JP4287680B2 - コンデンサ素子、固体電解コンデンサ及びそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ素子、固体電解コンデンサ及びそれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子は、絶縁性酸化皮膜形成能力を有するアルミニウム、チタン、真鍮、ニッケル、タンタルなどの金属、いわゆる弁金属を陽極に用い、この弁金属の表面を陽極酸化して、絶縁性酸化皮膜を形成した後、実質的に陰極として機能する電解質層を形成し、さらに、グラファイトや銀などの導電層を陰極として設けることによって形成されている。図１０に示すように、このコンデンサ素子８０は、多くの場合、長方形薄片状の蓄電部８２と、蓄電部８２の長辺の側面から外方に突出する、薄片状の複数対の電極部８４とで構成されている。このような形状のコンデンサ素子は、例えば、下記特許文献１等に開示されている。なお、電極部８４は、接続部材８６を介して、リードフレーム（図示せず）と接続される。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５８８０９２５号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のコンデンサ素子には、次のような課題が存在している。すなわち、このコンデンサ素子によって作製されるコンデンサの外形寸法は、コンデンサ素子を含むような長方形８８の寸法より大きくする必要があるが、従来のコンデンサ素子では、蓄電部８２の側面から外方に突出する電極部８４の分だけ、その長方形８８の寸法が大きくなってしまう。すなわち、コンデンサ素子の外形寸法の面積とコンデンサ素子の実際に蓄電に供される領域の面積とが大きく相異するため、このようなコンデンサ素子を用いて作製されるコンデンサにおいては、外形寸法に見合う十分な静電容量が確保されないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、同一寸法形状で、静電容量を有意に増大することができるコンデンサ素子、固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコンデンサ素子は、複数の辺を有する形状の弁金属基体と、弁金属基体の主面上の領域のうち、複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に、部分的に形成された陽極部と、弁金属基体の主面上の領域のうち、陽極部が形成された領域の残余領域に形成され、絶縁層を介して弁金属基体上に形成された固体電解質層及び該固体電解質層上に形成された導電体層とを有する陰極部と、陽極部と陰極部とを電気的に絶縁する絶縁部と、を備え、弁金属基体の陽極部が形成された領域は、弁金属基体の陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置していることを特徴とする。
【０００７】
このコンデンサ素子において、陽極部は、弁金属基体の辺の縁領域に部分的に形成されている。また、この陽極部と絶縁部によって電気的に絶縁されている陰極部は、陽極部が形成された領域の残余領域に形成されている。すなわち、陽極部は、陰極部が形成されている弁金属基体の外周よりも内側に位置している。従って、陽極部の形成による、コンデンサ素子の外形寸法の増加がない。そのため、コンデンサ素子の面積を増加させて、このコンデンサ素子を用いて作製されるコンデンサの外形寸法の面積に近づけることが可能となる。なお、陽極部が形成された辺には、例えば、引き出し方向がその辺に直交する陽極リードが取り付けられる。
【０００８】
また、弁金属基体は略方形の形状を有しており、複数の辺のうちの対向する２辺の縁領域に、陽極部が形成されていることが好ましい。この場合、対向する２辺の縁領域に形成された陽極部それぞれから陽極リードが引き出されて、電流経路の分割がおこなわれる。
【０００９】
また、陽極部は、各辺の縁領域に複数形成されていることが好ましい。この場合、同じ辺に形成された複数の陽極部それぞれから陽極リードが引き出されて、電流経路の分割がおこなわれる。
【００１０】
また、絶縁部の少なくとも一部分は、陽極部と陰極部との間に介在する絶縁性部材で形成されていることが好ましい。この場合、絶縁性部材により、陽極部と陰極部との確実な電気的な絶縁がおこなわれる。
【００１１】
また、絶縁部の少なくとも一部分は、陽極部と陰極部とを隔離するように設けられたスリットで形成されていることが好ましい。この場合、スリットの間隙内の空気が絶縁材として機能し、陽極部と陰極部との確実な電気的な絶縁がおこなわれる。
【００１２】
また、弁金属基体は、複数の辺を有し、その複数の辺の少なくとも１辺の縁領域に凹部を有する第１弁金属体と、凹部の周縁に該凹部を覆うように、陽極部として接続された第２弁金属体とから成るものであることが好ましい。この場合、第２弁金属体を第１弁金属体の所定位置に接続することにより、別途、絶縁性部材やスリットを設けることなく、容易に陽極部と陰極部との電気的な絶縁を図ることができる。
【００１３】
本発明に係るコンデンサ素子の製造方法は、本発明のコンデンサ素子を有効に製造するための方法であって、複数の辺を有する形状の弁金属基体の主面上の領域のうち、該複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に、部分的に陽極部を形成する第１ステップと、弁金属基体の主面上の領域のうち、陽極部が形成される領域の残余領域に、絶縁層を介して固体電解質層及び導電体層を順次積層して陰極部を形成し、弁金属基体の陽極部が形成された領域を、弁金属基体の陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置させる第２ステップと、陽極部と陰極部とを絶縁部で電気的に絶縁する第３ステップと、を備えることを特徴とする。なお、第１ステップから第３ステップまで、必ずしもその順序でおこなう必要はなく、必要に応じて順序を変更することが可能である。
【００１４】
また、上述したように、弁金属基体は略方形の形状を有しており、第１ステップにおいては、陽極部を、複数の辺のうちの対向する２辺の縁領域に形成することが好ましい。また、第１のステップにおいては、陽極部を、各辺の縁領域に複数形成することが好ましい。
【００１５】
さらに、第３ステップにおいては、少なくとも一部分の絶縁部として、絶縁性部材を陽極部と陰極部との間に配置すること、及び陽極部と陰極部とを隔離するようにスリットを形成することが好ましい。
【００１６】
また、第１のステップにおいては、弁金属基体として、複数の辺を有し、その複数の辺の少なくとも１辺の縁領域に凹部を有する第１弁金属体と、凹部の周縁に該凹部を覆うように陽極部として接続された第２弁金属体とから成るものを用い、第１の弁金属体と第２の弁金属体とを接続することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る固体電解コンデンサは、複数の辺を有する形状の弁金属基体、弁金属基体の主面上の領域のうち複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に部分的に形成された陽極部、弁金属基体の主面上の領域のうち陽極部が形成された領域の残余領域に形成され且つ絶縁層を介して弁金属基体上に形成された固体電解質層及び該固体電解質層上に形成された導電体層とを有する陰極部、及び陽極部と陰極部とを電気的に絶縁する絶縁部を有し、弁金属基体の陽極部が形成された領域は、弁金属基体の陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置しているコンデンサ素子と、陽極部及び陰極部に接続された導出部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
この固体電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子の外形寸法が増加することなく、蓄電作用を有するコンデンサ素子の陰極部が拡大している。そのため、同一寸法形状の従来の固体電解コンデンサの静電容量より大きな静電容量を有する。
【００１９】
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、本発明の固体電界コンデンサを有効に製造するための方法であって、複数の辺を有する形状の弁金属基体の主面上の領域のうち、複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に、部分的に陽極部を形成する第１ステップと、弁金属基体の主面上の領域のうち、陽極部が形成される領域の残余領域に、絶縁層を介して固体電解質層及び導電体層を順次積層して、陰極部を形成し、弁金属基体の陽極部が形成された領域を、弁金属基体の陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置させる第２ステップと、陽極部と陰極部とを絶縁部で電気的に絶縁する第３ステップと、陽極部及び陰極部に導出部を接続する第４ステップと、を備える。なお、第１ステップから第４ステップまで、必ずしもその順序でおこなう必要はなく、必要に応じて順序を変更することが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係るコンデンサ素子、固体電解コンデンサ及びそれらの製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る固体電解コンデンサ１０を示した斜視図である。図１に示すように、固体電解コンデンサ１０は、コンデンサ素子１２と、このコンデンサ素子１２が搭載される８つのリード電極（導出部）１４と、コンデンサ素子１２及びリード電極１４の一部をモールド固定する樹脂モールド１６とを備えている。この固体電解コンデンサ１０においては、固体電解コンデンサ１０が搭載される回路基板（図示せず）からリード電極１４を介してコンデンサ素子１２に給電がおこなわれる。なお、リード電極１４は、回路基板の陽極電極に接続される陽極リード１４Ａと、回路基板の陰極電極に接続される陰極リード１４Ｂとで構成されている。
【００２２】
コンデンサ素子１２は、図２に示すように、表裏面１２ａ，１２ｂが粗面化（拡面化）されると共に化成処理が施された箔状のアルミニウム基体（弁金属基体）１８上の一部の領域（後述する陰極部の領域）に、固体高分子電解質層（固体電解質層）及び導電体層が順次積層されたものである。この領域の積層状態をより具体的に説明すると、図３に示すように、エッチングによって粗面化されたアルミニウム基体１８（厚さ１００μｍ）は、化成処理、すなわち陽極酸化によって、その表面１８ａに絶縁性を有する酸化アルミニウム皮膜２０が成膜されている。そして、さらに酸化アルミニウム皮膜２０上には、アルミニウム基体１８の凹部に含浸するように、導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層２２が形成されている。なお、固体高分子電解質層２２の形成は、導電性化合物をモノマーの状態でアルミニウム基体１８の凹部に含浸させて、その後、化学酸化重合又は電解酸化重合する方法によっておこなわれる。
【００２３】
この固体高分子電解質層２２上には、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６（導電体層）が浸漬法（ディップ法）によって順次形成されている。上述した固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６によって、コンデンサ素子１２の陰極電極が構成されている。なお、グラファイトペースト層２４や銀ペースト層２６の形成は、必要に応じ、スクリーン印刷法やスプレー塗布法で代用される。
【００２４】
図２で示したとおり、コンデンサ素子１２は、外形が略長方形状を有しており、その縁部には複数のスリット（絶縁部）２８が形成されている。以下、説明の便宜上、コンデンサ素子１２の外形の長辺方向をＸ方向、短辺方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向として説明する。
【００２５】
コンデンサ素子１２に形成されたスリット２８は、コンデンサ素子１２の対向する２辺の縁領域に２対ずつ形成されており、いずれもＹ方向に延在している。これら４対のスリット２８の位置は、コンデンサ素子外形の長方形の重心点を中心として点対称の位置関係を有している。なお、重心点は、長方形の対角線が交差したコンデンサ素子１２表面上の一点として定義される。
【００２６】
そして、コンデンサ素子１２の４対のスリット２８に挟まれた４つの部分が陽極部３０となっており、この陽極部３０以外が陰極部３２となっている。１対のスリットに挟まれた陽極部３０には、アルミニウム基体１８上に酸化アルミニウム皮膜２０のみ成膜されている。一方、陰極部３２には、上述したように、アルミニウム基体１８に成膜された酸化アルミニウム皮膜２０上に、固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６からなる陰極電極がさらに形成されている。なお、上述した陽極部３０と陰極部３２との境界であって、粗面化処理が施されている部分には、その粗面化構造を圧縮によって破壊した絶縁溝部３４が形成されている。
【００２７】
ここで、コンデンサ素子１２を作製する手順について、図４を参照しつつ説明する。図４は、コンデンサ素子を作製する手順を示した図である。
【００２８】
まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜２０が形成されているアルミニウム箔シートから、長方形部３６の長辺の端部から１対の突起部３８が突出する形状のアルミニウム箔４０を切り出す。そして、アルミニウム箔４０の長方形部３６の所定位置に、４対のスリット２８を形成する。また、アルミニウム箔４０の表面領域のうち、対をなすスリット２８の端部を結ぶ帯状領域（例えば、幅１ｍｍ）を圧縮してその部分の粗面化構造を破壊し、絶縁溝部３４を形成する。これらの１対のスリット２８及び絶縁溝部３４に囲まれた部分が陽極部３０となっている。なお、絶縁溝部３４を形成することにより、アルミニウム箔４０の粗面化構造が陰極部３２と陽極部３０とで分断される。そのため、後述する固体高分子電解質層２２の形成工程で、陰極部３２に浸透した重合液が毛細現象によって陽極部３０まで浸透することを確実に防ぐことができる。
【００２９】
次に、突起部３８の端面を支持して、アルミニウム箔４０をステンレスビーカ４１中に収容された化成溶液４２中に浸漬する（図４（ａ）参照）。そして、支持された突起部３８をプラス、ステンレスビーカ４１をマイナスにして電圧を印加する。このように、アルミニウム箔４０を化成溶液４２に浸漬する（化成処理する）ことで、箔シートからの切り出し時に露出した端面のアルミニウム基体１８に酸化アルミニウム皮膜２０が形成される。また、スリット２８を形成した後に、化成処理することでスリット２８部分の端面にも酸化アルミニウム皮膜２０が形成される。なお、化成溶液４２は、例えば、濃度３％のアジピン酸アンモニウム水溶液等が好ましい。また、化成処理時の電圧は、所望する酸化アルミニウム皮膜の膜厚に応じて適宜決定することができ、１０ｎｍ〜１μｍの膜厚を有する酸化アルミニウム皮膜２０を形成する場合には、通常、数ボルト〜２０ボルト程度である。
【００３０】
化成処理の後は、スリット２８に挟まれた陽極部３０となる部分の端面を含む全表面に、熱硬化型レジスト４３を成膜する（図４（ｂ）参照）。そして、このアルミニウム箔４０を、ビーカ４４内に収容された重合液４５内に浸漬して化学酸化重合（又は、電解酸化重合）をおこない、アルミニウム箔４０表面上に固体高分子電解質層２２を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００３１】
ここで、粗面化されたアルミニウム箔４０表面の凹凸は微細なため、粗面化された表面にレジスト４３を隙間無く緻密に形成することは困難である。そのため、レジスト４３で覆った領域であっても、粗面化構造の部分における毛細現象によって、その領域に固体高分子電解質層２２が形成されてしまう場合がある。このような場合には、先に述べたように、粗面化構造を破壊した絶縁溝部３４を陽極部３０と陰極部３２との境界に形成して、重合液４５が、固体高分子電解質層２２が形成される陰極部３２領域から陽極部３０領域へ浸透してしまうのを防止する。すなわち、絶縁溝部３４が、陽極部３０と陰極部３２との絶縁を図る絶縁部として機能する。そのため、後段の処理によって除去されるレジスト４３が成膜された領域、すなわち陽極部３０には、固体高分子電解質層２２が形成されないこととなる。また、アルミニウム箔４０には、その端面にも酸化アルミニウム皮膜２０が形成されているので、陰極電極の一部（固体高分子電解質層）と陽極電極（アルミニウム基体）とのショートが抑止される。
【００３２】
そして、さらにアルミニウム箔４０の表面上に、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６をディップ形成する。最後に、レジスト４３を溶解させると共に、上述した突起部３８を切断することで、図２に示したコンデンサ素子１２が得られる。なお、アルミニウム箔４０表面上に固体高分子電解質層２２を形成する前に、上述した化成処理と同様の方法で、皮膜修復処理（エージング）をおこなってもよい。
【００３３】
次に、上述したコンデンサ素子１２を用いて固体電解コンデンサ１０を作製する方法について、図５を参照しつつ説明する。
【００３４】
図５に示すように、リードフレーム４６は、コンデンサ素子１２を搭載させるべく、りん青銅製の基体が所定の形状に打ち抜き加工された物である。リードフレーム４６には、四方を囲むフレーム部４６ａの中央を結ぶ支持部４６ｂが設けられており、また支持部４６ｂとの直交方向（図のＹ方向）には、フレーム部４６ａから支持部４６ｂに向けて突出した４つの陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄが設けられ、さらに、これらの陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄと所定間隔を置いて並行に設けられ、フレーム部４６ａと支持部４６ｂとをつなぐ４つの陰極リード部４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄが設けられている。
【００３５】
コンデンサ素子１２は、リードフレーム４６の支持部４６ｂ上に面（主面）１２ｂが対向するように搭載され、支持部４６ｂとコンデンサ素子１２の下面１２ｂにある銀ペースト層２６とを、銀を含む導電性接着剤５０を用いて接着固定する。コンデンサ素子１２の４つの陽極部３０の各領域は、対応する４つの陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄの端部と重なるように配置されると共に、レーザスポット溶接機で溶接される。レーザスポット溶接機で溶接することで、陽極部３０に形成されている酸化アルミニウム皮膜２０を突破して、陽極部３０と陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄとが電気的に接続される。
【００３６】
そして、リードフレーム４６上に固定されたコンデンサ素子１２が、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドされる。樹脂モールドされたコンデンサ素子１２は、リードフレーム４６から切り離される。そして、陽極部３０が形成された辺に直交するように延びる陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄを折り曲げて、図１に示した陽極リード１４Ａが構成される。また、陰極リード部４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄも折り曲げて、図１に示した陰極リード１４Ｂが構成される。このように、コンデンサ素子１２からは、４つの陽極リード１４Ａと４つの陰極リード１４Ｂとが引き出されて電流経路の分割が図られている。
【００３７】
以上、詳細に説明したように、陽極部３０は、アルミニウム基体１８と同形状であるコンデンサ素子１２の、外周５２よりも内側に位置しており、コンデンサ素子１２の外方に突出することなく形成されている。従って、陽極部３０の形成による、コンデンサ素子１２の外形寸法の増加がない。それにより、コンデンサ素子１２の表面積と外周５２の面積とが略等しいことになり、このコンデンサ素子１２と外形寸法が同じである従来のコンデンサ素子に比べると、蓄電に供される陰極部３２の面積が大きいため、コンデンサ素子１２の静電容量は増加している。また、コンデンサ素子１２は、同一面積において従来のコンデンサ素子よりも静電容量の増加が図られているため、このコンデンサ素子１２で構成される固体電解コンデンサ１０も、同一寸法形状を有する従来の固体電解コンデンサに比べて静電容量が増加している。
【００３８】
次に、上述した固体電解コンデンサ１０に適用されるコンデンサ素子であって、上述したコンデンサ素子１２とは異なる態様のコンデンサ素子について説明する。
【００３９】
コンデンサ素子１２Ａは、図６に示すように、上記スリット２８の代わりに絶縁性樹脂層が形成された点でのみ、上述したコンデンサ素子１２と異なる。すなわち、コンデンサ素子１２Ａには、縁領域に部分的に形成された陽極部３０を３方から囲み、且つ陽極部３０に対応する端面を挟むように、シリコーン樹脂製の絶縁性樹脂層（絶縁性部材、絶縁部）５３が形成されている。この絶縁性樹脂層５３が形成された領域には、上述した絶縁溝部３４が形成されており、その溝の部分に上記シリコーン樹脂が塗布されている。以下、このコンデンサ素子１２Ａを作製する方法について、図７を参照しつつ説明する。
【００４０】
まず、図４に示したコンデンサ素子１２の作製と同様に、アルミニウム箔４０を用意する。そして、このアルミニウム箔４０をコンデンサ素子１２Ａに成形した際に陽極部３０となる領域を囲むように、例えば、約１ｍｍ幅で粗面化構造を破壊し、絶縁溝部３４を形成する。そして、陽極部３０なる領域及び端面に上述したレジスト４３を塗布する（図７（ａ）参照）。そして、陽極部３０にレジスト４３を塗布した状態で、上述した方法と同様の方法で化成処理をおこなう（図７（ｂ）参照）。また、陽極部３０にレジスト４３を塗布した状態で、上述した方法と同様の方法で重合処理をおこない、固体高分子電解質層２２を形成する（図７（ｃ）参照）。そして、さらにアルミニウム箔４０の表面上に、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６をディップ形成する。最後に、レジスト４３を溶解させると共に、上述した突起部３８を切断する。なお、この態様においても、先に述べたように、重合液４５が、陰極部３２となる領域から陽極部３０となる領域へ浸透してしまうのを絶縁溝部３４により防止している。
【００４１】
この状態では、化成処理が施されていない陽極部３０が露出しているため、コンデンサ素子１２Ａへの給電時に、陽極部３０と陰極部３２とがショートし易くなっている。そのため、コンデンサ素子１２では、陽極部３０と陰極部３２との境界付近に絶縁性樹脂層５３を形成し、陽極部３０と陰極部３２とを電気的に絶縁している。なお、アルミニウム箔４０に化成処理を施す前に、陽極部３０にレジスト４３を形成するこのコンデンサ素子１２Ａの作製方法によれば、陽極部３０とリードフレーム４６の陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄとの接続の際、レーザスポット溶接機等の接続機械を用いることなく、陽極部３０と陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄとを単に接触させるだけで電気的接続をおこなうことができる。そのため、陽極部３０と陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄとの接続が、より容易且つ簡便になる。
【００４２】
なお、上記説明では、固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４、銀ペースト層２６を形成した後に、絶縁性樹脂層５３を形成する態様を示したが、例えば、陽極部３０となる部分を囲むように絶縁溝部３４を形成した後に陽極部３０の部分にレジスト４３を塗布し、次に絶縁性樹脂層５３を形成して、その後に重合処理等をおこなって固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６を形成するようにしてもよい。また、レジスト４３又は絶縁性樹脂層５３が緻密に設けられ、重合液４５の陽極部３０部分への侵入が防止されている場合等には、粗面化構造を破壊する絶縁溝部３４を形成しなくてもよい。この場合には、陽極部３０に形成された酸化アルミニウム皮膜２０が絶縁部として機能する。
【００４３】
以上で説明したように、このコンデンサ素子１２Ａにおいても、コンデンサ素子１２と同様に、陽極部３０は、アルミニウム基体１８と同形状であるコンデンサ素子１２Ａの、外周５２よりも内側に位置しており、コンデンサ素子１２Ａの外方に突出することなく形成されている。従って、コンデンサ素子１２Ａの表面積と外周５２の面積とが略等しいことになり、このコンデンサ素子１２Ａと外形寸法が同じである従来のコンデンサ素子に比べると、蓄電に供される陰極部３２の面積が大きいため、コンデンサ素子１２Ａの静電容量は増加している。
【００４４】
また、コンデンサ素子１２Ｂは、図８に示すように、２部材で構成されている点でのみ、上述したコンデンサ素子１２と異なる。すなわち、コンデンサ素子１２Ｂには、上述した陽極部３０の部分に、方形状の切り欠き部（凹部）５４が形成されている。そして、コンデンサ素子１２Ｂの面上の切り欠き部５４の周縁であってＸ方向に延びる縁領域に、陽極電極箔（第１弁金属体）５６が超音波溶接により接続されている。この陽極電極箔５６は、粗面化されていないアルミニウム箔シートから切り出したものであり、アルミニウム基体１８と電気的に接続されている。そして、この陽極電極箔５６の陰極電極が形成されていない部分が陽極部３０Ａとなっており、この陽極部３０Ａ以外の領域が陰極電極（図３に示した固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６）が形成された陰極部３２Ａとなっている。
【００４５】
ここで、このコンデンサ素子１２Ｂの作製手順を、図９を参照しつつ説明する。コンデンサ素子１２Ｂに作製に用いられるアルミニウム箔４０Ａは、粗面化されていないアルミニウム箔シートから切り出した４つの陽極電極箔５６と、これら陽極電極箔５６の取り付け位置に対応する領域を切り欠くように、粗面化されていないアルミニウム箔シートから切り出した箔（第１弁金属体）５７で構成される。そして、このアルミニウム箔４０Ａの片側の陽極電極箔５６端部を支持して、上述した方法と同様の方法で化成処理をおこなう（図９（ａ）参照）。それにより、切り欠き部５４を含む箔５７の端面及び陽極電極箔５６の浸漬部分に、酸化アルミニウム皮膜２０が形成される。
【００４６】
化成処理の後は、陽極部３０Ａとなる部分を覆うように、熱硬化型レジスト４３を成膜する（図９（ｂ）参照）。そして、陽極部３０Ａにレジスト４３を塗布した状態で、上述した方法と同様の方法で重合処理をおこない、固体高分子電解質層２２を形成する（図９（ｃ）参照）。そして、さらにアルミニウム箔４０Ａの表面上に、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６をディップ形成する。最後に、レジスト４３を溶解させると共に、突出する部分の陽極電極箔５６を切断する。
【００４７】
このコンデンサ素子１２Ｂにおいては、陽極部３０Ａの表面に形成された酸化アルミニウム皮膜２０の一部が、陽極部３０Ａと陰極部３２Ａとを絶縁する絶縁部として機能する。
【００４８】
以上で説明したように、このコンデンサ素子１２Ｂにおいても、コンデンサ素子１２及びコンデンサ素子１２Ａと同様に、陽極部３０Ａは、コンデンサ素子１２Ｂの外周５２よりも内側に位置しており、コンデンサ素子１２Ｂの外方に突出することなく形成されている。従って、コンデンサ素子１２Ｂの表面積と外周５２の面積とが略等しいことになり、このコンデンサ素子１２Ｂと外形寸法が同じである従来のコンデンサ素子に比べると、蓄電に供される陰極部３２Ａの面積が大きいため、コンデンサ素子１２Ｂの静電容量は増加している。なお、コンデンサ素子１２Ｂにおいては、別途、スリットや絶縁性樹脂層を設けなくても、簡単に陽極部３０Ａと陰極部３２Ａとの電気的な絶縁を図ることができる。
【００４９】
本発明は、上述した実施形態に限定されず、以下のような態様であってもよい。例えば、陽極部３０を陰極部３２から絶縁する方法は、上述の態様に限定されず、スリット、絶縁溝部、絶縁樹脂層及び酸化アルミニウム皮膜を、適宜、単独又は組み合わせて利用する態様であってもよい。すなわち、絶縁部は、陽極部３０と陰極部３２とが、単に物理的に離間されている構成とされていてもよく、絶縁性を高めるために絶縁性樹脂等からなる絶縁性部材を設けた構成とされてもよい。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例および比較例を掲げる。
【００５１】
（実施例１）
固体電解コンデンサを、以下のようにして、作製した。
【００５２】
まず、図９に示した作製方法によってコンデンサ素子を以下のように作製した。まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、０．８ｃｍ×２．０ｃｍの寸法で、アルミニウム箔を切り出し、対向する２つの端部の所定位置をそれぞれ２箇所ずつ、０．２ｃｍ×０．５ｃｍの寸法で切り抜いた。また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、０．２５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法で３つ、１．２５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法で１つのアルミニウム箔を切り出した。
【００５３】
これら４つのアルミニウム箔（陽極電極箔）を、粗面化されたアルミニウム箔の切り抜いた部分に合わせて配置し、それぞれの一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって接合するとともに電気的に接続して、陽極電極箔と粗面化処理が施されているアルミニウム箔との接合体（コンデンサ素子用電極体）を作製した。
【００５４】
そして、このようにして得られたコンデンサ素子用電極体を、粗面化処理が施されているアルミニウム箔が完全に浸漬されるように、３重量％の濃度で６．０のｐＨに調整されたアジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬した。次いで、電極箔を陽極とし、化成電流密度が５０〜１００ｍＡ／ｃｍ2、化成電圧が１２ボルトの条件下で、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬されたコンデンサ素子の切断部端面を酸化させ、酸化アルミニウム皮膜を形成した。この化成処理により、電極体表面に酸化アルミニウム皮膜が形成された。
【００５５】
その後、電極体をアジピン酸アンモニウム水溶液から引き上げると共に、電極体の陽極電極箔部分に熱硬化型レジストを塗布して、電極体表面にポリピロールからなる固体高分子電解質層を化学酸化重合によって形成した。
【００５６】
ここで、ポリピロールからなる固体高分子電解質層は、精製した０．１モル／リットルのピロールモノマー、０．１モル／リットルのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウムおよび０．０５モル／リットルの硫酸鉄（III）を含むエタノール水混合溶液セル中に電極体をセットし、３０分間にわたって攪拌し、化学酸化重合を進行させ、同じ操作を３回にわたって、繰り返して、生成した。その結果、最大厚さが、約５０μｍの固体高分子電解質層が形成された。
【００５７】
さらに、こうして得られた固体高分子電解質層の表面にカーボンペースト及び銀ペーストをディップ形成して、陰極電極を形成した。そして、ペースト層が形成された後に、陽極電極箔部分に塗布したレジストを有機溶媒にて溶解して、陽極部を露出させた。また、粗面化されたアルミニウム箔から突出する部分の陽極電極箔を切断した。以上の処理によって、コンデンサ素子（０．８ｃｍ×２．０ｃｍ）が完成した。
【００５８】
以上のようにして作製されたコンデンサ素子を、図５に示した所定の形状に加工されたリードフレーム上に搭載し、銀を含む導電性接着剤で最下面の銀ペースト層とリードフレームとを接着した。なお、コンデンサ素子のそれぞれの陽極部を、ＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機でリードフレームの陽極リード部に溶接して、コンデンサ素子とリードフレームとを一体化した。
【００５９】
リードフレーム上に固体電解コンデンサ素子が固定された後に、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドした。モールド後の固体電解コンデンサをリードフレームから切り離し、陽極リードおよび陰極リードを折り曲げて、図１に示すような８端子型のディスクリート型固体電解コンデンサ＃１を得た。その後、既知の方法にて、固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、エージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減させて、完成させた。
【００６０】
こうして得られた８端子型固体電解コンデンサ＃１の電気的特性について、アジレントテクノロジー社製インピーダンスアナライザー４１９４Ａ、ネットワークアナライザー８７５３Ｄを用いて、静電容量およびＳ21特性を測定し、得られたＳ21特性をもとに、等価回路シミュレーションを行い、ＥＳＲ、ＥＳＬ値を決定した。その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１４４．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは２０ｍΩであり、ＥＳＬは１５５ｐＨであった。
【００６１】
（実施例２）
固体電解コンデンサを、以下のようにして作製した。
【００６２】
まず、粗面化処理が施されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、０．８ｃｍ×２．０ｃｍの寸法でアルミニウム箔を切り出した。また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、１．０５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法でアルミニウム箔を切り出した。このアルミニウム箔を、所定の位置に配置し、それぞれの一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって接合するとともに電気的に接続して、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔と粗面化処理が施されているアルミニウム箔との接合体（コンデンサ素子用電極体）を作製した。そして、このようにして得られたコンデンサ素子用電極体を、粗面化処理が施されたアルミニウム箔上で、陽極部となる領域にレジストを塗布した。
【００６３】
さらに、実施例１と同様、電極体に化成処理を施すと共に、電極体に陰極電極（ポリピロールからなる固体高分子電解質層、カーボンペースト層及び銀ペースト層）を形成した。そして、ペースト層が形成された後に、上述のレジスト層を有機溶媒にて溶解して、化成処理が施されていない陽極部を露出させた。また、粗面化されたアルミニウム箔から粗面化処理が施されていないアルミニウム箔を分離した。そして、露出した陽極部と陰極電極との境界に、幅１ｍｍの絶縁性樹脂層（シリコーン製）を形成した。以上の処理によって、コンデンサ素子（０．８ｃｍ×２．０ｃｍ）が完成した。
【００６４】
以上のようにして作製されたコンデンサ素子を、図５に示した所定の形状に加工されたリードフレーム上に搭載し、銀を含む導電性接着剤で最下面の銀ペースト層とリードフレームとを接着した。コンデンサ素子のそれぞれの陽極部を、ＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機でリードフレームの陽極リード部に溶接して、コンデンサ素子とリードフレームとを一体化した。
【００６５】
リードフレーム上に固体電解コンデンサ素子が固定された後に、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドした。モールド後の固体電解コンデンサを、リードフレームから切り離し、陽極リードおよび陰極リードを折り曲げて、図１に示すような８端子型のディスクリート型固体電解コンデンサ＃２を得た。その後、既知の方法にて、固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、エージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減させて完成させた。
【００６６】
こうして得られた８端子型固体電解コンデンサ＃２の電気的特性について、実施例１と同様の手法で評価した。その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１４７．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１８ｍΩであり、ＥＳＬは１５５ｐＨであった。
【００６７】
（実施例３）
固体電解コンデンサを、以下のようにして作製した。
【００６８】
まず、粗面化処理が施され酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、０．８ｃｍ×２．０ｃｍの寸法でアルミニウム箔を切り出し、対向する２つの端部の所定位置にそれぞれ４箇所ずつ幅１ｍｍ長さ２ｍｍのスリットを設けた。
【００６９】
また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、１．０５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法でアルミニウム箔を切り出した。このアルミニウム箔を、所定の位置に配置し、それぞれの一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって接合するとともに電気的に接続して、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔および粗面化処理が施されているアルミニウム箔の接合体（コンデンサ素子用電極体）を作製した。
【００７０】
以上のようにして作製されたアルミニウム箔の電極体から、実施例１と同様の方法によりコンデンサ素子（０．８ｃｍ×２．０ｃｍ）を作製した。そして、このコンデンサ素子を用いて、８端子型固体電解コンデンサ＃３を作製し、上述の実施例１及び実施例２と同様の手法でその電気的特性について評価した。その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１４６．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１９ｍΩであり、ＥＳＬは１５５ｐＨであった。
【００７１】
（比較例１）
まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、０．４ｃｍ×２．０ｃｍの寸法で、アルミニウム箔を矩形状に切り出した。また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、０．２５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法で、４つのアルミニウム箔を矩形状に切り出した。これら４つのアルミニウム箔を、対向する２つの端部にそれぞれ２つずつ、所定間隔だけ離間させて配置した。そして、アルミニウム箔のそれぞれの一端部領域が、０．５ｍｍだけ重なり合うように重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって接合するとともに電気的に接続して、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔および粗面化処理が施されているアルミニウム箔の接合体（コンデンサ素子用電極体）を作製した。
【００７２】
以上の処理によって、粗面化処理が施されているアルミニウム箔に、４つの粗面化処理が施されていないアルミニウム箔が接合されたコンデンサ素子用電極体を作製した。
【００７３】
以上のようにして作製されたアルミニウム箔の電極体から、実施例１と同様の方法によりコンデンサ素子（０．８ｃｍ×２．０ｃｍ）を作製した。そして、このコンデンサ素子を用いて、８端子型固体電解コンデンサ＃４を作製し、上述の実施例１等と同様の手法でその電気的特性について評価した。その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は９３．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは３７ｍΩであり、ＥＳＬは１５６ｐＨであった。
【００７４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、弁金属基体の材料として、アルミニウムが用いられているが、アルミニウムに代えて、アルミニウム合金、または、タンタル、チタン、ニオブ、ジルコニウムもしくはこれらの合金などによって、弁金属基体を形成することもできる。また、コンデンサ素子の外形は、長方形状に限らず、正方形状、三角形状、多角形状であってもよく、また曲線を有する形状であってもよい。さらに、コンデンサ素子の陽極部と導出部とが一体的に成形されていてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、同一寸法形状で、静電容量を有意に増大することができるコンデンサ素子、固体電解コンデンサ及びそれらの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固体電解コンデンサを示す斜視図である。
【図２】図１に示したコンデンサ素子を示した斜視図である。
【図３】図２に示したコンデンサ素子の要部を示す模式断面図である。
【図４】コンデンサ素子を作製する手順を示した図である。
【図５】図２に示したコンデンサ素子がリードフレーム上に搭載された状態を示す斜視図である。
【図６】本発明によるコンデンサ素子の別の一態様を示す斜視図である。
【図７】コンデンサ素子を作製する手順を示した図である。
【図８】本発明によるコンデンサ素子の別の一態様を示す斜視図である。
【図９】コンデンサ素子を作製する手順を示した図である。
【図１０】従来のコンデンサ素子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０，８０…固体電解コンデンサ、１２，１２Ａ，１２Ｂ…コンデンサ素子、１２ｂ…主面、１４…リード電極、１６…樹脂モールド、１８…アルミニウム基体、２０…酸化アルミニウム皮膜、２２…固体高分子電解質層、２６…銀ペースト層、２８…スリット、３０，３０Ａ，８４…陽極部、３２，３２Ａ…陰極部、３４…絶縁溝部、４６…リードフレーム、５３…絶縁性樹脂層、５４…切り欠き部、５６…陽極電極箔。
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ素子、固体電解コンデンサ及びそれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子は、絶縁性酸化皮膜形成能力を有するアルミニウム、チタン、真鍮、ニッケル、タンタルなどの金属、いわゆる弁金属を陽極に用い、この弁金属の表面を陽極酸化して、絶縁性酸化皮膜を形成した後、実質的に陰極として機能する電解質層を形成し、さらに、グラファイトや銀などの導電層を陰極として設けることによって形成されている。図１０に示すように、このコンデンサ素子８０は、多くの場合、長方形薄片状の蓄電部８２と、蓄電部８２の長辺の側面から外方に突出する、薄片状の複数対の電極部８４とで構成されている。このような形状のコンデンサ素子は、例えば、下記特許文献１等に開示されている。なお、電極部８４は、接続部材８６を介して、リードフレーム（図示せず）と接続される。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５８８０９２５号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のコンデンサ素子には、次のような課題が存在している。すなわち、このコンデンサ素子によって作製されるコンデンサの外形寸法は、コンデンサ素子を含むような長方形８８の寸法より大きくする必要があるが、従来のコンデンサ素子では、蓄電部８２の側面から外方に突出する電極部８４の分だけ、その長方形８８の寸法が大きくなってしまう。すなわち、コンデンサ素子の外形寸法の面積とコンデンサ素子の実際に蓄電に供される領域の面積とが大きく相異するため、このようなコンデンサ素子を用いて作製されるコンデンサにおいては、外形寸法に見合う十分な静電容量が確保されないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、同一寸法形状で、静電容量を有意に増大することができるコンデンサ素子、固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコンデンサ素子は、複数の辺を有する形状の弁金属基体と、弁金属基体の主面上の領域のうち、複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に、部分的に形成された陽極部と、弁金属基体の主面上の領域のうち、陽極部が形成された領域の残余領域に形成され、絶縁層を介して弁金属基体上に形成された固体電解質層及び該固体電解質層上に形成された導電体層とを有する陰極部と、陽極部と陰極部とを電気的に絶縁する絶縁部と、を備え、弁金属基体の陽極部が形成された領域は、弁金属基体の陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置していることを特徴とする。
【０００７】
このコンデンサ素子において、陽極部は、弁金属基体の辺の縁領域に部分的に形成されている。また、この陽極部と絶縁部によって電気的に絶縁されている陰極部は、陽極部が形成された領域の残余領域に形成されている。すなわち、陽極部は、陰極部が形成されている弁金属基体の外周よりも内側に位置している。従って、陽極部の形成による、コンデンサ素子の外形寸法の増加がない。そのため、コンデンサ素子の面積を増加させて、このコンデンサ素子を用いて作製されるコンデンサの外形寸法の面積に近づけることが可能となる。なお、陽極部が形成された辺には、例えば、引き出し方向がその辺に直交する陽極リードが取り付けられる。
【０００８】
また、弁金属基体は略方形の形状を有しており、複数の辺のうちの対向する２辺の縁領域に、陽極部が形成されていることが好ましい。この場合、対向する２辺の縁領域に形成された陽極部それぞれから陽極リードが引き出されて、電流経路の分割がおこなわれる。
【０００９】
また、陽極部は、各辺の縁領域に複数形成されていることが好ましい。この場合、同じ辺に形成された複数の陽極部それぞれから陽極リードが引き出されて、電流経路の分割がおこなわれる。
【００１０】
また、絶縁部の少なくとも一部分は、陽極部と陰極部との間に介在する絶縁性部材で形成されていることが好ましい。この場合、絶縁性部材により、陽極部と陰極部との確実な電気的な絶縁がおこなわれる。
【００１１】
また、絶縁部の少なくとも一部分は、陽極部と陰極部とを隔離するように設けられたスリットで形成されていることが好ましい。この場合、スリットの間隙内の空気が絶縁材として機能し、陽極部と陰極部との確実な電気的な絶縁がおこなわれる。
【００１２】
また、弁金属基体は、複数の辺を有し、その複数の辺の少なくとも１辺の縁領域に凹部を有する第１弁金属体と、凹部の周縁に該凹部を覆うように、陽極部として接続された第２弁金属体とから成るものであることが好ましい。この場合、第２弁金属体を第１弁金属体の所定位置に接続することにより、別途、絶縁性部材やスリットを設けることなく、容易に陽極部と陰極部との電気的な絶縁を図ることができる。
【００１３】
本発明に係るコンデンサ素子の製造方法は、本発明のコンデンサ素子を有効に製造するための方法であって、複数の辺を有する形状の弁金属基体の主面上の領域のうち、該複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に、部分的に陽極部を形成する第１ステップと、弁金属基体の主面上の領域のうち、陽極部が形成される領域の残余領域に、絶縁層を介して固体電解質層及び導電体層を順次積層して陰極部を形成し、弁金属基体の陽極部が形成された領域を、弁金属基体の陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置させる第２ステップと、陽極部と陰極部とを絶縁部で電気的に絶縁する第３ステップと、を備えることを特徴とする。なお、第１ステップから第３ステップまで、必ずしもその順序でおこなう必要はなく、必要に応じて順序を変更することが可能である。
【００１４】
また、上述したように、弁金属基体は略方形の形状を有しており、第１ステップにおいては、陽極部を、複数の辺のうちの対向する２辺の縁領域に形成することが好ましい。また、第１のステップにおいては、陽極部を、各辺の縁領域に複数形成することが好ましい。
【００１５】
さらに、第３ステップにおいては、少なくとも一部分の絶縁部として、絶縁性部材を陽極部と陰極部との間に配置すること、及び陽極部と陰極部とを隔離するようにスリットを形成することが好ましい。
【００１６】
また、第１のステップにおいては、弁金属基体として、複数の辺を有し、その複数の辺の少なくとも１辺の縁領域に凹部を有する第１弁金属体と、凹部の周縁に該凹部を覆うように陽極部として接続された第２弁金属体とから成るものを用い、第１の弁金属体と第２の弁金属体とを接続することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る固体電解コンデンサは、複数の辺を有する形状の弁金属基体、弁金属基体の主面上の領域のうち複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に部分的に形成された陽極部、弁金属基体の主面上の領域のうち陽極部が形成された領域の残余領域に形成され且つ絶縁層を介して弁金属基体上に形成された固体電解質層及び該固体電解質層上に形成された導電体層とを有する陰極部、及び陽極部と陰極部とを電気的に絶縁する絶縁部を有し、弁金属基体の陽極部が形成された領域は、弁金属基体の陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置しているコンデンサ素子と、陽極部及び陰極部に接続された導出部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
この固体電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子の外形寸法が増加することなく、蓄電作用を有するコンデンサ素子の陰極部が拡大している。そのため、同一寸法形状の従来の固体電解コンデンサの静電容量より大きな静電容量を有する。
【００１９】
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、本発明の固体電界コンデンサを有効に製造するための方法であって、複数の辺を有する形状の弁金属基体の主面上の領域のうち、複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に、部分的に陽極部を形成する第１ステップと、弁金属基体の主面上の領域のうち、陽極部が形成される領域の残余領域に、絶縁層を介して固体電解質層及び導電体層を順次積層して、陰極部を形成し、弁金属基体の陽極部が形成された領域を、弁金属基体の陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置させる第２ステップと、陽極部と陰極部とを絶縁部で電気的に絶縁する第３ステップと、陽極部及び陰極部に導出部を接続する第４ステップと、を備える。なお、第１ステップから第４ステップまで、必ずしもその順序でおこなう必要はなく、必要に応じて順序を変更することが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係るコンデンサ素子、固体電解コンデンサ及びそれらの製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る固体電解コンデンサ１０を示した斜視図である。図１に示すように、固体電解コンデンサ１０は、コンデンサ素子１２と、このコンデンサ素子１２が搭載される８つのリード電極（導出部）１４と、コンデンサ素子１２及びリード電極１４の一部をモールド固定する樹脂モールド１６とを備えている。この固体電解コンデンサ１０においては、固体電解コンデンサ１０が搭載される回路基板（図示せず）からリード電極１４を介してコンデンサ素子１２に給電がおこなわれる。なお、リード電極１４は、回路基板の陽極電極に接続される陽極リード１４Ａと、回路基板の陰極電極に接続される陰極リード１４Ｂとで構成されている。
【００２２】
コンデンサ素子１２は、図２に示すように、表裏面１２ａ，１２ｂが粗面化（拡面化）されると共に化成処理が施された箔状のアルミニウム基体（弁金属基体）１８上の一部の領域（後述する陰極部の領域）に、固体高分子電解質層（固体電解質層）及び導電体層が順次積層されたものである。この領域の積層状態をより具体的に説明すると、図３に示すように、エッチングによって粗面化されたアルミニウム基体１８（厚さ１００μｍ）は、化成処理、すなわち陽極酸化によって、その表面１８ａに絶縁性を有する酸化アルミニウム皮膜２０が成膜されている。そして、さらに酸化アルミニウム皮膜２０上には、アルミニウム基体１８の凹部に含浸するように、導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層２２が形成されている。なお、固体高分子電解質層２２の形成は、導電性化合物をモノマーの状態でアルミニウム基体１８の凹部に含浸させて、その後、化学酸化重合又は電解酸化重合する方法によっておこなわれる。
【００２３】
この固体高分子電解質層２２上には、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６（導電体層）が浸漬法（ディップ法）によって順次形成されている。上述した固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６によって、コンデンサ素子１２の陰極電極が構成されている。なお、グラファイトペースト層２４や銀ペースト層２６の形成は、必要に応じ、スクリーン印刷法やスプレー塗布法で代用される。
【００２４】
図２で示したとおり、コンデンサ素子１２は、外形が略長方形状を有しており、その縁部には複数のスリット（絶縁部）２８が形成されている。以下、説明の便宜上、コンデンサ素子１２の外形の長辺方向をＸ方向、短辺方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向として説明する。
【００２５】
コンデンサ素子１２に形成されたスリット２８は、コンデンサ素子１２の対向する２辺の縁領域に２対ずつ形成されており、いずれもＹ方向に延在している。これら４対のスリット２８の位置は、コンデンサ素子外形の長方形の重心点を中心として点対称の位置関係を有している。なお、重心点は、長方形の対角線が交差したコンデンサ素子１２表面上の一点として定義される。
【００２６】
そして、コンデンサ素子１２の４対のスリット２８に挟まれた４つの部分が陽極部３０となっており、この陽極部３０以外が陰極部３２となっている。１対のスリットに挟まれた陽極部３０には、アルミニウム基体１８上に酸化アルミニウム皮膜２０のみ成膜されている。一方、陰極部３２には、上述したように、アルミニウム基体１８に成膜された酸化アルミニウム皮膜２０上に、固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６からなる陰極電極がさらに形成されている。なお、上述した陽極部３０と陰極部３２との境界であって、粗面化処理が施されている部分には、その粗面化構造を圧縮によって破壊した絶縁溝部３４が形成されている。
【００２７】
ここで、コンデンサ素子１２を作製する手順について、図４を参照しつつ説明する。図４は、コンデンサ素子を作製する手順を示した図である。
【００２８】
まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜２０が形成されているアルミニウム箔シートから、長方形部３６の長辺の端部から１対の突起部３８が突出する形状のアルミニウム箔４０を切り出す。そして、アルミニウム箔４０の長方形部３６の所定位置に、４対のスリット２８を形成する。また、アルミニウム箔４０の表面領域のうち、対をなすスリット２８の端部を結ぶ帯状領域（例えば、幅１ｍｍ）を圧縮してその部分の粗面化構造を破壊し、絶縁溝部３４を形成する。これらの１対のスリット２８及び絶縁溝部３４に囲まれた部分が陽極部３０となっている。なお、絶縁溝部３４を形成することにより、アルミニウム箔４０の粗面化構造が陰極部３２と陽極部３０とで分断される。そのため、後述する固体高分子電解質層２２の形成工程で、陰極部３２に浸透した重合液が毛細現象によって陽極部３０まで浸透することを確実に防ぐことができる。
【００２９】
次に、突起部３８の端面を支持して、アルミニウム箔４０をステンレスビーカ４１中に収容された化成溶液４２中に浸漬する（図４（ａ）参照）。そして、支持された突起部３８をプラス、ステンレスビーカ４１をマイナスにして電圧を印加する。このように、アルミニウム箔４０を化成溶液４２に浸漬する（化成処理する）ことで、箔シートからの切り出し時に露出した端面のアルミニウム基体１８に酸化アルミニウム皮膜２０が形成される。また、スリット２８を形成した後に、化成処理することでスリット２８部分の端面にも酸化アルミニウム皮膜２０が形成される。なお、化成溶液４２は、例えば、濃度３％のアジピン酸アンモニウム水溶液等が好ましい。また、化成処理時の電圧は、所望する酸化アルミニウム皮膜の膜厚に応じて適宜決定することができ、１０ｎｍ〜１μｍの膜厚を有する酸化アルミニウム皮膜２０を形成する場合には、通常、数ボルト〜２０ボルト程度である。
【００３０】
化成処理の後は、スリット２８に挟まれた陽極部３０となる部分の端面を含む全表面に、熱硬化型レジスト４３を成膜する（図４（ｂ）参照）。そして、このアルミニウム箔４０を、ビーカ４４内に収容された重合液４５内に浸漬して化学酸化重合（又は、電解酸化重合）をおこない、アルミニウム箔４０表面上に固体高分子電解質層２２を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００３１】
ここで、粗面化されたアルミニウム箔４０表面の凹凸は微細なため、粗面化された表面にレジスト４３を隙間無く緻密に形成することは困難である。そのため、レジスト４３で覆った領域であっても、粗面化構造の部分における毛細現象によって、その領域に固体高分子電解質層２２が形成されてしまう場合がある。このような場合には、先に述べたように、粗面化構造を破壊した絶縁溝部３４を陽極部３０と陰極部３２との境界に形成して、重合液４５が、固体高分子電解質層２２が形成される陰極部３２領域から陽極部３０領域へ浸透してしまうのを防止する。すなわち、絶縁溝部３４が、陽極部３０と陰極部３２との絶縁を図る絶縁部として機能する。そのため、後段の処理によって除去されるレジスト４３が成膜された領域、すなわち陽極部３０には、固体高分子電解質層２２が形成されないこととなる。また、アルミニウム箔４０には、その端面にも酸化アルミニウム皮膜２０が形成されているので、陰極電極の一部（固体高分子電解質層）と陽極電極（アルミニウム基体）とのショートが抑止される。
【００３２】
そして、さらにアルミニウム箔４０の表面上に、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６をディップ形成する。最後に、レジスト４３を溶解させると共に、上述した突起部３８を切断することで、図２に示したコンデンサ素子１２が得られる。なお、アルミニウム箔４０表面上に固体高分子電解質層２２を形成する前に、上述した化成処理と同様の方法で、皮膜修復処理（エージング）をおこなってもよい。
【００３３】
次に、上述したコンデンサ素子１２を用いて固体電解コンデンサ１０を作製する方法について、図５を参照しつつ説明する。
【００３４】
図５に示すように、リードフレーム４６は、コンデンサ素子１２を搭載させるべく、りん青銅製の基体が所定の形状に打ち抜き加工された物である。リードフレーム４６には、四方を囲むフレーム部４６ａの中央を結ぶ支持部４６ｂが設けられており、また支持部４６ｂとの直交方向（図のＹ方向）には、フレーム部４６ａから支持部４６ｂに向けて突出した４つの陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄが設けられ、さらに、これらの陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄと所定間隔を置いて並行に設けられ、フレーム部４６ａと支持部４６ｂとをつなぐ４つの陰極リード部４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄが設けられている。
【００３５】
コンデンサ素子１２は、リードフレーム４６の支持部４６ｂ上に面（主面）１２ｂが対向するように搭載され、支持部４６ｂとコンデンサ素子１２の下面１２ｂにある銀ペースト層２６とを、銀を含む導電性接着剤５０を用いて接着固定する。コンデンサ素子１２の４つの陽極部３０の各領域は、対応する４つの陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄの端部と重なるように配置されると共に、レーザスポット溶接機で溶接される。レーザスポット溶接機で溶接することで、陽極部３０に形成されている酸化アルミニウム皮膜２０を突破して、陽極部３０と陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄとが電気的に接続される。
【００３６】
そして、リードフレーム４６上に固定されたコンデンサ素子１２が、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドされる。樹脂モールドされたコンデンサ素子１２は、リードフレーム４６から切り離される。そして、陽極部３０が形成された辺に直交するように延びる陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄを折り曲げて、図１に示した陽極リード１４Ａが構成される。また、陰極リード部４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄも折り曲げて、図１に示した陰極リード１４Ｂが構成される。このように、コンデンサ素子１２からは、４つの陽極リード１４Ａと４つの陰極リード１４Ｂとが引き出されて電流経路の分割が図られている。
【００３７】
以上、詳細に説明したように、陽極部３０は、アルミニウム基体１８と同形状であるコンデンサ素子１２の、外周５２よりも内側に位置しており、コンデンサ素子１２の外方に突出することなく形成されている。従って、陽極部３０の形成による、コンデンサ素子１２の外形寸法の増加がない。それにより、コンデンサ素子１２の表面積と外周５２の面積とが略等しいことになり、このコンデンサ素子１２と外形寸法が同じである従来のコンデンサ素子に比べると、蓄電に供される陰極部３２の面積が大きいため、コンデンサ素子１２の静電容量は増加している。また、コンデンサ素子１２は、同一面積において従来のコンデンサ素子よりも静電容量の増加が図られているため、このコンデンサ素子１２で構成される固体電解コンデンサ１０も、同一寸法形状を有する従来の固体電解コンデンサに比べて静電容量が増加している。
【００３８】
次に、上述した固体電解コンデンサ１０に適用されるコンデンサ素子であって、上述したコンデンサ素子１２とは異なる態様のコンデンサ素子について説明する。
【００３９】
コンデンサ素子１２Ａは、図６に示すように、上記スリット２８の代わりに絶縁性樹脂層が形成された点でのみ、上述したコンデンサ素子１２と異なる。すなわち、コンデンサ素子１２Ａには、縁領域に部分的に形成された陽極部３０を３方から囲み、且つ陽極部３０に対応する端面を挟むように、シリコーン樹脂製の絶縁性樹脂層（絶縁性部材、絶縁部）５３が形成されている。この絶縁性樹脂層５３が形成された領域には、上述した絶縁溝部３４が形成されており、その溝の部分に上記シリコーン樹脂が塗布されている。以下、このコンデンサ素子１２Ａを作製する方法について、図７を参照しつつ説明する。
【００４０】
まず、図４に示したコンデンサ素子１２の作製と同様に、アルミニウム箔４０を用意する。そして、このアルミニウム箔４０をコンデンサ素子１２Ａに成形した際に陽極部３０となる領域を囲むように、例えば、約１ｍｍ幅で粗面化構造を破壊し、絶縁溝部３４を形成する。そして、陽極部３０なる領域及び端面に上述したレジスト４３を塗布する（図７（ａ）参照）。そして、陽極部３０にレジスト４３を塗布した状態で、上述した方法と同様の方法で化成処理をおこなう（図７（ｂ）参照）。また、陽極部３０にレジスト４３を塗布した状態で、上述した方法と同様の方法で重合処理をおこない、固体高分子電解質層２２を形成する（図７（ｃ）参照）。そして、さらにアルミニウム箔４０の表面上に、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６をディップ形成する。最後に、レジスト４３を溶解させると共に、上述した突起部３８を切断する。なお、この態様においても、先に述べたように、重合液４５が、陰極部３２となる領域から陽極部３０となる領域へ浸透してしまうのを絶縁溝部３４により防止している。
【００４１】
この状態では、化成処理が施されていない陽極部３０が露出しているため、コンデンサ素子１２Ａへの給電時に、陽極部３０と陰極部３２とがショートし易くなっている。そのため、コンデンサ素子１２では、陽極部３０と陰極部３２との境界付近に絶縁性樹脂層５３を形成し、陽極部３０と陰極部３２とを電気的に絶縁している。なお、アルミニウム箔４０に化成処理を施す前に、陽極部３０にレジスト４３を形成するこのコンデンサ素子１２Ａの作製方法によれば、陽極部３０とリードフレーム４６の陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄとの接続の際、レーザスポット溶接機等の接続機械を用いることなく、陽極部３０と陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄとを単に接触させるだけで電気的接続をおこなうことができる。そのため、陽極部３０と陽極リード部４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄとの接続が、より容易且つ簡便になる。
【００４２】
なお、上記説明では、固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４、銀ペースト層２６を形成した後に、絶縁性樹脂層５３を形成する態様を示したが、例えば、陽極部３０となる部分を囲むように絶縁溝部３４を形成した後に陽極部３０の部分にレジスト４３を塗布し、次に絶縁性樹脂層５３を形成して、その後に重合処理等をおこなって固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６を形成するようにしてもよい。また、レジスト４３又は絶縁性樹脂層５３が緻密に設けられ、重合液４５の陽極部３０部分への侵入が防止されている場合等には、粗面化構造を破壊する絶縁溝部３４を形成しなくてもよい。この場合には、陽極部３０に形成された酸化アルミニウム皮膜２０が絶縁部として機能する。
【００４３】
以上で説明したように、このコンデンサ素子１２Ａにおいても、コンデンサ素子１２と同様に、陽極部３０は、アルミニウム基体１８と同形状であるコンデンサ素子１２Ａの、外周５２よりも内側に位置しており、コンデンサ素子１２Ａの外方に突出することなく形成されている。従って、コンデンサ素子１２Ａの表面積と外周５２の面積とが略等しいことになり、このコンデンサ素子１２Ａと外形寸法が同じである従来のコンデンサ素子に比べると、蓄電に供される陰極部３２の面積が大きいため、コンデンサ素子１２Ａの静電容量は増加している。
【００４４】
また、コンデンサ素子１２Ｂは、図８に示すように、２部材で構成されている点でのみ、上述したコンデンサ素子１２と異なる。すなわち、コンデンサ素子１２Ｂには、上述した陽極部３０の部分に、方形状の切り欠き部（凹部）５４が形成されている。そして、コンデンサ素子１２Ｂの面上の切り欠き部５４の周縁であってＸ方向に延びる縁領域に、陽極電極箔（第１弁金属体）５６が超音波溶接により接続されている。この陽極電極箔５６は、粗面化されていないアルミニウム箔シートから切り出したものであり、アルミニウム基体１８と電気的に接続されている。そして、この陽極電極箔５６の陰極電極が形成されていない部分が陽極部３０Ａとなっており、この陽極部３０Ａ以外の領域が陰極電極（図３に示した固体高分子電解質層２２、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６）が形成された陰極部３２Ａとなっている。
【００４５】
ここで、このコンデンサ素子１２Ｂの作製手順を、図９を参照しつつ説明する。コンデンサ素子１２Ｂに作製に用いられるアルミニウム箔４０Ａは、粗面化されていないアルミニウム箔シートから切り出した４つの陽極電極箔５６と、これら陽極電極箔５６の取り付け位置に対応する領域を切り欠くように、粗面化されていないアルミニウム箔シートから切り出した箔（第１弁金属体）５７で構成される。そして、このアルミニウム箔４０Ａの片側の陽極電極箔５６端部を支持して、上述した方法と同様の方法で化成処理をおこなう（図９（ａ）参照）。それにより、切り欠き部５４を含む箔５７の端面及び陽極電極箔５６の浸漬部分に、酸化アルミニウム皮膜２０が形成される。
【００４６】
化成処理の後は、陽極部３０Ａとなる部分を覆うように、熱硬化型レジスト４３を成膜する（図９（ｂ）参照）。そして、陽極部３０Ａにレジスト４３を塗布した状態で、上述した方法と同様の方法で重合処理をおこない、固体高分子電解質層２２を形成する（図９（ｃ）参照）。そして、さらにアルミニウム箔４０Ａの表面上に、グラファイトペースト層２４及び銀ペースト層２６をディップ形成する。最後に、レジスト４３を溶解させると共に、突出する部分の陽極電極箔５６を切断する。
【００４７】
このコンデンサ素子１２Ｂにおいては、陽極部３０Ａの表面に形成された酸化アルミニウム皮膜２０の一部が、陽極部３０Ａと陰極部３２Ａとを絶縁する絶縁部として機能する。
【００４８】
以上で説明したように、このコンデンサ素子１２Ｂにおいても、コンデンサ素子１２及びコンデンサ素子１２Ａと同様に、陽極部３０Ａは、コンデンサ素子１２Ｂの外周５２よりも内側に位置しており、コンデンサ素子１２Ｂの外方に突出することなく形成されている。従って、コンデンサ素子１２Ｂの表面積と外周５２の面積とが略等しいことになり、このコンデンサ素子１２Ｂと外形寸法が同じである従来のコンデンサ素子に比べると、蓄電に供される陰極部３２Ａの面積が大きいため、コンデンサ素子１２Ｂの静電容量は増加している。なお、コンデンサ素子１２Ｂにおいては、別途、スリットや絶縁性樹脂層を設けなくても、簡単に陽極部３０Ａと陰極部３２Ａとの電気的な絶縁を図ることができる。
【００４９】
本発明は、上述した実施形態に限定されず、以下のような態様であってもよい。例えば、陽極部３０を陰極部３２から絶縁する方法は、上述の態様に限定されず、スリット、絶縁溝部、絶縁樹脂層及び酸化アルミニウム皮膜を、適宜、単独又は組み合わせて利用する態様であってもよい。すなわち、絶縁部は、陽極部３０と陰極部３２とが、単に物理的に離間されている構成とされていてもよく、絶縁性を高めるために絶縁性樹脂等からなる絶縁性部材を設けた構成とされてもよい。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例および比較例を掲げる。
【００５１】
（実施例１）
固体電解コンデンサを、以下のようにして、作製した。
【００５２】
まず、図９に示した作製方法によってコンデンサ素子を以下のように作製した。まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、０．８ｃｍ×２．０ｃｍの寸法で、アルミニウム箔を切り出し、対向する２つの端部の所定位置をそれぞれ２箇所ずつ、０．２ｃｍ×０．５ｃｍの寸法で切り抜いた。また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、０．２５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法で３つ、１．２５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法で１つのアルミニウム箔を切り出した。
【００５３】
これら４つのアルミニウム箔（陽極電極箔）を、粗面化されたアルミニウム箔の切り抜いた部分に合わせて配置し、それぞれの一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって接合するとともに電気的に接続して、陽極電極箔と粗面化処理が施されているアルミニウム箔との接合体（コンデンサ素子用電極体）を作製した。
【００５４】
そして、このようにして得られたコンデンサ素子用電極体を、粗面化処理が施されているアルミニウム箔が完全に浸漬されるように、３重量％の濃度で６．０のｐＨに調整されたアジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬した。次いで、電極箔を陽極とし、化成電流密度が５０〜１００ｍＡ／ｃｍ2、化成電圧が１２ボルトの条件下で、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬されたコンデンサ素子の切断部端面を酸化させ、酸化アルミニウム皮膜を形成した。この化成処理により、電極体表面に酸化アルミニウム皮膜が形成された。
【００５５】
その後、電極体をアジピン酸アンモニウム水溶液から引き上げると共に、電極体の陽極電極箔部分に熱硬化型レジストを塗布して、電極体表面にポリピロールからなる固体高分子電解質層を化学酸化重合によって形成した。
【００５６】
ここで、ポリピロールからなる固体高分子電解質層は、精製した０．１モル／リットルのピロールモノマー、０．１モル／リットルのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウムおよび０．０５モル／リットルの硫酸鉄（III）を含むエタノール水混合溶液セル中に電極体をセットし、３０分間にわたって攪拌し、化学酸化重合を進行させ、同じ操作を３回にわたって、繰り返して、生成した。その結果、最大厚さが、約５０μｍの固体高分子電解質層が形成された。
【００５７】
さらに、こうして得られた固体高分子電解質層の表面にカーボンペースト及び銀ペーストをディップ形成して、陰極電極を形成した。そして、ペースト層が形成された後に、陽極電極箔部分に塗布したレジストを有機溶媒にて溶解して、陽極部を露出させた。また、粗面化されたアルミニウム箔から突出する部分の陽極電極箔を切断した。以上の処理によって、コンデンサ素子（０．８ｃｍ×２．０ｃｍ）が完成した。
【００５８】
以上のようにして作製されたコンデンサ素子を、図５に示した所定の形状に加工されたリードフレーム上に搭載し、銀を含む導電性接着剤で最下面の銀ペースト層とリードフレームとを接着した。なお、コンデンサ素子のそれぞれの陽極部を、ＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機でリードフレームの陽極リード部に溶接して、コンデンサ素子とリードフレームとを一体化した。
【００５９】
リードフレーム上に固体電解コンデンサ素子が固定された後に、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドした。モールド後の固体電解コンデンサをリードフレームから切り離し、陽極リードおよび陰極リードを折り曲げて、図１に示すような８端子型のディスクリート型固体電解コンデンサ＃１を得た。その後、既知の方法にて、固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、エージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減させて、完成させた。
【００６０】
こうして得られた８端子型固体電解コンデンサ＃１の電気的特性について、アジレントテクノロジー社製インピーダンスアナライザー４１９４Ａ、ネットワークアナライザー８７５３Ｄを用いて、静電容量およびＳ21特性を測定し、得られたＳ21特性をもとに、等価回路シミュレーションを行い、ＥＳＲ、ＥＳＬ値を決定した。その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１４４．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは２０ｍΩであり、ＥＳＬは１５５ｐＨであった。
【００６１】
（実施例２）
固体電解コンデンサを、以下のようにして作製した。
【００６２】
まず、粗面化処理が施されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、０．８ｃｍ×２．０ｃｍの寸法でアルミニウム箔を切り出した。また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、１．０５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法でアルミニウム箔を切り出した。このアルミニウム箔を、所定の位置に配置し、それぞれの一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって接合するとともに電気的に接続して、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔と粗面化処理が施されているアルミニウム箔との接合体（コンデンサ素子用電極体）を作製した。そして、このようにして得られたコンデンサ素子用電極体を、粗面化処理が施されたアルミニウム箔上で、陽極部となる領域にレジストを塗布した。
【００６３】
さらに、実施例１と同様、電極体に化成処理を施すと共に、電極体に陰極電極（ポリピロールからなる固体高分子電解質層、カーボンペースト層及び銀ペースト層）を形成した。そして、ペースト層が形成された後に、上述のレジスト層を有機溶媒にて溶解して、化成処理が施されていない陽極部を露出させた。また、粗面化されたアルミニウム箔から粗面化処理が施されていないアルミニウム箔を分離した。そして、露出した陽極部と陰極電極との境界に、幅１ｍｍの絶縁性樹脂層（シリコーン製）を形成した。以上の処理によって、コンデンサ素子（０．８ｃｍ×２．０ｃｍ）が完成した。
【００６４】
以上のようにして作製されたコンデンサ素子を、図５に示した所定の形状に加工されたリードフレーム上に搭載し、銀を含む導電性接着剤で最下面の銀ペースト層とリードフレームとを接着した。コンデンサ素子のそれぞれの陽極部を、ＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機でリードフレームの陽極リード部に溶接して、コンデンサ素子とリードフレームとを一体化した。
【００６５】
リードフレーム上に固体電解コンデンサ素子が固定された後に、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドした。モールド後の固体電解コンデンサを、リードフレームから切り離し、陽極リードおよび陰極リードを折り曲げて、図１に示すような８端子型のディスクリート型固体電解コンデンサ＃２を得た。その後、既知の方法にて、固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、エージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減させて完成させた。
【００６６】
こうして得られた８端子型固体電解コンデンサ＃２の電気的特性について、実施例１と同様の手法で評価した。その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１４７．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１８ｍΩであり、ＥＳＬは１５５ｐＨであった。
【００６７】
（実施例３）
固体電解コンデンサを、以下のようにして作製した。
【００６８】
まず、粗面化処理が施され酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、０．８ｃｍ×２．０ｃｍの寸法でアルミニウム箔を切り出し、対向する２つの端部の所定位置にそれぞれ４箇所ずつ幅１ｍｍ長さ２ｍｍのスリットを設けた。
【００６９】
また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、１．０５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法でアルミニウム箔を切り出した。このアルミニウム箔を、所定の位置に配置し、それぞれの一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって接合するとともに電気的に接続して、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔および粗面化処理が施されているアルミニウム箔の接合体（コンデンサ素子用電極体）を作製した。
【００７０】
以上のようにして作製されたアルミニウム箔の電極体から、実施例１と同様の方法によりコンデンサ素子（０．８ｃｍ×２．０ｃｍ）を作製した。そして、このコンデンサ素子を用いて、８端子型固体電解コンデンサ＃３を作製し、上述の実施例１及び実施例２と同様の手法でその電気的特性について評価した。その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１４６．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１９ｍΩであり、ＥＳＬは１５５ｐＨであった。
【００７１】
（比較例１）
まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、０．４ｃｍ×２．０ｃｍの寸法で、アルミニウム箔を矩形状に切り出した。また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、０．２５ｃｍ×０．４ｃｍの寸法で、４つのアルミニウム箔を矩形状に切り出した。これら４つのアルミニウム箔を、対向する２つの端部にそれぞれ２つずつ、所定間隔だけ離間させて配置した。そして、アルミニウム箔のそれぞれの一端部領域が、０．５ｍｍだけ重なり合うように重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって接合するとともに電気的に接続して、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔および粗面化処理が施されているアルミニウム箔の接合体（コンデンサ素子用電極体）を作製した。
【００７２】
以上の処理によって、粗面化処理が施されているアルミニウム箔に、４つの粗面化処理が施されていないアルミニウム箔が接合されたコンデンサ素子用電極体を作製した。
【００７３】
以上のようにして作製されたアルミニウム箔の電極体から、実施例１と同様の方法によりコンデンサ素子（０．８ｃｍ×２．０ｃｍ）を作製した。そして、このコンデンサ素子を用いて、８端子型固体電解コンデンサ＃４を作製し、上述の実施例１等と同様の手法でその電気的特性について評価した。その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は９３．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは３７ｍΩであり、ＥＳＬは１５６ｐＨであった。
【００７４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、弁金属基体の材料として、アルミニウムが用いられているが、アルミニウムに代えて、アルミニウム合金、または、タンタル、チタン、ニオブ、ジルコニウムもしくはこれらの合金などによって、弁金属基体を形成することもできる。また、コンデンサ素子の外形は、長方形状に限らず、正方形状、三角形状、多角形状であってもよく、また曲線を有する形状であってもよい。さらに、コンデンサ素子の陽極部と導出部とが一体的に成形されていてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、同一寸法形状で、静電容量を有意に増大することができるコンデンサ素子、固体電解コンデンサ及びそれらの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固体電解コンデンサを示す斜視図である。
【図２】図１に示したコンデンサ素子を示した斜視図である。
【図３】図２に示したコンデンサ素子の要部を示す模式断面図である。
【図４】コンデンサ素子を作製する手順を示した図である。
【図５】図２に示したコンデンサ素子がリードフレーム上に搭載された状態を示す斜視図である。
【図６】本発明によるコンデンサ素子の別の一態様を示す斜視図である。
【図７】コンデンサ素子を作製する手順を示した図である。
【図８】本発明によるコンデンサ素子の別の一態様を示す斜視図である。
【図９】コンデンサ素子を作製する手順を示した図である。
【図１０】従来のコンデンサ素子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０，８０…固体電解コンデンサ、１２，１２Ａ，１２Ｂ…コンデンサ素子、１２ｂ…主面、１４…リード電極、１６…樹脂モールド、１８…アルミニウム基体、２０…酸化アルミニウム皮膜、２２…固体高分子電解質層、２６…銀ペースト層、２８…スリット、３０，３０Ａ，８４…陽極部、３２，３２Ａ…陰極部、３４…絶縁溝部、４６…リードフレーム、５３…絶縁性樹脂層、５４…切り欠き部、５６…陽極電極箔。
Claims (4)
- 複数の辺を有する略方形箔状の弁金属基体と、
前記弁金属基体の、前記複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に、部分的に形成された陽極部と、
前記弁金属基体の主面上の領域のうち、前記陽極部が形成された領域の残余領域に形成され、絶縁層を介して前記弁金属基体上に形成された固体電解質層及び該固体電解質層上に形成された導電体層とを有する陰極部と、
前記弁金属基体に形成され、前記陽極部と前記陰極部とを電気的に絶縁する絶縁部と、を備え、
前記弁金属基体の前記陽極部が形成された領域は、前記弁金属基体の前記陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置し、
前記複数の辺のうちの対向する２辺の縁領域に、前記陽極部がそれぞれ複数形成されており、
前記絶縁部は、前記陽極部と前記陰極部とを隔離するように前記複数の辺のうちの対向する前記各辺から内側に延びる一対のスリットと、前記陽極部と前記陰極部との境界において前記一対のスリットの内側端部を結ぶように延びる帯状の絶縁領域と、からなるコンデンサ素子。 - 複数の辺を有する略方形箔状の弁金属基体の主面上の領域のうち、該複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に、部分的に陽極部を形成する第１ステップと、
前記弁金属基体の主面上の領域のうち、前記陽極部が形成される領域の残余領域に、絶縁層を介して固体電解質層及び導電体層を順次積層して陰極部を形成し、前記弁金属基体の前記陽極部が形成された領域を、前記弁金属基体の前記陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置させる第２ステップと、
前記陽極部と前記陰極部とを絶縁部で電気的に絶縁する第３ステップと、を備え、
前記第１ステップでは、前記陽極部を、前記複数の辺のうちの対向する２辺の縁領域にそれぞれ複数形成し、
前記第３ステップでは、前記絶縁部として、前記弁金属基体に、前記陽極部と前記陰極部とを隔離するように前記複数の辺のうちの対向する前記各辺から内側に延びる一対のスリットと、前記陽極部と前記陰極部との境界において前記一対のスリットの内側端部を結ぶように延びる帯状の絶縁領域と、を形成するコンデンサ素子の製造方法。 - 複数の辺を有する略方形箔状の弁金属基体、前記弁金属基体の主面上の領域のうち前記複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に部分的に形成された陽極部、前記弁金属基体の主面上の領域のうち前記陽極部が形成された領域の残余領域に形成され且つ絶縁層を介して前記弁金属基体上に形成された固体電解質層及び該固体電解質層上に形成された導電体層とを有する陰極部、及び前記陽極部と前記陰極部とを電気的に絶縁する絶縁部を有し、前記弁金属基体の前記陽極部が形成された領域は、前記弁金属基体の前記陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置し、前記複数の辺のうちの対向する２辺の縁領域に、前記陽極部がそれぞれ複数形成されており、前記絶縁部は、前記陽極部と前記陰極部とを隔離するように前記複数の辺のうちの対向する前記各辺から内側に延びる一対のスリットと、前記陽極部と前記陰極部との境界において前記一対のスリットの内側端部を結ぶように延びる帯状の絶縁領域と、からなるコンデンサ素子と、
前記陽極部及び前記陰極部に接続された導出部と、を備える固体電解コンデンサ。 - 複数の辺を有する略方形箔状の弁金属基体の主面上の領域のうち、前記複数の辺の少なくとも１辺の縁領域における該１辺よりも内側に、部分的に陽極部を形成する第１ステップと、
前記弁金属基体の表面のうち、前記陽極部が形成される領域の残余領域に、絶縁層を介して固体電解質層及び導電体層を順次積層して、陰極部を形成し、前記弁金属基体の前記陽極部が形成された領域を、前記弁金属基体の前記陰極部が形成された領域の外周よりも内側に位置させる第２ステップと、
前記陽極部と前記陰極部とを絶縁部で電気的に絶縁する第３ステップと、
前記陽極部及び前記陰極部に導出部を接続する第４ステップと、を備え、
前記第１ステップでは、前記陽極部を、前記複数の辺のうちの対向する２辺の縁領域にそれぞれ複数形成し、
前記第３ステップでは、前記絶縁部として、前記弁金属基体に、前記陽極部と前記陰極部とを隔離するように前記複数の辺のうちの対向する前記各辺から内側に延びる一対のスリットと、前記陽極部と前記陰極部との境界において前記一対のスリットの内側端部を結ぶように延びる帯状の絶縁領域と、を形成する固体電解コンデンサの製造方法。
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