(57)【要約】 【課題】  積層数が増大することによりＥＳＲが低減できる積層型固体電解コンデンサを提供すること。【解決手段】  粗面化された平板上のアルミ箔からなる陽極体１を陽極酸化して陽極酸化皮膜を形成させた誘電体２を形成した後、陽陰極の分断のため、レジスト層３、陰極部となる陽極酸化皮膜上に固体電解質４を形成し、その表面上にグラファイト５、銀ペースト６を形成して陰極層とする。しかる後にレジスト層で区切られた陽極部にＣｕ母材にＮｉ、Ｃｕ、Ａｇメッキを順次メッキ処理した陽極片７を超音波溶接にて溶接し、アルミ固体電解コンデンサ素子とする。これらのコンデンサ素子を積層した後、積層体陰極側面に沿って形成された導電層１１を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ、ニオブ、タンタルなどの弁作用金属を陽極とし、該陽極上に陽極端部を除いて形成した前記弁作用金属の酸化物を誘電体とし、該誘電体上に少なくとも固体電解質と陰極層を有し、前記陽極端部に設けた陽極部を有する固体電解コンデンサ素子を複数個積層し、前記陽極端部と陰極層をそれぞれ接続した積層型固体電解コンデンサにおいて、
複数個積層された前記固体電解コンデンサ素子の側面に沿って固体電解コンデンサ素子の陰極層を接続して形成された導電層を有することを特徴とする積層型固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記固体電解質が導電性高分子、又は、二酸化マンガンなどの無機酸化物であることを特徴とする請求項１記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記導電層が銀もしくは銅またはこれらの混合物から選ばれる少なくとも一種と樹脂からなる導電性ペーストであることを特徴とする請求項１または２記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記積層型固体電解コンデンサ素子の側面に沿って固体電解コンデンサ素子の陰極層を接続して形成された導電層が、積層された固体電解コンデンサ素子の陰極層の側面面積の少なくとも１／３を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記積層型固体電解コンデンサ素子の側面に沿って固体電解コンデンサ素子の陰極層を接続して形成された導電層が、固体電解コンデンサ素子の陰極層側面において中心よりも陽極部側に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項６】
前記積層型固体電解コンデンサ素子の側面に沿って固体電解コンデンサ素子の陰極層を接続して形成された導電層の厚みが、該固体電解コンデンサ素子の外周部をとりまくように形成された陰極層の厚み以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項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、各種電子機器に使用される積層型固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＰＵの高速化、高集積化、マザーボードの省スペース化により、コンデンサには低インピーダンス化、小型化、薄型化、高信頼性が要求されているが、従来は積層セラミックコンデンサを多数並列に使用することにより、この要求に応えているものがあった。
【０００３】
更に耐熱性に優れ、積層セラミックコンデンサ数十個を一つで補えるような大容量、低インピーダンスを実現するため、積層型固体電解コンデンサの小型化、薄型化、大容量化、低インピーダンス化が進んでいる。この要求に応えるため、従来では積層型固体電解コンデンサを並列に積層し、大容量化、低ＥＳＲ化を図っているものがあった（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、近年では、特許文献２、３に記載されているように、界面抵抗削減や製造の簡易化、厚みを薄くするために、固体電解コンデンサ素子積層体の陰極部を全面導電性ペーストに浸漬し、硬化することで積層体陰極部の導通を確保しているものもある。
【０００５】
しかしながら従来の固体電解コンデンサ素子の積層体において積層体陽極接続技術及び積層体陰極部へ全面導電性ペースト塗布においても積層枚数が増加すると式（１）のような所望のＥＳＲ低減が実現できず、積層するメリットが得られなかった。
１／Ｒ＝１／Ｒ1＋１／Ｒ2・・・１／Ｒｎ    ・・・・（１）
Ｒ：積層型固体電解コンデンサのＥＳＲ
Ｒ1、Ｒ2・・・Ｒｎ：個々の積層型固体電解コンデンサのＥＳＲ
【０００６】
特に特許文献３によれば、積層体の厚みを薄くする製造方法が提案されているが、本方法では積層体において、隣接する陰極部同士と外周部を構成する導電層は同一の材料となり一体となる。しかしながら、積層数を増加することにより積層されたコンデンサ素子と外部端子を形成するリードフレームもしくは基板から遠い素子については表皮効果から積層体陰極側面の導電層の距離が重要となる。更に低ＥＳＬ特性を実現するには積層体側面に形成する導電層の位置を陽極部に近づけるほど有効であるが、前記の積層体を一体化させる方法では、側面に塗布する導電性ペーストの厚み、塗布位置、塗布幅については特に記載がなく低ＥＳＲ、及び、低ＥＳＬに有効な手段としては十分とは言えない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−０９３３４３号公報
【特許文献２】特開２００４−２８１５１５号公報
【特許文献３】特開２００７−１６５７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、積層数が増大することによりＥＳＲが低減できる積層型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】
【０００９】
本発明の積層型固体電解コンデンサは、アルミ、ニオブ、タンタルなどの弁作用金属を陽極とし、該陽極上に陽極端部を除いて形成した前記弁作用金属の酸化物を誘電体とし、該誘電体上に少なくとも固体電解質と陰極層を有し、前記陽極端部に設けた陽極部を有する固体電解コンデンサ素子を複数個積層し、前記陽極端部と陰極層をそれぞれ接続した積層型固体電解コンデンサにおいて、複数個積層された前記固体電解コンデンサ素子の側面に沿って固体電解コンデンサ素子の陰極層を接続して形成された導電層を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の積層型固体電解コンデンサは、前記固体電解質が導電性高分子、又は、二酸化マンガンなどの無機酸化物であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の積層型固体電解コンデンサは、前記導電層が銀もしくは銅またはこれらの混合物から選ばれる少なくとも一種と樹脂からなる導電性ペーストであることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明の積層型固体電解コンデンサは、前記積層型固体電解コンデンサ素子の側面に沿って固体電解コンデンサ素子の陰極層を接続して形成された導電層が、積層された固体電解コンデンサ素子の陰極層の側面面積の少なくとも１／３を有していることが好ましい。
【００１３】
加えて、本発明の積層型固体電解コンデンサは、前記積層型固体電解コンデンサ素子の側面に沿って固体電解コンデンサ素子の陰極層を接続して形成された導電層が固体電解コンデンサ素子の陰極層側面において中心よりも陽極部側に形成されていることが好ましく、前記積層型固体電解コンデンサ素子の側面に沿って固体電解コンデンサ素子の陰極層を接続して形成された導電層の厚みが、該固体電解コンデンサ素子の外周部をとりまくように形成された陰極層の厚み以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、積層された固体電解コンデンサ素子の側面に沿って導電層を形成していることによりＥＳＲ及びＥＳＬが低減された積層型固体電解コンデンサを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
本発明では、粗面化された平板状の弁作用金属の表面に陽極酸化により弁作用金属の酸化物からなる誘電体を形成した後、陽極部となる粗面化されていない陽極端部と陰極部の分断のためにレジスト層を形成し、陽極端部を除いて誘電体上に固体電解質層、グラファイト層と銀ペースト層からなる陰極層を順次形成し、その後、粗面化されてない陽極端部にＣｕ母材からなる陽極片を超音波溶接して固体電解コンデンサ素子とする。固体電解コンデンサ素子を必要個数積層し、固体電解コンデンサ積層体とし、積層体の陽極部をレーザー溶接、陰極層を導電性ペーストでそれぞれ接続した後、陰極層の側面に導電性ペーストを転写あるいはディスペンサー、もしくはスクリーン印刷にて形成し、一定の厚み及び形成幅を確保した後、硬化し、導電層を形成する。その後、リードフレームもしくは陽陰極パターンが形成された実装基板に導電性ペーストを介して接続し、樹脂封止して積層型固体電解コンデンサを得る。後述の実施例に示す様に積層体側面に形成された導電層の面積が、積層されたコンデンサ素子の陰極層の側面面積の少なくとも１／３を有し、更に、塗布位置が陰極層の中央よりも陽極部側にあると、積層枚数が５枚以上であっても並列接続によるＥＳＲ及び、ＥＳＬ低減の効果が大きい。
【００１７】
ここで、積層体陽極部については一つ一つの素子に陽極片を溶接せず、リードフレームを含め、レーザー溶接のみで陽極の導通を確保しても良い。また、陰極部に関してもグラファイトペーストまで塗布した素子を積層し、その後、導電性ペーストに一括浸漬して積層体陰極部を形成しても良い。
【００１８】
また、積層体側面に形成する導電性ペーストは銀ペースト、銅ペースト、半田ペーストのいずれかでも良いが、導電率及び接続抵抗、取り扱いを考慮すると銀ペーストが最も良好である。
【００１９】
また、実装基板に関しては陽陰極の数を増やし、素子側に流れ込む電流と流れ出す電流の磁界のキャンセルによる低ＥＳＬ化が図れることから、陽陰極端子が千鳥状多端子になっている変換基板を使用しても良い。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細を記載する。
【００２１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１による積層型固体電解コンデンサを示す図であり、図１(ａ)は外装前の斜視図、図１(ｂ)は外装後の断面図である。まず、粗面化された平板状のアルミ箔からなる陽極体１を陽極酸化して陽極酸化皮膜を形成させた誘電体２を形成した後、陽極部となる粗面化されていない陽極端部と陰極部の分断のため、レジスト層３を形成した。その後、誘電体２上に導電性高分子からなる固体電解質４を形成し、グラファイト５、銀ペースト６を形成して陰極層とした。しかる後にレジスト層で区切られた陽極端部にCu母材にＮｉ、Ｃｕ、Ａｇメッキを順次メッキ処理した陽極片７を超音波溶接にて溶接して陽極部とし、アルミ固体電解コンデンサ素子を形成した。
【００２２】
しかる後、固体電解コンデンサ素子の陰極層を導電性ペーストで接続して積層体を形成した。積層体は２枚積層体から１０枚積層体まで形成した。１０枚積層体の寸法は１０×１５×３．８ｍｍである。その後、アルミ固体電解コンデンサ素子陽極部をレーザー溶接にて接続し陽極レーザー溶接部９を形成した。その後、積層体の陰極側面の中央部に銀ペーストからなる導電層１１を積層体の陰極側面面積の１／３にその厚みを陰極層として形成した銀ペースト６の厚みと同じ厚さで１０μｍとして形成した（図１（ａ）参照）。その後、リードフレームに陽極部、陰極層とも導電性ペースト８を介して接続し、封止樹脂１０にて外装し積層型固体電解コンデンサとした。
【００２３】
（比較例１ａ）
実施例１と同様に固体電解コンデンサ素子の陰極層を導電性ペーストで接続して積層体を形成し、陽極部をレーザー溶接にて接続し陽極レーザー溶接部を形成した後に、導電性ペーストを浸漬方法により全面形成したものを作製した。その後、実施例１と同様にリードフレームに陽極部、陰極層とも導電性ペーストを介して接続し、封止樹脂にて外装し積層型固体電解コンデンサとした。
【００２４】
（比較例１ｂ）
実施例１と同様に固体電解コンデンサ素子の陰極層を導電性ペーストで接続して積層体を形成し、陽極部をレーザー溶接にて接続し陽極レーザー溶接部を形成した後に、側面に導電層を形成しないものを作製した。その後、実施例１と同様にリードフレームに陽極部、陰極層とも導電性ペーストを介して接続し、封止樹脂にて外装し積層型固体電解コンデンサとした。
【００２５】
実施例１、比較例１ａ、比較例１ｂで作製した積層型固体電解コンデンサについてＥＳＲ（１００ｋＨｚ）を測定した。測定結果を図２に示す。ここで積層前の素子単層ＥＳＲ（１００ｋＨｚ）は１０ｍΩであった。なお、図２中に記載の理論値とは式（１）に基づいた積層枚数とＥＳＲ値を示したものである。
【００２６】
図２から明らかなように、本発明の側面に導電層を陰極層として形成した銀ペーストの厚みと同じ厚みで、積層体の陰極側面面積の１／３に形成した積層型固体電解コンデンサは積層枚数が多くなるほど並列接続によるＥＳＲ低減効果が見られる。
【００２７】
（実施例２）
固体電解質を実施例１で用いた導電性高分子に変え、二酸化マンガンで形成した以外は実施例１と同様に積層型アルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００２８】
（比較例２ａ）
固体電解質を比較例１ａで用いた導電性高分子に変え、二酸化マンガンで形成した以外は比較例１ａと同様に積層型アルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００２９】
（比較例２ｂ）
固体電解質を比較例１ｂで用いた導電性高分子に変え、二酸化マンガンで形成した以外は比較例１ｂと同様に積層型アルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００３０】
実施例２、比較例２ａ、比較例２ｂで作製した積層型固体電解コンデンサについてＥＳＲ（１００ｋＨｚ）を測定した。測定結果を図３に示す。ここで積層前の素子単層ＥＳＲ（１００ｋＨｚ）は５０ｍΩであった。なお、図３中記載の理論値とは前記式（１）に基づいた積層枚数とＥＳＲ値を示したものである。
【００３１】
図３から明らかな様に、固体電解質が二酸化マンガンであっても本発明の側面に導電層を陰極層として形成した銀ペーストの厚みと同じ厚みで、積層体の陰極側面面積の１／３に形成した積層型固体電解コンデンサは積層枚数が多くなるほど並列接続によるＥＳＲ低減効果が見られる。
【００３２】
（実施例３）
実施例１と同様にアルミ固体電解コンデンサ素子を形成したのち５枚積層体を作製した。その後、アルミ固体電解コンデンサ素子陽極部をレーザー溶接にて接続し陽極レーザー溶接部を形成した。その後、積層体の陰極層側面の中央部に形成する導電層を銀ペーストにしたもの（実施例３ａ）、銅ペーストにしたもの（実施例３ｂ）、銀フィラーと銅フィラーを１：１で混合したペーストにしたもの（実施例３ｃ）を作製し積層型アルミ固体電解コンデンサとした。
【００３３】
（比較例３ａ）
導電性ペーストを銀ペーストを用いて浸漬方法により全面形成した以外は、実施例３と同様に積層型アルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００３４】
（比較例３ｂ）
積層体の陰極層側面に導電層を形成しない以外は、実施例３と同様に積層型アルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００３５】
実施例３ａ、実施例３ｂ、実施例３ｃ、比較例３ａ、比較例３ｂで作製した積層型固体電解コンデンサについてＥＳＲ（１００ｋＨｚ）を測定した。測定結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１より、側面に形成する導電層１１としては銀または銅およびこれらの混合物から選ばれる少なくとも一種と樹脂からなるものであれば、本発明の効果が得られることが分かる。
【００３８】
（実施例４）
実施例１と同様にアルミ固体電解コンデンサ素子を形成したのち５枚積層体を作製した。その後、アルミ固体電解コンデンサ素子陽極部をレーザー溶接にて接続し陽極レーザー溶接部を形成した。その後、積層体の陰極層側面の中央部に形成する導電層の形成面積を陰極体側面面積の１／１０（実施例４ａ）、１／５（実施例４ｂ）、１／３（実施例４ｃ）、１／２（実施例４ｄ）、で形成して硬化した後、実施例１と同様に積層型固体電解コンデンサを作製した。
【００３９】
（比較例４）
導電性ペーストを浸漬方法により全面形成し陰極層側面に導電層を形成しない以外は、実施例４と同様に積層型アルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００４０】
実施例４ａ、実施例４ｂ、実施例４ｃ、実施例４ｄ、比較例４で作製した積層型固体電解コンデンサについてＥＳＲ（１００ｋＨｚ）を測定した。測定結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
2009158692.tif 000004
【００４２】
（実施例５）
図４は本発明の実施例５ａのアルミ固体電解コンデンサの積層体を示す斜視図、図５は本発明の実施例５ｃのアルミ固体電解コンデンサの積層体を示す斜視図である。実施例１と同様にアルミ固体電解コンデンサ素子を形成したのち５枚積層体を作製した。その後、アルミ固体電解コンデンサ素子陽極部をレーザー溶接にて接続し陽極レーザー溶接部を形成した。その後、図４に示すように積層体の陰極層側面の１／３の面積に形成する導電層の位置を陰極中央より陽極側に形成し、陽極側から１／３の位置を中心に形成したもの（実施例５ａ）、陰極中央に形成したもの（実施例５ｂ、図１参照）、図５に示すように陽極側とは反対側に寄せて陽極側から２／３の位置を中心に形成したもの（実施例５ｃ）を製作し、陽陰極ともリードフレーム内蔵基板に導電性ペーストを介して接続し、封止樹脂にて外装した。
【００４３】
実施例５ａ、実施例５ｂ、実施例５ｃで作製した積層型固体電解コンデンサについて、ＥＳＬ（２００ＭＨｚ）を測定した。測定結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】
2009158692.tif 000005
【００４５】
表３より側面に導電層を形成することでＥＳＲ低減効果は得られるが、形成面積は陰極側面面積の１／３以上で本発明の効果が最大限に得られることが分かる。また、表３より、側面に形成する導電層の形成位置は陰極中央よりも陽極側である方が、積層体電流経路が短くなり、ＥＳＬを低く抑えることが出来る。
【００４６】
（実施例６）
実施例１と同様にアルミ固体電解コンデンサ素子を形成したのち５枚積層体を作製した。その後、アルミ固体電解コンデンサ素子陽極部をレーザー溶接にて接続し陽極レーザー溶接部を形成した。その後、積層体の陰極層側面の中央部に形成する導電層の厚みを固体電解コンデンサ素子の外周部をとりまくように形成された陰極層（銀ペースト）の厚みに対して、０．１〜２．０倍としたものを製作し、陽陰極ともリードフレーム内蔵基板に導電性ペーストを介して接続し、封止樹脂にて外装した後、ＥＳＲ（１００ｋＨｚ）を測定した。測定結果を図６に示す。
【００４７】
この結果から、側面に形成する導電層の厚みは固体電解コンデンサ素子の外周部をとりまくように形成された陰極層（銀ペースト）よりも厚く塗布することで本発明の効果が最大限に得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１による積層型固体電解コンデンサを示す図、図１(ａ)は外装前の斜視図、図１(ｂ)は外装後の断面図。
【図２】本発明の実施例１、比較例１のＥＳＲを示す図。
【図３】本発明の実施例２、比較例２のＥＳＲを示す図。。
【図４】本発明の実施例５ａのアルミ固体電解コンデンサの積層体を示す斜視図。
【図５】本発明の実施例５ｃのアルミ固体電解コンデンサの積層体を示す斜視図。
【図６】本発明の実施例６のＥＳＲを示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１    陽極体
２    誘電体
３    レジスト層
４    固体電解質
５    グラファイト
６    銀ペースト
７    陽極片
８    導電性ペースト
９    陽極レーザー溶接部
１０    封止樹脂
１１    導電層
【図１】
2009158692.tif 000006
【図２】
2009158692.tif 000007
【図３】
2009158692.tif 000008
【図４】
2009158692.tif 000009
【図５】
2009158692.tif 000010
【図６】
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