JP2006100372A

JP2006100372A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2006100372A
Application number: JP2004281801A
Authority: JP
Inventors: Shizue Kizu; 静恵木津; Tatsuo Fujii; 達雄藤井; Katsumasa Miki; 勝政三木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】シート形の固体電解コンデンサに関し、漏れ電流不良の発生と容量達成率が悪いという課題を解決し、容量達成率を低下させないものを提供することを目的とする。
【解決手段】一方の面を陽極電極部２とし、他方の面をエッチングして誘電体酸化被膜３を形成したシート状の基材１と、この基材１の誘電体酸化被膜３上に形成された固体電解質層４と、この固体電解質層４を含む基材１を貫通するスルーホール６と、このスルーホール６の内周面ならびにこの内周面に繋がる陽極電極部２と固体電解質層４の一部を被覆した絶縁層７と、この絶縁層７を含む固体電解質層４上とスルーホール６内に形成された陰極層５からなる構成により、スルーホール６付近の固体電解質層４の形成不良を改善でき、漏れ電流不良の減少と、誘電体酸化被膜３を最大限活用できるために容量達成率の低下を抑制した高性能のシート形の固体電解コンデンサができる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサの中で、導電性高分子や二酸化マンガン等を固体電解質に用いたシート形の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。

図１０はこの種の従来のシート形の固体電解コンデンサの構成を示した断面図、図１１は図１０のＢ部を拡大した断面図であり、図１０と図１１において、２１は弁作用金属からなる基材、２２はこの基材２１の一方の面に設けられた接続端子、２３は上記基材２１の他方の面をエッチング処理（熱処理）することにより粗面化（多孔質化）した（図示せず）後に形成された誘電体酸化被膜、２４と２５はこの誘電体酸化被膜２３上に順次積層形成された固体電解質層（集電体層）と銀ペーストや銅ペーストからなる陰極層である。

２６はスルーホール、２７はこのスルーホール２６内ならびに弁作用金属のエッチングされていない面に形成された絶縁層、２８は外装、２９はこの外装２８に設けられた穴に接続端子２２と電気的に接続されるよう形成された中間電極、３０は接続バンプ、３１は補強板、３２は陽陰極分離部である。

また、このように構成された従来のシート形の固体電解コンデンサは、図１２の製造工程を示すフローチャートに示すように、弁作用金属シートからなる基材２１の一方の面を熱処理することにより粗面化して誘電体酸化被膜２３を形成し、次に誘電体酸化被膜２３を含む基材２１の表裏面に貫通するスルーホール２６を設ける加工を行う。

続いて、このスルーホール２６の内壁および弁作用金属のエッチング処理されていない面に絶縁層２７を形成し、この絶縁層２７の所定の位置に接続端子を形成するための開口部を形成し、誘電体酸化被膜２３の表面外周部に陽陰極分離部３２を形成する。次に誘電体酸化被膜２３の上に固体電解質層２４を形成し、続いて陰極層２５を形成し、絶縁層２７の開口部にめっきによって接続端子２２を形成しコンデンサ素子部が完成する。

このように構成された従来のシート形の固体電解コンデンサは、高周波応答性の著しい向上を図ることができる等の特徴を有するものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−１６５２４８号公報

しかしながら上記従来のシート形の固体電解コンデンサでは、その製造方法に起因する構造面から漏れ電流不良が発生しやすく、容量達成率が悪いという課題があった。

即ち、図１１にその詳細を示すように、スルーホール２６の内壁ならびにこれに繋がる弁作用金属のエッチング処理されていない面と誘電体酸化被膜２３の一部に形成した絶縁層２７の内、誘電体酸化被膜２３上に形成された絶縁層２７が固体電解質層２４の形成を遮断した状態になり、このためにスルーホール２６付近では、集電体層２４（固体電解質層）の形成不良が発生しやすく、漏れ電流不良の原因となるばかりでなく、誘電体酸化被膜２３上に形成された絶縁層２７の部分の面積分だけ容量達成率が低下してしまう結果になるものである。

これは、スルーホール２６加工後に絶縁層２７を形成する製造方法であるため、エッチングにより粗面化された基材２１に絶縁層２７を形成する材料が染み込んでしまうために起こる現象であり、このような製造方法を用いる限りにおいては、この問題を回避することは難しいという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決し、漏れ電流不良発生を抑制し、容量達成率を低下させることがない高性能のシート形の固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、一方の面を陽極電極部とし、他方の面をエッチング処理することにより粗面化し、かつ誘電体酸化被膜を形成した弁作用金属からなるシート状の基材と、この基材の誘電体酸化被膜上に形成された固体電解質層と、この固体電解質層を含む基材を貫通するスルーホールと、このスルーホールの内周面ならびにこの内周面に繋がる弁作用金属のエッチング処理されていない面と固体電解質層の一部を被覆した絶縁層と、この絶縁層を含む固体電解質層上とスルーホール内に形成された陰極層からなる構成にしたものである。

以上のように本発明による固体電解コンデンサは、誘電体酸化被膜上に固体電解質層を形成し、この固体電解質層上に絶縁層を形成した構成により、スルーホール付近の固体電解質層の形成不良を改善することができるため、漏れ電流不良の抑制ができ、なおかつ基材に形成された誘電体酸化被膜を最大限活用することができるようになるために容量達成率の低下を大きく抑制することが可能になり、高性能のシート形の固体電解コンデンサを実現できるという効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１，２に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１によるシート形の固体電解コンデンサの構成を示した断面図、図２は図１のＡ部を拡大した断面図、図３は同斜視図であり、図１、図２、図３において、１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる基材、２はこの基材１の一方の面に設けられた陽極電極部（陽極電極部２は設けなくてもコンデンサとしての特性上の大きな差はないため、設けない場合もある）、３と４と５は上記基材１の他方の面に順次積層形成された誘電体酸化被膜、固体電解質層、陰極電極層である。

６はスルーホール、７はこのスルーホール６の内壁ならびにこれに繋がる固体電解質層４の一部と陽極電極部２上（陽極電極部を設けない場合には基材１の一方の面上）に形成された絶縁層、８は上記絶縁層７に設けられた開口部、９はこの開口部８内に設けられて上記陽極電極部２ならびに陰極電極層５と夫々電気的に接続された接続バンプ、１０は陽陰極分離部、１１は補強板である。

また、このように構成された本実施の形態によるシート形の固体電解コンデンサは、図４の製造工程を示すフローチャートならびに図５（ａ）〜（ｅ）の製造工程図に示すように、弁作用金属であるアルミニウム箔からなる基材１の一方の面をエッチング処理することにより粗面化し、続いてこの粗面化された面を陽極酸化することにより誘電体酸化被膜３を形成し（図５（ａ））、続いてこの誘電体酸化被膜３上に化学重合により導電性高分子からなる固体電解質層４を形成する（図５（ｂ））。

次に、この固体電解質層４を含む基材１の表裏面に貫通するスルーホール６を設ける加工を行った後(図５（ｃ）)、このスルーホール６の内壁ならびにこれに繋がる固体電解質層４の一部とエッチングしていない側の基材１の面に絶縁層７を形成し（図５（ｄ））、最後に、上記絶縁層７を含む固体電解質層４上とこれに繋がるようにスルーホール６の内部に陰極電極層５を形成する(図５（ｅ）)ことによりシート形の固体電解コンデンサを作製するようにしたものである。

このように構成された本実施の形態によるシート形の固体電解コンデンサは、誘電体酸化被膜３上に固体電解質層４を形成した後にスルーホール６加工を行い、この後で固体電解質層４上に絶縁層７を形成した構成により、絶縁層７が誘電体酸化被膜３を覆ってしまうことが無くなり、スルーホール６付近における固体電解質層の形成不良を改善することができるため、漏れ電流不良が抑制でき、なおかつ基材１に形成された誘電体酸化被膜３を最大限活用することができるようになるために容量達成率の低下を大きく抑制することが可能になり、高性能のシート形の固体電解コンデンサを歩留まりよく実現することができるという格別の効果が得られるものである。

なお、参考までに、素子サイズが８ｍｍ×８ｍｍのシート形の固体電解コンデンサにφ０．３ｍｍのスルーホール（陰極）を４０個形成した固体電解コンデンサを、本実施の形態により作製したサンプルと従来品によるサンプルを夫々５０個ずつ準備し、その歩留まりと容量達成率を比較した結果、各５０個の平均で本実施の形態によるものは歩留まりが９２％、容量達成率が９１％であったのに対し、従来品では歩留まりが８３％、容量達成率が８４％であったことから、本発明により歩留まり、容量達成率ともに向上させることができるということが分かった。

また、本実施の形態においては、エッチングしていない側の基材１の面に陽極電極部２を形成する工程を設けることにより、外部の接続部品との接続抵抗をより下げることができる。この場合の陽極電極部２の形成工程は特にどの段階で行わなければならないということはない。

また、本実施の形態においては、誘電体酸化被膜３上に形成する固体電解質層４は化学重合で行うように説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一般に知られている固体電解質層の形成方法であれば、何を用いても良いものである。

また、本実施の形態においては、誘電体酸化被膜３上に形成する固体電解質層４として、導電性高分子からなる固体電解質層４を形成する例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二酸化マンガンなどを固体電解質として用いるものであっても良い。

また、本実施の形態においては、基材１としてアルミニウム箔を用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、タンタルやニオブ等の弁作用を有する金属であれば何を用いても良いものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。

本実施の形態は、上記実施の形態１によるシート形の固体電解コンデンサの製造方法の一部が異なるようにしたものであり、これ以外は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図６は本発明の実施の形態２によるシート形の固体電解コンデンサの製造工程を示したフローチャート、図７は本発明の実施の形態２によるシート形の固体電解コンデンサの構成を示した断面図であり、上記実施の形態１で図４で示した製造工程のスルーホール加工前の導電性高分子からなる固体電解質層４上にカーボン層１２を形成するようにしたものであり、これにより、固体電解質層４をより確実に、かつ緻密に形成することができるようになり、安定した性能の製品を得ることができるようになるものである。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。

図８は本発明の実施の形態３によるシート形の固体電解コンデンサの製造工程を示したフローチャート、図９は本発明の実施の形態３によるシート形の固体電解コンデンサの構成を示した断面図であり、上記実施の形態１で図４で示した製造工程の絶縁層を形成した後に、導電性高分子からなる固体電解質層４上に、電解重合（化学重合でも良い）により導電性高分子からなる第二の固体電解質層１３を積層形成するようにしたものであり、これにより、スルーホール形成時に影響を受けた導電性高分子からなる固体電解質層をより確実に、かつ緻密に形成することができるようになるため、安定した性能の製品を得ることができるようになるものである。なお、上記第二の固体電解質層１３は、あらかじめ形成された固体電解質層４と同じものであっても良いし、異なるものであっても良い。

本発明によるシート形の固体電解コンデンサ及びその製造方法は、シート状の基材に形成された誘電体酸化被膜を最大限活用することができるようになるために漏れ電流不良の発生及び、容量達成率の低下を大きく抑制することが可能になり、高性能のシート形の固体電解コンデンサを実現できるという効果を有し、特に高周波応答性が要求される分野等として有用である。

本発明の実施の形態１による固体電解コンデンサの構成を示した断面図同要部を拡大した断面図同斜視図同製造工程を示したフローチャート（ａ）〜（ｅ）同製造工程図本発明の実施の形態２による固体電解コンデンサの製造工程を示したフローチャート本発明の実施の形態２による固体電解コンデンサの構成を示した断面図本発明の実施の形態３による固体電解コンデンサの製造工程を示したフローチャート本発明の実施の形態３による固体電解コンデンサの構成を示した断面図従来の固体電解コンデンサの構成を示した断面図同要部を拡大した断面図同製造工程を示したフローチャート

符号の説明

１基材
２陽極電極部
３誘電体酸化被膜
４固体電解質層
５陰極電極層
６スルーホール
７絶縁層
８開口部
９接続バンプ
１０陽陰極分離部
１１補強板
１２カーボン層
１３第二の固体電解質層

Claims

一方の面を陽極電極部とし、他方の面をエッチング処理することにより粗面化し、かつ誘電体酸化被膜を形成した弁作用金属からなるシート状の基材と、この基材の誘電体酸化被膜上に形成された固体電解質層と、この固体電解質層を含む基材を貫通するスルーホールと、このスルーホールの内周面ならびにこの内周面に繋がる弁作用金属のエッチング処理されていない面と固体電解質層の一部を被覆した絶縁層と、この絶縁層を含む固体電解質層上とスルーホール内に形成された陰極層を有し、上記絶縁層に陽極電極部と電気的に接続される穴を設けることにより陽極取り出しを行うと共に、上記陰極層から陰極取り出しを行うようにした固体電解コンデンサ。
シート状の弁作用金属からなる基材の一方の面をエッチング処理することにより粗面化した後、これを陽極酸化処理することにより誘電体酸化被膜を形成し、続いてこの誘電体酸化被膜上に固体電解質層を形成し、続いてこの固体電解質層を含む基材の所定の位置に表裏に貫通するスルーホールを形成し、続いてこのスルーホールの内周面ならびにこの内周面に繋がる弁作用金属のエッチング処理されていない面と固体電解質層の一部に絶縁層を形成した後、この絶縁層を含む固体電解質層上とスルーホール内部に陰極層を形成するようにした固体電解コンデンサの製造方法。
固体電解質層を形成した後に、この固体電解質層上にカーボン層を形成するようにした請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
絶縁層を形成した後に、固体電解質層上に、第二の固体電解質層を積層形成するようにした請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。