JP2969692B2

JP2969692B2 - 積層型固体電解コンデンサの製造方法

Info

Publication number: JP2969692B2
Application number: JP1283607A
Authority: JP
Inventors: 健司倉貫; 雅幸谷口; 洋一青島; 潤二尾崎; 康弘小畑
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JPH03145115A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は導電性高分子を固体電解質とする積層型固体
電解コンデンサを製造する際に利用される積層型固体電
解コンデンサの製造方法に関するものである。

従来の技術従来、固体電解コンデンサとしては、アルミニウム、
タンタルなどの弁金属を電極体とし、その陽極酸化皮膜
を誘電体としてものがあり、固体電解質としては二酸化
マンガンや7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン（TCN
Q）塩などの有機半導体を用いたものが開発され、商品
化されている。

また、近年では複素５員環化合物を繰り返し単位とす
る導電性高分子を固体電解質とした固体電解コンデンサ
（例えば特開昭62−181415号公報）が開発されており、
この導電性高分子を用いた固体電解コンデンサでは、導
電性高分子の電導度が10²S/cm程度という具合に、二酸
化マンガン（10^-2S/cm）やTCNQ塩（10S/cm）に比べて非
常に高く、またポリマーの熱安定性も非常に高いため
に、インピーダンスの周波数特性、及び広い範囲での温
度特性の安定した理想的な特性を有する電解コンデンサ
を提供することが可能となる。

また、この固体電解コンデンサの高容量化のために電
極体を積層した構造のものが開発されてきており、この
導電性高分子を固体電解質に用いた積層型の固体電解コ
ンデンサでは、その積層構造として、例えば特開昭63−
239917号公報に開示されているように、誘電体酸化皮膜
を形成できる金属基板の所定部分に絶縁物層を形成し、
この絶縁物層により区分された金属基板の一方の部分に
陽極酸化皮膜誘電体層と導電性高分子層及び導電体層を
順次形成してなるコンデンサ素板を複数枚積層し、導電
ペーストで固着するとともに、他方の金属基板露出部を
加圧一体化した後、電気溶接により電気的接続を行い積
層体を形成する構成が開示されている。

また、特開平１−112720号公報では、前述した特開昭
63−239917号公報の問題点として、電気溶接を行ってい
るため、この溶接する際に溶接電流が陽極酸化皮膜誘電
体層、導電性高分子層および導電体層が形成されてい
る、いわゆるコンデンサ素子構成部にも分流するために
酸化皮膜層が破壊され、コンデンサの漏れ電流が増加す
るという問題点を指摘し、それを改善する方法として、
第７図に示すように、同様の構成からなるコンデンサ素
板の絶縁物層１により区分された金属基板露出部２の片
面または両面に、金属基板と材質の異なる導電体３を係
合して新たなコンデンサ素板４とし、このコンデンサ素
板４の金属基板間または異種導電体との間に導電材料を
介在させ、これを加圧一体化して積層体５を形成する構
成が開示されている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、改善された上記第７図の構成で積層型
固体電解コンデンサを製造する場合でも、積層用のコン
デンサ素板４を形成するのに、金属基板露出部２の片面
または両面に、金属基板とは異種の材質からなる導電体
３を接続する必要があり、工程が複雑となるばかりでな
く、製造コストが高くなるという課題があった。

また、金属基板間または異種導電体との間に導電ペー
ストやクリームハンダなどの導電材料を介在させ加圧一
体化して積層体５を形成するため、電気的接続の信頼性
が低く、例えば半田浸漬試験や高温耐熱試験ではその接
続が劣化し、その結果接触抵抗の経時変化が起ってイン
ピーダンス特性の劣化を引き起こす可能性があり、最悪
の場合にはオープン不良を引き起こすという課題があっ
た。

本発明は以上のような従来の課題を解決するもので、
工程が簡略化されて低コストで製造できるとともに、半
田浸漬や高温耐熱試験での信頼性も高い積層型固体電解
コンデンサを得ることができる積層型固体電解コンデン
サの製造方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明の積層型固体電解コ
ンデンサの製造方法は、弁金属の陽極酸化皮膜を誘電体
とし、この誘電体の所定の部分に導電性高分子層および
導電体層を順次形成してコンデンサ素板を形成し、続い
てこのコンデンサ素板の前記陽極酸化皮膜誘導体が露出
した部分と前記所定の部分に形成した導電体層の成分と
を互いに対応させて複数枚積層し、前記導電体層間を導
電性接着剤で結合するとともに誘電体露出部を一定の圧
力により冷間圧接した後にレーザ溶接により接合してコ
ンデンサ素板の積層体を形成し、この積層体の前記誘電
体露出部と誘電体層の部分に各々電極端子を固着するよ
うにしたものである。

作用この製造方法によりコンデンサ素板を積層した後、コ
ンデンサ素板間に導電材料を介在させずに陽極酸化皮膜
誘電体の露出した部分を一定の圧力により冷間圧接する
ことによって陽極酸化皮膜誘電体層を破壊して弁金属層
を露出させ、この弁金属間の接触抵抗が低い状態でレー
ザビームにより溶接するようにしているため、その接合
部は金属間結合がなされ、かつコンデンサ素板間の接触
抵抗もきわめて低く、信頼性の高い電気的接合が可能と
なる。

また、電気溶接を用いていないため、溶接電流は陽極
酸化皮膜誘電体層、導電性高分子層および導電体層が形
成されている、いわゆるコンデンサ素子構成部には分流
しなくなり、その結果、陽極酸化皮膜誘電体層が破壊さ
れてコンデンサの漏れ電流が増加するという問題もな
い。

さらに、コンデンサ素板の絶縁物層により区分された
金属基板露出部の片面または両面に、金属基板と材質の
異なる導電体を接合していないため、工程が簡略化され
るだけでなく、材料や製造コストの低減を図った積層型
固体電解コンデンサを提供することができる。

実施例以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１図（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例における積
層型固体電解コンデンサのコンデンサ素板の構造を示し
たもので、弁金属板としてはアルミニウム、タンタル、
チタン、ニオブなどから選ばれる陽極酸化皮膜形成能力
のある箔または板材を使用している。

本実施例では幅3mmの短冊状に切断されたアルミニウ
ム箔を塩酸などの水溶液中で電気化学的にエッチングし
たアルミニウムエッチド箔11を使用し、所定の部分をア
ジピン酸アンモニウムなどの電解質を含む水溶液中で70
Vで１時間陽極酸化し、誘電体となる陽極酸化皮膜12を
形成した。その上の所定の部分に硝酸マンガンの低濃度
水溶液を塗布し、250℃で30分間熱分解してマンガン酸
化物層13を形成した。次に、ピロール0.5モル／、ア
ルキルナフタレンスルフォン酸ソーダ0.1モル／の水
溶液中で、前記マンガン酸化物塩13に接触するように設
けたステンレス電極を電解重合用の陽極とし、前記マン
ガン酸化物層13上の全体に、定電流2mAで固体電解質と
なるポリピロールの導電性高分子層14を電解重合により
形成した。さらに、陰極引出し用にグラファイト層15、
銀ペイント層16を順次形成してコンデンサ素板17とし
た。

次に、第２図に示すようにして積層体18を形成する。
すなわち、上記のようにして形成したコンデンサ素体17
の一方の陰極引出し用の銀ペイント層16の形成部にさら
に銀ペイント19を介在させた後、他方の誘電体露出部20
とを互いに対応させて複数枚（図面では４枚）積層し、
加圧一体化して陰極部分を固着した。また、誘電体とな
る陽極酸化皮膜12が露出した陽極部分は、第３図
（ａ），（ｂ）に示すように、誘電体露出部20の面積よ
りも小さな面積の矩形21（第３図（ａ））、または複数
の円形22（第３図（ｂ）では３ヵ所）のプレス形状の金
型を用いて30〜70kg/mm²の圧力で冷間圧接することによ
り、誘電体とエッチング部分を破壊してアルミニウムの
地金をそれぞれの電極間で露出させて接触した状態とし
た。この状態のままで圧着部に１パルス当り10ジュール
の出力となるように照射時間を9.9msecとして冷間圧接
部をレーザ溶接して積層体18を形成した。

以上のようにして形成した積層体18に、第４図
（ａ），（ｂ）に示すような電極端子を接続した。

すなわち、第４図（ａ）では直径が0.5mmのCP線を用
いて偏平部の幅が1.0mm、厚さが0.2mmのリード線型端子
を形成し、これを陽極リード線23として積層体18の冷間
圧接部にレーザ溶接し、一方、陰極リード線24として
は、陽極リード線23と同様のものを積層体18の陰極部端
面の銀ペースト19上に半田付けにより接続した。

また、第４図（ｂ）ではチップ型端子に設計された連
続のフープ状となった厚さ0.2mmのコム電極25の陽極突
起部26および陰極突起部27に橋渡しするように上記の積
層体18を載せ、そしてコム電極端子の陰極突起部27と積
層体18の陰極部とを銀系の導電性接着剤により接続し、
さらにコム電極端子の陽極突起部26と積層体18の冷間圧
接部28はレーザ溶接により接続してチップタイプの構造
とした。

第４図（ａ），（ｂ）のコンデンサ素子はそれぞれエ
ポキシ樹脂29などで素子部を外装し、前者は、第５図
（ａ）に示すようなリードタイプのものとし、後者で
は、第５図（ｂ）に示すように外装後、コム電極25のフ
ープから電極部を切り離し、外装部に沿って折り曲げて
チップタイプの積層型固体電解コンデンサ30とした。

以上のようにして作製した積層型固体電解コンデンサ
30を20Vの定電圧で２時間エージング処理した後、定格
電圧16Vとして、それぞれ特性を測定した。

なお、以上の実験例では積層体を形成するときに、矩
形21や円形22の金型を用いてプレスした例を示したが、
プレス形状についてはこれらに限られるものではなく、
半円形や多角形等でもよく、またプレスの面積は誘電体
露出部20の面積よりも小さな面積にすると述べたが、誘
電体露出部20全体の面積をプレスしてもかまわない。そ
してまた積層体18への端子接続方法としては、陰極部で
は銀系の導電性接着剤や半田付けによる方法で説明した
が、その他の導電ペーストを使用して接続するようにし
てもかまわない。一方、陽極部においても、端子部につ
いては超音波溶接、シーム溶接、スポット溶接等のいろ
いろな溶接方法でも問題はない。

（比較例１）実施例と同様の方法でコンデンサ基板17を形成し、レ
ーザ溶接により接続して積層体18を形成するところを、
電気溶接に変えた以外は同様の方法で、第５図（ｂ）の
チップタイプの積層型固体電解コンデンサ30を作製し
た。

（比較例２）比較例１と同様に実施例と同様の方法で第７図に示す
ようなコンデンサ素板４を形成し、そしてこの第７図に
示すように、コンデンサ素板４の金属基板露出部２の両
面に導電体３として、厚さ0.1mmの錫メッキした銅箔を
超音波溶接により接合して新たなコンデンサ素板とし
た。この新たなコンデンサ素板の一方の陰極引出し用の
銀ペイント層16の形成部と他方の導電体３上に別々に銀
ペイント19を介在させた後、互いにの部分を対応させて
複数枚積層し、高温下で加圧一体化して固着し、積層体
５を形成した。その後、実施例と同様の方法で端子６を
接続し、かつ外装を施して、第５図（ｂ）に示すチップ
タイプの積層型固体電解コンデンサ30を作製した。

以上のようにして作製したそれぞれの積層型固体電解
コンデンサ30の初期特性と260℃で60秒間半田浸漬した
後の各特性を第１表に、またそれぞれの初期のインピー
ダンスの周波数特性を第６図に示した。

第１表からも明らかなように、初期特性は比較例１の
電気溶接を使用したものが漏れ電流が大きくなる。ま
た、半田浸漬の試験後では、比較例２で容量値が大幅に
低下して、tanδ値が増大している。この条件のサンプ
ルのソフトＸ線の透視撮影による観察から、銀ペイント
による陽極接続部が剥離し、接続が不十分となったため
の現象であることが分かった。これらに対して本発明の
実施例では、初期特性および半田浸漬の試験後のいずれ
においても安定した特性が得られることがわかる。ま
た、第６図から初期のインピーダンスの周波数特性も比
較例２に比べて実施例の構成が優れているといえる。

発明の効果以上のように本発明によれば、弁金属の陽極酸化皮膜
を誘電体とし、この誘電体の所定の部分に導電性高分子
層および導電体層を順次形成してコンデンサ素板を形成
し、続いてこのコンデンサ素板の前記陽極酸化皮膜誘電
体が露出した部分と前記所定の部分に形成した導電体層
の部分とを互いに対応させて複数枚積層し、前記導電体
層間を導電ペーストで結合するとともに誘電体露出部を
一定の圧力により冷間圧接した後にレーザ溶接により接
合してコンデンサ素板の積層体を形成し、この積層体の
前記誘電体露出部と導電体層の部分に各々電極端子を固
着するようにした製造方法としているため前記冷間圧接
は、積層したコンデンサ素板間に導電材料を介在させず
に陽極酸化皮膜誘電体の露出した部分を一定の圧力によ
り冷間圧接することによって、陽極酸化皮膜誘電体層を
破壊して弁金属層を露出させ、この弁金属間の接触抵抗
が低い状態でレーザビームにより溶接するようにしてい
るため、その接合部は金属間結合がなされかつコンデン
サ素板間の接触抵抗もきわめて低く、信頼性の高い電気
的接合が可能な積層体を形成することができる。

また、上記製造方法によれば、従来のようにコンデン
サ素板の金属基板露出部の片面または両面に金属基板と
材質の異なる導電体を接合するという工程を省略できる
ため、工程が簡略化されて低コストで製造できるととも
に半田浸漬や高温耐熱試験での信頼性も高い積層型固体
電解コンデンサを提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例における積層
型固体電解コンデンサのコンデンサ素板の構造を示す正
面図および断面図、第２図は同コンデンサにおける積層
体の構成を示す正面図、第３図（ａ），（ｂ）は同積層
体形成時の圧着部のプレス形状の一例を示す平面図、第
４図は積層体と端子の構造の関係を示す斜視図で、
（ａ）はリード線タイプ、（ｂ）はチップ型タイプを示
す。第５図（ａ），（ｂ）はそれぞれリード線タイプお
よびチップタイプの完成品の外観形状を示す斜視図、第
６図は本発明の実施例と比較例の完成品のインピーダン
スの周波数特性を示す特性図、第７図は従来の積層型固
体電解コンデンサの構成を示す斜視図である。 11……金属箔、12……陽極酸化皮膜、14……導電性高分
子層、15……グラファイト層、16……銀ペイント層、17
……コンデンサ素板、18……積層体、19……銀ペイン
ト、20……誘電体露出部、23……陽極リード線（電極端
子）、24……陰極リード線（電極端子）、28……冷間圧
接部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾崎潤二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小畑康弘大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭62−268122（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01G 9/05 H01G 9/14 H01G 9/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】弁金属の陽極酸化皮膜を誘電体とし、この
誘電体の所定の部分に導電性高分子層および導電体層を
順次形成してコンデンサ素板を形成し、続いてこのコン
デンサ素板の前記陽極酸化皮膜誘電体が露出した部分と
前記所定の部分に形成した導電体層の部分とを互いに対
応させて複数枚積層し、前記導電体層間を導電性接着剤
で結合するとともに誘電体露出部を一定の圧力により冷
間圧接した後にレーザ溶接により接合してコンデンサ素
板の積層体を形成し、この積層体の前記誘電体露出部と
導電体層の部分に各々電極端子を固着するようにした積
層型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】電極端子としてリード線型端子またはチッ
プ型端子のいずれかを用いるようにした特許請求の範囲
第１項記載の積層型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】冷間圧接をプレスにより行うようにした特
許請求の範囲第１項記載の積層型固体電解コンデンサの
製造方法。