JP3241807B2 - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は陽極基体の単位面積当り
の容量が大きい固体電解コンデンサおよびその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、電子機器の軽小化は止まることな
く進み、全ての電気部品の小型化が要求されている。一
方、固体電解コンデンサにおいては、誘電体酸化皮膜層
の上に半導体層を形成した内部素子によって、その容量
を引き出しているが、内部素子の寸法を可能な限り小さ
くすることによって、上記小型化に対する要求に応えよ
うとしている。

【０００３】このような内部素子の形状として、図１０
および図１１に示したように直方体状または箔等の直方
形状のものがある。前者は陽極部１として、内部素子２
にリードを埋め込んでおり、後者は、内部素子２の一部
を陽極部１とし、残りの長方形状の残部３を実質的な容
量引き出し部としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た内部素子２にリードを埋め込んだ形状のものは、リー
ドの埋め込み部にも後述するような半導体層が形成され
るため、作製した固体電解コンデンサの漏れ電流値が大
きいという欠点があった。一方、図１１のように内部素
子の一部を陽極部とした構造のものは漏れ電流値は良好
であるが、実質的な容量引き出し部が小さくなるという
欠点を有していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の事情に鑑
みてなされたもので、実質的な容量引き出し部を大きく
とり、内部素子の陽極部を小さくすることによって漏れ
電流特性と容量性の二つを両立させる固体電解コンデン
サを提供し、かつこのような固体電解コンデンサを量産
するに適した製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】本発明は上記の目的を達成するためになさ
れたものであって、その要旨は、表面に誘電体酸化皮膜
層を有する弁作用金属からなる四角形の陽極基体の一部
を陽極部とし、この陽極部を除いた残部の前記誘電体酸
化皮膜層の表面に半導体層、その上に導電体層を形成し
た固体電解コンデンサにおいて、前記陽極部が前記四角
形の少なくとも一角を含む直角三角形であって、前記残
部が五角形または台形である固体電解コンデンサにあ
り、また前記の陽極部が前記四角形の二つの直角を含む
台形であり、前記残部も台形である固体電解コンデンサ
にある。そして前記の固体電解コンデンサは表面に誘電
体酸化皮膜層を有する弁作用金属からなる四角形の陽極
基体の一端部または一角を、少なくとも直線状の一辺を
有する金属板の前記一辺に対して傾斜を持たせて前記金
属板に取り付けた後、前記金属板の直線状の一辺と半導
体層を形成する溶液の水面とを平行に保持し、前記陽極
基体の基部を残して、この陽極基体を前記溶液に浸漬し
て半導体層を形成し、さらにその上に導電体層を形成し
た後、前記陽極基体の基部を切断するかまたは前記金属
板から取り外して製造する。

【０００７】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明に使用される陽極基体としては、アルミニウム、タ
ンタル、ニオブ、チタンあるいはこれらを基質とする合
金等弁作用を有する陽極基体がいずれも使用できる。陽
極基体として金属箔が取扱いが容易なため好都合であ
る。

【０００８】これら陽極基体は、表面がエッチングされ
ていてもよく、エッチングの方法としては、電気化学的
にエッチングする等公知の方法が用いられる。陽極基体
の形状としては長方形、正方形または直方体等の四角形
であって、陽極部の一部にリード線がかしめ付け、熔接
等で接続されるが、直方体の場合はリード線が埋設され
ていてもよい。

【０００９】次に上記陽極基体は、表面に予め誘電体酸
化皮膜層が形成されている。この誘電体酸化皮膜層（以
下、酸化皮膜層あるいは化成膜という。）は陽極基体自
体の酸化皮膜層であってもよく、あるいは陽極基体上に
設けられた他の誘電体の酸化皮膜層であってもよいが、
特に陽極基体自体の酸化物からなる酸化皮膜層が好まし
い。上記いずれの場合においても、酸化皮膜層を形成す
る方法としては、従来公知の方法を用いることができ
る。例えば陽極基体としてアルミニウム箔を用いる場
合、アルミニウム箔の表面を電気化学的にエッチング
し、さらにほう酸およびほう酸アンモニウムの水溶液中
で電気化学的に処理すれば、アルミニウム箔上にアルミ
ナの誘電体からなる酸化皮膜層が形成される。

【００１０】本発明では化成膜が形成された陽極基体の
一部を陽極部とし、その陽極部以外の部分である残部に
後述する半導体層および導電体層が順次形成されるが、
この残部の形状は台形または五角形である。

【００１１】図１乃至図３は本発明の一例を説明するた
めのものであって、陽極基体４に陽極部１と陽極部１以
外の部分を残部３とした平面図である。図１および図２
において長方形の陽極基体４の一角を含んで三角形の部
分を陽極部とし、陽極基体４の残部３の表面には半導体
層およびその上に導電体層が形成されている。残部３は
図１では台形であり、図２では五角形である。図３は陽
極部１が陽極基体４の二つの直角を含んだ台形であり、
また残部３も台形となっている。なお、陽極部１の面積
が残部３に比較して大きくなれば陽極基体の単位面積当
りの容量は小さくなるので、陽極部１は陽極リードが接
続できる程度の大きさであることが好ましい。そして陽
極部は三角形または台形の一部を切り欠いた形状も本発
明に包含されることは言うまでもない。また本発明では
前述した陽極部１と残部３との界面に絶縁性樹脂によ
り、はち巻き状に絶縁樹脂が形成していてもよい。

【００１２】次に陽極基体の残部には半導体層が形成さ
れているが、半導体層を形成する溶液は、溶媒中に半導
体層を形成する試薬が溶解しており、この試薬が反応に
よって半導体層になる溶液または、半導体層になる物質
自身が溶媒に溶解している溶液である。例えば、前者の
場合、陽極基体を溶液に浸漬し、所定の操作を行うこと
によって溶媒中の試薬が陽極基体上で化学反応、電気化
学的反応または熱分解反応等を起して半導体層が形成さ
れる。

【００１３】この場合、陽極基体を溶液中に浸漬してか
ら引き上げた後に反応を行ってもよい。また後者の場
合、陽極基体を溶液に浸漬し引き上げ後乾燥することに
よって半導体層が形成される。このような半導体層を形
成する溶液と、半導体層を形成する方法として、二酸化
鉛と硫酸鉛を主成分とする半導体層を化学的析出法によ
って形成する方法（特開昭６３−５１６２１号公報）、
二酸化鉛を主成分とする半導体層を電気化学的析出法に
よって形成する方法（特開昭６２−１８５３０７号公
報）、あるいは電導性高分子化合物を半導体層とする方
法（特開昭６０−３７１１４号公報）を用いることがで
きる。

【００１４】上記半導体層の表面に形成される導電体層
は、例えば導電ペーストを塗布固化させる方法、メッ
キ、金属蒸着、耐熱性の導電樹脂フィルムの積層など公
知の方法によって形成される。また導電ペーストとして
は、金属粉や絶縁性ポリマーを主成分とする公知のもの
が採用できる。

【００１５】次に、前述した本発明の固体電解コンデン
サ素子の製造方法を図４乃至図９に基づいて説明する。
図４において、長方形の金属板５の長手辺５ａには長方
形の陽極基体４の一方の端部８が長手辺５ａに対して傾
斜をもたせて所定の間隔をおいて並列に接続されてい
る。

【００１６】上記長方形の陽極基体４が接続される金属
板５は、陽極基体４を接続できる機能と強度を有し、か
つ陽極基体４を接続してもたわまなければ特に制限な
く、例えば、ステンレス、鋼、銅、鉄、アルミニウム等
があげられる。金属板は所定の長さの直線状の一辺を有
すればよいが、通常帯状のものが用いられその長さは陽
極基体の幅と、接続する個数と、間隔によって選定す
る。金属板の厚みは必要とする上記長さによるたわみを
防止するため、長い場合には厚くなるが、通常０．１ｍ
ｍ〜数ｍｍのものが用いられる。

【００１７】図５は図４のIV−IV矢視図であて、金属板
５に端部８と残部３からなる陽極基体４が接続されてい
る断面形状を示している。図６は図４と略同一である
が、陽極基体４は金属板５に陽極基体の一角９で接続さ
れており、図７は図６のVI−VI矢視図である。

【００１８】次に図８、図９において誘電体酸化皮膜層
が形成されている陽極基体４のそれぞれの表面には、基
部６を残して点線７ａより下の部分に半導体層７、その
上に導電体層が順次積層され、固体電解コンデンサ用素
子（以下コンデンサ用素子という。）が形成される。こ
れを点線７ａより上の点線７ｂで切断するか、あるいは
陽極基体４と金属板５とが接続されている部分を分離す
ると、前述した固体電解コンデンサが得られる。なお、
陽極部が三角形または台形のものを一部切り欠いて形状
を変形させたものも全て本発明に包含されることは言う
までもない。

【００１９】次いで陽極部１と導電体層が形成されてい
る部分にそれぞれリード線を取り付け、最後に例えば、
樹脂モールド、樹脂ケース、金属製の外装ケース、樹脂
のデッピング、ラミネートフィルムによる外装などによ
って、各種用途の汎用コンデンサ製品が得られる。また
上記説明では、まず陽極基体を金属板から分離した後リ
ード線を接続して外装を施したが、リード線を接続して
から、陽極基体と金属板とを分離してもよいし、リード
線を接続し、さらに外装を施してから陽極基体を分離し
てもよい。

【００２０】また本発明の製造方法では特開平４−９１
４１８号公報に記載してあるように、上述したコンデン
サ素子２枚を、陽極基体４が取り付けられている前面側
を対向させ、それぞれの陽極基体を他方の端部を揃えて
対向当接させ、これを導電ペースト浴に浸漬し、導電ペ
ーストによって一体化して積層型固体電解コンデンサを
作製してもよい。この場合、コンデンサ素子２枚の一方
は、金属板５の一辺５ａに接続する陽極基体４の傾斜
が、他方と対向当接させたとき丁度一致するように、逆
向きにしておくことが肝要である。また特開平４−９１
４１８号公報に記載されているコンデンサ素子を２枚以
上使用して２枚以上の積層型固体電解コンデンサを作製
する手段も使用できる。

【００２１】

【実施例】

実施例１ 厚さ０．５ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミ
ニウム製金属板に、長さ１５ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．
１ｍｍのアルミニウムエッチング化成箔（約４５μF ／
ｃｍ² ）の一方の端部をそれぞれ２ｍｍの間隔をおき、
他端を揃え、５０枚をスポット熔接で金属板の長辺に対
して３０°の角度を持つように図４のように傾斜をもた
せて接続した。上記化成箔の最先端から鉛直方向に５．
４ｍｍ部分をりん酸およびりん酸アンモニウム水溶液に
浸漬し、再化成した。次いで酢酸鉛三水和物２．４モル
／ｌ水溶液と過硫酸アンモニウム４モル／ｌの水溶液と
の混合液に、化成箔の最先端より４ｍｍの部分を浸漬し
て４０℃で１時間反応させ、二酸化鉛２５wt％、硫酸鉛
７５wt％からなる半導体層を形成した。

【００２２】この半導体層の形成操作を２回繰り返した
後、カーボンペースト槽と銀ペースト槽に順に浸漬し
て、半導体層上に導電体層を形成した。この導電体層ま
で形成した部分の形状は下底４．６ｍｍ、上底２．９ｍ
ｍ、高さ３ｍｍの台形であった。次いで化成箔の端部か
ら４．６ｍｍの所を端部に平行に切断し、図１で示され
るようなコンデンサ素子を得た。一方、別に用意した２
本のリード線を各々、コンデンサ素子の陽極部と導電体
層形成部の部分に載せ、前者はスポット熔接で、後者は
銀ペーストで接続した後、樹脂封口して固体電解コンデ
ンサを作製した。

【００２３】実施例２ 実施例１で使用する化成箔の長さを４．６ｍｍとし、金
属板と化成箔の接続を図６のように化成箔の一端の角部
のみに行い、また、半導体層は化成箔の最先端から５ｍ
ｍの部分を酢酸鉛三水和物２．０モル／ｌ水溶液に浸漬
し、金属板を陽極側、外部の白金板を陰極側として電解
酸化することによって二酸化鉛を形成し、さらに実施例
１と同様に導電体層を形成した後、所定の位置で化成箔
を切断する代わりに、金属板から化成箔を取り外した以
外は実施例１と同様にして５辺の長さがそれぞれ３ｍ
ｍ、４．６ｍｍ、２ｍｍ、１．１ｍｍ、４．１ｍｍの図
２のような五角形状の導電体層形成部を有する固体電解
コンデンサを作製した。

【００２４】比較例１ 実施例１で使用した化成箔と同等のものから、長さ４．
６ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの小片を５０枚切り
出し、端部の長さ０．５ｍｍ、幅３ｍｍの部分を陽極部
として、残部に実施例１と同様にして半導体層および導
電体層を形成し固体電解コンデンサを作製した。

【００２５】以上作製した固体電解コンデンサの電気性
能を表１に示した。表１は各例５０点の平均値である。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明の固体電解コンデンサは四角形の
陽極基体の一部にこの四角形の少なくとも一つの角を含
む直角三角形または二つの直角を含む台形の陽極部を設
け、陽極部とした以外の部分に五角形または台形の半導
体層および導電体層を設けているのでコンデンサの単位
面積当りの容量が大きくかつ漏れ電流も小さく、また本
発明の製法によればこのような良好の性能を有するコン
デンサを容易に量産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】陽極基体に陽極部と半導体層および導電体層を
形成した第１の例を示す平面図である。

【図２】陽極基体に陽極部と半導体層および導電体層を
形成した第２の例を示す平面図である。

【図３】陽極基体に陽極部と半導体層および導電体層を
形成した第３の例を示す平面図である。

【図４】金属板に陽極基体を接続した一例を示す平面図
である。

【図５】図４で示した金属板と陽極基体の断面を示す平
面図である。

【図６】金属板に陽極基体を接続した他例を示す平面図
である。

【図７】図６で示した金属板と陽極基体の断面を示す平
面図である。

【図８】陽極基体に半導体層を設ける位置および切断個
所の一例を示す平面図である。

【図９】陽極基体に半導体層を設ける位置の他例を示す
平面図である。

【図１０】従来の陽極基体の形状を示す斜視図である。

【図１１】従来の陽極基体に陽極部と半導体層部分が設
けられた形状を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 陽極部 ２ 内部素子 ３ 残部 ４ 陽極基体 ５ 金属板 ６ 陽極基体の基部 ７ 半導体層 ８ 端部 ９ 一角

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に誘電体酸化皮膜層を有する弁作用
   金属からなる四角形の陽極基体の一部を陽極部とし、こ
   の陽極部を除いた残部の前記誘電体酸化皮膜層の表面に
   半導体層、その上に導電体層を形成した固体電解コンデ
   ンサにおいて、前記陽極部が前記四角形の少なくとも一
   角を含む直角三角形であって、前記残部が五角形または
   台形であることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の陽極部が前記四角形の二
   つの直角を含む台形であり、前記残部も台形であること
   を特徴とする固体電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 表面に誘電体酸化皮膜層を有する弁作用
   金属からなる四角形の陽極基体の一端部または一角を、
   少なくとも直線状の一辺を有する金属板の前記一辺に対
   して傾斜を持たせて前記金属板に取り付けた後、前記金
   属板の直線状の一辺と半導体層を形成する溶液の水面と
   を平行に保持し、前記陽極基体の基部を残して、この陽
   極基体を前記溶液に浸漬して半導体層を形成し、さらに
   その上に導電体層を形成した後、前記陽極基体の基部を
   切断するかまたは前記金属板から取り外して請求項１ま
   たは請求項２記載の固体電解コンデンサとすることを特
   徴とする固体電解コンデンサの製造方法。