JP5887163B2 - Solid electrolytic capacitor - Google Patents
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Description
本発明は、固体電解コンデンサに関するものである。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor.
従来から、弁作用金属としてタンタル、ニオブ、アルミニウム等を用いた固体電解コンデンサは、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れることから、ＣＰＵ等の高速で動作するデバイスを駆動するためのスイッチング電源回路等に広く使用されている。 Conventionally, solid electrolytic capacitors using tantalum, niobium, aluminum, etc. as valve metals are small in size, large in capacitance, and excellent in frequency characteristics, so switching for driving devices such as CPUs that operate at high speeds Widely used in power supply circuits.
近年、携帯型電子機器の発展に伴い、固体電解コンデンサの小型化及び薄型化が進んでいる。これらに対応するために、弁作用金属の箔を使ったコンデンサ素子を積層し、モールド樹脂を用いて外装を形成する固体電解コンデンサが使用されている。このような固体電解コンデンサとして、特許文献１のような構成が開示されている。 In recent years, along with the development of portable electronic devices, solid electrolytic capacitors have been reduced in size and thickness. In order to cope with these, a solid electrolytic capacitor is used in which capacitor elements using valve action metal foil are laminated and an exterior is formed using a mold resin. As such a solid electrolytic capacitor, a configuration as in Patent Document 1 is disclosed.
特許文献１には、コンデンサ素子の陰極部が導電性接着剤によって互いに接続され、積層体が形成された固体電解コンデンサが記載されている。積層体の周囲はモールド樹脂により被覆され、外装が形成される。 Patent Document 1 describes a solid electrolytic capacitor in which cathode parts of capacitor elements are connected to each other by a conductive adhesive to form a laminate. The periphery of the laminate is covered with a mold resin to form an exterior.
従来の固体電解コンデンサの一例を図面を用いて説明する。図２は、従来の固体電解コンデンサの構成を説明する概略断面図である。 An example of a conventional solid electrolytic capacitor will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a conventional solid electrolytic capacitor.
図２に示すように、陽極部１３０と陰極部１４０を備えたコンデンサ素子１００が、銀フィラーを含んだ導電性接着剤からなる導電性接着部１２９を介して積層され、積層体２１０が形成されている。積層体２１０は、陰極部１４０が導電性接着部１２９を介して基板１４５に設けられた陰極端子１３１と電気的に接続され、陽極部１３０も陽極端子１３２に電気的に接続されている。さらにモールド樹脂により外装１５０が形成され、従来の固体電解コンデンサ２２０が構成されている。
As shown in FIG. 2, the
従来の固体電解コンデンサにおいて、陰極部同士や陰極端子と接続するために形成された導電性接着部には、導電性接着剤の塗布むらや残留した気泡による空隙が生じやすい。そのような状態で外装を設けるためモールド樹脂による成形を行った場合、成形圧力により空隙部分に接する陰極部が歪み、誘電体層が損傷して漏れ電流（ＬＣ）が増加してしまうという課題がある。 In the conventional solid electrolytic capacitor, the conductive adhesive portion formed to connect the cathode portions to each other and the cathode terminal is likely to generate unevenness in the application of the conductive adhesive and voids due to remaining bubbles. When molding is performed with a mold resin to provide an exterior in such a state, there is a problem that the cathode portion in contact with the gap portion is distorted by the molding pressure, the dielectric layer is damaged, and the leakage current (LC) increases. is there.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は外装のためのモールド樹脂による成形時の応力の分散と緩和を行い、ＬＣの増加を抑制した固体電解コンデンサを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor that suppresses an increase in LC by dispersing and mitigating stress at the time of molding with a molding resin for an exterior. It is.
すなわち、本発明の固体電解コンデンサは、絶縁部により陽極部と陰極部に区分され、前記陰極部は、平板状の弁作用金属の表面に多孔質層を備え、前記多孔質層の表面に誘電体層、固体電解質層、陰極層を順次設けて形成され、前記陽極部は、前記絶縁部から導出された前記弁作用金属よりなるコンデンサ素子を有し、前記コンデンサ素子は、前記陰極部に設けられた導電性接着部を介して複数積層されて積層体が形成されるとともに、前記陰極部が前記導電性接着部を介して、基板に設けられた陰極端子に電気的に接続され、前記陽極部と陽極端子が電気的に接続され、絶縁材料により全面を覆う外装を備えた固体電解コンデンサであって、前記積層体は、前記陰極部の長手方向に平行な面の中央部にある導電性接着部の全体または一部が、導電性接着剤を介して、コの字の導電性部材により帯状に覆われ、前記導電性部材の端部は、前記導電性接着剤を介して前記陰極端子に電気的、機械的に接続されることを特徴とする。 That is, the solid electrolytic capacitor of the present invention is divided into an anode part and a cathode part by an insulating part, and the cathode part has a porous layer on the surface of a flat valve action metal, and a dielectric layer is formed on the surface of the porous layer. A body layer, a solid electrolyte layer, and a cathode layer are sequentially provided, and the anode portion includes a capacitor element made of the valve metal derived from the insulating portion, and the capacitor element is provided in the cathode portion. A plurality of stacked layers are formed through the conductive adhesive portions, and the cathode portion is electrically connected to a cathode terminal provided on a substrate via the conductive adhesive portions, and the anode A solid electrolytic capacitor having an exterior in which a portion and an anode terminal are electrically connected and the entire surface is covered with an insulating material, wherein the laminated body is electrically conductive at a central portion of a surface parallel to the longitudinal direction of the cathode portion the whole or a part of the adhesive portion , Via a conductive adhesive, covered with band by shape of the conductive members co, the end of the conductive member, electrically, mechanically connected to the cathode terminal through the conductive adhesive It is characterized by being.
また、本発明の固体電解コンデンサは、前記導電性接着部が、前記導電性接着剤を介して前記導電性部材に覆われていることを特徴とする。 The solid electrolytic capacitor according to the present invention is characterized in that the conductive adhesive portion is covered with the conductive member via the conductive adhesive.
また、本発明の固体電解コンデンサは、前記導電性部材が、銅または銅合金からなることが好ましい。 In the solid electrolytic capacitor of the present invention, it is preferable that the conductive member is made of copper or a copper alloy.
本発明によれば、固体電解コンデンサの積層体において、陰極部の長手方向に平行な面が、導電性接着剤を介して、連続した導電性部材を用いて帯状に覆われ、さらに導電性部材の端部が陰極端子に機械的、電気的に接続されることによって、陰極部に対するモールド時の成形応力が分散し緩和され、コンデンサ素子の歪みを小さくでき、ＬＣの増加を抑制した固体電解コンデンサの提供が可能となる。 According to the present invention, in the laminated body of the solid electrolytic capacitor, the surface parallel to the longitudinal direction of the cathode portion is covered with a continuous conductive member via the conductive adhesive, and further the conductive member. The solid electrolytic capacitor in which the end portion of the capacitor is mechanically and electrically connected to the cathode terminal, so that the molding stress on the cathode portion is dispersed and relaxed, the distortion of the capacitor element can be reduced, and the increase in LC is suppressed. Can be provided.
また、本発明によれば、また、導電性部材の端部を陰極端子に電気的に接続しているため、ＥＳＲを低下させた固体電解コンデンサの提供が可能となる。 In addition, according to the present invention, since the end portion of the conductive member is electrically connected to the cathode terminal, it is possible to provide a solid electrolytic capacitor with reduced ESR.
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（実施の形態）
図１は、本発明の固体電解コンデンサの構成を説明する図であり、図１（ａ）は、コンデンサ素子の概略断面図、図１（ｂ）は、コンデンサ素子の積層体の正面図、図１（ｃ）は、固体電解コンデンサの斜視透視図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a solid electrolytic capacitor according to the present invention. FIG. 1 (a) is a schematic sectional view of a capacitor element, FIG. 1 (b) is a front view of a multilayer body of capacitor elements, and FIG. 1 (c) is a perspective perspective view of a solid electrolytic capacitor.
図１（ａ）に示すように、コンデンサ素子２０は、絶縁樹脂からなる絶縁部８により、陽極部１０と陰極部１５に区分されている。
As shown in FIG. 1A, the
アルミニウム箔等の弁作用金属からなる金属体１は、エッチングによる多孔質層３とアルミニウムの地金である金属体芯２からなり、矩形状をした平板状をなしている。誘電体層（図示せず）は、金属体１の表面を電解酸化させた膜であり、多孔質層３の内部にも形成される。
A metal body 1 made of a valve action metal such as an aluminum foil is composed of a porous layer 3 formed by etching and a
陰極部１５は、誘電体層を設けた多孔質層３の表面に固体電解質層４を設け、さらにグラファイト層５、銀ペースト層６からなる陰極層を順次設けて形成される。
The
陽極部１０は、絶縁部８から導出した金属体芯２と、材質が４２アロイ等からなるスペーサ７で構成される。金属体芯２とスペーサ７は溶接等で電気的に接続されている。
The
図１（ｂ）に示すように、積層体５０は、複数のコンデンサ素子２０において、陽極部１０同士が溶接等で電気的に接続される。また、陰極部１５同士が、陰極部１５の主面に銀フィラー等を含有した導電性接着剤が塗布されて、導電性接着部１１が形成され電気的に接続されている。塗布方法は、ディスペンサ等を用いて行う。導電性接着部１１は、加熱により硬化されている。
As shown in FIG. 1B, in the
続いて、図１（ｃ）に示すように、積層体５０は、陽極部１０と陰極部１５と絶縁部８を有するコンデンサ素子２０からなり、従来の固体電解コンデンサと同様に、陰極部１５が基板１９に設けられた陰極端子１７と導電性接着部（図示なし、図１（ｂ）の導電性接着部１１と同等）で接続される。金属体芯２とスペーサ７からなる陽極部１０も導電性接着剤で陽極端子１８に接続される。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, the
ここで、本発明の固体電解コンデンサ７０は、積層体５０における陰極部の長手方向に平行な面が、周囲導電性接着剤１３を介して、連続した導電性部材１６により帯状に覆われ、さらに導電性部材１６の２つの導電性部材端部１４（片側のみ図示）が陰極端子１７に電気的、機械的に接続されている。これによって、外装２５を設けるためにモールド樹脂による成形が行われても、陰極部１５に対する成形時の応力が分散し緩和され、陰極部１５の歪みを小さくできる。そのため導電性接着部に塗布むらや残留した気泡等による空隙が生じていても、誘電体層の損傷を低減でき、ＬＣの増加を抑制した固体電解コンデンサ７０を得ることが可能となる。
Here, in the solid
その後、モールド樹脂の成形により外装２５が設けられ本発明の固体電解コンデンサ７０が完成する。
Thereafter, the
また、前述したように、導電性部材端部１４を陰極端子１７に電気的、機械的に接続しているため、従来の固体電解コンデンサよりＥＳＲを低下させた固体電解コンデンサを得ることが可能となる。
Further, as described above, since the conductive
なお、導電性部材１６は、さらに効率的、効果的にモールド樹脂による成形応力を分散し緩和することから、陰極部１５における導電性接着部１１の全体を覆うように形状を決定し、配置することが好ましい。
In addition, since the
また、導電性部材１６は、陰極部１５における導電性接着部１１の一部分を覆うように配置してもよい。理由としては、陰極部１５における導電性接着部１１の一部分を覆うだけでもモールド樹脂による成形時の応力を低減し緩和することが期待できるからである。
Further, the
さらに導電性部材１６の厚みは、成形応力に対する強度も得られ、かつ体積効率の許容できる厚みに適宜決定することが望ましい。
Further, it is desirable that the thickness of the
さらに導電性部材１６は、導電率が良好で、かつ成形圧力に対する強度も得られることから銅または銅合金からなることが好ましい。また、導電性部材１６の表面処理として、耐食性を向上させるためにニッケル、銀等のメッキを施してもよい。
Furthermore, it is preferable that the
なお、製造工程において、導電性部材１６を陰極部１５に配置するタイミングは、積層体５０形成する前、つまり導電性部材１６を整列冶具（ガイド）として用い、コンデンサ素子２０を一枚ずつ導電性部材１６に積層させていく場合、または積層体５０を形成した後に導電性部材１６を覆うように配置する場合のいずれでもよく、固体電解コンデンサが完成した時に十分に電気的、機械的に陰極端子に接続されていればよい。
In the manufacturing process, the
また、周囲導電性接着剤１３は、導電性接着部１１と同様の導電性接着剤を用いて形成してかまわない。
In addition, the surrounding conductive adhesive 13 may be formed using the same conductive adhesive as that of the conductive
弁作用金属は、アルミニウムの他に、ニオブ、チタンまたはこれらの合金等から適宜選定できる。 The valve action metal can be appropriately selected from niobium, titanium or alloys thereof in addition to aluminum.
固体電解質層は、二酸化マンガンや、ポリピロール、３，４−エチレンジオキシチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子およびその誘導体で構成される。なお、固体電解質層までの製造方法は、化学酸化重合法等の公知の方法で実施可能である。 The solid electrolyte layer is composed of a conductive polymer such as manganese dioxide, polypyrrole, 3,4-ethylenedioxythiophene, polyaniline, and derivatives thereof. In addition, the manufacturing method to a solid electrolyte layer can be implemented by well-known methods, such as a chemical oxidation polymerization method.
また、本発明は、実施の形態において、２端子型の固体電解コンデンサを例に説明したが、３端子型の固体電解コンデンサにも適用可能である。 Further, the present invention has been described by taking a two-terminal type solid electrolytic capacitor as an example in the embodiment, but can also be applied to a three-terminal type solid electrolytic capacitor.
以下に本発明の実施例を詳述する。 Examples of the present invention are described in detail below.
実施例では、図１に示す構成の固体電解コンデンサを作製した。まず、厚さ１５０μｍの弁作用金属であるアルミニウム箔を、エッチングにより粗面化して多孔質層を形成した。さらにアジピン二水素アンモニウム水溶液を用いて、３Ｖの直流電圧を印加し、多孔質層の表面に誘電体皮膜を形成し、金属体を得た。この金属体を長さ６．５ｍｍ×幅３．７ｍｍの矩形形状に打ち抜き、エポキシ樹脂からなる絶縁樹脂を用いて、絶縁部を形成し、陽極部と陰極部になる部分に区分した。陰極部となる部分の長さは、５．４ｍｍとした。 In the example, a solid electrolytic capacitor having the configuration shown in FIG. 1 was produced. First, an aluminum foil, which is a valve metal having a thickness of 150 μm, was roughened by etching to form a porous layer. Further, a 3 V direct-current voltage was applied using an adipine dihydrogen ammonium aqueous solution to form a dielectric film on the surface of the porous layer to obtain a metal body. This metal body was punched into a rectangular shape having a length of 6.5 mm and a width of 3.7 mm, and an insulating part was formed using an insulating resin made of an epoxy resin, and was divided into a part to be an anode part and a cathode part. The length of the portion that becomes the cathode portion was 5.4 mm.
続いて、陰極部となる部分に化学酸化重合法を用いてポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）からなる固体電解質層を形成した。さらに固体電解質層の表面に、グラファイト層、銀ペーストからなる陰極層を形成した。グラファイト層、銀ペースト層は、それぞれ加熱し、硬化させた。 Subsequently, a solid electrolyte layer made of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) was formed on the portion to be the cathode portion using a chemical oxidative polymerization method. Further, a cathode layer made of a graphite layer and a silver paste was formed on the surface of the solid electrolyte layer. Each of the graphite layer and the silver paste layer was heated and cured.
さらに陽極部となる金属体の端部に、レーザを照射し、多孔質層を含めて誘電体層を除去し金属体芯を形成した。その後、材質が４２アロイからなる厚さ２００μｍのスペーサを陽極部となる端部に超音波溶接で接続し、実施例のコンデンサ素子を作製した。 Further, the end portion of the metal body serving as the anode portion was irradiated with a laser, and the dielectric layer including the porous layer was removed to form a metal core. Thereafter, a spacer having a thickness of 200 μm made of 42 alloy was connected to an end portion serving as an anode portion by ultrasonic welding to produce a capacitor element of the example.
続いて、専用の冶具を用いて、コンデンサ素子を３枚積層し、積層体を作製した。なお、陰極部同士の接続は、主面部に銀フィラーを含む導電性接着剤を塗布した後、加熱し硬化させ、導電性接着部を形成することにより実施した。陽極部同士はレーザ溶接で接続した。 Subsequently, three capacitor elements were laminated using a dedicated jig to produce a laminate. The cathode portions were connected by applying a conductive adhesive containing a silver filler to the main surface portion, and then heating and curing to form a conductive adhesive portion. The anode parts were connected by laser welding.
次に、事前にコの字に加工していた導電性部材である銅板の内側の３面に銀ペーストを塗布した。この銅板を積層体における陰極部の長手方向に平行な面の中央部を覆うように配置した。この時、銅板が、陰極部に形成した導電性接着部の全体を覆っていることを確認した。導電性接着剤の硬化は、１５０℃、３０分間で実施した。なお、銅板の厚さは、０．２ｍｍ、幅は、２．７ｍｍであり、表面にニッケルと銀の２層のめっきを施していた。 Next, the silver paste was apply | coated to three surfaces inside the copper plate which is an electroconductive member processed into the U shape beforehand. This copper plate was disposed so as to cover the central part of the plane parallel to the longitudinal direction of the cathode part in the laminate. At this time, it was confirmed that the copper plate had covered the whole electroconductive adhesion part formed in the cathode part. The conductive adhesive was cured at 150 ° C. for 30 minutes. The copper plate had a thickness of 0.2 mm, a width of 2.7 mm, and two layers of nickel and silver were plated on the surface.
続いて、銅板を配置した積層体の陽極部と陰極部をそれぞれ、基板に設けた陽極端子と陰極端子に接続し、さらに銅板の２つの端部も、導電性接着剤を介して陰極端子に接続した。その後、ガラスフィラーを含むエポキシ樹脂を射出成形し、外装を設けて本発明の固体電解コンデンサを完成させた。固体電解コンデンサの作製数は１００個とした。 Subsequently, the anode part and the cathode part of the laminate in which the copper plate is arranged are connected to the anode terminal and the cathode terminal provided on the substrate, respectively, and the two ends of the copper plate are also connected to the cathode terminal via the conductive adhesive. Connected. Thereafter, an epoxy resin containing a glass filler was injection molded, and an exterior was provided to complete the solid electrolytic capacitor of the present invention. The number of manufactured solid electrolytic capacitors was 100.
（比較例）
比較例は、図２に示す構成の固体電解コンデンサを作製した。導電性部材である銅板で、陰極部を覆わなかった以外は実施例と同様にした。
(Comparative example)
The comparative example produced the solid electrolytic capacitor of the structure shown in FIG. The same procedure as in Example was performed except that the cathode portion was not covered with a copper plate as a conductive member.
表１に本発明の実施例と比較例における固体電解コンデンサの評価結果を示す。評価項目は、固体電解コンデンサにおいて、２Ｖの直流電圧を印加し６０秒後のＬＣと１００ＫＨｚにおける等価直列抵抗（ＥＳＲ）を測定した。ＥＳＲとＬＣは平均値である。 Table 1 shows the evaluation results of the solid electrolytic capacitors in Examples and Comparative Examples of the present invention. As evaluation items, in a solid electrolytic capacitor, a DC voltage of 2 V was applied, and LC after 60 seconds and an equivalent series resistance (ESR) at 100 KHz were measured. ESR and LC are average values.
表１に示すように、本発明の実施例は、比較例と比べて、ＬＣ、ＥＳＲとも小さくなっている。 As shown in Table 1, in the example of the present invention, both LC and ESR are smaller than those in the comparative example.
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, Even if there is a design change of the range which does not deviate from the summary of this invention, it is included in this invention. That is, various changes and modifications that can be naturally made by those skilled in the art are also included in the present invention.
１ 金属体
２ 金属体芯
３ 多孔質層
４ 固体電解質層
５ グラファイト層
６ 銀ペースト層
７ スペーサ
８ 絶縁部
１０、１３０ 陽極部
１１、１２９ 導電性接着部
１３ 周囲導電性接着剤
１４ 導電性部材端部
１５、１４０ 陰極部
１６ 導電性部材
１７、１３１ 陰極端子
１８、１３２ 陽極端子
１９、１４５ 基板
２０、１００ コンデンサ素子
２５、１５０ 外装
５０、２１０ 積層体
７０、２２０ 固体電解コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記コンデンサ素子は、前記陰極部に設けられた導電性接着部を介して複数積層されて積層体が形成されるとともに、前記陰極部が前記導電性接着部を介して、基板に設けられた陰極端子に電気的に接続され、前記陽極部と陽極端子が電気的に接続され、絶縁材料により全面を覆う外装を備えた固体電解コンデンサであって、
前記積層体は、前記陰極部の長手方向に平行な面の中央部にある導電性接着部の全体または一部が、導電性接着剤を介して、コの字の導電性部材により帯状に覆われ、前記導電性部材の端部は、前記導電性接着剤を介して前記陰極端子に電気的、機械的に接続されることを特徴とする固体電解コンデンサ。 It is divided into an anode part and a cathode part by an insulating part, and the cathode part is provided with a porous layer on the surface of a flat valve action metal, and a dielectric layer, a solid electrolyte layer, and a cathode layer are provided on the surface of the porous layer. The anode part has a capacitor element made of the valve metal that is led out from the insulating part.
A plurality of the capacitor elements are stacked via a conductive adhesive portion provided on the cathode portion to form a laminate, and the cathode portion is provided on a substrate via the conductive adhesive portion. A solid electrolytic capacitor that is electrically connected to a terminal, the anode part and the anode terminal are electrically connected, and has an exterior covering the entire surface with an insulating material,
In the laminated body, the whole or a part of the conductive adhesive portion in the central portion of the surface parallel to the longitudinal direction of the cathode portion is covered with a U-shaped conductive member with a conductive adhesive. The solid electrolytic capacitor is characterized in that an end portion of the conductive member is electrically and mechanically connected to the cathode terminal via the conductive adhesive.
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