JP4911620B2 - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関し、特に陽極材料として金属箔を用いた固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。

近年、携帯電話や携帯音楽プレーヤなどに代表される携帯機器の高性能化に伴い、より小型で高容量の固体電解コンデンサが求められている。

一般に固体電解コンデンサの電極（特に陽極）には弁作用を有する金属箔が使用されている。こうした固体電解コンデンサの静電容量は金属箔の表面積にほぼ比例する。したがって、金属箔自体の大きさを大型化することなく、金属箔の表面積、すなわち拡面倍率を増大することにより、静電容量を増大することができる。これにより、固体電解コンデンサの小型化と静電容量の増大とを実現することが可能となる。

以上のことから、従来の固体電解コンデンサに用いられる金属箔には、単位体積当たりの静電容量を大きくするために、電気化学または化学エッチング処理（拡面処理）が施されている。これにより、金属箔にエッチピットと呼ばれる多数の孔を形成してエッチング面の表面積を拡大させている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平６−１４５９２２号公報

しかしながら、上述のエッチング処理によりエッチピットを形成する際には、エッチング液により金属箔を溶解させるため、箔の機械的強度が元の機械的強度に比べて弱くなるという問題があり、こうした方法による拡面倍率の増大には一定の限界があった。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、静電容量を増大することが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る固体電解コンデンサは、第１の弁作用金属またはその合金の金属箔からなる陽極体と、陽極体上に形成された複数の筒状突起と、陽極体の表面および筒状突起の筒内外の表面に形成され、第２の弁作用金属またはその合金からなる金属層と、金属層の表面に形成された誘電体層と、誘電体層を覆うように形成された陰極と、を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、第１の弁作用金属またはその合金の金属箔からなる陽極体上にカーボンナノチューブからなる複数の筒状突起を形成する第１の工程と、スパッタ法を用いて陽極体の表面および筒状突起の筒内外の表面を被覆するように第２の弁作用金属またはその合金からなる金属層を形成する第２の工程と、陽極酸化することにより金属層の表面に誘電体層を形成する第３の工程と、誘電体層を覆うように陰極を形成する第４の工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、静電容量を増大することが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法が提供される。

以下、本発明を具現化した実施形態について図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

図１は本実施形態に係る固体電解コンデンサの外観図、図２は固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図、及び図３は固体電解コンデンサの陽極近傍を拡大した概略拡大図である。図１（Ａ）は固体電解コンデンサの上面側からの斜視図、図１（Ｂ）は下面側からの斜視図である。図２（Ａ）は図１（Ａ）中のＸ面での断面、図２（Ｂ）は図１中のＹ面での断面に相当する。図３は図２（Ｂ）と同じ断面に相当する。

本実施形態の固体電解コンデンサは、図３に示すように、金属箔からなる陽極体１と、この陽極体１の表面に形成された複数の円筒状突起８と、陽極体１の表面および円筒状突起８の筒内外の表面に形成された金属層１ａと、この金属層１ａの表面に形成された誘電体層２と、この誘電体層２の一部を覆うように形成された導電性高分子層３と、この導電性高分子層３の一部を覆うように形成された陰極層４と、を備えている。

金属箔からなる陽極体１には、アルミニウム（Ａｌ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）から選ばれる弁作用金属またはその合金が採用される。

円筒状突起８は、単層構造のカーボンナノチューブにより構成され、金属箔からなる陽極体１の表面側と裏面側のそれぞれに直立して設けられている。単層構造のカーボンナノチューブを用いることにより、突起部分の厚さ（肉厚）が薄くても機械的強度が大きく、且つ、微細な円筒状突起とすることができる。なお、円筒状突起８は、筒状であればよく、たとえば、その筒口（筒先）の形状は円だけでなく楕円であってもよいし、それらが変形した形状であってもよい。

金属層１ａは、陽極体１の表面および円筒状突起８の筒内外の表面を被覆するように形成され、上述の陽極体１と同じく弁作用金属またはその合金が採用される。特に、円筒状突起８が直立して形成されているので、金属層１ａは、円筒状突起８の外面側だけでなく内面側をほぼ均一に被覆し、その形状を反映して円筒状に形成される。なお、金属層１ａとして陽極体１と異なる弁作用金属またはその合金を採用してもよい。

誘電体層２は、金属層１ａの酸化物である金属酸化物からなる誘電体で構成され、金属層１ａの表面上に設けられている。なお、金属酸化物としては、金属層がアルミニウムの場合には酸化アルミニウム、ニオブの場合には酸化ニオブ、タンタルの場合には酸化タンタルである。

導電性高分子層３は、電解質層として機能し、誘電体層２の表面の一部を覆うように設けられている。導電性高分子層３の材料としては、導電性を有する高分子材料であれば特に限定されないが、導電性に優れたポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンなどの材料が採用される。

陰極層４は、カーボン粒子を含む層からなるカーボン層４ａと、銀粒子を含む層からなる銀ペースト層４ｂとの積層膜で構成され、導電性高分子層３の一部を覆うように設けられている。こうした陰極層４および導電性高分子層３により陰極が構成される。

本実施形態では、さらに陰極層４の上に導電性接着材（図示せず）を介して平板状の陰極端子６が接続され、陽極体１に平板状の陽極端子５が接続されている。そして、陽極端子５および陰極端子６の一部が、図１および図２（Ｂ）のように外部に引き出される形で、エポキシ樹脂などからなるモールド外装体７が形成されている。陽極端子５および陰極端子６の材料としては、ニッケル（Ｎｉ）などの導電性材料を用いることができ、モールド外装体７から露出した陽極端子５および陰極端子６の端部は、折り曲げて本固体電解コンデンサの端子として機能させる。

なお、金属箔からなる陽極体１は本発明の「金属箔からなる陽極体」、金属箔の金属は本発明の「第１の弁作用金属」、カーボンナノチューブならなる円筒状突起８は本発明の「筒状突起」、金属層１ａは本発明の「金属層」、金属層の金属は本発明の「第２の弁作用金属」、誘電体層２は本発明の「誘電体層」、及び導電性高分子層３および陰極層４は本発明の「陰極」の一例である。

（製造方法）
次に、本実施形態に係る固体電解コンデンサの製造プロセスについて説明する。図４は固体電解コンデンサの製造プロセスを説明するための概略断面図であり、図４（Ａ）はカーボンナノチューブからなる円筒状突起形成後、図４（Ｂ）は金属層形成後、図４（Ｃ）は誘電体層形成後、図４（Ｄ）は導電性高分子層形成後に対応する。また、図５は円筒状突起形成後における固体電解コンデンサの上面図である。

工程１：陽極体１として、アルミニウム、ニオブ、タンタルから選ばれる弁作用金属またはその合金からなり、所定の厚みを有する金属箔を用意する。

工程２：陽極体１の表面上に金属粒子触媒を分布させ、この金属粒子触媒を核としてカーボンナノチューブを成長させることにより、陽極体１の表面上に単層構造のカーボンナノチューブからなる円筒状突起８（長さＨ、直径Ｗ）を形成する。この際、円筒状突起８は、図５および図４（Ａ）に示すように、陽極体１の表面上に形成されるとともに、陽極体１に対して直立して形成される。そして、陽極体１の裏面側にも同様にカーボンナノチューブからなる円筒状突起８を形成する。

工程３：スパッタ法を用いて上述の陽極体１と同じ弁作用金属またはその合金からなる金属層１ａを形成する。これにより、図４（Ｂ）に示すように、金属層１ａは陽極体１の表面および円筒状突起８の筒内外の表面を被覆するように形成される。特に、円筒状突起８が直立して形成されているので、金属層１ａは、円筒状突起８の外面側だけでなく内面側にもほぼ均一に被覆形成される。このため、金属層１ａは円筒状突起８の形状を反映して円筒状に形成される。なお、金属層１ａとして陽極体１と異なる弁作用金属またはその合金を採用してもよい。

工程４：金属層１ａが形成された陽極体１を電解液中で陽極酸化することにより、図４（Ｃ）に示すように、金属層１ａの表面を覆うように主に金属層の酸化物（金属酸化物）からなる誘電体層２を形成する。

工程５：誘電体層２の表面の一部を覆うように、化学重合法や電解重合法などを用いてポリピロールなどの導電性高分子層３を形成する。具体的には、第１ステップとして、化学重合法を用いて、モノマーを酸化剤で酸化重合することにより第１導電性高分子層を形成する。引き続き、第２ステップとして、電解重合法を用いて、第１導電性高分子層を陽極とし、モノマーおよび電解質を含む電解液中において外部陰極との間で電解重合することにより第２導電性高分子層を形成する。このようにして、図４（Ｄ）に示すように、誘電体層２の表面の一部を覆うように第１導電性高分子層と第２導電性高分子層との積層膜からなる導電性高分子層３を形成する。

工程６：導電性高分子層３上にカーボンペーストを塗布、乾燥することによりカーボン層４ａを形成する。さらに、このカーボン層４ａ上に銀ペーストを塗布、乾燥することにより銀ペースト層４ｂを形成する。このようにして、図３に示すように、導電性高分子層３の一部を覆うようカーボン層４ａと銀ペースト層４ｂとの積層膜からなる陰極層４を形成する。

工程７：平板状の陰極端子６上に導電性接着材を塗布した後、この導電性接着材を介して陰極層４と陰極端子６とを接触させた状態で乾燥させることにより、陰極層４と陰極端子６とを接続する。また、陽極体１上に平板状の陽極端子５をスポット溶接により接続する。

工程８：トランスファー法でモールドを行い、エポキシ樹脂からなるモールド外装体７を周囲に形成する。この際、陽極体１、誘電体層２、導電性高分子層３、及び陰極層４を内部に収納するとともに、陽極端子５および陰極端子６の端部を外部（相反する方向）に引き出すように形成する。

工程９：モールド外装体７から露出した陽極端子５および陰極端子６の先端部を下方に折り曲げ、モールド外装体７の下面に沿って配置する。この両端子の先端部は、固体電解コンデンサの端子として機能し、実装基板に固体電解コンデンサを電気的に接続するために使用される。

以上の工程を経て、本実施形態の固体電解コンデンサが製造される。

以下の本発明の実施例を比較例と対比して説明する。

（実施例１）
実施例１では、以下の工程を経て固体電解コンデンサＡ１を作製した。

工程１Ａ：陽極体１として、厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のアルミニウム箔を用意する。

工程２Ａ：アルミニウム箔からなる陽極体１を洗浄した後、金属触媒として機能するパラジウム（Ｐｄ）粒子分散溶液をスピンコートし、乾燥する。これにより、アルミニウム箔からなる陽極体１の表面上にＰｄ粒子触媒を所定の密度で分布させる。その後、０．１体積％のエチレン（Ｃ_２Ｈ_４）気流中で７００℃、１０分間の熱処理を施す。これにより、アルミニウム箔からなる陽極体１上にＰｄ粒子触媒を核として単層構造（カーボン層の厚み：１ｎｍ未満）のカーボンナノチューブからなる円筒状突起８（長さ１μｍ、直径２００ｎｍ）が直立に形成される。そして、アルミニウム箔からなる陽極体１の裏面側にも同様に単層構造のカーボンナノチューブからなる円筒状突起８を形成する。

工程３Ａ：スパッタ装置を用いて、真空下においてアルミニウムをターゲットとして、アルミニウム箔からなる陽極体１の表面および円筒状突起８の筒内外の表面を被覆するようにアルミニウム膜（膜厚３０ｎｍ）を形成する。なお、このアルミニウム膜が本実施形態の金属層に相当する。

工程４Ａ：アルミニウム膜で被覆された陽極体１をリン酸水溶液中で陽極酸化する。これにより、アルミニウム膜の表面を覆うように酸化アルミニウムからなる誘電体層２を形成する。

工程５Ａ：誘電体層２が形成された陽極体１を、酸化剤溶液に浸漬した後、ピロールモノマー液に浸漬し、誘電体層２上でピロールモノマーを重合させる。これにより、誘電体層２の一部を覆うようにポリピロールからなる第１導電性高分子層が形成される。引き続き、第１導電性高分子層を陽極とし、ピロールモノマーおよび電解質を含む電解液中で電解重合することにより、第１導電性高分子層上にさらに第２導電性高分子層を所定の厚さで形成する。これにより、第１導電性高分子層上にポリピロールからなる第２導電性高分子層が形成される。このようにして、誘電体層２の表面の一部を覆うように第１導電性高分子層と第２導電性高分子層との積層膜からなる導電性高分子層３を形成する。

この後、上述の工程６〜工程９を経て実施例１における固体電解コンデンサＡ１が製造される。

（実施例２）
実施例２では、工程１Ａにおける厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のアルミニウム箔に代えて厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のタンタル箔を用いたこと、工程３Ａにおけるアルミニウム膜に代えてタンタル膜を用いたこと以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＡ２を作製した。

（実施例３）
実施例３では、工程１Ａにおける厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のアルミニウム箔に代えて厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のニオブ箔を用いたこと、工程３Ａにおけるアルミニウム膜に代えてニオブ膜を用いたこと以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＡ３を作製した。

（実施例４）
実施例４では、工程１Ａにおける厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のアルミニウム箔はそのままで、工程３Ａにおけるアルミニウム膜に代えてタンタル膜を用いたこと以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＡ４を作製した。

（実施例５）
実施例５では、工程１Ａにおける厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のアルミニウム箔はそのままで、工程３Ａにおけるアルミニウム膜に代えてニオブ膜を用いたこと以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＡ５を作製した。

（比較例１）
比較例１では、工程２Ａにおけるカーボンナノチューブからなる円筒状突起の形成と、工程３Ａにおけるアルミニウム膜のスパッタ形成と、を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＸ１を作製した。

（比較例２）
比較例２では、工程１Ａにおける厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のアルミニウム箔に代えて厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のタンタル箔を用いたこと以外は、比較例１と同様にして固体電解コンデンサＸ２を作製した。

（比較例３）
比較例３では、工程１Ａにおける厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のアルミニウム箔に代えて厚さ０．１ｍｍを有する純度９９．９％のニオブ箔を用いたこと以外は、比較例１と同様にして固体電解コンデンサＸ３を作製した。

（比較例４）
比較例４では、工程２Ａにおけるカーボンナノチューブからなる円筒状突起の形成を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＸ４を作製した。

（評価）
各固体電解コンデンサについて静電容量および水中容量を評価した。表１に各固体電解コンデンサにおける静電容量および水中容量の評価結果を示す。ここで、水中容量は陽極体に誘電体層だけを形成したコンデンサ素子を用いた固体電解コンデンサ（工程４Ａまで作製したコンデンサ）をアジピン酸液中に浸漬して測定した容量である。静電容量（水中容量）はＬＣＲメータを用いて周波数１２０Ｈｚにて測定した。なお、表中の静電容量の
測定値は、固体電解コンデンサ試料１０個の平均値を用い、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）における静電容量（水中容量）の測定結果を１００として規格化している。

表１に示すように、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）に対し、実施例１（固体電解コンデンサＡ１）では水中容量が４５％増加し、静電容量については２５％増加している。また、同様に比較例４（固体電解コンデンサＸ４）に対しても水中容量および静電容量ともに同程度の増加が確認された。このように、アルミニウム箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するようにアルミニウム膜を設けたことで、固体電解コンデンサの静電容量が増加する。これは、円筒状突起を被覆するアルミニウム膜、すなわち円筒状突起の形状を反映して円筒状に形成されるアルミニウム膜により陽極全体の表面積が増加したためと推察される。

上記結果から、固体電解コンデンサの静電容量の増加に対しては、アルミニウム箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するアルミニウム膜を設けることが有効であることが分かる。

表２にタンタル箔を用いた固体電解コンデンサにおける静電容量および水中容量の評価結果をまとめる。なお、表２中の静電容量（水中容量）は、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）における静電容量（水中容量）の測定結果を１００として規格化した値であり、比較静電容量（比較水中容量）は、比較例２（固体電解コンデンサＸ２）における静電容量（水中容量）の測定結果を１００として規格化した値である。

表２に示すように、比較例２（固体電解コンデンサＸ２）に対し、実施例２（固体電解コンデンサＡ２）では水中容量が３３％増加し、静電容量については１８％増加している。また、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）に対しては、水中容量が約３．４倍、静電容量が約２．６倍に増加している。このように、タンタル箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するようにタンタル膜を設けたことで、固体電解コンデンサの静電容量が増加する。これは、アルミニウムの場合（実施例１）と同様に、円筒状突起を設けたことで陽極全体の表面積が増加したことによると推察される。また、固体電解コンデンサの誘電体層が、酸化アルミニウムよりも比誘電率の高い酸化タンタルで構成されたことに起因して、比較例１に対して静電容量（水中容量）がさらに増加したと推察される。

上記結果から、固体電解コンデンサの静電容量の増加に対しては、タンタル箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するタンタル膜を設けることが有効であることが分かる。

表３にニオブ箔を用いた固体電解コンデンサにおける静電容量および水中容量の評価結果をまとめる。なお、表３中の静電容量（水中容量）は、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）における静電容量（水中容量）の測定結果を１００として規格化した値であり、比較静電容量（比較水中容量）は、比較例３（固体電解コンデンサＸ３）における静電容量（水中容量）の測定結果を１００として規格化した値である。

表３に示すように、比較例３（固体電解コンデンサＸ３）に対し、実施例３（固体電解コンデンサＡ３）では水中容量が３２％増加し、静電容量については１５％増加している。また、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）に対しては、水中容量が約６．８倍、静電容量が約５．１倍に増加している。このように、ニオブ箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するようにニオブ膜を設けたことで、固体電解コンデンサの静電容量が増加する。これは、アルミニウムの場合（実施例１）と同様に、円筒状突起を設けたことで陽極全体の表面積が増加したことによると推察される。また、固体電解コンデンサの誘電体層が、酸化アルミニウムよりも比誘電率の高い酸化ニオブで構成されたことに起因して、比較例１に対して静電容量（水中容量）がさらに増加したと推察される。

上記結果から、固体電解コンデンサの静電容量の増加に対しては、ニオブ箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するニオブ膜を設けることが有効であることが分かる。

表４にアルミニウム箔とタンタル膜とを組み合わせて形成した固体電解コンデンサにおける静電容量および水中容量の評価結果をまとめる。なお、表４中の静電容量（水中容量）は、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）における静電容量（水中容量）の測定結果を１００として規格化した値であり、比較静電容量（比較水中容量）は、実施例１（固体電解コンデンサＡ１）における静電容量（水中容量）の測定結果を１００として規格化した値である。

表４に示すように、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）に対し、実施例４（固体電解コンデンサＡ４）では水中容量が約３．２倍に増加し、静電容量については約２．５倍に増加している。また、実施例１（固体電解コンデンサＡ１）に対しては、水中容量が約２．２倍、静電容量が約２．０倍に増加している。このように、アルミニウム箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するようにタンタル膜を設けたことで、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）や実施例１（固体電解コンデンサＡ１）よりも固体電解コンデンサの静電容量が増加する。これは、円筒状突起を設けたことによる陽極全体の表面積の増加に加え、固体電解コンデンサの誘電体層が酸化アルミニウムよりも比誘電率の高い酸化タンタルで構成されたことによると推察される。

上記結果から、固体電解コンデンサの静電容量の増加に対しては、アルミニウム箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するタンタル膜を設けることが有効であることが分かる。

表５にアルミニウム箔とニオブ膜とを組み合わせて形成した固体電解コンデンサにおける静電容量および水中容量の評価結果をまとめる。なお、表５中の静電容量（水中容量）は、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）における静電容量（水中容量）の測定結果を１００として規格化した値であり、比較静電容量（比較水中容量）は、実施例１（固体電解コンデンサＡ１）における静電容量（水中容量）の測定結果を１００として規格化した値である。

表５に示すように、比較例１（固体電解コンデンサＸ１）に対し、実施例５（固体電解コンデンサＡ５）では水中容量が約６．６倍に増加し、静電容量については約４．９倍に増加している。また、実施例１（固体電解コンデンサＡ１）に対しては、水中容量が約４．６倍、静電容量が約３．９倍に増加している。このように、アルミニウム箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するようにニオブ膜を設けたことで、比較例１
（固体電解コンデンサＸ１）や実施例１（固体電解コンデンサＡ１）よりも固体電解コンデンサの静電容量が増加する。これは、円筒状突起を設けたことによる陽極全体の表面積の増加に加え、固体電解コンデンサの誘電体層が酸化アルミニウムよりも比誘電率の高い酸化ニオブで構成されたことによると推察される。

上記結果から、固体電解コンデンサの静電容量の増加に対しては、アルミニウム箔からなる陽極体上に円筒状突起を設け、これらを被覆するニオブ膜を設けることが有効であることが分かる。

次に、各固体電解コンデンサの耐食性を評価した。表６に各固体電解コンデンサにおける耐食性の評価結果をまとめる。ここで、耐食性の試験としては、工程４（金属層が形成された金属箔を電解液で陽極酸化する工程）において、所定の陽極酸化処理中に金属箔もしくは金属層を構成する金属（アルミニウム、タンタル、ニオブ）が溶出する試料数を評価した。詳細には、工程４前後の試料１００個の重量を秤量比較し、工程４前後で重量減少が確認された試料の数をカウントすることにより行った。

表６に示すように、金属箔と金属層とに異なる種類の弁作用金属を組み合わせた実施例４（固体電解コンデンサＡ４）および実施例５（固体電解コンデンサＡ５）において、重量が減少した試料が３〜５個存在した。これに対して、金属箔と金属層とに同じ弁作用金属を用いた場合（実施例１〜実施例３）には、重量が減少する試料は確認されなかった。これは、金属箔と金属層とを同種の弁作用金属の組み合わせとしたことで、金属箔と金属層との間の密着性が向上し、陽極酸化時に金属箔もしくは金属層の一部が溶出することが抑制されたためと推察される。

上記結果から、金属箔と金属層とを同種の弁作用金属の組み合わせとすることで、静電容量の増加効果に加え、耐食性に優れた固体電解コンデンサが得られることが分かる。

以上のことから、本実施形態の固体電解コンデンサおよびその製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）弁作用を有する金属箔からなる陽極体１上にカーボンナノチューブからなる円筒状突起８を設け、これらを被覆するように同じ弁作用を有する金属層１ａを設けたことで、固体電解コンデンサの静電容量を増加させることができる。これは、円筒状突起８を被覆する金属層１ａにより陽極全体の表面積が増加したことによると推察される。

（２）第１の弁作用金属（たとえば、アルミニウム）の金属箔からなる陽極体１上にカーボンナノチューブからなる円筒状突起８を設け、これらを被覆するように第１の弁作用金属とは異なる種類の第２の弁作用金属（たとえば、タンタルやニオブ）からなる金属層１ａを設けたことで、固体電解コンデンサの静電容量を増加させることができる。これは
、円筒状突起８を被覆する金属層１ａにより陽極全体の表面積が増加したことによると推察される。

（３）金属箔からなる陽極体１上に円筒状突起８を直立して設けたことで、円筒状突起８を高密度に配置させることが可能になり、金属層１ａの被覆面積をさらに増加させることができる。このため、上記（１）または（２）の効果をより顕著に享受することができる。

（４）金属箔からなる陽極体１上に円筒状突起８を直立して設けたことで、金属層１ａのスパッタ形成時に陰となって金属層１ａが被覆されない部分が生じにくくなり、金属層１ａが円筒状突起８の外面側だけでなく内面側にほぼ均一に被覆して設けられるので、金属層１ａの被覆面積がさらに増加する。このため、上記（１）または（２）の効果をより顕著に享受することができる。

（５）金属箔からなる陽極体１上に円筒状突起８を形成し、これらを被覆して金属層１ａを設けることにより陽極全体の拡面倍率を増加させたことで、同一容量の固体電解コンデンサをより小型にすることができる。

（６）金属箔からなる陽極体１上に円筒状突起８を形成し、これらを被覆して金属層１ａを設けることにより陽極全体の拡面倍率を増加させたことで、従来のエッチング処理により拡面倍率を増加させる場合に比べて、拡面倍率の増加に伴って機械的強度が弱くなるということが生じない。このため、要求される拡面倍率と機械的強度とを満足するために、従来のエッチング処理を採用する場合に比べて、より薄い金属箔を使用することが可能となる。

（７）金属箔と金属層とを同種の弁作用金属の組み合わせとしたことで、耐食性に優れた固体電解コンデンサとすることができる。

（８）誘電体層２を、円筒状突起８を被覆する金属層１ａの表面に形成するようにしたことで、陽極体１を構成する金属箔よりも酸化物の誘電率が大きくなる金属層を用いた場合には、固体電解コンデンサの静電容量をさらに増加させることができる。

（９）本製造方法によれば、弁作用を有する金属箔からなる陽極体１上にカーボンナノチューブからなる円筒状突起８と、これらを被覆するように同じ弁作用を有する金属層１ａとが設けられた固体電解コンデンサが製造される。これにより、陽極全体の表面積が増加し、固体電解コンデンサの静電容量が増大する。したがって、静電容量が増加した固体電解コンデンサを容易に製造することができる。

（１０）本製造方法によれば、第１の弁作用金属（たとえば、アルミニウム）の金属箔からなる陽極体１上にカーボンナノチューブからなる円筒状突起８と、これらを被覆するように第１の弁作用金属とは異なる種類の第２の弁作用金属（たとえば、タンタルやニオブ）からなる金属層１ａとが設けられた固体電解コンデンサが製造される。これにより、陽極全体の表面積が増加し、固体電解コンデンサの静電容量が増大する。したがって、静電容量が増加した固体電解コンデンサを容易に製造することができる。

（１１）金属箔からなる陽極体１の表面上に金属粒子触媒を分布させ、この金属粒子触媒を核としてエチレン気流中で熱処理を施し、カーボンナノチューブを成長させて円筒状突起８を形成したことで、陽極体１上に円筒状突起８を直立して設けることができる。これにより、スパッタ法により形成される金属層１ａを円筒状突起８の外面側だけでなく内面側をほぼ均一に被覆して形成することができ、金属層１ａの被覆面積をさらに増加させることができる。このため、静電容量がさらに増加した固体電解コンデンサが製造される
。

（１２）金属箔からなる陽極体１の表面上に金属粒子触媒を分布させ、この金属粒子触媒を核としてカーボンナノチューブを成長させて円筒状突起８を形成しているので、金属粒子触媒の分布密度を制御することで、容易に拡面倍率の制御を行うことができる。

（１３）金属箔からなる陽極体１上に、金属箔と同じ弁作用金属からなる金属層を形成するようにしたことで、陽極酸化工程において金属箔もしくは金属層の溶出が抑制され、耐食性に優れた固体電解コンデンサを製造することができる。

なお、本発明は、上記した実施形態（実施例）に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態（実施例）も本発明の範囲に含まれうるものである。

上記実施形態（実施例）では、単層構造（カーボン層の厚み：１ｎｍ未満）のカーボンナノチューブからなる円筒状突起を用いた例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、２層構造以上のカーボンナノチューブからなる円筒状突起を用いてもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。

（Ａ）、（Ｂ）本実施形態に係る固体電解コンデンサの概観図。 （Ａ）、（Ｂ）本実施形態に係る固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図。 本実施形態に係る固体電解コンデンサの陽極付近を拡大した概略拡大図。 （Ａ）〜（Ｄ）本実施形態に係る固体電解コンデンサの製造プロセスを説明するための概略断面図。 円筒状突起形成後における固体電解コンデンサの上面図。

符号の説明

１ 金属箔からなる陽極体、１ａ 金属層、２ 誘電体層、３ 導電性高分子層、４ 陰極層、４ａ カーボン層、４ｂ 銀ペースト層、５ 陽極端子、６ 陰極端子、７ モールド外装体、８ 円筒状突起。

Claims (6)

1. 第１の弁作用金属またはその合金の金属箔からなる陽極体と、
   前記陽極体上に形成された複数の筒状突起と、
   前記陽極体の表面および前記筒状突起の筒内外の表面に形成され、第２の弁作用金属またはその合金からなる金属層と、
   前記金属層の表面に形成された誘電体層と、
   前記誘電体層を覆うように形成された陰極と、
   を備える、固体電解コンデンサ。
2. 前記筒状突起は前記陽極体の表面に直立していることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記第１の弁作用金属またはその合金と前記第２の弁作用金属またはその合金とは同じ金属または合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記第２の弁作用金属またはその合金の酸化物は前記第１の弁作用金属またはその合金の酸化物よりも誘電率が大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
5. 第１の弁作用金属またはその合金の金属箔からなる陽極体上にカーボンナノチューブからなる複数の筒状突起を形成する第１の工程と、
   スパッタ法を用いて前記陽極体の表面および前記筒状突起の筒内外の表面を被覆するように第２の弁作用金属またはその合金からなる金属層を形成する第２の工程と、
   陽極酸化することにより前記金属層の表面に誘電体層を形成する第３の工程と、
   前記誘電体層を覆うように陰極を形成する第４の工程と、
   を備える、固体電解コンデンサの製造方法。
6. 前記第１の工程は、前記陽極体上に金属粒子触媒を分布させるステップと、前記金属粒子触媒を核としてカーボンナノチューブを成長させるステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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