JP4609045B2 - 給電用導電性テープおよびその製造方法とこれを用いた固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は電気化学的反応時に使用する給電用導電性テープおよびその製造方法とこれを用いた固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。
図５は従来の給電用導電性テープの構成を示した断面図であり、図５において、３１は金属基材箔、３２は粘着剤である。
このように構成された給電用導電性テープは主に導電性高分子を電気化学的反応で形成するときの給電電極として用いられている。
この電気化学的反応方法としては、弁作用金属からなる連続した帯の両側にコンデンサ素子となる突起部を複数個持つ構造を有する陽極箔に、前記給電用導電性テープを貼り付け、この陽極箔の帯のまま連続して導電性高分子膜を電気化学的反応することにより、作業が容易になり、量産性が大幅に向上し、さらに、陰極引出し部に触れることなく隣接して貼られた給電用導電性テープを電気化学的反応の開始点として電気化学的反応を行うために陽極箔を傷つける恐れがなく、欠陥部と陰極となる導電性高分子膜が接触することがなく、漏れ電流が小さく、高耐圧で信頼性に優れた固体電解コンデンサを得ることができる。
前記給電用導電性テープとしては、電解液中で陽極酸化性および化学反応による腐食性がない、例えばニッケル、ステンレス等の金属基材箔が用いられている。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１および２が知られている。
特開２０００−２４３６６３号公報
特開２０００−２００７３４号公報
しかしながら従来の給電用導電性テープにおいて、給電用導電性テープが陽極酸化性のある金属基材箔３１の場合、電解液中で電圧印加を行うと、電気化学的に金属基材箔３１の表面に酸化皮膜を生成する化学反応が起こり、短時間で電流供給ができなくなる。また、腐食性のある金属基材箔３１の場合は電解液中で化学反応により腐食されるので使用することができないという課題を有している。
一方、陽極酸化性または腐食性のない金属基材箔は材料コストが高く、高価な給電用導電性テープになるという課題があった。
本発明はこのような従来の課題を解決し、電解液中での給電機能を損なうことなく、材料コストが安い安価な給電用導電性テープを提供することを目的とするものである。
前記目的を達成するために本発明は、電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のある金属基材箔の片側に粘着剤を有し、他の片側に電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のない金属薄膜層を有した給電用導電性テープとするものである。
また、給電用導電性テープの製造方法は、電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のある金属基材箔を用意する工程と、この金属基材箔の一方に電解液中で陽極酸化または化学反応による腐食性のない金属薄膜層を形成する工程と、前記金属基材箔の他方に粘着剤を形成して保護テープを貼り付ける工程と、これを所望の幅にスリットする工程とを備えた製造方法とするものである。
また、陽極化成皮膜が形成され絶縁テープを介して陽極部と陰極引出し部に分離された弁作用金属体の陰極引出し部上に島状または層状に均一に付着させた導電物層を形成し、前記弁作用金属体の陽極部および絶縁テープ上に導電性テープを貼り付け、電解液中にて給電用導電性テープを電気化学的反応の開始点として電気化学的反応により前記導電物層を介して陰極引出し部に導電性高分子膜を形成する固体電解コンデンサの製造方法において、前記給電用導電性テープが電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のある金属基材箔の一方に粘着剤を有し、他方に電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のない金属薄膜層を有したものである固体電解コンデンサの製造方法とするものである。
以上のように本発明による給電用導電性テープおよびその製造方法とこれを用いた固体電解コンデンサの製造方法は、金属基材箔の一方に電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のない金属薄膜層を有した給電用導電性テープを用いることにより、電解液中で給電機能を損なうことなく、金属基材箔が安い材料が選択でき、安価な給電用導電性テープにすることができるという効果が得られるものである。
また、金属薄膜層形成時の熱処理、溶液浸漬処理などによる粘着剤の変質を防ぐことができる。
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１および１１に記載の発明について説明する。
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１および１１に記載の発明について説明する。
図１は本発明の実施の形態１による給電用導電性テープの構成を示した断面図である。同図において、１は金属基材箔、２は金属薄膜層、３は粘着剤である。同図において、金属基材箔１はアルミニウム１０８５を用い、幅１８０ｍｍの金属基材箔１を３０μｍになるように圧延する。
次に、金属基材箔１の片側にニッケルを真空蒸着で厚さ０．１μｍの金属薄膜層２を形成し、続いて金属基材箔１の他の片側に粘着剤３を形成する。
次に、スリッターで７．５ｍｍにスリットすることにより給電用導電性テープを得ることができる。
このように構成された給電用導電性テープは、金属基材箔１にアルミニウムを用いているにもかかわらず、ニッケルの金属薄膜層２を形成しているため、給電機能は損なわれない。
また、金属基材箔１に材料コストが安いアルミニウム１０８５を用いているため安価な給電用導電性テープにすることができる。
なお、本実施の形態１の給電用導電性テープにおいて、粘着剤３の表面に保護テープ（図示しない）を貼り付けておき、給電用導電性テープとして使用するときは保護テープを剥がして使用する。
また、本実施の形態１では金属薄膜層２の材質にニッケルを用いたが、電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のない金属材料であれば良く、ニッケルの他に金、白金、銀、パラジウム、ステンレス、クロム、カーボンから選ばれることが好ましく、これらの合金でも良い。厚みも０．１μｍとしたがそれに限定されず、０．０１〜１０μｍであれば良い。
なお、金属薄膜層２の厚みが０．０１μｍ未満では金属薄膜層２に欠陥が生じやすくなり、給電が不安定になるため使用できなくなり、１０μｍを超えると材料コストが高くなり効果が薄れる。
また、形成方法も真空蒸着に限定されるものではなく、真空蒸着の他にスパッタリング、イオンプレーティング、化学蒸着、クラッド、めっき、印刷塗工のいずれかにより形成しても良い。
また、本実施の形態１では金属基材箔１の材質にアルミニウム１０８５を用いたが、電解液中で陽極酸化性のある金属材料としては、アルミニウムの他に、タンタル、ニオブ、チタンなどが挙げられる。
また、電解液中で化学反応による腐食性のある金属材料としては鉄、亜鉛、銅、マグネシウムから選ばれることが好ましい。厚みも３０μｍとしたが、金属基材箔１の厚みが６０μｍを超えると電気化学的反応の開始点となる給電用導電性テープ表面上の電解反応したい部分の面積に対する端面露出部分の面積比が大きくなるため、電気化学的反応の効率が低下するといった不具合が発生しやすくなるので、金属基材箔１の厚みは６０μｍ以下であり、好ましくは４０μｍ以下が好ましい。
さらに金属基材箔１の幅も１８０ｍｍとしたが、それに限定されず所望の幅で良い。スリット後の幅も７．５ｍｍとしたが、それに限定されず所望の幅にスリットすれば良い。
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。
図２は本発明の実施の形態２による給電用導電性テープの構成を示した断面図である。同図において、４は金属基材箔、５は金属薄膜層、６は樹脂フィルム、７は粘着層である。同図において、金属基材箔４はアルミニウム１０８５、樹脂フィルム６としてポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと記す）を用い、幅１８０ｍｍ、厚さ３０μｍになるように金属基材箔４と樹脂フィルム６とを張り合わせる。
次に、金属基材箔４側にニッケルを真空蒸着で厚さ０．１μｍの金属薄膜層５を形成し、樹脂フィルム６側に粘着剤７を形成する。
次に、スリッターで７．５ｍｍにスリットすることにより給電用導電性テープを得ることができる。
このように構成された給電用導電性テープは、金属基材箔４にアルミニウムを用いているにもかかわらず、ニッケルの金属薄膜層５を形成しているため、前記実施の形態１同様で給電機能は損なわれない。また、金属基材箔４および樹脂フィルム６は材料コストが安いアルミニウム１０８５およびＰＥＴを用いているため、前記実施の形態１同様安価な給電用導電性テープにすることができる。
なお、本実施の形態２の給電用導電性テープにおいて、前記実施の形態１同様粘着剤７の表面に保護テープ（図示しない）を貼り付けておき、給電用導電性テープとして使用するときは保護テープを剥がして使用する。
また、本実施の形態２では前記実施の形態１同様、金属薄膜層５の材質にニッケルを用いたが、電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のない金属材料であれば良く、ニッケルの他に金、白金、銀、パラジウム、ステンレス、クロム、カーボンから選ばれることが好ましく、これらの合金でもよい。厚みも０．１μｍとしたがそれに限定されず、０．０１〜１０μｍであれば良い。
また、金属薄膜層５の形成方法も真空蒸着に限定されるものではなく、真空蒸着の他にスパッタリング、イオンプレーティング、化学蒸着、クラッド、めっき、印刷塗工のいずれかにより形成しても良い。
また、本実施の形態２では金属基材箔５の材質にアルミニウムを用いたが、電解液中で陽極酸化性のある金属材料としては、アルミニウムの他にタンタル、ニオブ、チタンなどが挙げられ、電解液中で化学反応による腐食性のある金属材料としては、鉄、亜鉛、銅、マグネシウムから選ばれることが好ましい。
また、本実施の形態２では金属基材箔４の厚みを３０μｍとしたが、それに限定されず、６０μｍ以下であれば良い。
さらに金属基材箔４の幅も１８０ｍｍとしたが、それに限定されず所望の幅で良い。スリット後の幅も７．５ｍｍとしたが、それに限定されず所望の幅にスリットすれば良い。
また、樹脂フィルム６の材質としてＰＥＴとしたが、それに限定されるものではない。
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項９に記載の発明について説明する。
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項９に記載の発明について説明する。
図３は本発明の実施の形態３による給電用導電性テープの構成を示した断面図である。同図において、８は第１の金属基材箔、９は第２の金属基材箔、１０は金属薄膜層、１１は粘着層である。同図において、第１の金属基材箔８にアルミニウム１０８５よりも引っ張り強度が強いアルミニウム５０５２、第２の金属基材箔にアルミニウム１０５０を用い、幅１８０ｍｍのクラッドされた金属基材箔１を３０μｍになるように圧延する。それぞれの厚みは第１の金属基材箔８が２４μｍ、第２の金属基材箔９が３μｍである。
次に第２の金属基材箔９の片側にニッケルを真空蒸着で厚さ０．１μｍの金属薄膜層１０を形成し、第２の金属基材箔９の他の片側に粘着剤１１を形成する。
次に、スリッターで７．５ｍｍにスリットすることにより給電用導電性テープを得ることができる。
このように構成された給電用導電性テープは、引っ張り強度が弱い材質でも引っ張り強度が強い材質と組み合わせることで、金属基材箔９としての強度を保つことができ、両側に同材質を配置することにより金属基材箔９の反りを抑制することができる。また、金属不純物濃度を第１の金属基材箔８＞第２の金属基材箔９とすることにより、金属薄膜層１０の形成時や電気化学的反応時への悪影響を極力少なくすることができる。
また、金属基材箔にクラッドされた２種類のアルミニウムを用いているにもかかわらず、ニッケルの金属薄膜層１０を形成しているため、給電機能は損なわれない。
また、第１の金属基材箔８および第２の金属基材箔９に材料コストが安いアルミニウム５０５２およびアルミニウム１０５０を用いているため安価な給電用導電性テープにすることができる。
なお、本実施の形態３の給電用導電性テープにおいて、前記実施の形態１同様粘着剤１０の表面に保護テープ（図示しない）を形成しておき、給電用導電性テープとして使用するときはこの保護テープを剥がして使用する。
また、本実施の形態３では第１の金属基材箔８にアルミニウム５０５２を、第２の金属基材箔９にアルミニウム１０５０を用いたが、これに限定するものではなく、電気化学的反応に悪影響を与える金属の不純物濃度が第２の金属基材箔９よりも第１の金属基材箔８の方が多いアルミニウム箔であれば構わない。
また、本実施の形態３では前記実施の形態１同様、金属薄膜層１０の材質にニッケルを用いたが、電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のない金属材料であれば良く、ニッケルの他に金、白金、銀、パラジウム、ステンレス、クロム、カーボンから選ばれることが好ましく、これらの合金でもよい。厚みも０．１μｍとしたがそれに限定されず、０．０１〜１０μｍであれば良い。
また、形成方法も真空蒸着に限定されるものではなく、真空蒸着の他にスパッタリング、イオンプレーティング、化学蒸着、クラッド、めっき、印刷塗工のいずれかにより形成しても良い。
また、本実施の形態３では第１の金属基材箔８の厚みが第２金属基材箔９の金属箔に対して８倍であったが、第２の金属基材箔９の片側に対する第１の金属基材箔８が２倍未満にすると引っ張り強度を強くした優位性が発揮されないため、第２の金属基材箔９の片側に対する第１の金属基材箔８が２倍以上であることが好ましい。
また、第１の金属基材箔８のアルミニウム５０５２は、第２の金属基材箔９のアルミニウム１０５０よりも引っ張り強度が強いが、材質はそれに限られるものではなく、第１の金属基材箔８の材質もアルミニウムを用いたが、電解液中で陽極酸化性のある金属材料としては、アルミニウムの他にタンタル、ニオブ、チタンなどが挙げられる。また、電解液中で化学反応による腐食性のある金属材料としては鉄、亜鉛、銅、マグネシウムから選ばれることが好ましい。厚みも３０μｍとしたが、それに限定されず、６０μｍ以下であれば良い。
さらに幅も１８０ｍｍとしたが、それに限定されず所望の幅で良い。スリット後の幅も７．５ｍｍとしたが、それに限定されず所望の幅にスリットすれば良い。
（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。
図４（ａ）は本発明の実施の形態４による固体電解コンデンサ素子の陽極部に給電用導電性テープを貼り付けた構成を示した平面図である。また、同図（ｂ）はそのＡ−Ａの断面図である。同図において、１３は陽極部、１４は陰極引出し部、１５は絶縁テープ、１６は弁作用金属体、１７は給電用導電性テープ、１８は導電物層、１９は導電性高分子膜、２０はカーボン塗料層、２１は銀塗料層である。
以下、具体的な実施例について説明をする。
（実施例１）
図４の固体電解コンデンサ素子を作製するにあたり、まず、表裏面を電気化学的に粗面化し、化成電圧３５ｖで陽極化成皮膜を形成したアルミニウム箔を用い、表裏面とも絶縁テープ１５を用いて陽極部１３と陰極引出し部１４に分離し、所望の形状に形成された弁作用金属体１６に形成した後、陰極引出し部１４に硝酸マンガン水溶液を塗布した後、３００℃５分の熱分解処理を行い陰極引出し部１４上に導電物層１８として二酸化マンガン層を形成した。
図４の固体電解コンデンサ素子を作製するにあたり、まず、表裏面を電気化学的に粗面化し、化成電圧３５ｖで陽極化成皮膜を形成したアルミニウム箔を用い、表裏面とも絶縁テープ１５を用いて陽極部１３と陰極引出し部１４に分離し、所望の形状に形成された弁作用金属体１６に形成した後、陰極引出し部１４に硝酸マンガン水溶液を塗布した後、３００℃５分の熱分解処理を行い陰極引出し部１４上に導電物層１８として二酸化マンガン層を形成した。
次に、給電用導電性テープ１７として前記実施の形態１で作製した給電用導電性テープ１７を絶縁テープ１５に貼り付け、ｐＨ３．５の電解液（ピロール０．２モル／リットル、アルキルナフタレンスルホネート０．１モル／リットル水溶液）中に浸漬し、給電用導電性テープ１７を陽極、電解液中に配置したステンレス板（図示しない）を陰極として電圧を印加し３０分間を行った。電気化学的反応は給電用導電性テープ１７から開始され、陰極引出し部１４の表裏面全体に所望の厚みの導電性高分子膜１９が形成される。
次に、弁作用金属体１６から給電用導電性テープ１７を引き剥がし、形成された導電性高分子膜１９上にカーボン塗料層２０および銀塗料層２１を形成し、固体電解コンデンサ素子を個別に切断して１個のコンデンサ素子とし、陰極引出し部１４および陽極部１３から陰極リード（図示しない）および陽極リード（図示しない）を取り出し、エポキシ樹脂で外装して固体電解コンデンサを完成させた。
なお、前記電解液はｐＨ３．５であったが、ｐＨ４以下であれば良く、導電性高分子層もピロールであったが、それに限られるものではなく、チオフェン、フランまたはそれらの誘導体であっても良い。
また、導電物層１８に二酸化マンガンを用いたがそれに限られるものではなく、その他の金属酸化物、導電性高分子であっても良い。
さらに、弁作用金属体１６としてアルミニウムを使用したが、それに限られるものではなく、その他にタンタル、ニオブ、チタンであっても良い。
（実施例２）
前記実施例１において、給電用導電性テープ１７を前記実施の形態２で作製した給電用導電性テープを使用した以外は前記実施例１と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
前記実施例１において、給電用導電性テープ１７を前記実施の形態２で作製した給電用導電性テープを使用した以外は前記実施例１と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
（実施例３）
前記実施例１において、給電用導電性テープ１７を前記実施の形態３で作製した給電用導電性テープを使用した以外は前記実施例１と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
前記実施例１において、給電用導電性テープ１７を前記実施の形態３で作製した給電用導電性テープを使用した以外は前記実施例１と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
このようにして得られた実施例１〜３の固体電解コンデンサについて、その初期特性を測定した結果を比較例としての従来品と比較して（表１）に示す。なお、初期特性は、静電容量、損失角の正接、等価直列抵抗（ＥＳＲ）、漏れ電流（１０ｖ印加、２分値）である。
（表１）から明らかなように、実施例１〜３による固体電解コンデンサは、従来品と同等の初期特性を示し、本発明の給電用導電性テープが電解液中で給電機能を十分果たしたことを裏付けている。
このように本実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法により、所望の特性を維持させながら、製造コストを大幅に削減することができる。
本発明による固体電解コンデンサは、電解液中での給電機能を損なうことなく、金属基材箔が安い材料を選択し、安価な給電用導電性テープにすることができ、電気化学的反応時に使用する給電用導電性テープ等に有用である。
１ 金属基材箔
２ 金属薄膜層
３ 粘着剤
２ 金属薄膜層
３ 粘着剤
Claims (12)
- 電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のある金属基材箔の一方に粘着剤を有し、他方に電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のない金属薄膜層を有した給電用導電性テープ。
- 金属基材箔と粘着剤の間に樹脂フィルムを有した請求項１に記載の給電用導電性テープ。
- 金属薄膜層の厚みが０．０１〜１０μｍである請求項１または２に記載の給電用導電性テープ。
- 金属薄膜層が金、白金、銀、パラジウム、ニッケル、ステンレス、クロム、カーボンの少なくとも１種またはこれらの合金から選ばれる請求項１または２に記載の給電用導電性テープ。
- 金属薄膜層が真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、化学蒸着、クラッド、めっき、印刷塗工のいずれかにより形成された請求項４に記載の給電用導電性テープ。
- 陽極酸化性のある金属基材箔がアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンの少なくとも１種から選ばれる請求項１に記載の給電用導電性テープ。
- 化学反応による腐食性のある金属基材箔が鉄、亜鉛、銅、マグネシウムの少なくとも１種から選ばれる請求項１に記載の給電用導電性テープ。
- 金属基材箔の厚みが６０μｍ以下である請求項６または７に記載の給電用導電性テープ。
- 金属基材箔が第１の金属基材箔とその両外側に位置する第２の金属基材箔とからなり、電気化学的反応に悪影響を与える金属の不純物濃度が「第１の金属基材箔＞第２の金属基材箔」である請求項１に記載の給電用導電性テープ。
- 第２の金属基材箔の片側に対する第１の金属基材箔の厚み比が２以上である請求項９に記載の給電用導電性テープ。
- 電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のある金属基材箔を用意する工程と、この金属基材箔の一方に電解液中で陽極酸化または化学反応による腐食性のない金属薄膜層を形成する工程と、前記金属基材箔の他方に粘着剤を形成して保護テープを貼り付ける工程と、これを所望の幅にスリットする工程とを備えた給電用導電性テープの製造方法。
- 陽極化成皮膜が形成され絶縁テープを介して陽極部と陰極引出し部に分離された弁作用金属体の陰極引出し部上に島状または層状に均一に付着させた導電物層を形成し、前記弁作用金属体の陽極部及び絶縁テープ上に導電性テープを貼り付け、電解液中にて給電用導電性テープを電気化学的反応の開始点として電気化学的反応により前記導電物層を介して陰極引出し部に導電性高分子膜を形成する固体電解コンデンサの製造方法において、前記給電用導電性テープが電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のある金属基材箔の一方に粘着剤を有し、他方に電解液中で陽極酸化性または化学反応による腐食性のない金属薄膜層を有したものである固体電解コンデンサの製造方法。
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