JP2002190428A

JP2002190428A - コンデンサ素子とその製造方法、並びにそれを備えた固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2002190428A
Application number: JP2001312829A
Authority: JP
Inventors: Mikiya Shimada; 幹也嶋田; Yasuhiko Nakada; 泰彦中田; Seiichi Nakatani; 誠一中谷; Seigo Shiraishi; 誠吾白石; Hiroyuki Handa; 浩之半田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2002-07-05
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: JP3929273B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑なプロセスを経ずに各層間の界面抵抗を
低減することで積層セラミックコンデンサ並みの低ＥＳ
Ｒ化を実現しうるコンデンサ素子と、その製造方法、並
びにそれを用いた電解コンデンサを提供する。【解決手段】粗面化された陽極用弁金属箔１１の表面
に誘電体酸化皮膜層１２が設けられ、さらに、第一の導
電性高分子層１３、導電性接着剤層１４、および第二の
導電性高分子層１５からなる三層構造の陰極用導電層
と、陰極用集電金属体１６とが順に設けられる。本発明
のコンデンサ素子は、陽極用弁金属箔１１側に形成され
た第一の導電性高分子層１３と、陰極用集電金属体１６
側に形成された第二の導電性高分子層１５とを、導電性
接着剤層１４を介して積層させて積層方向に加圧するこ
とにより作製される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速な電源回路に
用いられるコンデンサ素子とその製造方法、並びにその
コンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンデンサとしては、アルミニウ
ムやタンタルなどの弁金属を用いた電解コンデンサや、
Ａｇ／ＰｄやＮｉなどを電極として用い、チタン酸バリ
ウムなどを誘電体として用いた積層セラミックコンデン
サなどが知られている。これらのコンデンサは電源回路
のほとんどに使用されている。近年では特に、ＣＰＵ駆
動回路やスイッチング電源回路などに対して、低駆動電
圧化、低消費電力化、高周波対応化が要求されているた
め、これに伴って、コンデンサについても大容量化、低
等価直列抵抗（以下、等価直列抵抗をＥＳＲと記載す
る。）化、低等価直列インダクタンス（以下、等価直列
インダクタンスをＥＳＬと記載する。）化が要求されて
いる。このような要求に対応するため、特に低ＥＳＲ化
を目的として、電気電導度の高い機能性高分子を電解コ
ンデンサの陰極用固体電解質として用いる技術が検討さ
れ、開発されてきている。

【０００３】従来の機能性高分子アルミ電解コンデンサ
の構造について、図５を用いて説明する。図５は、従来
の機能性高分子アルミ電解コンデンサを示した断面図で
ある。図５において、１０１は陽極用アルミニウム電極
箔、１０２は誘電体酸化皮膜層、１０３は導電性高分子
層、１０４はカーボン層、１０５はＡｇペースト層、１
０６は陽極端子、１０７は陰極端子、１０８はモールド
樹脂である。

【０００４】陽極用アルミニウム電極箔１０１は粗面化
処理されており、かつ、表面に誘電体酸化皮膜層１０２
が形成されている。このように表面に誘電体酸化皮膜層
１０２が設けられた陽極用アルミニウム電極箔１０１の
表面に、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン
などからなる導電性高分子層１０３が形成されている。
さらに、導電性高分子層１０３の上に、カーボン層１０
４とＡｇペースト層１０５が順次形成されて、従来のコ
ンデンサ素子が構成されている。この従来のコンデンサ
素子に対して陽極端子１０６と陰極端子１０７がそれぞ
れ接合され、さらにモールド樹脂１０８にてコンデンサ
素子が封止されることで、従来の機能性高分子アルミ電
解コンデンサが形成されている。

【０００５】このような従来の機能性高分子アルミ電解
コンデンサは、電解質として電解液を使用した電解コン
デンサ（以下、電解液タイプの電解コンデンサとい
う。）よりもＥＳＲが低いという特徴があるが、さらな
る高容量化と低ＥＳＲ化を図るために、上記従来のコン
デンサ素子をＡｇ接着剤を用いて複数積層した構成も開
発されている。さらに、上記従来のコンデンサ素子にお
いては、よりＥＳＲを下げるために、導電性高分子層１
０３の材料やカーボン層１０４、Ａｇペースト層１０５
の材料開発もなされている。

【０００６】また、さらなる低ＥＳＲ化を実現するため
に、他の従来のコンデンサ素子として、誘電体酸化皮膜
層が形成された陽極用アルミニウム電極箔と、陰極用集
電体として機能する金属体（以下、陰極用集電金属体と
いう。）とを、導電性高分子層のみで接合したコンデン
サ素子が提案されている（特開平１１−２１９８６１号
公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来のコンデンサ素子を有する機能性高分子アル
ミ電解コンデンサにおいては、次のような問題がある。

【０００８】まず、従来の機能性高分子アルミ電解コン
デンサのＥＳＲを積層セラミックコンデンサ並みに低減
することは難しく、導電性高分子層やカーボン層、Ａｇ
ペースト層の固有抵抗を下げるだけでは十分でないとい
う問題である。このことは、機能性高分子を用いた電解
コンデンサを電解液タイプの電解コンデンサと比較した
場合、機能性高分子の電導度が電解液の電導度よりも２
桁以上も高いにも関わらず、機能性高分子を用いた電解
コンデンサは電解液タイプの電解コンデンサと比べてＥ
ＳＲが一桁程度しか下がらないということから明らかで
ある。つまり、機能性高分子を用いた電解コンデンサで
積層セラミックコンデンサ並みの低ＥＳＲ化を実現する
ためには、材料の固有抵抗を下げること以外の開発、す
なわち、導電性高分子層とカーボン層、カーボン層とＡ
ｇペースト層などの種々の界面抵抗を低減する開発が必
要である。

【０００９】一方、陽極用アルミニウム電極箔と陰極用
集電金属体とを導電性高分子層のみで接合する構成の場
合は、前述の構成と比較すると界面が少ないため、確か
により低ＥＳＲ化が図れる。しかしながら、この構成の
場合も、誘電体酸化皮膜層を形成した陽極用アルミニウ
ム電極箔と陰極用集電金属体とを対向するように合わせ
た後、接合のためのための導電性高分子を陽極用アルミ
ニウム電極箔と陰極用金属集電体との隙間に充填するプ
ロセス、あるいは陰極用集電金属体と陽極用アルミニウ
ム電極箔とを近接させて重ねた後に、これらを電解液中
に配置して、陰極用集電金属体側から電解重合により導
電性高分子層を形成するといったプロセスが必要となる
ため、製造プロセスが複雑となるという問題がある。

【００１０】本発明はこれらの問題を解決するために、
複雑なプロセスを経ずに各層間の界面抵抗を低減するこ
とで積層セラミックコンデンサ並みの低ＥＳＲ化を実現
しうるコンデンサ素子と、その製造方法、並びにそれを
用いた電解コンデンサを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のコンデンサ素子は、表面が粗面化された
陽極用弁金属体と、前記陽極用弁金属体の表面に設けら
れた誘電体酸化皮膜層と、前記誘電体酸化皮膜層上に設
けられた陰極用導電層と、前記陰極用導電層上に設けら
れた陰極用集電金属体とを備えており、前記陰極用導電
層が、第一の導電性高分子層、第二の導電性高分子層、
および前記第一の導電性高分子層と前記第二の導電性高
分子層との間に配置される導電性接着剤層の三層からな
ることを特徴とする。

【００１２】このように、本発明のコンデンサ素子は、
陰極用導電層が三層構造であり、陽極用弁金属体に第一
の導電性高分子層、陰極用集電金属体に第二の導電性高
分子層が設けられ、これら第一と第二の導電性高分子層
を導電性接着剤層にて接着している構成である。このた
め、コンデンサ素子として一体化する際、予め陽極用弁
金属体に第一の導電性高分子層を、陰極用集電金属体に
第二の導電性高分子層を設けておき、両者を導電性接着
剤層を介して積層するとともに積層方向に加圧すること
が可能である。このように加圧すれば、陰極用集電金属
体と第二の導電性高分子層間などの各層間の接触面積が
より拡大することになる。従って、陰極用集電金属体と
第二の導電性高分子層間の界面抵抗など、各層間の界面
抵抗を低減することができる。

【００１３】また、第一および第二の導電性高分子層は
比較的ソフトな材料である。従って、このような第一お
よび第二の導電性高分子層で導電性接着剤層を挟む構成
では、これら三層間の接触面積は大きく、界面抵抗も低
く抑えられている。従って、これら三層にて構成される
陰極用導電層内の抵抗値も低く抑えられる。さらに、コ
ンデンサ素子として一体化する際に十分に加圧すれば、
陰極用導電層内の抵抗値をより低く抑えることもでき
る。

【００１４】また、導電性接着剤層を設けることによ
り、第一の導電性高分子層と第二の導電性高分子層とが
互いに剥がれてしまうこともなく、接触面積を拡大しつ
つ安定に保持することができる。

【００１５】以上のように、本発明の構成によれば、各
層間の界面抵抗を低く抑えて、低ＥＳＲ化を実現するこ
とが可能となる。

【００１６】また、本発明のコンデンサ素子において、
前記導電性接着剤層は、導電性粒子が分散された熱硬化
性樹脂からなることが好ましい。

【００１７】また、本発明のコンデンサ素子において、
前記陽極用弁金属体は、アルミニウム、タンタル、およ
びニオブのうちの一種からなることが好ましい。

【００１８】また、本発明のコンデンサ素子において、
前記陰極用集電金属体は、その表面から露出するように
炭素粒子が埋込まれた金属箔からなることが好ましい。
この構成によれば、陰極用集電金属体と第二の導電性高
分子層との界面抵抗をさらに低減して、さらなる低ＥＳ
Ｒ化を実現できる。

【００１９】また、本発明のコンデンサ素子の製造方法
は、陽極用弁金属体の表面に形成された誘電体酸化皮膜
層上に第一の導電性高分子層を形成する工程と、陰極用
集電金属体の表面に第二の導電性高分子層を形成する工
程と、前記第一の導電性高分子層上および第二の導電性
高分子層上の少なくとも一方に導電性接着剤を塗布する
工程と、前記第１の導電性高分子層と前記第二の導電性
高分子層とが前記導電性接着剤を介して対向するように
前記陽極用弁金属体と前記陰極用集電金属体とを積層
し、積層方向に加圧した状態で前記導電性接着剤を硬化
させる工程とを含むことを特徴とする。

【００２０】この方法によれば、複雑なプロセスを経る
ことなく、各層間の界面抵抗を低減して低ＥＳＲ化を図
ることができる。なお、加圧による作用の説明は前述の
とおりである。

【００２１】また、上記の目的を達成するため、本発明
の固体電解コンデンサは、前述の本発明のコンデンサ素
子を備えており、さらに、前記コンデンサ素子をモール
ドするモールド材と、前記陽極用弁金属体に接続される
陽極端子と、前記陰極用集電金属体に接続される陰極端
子とを備えたことを特徴とする。

【００２２】このように、本発明の固体電解コンデンサ
は、低ＥＳＲ化が実現できる本発明のコンデンサ素子を
用いているので、セラミック積層コンデンサ並みの低Ｅ
ＳＲ化を実現できる。

【００２３】また、本発明の固体電解コンデンサは、前
記コンデンサ素子が複数個積層されたコンデンサ素子積
層体を備えていてもよい。

【００２４】また、本発明の固体電解コンデンサは、前
記コンデンサ素子またはコンデンサ素子積層体の上面お
よび下面のうち少なくとも一方と、前記モールド材との
間に、弾性体が配置されていることが好ましい。この構
成によれば、パッケージ化した後でも、弾性体によりコ
ンデンサ素子やコンデンサ素子積層体に対して積層方向
に圧縮力が作用する。従って、安定した界面接続が実現
できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳細に説明する。

【００２６】（実施の形態１）図１には、本実施の形態
のコンデンサ素子の概略構成が示されている。図１にお
いて、１１は陽極用弁金属箔、１２は誘電体酸化皮膜
層、１３は第一の導電性高分子層、１４は導電性接着剤
層、１５は第二の導電性高分子層、１６は陰極用集電金
属箔、１７は炭素粒子である。陽極用弁金属箔１１は電
解エッチングにより表面が粗面化されている。

【００２７】以下に、本実施の形態のコンデンサ素子の
構成について、本発明におけるコンデンサ素子の製造方
法の一実施形態と合わせて説明する。

【００２８】まず、例えば、純度９９．９９％のアルミ
ニウム箔に交流電流を印加し、塩酸を主体とする電解液
中で電解エッチングすることにより、アルミニウム箔を
粗面化して陽極用弁金属箔１１を作製する。次に、陽極
用弁金属箔１１を中性の電解液中で陽極酸化し、陽極用
弁金属箔１１の表面に任意の耐圧を有する誘電体酸化皮
膜層１２を形成する。次に、ポリピロール、ポリチオフ
ェン、ポリアニリンなどからなる第一の導電性高分子層
１３を、ドーパントと各モノマーとを含む溶液を用い
て、化学重合あるいは化学重合と電解重合により形成す
る。

【００２９】一方、陰極用集電金属箔１６としては、Ｃ
ｕ箔、Ｎｉ箔、あるいは、Ｃｕ箔やＮｉ箔やＡｌ箔の表
面（第二の導電性高分子層１５と接する面）に炭素粒子
１７を加圧プレスなどにより埋め込んだものを用いる。
この陰極用集電金属箔１６の表面上に、ポリピロール、
ポリチオフェン、ポリアニリンなどからなる第二の導電
性高分子層１５を、ドーパントと各モノマーとを含む溶
液を用いて、電解重合により形成する。

【００３０】次いで、導電性接着剤層１４となる、カー
ボン粒子や導電性高分子粒子等の導電性粒子が分散され
た熱硬化性樹脂を、第一の導電性高分子層１３および第
二の導電性高分子層１５上の少なくとも一方に塗布し、
両者を接着する。この時、例えば３．９２×１０⁶Ｐａ
〜１．４７×１０⁷Ｐａの圧力をかけ、積層方向に加圧
された状態のままで導電性接着剤層１４を硬化させて、
コンデンサ素子として全体を一体化する。

【００３１】本発明のコンデンサ素子および製造方法に
おいて、陽極用弁金属箔１１はアルミニウム、タンタ
ル、ニオブが好ましいが、弁金属の電極体であればこれ
らに限定されず他の金属を用いても良い。また、粗面化
の方法も直流エッチングなど、他の方法を用いても良
い。

【００３２】また、積層セラミックコンデンサ並みの低
ＥＳＲ化を実現するためには、陰極用集電金属箔１６と
第二の導電性高分子層１５との界面抵抗や、第一の導電
性高分子層１３または第二の導電性高分子層１５と導電
性接着剤層１４との界面抵抗を低減することが有効であ
る。本発明のコンデンサ素子は、陽極側に第一の導電性
高分子層１３が設けられ、陰極側に第二の導電性高分子
層１５が設けられ、これらの層１３，１５を導電性接着
剤層１４にて接着する構成であるため、コンデンサ素子
として一体化する際に積層方向に加圧することができ
る。このように加圧することで、陰極用集電金属箔１６
と第二の導電性高分子層１５との接触面積がより拡大す
ることになり、陰極用集電金属箔１６と第二の導電性高
分子層１５との界面抵抗を低減することができる。さら
に、本発明のコンデンサ素子では、第一および第二の導
電性高分子層１３，１５と接触する導電性接着剤層１４
に、接触面積の拡大が可能なカーボンや、ソフトな導電
性高分子の粒子が樹脂中に分散された導電性接着剤１４
を用いている。これにより、導電性接着剤１４と第一ま
たは第二の導電性高分子１３，１５との接触面積が拡大
されるので、界面抵抗が低減する。さらに、加圧状態下
で導電性接着剤１４を硬化させることにより、接触面積
が拡大した状態を保つことができ、安定した低ＥＳＲ化
が実現できる。また、導電性接着剤層１４を備えている
ことで、第一の導電性高分子層１３と第二の導電性高分
子層１５とが互いに剥がれてしまうこともない。さらに
は、導電性接着剤１４は熱硬化性であることから、熱に
対する信頼性が向上する。従って、一体化されたコンデ
ンサ素子の信頼性も得ることができる。なお、導電性接
着剤１４にはカーボンや導電性高分子の粒子を分散させ
た熱硬化性樹脂が好ましいが、コンデンサ素子を形成す
る上ではこれらに限らず、導電性の接着剤であれば使用
可能である。

【００３３】また、陰極用集電金属箔１６は金属箔であ
れば良いが、固有抵抗が低く、電解重合により第二の導
電性高分子層１５の形成が可能で、かつ半田付けが可能
であるＣｕ箔やＮｉ箔、またはこれに加えて、界面抵抗
の低減のためにＣｕ箔やＮｉ箔あるいはアルミニウム箔
の表面（第二の導電性高分子層１５と接触する表面）に
炭素粒子１７を加圧プレスなどにより埋め込んだものを
用いることが好ましい。

【００３４】以上のように、本構成のコンデンサ素子に
よれば、陰極用集電金属箔１６と第二の導電性高分子層
１５の界面抵抗、さらに第一および第二の導電性高分子
層１３，１５と導電接着剤層１４との界面抵抗が低減で
きるので、低ＥＳＲ化を実現することができる。

【００３５】図２には、本発明の固体電解コンデンサの
一実施形態として、本実施の形態のコンデンサ素子を備
えた固体電解コンデンサが示されている。図２におい
て、１８はモールド材、１９は陽極端子、２０は陰極端
子である。

【００３６】図２に示す固体電解コンデンサは、図１に
示したコンデンサ素子が両面に形成された構造のコンデ
ンサ素子、つまり、第一の導電性高分子１３が設けられ
た１枚の陽極用弁金属箔１１と、第二の導電性高分子１
５が設けられた２枚の集電用金属箔１６とを、導電性接
着剤１４を用いて加圧状態下で接着させることで全体を
一体化したコンデンサ素子を備えている。このコンデン
サ素子を、例えば、酸化珪素をフィラーとして含む液状
エポキシ系のモールド材１８により成型し、端面を研磨
して陽極用弁金属箔１１と陰極用集電金属箔１６とを露
出させ、Ｎｉなどのメッキや導電性ペーストなどにより
陽極端子１９と陰極端子２０をそれぞれ形成することに
より、本実施の形態の固体電解コンデンサが得られる。

【００３７】なお、本実施の形態では１枚の陽極用弁金
属箔１１と２枚の集電用金属箔１６とを導電性高分子層
１３，１５および導電性接着剤層１４を介して積層した
構成であるが、陽極弁金属箔１１と陰極用集電金属箔１
６とを導電性高分子層１３，１５および導電性接着剤層
１４を介して複数積層した構成であっても良い。また、
陽極端子１９や陰極端子２０の構成もこれに限るもので
はない。また、モールド材１８の形成方法は液状モール
ド材による成形に限るものではなく、トランスファーモ
ールドにより成型したものでもよい。

【００３８】本実施の形態の固体電解コンデンサは、上
述したように、陰極用集電金属箔１６と第二の導電性高
分子層１５の界面抵抗、および第一および第二の導電性
高分子層１３，１５と導電接着剤層１４との界面抵抗が
低減されたコンデンサ素子を用いているので、セラミッ
ク積層コンデンサ並みの低ＥＳＲ化が実現できる。

【００３９】（実施の形態２）図３には、本発明の固体
電解コンデンサの一実施形態の概略構成が示されてい
る。図３において、２１はゴム弾性体である。なお、実
施の形態１にて説明した部材と同様の部材には同じ参照
番号を付記しており、ここではそれらの部材の説明を省
略する。

【００４０】本実施の形態の固体電解コンデンサは、図
２に示した固体電解コンデンサが有しているコンデンサ
素子を複数個積層した構成である。つまり、本実施の形
態の固体電解コンデンサは、第一の導電性高分子１３が
設けられた２枚の陽極用弁金属箔１１と、第二の導電性
高分子１５が設けられた３枚の集電用金属箔１６とを、
導電性接着剤１４を用いて加圧状態下で接着させること
で全体を一体化したコンデンサ素子積層体を備えてい
る。

【００４１】さらに、前記固体電解コンデンサには、コ
ンデンサ素子積層体の上面および下面に、例えばスチレ
ンブタジエンラバー（ＳＢＲ）よりなるシート状のゴム
弾性体２１が、接着剤などで固定されて設けられてい
る。なお、ここで設ける弾性体はゴムに限られず、例え
ば発砲樹脂シートを使用することも可能である。

【００４２】以上のように上下面にゴム弾性体２１が設
けられたコンデンサ素子の積層体を、酸化珪素をフィラ
ーとして含むエポキシ系のモールド材１８でトランスフ
ァーモールド成型する。その後、モールド材１８の端面
を研磨して陽極用弁金属箔１１と陰極用集電金属箔１６
を露出させ、Ｎｉなどのメッキや導電性ペーストなどに
より陽極端子１９と陰極端子２０を形成することによ
り、本実施の形態の固体電解コンデンサを得る。なお、
陽極端子１９や陰極端子２０の構成はこれに限るもので
はない。また、モールド材１８の形成方法はトランスフ
ァーモールドに限るものではなく、液状のモールド樹脂
を流し込んで加熱硬化させ、成型したものでもよい。

【００４３】本実施の形態の固体電解コンデンサにおい
ては、モールド材１８が硬化収縮することによりゴム弾
性体２１に応力が発生し、この応力によってコンデンサ
素子の積層体が積層方向に圧縮されるため、熱ストレス
に対してより安定な界面接続が実現できる。これによ
り、低ＥＳＲで、かつ、熱ストレスに対して信頼性の高
い固体電解コンデンサを実現できる。なお、ここでは、
複数のコンデンサ素子が積層された固体電解コンデンサ
に対してゴム弾性体２１を設けたが、実施の形態１の固
体電解コンデンサのように、複数のコンデンサ素子が積
層されていない構成に対しても、同様にゴム弾性体２１
を設けることができる。この場合も、本実施の形態の場
合と同様の効果が得られる。

【００４４】また、本実施の形態においては、コンデン
サ素子積層体の上下面にゴム弾性体２１を設けたが、上
下何れか一方の面にだけ設けてもよい。

【００４５】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。

【００４６】（実施例１）本発明の実施例１では、実施
の形態１に示したコンデンサ素子および固体電解コンデ
ンサを作製した。

【００４７】陽極用弁金属箔１１としては、純度９９．
９９％、厚さ１００μｍのアルミ箔を用いた。このアル
ミ箔の両面を、濃度１０ｗｔ％、液温３５℃の塩酸を主
体とする電解液中で交流電流を印加して電解エッチング
し、粗面化した。このアルミ箔における粗面化層の厚み
は４０μｍであった。

【００４８】次に、前記アルミ箔を打ち抜いて陽極用弁
金属箔１１とした。第一の導電性高分子層１３を形成す
る部分を分離するため、陽極用弁金属箔１１の一部に絶
縁性テープをはり、コンデンサ部となる陽極用弁金属箔
１１の有効部分を３．５ｍｍ角とした。液温が６０℃
で、濃度が５ｗｔ％のアジピン酸アンモニウムの水溶液
を陽極酸化液として、化成電圧８Ｖで定電圧化成を行
い、陽極用弁金属箔１１の表面に誘電体酸化皮膜層１２
を形成した。

【００４９】次に、チオフェンモノマーと鉄系酸化剤と
ドーパントとを含む溶液を陽極用弁金属箔１１のコンデ
ンサ部となる面（前記３．５ｍｍ角の面部分）に滴下
し、まず化学重合により導電性高分子層１３を薄く形成
した。その後、電解重合により導電性高分子層を１３を
充分に形成した。

【００５０】一方、陰極用集電金属箔１６としては、粗
面化したアルミニウム箔の表面に炭素粒子を加圧プレス
などにより埋め込んだものを用いた。チオフェンモノマ
ーとドーパントを含む電解液中で電解重合を行って、陰
極用集電金属箔１６に第二の導電性高分子層１５を形成
した。

【００５１】次いで、グラファイトとエポキシ樹脂とか
らなる導電性接着剤層１４を第一の導電性高分子層１３
上に塗布し、第一の導電性高分子層１３と第二の導電性
高分子層１５とが対向するように、陽極用弁金属箔１１
と陰極用集電金属箔１６とを積層した。この時、２つの
陰極用集電金属箔１６で１つの陽極用弁金属箔１１を挟
み、９．８×１０⁶Ｐａの圧力をかけ、１２０℃、窒素
雰囲気中で加圧した状態のまま導電性接着剤層１４を硬
化させ、一体となったコンデンサ素子を作製した。

【００５２】次いで、作製した前記コンデンサ素子をポ
リテトラフルオロエチレンの型に配置し、型とコンデン
サ素子との隙間に、無機フィラーを含有する液状エポキ
シ系のモールド材１８を窒素雰囲気中で流し込んで硬化
させ、コンデンサ素子を封止した。次いで、切断によ
り、モールド材１８によって封止されたコンデンサ素子
を切り出した。

【００５３】次いで、研磨により、陽極用弁金属箔１１
および陰極用集電金属箔１６の、陽極端子１９または陰
極端子２０と接続される部分を露出させ、Ｚｎ置換およ
びＮｉメッキを行い、Ｎｉメッキ上にＣｕを電メッキし
て陽極端子１９と陰極端子２０を形成した。

【００５４】次いで、エージングとして、８０℃、８０
％ＲＨの雰囲気中で吸湿させ、定電圧を印加して誘電体
酸化皮膜層１２の再修復を行い、乾燥させて、固体電解
コンデンサを得た。

【００５５】以上のように作製された本実施例の固体電
解コンデンサは、ＬＣＲメータによる周波数特性から、
１２０Ｈｚの容量が約１４μＦであった。１００ｋＨｚ
でのＥＳＲは約２〜３ｍΩであった。また、本実施例の
固体電解コンデンサは、ピーク温度２６０℃、１０ｓｅ
ｃの半田リフロー試験を２回行っても、ＥＳＲ値の変化
はほとんど見られなかった。

【００５６】図４に、導電性接着剤層１４による接合時
の加圧力とＥＳＲとの関係の一例を示す。図４から明ら
かなように、およそ３．９２×１０⁶Ｐａより大きい加
圧力では、１０ｍΩ以下のＥＳＲが得られ、かつＥＳＲ
が安定な領域、つまりＥＳＲ値が大きく変化しない領域
になっている。従って、小さく安定したＥＳＲ値が得ら
れる所定値以上の圧力のもとで導電性接着剤を硬化させ
ることにより、低く安定したＥＳＲ値のコンデンサ素子
および固体電解コンデンサを得ることができる。

【００５７】（実施例２）本発明の実施例２では、実施
の形態２に示した固体電解コンデンサを作製した。

【００５８】陽極用弁金属箔１１としては、純度９９．
９９％、厚さ１００μｍのアルミ箔を用いた。このアル
ミ箔の両面を、濃度１０ｗｔ％、液温３５℃の塩酸を主
体とする電解液中で交流電流を印加して電解エッチング
し、粗面化した。このアルミ箔における粗面化層の厚み
は４０μｍであった。

【００５９】次に、前記アルミ箔を打ち抜いて陽極用弁
金属箔１１とした。第一の導電性高分子層１３を形成す
る部分を分離するため、陽極用弁金属箔１１の一部に絶
縁性テープをはり、コンデンサ部となる陽極用弁金属箔
１１の有効部分を３．５ｍｍ角とした。液温が６０℃
で、濃度が５ｗｔ％のアジピン酸アンモニウムの水溶液
を陽極酸化液として、化成電圧８Ｖで定電圧化成を行
い、陽極用弁金属箔１１の表面に誘電体酸化皮膜層１２
を形成した。

【００６０】次に、チオフェンモノマーと鉄系酸化剤と
ドーパントとを含む溶液を陽極用弁金属箔１１のコンデ
ンサ部となる面（前記３．５ｍｍ角の面部分）に滴下
し、まず化学重合により導電性高分子層１３を薄く形成
した。その後、電解重合により導電性高分子層を１３を
充分に形成した。

【００６１】一方、陰極用集電金属箔１６としては、粗
面化したアルミニウム箔の表面に炭素粒子を加圧プレス
などにより埋め込んだものを用いた。チオフェンモノマ
ーとドーパントを含む電解液中で電解重合を行って、陰
極用集電金属箔１６に第二の導電性高分子層１５を形成
した。

【００６２】次いで、グラファイトとエポキシ樹脂とか
らなる導電性接着剤層１４を第一の導電性高分子層１３
上に塗布し、第一の導電性高分子層１３と第二の導電性
高分子層１５とが対向するように、陽極用弁金属箔１１
と陰極用集電金属箔１６とを積層した。この時、３つの
陰極用集電金属箔１６で２つの陽極用弁金属箔１１を挟
み、９．８×１０⁶Ｐａの圧力をかけ、１２０℃、窒素
雰囲気中で加圧した状態のまま導電性接着剤層１４を硬
化させ、一体となったコンデンサ素子の積層体を作製し
た。

【００６３】次いで、シート状のＳＢＲよりなるゴム弾
性体２１を、コンデンサ素子の積層体の上下面それぞれ
に瞬間接着剤で固定した。

【００６４】次いで、ゴム弾性体２１を配置したコンデ
ンサ素子の積層体をポリテトラフルオロエチレンの型に
配置し、型とコンデンサ素子の積層体との隙間に、無機
フィラーを含有する液状エポキシ系のモールド材１８を
窒素雰囲気中で流し込んで硬化させ、コンデンサ素子の
積層体およびゴム弾性体２１を封止した。次いで、切断
により、モールド材１８によって封止されたコンデンサ
素子の積層体およびゴム弾性体２１を切り出した。

【００６５】次いで、研磨により、陽極用弁金属箔１１
および陰極用集電金属箔１６の、陽極端子１９または陰
極端子２０と接続される部分を露出させ、Ｚｎ置換およ
びＮｉメッキを行い、Ｎｉメッキ上にＣｕを電メッキし
て陽極端子１９と陰極端子２０を形成した。

【００６６】次いで、エージングとして、８０℃、８０
％ＲＨの雰囲気中で吸湿させ、定電圧を印加して誘電体
酸化皮膜層１２の再修復を行い、乾燥させて、固体電解
コンデンサを得た。

【００６７】以上のように作製された本実施例の固体電
解コンデンサは、ＬＣＲメータによる周波数特性から、
１２０Ｈｚの容量が約２８μＦであった。１００ｋＨｚ
でのＥＳＲは約２ｍΩであった。また、本実施例の固体
電解コンデンサは、ピーク温度２６０℃、１０ｓｅｃの
半田リフロー試験を５回行っても、ＥＳＲ値の変化はほ
とんど見られなかった。

【００６８】（比較例）比較例として、図５に示す従来
の機能性高分子電解コンデンサを作製した。

【００６９】陽極用アルミニウム電極箔１０１として
は、純度９９．９９％、厚さ１００μｍのアルミ箔を用
いた。このアルミ箔の両面を、濃度１０ｗｔ％、液温３
５℃の塩酸を主体とする電解液中で交流電流を印加して
電解エッチングし、粗面化した。このアルミ箔における
粗面化層の厚みは４０μｍであった。

【００７０】次に、前記アルミ箔を打ち抜いて陽極用ア
ルミニウム電極箔１０１とした。導電性高分子層１０３
を形成する部分を分離するため、陽極用アルミニウム電
極箔１０１の一部に絶縁性テープをはり、コンデンサ部
となる陽極用アルミニウム電極箔１０１の有効部分を
３．５ｍｍ角とした。液温が６０℃で、濃度が５ｗｔ％
のアジピン酸アンモニウムの水溶液を陽極酸化液とし
て、化成電圧８Ｖで定電圧化成を行い、陽極用アルミニ
ウム電極箔１０１の表面に誘電体酸化皮膜層１０２を形
成した。

【００７１】次に、ポリチオフェンモノマーと鉄系酸化
剤とドーパントとを含む溶液を陽極用アルミニウム電極
箔１０１のコンデンサ部となる面（前記３．５ｍｍ角の
面部分）に滴下し、まず化学重合により導電性高分子層
１０３を薄く形成した。その後、電解重合により導電性
高分子層を１０３を充分に形成した。

【００７２】次いで、カーボン層１０４およびＡｇペー
スト層１０５をディップと加熱により形成した。

【００７３】次いで、陽極端子１０６を陽極用アルミニ
ウム電極箔１０１に溶接し、陰極端子１０７をＡｇペー
スト層１０６に接着した後、モールド樹脂１０８をトラ
ンスファー成形により形成した。

【００７４】最後に、８０℃、８０％ＲＨの雰囲気中で
吸湿させ、定電圧を印加して、誘電体酸化皮膜層１０２
の再修復を行い、乾燥させて、固体電解コンデンサを得
た。

【００７５】以上のように作製された従来の固体電解コ
ンデンサは、ＬＣＲメータによる周波数特性から、１２
０Ｈｚの容量は約１４μＦであった。また、１００ｋＨ
ｚでのＥＳＲ値は約２０ｍΩと、実施例１，２の固体電
解コンデンサよりも大きかった。

【００７６】このように、実施例１，２のコンデンサ素
子、固体電解コンデンサ、およびそれらの製造方法によ
れば、従来のコンデンサ素子や固体電解コンデンサと比
較して、低ＥＳＲ化を実現することができることが確認
された。

【００７７】また、例えばこれらの固体電解コンデンサ
を回路基板に内蔵すれば、ＥＳＲ値の低いコンデンサ内
蔵回路基板も得ることが可能である。

【００７８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のコンデ
ンサ素子および固体電解コンデンサによれば、複雑なプ
ロセスを経ることなく各界面抵抗を低減し、積層セラミ
ックコンデンサ並の低ＥＳＲ化を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のコンデンサ素子の概略
構成を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施形態の固体電解コンデンサの
概略構成を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施形態の固体電解コンデンサの
概略構成を示す断面図である。

【図４】導電性接着剤接合における加圧力とＥＳＲと
の関係図である。

【図５】従来の機能性高分子アルミ電解コンデンサの
概略構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１１陽極用弁金属箔１２誘電体酸化皮膜層１３第一の導電性高分子層１４導電性接着剤層１５第二の導電性高分子層１６陰極用集電金属箔１７炭素粒子１８モールド材１９陽極端子２０陰極端子２１ゴム弾性体

フロントページの続き (72)発明者中谷誠一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者白石誠吾大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者半田浩之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が粗面化された陽極用弁金属体と、前記陽極用弁金属体の表面に設けられた誘電体酸化皮膜
層と、前記誘電体酸化皮膜層上に設けられた陰極用導電層と、前記陰極用導電層上に設けられた陰極用集電金属体とを
備えており、前記陰極用導電層が、第一の導電性高分子層、第二の導
電性高分子層、および前記第一の導電性高分子層と前記
第二の導電性高分子層との間に配置される導電性接着剤
層の三層からなることを特徴とするコンデンサ素子。
【請求項２】前記導電性接着剤層は、導電性粒子が分
散された熱硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項
１に記載のコンデンサ素子。
【請求項３】前記陽極用弁金属体が、アルミニウム、
タンタル、およびニオブのうちの一種からなることを特
徴とする請求項１に記載のコンデンサ素子。
【請求項４】前記陰極用集電金属体が、その表面から
露出するように炭素粒子が埋め込まれた金属箔からなる
ことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ素子。
【請求項５】請求項１に記載のコンデンサ素子を製造
する方法であって、陽極用弁金属体の表面に形成された誘電体酸化皮膜層上
に第一の導電性高分子層を形成する工程と、陰極用集電金属体の表面に第二の導電性高分子層を形成
する工程と、前記第一の導電性高分子層上および第二の導電性高分子
層上の少なくとも一方に導電性接着剤を塗布する工程
と、前記第１の導電性高分子層と前記第二の導電性高分子層
とが前記導電性接着剤を介して対向するように前記陽極
用弁金属体と前記陰極用集電金属体とを積層し、積層方
向に加圧した状態で前記導電性接着剤を硬化させる工程
とを含むことを特徴とするコンデンサ素子の製造方法。
【請求項６】請求項１に記載のコンデンサ素子を少な
くとも一つ備えており、さらに、前記コンデンサ素子をモールドするモールド材
と、前記陽極用弁金属体に接続される陽極端子と、前記
陰極用集電金属体に接続される陰極端子とを備えたこと
を特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項７】前記コンデンサ素子が複数個積層された
コンデンサ素子積層体を備えたことを特徴とする請求項
６に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項８】前記コンデンサ素子の上面および下面の
うち少なくとも一方と前記モールド材との間に弾性体が
配置されたことを特徴とする請求項６に記載の固体電解
コンデンサ。
【請求項９】前記コンデンサ素子積層体の上面および
下面のうち少なくとも一方と前記モールド材との間に弾
性体が配置されたことを特徴とする請求項７に記載の固
体電解コンデンサ。