(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁金属からなる金属板の少なくとも片面に保護層を形成し、
前記保護層を形成した面に凹部を形成することにより、その凹部の内面に陽極部を形成する前記金属板の地金を露出させ、
前記凹部の内面の地金を拡面処理し、その表面に酸化皮膜層を形成し、
前記酸化皮膜層の上に固体電解質層を形成し、
前記固体電解質層の上に陰極端子部を形成し、
前記凹部の周囲の前記保護層を部分的に除去して陽極引き出し手段を形成する金属板の地金を露出させ、
露出した陽極引き出し手段を形成する金属板の地金の上に陽極端子を形成し、
前記凹部と前記陽極端子を含む所定の領域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した
ことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記陰極端子部のうち、外部に露出すべき所定の外部露出部を除いた部分を絶縁樹脂で被覆したことを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
弁金属からなる金属板の少なくとも片面に保護層を形成する工程と、
前記保護層を形成した面に凹部を形成することによりその凹部の内面に陽極部を形成する前記金属板の地金を露出させる工程と、
前記凹部の内面の地金を拡面処理し、その表面に酸化皮膜層を形成する工程と、
前記酸化皮膜層の上に固体電解質層を形成する工程と、
前記固体電解質層の上に陰極端子部を形成する工程と、
前記凹部の周囲の金属板の前記保護層を部分的に除去して陽極引き出し手段を形成する金属板の地金を露出させる工程と、
露出した陽極引き出し手段を形成する金属板の上に陽極端子を形成する工程と、
前記凹部と、複数の前記陽極端子を含む所定の領域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、
を有する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４】
前記陰極端子部のうち、外部に露出すべき所定の外部露出部を除いた部分について、絶縁樹脂を注入することにより被覆する工程、を含むことを特徴とする請求項３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、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、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の少なくとも片面に保護層を形成し、前記保護層を形成した面に凹部を形成することによりその凹部の内面に陽極部を形成する前記金属板の地金を露出させ、前記凹部の内面の地金を拡面処理し、その表面に酸化皮膜層を形成し、前記酸化皮膜層の上に固体電解質層を形成し、前記固体電解質層の上に陰極端子部を形成し、前記凹部の周囲の前記保護層を部分的に除去して陽極引き出し手段を形成する金属板の地金を露出させ、露出した陽極引き出し手段を形成する金属板の上に陽極端子を形成し、前記凹部と前記陽極端子を含む所定の領域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、上記態様を固体電解コンデンサの製造方法という見方からとらえたもので、弁金属からなる金属板の少なくとも片面に保護層を形成する工程と、前記保護層を形成した面に凹部を形成することによりその凹部の内面に弁金属地金を露出させる工程と、前記凹部の内面の弁金属の地金を拡面処理し、その表面に酸化皮膜層を形成する工程と、前記酸化皮膜層の上に固体電解質層を形成する工程と、前記固体電解質層の上に陰極端子部を形成する工程と、前記凹部の周囲の金属板の前記保護層を部分的に除去して陽極引き出し手段を形成する金属板の地金を露出させる工程と、露出した陽極引き出し手段を形成する金属板の上に陽極端子を形成する工程と、前記凹部と、複数の前記陽極端子を含む所定の領域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、を有することを特徴とする。
【０００８】
このように、保護層を設けた金属板片面で凹部を露出させ、酸化皮膜層、固体電解質層、陰極端子を設けたうえ、保護層の一部を除去した金属板面に陽極端子を設け、個片に切断することにより、薄型で部品配置の自由度に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、過渡応答性などの特性も改善される。
【０００９】
本発明の固体電解コンデンサにおける他の態様は、さらに、前記陰極端子部のうち、外部に露出すべき所定の外部露出部を除いた部分を絶縁樹脂で被覆したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の態様は、上記態様を固体電解コンデンサの製造方法という見方からとらえたもので、さらに、前記陰極端子部のうち、外部に露出すべき所定の外部露出部を除いた部分について、絶縁樹脂を注入することにより被覆する工程、を含むことを特徴とする。
【００１１】
このように、陰極端子部の周囲を絶縁樹脂で被覆することにより、陽極と陰極の絶縁性を高めることができるとともに、陰極端子部を構成する陰極外部電極の一部を被覆することで、陰極外部電極の接合強度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、保護層を設けた金属板片面で凹部を露出させ、酸化皮膜層、固体電解質層、陰極端子を設けたうえ、保護層の一部を除去した金属板面に陽極端子を設け、個片に切断することにより、薄型かつ小型で部品配置の自由度に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、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】
【００１３】
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〜Ｊ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及び図２の断面図に示し、また、工程の一部について図３の斜視図に示す。
【００１４】
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を用意する（図１（１））。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。
【００１５】
Ｂ．保護層の形成
そして、金属板１の少なくとも片面に保護層２を形成する（図１（２））。この保護層２は、金属板１の全面を覆う必要は無く、保護層２には、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。
【００１６】
Ｃ．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（３））。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、窓部の部分をプレス加工して凹部を形成することや、窓部の部分をエッチングなどで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「Ｄ．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。
【００１７】
Ｄ．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（４））。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。
【００１８】
Ｅ．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（５））。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。
【００１９】
Ｆ．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）を介し（図１（６））、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２（７））。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３（１）の斜視図に示す。
【００２０】
また、陰極外部電極としては、銅等の金属製の板材を導電性接着剤で接続することが好適であるが、板材は平板でも、平板上に突起を設け、この突起部を陰極外部端子としてもよい。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。但し、陰極外部電極は、同じ面の保護層との間には、絶縁のための距離すなわちギャップを設ける。
【００２１】
陰極外部電極として平板に突起部が複数形成された板材を用い、この複数の突起部を陰極外部端子とした場合、陰極端子部７は複数の陰極端子部７として導出された多端子の電極構造となる。
【００２２】
なお、陰極外部電極として平板の板材を用いて、平板の板材を銀ペースト層に接着した後に突起部を形成することもできる。この突起部の形成は後述する「Ｉ．陽極端子の形成」と同様の方法で、いわゆるバンプ電極を形成することができる。
【００２３】
Ｇ．絶縁樹脂での被覆
次に、陰極端子部７のうち、外部に露出すべき所定の外部露出部を除いた部分について、絶縁樹脂８を注入することにより被覆する（図２（８））。ここで、外部露出部は、陰極端子部７の例えば上面や突起部であり、外部露出部を除いた部分は例えば側端面と保護層２との間などである。また、絶縁樹脂８としては熱硬化性エポキシ樹脂が好適である。
【００２４】
そして、絶縁樹脂８が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、陰極外部電極の一部を被覆することにより、陰極外部電極の接合強度を高めることができる。例えば、陰極外部電極として、平板に突起部が複数形成された板材を用い、突起部のみが露出するように板材の上面を絶縁樹脂８で被覆すれば、陰極外部電極の上面が金属板と一体化され、陰極外部端子の接合強度を高めることができる。
【００２５】
Ｈ．保護層の除去
また、陽極端子との電気的接続を図るため、凹部３の周囲の金属板１の保護層２を部分的に除去して金属板の地金を露出させ、陽極引き出し手段を形成する露出部９とする（図２（９））。この際、保護層を露出するのみでもよいが、金属板まで切削してもよく、この後で形成する陽極端子の高さとの関連で、切削する深さは適宜調整可能である。このように、金属板１の保護層２を部分的に除去して露出部９を設けた状態を図３（２）の斜視図に示す。
【００２６】
Ｉ．陽極端子の形成
そして、上記のように露出した陽極引き出し手段を形成する露出部９の上に陽極端子１０を形成する（図２（１０））。この陽極端子１０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。このように、陽極端子１０を設けた状態を図３（３）の斜視図に示す。
【００２７】
こ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陽極端子部の領域を極めて小さなものとすることができる。
【００２８】
さらに、この陽極端子１０の形成個数は任意であり、一辺に複数個の陽極端子１０を形成した場合（図３（３）ではそれぞれの辺に３個の陽極端子を形成）には、複数の陽極端子１０として導出された多端子の電極構造となる。
【００２９】
Ｊ．個片への切断
最後に、凹部と陽極端子を含む所定の領域、この実施の形態では、凹部３を挟むように対向して配置した陽極端子を含む領域を区画するように金属板を切断して、個片の固体電解コンデンサとする（図２（１１））。この際に、陽極と陰極の外部端子の高さが同一平面位置となるように、上流の各工程Ａ〜Ｉにおいて、陰極外部電極の厚さと、陽極端子の高さを予め設定もしくは調整しておく。なお、カットに先立ち、図３（４）の斜視図に示すように、陽極端子周囲１０を樹脂１１で補強固定してもよい。
【００３０】
（２）作用効果
以上のように、保護層を設けた金属板片面で凹部を露出させ、酸化皮膜層、固体電解質層、陰極端子を設けたうえ、保護層を部分的に除去して陽極引き出し手段を形成する金属板の地金の上に陽極端子を設け、個片に切断することにより、薄型かつ小型で部品配置の自由度に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る。
【００３１】
そして、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。
【００３２】
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と陽極端子の高さを制御し、陽極と陰極の外部端子の高さを同一平面位置として、外部端子を含め全体を無駄のない同一平面形状とすることにより、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したり、バンプ電極による直接配線を行うことも可能となり、過渡応答性が一層改善される。
【００３３】
さらに、上記のようにＬＳＩと近接して設置することで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。
【００３４】
（３）他の実施形態
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、陰極端子部のうち、外部に露出すべき外部露出部を除いた部分を絶縁樹脂で被覆することも省略可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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（後半）を示す断面図。
【図３】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。
【符号の説明】
【００３６】
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
９…露出部
１０…陽極端子
１１…樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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