JPH02105512A - 電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は各コンデンサ素子が誘電酸化物層を有する陽極
箔並びに固体電解物質を有する陰極接点層を具えている
コンデンサ素子を積み重ねて成る電解コンデンサに関す
るものである。

本発明は誘電酸化物層を有し、該酸化物層の上に固体電
解物質を有する陰極接点層を設けた陽極箔により前記コ
ンデンサ素子を製造し、その後多数のコンデンサ素子を
積み重ねて電解コンデンサを製造する方法にも関するも
のである。

〔従来の技術〕

英国特許明細書第１２２５６０１号には、電解コンデン
サ及びその製造方法について開示されており、ここでは
パルプメタル、例えばアルミニウム又はタンタルの箔に
非多孔質の酸化皮膜を被着し、且つポリマの結合剤中で
テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）の導電性錯塩の
形態で固体電解材料層を沈澱により塗布する。ついで固
体電解材料中に陰極接点細条を埋設し、その後に箔のロ
ール又はスタック（積層体）を形成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

電気特性が均一であるコンパクトなコンデンサを製造す
るには、均一なコンデンサ素子を積み重ねた多層構成の
構造とするのが好適であり、このことは例えば高周波範
囲での使用にとって重要なことである。前記英Ｉ特許明
細書に開示されている電解コンデンサは容易に多層構成
に製造することができない。又、陰極接点を設ける方法
もあまり信頼できるものでない。高分子結合剤が存在す
るために、固体電解物質の導電率が低下し、又酸化皮膜
との接触が、特に陽極箔の（狭い）小孔内で不十分であ
る。陽極箔における小孔は箔の表面積、従ってコンデン
サのキャパシタンスを高めるためのものである。

本発明の目的は容易に製造することができる想像し易い
構成の電解コンデンサを堤供するごとにある。コンデン
サはコンパクトとし、しかもリード線のない電子部品の
形態で構成するのが好適である。電解コンデンサは平ら
の箔を使用できるように構成すべきである。このように
すれば、巻線形電解箔コンデンサの場合に巻回中に起り
得るような酸化皮膜の破損がなくなるため、短絡及び漏
れ電流がなくなると云う利点がある。この場合には電解
コンデンサの自己回生特性は殆ど使用されない。平らな
コンデンサ素子の他の利点は、これらには脆い箔、例え
ば深い小孔をエツチングして、大きな表面積を得る箔を
使用できると云うことにある。

本発明の他の目的は正確に定められ、しかも好ましくは
できるだけ最少量の固体電解物質を使用できる電解コン
デンサを提供することにある。さらに本発明の他の目的
は、スタック形電解コンデンサにおけるコンデンサ素子
間の接点を確実な方法で、好ましくは容量的に用いられ
ない陽極箔の部分にて形成し得るスタック形電解コンデ
ンサの構成を提供することにある。本発明のさらに他の
目的は、電解コンデンサを製造するための容易に機械化
し得る方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は冒頭にて述べた種類の電解コンデンサにおいて
、前記陰極接点層が、固体電解物質を含浸させた多孔質
セラミック・スペーサ層を有することを特徴とする。

陽極と陰極との間の短絡の恐れを極めて少なくするため
に、本発明の好適例では、前記陽極箔の表面を所望パタ
ーンに従って活性部分と不活性部分とに分け、活性部分
を陰極接点層で覆い、且つ前記陽極箔の表面の不活性部
分及び陽極箔の縁部の一部分に絶縁層を被着し、該絶縁
層に前記陽極箔の絶縁した縁部から前記陽極箔表面の活
性部分にまで延在する導電層を被着する。

本発明のさらに他の好適例では、前記陽極箔の表面が両
側に活性部分を有するようにする。

特に、コンデンサ素子の陰極間の導電接続を確実に行な
うために、前記導電層が前記陽極箔の絶縁した縁部を少
なくとも部分的に覆うようにする。

さらに本発明の好適例では、前記積み重ねたコンデンサ
素子の陰極接点層を複数の陽極箔の縁部にて導電層を介
して相互接続する。

本発明の他の例では、前記積み重ねたコンデンサ素子の
陽極を陽極箔の絶縁されていない縁部を経て互いに接続
する。

二酸化マンガン、或いはグラファイト又はｉｔ性ポリマ
と配合したような半導体酸化物を固体電解物質として用
いることができる。本発明による電解コンデンサの好適
例では、前記固体電解物質がＴＣＮＱ塩を含有するよう
にする。溶融形態で使用し得る適当な物質については欧
州特許出願ＥＰ１５２０８２号及び米国特許明細書第４
５９０５４１号に開示されている。

本発明による電解コンデンサの追加の利点は、高度にエ
ツチングした陽極箔及び少ししかエラチンクシない陽極
箔を有しているコンデンサ素−ｊ４互いに並列に積み重
ねて配置して用いるようにすれば、広い周波数範囲に対
するコンデンサを容易に形成することができると云うこ
とにある。多数の狭い小孔を有し、従って大きな表面積
を有する高度にエツチングした箔は大きなキャパシタン
スを呈する。これに対し、低度にエツチングした箔は低
い直列抵抗を呈し、これにより高周波での電気的な特性
が改善される。

本発明はさらに、誘電酸化物層を有し、該酸化物層の上
に固体電解物質を有する陰極接点層を設けた陽極箔によ
り前記コンデンサ素子を製造し、その後多数のコンデン
サ素子を積み重ねて電解コンデンサを製造する方法にお
いて、陽極箔の表面を所望パターンに従って活性部分と
不活性部分とに分け、活性部分を陰極接点層で覆い、且
つ前記陽極箔の表面の不活性部分及び陽極箔の縁部の一
部分に絶縁層を被着し、該絶縁層に前記陽極箔の絶縁し
た縁部から前記陽極箔表面の活性部分にまで延在する導
電層を被着したことを特徴とする。

スタックのコンデンサ素子の陰極接点層と陽極箔とを端
部接点を介して相互接続するのが好適である。確実な導
電接続を得るには端部接点を形成する前にスタックの接
触すべき部分をエツチングするのが有効である。なお、
端部接点を形成する方法については米国特許第１０９８
４９４号及び第４６８５０２７号に開示されている。

正確に計量することのできる本発明による方法の極めて
有効な例では、多孔質スペーサ層及び／又は固体電解物
質をスクリーン印刷によって設ける。

西独国特許明細書ＤＥＬ６３９５３３号には多孔質セラ
ミック層を用いる電解コンデンサについて開示されてい
る。このコンデンサは箔のスタックで構成されるもので
なく、短絡する場合にコンデンサが自己回生作動をする
ように、外側にセラミック層を被着した焼結金属体で構
成するものである。

〔実施例〕

以下実施例について図面を参照して説明するに、第１図
は活性及び不活性部分を有している陽極箔の概略斜視図
であり、本例によれば７５Ｖの消電圧で１０〜２０μＦ
／ｃｍ”のキャパシタンスを呈するアルミニウムのエツ
チングした陽極箔を用いる。厚さが約１００μｍの陽極
箔は両側に深さが約３０μｍに及ぶ小孔を有している。

４００Ｘ５００　ｍｍ”の大きさの陽極箔細条を移送フ
レームにクランプさせる。

この大きさの陽極箔シートは約３５００個のコンデンサ
素子を製造するのに十分である。

箔には陰極接点間を接続する位置に打抜作業にて打抜き
穴をあける。所要に応し、センタ穴又は覆いを設けるた
めの穴も形成する。

陽極箔には５重世％の五硼酸アンモニウム７に溶液中に
８３ＰＯ４を０．１重量％含有している水溶液中にて７
５Ｖの電圧で３０分間フォーミング（ｆｏｒｍｉｎｇ）
することにより酸化皮膜を、特に小孔内にも形成する。

ついで、すすぎ作業を脱イオン水中にて１５分間行ない
、その後１０５　”Ｃで５〜１０分間乾燥させる。

所望サンプルに応じて陽極箔の両側にスクリーン印刷に
より絶縁材料層を被着するが、この被着作業にとって重
要なことは打抜き穴における箔の縁部にも絶縁材料層を
被着することにある。このようにして、陰極接点を陽極
箔に対して電気的に絶縁する。絶縁材料としては印刷回
路板の場合において慣例のように、はんだマスク層を用
いることができる。適当な材料は、例えば米国のカリフ
ォルニア州タスティン所在のダイナケミカル社から市販
されているダイナキュアＲ（口ｙｎａｃｕｒｅ”＋商品
名）タイプ５Ｍ１５ＬＶのようなアクリレートを主成分
とするＵＶ−硬化性物質である。この層を１５μｍの厚
さで被着して、ＵＶ光に２分間曝して硬化させる。

第１図は陰極接点を通す打抜き穴１２を有している陽極
箔１０の一部分を示したものである。陰影を付してない
部分１４には絶縁材料層を被着して、陽極箔表面の不活
性部分を形成する。

陽極箔表面の前記絶縁材料を被着しない活性部分１６（
第１図参照）には多孔質のセラミックスペーサ−材、例
えば水とトリエチレングリコールに懸濁させたＡｌ１ｔ
Ｏｓに結合剤としてポリビニルアルコールを含有してい
る懸濁液をスクリーン印刷により被着する。酸化アルミ
ニウム粒子の大きさは１〜５μｍとし、この層の厚さを
１５μｍとする。

この層をＩＲ放射により１０５〜２０５°Ｃの温度で５
分間乾燥させる。多孔質層の自由容積は１５％とする。

ＡｆχＯ１の代りに、例えばチタン酸バリウム、二酸化
チタン、石英又はガラスを用いることもできる。

ついで陽極箔をボスト−フォーミング処理する。

この処理は前述したフォーミング処理と同じ方法で行な
う。所要に応じ、前記フォーミング処理を省いて、この
段階にて初めてフォーミング処理を行なうようにするこ
とができる。

スクリーン印刷処理では、固体電解質から成り、例えば
結合剤としてポリアクリロニトリルを、溶剤としてジメ
チルホルムアミドを含有しているペーストを使用する。

本例では固体電解物質としてＢ　ＩＣ（ＴＣＮＱ）　ｚ
　（ここにＢＩＣは錯塩のＮ−（ｎ−ブチル）−イソキ
ノリン陽イオンを示し、ＴＣＮＱは錯塩のテトラシアノ
キノジメタン陰イオンを示す）を用いる。ペーストを２
０μｍの厚さで被着してから、真空中又は不活性ガス中
にて５０〜１５０°Ｃの温度にて５〜１５分間ＩＲ光に
曝して乾燥させる。ついで多孔質のスペーサ材及び陽極
箔の小孔に電解物質を含浸させてから、これを最大で６
０秒の短い期間２６０℃の温度に加熱する。スクリーン
印刷に対する変形例として、固体電解物質は溶融液中に
て浸漬により被着することもできる。

第２図は陰極接点を形成するために設ける打抜き穴２２
の位置における多数の小孔及び酸化皮膜（これらは図示
せず）を有している陽極箔２０を示す。この箔の不活性
部分には絶縁層２４を被着し、活性部分には固体電解物
質を含浸させる多孔質のスペーサ層２６．２６’を被着
する。

第２図では、陰極接点２８．２８’を陽極箔の表面の活
性部分から打抜き穴２２の縁部の上にまで設ける。この
目的には本来既知の導電性接着剤、例えば結合剤として
エポキシ樹脂を含有している銀ペーストを用いることが
できる。所要に応じ金属層を真空蒸着により設けること
もでき、又は固体電解物質を含み、これに金属パウダ、
例えば銀を添加した上述したペースト層を用いることが
できる。

陽極箔及びその上に設けた層を移送フレームから取外し
、両側全体に接着剤、例えばエポキシ樹脂を被着する。

多数の箔（例えば５〜１０枚）を積み重ね、所要に応じ
このスタックに絶縁材料製を可とするベースプレート及
びカバープレートを設け、その後接着剤を硬化させる。

ついでプレートを打抜き穴を経て及び陽極箔を経て一方
向でのみ交互に切断して細条状に切り離す。

第３図は陽極箔３０及びこれらの陽極箔間の接着層３２
並びにベースプレート及びカバープレート３４′３４を
具えているコンデンサブロックの細条を示す。

陰極接点３６には打抜き穴の位置にてアクセスすること
ができ、細条の反射側３８では陽極箔にアクセスして、
これらを電気的に接続することができる。

コンデンサには本来既知の方法、例えば銀ペーストの如
き導電性の接着剤によるか、金属溶射により金属層を形
成する真空蒸着によるか、陽極側にてレーザ溶接するこ
とにより端部接点を設ける。

所要に応じ、陽極側の電気接点は、端部接点を設ける前
にエツチング作業を局部的に行ない、例えばくえん酸と
過酸化水素の混合物を添加した二酸化マンガンを接点材
料として用いるようにすればさらに改善することができ
る。

ついで細条を第２方向にて切断して、例えば寸法が５Ｘ
８ｍｍ”で、厚さが３　ｍｍの別々のコンデンサを形成
する。第４図は例えば黄銅、錫めっきした鉄又・は錫め
っきした銅製の装着フレーム４２にまさに取付けようと
するコンデンサ４０を示す。このコンデンサを取付ける
のには導電性の接着剤を用いる。この工程は端部接点を
設けるのと一緒にすることができる。

コンデンサは成形又は押出被覆作業によって慣例の方法
で絶縁合成樹脂で包囲することができる。

装着フレームのラグ４４は電気接続を行なうのに用いる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は活性部分と不活性部分とを有している陽極箔の
一部を示す斜視図； 第２図はコンデンサ素子の一部を部分的に切欠して断面
図をもって示す斜視図； 第３図は多数のコンデンサに対するコンデンサ素子のス
タックを示す斜視図； 第４図は装着フレームに載せる本発明による電解コンデ
ンサの斜視図である。 工０・・・陽極箔 １２・・・打抜き穴 １４・・・不活性部分 １６・・・活性部分 ２０・・・陽極箔 ２２・・・打抜き穴 ２４・・・絶縁層 ２６、２６’・・・スペーサ層 ２８、２８’・・・陰極接点 ３０・・・陽極箔 ３２・・・接着層 ３４・・・カバープレート ３４′・・・ベースプレー ３６・・・陰極接点 ４０・・・コンデンサ ４２・・・装着フレーム ４４・・・ラグ ト

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．各コンデンサ素子が誘電酸化物層を有する陽極箔並
   びに固体電解物質を有する陰極接点層を具えているコン
   デンサ素子を積み重ねて成る電解コンデンサにおいて、
   前記陰極接点層が、固体電解物質を含浸させた多孔質セ
   ラミック・スペーサ層を有することを特徴とする電解コ
   ンデンサ。
2. ２．前記陽極箔の表面を所望パターンに従って活性部分
   と不活性部分とに分け、活性部分を陰極接点層で覆い、
   且つ前記陽極箔の表面の不活性部分及び陽極箔の縁部の
   一部分に絶縁層を被着し、該絶縁層に前記陽極箔の絶縁
   した縁部から前記陽極箔表面の活性部分にまで延在する
   導電層を被着したことを特徴とする請求項１に記載の電
   解コンデンサ。
3. ３．前記陽極箔の表面が両側に活性部分を有することを
   特徴とする請求項１又は２に記載の　電解コンデンサ。
4. ４．前記導電層が前記陽極箔の絶縁した縁部を少なくと
   も部分的に覆うことを特長とする請求項２又は３のいず
   れかに記載の電解コンデンサ。
5. ５．前記積み重ねたコンデンサ素子の陰極接点層を複数
   の陽極箔の縁部にて導電層を介して　相互接続すること
   を特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の電解コン
   デンサ。
6. ６．前記積み重ねたコンデンサ素子の陽極を陽極箔の絶
   縁されていない縁部を経て互いに接続することを特徴と
   する請求項１〜５のいずれかに記載の電解コンデンサ。
7. ７．前記固体電解物質がＴＣＮＱ塩を含有することを特
   徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電解コンデン
   サ。
8. ８．高度にエッチングした陽極箔及び少ししかエッチン
   グしない陽極箔を有しているコンデンサ素子を互いに並
   列に積み重ねて配置して用いることを特徴とする請求項
   １〜７のいずれかに記載の電解コンデンサ。
9. ９．誘電酸化物層を有し、該酸化物層の上に固体電解物
   質を有する陰極接点層を設けた陽極箔により前記コンデ
   ンサ素子を製造し、その後多数のコンデンサ素子を積み
   重ねて電解コンデンサを製造する方法において、陽極箔
   の表面を所望パターンに従って活性部分と不活性部分と
   に分け、活性部分を陰極接点層で覆い、且つ前記陽極箔
   の表面の不活性部分及び陽極箔の縁部の一部分に絶縁層
   を被着し、該絶縁層に前記陽極箔の絶縁した縁部から前
   記陽極箔表面の活性部分にまで延在する導電層を被着し
   たことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
10. １０．前記積み重ねたコンデンサ素子の陰極接点層を端
    部接点を介して互いに接続することを特徴とする請求項
    ９に記載の方法。
11. １１．前記積み重ねたコンデンサ素子の陽極を端部接点
    を介して互いに接続することを特徴とする請求項９又は
    １０に記載の方法。
12. １２．接続すべき積み重ねコンデンサ素子の各部分を、
    端部接点を設ける前にエッチングすることを特徴とする
    請求項１１に記載の方法。
13. １３．多孔質スペーサ層をスクリーン印刷によって被着
    することを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載
    の方法。
14. １４．前記固体電解物質をスクリーン印刷によって被着
    することを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載
    の方法。