JP4204533B2 - 電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電解コンデンサの製造方法に関する。

電解コンデンサは、一般に、アルミニウム、タンタル等のいわゆる弁作用金属からなる弁金属基体、この表面を酸化して得られた酸化皮膜からなる誘電体層、電解質層、及び、グラファイトや銀等からなる導体層が順次積層された構成を有している。

このような構成の電解コンデンサの誘電体層や電解質層は、例えば、以下に示すような工程で形成される。すなわち、誘電体層は、あらかじめ表面に酸化皮膜が形成された弁金属基体の所望領域を化成液に浸漬して通電することで、この酸化皮膜の未形成部や損傷部に酸化皮膜を更に生じさせる工程を経て形成される（かかる工程は、通常、「再化成」と呼ばれる）。また、電解質層は、弁金属基体における酸化皮膜が形成された領域を重合液に浸漬して化学酸化重合を生じさせることによって形成される。

このように、電解コンデンサの製造においては、弁金属基体を所定の溶液に浸漬する工程が多く実施される。ところが、通常、弁金属基体には、電解コンデンサの高容量化を目的として、その表面積を増大するための粗面化処理が施されている。このため、弁金属基体を上述したような溶液に浸漬すると、毛細管現象によって溶液が吸い上げられ、これにより溶液の液面を越えて溶液が付着してしまう（這い上がる）ことが多かった。その結果、上述した製造方法では、弁金属基体における所望の領域外にまで誘電体層や電解質層が形成されるといった不都合が生じ易い傾向にあった。

このような不都合を低減する方法としては、例えば、酸化皮膜が形成された弁作用金属箔（弁金属基体）に、マスキング材により固体電解質這い上がり防止部を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、電解重合膜（電解質層）を形成するための重合液等が、この這い上がり防止部を越えて付着するのが抑制されるようになる。
特開平５−１６６６８１号公報

しかしながら、上記従来の方法は、弁金属基体に対し、誘電体層の形成後に上記固体電解質這い上がり部を形成するものである。このため、重合液を正確に付着させることはできても、それより前の誘電体層を形成する工程においては、化成液を所望の領域のみに正確に付着させることができなかった。

誘電体層の形成は、通常、弁金属基体の端部に通電のための電極を接続するか、または、複数の弁金属基体を一つの通電用の導体箔に接続した状態で、この弁金属基体における所望領域を化成液に浸漬することによって行われることが多い。この場合に、化成液が弁金属基体を越えて上記電極を接続する端部や上記導体箔にまで付着するようになると、余分な位置に酸化皮膜が形成されることになり、通電のためのエネルギーや化成液を無駄に消費することになるばかりか、所望とする領域内でさえも酸化皮膜が良好に形成されなくなる場合があった。

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、弁金属基体における所望の領域を越えて化成液が付着するのを抑制でき、良好に誘電体層を形成することができる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。

本発明者らは、上記目的を達成するために、まず、誘電体層を形成する前の弁金属基体に対して、陰極領域と陽極領域とを区画するレジストを設け、この陰極領域のみを化成液に浸漬することを試みた。しかし、この場合、陰極領域に確実に誘電体層を形成するためには、弁金属基体を上記レジストに接するぎりぎりの部分まで化成液に浸漬する必要があり、そのため弁金属基体の浸漬位置を厳密に制御しなければならなかった。また、このように化成液がレジストに接することから、この化成液がレジストを伝って上側に回りこんでしまい、その結果、上述したような電極接続部分や導体箔にまで化成液が付着する場合があることも判明した。

そこで、かかる知見に基づいてさらに研究を進めた結果、上述したような陰極領域と陽極領域を区画するレジストに加え、このレジストの上側に化成液の這い上がりを抑止するためのレジストをさらに設けることによって、弁金属基体の浸漬位置の制御が容易となるとともに、所望の領域外に化成液が付着するのを確実に防止できるようになることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の電解コンデンサの製造方法は、弁金属基体上に、当該弁金属基体を陰極領域と陽極領域に区画する第１のレジスト、及び、この第１のレジストよりも陽極領域側に位置する第２のレジストを形成する工程と、弁金属基体を、陰極領域側から第１のレジストを越え第２のレジストを越えない位置まで化成液に浸漬し、この浸漬された領域の表面上に酸化皮膜を形成して誘電体層を形成する工程と、誘電体層が形成された弁金属基体における陰極領域上に電解質層を形成する工程と、電解質層上に導体層を形成する工程とを有することを特徴とする。

このように、本発明の電解コンデンサの製造方法においては、誘電体層の形成前に、弁金属基体に対して、陰極部と陽極部とを区画する第１のレジストに加え、所望外の領域への化成液の付着を防止する第２のレジストを形成している。このため、誘電体層を形成する際に、例えば、化成液が第１のレジストを越える位置まで回りこんだとしても、上記第２のレジストによって化成液の更なる這い上がりを防止することができる。その結果、上述したような電極を接続するための端部や導体箔にまで化成液が付着することを十分に抑制できるようになる。

また、上述のように、第２のレジストにより化成液の這い上がりを防止できることから、陰極領域に確実に誘電体層を形成するためには、弁金属基体を、少なくとも第１のレジストを越え第２のレジストを越えない位置まで化成液に浸漬させればよいことになる。したがって、このような方法によれば、上述したようなレジストぎりぎりまで浸漬させる方法に比して、弁金属基体を化成液に浸漬させる工程の管理が容易となる。特に、第２のレジストに接しないように化成液に浸漬すれば、第２のレジストにおける化成液の回り込みも大幅に低減できるようになり、一層好ましい。

上記本発明の電解コンデンサの製造方法においては、弁金属基体が、あらかじめ表面に酸化皮膜が形成された弁金属からなるシートを所定の寸法に切断して得られたものであると好ましい。これにより、上述した誘電体層を形成する工程は再化成の工程となり、弁金属基体上に、更に良好に酸化皮膜が形成されることとなる。

また、第１及び第２のレジストは、転写又はスクリーン印刷により同時に形成することが好ましい。こうすれば、レジストを形成する工程を更に簡略化することができ、電解コンデンサの製造を更に容易に行うことが可能となる。

さらに、第１及び第２のレジストは、互いに略平行となるように略直線状に形成し、且つ、第２のレジストの幅が第１のレジストの幅の２倍以上となるように形成することが好ましい。このような構成とすれば、化成液が第２のレジストを越えて這い上がることが更に少なくなり、所望の領域内に化成液を付着させることが一層容易となる。

さらにまた、第２のレジストとしては、第１のレジストよりも撥水性が高いものを形成することがより好ましい。こうすれば、第２のレジストは、第１のレジストに比して化成液の這い上がりを防止する効果に優れるものとなり、所望の領域外への化成液の付着を更に効果的に防止することが可能となる。

本発明の電解コンデンサの製造方法は、電解質層を形成した後の弁金属基体を、陰極領域側から第１のレジストを越え第２のレジストを越えない位置まで化成液に浸漬して通電させる工程を更に含むと好ましい。かかる工程を行うことで、誘電体層の形成後、例えば電解質層を形成する工程等において誘電体層に損傷が生じた場合等に、当該損傷部位に再び酸化皮膜を形成することが可能となる。つまり、この工程によれば、誘電体層の修復を行うことが可能となる。

さらに、本発明の電解コンデンサの製造方法は、電解質層を形成した後の弁金属基体を、第１のレジスト層と第２のレジスト層との間で切断する工程を更に含むことが好ましい。かかる工程においては、弁金属基体における第２のレジスト層が形成された領域が切り離され、これにより電解コンデンサとして適用可能な部位が得られる。また、この工程においては、第２のレジスト層を形成した領域のほか、上述したような電極接続端部や導体箔もまとめて切り離すことができる。

本発明の電解コンデンサの製造方法においては、上述した第２のレジストをマーキングとして用いることによって、誘電体層の形成や弁金属基体の切断の工程を更に容易化することができる。すなわち、まず、誘電体層を形成する工程においては、第２のレジストを画像認識装置で認識することにより、弁金属基体を前記化成液に浸漬する位置を決定することができる。この場合、第２のレジストが化成液中に浸漬しないように画像認識装置で観察しながら、弁金属基体の浸漬位置を調整すればよいため、誘電体層を形成する工程の自動化が可能となる。

また、弁金属基体を切断する工程においては、第２のレジストを画像認識装置で認識することにより、弁金属基体を切断する位置を決定することができる。この場合、第２のレジストを観察しながら、少なくともこの第２のレジストの手前（陰極領域側）近傍において切断を行えばよいことから、かかる工程の自動化も可能となる。

本発明によれば、弁金属基体における所望の領域を越えて化成液が付着するのを抑制でき、且つ、良好に誘電体層を形成することができる電解コンデンサの製造方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、全図を通じ、同一の要素には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、説明における上下左右等の位置関係は、いずれも図面の位置関係に基づくものとする。

まず、図１及び図２を参照して好適な実施形態に係る製造方法により得られる電解コンデンサの構造について説明する。

図１は、好適な実施形態に係る製造方法により得られた電解コンデンサの断面構造を模式的に示す図である。

電解コンデンサ１は、基板２０上に、複数（ここでは４つ）のコンデンサ素子２が載置・固定された構成を有している。なお、図示しないが、電解コンデンサ１は、コンデンサ素子２の積層構造の周囲が、このコンデンサ素子２を酸素や湿度、接触等から保護するために樹脂によってモールドされている。

各コンデンサ素子２は、陽極部５と、陰極部６と、陽極部５と陰極部６とを電気的に絶縁するレジスト部７とを有している。電解コンデンサ１においては、４つのコンデンサ素子２が、それぞれの陽極部５、陰極部６及びレジスト部７が積層方向からみて同じ位置となるように積層されている。また、隣接するコンデンサ素子２同士は、各コンデンサ素子２の陰極部６において導電性接着剤１７を介して接着され、互いに電気的に接続された状態となっている。

コンデンサ素子２における陽極部５は、箔状または板状の弁作用金属からなる弁金属基体９から構成され、陰極部６の内部から引き出された形状を有している。また、陰極部６は、この弁金属基体９の引き出された部位を除く部分の周囲を覆うように設けられており、弁金属基体９側から順に、誘電体層１０及び陰極１５が積層された構成を有している。また、レジスト部７は、陽極部５と陰極部６との境界に沿って弁金属基体９上に設けられている。このレジスト部７は、絶縁性材料からなり、好ましくはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂材料から構成されるものである。

ここで、図２を参照して、コンデンサ素子２の構造についてより詳細に説明する。図２は、コンデンサ素子２の要部の断面構造を模式的に示す図であり、弁金属基体９、誘電体層１０及び陰極１５の積層構造を拡大して示したものである。

図示されるように、コンデンサ素子２において、陽極として機能する弁金属基体９は、その表面が粗面化されており、これにより表面積が拡大された状態となっている。ここで、弁金属基体９の構成材料としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等のいわゆる弁作用金属が挙げられる。なかでも、アルミニウム又はタンタルが好ましい。

誘電体層１０は、弁金属基体９の表面形状に沿うように設けられた、極めて薄い層状構造を有している。この誘電体層１０は、弁金属基体９の表面を酸化することにより形成された酸化皮膜によって構成されている。

陰極１５は、図示されるように、弁金属基体９側から順に、電解質層１１及び導体層１２が積層された構造を有している。電解質層１１は、電解コンデンサにおいて実質的に陰極として機能するものである。かかる電解質層１１の構成材料としては、電解コンデンサにおける電解質として通常用いられる材料であれば特に制限はなく、具体的には、二酸化マンガン、錯塩、導電性高分子等が挙げられる。

また、導体層１２は、電解質層１１側から順にカーボンペースト層１３及び銀ペースト層１４が積層された２層構造からなるものであり、コンデンサ素子２における陰極側の外部との接続を容易化するために設けられている。

以下、再び図１を参照して電解コンデンサ１について説明する。基板２０には、コンデンサ素子２が搭載される側に、陽極端子２２ａ及び陰極端子２４ａがそれぞれ設けられている。この陽極端子２２ａ及び陰極端子２４ａは、基板２０上のコンデンサ素子２における陽極部５及び陰極部６にそれぞれ対応する位置に設けられている。

基板２０における陽極端子２２ａ及び陰極端子２４ａの反対側には、これらに対応する位置に、陽極端子２２ｂ又は陰極端子２４ｂが設けられている。そして、基板２０両面の、陽極端子２２ａと陽極端子２２ｂ、及び、陰極端子２４ａと陰極端子２４ｂは、基板２０を貫通するように設けられたスルーホール２３及びスルーホール２５によってそれぞれ互いに電気的に接続された状態となっている。

基板２０における陽極端子２２ａと陰極端子２４ａとの間には、レジスト部２６が形成されており、また、陽極端子２２ｂと陰極端子２４ｂとの間には、レジスト部２８が形成されている。これらによって、陽極端子２２ａ，２２ｂと陰極端子２４ａ，２４ｂとがそれぞれ絶縁されている。

電解コンデンサ１において、コンデンサ素子２は、以下に示すようにして基板２０上に戴置されている。すなわち、まず、コンデンサ素子２における陰極部６は、基板２０における陰極端子２４ａと導電性接着剤１７を介して接着され、これにより互いに電気的に接続されている。

また、コンデンサ素子２における陽極部５は、例えばレーザー溶接等によって設けられた接合部３０により、基板２０における陽極端子２２ａと接合されている。なお、各コンデンサ素子における陽極部５同士も、この接合部３０によってそれぞれ接着及び接合されている。

次に、図３〜図７を参照して、上述した構造を有する電解コンデンサ１の製造方法の好適な実施形態について説明する。

図３は、好適な実施形態に係る電解コンデンサの製造工程を示すフローチャートである。

電解コンデンサ１の形成においては、まず、図４（ａ）〜（ｃ）（ステップＳ１１〜１３）に示す各工程を実施する。図４は、弁金属基体に誘電体層を形成するまでの工程を説明する図である。まず、ステップＳ１１において、図４（ａ）に示すような弁金属シート５０を準備する。この弁金属シート５０は、次のようにして得ることができる。すなわち、まず、弁金属からなる一枚の金属箔を準備し、これに化学的又は電気化学的なエッチングを施して、表面に微細な凹凸を多数形成させる（拡面化）。次に、この凹凸が形成された表面に陽極酸化等を施し、当該表面上に薄い酸化皮膜を形成する。そして、これらの処理が施されたシートを、例えば、金型による打ち抜き等により、一辺に同一形状（略矩形状）の突出部を複数有する形状に切断する。こうして、図示されるような、接続部５２の一辺に上記突出部からなる弁金属基体部６０が複数設けられた形状の弁金属シート５０が得られる。

次に、ステップＳ１２において、図４（ｂ）に示すように、弁金属基体部６０の両面に第１レジスト６２及び第２レジスト６４を形成する。この第１レジスト６２及び第２レジスト６４は、弁金属基体部６０の先端縁部（接続部５２と反対側の縁部）に近い側に第１レジスト６２が、遠い側に第２レジスト６４が配置されるように設ける。より具体的には、第１レジスト６２は、接続部５２と上記先端縁部との間の、好ましくは接続部５２寄りに、また、第２レジスト６４は、この第１レジスト６２と接続部５２との間に位置するようにする。

これらの第１及び第２レジスト６２，６４は、互いに略平行となるとともに、それぞれが上記先端縁部と略平行となるように略直線状に形成する。こうして形成された第１レジスト６２は、弁金属基体６０を陰極領域７２と陽極領域７４に区画するものであり、得られたコンデンサ素子２におけるレジスト部７となる。また、第２レジスト６４は、後述する再化成等において、当該レジスト６４よりも上側に化成液等が這い上がるのを防止する機能を有するものとなる。

このような化成液等の這い上がりをより確実に防止する観点からは、第２レジストの幅（短手方向の長さ）が、第１レジストの幅（短手方向の長さ）の２倍以上となるようにすることが好ましい。一例として、例えば、弁金属基体部６０の短手方向の長さを１〜２０ｍｍ、長手方向の長さを２〜４０ｍｍ程度のサイズとする場合、第１レジスト６２の幅を０．２〜１．５ｍｍ、第２レジスト６４の幅を０．５〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。また、この際、第１レジスト６２と第２レジスト６４との間の距離は、１〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。さらに、これらのレジスト６２，６４の厚さは、１〜５０μｍ程度とすることが好ましい。

第２レジスト６４としては、レジスト部７を構成する第１レジスト６２と同様に、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の絶縁性を有する樹脂材料を適用できる。ただし、酸化皮膜の形成を、例えば、後述するような水溶液からなる化成液を用いて行う場合、この水溶液の這い上がりをより効果的に防止する観点から、第２レジストとしては、撥水性の高い材料（好ましくは第１レジストよりも撥水性の高い材料）により形成することがより好ましい。このような撥水性の高い樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂「ＴＳＥ３２６」（東芝シリコーン社製）が例示できる。

第１及び第２レジスト６２，６４の形成方法としては、例えば、弁金属基体部６０の表面に、液状の樹脂を転写又はスクリーン印刷する方法や、あらかじめテープ状に成形されたレジスト材料を、弁金属基体部６０における所望の位置に貼り付ける方法が挙げられる。これらの第１及び第２レジスト６２，６４は、同時に形成してもよく、別々に形成してもよいが、同時に形成することがより好ましい。両レジスト６２，６４を同時に形成すれば、レジストの形成工程を簡略化できるほか、先に形成したレジストが後のレジスト形成の邪魔になるといった不都合も生じなくなる。このように第１及び第２レジスト６２，６４を同時に形成する観点からは、これらの形成方法としては、転写又はスクリーン印刷が好適である。

次に、ステップＳ１３において、図４（ｃ）に示すように、弁金属シート５０における複数の弁金属基体部６０を、所定の容器８０内に収容された化成液８２中に浸漬し、この浸漬された領域の表面上に陽極酸化等により酸化皮膜を生じさせて誘電体層（図１における誘電体層１０）を形成する。この工程においては、予め酸化皮膜が形成された弁金属シート５０における、酸化皮膜の未形成部や損傷部に、酸化皮膜が更に形成される（再化成）。このように形成された酸化皮膜は優れた絶縁性を有し、誘電体層１０として有効に機能する。

より具体的には、この工程においては、弁金属シート５０における各弁金属基体部６０を、その陰極領域７２側から化成液８２中に入れて、当該化成液８２の液面Ｓが、全ての弁金属基体部６０における第１レジスト６２と第２レジスト６４との間に位置するようにする。これにより、各弁金属基体６０は、その先端縁部から、第１レジスト６２を越えて第２レジスト６４を越えない位置まで化成液８２に浸漬されることになる。

陽極酸化は、例えば、弁金属シート５０における接続部５２に正極用リード（図示せず）を接続するなどして、各弁金属基体部６０を陽極として電圧を印加することにより生じさせることができる。陽極酸化に好適な化成液としては、ホウ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、有機酸アンモニウム等の緩衝溶液が挙げられ、なかでも、有機酸アンモニウムであるアジピン酸アンモニウム水溶液が好ましい。

ここで、上述した誘電体層１０を形成する工程は、例えば、以下に示すように、図５に示す化成用システムを用い、第２レジスト６４をマーキングとして用いることにより容易に行うことができる。図５は、誘電体層を化成用システムにより形成する工程を模式的に示す図である。図示されるように、化成システム１００は、化成液８２が収容された容器８０、移動機構１１０、電圧印加部１２０、カメラ１３２が接続された画像認識装置１３０、及び、制御部１４０から構成されている。

移動機構１１０は、保持部１１２において弁金属シート５０の接続部５２を挟み込むことにより弁金属シート５０を保持する。この保持部１１２は、駆動部１１４によって上下に移動可能となっており、この上下移動によって弁金属シート５０の化成液８２への浸漬位置を調整する。電圧印加部１２０は、電源１２２、電流計１２４及び電圧計１２６を有する回路からなるものである。この回路の一端は弁金属シート５０に、また他端は容器８０にそれぞれ接続されており、弁金属シート５０を陽極として電圧を印加するように構成されている。

また、画像処理部１３０は、これに接続されたカメラ１３２で得られた画像データの処理を行う。そして、制御部１４０は、移動機構１１０、電圧印加部１２０及び画像認識装置１３０のそれぞれに接続されており、画像認識装置１３０からの情報を基に、移動機構１１０及び電圧印加部１２０の動作を制御する。

以下、この化成システム１００を用いて誘電体層１０を形成する工程の一例について説明する。まず、移動機構１１０における保持部１１２において弁金属シート５０を保持する。この保持部１１２を、駆動部１１４を駆動させて徐々に下降させ、弁金属シート５０における各弁金属基体部６０を、その陰極領域７２側から化成液８２中に浸漬させる。この際、弁金属基体部６０の浸漬の状態を、カメラ１３２にて撮像する。このカメラ１３２にて撮像して得られた画像データをもとに、弁金属基体部６０における第２レジストの位置を画像認識装置１３０が認識する。

やがて、保持部１１２の下降により、第２レジストが化成液８２の液面Ｓに近づいたのを画像認識装置１３０が認識すると、制御部１４０は、駆動部１１４の駆動を停止し、弁金属基体部６０がこれ以上化成液８２中に浸漬されないようにする。そして、制御部１４０は、弁金属シート５０の下降を停止させた後、電圧印加部１２０における電源１２２を駆動させ、弁金属シート５０が陽極となるように電圧を印加する。この際、制御部１４０は、電流計１２４及び電圧計１２６で得られたデータをもとに、弁金属シート５０に印加する電圧値を適切に制御する。こうして、弁金属シート５０における弁金属基体部６０の所定領域が酸化されて酸化皮膜が生じ、誘電体層１０が形成される。

なお、このような化成システム１００を用いる方法においては、上述した第２レジスト６４のみならず、第１レジスト６２もマーキングとして用いてもよい。すなわち、画像認識装置１３０において、化成液８２の液面Ｓが第１レジスト６２と第２レジスト６４との間に到達するのを認識したら、弁金属シート５０の下降を停止するようにしてもよい。こうすれば、各弁金属基体部６０における第１レジスト６２までの領域（すなわち、陰極領域７２）を確実に化成液８２中に浸漬させることが可能となる。

以下、再び図３を参照して、電解コンデンサ１の製造方法について説明する。

上述したような方法により弁金属基体部６０の所定領域上に誘電体層１０を形成した後、ステップＳ１４において、各弁金属基体部６０に形成された誘電体層１０の表面上に、化学酸化重合や電解重合により電解質層（電解コンデンサ１における電解質層１１）を形成する。より簡便に電解質層１１を形成する観点からは、前者の化学酸化重合がより好ましい。

化学酸化重合は、弁金属基体部６０を、モノマー及び酸化剤を含む重合液に浸漬した後、引き上げる工程を複数回繰り返すようにして実施する。この工程においては、重合液から引き上げた際に、弁金属基体部６０の表面上でモノマーの酸化重合が生じ、ポリマー層が形成される。なお、化学酸化重合は、これ以外に、あらかじめモノマーを弁金属基体部６０に塗布しておき、これを、酸化剤を含む溶液に浸漬させることにより行ってもよい。

化学酸化重合の重合液に用いるモノマーとしては、チオフェン系化合物、ピロール系化合物、アニリン系化合物等の重合により導電性ポリマーとなり得るモノマーが挙げられる。また、酸化剤としては、ヨウ素、臭素等のハロゲン化物、五フッ化珪素等の金属ハロゲン化物、硫酸等のプロトン酸、三酸化イオウ等の酸素化合物、硫酸セリウム等の硫酸塩、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水素等の過酸化物、パラトルエン酸鉄等の鉄塩を例示できる。なお、重合液には、ポリマー層に導電性を付与するためのドーピング材料が更に含まれていてもよい。ドーピング材料としては、パラトルエンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸等の芳香族スルホン酸や、無機スルホン酸等が挙げられる。

この電解質層１１の形成においては、弁金属基体部６０における第１レジスト６２で区画された陰極領域７２のみを重合液に浸漬する。つまり、重合液の液面が第１レジスト６２に接する位置まで浸漬する。これにより、弁金属基体部６０における陰極領域７２に形成された誘電体層１０の全面に電解質層１１が形成されることになる。

このように電解質層１１を形成した後、ステップＳ１５において、弁金属シート５０における弁金属基体部６０を再び化成液に浸漬させて通電する。この際、弁金属基体部６０は、上述した再化成と同様に、第１レジスト６２を越えて第２レジスト６４を越えない位置まで化成液に浸漬させる。これにより、化成液が、第２レジスト６４以上の領域、例えば、接続部５２等にまで付着するのを防止できる。このような工程も、上述した化成システム１００を用いて好適に行うことができる。

かかる工程においては、誘電体層１０と電解質層１１との微小な隙間に化成液が入り込む。この際、例えば、誘電体層１０が、その形成後の電解質層１１を形成する工程等において損傷を受けていた場合には、当該損傷部位に酸化皮膜が形成され、これにより誘電体層１０が修復されることになる。したがって、このような工程を実施することによって、電解コンデンサ１における弁金属基体９と電解質層１１との絶縁がより高められる。

その後、ステップＳ１６において、弁金属基体部６０における電解質層１１上に、カーボンペースト層１３及び銀ペースト層１４を順次積層して、これらより構成される導体層１２を形成する。これらの層は、各層を形成するためのペーストを用い、スクリーン印刷法、浸漬法（ディップ法）やスプレー塗布法等を行うことにより形成することができる。こうして、弁金属シート５０には、各弁金属基体部６０の位置にそれぞれコンデンサ素子２が形成される。

続いて、ステップＳ１７において、複数のコンデンサ素子２が形成された弁金属シート５０を、接続部５２と各コンデンサ素子２との間で切断し、弁金属シート５０から各コンデンサ素子２を切り離す。図６は、コンデンサ素子を切り離す工程を説明するための図である。図６に示すように、切断は、各弁金属基体部６０に設けられた第１レジストと第２レジストとの間の切断線Ｃに沿って行うことが好ましい。こうすれば、第１レジスト６２を境として陽極部５及び陰極部６を備えるコンデンサ素子２を確実に得ることができる。また、このように切断することによって、コンデンサ素子２に不要な第２レジスト６４を確実に除去することができる。

この切断の工程は、上述した誘電体層１０を形成する工程と同様、第２レジスト６４をマーキングとし、これを画像認識装置で認識することによって容易に行うことができる。図７は、画像認識装置を備える切断システムにより弁金属シートの切断を行う工程を説明する図である。

図示されるように、切断システム２００は、弁金属シート５０を切断する切断部２２０、カメラ２３２が接続された画像認識装置２３０、これらの動作を制御する制御部２４０、及び、弁金属シート５０を載置するテーブル２５０から構成されている。以下、この切断システム２００を用いた弁金属シートの切断方法の一例について説明する。

まず、コンデンサ素子２が複数形成された弁金属シート５０を、テーブル２５０上に載置する。次に、カメラ２３２により弁金属シート５０の弁金属基体部６０（コンデンサ素子２の形成部分）を撮像する。このカメラ２３２にて撮像して得られた画像データに基づき、画像認識装置２３０が、第２レジスト６４の位置を認識する。

このように画像認識装置２３０が第２レジスト６４の位置を認識したら、制御部２４０は、弁金属基体部６０におけるこの第２レジスト６４よりもやや第１レジスト６２寄りの位置を切断線Ｃとして決定し、この位置に切断部２２０を移動させる。そして、弁金属基体部６０を、切断部２２０によりこの切断線Ｃに沿って切断し、これにより各コンデンサ素子２を弁金属シート５０から切り離す。弁金属シート５０の切断は、切断部２２０をテーブルに対して移動させることによって行ってもよく、テーブル２５０を切断部２２０に対して移動させることにより行ってもよい。

なお、この切断の工程においても、上述した誘電体層１０を形成する工程と同様に、第２レジスト６４のみならず第１レジスト６２もマーキングとして用いてもよい。すなわち、第１レジスト６２と第２レジスト６４との間に切断線Ｃを設定し、この切断線Ｃに沿って切断を行ってもよい。こうすれば、切断位置をより容易且つ適切に設定することができる。

その後、ステップＳ１８において、所望の数のコンデンサ素子２を積層するとともに、得られた積層体を基板２０上に載置する。それから、各コンデンサ素子２の陰極部６同士、及び、最下層のコンデンサ素子２の陰極部６と基板２０の陰極端子２４ａとを、導電性接着剤１７により接着する。また、積層されたコンデンサ素子２における陽極部５側にレーザー溶接等を施すことにより接合部３０を形成して、各コンデンサ素子２の陽極部５同士、及び、最下層のコンデンサ素子２と基板２０の陽極端子２２ａとを接合する。なお、陽極部５の表面には酸化皮膜が形成されている場合もあるが、この酸化皮膜は、上述したようなレーザー溶接によって容易に除去される。

そして、このように基板２０上に複数のコンデンサ素子２からなる積層体を接続・接合した後、この積層体を、キャスティングモールド、インジェクション、トランスファーモールド等の公知の方法によりモールドすることで、図１に示した電解コンデンサ１を得る。

上述したような実施形態の電解コンデンサの製造方法によれば、以下に示すような作用・効果が得られるようになる。

まず、電解コンデンサ１の製造においては、上述のように、弁金属基体部６０に、陰極領域７２と陽極領域７４とを区画する第１レジスト６２に加えて、第２レジスト６４を形成している。従来、電解コンデンサの弁金属基体は、上述の如く、表面に多数の微細な凹凸が形成されていることから、再化成の際に化成液が毛細管現象によって目的外の領域まで浸透しやすい（這い上がりやすい）傾向にあった。これを防ぐためには、陰極領域と陽極領域とを区画する区画レジストを予め形成し、陰極領域のみを化成液に浸漬する方法が考えられる。しかしながら、この場合、化成液は、上記区画レジストに接しているため、この区画レジストを伝って反対側（上側）に回りこむ現象がしばしば見られた。また、区画レジストに欠損等がある場合、この部分を通って化成液が這い上がることもあった。

これに対し、本実施形態においては、上述のように２つのレジストを形成しており、再化成の際に、弁金属基体部６０を、化成液８２の液面Ｓがこの２つのレジストの間に位置するように浸漬している。このため、化成液８２が、毛細管現象により液面Ｓよりも上側に這い上がったとしても、第２レジスト６４により、それ以上の這い上がりが抑止される。

さらに、上述した区画レジストのみを形成する方法においては、陰極領域上に確実に誘電体層を形成するためには、弁金属基体の浸漬位置を、化成液の液面が当該レジストに接するぎりぎりの位置となるように設定しなければならなかった。これに対し、本実施形態では、化成液８２の液面Ｓを第１レジスト６２と第２レジスト６４との間に設定すればよいことから、従来に比して浸漬位置の調整が容易となる。また、上述の如く、この浸漬位置の決定は、第２レジスト６４（或いは更に第１レジスト６２）をマーキングとして画像認識装置を用いて行うこともできる。この場合、かかる再化成の工程は、上述したような化成システム１００を用いることによって自動化が可能であり、これにより更なる簡便化を図ることができる。

なお、陰極領域のみに正確に酸化皮膜（誘電体層）を形成するためには、例えば、区画レジストの厚さや幅を大きく設計することも考えられる。しかし、区画レジストを厚くすると、コンデンサ素子２を積層する際に邪魔になりやすく、また、幅を大きくすると相対的に陽極部５又は陰極部６の面積が小さくなる結果となる。そして、前者の場合、結果的にコンデンサ容量が小さくなったり、後者の場合、陽極等の接続が困難となって作業性が悪くなったりする等の弊害が生じ易くなる。これに対し、本実施形態においては、第２レジスト６４において化成液８２の這い上がりを十分に防止できることから、上述のように第１レジスト６２の厚さや幅を過度に広くする必要が無く、これらの弊害は極めて生じ難い。

特に、好適な場合、第２レジスト６４の幅を第１レジスト６２の２倍以上とすることから、第１レジスト６２の幅を可能な限り狭くしたとしても、化成液８２の這い上がりを十分に防止することができ、その結果、コンデンサ素子２の高容量化が図れる。また、化成液８２が第２レジスト６４に接するように浸漬した場合であっても、第２レジスト６４がこのように太く形成されていることから、上述したような化成液８２の回り込みも極めて生じ難くなる。

なお、本実施形態においては、再化成よりも前に第１レジスト６２の形成を行っているため、弁金属基体部６０の当該レジスト６２に覆われた領域には誘電体層１０が形成されないことになる。しかしながら、このような場合であっても、本実施形態においては、上述のように第１レジスト６２の幅を狭くすることができ、また陰極領域７２に良好に誘電体層１０を形成し得ることから、電解コンデンサとしての実用上全く問題が無いことが確認された。

さらに、電解コンデンサの製造においては、誘電体層が形成された弁金属基体上に電解質層を形成した後、再び化成液に浸漬して通電し、これにより誘電体層の修復を行うことが多い。かかる修復の工程においても、本実施形態では上述した第１及び第２レジスト６２，６４を形成しているため、再化成と同様に、所望外の領域への化成液の付着を大幅に低減することができるほか、かかる工程の自動化を図ることも可能である。

さらにまた、高効率化の観点から、コンデンサ素子は、本実施形態のように一枚のシートを用いて複数まとめて形成することが多く、この場合には、得られた各コンデンサ素子を一枚のシートから正確に切り離す必要がある。かかる工程を行う場合も、本実施形態においては、第１レジスト６２と第２レジスト６４との間に切断位置を設定すればよく、これによりコンデンサ素子２に不要な第２レジスト６４が確実に除去され得る。また、この第２レジスト６４（或いは更に第１レジスト６２）をマーキングとして画像認識装置により切断位置を決定することもでき、この場合、上述したような切断システム２００を用いれば、かかる切断の工程を自動化して更なる簡便化を図ることもできる。

以上、好適な実施形態に係る電解コンデンサの製造方法及びこれにより得られた電解コンデンサについて説明したが、本発明は必ずしもこれらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更を行うことができる。

まず、電解コンデンサ１の製造においては、複数の弁金属基体部６０が設けられた弁金属シート５０を用い、複数のコンデンサ素子２をまとめて形成したが、これに限定されず、単一の弁金属基体に対して誘電体層、電解質層、導体層等を形成する各工程を行い、これによりコンデンサ素子を一つずつ形成するようにしてもよい。また、弁金属シート５０としては、一枚の弁金属からなる金属箔を切り出したものを用いたが、例えば、各弁金属基体部６０に相当する金属箔を複数枚準備した後、これらを一枚の金属シートに貼り付けることで弁金属シート５０を形成してもよい。

さらに、上記製造方法では、電解質層１１の形成後に、誘電体層１０の修復を行う工程を実施したが、誘電体層１０に損傷等が生じていない場合には、このような工程を行う必要は必ずしもない。さらにまた、コンデンサ素子２を基板２０上に載置する際の陽極部５の接続・接合は、上述したレーザー溶接以外に、例えば、導電性接着剤による接着、かしめ、抵抗溶接等により行ってもよい。なお、これらの場合、陽極部５に対しては、その電気的な接続を確保するために、必要に応じて酸化皮膜を除去するためのエッチング等の処理を行うことが好ましい。

さらにまた、上記電解コンデンサ１として、基板２０上にコンデンサ素子２の積層体が載置されたものを例示したが、例えば、一つのコンデンサ素子２のみが載置された単層型の電解コンデンサであってもよい。また、上記電解コンデンサ１は、陽極部５及び陰極部６を１つずつ有する２端子型の電解コンデンサであるが、本発明は、複数の陽極部を有する多端子型コンデンサにも適用できる。また、電解コンデンサとして、一つのコンデンサ素子２の積層体が一つの基板２０上に載置されたものを例示したが、本発明においては、一つの基板２０上にこの積層体が複数並列されたものを形成することもできる。さらに、上述したような基板２０以外に、例えば、リードフレーム等を適用することもできる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］

（電解コンデンサの製造）
まず、弁金属基体として、拡面化処理済のアルミニウム箔（３．５ｍｍ×６．５ｍｍ）を準備した。このアルミニウム箔の両面に、その短手方向の辺に平行となるように、直線状の２本のレジストをスクリーン印刷法により同時に形成した。２本のレジストのうちの一つは、アルミニウム箔を陽極領域と陰極領域とに区画する位置に設け（これを第１レジストとする）、もう一つは、このアルミニウム箔における陽極領域側に形成した（これを第２レジストとする）。この際、後者のレジストは、前者のものに比べて２倍の幅となるようにした。なお、以下、アルミニウム箔における第１レジストが形成された側を下側、第２レジストが形成された側を上側と定義する。

このレジストが形成されたアルミニウム箔を、その下側から第１レジストを越え第２レジストに接しない位置まで、化成液であるアジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬させた。その後、このアルミニウム箔における第２レジストよりも上側の領域に陽極端子を接続し、これに６Ｖの電圧を印加することにより再化成を行った。これにより、アルミニウム箔の表面に酸化アルミニウム皮膜が生じて誘電体層が形成された。

続いて、重合液として、３，４−エチレンジオキシチオフェン（Bayel社製、BAYTRON M）０．９ｇとパラトルエンスルホン酸鉄溶液１０．８１ｇ（Bayel社製、BAYTRON C）の混合溶液を調製した。この重合液中に上記アルミニウム箔の陰極領域を浸漬し、引き上げて表面で重合反応を進行させた後、洗浄する工程を３回繰り返して、厚さが１μｍとなる電解質層を形成した。

次に、この電解質層上に、カーボンペーストを厚さ３μｍとなるように塗布してカーボンペースト層を形成した後、厚さ２０μｍとなるように銀ペーストを塗布して銀ペースト層を形成し、これらより構成される陰極を形成した。これにより、アルミニウム箔からなる陽極、酸化アルミニウムからなる誘電体層、電解質層及び陰極が順に積層されたコンデンサ素子を得た。

その後、得られたコンデンサ素子の陽極及び陰極に、陽極リード及び陰極リードをそれぞれ接続した後、これらのリードが外部に露出するようにコンデンサ素子の周囲をエポキシ樹脂で覆い、電解コンデンサを得た。

（再化成時の電流値の変化）
上述した電解コンデンサの製造において、再化成時にアルミニウム箔に流れる電流値の経時変化を追跡したところ、電流値は一分以内に０Ａ付近まで低下し、その後も上昇することがなかった。このことから、アルミニウム箔の所望領域には、電圧印加後すぐに酸化皮膜が形成され、その後、この所望領域を越えて酸化皮膜が形成されることは殆どないことが確認された。
［比較例１］

（電解コンデンサの製造）
上記第２レジストに相当するレジストを形成せず、また、再化成時において第１レジストに化成液の液面が接するようにしてアルミニウムシートを浸漬したこと以外は、実施例１と同様にして電解コンデンサを製造した。
（再化成時の電流値の変化）

実施例１と同様に、比較例１の電解コンデンサの製造における再化成時にアルミニウム箔に流れる電流値の経時変化を追跡したところ、電圧印加後、電流が絞られるまでの時間が実施例１よりも遅く、また、時間が経過するごとにこの電流値が徐々に増加することが確認された。これは、化成液が第１レジストを越えて上部に這い上がり、所望領域に酸化皮膜が形成された後であっても、これ以外の領域に更に酸化皮膜が形成されてしまうのが原因であると考えられる。

好適な実施形態に係る製造方法により得られた電解コンデンサの断面構造を模式的に示す図である。 コンデンサ素子２の要部の断面構造を模式的に示す図である。 好適な実施形態に係る電解コンデンサの製造工程を示すフローチャートである。 弁金属基体に誘電体層を形成するまでの工程を説明する図である。 誘電体層を化成用システムにより形成する工程を模式的に示す図である。 コンデンサ素子を切り離す工程を説明するための図である。 画像認識装置を備える切断システムにより弁金属シートを切断する工程を説明する図である。

符号の説明

１…電解コンデンサ、２…コンデンサ素子、５…陽極部、６…陰極部、７…レジスト部、９…弁金属基体、１０…誘電体層、１１…電解質層、１２…導体層、１３…カーボンペースト層、１４…銀ペースト層、１５…陰極、１７…導電性接着剤、２０…基板、２２ａ，２２ｂ…陽極端子、２３…スルーホール、２４ａ，２４ｂ…陰極端子、２５…スルーホール、２６，２８…レジスト部、３０…接合部、５０…弁金属シート、５２…接続部、６０…弁金属基体部、６２…第１レジスト、６４…第２レジスト、７２…陰極領域、７４…陽極領域、８０…容器、８２…化成液、１００…化成システム、１１０…移動機構、１１２…保持部、１１４…駆動部、１２０…電圧印加部、１２２…電源、１２４…電流計、１２６…電圧計、１３０…画像認識装置、１３２…カメラ、１４０…制御部、２００…切断システム、２２０…切断部、２３０…画像認識装置、２３２…カメラ、２４０…制御部、２５０…テーブル。

Claims (9)

1. 弁金属基体上に、当該弁金属基体を陰極領域と陽極領域に区画する第１のレジスト、及び、該第１のレジストよりも前記陽極領域側に位置する第２のレジストを形成する工程と、
   前記弁金属基体を、前記陰極領域側から前記第１のレジストを越え前記第２のレジストを越えない位置まで化成液に浸漬し、この浸漬された領域の表面上に酸化皮膜を形成して誘電体層を形成する工程と、
   前記誘電体層が形成された前記弁金属基体における前記陰極領域上に電解質層を形成する工程と、
   前記電解質層上に導体層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
2. 前記弁金属基体は、あらかじめ表面に酸化処理が施された弁金属からなるシートを切断して得られたものであることを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサの製造方法。
3. 前記第１及び第２のレジストを、転写又はスクリーン印刷により同時に形成することを特徴とする請求項１又は２記載の電解コンデンサの製造方法。
4. 前記第１及び第２のレジストを、互いに略平行となるように略直線状に形成し、且つ、前記第２のレジストの幅が前記第１のレジストの幅の２倍以上となるように形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電解コンデンサの製造方法。
5. 前記第２のレジストとして、前記第１のレジストよりも撥水性が高いものを形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解コンデンサの製造方法。
6. 前記電解質層を形成した後の弁金属基体を、前記陰極領域側から前記第１のレジストを越え前記第２のレジストを越えない位置まで化成液に浸漬して通電させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電解コンデンサの製造方法。
7. 前記電解質層を形成した後の弁金属基体を、前記第１のレジスト層と前記第２のレジスト層との間で切断する工程を更に含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電解コンデンサの製造方法。
8. 前記誘電体層を形成する工程において、前記第２のレジストを画像認識装置で認識することにより、前記弁金属基体を前記化成液に浸漬する位置を決定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電解コンデンサの製造方法。
9. 前記弁金属基体を切断する工程において、前記第２のレジストを画像認識装置で認識することにより、前記弁金属基体を切断する位置を決定することを特徴とする請求項７又は８記載の電解コンデンサの製造方法。

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