JP2004087713A - アルミニウム固体電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】静電容量が大きく、等価直列抵抗(ESR)が小さく、かつ低背位の薄型で実装可能なアルミニウム固体電解コンデンサを提供。
【解決手段】表面に誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウム箔上に、順次、導電性高分子からなる固体電解質層、導電層を形成させてなる平板状コンデンサ素子が、陽極リード及び陰極リードを備えた金属製リードフレームに接合され、ついで外装樹脂が施されてなるアルミニウム固体電解コンデンサにおいて、固体電解質層の縦及び横の寸法を、各々少なくとも7mmとする。
【選択図】 図2
【解決手段】表面に誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウム箔上に、順次、導電性高分子からなる固体電解質層、導電層を形成させてなる平板状コンデンサ素子が、陽極リード及び陰極リードを備えた金属製リードフレームに接合され、ついで外装樹脂が施されてなるアルミニウム固体電解コンデンサにおいて、固体電解質層の縦及び横の寸法を、各々少なくとも7mmとする。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、アルミニウム固体電解コンデンサに関し、より詳しくは、等価直列抵抗(以下、「ESR」と略記する。)の小さく、静電容量(以下、「C」と略記する。)が大きく、かつ薄型低背位で実装可能なアルミニウム固体電解コンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、固体電解コンデンサは、表面に誘電体酸化皮膜を形成させたアルミニウム、タンタル等の皮膜形成性金属上に、順次、導電性高分子からなる固体電解質層、導電層が形成されている。
【0003】
固体電解質として、電気伝導度が高く、耐熱性に優れた導電性高分子を用いた固体電解コンデンサは、電気抵抗が小さく、周波数特性、電気特性に優れ、また、小型低背位であることからプリント配線基板等への表面実装が可能である。
【0004】
プリント配線基板等に表面実装されるアルミニウム及びタンタル固体電解コンデンサは、実装時の互換性を考慮して設計されており、同じ外装寸法のものが、市販されている。
【0005】
図1を参照して、表面実装型タンタル固体電解コンデンサの一例を示す。陽極端子部1を設けたタンタル焼結体2の表面に、化成処理により誘電体酸化皮膜を形成させた後、順次、固体電解質である導電性高分子層3、カーボン層及び銀層からなる導電層4を形成させて、タンタル焼結体コンデンサ素子を得る。導電層4は、該コンデンサ素子の陰極部となる。ついで、陽極リード5に、該コンデンサ素子の陽極端子部1を溶接し、また、銀ペースト7を用いて、陰極リード6に、該コンデンサ素子の導電層4を接着し、金属製リードフレームに接合させる。その後、エポキシ樹脂等の外装樹脂8により、該コンデンサ素子を直方体状に成型し、タンタル固体電解コンデンサを作製する。
【0006】
上記タンタル焼結体コンデンサ素子として用いられるタンタル焼結体は、高温下、タンタル微粉末を直方体に成型して作製されるため、大型のタンタル焼結体を作製することが技術的に困難であり、該コンデンサ素子の大きさが制限され、縦×横が、最大でも、約5mm×約3.5mmであり、外装樹脂で外装されたコンデンサのサイズは、縦×横が、約7.3mm×約4.3mmであり、このものが、通常、市販されている。また、該コンデンサ素子の高さは、要求される静電容量により、適宜設定されている。
【0007】
一方、市販されている実装型アルミニウム固体電解コンデンサも、実装型タンタル固体電解コンデンサとの互換性を考慮して、コンデンサのサイズは、一般に、タンタル固体電解コンデンサと同様、縦×横が、約7.3mm×約4.3mmである。
【0008】
従来、市販されているアルミニウム及びタンタル固体電解コンデンサの特性では得ることのできない、ESRの小さく、Cが大きく、かつ薄型低背位で実装可能な固体電解コンデンサが要望されていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ESRが小さく、Cが大きく、かつ薄型低背位で実装可能なアルミニウム固体電解コンデンサを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、上記課題を解決し得る、薄型低背位で実装可能なアルミニウム固体電解コンデンサを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち、本発明は、表面に誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウム箔上に、順次、導電性高分子からなる固体電解質層、導電層を形成させてなる平板状コンデンサ素子が、陽極リード及び陰極リードを備えた金属製リードフレームに接合され、ついで外装樹脂が施されてなるアルミニウム固体電解コンデンサにおいて、固体電解質層の縦及び横が、各々少なくとも7mmであることを特徴とするアルミニウム固体電解コンデンサである。
【0012】
また、本発明は、上記コンデンサ素子が、陰極リードの上面及び/または下面に、1〜2枚積層されてなることを特徴とするアルミニウム固体電解コンデンサである。
【0013】
以下、本発明について、図2及び図3を参照して、詳細に説明する。
【0014】
図2は、本発明のアルミニウム固体電解コンデンサの一実施態様を示す断面模式図であり、陰極リード6上に、平板状コンデンサ素子が2枚積層されている。図3は、本発明に用いられる平板状コンデンサ素子の平面模式図である。
【0015】
本発明に用いられる平板状コンデンサ素子は、エッチング処理したアルミニウム箔9を、化成処理により、表面に誘電体酸化皮膜を形成させた後、図3に示すように、該アルミニウム箔9上に、陽極端子部1と導電性高分子からなる固体電解質層3を設けたものである。
【0016】
アルミニウム箔9上に設けた固体電解質層3の縦(L)及び横(W)は、各々少なくとも7mmである。
【0017】
固体電解質層3の縦(L)及び横(W)の少なくともどちらか一方が7mm未満の場合、該コンデンサ素子1枚当りの電気抵抗が著しく増大し、作製したコンデンサのESRが大きくなり、不都合である。
【0018】
また、固体電解質層3の縦(L)及び横(W)が、各々少なくとも8mmの場合、ESRをより一層小さくすることができ、好ましい。
【0019】
固体電解質層3となる導電性高分子としては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフラン、ポリアセチレンあるいはポリチオフェンまたはポリ(アルキルチオフェン)等のチオフェン誘導体ポリマーがあげられ、コンデンサの特性を考慮すると、電気伝導度に優れているポリピロールまたはチオフェン誘導体ポリマーが好ましい。
【0020】
固体電解質層3となる導電性高分子の重合方法としては、公知の重合方法を用いることができ、酸化剤を用いてモノマーを酸化重合する化学重合法や、モノマーと支持電解質を含む電解液を電解酸化重合する電解重合法が知られている。
【0021】
化学重合法によりチオフェン誘導体ポリマーを形成させる方法を例にとり、以下に示す。
【0022】
表面に誘電体皮膜を形成させたアルミニウム箔9を、陽極端子部1が液中に浸らないように、3,4−エチレンジオキシチオフェンと、酸化剤であるパラトルエンスルホン酸第二鉄とを溶解させたブタノール溶液中に浸漬、取出した後、加熱、乾燥させる操作を、複数回繰り返して、チオフェン誘導体ポリマーであるポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)からなる固体電解質層3を形成させる。
【0023】
ついで、固体電解質層3上に、カーボンペースト及び銀ペーストを塗布し、加熱、乾燥させて、カーボン層及び銀層からなる導電層4を形成させ、図3に示す平板状コンデンサ素子を作製する。導電層4は、コンデンサ素子の陰極部となる。
【0024】
図2に示すように、上記平板状コンデンサ素子2枚を、各素子の導電層4が重なり合うように、銀ペーストで接着させ、また、各素子の陽極端子部1は、電気抵抗溶接またはレーザー溶接により接合させて、平板状コンデンサ素子を2枚積層したコンデンサ素子を得る。
【0025】
上記のようにして得られた2枚積層コンデンサ素子を、陽極リード5及び陰極リード6を備えた金属製リードフレームに載置し、陽極端子部1を陽極リード5に溶接し、また、銀ペースト7を用いて、陰極リード6に導電層4を接着して、コンデンサ素子をリードフレームに接合させる。
【0026】
金属製リードフレームは、一般にリードフレームとして用いられているものならなんでもよく特に限定されず、例えば、鉄、銅及びその合金等があげられる。
【0027】
上記平板状コンデンサ素子は、陰極リード6の上面及び/または下面に、1〜2枚積層される。3枚以上の素子を積層させた場合、陰極リード6と3枚目以上の素子との距離が長くなり、電気抵抗が高くなり、ESRが増大し、不都合である。
【0028】
図4は、本発明のアルミニウム固体電解コンデンサの他の実施態様を示す断面模式図であり、陰極リード6の上下面に、平板状コンデンサ素子が、各々2枚積層されている。
【0029】
さらに、外装樹脂8で成型した後、電圧を印加し、再化成して、誘電体酸化皮膜を修復させて、本発明のアルミニウム固体電解コンデンサを完成する。
【0030】
外装樹脂8は、一般に電子部品の封止等に用いられるものならなんでもよく特に限定されず、例えば、電子グレードのエポキシ樹脂があげられ、必要に応じて、フィラー、難燃剤等が添加される。
【0031】
本発明のアルミニウム固体電解コンデンサは、コンデンサ素子1枚当りの電気抵抗を大幅に低減でき、ESRが小さく、またCが大きく薄型低背位で実装可能なコンデンサである。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を、実施例に基き、図面を参照して、説明する。実施例中、「%」は「質量%」を表す。なお、本発明は、実施例により、なんら限定されない。
【0033】
実施例1
図3に示すように、表面をエッチング処理したアルミニウム箔(縦9.5mm×横9.0mm、厚さ150μm)9の陽極端子部1を除いた縦8.5mm×横9.0mmの部分を、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬させ、電圧10Vを印加させて化成し、表面に誘電体酸化皮膜を形成させたアルミニウム箔9を準備した。
【0034】
次に、3,4−エチレンジオキチオフェンの15%ブタノール溶液中に、準備したアルミニウム箔9の誘電体酸化皮膜を形成させた部分を、1分間、浸漬させた後、取り出し、酸化剤であるp−トルエンスルホン酸第二鉄15%水溶液中に、5分間、浸漬させた後、取り出し、温度150℃で30分間加熱した。この操作を、8回繰返して、化学重合によるポリ(3,4−エチレンジオキチオフェン)からなる固体電解質層3を形成させた。該固体電解質層3は、縦(L)×横(W)が、8.5mm×9.0mmである。
【0035】
ついで、上記固体電解質層3上に、コロイダルカーボン及び銀ペーストを塗布して、陰極部となる導電層4を形成させて、厚さ0.3mmの平板状コンデンサ素子を得た。
【0036】
得られた平板状コンデンサ素子2枚を、図2に示すように、銀ペーストを用いて陰極部である導電層4が重なり合うように接着させ、また、陽極端子部1を電気抵抗溶接機によりスポット溶接させて、該素子2枚を積層したコンデンサ素子1組を得た。該コンデンサ素子の厚さは、0.6mmであった。
【0037】
ついで、上記1組のコンデンサ素子を、陽極リード5及び陰極リード6を備えた鉄合金(42−アロイ、厚さ0.1mm)製リードフレームに載置し、電気抵抗溶接機を用いて、陽極端子部1を陽極リード5にスポット溶接し、また、陰極リード6に導電層4を銀ペースト7で接着して、コンデンサ素子をリードフレームに接合させた後、さらに、エポキシ外装樹脂で成形した後、電圧4Vを印加させて再化成し、定格電圧4V、定格静電容量330μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦10.5mm×横10mm×高さ1.7mm)を完成した。
【0038】
完成したコンデンサについて、初期電気特性であるC、誘電損失の正接(tanδ)及びESRを測定した結果を、表1に示す。
【0039】
実施例2
実施例1において、平板状コンデンサ素子1枚のみを用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量180μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦10.5mm×横10mm×高さ1.4mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0040】
実施例3
実施例1において、銀ペーストを用いて、陰極リード6の上下面に、実施例1の平板状コンデンサ素子2枚を積層したコンデンサ素子を各々1組接着させた以外は、実施例1に準じて、図4に示すような、定格電圧4V、定格静電容量680μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦10.5mm×横10mm×高さ2.3mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0041】
実施例4
実施例1において、表面をエッチング処理したアルミニウム箔(縦8.0mm×横7.0mm、厚さ150μm)9の陽極端子部1を除いた、縦7.0mm×横7.0mmの固体電解質層3を形成させた平板状コンデンサ素子を1枚のみ用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量100μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦9.0mm×横8.0mm×高さ1.4mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0042】
実施例5
図3に示すように、表面をエッチング処理したアルミニウム箔(縦13mm×横10mm、厚さ150μm)9の陽極端子部1を除いた縦12mm×横10mmの部分を、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬させ、電圧10Vを印加させて化成し、表面に誘電体酸化皮膜を形成させたアルミニウム箔9を準備した。
【0043】
次に、ピロールモノマーの10%エタノール溶液中に、準備したアルミニウム箔9の誘電体酸化皮膜を形成させた部分を、1分間、浸漬させた後、取り出し、酸化剤である過硫酸アンモニウム5%及び2−ナフタレンスルホン酸ナトリウム5%水溶液中に、5分間、浸漬させた後、取り出し、室温で化学重合させた。この操作を2回繰返した後、水及びメタノールで洗浄、乾燥して、化学重合によるポリピロールからなる固体電解質層3を形成させた。該固体電解質層3は、縦(L)×横(W)が、12mm×10mmである。
【0044】
ついで、上記固体電解質層3上に、コロイダルカーボン及び銀ペーストを塗布して、陰極部となる導電層4を形成させて、厚さ0.3mmの平板状コンデンサ素子を得た。
【0045】
以下、陰極リードの上下面に、得られた平板状コンデンサ素子を、銀ペーストを用いて、各々1枚接着させた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量560μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦14mm×横11mm×高さ1.7mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0046】
比較例1
実施例1において、アルミニウム箔(縦6.3mm×横3.3mm×厚さ150μm)に、縦5.3mm×横3.3mmの固体電解質層3を形成させた平板状コンデンサ素子1枚のみを用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量33μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦7.3mm×横4.3mm×高さ1.4mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0047】
比較例2
実施例1において、比較例1と同様の平板状コンデンサ素子を9枚積層させたコンデンサ素子1組(厚さ2.7mm)を用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量330μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦7.3mm×横4.3mm×高さ3.8mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0048】
比較例3
実施例1において、アルミニウム箔(縦7.3mm×横6.3mm×厚さ150μm)に、縦6.3mm×横6.3mmの固体電解質層3を形成させた平板状コンデンサ素子1枚のみを用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量82μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦8.3mm×横6.3mm×高さ1.4mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0049】
【表1】
【0050】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム固体電解コンデンサは、コンデンサ素子1枚当りの電気抵抗を大幅に低減でき、ESRが小さいく、またCが大きい薄型低背位で実装可能なコンデンサである。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的なタンタル固体電解コンデンサの構造を示す断面模式図である。
【図2】本発明のアルミニウム固体電解コンデンサの一実施態様を示す断面模式図である。
【図3】本発明のアルミニウム固体電解コンデンサに用いられる平板状コンデンサ素子に固体電解質層を形成させた時の平面模式図である。
【図4】本発明のアルミニウム固体コンデンサの他の実施態様を示す断面模式図である。
【符号の説明】
1 陽極端子部
2 タンタル焼結体
3 固体電解質層
4 導電層
5 陽極リード
6 陰極リード
7 銀ペースト
8 外装樹脂
9 アルミニウム箔
【産業上の利用分野】
本発明は、アルミニウム固体電解コンデンサに関し、より詳しくは、等価直列抵抗(以下、「ESR」と略記する。)の小さく、静電容量(以下、「C」と略記する。)が大きく、かつ薄型低背位で実装可能なアルミニウム固体電解コンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、固体電解コンデンサは、表面に誘電体酸化皮膜を形成させたアルミニウム、タンタル等の皮膜形成性金属上に、順次、導電性高分子からなる固体電解質層、導電層が形成されている。
【0003】
固体電解質として、電気伝導度が高く、耐熱性に優れた導電性高分子を用いた固体電解コンデンサは、電気抵抗が小さく、周波数特性、電気特性に優れ、また、小型低背位であることからプリント配線基板等への表面実装が可能である。
【0004】
プリント配線基板等に表面実装されるアルミニウム及びタンタル固体電解コンデンサは、実装時の互換性を考慮して設計されており、同じ外装寸法のものが、市販されている。
【0005】
図1を参照して、表面実装型タンタル固体電解コンデンサの一例を示す。陽極端子部1を設けたタンタル焼結体2の表面に、化成処理により誘電体酸化皮膜を形成させた後、順次、固体電解質である導電性高分子層3、カーボン層及び銀層からなる導電層4を形成させて、タンタル焼結体コンデンサ素子を得る。導電層4は、該コンデンサ素子の陰極部となる。ついで、陽極リード5に、該コンデンサ素子の陽極端子部1を溶接し、また、銀ペースト7を用いて、陰極リード6に、該コンデンサ素子の導電層4を接着し、金属製リードフレームに接合させる。その後、エポキシ樹脂等の外装樹脂8により、該コンデンサ素子を直方体状に成型し、タンタル固体電解コンデンサを作製する。
【0006】
上記タンタル焼結体コンデンサ素子として用いられるタンタル焼結体は、高温下、タンタル微粉末を直方体に成型して作製されるため、大型のタンタル焼結体を作製することが技術的に困難であり、該コンデンサ素子の大きさが制限され、縦×横が、最大でも、約5mm×約3.5mmであり、外装樹脂で外装されたコンデンサのサイズは、縦×横が、約7.3mm×約4.3mmであり、このものが、通常、市販されている。また、該コンデンサ素子の高さは、要求される静電容量により、適宜設定されている。
【0007】
一方、市販されている実装型アルミニウム固体電解コンデンサも、実装型タンタル固体電解コンデンサとの互換性を考慮して、コンデンサのサイズは、一般に、タンタル固体電解コンデンサと同様、縦×横が、約7.3mm×約4.3mmである。
【0008】
従来、市販されているアルミニウム及びタンタル固体電解コンデンサの特性では得ることのできない、ESRの小さく、Cが大きく、かつ薄型低背位で実装可能な固体電解コンデンサが要望されていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ESRが小さく、Cが大きく、かつ薄型低背位で実装可能なアルミニウム固体電解コンデンサを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、上記課題を解決し得る、薄型低背位で実装可能なアルミニウム固体電解コンデンサを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち、本発明は、表面に誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウム箔上に、順次、導電性高分子からなる固体電解質層、導電層を形成させてなる平板状コンデンサ素子が、陽極リード及び陰極リードを備えた金属製リードフレームに接合され、ついで外装樹脂が施されてなるアルミニウム固体電解コンデンサにおいて、固体電解質層の縦及び横が、各々少なくとも7mmであることを特徴とするアルミニウム固体電解コンデンサである。
【0012】
また、本発明は、上記コンデンサ素子が、陰極リードの上面及び/または下面に、1〜2枚積層されてなることを特徴とするアルミニウム固体電解コンデンサである。
【0013】
以下、本発明について、図2及び図3を参照して、詳細に説明する。
【0014】
図2は、本発明のアルミニウム固体電解コンデンサの一実施態様を示す断面模式図であり、陰極リード6上に、平板状コンデンサ素子が2枚積層されている。図3は、本発明に用いられる平板状コンデンサ素子の平面模式図である。
【0015】
本発明に用いられる平板状コンデンサ素子は、エッチング処理したアルミニウム箔9を、化成処理により、表面に誘電体酸化皮膜を形成させた後、図3に示すように、該アルミニウム箔9上に、陽極端子部1と導電性高分子からなる固体電解質層3を設けたものである。
【0016】
アルミニウム箔9上に設けた固体電解質層3の縦(L)及び横(W)は、各々少なくとも7mmである。
【0017】
固体電解質層3の縦(L)及び横(W)の少なくともどちらか一方が7mm未満の場合、該コンデンサ素子1枚当りの電気抵抗が著しく増大し、作製したコンデンサのESRが大きくなり、不都合である。
【0018】
また、固体電解質層3の縦(L)及び横(W)が、各々少なくとも8mmの場合、ESRをより一層小さくすることができ、好ましい。
【0019】
固体電解質層3となる導電性高分子としては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフラン、ポリアセチレンあるいはポリチオフェンまたはポリ(アルキルチオフェン)等のチオフェン誘導体ポリマーがあげられ、コンデンサの特性を考慮すると、電気伝導度に優れているポリピロールまたはチオフェン誘導体ポリマーが好ましい。
【0020】
固体電解質層3となる導電性高分子の重合方法としては、公知の重合方法を用いることができ、酸化剤を用いてモノマーを酸化重合する化学重合法や、モノマーと支持電解質を含む電解液を電解酸化重合する電解重合法が知られている。
【0021】
化学重合法によりチオフェン誘導体ポリマーを形成させる方法を例にとり、以下に示す。
【0022】
表面に誘電体皮膜を形成させたアルミニウム箔9を、陽極端子部1が液中に浸らないように、3,4−エチレンジオキシチオフェンと、酸化剤であるパラトルエンスルホン酸第二鉄とを溶解させたブタノール溶液中に浸漬、取出した後、加熱、乾燥させる操作を、複数回繰り返して、チオフェン誘導体ポリマーであるポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)からなる固体電解質層3を形成させる。
【0023】
ついで、固体電解質層3上に、カーボンペースト及び銀ペーストを塗布し、加熱、乾燥させて、カーボン層及び銀層からなる導電層4を形成させ、図3に示す平板状コンデンサ素子を作製する。導電層4は、コンデンサ素子の陰極部となる。
【0024】
図2に示すように、上記平板状コンデンサ素子2枚を、各素子の導電層4が重なり合うように、銀ペーストで接着させ、また、各素子の陽極端子部1は、電気抵抗溶接またはレーザー溶接により接合させて、平板状コンデンサ素子を2枚積層したコンデンサ素子を得る。
【0025】
上記のようにして得られた2枚積層コンデンサ素子を、陽極リード5及び陰極リード6を備えた金属製リードフレームに載置し、陽極端子部1を陽極リード5に溶接し、また、銀ペースト7を用いて、陰極リード6に導電層4を接着して、コンデンサ素子をリードフレームに接合させる。
【0026】
金属製リードフレームは、一般にリードフレームとして用いられているものならなんでもよく特に限定されず、例えば、鉄、銅及びその合金等があげられる。
【0027】
上記平板状コンデンサ素子は、陰極リード6の上面及び/または下面に、1〜2枚積層される。3枚以上の素子を積層させた場合、陰極リード6と3枚目以上の素子との距離が長くなり、電気抵抗が高くなり、ESRが増大し、不都合である。
【0028】
図4は、本発明のアルミニウム固体電解コンデンサの他の実施態様を示す断面模式図であり、陰極リード6の上下面に、平板状コンデンサ素子が、各々2枚積層されている。
【0029】
さらに、外装樹脂8で成型した後、電圧を印加し、再化成して、誘電体酸化皮膜を修復させて、本発明のアルミニウム固体電解コンデンサを完成する。
【0030】
外装樹脂8は、一般に電子部品の封止等に用いられるものならなんでもよく特に限定されず、例えば、電子グレードのエポキシ樹脂があげられ、必要に応じて、フィラー、難燃剤等が添加される。
【0031】
本発明のアルミニウム固体電解コンデンサは、コンデンサ素子1枚当りの電気抵抗を大幅に低減でき、ESRが小さく、またCが大きく薄型低背位で実装可能なコンデンサである。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を、実施例に基き、図面を参照して、説明する。実施例中、「%」は「質量%」を表す。なお、本発明は、実施例により、なんら限定されない。
【0033】
実施例1
図3に示すように、表面をエッチング処理したアルミニウム箔(縦9.5mm×横9.0mm、厚さ150μm)9の陽極端子部1を除いた縦8.5mm×横9.0mmの部分を、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬させ、電圧10Vを印加させて化成し、表面に誘電体酸化皮膜を形成させたアルミニウム箔9を準備した。
【0034】
次に、3,4−エチレンジオキチオフェンの15%ブタノール溶液中に、準備したアルミニウム箔9の誘電体酸化皮膜を形成させた部分を、1分間、浸漬させた後、取り出し、酸化剤であるp−トルエンスルホン酸第二鉄15%水溶液中に、5分間、浸漬させた後、取り出し、温度150℃で30分間加熱した。この操作を、8回繰返して、化学重合によるポリ(3,4−エチレンジオキチオフェン)からなる固体電解質層3を形成させた。該固体電解質層3は、縦(L)×横(W)が、8.5mm×9.0mmである。
【0035】
ついで、上記固体電解質層3上に、コロイダルカーボン及び銀ペーストを塗布して、陰極部となる導電層4を形成させて、厚さ0.3mmの平板状コンデンサ素子を得た。
【0036】
得られた平板状コンデンサ素子2枚を、図2に示すように、銀ペーストを用いて陰極部である導電層4が重なり合うように接着させ、また、陽極端子部1を電気抵抗溶接機によりスポット溶接させて、該素子2枚を積層したコンデンサ素子1組を得た。該コンデンサ素子の厚さは、0.6mmであった。
【0037】
ついで、上記1組のコンデンサ素子を、陽極リード5及び陰極リード6を備えた鉄合金(42−アロイ、厚さ0.1mm)製リードフレームに載置し、電気抵抗溶接機を用いて、陽極端子部1を陽極リード5にスポット溶接し、また、陰極リード6に導電層4を銀ペースト7で接着して、コンデンサ素子をリードフレームに接合させた後、さらに、エポキシ外装樹脂で成形した後、電圧4Vを印加させて再化成し、定格電圧4V、定格静電容量330μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦10.5mm×横10mm×高さ1.7mm)を完成した。
【0038】
完成したコンデンサについて、初期電気特性であるC、誘電損失の正接(tanδ)及びESRを測定した結果を、表1に示す。
【0039】
実施例2
実施例1において、平板状コンデンサ素子1枚のみを用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量180μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦10.5mm×横10mm×高さ1.4mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0040】
実施例3
実施例1において、銀ペーストを用いて、陰極リード6の上下面に、実施例1の平板状コンデンサ素子2枚を積層したコンデンサ素子を各々1組接着させた以外は、実施例1に準じて、図4に示すような、定格電圧4V、定格静電容量680μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦10.5mm×横10mm×高さ2.3mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0041】
実施例4
実施例1において、表面をエッチング処理したアルミニウム箔(縦8.0mm×横7.0mm、厚さ150μm)9の陽極端子部1を除いた、縦7.0mm×横7.0mmの固体電解質層3を形成させた平板状コンデンサ素子を1枚のみ用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量100μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦9.0mm×横8.0mm×高さ1.4mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0042】
実施例5
図3に示すように、表面をエッチング処理したアルミニウム箔(縦13mm×横10mm、厚さ150μm)9の陽極端子部1を除いた縦12mm×横10mmの部分を、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬させ、電圧10Vを印加させて化成し、表面に誘電体酸化皮膜を形成させたアルミニウム箔9を準備した。
【0043】
次に、ピロールモノマーの10%エタノール溶液中に、準備したアルミニウム箔9の誘電体酸化皮膜を形成させた部分を、1分間、浸漬させた後、取り出し、酸化剤である過硫酸アンモニウム5%及び2−ナフタレンスルホン酸ナトリウム5%水溶液中に、5分間、浸漬させた後、取り出し、室温で化学重合させた。この操作を2回繰返した後、水及びメタノールで洗浄、乾燥して、化学重合によるポリピロールからなる固体電解質層3を形成させた。該固体電解質層3は、縦(L)×横(W)が、12mm×10mmである。
【0044】
ついで、上記固体電解質層3上に、コロイダルカーボン及び銀ペーストを塗布して、陰極部となる導電層4を形成させて、厚さ0.3mmの平板状コンデンサ素子を得た。
【0045】
以下、陰極リードの上下面に、得られた平板状コンデンサ素子を、銀ペーストを用いて、各々1枚接着させた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量560μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦14mm×横11mm×高さ1.7mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0046】
比較例1
実施例1において、アルミニウム箔(縦6.3mm×横3.3mm×厚さ150μm)に、縦5.3mm×横3.3mmの固体電解質層3を形成させた平板状コンデンサ素子1枚のみを用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量33μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦7.3mm×横4.3mm×高さ1.4mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0047】
比較例2
実施例1において、比較例1と同様の平板状コンデンサ素子を9枚積層させたコンデンサ素子1組(厚さ2.7mm)を用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量330μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦7.3mm×横4.3mm×高さ3.8mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0048】
比較例3
実施例1において、アルミニウム箔(縦7.3mm×横6.3mm×厚さ150μm)に、縦6.3mm×横6.3mmの固体電解質層3を形成させた平板状コンデンサ素子1枚のみを用いた以外は、実施例1に準じて、定格電圧4V、定格静電容量82μFのアルミニウム固体電解コンデンサ(外形寸法:縦8.3mm×横6.3mm×高さ1.4mm)を完成した。完成したコンデンサの初期電気特性を表1に示す。
【0049】
【表1】
【0050】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム固体電解コンデンサは、コンデンサ素子1枚当りの電気抵抗を大幅に低減でき、ESRが小さいく、またCが大きい薄型低背位で実装可能なコンデンサである。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的なタンタル固体電解コンデンサの構造を示す断面模式図である。
【図2】本発明のアルミニウム固体電解コンデンサの一実施態様を示す断面模式図である。
【図3】本発明のアルミニウム固体電解コンデンサに用いられる平板状コンデンサ素子に固体電解質層を形成させた時の平面模式図である。
【図4】本発明のアルミニウム固体コンデンサの他の実施態様を示す断面模式図である。
【符号の説明】
1 陽極端子部
2 タンタル焼結体
3 固体電解質層
4 導電層
5 陽極リード
6 陰極リード
7 銀ペースト
8 外装樹脂
9 アルミニウム箔
Claims (3)
- 表面に誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウム箔上に、順次、導電性高分子からなる固体電解質層、導電層を形成させてなる平板状コンデンサ素子が、陽極リード及び陰極リードを備えた金属製リードフレームに接合され、ついで外装樹脂が施されてなるアルミニウム固体電解コンデンサにおいて、固体電解質層の縦及び横が、各々少なくとも7mmであることを特徴とするアルミニウム固体電解コンデンサ。
- 固体電解質層の縦及び横が、各々少なくとも8mmであることを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム固体電解コンデンサ。
- 平板状コンデンサ素子が、陰極リードの上面及び/または下面に、1〜2枚積層されてなることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載のアルミニウム固体電解コンデンサ。
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