JP2950587B2 - Solid electrolytic capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固体電解コンデンサに関し、特に有機導
電性化合物を利用した板状の固体電解コンデンサにかか
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid electrolytic capacitor, and more particularly to a plate-shaped solid electrolytic capacitor using an organic conductive compound.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年の電子機器の小型化、プリント基板への実装効率
の向上等の要請から電子部品の小型化が進められてい
る。これに伴い、電解コンデンサにおいても小型化が進
められている。In recent years, downsizing of electronic components has been promoted due to demands for downsizing of electronic devices and improvement of mounting efficiency on printed circuit boards. Accordingly, miniaturization of electrolytic capacitors has been promoted.

ところが、電解コンデンサ、特に電解質として電解液
を使用した電解コンデンサの場合、電解液を一定の収納
空間に密閉しておくことが必要である。However, in the case of an electrolytic capacitor, particularly an electrolytic capacitor using an electrolytic solution as an electrolyte, it is necessary to seal the electrolytic solution in a certain storage space.

そのため、電解コンデンサを小型化するには、各種の
提案がなされているものの、例えばプリント基板からの
高さ寸法を10mmないし4mm程度とすることが限界であ
り、セラミックコンデンサの外形寸法と同等の1mmない
し3mm程度の電解コンデンサを実現することは極めて困
難であった。Therefore, although various proposals have been made to reduce the size of the electrolytic capacitor, for example, the height dimension from the printed circuit board is limited to about 10 mm to 4 mm, which is equivalent to the outer dimension of the ceramic capacitor of 1 mm. It was extremely difficult to realize an electrolytic capacitor of about 3 mm.

一方、電解液を使用しない固体電解コンデンサは、一
般的に、表面に酸化皮膜層が形成されたタンタル等から
なる陽極体に、例えば二酸化マンガン等からなる固体電
解質層を形成し、更にカーボンペーストおよび銀ペース
ト等からなる導電体層を形成した構成からなる。このよ
うな担体電解コンデンサは、電解質が固体であるため小
型化が比較的容易であり、小型化が可能である。On the other hand, a solid electrolytic capacitor that does not use an electrolyte generally has a solid electrolyte layer made of, for example, manganese dioxide or the like formed on an anode body made of tantalum or the like having an oxide film layer formed on its surface, and further has a carbon paste and It has a configuration in which a conductor layer made of silver paste or the like is formed. Such a carrier electrolytic capacitor is relatively easy to miniaturize because the electrolyte is solid, and can be miniaturized.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、従来の固体電解コンデンサでは静電容
量範囲が0.1〜10μＦ程度に限られてしまう。またその
インピーダンス特性は、電解液を使用した電解コンデン
サよりは優れるものの、セラミックコンデンサ等と比較
すると未だ充分ではなく、また陽極体にタンタルを使用
した場合はコスト高となってしまう。However, the capacitance range of the conventional solid electrolytic capacitor is limited to about 0.1 to 10 μF. Further, although its impedance characteristic is superior to that of an electrolytic capacitor using an electrolytic solution, it is still insufficient compared with a ceramic capacitor or the like, and the cost increases when tantalum is used for the anode body.

また、電子機器における電子部品の実装効率は、電子
部品自体の外形寸法による制約があるため限界があり、
例えば電子部品間もしくは電子部品と筐体との隙間等の
無駄な空間が依然として電子機器の小型化を阻んでい
る。In addition, the mounting efficiency of electronic components in electronic devices is limited due to restrictions due to the external dimensions of the electronic components themselves,
For example, useless space such as a gap between electronic components or a gap between an electronic component and a housing still prevents miniaturization of electronic devices.

あるいは、従来無駄であった空間にプリント基板を配
置し、あるいは可撓性のあるプリント基板により無駄な
空間を極力削減することは試みられているものの、静電
容量範囲が10μＦ以上の比較的容量が大きい電解コンデ
ンサをプリント基板に実装することが必要とされる場
合、少なくとも高さ寸法が10mmないし4mm程度の占有空
間が生じてしまう。そして、この占有空間が更に無駄な
空間を生み、電子部品の効率的な実装を困難にしてい
る。Alternatively, although a printed circuit board is arranged in a space that was conventionally wasted, or an attempt is made to reduce the wasted space as much as possible by using a flexible printed circuit board, a relatively small capacitance having a capacitance range of 10 μF or more is attempted. When it is necessary to mount an electrolytic capacitor having a large value on a printed circuit board, an occupied space having a height of at least about 10 mm to 4 mm is generated. This occupied space creates more useless space, and makes it difficult to mount electronic components efficiently.

この発明の目的は、電子機器における部品の実装効率
を向上させる板状の固体電解コンデンサを実現すること
にある。An object of the present invention is to realize a plate-shaped solid electrolytic capacitor that improves the mounting efficiency of components in an electronic device.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明は、固体電解コンデンサにおいて、板状の陽
極体の両面に、誘電体層、電解質層および導電体層を順
次生成し、各導電体層を介して陰極端子を設けてコンデ
ンサ素子となし、このコンデンサ素子の両面に、所望の
配線パターンを備えたプリント基盤を、樹脂層を配して
接合したことを特徴としている。The present invention provides a solid electrolytic capacitor in which a dielectric layer, an electrolyte layer and a conductor layer are sequentially formed on both sides of a plate-like anode body, and a cathode terminal is provided through each conductor layer to form a capacitor element. A printed circuit board having a desired wiring pattern is bonded to both sides of the capacitor element by disposing a resin layer.

また、この固体電解コンデンサの製造方法において、
コンデンサ素子を、一方の表面に誘電体層、電解質層お
よび導電体層が順次生成された複数の陽極体を貼り合わ
せて形成することを特徴としている。Further, in the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor,
The capacitor element is characterized in that a plurality of anode bodies in which a dielectric layer, an electrolyte layer, and a conductor layer are sequentially formed on one surface are bonded to each other.

〔作 用〕(Operation)

図面に示すように、この発明では、表面に誘電体層、
電解質層２および導電体層３を順次生成した陽極体１
と、導電体層３の表面に配置する陰極端子４、および陽
極体１に接続された陽極端子５とからなるコンデンサ素
子12の両面に、所望の配線パターン７を備えたプリント
基板６を配置しているため、板状の固体電解コンデンサ
自体をプリント基板とし、他の電子部品を実装すること
ができるようになる。As shown in the drawings, in the present invention, a dielectric layer on the surface,
Anode body 1 in which electrolyte layer 2 and conductor layer 3 are sequentially formed
And a printed circuit board 6 provided with a desired wiring pattern 7 on both sides of a capacitor element 12 comprising a cathode terminal 4 arranged on the surface of the conductor layer 3 and an anode terminal 5 connected to the anode body 1. Therefore, the plate-shaped solid electrolytic capacitor itself can be used as a printed circuit board and other electronic components can be mounted.

また、電解質層２が、機械的に脆弱なポリピロールで
ある場合、コンデンサ素子12の両面に配置されるプリン
ト基板６により外部からの機械的ストレスが電解質層２
にまで及ぶことがない。When the electrolyte layer 2 is made of mechanically fragile polypyrrole, mechanical stress from the outside is reduced by the printed circuit boards 6 arranged on both sides of the capacitor element 12.
Never reach.

〔実施例〕〔Example〕

次いで、この発明の実施例を図面にしたがい説明す
る。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第１図は、この発明の実施例による固体電解コンデン
サを示す斜視図、第２図は実施例による陽極体の概念構
造を示した部分断面斜視図である。第３図は、この発明
の他の実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing a conceptual structure of an anode body according to the embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.

陽極体１は、第２図に示すように、アルミニウム等の
弁作用金属からなる板状体からなり、その表面に形成さ
れる誘電体層、電解質層２および導電体層３とからな
る。As shown in FIG. 2, the anode body 1 is formed of a plate-shaped body made of a valve metal such as aluminum, and includes a dielectric layer, an electrolyte layer 2 and a conductor layer 3 formed on the surface thereof.

すなわち、陽極体１の表面に、選択的なエッチング処
理、例えば電解エッチング処理を施して拡面化するとと
もに、化成処理を施して酸化皮膜を形成する。この酸化
皮膜は、アルミニウムである陽極体１の表層が酸化した
酸化アルミニウムからなり、誘電体層となる。That is, the surface of the anode body 1 is subjected to a selective etching process, for example, an electrolytic etching process to enlarge the surface, and a chemical conversion process is performed to form an oxide film. This oxide film is made of aluminum oxide obtained by oxidizing the surface layer of anode body 1, which is aluminum, and becomes a dielectric layer.

そして、この誘電体層の表面に、ポリピロール等から
なる電解質層２を生成する。電解質層２は、陽極体１を
酸化剤を含有するピロール溶液中に浸漬して、化学重合
によりピロール薄膜を形成し、更にピロールを溶解した
電解重合用の電解液中に浸漬するとともに電圧を印加し
て、厚さ数μｍないし数十μｍに生成する。Then, an electrolyte layer 2 made of polypyrrole or the like is formed on the surface of the dielectric layer. The electrolyte layer 2 is formed by immersing the anode body 1 in a pyrrole solution containing an oxidizing agent, forming a pyrrole thin film by chemical polymerization, and further immersing in a pyrrole-dissolved electrolytic polymerization electrolytic solution and applying a voltage. As a result, a thickness of several μm to several tens μm is formed.

更に、電解質層２の表面には導電体層３をスクリーン
印刷している。導電体層３は、カーボンペーストおよび
銀ペーストからなる多層構造、もしくは導電性の良好な
金属粉を含有する導電性接着剤からなる単層構造の何れ
でもよい。Further, a conductor layer 3 is screen-printed on the surface of the electrolyte layer 2. The conductor layer 3 may have either a multilayer structure composed of a carbon paste and a silver paste, or a single layer structure composed of a conductive adhesive containing a metal powder having good conductivity.

そして、表面に電解質層２等が生成された複数の陽極
体１を、互いの裏面に塗布した導電性の接着剤等を介し
て接合し、第１図に示したように、表裏に電解質層２お
よび導電体層３等が順次生成された陽極体１とする。更
に、この陽極体１の両面、すなわち陽極体１の導電体層
３に、銅等の半田付け可能な金属からなる陰極端子４を
密着させてコンデンサ素子12を形成する。なお陰極端子
４は導電性の接着剤を介して導電体層３に接合してもよ
い。Then, the plurality of anode bodies 1 having the electrolyte layers 2 and the like formed on the front surface are joined via a conductive adhesive or the like applied to the back surfaces of the respective anode bodies 1 and, as shown in FIG. The anode body 1 is formed by sequentially forming the anode body 2 and the conductor layer 3. Further, a cathode terminal 4 made of a solderable metal such as copper is brought into close contact with both surfaces of the anode body 1, that is, the conductor layer 3 of the anode body 1 to form a capacitor element 12. The cathode terminal 4 may be joined to the conductor layer 3 via a conductive adhesive.

また、陽極体１の少なくとも一方の表面には、陽極引
き出し用の陽極端子５を接続する。この陽極端子５は、
半田付け可能な銅等の金属からなり、陽極体１とは超音
波溶接、レーザ溶接等の手段で接合している。An anode terminal 5 for extracting an anode is connected to at least one surface of the anode body 1. This anode terminal 5
It is made of a solderable metal such as copper, and is joined to the anode body 1 by means such as ultrasonic welding or laser welding.

コンデンサ素子12の両面には、表面に特定の配線パタ
ーン７を形成したプリント基板６を耐熱性の樹脂層８を
介して接合する。プリント基板６は、この実施例では、
厚さ0.6mmのガラスエポキシの片面に配線パターン７を
形成したものを使用し、エポキシ樹脂を表面に塗布した
コンデンサ素子12の両面に配置して密着させた。このと
き、陽極端子５および陰極端子４はプリント基板６の端
部から外部に突出させる。特に複数の陰極端子４はその
突出部分において超音波溶接等の手段で互いに接続させ
る。A printed circuit board 6 having a specific wiring pattern 7 formed on its surface is bonded to both sides of the capacitor element 12 via a heat-resistant resin layer 8. The printed circuit board 6 is, in this embodiment,
A glass epoxy having a thickness of 0.6 mm with a wiring pattern 7 formed on one side was used, and placed on and in close contact with both sides of a capacitor element 12 coated with epoxy resin on the surface. At this time, the anode terminal 5 and the cathode terminal 4 are protruded from the end of the printed circuit board 6 to the outside. In particular, the plurality of cathode terminals 4 are connected to each other at their protruding portions by means such as ultrasonic welding.

このような固体電解コンデンサでは、配線パターン７
が表面に形成されたプリント基板６により内部の固体電
解質層２が保護されるとともに、他の電子部品をこのプ
リント基板６に実装することが可能になる。In such a solid electrolytic capacitor, the wiring pattern 7
The solid electrolyte layer 2 inside is protected by the printed board 6 formed on the surface thereof, and other electronic components can be mounted on the printed board 6.

次いで第３図に示したこの発明の別の実施例について
説明する。陽極体１は、先の実施例と同様にアルミニウ
ム等からなり、その表面に選択的に酸化皮膜層、ポリピ
ロール等の電解質層２および導電体層３を順次生成して
いる。この陽極体１を複数貼り合わせるとともに、陽極
体１の導電体層３の表面には、銅等の半田付け可能な金
属からなる陰極引き出し用の陰極端子９を配置し、コン
デンサ素子13を形成する。陰極端子９は、先の実施例に
おける陰極端子４と比較して短く形成している。Next, another embodiment of the present invention shown in FIG. 3 will be described. The anode body 1 is made of aluminum or the like as in the previous embodiment, and has an oxide film layer, an electrolyte layer 2 such as polypyrrole, and a conductor layer 3 selectively formed on the surface thereof. A plurality of anode bodies 1 are bonded together, and a cathode terminal 9 for extracting a cathode made of a solderable metal such as copper is arranged on the surface of the conductor layer 3 of the anode body 1 to form a capacitor element 13. . The cathode terminal 9 is shorter than the cathode terminal 4 in the previous embodiment.

コンデンサ素子13の両面には、ガラスエポキシ等から
なるとともに、表面に配線パターン７が印刷されたプリ
ント基板10を樹脂層８を介して配置し、エポキシ樹脂等
を介して固着している。そして、プリント基板10の配線
パターン７と共に、陽極体１および陰極端子９をそれぞ
れ貫通する複数の透孔11を備えている。On both surfaces of the capacitor element 13, a printed circuit board 10 made of glass epoxy or the like and having a wiring pattern 7 printed on the surface is disposed via a resin layer 8, and is fixed via an epoxy resin or the like. Further, a plurality of through holes 11 penetrating the anode body 1 and the cathode terminal 9 are provided together with the wiring pattern 7 of the printed board 10.

この実施例において陽極体１および陰極端子９は、プ
リント基板10の透孔11を介して他の電子部品、もしくは
このプリント基板10に実装される他の電子部品と電気的
に接続される。そのため、前記の実施例のように両極端
子4,5が外部に突出することがなく、電子機器へのより
効率的な装着が可能になる。In this embodiment, the anode body 1 and the cathode terminal 9 are electrically connected to another electronic component or another electronic component mounted on the printed board 10 through the through hole 11 of the printed board 10. Therefore, unlike the above-described embodiment, the bipolar terminals 4 and 5 do not protrude to the outside, so that more efficient mounting on the electronic device becomes possible.

なお、この実施例においてプリント基板10には、陽極
体１および陰極端子９をそれぞれ貫通する複数の透孔11
を設けたが、必要に応じて一方の電極、すなわち、例え
ば陰極端子９のみを貫通する透孔をを設けてもよい。In this embodiment, the printed circuit board 10 has a plurality of through holes 11 penetrating the anode body 1 and the cathode terminal 9 respectively.
However, if necessary, a through-hole penetrating only one electrode, for example, only the cathode terminal 9 may be provided.

〔発明の効果〕 以上のようにこの発明は、固体電解コンデンサにおい
て、板状の陽極体の両面に、誘電体層、電解質層および
導電体層を順次生成し、各導電体層を介して陰極端子を
設けてコンデンサ素子となし、このコンデンサ素子の両
面に、所望の配線パターンを備えたプリント基板を、樹
脂層を配して接合したので、機械的強度が脆弱な固体電
解質であっても、両面に配置されるプリント基板により
保護され、信頼性の高い固体電解コンデンサを得ること
ができる。[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a solid electrolytic capacitor in which a dielectric layer, an electrolyte layer, and a conductor layer are sequentially formed on both surfaces of a plate-shaped anode body, and a cathode is formed through each conductor layer. A terminal is provided as a capacitor element, and a printed circuit board having a desired wiring pattern is bonded to both sides of the capacitor element by disposing a resin layer, so that even if the solid electrolyte has a weak mechanical strength, A highly reliable solid electrolytic capacitor protected by the printed circuit boards arranged on both sides can be obtained.

また、プリント基板に予め所望の配線パターンを形成
しておけば、他の電子部品の実装することができ、高密
度実装が容易になる。If a desired wiring pattern is formed on the printed circuit board in advance, other electronic components can be mounted, and high-density mounting is facilitated.

更に、この固体電解コンデンサの製造方法において、
コンデンサ素子を、一方の表面に誘電体層、電解質層お
よび導電体層が順次生成された複数の陽極体を貼り合わ
せて形成している。そのため、単体の基体に順次電解質
層等を生成することにより、貼り合わせる陽極体の表面
の電解質層等を各々均一に生成することが容易になり、
製造工程が簡略になるほか信頼性が向上する。Further, in the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor,
A capacitor element is formed by bonding a plurality of anode bodies each having a dielectric layer, an electrolyte layer, and a conductor layer sequentially formed on one surface. Therefore, by sequentially generating the electrolyte layers and the like on a single substrate, it becomes easy to uniformly generate the electrolyte layers and the like on the surface of the anode body to be bonded,
The manufacturing process is simplified and the reliability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は、この発明の実施例による固体電解コンデンサ
を示す斜視図、第２図は実施例による陽極体の概念構造
を示した部分断面斜視図である。第３図は、この発明の
他の実施例を示す斜視図である。 １……陽極体 ２……電解質層 ３……導電体層 4,9……陰極端子 ５……陽極端子 6,10……プリント基板 ７……配線パターン ８……樹脂層 11……透孔 12,13……コンデンサ素子FIG. 1 is a perspective view showing a solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing a conceptual structure of an anode body according to the embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Anode body 2 ... Electrolyte layer 3 ... Conductor layer 4, 9 ... Cathode terminal 5 ... Anode terminal 6, 10 ... Printed circuit board 7 ... Wiring pattern 8 ... Resin layer 11 ... Through-hole 12,13 …… Capacitor element

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】板状の陽極体の両面に、誘電体層、電解質
層および導電体層を順次生成し、各導電体層を介して陰
極端子を設けてコンデンサ素子となし、このコンデンサ
素子の両面に、所望の配線パターンを備えたプリント基
板を、樹脂層を配して接合した固体電解コンデンサ。1. A capacitor element in which a dielectric layer, an electrolyte layer and a conductor layer are sequentially formed on both sides of a plate-shaped anode body, and a cathode terminal is provided via each conductor layer to form a capacitor element. A solid electrolytic capacitor in which a printed circuit board having a desired wiring pattern on both sides is joined by disposing a resin layer. 【請求項２】コンデンサ素子を、表面に誘電体層、電解
質層および導電体層が順次生成された複数の陽極体を貼
り合わせて形成する請求項１記載の固体電解コンデンサ
の製造方法。2. The method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the capacitor element is formed by laminating a plurality of anode bodies each having a dielectric layer, an electrolyte layer, and a conductor layer sequentially formed on the surface.