JP5025958B2

JP5025958B2 - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP5025958B2
Application number: JP2006026814A
Authority: JP
Inventors: 淳一栗田; 一生只信; 健司倉貫; 勇治御堂; 剛 ▲吉▼野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2024-04-26
Also published as: JP2006179944A

Description

本発明は各種電子機器に使用される導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサに関するものである。

電子機器の高周波化に伴って電子部品の一つであるコンデンサにも従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れるコンデンサが求められてきており、この要求に応えるために電気伝導度の高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。

図４はこの種の従来の固体電解コンデンサの構成を示した断面図、図５は同斜視図、図６は同固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図であり、図４〜図６において２０はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子２０は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体２１の表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部２２を設けて陽極部２３と陰極部２４に分離し、この陰極部２４の表面に固体電解質層２５、カーボンと銀ペーストからなる陰極層２６を順次積層形成することによって構成されたものである。

２７は陽極コム端子、２８は陰極コム端子、２８ａはこの陰極コム端子２８の接続面の一部を曲げ起こすことにより形成されたガイド部であり、上記コンデンサ素子２０の陽極部２３を陽極コム端子２７の接続面に、同じく陰極部２４を陰極コム端子２８の接続面に夫々搭載し、コンデンサ素子２０の陽極部２３を陽極コム端子２７の接続面の接続部２７ａを折り曲げて抵抗溶接により接合し、陰極部２４を陰極コム端子２８の接続面に図示しない導電性銀ペーストを介して接続したものである。

２９はこのようにコンデンサ素子２０を接合した陽極コム端子２７と陰極コム端子２８の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記コンデンサ素子２０を被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂２９から表出した陽極コム端子２７と陰極コム端子２８は夫々外装樹脂２９に沿って側面から底面へと折り曲げられることによって外部端子を形成し、これにより面実装型の固体電解コンデンサを構成したものである。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０００−３４０４６３号公報

しかしながら上記従来の固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子２０の陽極部２３ならびに陰極部２４に夫々接続される陽極コム端子２７と陰極コム端子２８の形状が複雑でコスト高の要因になっているばかりでなく、陽極コム端子２７と陰極コム端子２８のコンデンサ素子２０との接続面（陽極部２３と陰極部２４）から実装面までの距離が長いことからＥＳＬ（等価直列インダクタンス）特性が悪いという課題があり、近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周り等に使用される電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化のみならず、更にノイズ除去性や過渡応答性に優れ、かつ低ＥＳＬ化が要求されている状況の中では採用できないという課題を有したものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、コンデンサ素子から端子までの引き出し距離を短くすることにより低ＥＳＬ化を達成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目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成することにより形成されたコンデンサ素子と、前記陽極部を上面に載置した陽極リードフレームと、この陽極リードフレームと接合され、この陽極部の外部取り出しを行う陽極端子と、前記陰極部を上面に接合した陰極端子と、この陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極端子と陰極端子を平板状に構成すると共に実装面となる下面が同一基準面に配設されるようにし、かつ、この陽極端子と陰極端子の下面は、それぞれ中央部を除き、陽極端子と前記陰極端子とを結ぶ方向と直交する方向の両端にのみ肉厚を薄くして薄肉部を形成し、陽極端子の中央部と薄肉部の、陰極端子と対向する側の側面は面一に形成され、陰極端子の中央部と薄肉部の、陽極端子と対向する側の側面は面一に形成され、前記陽極リードフレームは、前記陽極端子の上面であって、この陽極端子の前記薄肉部と溶接され、この溶接痕は前記外装樹脂で被覆されたものである。

また本発明は、表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成することにより形成されたコンデンサ素子と、前記陽極部を上面に接合した陽極端子と、前記陰極部を上面に載置した陰極リードフレームと、この陰極リードフレームと接合され、前記陰極部の外部取り出しを行う陰極端子と、この陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させた状
態で上記コンデンサ素子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極端子と陰極端子を平板状に構成すると共に実装面となる下面が同一基準面に配設されるようにし、かつ、この陽極端子と陰極端子の下面は、それぞれ中央部を除き、陽極端子と陰極端子とを結ぶ方向と直交する方向の両端にのみ肉厚を薄くして薄肉部を形成し、陽極端子の中央部と薄肉部の、陰極端子と対向する側の側面は面一に形成され、陰極端子の中央部と薄肉部の、陽極端子と対向する側の側面は面一に形成され、前記陰極リードフレームは、前記陰極端子の上面であって、この陰極端子の前記薄肉部と溶接され、この溶接痕は前記外装樹脂で被覆されたものである。

以上のように本発明によれば、導電性高分子を固体電解質に用いたコンデンサ素子の陽極部と陰極部を陽極端子と陰極端子の上面に接合し、この陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子を絶縁性の外装樹脂で一体に被覆した固体電解コンデンサにおいて、上記陽極端子と陰極端子を平板状に構成すると共に実装面となる下面が同一基準面に配設されるようにし、かつ、この陽極端子と陰極端子の下面の中央部を除く両端の肉厚を薄くして薄肉部を形成した構成により、コンデンサ素子から端子までの引き出し距離を短くすることができるため、ＥＳＲ特性に優れ、かつ低ＥＳＬ化を図ることができるという格別の効果を奏するものである。また接合による溶接痕が外装樹脂で被覆されてしまうために外観が綺麗になるばかりでなく、溶接痕により実装時の浮きが発生して実装不良を引き起こすという恐れが皆無になり、信頼性の向上に大きく貢献することができる。

以下、実施の形態を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について説明する。

図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図と正面断面図と底面断面図と側面断面図、図２は図１の固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図である。

図１、図２において、１はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体２の表面に図示しない誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部３を設けることによって陽極部４と陰極部５に分離し、この陰極部５の表面に固体電解質層６、カーボンと銀ペーストからなる陰極層７を順次積層形成することにより構成されたものである。

８は陽極リードフレームであり、この陽極リードフレーム８上に上記コンデンサ素子１を複数枚（本実施の形態においては５枚）積層した状態で陽極部４を載置し、両端のガイド部８ａを折り曲げて陽極部４を包み込み、接合部８ｂでレーザー溶接を行うことによって一体に接合しているものである。

９は陰極リードフレームであり、この陰極リードフレーム９上に上記コンデンサ素子１を複数枚積層した状態で図示しない導電性接着剤を介して陰極部５を載置し、両端のガイド部９ａならびに終端のガイド部９ｂにより位置決め固定をして一体に接合しているものであり、このようにコンデンサ素子１を複数枚積層して陽極リードフレーム８ならびに陰極リードフレーム９により一体化したものを、以下コンデンサ素子ユニットと呼ぶ。

１０は陽極端子であり、この陽極端子１０は両端の肉厚を薄くして薄肉部１０ａを設けた逆凸型に形成されており、この陽極端子１０上に上記コンデンサ素子ユニットの陽極リードフレーム８を載置し、両端の薄肉部１０ａ内の接合部１０ｂでレーザー溶接を行うことにより接合したものである。

１１は陰極端子であり、この陰極端子１１は両端の肉厚を薄くして薄肉部１１ａを設けた逆凸型に形成されており、この陰極端子１１上に上記コンデンサ素子ユニットの陰極リードフレーム９を載置し、両端の薄肉部１１ａ内の接合部１１ｂでレーザー溶接を行うことにより接合したものである。

１２は上記陽極端子１０と陰極端子１１の実装面となる下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子ユニットを一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、本実施の形態ではエポキシ樹脂を用いたものである。

図３（ａ）、（ｂ）は上記陽極端子１０と陰極端子１１を示した平面図とＡ−Ａ線における断面図であり、同図において１３は銅合金からなるフープ状の基材であり、１３ａはこの基材１３を間欠搬送するための送り孔である。１０と１１は陽極端子と陰極端子であり、上記フープ状の基材１３に所定の間隔で複数が連続して設けられており、この陽極端子１０と陰極端子１１上にコンデンサ素子ユニットを搭載して接合し、外装樹脂１２で一体に被覆した後に基材１３から分断して個片にするものである。

また、このように基材１３に複数が一体に形成された陽極端子１０と陰極端子１１は１枚の板状の基材１３をエッチング加工することによって構成されているものであり、エッチング加工によって不要な部分を除去すると共に、陽極端子１０と陰極端子１１の中央部を除く両端の肉厚を薄くして薄肉部１０ａ、１１ａも同時に形成しており、この薄肉部１０ａ、１１ａと中央部との段差は８０μｍ以上確保するようにしているものである。

なお、上記薄肉部と中央部との段差については、コンデンサ素子ユニットを被覆する外装樹脂１２が該段差部分に充分に流れ込んで被覆されるために必要な寸法を基準にしたものである。

このように構成された本実施の形態による固体電解コンデンサは、平板状の陽極端子１０と陰極端子１１によりコンデンサ素子１の陽極部４と陰極部５の外部取り出しを行うようにしたことにより、引き出し距離を短くすることができるようになるために、ＥＳＲ特性に優れ、かつ低ＥＳＬ化を実現することができるようになるものであり、特にＥＳＬ特性に関しては、本実施の形態による固体電解コンデンサは８００ｐＨと低く、従来品の１５００ｐＨと比べると略半減した結果を得た。

また、陽極端子１０と陰極端子１１の中央部を除く両端の肉厚を薄くして薄肉部１０ａ、１１ａを設け、かつ、この薄肉部１０ａ、１１ａ内でコンデンサ素子ユニットの陽極リードフレーム８と陰極リードフレーム９を夫々レーザー溶接により接合する構成にしたことにより、接合による溶接痕が外装樹脂１２で被覆されてしまうために外観が綺麗になるばかりでなく、溶接痕により実装時の浮きが発生して実装不良を引き起こすという恐れが皆無になり、信頼性の向上に大きく貢献することができるものである。

なお、本実施の形態においては、複数枚のコンデンサ素子１を積層して陽極リードフレーム８ならびに陰極リードフレーム９に接合することによりコンデンサ素子ユニットを形成し、このコンデンサ素子ユニットを陽極端子１０と陰極端子１１に夫々接合することにより固体電解コンデンサを構成する例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、陽極リードフレーム８ならびに陰極リードフレーム９を用いずに、１枚あるいは複数枚のコンデンサ素子１を陽極端子１０ならびに陰極端子１１に夫々直接積層して接合することも可能であり、このようにすることによって、より低ＥＳＬ化を図ることが可能になるものであり、コンデンサ素子１の積層枚数は目的に見合った数を適宜決定すれば良いものである。

また、本実施の形態においては、コンデンサ素子１を構成する陽極体２はアルミニウム箔からなる構成を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、タンタルやニオブ箔、あるいは焼結体、さらにはこれらの材料の組み合わせでも良いものである。

また、陽極端子１０と陰極端子１１を構成する基材１３は銅合金からなるフープ状のもので説明したが、これも同様に材料や形状はこれに限定されるものではない。

また、陽極端子１０と陰極端子１１に設ける薄肉部１０ａと１１ａはエッチングにより形成する方法で説明したが、これも同様にこれに限定されるものではなく、プレス成形により薄肉部を形成しても良い。

本発明による固体電解コンデンサは、陽極端子と陰極端子を平板状に形成することにより、コンデンサ素子から端子までの引き出し距離を短くすることができるようになるために構成を簡素化して低ＥＳＬ化を図ることができるという効果を有し、特にパーソナルコンピュータのＣＰＵ周りに使用されるコンデンサとして有用である。

（ａ）本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサの構成を示した平面断面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面断面図、（ｄ）同側面断面図同固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子を示した一部切り欠き斜視図（ａ）同陽極端子と陰極端子を設けた基材を示した平面図、（ｂ）Ａ−Ａ線における断面図従来の固体電解コンデンサの構成を示した断面図同斜視図同固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子を示した一部切り欠き斜視図

１コンデンサ素子
２陽極体
３レジスト部
４陽極部
５陰極部
６固体電解質層
７陰極層
８陽極リードフレーム
８ａ、９ａ、９ｂガイド部
８ｂ、１０ｂ、１１ｂ接合部
９陰極リードフレーム
１０陽極端子
１０ａ、１１ａ薄肉部
１１陰極端子
１２外装樹脂
１３基材
１３ａ送り孔

Claims

表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成することにより形成されたコンデンサ素子と、前記陽極部を上面に載置した陽極リードフレームと、この陽極リードフレームと接合され、この陽極部の外部取り出しを行う陽極端子と、前記陰極部を上面に接合した陰極端子と、この陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極端子と陰極端子を平板状に構成すると共に実装面となる下面が同一基準面に配設されるようにし、かつ、この陽極端子と陰極端子の下面は、それぞれ中央部を除き、前記陽極端子と前記陰極端子とを結ぶ方向と直交する方向の両端にのみ肉厚を薄くして薄肉部を形成し、前記陽極端子の中央部と薄肉部の、前記陰極端子と対向する側の側面は面一に形成され、前記陰極端子の中央部と薄肉部の、前記陽極端子と対向する側の側面は面一に形成され、前記陽極リードフレームは、前記陽極端子の上面であって、この陽極端子の前記薄肉部と溶接され、この溶接痕は前記外装樹脂で被覆された固体電解コンデンサ。
前記陽極端子の前記中央部および前記薄肉部は、
いずれも前記コンデンサ素子の端部に配置された、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成された弁作用金属からなる陽極体の所定の位置に絶縁部を設けて陽極部と陰極部に分離し、この陰極部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、陰極層を順次積層形成することにより形成されたコンデンサ素子と、前記陽極部を上面に接合した陽極端子と、前記陰極部を上面に載置した陰極リードフレームと、この陰極リードフレームと接合され、前記陰極部の外部取り出しを行う陰極端子と、この陽極端子と陰極端子の実装面となる下面を露呈させた状態で上記コンデンサ素子を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極端子と陰極端子を平板状に構成すると共に実装面となる下面が同一基準面に配設されるようにし、かつ、この陽極端子と陰極端子の下面は、それぞれ中央部を除き、前記陽極端子と前記陰極端子とを結ぶ方向と直交する方向の両端にのみ肉厚を薄くして薄肉部を形成し、前記陽極端子の中央部と薄肉部の、前記陰極端子と対向する側の側面は面一に形成され、
前記陰極端子の中央部と薄肉部の、前記陽極端子と対向する側の側面は面一に形成され、前記陰極リードフレームは、前記陰極端子の上面であって、この陰極端子の前記薄肉部と溶接され、この溶接痕は前記外装樹脂で被覆された固体電解コンデンサ。
前記陰極端子の前記中央部および前記薄肉部は、
いずれも前記コンデンサ素子の端部に配置された、請求項３に記載の固体電解コンデンサ。
陽極端子と陰極端子に設けた薄肉部の中央部との段差が８０μｍ以上である請求項１または３に記載の固体電解コンデンサ。
陽極端子と陰極端子に形成した薄肉部が、板状の基材をエッチング加工することにより形成されたものである請求項１または３に記載の固体電解コンデンサ。
陽極体を構成する弁作用金属がアルミニウム、タンタル、ニオブのいずれか、またはこれらの２種以上の組み合わせである請求項１または３に記載の固体電解コンデンサ。