JP2006100373A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

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、漏れ電流の抑制と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９とし、他方の面をエッチング処理して、かつ誘電体酸化被膜２を形成したシート状の陽極体１と、この陽極体１の誘電体酸化被膜２上に形成された固体電解質層３と、陽極体１の厚み方向の外周面の少なくとも誘電体酸化被膜２ならびにこれに繋がる固体電解質層３上の一部に形成された絶縁層４と、この絶縁層４を含む固体電解質層３上に形成された陰極層５からなる構成により、陽極体１に形成された誘電体酸化被膜２を最大限活用することができるようになり漏れ電流不良の発生と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。
【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１２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１３は図１２のＡ部を拡大した断面図であり、図１２と図１３において、１０は弁作用金属からなるシート状の陽極体、１１はこの陽極体１０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（図示せず）後に形成された誘電体酸化被膜、１２は誘電体酸化被膜１１上の外周部に形成された絶縁層、１３は絶縁層１２で囲まれた誘電体酸化被膜１１上に形成された固体電解質層、１４はこの固体電解質層１３上に形成された陰極電極層である。

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１４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シート状の陽極体１０の一方の面をエッチング処理することにより粗面化し、この面上に陽極酸化により誘電体酸化被膜１１を形成する。

続いて、この誘電体酸化被膜１１上の外周部に絶縁層１２を形成し、次にこの絶縁層１２で囲まれた上記誘電体酸化被膜１１上に重合方法により導電性高分子からなる固体電解質層１３を形成し、続いてこの固体電解質層１３上に陰極電極層１４を形成することにより作製するようにしたものであった。

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、薄型の固体電解コンデンサを実現したものであった。

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１３にその詳細を示すように、誘電体酸化被膜１１上に形成された絶縁層１２が固体電解質層１３の形成を遮断した状態になり、このため絶縁層１２付近では、集電体層１３（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１１上に形成された絶縁層１２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、絶縁層１２を形成した後に固体電解質層１３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陽極体１０に絶縁層１２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陽極体と、この陽極体の誘電体酸化被膜上に形成された固体電解質層と、陽極体の厚み方向の外周面の少なくとも誘電体酸化被膜ならびにこれに繋がる固体電解質層上の一部に形成された絶縁層と、この絶縁層を含む固体電解質層上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、陽極体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１，３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であり、図１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シート状の陽極体、２はこの陽極体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た（図示せず）後に形成された誘電体酸化被膜、３はこの誘電体酸化被膜２上に形成された固体電解質層、４は上記陽極体１の厚み方向の外周の外周面の少なくとも誘電体酸化被膜２ならびにこれに繋がる固体電解質層３上の一部に形成された絶縁層、５はこの絶縁層４の一部を含む固体電解質層３上に形成された陰極電極層、９は陽極電極部（陽極電極部９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）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２の製造工程を示すフローチャートならびに図３（ａ）〜（ｄ）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陽極体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２を形成し（図３（ａ））、続いてこの誘電体酸化被膜２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３を形成する（図３（ｂ））。

次に、この陽極体１の厚み方向の外周の少なくとも面誘電体酸化被膜２ならびにこれに繋がる固体電解質層３上の一部に絶縁層４を形成し（図３（ｃ））、最後に、この絶縁層４の一部を含む固体電解質層３上に陰極電極層５を形成する（図３（ｄ））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りシート形の固体電解コンデンサは、誘電体酸化被膜２上に固体電解質層３を形成した後、この固体電解質層３上に絶縁層４を形成した構成により、絶縁層４が誘電体酸化被膜２を覆ってしまうことが無くなり、陽極体１に形成された誘電体酸化被膜２を最大限活用することができるようになるために、漏れ電流不良発生を抑制し、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８８％、容量達成率が９３％であったのに対し、従来品では歩留まりが５０％、容量達成率が８３％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陽極体１の面に陽極電極部９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９の形成工程はどの段階で特に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２上に形成する固体電解質層３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２上に形成する固体電解質層３として、導電性高分子からなる固体電解質層３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、陽極体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２，４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固体電解質層ならびに陰極層を両面に形成した構成にしたものであり、これ以外の構成は実施の形態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４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、図４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陽極体、２はこの陽極体１の表面をエッチング処理することにより粗面化した後に形成された誘電体酸化被膜、１ａは陽極取り出し部である。３はこの陽極取り出し部１ａを除く誘電体酸化被膜２上に形成された固体電解質層、４はこの固体電解質層３と上記陽極取り出し部１ａとの境界部ならびにこれに繋がる固体電解質層３の一部に形成された絶縁層、５はこの絶縁層４の一部を含む固体電解質層３上に形成された陰極電極層である。

また、図５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他の構成を示した断面図であり、陽極取り出し部１ａを複数箇所（図５においては左右方向に２箇所）設けた構成にした以外は上記図４に示したものと同じ構成のものである。

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、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と同様に、陽極体１に形成された誘電体酸化被膜２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発生及び、容量達成率の低下を大きく抑制して高性能化が図れることに加え、陰極電極層５を両面に設けた構成により、より高容量化を図ることができるようになるものである。

なお、本実施の形態によるシート形の固体電解コンデンサの製造方法については、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と基本的に同様であるために、ここでの説明は省略する。

（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５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または２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または２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３によるシート形の固体電解コンデンサの製造方法の構成を示したフローチャート、図７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２に示した（または実施の形態２で示した）製造工程の絶縁層形成前の固体電解質層３上にカーボン層７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３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４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項６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１，２、または３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８は本発明の実施の形態４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は同製造方法を示した斜視図であり、本実施の形態は多数個取りできる大きな陽極体１を用いて生産性を高め、かつ高容量精度の達成を目的とするものであり、上記実施の形態１で図２に示した（または、実施の形態２または、実施の形態３で図６で示した）製造工程の誘電体酸化被膜２上に実施の形態１または２においては固体電解質層３、実施の形態３においてはカーボン層７を形成した後に、図９の切断部６により陽極体１を所定の大きさに分断して個片化したものである。これにより、固体電解質層３をより確実に、かつ緻密に形成することができるばかりでなく、生産性を高めて製造コストを低減し、また、固体電解質層形成後の容量を反映して目的の容量となるような寸法に個片化することにより高容量精度を実現することが可能になるものである。

（実施の形態５）
以下、実施の形態５を用いて、本発明の特に請求項７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１，２または４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１０は本発明の実施の形態５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１１は本発明の実施の形態５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２に示した（または実施の形態２または、上記実施の形態３で図８に示した）製造工程の絶縁層４を形成した後に、固体電解質層３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８を積層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８は、あらかじめ形成された固体電解質層３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、陽極体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 同製造工程を示したフローチャート （ａ）〜（ｄ）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構成を示した断面図 同固体電解コンデンサの他の構成を示した断面図 本発明の実施の形態３に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 本発明の実施の形態４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 同製造方法を示した斜視図 本発明の実施の形態５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５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 陽極体
２ 誘電体酸化被膜
３ 固体電解質層
４ 絶縁層
５ 陰極電極層
６ 切断部
７ カーボン層
８ 第二の固体電解質層
９ 陽極電極部

Claims (7)

1. 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陽極体と、この陽極体の誘電体酸化被膜上に形成された固体電解質層と、陽極体の厚み方向の外周面の少なくとも誘電体酸化被膜ならびにこれに繋がる固体電解質層上の一部に形成された絶縁層と、この絶縁層を含む固体電解質層上に形成された陰極層からなり、上記陽極体に設けられた陽極電極部から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。
2. 表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陽極体と、この陽極体の陽極取り出し部となる部分を除く誘電体酸化被膜上に形成された固体電解質層と、この固体電解質層と上記陽極取り出し部との境界部となる誘電体酸化被膜ならびにこれに繋がる固体電解質層の一部に形成された絶縁層と、この絶縁層を含む固体電解質層上に形成された陽極層からなり、上記陽極体に設けた陽極取り出し部から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。
3. シート状の弁作用金属からなる陽極体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、続いて陽極体の厚み方向の外周面の少なくとも誘電体酸化被膜ならびにこれに繋がる固体電解質層上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。
4. シート状の弁作用金属からなる陽極体の表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、続いてこの陽極体の陽極取り出し部となる部分を除く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と上記陽極取り出し部との境界部となる誘電体酸化被膜ならびにこれに繋がる固体電解質層上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。
5. 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３または４に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
6. 固体電解質層を形成した陽極体を所定の大きさに分断することにより個片化し、この個片化された陽極体の厚み方向の外周面の少なくとも誘電体酸化被膜上に絶縁層を形成するようにした請求項３〜５のいずれか一つに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
7. 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３〜６のいずれか一つに記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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