JPS622520A - 電解コンデンサの製造方法及び該方法で製造される電解コンデンサ - 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、電解コンデンサの製造方法に関するものであ
り、更に詳細には、電子回路の一般的な組立において基
板上に平らにして実装できる部品形式の電解コンデンサ
に関するものである。９これらの部品は、通常、「チッ
プ」と呼称されている。

従来の技術 様々な型式の電解コンデンサが既によく知られている。

この種の構成部品の内部構造は、使用される金属箔の性
質によって様々である。したがって、使用金属がタンタ
ルあるいはニオビウムの場合には、上記内部構造はある
特定の幾何学的配列を有する多孔質体となる。一方、使
用金属が多孔質体を形成するのに不適な場合は、コンデ
ンサ素子は、例えば金属箔がエツチングされ適宜酸化さ
れて巻込まれて製造される。陰極箔、電解液支持体等の
補足的素子は、上記コンデンサ素子内に巻込まれている
。

発明が解決しようとする問題点 上記した巻込み型コンデンサの製造方法は周知である。

この製造方法によるコンデンサ素子は、チップ型部品と
しては不適当である。これは、コンデンサ素子の円筒状
形態及び使用電解液の流動性に起因する。

本発明は、電解コンデンサを積層構造としてチップ型の
部品を実現し、上記問題点を解決せんとするものである
。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、電解コンデンサは、大
径ホイール上に陽極箔、電解液支持体及び陰極箔を巻付
ける工程を含む製造方法により、安価で量産性高く製造
される。

詳述するならば、本発明による電解コンデンサの製造方
法によれば、 （ａ）　　陽極箔、陰極箔及び電解液支持体をホイール
に巻付けて、少なくとも１つのコンデンサストリップを
形成し、 （ハ）陽極及び陰極の引出し端子を形成するように、上
記ストリップの側面にシューピング処理を施し、（Ｃ）
　　上記ホイールからコンデンサストリップを取り外し
、 （ｄ）　　上記ストリップに施したノツチすなわち切欠
きによってコンデンサブロックを分割画成し、（ｅ）　
　電解液を上記支持体に含浸する工程と、（ｆ）　　電
解コンデンサの電極を形成する接続手段の所定位置上に
上記コンデンサブロックを配置し、（□□□上記接続手
段の一部を突出させて上記コンデンサブロックを保護材
料でコーティングし、（社）上記接続手段の一部を成形
して電解コンデンサの電極を形成する。

本発明の方法においては、各コンデンサブロックを平行
六面体状にコーティングを施し、該平行六面体の２つの
対向する面に電極を組込んでチップ型式の電解コンデン
サを形成することができる。

さらに、本発明は、上記製造方法を用いて製造される電
解コンデンサを提供することを目的とする。

本発明のその他の特徴、目的及び利点は、添付図面を参
照してなされる以下の説明によって、より明らかとなろ
う。

実施例 プラスチック性誘電材料を用いて積層型コンデンサを作
製する方法が知られている。この方法は、大きな径のホ
イールに、金属化プラスチック性誘電体箔を所定巻数巻
きつけるものである。このようにして１尋られたコンデ
ンサストリップがコンデンサ母材となる。その後、上記
のプラスチック箔より幅の広い挿入層をホイールに１回
転巻きつける。相当数のコンデンサストリップを重ねる
ことが可能である。その数は積層体が崩れる危険性によ
ってのみ決まる。次にシューピングと切り出し処理を行
なって平行六面体を作る。その後、モールドすることに
よりチップとなる。シューピング処理とは、金属突起に
より、コンデンサの電極となる金属箔間を機械的且つ電
気的に接続することがである。

本発明は、積層金属箔形式の電解コンデンサを作るため
に上記の方法を改良したものである。より一般的な言い
方をすれば、本方法は、大径のホイールに陽極となる箔
と、電解液支持体と陰極箔とを同時に巻きつけるもので
ある。ホイールが一回転すると基本になる積層体が一層
でき上がる。

この積層体をｎ回続けて巻きつけるとｎ層並列に接続し
た場合に対応する容量をもつコンデンサストリップが得
られる。その際、巻込み処理を中断して挿入体を置いて
、その挿入体により、１つのコンデンサ箔とその次のコ
ンデンサ箔を分離する。

この処理は、箔積層体が崩れる危険が出る程度の高さに
なるまで繰り返される。こうして作製された積層体は、
このコンデンサの電気化学的条件に合致する導電材料で
側面をおおう。一枚のコンデンサス）　ＩＪツブ内の同
一極性の引出し端子を平行に出す。次いで、円周に巻き
つけられたコンデンサストリップは、切断されて互いに
分離する。その結果、１メートルから３メートルの長さ
をもつコンデンサス）　ＩＪツブが得られる。その次の
段階として、そのコンデンサストリップをその長袖に対
して垂直に切断してブロックにする処理が続く。

このブロックの容量は、陽極箔の基本的性質、並列に設
けられる基本積層体の層数およびブロックの長さにより
決まる。

コンデンサストリップを切断してブロックにすると、陽
極部が空中にさらされることになり変質が起こる。変質
というのは陽極箔をおおっている誘電層が一部消失する
ことである。従って、誘電層を再生するために陽極酸化
処理を行なうことが必要である。この再生処理は電解槽
で行なわれる。

電解液としては、再生処理が終予した際に乾燥により簡
単に除去できる材料を用いるのが望ましい。

次の処理は、コンデンサブロック含まれる電解液支持体
に、コンデンサ内に保持する電解液を含浸することであ
る。

このようにして作製されたコンデンサブロックには接続
用の導体が取り付けられる。コンデンサブロックは、以
下の２つの効果をもった接続用導体間に置くことがよい
。２つの効果とは、チップを機能させるためのハンダ付
は可能な金属性突起があること、裸のコンデンサブロッ
クをモールドする場合に、射出成形あるいはトランスフ
ァ成形の際に接合面の役割を果たすことである。

以上述べてた様々な処理をアルミニウム電解コンデンサ
を実施例として、以下に詳述する。もちろん、本発明は
、以下の実施例に限られるわけてはない。以下に述べる
実施例をもとにして本発明のバリエーションがいくつか
考えられる。そのうちのいくつかについても以下に述べ
る。

陽極箔にはエツチングして酸化を行なったアルミ箔を用
いることができる。陽極酸化電圧は約３５ボルトである
。陽極箔は例えば幅を４．５ミリメートトルで厚さを９
０ミクロンにする。容易にエツチングできる陰極箔は、
幅は陽極箔と同じで、厚さは３０ミクロンである。上記
の陽極箔及び陽極箔は広く商業的に人手可能である。電
解液支持体は、相当な数の材料の中から選ぶことができ
る。その選択にあたっては、使用する電解液の性質、直
列抵抗の値、および所望電圧を考慮する。コンデンサの
内部構造に関する上記の要素に加えて、巻込み処理時の
機械的性質も考えなくてはならない。

使用に適した材料としては、ポリプロピレン、ポリブチ
レン、ポリエチレンおよびこれらの誘導体から作られた
紙や多孔性あるいは微小孔性プラスチック材料がある。

また、ポリテトラフルオロエチレン、グラスファイバ等
微小な架橋結合構造をもつ材料−を用いることも可能で
ある。

３種の箔は例えば８０〜１００センチメートルの径をも
つホイールに同時に巻つけられる。陽極箔と陰極箔は互
いに少しずれるようにして重ね、しかも電解液支持体に
より互いに分離されるように巻きつける。第１図は、陽
極箔、陰極箔と電解液支持体を重ねた状態での断面図で
ある。陽極箔１はアルミニウムからなる純金属部分２と
、Ａ　１２０３からなる誘電体層３とからなる。陰極箔
４は、陽極箔に対して０．１からＱ、３ｍｍずらしであ
る。電解液支持体５は、一方の面で、陽極箔にわずかに
ずれてオーバーラツプし、他方の面で、陰極箔にわずか
にずれてオーバーラツプするように設けることが望まし
い。こうすることにより陽極と陰極間の電気的絶縁性が
向上する。

陽極箔と陰極箔の外端部は、第２図に示すように９０度
に近い角度に折り曲げておくとよい。この図では、陽極
箔は積層体から突出した側が折り曲げられている。陰極
箔に関しても同様である。この折り曲げには、陽極箔と
陰極箔に対して垂直に設置されたローラを用いればよい
。このような突出部があることにより、シューピング処
理の際、陽極箔間および陰極箔間の機械的且つ電気的接
続を改善することができる。

ホイールの１回転ごとに、一つの基本コンデンサ積層構
造が得られる。コンデンサストリップを形成するため、
順次平行に積み重ねられたｎ層の基本積層構造をもつ積
層体を得るためには、そのホイールを数回転させるだけ
で十分である。第３図は、巻きつけを行なう方法を示し
ている。ホイール６の回転による４履巻きっけから、基
本積層構造の積層体が得られる。そのためには、少なく
とも４つのスプールを配置することが必要である。

すなわち陰極箔用のスプール７、陽極箔用のスプール８
、および電解液支持体用の二つのスプール９右よび１０
である。実際、二つのスプール９および１０を配置する
ことは必要である。さもなければ、ホイールを１回転さ
せた後、陽極箔と陰極箔は、お互いに接触することとな
る。かくして次のような積層体が作成される。すなわち
、陰極箔−１電解液支持体−陽極箔−電解液支持体一陰
極箔等である。

ｎ層の基本積層構造の積層体すなわちコンデンサストリ
ップが完成すると、挿入体がホイールを１回転させて巻
かれる。この挿入体は、シューピングに利用される金属
がほとんど付着しない性質であることが必要である。ア
ルミニウムから成る陽極箔および陰極箔の場合において
も、シューピングは、アルミニウム箔を突出させること
により行なわれる。挿入体は、従って、鋼から成ること
が望ましい。箔の幅が４：５ｍｍである場合、挿入体の
幅は６〜７　ｍｍあれば十分である。

コンデンサストリップのスプールの操作は、同様な方法
により行なわれ、コンデンサストリップの層数は、積層
体の崩壊の危険性によってのみ限定される。ここに開示
した実施例において、４０＋ｎｍの厚さを示す２５層の
ストリップの積層体を得ることは可能である。その積層
体は次いで全体を固めるため、制御された締めつけ器で
巻きつけられる。

使用される電解液支持体の性質によっては、この製造段
階において、陽極箔または陰極箔上に電解液支持体を密
着または付着させる熱処理を行なうことが、好ましい。

この処理は積層体の堅さを改善するものである。熱処理
は８時間以下の時間で、１２５〜１４０℃の範囲より成
る温度で行なわれる。

次の段階は、同じ極性を有する異なった箔を接続させる
ことである。これを行なうために、好ましくはシューピ
ングにより付着されるような純アルミニウムが使用され
る。シューピングは、一つの面に対し行い、かつ次いで
他の面に対しておこなって交互に行なってもよいが、コ
ンデンサストリップの形状を損う危険性を減するために
は、調和的かつ同時にそれを行なうことが望ましい。こ
の解決法はまた処理コストを減少させうる。

コンデンザス）　ＩＪツブは、次いでそれぞれのストリ
ップの厚さにより円周の１つまたは２つの点において切
断されることにより、支持ホイールから分離される。場
合によって、ストリップの長さは１〜３ｍの範囲で変わ
りうる。それらがホイールから除去されるとき、その形
は大半径の弧形に相当する。次いでコンデンサブロック
を得るため、所定の間隔でそのストリップを切りとるこ
とを続いて行うことが必要である。

種々の切断方法が使用されうる。潤滑油を使用して、ま
たは使用せずに、多少速いスピードでソーイング、ミリ
ング、グラインディングを使用することは可能である。

更に、レーザー切断法または高圧液体ジェット切断法を
利用することも可能である。後者の方法は、次の段階に
おいて使用されるような電解液が液体として使用されう
る。使用される方法が何であっても、切断によりコンデ
ンサストリップが切り離される場所において、陽極箔の
劣化が生じる。この劣化は陽極の誘電体の局部的消失を
含む。この劣化により影響される表面はそれ程広くはな
いが、それらを回復させることが必要である。

切断は、本質的に二つの異なった方法で行なわれる。本
発明の最初の態様によれば、コンデンザスｌ−ＩＪツブ
は決められた間隔で切断されるが、陽極引出し端子の末
端に影響を与えないようにするため、完全に切断しない
。第４図はこの方法で切断されたコンデンサス）　ＩＪ
ツブの、上から見た部分図である。その歯が、陰極引出
し端子１２を有するブロック１１により構成されるよう
な、１種のくし状構造が得られる。このブロックは、連
続している陽極引出し端子１３により保持されている。

誘電体の回復は、陽極引出し端子を電解槽の外に維持し
て、コンデンサストリップを電解槽に浸すことによって
電気分解により行なわれうる。この電解槽は例えば７％
のホウ酸水溶液により構成される。供給される直流電流
は、陽極箔の酸化電位に等しい電圧（選択例においては
３５■）を得るため、陽極表面で約０．４ｍＡ　／　ｃ
ｄである。処理の時間は短くて、２．３分を越えること
はない。第５図には誘電体を回復する処理が図示されて
いる。

図示のコンデンサストリップには、その切断端の一方に
、誘電体３の破壊部分が表わされている。

その切断された陰極引出し端子１２は、電気伝導材料か
ら成るタンク１５の底部に、静止している多孔性の絶縁
支持体１４上に置かれている。電解槽１６の液面は、陽
極引出し端子１３に達しないようにする。

電気分解のための直流発生器１７が陽極引出し端子１３
とタンク１５の間に連結されている。

次いで電解液の除去が洗浄および乾燥により行なわれる
。切断されたくし形ス）　ＩＪブプは、かくして、最終
的な電解液を含浸される準備ができる。

本発明の第２の実施例によれば、コンデンサストリップ
を完全に切断する。コンデンサブロックは電解槽へ移す
ことによりユニットごとに組み立てられる。コンデンサ
ブロックは、多孔質絶縁支持体上に前と同様に設置され
、それらの陽極引出し端子は電解槽から突出している。

これらの陽極引出し端子が容易に電圧源に接続できるよ
うにこれらのブロックは配置される。例えば、これらの
ブロックを一列に並べ、接点バーを陽極引出し端子上に
設置する。陽極酸化処理は前に記載した通りに実施する
ことができる。

その後、電解液支持体の含浸を実施する必要がある。例
えば、二酸化マンガンＭｎＯ□又は固体有機電解質のよ
うないくつかの電解質を利用することができる。選択に
よりこの操作方法は大いに異なる。

硝酸マンガン溶液は熱分解してＭｎＯ□酸化物を生成す
ることは公知である。それ故に、各々のブロックに含ま
れている電解液支持体を充分に含浸して、その後硝酸マ
ンガンの熱分解を制御して二酸化マンガンを得る。従っ
て、電解液支持体として、ＴＥＦＬＯＮの商標名で公知
のテトラフルオロエチレングリッド又はガラス繊維織布
グリッドを選択するのが有利である。含浸は、真空を通
した後に吸収によって実施されるであろう。熱分解は正
確に制御し、熱分解の結果生じる窒素酸化物による誘電
体層の腐蝕を最大限回避しなくてはならない。いくつか
の熱分解処理には充分に厚い酸化物層を得ることが必要
であることも公知である。

誘電体層の受ける僅少の腐蝕は標準的な回復方法により
修繕することができる。これらの処理は、部分的又は全
体的に切断されたストリップに同様に適用することがで
きる。

含浸は固体有機電解質（電気的活性高分子）によって実
施することもできる。二酸化マンガンを置きかえること
が有利なように適合したいくらかの有機半導体がある。

これらの製品の中で最も公知であるのは、単にＴＣＮＱ
の名称で公知の７−７−８−８テトラシアノキノジメタ
ン錯体塩である。ポリピロールはテトラチアフルバレン
（ＴＴＦ＞と同様に利用することもできる。これらの材
料は、適当な溶媒または結晶性懸濁液中に溶かして利用
することも、又は溶融して利用することもできる。

これらの材料の利点は、高周波特性が著しく改善され、
並びに電流漏れを低レベルすることである。

含浸は選択した材料に適合した技術に従って実施される
。ともかく、二酸化マンガンに関連する技術よりはるか
に簡単に適用することができる。含浸処理後、必要とあ
らば、ストリップの切断を行い、個々のブロックを得る
。

以下の処理は、平らにおいて実装できる部品を得るため
にブロックを成形する。

ブロックは平行六面体の形をしてあり、タグ状接続部を
受けなければならない。そして、これらタグは、はんだ
付けすることができなければならない。ブロックの保護
もまた必要であり、この保護のためには基板上への部品
のはんだ付けの際に発生する熱応力を考慮にいれなくて
はならない。

ブロックは、２つの目的を有する接続装置に自動的に置
くことができる。その２つの目的は、接続に必要なタグ
を設けることと、ブロックをモールドする際の継目面の
機能を確実に果たすことの２つである。モールドは、加
圧射出樹脂を用いても、又はトランスファー成形法か、
または注入成形によっても実施することができる。

第６図は利用可能な接続装置の実施例である。

この接続装置はコンデンサブロック２０の陽極シューピ
ング２１及び陰極シューピング２２上にはんだ付は可能
な材料から出きた箔２３によって構成されている。箔に
Ｈ字形の穴２４をあけ、タグ２５を構成し、そのタグを
垂直方向に折り曲げて僅少のバネ効果によってブロック
を保持し、且つシューピングとの電気接続を確実にする
。

シューピングへのタグのはんだ付けは、各種の技術によ
って実施することができる。

各々のブロックを樹脂で被覆するモールド処理後、箔２
３を点線２６に沿って裁断して、タグ２５をたたみ込み
、第７図に示すようにコーティングの回りを締めつける
。

各コンデンサブロックは、著しく面積が小さくなるので
、コンデンサブロックを保持するために各ダグにボスを
予め設けることのが有利である。

このことはブロックの正確かつ機械的固定を確実にする
のに有利であろう。

コンデンサ素子がその性質を保持することができるため
には、どんな損傷も受けることなく、平面実装又は直接
実装による熱応力に耐えられることのできることが必要
である。タグの断面が小さくなるとシューピング面と将
来の電極との間に熱抵抗を形成できる。接続の直列抵抗
従ってコンデンサ損失をあまり増加させないために、短
い長さにわたって断面を狭くすることが好ましい。タグ
に穴を設けると断面は狭くなる。

第６図に示された接続装置の実施例は、唯−可能な実施
例ではない。箔２３内の穴あけは、図示の形とは異なっ
た形である。コンデンサブロックは、平らに又は端と端
とを接して設置することがデバイスきる。特にはんだ付
けの前にブロックを安定的に保持するために折りたたみ
込むこともできる。

穴あけの際あけられた形によっては、被覆部品の外部電
極をシューピング面に垂直に設置することが可能である
。

自動製造では、接続箔はコンデンサブロックを入れるた
めには規則的に一定の間隔で並んだくぼみ又は穴を有す
るストリップ状であろう。このストリップは、側縁に設
けた穴や公知の技術の適当なデバイスを介して駆動する
ことができる。

このようにして得られた最終的な部品は、平らに実装で
きる形である。まだ陽極及び陰極を標示し、及び構成成
分の標示を実施しなくてはならない。この表示はレーザ
・マーキング又は他のどんな方法によっても実施するこ
とができる。

上記の実施例において、６回巻込み、厚さ１．５ｍｍ、
ストリップの幅４．５ｍｍ、切断長３．２ｍｍのブロッ
クに裁断すると、１８マイクロフエラツドの容量で且つ
２５の公称作動電圧を有するチップとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、コンデンサスｌ−ＩＪツブを構成
する積層体すなわち堆積層の構成を示ず図である。 第３図は、巻上処理によりコンデンサストリップを製造
する方法を説明する図である。 第４図は、コンデンサストリップの部分の平面図である
。 第５図は、陽極誘電体を回復する処理の説明図である。 第６図は、接続装置に実装されたコンデンサブロックを
示す図である。 第７図は、最終部品の断面図である。 〔主な参照番号〕 １・・陽極、４・・陰極、５・・電解液支持体−〜 ｎｃｎ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）陽極箔、陰極箔及び電解液支持体をホイールに巻
   付けて、少なくとも１つのコンデンサストリップを形成
   し、 陽極及び陰極の引出し端子を形成するように、上記スト
   リップの側面にシューピング処理を施し、上記ホイール
   からコンデンサストリップを取り外し、 上記ストリップに施したノッチすなわち切欠きによって
   コンデンサブロックを分割画成し、電解液を上記支持体
   に含浸する工程と、 電解コンデンサの電極を形成する接続手段の所定位置上
   に上記コンデンサブロックを配置し、上記接続手段の一
   部を突出させて上記コンデンサブロックを保護材料でコ
   ーティングし、 上記接続手段の一部を成形して電解コンデンサの電極を
   形成する ことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
2. （２）上記各コンデンサブロックのコーティングを平行
   六面体状に行い、上記電極を、該平行六面体の２つの対
   向する面上に組込み、電解コンデンサをチップ型式に形
   成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。
3. （３）上記巻込みは、陽極箔、陰極箔及び電解液支持体
   の巻締付力を制御して巻回することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
4. （４）上記シューピング処理に先立って上記コンデンサ
   ストリップを熱処理して、電解液支持体を陽極箔及び陰
   極箔にろう着もしくは接着することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）上記分割用ノッチを、陽極引出し端子を除くコン
   デンサストリップの全幅に形成することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
6. （６）上記分割用ノッチを、コンデンサストリップの全
   幅にわたって形成することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の方法。
7. （７）上記分割画成の後、陽極箔の誘電体を再生するよ
   うに、上記コンデンサブロックを陽極酸化処理すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
8. （８）上記電解液支持体は、二酸化マンガンであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
9. （９）上記電解液支持体は、固形有機材料であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
10. （１０）特許請求の範囲第１項記載の方法により製造さ
    れる電解コンデンサ。
11. （１１）上記陽極箔及び陰極箔を、アルミニウムで形成
    することを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の電
    解コンデンサ。
12. （１２）上記陽極箔を、エッチング及び酸化処理するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の電解コン
    デンサ。