説明

積層型固体電解コンデンサおよびその製造方法

【課題】コンデンサ素子の陰極部と連結部との間の電気的短絡を防ぐことができる積層型固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】一方側に陽極部6、6’、他方側に陰極部を備えたコンデンサ素子を前記陽極部6、6’の突出方向が交互に反対になるように複数枚積み重ねた積層体を、樹脂パッケージ13で封止してなる積層型固体電解コンデンサであって、連結部11と陰極端子10、10’との隙間を覆うように、連結部11および陰極端子10、10’の積層体側の面上に跨って配置された絶縁体12を含むことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層型固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、固体電解コンデンサは、アルミニウム、タンタルなどの弁作用金属を陽極部とし、その表面に形成した酸化皮膜層を誘電体とし、さらに、酸化皮膜層の表面に固体電解質層を形成して陰極部を構成したものが多く使われている。この固体電解質層としては一般的に二酸化マンガンなどが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
近年、電子機器の小型・高周波化が進み、固体電解コンデンサに対しても高周波領域での低インピーダンス化が要求されるようになり、高導電率の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商品化されている。この固体電解コンデンサは、二酸化マンガンを用いた固体電解コンデンサに比べて低ESR化を実現する事ができることから、様々な分野で使用されている(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
また、コンピュータ等に使用されるCPUの低電圧化と高速化に伴い、固体電解コンデンサからCPUに電荷を供給する際、固体電解コンデンサは高速な充放電を求められるようになり、低ESR・ESLであることが必須条件となっている。
【0005】
この低ESR化を実現するための一つの方法として、コンデンサ素子を積層構造とし、その積層枚数を増やす手法がある。積層型固体電解コンデンサの積層構造としては、陽極部と、固体電解質層からなる陰極部とを備えた単板コンデンサ素子を、陽極部は陽極部同士、陰極部は陰極部同士が互いに重なり合うように複数枚積層し、各電極にそれぞれ電位取り出し用リードフレームを接続した構成のものが知られている(例えば、特許文献3参照)。
【0006】
また、本件出願人は、積層型固体電解コンデンサの積層構造として、平板状のコンデンサ素子を陽極部が陰極部を中心に対向するように交互に積層し、陽極部および陰極部を複数に分岐して引き出し、さらに複数の陽極部を最短距離で電気的に接続することで磁界を打ち消し、さらにESLを下げる構造のものを提案している(例えば、特許文献4参照)。
【0007】
この他、本件出願人は、積層型固体電解コンデンサの端子構造について実験を進めた結果、左右に対向配置した陽極端子同士を導電性部材で直接接続することによって、ESR・ESLをより低減できることを見出し、陽極端子同士を導電性部材で橋渡し接続する連結部を設ける構造を提案している(例えば、特許文献5参照)。さらに、本件出願人は、その連結部を積層体の上部と下部に配置する構造も提案している(例えば、特許文献6参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特許第2969692号公報
【特許文献2】特開2003−45753号公報
【特許文献3】特開2000−68158号公報
【特許文献4】特開2007−116064号公報
【特許文献5】特開2007−180327号公報
【特許文献6】特開2009−21355号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上記特許文献5および特許文献6に記載の積層型固体電解コンデンサは、コンデンサ素子の陰極部と陰極端子とを導電性接着剤で接続する際に、陽極端子同士を接続する連結部の側面および底面に導電性接着剤が付着し、電気的に短絡を引き起こすといった問題が生じる。
【0010】
本発明は前記の事情をもとに考え出されたものであって、コンデンサ素子の陰極部と連結部との間の電気的短絡を確実に防ぐことができる積層型固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することをその主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記の課題を解決するために本発明では次の技術的手段を採用している。
【0012】
本発明に係る固体電解コンデンサは、一方側に陽極部、他方側に陰極部を備えたコンデンサ素子を前記陽極部の突出方向が交互に反対になるように複数枚積み重ねた積層体を、樹脂パッケージで封止してなる積層型固体電解コンデンサであって、前記積層体の一方側から突出した前記陽極部に電気的に接続された一方側陽極端子と、前記積層体の他方側から突出した前記陽極部に電気的に接続された他方側陽極端子と、前記一方側陽極端子と前記他方側陽極端子とを電気的に接続する連結部と、前記複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体に電気的に接続され、前記連結部と離間して配置された陰極端子と、前記連結部と前記陰極端子との隙間を覆うように、前記連結部および前記陰極端子の前記積層体側の面上に跨って配置された絶縁体と、を含むことを特徴とする。
【0013】
この構成によれば、連結部と陰極端子との隙間を覆うように、絶縁体が連結部および陰極端子の積層体側の面上に跨って配置されているので、複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体と陰極端子とを導電性接着剤で接続する際に、導電性接着剤が連結部の側面および底面へ付着することによって陰極体と連結部との電気的短絡を確実に防ぐ事ができる。
【0014】
さらに本発明は、前記連結部は前記樹脂パッケージ内部に埋設され、前記樹脂パッケージから露出した前記一方側陽極端子、前記他方側陽極端子および前記陰極端子の露出面が同一平面になるよう配置されたことを特徴とする。
【0015】
この構成によれば、面実装に適した小型な積層型固体電解コンデンサを提供することができる。
【0016】
さらに本発明は、前記一方側陽極端子および前記他方側陽極端子は前記樹脂パッケージの幅方向全体に渡って配置され、前記連結部は前記樹脂パッケージの幅寸法に対し、20〜70%の一定の幅寸法を有し、前記連結部を挟んで線対称になるよう一対の陰極端子が配置され、前記絶縁体は前記連結部の両側に配置された一対の前記陰極端子との間に形成された両方の隙間を覆うように配置されていることを特徴とする。
【0017】
この構成によれば、低ESRを維持したまま、連結部の側面および底面への導電性接着剤の付着により生じる電気的短絡を防ぐ事ができる。
【0018】
さらに本発明は、前記構成において、前記絶縁体は絶縁テープ、絶縁フィルムもしくは絶縁シートであることを特徴とする。
【0019】
この構成によれば、絶縁体を常に一定の厚さで形成することができ、かつ連結部と陰極端子とに跨って容易に配置することができる。
【0020】
さらに本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、一方側に陽極部、他方側に陰極部を備えたコンデンサ素子を前記陽極部の突出方向が交互に反対になるように複数枚積み重ねた積層体を、樹脂パッケージで封止してなる積層型固体電解コンデンサの製造方法であって、一方側陽極端子、他方側陽極端子、前記一方側陽極端子と前記他方側陽極端子とを電気的に接続する連結部、および前記連結部と離間した陰極端子を含むリードフレームに、前記連結部と前記陰極端子との間の隙間を覆うように絶縁テープ、絶縁フィルムもしくは絶縁シートからなる絶縁体を配置する工程と、前記一方側陽極端子に前記積層体の一方側から突出した前記陽極部が電気的に接続され、前記他方側陽極端子に前記積層体の他方側から突出した前記陽極部が電気的に接続され、前記陰極端子に前記複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体が電気的に接続されるように、前記積層体を前記絶縁体上に配置する工程と、を含むことを特徴とする。
【0021】
この構成によれば、絶縁体を連結部と陰極端子とに跨って容易に配置することができ、かつその後の工程で導電性接着剤が連結部の側面および底面へ付着するのを確実に防ぐ事ができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明に係る積層型固体電解コンデンサおよびその製造方法によれば、コンデンサ素子の陰極部と連結部との間の電気的短絡を確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明に係る積層型固体電解コンデンサで使用するコンデンサ素子であって、(a)は平面図、(b)は断面図である。
【図2】本発明に係る積層型固体電解コンデンサで使用する積層体であって、(a)は、平面図、(b)は側面図、(c)は、リードフレームに積層体を配置した状態を示す側面図である。
【図3】本発明に係る積層型固体電解コンデンサで使用するリードフレームであって、(a)は平面図、(b)は絶縁体を配置した状態を示す平面図である。
【図4】本発明に係る積層型固体電解コンデンサであって(a)は平面図、(b)は(a)を線Aで切断した断面図、(c)は(a)を線Bで切断した断面図である。
【図5】本発明に係る積層型固体電解コンデンサであって(a)は底面図、(b)は側面図である。
【図6】本発明に係る積層型固体電解コンデンサの樹脂パッケージの幅に対する連結部の幅の割合とESRとの関係を示すグラフである。
【図7】本発明に係る積層型固体電解コンデンサで使用するリードフレームの変形例を示す平面図である。
【図8】従来例の積層型固体電解コンデンサで使用するリードフレームを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。
【0025】
まず、本発明に係るコンデンサ素子について以下に示す。
【0026】
図1(a)は本発明に係る積層型固体電解コンデンサで使用するコンデンサ素子の上面図、(b)は断面図である。本発明に係るコンデンサ素子Cは、陽極素子1、誘電体膜2、固体電解質層3、カーボン層4、銀層5、陽極部6、這い上がり防止材7から構成されている。
【0027】
陽極素子1はアルミニウムを主成分とする弁作用金属からなる幅(w)10mm、長さ(l)15mmの平板状の薄板である。陽極素子1の一端は陽極部6を構成している。誘電体膜2は前記陽極素子1の表面に形成された酸化皮膜層である。固体電解質層3は誘電体膜2の表面に形成され、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDT)などの導電性高分子を含む電解質を化学重合、電解重合、または電解質の含浸によって形成された層である。カーボン層4および銀層5は固体電解質層3の表面に順次形成された陰極引出層である。這い上がり防止材7は、陽極部6と固体電解質層3との間に設けられ、陽極部6と固体電解質層3を絶縁隔離するリング状に形成された膜である。
【0028】
次に、本発明に係るコンデンサ素子の作製方法の例を以下に示す。
【0029】
表面を電気化学的に粗面化した厚さ0.1mmの長尺のアルミニウム箔からなる陽極素子1を、アジピン酸アンモニウム水溶液中で10Vの電圧を印加して約60分間陽極酸化を行い、表面に酸化皮膜層である誘電体膜2を形成する。次に、誘電体膜2が形成された陽極素子1を幅(w)10mm、長さ(l)15mmの寸法に裁断した後、適切な位置に絶縁性樹脂を周方向に巻きつけるように塗布して這い上がり防止材7を形成し、陽極部6になる領域と陰極部になる領域とに区分する。続いて、前記裁断によって陽極素子1が露出した端面部を、再度アジピン酸アンモニウム水溶液中で7Vの電圧を印加して約30分間陽極酸化処理を行い、裁断面にも誘電体膜2を形成する。その後、誘電体膜2の表面に固体電解質層3、カーボン層4、銀層5を順次形成して陰極部を構成する。
【0030】
次に、前記コンデンサ素子Cを積層して構成した積層型固体電解コンデンサの作製方法を以下に示す。
【0031】
図2(a)(b)は、前記の方法で作製された4枚のコンデンサ素子C1、C2、C3、C4を積層した積層体の平面図および側面図、(c)は、端子部材を含むリードフレームに前記積層体を配置した状態の側面図である。
【0032】
積層体はコンデンサ素子C1、C2、C3、C4を陽極部6、6’の突出方向が交互に反対になるように積層し、陰極部同士を導電性接着剤8により接続する(以下、複数のコンデンサ素子の陰極部をまとめて「陰極体」と言う)。次に、積層体の両側の陽極部6、6’と陽極端子9、9’とを抵抗溶接等の方法で各々接続し、中央の陰極体と陰極端子10とを導電性接着剤8を介して接合する。続いて、陽極端子9、9’、陰極端子10の外部回路との接続面だけを除いて積層体全体を樹脂パッケージ13でモールドして完成品とする。なお、陽極端子9、9’、陰極端子10は銅系合金が使用される。
【0033】
次に本発明の実施例について以下に示す。
【0034】
(実施例1)
図3(a)は本発明に係る積層型固体電解コンデンサで使用するリードフレームの平面図、(b)は前記リードフレーム上に絶縁体を配置した状態の平面図である。図4(a)は前記リードフレームに前記積層体を配置した状態の平面図、(b)は(a)の線Aで切断した断面図、(c)は(a)の線Bで切断した断面図である。図5(a)は樹脂パッケージで封止した本発明に係る積層型固体電解コンデンサの底面図、(b)は側面図である。
【0035】
図3に示すように、本発明に係る積層型固体電解コンデンサは、リードフレーム上に絶縁体12を配置している。そして、前記の方法で作製した積層体を、図4に示すように絶縁体12上に配置し、図5に示すように、陽極端子9、9’、陰極端子10、10’の外部回路との接続面だけを除いて積層体全体を樹脂パッケージ13でモールドして完成品とする。
【0036】
図3(a)に示すように、リードフレームは陽極端子9、9’、陰極端子10、10’、連結部11から構成される。aを連結部11の幅、Wを樹脂パッケージ13の幅(陽極端子9、9’の幅bと等しい)とすると、(a÷W)×100の値が樹脂パッケージ13の幅に対する連結部11の幅の割合を示す。
【0037】
陽極端子9、9’は、樹脂パッケージ13の幅方向全体にわたって配置され、積層体の陽極部6、6’と抵抗溶接により各々接続されている。陽極端子9、9’間は陽極端子9、9’と同じ材質(例えば銅系合金)の長さ12.6mmの連結部11で接続されている。本実施例では、陽極端子9、9’と連結部11とが一体の、H形リードフレームを使用している。図4(b)、(c)に示すように、H形リードフレームの断面は両端の陽極端子9、9’が厚く、連結部11が薄くなっている。連結部11は樹脂パッケージ13内に埋設されているため、陽極端子9、9’および連結部11は樹脂パッケージ13から抜けにくくなっている。
【0038】
陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)4.34mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mmの隙間(g)をもって配置され、複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体と例えば銀ペーストなどの導電性接着剤8により接続されている。陰極端子10、10’および陽極端子9、9’は樹脂パッケージ13からの露出面が同一平面になるよう配置されている。
【0039】
連結部11の幅(a)は樹脂パッケージ13の幅(W)の20%となるように、かつ陽極端子9、9’間を最短で接続するように配置されている。
【0040】
絶縁体12は、複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体と陰極端子10、10’とを導電性接着剤8で接続する際に、導電性接着剤8が陽極端子9、9’間を接続する連結部11の側面、および底面に付着し、電気的に短絡するのを防ぐために、連結部11および陰極端子10、10’の積層体側の面上に跨って配置されている。絶縁体12は絶縁テープ、絶縁フィルムもしくは絶縁シートを用いるのが好ましい。本実施例では、絶縁体12として、図3(b)に示すように、長さ12.6mmのポリイミドテープが、連結部11の積層体側全面、および陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を覆っている。
【0041】
次に、絶縁体12として絶縁テープ、絶縁フィルムもしくは絶縁シートを使用することの製造工程のメリットを以下に示す。
【0042】
本発明に係る積層型固体電解コンデンサの製造方法は、複数のコンデンサ素子を積層して積層体を作製する工程と、リードフレームを配置する工程と、前記リードフレーム上に絶縁体12を配置する工程と、前記絶縁体12を配置したリードフレーム上に前記積層体を配置する工程と、前記積層体を樹脂パッケージ13で封止する工程と、を含むことを特徴としている。
【0043】
リードフレーム上に絶縁体を配置する工程において、例えば、絶縁体としてシリコンやテフロン(登録商標)等の液状樹脂を用いた場合、陰極端子10、10’と連結部11との間の隙間に前記液状樹脂が流れ込んでしまい、陰極端子10、10’と連結部11とに跨って絶縁体を配置することは非常に困難である。
【0044】
また、連結部11全体を絶縁体で包むことにより電気的に短絡するのを防ぐことも考えられるが、連結部11の側面は厚さが薄く絶縁体で覆うのが困難であり、下面(積層体側と反対の面)を絶縁体で覆ってしまうと樹脂パッケージ13で封止する際に、連結部11の下面にパッケージ用樹脂が行き渡らず、形成が不十分になるという問題が生じる。
【0045】
これに対し、本発明ではリードフレーム上に絶縁体を配置する工程において、絶縁テープ、絶縁フィルムもしくは絶縁シートなど固体状態の絶縁体12を用いるため、容易に陰極端子10、10’と連結部11とに跨って絶縁体12を配置することが可能となる。よって、複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体と陰極端子10、10’とを導電性接着剤8で接続する際に、導電性接着剤8が連結部11の側面、および底面に付着し、電気的に短絡するのを防ぐことができる。
【0046】
(実施例2)
実施例1と同様の構成において、連結部11の積層体側の面(以下、連結部11上面という)全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を30%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)3.735mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0047】
(実施例3)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を40%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)3.130mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0048】
(実施例4)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を50%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)2.525mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0049】
(実施例5)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を60%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)1.920mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0050】
(実施例6)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を70%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)1.315mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0051】
(実施例7)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのテフロンテープで覆い、連結部11の幅の割合を20%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)4.340mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0052】
(実施例8)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのテフロンテープで覆い、連結部11の幅の割合を30%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)3.735mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0053】
(実施例9)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのテフロンテープで覆い、連結部11の幅の割合を40%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)3.130mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0054】
(実施例10)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのテフロンテープで覆い、連結部11の幅の割合を50%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)2.525mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0055】
(実施例11)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのテフロンテープで覆い、連結部11の幅の割合を60%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)1.920mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0056】
(実施例12)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのテフロンテープで覆い、連結部11の幅の割合を70%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)1.315mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0057】
(比較例1)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を10%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)4.945mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0058】
(比較例2)
実施例1と同様の構成において、連結部11上面全体および2つの陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を、絶縁体12として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を80%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)0.710mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0059】
(従来例1)
実施例1と同様の構成において、図8に示すように、連結部11上面のみを、絶縁体12’として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を10%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)4.945mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0060】
(従来例2)
実施例1と同様の構成において、図8に示すように、連結部11上面のみを、絶縁体12’として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を20%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)4.340mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0061】
(従来例3)
実施例1と同様の構成において、図8に示すように、連結部11上面のみを、絶縁体12’として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を30%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)3.735mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0062】
(従来例4)
実施例1と同様の構成において、図8に示すように、連結部11上面のみを、絶縁体12’として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を40%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)3.130mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0063】
(従来例5)
実施例1と同様の構成において、図8に示すように、連結部11上面のみを、絶縁体12’として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を50%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)2.525mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0064】
(従来例6)
実施例1と同様の構成において、図8に示すように、連結部11上面のみを、絶縁体12’として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を60%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)1.920mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0065】
(従来例7)
実施例1と同様の構成において、図8に示すように、連結部11上面のみを、絶縁体12’として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を70%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)1.315mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0066】
(従来例8)
実施例1と同様の構成において、図8に示すように、連結部11上面のみを、絶縁体12’として長さ12.6mmのポリイミドテープで覆い、連結部11の幅の割合を80%とした構造の積層型固体電解コンデンサを作製した。ただし、陰極端子10、10’は、それぞれ幅(c)0.710mm、長さ(d)4.3mmの寸法を有し、連結部11を挟んで線対称に、連結部11から0.5mm離間して配置されている。
【0067】
尚、実施例1〜12、比較例1〜2、従来例1〜8では、それぞれ定格2.5V−1200μF、L寸法:16mm、W寸法:12mm、H寸法:2.5mmの積層型固体電解コンデンサを作製した。
【0068】
表1は実施例1〜12、比較例1〜2、従来例1〜8の積層型固体電解コンデンサのショート発生率、ESRを示す表である。また、図6は実施例1〜6、比較例1〜2の積層型固体電解コンデンサの連結部の幅の割合とESRとの関係を示すグラフである。前記ショート発生率は、以下の式で表わされる。
ショート発生率=(ショート不良発生数/仕掛数)×100
前記ESRは、直流電流が連結部のみを通るように、実装する基板のランドパターンの陽極同士が繋がっていないという条件のもと100KHzで測定したものである。
【0069】
【表1】

【0070】
表1に示すように、実施例1〜12、比較例1〜2、従来例1〜8でそれぞれ連結部11の幅の割合が同じもの(例えば実施例1と従来例2)を比較すると、実施例1〜12、比較例1〜2はショート発生率が大きく低減した。これは、連結部11上面全体および陰極端子10、10’の0.5mm幅の部分を絶縁体12で覆うことにより、複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体と陰極端子10、10’とを導電性接着剤8で接続する際に、連結部11の側面、および底面への導電性接着剤8のはみ出しにより生じる連結部11との電気的短絡を確実に防ぐ事ができたからである。
【0071】
また表1、図6に示すように、連結部11の幅が20〜70%の積層型固体電解コンデンサ(実施例1〜12、従来例2〜7)は、連結部11の幅が10%、80%の積層型固体電解コンデンサ(比較例1〜2、従来例1、8)と比べて、ESRが大きく低減した。よって、連結部11の幅は、20〜70%とすることがより好ましい。
【0072】
実施例1〜12では連結部11上面全体および陰極端子10、10’の連結部11側からそれぞれ0.5mmの幅の部分を絶縁体12で覆ったが、連結部11上面全体と陰極端子10、10’間の隙間を完全に覆っていれば、陰極端子10、10’を覆う部分は0.5mm以下でもよい。
【0073】
また、実施例1〜12では、連結部11と同じ長さである12.6mmの長さの絶縁体12を使用したが、絶縁体12は複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体の長さ以上の長さであれば、任意に変更できる。例えば、図7に示すように、陽極端子9、9’のうち陽極部6、6’と接続される部分を除く連結部11側の少なくとも一部を絶縁体12で覆ってもよい。この構成によれば、絶縁体12の四隅が陽極端子9、9’上に配置され、固定されるため、樹脂パッケージ13で封止する際に、絶縁体12が変形しにくく形状が安定する。
【0074】
実施例1〜12では絶縁体12として、ポリイミドテープ、テフロンテープを使用したが、ガラス繊維入りテープ、ポリプロピレンテープ、ポリエチレンテレフタレートテープ、ポリテトラフルオロエチレンテープ、ポリエステルテープなどの絶縁テープ材でもよく、絶縁性樹脂等の絶縁性のある材料であれば同じ効果が得られる。
【0075】
なお、実施例1〜12では、弁作用金属としてアルミニウムを用いたが、タンタルやニオブ箔またはこれら金属粉末の焼結体を用いても同じ効果が得られる。
【0076】
また、連結部11の導電性部材は、陽極端子9、9’と同じ材料を使用し、一体に形成したが、陽極材の銅、アルミニウム以外の銀、金、ニオブ、タンタル、導電性高分子等の導電性材料なども有効に利用できる。
【0077】
さらに、実施例1〜12では陰極端子10、10’を2分割し、その間に空隙部を設け、空隙部に連結部11を配置するようにしたが、陰極端子10、10’、陽極端子9、9の下面を同一高さに揃えなくてもよい場合は、連結部11を陰極端子10、10’の表面に沿ってその下に配置してもよい。しかし、陰極端子10、10’および陽極端子9、9’の下面を同一の高さに揃えた場合、積層型固体電解コンデンサをマザーボードやIC基盤に実装するのに好都合である。
【0078】
また、陰極端子10、10’間にも連結部を設け、陽極端子9、9’間の連結部11と交差するようにしてもよいし、陽極端子9、9’間の連結部11を陰極端子10、10’の中央に配置しても、一方側に寄せて配置してもよい。また、陽極端子9、9’間の連結部11を2本以上とし、その間に陰極端子を設置してもよい。この場合は、全ての陰極端子と連結部との間の隙間を覆う絶縁体を設置する必要がある。また、連結部の幅は2本以上の場合、全て連結部の幅の合計とする。
【0079】
さらに、積層体に接合される端子部材は、リードフレームに代えて、外部回路と接続される貫通孔(導通端子孔)や導電層を設けた絶縁基板を用いてもよい。
【0080】
また、実施例1〜12では、固体電解質層3として導電性高分子を用いたが、二酸化マンガンを用いても同じ効果が得られる。
【0081】
実施例1〜12では、コンデンサ素子を4枚積層した例について説明したが、コンデンサ素子は2枚以上であれば、積層枚数にかかわらず同じ効果が得られる。また、実施例1〜12では3端子としたが、端子数を増やしても同じ効果が得られる。
【0082】
また、実施例1〜12では、リードフレームを積層体の下側に配置した例について説明したが、コンデンサを実装する部分によっては積層体の上面にリードフレームを配置してもよい。
【符号の説明】
【0083】
C、C1、C2、C3、C4 コンデンサ素子
1 陽極素子
2 誘電体膜
3 固体電解質層
4 カーボン層
5 銀層
6、6’ 陽極部
7 這い上がり防止材
8 導電性接着剤
9、9’ 陽極端子
10、10’ 陰極端子
11 連結部
12、12’ 絶縁体
13 樹脂パッケージ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方側に陽極部、他方側に陰極部を備えたコンデンサ素子を前記陽極部の突出方向が交互に反対になるように複数枚積み重ねた積層体を、樹脂パッケージで封止してなる積層型固体電解コンデンサであって、
前記積層体の一方側から突出した前記陽極部に電気的に接続された一方側陽極端子と、
前記積層体の他方側から突出した前記陽極部に電気的に接続された他方側陽極端子と、
前記一方側陽極端子と前記他方側陽極端子とを電気的に接続する連結部と、
前記複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体に電気的に接続され、前記連結部と離間して配置された陰極端子と、
前記連結部と前記陰極端子との隙間を覆うように、前記連結部および前記陰極端子の前記積層体側の面上に跨って配置された絶縁体と、
を含むことを特徴とする積層型固体電解コンデンサ。
【請求項2】
前記連結部は前記樹脂パッケージ内部に埋設され、
前記樹脂パッケージから露出した前記一方側陽極端子、前記他方側陽極端子および前記陰極端子の露出面が同一平面になるよう配置されたことを特徴とする請求項1に記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項3】
前記一方側陽極端子および前記他方側陽極端子は前記樹脂パッケージの幅方向全体に渡って配置され、
前記連結部は前記樹脂パッケージの幅寸法に対し、20〜70%の一定の幅寸法を有し、
前記連結部を挟んで線対称に一対の前記陰極端子が配置され、
前記絶縁体は前記連結部の両側に配置された一対の前記陰極端子との間に形成された両方の隙間を覆うように配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項4】
前記絶縁体は絶縁テープ、絶縁フィルムもしくは絶縁シートであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の積層型固体電解コンデンサ。
【請求項5】
一方側に陽極部、他方側に陰極部を備えたコンデンサ素子を前記陽極部の突出方向が交互に反対になるように複数枚積み重ねた積層体を、樹脂パッケージで封止してなる積層型固体電解コンデンサの製造方法であって、
一方側陽極端子、他方側陽極端子、前記一方側陽極端子と前記他方側陽極端子とを電気的に接続する連結部、および前記連結部と離間した陰極端子を含むリードフレームに、前記連結部と前記陰極端子との間の隙間を覆うように絶縁テープ、絶縁フィルムもしくは絶縁シートからなる絶縁体を配置する工程と、
前記一方側陽極端子に前記積層体の一方側から突出した前記陽極部が電気的に接続され、前記他方側陽極端子に前記積層体の他方側から突出した前記陽極部が電気的に接続され、前記陰極端子に前記複数のコンデンサ素子の陰極部からなる陰極体が電気的に接続されるように、前記積層体を前記絶縁体上に配置する工程と、
を含むことを特徴とする積層型固体電解コンデンサの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−278203(P2010−278203A)
【公開日】平成22年12月9日(2010.12.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−128852(P2009−128852)
【出願日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【出願人】(000004606)ニチコン株式会社 (656)