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WO2014034076A1 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

固体電解コンデンサ Download PDF

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WO2014034076A1
WO2014034076A1 PCT/JP2013/005011 JP2013005011W WO2014034076A1 WO 2014034076 A1 WO2014034076 A1 WO 2014034076A1 JP 2013005011 W JP2013005011 W JP 2013005011W WO 2014034076 A1 WO2014034076 A1 WO 2014034076A1
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WO
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anode
linear expansion
terminal
cathode
layer
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Application number
PCT/JP2013/005011
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊幸 加藤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
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    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H01G9/052—Sintered electrodes
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G9/004—Details
    • H01G9/08—Housing; Encapsulation

Definitions

  • the present invention relates to a solid electrolytic capacitor.
  • anode made of a sintered body of a valve metal such as tantalum, niobium, titanium, and aluminum, a dielectric layer formed by oxidizing the surface of the anode, and a dielectric layer are provided.
  • a solid electrolytic capacitor including a solid electrolyte layer made of a conductive polymer has been proposed.
  • Patent Document 1 proposes a technique in which an anode lead made of a valve metal such as niobium different from tantalum is used as the anode made of tantalum.
  • An object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor that can suppress an increase in ESR after a high temperature load in a solid electrolytic capacitor using an anode mainly composed of tantalum and an anode lead mainly composed of niobium. There is.
  • the solid electrolytic capacitor of the present invention includes an anode composed mainly of tantalum and made of a porous sintered body, an anode lead composed mainly of niobium, one end embedded in the anode and the other end protruding from the anode, and the surface of the anode And a capacitor element including a dielectric layer provided on a part of the surface of the anode lead and a cathode layer provided on the dielectric layer, and an anode terminal electrically connected to the other end of the anode lead
  • a linear expansion of the resin sheathing body in a solid electrolytic capacitor comprising: a cathode terminal electrically connected to the cathode layer; and a resin sheathing body covering the surface of the capacitor element, a part of the anode terminal and a part of the cathode terminal
  • the coefficient is characterized by being larger than the linear expansion coefficient of any of the anode, anode lead, anode terminal, and cathode terminal.
  • an increase in ESR after high-temperature load can be suppressed in a solid electrolytic capacitor using an anode mainly composed of tantalum and an anode lead mainly composed of niobium.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged vicinity of an interface between an anode and an anode lead in the solid electrolytic capacitor shown in FIG. 1.
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing body is larger than any of the linear expansion coefficients of the anode, the anode lead, the anode terminal, and the cathode terminal.
  • the difference between the largest linear expansion coefficient among the linear expansion coefficients of the anode, the anode lead, the anode terminal, and the cathode terminal and the linear expansion coefficient of the resin sheathing is 0.05 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. or more. . The larger this difference, the higher the effect of suppressing the increase in ESR after high temperature loading.
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing body is larger than any of the linear expansion coefficients of the anode, the anode lead, the anode terminal, and the cathode terminal, the anode and the anode are subjected to a high temperature load on the solid electrolytic capacitor. Stress acts to enhance the adhesion at the interface with the lead, the interface between the anode terminal and the anode lead, the interface between the cathode terminal and the conductive adhesive (cathode layer), and the like.
  • the adhesion between the anode and the anode lead, the adhesion between the anode terminal and the anode lead, and the adhesion between the cathode terminal and the conductive adhesive (cathode layer) can be improved.
  • the maximum linear expansion coefficient among the linear expansion coefficients of the anode, the anode lead, the anode terminal and the cathode terminal and the upper limit value of the difference between the linear expansion coefficients of the resin sheathing are not particularly limited. It is 1.5 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. or less.
  • the linear expansion coefficient of the resin outer package is in the range of 1.7 ⁇ 10 ⁇ 5 to 3.0 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. Preferably there is. If the linear expansion coefficient of the resin sheath is smaller than this range, the increase in ESR after high temperature load may not be sufficiently suppressed. In addition, if the linear expansion coefficient of the resin sheathing body is larger than this range, there is a possibility that after the high temperature load, too much stress is applied to the inside of the solid electrolytic capacitor, and the leakage current increases.
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing body is smaller than the anode mainly composed of tantalum and the anode lead mainly composed of niobium, the elastic modulus of the resin sheathing body becomes high and the resin sheathing body becomes too hard. After loading, too much stress is applied to the inside of the solid electrolytic capacitor, and the leakage current may be significantly increased.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the inside of the solid electrolytic capacitor in the present embodiment.
  • the solid electrolytic capacitor 20 in this embodiment has a rectangular parallelepiped outer shape.
  • a solid electrolytic capacitor 20 includes a capacitor element including an anode 1, an anode lead 2, a dielectric layer 3, and a cathode layer 6, an anode terminal 7, a cathode terminal 9, and a resin sheath. And a body 11.
  • a capacitor element including an anode 1, an anode lead 2, a dielectric layer 3, and a cathode layer 6, an anode terminal 7, a cathode terminal 9, and a resin sheath.
  • a body 11 a body 11.
  • the capacitor element includes the anode 1 made of a valve metal, the anode lead 2 provided with one end 2a embedded in the anode 1 and the other end 2b protruding, and the anode 1 anodized.
  • a dielectric layer 3 formed by doing so and a cathode layer 6 covering the dielectric layer 3 are provided.
  • the anode 1 is composed of a porous body formed by forming a large number of metal particles made of a valve action metal or an alloy thereof and sintering the metal particles.
  • the main component of the anode 1 is tantalum (Ta), which is formed from tantalum or an alloy containing tantalum as a main component.
  • the “main component” means that 90% by mass or more is contained.
  • components other than tantalum include silicon, vanadium, boron, and nitrogen.
  • the coefficient of linear expansion of tantalum is 6.7 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the anode lead 2 has one end 2 a embedded in the anode 1 and coupled to the anode 1.
  • the anode lead 2 contains niobium (Nb) as a main component. Therefore, the anode lead 2 can be formed from niobium or an alloy containing niobium as a main component.
  • the “main component” means 90% by mass or more. Examples of components other than niobium include silicon, vanadium, boron, and nitrogen.
  • the linear expansion coefficient of niobium is 7.3 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the dielectric layer 3 can be formed so as to cover the surface of the anode 1 by anodizing the anode 1.
  • the dielectric layer 3 made of an oxide film formed on the outer surface of the anode 1 is shown.
  • the porous body is actually a porous body.
  • the dielectric layer 3 is also formed on the wall surface of the hole.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the vicinity of the interface between the anode lead 2 and the anode 1 in an enlarged manner.
  • a dielectric layer 3 b is also formed on part of the surface of the anode lead 2.
  • the dielectric layer 3 formed on the surface of the anode 1 is shown as a dielectric layer 3a.
  • the conductive polymer layer 4 is formed so as to cover the dielectric layer 3.
  • a conductive polymer formed by a chemical polymerization method, an electrolytic polymerization method, or the like can be used.
  • the conductive polymer layer 4 may be formed of a single layer or a plurality of layers. Examples of the conductive polymer material include polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and polyfuran.
  • the conductive polymer layer 4 is used as the solid electrolyte layer, but not limited to the conductive polymer layer 4, manganese dioxide or the like may be used.
  • the conductive polymer layer 4 on the dielectric layer 3 formed on the outer surface of the anode 1 is illustrated. However, the conductive polymer layer 4 is formed on the wall surface of the pores of the porous body. It is also formed on the surface of the formed dielectric layer 3.
  • the cathode lead layer 5 is formed so as to partially cover the conductive polymer layer 4, and has a laminated structure in which a carbon layer 5a and a silver paste layer 5b are sequentially formed.
  • the carbon layer 5a is formed of a layer containing carbon particles.
  • the silver paste layer 5b formed on the carbon layer 5a is formed of a layer containing silver particles.
  • the cathode lead layer 5 may be formed of only one of a carbon layer and a silver paste layer.
  • the cathode lead layer 5 may be constituted by a layer having a current collecting function.
  • the cathode layer 6 is composed of a conductive polymer layer 4 and a cathode lead layer 5.
  • the cathode layer 6 is not limited to this, and may be anything that functions as a cathode.
  • the anode terminal 7 is attached to the anode lead 2. Specifically, the anode terminal 7 is formed by bending a strip-shaped metal plate, and as shown in FIG. 1, the lower surface on the one end 7a side is welded to the other end 2b of the anode lead, etc. It is mechanically and electrically connected.
  • the cathode terminal 9 is attached to the cathode layer 6. Specifically, the cathode terminal 9 is formed by bending a band-shaped metal plate, and the lower surface on the one end 9a side is bonded to the cathode layer 6 with a conductive adhesive 8 as shown in FIG. Thus, the cathode terminal 9 and the cathode layer 6 are mechanically and electrically connected.
  • the material of the conductive adhesive 8 include a material such as a silver paste in which silver and an epoxy resin are mixed.
  • Examples of the material of the anode terminal 7 and the cathode terminal 9 include copper, a copper alloy, and an iron-nickel alloy (42 alloy).
  • the linear expansion coefficient of copper is 1.62 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • the linear expansion coefficient of 42 alloy is 0.46 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • the resin sheathing body 11 is formed so as to cover the exposed surfaces of the anode lead 2, the cathode layer 6, the anode terminal 7, and the cathode terminal 9.
  • the other end portion 7b of the anode terminal 7 and the other end portion 9b of the cathode terminal 9 are exposed from the side surface to the lower surface of the resin sheathing body 11, and this exposed portion is used for solder connection with the substrate.
  • the resin outer package 11 a material that functions as a sealing material is used, and specifically, an epoxy resin, a silicone resin, or the like can be used.
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing body 11 is larger than the linear expansion coefficients of the anode 1, the anode lead 2, the anode terminal 7, and the cathode terminal 9.
  • the linear expansion coefficient is substantially the same as the linear expansion coefficient of copper. Therefore, it is 1.62 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • the linear expansion coefficients of the anode terminal 7 and the cathode terminal 9 are larger than the linear expansion coefficients of the anode 1 and the anode lead 2. Therefore, in the above case, it is preferable to use the resin outer package 11 having a linear expansion coefficient in the range of 1.7 ⁇ 10 ⁇ 5 to 3.0 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • the linear expansion coefficient of the resin outer package 11 can be adjusted by appropriately blending a main agent, a curing agent, a filler, and the like.
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing body 11 can be lowered by blending a low stress agent such as silica as a filler.
  • a low stress agent such as silica
  • examples of the low stress agent other than silica include silicone polymer compounds.
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing body 11 can be obtained from the volume ratio of each member and the linear expansion coefficient of each member.
  • the linear expansion coefficient can be measured by TMA (Thermal Mechanical Analysis).
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing body 11 is as follows: the anode 1 mainly composed of tantalum, the anode lead 2 mainly composed of niobium, the anode terminal 7 mainly composed of copper, and the cathode terminal 9. Greater than linear expansion coefficient. For this reason, when a high temperature is applied to the solid electrolytic capacitor by reflow or the like, a stress that enhances the adhesiveness of the interface between the anode 1 and the anode lead 2 works inside the resin sheathing body 11. For this reason, the adhesion between the anode 1 and the anode lead 2 can be improved after a high temperature is applied by reflow or the like.
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing body 11 is larger than the respective linear expansion coefficients of the anode terminal 7 and the anode lead 2, the adhesion between the anode terminal 7 and the anode lead 2 can be enhanced.
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing body 11 is larger than the linear expansion coefficient of the cathode terminal 9, the adhesion between the cathode terminal 9 and the conductive adhesive 8 can be enhanced.
  • the resin outer package 11 can also enhance the adhesion at the interface between the anode 1 and the anode lead 2 when a high temperature is loaded on the solid electrolytic capacitor by reflow or the like. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the dielectric layer 3 in the vicinity of the interface between the anode 1 and the anode lead 2 after applying a high temperature by reflow or the like. Therefore, an increase in leakage current can be suppressed.
  • Example 1 Formation of anode>
  • the anode 1 was formed using tantalum metal particles having a primary particle diameter of about 0.5 ⁇ m and a secondary particle diameter of about 100 ⁇ m. Specifically, a plurality of tantalum metal particles are molded in a state where one end 2a of the anode lead 2 is embedded in the anode 1, and sintered in a vacuum, whereby the anode 1 made of a porous sintered body. was molded.
  • As the anode lead 2 one made of niobium was used.
  • the other end 2 b of the anode lead 2 is fixed in a form protruding from one surface of the anode 1.
  • the outer shape of the anode 1 formed of the porous sintered body thus formed is a rectangular parallelepiped having a length of 4.4 mm, a width of 3.3 mm, and a thickness of 1.0 mm.
  • the linear expansion coefficient of the anode 1 made of tantalum was 6.7 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • the linear expansion coefficient of the anode lead 2 made of niobium was 7.3 ⁇ 10 ⁇ 6 / ° C.
  • Step 2 Formation of dielectric layer>
  • the other end 2b of the anode lead 2 is connected to the anode of the chemical conversion tank, and one of the anode 1 and the anode lead 2 is placed in a chemical conversion tank containing an aqueous electrolytic solution of 0.01 to 0.1% by mass of phosphoric acid.
  • Anodization was performed by immersing the part.
  • a dielectric layer 3a of tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) is formed on the surface of the anode 1
  • niobium oxide (Nb 2 O 5 ) is formed on a part of the surface of the anode lead 2.
  • Dielectric layer 3b was formed.
  • the dielectric layer 3 was formed on the outer surface, which is the surface of the anode 1 made of a porous sintered body, the wall surfaces of the pores, and a part of the surface of the anode lead 2.
  • the electrolytic aqueous solution is not limited to a phosphoric acid aqueous solution, and nitric acid, acetic acid, sulfuric acid and the like can be used.
  • a conductive polymer layer 4 was formed on the surface of the dielectric layer 3.
  • a method for forming the conductive polymer layer 4 for example, a precoat layer made of a conductive polymer such as polypyrrole is first formed by using a chemical polymerization method. Subsequently, a conductive polymer layer such as polypyrrole is formed on the surface of the precoat layer using an electrolytic polymerization method. In this way, the conductive polymer layer 4 composed of a laminated film of the precoat layer and the conductive polymer layer is formed on the dielectric layer 3.
  • Step 4 Formation of cathode lead layer>
  • the carbon layer 5a was formed on the surface of the conductive polymer layer 4 by applying a carbon paste so as to be in direct contact therewith.
  • the silver paste layer 5b was formed by apply
  • the cathode lead layer 5 is composed of a carbon layer 5a and a silver paste layer 5b.
  • Step 5 Connection of anode terminal and cathode terminal>
  • the end 7a of the anode terminal 7 is electrically and mechanically connected to the other end 2b of the anode lead 2 by welding or the like.
  • the other end 9 a of the cathode terminal 9 is electrically and mechanically connected to the cathode layer 6 by a conductive adhesive 8.
  • a copper plate was used as a core material, and the core material was subjected to nickel-palladium-gold plating.
  • the thickness of the copper plate was 0.1 mm, and the thickness of the plating layer was in the range of about 0.3 to 2 ⁇ m.
  • the linear expansion coefficients of the plated anode terminal 7 and cathode terminal 9 depend on the core material, the linear expansion coefficients of the anode terminal 7 and the cathode terminal 9 are 1.62 ⁇ 10 ⁇ which is the same as the linear expansion coefficient of copper. 5 / ° C.
  • a resin sheathing body 11 is formed by a transfer molding method using a sealing material containing an epoxy resin (main agent), an imidazole compound (curing agent) and silica particles as a filler so that parts of the anode terminal 7 and the cathode terminal 9 are exposed. Formed. Specifically, the preheated sealing material was poured into a mold and cured in the mold. After forming the resin sheathing body 11, the exposed anode terminal 7 and cathode terminal 9 were bent from the side surface to the lower surface side of the resin sheathing body 11, thereby forming the terminals 7b and 9b used for solder connection with the substrate.
  • a sealing material containing an epoxy resin (main agent), an imidazole compound (curing agent) and silica particles as a filler so that parts of the anode terminal 7 and the cathode terminal 9 are exposed. Formed. Specifically, the preheated sealing material was poured into a mold and cured in the mold. After forming the resin sheathing body 11,
  • the linear expansion coefficient of the resin sheathing in this example was 1.7 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • Example 2 In Step 6, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the linear expansion coefficient of the resin sheathing was adjusted to 2.1 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. by adjusting the blending amount of the silica particles as the filler. 2 solid electrolytic capacitors were produced.
  • Comparative Example 1 Comparative Example as in Example 1 except that the linear expansion coefficient of the resin sheathing was adjusted to 1.3 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. by adjusting the blending amount of the silica particles as the filler in Step 6. 1 solid electrolytic capacitor was produced.
  • Comparative Example 2 A solid electrolytic capacitor of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1, except that the anode lead 2 made of niobium was replaced with the anode lead 2 made of tantalum in Step 1.
  • Comparative Example 3 (Comparative Example 3)
  • step 1 the anode lead 2 made of niobium is replaced with the anode lead 2 made of tantalum.
  • step 6 the blending amount of the filler is adjusted so that the linear expansion coefficient of the resin outer package is 1.3 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • a solid electrolytic capacitor of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that.
  • ESR Equivalent series resistance
  • Table 1 shows the measurement results.
  • the increase in ESR after high temperature load could be suppressed.
  • Examples 1 and 2 were able to suppress an increase in ESR after high-temperature load compared to Comparative Example 1, but Comparative Example 2 was not able to suppress an increase in ESR after high-temperature load compared to Comparative Example 3.
  • Examples 1 and 2 since the anode lead made of niobium is embedded in the anode made of the porous sintered body of tantalum, there is a possibility that the adhesion after the high temperature load is lowered in the vicinity of the anode, the anode lead, and the joint. is there.

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Description

固体電解コンデンサ
　本発明は、固体電解コンデンサに関するものである。
　近年、電子機器の小型化に伴って、小型かつ大容量の高周波用途コンデンサに対するニーズが高まってきている。このようなコンデンサとして、タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウムなどの弁作用金属の焼結体からなる陽極と、陽極の表面が酸化されてなる誘電体層と、誘電体層の上に設けられており、導電性高分子より構成された固体電解質層とを備える固体電解コンデンサが提案されている。
　陽極には、陽極端子と接続するための陽極リードが設けられている。陽極と陽極リードとの密着性を高めるため、特許文献１においては、タンタルからなる陽極に、タンタルとは異なるニオブなどの弁作用金属からなる陽極リードを用いる技術が提案されている。
特開平４－４２５２０号公報
　しかしながら、陽極を構成する弁作用金属の主成分と、陽極リードを構成する弁作用金属の主成分とが異なる場合、固体電解コンデンサを半田付けするためのリフローなどにより、固体電解コンデンサに高温の負荷がかかると、陽極と陽極リードとの間の密着性が低下し、固体電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増加するおそれがあった。
　本発明の目的は、タンタルを主成分とした陽極と、ニオブを主成分とした陽極リードを用いた固体電解コンデンサにおいて、高温負荷後のＥＳＲの増加を抑制することができる固体電解コンデンサを提供することにある。
　本発明の固体電解コンデンサは、タンタルを主成分とし、多孔質焼結体からなる陽極と、ニオブを主成分とし、陽極に一端が埋設され他端が陽極から突出する陽極リードと、陽極の表面及び陽極リードの一部の表面に設けられた誘電体層と、誘電体層の上に設けられた陰極層とを含むコンデンサ素子と、陽極リードの他端側に電気的に接続された陽極端子と、陰極層に電気的に接続された陰極端子と、コンデンサ素子の表面、陽極端子の一部及び陰極端子の一部を覆う樹脂外装体とを備える固体電解コンデンサにおいて、樹脂外装体の線膨張係数は、陽極、陽極リード、陽極端子及び陰極端子の何れの線膨張係数よりも大きいことを特徴としている。
　本発明によれば、タンタルを主成分とした陽極と、ニオブを主成分とした陽極リードとを用いた固体電解コンデンサにおいて、高温負荷後のＥＳＲの増加を抑制することができる。
本発明の一実施形態における固体電解コンデンサの模式的断面図。 図１に示す固体電解コンデンサにおける陽極と陽極リードとの界面近傍を拡大して示す模式的断面図。
　本発明においては、樹脂外装体の線膨張係数は、陽極、陽極リード、陽極端子及び陰極端子のいずれの線膨張係数よりも大きい。好ましくは、陽極、陽極リード、陽極端子及び陰極端子の線膨張係数のうち最も大きな線膨張係数と、樹脂外装体の線膨張係数との差は、０．０５×１０－５／℃以上である。この差が大きいほうが、高温負荷後のＥＳＲの増加を抑制することができる効果を高めることができる。
　本発明においては、樹脂外装体の線膨張係数が、陽極、陽極リード、陽極端子及び陰極端子のいずれの線膨張係数よりも大きいので、固体電解コンデンサに高温の負荷がかかった場合、陽極と陽極リードとの界面、陽極端子と陽極リードとの界面、陰極端子と導電性接着剤（陰極層）との界面などにおいてこれらの密着性を高めるように応力が働く。このため、高温負荷後において、陽極と陽極リードとの密着性、陽極端子と陽極リードとの密着性、及び陰極端子と導電性接着剤（陰極層）との密着性などを高めることができる。
　陽極、陽極リード、陽極端子及び陰極端子の線膨張係数のうち最も大きな線膨張係数と、樹脂外装体の線膨張係数との差の上限値は、特に限定されるものではないが、一般には、１．５×１０－５／℃以下である。
　陽極端子及び陰極端子が、銅からなるか、あるいは銅を芯材としている場合、樹脂外装体の線膨張係数は、１．７×１０－５～３．０×１０－５／℃の範囲であることが好ましい。樹脂外装体の線膨張係数が、この範囲よりも小さくなると、高温負荷後のＥＳＲの増加を充分に抑制できない場合がある。また、樹脂外装体の線膨張係数が、この範囲よりも大きくなると、高温負荷後、固体電解コンデンサの内部に応力がかかりすぎ、漏れ電流が大きくなるおそれがある。
　樹脂外装体の線膨張係数が、タンタルを主成分とした陽極及びニオブを主成分とした陽極リードよりも小さい場合、樹脂外装体の弾性率が高くなり、樹脂外装体が硬くなりすぎるため、高温負荷後、固体電解コンデンサの内部に応力がかかりすぎ、漏れ電流が著しく大きくなるおそれがある。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
　また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
　図１は、本実施形態における固体電解コンデンサの内部を示す模式的断面図である。
　本実施形態における固体電解コンデンサ２０は、直方体の外形を有している。図１に示すように、固体電解コンデンサ２０は、陽極１と、陽極リード２と、誘電体層３と、陰極層６とからなるコンデンサ素子と、陽極端子７と、陰極端子９と、樹脂外装体１１とを備えている。以下、これらについて説明する。
　コンデンサ素子は、上述のように、弁作用金属からなる陽極１と、陽極１に一端部２ａが埋設され、他端部２ｂが突出するように設けられた陽極リード２と、陽極１を陽極酸化することにより形成された誘電体層３と、誘電体層３を覆う陰極層６とを備えている。
　陽極１は、弁作用金属またはその合金からなる多数の金属粒子を成形し、これを焼結することにより形成した多孔質体から構成されている。陽極１の主成分は、タンタル（Ｔａ）であり、タンタルまたはタンタルを主成分とする合金から形成されている。ここで、「主成分」とは、９０質量％以上含まれていることを意味している。タンタル以外の成分としては、例えば、ケイ素、バナジウム、ホウ素、窒素等が挙げられる。タンタルの線膨張係数は、６．７×１０－６／℃である。
　陽極リード２は、一端部２ａが陽極１に埋設され、陽極１と結合されている。
　陽極リード２は、ニオブ（Ｎｂ）を主成分としている。従って、陽極リード２は、ニオブまたはニオブを主成分とする合金から形成することができる。ここで、「主成分」とは、９０質量％以上含有されていることを意味している。ニオブ以外の成分としては、ケイ素、バナジウム、ホウ素、窒素等が挙げられる。ニオブの線膨張係数は、７．３×１０－６／℃である。
　誘電体層３は、陽極１を陽極酸化することにより陽極１の表面を覆うように形成することができる。図１では、陽極１の外面側の表面に形成された酸化皮膜からなる誘電体層３を図示しているが、陽極１は上述のように多孔質体であるので、実際には多孔質体の孔の壁面にも誘電体層３が形成されている。
　図２は、陽極リード２と陽極１との界面近傍を拡大して示す模式的断面図である。図２に示すように、陽極リード２の表面の一部にも、誘電体層３ｂが形成されている。図２においては、陽極１の表面に形成される誘電体層３を、誘電体層３ａとして示している。
　導電性高分子層４は、誘電体層３を覆うように形成されている。導電性高分子層４には、化学重合法や、電解重合法などにより形成した導電性高分子を用いることができる。導電性高分子層４は、単一の層で形成してもよいし、複数の層で形成してもよい。導電性高分子材料としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン及びポリフランなどが挙げられる。また、本実施形態では、固体電解質層として、導電性高分子層４を用いているが、導電性高分子層４に限らず、二酸化マンガンなどを用いてもよい。
　図１では、陽極１の外面側の表面に形成された誘電体層３上の導電性高分子層４を図示しているが、導電性高分子層４は、多孔質体の孔の壁面に形成された誘電体層３の表面上にも形成されている。
　陰極引出層５は、導電性高分子層４を部分的に覆うように形成されており、カーボン層５ａ及び銀ペースト層５ｂが順次形成された積層構造を有している。カーボン層５ａは、カーボン粒子を含む層により形成されている。カーボン層５ａの上に形成された銀ペースト層５ｂは、銀粒子を含む層により形成されている。尚、陰極引出層５は、カーボン層または銀ペースト層のどちらか１層のみにより形成されてもよい。陰極引出層５は集電機能を有する層により構成されていればよい。
　陰極層６は、導電性高分子層４と陰極引出層５とから構成されている。陰極層６は、これに限らず、陰極として機能するものであればよい。
　陽極端子７は、陽極リード２に取り付けられている。具体的には、この陽極端子７は、帯状の金属板を折り曲げて形成されおり、図１に示すように、その一端部７ａ側の下面が、陽極リードの他端部２ｂに溶接等により、機械的にかつ電気的に接続されている。
　陰極端子９は、陰極層６に取り付けられている。具体的には、この陰極端子９は、帯状の金属板を折り曲げて形成されおり、図１に示すように、その一端部９ａ側の下面が、陰極層６に導電性接着剤８により接着されることにより、陰極端子９と陰極層６とが機械的にかつ電気的に接続されている。導電性接着剤８の材料としては、具体的には、銀とエポキシ樹脂とが混合された銀ペーストなどの材料が挙げられる。
　陽極端子７及び陰極端子９の材料としては、銅、銅合金及び鉄－ニッケル合金（４２アロイ）などが挙げられる。銅の線膨張係数は、１．６２×１０－５／℃であり、４２アロイの線膨張係数は、０．４６×１０－５／℃である。
　樹脂外装体１１は、陽極リード２、陰極層６、陽極端子７、及び陰極端子９の露出した表面を覆うように形成されている。陽極端子７の他端部７ｂ及び陰極端子９の他端部９ｂは、樹脂外装体１１の側面から下面にかけて露出しており、この露出箇所は基板との半田接続に用いられる。
　樹脂外装体１１としては、封止材として機能する材料が用いられ、具体的にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。
　樹脂外装体１１の線膨張係数は、陽極１、陽極リード２、陽極端子７及び陰極端子９の線膨張係数よりも大きい。陽極端子７及び陰極端子９として、銅からなる端子あるいは銅を芯材とした端子を用いる場合、その線膨張係数は、ほぼ銅の線膨張係数と同様である。従って、１．６２×１０－５／℃である。本実施形態では、陽極端子７及び陰極端子９の線膨張係数は、陽極１及び陽極リード２の線膨張係数よりも大きくなっている。従って、上記の場合、樹脂外装体１１は、線膨張係数が１．７×１０－５～３．０×１０－５／℃の範囲内のものを用いることが好ましい。
　樹脂外装体１１の線膨張係数は、主剤、硬化剤及びフィラー等を適宜配合することにより調整することができる。例えば、フィラーとして、シリカなどの低応力剤を配合することにより、樹脂外装体１１の線膨張係数を低くすることができる。シリカ以外の低応力剤としては、シリコーン系高分子化合物などが挙げられる。
　樹脂外装体１１が、線膨張係数の異なる複数の部材から構成される場合、各部材の容積比と各部材の線膨張係数から、樹脂外装体１１の線膨張係数を求めることができる。
　線膨張係数はＴＭＡ（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）により測定することができる。
　本実施形態において、樹脂外装体１１の線膨張係数は、タンタルを主成分とする陽極１、ニオブを主成分とする陽極リード２、銅を芯材とする陽極端子７及び陰極端子９のそれぞれの線膨張係数よりも大きい。このため、リフローなどで高温を固体電解コンデンサに負荷した場合、樹脂外装体１１内部において、陽極１と陽極リード２との界面の密着性を高めるような応力が働く。このため、リフローなどで高温を負荷した後において、陽極１と陽極リード２との密着性を向上させることができる。
　さらに、樹脂外装体１１の線膨張係数は、陽極端子７及び陽極リード２のそれぞれの線膨張係数よりも大きいため、陽極端子７と陽極リード２との密着性も高めることができる。
　さらに、樹脂外装体１１の線膨張係数は、陰極端子９の線膨張係数よりも大きいため、陰極端子９と導電性接着剤８との密着性を高めることができる。
　また、樹脂外装体１１は、リフローなどで高温を固体電解コンデンサに負荷した場合において、陽極１と陽極リード２との界面の密着性も高めることができる。このため、リフローなどで高温を負荷した後において、陽極１と陽極リード２との界面近傍の誘電体層３にクラックが発生することを抑制することができる。従って、漏れ電流の増加を抑制することができる。
　以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　（実施例１）
　＜工程１：陽極の形成＞
　１次粒子径が約０．５μｍであり、２次粒子径が約１００μｍであるタンタル金属粒子を用いて陽極１を形成した。具体的には、陽極リード２の一端部２ａが、陽極１に埋め込まれた状態で、複数のタンタル金属粒子を成形し、真空中で焼結することにより、多孔質焼結体からなる陽極１を成形した。陽極リード２としては、ニオブからなるものを用いた。陽極リード２の他端部２ｂは、陽極１の一面から突出した形で固定されている。このようにして形成された多孔質焼結体からなる陽極１の外形は、長さが４．４ｍｍ、幅が３．３ｍｍ、厚みが１．０ｍｍからなる直方体である。
　タンタルからなる陽極１の線膨張係数は、６．７×１０－６／℃であった。ニオブからなる陽極リード２の線膨張係数は７．３×１０－６／℃であった。
　＜工程２：誘電体層の形成＞
　陽極リード２の他端部２ｂを、化成槽の陽極に接続し、電解水溶液である０．０１～０．１質量％のリン酸水溶液を入れた化成槽に、陽極１と陽極リード２の一部を浸漬することにより、陽極酸化を行った。これにより、図２に示すように、陽極１の表面には酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）の誘電体層３ａが形成され、陽極リード２の一部の表面には酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の誘電体層３ｂが形成された。
　この陽極酸化工程により、多孔質焼結体からなる陽極１の表面である外表面、細孔の壁面及び陽極リード２の一部の表面に、誘電体層３が形成された。
　なお、電解水溶液は、リン酸水溶液に限らず、硝酸、酢酸、硫酸などを用いることができる。
　＜工程３：導電性高分子層の形成＞
　誘電体層３の表面上に、導電性高分子層４を形成した。導電性高分子層４の形成方法としては、例えば、化学重合法を用いてポリピロール等の導電性高分子からなるプレコート層をまず形成する。引き続き、プレコート層の表面上に、電解重合法を用いてポリピロール等の導電性高分子層を形成する。このようにして、誘電体層３の上に、プレコート層及び導電性高分子層の積層膜からなる導電性高分子層４を形成する。
　＜工程４：陰極引出層の形成＞
　導電性高分子層４の表面上に、直接接するようにカーボンペーストを塗布することにより、カーボン層５ａを形成した。次に、カーボン層５ａの上に銀ペーストを塗布することにより銀ペースト層５ｂを形成した。陰極引出層５は、カーボン層５ａ及び銀ペースト層５ｂより構成されている。
　＜工程５：陽極端子及び陰極端子の接続＞
　陽極端子７の端部７ａは、陽極リード２の他端部２ｂに溶接などにより電気的かつ機械的に接続される。また、陰極端子９の他端部９ａは、陰極層６上に、導電性接着剤８により、電気的かつ機械的に接続される。陽極端子７及び陰極端子９は、銅板を芯材として用い、この芯材の上にニッケル－パラジウム－金メッキを施したものを用いた。銅板の厚みは０．１ｍｍであり、メッキ層の厚みは０．３～２μｍ程度の範囲であった。メッキを施した陽極端子７及び陰極端子９の線膨張係数は、芯材に依存するため、陽極端子７及び陰極端子９の線膨張係数は、銅の線膨張係数と同じ１．６２×１０－５／℃である。
　＜工程６：モールド工程＞
　陽極端子７及び陰極端子９の一部が露出するように、エポキシ樹脂（主剤）、イミダゾール化合物（硬化剤）及びフィラーとしてのシリカ粒子を含む封止材を用い、トランスファーモールド法により樹脂外装体１１を形成した。具体的には、予備加熱した封止材を金型に注入し、金型内で硬化させた。樹脂外装体１１を形成した後、露出した陽極端子７及び陰極端子９を樹脂外装体１１の側面から下面側に折り曲げることにより、基板との半田接続に用いる端子７ｂ、９ｂの部分を形成した。
　本実施例における樹脂外装体の線膨張係数は、１．７×１０－５／℃であった。
　以上のようにして、実施例１の固体電解コンデンサ２０を作製した。
　（実施例２）
　工程６において、フィラーであるシリカ粒子の配合量を調整することにより、樹脂外装体の線膨張係数を２．１×１０－５／℃とした以外は、実施例１と同様にして、実施例２の固体電解コンデンサを作製した。
　（比較例１）
　工程６において、フィラーであるシリカ粒子の配合量を調整することにより、樹脂外装体の線膨張係数を１．３×１０－５／℃とした以外は、実施例１と同様にして、比較例１の固体電解コンデンサを作製した。
　（比較例２）
　工程１において、ニオブからなる陽極リード２を、タンタルからなる陽極リード２にした以外は、実施例１と同様にして、比較例２の固体電解コンデンサを作製した。
　（比較例３）
　工程１において、ニオブからなる陽極リード２を、タンタルからなる陽極リード２とし、工程６において、フィラーの配合量を調整して樹脂外装体の線膨張係数を、１．３×１０－５／℃とした以外は、実施例１と同様にして、比較例３の固体電解コンデンサを作製した。
　〔ＥＳＲの測定〕
　上記のようにして作製した各固体電解コンデンサについて、高温負荷試験前後においてＥＳＲ（等価直列抵抗）を測定した。高温負荷試験は、測定温度１２５℃、定格電圧を一定時間印加して行った。ＥＳＲは、１００ｋＨｚ、１００ｍＶの条件で測定した。尚、測定結果は、高温負荷試験前後のＥＳＲの変化量を、高温負荷を印加した時間で割った値である。
　測定結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記結果から、樹脂外装体の線膨張係数が、陽極、陽極リード、陽極端子及び陰極端子のいずれの線膨張係数よりも大きい実施例１及び２が、陽極端子及び陰極端子の線膨張係数よりも小さい比較例１と比較し、高温負荷後のＥＳＲの増加を抑制できた。
　実施例１及び２は比較例１と比べ、高温負荷後のＥＳＲの増加を抑制できたが、比較例２は比較例３と比べ、高温負荷後のＥＳＲの増加を抑制できなかった。実施例１及び２では、タンタルの多孔質焼結体からなる陽極にニオブの陽極リードを埋設しているため、陽極と陽極リードと接合部近傍において高温負荷後の密着性が低下する惧れがある。従って、このような問題のない比較例２及び３では、樹脂外装体の線膨張係数を陽極、陽極リード、陽極端子及び陰極端子のいずれの線膨張係数よりも大きくしても実施例のような効果を確認できなかったと考えられる。
１…陽極
２…陽極リード
２ａ…一端部
２ｂ…他端部
３，３ａ，３ｂ…誘電体層
４…導電性高分子層
５…陰極引出層
５ａ…カーボン層
５ｂ…銀ペースト層
６…陰極層
７…陽極端子
７ａ…一端部
７ｂ…他端部
８…導電性接着剤
９…陰極端子
９ａ…一端部
９ｂ…他端部
１１…樹脂外装体
２０…固体電解コンデンサ

Claims (3)

  1. 　タンタルを主成分とし、多孔質焼結体からなる陽極と、ニオブを主成分とし、前記陽極に一端が埋設され他端が前記陽極から突出する陽極リードと、前記陽極の表面及び前記陽極リードの一部の表面に設けられた誘電体層と、前記誘電体層の上に設けられた陰極層とを含むコンデンサ素子と、
    　前記陽極リードの他端側に電気的に接続された陽極端子と、
    　前記陰極層に電気的に接続された陰極端子と、
    　前記コンデンサ素子の表面、前記陽極端子の一部及び前記陰極端子の一部を覆う樹脂外装体と、
    　を備える固体電解コンデンサにおいて、
    　前記樹脂外装体の線膨張係数は、前記陽極、前記陽極リード、前記陽極端子及び前記陰極端子の何れの線膨張係数よりも大きい、固体電解コンデンサ。
  2. 　前記陽極、前記陽極リード、前記陽極端子及び前記陰極端子の線膨張係数のうち最も大きな線膨張係数と、前記樹脂外装体の線膨張係数との差が、０．０５×１０－５／℃以上である、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
  3. 　前記陽極端子及び前記陰極端子が、銅からなるか、あるいは銅を芯材としており、前記樹脂外装体の線膨張係数が、１．７×１０－５～３．０×１０－５／℃の範囲である、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
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