JP2902715B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固体電解コンデンサに関し、特に有機導
電性化合物を利用したチップ形の固体電解コンデンサの
改良にかかる。

〔従来の技術〕

近年の電子機器の小型化、プリント基板への実装の効
率化等の要請から電子部品のチップ化が進められてい
る。これに伴い、電解コンデンサのチップ化の要請も高
まり、各種の提案がなされている。

ところが、電解コンデンサ、特に電解質として電解液
を使用した電解コンデンサの場合、電解液を一定の収納
空間に密閉しておくことが必要である。一般的にこのよ
うな密閉は、弾性ゴムからなる封口体をコンデンサ素子
を収納した有底筒状の外装ケースの開口部に装着して行
われている。

このような密閉構造を有する電解コンデンサを小型化
する場合、この密閉構造を同時に小型化する必要がある
が、充分な密閉度を保持するためには、封口体を装着す
る一定の空間、および密封手段を設けることが不可欠で
あり、電解コンデンサの小型化を困難にしている。その
ため、電解コンデンサ本体の小型化を前提とするチップ
形の電解コンデンサについては、各種の提案がなされて
いるものの、例えばプリント基板からの高さ寸法を10mm
ないし4mm程度とすることが限界であり、セラミックコ
ンデンサの外形寸法と同等の1mmないし3mm程度のチップ
形電解コンデンサを実現することは極めて困難であっ
た。

一方、電解液を使用しない固体電解コンデンサは、一
般的に、表面に酸化皮膜層が形成されたタンタル等から
なる陽極体に、例えば二酸化マンガン等からなる固体電
解質層を形成し、更にカーボンペーストおよび銀ペース
ト等からなる導電層を形成した構成からなる。

このような固体電解コンデンサは、電解質が固体であ
るため小型化が比較的容易であり、チップ化が可能であ
る。

しかしながら、従来の固体電解コンデンサでは静電容
量範囲が0.1〜10μＦ程度に限られてしまう。またその
インピーダンス特性は、電解液を使用した電解コンデン
サよりは優れるものの、セラミックコンデンサ等と比較
すると未だ充分ではなく、また陽極体にタンタルを使用
した場合はコスト高となってしまう。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、近年テトラシアノキノジメタン（TCNQ）、
ポリピロール等の有機導電性化合物を固体電解コンデン
サに応用したものが提案されている。例えば、ポリピロ
ールを利用した固体電解コンデンサとしては、特開昭63
−158829号、特開昭63−173313号、特開平１−228122
号、特開平１−232712号、特開平１−231605号、特開平
１−243510号、特開平１−260809号、特開平１−268111
号等が挙げられる。

これらの固体電解コンデンサは、従来の金属酸化物半
導体からなる固体電解質と比較して、電導度が高いこと
から、特に高周波のインピーダンス特性に優れるととも
に、液体を電解コンデンサ本体に密封する必要がないこ
とから小型化が容易である。

しかし、TCNQ錯体は化学的安定性に欠けるきらいがあ
り、特に耐熱性に劣る。そのため、アルミニウムからな
る陽極体の表面に、TCNQ錯体からなる電解質層を形成し
た固体電解コンデンサの場合、通常260℃前後に上昇す
る半田付け温度により電解質層が変成してしまうことが
あり、チップ化には不向きであった。

ポリピロールは高い電導度が得られ、これを電解質と
して用いた固体電解コンデンサは、電解質がポリマー化
しているため耐熱性にも優れることから、チップ化に最
適と言われている。

このポリピロールは、ピロールの化学重合、電解重合
あるいは気相重合等によって陽極体表面に生成されてい
る。ところが、このポリピロール事態の機械的強度は弱
く、製造工程中において陽極体にかかる機械的なストレ
スにより電解質層が破損してしまうことがあった。

また、ポリピロールは水分により特性が変動してしま
う。そのため、耐湿性を向上させた外装構造が必要とな
る。

このような要請は、従来の固体電解コンデンサのよう
に、強固なブロック状の陽極体にポリピロール層を形成
するとともに、外装を厚めの外装樹脂で被覆することに
よって満たすことはできる。しかしながら、部品全体の
小型化を阻害してしまうことになり、前記のように、セ
ラミックコンデンサと同程度の外形寸法とすることは困
難であった。

この発明の目的は、チップ形の電子部品として充分な
剛性を有し、機械的強度が脆弱な電解質層であっても製
造工程中に破損することのない、信頼性の高い固体電解
コンデンサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、酸化皮膜層、電解質層および導電層が順
次生成された凹部を備えた陽極体を、陰極体の両面に配
置した固体電解コンデンサにおいて、凹部の一部を覆う
樹脂層を形成したのちに電解質層を生成するとともに、
この樹脂層において陽極体を断裁することを特徴として
いる。

〔作用〕

図面に示すように、この発明では、機械的に脆弱な電
解質層３、例えばポリピロール層は、導電層４とともに
陽極体１の一部に形成した凹部６に形成され、相対的な
凸部７に囲繞されることになる。そして、この陽極体１
を帯状の陰極体５の両面に配置している。そのため、電
解質層３は、強固な陽極体１によって外部から遮断され
ることになり、電解質層３自体を外気から密閉する必要
がなくなる。また、陰極体５の両面に陽極体１を配置す
ることで、電解質層３と陰極体５との電気的な接続を行
うことができるので、接続構造が簡略となるとともに、
陰極体５をそのまま外部接続用の端子とすることができ
る。

また、陽極体１の凹部６の電解質層３を生成するにあ
たっては、凹部６の一部に合成樹脂からなる樹脂層８を
形成したのちに生成している。そのため、陽極体１の凹
部６には、電解質層３が生成されない部分が残存するこ
とになる。そして、陽極体１は、この樹脂層８において
断裁されて単独の陽極体1aとなる。通常、電解質層３と
なるポリピロール等の有機導電性化合物面を断裁する
と、その断裁面において電解質層３のバリが生じてしま
う。また陽極体１の本体側から断裁した場合も、陽極体
１のバリが生じてしまい、これちのバリが陽極体１と短
絡してコンデンサとして機能しなくなる不都合があっ
た。しかし、この発明では、陽極体１は、電解質層３が
生成されていな樹脂層８において断裁しているため、陽
極体１もしくは電解質層３のバリによる短絡事故を防止
することができるようになる。

また、断裁した陽極体1aの断裁面には、樹脂層８が臨
むことになり、電解質層３は、複数の陽極体1a、1bとと
もにこの樹脂層８によって外気から遮断されることにな
る。

〔実施例〕

次いでこの発明の実施例を図面にしたがい説明する。

第１図は、この発明の実施例による製造工程を説明す
る部分断面斜視図、第２図はこの発明の実施例により形
成された固体電解コンデンサの概念構造を示した部分断
面図、第３図は実施例による固体電解コンデンサを示す
斜視図である。

板状の陽極体１は、アルミニウム等の弁作用金属から
なり、第１図（ａ）に示したように、その一部に深さ約
100μｍの選択的な凹部６が形成されている。この凹部
６は、プレス加工、切削加工等による機械的加工もしく
は化学エッチング加工等による化学的処理のいずれの手
段を用いて形成してもよい。そしてこの凹部６内の表面
積を拡大するため、エッチング処理、例えば電解エッチ
ング処理を施してその表面を粗面化する。

次いで陽極体１の凹部６に化学処理を施して表面に酸
化皮膜層を形成する。この酸化皮膜層は、アルミニウム
からなる陽極体１の表層が酸化した酸化アルミニウムか
らなり、誘電体となる。

更に、陽極体１の凹部６には、第１図（ｂ）に示した
ように、その一部に樹脂層８をスクリーン印刷等の手段
で被覆する。この樹脂層８は、耐熱性の合成樹脂、例え
ばフェノール樹脂等からなり、その設置場所は、陽極体
１の断裁位置に応じて設定する。

次いで、陽極体１を酸化剤を含有するピロール溶液中
に浸漬し、凹部６に化学重合によるピロール薄膜を形成
したのち、ピロールを溶解した電解重合用の電解液中に
浸漬するとともに電圧を印加して、第２図に示したよう
な厚さ数μｍないし数十μｍのポリピロール層からなる
電解質層３を生成する。このポリピロール層からなる電
解質層３は、電圧を印加した部分にのみ暫時生成され
る。そのため、陽極体１の凹部６のうち、樹脂層８が被
覆された部分ではポリピロール層は生成されず、樹脂層
８が表面露出することになる。

次いで、電解質層３の表面に導電層４をスクリーン印
刷する（第１図（ｃ））。その結果、第２図に示したよ
うに、陽極体１の凹部６には、電解質層３および導電層
４が順次生成されることになる。この導電層４は、カー
ボンペーストおよび銀ペーストからなる多層構造、もし
くは導電性の良好な金属粉を含有する導電性接着剤から
なる単層構造の何れでもよい。

そして、この陽極体１を、第１図（ｃ）に示したよう
に、樹脂層８において、すなわち電解質層３が生成され
ていない切断線Ｘにおいて切断し、第１図（ｄ）に示し
たような、単独の陽極体1aを得る。なお、必要に応じ
て、例えば陽極体１のほぼ中央部付近に樹脂層８を設け
て陽極体１を切断し、より小型の固体電解コンデンサを
得ることもできる。

陰極体５は、第３図に示すように、帯状のアルミニウ
ムもしくはその合金からなる。この陰極体５の両面に、
複数の陽極体1a、1bを、その導電層４が互いに対面する
ように配置して接合し、必要に応じて超音波溶接する。
また、陰極体５が導出さた端面と対向する端面には、陽
極引き出し用の陽極端子２を超音波溶接、レーザ溶接等
の手段で接続する。

なお、図示しないが、陽極体1a、1bの外表面に絶縁処
理を施して、陽極体1a、1bに接続した陽極端子２および
陰極体５の先端を陽極体1a、1bの側面に沿って折り曲げ
て密着させてもよい。

以上のようにして得られた固体電解コンデンサでは、
第２図に示したように、電解質層３が陰極体５の両面に
配置され、導電層４を介して挟み込むように陰極体５と
接続されているので、電解質層３と陰極体５との電気的
な接続構造が簡略になる。

また、陽極体1a、1bの断裁面においては、樹脂層８が
配置することになり、電解質層３は、陽極体1a、1bとと
もにこの樹脂層８によって外気から遮断され、耐湿性が
向上する。

なお、この実施例において、陰極体５および陽極端子
２は、半田付け可能な銅等の金属からなるものを使用し
たが、アルミニウムと銅等の半田付け可能な金属とのク
ラッド材を用いてもよい。

また、陽極体１の凹部６の一部に被覆する樹脂層８
は、この実施例においては、陽極体１に化成処理を施し
た後にスクリーン印刷して設けたが、化成処理の前工程
として耐薬品性の高い合成樹脂を被覆してもよい。この
場合、表面に酸化皮膜層が生成されていない凹部６に樹
脂層８を被覆することになり、樹脂層８の密着性がより
強固なものとなる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明は、酸化皮膜層、電解質層およ
び導電層が順次生成された凹部を備えた陽極体を、陰極
体の両面に配置した固体電解コンデンサにおいて、凹部
の一部を覆う樹脂層を形成したのちに電解質層を生成す
るとともに、この樹脂層において陽極体を断裁すること
を特徴としているので、 陽極体の断裁面においては、
電解質層が生成されず、したがって電解質層もしくは陽
極体のバリが短絡することがなくなる。そのため、バリ
等を除去する工程が不必要となり、製造工程を簡略化す
ることができるとともに、信頼性の高い固体電解コンデ
ンサを得ることができる。

また、陰極体と電解質層とは導電層を介して電気的に
接続されるが、陽極体を陰極体の両面に配置するだけ
で、この電気的接続が保持される。そのため、接続構造
が簡略であり、製造工程が容易となるほか、安定した持
続状態を長期にわたり維持することができる。

また、電解質層は、陰極体の両面に配置される陽極体
によって外部からの機械的ストレスから保護されるとと
もに、陽極体の凹部の一部を覆う樹脂層によって外気か
らも遮断される。そのため、固体電解コンデンサ内部の
密封精度が向上し、湿気に対して変成し易い電解質層の
電気的特性を長期にわたり維持することができ、寿命特
性を向上させることができる。

更に、陽極体の断裁面においては、陽極体と陰極体と
を電気的に絶縁する必要があるが、陽極体の凹部に形成
された樹脂層が、陽極体の断裁面に臨むため、その必要
もなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例による製造工程を説明する部
分断面斜視図、第２図はこの発明の実施例により形成さ
れた固体電解コンデンサの概念構造を示した部分断面図
である。第３図は実施例による固体電解コンデンサを示
す斜視図である。 １…陽極体、２…陽極端子、３…電解質層、４…導電
層、５…陰極体、６…凹部、７…凸部、８…樹脂層。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化皮膜層、電解質層および導電層が順次
   生成された凹部を備えた陽極体を、陰極体の両面に配置
   した固体電解コンデンサにおいて、凹部の一部を覆う樹
   脂層を形成したのちに電解質層を生成するとともに、こ
   の樹脂層において陽極体を断裁することを特徴とする固
   体電解コンデンサの製造方法。