(57)【要約】 【課題】  板状又は箔状弁作用金属から成る薄型の固体電解コンデンサにおいて、工数を増加させることなく、小型・薄型であり且つ大容量を実現できる固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】  コンデンサ素子の陽極導体部又は絶縁部３に開口部７を設け、開口部から外装樹脂１２が流入する構造とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を拡面化した板状又は箔状の弁作用金属からなる母材の表面に該母材金属の酸化物による誘電体層が設けられた陽極体の該誘電体層上に固体電解質層を含む陰極導体層を形成し、前記陽極体の母材端部又は母材周辺部に前記陰極導体層とは絶縁部により分離された陽極導体部を形成してなるコンデンサ素子を有し、前記コンデンサ素子が導電性接着剤により電極基板と接着され、外装樹脂に封止されてなる固体電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子の前記陽極導体部又は前記絶縁部に開口部を設けたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記コンデンサ素子と前記電極基板間が前記外装樹脂で充填されたことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記開口部が直径０．１０ｍｍの円が形成する面積以上で前記陽極導体部又は前記絶縁部の面積の１／４以下の面積を有することを特徴とする請求項１または２に記載の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、電子機器の電源電圧の安定化及び高周波ノイズの低減に用いる、信頼性に優れた小型・大容量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】
近年、電子機器の高性能化に伴い、回路駆動周波数の高周波化が進行している。これに対応するため、電源電圧の平滑化や高周波ノイズ対策が重要となり、従来の電解液を用いたアルミ電解コンデンサや二酸化マンガンを固体電解質に用いたタンタルコンデンサと比較してＥＳＲ（等価直列抵抗）を大幅に低減可能である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多く使用されてきている。
【０００３】
一方で、電子機器の小型・薄型化に伴い、電子部品の小型・薄型化に対する要求も強くなっており、小型・薄型で且つ低インピーダンス・大容量である固体電解コンデンサの需要が大きくなっている。
【０００４】
そのような状況の中、特許文献１には、板状のアルミニウムから構成されるコンデンサ素子を積層し、導電性接着剤（導電性ペーストともいう）を介して電極基板（プリント基板ともいう）と接続した大容量の積層型固体電解コンデンサが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現状の更なる薄型化への要求に対応するため、板状又は箔状の弁作用金属から成る薄型の固体電解コンデンサを考えた場合、コンデンサ素子の陽陰極間で電極基板に挟まれた部分は非常に狭い空間となっているため、モールドで外装を行った際に外装樹脂が充填されにくく、空隙ができやすい。
【０００７】
コンデンサ素子と電極基板との接続は銀ペーストを導電性接着剤として使用することが多いが、コンデンサ素子の陽陰極間に空隙が存在する場合には、陽極側の銀がイオン化し陰極側へ移動するイオンマイグレーションが発生しやすくなり、絶縁不良を起こすために信頼性が低下していた。
【０００８】
上記の現象は、小型・大容量実現のために陽陰極間を狭くするほど顕著に発生するため、信頼性を確保するには陽陰極間の距離を十分に大きくとる必要があり、体積効率上好ましくなかった。
【０００９】
上記の空隙を埋める手段としては、電極基板上の空隙ができると予測される部分にあらかじめ絶縁樹脂層を形成しておくといった方法が考えられるが、絶縁樹脂の高さの制御が難しいことや、工数の増加等の難点がある。
【００１０】
本発明の課題は、板状又は箔状弁作用金属から成る薄型の固体電解コンデンサにおいて、工数を増加させることなく、小型・薄型であり且つ大容量を実現できる固体電解コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、コンデンサ素子の陽極導体部又は絶縁部に開口部を設け、外装を行った際にその開口部を通して外装樹脂が流入し、空隙を樹脂で充填したことにより、コンデンサ素子の陽陰極間と電極基板との間に空隙の存在しない構造とすることで、陽陰極間を狭くしても銀のイオンマイグレーションを抑制する事ができる固体電解コンデンサが得られる。
【００１２】
すなわち、本発明の固体電解コンデンサは、表面を拡面化した板状又は箔状の弁作用金属からなる母材の表面に該母材金属の酸化物による誘電体層が設けられた陽極体の該誘電体層上に固体電解質層を含む陰極導体層を形成し、前記陽極体の母材周辺部又は母材端部に前記陰極導体層とは絶縁部により分離された陽極導体部を形成してなるコンデンサ素子を有し、前記コンデンサ素子が導電性接着剤により電極基板と接着され、外装樹脂に封止されてなる固体電解コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子の前記陽極導体部又は前記絶縁部に開口部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、前記コンデンサ素子と前記電極基板間が前記外装樹脂で充填されているとよい。さらに、前記開口部の形状及び数は制限しないが、前記開口部が直径０．１０ｍｍの円が形成する面積以上で前記陽極導体部又は前記絶縁部の面積の１／４以下の面積を有するとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、コンデンサ素子の陽極導体部又は絶縁部の所定の位置に開口部を設け、前記開口部から外装樹脂が電極基板上に流入する構造としたことで、薄型の固体電解コンデンサであっても陽陰極間の空隙を外装樹脂で充填することができ、小型・大容量のために陽陰極間の距離を狭くした場合でも銀のイオンマイグレーションが抑制され、信頼性の向上を実現できる。加えて、本発明における開口部の形成はコンデンサ素子形状への切り出しと同時に行えるため、工数の増加を伴わないといった利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の固体電解コンデンサについて、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の固体電解コンデンサの断面図である。図２は本発明の固体電解コンデンサのコンデンサ素子を示し、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【００１６】
図２を参照して本発明の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子９の作製方法について説明する。まず、両面がエッチング処理で拡面化され、陽極酸化により酸化皮膜２を形成されたアルミ箔を目的とする素子サイズに切り出す。それと同時に、又は素子サイズに切り出した後に、絶縁部３又は陽極部１４となる領域に、開口部７を設ける。（図２においては絶縁部に開口部を設けた場合を示す。）この開口部７は形状及び個数に制限はないが、直径０．１０ｍｍの円が形成する面積以上陽極導体部又は絶縁部の面積の１／４以下の面積であるものとする。開口部７の面積を限定するのは、直径０．１０ｍｍの円が形成する面積より小さいと外装樹脂を十分に通過させることが出来ず、陽極導体部又は絶縁部の面積の１／４を超える面積ではコンデンサ素子の強度低下や等価直列インダクタンスの増大が引き起こされるためである。次に、酸化皮膜２上の所定の位置にエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を塗布し、絶縁部３を形成し、アルミ箔を複数の領域に区分する。その後、再度陽極酸化を行い、切断面等アルミの芯が露出している部分に酸化皮膜を再形成する。続いて、複数の領域に区分したうちの陰極部を形成する領域に、導電性高分子からなる固体電解質層４、グラファイト層５、導電性ペースト等による金属導体層６を形成し、陰極部１３とする。次に、前記複数の領域のうち、陰極部以外の領域に関して、酸化皮膜２及び拡面化層を排除してアルミの母材金属１を露出させる。さらに、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等のメッキが施されたＣｕ箔をリードフレーム８として超音波溶接等で接続し、陽極部１４とする。
【００１７】
次に、図１を参照して本発明の固体電解コンデンサの作製方法について説明する。上述のように作製したコンデンサ素子９を、銀等を含有する導電性接着剤１１を介して電極基板１０に接続し、しかる後にエポキシ樹脂等の外装樹脂１２を用いて外装し、固体電解コンデンサを得る。外装樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、又はそれらにアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂の少なくとも一種を混合した樹脂を用いることができる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の固体電解コンデンサについて、実施例により具体的に説明する。
【００１９】
（実施例１）
本発明の固体電解コンデンサの実施例１に用いるコンデンサ素子９について図２を参照して説明する。まず、薄板状の母材金属１に多孔質部を形成し、陽極酸化することで酸化皮膜２を形成した。ここではアルミ電解コンデンサ用に市販されているもので、単位平方センチメートル当たりの容量が２２０μＦ、酸化皮膜を形成する上での公称化成電圧３Ｖ、厚みが７０μｍのアルミ箔を選択した。このアルミ箔を幅３．０ｍｍ，長さ５．０ｍｍの形状に切り出し、そのアルミ箔の長さ方向端部から幅３．０ｍｍ，長さ４．２ｍｍの領域を陰極形成部とし、反対側のアルミ箔の長さ方向端部から幅３．０ｍｍ，長さ０．５ｍｍの領域を陽極形成部とした。アルミ箔の切り出しと同時に、幅方向両端部から１．０ｍｍ且つ陽極形成部側長さ方向端部から０．７ｍｍの位置を円の中心とする、直径０．１５ｍｍの円形の開口部７を２箇所に設けた。続いて、陽極と陰極を分断するため、陽極形成部側長さ方向端部から０．６５ｍｍの位置にエポキシ樹脂を主成分とする樹脂を塗布し、多孔質部に含浸・硬化させることで幅３．０ｍｍ，長さ０．３ｍｍ，厚さ２０μｍの絶縁部３を形成した。絶縁部３の形成後、１０％のアジピン酸二アンモニウム水溶液に浸漬し、３０分間５Ｖの電圧を印加することでアルミ露出部に再度酸化皮膜を形成した。次に、陰極形成部の酸化皮膜上にモノマーとして３、４−エチレンジオキシチオフェン、酸化剤としてペルオキソ二硫酸アンモニウム、ドーパントとしてパラトルエンスルホン酸を、それぞれ、６：１：２の組成比で反応させ、導電性高分子からなる固体電解質層４を形成し、その上に、スクリーン印刷でグラファイト層５を１５μｍの厚さで形成した。さらに、グラファイト層の上に銀含有の導電性ペーストを２５μｍの厚さで塗布、１５０℃において有機溶剤を揮発させることで金属導体層６を形成し、陰極部１３とした。その後、陽極形成部の酸化皮膜２を除去し、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇメッキを施された幅３．０ｍｍ，長さ０．５ｍｍ，厚さ６０μｍのＣｕ箔をリードフレーム８として陽極部１４の片面に超音波溶接したものをコンデンサ素子とした。
【００２０】
次に、図１に示すように銀含有の導電性接着剤１１をスクリーン印刷により電極基板１０の素子側陽陰極端子に４０μｍの厚さで塗布し、前記コンデンサ素子９を熱圧着した。続いてエポキシ樹脂を主成分としたＥＭＥ−Ｇ７７０Ｊ（住友ベークライト製）を使用してトランスファモールドにより外装を行い、固体電解コンデンサを得た。
【００２１】
本実施例において開口部の円の直径を０．１５ｍｍとしたものを実施例１とし、開口部の円の直径をそれぞれ０．２０ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０５ｍｍとしたものを実施例１ａ、実施例１ｂ、実施例１ｃとした。
【００２２】
（比較例１）
又、開口部を設けないものを比較例１とした。図４に比較例１のコンデンサ素子の平面図を示す。
【００２３】
実施例１、１ａ、１ｂ、１ｃ、比較例１の５種類で１０個（以下、ｐと記載）ずつ固体電解コンデンサを作製し、断面の観察により、陽陰極間が樹脂で充填されているかどうかを確認した。その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
上記の結果から、開口部の径が０．１０ｍｍ以上のものに関しては全数で陽陰極間の樹脂充填が確認された。
【００２６】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の平面図である。
【００２７】
まず、実施例１で用いたものと同じアルミ箔を図３に示すように正方形の四辺からそれぞれ陽極部が引出された形状に切り出した。ここでは中心に陰極形成部を幅３．２ｍｍ，長さ３．２ｍｍの正方形状に配置し、その周辺四方に幅２．６ｍｍ，長さ０．３ｍｍの絶縁部形成領域、及び幅２．６ｍｍ，長さ０．５ｍｍの陽極形成部を配置した。アルミ箔の切り出しと同時に、四方の絶縁部形成領域の幅方向両端部から１．０ｍｍ且つ陰極形成部から長さ方向０．１５ｍｍの位置を円の中心とする直径０．１５ｍｍの円形の開口部７を２箇所ずつ、計８箇所に設けた。続いて、陽極と陰極を分断するため、四方の端部から長さ方向０．６５ｍｍの位置にエポキシ樹脂を主成分とする樹脂を塗布し、多孔質部に含浸・硬化させることで幅２．６ｍｍ，長さ０．３ｍｍ，厚さ２０μｍの絶縁部３を形成した。続いて、実施例１と同様に導電性高分子からなる固体電解質層４、グラファイト層５、金属導体層６を順に形成し、陰極部とした後、陽極形成部の酸化皮膜２を除去し、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇメッキを施された幅２．６ｍｍ，長さ０．５ｍｍ，厚さ６０μｍのＣｕ箔をリードフレームとして四方の陽極部１４の片面に超音波溶接したものをコンデンサ素子９とした。
【００２８】
その後、実施例１の場合と同様に電極基板１０の接着、トランスファモールドによる外装を行い、実施例２の固体電解コンデンサを得た。
【００２９】
（比較例２）
絶縁部に開口部を設けない以外は実施例２と同様のコンデンサ素子を使用して固体電解コンデンサを作製した。図５は比較例２のコンデンサ素子の平面図である
【００３０】
実施例１、実施例２及び比較例１、比較例２で作製した固体電解コンデンサを１０ｐずつ８５℃，８５％ＲＨの恒温恒湿槽に投入し、２．５Ｖの直流電圧を印加した。１００００時間電圧印加を行い、ショートが発生した個数を調査した。その結果を表２に示した。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
本発明を適用した実施例１及び実施例２記載の固体電解コンデンサでは１００００時間までショートの発生が見られなかったが、本発明を適用しなかった比較例１及び比較例２記載の固体電解コンデンサでは半数近くにショート不良が発生した。このことから、コンデンサ素子の陽極導体部又は絶縁部の所定の位置に開口部を設け、開口部から樹脂が流入し、陽陰極間の空隙を樹脂で充填した構造にすることで、マイグレーションによるショート不良の発生を抑制することができ、信頼性の改善が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の固体電解コンデンサの断面図。
【図２】本発明の固体電解コンデンサのコンデンサ素子を示す図、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の実施例２の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の平面図。
【図４】比較例１のコンデンサ素子の平面図。
【図５】比較例２のコンデンサ素子の平面図。
【符号の説明】
【００３４】
１    母材金属
２    酸化皮膜
３    絶縁部
４    固体電解質層
５    グラファイト層
６    金属導体層
７    開口部
８    リードフレーム
９    コンデンサ素子
１０    電極基板
１１    導電性接着剤
１２    外装樹脂
１３    陰極部
１４    陽極部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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