JP4845645B2 - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
従来、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の小さい固体電解コンデンサが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
図９は、従来の固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図９を参照して、従来の固体電解コンデンサの構造を説明する。
従来の固体電解コンデンサでは、図９に示すように、直方体状の外装体１０１の内部にコンデンサ素子１０２が埋設されている。
コンデンサ素子１０２は、陽極リード１０３の一部を埋設したタンタル粒子の多孔質焼結体からなる陽極１０４と、陽極１０４上に形成されたタンタル酸化物を含む誘電体層１０５と、誘電体層１０５上に形成された陰極１０６とを備えている。
陽極リード１０３は、タンタルから構成されており、陽極リード１０３の一端は、陽極１０４の中心部に埋設されており、陽極１０４から露出した陽極リード１０３の他端上には、陽極端子１０７の一端が接続されている。また、陽極端子１０７の他端は、外装体１０１から露出している。
陰極１０６は、誘電体層１０５上に形成されたポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）からなる第１電解質層１０６ａと、第１電解質層１０６ａ上に形成されたポリピロール（ＰＰｙ）からなる第２電解質層１０６ｃと、第２電解質層１０６ｃ上に形成されたカーボン粒子を含む第１導電層１０６ｄと、第１導電層１０６ｄ上に形成された銀粒子を含む第２導電層１０６ｅとからなる。
陰極１０６上には、銀粒子を含む第３導電層１０８を介して陰極端子１０９の一端が接続されており、陰極端子１０９の他端は、外装体１０１から露出している。これにより、従来の固体電解コンデンサが構成されている。
次に、図９を参照して、従来の固体電解コンデンサの製造プロセスを説明する。
従来の固体電解コンデンサでは、まず、タンタル粒子から直方体状の成形体を形成するとともに、陽極リード１０３の一端をこの成形体中に埋設する。次に、この成形体を真空中で焼結することにより、陽極リード１０３の一部を埋設した陽極１０４を形成する。
次に、陽極１０４をリン酸水溶液中などで陽極酸化を行うことにより、陽極１０４の表面にタンタル酸化物からなる誘電体層１０５を形成する。
次に、エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）の化学重合により誘電体層１０５上にＰＥＤＯＴからなる第１電解質層１０６ａを形成する。さらに、ピロール（Ｐｙ）の電解重合により第１電解質層１０６ａ上にＰＰｙからなる第２電解質層１０６ｃを形成する。また、カーボン粒子を含むカーボンペーストを第２電解質層１０６ｃ上に塗布、乾燥することにより、第２電解質層１０６ｃ上にカーボン粒子を含む第１導電層１０６ｄを形成する。さらに、銀粒子を含む銀ペーストを第１導電層１０６ｄ上に塗布、乾燥することにより、第１導電層１０６ｄ上に銀粒子を含む第２導電層１０６ｅを形成する。これにより、誘電体層１０５上に各層１０６ａ、１０６ｃ、１０６ｄおよび１０６ｅからなる陰極１０６を有するコンデンサ素子１０２が作製される。
次に、溶接により、陽極１０４から露出した陽極リード１０３上に陽極端子１０７を接続する。また、銀粒子を含む銀ペーストを介して陰極１０６と陰極端子１０９とを密着させた状態で乾燥することにより、陰極１０６と陰極端子１０９との間に銀粒子を含む第３導電層１０８を形成するとともに、陰極１０６と陰極端子１０９とは第３導電層１０８を介して接続する。
最後に、陽極端子１０７および陰極端子１０９が接続されたコンデンサ素子１０２を樹脂組成物で埋設し、この樹脂組成物を熱硬化することにより、コンデンサ素子１０２を埋設する外装体１０１を形成する。以上の方法により、従来の固体電解コンデンサが作製される。
特開平４−４８７１０号公報
特開平１０−９２６９９号公報
特開平１０−３２１４７１号公報
しかしながら、上記した従来の固体電解コンデンサにおいては、第１電解質層１０６ａと第２電解質層１０６ｃとの接触抵抗が大きくなりやすいので、特に、高周波数領域でのＥＳＲをさらに低減することが困難であるという問題点があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、
この発明の１つの目的は、等価直列抵抗が小さい固体電解コンデンサを提供することである。
この発明の１つの目的は、等価直列抵抗が小さい固体電解コンデンサを提供することである。
この発明のもう１つの目的は、等価直列抵抗が小さい固体電解コンデンサの製造方法を提供することである。
この発明の第１の局面による固体電解コンデンサは、陽極と、前記陽極上に形成された誘電体層と、前記誘電体層上に形成された陰極とを備え、前記陰極は、
前記誘電体層上に形成された導電性高分子を含む第１電解質層と、前記第１電解質層上に形成された有機シランを含む中間層と、前記中間層上に形成された導電性高分子を含む第２電解質層とを有する。
前記誘電体層上に形成された導電性高分子を含む第１電解質層と、前記第１電解質層上に形成された有機シランを含む中間層と、前記中間層上に形成された導電性高分子を含む第２電解質層とを有する。
上記第１の局面による固体電解コンデンサにおいて、好ましくは、前記中間層は、アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）、オクタデシルトリエトキシシラン（ＯＴＥＳ）、ｎ−プロピルトリクロロシラン（ｎＰＴＣＳ）、ジメトキシジフェニルシラン（ＤＭＤＰＳ）、メチルフェニルジクロロシラン（ＭＰＤＣＳ）およびメルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）からなるグループより選択される少なくとも１つの有機シランを含む。
上記第１の局面による固体電解コンデンサにおいて、好ましくは、前記第１電解質層は、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を含み、前記第２電解質層は、ポリピロール（ＰＰｙ）を含む。
また、この発明の第２の局面による固体電解コンデンサの製造方法は、陽極上に誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層上に陰極を形成する工程とを備え、前記陰極を形成する工程は、前記誘電体層上に導電性高分子を含む第１電解質層を形成する工程と、前記第１電解質層上に付着させた有機シランを含む溶液を乾燥することにより前記第１電解質層上に有機シランを含む中間層を形成する工程と、前記中間層上に導電性高分子を含む第２電解質層を形成する工程とを有する。
上記第２の局面による固体電解コンデンサの製造方法において、好ましくは、前記第１電解質層を形成する工程は、化学重合により前記第１電解質層を形成する工程を含み、前記第２電解質層を形成する工程は、電解重合により前記第２電解質層を形成する工程を含む。なお、本発明において、「化学重合」とは酸化剤を用いた酸化反応による重合反応を意味し、「電解重合」とは電極反応によって誘起される重合反応を意味する。
本発明では、上記のように、導電性高分子を含む第１電解質層および第２電解質層の間に有機シランを含む中間層を形成することにより、第１電解質層と第２電解質層との間の密着性が向上する。これにより、第１電解質層と第２電解質層との間の接触抵抗が小さくなるので、高周波領域におけるＥＳＲを低減することができる。その結果、ＥＳＲの小さい固体電解コンデンサを得ることができる。
中間層に含まれる有機シランとしては、メチル系、フェニル系、ビニル系、アルコキシ系、メルカプト系およびアミノ系のシランを用いることができるが、特に、ＡＰＴＥＳ、ＯＴＥＳ、ｎＰＴＣＳ、ＤＭＤＰＳ、ＭＰＤＣＳおよびＭＰＴＭＳからなるグループより選択される少なくとも１つの有機シランを用いることにより、ＥＳＲを容易に低減することができる。
また、第１電解質層を導電性の高いＰＥＤＯＴで形成するとともに、第２電解質層を電解重合で生成する導電性の高いＰＰｙで形成することにより、さらにＥＳＲを低減することができる。
また、第１電解質層を形成した後、第１電解質層上に有機シラン溶液を付着、乾燥させることにより、容易に、第１電解質層上に有機シランを含む中間層を形成することができる。さらに、中間層上に第２電解質層を形成することにより、第１電解質層と第２電解質層との間の密着性を容易に向上させることができる。
また、第１電解質層を化学重合により形成することにより、誘電体層と第１電解質層との密着性を向上させることができる。また、第２電解質層を電解重合により形成することにより、導電性の高い第２電解質層を形成することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図1は、本発明の第１実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図１を参照して、本発明の第１実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明する。
図1は、本発明の第１実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図１を参照して、本発明の第１実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明する。
本発明の第１実施形態による固体電解コンデンサでは、図１に示すように、主にエポキシ樹脂などからなる直方体状の外装体１の内部にコンデンサ素子２が埋設されている。
コンデンサ素子２は、陽極リード３の一部を埋設したタンタルやニオブなどの弁作用金属の多孔質焼結体からなる陽極４と、陽極４上に形成された上記弁作用金属の酸化物を含む誘電体層５と、誘電体層５上に形成された陰極６とを備えている。
陽極リード３の一端は、陽極４の中心部に埋設されており、陽極４から露出した陽極リード３の他端上には、陽極端子７の一端が接続されている。また、陽極端子７の他端は、外装体１から露出している。
陰極６は、誘電体層５上に形成されたポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）やポリピロール（ＰＰｙ）などの導電性高分子を含む第１電解質層６ａと、第１電解質層６ａ上に形成されたアミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）などの有機シランを含む中間層６ｂと、中間層６ｂ上に形成されたＰＥＤＯＴやＰＰｙなどの導電性高分子を含む第２電解質層６ｃと、第２電解質層６ｃ上に形成されたカーボン粒子を含む第１導電層６ｄと、第１導電層６ｄ上に形成された銀粒子を含む第２導電層６ｅとからなる。また、第１電解質層６ａは、実質的に誘電体層５の全面を略均一に覆うように形成されており、中間層６ｂは、誘電体層５と接触しないように形成されている。また、中間層６ｂは、実質的に第１電解質層６ａの全面を略均一に覆うように形成されており、第２電解質層６ｃは、第１電解質層６ａと接触しないように形成されている。
陰極６上には、銀粒子を含む第３導電層８を介して陰極端子９の一端が接続されており、陰極端子８の他端は、外装体１から露出している。これにより、本発明の実施例１による固体電解コンデンサが構成されている。
次に、図１を参照して、本発明の第１実施形態による固体電解コンデンサの製造プロセスを説明する。
本発明の第１実施形態による固体電解コンデンサでは、まず、タンタル粒子やニオブ粒子などの粒子状の弁作用金属から直方体状の成形体を形成するとともに、陽極リード３の一端をこの成形体中に埋設する。次に、この成形体を真空中で焼結することにより、陽極リード３の一部を埋設した陽極４が形成される。
次に、陽極４をリン酸水溶液などの電解液中に浸漬し、陽極４に電圧を印加することにより陽極酸化を行う。これにより、実質的に陽極４の全面を略均一に覆うように、陽極４の表面に弁作用金属の酸化物を含む誘電体層５が形成される。
次に、最表面に誘電体層５が形成された陽極４をエチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）やピロール（Ｐｙ）などのモノマー、ｐ−トルエンスルホン酸などの酸化剤、ｎ−ブタノールなどの溶媒および純水からなる溶液中に浸漬した後、乾燥させることにより化学重合を行う。これにより、実質的に誘電体層５の全面を略均一に覆うように、誘電体層５上にＰＥＤＯＴやＰＰｙなどの導電性高分子を含む第１電解質層６ａが形成される。また、陽極４と第１電解質層６ａとの間には誘電体層５が形成されているので、陽極４と第１電解質層６ａとは、接触していない。
次に、最表面に第１電解質層６ａが形成された陽極４をＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む溶液中に浸漬した後、乾燥させる。これにより、実質的に第１電解質層６ａの全面を略均一に覆うように、第１電解質層６ａ上にＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む中間層６ｂが形成される。また、誘電体層５と中間層６ｂとの間には第１電解質層６ａが形成されているので、誘電体層５と中間層６ｂとは、接触していない。
次に、最表面に中間層６ｂが形成された陽極４をＥＤＯＴやＰｙなどのモノマーとナフタレンスルホン酸などの添加剤とを含む水溶液中に浸漬し、陽極４に電圧を印加することにより電解重合を行う。これにより、実質的に中間層６ｂの全面を略均一に覆うように、中間層６ｂ上にＰＥＤＯＴやＰＰｙなどの導電性高分子を含む第２電解質層６ｃが形成される。また、第１電解質層６ａと第２電解質層６ｃとの間には中間層６ｂが形成されているので、第１電解質層６ａと第２電解質層６ｃとは、接触していない。
次に、第２電解質層６ｃの略全面を覆うように、カーボン粒子を含むカーボンペーストを第２電解質層６ｃ上に塗布、乾燥する。これにより、第２導電性高分子層６ｃ上にカーボン粒子を含む第１導電層６ｄが形成される。さらに、第１導電層６ｄの略全面を覆うように、銀粒子を含む銀ペーストを第１導電層６ｄ上に塗布、乾燥する。これにより、第１導電層６ｄ上に銀粒子を含む第２導電層６ｅが形成される。以上の結果、誘電体層５上に各層６ａ〜６ｅからなる陰極６が形成されたコンデンサ素子２が作製される。
次に、溶接により、陽極４から露出した陽極リード３上に陽極端子７を接続する。また、銀粒子を含む銀ペーストを介して陰極６と陰極端子９とを密着させた状態で乾燥することにより、陰極６と陰極端子９との間に銀粒子を含む第３導電層８が形成されるとともに、陰極６と陰極端子９とは第３導電層８を介して接続される。
最後に、陽極端子７および陰極端子９が接続されたコンデンサ素子２をエポキシ樹脂などの樹脂組成物で埋設し、この樹脂組成物を熱硬化することにより、コンデンサ素子２を埋設する外装体１が形成される。以上の方法により、本発明の第１実施形態による固体電解コンデンサが作製される。
この実施形態による固体電解コンデンサでは、導電性高分子を含む第１電解質層６ａおよび第２電解質層６ｃの間に有機シランを含む中間層６ｂを形成することにより、第１電解質層６ａと第２電解質層６ｃとの間の密着性が向上する。これにより、第１電解質層６ａと第２電解質層６ｃとの間の接触抵抗が小さくなるので、高周波領域におけるＥＳＲを低減することができる。
また、この実施形態では、第１電解質層６ａを形成した後、第１電解質層６ａを有機シランを含む溶液に浸漬することにより、有機シランを多孔質焼結体からなる陽極４の内部の細孔にまで均一に付着させることができる。さらに、第１電解質層６ａ上に付着させた有機シランを含む溶液を乾燥させることにより、容易に、第１電解質層６ａ上に有機シランを含む中間層６ｂを形成することができる。また、中間層６ｂ上に第２電解質層６ｃを形成することにより、第１電解質層６ａと第２電解質層６ｃとの間の密着性を容易に向上させることができる。
また、第１電解質層６ａは、実質的に誘電体層５の全面を略均一に覆うように形成されているので、比較的密着性が劣る中間層６ｂと誘電体層５とが接触しないように形成されている。その結果、固体電解コンデンサをプリント基板などに表面実装する際にリフロー処理などの熱処理を行った場合においても、誘電体層５と陰極６との間に剥離が生じにくいので、さらにＥＳＲを低減することができる。
また、この実施形態では、第１電解質層６ａを化学重合により形成することにより、誘電体層５と第１電解質層６ａとの密着性を向上させることができる。また、第２電解質層６ｃを電解重合により形成することにより、導電性の高い第２電解質層６ｃを形成することができる。
また、この実施形態では、電解コンデンサ素子２を外装体１で覆うことにより、周囲の環境の影響を受けにくく、信頼性の高い固体電解コンデンサとすることができる。
次に、第１実施形態による固体電解コンデンサの効果を確認するために、以下のような比較実験を行った。
（実験１）
実験１では、表１に示す構成の固体電解コンデンサＡ１〜Ａ５を作製した。
実験１では、表１に示す構成の固体電解コンデンサＡ１〜Ａ５を作製した。
ここで、陽極４は、タンタル粒子またはニオブ粒子の多孔質焼結体から形成した。陽極リード３には、タンタルからなる金属線を用いた。
また、各陽極４を約６０℃に保持した約０．１重量％のリン酸水溶液中に浸漬し、約８Ｖの定電圧で約１０時間印加することにより、陽極４上にタンタル酸化物またはニオブ酸化物からなる誘電体層５を形成した。
また、化学重合による第１電解質層６ａは、次のようにして形成した。まず、最表面に誘電体層５が形成された陽極４を約１０重量％のＥＤＯＴまたはＰｙと、約３０重量％のｐ−トルエンスルホン酸と、約４０重量％のｎ−ブタノールと、約２０重量％の純水とからなる溶液中に約１０分間浸漬した。次に、陽極４をこの溶液中から取り出した後、約８０℃、約１５分間、加熱することにより乾燥させた。さらに、未反応の溶液を水洗した後、約９０℃、約１０分間、加熱することにより、乾燥させた。これにより、誘電体層５上にＰＥＤＯＴまたはＰＰｙからなる第１電解質層６ａを形成した。
また、ＡＰＴＥＳからなる中間層６ｂは、次のようにして形成した。まず、最表面に第１電解質層６ａが形成された陽極４を約０．００２重量％のＡＰＴＥＳを含む水溶液中に約１０分間浸漬した。次に、陽極４をこの溶液中から取り出し、水洗した後、約６０℃、約１０分間、加熱した。これにより、誘電体層５と接触しないように、第１電解質層６ａ上にＡＰＴＥＳからなる中間層６ｂを形成した。
また、電解重合による第２電解質層６ｃは、次のようにして形成した。まず、最表面に中間層６ｂが形成された陽極４を約３．２ｍｏｌ／ｌのＥＤＯＴまたはＰｙと、約０．２ｍｏｌ／ｌのナフタレンスルホン酸とを含む水溶液中に浸漬し、陽極４に電圧を印加することにより、約０．５ｍＡの電流を約５時間流した。これにより、中間層６ｂ上にＰＥＤＯＴまたはＰＰｙからなる第２電解質層６ｃを形成した。
また、中間層６ｂの形成を行わずに、第１電解質層６ａ上に直接、第２電解質層６ｃが形成されている以外は、それぞれ、固体電解コンデンサＡ１〜Ａ５と同様の構成を有する固体電解コンデンサＡ６〜Ａ１０を作製した。
次に、上記作製した固体電解コンデンサＡ１〜Ａ１０について、約１００ｋＨｚの周波数におけるＥＳＲ測定を行った。ＥＳＲの測定は、ＬＣＲメータを用いて陽極端子７と陰極端子９との間に電圧を印加することにより行った。結果を表１に示す。なお、表１においては、固体電解コンデンサＡ６の測定結果を１００として、他の固体電解コンデンサの測定結果を規格化した値を示している。
表１に示すように、固体電解コンデンサＡ１〜Ａ５では、有機シランからなる中間層６ｂが形成されていない固体電解コンデンサＡ６〜Ａ１０と比較して、ＥＳＲが小さい。これより、第１電解質層６ａと第２電解質層６ｃとの間に有機シランからなる中間層６ｂを形成することにより、ＥＳＲが低減することがわかった。
（実験２）
実験２では、ＡＰＴＥＳからなる中間層６ｂに代えて、それぞれ、オクタデシルトリエトキシシラン（ＯＴＥＳ）、ｎ−プロピルトリクロロシラン（ｎＰＴＣＳ）、ジメトキシジフェニルシラン（ＤＭＤＰＳ）、メチルフェニルジクロロシラン（ＭＰＤＣＳ）およびメルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）からなる中間層６ｂとする以外は、固体電解コンデンサＡ１と同様の構造を有する固体電解コンデンサＢ１〜Ｂ５を作製した。
実験２では、ＡＰＴＥＳからなる中間層６ｂに代えて、それぞれ、オクタデシルトリエトキシシラン（ＯＴＥＳ）、ｎ−プロピルトリクロロシラン（ｎＰＴＣＳ）、ジメトキシジフェニルシラン（ＤＭＤＰＳ）、メチルフェニルジクロロシラン（ＭＰＤＣＳ）およびメルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）からなる中間層６ｂとする以外は、固体電解コンデンサＡ１と同様の構造を有する固体電解コンデンサＢ１〜Ｂ５を作製した。
なお、固体電解コンデンサＢ１〜Ｂ５の各中間層６ｂは、約０．００２重量％のＡＰＴＥＳ水溶液中に第１電解質層６ａを浸漬する代わりに、それぞれ、約０．００２重量％の濃度のＯＴＥＳ水溶液、ｎＰＴＣＳ水溶液、ＤＭＤＰＳ水溶液、ＭＰＤＣＳ水溶液およびＭＰＴＭＳ水溶液に第１電解質層６ａを浸漬する以外は、固体電解コンデンサＡ１と同様のプロセスにより形成した。
次に、上記作製した固体電解コンデンサＢ１〜Ｂ５について、約１００ｋＨｚの周波数におけるＥＳＲ測定を行った。ＥＳＲの測定は、ＬＣＲメータを用いて陽極端子７と陰極端子９との間に電圧を印加することにより行った。結果を表２に示す。なお、表２においては、固体電解コンデンサＡ６の測定結果を１００として、他の固体電解コンデンサの測定結果を規格化した値を示している。
表２に示すように、固体電解コンデンサＢ１〜Ｂ５では、固体電解コンデンサＡ１と同様に、有機シランからなる中間層６ｂが形成されていない固体電解コンデンサＡ６〜Ａ１０と比較して、ＥＳＲが小さい。これより、第１電解質層６ａと第２電解質層６ｃとの間にＡＰＴＥＳ、ＯＴＥＳ、ｎＰＴＣＳ、ＤＭＤＰＳ、ＭＰＤＣＳおよびＭＰＴＭＳからなるグループより選択される少なくとも１つの有機シランからなる中間層６ｂを形成することにより、ＥＳＲが低減することがわかった。また、特に、中間層６ｂとしては、ＡＰＴＥＳ、ＤＭＤＰＳおよびＭＰＴＭＳからなるグループより選択される少なくとも１つの有機シランから構成されるのが好ましいといえる。
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図２を参照して、本発明の第２実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図２では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
図２は、本発明の第２実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図２を参照して、本発明の第２実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図２では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
本発明の第２実施形態による固体電解コンデンサでは、図２に示すように、第２電解質層６ｃと第１導電層６ｄとの間にＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む中間層６ｆが形成されている。なお、有機シランを含む中間層６ｆは、中間層６ｂと同様に、ＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む溶液中への浸漬処理により形成される。
そして、本発明の第２実施形態による固体電解コンデンサは、上記以外は第１実施形態による固体電解コンデンサと同様の構成を有している。
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図３を参照して、本発明の第３実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図３では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
図３は、本発明の第３実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図３を参照して、本発明の第３実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図３では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
本発明の第３実施形態による固体電解コンデンサでは、図３に示すように、第３導電層８と陰極端子９との間に、ＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む中間層１８が形成されている。有機シランを含む中間層１８は、中間層６ｂと同様に、ＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む溶液中への浸漬処理により形成される。
そして、本発明の第３実施形態による固体電解コンデンサは、上記以外は第１実施形態による固体電解コンデンサと同様の構成を有している。
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図４を参照して、本発明の第４実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図４では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
図４は、本発明の第４実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図４を参照して、本発明の第４実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図４では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
本発明の第４実施形態による固体電解コンデンサでは、図３に示すように、第２電解質層６ｃ上にカーボン粒子およびＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む第１導電層１６ｄが形成されている。
この有機シランおよびカーボン粒子を含む第１導電層１６ｄは、次のようにして形成される。まず、カーボン粒子、水および結着材を、所定の重量比で混合し、さらに、ＡＰＴＥＳなどの有機シランを添加した水溶液を準備する。次に、最表面に中間層６ｆが形成された陽極４を上記有機シランおよびカーボン粒子を含む水溶液中に浸漬する。次に、陽極４をこの溶液中から取り出した後、乾燥させる。これにより、中間層６ｆ上にＡＰＴＥＳなどの有機シランおよびカーボン粒子を含む第１導電層１６ｄが形成される。
そして、本発明の第４実施形態による固体電解コンデンサは、上記以外は第１実施形態による固体電解コンデンサと同様の構成を有している。
（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図５を参照して、本発明の第５実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図５では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
図５は、本発明の第５実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図５を参照して、本発明の第５実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図５では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
本発明の第５実施形態による固体電解コンデンサでは、図５に示すように、第２電解質層６ｃと第１導電層６ｄとの間、および第３導電層８と陰極端子９との間にＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む中間層６ｆおよび１８が形成されている。
そして、本発明の第５実施形態による固体電解コンデンサは、上記以外は第１実施形態による固体電解コンデンサと同様の構成を有している。
（第６実施形態）
図６は、本発明の第６実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図６を参照して、本発明の第６実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図６では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
図６は、本発明の第６実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図６を参照して、本発明の第６実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図６では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
本発明の第６実施形態による固体電解コンデンサでは、図６に示すように、第１導電層１６ｄは、カーボン粒子およびＡＰＴＥＳなどの有機シランを含んでいる。また、第２電解質層６ｃと第１導電層１６ｄとの間には、ＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む中間層６ｆが形成されている。
（第７実施形態）
図７は、本発明の第７実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図７を参照して、本発明の第７実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図７では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
図７は、本発明の第７実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図７を参照して、本発明の第７実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図７では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
本発明の第７実施形態による固体電解コンデンサでは、図７に示すように、第３導電層８と陰極端子９との間に、ＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む中間層１８が形成されている。また、第２電解質層６ｃ上には、カーボン粒子およびＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む第１導電層１６ｄが形成されている。
（第８実施形態）
図８は、本発明の第８実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図８を参照して、本発明の第８実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図８では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
図８は、本発明の第８実施形態による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図８を参照して、本発明の第８実施形態による固体電解コンデンサの構造および製造プロセスを説明する。なお、図８では、図１と同一の部分には同一番号を付して説明を省略する。
本発明の第８実施形態による固体電解コンデンサでは、図８に示すように、第１導電層１６ｄは、カーボン粒子およびＡＰＴＥＳなどの有機シランを含んでいる。また、第２電解質層６ｃと第１導電層１６ｄとの間、および第３導電層８と陰極端子９との間には、ＡＰＴＥＳなどの有機シランを含む中間層６ｆおよび１８が形成されている。
上記第２実施形態〜第８実施形態による固体電解コンデンサでは、有機シランを含む中間層６ｆおよび１８が第２電解質層６ｃと第１導電層６ｄまたは１６ｄとの間や、第３導電層８と陰極端子９との間にも形成されおり、さらに、第１導電層１６ｄ中にも、有機シランが含まれているので、さらに、各層間の接触抵抗が小さくなる。これにより、高周波領域におけるＥＳＲを低減することができる。
次に、上記第２実施形態〜第８実施形態に基づいて固体電解コンデンサを作製し、評価を行った。
（実験３）
実験３では、表３に示す構成の固体電解コンデンサＣ１〜Ｃ７を作製した。なお、他の構成については、固体電解コンデンサＡ１と同様である。
実験３では、表３に示す構成の固体電解コンデンサＣ１〜Ｃ７を作製した。なお、他の構成については、固体電解コンデンサＡ１と同様である。
ここで、ＡＰＴＥＳからなる中間層６ｆおよび１８は、それぞれ、実験１の固体電解コンデンサＡ１の形成において、第１電解質層６ａおよび第２電解質層６ｃの間に形成されたＡＰＴＥＳからなる中間層６ｂと同様の方法で形成した。
また、カーボン粒子およびＡＰＴＥＳを含む第１導電層１６ｄは、次のようにして形成した。まず、カーボン粒子、水および結着材を、約１：約１０：約０．０００５の重量比で混合し、さらに、ＡＰＴＥＳとカーボン粒子との総量に対してＡＰＴＥＳを約１．１重量％添加した水溶液を準備した。次に、最表面に中間層６ｆが形成された陽極４を上記有機シランおよびカーボン粒子を含む水溶液中に浸漬する。次に、陽極４をこの溶液中から取り出した後、乾燥させる。これにより、中間層６ｆ上にＡＰＴＥＳおよびカーボン粒子を含む第１導電層１６ｄを形成した。
また、中間層６ｂの形成を行わずに、第１電解質層６ａ上に直接、第２電解質層６ｃが形成されている以外は、それぞれ、固体電解コンデンサＣ４〜Ｃ７と同様の構成を有する固体電解コンデンサＣ８〜Ｃ１１を作製した。
次に、上記作製した固体電解コンデンサＣ１〜Ｃ１１について、約１００ｋＨｚの周波数におけるＥＳＲ測定を行った。ＥＳＲの測定は、ＬＣＲメータを用いて陽極端子７と陰極端子９との間に電圧を印加することにより行った。結果を表１に示す。なお、表１においては、固体電解コンデンサＡ６の測定結果を１００として、他の固体電解コンデンサの測定結果を規格化した値を示している。
表３に示すように、固体電解コンデンサＣ１〜Ｃ１１では、いずれも、固体電解コンデンサＡ６〜Ａ１０と比較して、ＥＳＲが小さいことがわかった。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
また、陽極４は、タンタルおよびニオブ以外にアルミニウムおよびチタンなど他の弁作用金属から構成されていてもよく、あるいは、これらの弁作用金属を含む合金を用いてもよい。また、その形状は、多孔質焼結体以外に箔状や板状の形状であってもよい。
また、第１電解質層６ａおよび第２電解質層６ｃは、ＰＥＤＯＴおよびＰＰｙ以外にポリアニリンなど他の導電性高分子から構成されていてもよく、あるいは、これらの導電性高分子を複数含んでいてもよい。
また、中間層６ｂ、６ｆおよび１８は、他のメチル系シラン、フェニル系シラン、ビニル系シラン、アルコキシシラン、メルカプト系シランおよびアミノ系シランから構成されていてもよく、あるいは、これらの有機シランを複数含んでいてもよい。また、中間層６ｂ、６ｆおよび１８は、有機シランを含有する水溶液を噴霧するなど、別の方法で付着させ、これを乾燥することにより、形成してもよい。
また、第１導電層１６ｄについても、他のメチル系シラン、フェニル系シラン、ビニル系シラン、アルコキシシラン、メルカプト系シランおよびアミノ系シランを含んでいてもよく、あるいは、これらの有機シランを複数含んでいてもよい。
１ 外装体
２ コンデンサ素子
３ 陽極リード
４ 陽極
５ 誘電体層
６ 陰極
６ａ 第１電解質層
６ｂ 中間層
６ｃ 第２電解質層
６ｄ 第１導電層
６ｅ 第２導電層
７ 陽極端子
８ 第３導電層
９ 陰極端子
２ コンデンサ素子
３ 陽極リード
４ 陽極
５ 誘電体層
６ 陰極
６ａ 第１電解質層
６ｂ 中間層
６ｃ 第２電解質層
６ｄ 第１導電層
６ｅ 第２導電層
７ 陽極端子
８ 第３導電層
９ 陰極端子
Claims (5)
- 陽極と、
前記陽極上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に形成された陰極とを備え、
前記陰極は、
前記誘電体層上に形成された導電性高分子を含む第１電解質層と、
前記第１電解質層上に形成された有機シランからなる中間層と、
前記中間層上に形成された導電性高分子を含む第２電解質層とを有し、
前記誘電体層と前記中間層とは接触していない、固体電解コンデンサ。 - 前記第１電解質層と前記第２電解質層とは接触していない、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記陰極は、前記第２電解質層上に形成された第２中間層と、
前記第２中間層上に形成された第１導電層とを含む、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。 - 陽極上に誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層上に陰極を形成する工程とを備え、
前記陰極を形成する工程は、
前記誘電体層上に導電性高分子を含む第１電解質層を形成する工程と、
前記第１電解質層上に付着させた有機シランを含む溶液を乾燥することにより前記第１電解質層上に、前記誘電体層と接触しない有機シランからなる中間層を形成する工程と、
前記中間層上に導電性高分子を含む第２電解質層を形成する工程とを有する固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記第１電解質層を形成する工程は、化学重合により前記誘電体層の全面を均一に覆う前記第１電解質層を形成する工程を含み、
前記第２電解質層を形成する工程は、電解重合により前記中間層の全面を均一に覆う前記第２電解質層を形成する工程を含む、請求項４に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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