JP2008004583A - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来とほぼ同等の等価直列抵抗特性を有し、かつ漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサを提供すること。
【解決手段】 陽極体１と、陽極体１から引き出された素子リード線８と、陽極体１の表面上に形成された誘電体層１２と、誘電体層１２上に形成された導電性高分子層からなる固体電解質層２と、固体電解質層２上に形成されたグラファイトペースト層３と、グラファイトペースト層３上に形成された銀ペースト層４とから構成されたコンデンサ素子と、陽極外部端子９と、陰極外部端子６と、それを封止するモールド樹脂７とからなり、陽極体１の素子リード線８が引き出された面と対向する面の固体電解質層２とグラファイトペースト層３の間に導電性樹脂又は絶縁樹脂からなる固体電解質層２よりも高密度な層１０を設置している。
【選択図】 図１
【解決手段】 陽極体１と、陽極体１から引き出された素子リード線８と、陽極体１の表面上に形成された誘電体層１２と、誘電体層１２上に形成された導電性高分子層からなる固体電解質層２と、固体電解質層２上に形成されたグラファイトペースト層３と、グラファイトペースト層３上に形成された銀ペースト層４とから構成されたコンデンサ素子と、陽極外部端子９と、陰極外部端子６と、それを封止するモールド樹脂７とからなり、陽極体１の素子リード線８が引き出された面と対向する面の固体電解質層２とグラファイトペースト層３の間に導電性樹脂又は絶縁樹脂からなる固体電解質層２よりも高密度な層１０を設置している。
【選択図】 図１
Description
本発明は、アルミニウム、タンタルなどの弁作用金属と固体電解質層を用いた固体電解コンデンサに関する。
従来の固体電解コンデンサの基本構成は、陽極上に、誘電体層、固体電解質層、陰極を積層させた層状構成となっており、一般的に陽極として弁作用を有する金属（弁作用金属）を用い、その表層に誘電体層として酸化被膜（以下、誘電体層とする）を形成し、その上に固体電解質層として導電性高分子層を形成し、その上に陰極としてグラファイト等の陰極層を形成した構造となっている。
ここで、弁作用金属とは、陽極酸化によって厚みの制御可能な酸化被膜を形成させることのできる金属であり、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒなどの金属が該当するが、実際にはＡｌ（アルミニウム）、Ｔａ（タンタル）の２つの金属が主に使用されている。
以下に、タンタル固体電解コンデンサの従来の構造及び製造方法について図面を用いて説明する。
図３は、タンタル固体電解コンデンサの従来の構成例を示す断面図である。図３（ａ）は全体の断面図、図３（ｂ）は層構造を示す図３（ａ）のＡ部の拡大断面図である。
図３に示すように、Ｔａを用いた従来の固体電解コンデンサは、Ｔａ混合粉末を焼結してなる陽極体１と、陽極体１に一端を埋設し陽極体１の一面から引き出された素子リード線８と、陽極体１の表面上に酸化によって形成された誘電体層１２と、誘電体層１２上の素子リード線８が引き出された面以外の部分に形成された炭素粉末等を含有する導電性高分子層からなる固体電解質層２と、固体電解質層２上に形成されたグラファイトペースト層３と、グラファイトペースト層３上に形成された銀ペースト層４とから構成されたコンデンサ素子と、素子リード線８に一端が接続された陽極外部端子９と、銀ペースト層４に導電性接着剤５を介して一端が接続された陰極外部端子６と、そのコンデンサ素子を陽極外部端子９および陰極外部端子６のそれぞれの一端を露出させて封止するモールド樹脂７とからなっている。
固体電解コンデンサにおいては、漏れ電流を低減することが実用上重要な課題となっており、従来からも例えば下記特許文献１および２に示されているような様々な改善が行われてきた。
従来の固体電解コンデンサにおいては、コンデンサにとって重要な特性である等価直列抵抗を低減する手段として上述のように高浸透性のグラファイトペーストを用いてグラファイトペースト層３を形成している。しかし、このグラファイトペースト内の粒子が導電性高分子層からなる固体電解質層２のクラックや低密度部分に浸透し、誘電体層１２に接触することでコンデンサ特性の漏れ電流を増大させるという問題が発生し、この点に関しては上述の特許文献を含め従来は改善方法は示されていない。
通常、導電性高分子層を形成する方法は浸漬を用いているおり、素子リード線８を上にして引き上げるために、素子リード線８が引き出された面と対向する面（図３においてＡ部のある面）の導電性高分子層には液だまりが起こりやすく、このため、特にこの面の導電性高分子膜にはクラック、密度低下が起こりやすい。
そこで、本発明の課題は、従来とほぼ同等の等価直列抵抗特性を有し、かつ漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明による固体電解コンデンサは、弁作用金属粉末を焼結してなる陽極体と、該陽極体に一端を埋設し該陽極体の一面から引き出された素子リード線と、前記陽極体の表面上に形成された誘電体層と、該誘電体層上の少なくとも一部に形成された固体電解質層と、該固体電解質層上に形成されたグラファイトペースト層とから構成されたコンデンサ素子と、該グラファイトペースト層上に形成された銀ペースト層と、前記素子リード線または前記銀ペースト層に一端が接続された少なくとも２つの外部端子と、前記外部端子の少なくとも一端を露出させて前記コンデンサ素子を封止するモールド樹脂とからなる固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質層と前記グラファイトペースト層の間の一部に前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層を設置している。
また、本発明による固体電解コンデンサは、弁作用金属粉末を焼結してなる陽極体と、該陽極体に一端を埋設し該陽極体の一面から引き出された素子リード線と、前記陽極体の表面上に形成された誘電体層と、該誘電体層上の少なくとも一部に形成された固体電解質層と、該固体電解質層上に形成されたグラファイトペースト層とから構成されたコンデンサ素子と、該グラファイトペースト層上に形成された銀ペースト層と、前記素子リード線または前記銀ペースト層に一端が接続された少なくとも２つの外部端子と、前記外部端子の少なくとも一端を露出させて前記コンデンサ素子を封止するモールド樹脂とからなる固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質層と前記銀ペースト層の間の一部において前記グラファイトペースト層が前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層に置き換えられている。
前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層は前記陽極体の前記素子リード線が引き出された面と対向する面に形成されていてもよい。
前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層は、グラファイトペースト層の微粒子の浸透を防止することが可能な密度を有していることが望ましい。
前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層は、撥水、撥油性が高く、製造工程において前記グラファイトペースト層の付着を妨げる効果を有する材料で構成されていてもよい。
前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層は、前記陽極体の前記素子リード線が引き出された面と対向する面の表面積の９０％以上を覆っていることが望ましい。
以上のように、本発明によれば、固体電解質層とグラファイトペースト層の間の一部、特に固体電解質層のクラック、密度低下が起こりやすい部分に高密度な層を設置すること、またはその部分のグラファイトペースト層を高密度な層に置き換えることで、グラファイトペースト内の粒子が導電性高分子層を浸透して誘電体層へ接触するのを防止し、従来とほぼ同等の等価直列抵抗特性を有し、かつ漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を実施例により図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明による固体電解コンデンサの一実施例を示す断面図である。図１（ａ）は全体の断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部の拡大断面図である。
本実施例の固体電解コンデンサは、図３の従来の固体電解コンデンサと同様に、Ｔａ混合粉末を焼結してなる陽極体１と、陽極体１に一端を埋設し陽極体１の一面から引き出された素子リード線８と、陽極体１の表面上に酸化によって形成された誘電体層１２と、誘電体層１２上の素子リード線８が引き出された面以外の部分に形成された炭素粉末等を含有する導電性高分子層からなる固体電解質層２と、固体電解質層２上に形成されたグラファイトペースト層３と、グラファイトペースト層３上に形成された銀ペースト層４とから構成されたコンデンサ素子と、素子リード線８に一端が接続された陽極外部端子９と、銀ペースト層４に導電性接着剤５を介して一端が接続された陰極外部端子６と、そのコンデンサ素子を陽極外部端子９および陰極外部端子６のそれぞれの一端を露出させて封止するモールド樹脂７とからなっている。
但し、本実施例においては、陽極体１の素子リード線８が引き出された面と対向する面（図１においてＡ部のある面）の固体電解質層２とグラファイトペースト層３の間に固体電解質層２よりも高密度な層１０を設置している。この高密度な層１０としては、導電性樹脂や絶縁樹脂を用いることができる。
本実施例の固体電解コンデンサの作製は、従来と同様に酸化によって誘電体層１２を形成し、その上に浸漬により導電性高分子からなる固体電解質層２を形成する。本実施例においては、その後、素子リード線８が引き出された面と対向する面に導電性樹脂や絶縁樹脂を付着させ、その樹脂を乾燥させる。さらにその上に、グラファイトペースト層３、銀ペースト層４を形成する。この高密度な層１０として導電性樹脂を用いることにより、従来と同等の等価直列抵抗特性が得られる。本実施例の固体電解コンデンサを実際に試作した結果は、漏れ電流による不良率は従来に比べて１／６に減少し、かつ、等価直列抵抗の増加は８％程度であった。
漏れ電流をさらに減少させるためには高密度な層１０としてさらに高密度な絶縁樹脂を用いることができる。高密度な樹脂を用いることにより絶縁樹脂層が薄くてもグラファイトペーストの微粒子の浸透効果を防止する効果が得られる。
以上のように、本実施例においては、特に固体電解質層２を構成する導電性高分子膜のクラック、密度低下が起こりやすい面に高密度な層を挿入することにより漏れ電流を低減することができる。なお、本実施例においては、素子リード線８が引き出された面と対向する面のすべてに高密度な層１０を設けたが、その面の９０％以上に設ければ、従来に比べて大幅な改善効果が得られる。
図２は、本発明による固体電解コンデンサの第二の実施例を示す断面図である。図２（ａ）は全体の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部の拡大断面図である。
本実施例の固体電解コンデンサも、図３の従来の固体電解コンデンサと同様に、Ｔａ混合粉末を焼結してなる陽極体１と、陽極体１に一端を埋設し陽極体１の一面から引き出された素子リード線８と、陽極体１の表面上に酸化によって形成された誘電体層１２と、誘電体層１２上の素子リード線８が引き出された面以外の部分に形成された炭素粉末等を含有する導電性高分子層からなる固体電解質層２と、固体電解質層２上に形成されたグラファイトペースト層３と、グラファイトペースト層３上に形成された銀ペースト層４と、素子リード線８に一端が接続された陽極外部端子９とから構成されたコンデンサ素子と、銀ペースト層４に導電性接着剤５を介して一端が接続された陰極外部端子６と、そのコンデンサ素子を陽極外部端子９および陰極外部端子６のそれぞれの一端を露出させて封止するモールド樹脂７とからなっている。
但し、本実施例においては、陽極体１の素子リード線８が引き出された面と対向する面（図２においてＡ部のある面）の固体電解質層２と銀ペースト層４の間の部分はグラファイトペースト層３がなく、代わりに固体電解質層２よりも高密度な樹脂層１１が設置されている。
本実施例の固体電解コンデンサの作製も、図１の実施例と同様に、酸化によって誘電層１２を形成し、その上に浸漬により導電性高分子からなる固体電解質層２を形成する。その後、素子リード線８が引き出された面と対向する面に高密度な樹脂を付着させ、その樹脂を乾燥させる。但し、本実施例においては、この高密度な樹脂層１１は、撥水性、撥油性の高いシリコーン樹脂とする。このシリコーン樹脂を用いることにより、このシリコーン樹脂上へのグラファイトペースト層の形成を防止できる。すなわち、グラファイトペースト層を塗布などにより付着させるとき、シリコーン樹脂上だけは、その撥水性、撥油性のために付着が妨げられるからである。上記シリコーン樹脂からなる高密度な樹脂層１１の上および他の面のグラファイトペースト層３の上には銀ペースト層４を形成する。
以上のように、本実施例においては、特に固体電解質層２を構成する導電性高分子膜のクラック、密度低下が起こりやすい面のグラファイトペースト層を除き、代わりに固体電解質層２よりも高密度な層を設けることにより漏れ電流を低減することができる。
以上、本発明の実施の形態を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限られるものではないことはいうまでもない。例えば、本発明を適用する固体電解コンデンサに必要とされる等価直列抵抗特性と漏れ電流特性に依存して高密度の層を設ける領域や面積を変更でき、また、高密度の層の材料は固体電解質層に付着可能でグラファイトペーストの微粒子の浸透効果を防止する効果を有するものであればよく、上記材料以外の樹脂材料を用いることができる。
１ 陽極体
２ 固体電解質層
３ グラファイトペースト層
４ 銀ペースト層
５ 導電性接着剤
６ 陰極外部端子
７ モールド樹脂
８ 素子リード線
９ 陽極外部端子
１０ 高密度な層
１１ 高密度な樹脂層
１２ 誘電体層
２ 固体電解質層
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８ 素子リード線
９ 陽極外部端子
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Claims (6)
- 弁作用金属粉末を焼結してなる陽極体と、該陽極体に一端を埋設し該陽極体の一面から引き出された素子リード線と、前記陽極体の表面上に形成された誘電体層と、該誘電体層上の少なくとも一部に形成された固体電解質層と、該固体電解質層上に形成されたグラファイトペースト層と、該グラファイトペースト層上に形成された銀ペースト層とから構成されたコンデンサ素子と、前記素子リード線または前記銀ペースト層に一端が接続された少なくとも２つの外部端子と、前記外部端子の少なくとも一端を露出させて前記コンデンサ素子を封止するモールド樹脂とからなる固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質層と前記グラファイトペースト層の間の一部に前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層を設置したことを特徴とする固体電解コンデンサ。
- 弁作用金属粉末を焼結してなる陽極体と、該陽極体に一端を埋設し該陽極体の一面から引き出された素子リード線と、前記陽極体の表面上に形成された誘電体層と、該誘電体層上の少なくとも一部に形成された固体電解質層と、該固体電解質層上に形成されたグラファイトペースト層と、該グラファイトペースト層上に形成された銀ペースト層とから構成されたコンデンサ素子と、前記素子リード線または前記銀ペースト層に一端が接続された少なくとも２つの外部端子と、前記外部端子の少なくとも一端を露出させて前記コンデンサ素子を封止するモールド樹脂とからなる固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質層と前記銀ペースト層の間の一部において前記グラファイトペースト層が前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層に置き換えられていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
- 前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層は前記陽極体の前記素子リード線が引き出された面と対向する面に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の固体電解コンデンサ。
- 前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層は、グラファイトペースト層の微粒子の浸透を防止することが可能な密度を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層は、撥水、撥油性が高く、製造工程において前記グラファイトペースト層の付着を妨げる効果を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の固体電解コンデンサ
- 前記固体電解質層よりも高密度な樹脂層は、前記陽極体の前記素子リード線が引き出された面と対向する面の表面積の９０％以上を覆っていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の固体電解コンデンサ。
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