(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ素子(1)と、該コンデンサ素子(1)を被覆する絶縁性樹脂製の外殻(5)とを具える固体電解コンデンサであって、
コンデンサ素子(1)は、表面に誘電体酸化皮膜が形成された弁金属製の陽極箔(21)と、陰極箔(22)と、これら箔(21)(22)の間に介在させたセパレータ(23)とを巻回して構成されると共に、これら箔(21)(22)の間に導電性ポリマー層が形成された巻回部(2)を具え、
陽極箔(21)と電気的に接続された陽極リード線(41)と、陰極箔(22)と電気的に接続された陰極リード線(42)とが、巻回部(2)下面から延出すると共に外殻(5)を貫通し、外殻(5)下面に配置される陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)とそれぞれ接合している固体電解コンデンサ。
【請求項２】
コンデンサ素子(1)は、巻回部(2)側面又は上面の少なくともいずれか一方を被覆する金属層(7)を具える請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
コンデンサ素子(1)は、フッ素系、シリコン系等の撥水性樹脂によるコーティング層(8)が巻回部(2)表面に形成されている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
外殻(5)下面には、実装基板と接合する金属製の接合用補助部(52)(52)が設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ポリマー層を固体電解質層とする固体電解コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体電解質層を用いた固体電解コンデンサは、小型且つ大容量であることに加えて、等価直列抵抗が低いことから電子機器に広く使用されている。特に、固体電解質層に導電性ポリマーを用いた固体電解コンデンサは、二酸化マンガンやＴＣＮＱ錯体を用いたものと比較して等価直列抵抗が低い特徴を有しており、近年生産数が増加している。
【０００３】
一般に、固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を保護すると共に、実装基板への装置に適した外形を付与するための外装部とを含んでいる。図７は、従来実施されている巻回型のコンデンサ素子(1)の概要図である。巻回型のコンデンサ素子(1)は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、又はチタン等のエッチング処理された弁金属の箔の表面に誘電体酸化被膜を形成した陽極箔(21)と、金属製の(一般に、弁金属が使用される)陰極箔(22)とを具えており、帯状の陽極箔(21)と陰極箔(22)とを、帯状の絶縁性のセパレータ(23)を介して巻回して作製された巻回部(2)を具える。該巻回部(2)の側面には巻止めテープ(24)が貼られて、型崩れが防止される。陽極箔(21)及び陰極箔(22)には、それぞれアルミタブ端子(31)(32)が接合されており、これらアルミタブ端子(31)(32)を介して、陽極リード線(41)が陽極箔(21)と、陰極リード線(42)が陰極箔(22)とそれぞれ電気的に接続している。
【０００４】
図８は、上記のコンデンサ素子(1)を用いた縦型かつチップ型の固体電解コンデンサの断面図である。本図では、コンデンサ素子(1)断面を簡略化して示している。なお、本明細書において、固体電解コンデンサが実装基板と接合される側を下側とする。従って、本図を含めた固体電解コンデンサの図において、図の上下とコンデンサの上下は反対になる。
上記のコンデンサ素子(1)は、陽極箔(21)と陰極箔(22)の間に固体電解質層が形成された後に、外装部を構成する有底筒状のアルミニウム等の金属製ケース(11)に収納される。さらに、コンデンサ素子(1)の下部には、金属製ケース(11)の開口を塞ぐ、ブチルゴム製の封口ゴム(12)が配置される。開口近くの金属製ケース(11)の側壁が横絞り処理されると共に、金属製ケース(11)の上端部が内側へカール処理されてカール部(13)を形成することにより、開口の封止と封口ゴム(12)の固定とが確実になされる。
【０００５】
金属製ケース(11)の下端には、蓋状のプラスチック製の座板(14)が取り付けられる。陽極リード線(41)及び陰極リード線(42)は座板(14)を貫通し、これらリード線(41)(42)の座板(14)から突出する部分は、成型加工されてそれぞれ陽極電極端子(61)と陰極電極端子(62)になる。これら電極端子(61)(62)は、薄平板状の形状を有し、座板(14)下面上に配置される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
固体電解コンデンサは、様々な電子機器に使用されており、これら電子機器内の実装基板に装着されている。ノート型パソコンや携帯型情報端末（ＰＤＡ）等の小型化及び薄型化が進展している電子機器においては、実装基板の高密度化及び低背化が要求されており、これに伴って固体電解コンデンサにも小型化及び低背化が要求されている。よって、この要求を満たすために、上記のような従来の固体電解コンデンサにおいては、封口ゴム(12)及び座板(14)の厚みを小さくするすることで小型化及び低背化を図ることが考えられる。コンデンサ素子(1)の形状は固体電解コンデンサの電気的特性に直接関係するから、所定の特性を保ちつつ該形状を変更するのは困難だからである。
【０００７】
しかしながら、上記の固体電解コンデンサでは、外部雰囲気中の水分のコンデンサ素子(1)への侵入を防ぐためには、封口ゴム(12)はある一定値以上の厚みが必要である。座板(14)も、衝撃等に対する所望の耐久性を得るためには、ある一定値以上の厚みが必要である。したがって、封口ゴム(12)及び座板(14)の厚みを小さくするすることで小型化及び低背化を図ることには限度がある。加えて、封口ゴム(12)を固定するためにはカール部(13)が必要であるが、カール部(13)を形成するとその分だけ固体電解コンデンサの高さが高くなる。
【０００８】
また、巻回部(2)から電極端子(61)(62)までのリード線(41)(42)の長さが短いほど、固体電解コンデンサの等価直列抵抗が低くなるが、このように封口ゴム(12)及び座板(14)の厚みが一定値以上必要であると、等価直列抵抗を低くするためにリード線(41)(42)を短くすることができなくなる。固体電解コンデンサは低等価直列抵抗を利点とするから、このような長いリード線(41)(42)の等価直列抵抗への寄与は極力低減することが望ましい。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、小型且つ低背であり、リード線による等価直列抵抗への寄与が少ない固体電解コンデンサを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子(1)と、該コンデンサ素子(1)を被覆する絶縁性樹脂製の外殻(5)とを具える固体電解コンデンサであって、コンデンサ素子(1)は、表面に誘電体酸化皮膜が形成された弁金属製の陽極箔(21)と、陰極箔(22)と、これら箔(21)(22)の間に介在させたセパレータ(23)とを巻回して構成されると共に、これら箔(21)(22)の間に導電性ポリマー層が形成された巻回部(2)を具え、陽極箔(21)と電気的に接続された陽極リード線(41)と、陰極箔(22)と電気的に接続された陰極リード線(42)とが、巻回部(2)下面から延出すると共に外殻(5)を貫通し、外殻(5)下面に配置される陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)とそれぞれ接合している。
【００１１】
さらに、本発明の固体電解コンデンサは、上記構成に加えて、コンデンサ素子(1)は、巻回部(2)側面又は上面の少なくともいずれか一方を被覆する金属層(7)を具える。又は、巻回部(2)表面には、フッ素系、シリコン系等の撥水性の樹脂によるコーティング層(8)が形成されている。
さらに、本発明の固体電解コンデンサは、外殻(5)下面には、実装基板と接合する金属製の接合用補助部(52)(52)が設けられている。
【００１２】
【作用及び効果】
巻回部(2)を樹脂製の外殻(5)で覆うことにより、従来の固体電解コンデンサにおける封口ゴム(12)、カール部(13)、及び座板(14)に要した厚みが、樹脂の厚みに置き換わるので、固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子(1)の下側部分の厚みを薄くすることができる。さらに、これに併せてリード線(41)(42)が短くなるので、リード線(41)(42)の等価直列抵抗への寄与が低くなる。
【００１３】
巻回部(2)側面又は上面の少なくともいずれか一方を被覆する金属層(7)、又は、巻回部(2)表面に、フッ素系、シリコン系等撥水性の樹脂によるコーティング層(8)を形成することにより、外殻(5)を透過し巻回部(2)に侵入する水分を大幅に低減することができ、該水分に起因したコンデンサ特性の変化が微小になる。
【００１４】
外殻(5)下面には、実装基板と接合する陽極端子板(61)及び陰極端子板(62)に加えて接合用補助部(52)も設けられる。接合用補助部(52)は、これら端子板(61)(62)と共に半田付け等によって実装基板と接合する。従って、耐振動性が要求される車載電子装置等において、固体電解コンセンサを実装基板により強固に固定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一例を図を用いて詳述する。従来の固体電解コンデンサの同一又は類似の構成については、同一符号で示す。
図１は、本発明に係る固体電解コンデンサの第１実施例の斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線を含む平面にて同コンデンサを破断した断面図である。コンデンサ素子(1)は、絶縁性樹脂製（例えばエポキシ樹脂製）の外殻(5)に覆われている。該外殻(5)は、略直方体状の形状をしており、下面（リード線(41)(42)が位置する側の面）に設けられた窪み部(51)(51)に陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)が配置されている。平坦な外殻(5)下面上に電極端子(61)(62)を直接配置せずに、このように窪み部(51)(51)にこれら電極端子(61)(62)を配置することにより、固体電解コンデンサの高さをより低くすることができる。コンデンサ素子(1)の陽極リード線(41)と陰極リード線(42)は、外殻(5)を貫通して窪み部(51)(51)の底面に至り、それぞれ陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)と接合している。
【００１６】
本発明に係る固体電解コンデンサは、以下のようにして作製される。まず、図７に示すようなコンデンサ素子(1)が作製される。該コンデンサ素子(1)の構成については先に説明した通りである。なお、陽極箔(21)は、大面積の弁金属(本実施例ではアルミニウム)の箔を酸化処理し、これを切断して作製されるので、切り口表面には誘電体酸化被膜が形成されていない。ゆえに、図７のようにコンデンサ素子(1)を作製した後に、陽極箔(21)の切り口表面に誘電体酸化被膜を形成する処理がなされる。そして、２８０℃での熱処理の後、希釈剤としてｎ−ブチルアルコールを含む３，４−エチレンジオキシチオフェン及びｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)の混合溶液に浸漬して、陽極箔(21)と陰極箔(22)の間に導電性ポリマー層が形成される。本実施例では、ポリチオフェン系の機能性高分子材からなるポリマー層で固体電解質層を構成しているが、ポリピロール系又はポリアニリン系の機能性高分子材を用いてもよい。
【００１７】
次に、(図７に示す状態の)陽極リード線(41)及び陰極リード線(42)の先端から略中央付近をプレス加工することにより、平板状の陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)を形成する。そして、射出成型によりエポキシ樹脂製の外殻(5)をコンデンサ素子(1)を覆うように形成する。射出成型の際に電極端子(61)(62)に付着した樹脂を容易に除去できるように、外殻(5)を形成する前にこれら電極端子(61)(62)に剥離剤を塗布することが好ましい。外殻(5)形成後、陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)の下端部を屈曲して、これらを外殻(5)下面の窪み部(51)(51)に配置する。
【００１８】
なお、本実施例では、陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)を形成した後に、コンデンサ素子(1)を覆う外殻(5)を形成しているが、外殻(5)を形成した後に、陽極リード線(41)及び陰極リード線(42)をプレス加工して陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)を形成してもよい。また、別個独立に陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)を形成して、溶接等によりこれらを陽極リード線(41)及び陰極リード線(42)と接合してもよい。
【００１９】
図３は、上記第１実施例の構成に加えて、コンデンサ素子(1)の巻回部(2)の側面及び上面を金属層(7)で覆った第２実施例の断面図である。金属層(7)は、例えば、金属製のペーストを塗ることにより、又は金属箔をコンデンサ素子(1)の側面及び上面に張り付けるなどして形成することができる。本実施例では、コンデンサ素子(1)に導電性ポリマー層を形成した後に、コンデンサ素子(1)をアルミ製の有底筒状のケースに嵌め込むことにより金属層(7)を形成している。このケースの厚さは、図７に示した金属製ケース(11)と同じであり、その高さは、コンデンサ素子(1)の巻回部(2)の高さ（セパレータ(23)の幅）とほぼ同じである。
【００２０】
金属層(7)は、コンデンサ素子(1)の巻回部(2)の側面又は上面のいずれか一方のみに形成してもよい。また、コンデンサ素子(1)の巻回部(2)の下面にも形成してよいが、この場合、下面に形成した金属層(7)とアルミタブ端子(31)(32)は電気的に絶縁されている必要がある。
【００２１】
図４は、上記第１実施例の構成に加えて、コンデンサ素子(1)の巻回部(2)を樹脂コーティング層(8)で覆った第３実施例の断面図である。巻回部(2)の表面には、フッ素樹脂をスプレーにより塗布することにより薄い樹脂コーティング層(8)が形成されている。樹脂コーティング層(8)は、コンデンサ素子(1)に水分が侵入することを防止するために形成されるから、フッ素樹脂やシリコン樹脂に代表される撥水性樹脂を用いるのが好ましい。
【００２２】
図５は、上記実施例において、２つの板状の接合用補助部(52)(52)が外殻(5)の下面に設けられた実施例の斜視図である。接合用補助部(52)(52)は、半田付け可能な銅等の金属板、又はこのような金属で表面処理されたプラスチック製板等で構成されており、外殻(5)の下面に埋設される。これらは、固体電解コンデンサを実装基板に装着する際に、該基板上の（半田付け可能な金属で形成された）接合部と半田付けされる。ゆえに、本実施例の固体電解コンデンサは、計４カ所で実装基板と半田付けされる。また、外殻(5)の下面に金属製のペースト層を形成することにより接合用補助部(52)(52)を設けてもよい。
【００２３】
図６に示した実施例では、外殻(5)は、２段構造、すなわち、大きさの異なる直方体を積み重ねたような構造になっており、外殻(5)の下端部分が幅広に(又は水平断面が他部分よりも大きく)なっている。このように外殻(5)を構成することにより、実装基板と接合される電極端子(61)(62)や接合用補助部(52)(52)の面積を増加させて、より安定に固体電解コンデンサを実装基板に固定することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の固体電解コンデンサの具体的な実施例について説明する。従来型の固体電解コンデンサ、及び上記実施例の固体電解コンデンサを試作及び試験した結果を表１に示す。試作した全ての固体電解コンデンサは、定格電圧が４Ｖであり、静電容量が１５０μＦである。コンデンサ素子(1)の直径は６.３ｍｍである。なお、表１の最左列に記載してある固体電解コンデンサの各構成要素の厚さ(h1〜h9)は、図２乃至４、及び図８に示してある。表１によれば、固体電解コンデンサの高さは、従来型では５.7ｍｍであるが、本発明の実施例では３.７ｍｍである。本発明により、およそ３０％以上の固体電解コンデンサの低背化が達成されたことになる。なお、樹脂コーティング層(8)の厚さは、表１に記載した構成要素の厚さと比較して極めて薄いから、第３実施例の固体電解コンデンサの高さの測定において無視している。
【００２５】
【表１】
0003920670.tif 000002
【００２６】
耐湿特性試験は、固体電解コンデンサを、温度６０℃、湿度９０％の雰囲気に、１０００時間放置することにより行った。そして、試験前の静電容量に対する試験後の静電容量の変化率を求めた。第１実施例の静電容量は、外殻(5)を透過してコンデンサ素子(1)に至った水分によって試験後に１０％増加しているが、第２実施例及び第３実施例では、コンデンサ素子(1)と外殻(5)の間に、アルミニウムによる金属層(7)又はフッ素樹脂による樹脂コーティング(8)層が介在しているので、静電容量の変化率は、従来（＋０.５％）と比較して遜色のない値（＋２％）になっている。
【００２７】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体電解コンデンサの第１実施例の斜視図である。
【図２】本発明に係る固体電解コンデンサの第１実施例の断面図である。
【図３】本発明に係る固体電解コンデンサの第２実施例の断面図である。
【図４】本発明に係る固体電解コンデンサの第３実施例の断面図である。
【図５】接合用補助部材を具える、本発明に係る固体電解コンデンサの斜視図である。
【図６】外殻の下端部分が大きく形成された、本発明に係る固体電解コンデンサの斜視図である。
【図７】コンデンサ素子の概要図である。
【図８】従来の固体電解コンデンサの断面図である。
【符号の説明】
(1)    コンデンサ素子
(2)    巻回部
(21)      陽極箔
(22)      陰極箔
(23)      セパレータ
(41)      陽極リード線
(42)      陰極リード線
(5)      外殻
(52)      接合用補助部
(61)      陽極電極端子
(62)      陰極電極端子
(7)      金属層
(8)      コーティング層
【図１】
0003920670.tif 000003
【図２】
0003920670.tif 000004
【図３】
0003920670.tif 000005
【図４】
0003920670.tif 000006
【図５】
0003920670.tif 000007
【図６】
0003920670.tif 000008
【図７】
0003920670.tif 000009
【図８】
0003920670.tif 000010