JP2008004668A - Solid electrolytic capacitor, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same.
従来より、導電性高分子からなる固体電解質層を備えた固体電解コンデンサが広く知られている(たとえば特許文献1参照)。図4は、従来の固体電解コンデンサの一例を示している。同図に示された固体電解コンデンサXは、陽極ワイヤ92が突出した多孔質焼結体91を備えており、陽極端子96Aおよび陰極端子96Bを用いて回路基板に面実装可能に構成されている。陽極端子96Aは、陽極端子92と導通している。多孔質焼結体91の表面には、誘電体層93および固体電解質層94が積層されている。固体電解質層94と陰極端子96Bとは、導電体層95によって接合されている。固体電解質層94は、導電性高分子からなり、電解重合または化学重合によって形成される。
Conventionally, a solid electrolytic capacitor including a solid electrolyte layer made of a conductive polymer has been widely known (see, for example, Patent Document 1). FIG. 4 shows an example of a conventional solid electrolytic capacitor. The solid electrolytic capacitor X shown in the figure includes a porous sintered
しかしながら、導電性高分子からなる固体電解質層94は、比較的強度が小さい。発明者らの試験結果および製造経験から、このような固体電解質層94に覆われた誘電体層93は、小さい応力によって破損しやすいことが分かってきた。このため、固体電解コンデンサXを製造するときや固体電解コンデンサXをリフローの手法によって実装するときなどの応力によって、誘電体層93にクラックが生じるおそれがある。誘電体層93にクラックが生じると、漏れ電流が増大するという問題があった。
However, the
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、漏れ電流を抑制することが可能な固体電解コンデンサを提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object thereof is to provide a solid electrolytic capacitor capable of suppressing leakage current.
本発明の第1の側面によって提供される固体電解コンデンサは、弁作用金属の多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体の表面に積層された誘電体層および固体電解質層と、を備えた固体電解コンデンサであって、上記固体電解質層は、1以上の導電性高分子層と1以上の樹脂層とを含んでいることを特徴としている。 A solid electrolytic capacitor provided by the first aspect of the present invention includes a porous sintered body of a valve action metal, and a dielectric layer and a solid electrolyte layer laminated on the surface of the porous sintered body. The solid electrolyte capacitor is characterized in that the solid electrolyte layer includes one or more conductive polymer layers and one or more resin layers.
このような構成によれば、上記固体電解質層を上記樹脂層によって補強することにより、導電性高分子のみからなる固体電解質層よりも上記固体電解質層を強固なものとすることができる。強固とされた上記固体電解質層は、上記誘電体層を適切に保護する機能を発揮する。これにより、上記固体電解コンデンサの製造時やリフローの手法を用いた実装時などに上記誘電体層にクラックが生じることを回避することが可能である。したがって、上記固体電解コンデンサの漏れ電流を抑制することができる。 According to such a configuration, by reinforcing the solid electrolyte layer with the resin layer, the solid electrolyte layer can be made stronger than the solid electrolyte layer made of only a conductive polymer. The solid electrolyte layer made strong exhibits a function of appropriately protecting the dielectric layer. As a result, it is possible to avoid the occurrence of cracks in the dielectric layer during the manufacture of the solid electrolytic capacitor or the mounting using the reflow technique. Therefore, the leakage current of the solid electrolytic capacitor can be suppressed.
本発明の第2の側面によって提供される固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用金属の多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体の表面に積層された誘電体層および固体電解質層と、を備えた固体電解コンデンサの製造方法であって、上記固体電解質層を形成する工程においては、上記誘電体層が形成された上記多孔質焼結体に導電性高分子を付着させる工程と、樹脂を付着させる工程とを、それぞれ1回以上交互に行う。 A method for producing a solid electrolytic capacitor provided by the second aspect of the present invention includes a porous sintered body of a valve action metal, a dielectric layer and a solid electrolyte layer laminated on the surface of the porous sintered body, In the step of forming the solid electrolyte layer, a step of attaching a conductive polymer to the porous sintered body on which the dielectric layer is formed; The step of attaching the resin is alternately performed once or more.
このような構成によれば、上記固体電解質層を上記導電性高分子と上記樹脂とを含むものとして形成することが可能である。上記樹脂を含む固体電解質層は、導電性高分子のみからなる固体電解質層よりも強固なものとなる。強固とされた上記固体電解質層は、上記誘電体層を適切に保護する機能を発揮する。したがって、上記誘電体層にクラックが生じることを回避可能であり、上記固体電解コンデンサの漏れ電流を抑制することができる。 According to such a configuration, the solid electrolyte layer can be formed as containing the conductive polymer and the resin. The solid electrolyte layer containing the resin is stronger than the solid electrolyte layer made of only a conductive polymer. The solid electrolyte layer made strong exhibits a function of appropriately protecting the dielectric layer. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of cracks in the dielectric layer, and the leakage current of the solid electrolytic capacitor can be suppressed.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る固体電解コンデンサの一実施形態を示している。本実施形態の固体電解コンデンサAは、多孔質焼結体1、誘電体層2、固体電解質層3、導電体層4、陽極端子5A、陰極端子5B、および樹脂パッケージ6を備えている。
FIG. 1 shows an embodiment of a solid electrolytic capacitor according to the present invention. The solid electrolytic capacitor A of this embodiment includes a porous sintered
多孔質焼結体1は、ニオブまたはタンタルなどの弁作用金属からなり、多数の細孔が形成された構造とされている。本実施形態においては、多孔質焼結体1は、直方体形状とされている。多孔質焼結体1からは、陽極ワイヤ10が突出している。陽極ワイヤ10は、ニオブまたはタンタルなどの弁作用金属からなり、その一部が多孔質焼結体1内に進入している。
The porous sintered
誘電体層2は、多孔質焼結体1の表面に形成されており、たとえば五酸化ニオブまたは五酸化タンタルなどの弁作用金属の酸化物からなる。この誘電体層2は、多孔質焼結体1の上記細孔を覆っている。
固体電解質層3は、誘電体層2上に積層されており、多孔質焼結体1の上記細孔を埋めるように形成されている。固体電解質層3は、1以上の導電性高分子層31と1以上の樹脂層32とが積層された構造とされている。導電性高分子層31は、たとえばポリエチレンジオキシチオフェンまたはポリピロールからなる。樹脂層32は、たとえばフェノール、エポキシ、アクリルなどの樹脂からなる。
The
陽極端子5Aは、たとえばCuまたNiからなる板状部材であり、導電部材51を介して陽極ワイヤ10に導通している。陽極端子5Aは、固体電解コンデンサAをたとえば回路基板に面実装するために用いられる部分である。
The anode terminal 5 </ b> A is a plate-like member made of, for example, Cu or Ni, and is electrically connected to the
陰極端子5Bは、たとえばCuまたNiからなる板状部材であり、導電体層4によって固体電解質層3と導通している。陰極端子5Bは、固体電解コンデンサAの面実装に用いられる。導電体層4は、たとえばグラファイト層とAg層とが積層されたものである。
The
樹脂パッケージ6は、たとえばエポキシ樹脂からなり、多孔質焼結体1を保護するためのものである。陽極端子5Aおよび陰極端子5Bそれぞれの一部ずつが、樹脂パッケージ6から露出している。
The resin package 6 is made of, for example, an epoxy resin and is for protecting the porous sintered
<実施例1>
固体電解コンデンサAの実施例1について、その製造工程を以下に説明する。図2は、実施例1の製造方法の手順を示している。まず、弁作用金属からなる粉末成形体を形成する。たとえばタンタルやニオブの微粉末を用意し、この微粉末を金型に充填する。この際、タンタルやニオブからなる陽極ワイヤ10を上記微粉末に進入させておく。この状態で、上記金型により上記微粉末を加圧することにより、たとえば直方体形状の粉末成形体が得られる。この粉末成形体に対して焼結処理を施すことにより、多孔質焼結体1が得られる。
<Example 1>
The manufacturing process of Example 1 of the solid electrolytic capacitor A will be described below. FIG. 2 shows the procedure of the manufacturing method of the first embodiment. First, a powder compact made of a valve metal is formed. For example, a fine powder of tantalum or niobium is prepared, and this fine powder is filled in a mold. At this time, an
次に、多孔質焼結体1の表面に誘電体層2を形成する。誘電体層2の形成には、化成処理を用いる。たとえば化成液としてのリン酸水溶液に多孔質焼結体1を浸漬させた状態で、多孔質焼結体に所定の電圧を印加する。この陽極酸化処理によって、多孔質焼結体1の表面に酸化タンタルまたは五酸化ニオブからなる誘電体層2が形成される。
Next, the
次に、固体電解質層3を形成する。固体電解質層3の形成においては、樹脂層32の形成と導電性高分子層31の形成とを交互に行う。樹脂層32の形成は、まず、たとえばシリカフィラーを混濁させた重量濃度5%のフェノール樹脂溶液に多孔質焼結体1を10sec間程度浸漬させる。次いで、フェノール樹脂溶液から多孔質焼結体1を引き揚げた後に、オーブン内において多孔質焼結体1を加熱する。この熱硬化処理によって樹脂層32が形成される。一方、導電性高分子層31の形成は、たとえばパラトルエンスルホン酸鉄エタノール溶液とEDOT(3,4−エチレンジオキシチオフェン)溶液とに交互に浸漬させることと浸漬後に乾燥させることとによって行う。
Next, the
実施例1においては、図2に示すように、樹脂層32を形成する工程を1回、導電性高分子層31を形成する工程を4回、樹脂層32を形成する工程を1回、導電性高分子層31を形成する工程を4回、この順で行った。これによって、図1の部分拡大図に示される積層構造とされた固体電解質層3が得られた。
In Example 1, as shown in FIG. 2, the step of forming the
この後は、固体電解質層3にグラファイト層およびAg層を塗布することにより導電体層4を形成する。また、導電部材51、陽極端子5A、および陰極端子5Bを接合する。そして、たとえばエポキシ樹脂を用いたモールド成形によって樹脂パッケージ6を形成する。以上の工程によって、図1に示す固体電解コンデンサAの実施例1が得られる。
Thereafter, the
<実施例2>
図3は、固体電解コンデンサAの実施例2を示している。本実施例においては、固体電解質層3の形成において、導電性高分子層31の形成を8回、樹脂層32の形成を1回、この順で行った。
<Example 2>
FIG. 3 shows a second example of the solid electrolytic capacitor A. In this example, in the formation of the
<比較例>
実施例1,2との比較のため、導電性樹脂層31の形成を8回行うことのみによって固体電解質層3を形成した比較例を用意した。実施例1,2および比較例における固体電解質層3の厚さは、いずれも20μm程度とした。表1は、実施例1,2および比較例について、製造直後とリフローの手法によって回路基板に実装した後とにおいて、静電容量、等価直列抵抗(以下ESR)、および漏れ電流LCを測定した結果を示している。
<Comparative example>
For comparison with Examples 1 and 2, a comparative example in which the
次に、固体電解コンデンサAの作用について説明する。 Next, the operation of the solid electrolytic capacitor A will be described.
本実施形態によれば、固体電解質層3に樹脂層32が含まれるため、従来技術による比較例のように導電性高分子のみからなる固体電解質層よりも本実施形態の固体電解質層3は、強固なものとなる。このような固体電解質層3は、誘電体層2を適切に保護する機能を発揮する。このため、固体電解コンデンサAの製造時やリフローの手法を用いた実装時などに生じる応力によって、誘電体層2にクラックが生じることを抑制することができる。これは、漏れ電流LCの低減に有利である。表1に示された測定結果から理解されるように、本発明に係る実施例1,2は、製造直後およびリフロー実装後の双方において、比較例よりも漏れ電流LCが小さい。特に、樹脂層32の形成を計2回行った実施例1は、製造直後における漏れ電流LCが比較例の1/4程度、実施例2の1/2程度となっている。また、リフロー実装によって、比較例においては、漏れ電流LCが2倍程度に増大しているのに対し、実施例1においては8%程度しか増大していない。この結果、実施例1,2のリフロー実装後における漏れ電流は、それぞれ比較例の15%および44%程度の値となっている。このように、固体電解質層3に樹脂層32が含まれることにより、応力による誘電体層2のクラックの発生を抑制し、漏れ電流を低減することができる。
According to the present embodiment, since the
また、実施例1,2は、比較例と比べて静電容量およびESRに大きな差が見られない。これは、樹脂層32によって上述した固体電解質層3の補強を図る一方で、大容量化および低抵抗化に適した導電性高分子層31を合理的に配置したことによる。特に、絶縁性の樹脂からなる樹脂層32を適切な厚さとすることにより、ESRの顕著な増大が回避されている。
In Examples 1 and 2, there is no significant difference in capacitance and ESR compared to the comparative example. This is because the
本発明に係る固体電解コンデンサおよびその製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る固体電解コンデンサおよびその製造方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The solid electrolytic capacitor and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the embodiment described above. The specific configuration of each part of the solid electrolytic capacitor and the manufacturing method thereof according to the present invention can be varied in design in various ways.
固体電解質層3を構成する導電性高分子層31および樹脂層32の層数および積層順序は、上述した例に限定されず適宜設定すればよい。上述した導電性高分子層31および樹脂層32を形成する工程は、それぞれ本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法における導電性高分子を付着させる工程および樹脂を付着させる工程に相当する。実施例1,2においては、固体電解質層3が導電性高分子層31および樹脂層32が認められる積層構造となっているが、本発明に係る製造方法によれば、導電性高分子と樹脂との明瞭な積層構造とならず、導電性高分子と樹脂との境界が不明瞭である構造の固体電解質層が形成される場合もある。このような構造であっても、樹脂を含むことによる固体電解質層の補強効果が期待できる。
The number of layers and the stacking order of the
A 固体電解コンデンサ
1 多孔質焼結体
2 誘電体層
3 固体電解質層
4 導電体層
5A 陽極端子
5B 陰極端子
6 樹脂パッケージ
10 陽極ワイヤ
31 導電性高分子層
32 樹脂層
A Solid
Claims (2)
上記多孔質焼結体の表面に積層された誘電体層および固体電解質層と、
を備えた固体電解コンデンサであって、
上記固体電解質層は、1以上の導電性高分子層と1以上の樹脂層とを含んでいることを特徴とする、固体電解コンデンサ。 A porous sintered body of valve action metal;
A dielectric layer and a solid electrolyte layer laminated on the surface of the porous sintered body;
A solid electrolytic capacitor comprising:
The solid electrolytic capacitor, wherein the solid electrolyte layer includes one or more conductive polymer layers and one or more resin layers.
上記多孔質焼結体の表面に積層された誘電体層および固体電解質層と、
を備えた固体電解コンデンサの製造方法であって、
上記固体電解質層を形成する工程においては、上記誘電体層が形成された上記多孔質焼結体に導電性高分子を付着させる工程と、樹脂を付着させる工程とを、それぞれ1回以上交互に行うことを特徴とする、固体電解コンデンサの製造方法。 A porous sintered body of valve action metal;
A dielectric layer and a solid electrolyte layer laminated on the surface of the porous sintered body;
A method for producing a solid electrolytic capacitor comprising:
In the step of forming the solid electrolyte layer, the step of attaching a conductive polymer to the porous sintered body on which the dielectric layer is formed and the step of attaching a resin are alternately performed one or more times. A method for producing a solid electrolytic capacitor, which is performed.
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