(57)【要約】【課題】チップ型固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子、陽極リード端子、陰極リード端子と外装樹脂との密着性を向上させ、外装樹脂のクラックの発生を抑制し、固体電解コンデンサの信頼性改善を実現する固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】陽極部及び陰極部を具えるコンデンサ素子と前記陽極部と接続される陽極リード端子と前記陰極部と接続される陰極リード端子と前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂を具えた固体電解コンデンサにおいて、前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子は、前記外装樹脂から露出または突出する部分と、前記外装樹脂で被覆される部分とを有し、前記外装樹脂で被覆される部分のうち前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子の前記露出または突出する部分との境界部は、有機シラン層を介して外装樹脂と接触している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極部及び陰極部を具えたコンデンサ素子と、前記陽極部と接続する陽極リード端子と、前記陰極部と接続する陰極リード端子と、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具えた固体電解コンデンサにおいて、
前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子は、前記外装樹脂から露出または突出する部分と、前記外装樹脂で被覆される部分とを有し、
前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子の前記外装樹脂で被覆される部分のうち、少なくとも前記露出または突出する部分との境界部は、有機シラン層を介して前記外装樹脂と接触していることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
陽極部及び陰極部を具えたコンデンサ素子と、前記陽極部と接続される陽極リード端子と、前記陰極部と接続される陰極リード端子と、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具えた固体電解コンデンサの製造方法において、
前記コンデンサ素子を前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子と接続した後、前記コンデンサ素子、前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子の前記外装樹脂で被覆される部分の表面に、前記有機シラン層を形成する工程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３】
請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、
前記有機シラン層は、シランカップリング剤溶液を、前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子の前記外装樹脂で被覆される部分のうち、少なくとも前記露出または突出する部分との境界部の表面に付着させることにより形成され、
前記シランカップリング剤溶液は、２．０〜５．０ｗｔ％のシランカップリング剤を有してい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】
前記有機シラン層は、シランカップリング剤溶液を、前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子のうち少なくとも前記外装樹脂で被覆される部分及び前記コンデンサ素子の表面に付着させることにより形成され、
前記シランカップリング剤溶液は、２．０〜５．０ｗｔ％のシランカップリング剤を有していることを特徴とする請求項２に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、コンデンサ素子と、陽極リード端子と、陰極リード端子とを外装樹脂で被覆してなる形状を有する固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子は、例えば、特許文献１等に記載されているように、タンタル等の弁作用金属の粉末を略直方体に固めて焼結して陽極体を作製し、該陽極体における弁作用金属粉末の表面に高い絶縁性を有する誘電体皮膜を形成し、次いで該誘電体皮膜の表面に、二酸化マンガン又は導電性高分子等の固体電解質層を形成し、該固体電解質層に重ねて陰極引出層を形成するという構造である。
【０００３】
そして、チップ型固体電解コンデンサは、例えば、特許文献１等に記載されているように、前述した構造のコンデンサ素子を、外装樹脂にて前記コンデンサ素子における陽極体に接続した陽極リード端子及び陰極引出層に接続した陰極リード端子との両方が、当該外装樹脂外に突出又は露出するように密封してなる図３に示すような構造である。
【特許文献１】特開２００４−３４４７７５号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、チップ型固体電解コンデンサは、前記したように、コンデンサ素子を外装樹脂にて密封した構成であるものの、大気中の水分が、前記外装樹脂からコンデンサ素子にまで浸入してしまっていた。
【０００５】
一方、前記コンデンサ素子においては、弁作用金属粉末の表面に形成した誘電体皮膜を、これに重ねて形成した固体電解質層にて被覆するという構成であるが、前記誘電体皮膜の一部には、前記固体電解質層にて被覆されていない部分が必然的に存在する。
【０００６】
そして、前記誘電体皮膜のうち、固体電解質層にて被覆されていない部分に、前記外装樹脂から浸入した水分が接触すると、漏れ電流特性が悪化したり、絶縁破壊が発生したりする恐れがあるという問題があった。また、初期の漏れ電流特性が良好であっても、時間の経過とともに漏れ電流が悪化してしまうという問題点もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を鑑みて本発明の固体電解コンデンサは、陽極部及び陰極部を具えたコンデンサ素子と、前記陽極部と接続する陽極リード端子と、前記陰極部と接続する陰極リード端子と、前記コンデンサ素子とを被覆する外装樹脂を具えた固体電解コンデンサにおいて、前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子は、前記外装樹脂から露出または突出する部分と、前記外装樹脂で被覆される部分とを有し、前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子の前記外装樹脂で被覆される部分のうち前記露出または突出する部分との境界部は、有機シラン層を介して前記外装樹脂と接触していることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、陽極リード端子と陰極リード端子をコンデンサ素子に接続した後、前記コンデンサ素子、前記陽極リード端子及び前記陰極リード端子の前記外装樹脂で被覆される部分のうちうち少なくとも前記外装樹脂から露出または突出する部分との境界部の周面に有機シラン層を形成する工程を有することを特徴とする。
【０００９】
また、前記有機シラン層は、溶液中のシランカップリング剤の濃度が２．０〜５．０ｗｔ％であるシランカップリング剤溶液を用いて形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内容とすることにより、コンデンサ素子、陽極リード端子、陰極リード端子と外装樹脂との密着性が向上する。陽極リード端子及び陰極リード端子の外装樹脂で被覆される部分と外装樹脂から露出または突出する部分との境界近傍において陽極リード端子及び陰極リード端子と外装樹脂との密着性が向上することにより、外部から外装樹脂内への水分の侵入を防止することができ、外部から侵入してきた水分に起因する外装樹脂のクラックの発生を抑止することができる。また、コンデンサ素子と外装樹脂との密着性が向上するため、樹脂内に存在する水分がコンデンサ素子に侵入することを防ぐことができる。この結果固体電解コンデンサの特性の劣化を防ぐことがでる。したがって、本発明により、固体電解コンデンサの信頼性の改善が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施のための最良の形態について、以下に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の固体電解コンデンサの正面断面図である。本発明の固体電解コンデンサは、図１に示すようにコンデンサ素子１と、陽極リード端子２と、陰極リード端子３と、外装樹脂４とを具えており、コンデンサ素子１と、陽極リード端子２及び陰極リード端子３のうちの外装樹脂４で被覆されている部分２１、３１は、有機シラン層５を介して外装樹脂４と接触している。ここで、外部から外装樹脂４内に水分が侵入するのを防止するためには、有機シラン層５は、陽極リード端子２及び陰極リード端子３の外装樹脂４で被覆されている部分２１、３１のうち、少なくとも外装樹脂４から露出または突出している部分２２、３２との境界部２１１、３１１の近傍表面に形成されていればよいが、前述のように外装樹脂４で覆われている部分２１、３１全域の表面と、コンデンサ素子１の表面にも形成されていることが好ましい。この場合、コンデンサ素子１、陽極リード端子２、陰極リード端子３と、外装樹脂４との密着性が向上するので、外装樹脂４内の水分がコンデンサ素子１に付着するのを防ぐことができ、固体電解コンデンサの特性の劣化を防止することができる。
【００１３】
コンデンサ素子１は、例えば図２に示す構造を有する。すなわち、陽極リード１０を植立したタンタル等の弁作用金属からなる陽極体１１を有し、陽極体１１の周面には誘電体皮膜１２、固体電解質層１３、陰極引出層１４が順次形成されている。ここで、コンデンサ素子１の形状は図２に示す形状に限らず、例えば陽極体１１として弁作用金属からなる箔を用いてもよい。
【００１４】
有機シラン層５はシランカップリング剤から形成されており、コンデンサ素子１、陽極リード端子２、陰極リード端子３と、外装樹脂４との密着性を向上させる効果を有する。、陽極リード端子２及び陰極リード端子３のうち外装樹脂４から露出または突出する部分と外装樹脂４で被覆される部分との境界部近傍と外装樹脂４との密着性が向上することにより、外部から外装樹脂４の内部に水分が侵入することを防ぐことができ、外部から侵入する水分に起因する外装樹脂４のクラックの発生を抑止することができる。また、コンデンサ素子１と外装樹脂４との密着性が向上することにより、外装樹脂４からコンデンサ素子１に水分が浸入することを防ぐことができ、固体電解コンデンサの特性の劣化を抑えることができる。
【００１５】
次に、本発明の製造方法について説明する。
【００１６】
まず、本発明において、コンデンサ素子１の形成方法については、従来周知の方法を用いることができる。例えば、陽極リード１０が突出するように配設し、金型等を用いて弁作用金属からなる粉末を加圧成形・焼結して陽極体１１を作製する。次いで、酸溶液を準備し陽極体１１を該酸溶液に浸漬する等して、陽極体１１の周面に誘電体皮膜１２を形成する。その後、二酸化マンガン等の無機半導体層や、ＴＣＮＱ（7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン）錯塩等の有機半導体層、ポリピロールやポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子層からなる固体電解質層１３を既知の手法により形成する。該固体電解質層１３の表面に陰極引出層１４を形成してコンデンサ素子１を作製する。固体電解質層１３及び陰極引出層１４は、単層からなっていてもよいし、複数の層から形成されていてもよい。また、複数の層とした場合、同一の材料からなる層を積層してもよいが、各々の層が異なる材料から形成されていてもよい。以下、陽極リード１０を陽極部１ａ、固体電解質層１３及び陰極層１４を陰極部１ｂとする。
【００１７】
上記のようにして作製されたコンデンサ素子１を、打ち抜き加工等により予め所定の形状に形成された陽極リード端子２及び陰極リード端子３上に載置し、接続する。この際、陽極リード端子２上に陽極部１ａが、陰極リード端子３上に陰極部１ｂがくるようにし、陽極リード端子２と陰極部１ｂが接触しないようにする。該接続の方法は、抵抗溶接、レーザー溶接などの溶接や、導電性接着剤を用いた方法など、既知の技術の中から適宜選択して用いることができる。
【００１８】
次に、シランカップリング剤溶液を準備する。シランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロへキシル）エチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等の従来周知の材料の中から、特に制限なく用いることができる。該シランカップリング剤溶液に用いる溶媒としては、シランカップリング剤を溶解または分散させることができるものであれば、特に限定されず、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、エチルイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、エチレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールモノ‐ｎ−プロピルエーテル等のエチレングリコール類、プロピレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル等のプロピレングリコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン等のピロリドン類、ジメチルスルオキシド、γ−ブチロラクトン、乳酸メチル、乳酸エチル、β−メトキシイソ酪酸メチル、α−ヒドロキシイソ酪酸メチル等のヒドロキシエステル類等、アニリン、Ｎ−メチルアニリン等のアニリン類等を用いることができる。
【００１９】
前記シランカップリング剤溶液中のシランカップリング剤の濃度は、２．０〜５．０ｗｔ％であることが好ましい。シランカップリング剤は、表面が無機物からなる陰極部１ｂや無機材料からなる陽極部１ａ、陽極リード端子２、陰極リード端子３と、後述する有機層である外装樹脂４との結びつきを強める効果があるが、該シランカップリング剤の濃度が２．０ｗｔ％より小さいと、無機物と有機物との密着性向上効果が十分でなくなってしまう。また、シランカップリング剤は無機物と加水分解反応により結びつくが、前記シランカップリング剤の濃度が５．０ｗｔ％より大きいと、加水分解反応が起き難く表面が無機物からなる陰極部１ｂや無機材料からなる陽極部１ａ、陽極リード端子２、陰極リード端子３と有機シラン層５との密着性が十分でなくなってしまい、結果としてコンデンサ素子１、陽極リード端子２、陰極リード端子３と外装樹脂４との密着性改善効果も十分でなくなってしまう。
【００２０】
上記の材料、割合で作製したシランカップリング剤溶液を、前記のコンデンサ素子１の表面と、陽極リード端子２及び陰極リード端子３の外装樹脂４で被覆される部分２１、３１の表面に付着させる。シランカップリング剤溶液を付着させる方法としては、前記シランカップリング剤溶液に陽極リード端子２及び陰極リード端子３を接続したコンデンサ素子１を浸漬する方法や、陽極リード端子２、陰極リード端子３、コンデンサ素子１に前記シランカップリング剤溶液を塗布する方法等がある。その後、前記シランカップリング剤溶液を乾燥させることにより、有機シラン層５が形成される。
有機シラン層５は、陽極リード端子２及び陰極リード端子３の全面に亘って形成されてもよいが、陽極リード端子２及び陰極リード端子３のうち外装樹脂４で被覆される部分２１、３１のうち、少なくとも外装樹脂４から露出または突出する部分２２、３２との境界部近傍２１１、３１１に形成していればよい。前述の箇所２１１、３１１に有機シラン層５が形成されていると、外部から外装樹脂４内に水分が侵入するのを防ぐことができる。有機シラン層５を形成する方法としては、陽極リード端子２及び陰極リード端子３の外装樹脂４から露出する箇所をマスキングテープ等で被覆した該シランカップリング剤溶液に陽極リード端子２、陰極リード端子３及びコンデンサ素子１を浸漬したり、これらに前記シランカップリング剤溶液を塗布するといった方法が考えられる。また、乾燥方法としては、室温で長時間放置する方法や、加熱する方法、又はそれらの組み合わせ等が考えられ、特に限定されない。
【００２１】
次に、陽極リード端子２及び陰極リード端子３の一部が突出するように該コンデンサ素子１を外装樹脂４で被覆する。このような方法としては、例えばコンデンサ素子１を金型で覆い、該金型内に外装樹脂４を射出する方法等がある。
【００２２】
外装樹脂４を形成した後、外装樹脂４から突出している陽極リード端子２及び陰極リード端子３を、外装樹脂４に沿って陽極リード端子２及び陰極リード端子３の先端が同一平面上にくるように折り曲げて、図１に示す固体電解コンデンサを作製する。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
陽極リードが突出するように配置し、弁作用金属粉末を加圧成形し、焼結して陽極体を作製した。次いで該陽極体を酸溶液に浸漬し、該陽極体の周面に誘電体皮膜を形成した後、従来周知の方法で導電性高分子層からなる固体電解質層を形成した。その後、導電性カーボン層、銀ペースト層からなる陰極引出層を形成してコンデンサ素子を作製した。次に予め所定の形状に形成された陽極リード端子及び陰極リード端子上にコンデンサ素子を載置し、陽極リード端子とコンデンサ素子の陽極リード、陰極リード端子とコンデンサ素子の陰極引出部を夫々接続した。
【００２４】
シランカップリング剤として、γ‐グリシドキシプロピルシランを０．２ｇ、溶媒としてｎ−ブタノールを９９．８ｇ用いてシランカップリング剤溶液を準備し、陽極リード端子及び陰極リード端子の外装樹脂にて被覆される箇所及びコンデンサ素子を該シランカップリング剤溶液に浸漬した。その後、室温で１０分〜１時間放置した後、８０℃〜１５０℃で５〜３０分間乾燥を行った。
【００２５】
上記のようにしてコンデンサ素子、陽極リード端子、陰極リード端子の表面に有機シラン層を形成した後、該コンデンサ素子と、陽極リード端子及び陰極リード端子の一部を外装樹脂にて被覆し、外装樹脂から突出している陽極リード端子及び陰極リード端子を外装樹脂に沿って先端が同一平面上にくるように折り曲げて固体電解コンデンサを作製した。
（実施例２）
シランカップリング剤としγ‐グリシドキシプロピルトリエトキシシランを０．５ｇ、溶媒としてｎ−ブタノールを９９．５ｇ用いてシランカップリング剤溶液を作製したこと以外は実施例１と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。
（実施例３）
シランカップリング剤として３−アミノプロピルトリメトキシシランを２ｇ、溶媒としてｎ−ブタノールを９８ｇ用いてシランカップリング剤溶液を作製したこと以外は実施例１と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。
（実施例４）
シランカップリング剤として３−クロロプロピルトリメトキシシランを５ｇ、溶媒としてｎ−ブタノールを９５ｇ用いてシランカップリング剤溶液を作製したこと以外は実施例１と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。
（実施例５）
シランカップリング剤としてビニルトリメトキシシランを１０ｇ、溶媒としてｎ−ブタノールを９０ｇ用いてシランカップリング剤溶液を作製したこと以外は実施例１と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。
（実施例６）
シランカップリング剤として３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを２０ｇ、溶媒としてｎ−ブタノールを８０ｇ用いてシランカップリング剤溶液を作製したこと以外は実施例１と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。
（比較例１）
コンデンサ素子と陽極リード端子及び陰極リード端子を接続した後、有機シラン層を形成しないこと以外は実施例１と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
【００２６】
上記実施例１〜６及び比較例１の固体電解コンデンサを各々１５０個作製し、吸湿後リフローした際に外装樹脂にクラックが発生した割合を求めた。結果を表１に示す。尚、信頼性改善のため吸湿条件やリフロー条件を、製品使用範囲よりも厳しいものとした。具体的には、吸湿条件を８５℃で湿度８５％下に４８時間さらすこととし、リフロー条件をピーク温度を２６０℃とした。
【００２７】
【表１】
2009295660.tif 000003
【００２８】
表１より、コンデンサ素子、陽極リード端子、陰極リード端子の表面に有機シラン層を形成した本発明の実施例は、有機シラン層を形成しなかった従来例に比べてクラック発生率が減少しており、信頼性の改善効果があることがわかる。また、有機シラン層を形成するのに用いたシランカップリング剤溶液の濃度が２．０〜５．０ｗｔ％のときは、特にクラック発生率の低減がみられることから、この割合で有機シラン層を形成することが好ましいことがわかる。これらクラック発生率の低減は、有機シラン層がカップリングとしての機能を有し、無機層であるコンデンサ素子の陰極引出層や陽極リード端子、陰極リード端子と、有機層である外装樹脂との結びつきを強めるため、水分が外装樹脂内やコンデンサ素子にまで浸入することを防ぐことができる。これにより該水分による外装樹脂のクラックの発生を抑制することができたと考える。
【００２９】
また、実施例１〜６及び比較例１の固体電解コンデンサについて、漏れ電流の経時変化について調べたが、比較例１に比べ、実施例１〜６の経時変化量は少なく、信頼性に優れていることがわかった。
上記実施の形態及び実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、特許請求の範囲に記載の発明を限定する様に解すべきでない。本発明は、特許請求の範囲内及び均等の意味の範囲内で自由に変更することができる。例えば、図１に示す本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子を単数しか具えていないが、本発明においては、コンデンサ素子を複数具えていても構わない。また、本発明の固体電解コンデンサの形状は図１に示すものに限らず、例えば陽極リード端子及び陰極リード端子が外装樹脂から突出しておらず、外装樹脂の一側面から露出している形状であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の固体電解コンデンサの正面断面図である。
【図２】本発明のコンデンサ素子の正面断面図である。
【図３】従来の固体電解コンデンサの正面断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１        コンデンサ素子
２        陽極リード端子
３        陰極リード端子
４        外装樹脂
５        有機シラン層
【図１】
2009295660.tif 000004
【図２】
2009295660.tif 000005
【図３】
2009295660.tif 000006