(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属板の一方側に陽極部を、他方側に酸化皮膜層を形成した後、固体電解質層、陰極引出層からなる陰極部を形成した単板コンデンサ素子を複数枚、その陽極部が陰極部を中心として左右互い違いになるように積層してなる多端子型積層コンデンサにおいて、
積層される複数枚の単板コンデンサ素子の横幅（ｗ）を下層から上層に向って順次狭くし、積層素子の陰極部側端面を階段状に形成し、上記陰極部側端面に導電性ペーストを被覆したことを特徴とする積層型固体電解コンデンサ。
【請求項２】
積層される複数枚の単板コンデンサ素子の陰極部だけの横幅を、上層と下層とで異ならしめたことを特徴とする請求項１に記載の積層型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、複数枚の単板コンデンサ素子を積層した多端子構造を有する積層型固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解コンデンサは、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属箔またはその焼結体を陽極とし、その上に形成した酸化皮膜層を誘電体とし、さらにその上に固体電解質層を形成して陰極を構成している。この固体電解質層としては、二酸化マンガン、ＴＣＮＱ錯体、導電性高分子などが知られている。
【０００３】
近年、コンピュータのＣＰＵの低電圧化および高速化に伴い、コンデンサに流れる電流
が飛躍的に大きくなっているため、コンデンサのＥＳＲ／ＥＳＬが高いとその発熱量が大
きく、コンデンサの故障の原因となる。従って、この種ニーズに対応するコンデンサは、低ＥＳＲ／ＥＳＬ化が要求される。
【０００４】
この低ＥＳＲ／ＥＳＬ化に対応する一つの形態として、単板コンデンサ素子を複数枚上下に積層した積層型固体電解コンデンサが広く使われている。この積層型固体電解コンデンサは、一般に、弁作用金属箔の表面をエッチングするか、または弁作用金属粉末を成形、焼結した多孔質体の表面に酸化皮膜層を設けた陽極部と、この酸化皮膜層上に固体電解質層、カーボン層、銀層を順次形成してなる陰極部とで構成された単板コンデンサ素子を、導電性接着剤を介して複数枚積層して構成される。
【０００５】
図１はこの一般的な積層型固体電解コンデンサの構成を示すもので、Ｐは陽極部、Ｃは陰極部、Ｋはカーボン皮膜層、Ｍは陰極・陽極間を絶縁するマスキング層で、積層された各陽極部は互いに接合されて点線で示す陽極端子ＰＬに接続され、各陰極部は導電性接着剤Ｒを介して相互に接合され、その最下面が同じ接着剤で陰極端子ＣＬに導電接合され、これら積層体素子全体を外装樹脂でモールドして完成品となる。
尚、機能的には弁作用金属板（又は弁作用金属粉末からなる焼結板）全体が陽極であるが、本明細書では説明の便宜上、金属板の右側表面に形成された固体電解質層・カーボン層・銀層の部分を陰極部Ｃ、左側の陽極金属板露出部を陽極部Ｐと表示した。
【０００６】
この場合、図でも判るように陰極部Ｃには固体電解質層・カーボン層・銀層が形成されており、陽極部より若干厚みが大きくなるので、図のように陽極部Ｐを抵抗溶接などで圧接接合した場合、陰極部の層間が若干広がる傾向があり陰極相互間の導電性が劣化する。
これを解決するために、通常この種の積層コンデンサでは、積層体の陰極部の端面全体を銀などの導電性ペーストで追加的に被覆し、各陰極部間の接続抵抗を低減することが行なわれている。（特許文献１参照）
この導電性ペーストによる追加被覆は、図１のような積層体では、各単板コンデンサ素子を積層した後、その陽極部Ｐ・陰極部Ｃをそれぞれの端子ＰＬ、ＣＬに接合する前に、積層体の陽極部を上から吊持して陰極部だけを銀などを溶解した導電性ペーストの浴槽内へ浸漬し、陰極周面全体にペーストを塗布する方法が採用されている。
【０００７】
これにより積層陰極部に導電性ペーストが追加形成されると同時に各陰極層間へもペーストが浸透するので、全体として陰極層相互間の導電性が大幅に改善されＥＳＲが低下する。
この場合陽極部は陰極と完全に絶縁する必要があるので、陽極部はペースト浴に浸漬させず、導電ペーストが付着しないようにするのは当然である。
【０００８】
更に近年は、この種の積層コンデンサにおいて、より低ＥＳＲ、ＥＳＬ化を図るため各単板コンデンサ素子を積層する際、陽極部が陰極部を中心として左右互い違いになるように積層し、陽極電位を左右両側から取り出すようにした多端子構造の固体電解コンデンサが開発され実用化されている。（特許文献２参照）
【０００９】
この多端子構造では、上記のように陽極電位を左右両側から取り出し、陰極電位を中央から取り出す３端子構造のものの他、単板コンデンサ素子の陽極部を陰極部を中心に９０度ずつずらして積層（陽極が前後左右四方に分岐する）した５端子構造のものも知られている。
このように多端子構造にすることにより、大容量化に対応して積層段数が増加しても、磁界の打ち消し効果によりＥＳＲ・ＥＳＬ値の更なる改善が達成される。
【００１０】
しかしながら、この多端子構造の積層体では陽極が両側又は前後にあるので、積層体周面の追加被覆層を、前記のようにペースト槽内へ陰極部だけを沈漬して陰極周面だけに形成するのは困難である。従って通常はこのような場合の追加被覆は、各陰極の側面端部にエアーディスペンサを接続したシリンジで導電性ペーストを吹き付けて塗布するという方法が採用されている。
【００１１】
図２、３は、従来のこの種多端子構造の積層コンデンサの概要を示したもので、図２は、３端子型固体電解コンデンサの積層素子の一例を示す斜視図、図３は図２の積層素子のＹ−Ｙ’断面を各被覆層が判るように拡大して表示した図である。
図２においてＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は陽極露出部を、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４はそれぞれ陽極基板上に形成された陰極部を、Ｋはカーボン層、Ｍは陰・陽極間の絶縁用マスキング層を示す。
また図３において、１は弁作用金属の基板、２は酸化皮膜層、３は固体電解質層、４はカーボン層、５は陰極電位取り出し用銀層、６は各陰極層間を接合すると同時に電気的導通を確保するための導電性接着剤で、これらは各単板コンデンサ素子を製造する過程で各単板上に形成され、各単板ともに共通のものである。
７は、前記各単板を複数枚積層した後、この積層体素子の陰極部側端面に追加形成した導電性被覆層で、前述のようにシリンジを使用して矢印の方向から導電性ペーストを吹き付けて塗布して形成される。
【００１２】
しかしながら本発明者の実験によれば、積層枚数が多いと陰極端面に導電性ペーストを吹き付けた際、各単板素子の層間に導電性ペーストが浸透する前にペーストが端面から流れてしまうため、各陰極層間へのペーストの入り込み量が不充分となり、陰極層相互間の導電性改善が充分達成できず、有効なＥＳＲ低下が期待できないことが判明した。
即ち図３でも判るように、導電性ペースト７は各陰極層間の隙間ｇにできるだけ多く入り込む方が望ましいが、７’のようにごく一部しか入り込んでいないことが多い。
そのために工数をかけて導電性被覆層を追加形成しても、前記のように期待した効果が得られないわけである。
【特許文献１】特開２００４−２８１５１５号公報
【特許文献２】特開２００７−１１６０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記の問題点に鑑み、多端子型の積層型固体電解コンデンサにおいて、積層された陰極層相互間の導電性をより向上させるための新規な陰極素子構造を提供し、ＥＳＲの更なる低下を可能ならしめることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、弁作用金属の一方側を陽極部とし、この弁作用金属の他方側の表面に形成した酸化皮膜層を誘電体とし、この酸化皮膜層上に形成した固体電解質層を陰極部とする複数枚の単板コンデンサ素子を、その陽極部が陰極部を中心に左右に分岐するように積層した多端子構造の積層型固体電解コンデンサにおいて、
積層される複数枚の単板コンデンサ素子の横幅（ｗ）を下層から上層に向って順次狭くし、積層素子の陰極部側端面を階段状に形成し、この階段状に形成された陰極部側端面に導電性ペーストを塗布することによって積層陰極間の接続抵抗の低減を図ったもので、これにより積層型固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化を達成し得たものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の積層型固体電解コンデンサは、積層素子の両側の側面部に段差を設けたので、導電性ペーストによる追加被覆がより確実となり、またこの導電性ペーストが積層素子間に入り込みやすくなるので、陰極層相互間の接続抵抗を極めて小さくできる。従って積層コンデンサ全体として低ＥＳＲ化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
〔実施例〕
図４、図５、図６は、本発明実施例の３端子構造の４枚積層型固体電解コンデンサの構造説明図で、図４は積層素子だけの部分を示す斜視図、図５は図４のＹ−Ｙ’断面の図で陰極構造の詳細を説明するため拡大表示してある。図６はこの積層素子の各電極をそれぞれの端子板（リードフレーム）に接合し外装樹脂で外装した電解コンデンサの完成品を示す斜視図である。
【００１８】
図４、５、６において、各単板素子の皮膜層の性質は図２、３に示す従来例のものと変わりないので、各層は同一の符号で説明する。
即ち、エッチング処理を施した弁作用金属（本実施例ではアルミニウム箔）の一方側に陽極部Ｐを他方側に陰極部Ｃを設け、マスキング層Ｍで隔離絶縁した単板コンデンサ素子４枚を、陽極部が左右対称になるように積層する。本実施例では、この場合各弁作用金属箔の横幅サイズが少しずつ異なるように作成してその上に陰極層を形成する。これを図４でも判るように最下層に横幅サイズの一番広い素子板Ｃ１を、その上に少し狭いサイズのものＣ２を、次いで更に狭いものＣ３を、最後に最も狭い陰極部Ｃ４を重ねて積層する。
これを図５のＹ−Ｙ’断面図に基いて更に詳しく説明すると、各単板コンデンサ素子は、アルミニウム箔１上に酸化皮膜層２が形成された陽極部と、その上に形成された固体電解質層３、カーボン層４、銀層５からなる陰極層とで構成され、各陰極層間は導電性接着剤６を介して接合積層される。この場合前記したようにその横幅ｗがそれぞれ異なったものとなっているので、各素子板を中心ラインＮに対して対称に積層することにより、積層体側端面には図でも判るように段差Ｓが生じ、側端面の形状は階段状となる。
【００１９】
本実施例では、各単板コンデンサ素子の横幅サイズｗは、最下段のものをｗ１、最上段のものをｗ４としたとき、ｗ１＝４．５ｍｍ、ｗ２＝４．０ｍｍ、ｗ３＝３．５ｍｍ、ｗ４＝３．０ｍｍとした。
また各素子板の陽極部を含めた縦長さｌは何れも４．５ｍｍとし、各単板素子の厚さｄは０．２ｍｍとした。
【００２０】
次いでこのように階段状に形成された積層素子の陰極部の側端面に、エアーディスペンサを接続したシリンジで二重矢印方向から銀の導電性ペーストを吐出・塗布し硬化させることにより、陰極積層部の両側端面に銀の追加被覆層８を形成した。
この場合、本実施例では積層体の側部に段差Ｓが設けられているので、吐出されたペーストはこの段差部で一時的に滞留し、その間に８’に示すように各層間の隙間部に深く入り込むことになる。従ってこの隙間部の導電性が大幅に改善される。また側端面自体へのペーストの付着性も、従来の面一の側端面の場合のように流れ落ちてしまう恐れがなくなるのでより向上する。
【００２１】
またこの種の多端子構造の積層素子では、陰極の後端面（陽極部と反対側の端面）には上下の陽極部が突出しているので、この後端面に直接追加被覆層を形成するのは困難であるが、前記したように陰極層間の隙間に導電性ペーストが充分深く浸透するので、これが結果的に陰極板の後端面まで回り込むことになり、この部分にも従来の方式より多くの追加被覆層が形成される。
以上の相乗効果によって、本実施例の積層コンデンサではＥＳＲの大幅な低減が達成できたものである。
【００２２】
図６は、上記によって陰極部に追加被覆層を形成した積層素子の両側の陽極部Ｐ１、Ｐ３及びＰ２、Ｐ４に、それぞれ左右の陽極端子（陽極電位取り出し用端子板）ＰＬ、ＰＬ’を抵抗溶接等によって電気的に接続し、最下段の陰極部Ｃ１に導電性接着剤を介して陰極端子（陰極電位取り出し用端子板）ＣＬを接続した後、積層体全体を外装樹脂（エポキシ樹脂）９で外装してなる実施例の積層型固体電解コンデンサの完成品の斜視図で、この完成品は、定格電圧２．５Ｖ、定格容量２２０μＦの三端子構造の積層型固体電解コンデンサである。
【００２３】
下記の表１は、上記実施例の固体電解コンデンサを１００個作製し、これらについてそのＥＳＲ性能を実測し、各データの平均値を従来例と比較して示したものである。
比較データの条件を揃えるため、従来例は図２、３に例示した３端子構造の４枚積層型固体電解コンデンサであって、各単板素子は、本実施例と同じ厚さ０．２ｍｍ、同じ長さ４．５ｍｍとし、横幅ｗのみを全て４．５ｍｍとしたものを用い、その積層体の側端面に実施例と同じく導電性の銀ペーストを吐出・塗布して追加被覆層を形成し、各陽極・陰極をそれぞれの端子に接続した後、全体を実施例と同一の外装樹脂で外装した完成品である。
表１に例示したデータは、上記従来品１００個についてＥＳＲ値を実測した結果の平均値である。
【００２４】
【表１】
0005025007.tif 000002
【００２５】
表１から判るように、実施例の積層型固体電解コンデンサのＥＳＲ値は、同一定格の従来の積層型固体電解コンデンサより大幅に改善されており、本発明によって非常に低いＥＳＲを備えた積層型固体電解コンデンサが得られることが実証できた。
このＥＳＲの低減は、積層体の両側部を階段状にしたことにより、追加被覆層形成に際して導電性ペーストの無駄な流れ落ちが阻止され、積層素子の側面端部への導電性追加被覆層が効果的に形成できるとともに、各素子間へ導電性ペーストが入り込みやすくなるため、積層陰極層相互間の接続抵抗が低減した効果によるものである。
【００２６】
尚、上記実施例では、弁作用金属にアルミニウム（Ａｌ）を用いたが、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）等をシート状に形成した素子や、これらの金属粉をシート状に圧縮成形し焼結した素子を用いた場合も同様の効果が得られる。
導電性被覆層は、所望の電導度を有するように、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、カーボン等からなる導電性フィラーと、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂等からなるバインダ樹脂とを組み合わせたものなどが利用できる。
また、陰極層となる固体電解質には、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性高分子を用いてもよく、二酸化マンガン層でも同様の効果を得ることができる。
【００２７】
尚、上記実施例は、単板コンデンサ素子の陽極部Ｐを、陰極部Ｎを中心として左右互い違いになるように積層した例、即ち各単板コンデンサ素子を１８０度ずつ位相をずらして積層した例であるが、積層枚数が多くなる場合、これを９０度ずつ位相をずらして積層、即ち陽極部が陰極部を中心に交互に前後左右になるように積層してもよい。
【００２８】
上記実施例では、作製の都合上、陽極部を含む単板コンデンサ素子全体の横幅を均一とした状態で、下層から上層に狭くした例について説明したが、陽極部の側端面には追加被覆を形成しないのでその側面には段差を設ける必要がない。従って弁作用金属板を加工ないし鋳造する際、陰極部が形成される部分の横幅だけを順次変えたものを作製し、これに陽極部・陰極部を形成して積層してもよく、この場合でも当然実施例と同様の効果が期待できる。
【００２９】
（変形例）
図７は、各単板コンデンサ素子の横幅を大小２種類とし、これを交互に積層した多端子構造の積層体の断面図で、図５の場合と同様に側端面に導電性ペーストの追加被覆層８、８’を形成した例である。他の符号部分は図５と同じ部分を示す。この場合も積層体の側端面に段差Ｓが形成されるので、導電性ペーストを適宜側方から吐出・吹き付けることにより、実施例の場合と同様効果的に追加被覆層を形成することができる。
この場合、素子の横幅を大中小３種にして適宜の順序で積層しても同様の効果が得られることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】積層型固体電解コンデンサの一般例を示す斜視図。
【図２】従来の３端子構造の積層素子の構成を示す斜視図。
【図３】上記従来例の積層体のＹ−Ｙ’断面の拡大断面図。
【図４】本発明実施例の積層素子を示す斜視図。
【図５】図４のＹ−Ｙ’断面図。
【図６】図４、図５の積層素子を備えた積層型固体電解コンデンサ実施例の斜視図。
【図７】本発明の変形実施例の積層素子の断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１      弁作用金属箔
２      酸化皮膜層
３      固体電解質層
４      カーボン層
５      銀層
６      導電性接着剤
７、８  導電性ペーストによる追加被覆層
９      外装樹脂
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４  陽極部
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、陰極部
Ｋ      カーボン層
Ｍ      絶縁用マスキング層
ｇ      積層陰極間の隙間
【図１】
0005025007.tif 000003
【図２】
0005025007.tif 000004
【図３】
0005025007.tif 000005
【図４】
0005025007.tif 000006
【図５】
0005025007.tif 000007
【図６】
0005025007.tif 000008
【図７】
0005025007.tif 000009