を覆う導電性接着剤と、
上記導電性接着剤に少なくとも一部を覆われる電極基板と、
を備えるチップ状固体電解コンデンサであって、
上記電極基板が、複数の金属材料の積層構造体であることを特徴とするチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項２】
上記多孔質焼結体、上記誘電体層、上記固体電解質層、上記導電性接着剤は封止樹脂に完全に包埋され、上記電極基板の一部が上記封止樹脂から露出していることを特徴とする請求項１に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項３】
上記電極基板の積層構造体は、それを構成する各金属材料を、素子の下部ほど、該金属の熱膨張係数が大きくなるように形成させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項４】
上記電極基板の積層構造体は、それを構成する各金属材料を、素子の下部ほど、該金属の熱伝導率が大きくなるように形成させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項５】
上記電極基板の積層構造体が、ニッケル又はニッケル合金と、銅又は錫の二層からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項６】
上記電極基板の積層構造体が、ニッケル合金と、ニッケルと、銅又は錫の三層からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項７】
上記電極基板の導電性接着剤に覆われない一主面には、切欠き部が存在し、
上記切欠き部は上記封止樹脂に少なくともその一部を覆われていること
を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項８】
上記電極基板の、少なくとも一部を導電性接着剤に覆われる面には、凹凸構造を有することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項９】
上記凹凸構造は上記金属材料の積層構造のうち、少なくとも１つの金属材料層内に形成させるようにしたことを特徴とする請求項８に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
上記凹凸構造が、梨地であり、該梨地は上記金属材料の積層構造のうち、１つの金属材料層内に形成させるようにしたことを特徴とする請求項８に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
【請求項１１】
上記電極基板の積層構造の切欠き部及び微細構造は、ハーフエッチング又はディープエッチングによって作製されることを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載のチップ状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、チップ状固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量・小型化が要求される電子機器には、弁作用金属としてタンタル、ニオブなどを用いた固体電解コンデンサ、特に表面実装型のチップ状固体電解コンデンサが用いられている。
【０００３】
特許文献１には、特に固体電解質層として二酸化マンガンを用いたタイプのチップ状固体電解コンデンサが開示されている。その電極基板部には、たとえばニッケルや、４２アロイ（ニッケル４２％、鉄５８％）、洋白をはじめとするニッケル合金を母材とし、その上に銅下地めっきを施した後、さらに錫めっき又は半田めっきを施したものが開示されている。
【０００４】
上記のような材料をめっき材として用いる理由としては、コンデンサ素子と、電極基板との電気的接続に用いる導電性接着剤との接続安定性と、チップ部品実装時の半田付け性すなわち半田濡れ性とを考慮した結果である。
【０００５】
また、固体電解質層に導電性高分子を用いたタイプでは、コンデンサ素子の電気的特性を損なうことがないよう、銅系の金属を用いたフレーム母材を用いる場合や、銀めっきや金めっき又はパラジウムめっきを用いる場合がある。
【０００６】
さらに具体的には、導電性高分子タイプのチップ状チップ状固体電解コンデンサでは、上述の通り高導電性を重視し、ニッケル／パラジウム／金からなるめっきの三層構造が用いられる場合が多い。
【０００７】
特許文献２には、主に製造コスト抑制を目的として、金やパラジウムのような高価な金属を用いずとも、ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）特性の劣化を抑制した導電性高分子タイプのチップ状固体電解コンデンサが開示されている。
【０００８】
しかしながら特許文献２では、たとえば、半田実装工程すなわちリフロー工程において、電極基板からコンデンサ素子へと熱が伝わり、素子にダメージを与えるという問題がある。これを解決するために、熱伝導率の小さな金属を使うことが考えられるが、該金属材料と接することとなる材料との相性や、又は導電性の問題から、選択できる材料は限られる。
【０００９】
図７には、従来のチップ状固体電解コンデンサを示す。チップ状固体電解コンデンサは、コンデンサ素子１１、金属条材１２及び電極基板１３を組み合わせた構造であり、コンデンサ素子１１は、多孔質焼結体１４、誘電体層１５、固体電解質層１６及び陰極引出層１７を順次形成したもので、陽極導出リード１８を有する。
【００１０】
チップ状固体電解コンデンサは、電気的機能を担う部分として、コンデンサ素子１１と電極基板１３に大きく分けられる。電極基板１３を構成する母材には、たとえば機械的強度、耐熱性（耐熱剥離性）、熱伝導性、半田濡れ性など、の特性が要求される。
【００１１】
特許文献３には、樹脂封止型の半導体装置において、半導体チップを積載するダイパットを下層部程熱膨張係数の大きい多層構造に構成し、熱ストレスによる応力の歪みを緩和する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−１９６３４９号公報
【特許文献２】特開２００８−１３５４６０号公報
【特許文献３】特開平７−２４９７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のような問題に鑑み、金属ないしは合金からなる金属材料の積層構造を有し、さらにその積層構造には切欠き部、凹凸構造といった加工がなされ、素子部や樹脂材料との接点を最適に設計された構造を持たせることによって、チップ状固体電解コンデンサの耐熱性と信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明にかかるチップ状固体電解コンデンサは、弁作用金属からなる多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体の少なくとも一部を覆う誘電体層と、上記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、上記固体電解質層の少なくとも一部を覆う導電性接着剤と、上記導電性接着剤に少なくとも一部を覆われる電極基板と、を備えるチップ状固体電解コンデンサであって、上記電極基板が、複数の金属材料の積層構造体である。
【００１５】
さらに、上記多孔質焼結体、上記誘電体層、上記固体電解質層、上記導電性接着剤は封止樹脂に完全に包埋され、上記電極基板の一部が上記封止樹脂から露出している。
【００１６】
好ましい実施形態では、上記電極基板の積層構造体は、それを構成する各金属材料を、素子の下部ほど、該金属の熱膨張係数が大きくなるように形成させる。
【００１７】
他の好ましい実施形態では、上記電極基板の積層構造体は、それを構成する各金属材料を、素子の下部ほど、該金属の熱伝導率が大きくなるように形成させる。
【００１８】
さらに好ましい実施形態では、上記電極基板の積層構造体が、ニッケル又はニッケル合金と、銅又は錫の二層からなる。
【００１９】
他の好ましい実施形態では、上記電極基板の積層構造体が、ニッケル合金と、ニッケルと、銅又は錫の三層からなる。
【００２０】
他の好ましい実施形態では、上記電極基板の導電性接着剤に覆われない一主面には、切欠き部が存在し、上記切欠き部は上記封止樹脂に少なくともその一部を覆われている。
【００２１】
他の好ましい実施形態では、上記電極基板の、少なくとも一部を導電性接着剤に覆われる面には凹凸構造を有しており、該凹凸構造は上記金属材料の積層構造のうち、少なくとも１つの金属材料層内に形成される。
【００２２】
他の好ましい実施形態では、上記凹凸構造が、梨地であり、該梨地は上記金属材料の積層構造のうち、１つの金属材料層内に形成させる。
【００２３】
好ましいチップ状固体電解コンデンサの製造方法においては、上記電極基板の積層構造の切欠き部及び微細構造は、ハーフエッチング又はディープエッチングによって作製される。
【発明の効果】
【００２４】
上記の構成によれば、チップ状固体電解コンデンサの耐熱性が向上するため、リーク電流の増加やモールドクラックの発生など、熱ストレスを原因としたコンデンサ素子の不良発生を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】本発明の実施形態１にかかるチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態１にかかる図１Ａの要部を拡大した図である。
【図２】本発明の実施形態２にかかるチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【図３】本発明の実施形態３にかかるチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【図４】本発明の実施形態４にかかるチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【図５】本発明の実施形態４にかかる陰極端子の製造方法を示す概念図である。
【図６】本発明にかかるチップ状固体電解コンデンサの電極基板として望ましい条件を示す図である。
【図７】従来のチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜実施形態１＞
図１Ａ、図１Ｂは、本発明の実施形態１にかかるチップ状固体電解コンデンサを示す。
【００２７】
図１Ａは、本実施形態にかかるチップ状固体電解コンデンサ１００を示す。チップ状固体電解コンデンサ１００は、コンデンサ素子１１０、金属条材１２０及び電極基板１３０を組み合わせた構造である。
【００２８】
図１Ｂは、図１Ａに示したコンデンサ素子１１０の細部１１０Ｘを拡大した概念図である。以後、図１Ａ、図１Ｂを用いてチップ状固体電解コンデンサ１００の説明を行う。
【００２９】
コンデンサ素子１１０は、多孔質焼結体１１１、誘電体層１１２、固体電解質層１１３及び陰極引出層１１４を順次形成したもので、陽極導出リード１１５を有する。さらに、コンデンサ素子１１０には、たとえばフッ素樹脂からなるしみ上がり防止手段１１６が設置されている。しみ上がり防止手段１１６は、多孔質焼結体１１１の一つの面に対向し、陽極導出リード１１５の根元周辺の領域を覆っている。
【００３０】
多孔質焼結体１１１はタンタルやニオブ等の弁作用金属からなる。多孔質焼結体１１１は、陽極導出リード１１５と共に前記弁作用金属の微粉末を加圧成形し、続いて焼結処理を施したものであって、図１Ｂに示すように、多数の細孔１１１Ｘを有する構造となっている。
【００３１】
誘電体層１１２は、たとえばリン酸水溶液に多孔質焼結体１１１を浸漬させた状態で陽極酸化処理を施すことによって得られる。誘電体層１１２は、多孔質焼結体１１１の表面に形成されており、たとえば五酸化ニオブ又は五酸化タンタル等の弁作用金属酸化物からなる。
【００３２】
固体電解質層１１３は、微粉末の焼結工程によって生じた多孔質焼結体１１１の持つ細孔１１１Ｘを埋めるような形で形成され、コンデンサ素子１１０の表面の、少なくとも一部を覆うように形成されている。固体電解質層１１３は、多孔質焼結体１１１に誘電体層１１２を形成させた後に、順次形成させる。
【００３３】
固体電解質層１１３は、たとえば二酸化マンガンからなるタイプと、導電性高分子からなるタイプが存在する。
【００３４】
固体電解質層１１３を二酸化マンガンにて形成する工程を概説する。固体電解質層１１３の形成は、たとえば多孔質焼結体１１１を硫酸マンガン溶液中に浸漬し、硫酸マンガン溶液を熱分解することによって行われる。この工程では、先に設置されたしみ上がり防止手段１１６により、硫酸マンガン溶液の陽極導出リード１１５へのしみ上がりが抑制される。硫酸マンガン溶液を熱分解することによって、多孔質焼結体１１１の細孔１１１Ｘを覆うように酸化物半導体である二酸化マンガンすなわち固体電解質層１１３が形成される。
【００３５】
固体電解質層１１３を導電性高分子によって形成する工程を概説する。酸化剤として硫酸第二鉄、硝酸第二鉄等の遷移金属塩を含む水溶液にコンデンサ素子１１０の多孔質焼結体１１１を含浸し、乾燥させる。この操作によって酸化剤が多孔質焼結体１１１の細孔１１１Ｘへと浸透し、付着する。続いて、導電性高分子を形成するモノマー及び導電性高分子に導電性を持たせるドーパントを含む溶液に多孔質焼結体１１１を含浸する。この操作により導電性高分子からなる固体電解質層１１３は、酸化重合させると同時に多孔質焼結体１１１全体及び細孔１１１Ｘの少なくとも一部を覆うような形で形成される。さらに、洗浄、乾燥操作を経ることにとって固体電解質層１１３が形成される。
【００３６】
陰極引出層１１４は、図１Ｂに示すように、たとえばグラファイト層１１４ａ及び銀層１１４ｂが積層されたものであり、固体電解質層１１３を覆っている。つまり、図１Ａに示すように、コンデンサ素子１１０の表面の、少なくとも一部を覆うように形成されている。
【００３７】
陰極引出層１１４は、たとえば銀ペーストからなる導電性接着剤１４０を介して陰極端子１３２の一主面に接合されており、これによって固体電解質層１１３と陰極端子１３２とが導通している。
【００３８】
陽極導出リード１１５は、たとえばタンタルやニオブ等の金属からなり、多孔質焼結体１１１を形成する弁作用金属微粉末と同種の金属からなる。また、図１Ａに示すようにその一部が多孔質焼結体１１１内に進入している。
【００３９】
しみ上がり防止手段１１６は、多孔質焼結体１１１の一主面において、陽極導出リード１１５の根元周辺の領域を覆っている。該一主面とは、略直方体に成型されている多孔質焼結体１１１から、陽極導出リード１１５が突出している面のことを指している。しみ上がり防止手段１１６は、たとえば疎水性のフッ素樹脂からなり、前記一主面に向かって円環状に形成されている。しみ上がり防止手段１１６は、陽極導出リード１４０の露出部および多孔質焼結体１１１の前記一主面に接している。このしみ上がり防止手段１１６は、上述のように、コンデンサ素子１１０を製造する際に機能を発揮する。
【００４０】
金属条材１２０はその一主面を陽極導出リード１１５とたとえばレーザー溶接によって電気的に接合され、さらにその他主面を陽極端子１３１とたとえば抵抗溶接によって電気的に接合されている。
【００４１】
電極基板１３０は、金属材料からなる母材に、たとえば銅をめっきしてなる板状部材であり、陽極端子１３１と陰極基板１３２を含む。陽極基板１３１の一主面は、金属条材１２０を介して陽極導出リード１１５と導通している。また、陽極基板１３１の他主面は封止樹脂１５０から露出しており、チップ状固体電解コンデンサ１００の実装面として機能する。陰極端子１３２の一主面は、上述のように導電性接着剤１４０を介して陰極引出層１１４に対して接合されている。また、陰極端子１３２の他主面は後述する封止樹脂１５０から露出しており、チップ状固体電解コンデンサ１００の実装面として機能する。
【００４２】
封止樹脂１５０は、たとえばエポキシ樹脂からなり、コンデンサ素子１１０を完全に包囲する。これによって、多孔質焼結体１１１、誘電体層１１２、固体電解質層１１３、陰極引出層１１４、陽極導出リード１１５、金属条材１２０、導電性接着剤１４０が封止樹脂１５０から露出しないようにしている。また、封止樹脂１５０は、電極基板１３０の少なくとも一主面を覆っており、これを保護している。なお、電極基板１３０の封止樹脂１５０に覆われていない他主面は、チップ状固体電解コンデンサ１００を面実装するために用いられる。
【００４３】
図１Ａ、図１Ｂを用いてチップ状固体電解コンデンサ１００の製造工程を概説する。なお、後述するチップ状固体電解コンデンサ２００、３００、４００に関しても基本的に同様の工程を用いる。
【００４４】
電極基板１３０を形成している陽極端子１３１と陰極端子１３２は、製造工程では図示しないリードフレームとして連ねて形成させている。固体コンデンサ１００の製造に際しては、まず、リードフレームの陽極端子１３１となる部分に金属条材１２０をたとえば抵抗溶接によって固着し、導電性接着剤１４０を陰極端子１３２となる部分に塗布する。その後、陽極導出リード１１５に対して多孔質焼結体１１１、誘電体層１１２、固体誘電体層１１３、陰極引出層１１４を順次形成させたコンデンサ素子１１０を設置し、続いて陽極導出リード１１５の金属条材１２０へのたとえばレーザー溶接や、導電性接着剤１４０の硬化のためのキュア、などの作業を行う。次に、封止樹脂１５０によってパッケージング作業を行い、最後に、電極基板１３０すなわち陽極端子１３１と陰極端子１３２それぞれを図示しないリードフレームより切り離し、残存した陽極端子１３１及び陰極端子１３２の露出部に対して、図示しない半田実装用のＰｂフリー半田めっきを施し、チップ状固体電解コンデンサ１００が完成する。
【００４５】
本発明の実施形態１では、電極基板１３０を異種金属材料の積層構造とした。図１に開示されているチップ状固体電解コンデンサ１００の電極基板１３０は、第一の金属材料層からなる陽極端子第一層１３１ａ及び陰極端子第一層１３２ａと、第一の金属材料層の上に設置された第二の金属材料層からなる陽極端子第一層１３１ｂ及び陰極端子第一層１３２ｂを持つ。第一の金属材料層は装置上面すなわちコンデンサ素子１１０側であり、第二の金属材料層は装置下面すなわちチップ状固体電解コンデンサ１００の実装面側である。
【００４６】
実施形態１においては、第一の金属材料層すなわち陽極端子第一層１３１ａ及び陰極端子第一層１３２ａは、たとえばニッケル又はニッケル合金である４２アロイで構成し、第二の金属材料層すなわち陽極端子第一層１３１ｂ及び陰極端子第一層１３２ｂは銅で構成するとよい。第一の金属材料層をニッケル又はニッケル合金である４２アロイで形成することにより、耐熱性、耐食性が向上する。第二の金属材料を銅で構成することでニッケル又はニッケル合金のみに比べ、高い導電性を与えることができる。さらに、ニッケルと銅は合金やクラッド材でも多く使われており、相性がよいことが知られている。なお、半田濡れ性という理由から、第二の金属材料層は錫を用いてもよい。
【００４７】
第一の金属材料層すなわち陽極端子第一層１３１ａ及び陰極端子第一層１３２ａそれぞれの厚さは１０μｍ〜１００μｍが望ましく、第二の金属材料層すなわち陽極端子第一層１３１ｂ及び陰極端子第一層１３２ｂそれぞれの厚さは１０μｍ〜１００μｍが望ましい。なお、第一の金属材料層及び第二の金属材料層からなる金属基板１３０の厚みは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍとするのが望ましい。本実施形態では、第一の金属材料層及び第二の金属材料層の厚さの和すなわち電極基板１３０の全厚みは標準値を０．１５ｍｍとし、許容誤差を±０．００６ｍｍとした。
【００４８】
さらに、電極基板１３０は適宜、最外層に銅めっき又は錫めっきを施すことができる。この外層めっき層の厚さは１μｍ〜２０μｍとするとよい。この銅外層めっきによって導電性の向上や半田濡れ性の改善を図ることができる。
【００４９】
本発明においては、電極基板１３０に適用する異種金属を混合物すなわち合金とするよりも、層状構造として分離形成させることがより好ましい。混合物いわゆる合金とすることにより、一般的には各々の混合成分金属の持つ性質に対して中性的な性質が生じる。しかし本発明は、異種金属を積層構造としているので、熱伝導率、熱膨張係数などの物性値を、素子の目的にあわせて勾配的に配置することができる。なお、各層を形成する金属材料に関しては上記構成例にあるように純金属に限るものではなく、目的とする物性を得るために合金を選択することもできる。
【００５０】
上記構成を持った電極基板１３０の基材となる図示しないリードフレームはたとえば圧延法によって形成してもよいし、第一金属材料又は第二金属材料からなる母材に対して、追加の層をめっき、真空蒸着、スパッタリングなどの手法を用いることによって形成してもよいが、本発明の効果は上記異種金属からなる積層構造によって発現するものであることを考えると、各層に相当の厚さを提供しうる方法を選択する必要があるため、圧延法が特に望ましい。
【００５１】
＜実施形態２＞
図２には本発明の実施形態２にかかるチップ状固体電解コンデンサ２００を示す。実施形態２は、特に電極基板２３０に、異種金属材料の三層構造を用いた例を示している。なお、本実施形態にかかる電極基板２３０は、実施形態１で述べたように、製造段階においては、基材となる図示しないリードフレームに形成させている。ここで、本発明における異種金属材料の三層構造は、第一の金属材料層すなわち陽極端子第一層２３１ａ及び陰極端子第一層２３２ａと、第一の金属材料層の上に設置された第二の金属材料層すなわち、陽極端子第二層２３１ｂ及び陰極端子第二層２３２ｂと、第二の金属材料層の上に設置された第三の金属材料層すなわち陽極端子第三層２３１ｃ及び陰極端子第三層２３２ｃから構成されている。すなわち、本発明における異種金属材料の三層構造において、第一の金属材料層は第二の金属材料層の一主面上に設置され、第三の金属材料層は第二の金属材料層の他主面上に設置されている。
【００５２】
本発明のチップ状固体電解コンデンサ２００において、陽極端子第一層２３１ａ及び陰極端子第一層２３２ａは第一の金属材料層から形成されており、陽極端子第一層２３１ａは金属条材１２０と電気的に導通し、陰極端子第一層２３２ａは導電性接着剤１４０を介してコンデンサ素子１１０と電気的に導通している。
【００５３】
本構成例においてはたとえば、第一の金属材料層すなわち陽極端子第一層２３１ａ及び陰極端子第一層２３２ａとして４２アロイ、第二の金属材料層すなわち、陽極端子第二層２３１ｂ及び陰極端子第二層２３２ｂとしてニッケル、第三の金属材料層すなわち陽極端子第三層２３１ｃ及び陰極端子第三層２３２ｃとして銅、を用いるとよい。
【００５４】
本構成例の各金属及び合金の熱膨張係数は、４２アロイが３０℃から３３０℃において４５[１０−７／℃]〜６５[１０−７／℃]、ニッケルが２０℃において１３３[１０−７／℃]、銅が２０℃において１６８[１０−７／℃]となっている。なお、封止樹脂１５０を構成するエポキシ樹脂では、２００[１０−７／℃]〜５００[１０−７／℃]の値をとるとされている。
【００５５】
上記構成例に開示した電極基板２３０によれば、チップ状固体電解コンデンサ２００の装置上層すなわちコンデンサ素子１１０側から下層すなわち実装面にかけてすなわち第一層から第三層に向けて、順に熱膨張係数が大きくなるように、すなわち、（第一の金属材料層の熱膨張係数）＜（第二の金属材料層の熱膨張係数）＜（第三の金属材料層の熱膨張係数）、となるように設定されており、熱膨張を各金属層間で分散することができるため、たとえばリフロー時の熱負荷からくる熱応力を分散する効果があり、リーク電流の増大やＥＳＲの増大といった素子性能の劣化を防ぐことができる。
【００５６】
また、電極基板２３０の各層の熱伝導率は、４２アロイで１４．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ニッケルが１１３Ｗ／（ｍ・Ｋ）、銅が３９７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、熱伝導の面からは、チップ状固体電解コンデンサ２００の装置上層すなわちコンデンサ素子１１０と接する面に近い側ほど、段階的に熱伝導率が低くなる構造としている。すなわち各層の熱伝導率は、（第一の金属材料層の熱伝導率）＜（第二の金属材料層の熱伝導率）＜（第三の金属材料層の熱伝導率）、となっている。このことから、素子下面方向すなわち実装面からの、たとえば素子実装時のリフロー熱がコンデンサ素子１１０に伝わりにくい構造となっている。あわせて、上記の積層構造は装置外部より具体的には実装面に向けて熱伝導率が順次高くなるように設計されているので、コンデンサ素子１１０で発生した熱が第一の金属材料層すなわち陰極端子第一層２３２ａに伝わった場合は、効率的に熱を素子外部すなわち素子実装面側へと放熱する効果が期待できる。
【００５７】
本実施形態の構造を成す金属層は、たとえば第一の金属材料層すなわち陽極端子第一層２３１ａ及び陰極端子第一層２３２ａの厚みが１０μｍ〜１００μｍ、第二の金属材料層すなわち、陽極端子第二層２３１ｂ及び陰極端子第二層２３２ｂの厚みが１０μｍ〜１００μｍ、第三の金属材料層すなわち陽極端子第三層２３１ｃ及び陰極端子第三層２３２ｃの厚みが１０μｍ〜１００μｍであり、第一の金属材料層、第二の金属材料層及び第三の金属材料層からなる基板である金属基板２３０の厚みは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍとするのが望ましい。本実施形態では、第一の金属材料層、第二の金属材料層及び第三の金属材料層の厚さの和すなわち電極基板２３０の全厚みは標準値を０．１５ｍｍとし、許容誤差を±０．００６ｍｍとした。
【００５８】
本実施形態の構造を成す金属層の製造方法としては、たとえば圧延法を用いてもよいし、たとえば４２アロイの母材基板に対し、第二の金属材料層たるニッケル層をめっき、真空蒸着、スパッタリングなどの手法を好適に用いることによって形成し、さらに第三の金属材料層たる銅層も、第二の金属材料層と同一か、又はそれ以外の方法によって順次形成する様な方法によっても作製できる。なお、作製法はこれらに限定されるものではなく、三層構造を与えるならばどのような方法でも用いることができる。
【００５９】
さらに、電極基板２３０の基材となる図示しないリードフレームは適宜、最外層に銅めっきないし錫めっきを施すことができる。この最外層めっき層の厚さは１μｍ〜２０μｍとするとよい。
【００６０】
＜実施形態３＞
図３は、本発明の実施形態３にかかるチップ状固体電解コンデンサ３００を示す。チップ状固体電解コンデンサ３００の特徴である陰極端子３３２は、陰極端子３３２の一部に、切欠き部Ｘを形成したものである。この構造は実施形態１〜２と同様に、図示しないリードフレームを加工して、電極基板３３０を形成させて作製する。なお、本発明での「切欠き部」は、電極基板３３０の厚みが階段状に又は傾斜状に異なっている状態を示している。
【００６１】
切欠き部Ｘは、たとえば陰極端子３３２の面実装に用いる側すなわち陰極端子第三層３３２ｃの側に形成させるようにし、これにより図３に示すように、面実装に用いる面は切欠き部Ｘと残存部Ｘ２に分けられる。切欠き部Ｘによって、陰極端子３３２のその部分の厚みは、残存部Ｘ２の部分の厚みに比べて薄くなっている。なお、切欠き部Ｘを形成させた陰極端子３３２の部分の厚みは、構造的強度を保つ上では電極基板３３０の厚みのうち、２０％〜８０％を残すようにするのがよい。
【００６２】
切欠き部Ｘは封止樹脂１５０に覆われ保護されており、切欠き部Ｘ以外の残存部Ｘ２の一部は封止樹脂１５０から露出し、チップ状固体電解コンデンサ３００の面実装に用いられる。
【００６３】
残存部Ｘ２の一主面はコンデンサ素子３００の面実装に用いる実装面として働き、これは陰極端子第三層３３２ｃの一主面に相当する。実装に用いない他主面は陰極端子第二層３３２ｂと接合している。陰極端子第三層３３２ｃの面実装に用いる面の面積は、陽極端子第三層３３１ｃの面実装に用いる面と同一の面積であることが望ましい。これが面実装時の電極仕様として望ましい他、実装時に起きるいわゆるマンハッタン効果を防止する上でも有効である。
【００６４】
切欠き部Ｘを形成させることにより、樹脂による封止作業時すなわちモールド成型時に、封止樹脂１５０は切欠き部Ｘに入り込んで硬化できるため、封止樹脂１５０と陰極端子３３２の密着性が向上する。このために、切欠き部Ｘは図３に示したように封止樹脂１５０に完全に包埋されるとよい。さらに、切欠き部Ｘを設けることによって、実装面すなわち封止樹脂１５０から露出する陰極端子３３２の面積を広げることなく、導電性接着剤１４０を介してコンデンサ素子１１０と導通する面積を広げることが可能となる。これにより、陰極端子３３２とコンデンサ素子１１０との間の良好な導電性を保ちつつも、上述したような面実装上での仕様要求に対応することができる。
【００６５】
実施形態３では、切欠き部Ｘの断面はたとえば第二の金属材料層すなわち陰極端子第二層３３２ｂと第三の金属材料層すなわち陰極端子第三層３３２ｃの境界近傍に設けるとよい。実施形態２で述べたように、本実施形態で用いられている電極基板３３０の金属積層構造は、コンデンサ素子側から実装面側に近づくほど、熱膨張係数が大きい金属材料を使用するように形成されている。つまり、本実施形態では装置下面すなわち陰極端子第二層３３２ｂ、陰極端子第三層３３２ｃと次第に熱膨張係数が大きくなるように構成されており、これは封止樹脂１５０をなすエポキシ樹脂と、陰極端子３３２を形成する金属材料との熱膨張係数の差が小さくなっていることを意味する。このような構成にすることで、切欠き部Ｘを設けたことにより構造的に弱い装置下面において特に熱応力を分散する効果を得ることができるので、チップ状固体電解コンデンサ３００の熱ストレスに対する耐性が向上する。
【００６６】
この切欠き部Ｘを持つ電極基板３３０は実施形態２で示した三層構造の基板すなわち電極基板２３０に対して、たとえばハーフエッチングを行うことによって得ることができる。ハーフエッチングは各金属層の途中で停止させることも可能であるが、エッチングレートが金属間で異なることから、金属層の境界で停止させることがより容易である。図３のような構造、すなわち切欠き部Ｘの形成において、たとえば銅からなる陰極端子第三層３３２ｃのみを除去するには、ニッケルと銅の積層基板に対する選択的エッチング手法として、たとえばよくしられた、過酸化水素水、硫酸、及び水を含むエッチング液を用いるとよい。このような方法を用いることで、実施形態２で示した三層構造の電極基板２３０から、銅からなる層のみを選択的に溶解し、切欠き部Ｘを持った電極基板３３０を用意することができる。
【００６７】
実施形態３で用いる金属積層構造は、たとえば第一の金属材料層すなわち陽極端子第一層３３１ａ及び陰極端子第一層３３２ａが１０μｍ〜１００μｍ、第二の金属材料層すなわち、陽極端子第二層３３１ｂ及び陰極端子第二層３３２ｂが１０μｍ〜１００μｍ、第三の金属材料層すなわち陽極端子第三層４３１ｃ及び陰極端子第三層４３２ｃが１０μｍ〜１００μｍの厚さであり、第一の金属材料層、第二の金属材料層及び第三の金属材料層からなる基板である金属基板３３０は、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍとするのが望ましい。本実施形態では、第一の金属材料層、第二の金属材料層及び第三の金属材料層の厚さの和すなわち電極基板３３０の全厚みは標準値を０．１５ｍｍとし、許容誤差を±０．００６ｍｍとした。
【００６８】
さらに、電極基板３３０の基材となる図示しないリードフレームは適宜、最外層に図示しない銅めっきないし錫めっきを施すことができる。この最外層めっき層の厚さは１μｍ〜２０μｍとするとよく、これは切欠き部Ｘを設けた後でもよい。
【００６９】
＜実施形態４＞
図４に示すのは、本発明の実施形態４にかかるチップ状固体電解コンデンサ４００である。図４に示した構造では、陽極端子４３１に関しては実施形態３と同一であるが、陰極端子４３２の上面すなわちコンデンサ素子１１０と導電性接着剤１４０を介して接している陰極端子第一層４３２ａを、凹凸構造とした点に特徴がある。凹凸構造は、陰極端子第一層４３２ａだけでなく、陰極端子第二層４３２ｂ、陰極端子第三層４３２ｃに形成させてもよい。なお、たとえば陰極端子第二層４３２ｂと陰極端子第三層４３２ｃとが接する面に互いに凹凸構造部を形成し、これらの凹凸構造が噛み合うようにしてもよい。このような構造は陰極端子４３２の機械的強度をさらに向上させることができる。また、このような凹凸構造は陰極端子４３２側だけでなく、陽極端子４３１側に形成してもよい。陽極端子４３１、陰極端子４３２の両者を凹凸構造とすることにより、チップ状固体電解コンデンサ４００の機械的強度をさらに向上させることができる。
【００７０】
本発明で開示される上記の凹凸構造では、最上面すなわち陰極電極端子４３２ａを構成する金属材料として４２アロイを用いた。４２アロイの熱膨張係数は３０℃から３３０℃において４５[１０−７／℃]〜６５[１０−７／℃]と、他の金属材料と比較して小さい。本発明ではさらに、４２アロイからなる層に凹凸構造を介して導電性接着剤１４０と陰極電極端子４３２ａを接合させるようにしているため、陰極電極端子４３２ａと導電性接着剤１４０との接触面積が大幅に増えている。このことによって導電性接着剤１４０と陰極電極端子４３２ａの密着性が向上し、熱ストレス印加時の熱応力耐性を向上することができる。さらに、凹凸構造は陰極電極端子４３２ａの表面積を上昇させているため、陰極電極端子４３２ａと、導電性接着剤１４０を介したコンデンサ素子１１０との間の電気抵抗が低減されることによって、ＥＳＲを低減する効果が見込める。
【００７１】
陰極端子４３２には、実施形態３で示したのと同様の切欠き部Ｘを形成させることができる。切欠き部Ｘを形成させることにより、封止樹脂１５０と陰極端子４３２の密着性が向上する。さらに、実装面すなわち封止樹脂１５０から露出する陰極端子４３２の面積を極端に広げることなく、導電性接着剤１４０を介してコンデンサ素子１１０と導通する面積を広げることが可能となる。これらの切欠き部Ｘに関する特徴は、実施形態３と同様である。なお、凹凸構造と切欠き部Ｘを共に持つ、すなわち図４に示したような構造を持つ陰極端子４３２の作製には、実施形態３で示した切欠き部Ｘを持つ電極基板の基材である図示しないリードフレームを順次、上記の方法で処理し、新たに凹凸構造を追加するようにするとよい。
【００７２】
本実施形態の構造は、実施形態１および実施形態２で示した金属材料の二層構造又は三層積層基板を、順次処理することによって形成することができる。たとえば前記二層構造に対し、スパッタリング、真空蒸着などを行うことによって、凹凸構造を追加することで形成することが可能であり、さらに前記三層積層構造に対してたとえばフォトリソグラフィを用いたハーフエッチング、ディープエッチングを施すことによって作製することができる。
【００７３】
図５は、図４に示した電極基板４３０の陰極端子４３２の製造方法を説明するための概念図である。リードフレームＬは、たとえば実施形態３で使用したリードフレームを用いて、ハーフエッチングやディープエッチングといった技術を用いて凹凸構造を順次形成させることで、安価に製造することができる。図５に示した構造では、たとえば実施形態３で示した切欠き部Ｘを持つ金属材料の三層積層基板を用いてリードフレームＬを作製しているが、本発明の凹凸構造はたとえば金属材料の二層積層基板に対して適応してもよい。
【００７４】
まず、電極基板４３０の陰極端子４３２部分、かつその上面すなわち陰極端子第一層４３２ａに感光性レジストとしてたとえば感光性ポリイミド樹脂の塗布をたとえばディップ法によって行う。次に、図５に示すように、パターンを転写するためのマスクＭを用意する。マスクＭを、前記感光性レジストが塗布された表面に密着させ、紫外線にて露光操作を行う。その後、所定の薬液によって処理することにより、図５に示すような凹凸構造を陰極端子第一層４３２ａに形成することができる。
【００７５】
実施形態４で用いる金属積層構造は、たとえば第一の金属材料層すなわち陽極端子第一層４３１ａ及び陰極端子第一層４３２ａが１０μｍ〜１００μｍ、第二の金属材料層すなわち、陽極端子第二層４３１ｂ及び陰極端子第二層４３２ｂが１０μｍ〜１００μｍ、第三の金属材料層すなわち陽極端子第三層４３１ｃ及び陰極端子第三層４３２ｃが１０μｍ〜１００μｍの厚さであり、第一の金属材料層、第二の金属材料層及び第三の金属材料層からなる基板である金属基板４３０は、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍとするのが望ましい。本実施形態では、第一の金属材料層、第二の金属材料層及び第三の金属材料層の厚さの和すなわち電極基板４３０の全厚みは標準値を０．１５ｍｍとし、許容誤差を±０．００６ｍｍとした。
【００７６】
該凹凸構造を作製する際、エッチング深さは上記陰極第一層４３２ａを貫通しないようにするとよい。すなわち、該凹凸構造の凸部Ｙの高さは、陰極第一層４３２ａの厚さの１０％〜９０％とするとよい。
【００７７】
上記凹凸構造は、梨の表面のようにざらざらしたいわゆる梨地とすることができる。梨地の作製には、たとえばエアーブラスト法、ショットブラスト法、サンドブラスト法、ウェットブラスト法を好適に用いて作製することができるが、粗化表面の均一性、コントロール性、洗浄性等の観点から、ウェットブラスト法が特に望ましい。これにより、上記凹凸構造と同様に密着性の向上や電気抵抗の低減といった効果を得ることができる。
【００７８】
リードフレームＬには、最外層に図示しない銅めっきないし錫めっきを施すことができる。この最外層めっき層の厚さは１μｍ〜２０μｍとするとよく、これは切欠き部Ｘ及び上述の凹凸構造を設けた後でもよい。
【００７９】
図６は、本発明の実施形態２〜４で説明した電極基板２３０、３３０、４３０の特徴を、用いた金属の三層積層構造について、好ましい組み合わせを示した表である。本発明にかかる積層構造を成す第一層、第二層、第三層の厚みはそれぞれ１０μｍ〜１００μｍとして適宜、調整するのがよく、各層を構成する金属の熱膨張係数及び熱伝導率は、第一層、第二層、第三層の順にその絶対値が大きくなるように形成させるのが望ましい。なお、図６において、第一層はたとえば実施形態２の説明に用いた図２において、陰極端子第一層２３２ａに相当し、第二層及び第三層はそれぞれ陰極端子第二層２３２ｂ及び陰極端子第三層２３２ｃに相当する。これは上述したように、主に熱応力を効率的に分散させる効果をねらったものであり、本発明の効果を損なわない範囲で、実施形態１〜４で述べた金属の組み合わせ以外にも、本表の関係を満たす金属群を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明のチップ状固体電解コンデンサは、電極基板に金属ないし合金からなる金属材料の積層構造を用いるため、耐熱性が高く、不良発生率を抑止することができるので、産業上の利用可能性は大である。
【符号の説明】
【００８１】
１１０  コンデンサ素子
１１０Ｘ  細部
１１１  多孔質焼結体
１１１Ｘ  細孔
１１２  誘電体層
１１３  固体電解質層
１１４  陰極引出層
１１４ａ  グラファイト層
１１４ｂ  銀層
１１５  陽極導出リード
１１６  しみ上がり防止手段
１２０  金属条材
１３０、２３０、３３０、４３０  電極基板
１３１、２３１、３３１、４３１  陽極端子
１３１ａ、２３１ａ、３３１ａ、４３１ａ  陽極端子第一層
１３１ｂ、２３１ｂ、３３１ｂ、４３２ｂ  陽極端子第二層
２３１ｃ、３３１ｃ、４３１ｃ  陽極端子第三層
１３２、２３２、３３２、４３２  陰極端子
１３２ａ、２３２ａ、３３２ａ、４３２ａ  陰極端子第一層
１３２ｂ、２３２ｂ、３３２ｂ、４３２ｂ  陰極端子第二層
２３２ｃ、３３２ｃ、４３２ｃ  陰極端子第三層
１４０  導電性接着剤
１５０  封止樹脂
Ｌ  リードフレーム
Ｍ  マスク
Ｘ  切欠き部
Ｘ２  残存部
Ｙ  凸部
【図１Ａ】
2013051377.tif 000003
【図１Ｂ】
2013051377.tif 000004
【図２】
2013051377.tif 000005
【図３】
2013051377.tif 000006
【図４】
2013051377.tif 000007
【図５】
2013051377.tif 000008
【図６】
2013051377.tif 000009
【図７】
2013051377.tif 000010