JPH06232012A - 積層形固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 漏れ電流特性、ＥＳＲ特性及びインピーダン
ス特性に優れ、且つ、体積容量率の大きな導電性高分子
層を固体電解質として用いた固体電解コンデンサの提
供。 【構成】 陽極線１８を固着したつづら折り溶接一体化
部１１と連接し、つづら折り溶接一体化部１１に対して
ほぼ垂直に、且つ、相互に間隔を有し同一方向に突出し
た６つの片部１２，１３，１４，１５，１６，１７とを
有する弁作用金属箔２を加工した陽極基体１９表面を構
成する誘電体酸化皮膜１の上に化学重合膜と電解重合膜
からなる導電性高分子層２０を形成し、導電性高分子層
２０上の外表面上に形成した陰極層２１を形成して素子
積層体２２とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性高分子層を固体
電解質とする固体電解コンデンサ及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、固体電解コンデンサとしては、
アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属を陽
極体とし、この陽極体に形成した誘電体酸化皮膜上に、
固体電解質としての二酸化マンガンや、例えば７．７．
８．８．−テトラシアノキノジメタンのＴＣＮＱ錯体か
らなる有機半導体を形成し、これらの固体電解質上に陰
極層を形成して構成したものであり、コンデンサの小形
高性能化の一翼を担っている。

【０００３】また、近年、コンデンサの小形高性能化の
さらなる要請に応え得たものとして、ポリピロール，ポ
リチオフェン，ポリフランなどの導電性高分子を固体電
解質として用いた固体電解コンデンサが注目を集めてい
る。

【０００４】この導電性高分子は、その電導度が約１０
² Ｓ／ｃｍと、二酸化マンガン（１０^-2Ｓ／ｃｍ）や、
ＴＣＮＱ錯体（１０Ｓ／ｃｍ）に比べ非常に高く、ま
た、熱安定性に優れるなどの特長を有しているため、こ
の導電性高分子を固体電解質として用いることにより、
インピーダンスの周波数特性、漏れ電流特性などの電気
的諸特性に優れ、広い範囲での温度特性に優れた固体電
解コンデンサを得ることが可能である。

【０００５】しかして、電子部品の軽薄短小化に伴い、
導電性高分子を固体電解質として用いた固体電解コンデ
ンサにおいても、単位体積当たりの容量増大の目的で、
陽極体を積層一体化する各種の技術が提案されている。

【０００６】すなわち、積層化を必要とする陽極体をあ
らかじめ多層積層し、その後、導電性高分子層を形成す
ることも考えられるが、このような技術の場合は弁作用
金属箔を三層以上一括溶接することは不可能で、積層数
としては二層が限度である現状にある。

【０００７】そのため、三層以上の積層化構造の場合
は、あらかじめ粗面化された陽極基体に陽極線を接続
し、その後、前記陽極基体上に誘電体酸化皮膜層、固体
電解質としての導電性高分子層、陰極層を順次形成した
コンデンサ基板を複数枚積層し積層体を構成するもので
あるが、積層化過程で誘電体酸化皮膜、導電性高分子
層、陰極層を形成した部分への機械的ストレスを防ぎき
れず、導電性高分子層、陰極層へのクラックはもとよ
り、陽極酸化皮膜に損傷が生じるが、固体電解質として
の導電性高分子は皮膜修復能力がないため、漏れ電流特
性、ＥＳＲ特性、インピーダンス特性を劣化する欠点を
持っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記構成になる従来技
術では、漏れ電流特性、ＥＳＲ特性、インピーダンス特
性良好な多層化構造としては二層が限度であり、それ以
上に単位体積当たりの容量増大を果たす場合はあらかじ
め導電性高分子層を形成し、コンデンサ基板を積層し一
体化しなければならず、コンデンサ基板の一体化過程で
誘電体酸化皮膜、導電性高分子層、陰極層を形成した部
分への機械的ストレスを防ぎきれず、導電性高分子層、
陰極層へのクラックはもとより陽極酸化皮膜に損傷が生
じ、固体電解質としての導電性高分子は皮膜修復能力が
ないため、漏れ電流特性、ＥＳＲ特性、インピーダンス
特性を劣化する欠点を持っていた。

【０００９】本発明は、上記の問題を解決するために成
されたもので、その目的は漏れ電流、ＥＳＲ、インピー
ダンスなどの電気的特性の安定した三層以上の積層化構
造からなる積層形固体電解コンデンサ及びその製造方法
を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による積層形固体
電解コンデンサは、任意な箇所に陽極線を固着した重ね
面同士が溶接された少なくとも三辺のつづら折り溶接一
体化部と、このつづら折り溶接一体化部各辺両端を構成
する各片部を前記つづら折り溶接一体化部に対してほぼ
垂直に、且つ、相互に間隔を有し同一方向に突出した弁
作用金属箔からなる陽極基体と、この陽極基体表面に形
成した誘電体酸化皮膜と、この誘電体酸化皮膜の上に形
成した化学重合膜と電解重合膜からなる導電性高分子層
と、この導電性高分子層上の外表面上に形成した陰極層
からなることを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明による積層形固体電解コンデ
ンサの製造方法は、一枚の弁作用金属箔の少なくとも二
カ所両端から中心に向け同じ長さに分割されることなく
切れ目を入れて、この切れ目を結ぶ線に沿ってつづら折
りし、且つ、つづら折り重ね面同士を溶接し三辺のつづ
ら折り溶接一体化部を形成し、このつづら折り溶接一体
化部各辺両端を構成する各片部をつづら折り溶接一体化
部に対してほぼ垂直に相互に間隔を有し同一方向に突出
させて前記つづら折り溶接一体化部の任意な箇所に陽極
線を固着して陽極基体を形成する工程と、前記片部上に
誘電体酸化皮膜を形成する工程と、この誘電体酸化皮膜
上に化学酸化重合手段を講じ化学重合膜を形成し、しか
る後、電解酸化重合手段を講じ電解重合膜を形成して化
学重合膜と電解重合膜からなる導電性高分子層を形成す
る工程と、この導電性高分子層上の外表面上に陰極層を
形成する工程を順次経ることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】このような構成によれば、つづら折り溶接一体
化部がつづら折り重ね面同士を溶接することによって形
成するものであるため、三層以上の多層化構成が容易に
得られ、且つ、陽極基体に対する陽極線の固着箇所が一
か所で陽極線も一本で済み、従来技術のように複数の陽
極線を溶接することがないため、インピーダンス特性改
善に寄与し、また、陽極基体形成後、再化成を行うこと
により誘電体酸化皮膜の修復が可能となり、その後陽極
基体に機械的ストレスが加わらないので、漏れ電流特性
改善に寄与し、さらに、積層構造となる各片部間に陰極
層を形成しない構造であるため、各片部間を極力狭くで
き、小形軽量化に大きく寄与する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００１４】図２（Ａ）（ａ）に示すように公知の手段
を講じ粗面化後、例えばアジピン酸アンモニウム水溶液
中で電圧を印加して誘電体酸化皮膜１を生成した一枚の
弁作用金属箔２を二か所両端から中心に向け同じ長さ
に、分割されることなく切れ目３，４，５，６を設け、
且つ、この切れ目３，４，５，６によって区分された辺
７，８，９の一辺７に溶接孔１０を設け、次に、図１
（Ｂ）（ｂ）に示すように辺７を前記切れ目３，４を結
ぶ線に沿って折り曲げて、辺８と辺７を折り重ねて両者
を熔接し、次に、図２（Ｃ）（ｃ）に示すように前記辺
９を前記切れ目５，６を結ぶ線に沿って辺７の折り曲げ
方向と相対する方向に折り曲げ、辺９と辺８を折り重ね
て、前記溶接孔１０を通じて辺９と辺８を溶接し、辺
７，８，９をつづら折り溶接一体化部１１を形成し、次
に、図３に示すように、このつづら折り溶接一体化部１
１両端を構成する各片部１２，１３，１４，１５，１
６，１７をつづら折り溶接一体化部１１に対してほぼ垂
直に相互に間隔を有し同一方向に突出させ、前記つづら
折り溶接一体化部１１の任意な箇所に陽極線１８を固着
して陽極基体１９を形成する。

【００１５】次に、この陽極基体１９の形成過程で生じ
た前記誘電体酸化皮膜１の損傷を修復するため再化成を
行い、次に図１に示すように、前記陽極基体１９を例え
ば２Ｍ−ピロール／エタノール溶液に５分間浸漬した
後、さらに、０．５Ｍ−過硫酸アンモニウム水溶液に５
分間浸漬して、化学酸化重合を施し、誘電体酸化皮膜１
上にポリピロールからなる化学重合膜を形成し、しかる
後、例えば支持電解質としてアルキルナフタレンスルホ
ン酸塩０．０５モル／リットル及びピロールモノマー
０．２モル／リットルを含む電解酸化重合液中におい
て、前段の処理で形成した化学重合膜を陽極とし、外部
電極との間で定電流電解酸化重合（１ｍＡ／ｃｍ² ，１
時間）を行い、ポリピロールからなる電解重合膜を形成
する。すなわち、これらの処理により、陽極基体１９の
誘電体酸化皮膜１上に、化学重合膜と電解重合膜からな
る導電性高分子層２０を形成し、この導電性高分子層２
０の外表面上に陰極引出用として、グラファイト層、銀
ペースト層を順次形成することで陰極層２１を形成し素
子積層体２２を形成する。

【００１６】しかして、図４に示すように前記素子積層
体２２の陰極層２１に陰極電極端子２３を接続するとと
もに、前記陽極線１８に陽極電極端子２４を接続し、し
かる後、図５に示すように、例えばトランスファーモー
ルドにより樹脂外装２５を施しコンデンサ本体２６を形
成し、このコンデンサ本体２６の側面から導出された陰
極電極端子２３と陽極電極端子２４をコンデンサ本体２
６側面に沿ってコンデンサ本体２６の底面にまで至るよ
うに折り曲げ加工し完成品としてなるものである。

【００１７】以上のような構成になる積層形固体電解コ
ンデンサによれば、素子積層体２２が一枚の弁作用金属
箔２により形成されるものであり、つづら折り溶接一体
化部１１が辺８と辺７を折り重ねて両者を溶接し、辺９
を切れ目５，６を結ぶ線に沿って辺７の折り曲げ方向と
相対する方向に折り曲げ、辺９と辺８を折り重ねて溶接
孔１０を通して辺９と辺８を溶接し、つづら折り重ね面
同士を溶接することによって形成するものであるため、
三層以上の多層化構成が容易に得られ、且つ、陽極基体
１９に対する陽極線１８の固着箇所がつづら折り溶接一
体化部１１の一か所で陽極線１８も一本で済むため、従
来技術のように複数の陽極線を一体化するための溶接す
ることがなく、インピーダンス特性劣化要因が解消され
る。

【００１８】また、素子積層体２２形成後、再化成を行
うことにより誘電体酸化皮膜１の修復が可能となり、そ
の後に機械的ストレスが加わらないので、誘電体酸化皮
膜１の破壊がなくなり、漏れ電流特性劣化要因が解消さ
れる。

【００１９】さらに、素子積層体２２形成後に導電性高
分子層２０の外表面上に陰極層２１を形成するもので、
積層構造となる各片部１２，１３，１４，１５，１６，
１７間に陰極層２１を形成しない構造であるため、各片
部１２，１３，１４，１５，１６，１７間を極力狭くで
き、従来技術のように陰極層形成後に積層するものに比
べて余分な陰極層部分がなく、体積容量率の優れたもの
となる。

【００２０】次に、本発明による実施例と従来技術の特
性比較について述べる。

【００２１】（実施例）エッチングにより粗面化後、ア
ジピン酸アンモニウム水溶液中で化成処理し誘電体酸化
皮膜を生成した６ｍｍ×７ｍｍのアルミニウム箔を用
い、前述の手段で形成したつづら折り溶接一体化部の任
意な箇所に直径０．２ｍｍの陽極線を超音波にて固着し
て片部が６層からなる陽極基体を形成し、しかる後、再
化成を行い、且つ前述の手段で誘電体酸化皮膜上に導電
性高分子層を形成し、この導電性高分子層の外表面上に
陰極引出用として、グラファイト層、銀ペースト層を順
次形成することで陰極層を形成し得られた素子積層体
を、陰極層は導電性接着剤若しくははんだ付けにより、
陽極線は電気溶接により、それぞれ端子に接続した後、
前述した手段で製作したチップ構造の積層形固体電解コ
ンデンサ。

【００２２】（従来例）エッチングにより粗面化後、ア
ジピン酸アンモニウム水溶液中で化成処理し誘電体酸化
皮膜を生成したアルミニウム箔を用い、絶縁性樹脂で陽
極側と陰極側に区分し、陰極形成側の有効面積を３ｍｍ
×３ｍｍとした陽極基体の陰極側に、前記本発明と同様
の方法で導電性高分子層を形成し、さらに、この導電性
高分子層上に、グラファイト層、銀ペースト層を順次形
成することで陰極層を形成したコンデンサ素板を、陽極
側と陰極側を互いに対応させて６枚積層し、陰極層を銀
接着剤を介在させて固着し、陽極側を電気溶接で一体化
した素子積層体を形成し、その後、前記実施例と同様な
手段を講じて製作したチップ構造の積層形固体電解コン
デンサ。

【００２３】しかして、上記実施例と従来例の初期特性
を調べたところ、下記の表１に示すような結果が得られ
た。この表１において、各欄の上段の数値は平均値、下
段の数値は分布範囲を示しており、ＥＳＲは、周波数１
００ｋＨｚにおける抵抗値である。

【００２４】また、それぞれの周波数−インピーダンス
特性を調べたところ、図６に示すような結果が得られ
た。

【００２５】なお、試料は、実施例、従来例とも定格１
０Ｖ−６．８μＦで、数量はそれぞれ１００個である。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１及び図６から明らかなように、従来例
のものは漏れ電流特性、ＥＳＲ特性、インピーダンス特
性の劣化がみられるが、この理由は、コンデンサ素板を
積層化する際の機械的なストレスにより、陰極層及び導
電性高分子層にクラックが生じ、この部分全体として抵
抗値が上昇し、この際に、陰極層及び導電性高分子層へ
のクラック発生に止まらず陽極酸化皮膜に損傷が生じ、
漏れ電流の増大につながるものと考えられる。

【００２８】これに対して、実施例のものは機械的なス
トレスによる陰極層及び導電性高分子層のクラック発生
がなく、勿論、陽極酸化皮膜の損傷要因が解消され、い
ずれの特性も安定した状態を示し、この種導電性高分子
層を固体電解質としたチップ構造の積層形固体電解コン
デンサにおける本発明の優れた効果を実証した。

【００２９】また、ここでは具体的に示さなかったが、
実施例のものはアルミニウム箔に導電性高分子層及び陰
極層を形成したものを積層する従来例と比較し、積層化
後導電性高分子層及び陰極層を形成するものであるた
め、陰極層を必要最小限に止めることができ、同一定格
のもので大幅に小形化が可能で、昨今要請の強い軽薄短
小化に応え得ることができる。

【００３０】なお、上記実施例では、弁作用金属箔への
切れ目を一直線状に二か所設け、６個の片部を積層化し
た構造を例示して説明したが、これに限定されるもので
はなく、切れ目をそれ以上設けてつづら折り溶接一体化
部の枚数より多くし、重ね面同士を溶接するために必要
な溶接孔をつづら折り溶接一体化部となる任意な箇所に
設け、片部の数を上記８個以上にしたものでもよいこと
は勿論である。

【００３１】また、弁作用金属箔としては、アルミニウ
ムの他に、タンタル、チタン、ニオブなども使用可能で
ある。

【００３２】上記実施例では、チップ構造の積層形固体
電解コンデンサを例示しているが、外部端子として例え
ば錫めっきＣＰ線を用い、例えば流動浸漬法やデップ法
などにより外装を施し、リード線構造とすることも可能
である。

【００３３】さらに、導電性高分子層及び陰極層の具体
的な形成方法などは、自由に選択可能である。そしてま
た、本発明は、前記の定格に限らず、各種の定格の積層
形固体電解コンデンサに適用可能であり、優れた作用効
果を得られるものである。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、一
枚の弁作用金属箔から積層構造を形成することが可能と
なり、よって、漏れ電流特性、ＥＳＲ特性及びインピー
ダンス特性が著しく改善され、且つ、体積容量率の大き
な実用的価値の高い積層形固体電解コンデンサ及びその
製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る素子積層体を示す断面
図。

【図２】本発明の一実施例に係る陽極基体の製造過程を
示す説明図。

【図３】本発明の一実施例に係る陽極基体を示す斜視
図。

【図４】本発明の一実施例に係る素子積層体に電極端子
を接続した状態を示す断面図。

【図５】本発明の一実施例に係る積層形固体電解コンデ
ンサを示す正面図。

【図６】周波数−インピーダンス特性曲線図。

【符号の説明】

１ 誘電体酸化皮膜 ２ 弁作用金属箔 ３，４，５，６ 切れ目 ７，８，９ 辺 １０ 溶接孔 １１ つづら折り溶接一体化部 １２，１３，１４，１５，１６，１７ 片部 １８ 陽極線 １９ 陽極基体 ２０ 導電性高分子層 ２１ 陰極層 ２２ 素子積層体 ２３ 陰極電極端子 ２４ 陽極電極端子 ２５ 樹脂外装 ２６ コンデンサ本体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意な箇所に陽極線を固着した重ね面同
   士が溶接された少なくとも三辺のつづら折り溶接一体化
   部と、このつづら折り溶接一体化部各辺両端を構成する
   各片部を前記つづら折り溶接一体化部に対してほぼ垂直
   に、且つ、相互に間隔を有し同一方向に突出した弁作用
   金属箔からなる陽極基体と、この陽極基体表面に形成し
   た誘電体酸化皮膜と、この誘電体酸化皮膜の上に形成し
   た化学重合膜と電解重合膜からなる導電性高分子層と、
   この導電性高分子層上の外表面上に形成した陰極層から
   なることを特徴とする積層形固体電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 一枚の弁作用金属箔の少なくとも二カ所
   両端から中心に向け同じ長さに分割されることなく切れ
   目を入れて、この切れ目を結ぶ線に沿ってつづら折り
   し、且つ、つづら折り重ね面同士を溶接し三辺のつづら
   折り溶接一体化部を形成し、このつづら折り溶接一体化
   部各辺両端を構成する各片部をつづら折り溶接一体化部
   に対してほぼ垂直に相互に間隔を有し同一方向に突出さ
   せて前記つづら折り溶接一体化部の任意な箇所に陽極線
   を固着して陽極基体を形成する工程と、前記片部上に誘
   電体酸化皮膜を形成する工程と、この誘電体酸化皮膜上
   に化学酸化重合手段を講じ化学重合膜を形成し、しかる
   後、電解酸化重合手段を講じ電解重合膜を形成して化学
   重合膜と電解重合膜からなる導電性高分子層を形成する
   工程と、この導電性高分子層上の外表面上に陰極層を形
   成する工程を順次経ることを特徴とする積層形固体電解
   コンデンサの製造方法。