JP2004158577A - 積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの製造方法及び該方法によるコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＳＲが小さく、コンデンサ特性に優れた積層型アルミ固体電解コンデンサを、大面積のコンデンサ素子を用いた場合でも、作業性よくかつ効率的に製造できる方法を提供。
【解決手段】表面に誘電体酸化皮膜を形成させた大面積アルミニウム箔の固体電解質層及び導電体層を形成させる部分に、直径０．１〜０．６ｍｍφの貫通孔２を少なくとも１個穿ったアルミニウム箔１を用いて、導電性高分子からなる固体電解質層４及び導電体層５を順次形成させた平板状コンデンサ素子を、導電体層が重なり合うように、複数枚積層させ、ついで、該貫通孔内に形成させた導電性樹脂９により、導電体層５とリードフレームの陰極８とを導通させ、またアルミニウム箔１とリードフレームの陽極７とを、陽極リード６を介して導通させて作製した積層型大面積アルミ固体電解コンデンサである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの製造方法と該方法により作製された積層型大面積アルミ固体電解コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気伝導度が高く、耐熱性に優れた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は、電気抵抗が小さく、周波数特性、電気特性に優れており、また、小型低背位であり、プリント配線基板等への表面実装が可能である。
【０００３】
積層型アルミ固体電解コンデンサは、一般に、陽極引出部を設けたアルミニウム箔の表面に、化成処理により誘電体酸化皮膜を形成させた後、順次、導電性高分子からなる固体電解質層、カーボンペースト、銀ペースト等からなる導電体層を形成させて、平板状コンデンサ素子を得、ついで、該コンデンサ素子を複数枚積層し、導電体層同士を導電性材料で接合させた後、該素子のアルミニウム箔とリードフレームの陽極リードとを接合した後、該素子の導電体層を、銀ペースト等の導電性樹脂を用いて、リードフレームの陰極に接合した後、エポキシ樹脂等の外装を施し作製されている。
【０００４】
上記積層型アルミ固体電解コンデンサは、導電体層同士を接合する導電性樹脂の電気的接触不良による等価直列抵抗（以下「ＥＳＲ」と略記する。）の増大という解決すべき課題があった。
【０００５】
上記問題を解決するため、一方の先端が断面櫛形形状でコンデンサ素子との接合部が導電性の高い金属で塗布、メッキまたは蒸着された陰極リードフレームの先端部にコンデンサ素子を接合させて、各コンデンサ素子間や陰極端子への通電状態を改善し、高周波領域でのインピーダンス、ＥＳＲ特性に優れたコンデンサを得ているものがある（例えば、特許文献１。）。しかしながら、大面積のコンデンサ素子を用いる場合には、陰極リードフレームの断面櫛形部分が、作業性の面で問題となっていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２７４００３号公報（第２頁、第１図）
【０００７】
【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、コンデンサ特性に優れた積層型アルミ固体電解コンデンサを、大面積のコンデンサ素子を用いた場合でも、作業性よくかつ効率的に製造できる方法を提供することである。
【０００８】
【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、貫通孔を有する平板状コンデンサ素子を用いることにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、表面に誘電体酸化皮膜を形成させた大面積アルミニウム箔上に、導電性高分子からなる固体電解質層及び導電体層を順次形成させた平板状コンデンサ素子の導電体層が重なり合うように、複数枚を積層させた後、アルミニウム箔とリードフレームの陽極とを陽極リードを介して、また導電体層とリードフレームの陰極とを導通させる積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの製造方法において、アルミニウム箔の固体電解質層及び導電体層を形成させる部分に、直径０．１〜０．６ｍｍφの貫通孔を少なくとも１個有するアルミニウム箔を用いて、平板状コンデンサ素子を作製させ、ついで、該貫通孔内に形成させた導電性樹脂により、導電体層とリードフレームの陰極とを導通させることを特徴とする積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの製造方法と、該方法により作製された積層型大面積アルミ固体電解コンデンサである。
【００１０】
以下、本発明について、図１を参照して、詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの例を示す概略断面図であり、４枚の平板状コンデンサ素子を積層した時の積層コンデンサ素子を用いたものである。
【００１２】
長尺状アルミニウム箔表面をエッチング処理した後、ダイシングソーを用いて、所定のコンデンサ素子サイズに裁断し、ドリル等による穿孔や金型等による打抜き等により、裁断したアルミニウム箔１の固体電解質層４及び導電体層５を形成させる所定の位置に、少なくとも１カ所以上の貫通孔２を穿った後、化成処理により、該箔１の表面に誘電体酸化皮膜３を形成する。
【００１３】
本発明に用いられるアルミニウム箔１のサイズは、アルミニウム箔の縦が少なくとも４ｍｍ、横が少なくとも２ｍｍである。
【００１４】
貫通孔２の径は、通常、直径０．１ｍｍφ〜０．６ｍｍφであり、好ましくは、０．２ｍｍφ〜０．６ｍｍφである。また、貫通孔２は、パターン内の固体電解質層４及び導電体層５を形成させる中央部分に、少なくとも１個穿たれるが、その数は、作製されるコンデンサ素子のサイズにより、コンデンサ特性を損なわない範囲で、適宜選択される。また、貫通孔２の位置は、平板状コンデンサ素子を積層させることを考慮して、各アルミニウム箔１の同位置となるように形成させる。
【００１５】
次に、誘電体酸化皮膜３上に、導電性高分子からなる固体電解質層４を形成させる。
【００１６】
固体電解質層４となる導電性高分子は、周知のものを用いることができ、特に限定されない。例えば、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る。
【００１７】
固体電解質層４となる導電性高分子の形成方法としては、酸化剤を用いた導電性高分子モノマーの化学重合法、導電性高分子モノマーと支持電解質を含む電解液の電解重合法等、周知の方法を用いることができ、特に限定されない。
【００１８】
例えば、上記アルミニウム箔１の陽極引出部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ｐ−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、取り出した後、加熱、乾燥させる操作を、複数回繰り返して、導電性高分子であるポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）の固体電解質層４を形成させる。
【００１９】
ついで、固体電解質層４上に、カーボンペーストや銀ペースト等を塗布し、加熱、乾燥させて、導電体層５を形成させ、平板状コンデンサ素子を作製する。導電体層５は、コンデンサ素子の陰極部となる。
【００２０】
コンデンサ素子の作製は、上記の方法以外に、長尺状アルミニウム箔上に、少なくとも１カ所以上の貫通孔２を有するコンデンサ素子用パターンを複数個形成し、順次、導電性高分子からなる固体電解質層４、カーボン層及び銀層からなる導電体層５を形成させた後、ダイシングソー等で切断してもよい。
【００２１】
図１に示すように、作製した平板状コンデンサ素子４枚を、銀ペースト等の導電性樹脂９を用いて、該素子の陰極部である導電体層５同士が重なり合うように積層、接着させると共に、各素子の貫通孔２内に、導電性樹脂９を充填させる。次に、アルミニウム箔１の陽極引出部と陽極リード６とを、レーザー溶接等により、各々接合させる。ついで、金属製リードフレーム上に、積層コンデンサ素子を載置させ、レーザー溶接等により、陽極リード６とリードフレームの陽極７とを、また銀ペースト等の導電性樹脂９により、導電体層５の裏面とリードフレームの陰極８とを各々接合し、導通させる。さらに、エポキシ樹脂等により外装１０を施し、本発明の積層型大面積アルミ固体電解コンデンサを完成する。
【００２２】
本発明の製造方法は、積層型大面積アルミ固体電解コンデンサだけでなく、単層型や小面積アルミ固体電解コンデンサにも適用することができる。
【００２３】
本発明の製造方法によれば、大面積のコンデンサ素子を用いた場合でも、作業性よくかつ効率的に、コンデンサが量産できる。
【００２４】
本発明の積層型大面積アルミ固体電解コンデンサは、素子１個当たりの電気抵抗を低減でき、ＥＳＲが小さく、優れたコンデンサ特性を有している。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を、実施例に基づき、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。
【００２６】
実施例１
表面をエッチング処理したアルミニウム箔（縦６ｍｍ×横３ｍｍ、厚さ１５０μｍ）１の陽極引出部を除いた縦５ｍｍ×横３ｍｍの中央部分に、直径０．４ｍｍφのエンドミルで、貫通孔２を１カ所穿った後、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬させ、電圧１３Ｖを印加させて化成処理し、表面に誘電体酸化皮膜３を形成させた。
【００２７】
次に、上記アルミニウム箔１の誘電体酸化皮膜３を形成した部分を、導電性高分子モノマーである３，４−エチレンジオキシチオフェンの１５％ブタノール溶液中に、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回繰り返して、化学重合によるポリ（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４を形成させた。該固体電解質層４は、縦５ｍｍ×横３ｍｍであり、かつ貫通孔２部分にも形成されている。
【００２８】
ついで、貫通孔２部分を含む固体電解質層４上にカーボンペースト及び銀ペーストを塗布して、陰極部となる導電体層５を形成させて、平板状コンデンサ素子（縦６ｍｍ×横３ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ）を得た。
【００２９】
得られた平板状コンデンサ素子４枚の陰極部である導電体層５同士が重なり合うように、導電性樹脂９の銀ペーストを用いて接合すると共に、各素子の貫通孔２内も、導電性樹脂９の銀ペーストを充填した。また、アルミニウム箔１の陽極引出部と陽極リード６とを、電気抵抗溶接機によりスポット溶接し、導通させて、該コンデンサ素子４枚を積層した積層コンデンサ素子１組を得た。
【００３０】
ついで、上記積層コンデンサ素子を、鉄合金（４２−アロイ、厚さ０．１ｍｍ）製リードフレームに載置し、陽極リード６とリードフレームの陽極７とを、電気抵抗溶接機によりスポット溶接し、また、導電性樹脂９の銀ペーストを用いて、導電体層５の裏面とリードフレームの陰極８とを接合して、各々導通させた。さらに、エポキシ樹脂で外装１０を施し、定格電圧６．３Ｖ、定格静電容量４５μＦの、本発明の積層型アルミ固体電解コンデンサ（外形寸法：縦７．３ｍｍ×横４．３ｍｍ×高さ２．７ｍｍ）を完成させた。
【００３１】
完成したコンデンサについて、初期特性である、１２０Ｈｚでの静電容量（以下「Ｃ」と略記する。）、１２０Ｈｚでの誘電損失の正接（以下「ｔａｎδ」と略記する。）、漏れ電流（以下「ＬＣ」と略記する。）及び１００ｋＨｚでのＥＳＲを測定した結果を、表１に示す。
【００３２】
実施例２
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１２ｍｍ×横３ｍｍ、厚さ１５０μｍ）の陽極引出部を除いた縦１１ｍｍ×横３ｍｍの端部から均等となる中央部分の各々の位置に、貫通孔を２カ所穿った以外は、実施例１と同様にして、定格電圧１２．２Ｖ、定格静電容量４５μＦの、本発明のアルミ固体電解コンデンサ（外形寸法：縦１３．３ｍｍ×横４．３ｍｍ×高さ２．７ｍｍ）を完成させた。完成したコンデンサの初期特性を測定した結果を、表１に示す。
【００３３】
比較例
実施例１において、貫通孔を形成しないアルミニウム箔を用い、また金ワイヤーを用いて、各々のコンデンサ素子の陰極部である導電体層とリードフレームの陰極とを接合した以外は、実施例１と同様にして、定格電圧６．３Ｖ、定格静電容量４５μＦの積層型アルミ固体電解コンデンサ（外形寸法：縦７．３ｍｍ×横４．３ｍｍ×高さ２．７ｍｍ）を完成させた。完成したコンデンサの初期特性を測定した結果を、表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１に示すように、実施例１及び２は、比較例に比し、ＥＳＲがより小さくなっており、また、貫通孔による容量低下や漏れ電流の増大は見られない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、大面積のコンデンサ素子を用いた場合でも、作業性よくかつ効率的に、コンデンサが製造できる。
【００３７】
本発明の積層型大面積アルミ固体電解コンデンサは、素子１個当たりの電気抵抗を低減でき、ＥＳＲが小さく、優れたコンデンサ特性を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの概略断面図である。
【符号の説明】
１ アルミニウム箔（陽極引出部）
２ 貫通孔
３ 誘電体酸化皮膜
４ 固体電解質層
５ 導電体層
６ 陽極リード
７ リードフレームの陽極
８ リードフレームの陰極
９ 導電性樹脂
１０ 外装

Claims (5)

1. 表面に誘電体酸化皮膜を形成させた大面積アルミニウム箔上に、導電性高分子からなる固体電解質層及び導電体層を順次形成させた平板状コンデンサ素子の導電体層が重なり合うように、複数枚を積層させた後、アルミニウム箔とリードフレームの陽極とを陽極リードを介して、また導電体層とリードフレームの陰極とを導通させる積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの製造方法において、アルミニウム箔の固体電解質層及び導電体層を形成させる部分に、直径０．１〜０．６ｍｍφの貫通孔を少なくとも１個有するアルミニウム箔を用いて、平板状コンデンサ素子を作製させ、ついで、該貫通孔内に形成させた導電性樹脂により、導電体層とリードフレームの陰極とを導通させることを特徴とする積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの製造方法。
2. 貫通孔の直径が、０．２〜０・６ｍｍφであることを特徴とする請求項１に記載の積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの製造方法。
3. 平板状コンデンサ素子が、少なくとも２枚であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの製造方法。
4. アルミニウム箔の縦が少なくとも４ｍｍ、横が少なくとも２ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の積層型大面積アルミ固体電解コンデンサの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の製造方法を用いて作製した積層型大面積アルミ固体電解コンデンサ。

Images