JP7632657B2 - Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法に関する。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor.
特許文献1には、陽極部と陰極部を絶縁して固体電解質の這い上がり等を防ぐためのマスキング部分(マスク層)を備え、弁作用金属多孔体基板周辺部の固体電解質層の厚みが、弁作用金属多孔体基板中央部の固体電解質層の厚みよりも大きい固体電解コンデンサ素子が開示されている。
固体電解コンデンサ素子は、マスク層付近において、固体電解質層が薄くなりやすく、かつ応力も掛かりやすいため、この付近にて固体電解質層上の導電層が誘電体層に接触し、トンネル電流により漏れ電流が発生しやすい。その結果、耐圧やリフロー耐性の悪化につながるおそれがある。なお、リフロー耐性とは、完成品の固体電解コンデンサのリフロー時の応力に対する耐性を意味する。 In solid electrolytic capacitor elements, the solid electrolyte layer tends to become thin near the mask layer and is also easily subjected to stress, which causes the conductive layer on the solid electrolyte layer to come into contact with the dielectric layer in this vicinity, making it easy for leakage current to occur due to tunneling current. This can result in a deterioration in voltage resistance and reflow resistance. Note that reflow resistance refers to the resistance of the finished solid electrolytic capacitor to stress during reflow.
それに対して、特許文献1に記載のように、基板周辺部の固体電解質層の厚みが厚いことで、漏れ電流の低減に繋がることが期待できる。In contrast, as described in
しかしながら、特許文献1には、固体電解質層上にどのように導電ペースト等の導電層を設けるかについて具体的な説明がなく、例えば、固体電解質層の中央部の凹みを埋めるように導電層を形成すると、固体電解コンデンサ素子全体が厚くなり、また、固体電解コンデンサ素子同士を接続する導電性接着剤が入り込む空間がないため、組立後の固体電解コンデンサの体積効率が悪化してしまう。However,
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、薄型の固体電解コンデンサを提供することを目的とする。さらに、本発明は、薄型の固体電解コンデンサを実現可能な固体電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a thin solid electrolytic capacitor. Furthermore, the present invention aims to provide a manufacturing method for a solid electrolytic capacitor that can realize a thin solid electrolytic capacitor.
本発明の固体電解コンデンサは、導電性接着剤を介して複数の固体電解コンデンサ素子が積層された積層体を備える固体電解コンデンサであって、上記固体電解コンデンサ素子は、各々、弁作用金属基体から構成され、先端面及び基端面を有する陽極と、少なくとも上記基端面を除いて上記陽極の少なくとも一方の主面上に設けられた誘電体層と、絶縁材料から構成され、上記基端面に沿って上記誘電体層上に設けられたマスク層と、上記マスク層よりも上記先端面側において上記誘電体層上に設けられた陰極と、を備え、上記陰極は、上記誘電体層上に設けられた固体電解質層と、上記固体電解質層上に設けられた導電層と、上記マスク層に沿った凸部と、を有し、上記凸部を除く残部における上記陰極の厚みは、上記凸部における上記陰極の最大厚みを超えず、上記導電性接着剤は、隣り合う固体電解コンデンサ素子が有する上記陰極の上記残部で挟まれた領域に設けられる。The solid electrolytic capacitor of the present invention is a solid electrolytic capacitor comprising a laminate in which a plurality of solid electrolytic capacitor elements are laminated via a conductive adhesive, each of the solid electrolytic capacitor elements comprising an anode made of a valve action metal substrate and having a tip end surface and a base end surface, a dielectric layer provided on at least one of the main surfaces of the anode excluding at least the base end surface, a mask layer made of an insulating material and provided on the dielectric layer along the base end surface, and a cathode provided on the dielectric layer on the tip end surface side of the mask layer, the cathode having a solid electrolyte layer provided on the dielectric layer, a conductive layer provided on the solid electrolyte layer, and a convex portion along the mask layer, the thickness of the cathode in the remainder excluding the convex portion does not exceed the maximum thickness of the cathode in the convex portion, and the conductive adhesive is provided in the area sandwiched between the remainders of the cathodes of adjacent solid electrolytic capacitor elements.
本発明の固体電解コンデンサ素子の製造方法は、本発明の固体電解コンデンサ素子の製造方法であって、上記誘電体層上に上記マスク層が形成された上記陽極を、上記先端面側から上記マスク層に接触するまで、固体電解質を含有する処理液に浸漬する第1工程と、上記陽極を上記処理液から引き上げて上記処理液を乾燥させる第2工程と、上記処理液を乾燥させた上記陽極を、上記先端面側から、導電性ペーストに浸漬する第3工程と、上記陽極を上記導電性ペーストから引き上げて上記導電性ペーストを乾燥させる第4工程と、を含み、上記第2工程及び上記第4工程の少なくとも一方において、上記陽極を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させる。The method for manufacturing a solid electrolytic capacitor element of the present invention includes a first step of immersing the anode having the mask layer formed on the dielectric layer in a treatment liquid containing a solid electrolyte from the tip surface side until it contacts the mask layer, a second step of pulling the anode out of the treatment liquid and drying the treatment liquid, a third step of immersing the anode from the tip surface side after drying the treatment liquid in a conductive paste, and a fourth step of pulling the anode out of the conductive paste and drying the conductive paste, and in at least one of the second step and the fourth step, the anode is dried in a state upside down from when it was immersed.
本発明によれば、薄型の固体電解コンデンサを提供することができる。さらに、本発明によれば、薄型の固体電解コンデンサを実現可能な固体電解コンデンサの製造方法を提供することができる。According to the present invention, a thin solid electrolytic capacitor can be provided. Furthermore, according to the present invention, a manufacturing method of a solid electrolytic capacitor that can realize a thin solid electrolytic capacitor can be provided.
以下、本発明の固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
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個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
The solid electrolytic capacitor and the method for producing the solid electrolytic capacitor of the present invention will be described below.
However, the present invention is not limited to the following configurations, and can be modified and applied as appropriate within the scope of the present invention. Note that the present invention also includes a combination of two or more of the individual desirable configurations described below.
また、以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施形態で共通の事項についての記述の繰り返しは省略し、異なる点についてのみ説明する。Furthermore, each of the embodiments shown below is merely an example, and it goes without saying that partial substitution or combination of the configurations shown in different embodiments is possible. Repetition of descriptions of matters common to multiple embodiments will be omitted, and only the differences will be described.
[固体電解コンデンサ]
図1は、本発明の実施形態に係る固体電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。図2は、図1に示す固体電解コンデンサのZ-Z線に沿った断面図である。
[Solid electrolytic capacitor]
Fig. 1 is a perspective view showing an example of a solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line ZZ of the solid electrolytic capacitor shown in Fig. 1.
図1及び図2においては、固体電解コンデンサ100及び外装体110の長さ方向をL、幅方向をW、高さ方向をTで示している。ここで、長さ方向Lと幅方向Wと高さ方向Tとは互いに直交している。1 and 2, the length direction of the solid
図1及び図2に示すように、固体電解コンデンサ100は、略直方体状の外形を有している。固体電解コンデンサ100は、導電性接着剤140を介して複数の固体電解コンデンサ素子1が積層された積層体を備える。さらに、固体電解コンデンサ100は、外装体110と、第1外部電極120と、第2外部電極130と、複数の固体電解コンデンサ素子1と、を備える。1 and 2, the solid
外装体110は、複数の固体電解コンデンサ素子1を封止している。すなわち、外装体110には、複数の固体電解コンデンサ素子1が埋設されている。The
外装体110は、略直方体状の外形を有している。外装体110は、高さ方向Tにおいて相対する第1主面110a及び第2主面110b、幅方向Wにおいて相対する第1側面110c及び第2側面110d、並びに、長さ方向Lにおいて相対する第1端面110e及び第2端面110fを有している。The
上記のように外装体110は、略直方体状の外形を有しているが、角部及び稜線部に丸みが付けられていることが好ましい。角部は、外装体110の3面が交わる部分であり、稜線部は、外装体110の2面が交わる部分である。As described above, the
外装体110は、例えば、封止樹脂から構成される。The
封止樹脂は、少なくとも樹脂を含み、樹脂及びフィラーを含むことが好ましい。 The sealing resin contains at least resin, and preferably contains resin and filler.
樹脂としては、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、液晶ポリマー等が好ましく用いられる。 Preferred resins include epoxy resins, phenolic resins, polyimide resins, silicone resins, polyamide resins, liquid crystal polymers, etc.
フィラーとしては、シリカ粒子、アルミナ粒子等が好ましく用いられる。 Silica particles, alumina particles, etc. are preferably used as fillers.
封止樹脂としては、固形エポキシ樹脂とフェノール樹脂とシリカ粒子とを含む材料が好ましく用いられる。As a sealing resin, a material containing solid epoxy resin, phenolic resin and silica particles is preferably used.
固形の封止樹脂を用いる場合、コンプレッションモールド、トランスファーモールド等の樹脂モールドが好ましく用いられ、コンプレッションモールドがより好ましく用いられる。また、液状の封止樹脂を用いる場合、ディスペンス法、印刷法等の成形方法が好ましく用いられる。中でも、コンプレッションモールドにより固体電解コンデンサ素子1の周囲を封止樹脂で封止して、外装体110を形成することが好ましい。When a solid sealing resin is used, a resin mold such as a compression mold or a transfer mold is preferably used, and a compression mold is more preferably used. When a liquid sealing resin is used, a molding method such as a dispensing method or a printing method is preferably used. In particular, it is preferable to form the
外装体110は、基板と、基板上に設けられた封止樹脂とから構成されてもよい。基板は、例えば、ガラスエポキシ基板等の絶縁性樹脂基板である。この場合、基板の底面が、外装体110の第2主面110bを構成する。基板の厚さは、例えば、100μmである。The
複数の固体電解コンデンサ素子1は、導電性接着剤140を介して高さ方向Tに積層されている。複数の固体電解コンデンサ素子1の各々の延在方向は、外装体110の第1主面110a及び第2主面110bと略平行となっている。固体電解コンデンサ素子1同士は、導電性接着剤140を介して互いに接合されている。The multiple solid
導電性接着剤140は、例えば、金、銀、銅、白金等の金属粒子と樹脂とを含むが、ここでは、金属粒子として銀を、樹脂としてアクリル樹脂を使用する。
なお、導電性接着剤140に含まれる樹脂の他の例としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
The
Other examples of the resin contained in the
各固体電解コンデンサ素子1は、弁作用金属基体11から構成された陽極10と、誘電体層20と、マスク層30と、陰極40と、を備えており、陰極40は、固体電解質層50と、導電層60と、を有している。各固体電解コンデンサ素子1の構造については後述する。Each solid
第1外部電極120は、外装体110の第1端面110eに設けられている。図1では、第1外部電極120は、外装体110の第1端面110eから、第1主面110a、第2主面110b、第1側面110c及び第2側面110dの各々に亘って設けられている。第1外部電極120は、第1端面110eにおいて外装体110から露出する固体電解コンデンサ素子1の陰極40の導電層60と電気的に接続されている。第1外部電極120は、外装体110の第1端面110eにおいて導電層60と直接的に接続されてもよく、間接的に接続されてもよい。The first
第2外部電極130は、外装体110の第2端面110fに設けられている。図1では、第2外部電極130は、外装体110の第2端面110fから、第1主面110a、第2主面110b、第1側面110c及び第2側面110dの各々に亘って設けられている。第2外部電極130は、第2端面110fにおいて外装体110から露出する固体電解コンデンサ素子1の陽極10(弁作用金属基体11)と電気的に接続されている。第2外部電極130は、外装体110の第2端面110fにおいて陽極10(弁作用金属基体11)と直接的に接続されてもよく、間接的に接続されてもよい。The second
第1外部電極120及び第2外部電極130は、各々、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、転写法、インクジェット印刷法、ディスペンス法、スプレーコート法、刷毛塗り法、ドロップキャスト法、静電塗装法、めっき法、及び、スパッタ法からなる群より選択される少なくとも1種の方法により形成されることが好ましい。It is preferable that the first
第1外部電極120は、導電成分と樹脂成分とを含む樹脂電極層を有することが好ましい。第1外部電極120が樹脂成分を含むことにより、第1外部電極120と外装体110の封止樹脂との密着性が高まるため、信頼性が向上する。The first
第2外部電極130は、導電成分と樹脂成分とを含む樹脂電極層を有することが好ましい。第2外部電極130が樹脂成分を含むことにより、第2外部電極130と外装体110の封止樹脂との密着性が高まるため、信頼性が向上する。The second
導電成分は、銀、銅、ニッケル、錫等の金属単体、又は、これらの金属の少なくとも1種を含有する合金等を主成分として含むことが好ましい。It is preferable that the conductive component contains as its main component a metal such as silver, copper, nickel, or tin, or an alloy containing at least one of these metals.
樹脂成分は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を主成分として含むことが好ましい。It is preferable that the resin component contains epoxy resin, phenolic resin, etc. as the main component.
樹脂電極層は、例えば、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、転写法、インクジェット印刷法、ディスペンス法、スプレーコート法、刷毛塗り法、ドロップキャスト法、静電塗装法等の方法により形成される。中でも、樹脂電極層は、スクリーン印刷法で導電性ペーストを塗工することにより形成された印刷樹脂電極層であることが好ましい。樹脂電極層が、スクリーン印刷法で導電性ペーストを塗工することにより形成される場合、浸漬塗布法で導電性ペーストを塗工することにより形成される場合と比較して、第1外部電極120及び第2外部電極130が平坦になりやすい。すなわち、第1外部電極120及び第2外部電極130の厚みが均一になりやすい。The resin electrode layer is formed by, for example, a dip coating method, a screen printing method, a transfer method, an inkjet printing method, a dispensing method, a spray coating method, a brush coating method, a drop casting method, an electrostatic coating method, or the like. Among them, the resin electrode layer is preferably a printed resin electrode layer formed by applying a conductive paste by a screen printing method. When the resin electrode layer is formed by applying a conductive paste by a screen printing method, the first
第1外部電極120が樹脂電極層を有する場合、第1外部電極120及び陰極導体層が共に樹脂成分を含むことにより、第1外部電極120と陰極導体層との密着性が高まるため、信頼性が向上する。When the first
第1外部電極120及び第2外部電極130の少なくとも一方は、めっき法により形成される、いわゆるめっき層を有していてもよい。めっき層としては、例えば、亜鉛・銀・ニッケル層、銀・ニッケル層、ニッケル層、亜鉛・ニッケル・金層、ニッケル・金層、亜鉛・ニッケル・銅層、ニッケル・銅層等が挙げられる。これらのめっき層上には、例えば、銅めっき層と、ニッケルめっき層と、錫めっき層とが順に(あるいは、一部のめっき層を除いて)設けられることが好ましい。At least one of the first
第1外部電極120及び第2外部電極130の少なくとも一方は、樹脂電極層及びめっき層をともに有していてもよい。例えば、第2外部電極130は、陽極10(弁作用金属基体11)に接続された樹脂電極層と、樹脂電極層の表面上に設けられた外層めっき層と、を有していてもよい。また、第2外部電極130は、陽極10(弁作用金属基体11)に接続された内層めっき層と、内層めっき層を覆うように設けられた樹脂電極層と、樹脂電極層の表面上に設けられた外層めっき層と、を有していてもよい。At least one of the first
[固体電解コンデンサ素子]
続いて、各固体電解コンデンサ素子1について詳述する。
なお、本明細書にて、陽極10の各主面10c、10d側に存在する構成を説明する場合、それらを区別して説明するときは同じ参照番号に「a」又は「b」を付して区別し、それらを区別せずに説明するときは「a」及び「b」を省略して同じ参照番号のみを付すものとする。
[Solid electrolytic capacitor element]
Next, each solid
In this specification, when describing the configurations present on each of the
図3は、図1に示す固体電解コンデンサが備える固体電解コンデンサ素子の一例を模式的に示す平面図である。図4は、図3に示す固体電解コンデンサ素子のX-X線に沿った断面図である。図5は、図3に示す固体電解コンデンサ素子のY-Y線に沿った断面図である。図6は、図4に示す固体電解コンデンサ素子の基端部を拡大した断面図である。 Figure 3 is a plan view showing a schematic example of a solid electrolytic capacitor element provided in the solid electrolytic capacitor shown in Figure 1. Figure 4 is a cross-sectional view taken along line X-X of the solid electrolytic capacitor element shown in Figure 3. Figure 5 is a cross-sectional view taken along line Y-Y of the solid electrolytic capacitor element shown in Figure 3. Figure 6 is an enlarged cross-sectional view of the base end portion of the solid electrolytic capacitor element shown in Figure 4.
図3、図4、図5及び図6に示す固体電解コンデンサ素子1は、弁作用金属基体11から構成され、先端面10a及び基端面10bを有する陽極10と、基端面10bを除いて陽極10の表面上に設けられた誘電体層20と、絶縁材料から構成され、基端面10bに沿って誘電体層20上に設けられたマスク層30と、マスク層30よりも先端面10a側において誘電体層20上に設けられた陰極40と、を備えており、陰極40は、誘電体層20上に設けられた固体電解質層50と、固体電解質層50上に設けられた導電層60と、を有している。The solid
そして、陽極10の一方の主面10c側において、陰極40は、マスク層30に沿った凸部41aを有しており、凸部41aを除く残部42aにおける陰極40(固体電解質層50及び導電層60)の厚みは、凸部41aにおける陰極40(固体電解質層50及び導電層60)の最大厚みt1(図6参照)を超えない。
また、陽極10の他方の主面10d側においても同様に、陰極40は、マスク層30に沿った凸部41bを有しており、凸部41bを除く残部42bにおける陰極40(固体電解質層50及び導電層60)の厚みは、凸部41bにおける陰極40(固体電解質層50及び導電層60)の最大厚みt2(図6参照)を超えない。
これにより、凸部41a及び41bに隣接する残部42a及び42b上に導電性接着剤140を配置するスペースを確保することができ、また、残部42a及び42bにおける固体電解コンデンサ素子1の厚みを抑制できるため、固体電解コンデンサ素子1が積層された固体電解コンデンサ100の体積効率を向上でき、薄型の固体電解コンデンサ100を実現することができる。
また、凸部41a及び41bによって導電性接着剤140がマスク層30側に流れて誘電体層20に接触し、漏れ電流が発生するのを防止することが可能である。
Then, on the side of one
Similarly, on the other
This makes it possible to secure space for placing
Furthermore, the
このように、導電性接着剤140は、固体電解コンデンサ100において、図2に示すように、隣り合う固体電解コンデンサ素子1の陰極40の残部42で挟まれた領域に設けられている。
漏れ電流をより効果的に防止するためには、導電性接着剤140は、隣り合う固体電解コンデンサ素子1の陰極40の最厚部分43を覆わないことが好ましく、隣り合う固体電解コンデンサ素子1の陰極40の凸部41で挟まれた領域全体に設けられないことが好ましい。
Thus, in solid
In order to more effectively prevent leakage current, it is preferable that the
なお、本明細書にて、「凸部」とは、その表面の突出した部分と、その突出した部分に重なる土台部分とを包含するものである。
また、「残部における陰極の厚み」とは、陰極の残部の最大厚みを指す。
In this specification, the term "protruding portion" includes the protruding portion on the surface and the base portion overlapping the protruding portion.
Moreover, "the thickness of the cathode in the remainder" refers to the maximum thickness of the remainder of the cathode.
また、残部42a及び42bにおける固体電解コンデンサ素子1の厚みは、凸部41a及び41bの最厚部分43a及び43bにおける固体電解コンデンサ素子1の厚みTmaxを超えていないことから、同様に、固体電解コンデンサ素子1全体の厚みをより効果的に抑えることができる。
なお、最厚部分43a及び43bは、それぞれ、凸部41a及び41bの厚さが最も厚くなる部分である。
Furthermore, since the thickness of the solid
The
さらに、陰極40は、陽極10の一方の主面10c側に、凸部41aを含む外周部分45aと、外周部分45aに囲まれた中心部分46aとを有しており、外周部分45aにおける陰極40の厚みが中心部分46aにおける陰極40の厚みより大きい(図3~図5参照)。
同様に、陰極40は、陽極10の他方の主面10d側に、凸部41bを含む外周部分45bと、外周部分45bに囲まれた中心部分46bとを有しており、外周部分45bにおける陰極40の厚みが中心部分46bにおける陰極40の厚みより大きい。
そして、導電性接着剤140が中心部分46a、46b上に設けられる。
これにより、導電性接着剤140が陰極40上からはみ出してしまうのを防止することができる。
Furthermore, the
Similarly, the
A
This makes it possible to prevent the conductive adhesive 140 from spilling out from above the
固体電解コンデンサ素子1における各構成について以下に詳しく説明する。
Each component of the solid
陽極10は、弁作用金属基体11から構成された平面視四角形状の薄膜(箔)であり、好ましくは、一対の長辺及び一対の短辺を有する平面視矩形状(短冊状)である。先端面10a及び基端面10bは、陽極10の一対の辺(好ましくは一対の短辺)に位置する端面であり、基端面10bは、誘電体層20で覆われていない露出した端面であり、固体電解コンデンサの一方の端面において露出して後述する外部電極に接続される。陽極10は、先端面10aと、基端面10bと、主面10c及び10dと、側面10e及び10fとを有している。The
なお、本明細書にて、「平面視」とは、陽極(弁作用金属基体)の主面の法線方向から見ることを意味する。In this specification, "planar view" means viewed from the normal direction of the main surface of the anode (valve metal substrate).
図7は、図4に示す固体電解コンデンサ素子のマスク層部分を拡大した断面図である。 Figure 7 is an enlarged cross-sectional view of the mask layer portion of the solid electrolytic capacitor element shown in Figure 4.
弁作用金属基体11(陽極10)の各主面には、図7に示すように、複数の凹部が設けられている。そのため、弁作用金属基体11の各主面は、多孔質状になっている。これにより、弁作用金属基体11の表面積が大きくなっている。なお、弁作用金属基体11の両主面が多孔質状である場合に限られず、弁作用金属基体11の両主面の一方のみが多孔質状であってもよい。As shown in FIG. 7, each main surface of the valve metal substrate 11 (anode 10) has a plurality of recesses. Therefore, each main surface of the valve metal substrate 11 is porous. This increases the surface area of the valve metal substrate 11. Note that the present invention is not limited to the case where both main surfaces of the valve metal substrate 11 are porous, and only one of the main surfaces of the valve metal substrate 11 may be porous.
弁作用金属基体11は、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム等の金属単体、又は、これらの金属を含む合金等の弁作用金属によって構成されている。弁作用金属の表面には、酸化被膜を形成することができる。The valve metal substrate 11 is composed of a valve metal, such as a metal element such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, zirconium, or an alloy containing these metals. An oxide film can be formed on the surface of the valve metal.
なお、弁作用金属基体11は、芯部と当該芯部の少なくとも一方の主面に設けられた多孔質部とによって構成されていればよく、金属箔の表面をエッチングしたもの、金属箔の表面に多孔質状の微粉焼結体を形成したもの等を適宜採用することができる。The valve metal base 11 need only be composed of a core and a porous portion provided on at least one of the main surfaces of the core, and may be formed from a metal foil having an etched surface, a metal foil having a porous sintered powder body formed on the surface, or the like.
誘電体層20は、ここでは、基端面10bを除いて陽極10の表面上に設けられている。すなわち、誘電体層20は、陽極10の先端面10a上と、主面10c及び10d上と、側面10e及び10f上とに設けられている一方で、陽極10の基端面10b上には設けられていない。
ただし、誘電体層20は、少なくとも基端面10bを除いて陽極10の主面10c及び10dの少なくとも一方上に設けられていればよい。
Here, the
However, it is sufficient that the
誘電体層20は、弁作用金属基体11の表面に設けられた酸化被膜によって構成されていることが好ましい。例えば、誘電体層20は、アルミニウムの酸化物で構成されている。アルミニウムの酸化物は、後述するように、弁作用金属基体11の表面が陽極酸化処理されることにより形成される。The
マスク層30は、陽極10の基端面10bに沿って、好ましくは陽極10の短辺に沿って、誘電体層20上に設けられた直線状の(帯状に延在する)絶縁部材であり、陽極10と陰極40とを隔て、両者間の絶縁を確保している。マスク層30によって、陽極10は、基端面10b側の領域と、先端面10a側の領域とに区画されている。ここでは、マスク層30は、基端面10bから所定の間隔を空けて配置されているが、基端面10bの際まで配置されていてもよい。また、マスク層30は、誘電体層20を介して、陽極10の主面10c及び10d上と側面10e及び10f上に設けられているが、誘電体層20と同様に、陽極10の主面10c及び10dの少なくとも一方(ただし誘電体層20が設けられた主面)上に設けられていればよい。The
図7に示すように、マスク層30は、弁作用金属基体11の複数の細孔(凹部)を充填するように設けられていることが好ましい。ただし、マスク層30によって誘電体層20の外表面の一部が覆われていればよく、マスク層30によって充填されていない弁作用金属基体11の細孔(凹部)が存在していてもよい。As shown in Fig. 7, the
マスク層30は、絶縁材料から構成されている。マスク層30は、例えば、絶縁性樹脂を含む組成物などのマスク材を塗布して形成される。絶縁性樹脂としては、例えば、ポリフェニルスルホン(PPS)、ポリエーテルスルホン(PES)、シアン酸エステル樹脂、フッ素樹脂(テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体など)、可溶性ポリイミドシロキサンとエポキシ樹脂からなる組成物、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及び、それらの誘導体又は前駆体等が挙げられる。The
マスク材の塗布は、例えば、スクリーン印刷、ローラー転写、ディスペンサ、インクジェット印刷等により行うことができる。 The masking material can be applied by, for example, screen printing, roller transfer, dispenser, inkjet printing, etc.
陰極40は、誘電体層20上に設けられた固体電解質層50と、固体電解質層50上に設けられた導電層60と、を有している。また、陰極40は、マスク層30よりも先端面10a側において誘電体層20上に設けられている。すなわち、マスク層30によって区画された陽極10の先端面10a側の領域において誘電体層20上に設けられている。The
陰極40は、陽極10の一方の主面10c側に、マスク層30に沿った凸部41aと、凸部41aを除く残部42aとを有しており、陽極10の他方の主面10d側に、マスク層30に沿った凸部41bと、凸部41bを除く残部42bとを有している。The
凸部41は、陰極40が部分的に厚くなった厚膜部であり、マスク層30と平行に直線状(帯状)に形成されている。すなわち、凸部41は、直線状の凸条部である。
ここでは、凸部41は、図6に示すように、マスク層30に直交する方向において断面視したときに円弧状の表面を有しているが、台形状や三角形状の表面を有していてもよい。
The
Here, as shown in FIG. 6, the
図4に示すように、陰極40は、マスク層30に直交する方向において断面視したときに、陽極10を対称軸として略線対称の形状を有している。すなわち、凸部41a及び41bは、略同一形状であり、残部42a及び42bは、略同一形状であり、最厚部分43a及び43bは、陽極10上の略同じ箇所に位置している。4, when viewed in cross section in a direction perpendicular to the
陽極10の主面10c側において、残部42aにおける陰極40の厚みは、凸部41aにおける陰極40の最大厚みt1を超えておらず、また、陽極10の主面10d側において、残部42bにおける陰極40の厚みは、凸部41bにおける陰極40の最大厚みt2を超えない。すなわち、残部42aにおける陰極40の厚みは、凸部41aにおける陰極40の最大厚みt1より小さいか、それと略同じであり、残部42bにおける陰極40の厚みは、凸部41bにおける陰極40の最大厚みt2より小さいか、それと略同じである。On the
より具体的には、凸部41aにおける陰極40の最大厚みt1と、残部42a、特に中心部分46aにおける陰極40の厚みとの差は、例えば5μm以上、100μm以下であることが好ましく、10μm以上、70μm以下であることがより好ましく、15μm以上、40μm以下であることがさらに好ましい。
凸部41bにおける陰極40の最大厚みt2と、残部42b、特に中心部分46bにおける陰極40の厚みとの差についても同様である。
なお、「陰極の厚み」とは、陽極の一方の主面の法線方向における厚みを指す。
More specifically, the difference between the maximum thickness t1 of the
The same applies to the difference between the maximum thickness t2 of the
The "thickness of the cathode" refers to the thickness in the normal direction of one of the main surfaces of the anode.
また、陰極40は、陽極10の一方の主面10c側に、凸部41aを含む外周部分45aと、外周部分45aに囲まれた中心部分46aとを有し、陽極10の他方の主面10d側に、凸部41bを含む外周部分45bと、外周部分45bに囲まれた中心部分46bとを有している。In addition, the
各外周部分45a、45bは、それぞれ、マスク層30に沿った凸部41a、41bと、陽極10の先端面10aと側面10e、10fに沿った略U字状の部分であるU字状部47a、47bと、を含んでいる。凸部41a、41bの厚みは、それぞれ、U字状部47a、47bの厚みと実質的に同じであってもよいし、U字状部47a、47bの厚みより大きくてもよい。各U字状部47a、47bは、それぞれ、凸部41a、41bと同様の断面形状を有しており、延在方向に直交する方向において断面視したときに円弧状の表面を有しているが、台形状や三角形状の表面を有していてもよい。Each of the outer
陰極40の基端44は、マスク層30の外主面(陽極10と反対側の主面)上に位置している。陰極40は、図6に示すようにマスク層30の外主面の一部を覆うように設けられていてもよいし、マスク層30の外主面の全体を覆うように設けられていてもよい。また、陰極40は、マスク層30の外主面の全体を覆わないように、マスク層30と接触した状態で並んで配置されてもよい。The
固体電解質層50は、誘電体層20上に設けられている。図7に示すように、固体電解質層50は、弁作用金属基体11の複数の細孔(凹部)を充填するように設けられていることが好ましい。ただし、固体電解質層50によって誘電体層20の外表面の一部が覆われていればよく、固体電解質層50によって充填されていない弁作用金属基体11の細孔(凹部)が存在していてもよい。The
固体電解質層50は、マスク層30よりも先端面10a側において誘電体層20上に設けられている。すなわち、マスク層30によって区画された陽極10の先端面10a側の領域において誘電体層20上に設けられている。The
固体電解質層50は、陽極10の各主面10c、10d側において、陽極10の先端面10a付近からマスク層30に向かって徐々に厚みが小さくなっている。The
固体電解質層50を構成する材料としては、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類等の導電性高分子等が用いられる。これらの中では、ポリチオフェン類が好ましく、PEDOTと呼ばれるポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)が特に好ましい。また、上記導電性高分子は、ポリスチレンスルホン酸(PSS)等のドーパントを含んでいてもよい。
Materials constituting the
固体電解質層50は、例えば、3,4-エチレンジオキシチオフェン等の重合性モノマーの含有液を用いて、誘電体層20の表面にポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)等の導電性高分子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)等の導電性高分子の分散液を誘電体層20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。The
なお、弁作用金属基体11の細孔(凹部)を充填する内層を形成した後、誘電体層20全体を被覆する外層を形成することが好ましい。内層の形成は、例えば、浸漬法、スポンジ転写、スクリーン印刷、ディスペンサ、インクジェット印刷等により行うことができる。同様に、外層の形成は、例えば、浸漬法、スポンジ転写、スクリーン印刷、ディスペンサ、インクジェット印刷等により行うことができる。It is preferable to form an outer layer that covers the
導電層60は、固体電解質層50上に設けられている。
The
導電層60は、陽極10の各主面10c、10d側において、中心部分よりも外周部分の厚みが大きくなっており、これにより、陰極40に上述のように凸部41、残部42、外周部分45、中心部分46等が形成されている。The
導電層60は、例えば、カーボン層又は陰極導体層を含む。また、導電層60は、カーボン層の外表面に陰極導体層が設けられた複合層や、カーボン及び陰極導体層材料を含む混合層であってもよい。The
カーボン層は、例えば、カーボン粒子と樹脂とを含むカーボンペーストを固体電解質層50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。The carbon layer is formed, for example, by applying a carbon paste containing carbon particles and resin to the surface of the
カーボンペーストの塗布は、例えば、浸漬法、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、インクジェット印刷等により行うことができる。 Carbon paste can be applied by, for example, immersion method, sponge transfer, screen printing, spray application, dispenser, inkjet printing, etc.
陰極導体層は、例えば、金、銀、銅、白金等の金属粒子と樹脂とを含む導電性ペーストを固体電解質層又はカーボン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。陰極導体層は、銀層であることが好ましい。The cathode conductor layer is formed, for example, by applying a conductive paste containing metal particles such as gold, silver, copper, platinum, etc. and a resin to the surface of the solid electrolyte layer or the carbon layer and drying it. The cathode conductor layer is preferably a silver layer.
導電性ペーストの塗布は、例えば、浸漬法、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、インクジェット印刷等により行うことができる。 The conductive paste can be applied by, for example, dipping, sponge transfer, screen printing, spray application, dispenser, inkjet printing, etc.
残部42a及び42bにおける固体電解コンデンサ素子1の厚みは、最厚部分43a及び43bにおける固体電解コンデンサ素子1の厚みTmaxを超えていない。すなわち、残部42a及び42bにおける固体電解コンデンサ素子1の厚みは、最厚部分43a及び43bにおける固体電解コンデンサ素子1の厚みTmaxより小さいか、それと略同じである。なお、陽極10の両主面側に凸部41a及び41bが存在する場合、最厚部分43a及び43bにおける固体電解コンデンサ素子1の厚みTmaxは、陽極10と平行な二平面であって最厚部分43a及び43bの頂点をそれぞれ通る二平面の間隔であってもよい。The thickness of the solid
図8は、本発明の別の実施形態に係る固体電解コンデンサの一例を模式的に示す断面図である。 Figure 8 is a cross-sectional view showing a schematic example of a solid electrolytic capacitor according to another embodiment of the present invention.
図8に示す固体電解コンデンサ200では、複数の固体電解コンデンサ素子1の代わりに、複数の固体電解コンデンサ素子2が導電性接着剤140を介して高さ方向Tに積層されている。In the solid
各固体電解コンデンサ素子2は、固体電解コンデンサ素子1と同様に、弁作用金属基体11から構成された陽極10と、誘電体層20と、マスク層30と、陰極40と、を備えており、陰極40は、固体電解質層50と、導電層60と、を有している。Each solid
図9は、図8に示す固体電解コンデンサが備える固体電解コンデンサ素子の一例を模式的に示す平面図である。図10は、図9に示す固体電解コンデンサ素子のX-X線に沿った断面図である。図11は、図9に示す固体電解コンデンサ素子のY-Y線に沿った断面図である。 Figure 9 is a plan view showing a schematic example of a solid electrolytic capacitor element provided in the solid electrolytic capacitor shown in Figure 8. Figure 10 is a cross-sectional view taken along line X-X of the solid electrolytic capacitor element shown in Figure 9. Figure 11 is a cross-sectional view taken along line Y-Y of the solid electrolytic capacitor element shown in Figure 9.
図9、図10及び図11に示す固体電解コンデンサ素子2では、固体電解質層50は、陽極10の一方の主面10c側に、マスク層30に沿った凸部51aを含む外周部分55aと、外周部分55aに囲まれた中心部分56aとを有し、外周部分55aにおける固体電解質層50の厚みが中心部分56aにおける固体電解質層50の厚みより大きい。
同様に、固体電解質層50は、陽極10の他方の主面10d側に、マスク層30に沿った凸部51bを含む外周部分55bと、外周部分55bに囲まれた中心部分56bとを有し、外周部分55bにおける固体電解質層50の厚みが中心部分56bにおける固体電解質層50の厚みより大きい。
これにより、固体電解質層50が薄くなりやすく、かつ応力も掛かりやすいマスク層30付近と陽極10の端部において、固体電解質層50の厚みを厚くすることが可能であるため、マスク層30付近と陽極10の端部における漏れ電流を低減することが可能である。また、導電性接着剤が陰極40上からはみ出してしまうのを防止することができる。
In the solid
Similarly, the
This makes it possible to increase the thickness of
他方、固体電解質層50上の導電層60は、略一定の厚さを有している。On the other hand, the
この結果として、陰極40に上述のように凸部41、残部42、外周部分45、中心部分46等が形成されている。As a result, the
固体電解質層50の各外周部分55a、55bは、それぞれ、マスク層30に沿った凸部51a、51bと、陽極10の先端面10aと側面10e、10fに沿った略U字状の部分であるU字状部57a、57bと、を含んでいる。
凸部51a、51bの厚みは、それぞれ、U字状部57a、57bの厚みと実質的に同じであってもよいし、U字状部57a、57bの厚みより大きくてもよい。
Each outer
The thickness of the
[固体電解コンデンサの製造方法]
固体電解コンデンサ100、200は、以下の方法により製造することができる。まず、固体電解コンデンサ素子1、2の製造方法について説明する。
[Method of manufacturing solid electrolytic capacitor]
The solid
図12は、マスク層が形成された陽極を、固体電解質を含有する処理液又は導電性ペーストに浸漬する工程の一例を示す模式図である。図13は、陽極を処理液から引き上げて処理液又は導電性ペーストを乾燥する工程の一例を示す模式図である。図14は、図13に示した乾燥工程を経て固体電解質層又は導電層を形成した後の固体電解コンデンサ素子の一例を模式的に示す平面図である。 Figure 12 is a schematic diagram showing an example of a process for immersing an anode on which a mask layer has been formed in a treatment liquid or conductive paste containing a solid electrolyte. Figure 13 is a schematic diagram showing an example of a process for pulling the anode out of the treatment liquid and drying the treatment liquid or conductive paste. Figure 14 is a plan view showing an example of a solid electrolytic capacitor element after a solid electrolyte layer or conductive layer has been formed through the drying process shown in Figure 13.
図12に示すように、まず、誘電体層20上にマスク層30が形成された陽極10を、先端面10a側からマスク層30に接触するまで、固体電解質を含有する処理液70に浸漬する(第1工程)。なお、処理液70は、処理槽75に供給されている。
続いて、陽極10を処理液70から引き上げて処理液70を乾燥させる(第2工程)。
続いて、図12に示すように、処理液70を乾燥させた陽極10を、先端面側から、例えばマスク層30に接触するまで、導電性ペースト71に浸漬する(第3工程)。なお、図12では、導電性ペースト71は、処理槽75に供給されているが、実際には処理液70とは別の処理槽に供給されている。
その後、陽極10を導電性ペースト71から引き上げて導電性ペースト71を乾燥させる(第4工程)。
そして、この第2工程及び第4工程の少なくとも一方において、図13に示すように、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させる。すなわち、陽極10の先端面10aを上、陽極10の基端面10bを下にした状態で乾燥させる。
これにより、図14に示すように、マスク層30に沿って凸部41を有する陰極40を形成でき、残部42における陰極40の厚みを、凸部41における陰極の最大厚みを超えないようにすることができる。
12, first, the
Next, the
12, the
Thereafter, the
In at least one of the second and fourth steps, the
Thereby, as shown in FIG. 14 , a
より詳細には、図13に示すように、処理液70又は導電性ペースト71のコーヒーリング効果により、図14に示すように、外周部分45だけが厚くなるように固体電解質層50及び/又は導電層60が形成される。このコーヒーリング効果は、処理液70又は導電性ペースト71の粘度や表面張力、接触角等の特性に起因するものである。これにより、図14に示したように陰極40の外周部分45の厚みを陰極40の中心部分46の厚みより大きくすることが可能である。
More specifically, as shown in Fig. 13, the coffee ring effect of the treatment liquid 70 or conductive paste 71 causes the
第4工程において、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させてもよい。すなわち、導電層60を形成するための乾燥工程において、陽極10を上下反転させて乾燥させてもよい。これにより、図4に示したように導電層60の外周部分の厚みを導電層60の中心部分の厚みより大きくすることが可能である。In the fourth step, the
第3工程及び第4工程は、この順に複数回交互に行ってもよく、その場合、複数回の第4工程のうちの少なくとも一回において、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させることが好ましく、複数回の第4工程のうちの各回において、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させることがより好ましい。
この態様は、上述のように、導電層60がカーボン層及び陰極導体層を含む場合に好適である。すなわち、第3工程において陽極10が浸漬される導電性ペーストとは、カーボンペーストを包含する概念である。
The third step and the fourth step may be alternately performed multiple times in this order. In this case, it is preferable to dry the
This embodiment is suitable when the
なお、複数回の第3工程において陽極10が浸漬される導電性ペーストは、通常では異なる種類の導電性ペーストであるが、同じ種類の導電性ペーストであってもよい。In addition, the conductive pastes into which the
第2工程において、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させてもよい。すなわち、固体電解質層50を形成するための乾燥工程において、陽極10を上下反転させて乾燥させてもよい。これにより、図10に示したように固体電解質層50の外周部分55の厚みを固体電解質層50の中心部分56の厚みより大きくすることが可能である。In the second step, the
第1工程及び第2工程は、この順に複数回交互に行ってもよく、その場合、複数回の第2工程のうちの少なくとも一回において、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させることが好ましく、複数回の第2工程のうちの各回において、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させることがより好ましい。
この態様は、上述のように、固体電解質層50の内層と外層を別々に形成する場合に好適である。
The first step and the second step may be alternately performed multiple times in this order. In this case, it is preferable to dry the
This embodiment is suitable for the case where the inner and outer layers of the
なお、複数回の第1工程において陽極10が浸漬される処理液は、同じ種類の処理液であってもよいし、異なる種類の処理液であってもよい。In addition, the treatment liquid in which the
具体的には、例えば、第2工程(固体電解質層50を形成するための乾燥工程)において、陽極10を浸漬時と同じ向きで乾燥させる一方で、第4工程(導電層60を形成するための乾燥工程)において、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させてもよい。これにより、図4に示したような、固体電解質層50が陽極10の先端面10a付近だけ膨れている固体電解コンデンサ素子1を形成することができる。Specifically, for example, in the second step (drying step for forming the solid electrolyte layer 50), the
また、例えば、第2工程(固体電解質層50を形成するための乾燥工程)において、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させ、かつ、第4工程(導電層60を形成するための乾燥工程)において、陽極10を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させてもよい。これにより、図10に示したような、固体電解質層50が陽極10の先端面10a付近とマスク層30付近とで膨れている固体電解コンデンサ素子2を形成することができる。In addition, for example, in the second step (drying step for forming the solid electrolyte layer 50), the
固体電解コンデンサ素子1、2の製造方法について以下により詳しく説明する。以下の例では、大判の弁作用金属基体を用いて、複数の固体電解コンデンサ素子を同時に製造する方法について説明する。The manufacturing method of solid
図15は、マスク層が形成された弁作用金属基体を準備する工程の一例を示す模式図である。 Figure 15 is a schematic diagram showing an example of a process for preparing a valve metal substrate having a mask layer formed thereon.
図15に示すように、誘電体層20を表面に有する弁作用金属基体11Aを準備する。弁作用金属基体11Aは、複数の素子部12と支持部13とを含む。各々の素子部12は短冊状であり、支持部13から突出している。また、各々の素子部12の誘電体層20上にはマスク層30が形成されている。As shown in Figure 15, a
まず、表面に多孔質部を有する弁作用金属基体11Aをレーザー加工又は打ち抜き加工などで切断することにより、複数の素子部12と支持部13とを含む形状に加工する。First, a
次に、各々の素子部12の短辺に沿うように、素子部12の両主面及び両側面にマスク層30を形成する。Next, a
その後、弁作用金属基体11Aに陽極酸化処理を行うことにより、弁作用金属基体11Aの表面に誘電体層20となる酸化被膜を形成する。この際、レーザー加工又は打ち抜き加工などで切断された素子部12の側面にも酸化被膜が形成される。なお、すでに弁作用金属の酸化物が形成されている化成箔を弁作用金属基体11Aとして用いてもよい。この場合も、切断後の弁作用金属基体11Aに陽極酸化処理を行うことにより、切断された素子部12の側面に酸化被膜を形成する。Thereafter, an oxide film that becomes the
図16は、固体電解質層又は陰極層を形成する工程の一例を示す模式図である。 Figure 16 is a schematic diagram showing an example of a process for forming a solid electrolyte layer or a cathode layer.
素子部12の誘電体層20上に固体電解質層50(図7等参照)を形成する。図16に示すように、固体電解質を含有する処理液を浸漬法によって弁作用金属基体11Aに塗布することが好ましい。図16には、固体電解質を含有する処理液70、導電性ペースト71又はカーボンペースト72が処理槽75に供給されている状態が示されている。A solid electrolyte layer 50 (see FIG. 7, etc.) is formed on the
固体電解質を含有する処理液70として、例えば、導電性高分子の分散液が用いられる。導電性高分子の分散液を誘電体層20の外表面に付着し乾燥させることで、導電性高分子膜を形成することができる。あるいは、固体電解質を含有する処理液70として、重合性モノマー、例えば3,4-エチレンジオキシチオフェンと酸化剤との含有液が用いられてもよい。重合性モノマーの含有液を誘電体層20の外表面に付着させて、化学重合により導電性高分子膜を形成することができる。この導電性高分子膜が、固体電解質層50となる。As the treatment liquid 70 containing a solid electrolyte, for example, a dispersion liquid of a conductive polymer is used. A conductive polymer film can be formed by applying the conductive polymer dispersion liquid to the outer surface of the
図16に示すように、弁作用金属基体11Aを処理液70に浸漬することにより、処理液70が弁作用金属基体11Aの多孔質部に含浸される。所定時間の浸漬後、弁作用金属基体11Aを処理液70から引き上げ、所定温度及び所定時間で乾燥させる。処理液70への浸漬、引き上げ及び乾燥を所定回数繰り返すことにより、固体電解質層50が形成される。このとき、少なくとも1回の乾燥、例えば全ての回の乾燥において、弁作用金属基体11Aを浸漬時とは上下反転させた状態で、すなわち素子部12を上、支持部13を下にした状態で処理液70を乾燥させてもよい。16, the
例えば、導電性高分子を含む第1の分散液に弁作用金属基体11Aを浸漬及び引き上げた後、弁作用金属基体11Aを浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥することにより、第1固体電解質層を形成する。第1の分散液への浸漬、引き上げ及び乾燥は複数回行ってもよい。For example, the
第1固体電解質層を形成した後、プライマー化合物を含む溶液に弁作用金属基体11Aを浸漬、引き上げ及び乾燥することにより、プライマー層を形成してもよい。After forming the first solid electrolyte layer, a primer layer may be formed by immersing the
その後、導電性高分子を含む第2の分散液に弁作用金属基体11Aを浸漬及び引き上げた後、弁作用金属基体11Aを浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥することにより、第2固体電解質層を形成する。The
上記の方法により形成される固体電解質層は、誘電体層上に設けられる第1固体電解質層と、上記第1固体電解質層上に設けられる第2固体電解質層と、を含む。The solid electrolyte layer formed by the above method includes a first solid electrolyte layer provided on a dielectric layer and a second solid electrolyte layer provided on the first solid electrolyte layer.
弁作用金属基体11Aを純水で洗浄し、余剰のプライマー化合物を除去する。洗浄後、乾燥処理を行う。以上により、固体電解質層50を所定の領域に形成する。The
固体電解質層50を形成した後、図16に示すように、カーボンペースト72に弁作用金属基体11Aを浸漬、引き上げ及び乾燥することにより、カーボン層を所定の領域に形成する。このとき、乾燥において、弁作用金属基体11Aを浸漬時とは上下反転させた状態で、すなわち素子部12を上、支持部13を下にした状態でカーボンペースト72を乾燥させてもよい。After the
カーボン層を形成した後、図16に示すように、銀ペースト等の金属粒子を含む導電性ペースト71に弁作用金属基体11Aを浸漬、引き上げ及び乾燥することにより、陰極導体層を所定の領域に形成する。このとき、乾燥において、弁作用金属基体11Aを浸漬時とは上下反転させた状態で、すなわち素子部12を上、支持部13を下にした状態で導電性ペースト71を乾燥させてもよい。After the carbon layer is formed, the
そして、弁作用金属基体11Aを切断して、素子部12を分離して短冊状の陽極10を形成する。Then, the
以上の工程を経て、固体電解コンデンサ素子1、2が得られる。
Through the above steps, solid
続いて、固体電解コンデンサ100、200の製造方法について説明する。
Next, we will explain the manufacturing method of the solid
まず、複数の固体電解コンデンサ素子1、2を積層する。この際、導電性接着剤によって、隣り合う固体電解コンデンサ素子1、2の導電層60同士を接続する。First, multiple solid
次に、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を用いて、複数の固体電解コンデンサ素子1、2をモールドする。具体的には、モールド法により、複数の固体電解コンデンサ素子1、2を上金型に装着し、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を下金型のキャビティ内で加熱溶融させた状態で上金型と下金型とを型締めし、絶縁性樹脂を固化させることによって外装体110を形成する。Next, the multiple solid
続いて、固体電解コンデンサ素子1、2の基端部を分断し、かつ固体電解コンデンサ素子1、2の先端部が露出するように、固体電解コンデンサ素子1、2及び外装体110を切断する。具体的には、押し切り、ダイシング又はレーザカットによって、固体電解コンデンサ素子1、2及び外装体110を切断する。この工程により、チップが形成される。また、固体電解コンデンサ素子1、2の基端部側の切断面に陽極10の基端面10bが露出するとともに、固体電解コンデンサ素子1、2の先端部側の切断面に陰極40(導電層60)が露出する。Next, the solid
次に、チップをバレル研磨することが好ましい。具体的には、チップが、バレルと呼ばれる小箱内に研磨材とともに封入され、当該バレルを回転させることにより、チップの研磨が行われる。これにより、チップの角部及び稜線部に丸みがつけられる。Next, it is preferable to barrel polish the chips. Specifically, the chips are enclosed together with an abrasive in a small box called a barrel, and the chips are polished by rotating the barrel. This makes the corners and edges of the chips round.
続いて、チップの両端部に第1外部電極120及び第2外部電極130を形成する。例えば、電解めっきにより、チップの両端部にCuめっき層を形成する。続いて、電解めっきにより、Cuめっき層上にNiめっき層を形成する。その後、電解めっきにより、Niめっき層上にSnめっき層を形成する。Next, a first
以上のような工程を経て、固体電解コンデンサ100、200が製造される。
Through the above-mentioned processes, solid
なお、上記実施形態では、陰極40が外周部分45及び中心部分46を有する場合について説明したが、陰極40は、マスク層30に沿った第1の凸部(凸条部)と、陽極10の先端面10aに沿った第2の凸部(凸条部)と、第1及び第2の凸部を除く平坦部とを有してもよく、第1及び第2の凸部の厚みが平坦部の厚みより大きくてもよい。In the above embodiment, the
以下、本発明の固体電解コンデンサ及び固体電解コンデンサの製造方法をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。The following are examples that more specifically disclose the solid electrolytic capacitor and the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor of the present invention. Note that the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
陽極(弁作用金属基体)として、表面にエッチング層を有するアルミニウム箔を準備し、アジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬させて陽極酸化処理することにより、アルミニウム箔の表面に誘電体層を形成した。
Example 1
An aluminum foil having an etching layer on its surface was prepared as an anode (valve metal substrate), and anodized by immersing it in an aqueous solution of ammonium adipate to form a dielectric layer on the surface of the aluminum foil.
次に、誘電体層が形成された陽極に可溶性ポリイミドシロキサンとエポキシ樹脂からなる組成物をローラー転写することにより、陽極の両主面及び両側面に誘電体層を介してマスク層を形成した。Next, a composition consisting of soluble polyimide siloxane and epoxy resin was roller-transferred onto the anode on which the dielectric layer was formed, thereby forming a mask layer on both main surfaces and both side surfaces of the anode via the dielectric layer.
次に、パラトルエンスルホン酸鉄(III)、3,4-エチレンジオキシチオフェン、1-ブタノールの混合液にマスク層直下まで素子を浸漬し、引き上げた後、浸漬した方向と同じ向きで乾燥し、誘電体層上に固体電解質層を形成した。固体電解質層は、図4に示したように、陽極の各主面側において、陽極の先端面付近からマスク層に向かって徐々に厚みが小さくなっていた。得られた素子のマスク層直下の厚み、すなわちマスク層に対して陽極の先端側に隣接する部分における厚みは125μm、得られた素子の下端部の厚み、すなわち陽極の先端側の厚みは190μm、得られた素子の中心部分の厚みは140μmであった。Next, the element was immersed in a mixture of iron (III) paratoluenesulfonate, 3,4-ethylenedioxythiophene, and 1-butanol up to just below the mask layer, then pulled out and dried in the same direction as the immersion, forming a solid electrolyte layer on the dielectric layer. As shown in Figure 4, the thickness of the solid electrolyte layer gradually decreased from near the tip surface of the anode toward the mask layer on each main surface side of the anode. The thickness of the obtained element just below the mask layer, i.e., the thickness of the portion adjacent to the tip side of the anode relative to the mask layer, was 125 μm, the thickness of the lower end of the obtained element, i.e., the thickness on the tip side of the anode, was 190 μm, and the thickness of the central portion of the obtained element was 140 μm.
さらに、マスク層直下まで素子をカーボンペーストに浸漬し、引き上げた後、浸漬した方向とは上下を反転した状態で乾燥してカーボン層を形成した。その後、カーボン層と同様の方法で銀ペーストに素子を浸漬して陰極導体層として銀層を形成することで導電層を形成し、固体電解コンデンサ素子を得た。すなわち、銀ペーストから引き上げた素子は、銀ペーストに浸漬した方向とは上下を反転した状態で乾燥して銀層を形成した。カーボン層及び銀層を含む陰極は、図4に示したように、陽極の両主面側に、マスク層に沿った凸部を含む外周部分と、外周部分に囲まれた外周部分より厚みの薄い中心部分とを有していた。外周部分の凸部における陰極の最大厚みは、45μm、外周部分の陽極の先端側部分における陰極の厚みは40μm、中心部分における陰極の厚みは25μmであった。また、得られた固体電解コンデンサ素子のマスク層直下の厚み、すなわち陰極の凸部の最厚部分における厚みは210μm、そのマスク層直下の導電層(カーボン層及び銀層)を除いた厚みは125μm、得られた固体電解コンデンサ素子の下端部の厚み、すなわち陽極の先端側の厚みは200μm、その下端部の導電層(カーボン層及び銀層)を除いた厚みは160μm、得られた固体電解コンデンサ素子の中心部分の厚みは170μm、その中心部分の導電層(カーボン層及び銀層)を除いた厚みは140μmであった。 Furthermore, the element was immersed in carbon paste up to just below the mask layer, and after being pulled up, it was dried in a state in which it was turned upside down from the direction of immersion to form a carbon layer. Then, the element was immersed in silver paste in the same manner as the carbon layer to form a silver layer as a cathode conductor layer, thereby forming a conductive layer, and a solid electrolytic capacitor element was obtained. That is, the element pulled up from the silver paste was dried in a state in which it was turned upside down from the direction of immersion in the silver paste to form a silver layer. As shown in FIG. 4, the cathode including the carbon layer and the silver layer had an outer peripheral portion including a convex portion along the mask layer and a central portion surrounded by the outer peripheral portion and thinner than the outer peripheral portion on both main surfaces of the anode. The maximum thickness of the cathode at the convex portion of the outer peripheral portion was 45 μm, the thickness of the cathode at the tip side portion of the outer peripheral portion was 40 μm, and the thickness of the cathode at the central portion was 25 μm. The thickness of the obtained solid electrolytic capacitor element directly below the mask layer, i.e., the thickness at the thickest part of the convex portion of the cathode, was 210 μm, and the thickness excluding the conductive layer (carbon layer and silver layer) directly below the mask layer was 125 μm. The thickness of the lower end of the obtained solid electrolytic capacitor element, i.e., the thickness on the tip side of the anode, was 200 μm, and the thickness excluding the conductive layer (carbon layer and silver layer) at the lower end was 160 μm. The thickness of the central portion of the obtained solid electrolytic capacitor element was 170 μm, and the thickness excluding the conductive layer (carbon layer and silver layer) in the central portion was 140 μm.
得られた固体電解コンデンサ素子4枚を、導電性接着剤を用いて積層し、積層体を得た。導電性接着剤は、固体電解コンデンサ素子の陰極の中心部分に塗布した。この後、エポキシ樹脂を用いて上記積層体の封止を行い、ダイサーを用いて固片化した。次に、固片化した外装体(封止体)の陰極側及び陽極側端面に樹脂成分を含む銀ペーストをスクリーン印刷することで、陰極及び陽極に外部電極を形成し、固体電解コンデンサの完成品を得た。得られた固体電解コンデンサの完成品の高さ方向における厚みは1240μmであった。The four obtained solid electrolytic capacitor elements were laminated using a conductive adhesive to obtain a laminate. The conductive adhesive was applied to the center portion of the cathode of the solid electrolytic capacitor element. The laminate was then sealed using epoxy resin and cut into pieces using a dicer. Next, a silver paste containing a resin component was screen printed on the cathode and anode end faces of the cut outer casing (sealing body) to form external electrodes on the cathode and anode, thereby obtaining a finished solid electrolytic capacitor. The thickness in the height direction of the obtained finished solid electrolytic capacitor was 1240 μm.
(実施例2)
実施例1において、固体電解質層の乾燥を混合液に浸漬した方向とは上下を反転した状態で行ったことを除いては同様の方法で固体電解コンデンサの完成品を得た。
固体電解質層は、図10に示したように、陽極の両主面側に、マスク層に沿った凸部を含む外周部分と、外周部分に囲まれた外周部分より厚みの薄い中心部分とを有していた。得られた素子のマスク層直下の厚み、すなわち固体電解質層の凸部の最厚部分における厚みは160μm、得られた素子の下端部の厚み、すなわち陽極の先端側の厚みは140μm、得られた素子の中心部分の厚みは130μmであった。
さらに、陰極形成後において、得られた固体電解コンデンサ素子のマスク層直下の厚み(固体電解質層の凸部の最厚部分における厚み)は200μm、得られた固体電解コンデンサ素子の下端部の厚み(陽極の先端側の厚み)は180μm、得られた固体電解コンデンサ素子の中心部分の厚みは150μmであった。得られた固体電解コンデンサの完成品の高さ方向における厚みは1200μmであった。
Example 2
A finished solid electrolytic capacitor was obtained in the same manner as in Example 1, except that the solid electrolyte layer was dried in a state in which it was upside down from the state in which it was immersed in the mixed liquid.
The solid electrolyte layer had, on both main surfaces of the anode, an outer peripheral portion including a protrusion along the mask layer, and a central portion surrounded by the outer peripheral portion and thinner than the outer peripheral portion, as shown in Fig. 10. The thickness of the obtained element directly below the mask layer, i.e., the thickness at the thickest portion of the protrusion of the solid electrolyte layer, was 160 µm, the thickness of the lower end portion of the obtained element, i.e., the thickness on the tip side of the anode, was 140 µm, and the thickness of the central portion of the obtained element was 130 µm.
Furthermore, after forming the cathode, the thickness of the obtained solid electrolytic capacitor element directly below the mask layer (the thickness at the thickest part of the protruding part of the solid electrolyte layer) was 200 μm, the thickness of the lower end part of the obtained solid electrolytic capacitor element (the thickness on the tip side of the anode) was 180 μm, and the thickness of the central part of the obtained solid electrolytic capacitor element was 150 μm. The thickness of the obtained finished solid electrolytic capacitor in the height direction was 1200 μm.
(比較例1)
実施例1において、陰極(カーボンペースト及び銀ペースト)の乾燥を混合液に浸漬した方向とは上下を反転した状態で行ったことを除いては同様の方法で固体電解コンデンサの完成品を得た。カーボン層及び銀層を含む陰極は、陽極の先端面付近から外周部分に向かって徐々に厚みが小さくなっていた。固体電解質層の形成後であって陰極の形成前において、得られた素子のマスク層直下の厚み、すなわちマスク層に対して陽極の先端側に隣接する部分の厚みは125μm、得られた素子の下端部の厚み、すなわち陽極の先端側の厚みは180μm、得られた素子の中心部分の厚みは140μmであった。また、陰極形成後において、得られた固体電解コンデンサ素子のマスク層直下の厚みは135μm、得られた固体電解コンデンサ素子の下端部の厚み(陽極の先端側の厚み)は220μm、得られた固体電解コンデンサ素子の中心部分の厚みは160μmであった。得られた固体電解コンデンサの完成品の高さ方向における厚みは1310μmであった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a finished solid electrolytic capacitor was obtained in the same manner, except that the cathode (carbon paste and silver paste) was dried in a state in which it was immersed in the mixed liquid upside down. The cathode including the carbon layer and the silver layer had a gradually decreasing thickness from the vicinity of the tip surface of the anode toward the outer periphery. After the formation of the solid electrolyte layer and before the formation of the cathode, the thickness of the obtained element immediately below the mask layer, i.e., the thickness of the portion adjacent to the tip side of the anode with respect to the mask layer, was 125 μm, the thickness of the lower end of the obtained element, i.e., the thickness on the tip side of the anode, was 180 μm, and the thickness of the central portion of the obtained element was 140 μm. In addition, after the formation of the cathode, the thickness of the obtained solid electrolytic capacitor element immediately below the mask layer was 135 μm, the thickness of the lower end of the obtained solid electrolytic capacitor element (thickness on the tip side of the anode) was 220 μm, and the thickness of the central portion of the obtained solid electrolytic capacitor element was 160 μm. The thickness of the obtained solid electrolytic capacitor in the height direction was 1310 μm.
なお、実施例1、2では、素子4枚の厚みと、エポキシ樹脂の厚み400μmと、外部電極の厚み20μmの合計が完成品の厚みとなる。
それに対して、比較例1では、素子4枚の厚みと、導電性接着剤の厚み30μmと、エポキシ樹脂の厚み400μmと、外部電極の厚み20μmの合計が完成品の厚みとなる。
実施例1、2では、導電性接着剤の厚みを考慮する必要がなく、比較例1では、導電性接着剤の厚み30μmとなるのは、実施例1、2では、固体電解コンデンサ素子の陰極の中心部分に導電性接着剤を配置するスペースがあるために導電性接着剤自体の厚みを考慮する必要がないのに対して、比較例1では、固体電解コンデンサ素子の陰極の中心部分に導電性接着剤を配置するスペースがないために導電性接着剤自体の厚みを考慮する必要があるためである。
In Examples 1 and 2, the thickness of the finished product is the sum of the thickness of the four elements, the thickness of the epoxy resin (400 μm), and the thickness of the external electrodes (20 μm).
In contrast, in Comparative Example 1, the thickness of the finished product is the sum of the thickness of the four elements, the thickness of the conductive adhesive (30 μm), the thickness of the epoxy resin (400 μm), and the thickness of the external electrodes (20 μm).
In Examples 1 and 2, there is no need to consider the thickness of the conductive adhesive, whereas in Comparative Example 1, the thickness of the conductive adhesive is 30 μm. This is because in Examples 1 and 2, there is space to place the conductive adhesive in the center part of the cathode of the solid electrolytic capacitor element, so there is no need to consider the thickness of the conductive adhesive itself, whereas in Comparative Example 1, there is no space to place the conductive adhesive in the center part of the cathode of the solid electrolytic capacitor element, so the thickness of the conductive adhesive itself must be considered.
実施例1、2と比較例1で得られた固体電解コンデンサについて、完成品の高さ方向における厚み、耐圧、及び、リフロー試験後のショートを評価した。その結果を下記表1に示す。The solid electrolytic capacitors obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were evaluated for the thickness in the height direction of the finished product, the withstand voltage, and short circuits after the reflow test. The results are shown in Table 1 below.
実施例1、2では、固体電解コンデンサ素子の陰極の外周部分の膜厚が厚いため、導電性接着剤を用いた積層時に積層体の厚みが増えることなく積層することができ、完成品の厚みを薄くすることができた。また、実施例2では応力や電界のかかりやすいマスク層直下や外周部分の固体電解質層が厚くなっていることで、実施例1に比べて、リフロー時のショート発生がさらに抑制され、耐圧もさらに向上した。In Examples 1 and 2, the outer periphery of the cathode of the solid electrolytic capacitor element is thick, so that the laminate can be laminated without increasing in thickness when using a conductive adhesive, and the thickness of the finished product can be reduced. In Example 2, the solid electrolyte layer is thicker just below the mask layer and in the outer periphery, which are susceptible to stress and electric field, so that the occurrence of short circuits during reflow is further suppressed and the withstand voltage is further improved compared to Example 1.
1、2 固体電解コンデンサ素子
10 陽極
10a 先端面
10b 基端面
10c、10d 主面
10e、10f 側面
11、11A 弁作用金属基体
12 素子部
13 支持部
20 誘電体層
30 マスク層
40 陰極
41a、41b、41 凸部
42a、42b、42 残部
43a、43b、43 最厚部分
44 基端
45a、45b、45 外周部分
46a、46b、46 中心部分
47a、47b、47 U字状部
50 固体電解質層
51a、51b、51 凸部
55a、55b、55 外周部分
56a、56b、56 中心部分
57a、57b、57 U字状部
60 導電層
70 処理液
71 導電性ペースト
72 カーボンペースト
75 処理槽
100、200 固体電解コンデンサ
110 外装体
110a 第1主面
110b 第2主面
110c 第1側面
110d 第2側面
110e 第1端面
110f 第2端面
120 第1外部電極
130 第2外部電極
140 導電性接着剤
t1、t2 凸部における陰極の最大厚み
Tmax 最厚部分における固体電解コンデンサ素子の厚み
1, 2 Solid
Claims (7)
前記固体電解コンデンサ素子は、各々、弁作用金属基体から構成され、先端面及び基端面を有する陽極と、
少なくとも前記基端面を除いて前記陽極の少なくとも一方の主面上に設けられた誘電体層と、
絶縁材料から構成され、前記基端面に沿って前記誘電体層上に設けられたマスク層と、
前記マスク層よりも前記先端面側において前記誘電体層上に設けられた陰極と、を備え、
前記陰極は、前記誘電体層上に設けられた固体電解質層と、前記固体電解質層上に設けられた導電層と、前記マスク層に沿った凸部と、を有し、
前記凸部を除く残部における前記陰極の厚みは、前記凸部における前記陰極の最大厚みを超えず、
前記導電性接着剤は、隣り合う固体電解コンデンサ素子が有する前記陰極の前記残部で挟まれた領域に設けられる、固体電解コンデンサ。 A solid electrolytic capacitor comprising a laminate in which a plurality of solid electrolytic capacitor elements are laminated with a conductive adhesive therebetween,
The solid electrolytic capacitor elements each include an anode made of a valve metal substrate and having a leading end surface and a base end surface;
a dielectric layer provided on at least one of the main surfaces of the anode, excluding at least the base end surface;
a mask layer formed of an insulating material and disposed on the dielectric layer along the base end surface;
a cathode provided on the dielectric layer on the tip surface side of the mask layer,
the cathode has a solid electrolyte layer provided on the dielectric layer, a conductive layer provided on the solid electrolyte layer, and a convex portion along the mask layer,
a thickness of the cathode in a remaining portion excluding the protruding portion does not exceed a maximum thickness of the cathode in the protruding portion,
The conductive adhesive is provided in a region sandwiched between the remnants of the cathode of adjacent solid electrolytic capacitor elements.
前記外周部分における前記陰極の厚みが前記中心部分における前記陰極の厚みより大きく、
前記導電性接着剤は、前記中心部分上に設けられる、請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 the cathode has an outer circumferential portion including the protrusion and a central portion surrounded by the outer circumferential portion,
the thickness of the cathode at the outer circumferential portion is greater than the thickness of the cathode at the central portion;
The solid electrolytic capacitor of claim 1 , wherein the conductive adhesive is provided on the central portion.
前記誘電体層上に前記マスク層が形成された前記陽極を、前記先端面側から前記マスク層に接触するまで、固体電解質を含有する処理液に浸漬する第1工程と、
前記陽極を前記処理液から引き上げて前記処理液を乾燥させる第2工程と、
前記処理液を乾燥させた前記陽極を、前記先端面側から、導電性ペーストに浸漬する第3工程と、
前記陽極を前記導電性ペーストから引き上げて前記導電性ペーストを乾燥させる第4工程と、を含み、
前記第2工程及び前記第4工程の少なくとも一方において、前記陽極を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させる、固体電解コンデンサの製造方法。 3. A method for producing the solid electrolytic capacitor according to claim 1, comprising the steps of:
a first step of immersing the anode having the mask layer formed on the dielectric layer in a treatment liquid containing a solid electrolyte from the front end surface side until the front end surface contacts the mask layer;
a second step of removing the anode from the treatment solution and drying the treatment solution;
a third step of immersing the anode from which the treatment liquid has been dried into a conductive paste from the tip surface side;
a fourth step of lifting the anode from the conductive paste and drying the conductive paste;
In at least one of the second step and the fourth step, the anode is dried in a state in which it is turned upside down from when it was immersed.
複数回の前記第4工程のうちの少なくとも一回において、前記陽極を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させる、請求項4に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The third step and the fourth step are alternately performed in this order multiple times,
The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 4 , wherein in at least one of the fourth step performed a plurality of times, the anode is dried in a state in which it is turned upside down from when it was immersed.
複数回の前記第2工程のうちの少なくとも一回において、前記陽極を浸漬時とは上下反転させた状態で乾燥させる、請求項6に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The first step and the second step are alternately performed in this order multiple times,
The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 6 , wherein in at least one of the second steps, the anode is dried in a state in which it is turned upside down from when it was immersed.
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