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1. WO2021038900 - ELECTROLYTIC CAPACITOR

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明 細 書

発明の名称 電解コンデンサ

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008   0009  

課題を解決するための手段

0010  

発明の効果

0011  

図面の簡単な説明

0012  

発明を実施するための形態

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103  

符号の説明

0104  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

明 細 書

発明の名称 : 電解コンデンサ

技術分野

[0001]
本発明は、電解コンデンサに関する。

背景技術

[0002]
固体電解コンデンサ等の電解コンデンサは、例えば、アルミニウム等の弁作用金属からなる陽極の表面に誘電体層を形成した後、誘電体層の表面に陰極を形成する等の方法により作製される。
[0003]
近年、電解コンデンサには小型化及び大容量化が望まれている。さらに、高周波に対応して低ESR(等価直列抵抗)化のみならず、過渡応答性に優れた低ESL(等価直列インダクタンス)化が要求されている。
[0004]
特許文献1には、弁作用金属からなる矩形状の陽極体を絶縁部を設けて短辺方向で陽極部と陰極部に分離し、この陰極部の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層が順次積層形成されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を単独または2枚以上積層した状態で陰極部に接続されたコム端子と、このコム端子ならびに陽極部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を被覆した絶縁性の外装樹脂と、この外装樹脂の長辺側の側面に対向して設けられ、上記コム端子とコンデンサ素子の陽極部が夫々接続された一対の外部電極からなる固体電解コンデンサが開示されている。
[0005]
特許文献2には、少なくとも誘電体層を介して交互に積層された複数の陽極および複数の陰極と、少なくとも一つの陽極引き出し部と、少なくとも一つの陰極引き出し部と、単一の陽極端子と、単一の陰極端子とを含み、上記陽極がそれぞれ上記陽極引き出し部に電気的に接続され、上記陰極がそれぞれ上記陰極引き出し部に電気的に接続され、上記陽極引き出し部および上記陰極引き出し部が所定の一方向に引き出され、上記陽極引き出し部が上記陽極端子に接続され、上記陰極引き出し部が上記陰極端子に接続されたコンデンサが開示されている。特許文献2には、誘電体層とともに少なくとも固体電解質層を介して複数の陽極と複数の陰極とが交互に積層される固体電解コンデンサであってもよいことが記載されている。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 特開2004-259929号公報
特許文献2 : 特開2003-178933号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
特許文献1及び2によれば、ESR及びESLの低い固体電解コンデンサを提供することができるとされている。しかしながら、特許文献1及び2に記載の固体電解コンデンサでは、いずれも、各コンデンサ素子が高さ方向(厚さ方向ともいう)に沿って積層されている。すなわち、固体電解コンデンサが実装されるべき実装基板の実装面に対して各コンデンサ素子が略垂直に積層されている。そのため、各コンデンサ素子は、側面に形成された外部電極を介して、実装基板の実装電極に接続される。
[0008]
したがって、特許文献1及び2に記載の固体電解コンデンサにおいては、以下の問題がある。
(1)固体電解コンデンサの高さが低くなり、固体電解コンデンサ全体が薄くなるほど、コンデンサ素子の積層数を増やすことが難しくなる。
(2)各コンデンサ素子は、側面に形成された外部電極を介して実装基板の実装電極に接続されるため、各コンデンサ素子の実装基板までの導電経路が長くなるとともに、各コンデンサ素子の実装基板までの距離が異なる。
[0009]
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、各コンデンサ素子の実装面までの距離が短く、低ESR化及び低ESL化が可能な電解コンデンサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010]
本発明の電解コンデンサは、積層されている複数のコンデンサ素子を含み、上記コンデンサ素子が、表面に誘電体層を有する陽極と、上記誘電体層を介して上記陽極に対向する陰極とを含む、直方体状の積層体と、上記積層体の周囲に設けられる外層絶縁体と、上記積層体から露出する上記陽極と電気的に接続される第1外部電極と、上記積層体から露出する上記陰極と電気的に接続される第2外部電極と、を備える電解コンデンサであって、上記積層体は、上記電解コンデンサが実装されるべき実装基板の実装面に対向する底面と、上記底面に対向する上面と、上記底面及び上記上面に直交する第1端面と、上記第1端面に対向する第2端面と、上記底面、上記上面、上記第1端面及び上記第2端面に直交する第1側面と、上記第1側面に対向する第2側面と、を有し、上記積層体の第1端面及び第2端面を結ぶ方向を長さ方向、上記積層体の第1側面及び第2側面を結ぶ方向を幅方向、上記積層体の底面及び上面を結ぶ方向を厚さ方向としたとき、上記複数のコンデンサ素子が、長さ方向に沿って積層されている。

発明の効果

[0011]
本発明によれば、各コンデンサ素子の実装面までの距離が短く、低ESR化及び低ESL化が可能な電解コンデンサを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0012]
[図1] 図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)に示す電解コンデンサが実装基板に実装された実装構造の一例を模式的に示す斜視図である。
[図2] 図2(a)は、図1(a)に示す電解コンデンサから外層絶縁体を除いた積層体の一例を模式的に示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示す積層体に含まれるコンデンサ素子の構成の一例を模式的に示す斜視図である。
[図3] 図3(a)は、図1(a)に示す電解コンデンサを底面から見た斜視図であり、図3(b)は、図3(a)に示す電解コンデンサから第1外部電極及び第2外部電極を除いた状態を模式的に示す斜視図である。
[図4] 図4は、コンデンサ素子シートの一例を模式的に示す斜視図である。
[図5] 図5は、積層体ブロックの一例を模式的に示す斜視図である。
[図6] 図6は、積層体ブロックの一例を模式的に示す斜視図である。
[図7] 図7(a)及び図7(b)は、樹脂フィルム付き積層体ブロックを個片化する工程の一例を模式的に示す斜視図である。
[図8] 図8(a)及び図8(b)は、外層絶縁体を形成する工程の一例を模式的に示す斜視図である。
[図9] 図9(a)及び図9(b)は、第1外部電極及び第2外部電極を形成する工程の一例を模式的に示す斜視図である。
[図10] 図10は、本発明の第2実施形態に係る電解コンデンサの一例を底面から見た斜視図である。
[図11] 図11は、本発明の第3実施形態に係る電解コンデンサの一例を底面から見た斜視図である。
[図12] 図12は、本発明の第4実施形態に係る電解コンデンサの一例を底面から見た斜視図である。
[図13] 図13は、本発明の第4実施形態に係る電解コンデンサの別の一例を底面から見た斜視図である。

発明を実施するための形態

[0013]
以下、本発明の電解コンデンサについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する各実施形態の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
[0014]
以下に示す各実施形態に係る電解コンデンサは、固体電解質層を有する固体電解コンデンサであるが、本発明の電解コンデンサは、固体電解質に代えて電解液を使用した電解コンデンサであってもよいし、固体電解質とともに電解液を使用した電解コンデンサであってもよい。
[0015]
[第1実施形態]
(電解コンデンサ)
図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)に示す電解コンデンサが実装基板に実装された実装構造の一例を模式的に示す斜視図である。図2(a)は、図1(a)に示す電解コンデンサから外層絶縁体を除いた積層体の一例を模式的に示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示す積層体に含まれるコンデンサ素子の構成の一例を模式的に示す斜視図である。
[0016]
図1(a)に示す電解コンデンサ1は、図2(a)及び図2(b)に示す直方体状の積層体5と、積層体5の周囲に設けられる外層絶縁体7a、7b、7c、7d、7e及び7fとを備える。図2(a)及び図2(b)に示すように、積層体5は、積層されている複数のコンデンサ素子3を含む。電解コンデンサ1は、図1(b)に示すように、実装基板9に実装される。
[0017]
コンデンサ素子3は、図2(b)に示すように、表面に誘電体層19を有する陽極11と、誘電体層19を介して陽極11に対向する陰極15とを含む。
[0018]
積層体5は、図2(a)に示すように、電解コンデンサ1が実装されるべき実装基板9の実装面9c(図1(b)参照)に対向する底面5fと、底面5fに対向する上面5dと、底面5f及び上面5dに直交する第1端面5aと、第1端面5aに対向する第2端面5bと、底面5f、上面5d、第1端面5a及び第2端面5bに直交する第1側面5cと、第1側面5cに対向する第2側面5eとを有する。
[0019]
外層絶縁体7a、7b、7c、7d、7e及び7fは、図1(a)に示すように、積層体5の第1端面5aに設けられる第1外層絶縁体7aと、積層体5の第2端面5bに設けられる第2外層絶縁体7bと、積層体5の第1側面5cに設けられる第3外層絶縁体7cと、積層体5の上面5dに設けられる第4外層絶縁体7dと、積層体5の第2側面5eに設けられる第5外層絶縁体7eと、積層体5の底面5fに設けられる第6外層絶縁体7fとを含む。
[0020]
積層体5の第1端面5a及び第2端面5bを結ぶ方向を長さ方向(図1(b)及び図2(a)中、Lで示す方向)、積層体5の第1側面5c及び第2側面5eを結ぶ方向を幅方向(図1(b)及び図2(a)中、Wで示す方向)、積層体5の底面5f及び上面5dを結ぶ方向を厚さ方向(図1(b)及び図2(a)中、Tで示す方向)としたとき、複数のコンデンサ素子3は、図2(a)に示すように、長さ方向(L方向)に沿って積層されている。したがって、コンデンサ素子3の積層方向は、実装基板9の実装面9cに対して略平行となる(図1(b)参照)。
[0021]
複数のコンデンサ素子3を長さ方向(L方向)に沿って積層することにより、複数のコンデンサ素子3が実装基板9の実装面9cに対して近距離かつ等距離になるように積層される。そのため、各コンデンサ素子3の実装面9cに設けられているプラス実装電極9a 又はマイナス実装電極9a までの距離を短くすることができる。その結果、電解コンデンサ1の低ESR化及び低ESL化が可能となる。
[0022]
一例として、電解コンデンサ1は、L方向の寸法が3.5mm、W方向の寸法が2.8mm、T方向の寸法が1.9mmである。
[0023]
電解コンデンサ1では、積層体5の長さ方向の寸法L、積層体5の幅方向の寸法W、及び、積層体5の厚さ方向の寸法Tは、L>W>Tを満たすことが好ましい。あるいは、W>L>Tを満たすことも好ましい。複数のコンデンサ素子3が長さ方向(L方向)に沿って積層されている電解コンデンサ1では、L>W>T、又は、W>L>Tを満たす場合、複数のコンデンサ素子3が厚さ方向(T方向)に沿って積層されている電解コンデンサと比べて、コンデンサ素子3の積層数が増大し、多並列化することができる。その結果、電解コンデンサ1の低ESR化が可能となる。
[0024]
電解コンデンサ1では、図2(b)に示すように、複数のコンデンサ素子3の容量部の外形が、積層体5の外形を構成していることが好ましい。この場合、容量部を除いて、陽極11と陰極15を絶縁するような構成や、陽極引き出し部および陰極引き出し部といった構成が積層体5の内部に存在しないため、大容量化が可能となる。
[0025]
図3(a)は、図1(a)に示す電解コンデンサを底面から見た斜視図であり、図3(b)は、図3(a)に示す電解コンデンサから第1外部電極及び第2外部電極を除いた状態を模式的に示す斜視図である。
図3(a)及び図3(b)に示すように、電解コンデンサ1は、積層体5から露出する陽極11と電気的に接続される第1外部電極13と、積層体5から露出する陰極15と電気的に接続される第2外部電極17とを備える。
[0026]
第1外部電極13は、積層体5の底面5fから露出する陽極11と電気的に接続されるように、積層体5の底面5fに設けられ、第2外部電極17は、積層体5の底面5fから露出する陰極15と電気的に接続されるように、積層体5の底面5fに設けられている。この場合、各コンデンサ素子3の実装面9cに設けられているプラス実装電極9a 又はマイナス実装電極9a までの距離を短くすることができる。その結果、電解コンデンサ1の低ESR化及び低ESL化が可能となる。
[0027]
陽極11は、積層体5の底面5f上に形成された第6外層絶縁体7fに形成された第1開口部7f から露出している。陰極15は、積層体5の底面5f上に形成された第6外層絶縁体7fに形成された第2開口部7f から露出している。
[0028]
第1開口部7f 及び第2開口部7f は、第6外層絶縁体7fをレーザーによる熱加工またはアブレーション加工で除去することにより形成される。
[0029]
レーザーとしては、紫外線(UV)レーザー(波長355nm)、グリーンレーザー(波長532nm)、赤外線(IR)レーザー(波長1064nm)、炭酸ガス(CO )レーザー(波長10.6μm)などが用いられる。特に、アブレーション加工で微細加工が可能なUVレーザー又はグリーンレーザーが好ましい。波長としては248nm以上532nm以下が好ましい。
[0030]
上記のレーザーを用いれば、第6外層絶縁体7fの所望の位置にレーザー加工を行うことにより、第6外層絶縁体7fに第1開口部7f 及び第2開口部7f を形成することができる。そのため、積層体5の底面5fに陽極11及び陰極15を選択的に露出させることができる。
[0031]
(コンデンサ素子)
コンデンサ素子3を構成する陽極11は、弁作用金属箔を中心に有し、エッチング層等の多孔質層(図示しない)を表面に有している。多孔質層の表面には誘電体層19が設けられている。
[0032]
弁作用金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、ケイ素等の金属単体、又は、これらの金属を含む合金等が挙げられる。これらの中では、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。
[0033]
弁作用金属の形状は特に限定されないが、平板状であることが好ましく、箔状であることがより好ましい。また、多孔質層は塩酸等によりエッチング処理されたエッチング層であることが好ましい。
[0034]
エッチング処理前の弁作用金属箔の厚さが60μm以上であることが好ましく、180μm以下であることが好ましい。また、エッチング処理後にエッチングされていない弁作用金属箔(芯部)の厚さが10μm以上であることが好ましく、70μm以下であることが好ましい。多孔質層の厚さは電解コンデンサに要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計されるが、弁作用金属箔の両側の多孔質層を合わせて10μm以上であることが好ましく、120μm以下であることが好ましい。
[0035]
陽極11は、積層体5の底面5fに引き出されて第1外部電極13に電気的に接続される。
[0036]
誘電体層19は、上記弁作用金属の酸化皮膜からなることが好ましい。例えば、弁作用金属箔としてアルミニウム箔が用いられる場合、ホウ酸、リン酸、アジピン酸、又は、それらのナトリウム塩、アンモニウム塩等を含む水溶液中で陽極酸化することにより、誘電体層となる酸化皮膜を形成することができる。
[0037]
誘電体層19は、多孔質層の表面に沿って形成されることにより細孔(凹部)が形成されている。誘電体層19の厚さは電解コンデンサに要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計されるが、10nm以上であることが好ましく、100nm以下であることが好ましい。
[0038]
コンデンサ素子3を構成する陰極15は、誘電体層19上に形成される固体電解質層15aと、固体電解質層15a上に形成される導電層15bと、導電層15b上に形成される陰極引き出し層15cとが積層されてなる。したがって、電解コンデンサ1は、陰極15の一部として固体電解質層15aが設けられている固体電解コンデンサである。
[0039]
固体電解質層15aを構成する材料としては、例えば、ピロール類、チオフェン類、アニリン類等を骨格とした導電性高分子等が挙げられる。チオフェン類を骨格とする導電性高分子としては、例えば、PEDOT[ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)]が挙げられ、ドーパントとなるポリスチレンスルホン酸(PSS)と複合化させたPEDOT:PSSであってもよい。
[0040]
固体電解質層15aは、例えば、3,4-エチレンジオキシチオフェン等のモノマーを含む処理液を用いて、誘電体層の表面にポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)等の重合膜を形成する方法や、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)等のポリマーの分散液を誘電体層の表面に塗布して乾燥させる方法等によって形成される。なお、細孔(凹部)を充填する内層用の固体電解質層を形成した後、誘電体層全体を被覆する外層用の固体電解質層を形成することが好ましい。
[0041]
固体電解質層15aは、上記の処理液または分散液を、スポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷、ディップ等によって誘電体層上に形成することにより、区画された所定の領域あるいはコンデンサ素子シート23のサイズ全域に形成することができる。
[0042]
固体電解質層15aの厚さは2μm以上であることが好ましく、20μm以下であることが好ましい。
[0043]
導電層15bは、固体電解質層15aと陰極引き出し層15cとを電気的におよび機械的に接続させるために設けられている。例えば、カーボンペースト、グラフェンペースト、銀ペーストのような導電性ペーストを付与することによって形成されてなるカーボン層、グラフェン層又は銀層であることが好ましい。また、カーボン層やグラフェン層の上に銀層が設けられた複合層や、カーボンペーストやグラフェンペーストと銀ペーストを混合する混合層であってもよい。
[0044]
導電層15bは、カーボンペースト等の導電性ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷、ディップ等によって固体電解質層上に形成することにより、区画された所定の領域あるいはコンデンサ素子シート23のサイズ全域に形成することができる。
[0045]
導電層15bの厚さは2μm以上であることが好ましく、20μm以下であることが好ましい。
[0046]
陰極引き出し層15cは、金属箔または電極ペースト層により形成することができる。
[0047]
金属箔の場合は、Al、Cu、Ag及びこれらの金属を主成分とする合金からなる群より選択される少なくとも一種の金属からなることが好ましい。金属箔が上記の金属からなると、金属箔の抵抗値を低減させることができ、ESRを低減させることができる。
[0048]
また、金属箔として、表面にスパッタや蒸着等の成膜方法によりカーボンコートやチタンコートがされた金属箔を用いてもよい。カーボンコートされたアルミニウム箔を用いることがより好ましい。
[0049]
金属箔の厚さは特に限定されないが、製造工程でのハンドリング、小型化、およびESRを低減させる観点からは、20μm以上であることが好ましく、50μm以下であることが好ましい。
[0050]
電極ペースト層の場合は、電極ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷、ディップ等によって導電層上に形成することにより、所定の領域に陰極引き出し層15cを形成することができる。電極ペーストとしては、Ag、Cu、またはNiを主成分とする電極ペーストが好ましい。
[0051]
陰極引き出し層15cを電極ペースト層とする場合、電極ペースト層の厚さを金属箔を用いる場合よりも薄くすることが可能であり、スクリーン印刷の場合、2μm以上、20μm以下の厚さとすることも可能である。
[0052]
陰極引き出し層15cは、積層体5の底面5fに引き出されて第2外部電極17に電気的に接続される。
[0053]
(外層絶縁体)
第1外層絶縁体7a及び第2外層絶縁体7bは、積層方向である長さ方向(L方向)の両主面に設けられ、第3外層絶縁体7c及び第5外層絶縁体7eは、幅方向(W方向)の両主面に設けられ、第4外層絶縁体7d及び第6外層絶縁体7fは、厚さ方向(T方向)の両主面に設けられている。
[0054]
第1外層絶縁体7a及び第2外層絶縁体7bは、少なくとも樹脂を含む。樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂(PET樹脂を含む)、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、液晶ポリマー等を用いることが好ましい。
[0055]
また、第1外層絶縁体7a及び第2外層絶縁体7bは、フィルム状を有することが好ましい。
[0056]
第1外層絶縁体7a及び第2外層絶縁体7bは、樹脂フィルムの間に金属層または酸化物層を含んでもよい。金属層としては、アルミニウム、銅、ニッケル、銀等を用いることが好ましい。金属層は、金属箔であることが好ましいが、金属蒸着膜等でもよい。酸化物層としては、シリカ、アルミナ等を用いることが好ましい。シリカ、アルミナ等の酸化物は、樹脂フィルムの中にフィラーとして含まれていてもよい。
[0057]
第1外層絶縁体7a及び第2外層絶縁体7bは、樹脂フィルムとアルミニウム箔と樹脂フィルムとがサンドイッチ構造になった、いわゆるアルミラミネートフィルムでもよい。
[0058]
第1外層絶縁体7a及び第2外層絶縁体7bの形成方法については後述する。
[0059]
第3外層絶縁体7c、第4外層絶縁体7d、第5外層絶縁体7e及び第6外層絶縁体7fは、樹脂による絶縁体、または酸化物による絶縁体を含む。樹脂による絶縁体としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー等を用いることが好ましい。樹脂の形態は、液状樹脂が好ましい。また、フィラーとしては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、金属粒子等を用いることが好ましい。酸化物による絶縁体としては、例えば、レーザー加工や放電加工等により、積層体を個片化するときに生じる酸化膜を絶縁体として用いることが好ましい。
[0060]
第3外層絶縁体7c、第4外層絶縁体7d、第5外層絶縁体7e及び第6外層絶縁体7fの形成方法については後述する。
[0061]
中でも、第1外層絶縁体7a及び第2外層絶縁体7bは、樹脂フィルムから構成され、第3外層絶縁体7c、第4外層絶縁体7d、第5外層絶縁体7e及び第6外層絶縁体7fは、絶縁ペースト層から構成されることが好ましい。この場合、絶縁構造を積層体5の内部ではなく積層体5の表面で補償することができるため、コンデンサ素子3の容量部が拡大し、大容量化が可能となる。
[0062]
(外部電極)
図3(a)では、第1外部電極13及び第2外部電極17は、コンデンサ素子3毎に設けられている。したがって、図1(b)に示す実装構造において、第1外部電極13及び第2外部電極17は、半田9bを介して実装基板9のプラス実装電極9a 及びマイナス実装電極9a にそれぞれ直接接続されている。
[0063]
実装基板9のプラス実装電極9a 又はマイナス実装電極9a に直接接続することにより、コンデンサ素子3同士をつなぐ外部電極が不要となり、外部電極の層数を減らすことができるため、低ESR化及び低コスト化が可能となる。
[0064]
図3(a)では、第1外部電極13は、積層体5の底面5fから露出する陽極11(図3(b)参照)の上に形成される第1めっき層13aと、その上に形成される第2めっき層13bとを含む。第2外部電極17は、積層体5の底面5fから露出する陰極15(図3(b)参照)の上に形成される第1めっき層17aと、その上に形成される第2めっき層17bとを含む。
[0065]
第1めっき層13aは、ジンケート処理により形成されることが好ましい。すなわち、積層体5の底面5fから露出する陽極11のアルミニウム箔の表面をアルカリエッチングし、陽極11の酸化膜を除去した後、Znめっきを行う。次に、無電解Niめっきによる置換めっきを行うことにより、第1めっき層13aとしてNiめっき層が形成される。陰極15においてはアルミニウム以外の場合もあるが、ジンケート処理の際に同様に第1めっき層17aとしてNiめっき層が形成される。
[0066]
第2めっき層13b及び17bは、電解Snめっきを行うことにより形成されることが好ましい。
[0067]
第1めっき層13a及び17aであるNiめっき層は、主として耐湿性向上のために形成されており、第2めっき層13b及び17bであるSnめっき層は、主として半田付け性向上のために形成されている。
[0068]
このように、第1外部電極13及び第2外部電極17は、めっき層を含むことが好ましい。外部電極に比較的高抵抗で高価な樹脂電極などを使用しないことにより、低ESR化及び低コスト化が可能となる。
[0069]
(電解コンデンサの製造方法)
以下、本発明の電解コンデンサの製造方法の一例として、図1(a)に示す電解コンデンサ1の製造方法について説明する。
[0070]
[1]コンデンサ素子シートの作製
図4は、コンデンサ素子シートの一例を模式的に示す斜視図である。
まず、陽極11を構成するアルミニウム箔等の弁作用金属箔を準備する。弁作用金属箔は、エッチング層等の多孔質層を表面に有する。多孔質層の表面に陽極酸化を行って誘電体層19を形成する。誘電体層19上にスクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷、またはディップにより固体電解質層15aを形成し、続けて固体電解質層15a上にスクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷、またはディップによりカーボン層等の導電層15bを形成し、さらに導電層15b上に陰極引き出し層15cをシート積層又はスクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ塗布、インクジェット印刷、またはディップにより形成する。上記工程により、図4に示すコンデンサ素子シート23が得られる。
[0071]
[2]コンデンサ素子シートの積層及び熱圧着
図5は、積層体ブロックの一例を模式的に示す斜視図である。
図5に示すように、複数のコンデンサ素子シート23を積層することにより、積層体ブロック25が得られる。なお、陰極引き出し層15cが乾燥前の粘性のある状態で複数のコンデンサ素子シート23を積層することが好ましい。
[0072]
図6は、樹脂フィルム付き積層体ブロックの一例を模式的に示す斜視図である。
図6に示すように、積層体ブロック25の上下に樹脂フィルム27a及び27bを載置し、真空熱圧着装置または大気プレス装置により熱圧着して成形体とすることにより、樹脂フィルム付き積層体ブロック27が得られる。
[0073]
樹脂フィルム付き積層体ブロック27の厚さ(図6中、tで示す長さ)は、作製する電解コンデンサ1の長さ方向(L方向)の寸法となるようにすることが好ましい。なお、樹脂フィルム付き積層体ブロック27の厚さは、作製する電解コンデンサ1の幅方向(W方向)の寸法となるようにしてもよい。
[0074]
[3]樹脂フィルム付き積層体ブロックの個片化
図7(a)及び図7(b)は、樹脂フィルム付き積層体ブロックを個片化する工程の一例を模式的に示す斜視図である。
図7(a)に示すように、樹脂フィルム付き積層体ブロック27をダイシングやレーザー等でカットして個片化することにより、図7(b)に示す樹脂フィルム付き積層体29が得られる。コンデンサ素子シート23は分割されてコンデンサ素子3となる。樹脂フィルム付き積層体ブロック27の上面に載置されていた樹脂フィルム27aは第1外層絶縁体7aとなり、下面に載置されていた樹脂フィルム27bは第2外層絶縁体7bとなる。
[0075]
樹脂フィルム付き積層体29の長さ(図7(b)中、lで示す長さ)及び幅(図7(b)中、wで示す長さ)は、作製する電解コンデンサ1を構成する積層体5の厚さ方向(T方向)の寸法及び幅方向(W方向)の寸法となるようにすることが好ましい。
[0076]
[4]外層絶縁体の形成
図8(a)及び図8(b)は、外層絶縁体を形成する工程の一例を模式的に示す斜視図である。
図8(a)に示すように、樹脂フィルム付き積層体29を倒して、最も短い寸法が厚さ方向となるような方向に整列させる。その後、樹脂フィルム付き積層体29の第1側面、上面、第2側面及び底面に絶縁ペーストをスクリーン印刷、スプレー塗布、またはディップすることにより、図8(b)に示すように、第3外層絶縁体7c、第4外層絶縁体7d、第5外層絶縁体7e及び第6外層絶縁体7fをそれぞれ形成する。上記工程により、外層絶縁体付き積層体31が得られる。
[0077]
[5]外部電極の形成
図9(a)及び図9(b)は、第1外部電極及び第2外部電極を形成する工程の一例を模式的に示す斜視図である。
図9(a)に示すように、レーザー加工により第6外層絶縁体7fの一部を除去して第1開口部7f 及び第2開口部7f を形成する。具体的には、第6外層絶縁体7fの所望の位置に、レーザー発振器21からレーザー光21aを照射して第1開口部7f 及び第2開口部7f を形成する。これにより、第1開口部7f から陽極11を露出させ、第2開口部7f から陰極15を露出させる。
[0078]
次に、図9(b)に示すように、ジンケート処理により、露出した陽極11の上に第1めっき層13aとしてNiめっき層を形成するとともに、露出した陰極15の上に第1めっき層17aとしてNiめっき層を形成する。
[0079]
さらに、第1めっき層13a及び17aであるNiめっき層の上に、Snめっきにより、第2めっき層13b及び17bとしてSnめっき層をそれぞれ形成する。上記工程により、第1開口部7f から露出する陽極11と電気的に接続される第1外部電極13が形成されるとともに、第2開口部7f から露出する陰極15と電気的に接続される第2外部電極17が形成される。
[0080]
以上により、電解コンデンサ1が得られる。このようにして得られた電解コンデンサ1は、図1(b)に示すように、半田9bを介して実装基板9に実装される。
[0081]
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に係る電解コンデンサでは、第1外部電極及び第2外部電極は、めっき層を含み、上記めっき層は、複数のコンデンサ素子を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子同士が上記めっき層を介して電気的に接続されている。
[0082]
第2実施形態においては、第1実施形態に比べて実装電極との接触面積が大きくなるため、更なる低ESR化が可能となる。
[0083]
図10は、本発明の第2実施形態に係る電解コンデンサの一例を底面から見た斜視図である。
図10に示す電解コンデンサ1Aでは、第1外部電極13Aは、第1めっき層13aと、その上に形成される第2めっき層13bとを含む。第2めっき層13bは、めっき成長または表面改質等により複数のコンデンサ素子3を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子3同士が第2めっき層13bを介して電気的に接続されている。
[0084]
同様に、第2外部電極17Aは、第1めっき層17aと、その上に形成される第2めっき層17bとを含む。第2めっき層17bは、めっき成長または表面改質等により複数のコンデンサ素子3を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子3同士が第2めっき層17bを介して電気的に接続されている。
[0085]
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態に係る電解コンデンサでは、第1外部電極及び第2外部電極は、めっき層を含み、上記めっき層の上に導電性ペースト層をさらに含み、上記導電性ペースト層は、複数のコンデンサ素子を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子同士が上記導電性ペースト層を介して電気的に接続されている。
[0086]
第3実施形態においては、第2実施形態と同様、第1実施形態に比べて実装電極との接触面積が大きくなるため、更なる低ESR化が可能となる。
[0087]
図11は、本発明の第3実施形態に係る電解コンデンサの一例を底面から見た斜視図である。
図11に示す電解コンデンサ1Bでは、第1外部電極13Bは、第1めっき層13aと、その上に形成される導電性ペースト層13cとを含む。導電性ペースト層13cは、複数のコンデンサ素子3を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子3同士が導電性ペースト層13cを介して電気的に接続されている。
[0088]
同様に、第2外部電極17Bは、第1めっき層17aと、その上に形成される導電性ペースト層17cとを含む。導電性ペースト層17cは、複数のコンデンサ素子3を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子3同士が導電性ペースト層17cを介して電気的に接続されている。
[0089]
導電性ペースト層13c、17cは、例えば、第1めっき層13a、17aの上に半田ペーストを印刷することにより形成される。導電性ペースト層13c、17cとしては、半田ペーストに限らず、Niペースト、Cuペースト、Agペーストなどを使用することが可能である。必要に応じて、導電性ペースト層13c、17cの上にめっき層を形成してもよい。
[0090]
[第4実施形態]
本発明の第4実施形態に係る電解コンデンサでは、第1外部電極は、積層体の第1側面及び底面から露出する陽極と電気的に接続されるように、積層体の第1側面及び底面に設けられ、第2外部電極は、積層体の第2側面及び底面から露出する陰極と電気的に接続されるように、積層体の第2側面及び底面に設けられている。
[0091]
第4実施形態においては、コンデンサ素子と外部電極とが、積層体の側面と底面とのマルチパス(並列)で接続される。その結果、低ESR化が可能となる。
[0092]
図12は、本発明の第4実施形態に係る電解コンデンサの一例を底面から見た斜視図である。
図12に示す電解コンデンサ1Cでは、図示されていないが、陽極11が積層体5の第1側面5c及び底面5fから露出し、陰極15が積層体5の第2側面5e及び底面5fから露出している。そして、第1外部電極13Cは、積層体5の第1側面5c及び底面5fから露出する陽極11と電気的に接続されるように、積層体5の第1側面5c及び底面5fに設けられ、第2外部電極17Cは、積層体5の第2側面5e及び底面5fから露出する陰極15と電気的に接続されるように、積層体5の第2側面5e及び底面5fに設けられている。
[0093]
第1外部電極13Cは、積層体5の底面5fにおいて、第1めっき層13aと、その上に形成される導電性ペースト層13cとを含む。導電性ペースト層13cは、複数のコンデンサ素子3を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子3同士が導電性ペースト層13cを介して電気的に接続されている。第1外部電極13Cは、さらに、積層体5の第1側面5cにおいて、第1めっき層13aと、その上に形成される導電性ペースト層13dとを含む。導電性ペースト層13dは、複数のコンデンサ素子3を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子3同士が導電性ペースト層13dを介して電気的に接続されている。なお、積層体5の底面5fに設けられた第1めっき層13aと積層体5の第1側面5cに設けられた第1めっき層13aとは、積層体5の角部を挟んで連続的に設けられていてもよい。
[0094]
同様に、第2外部電極17Cは、積層体5の底面5fにおいて、第1めっき層17aと、その上に形成される導電性ペースト層17cとを含む。導電性ペースト層17cは、複数のコンデンサ素子3を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子3同士が導電性ペースト層17cを介して電気的に接続されている。第2外部電極17Cは、さらに、積層体5の第2側面5eにおいて、第1めっき層17aと、その上に形成される導電性ペースト層17dとを含む。導電性ペースト層17dは、複数のコンデンサ素子3を跨いで設けられ、複数のコンデンサ素子3同士が導電性ペースト層17dを介して電気的に接続されている。なお、積層体5の底面5fに設けられた第1めっき層17aと積層体5の第2側面5eに設けられた第1めっき層17aとは、積層体5の角部を挟んで連続的に設けられていてもよい。
[0095]
図13は、本発明の第4実施形態に係る電解コンデンサの別の一例を底面から見た斜視図である。
図13に示す電解コンデンサ1Dでは、図示されていないが、陽極11が積層体5の第1側面5c及び底面5fから露出し、陰極15が積層体5の第2側面5e及び底面5fから露出している。そして、第1外部電極13Dは、積層体5の第1側面5c及び底面5fから露出する陽極11と電気的に接続されるように、積層体5の第1側面5c及び底面5fに一体化されて設けられ、第2外部電極17Dは、積層体5の第2側面5e及び底面5fから露出する陰極15と電気的に接続されるように、積層体5の第2側面5e及び底面5fに一体化されて設けられている。
[0096]
第1外部電極13Dは、第1めっき層13aと、その上に形成される導電性ペースト層13eとを含む。導電性ペースト層13eは、積層体5の底面5fだけでなく第1側面5cにもスクリーン印刷等により同時に形成されることで一体化されている。なお、積層体5の底面5fに設けられた第1めっき層13aと積層体5の第1側面5cに設けられた第1めっき層13aとは、積層体5の角部を挟んで連続的に設けられていてもよい。
[0097]
同様に、第2外部電極17Dは、第1めっき層17aと、その上に形成される導電性ペースト層17eとを含む。導電性ペースト層17eは、積層体5の底面5fだけでなく第2側面5eにもスクリーン印刷等により同時に形成されることで一体化されている。なお、積層体5の底面5fに設けられた第1めっき層17aと積層体5の第2側面5eに設けられた第1めっき層17aとは、積層体5の角部を挟んで連続的に設けられていてもよい。
[0098]
導電性ペースト層13c、13d、13e、17c、17d、17eは、例えば、半田ペーストを印刷することにより形成される。導電性ペースト層13c、13d、13e、17c、17d、17eとしては、半田ペーストに限らず、Niペースト、Cuペースト、Agペーストなどを使用することが可能である。必要に応じて、導電性ペースト層13c、13d、13e、17c、17d、17eの上にめっき層を形成してもよい。
[0099]
[その他の実施形態]
本発明の電解コンデンサは、上記実施形態に限定されるものではなく、電解コンデンサの構成、製造条件等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
[0100]
例えば、本発明の電解コンデンサにおいて、積層体の長さ方向の寸法L、積層体の幅方向の寸法W、及び、積層体の厚さ方向の寸法Tは、L>T>Wを満たしてもよい。
[0101]
本発明の電解コンデンサにおいては、複数のコンデンサ素子の容量部の外形が、積層体の外形を構成していなくてもよい。
[0102]
本発明の電解コンデンサにおいて、第1外部電極及び第2外部電極は、めっき層を含まなくてもよい。
[0103]
本発明の電解コンデンサを製造する際には、コンデンサ素子シートを積層して積層体ブロックを作製する代わりに、コンデンサ素子を1個ずつ作製して積層体を作製してもよい。

符号の説明

[0104]
1、1A、1B、1C、1D 電解コンデンサ
3 コンデンサ素子
5 積層体
5a 積層体の第1端面
5b 積層体の第2端面
5c 積層体の第1側面
5d 積層体の上面
5e 積層体の第2側面
5f 積層体の底面
7a 第1外層絶縁体
7b 第2外層絶縁体
7c 第3外層絶縁体
7d 第4外層絶縁体
7e 第5外層絶縁体
7f 第6外層絶縁体
7f  第1開口部
7f  第2開口部
9 実装基板
9a  プラス実装電極
9a  マイナス実装電極
9b 半田
9c 実装面
11 陽極
13、13A、13B、13C、13D 第1外部電極
13a 第1めっき層
13b 第2めっき層
13c、13d、13e 導電性ペースト層
15 陰極
15a 固体電解質層
15b 導電層
15c 陰極引き出し層
17、17A、17B、17C、17D 第2外部電極
17a 第1めっき層
17b 第2めっき層
17c、17d、17e 導電性ペースト層
19 誘電体層
21 レーザー発振器
21a レーザー光
23 コンデンサ素子シート
25 積層体ブロック
27 樹脂フィルム付き積層体ブロック
27a、27b 樹脂フィルム
29 樹脂フィルム付き積層体
31 外層絶縁体付き積層体

請求の範囲

[請求項1]
 積層されている複数のコンデンサ素子を含み、前記コンデンサ素子が、表面に誘電体層を有する陽極と、前記誘電体層を介して前記陽極に対向する陰極とを含む、直方体状の積層体と、
 前記積層体の周囲に設けられる外層絶縁体と、
 前記積層体から露出する前記陽極と電気的に接続される第1外部電極と、
 前記積層体から露出する前記陰極と電気的に接続される第2外部電極と、を備える電解コンデンサであって、
 前記積層体は、前記電解コンデンサが実装されるべき実装基板の実装面に対向する底面と、前記底面に対向する上面と、前記底面及び前記上面に直交する第1端面と、前記第1端面に対向する第2端面と、前記底面、前記上面、前記第1端面及び前記第2端面に直交する第1側面と、前記第1側面に対向する第2側面と、を有し、
 前記積層体の第1端面及び第2端面を結ぶ方向を長さ方向、前記積層体の第1側面及び第2側面を結ぶ方向を幅方向、前記積層体の底面及び上面を結ぶ方向を厚さ方向としたとき、
 前記複数のコンデンサ素子が、長さ方向に沿って積層されている、電解コンデンサ。
[請求項2]
 前記積層体の長さ方向の寸法L、前記積層体の幅方向の寸法W、及び、前記積層体の厚さ方向の寸法Tは、L>W>T、又は、W>L>Tを満たす、請求項1に記載の電解コンデンサ。
[請求項3]
 前記第1外部電極は、前記積層体の底面から露出する前記陽極と電気的に接続されるように、前記積層体の底面に設けられ、
 前記第2外部電極は、前記積層体の底面から露出する前記陰極と電気的に接続されるように、前記積層体の底面に設けられている、請求項1又は2に記載の電解コンデンサ。
[請求項4]
 前記第1外部電極は、前記積層体の第1側面及び底面から露出する前記陽極と電気的に接続されるように、前記積層体の第1側面及び底面に設けられ、
 前記第2外部電極は、前記積層体の第2側面及び底面から露出する前記陰極と電気的に接続されるように、前記積層体の第2側面及び底面に設けられている、請求項1又は2に記載の電解コンデンサ。
[請求項5]
 前記複数のコンデンサ素子の容量部の外形が、前記積層体の外形を構成している、請求項1~4のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
[請求項6]
 前記第1外部電極及び前記第2外部電極は、めっき層を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
[請求項7]
 前記第1外部電極及び前記第2外部電極は、前記複数のコンデンサ素子毎に設けられ、前記実装基板の実装電極にそれぞれ直接接続されている、請求項1~6のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。
[請求項8]
 前記めっき層は、前記複数のコンデンサ素子を跨いで設けられ、
 前記複数のコンデンサ素子同士が前記めっき層を介して電気的に接続されている、請求項6に記載の電解コンデンサ。
[請求項9]
 前記第1外部電極及び前記第2外部電極は、前記めっき層の上に導電性ペースト層をさらに含み、
 前記導電性ペースト層は、前記複数のコンデンサ素子を跨いで設けられ、
 前記複数のコンデンサ素子同士が前記導電性ペースト層を介して電気的に接続されている、請求項6に記載の電解コンデンサ。
[請求項10]
 前記外層絶縁体は、前記積層体の第1端面に設けられる第1外層絶縁体と、前記積層体の第2端面に設けられる第2外層絶縁体と、前記積層体の第1側面に設けられる第3外層絶縁体と、前記積層体の上面に設けられる第4外層絶縁体と、前記積層体の第2側面に設けられる第5外層絶縁体と、前記積層体の底面に設けられる第6外層絶縁体と、を含み、
 前記第1外層絶縁体及び前記第2外層絶縁体は、樹脂フィルムから構成され、
 前記第3外層絶縁体、前記第4外層絶縁体、前記第5外層絶縁体及び前記第6外層絶縁体は、絶縁ペースト層から構成される、請求項1~9のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]