JP4725623B2 - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

従来の固体電解コンデンサとして、例えば特許文献１に記載のチップ形固体電解コンデンサがある。この従来のチップ形固体電解コンデンサ素子は、リードフレームとして、コンデンサ素子の陽極部が接合されると共に実装用の陽極端子部を備えた陽極リードフレームと、コンデンサ素子の陰極部が接合されると共に実装用の陰極端子部を備えた陰極リードフレームとを備えている。

このチップ形固体電解コンデンサ素子では、リードフレームによって一対の陽極端子及び陰極端子を有する２端子のコンデンサ素子を多端子変換しており、基板実装時の多端子接続を可能としている。また、陽極リードフレームを流れる電流の向きと、陰極リードフレームとを流れる電流の向きとが逆方向になることにより、低ＥＳＬ化を図っている。
特開２００６−８０４２３号公報

ところで、上述した従来の固体電解コンデンサでは、最終的にコンデンサ素子と陽極リードフレームと陰極リードフレームとを絶縁性の外装樹脂で封止している。封止方法としては、耐熱性・耐湿性に優れる利点があることから、例えばコンデンサ素子を収容した型に封止用の樹脂を高温に溶かして流し込むトランスファーモールドを用いることが好ましい。しかしながら、従来の固体電解コンデンサの構造では、樹脂注入の際に剥き出しとなっているコンデンサ素子に過剰な圧力がかかりやすいといった問題があった。

一方、上述のような端子変換構造を備えた固体電解コンデンサでは、製造コスト等の観点から、より簡単な構造で低ＥＳＬ化を図ることができる構造が望まれている。そのため、簡単な構造でコンデンサ素子の耐圧性と低ＥＳＬ化の双方を実現できる構造の実現が課題となっている。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、簡単な構造でコンデンサ素子の耐圧性と低ＥＳＬ化の双方を実現できる固体電解コンデンサ、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る固体電解コンデンサは、陽極部及び陰極部を有するコンデンサ素子を複数積層してなる積層体と、積層体を被覆すると共に電気絶縁性を有する樹脂モールドと、陽極部及び陰極部に接続され、樹脂モールドの底部から突出する複数対の陽極端子及び陰極端子と、を備えた固体電解コンデンサであって、各コンデンサ素子の陰極部同士は、導電性材料を介して互いに電気的に接続され、陰極端子は、積層体の最上層に位置するコンデンサ素子の陰極部の少なくとも一部を覆うように当該陰極部に接続された庇部と、積層体の側面と離間した状態で庇部と陰極端子との間に延在する連結部とによって各陰極部と電気的に接続されていることを特徴としている。

この固体電解コンデンサでは、導電性材料を介して接続された各コンデンサ素子の陰極部を積層体の下層から上層に向かって流れる電流の経路と、庇部から連結部を通って陰極端子に流れる電流の経路とが互いに逆方向になることにより、簡単な構造で相互インダクタンス効果による低ＥＳＬ化が図られる。また、庇部と連結部とによって積層体が囲われるので、樹脂注入の際のコンデンサ素子の耐圧性を十分に確保できる。このため、トランスファーモールドによって積層体の被覆を行う樹脂モールドを形成できるので、耐熱性・耐湿性に優れたものとなる。

また、陽極端子は、各陽極部を繋ぐように積層体に固定された金属部材と、金属部材に接続され、非導電性材料を介した状態で積層体の底部側に固定された導電板とによって各陽極部と電気的に接続されていることが好ましい。このような構成により、簡単な構造で２端子のコンデンサ素子を多端子変換することが可能となる。

また、陽極端子及び陰極端子は、積層体における第１の側面側と、この第１の側面に対向する第２の側面側とにおいて、交互に配列されていることが好ましい。この場合、陽極端子を流れる電流の経路と、陰極端子を流れる電流の経路とが互いに逆方向になることにより、一層の低ＥＳＬ化が図られる。

また、庇部は、各連結部を繋ぐように平板状をなしていることが好ましい。この場合、積層体が庇部によって更に囲まれることとなり、樹脂注入の際のコンデンサ素子の耐圧性を一層確保できる。

また、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、上記の固体電解コンデンサの製造方法であって、平板状のベース部と、ベース部から突出する陰極端子と、陰極端子から立ち上がる連結部と、連結部の先端部に接続される庇部とがパターン形成された第１の導電板とを用意する工程と、ベース部を載置可能な第１の載置部と、積層体を載置可能な第２の載置部と、第２の載置部から突出する陽極端子とがパターン形成された第２の導電板を用意する工程と、第２の載置部に非導電性材料を介して積層体を固定する工程と、ベース部が第１の載置部と一致するように第１の導電板を第２の導電板に重ね合わせて接合する工程と、庇部と積層体の最上層に位置するコンデンサ素子の陰極部との間に導電性材料を充填する工程と、陽極端子及び陰極端子が突出するように、電気絶縁性を有する樹脂モールドで積層体を被覆する工程とを備えたことを特徴としている。

この固体電解コンデンサの製造方法では、陽極端子がパターン形成された第２の導電板に、陰極端子、連結部、及び庇部がパターン形成された第１の導電板を重ね合わせて接合する簡単な手順で上述した構成を有する固体電解コンデンサを作製することができる。得られた固体電解コンデンサでは、導電性材料を介して接続された各コンデンサ素子の陰極部を積層体の上層から下層に向かって流れる電流の経路と、庇部から連結部を通って陰極端子に流れる電流の経路とが互いに逆方向になることにより、簡単な構造で相互インダクタンス効果による低ＥＳＬ化が図られる。また、庇部と連結部とによって積層体が囲われるので、樹脂注入の際のコンデンサ素子の耐圧性を十分に確保できる。このため、トランスファーモールドによって積層体の被覆を行う樹脂モールドを形成できるので、耐熱性・耐湿性に優れたものとなる。

本発明によれば、簡単な構造でコンデンサ素子の耐圧性と低ＥＳＬ化の双方を実現できる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る固体電解コンデンサ及びその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

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す斜視図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は、そのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

図１〜図３に示すように、固体電解コンデンサ１は、複数のコンデンサ素子２を積層してなる積層体３と、電気絶縁性を有し、積層体３を被覆する樹脂モールド４と、樹脂モールド４の底部から突出する複数対（本実施形態では４対）の陽極端子６及び陰極端子７とを備えている。

各コンデンサ素子２は、箔状または板状のアルミニウム基体１１を有している。アルミニウム基体１１の表面は、その表面積を増大させるため、粗面化によってポーラス状となっている。アルミニウム基体１１のポーラス状の表面には、化成処理によって絶縁性の酸化アルミニウム被膜（不図示）が形成されている。

化成処理されたアルミニウム基体１１の一端側領域は、表面の粗面化構造が破壊された状態となっており、陽極部１２が形成されている。また、アルミニウム基体１１の他端側領域の表面には、導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層、グラファイトペースト層、及び銀ペースト層が順に形成されることにより、陰極部１３が形成されている。

陽極部１２と陰極部１３との間の領域には、レジスト部１４が形成されている。このレジスト部１４は、例えばスクリーン印刷法を用いてエポキシ樹脂等を塗布することで形成されている。

各コンデンサ素子２の陽極部１２同士は、導電性を有する金属部材１６を介して電気的に接続されている。金属部材１６は、例えば鉄、ニッケル、銅及びこれらの合金等で形成され、各陽極部１２とは、例えばレーザ溶接によって接合されている。また、各コンデンサ素子２の陰極部１３間には、導電性接着層１７が介在している。導電性接着層１７は、陰極部１３同士を電気的に接続するものであり、例えば銀−エポキシ系接着剤が用いられる。

４対の陽極端子６及び陰極端子７は、樹脂モールド４において、積層体３の幅方向に対応する側面４ａの底部と、当該側面４ａに対向する側面４ｂの底部とから所定の間隔をもってそれぞれ突出している。陽極端子６及び陰極端子７は、交互に配列されている。具体的には、図１の手前側から見て、側面４ａ側には、陽極端子６ａ、陰極端子７ａ、陽極端子６ｂ、陰極端子７ｂが順に配置され、側面４ｂ側には、陰極端子７ｃ、陽極端子６ｃ、陰極端子７ｄ、陽極端子６ｄが順に配置されている。

なお、図１において、陽極端子６ａ〜６ｄ及び陰極端子７ａ〜７ｄは、後述する製造方法により、２枚の導電板が重ね合わされて形成されているが、構成上は１枚の導電板によって形成されていてもよい。

各コンデンサ素子２の陽極部１２と陽極端子６との接続には、陽極端子６と一体的に形成された導電板１８が用いられている。導電板１８は、コンデンサ素子２の平面形状とほぼ同様の長方形状をなしており、非導電性接着層１９を介した状態で積層体３の底部側に固定されている。陽極端子６ａ〜６ｄの基端は、導電板１８の側面に接続され、導電板１８の一端部は、金属部材１６の下端部に接続されている。これにより、各コンデンサ素子２の陽極部１２と陽極端子６とは、互いに電気的に接続されている。非導電性接着層１９の形成には、例えば導電性フィラーの入っていないエポキシ系樹脂が用いられる。

また、各コンデンサ素子２の陰極部と陰極端子７との接続には、導電板１８と同じ材料で陰極端子７と一体的に形成された連結部２１と庇部２２とが用いられている。連結部２１は、図２に示すように、積層体３の幅方向の側面３ａ及び側面３ｂから離間した状態で陰極端子７ａ〜７ｂの基端部からそれぞれ立ち上がり、積層体３の最上層に位置するコンデンサ素子２の陰極部１３に向かって伸びている。

庇部２２は、陰極端子７ａから伸びる連結部２１の上端部と陰極端子７ｂから伸びる連結部２１の上端部とを結ぶように帯状に形成された第１の部分２２ａ、及び陰極端子７ｃから伸びる連結部２１の上端部と陰極端子７ｄから伸びる連結部２１の上端部とを結ぶように帯状に形成された第２の部分２２ｂとを有している。

そして、庇部２２の第１の部分２２ａ及び第２の部分２２ｂは、導電性接着層２０を介して最上層のコンデンサ素子２の陰極部１３に接続されている。このような連結部２１及び庇部２２により、各コンデンサ素子２の陰極部１３と陰極端子７とは、互いに電気的に接続されている。また、連結部２１及び庇部２２は、積層体３を覆う構造をなすことにより、樹脂注入の際のコンデンサ素子２の耐圧性を高める保護部材としても機能する。

積層体３を封止する樹脂モールド４は、例えばエポキシ樹脂を用いたトランスファーモールドによって形成される。樹脂モールド４は、積層体３、陽極端子６ａ〜６ｄの基端部、陰極端子７ａ〜７ｄの基端部、連結部２１、及び庇部２２を覆うように略直方体形状をなしている。

続いて、上述した構成を有する固体電解コンデンサ１の製造方法について説明する。なお、積層体３の作製は、公知の技術を適用可能であり、詳細な説明を省略する。

固体電解コンデンサ１の製造にあたっては、まず、２種類のリードフレーム（第１の導電板）３１及びリードフレーム（第２の導電板）４１を用意する。リードフレーム３１，４１は、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、或いはこれらの合金によって形成され、打抜型を用いることによって以下に示すパターンが形成されている。

一方のリードフレーム３１には、図４に示すように、帯状をなすベース部３２と、ベース部３２の両側面から所定の間隔をもって交互に突出する陽極端子相当部３３ａ〜３３ｄ及び陰極端子相当部３４ａ〜３４ｄと、陰極端子相当部３４ａ〜３４ｄからそれぞれ伸びる連結部相当部３５とがパターン形成されている。

また、リードフレーム３１には、陰極端子相当部３４ａから伸びる連結部相当部３５の先端部と陰極端子相当部３４ｂから伸びる連結部相当部３５の先端部とを結ぶ庇部２２の第１の部分相当部３６ａと、陰極端子相当部３４ｃから伸びる連結部相当部３５の先端部と陰極端子相当部３４ｄから伸びる連結部相当部３５の先端部とを結ぶように帯状に形成された庇部２２の第２の部分相当部３６ｂとがパターン形成されている。

他方のリードフレーム４１には、図５に示すように、ベース部３２を載置可能な帯状の第１の載置部４２ａと、第１の載置部４２ａ，４２間に配置され、積層体３を載置可能な帯状の第２の載置部４２ｂ（導電板１８に相当する部分）と、第２の載置部４２ｂの側面と隣接する第１の載置部４２ａの側面とを結ぶ陽極端子相当部４３ａ〜４３ｄと、陽極端子相当部４３ａ〜４３ｄと交互に第１の載置部４２ａの側面から突出する陰極相当部４４ａ〜４４ｄとがパターン形成されている。陰極相当部４４ａ〜４４ｄの先端部は、第２の載置部４２ｂの側面に対して離間した状態となっている。

また、リードフレーム３１の縁部には、ベース部３２に対応する位置を含むように、円形の位置決め用孔３７が等間隔に設けられている。同様に、リードフレーム４１の縁部には、第１の載置部４２ａに対応する位置と、第２の載置部に対応する位置とに、リードフレーム３１の位置決め用孔３７と同径の位置決め用孔４７が等間隔に設けられている。

次に、図６に示すように、リードフレーム４１の第２の載置部４２ｂに、金属部材１６を固定済みの積層体３を載置する。このとき、積層体３の最下層に位置するコンデンサ素子２の陰極部１３は、非導電性接着層１９を介して第２の載置部４２ｂに固定し、各陽極部１２を接続する金属部材１６の下端部は、例えばＹＡＧレーザ溶接やハンダ接合によって第２の載置部４２ｂに固定する。また、積層体３の最上層に位置するコンデンサ素子２の陰極部１３の表面には、導電性接着層２０を形成する。

また、図７に示すように、リードフレーム３１の連結部相当部３５を上方に折り曲げ、連結部相当部３５が陰極端子相当部３４ａ〜３４ｄの先端部から立ち上がるように加工する。これにより、連結部２１が形成される。さらに、陰極端子相当部３４ａ〜３４ｄと概ね平行になるように、連結部２１の先端部で第１の部分相当部３６ａ及び第２の部分相当部３６ｂを折り曲げ、庇部２２の第１の部分２２ａ及び第２の部分２２ｂをそれぞれ形成する。その後、位置決め用孔３７を含むようにリードフレーム３１の縁部を切断し、ベース部３２、陽極端子相当部３３ａ〜３３ｄ、陰極端子相当部３４ａ〜３４ｄ、連結部２１、及び庇部２２が一体となったフレーム体３８を得る。

次に、図８に示すように、位置決め用孔３７と位置決め用孔４７とが一致するようにしてリードフレーム４１にフレーム体３８を重ね合わせ、リードフレーム４１の第１の載置部４２ａにフレーム体３８のベース部３２を載置する。これにより、陽極端子相当部３３ａ〜３３ｄと陽極端子相当部４３ａ〜４３ｄが互いに重なり合い、陰極端子相当部３４ａ〜３４ｄと陰極端子相当部４４ａ〜４４ｄが互いに重なり合う。また、連結部２１の先端部に位置する庇部２２の第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとが、導電性接着層２０を介して積層体３の最上層に位置するコンデンサ素子２の陰極部１３の両側部にそれぞれ固定される。

次に、陽極端子相当部３３ａ〜３３ｄと陽極端子相当部４３ａ〜４３ｄとの重なり部分、及び陰極端子相当部３４ａ〜３４ｄと陰極端子相当部４４ａ〜４４ｄとの重なり部分を例えば抵抗溶接やＹＡＧレーザ溶接によって接合し、陽極端子６ａ〜６ｄ及び陰極端子７ａ〜７ｄを形成する。陽極端子６ａ〜６ｄ及び陰極端子７ａ〜７ｄを形成した後、非導電性接着層１９及び導電性接着層２０を十分に乾燥・硬化させる。

この後、例えばトランスファーモールドによって積層体３を囲う所定の型にエポキシ樹脂を注入し、積層体３、陽極端子６ａ〜６ｄの基端部、陰極端子７ａ〜７ｄの基端部、連結部２１、及び庇部２２を覆うように略直方体形状の樹脂モールド４を形成する。そして、陽極端子６ａ〜６ｄの先端部及び陰極端子７ａ〜７ｄの先端部を切断し、これらを第１の載置部４２ａとベース部３２との重なり部分から切り離すことにより、図１〜図３に示した固体電解コンデンサ１が完成する。

以上説明したように、固体電解コンデンサ１では、導電性接着層１７を介して接続された各コンデンサ素子２の陰極部１３を積層体３の下層から上層に向かって流れる電流の経路と、庇部２２から連結部２１を通って陰極端子７に流れる電流の経路とが互いに逆方向になることにより（図２参照）、簡単な構造で相互インダクタンス効果による低ＥＳＬ化が図られる。また、庇部２２と連結部２１とによって積層体３が囲われた構造となっているので、樹脂注入の際のコンデンサ素子２の耐圧性を十分に確保できる。このため、トランスファーモールドによって積層体３の被覆を行う樹脂モールド４を形成できるので、耐熱性・耐湿性に優れたものとなる。

また、陽極端子６は、各陽極部１２を繋ぐように積層体３に固定された金属部材１６と、非導電性接着層１９を介した状態で積層体３の底部側に固定された導電板１８とによって各陽極部１２と電気的に接続されている。このような構成により、２種類のリードフレーム３１，４１を用いた簡単な構造で２端子のコンデンサ素子を多端子変換することが可能となる。

また、陽極端子６ａ〜６ｄ及び陰極端子７ａ〜７ｄは、積層体３における側面３ａ側と、これに対向する側面３ｂ側とにおいて、交互に配列されている。このため、陽極端子６を流れる電流の経路と、陰極端子７を流れる電流の経路とが互いに逆方向になることにより、相互インダクタンス効果による低ＥＳＬ化が一層強化される。

また、上述した固体電解コンデンサ１の製造方法では、陽極端子相当部４３ａ〜４３ｄがパターン形成されたリードフレーム４１に、陰極端子相当部３４ａ〜３４ｄ、連結部２１、及び庇部２２がパターン形成されたリードフレーム３１を重ね合わせて接合する簡単な手順で固体電解コンデンサ１を作製することができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、積層体３の最下層に位置するコンデンサ素子２の陰極部１３と導電板１８との間に非導電性接着層１９を介在させているが、非導電性接着層１９を用いる代わりに、導電板１８の表面に予めレジストを塗布しておいてもよい。また、リードフレーム３１，４１は、表面に金属めっきを施したものであってもよい。

また、上述した実施形態では、庇部２２が第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとに分離した状態なっているが、例えば図９に示す固体電解コンデンサ素子５１のように、庇部５２が各陰極端子７ａ〜７ｄから伸びる全ての連結部２１を繋ぐように平板状をなしていてもよい。この場合、積層体３の上面側が庇部５２によって更に囲まれることとなり、樹脂注入の際のコンデンサ素子２の耐圧性を一層確保できる。

本発明に係る固体電解コンデンサ素子の一実施形態を示す斜視図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明に係る固体電解コンデンサ素子の製造方法の一実施形態に用いる一方のリードフレームを示す斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサ素子の製造方法の一実施形態に用いる他方のリードフレームを示す斜視図である。 図５に示したリードフレームに積層体を載置した状態を示す斜視図である。 図４に示したリードフレームを折り曲げ加工した状態を示す斜視図である。 図６及び図７の後続の工程を示す斜視図である。 本発明に係る固体電解コンデンサ素子の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１，５１…固体電解コンデンサ、２…コンデンサ素子、３…積層体、３ａ，３ｂ…積層体の側面、４…樹脂モールド、６（６ａ〜６ｄ）…陽極端子、７（７ａ〜７ｄ）…陰極端子、１２…陽極部、１３…陰極部、１６…金属部材、１７…導電性接着層、１８…導電板、１９…非導電性接着層、２１…連結部、２２（２２ａ，２２ｂ），５２…庇部、３１…リードフレーム（第１の導電板）、３２…ベース部、３４ａ〜３４ｄ…陰極端子相当部、３５…連結部相当部、３６ａ…庇部の第１の部分相当部、３６ｂ…庇部の第２の部分相当部、４１…リードフレーム（第２の導電板）、４２ａ…第１の載置部、４２ｂ…第２の載置部、４３ａ〜４３ｄ…陽極端子相当部。

Claims (3)

1. 陽極部及び陰極部を有するコンデンサ素子を複数積層してなる積層体と、
   前記積層体を被覆すると共に電気絶縁性を有する樹脂モールドと、
   前記陽極部及び前記陰極部に接続され、前記樹脂モールドの底部から突出する複数対の陽極端子及び陰極端子と、を備えた固体電解コンデンサであって、
   前記各コンデンサ素子の前記陰極部同士は、導電性材料を介して互いに電気的に接続され、
   前記陰極端子は、前記積層体の最上層に位置する前記コンデンサ素子の前記陰極部の少なくとも一部を覆うように当該陰極部に接続された庇部と、前記積層体の側面と離間した状態で前記庇部と前記陰極端子との間に延在する連結部とによって前記各陰極部と電気的に接続され、
   前記陽極端子及び前記陰極端子は、前記積層体における第１の側面側と、この第１の側面に対向する第２の側面側とにおいて交互に配列され、
   庇部は、前記各連結部を繋ぐように平板状をなしていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記陽極端子は、前記各陽極部を繋ぐように前記積層体に固定された金属部材と、前記金属部材に接続され、非導電性材料を介した状態で前記積層体の底部側に固定された導電板とによって前記各陽極部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
3. 請求項１又は２に記載の固体電解コンデンサの製造方法であって、
   平板状のベース部と、前記ベース部から交互に突出する陰極端子及び陽極端子相当部と、前記陰極端子から立ち上がる連結部と、前記連結部の先端部に接続される庇部とがパターン形成された第１の導電板とを用意する工程と、
   前記ベース部を載置可能な第１の載置部と、前記積層体を載置可能な第２の載置部と、前記第２の載置部から突出する陽極端子と、前記第１の載置部から突出する陰極端子相当部とがパターン形成された第２の導電板を用意する工程と、
   前記第２の載置部に非導電性材料を介して前記積層体を固定する工程と、
   前記ベース部が前記第１の載置部と一致するように前記第１の導電板を前記第２の導電板に重ね合わせ、前記第１の導電板の前記陽極端子相当部を前記第２の導電板の前記陽極端子に接合すると共に、前記第１の導電板の前記陰極端子を前記第２の導電板の前記陰極端子相当部に接合する工程と、
   前記庇部と前記積層体の最上層に位置する前記コンデンサ素子の前記陰極部との間に導電性材料を充填する工程と、
   前記陽極端子及び前記陰極端子が突出するように、電気絶縁性を有する樹脂モールドで前記積層体を被覆する工程とを備えたことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。

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