JP2007081336A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 素子中間体の所定の部分に導電性ペーストを精度良く付着させることができる固体電解コンデンサの製造方法を提供する。
【解決手段】 この固体電解コンデンサの製造方法では、銀ペースト２５への櫛歯部２７の浸漬を、各ペースト槽２６_１〜２６_３に対して順次繰り返して行う。そのため、１つのペースト槽２６内の銀ペースト２５に複数の櫛歯部２７を連続して浸漬させる場合に比べ、銀ペースト２５の表面２５ａのうねりが抑えられた状態で、各櫛歯部２７を銀ペースト２５に浸漬させることができる。従って、櫛歯部２７の所定の部分２７ａに銀ペースト２５を精度良く塗布することが可能になる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、固体電解コンデンサの製造方法に関する。

従来の固体電解コンデンサの製造方法として、弁金属基体と、弁金属基体上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された固体電解質層とを備える素子中間体を、その所定の部分に導電性ペーストが付着するように導電性ペーストに浸漬させる工程を含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−７７０９７号公報

しかしながら、１つのペースト槽内の導電性ペーストに複数の素子中間体を連続して浸漬させると、次のような問題が発生し得る。すなわち、導電性ペーストの粘度は、例えば１００ｍＰａ・ｓ以上というように一般的に高いため、導電性ペーストの表面は、導電性ペーストに対する素子中間体の出し入れによって、うねった状態で暫く維持されることになる。これにより、１つのペースト槽内の導電性ペーストに複数の素子中間体を連続して浸漬させると、素子中間体の所定の部分に導電性ペーストが精度良く付着しないおそれがある。このように、素子中間体の所定の部分に導電性ペーストが精度良く付着しないと、その導電性ペーストは、固体電解コンデンサにおいて弁金属基体と対極をなす導電体層となるため、固体電解コンデンサの容量の周波数特性が劣化してしまう。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、素子中間体の所定の部分に導電性ペーストを精度良く付着させることができる固体電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、弁金属基体と、弁金属基体上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された固体電解質層とを備える素子中間体を、その所定の部分に導電性ペーストが付着するように導電性ペーストに浸漬させる工程を含む固体電解コンデンサの製造方法であって、導電性ペーストを貯留したペースト槽を複数用意し、一の素子中間体を一のペースト槽内の導電性ペーストに浸漬させた後、他の素子中間体を他のペースト槽内の導電性ペーストに浸漬させることを特徴とする。

この固体電解コンデンサの製造方法では、一の素子中間体を一のペースト槽内の導電性ペーストに浸漬させた後、他の素子中間体を他のペースト槽内の導電性ペーストに浸漬させる。そのため、１つのペースト槽内の導電性ペーストに複数の素子中間体を連続して浸漬させる場合に比べ、導電性ペーストの表面のうねりが抑えられた状態で、各素子中間体を導電性ペーストに浸漬させることができる。従って、この固体電解コンデンサの製造方法によれば、素子中間体の所定の部分に導電性ペーストを精度良く付着させることが可能になる。

本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、導電性ペーストの粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である場合に特に有効である。かかる場合に、導電性ペーストの表面が、導電性ペーストに対する素子中間体の出し入れによって、うねった状態で暫く維持されるからである。

本発明によれば、素子中間体の所定の部分に導電性ペーストを精度良く付着させることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態において、「上」、「下」等の語は、図面に示される状態に基づいており、便宜的なものである。

図１に示されるように、固体電解コンデンサ１は、プリント基板２を備えている。プリント基板２は、エポキシ樹脂等からなる基板３を有しており、基板３の上面には、陽極配線４及び陰極配線５が銅等によりパターン形成され、基板３の下面には、陽極端子６及び陰極端子７が銅等によりパターン形成されている。陽極配線４と陽極端子６とは、基板３に設けられたスルーホール８の内壁面に形成されたメッキ層９により電気的に接続され、同様に、陰極配線５と陰極端子７とは、基板３に設けられたスルーホール８の内壁面に形成されたメッキ層９により電気的に接続されている。

プリント基板２上には、コンデンサ素子積層体１０が固定されている。コンデンサ素子積層体１０は、４層のコンデンサ素子１１が積層されて構成されている。

コンデンサ素子１１は、アルミニウム、タンタル又はニオブ等の弁金属からなる箔状の弁金属基体１２を有している。弁金属基体１２は、プリント基板２の陰極配線５上に位置するコンデンサ部１２ａと、コンデンサ部１２ａからプリント基板２の陽極配線４上に延在する電極部１２ｂとにより構成されている。弁金属基体１２においてコンデンサ部１２ａと電極部１２ｂとの間に位置する部分の外側表面には、エポキシ樹脂等からなるレジスト層１３が形成されている。なお、弁金属基体１２は、コンデンサ素子１１において陽極として機能する。

図２に示されるように、弁金属基体１２の外側表面は、エッチングにより粗面化されて拡面化されている。弁金属基体１２のコンデンサ部１２ａの外側表面には、弁金属の酸化物からなる誘電体層１５が形成されており、誘電体層１５の外側表面には、導電性高分子からなる固体電解質層１６が形成されている。更に、固体電解質層１６の外側表面には、カーボンを含む導電性材料からなる内側導電体層１７が形成されており、内側導電体層１７の外側表面には、銀を含む導電性材料からなる外側導電体層１８が形成されている。なお、固体電解質層１６、内側導電体層１７及び外側導電体層１８は、コンデンサ素子１１において陰極として機能する。

図１に示すように、コンデンサ素子積層体１０においては、隣り合うコンデンサ素子１１，１１の外側導電体層１８，１８同士が導電性接着剤２１により接着されており、最下層のコンデンサ素子１１の外側導電体層１８がプリント基板２の陰極配線５に導電性接着剤２１により接着されている。また、コンデンサ素子積層体１０においては、各コンデンサ素子１１の弁金属基体１２の電極部１２ｂがプリント基板２の陽極配線４上に積層されて、レーザ光の照射により陽極配線４に溶接されている。なお、プリント基板２上に固定されたコンデンサ素子積層体１０は、樹脂モールド２２により覆われている。

次に、上述した固体電解コンデンサ１の製造方法について説明する。

まず、外側表面が拡面化された弁金属箔を用意して、櫛歯状に打ち抜く。この弁金属箔の各櫛歯部がコンデンサ素子１１の弁金属基体１２に対応する。続いて、スクリーン印刷によって、櫛歯部の外側表面における所定の部分にレジスト層１３を形成する。これにより、櫛歯部において、レジスト層１３より先端側の部分がコンデンサ部１２ａに対応し、レジスト層１３より基端側の部分が電極部１２ｂに対応することとなる。

続いて、陽極酸化処理によって、櫛歯部の外側表面に誘電体層１５を形成する。そして、化学酸化重合処理又は電解酸化重合処理によって、レジスト層１３を超えないように、誘電体層１５の外側表面に固体電解質層１６を形成する。その後、浸漬法（ディップ法）によって、レジスト層１３を超えないように、固体電解質層１６の外側表面に内側導電体層１７を形成し、更に、内側導電体層１７の外側表面に外側導電体層１８を形成する。

続いて、櫛歯状に打ち抜かれた弁金属箔を４枚重ね合わせ、積層方向に隣り合う櫛歯部の外側導電体層１８，１８同士を導電性接着剤２１により接着する。そして、重ね合わされた弁金属箔から櫛歯部を切り取って、コンデンサ素子積層体１０を得る。

続いて、コンデンサ素子積層体１０をプリント基板２上に固定する。具体的には、最下層のコンデンサ素子１１の外側導電体層１８をプリント基板２の陰極配線５に導電性接着剤２１により接着すると共に、各コンデンサ素子１１の弁金属基体１２の電極部１２ｂをプリント基板２の陽極配線４上に積層して、レーザ光の照射により陽極配線４に溶接する。

最後に、キャスティングモールド、インジェクション又はトランスモールド等によって、樹脂モールド２２を形成して、固体電解コンデンサ１を完成させる。

次に、内側導電体層１７の外側表面に外側導電体層１８を形成するための浸漬法について、より詳細に説明する。

まず、図３及び図４に示されるように、銀ペースト（導電性ペースト）２５を貯留したペースト槽２６_１〜２６_３を用意する。なお、銀ペースト２５は、銀粒子、樹脂及び溶剤の混合物であり、１００ｍＰａ・ｓ以上の粘度を有している。

続いて、図３（ａ）に示されるように、レジスト層１３、誘電体層１５、固体電解質層１６及び内側導電体層１７が形成された櫛歯部（素子中間体）２７を複数有する弁金属箔２８を下降させ、各櫛歯部２７においてレジスト層１３の上端１３ａより先端側の所定の部分２７ａに銀ペースト２５が塗布されるように、各櫛歯部２７をペースト槽２６_１内の銀ペースト２５に浸漬させる。このとき、ペースト槽２６_１内の銀ペースト２５の表面２５ａはうねっていない（すなわち、平坦である）。なお、櫛歯部２７の所定の部分２７ａに塗布された銀ペースト２５が外側導電体層１８となる。

続いて、図３（ｂ）に示されるように、新たに、櫛歯部２７を複数有する弁金属箔２８を下降させ、所定の部分２７ａに銀ペースト２５が塗布されるように、各櫛歯部２７をペースト槽２６_２内の銀ペースト２５に浸漬させる。このとき、ペースト槽２６_２内の銀ペースト２５の表面２５ａはうねっていない。ただし、ペースト槽２６_１内の銀ペースト２５の表面２５ａは、銀ペースト２５に対する櫛歯部２７の出し入れによって、うねった状態で維持されている。これは、銀ペースト２５の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上というように高いからである。

続いて、図４（ａ）に示されるように、新たに、櫛歯部２７を複数有する弁金属箔２８を下降させ、所定の部分２７ａに銀ペースト２５が塗布されるように、各櫛歯部２７をペースト槽２６_３内の銀ペースト２５に浸漬させる。このとき、ペースト槽２６_３内の銀ペースト２５の表面２５ａはうねっていない。ただし、ペースト槽２６_２内の銀ペースト２５の表面２５ａは、銀ペースト２５に対する櫛歯部２７の出し入れによって、うねった状態で維持されている。

続いて、図４（ｂ）に示されるように、新たに、櫛歯部２７を複数有する弁金属箔２８を下降させ、所定の部分２７ａに銀ペースト２５が塗布されるように、各櫛歯部２７をペースト槽２６_１内の銀ペースト２５に浸漬させる。このとき、ペースト槽２６_１内の銀ペースト２５の表面２５ａはうねっていない。これは、銀ペースト２５に対する櫛歯部２７の出し入れによって維持されていた銀ペースト２５の表面２５ａのうねりが所定の時間の経過によって収まったからである。ただし、ペースト槽２６_３内の銀ペースト２５の表面２５ａは、銀ペースト２５に対する櫛歯部２７の出し入れによって、うねった状態で維持されている。

以下、銀ペースト２５への櫛歯部２７の浸漬を、各ペースト槽２６_１〜２６_３に対して順次繰り返して行う。

以上説明したように、上述した固体電解コンデンサ１の製造方法では、銀ペースト２５への櫛歯部２７の浸漬を、各ペースト槽２６_１〜２６_３に対して順次繰り返して行う。そのため、１つのペースト槽２６内の銀ペースト２５に複数の櫛歯部２７を連続して浸漬させる場合に比べ、銀ペースト２５の表面２５ａのうねりが抑えられた状態で、各櫛歯部２７を銀ペースト２５に浸漬させることができる。従って、上述した固体電解コンデンサ１の製造方法によれば、櫛歯部２７の所定の部分２７ａに銀ペースト２５を精度良く塗布することが可能になる。その結果、固体電解コンデンサ１の容量の周波数特性を向上させることができ、ひいては、固体電解コンデンサ１の歩留まりを向上させることができる。

図５は、櫛歯部２７における銀ペースト２５の塗布状態を示す図である。上述した固体電解コンデンサ１の製造方法を使用すると、図５（ａ）に示されるように、櫛歯部２７の所定の部分２７ａに銀ペースト２５を精度良く塗布することができる。これに対し、１つのペースト槽２６内の銀ペースト２５に複数の櫛歯部２７を連続して浸漬させると、図５（ｂ）に示されるように、レジスト層１３に銀ペースト２５が達しなかったり、図５（ｃ）に示されるように、レジスト層１３を銀ペースト２５が超えたりして、櫛歯部２７の所定の部分２７ａに銀ペースト２５を精度良く塗布することができない。

また、上述した固体電解コンデンサ１の製造方法では、例えばペースト槽２６_１内の銀ペースト２５の表面２５ａのうねりが収まるまでの間に、ペースト槽２６_２，２６_３内の銀ペースト２５への櫛歯部２７の浸漬を行うことができる。そのため、固体電解コンデンサ１の生産性を向上させることが可能になる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、固体電解コンデンサ１は、４層のコンデンサ素子１１を有していたが、これに限定されない。本発明では、固体電解コンデンサは、１層、或いは４層以外の複数層のコンデンサ素子を有するものであってもよい。また、上記実施形態では、プリント基板２上にコンデンサ素子積層体１０が固定されていたが、リードフレーム上にコンデンサ素子積層体や１層のコンデンサ素子が固定されてもよい。

また、上記実施形態では、内側導電体層１７の外側表面に外側導電体層１８を形成するための浸漬法において、３個のペースト槽２６_１〜２６_３を使用したが、これに限定されない。本発明では、ペースト槽内の導電性ペーストの表面のうねりが収まる時間を経過させることができるのであれば、使用するペースト槽の個数は、２個であってもよいし、或いは４個以上であってもよい。

また、内側導電体層１７となるカーボンペースト（カーボン粒子、樹脂及び溶剤の混合物）の粘度が１００ｍＰａ・ｓ以上である場合には、固体電解質層１６の外側表面に内側導電体層１７を形成するための浸漬法において、複数のペースト槽を使用してもよい。この場合には、レジスト層１３、誘電体層１５、固体電解質層１６が形成された櫛歯部が素子中間体となる。

以下、本発明の実施例について説明する。

まず、外側表面が拡面化されたアルミニウム製の弁金属箔を用意して、櫛歯状に打ち抜き、３．５ｍｍ×６．５ｍｍの長方形状の櫛歯部を６個形成した。そして、スクリーン印刷によって、櫛歯部の外側表面における所定の部分にレジスト層を形成した。

続いて、化成溶液としてのアジピン酸アンモニウム水溶液に弁金属箔の所定の部分を浸漬させた後、弁金属箔に６Ｖの電圧を印加して陽極酸化反応を進行させて、酸化アルミニウムからなる誘電体層を弁金属箔の表層に形成した。

続いて、３，４−エチレンジオキシチオフェン（Bayel社製 BAYTRONM）０．９ｇ、パラトルエンスルホン酸鉄溶液（Bayel社製 BAYTRON C-B 50）１０．８１ｇ、ブタノール２．６３ｇからなる混合溶液を用意した。そして、この混合溶液に弁金属箔の所定の部分を浸漬させて引き上げ、温度１５０℃の炉内で熱処理を約５分間行った後、水洗いして乾燥させた。この工程を数回繰り返して、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を誘電体層の外側表面に形成した。

続いて、浸漬法によって、固体電解質層の外側表面にカーボンペーストを塗布して、厚さ３μｍ程度の内側導電体層を形成した。更に、浸漬法によって、内側導電体層の外側表面に銀ペーストを塗布して、厚さ２０μｍ程度の外側導電体層を形成した。このとき、粘度３００ｍＰａ・ｓの銀ペーストが貯留されたペースト槽を５個用意し、銀ペーストへの櫛歯部の浸漬を、各ペースト槽に対して順次繰り返して行った。

続いて、誘電体層、固体電解質層、内側導電体層及び外側導電体層が形成された櫛歯部を弁金属箔から切り取って、コンデンサ素子を得た。そして、コンデンサ素子に鉄製の陽極リード及び陰極リードを接続した後、陽極リード及び陰極リードが部分的に露出するようにコンデンサ素子をエポキシ樹脂で覆って樹脂モールドを形成し、固体電解コンデンサを完成させた。

以上のように製造した実施例に係る固体電解コンデンサと、１つのペースト槽内の銀ペーストに複数の櫛歯部を連続して浸漬させることにより製造した比較例に係る固体電解コンデンサとについて、それぞれ１００個ずつ容量の周波数特性を測定した。その結果、比較例に係る固体電解コンデンサでは、規格範囲内に収まったものが７１％であったのに対し、実施例に係る固体電解コンデンサでは、規格範囲内に収まったものが９８％であった。この結果から、固体電解コンデンサの歩留まりを向上させることができるという本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の効果を確認することができた。

本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一実施形態により製造される固体電解コンデンサの断面図である。 図１に示される固体電解コンデンサのコンデンサ素子の拡大断面図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一実施形態の一部工程を示す図である。 本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の一実施形態の一部工程を示す図である。 櫛歯部における銀ペーストの塗布状態を示す図である。

符号の説明

１…固体電解コンデンサ、１２…弁金属基体、１５…誘電体層、１６…固体電解質層、２５…銀ペースト（導電性ペースト）、２６_１，２６_２，２６_３…ペースト槽、２７…櫛歯部（素子中間体）、２７ａ…所定の部分。

Claims (2)

1. 弁金属基体と、前記弁金属基体上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に形成された固体電解質層とを備える素子中間体を、その所定の部分に導電性ペーストが付着するように前記導電性ペーストに浸漬させる工程を含む固体電解コンデンサの製造方法であって、
   前記導電性ペーストを貯留したペースト槽を複数用意し、一の前記素子中間体を一の前記ペースト槽内の前記導電性ペーストに浸漬させた後、他の前記素子中間体を他の前記ペースト槽内の前記導電性ペーストに浸漬させることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
2. 前記導電性ペーストの粘度は１００ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサの製造方法。
   

Images