JP5641150B2 - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

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もので、特に、固体電解コンデンサにおける容量形成に寄与する領域の比率を高めるための改良に関するものである。

この発明にとって興味ある固体電解コンデンサが、たとえば特開２０１０−２８１３９号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１には、その図８に図示されかつ段落［００２９］で説明されるように、表面をエッチングした弁作用金属基体としてのアルミニウム箔を備え、このアルミニウム箔の中間部に、ポリイミド樹脂からなる周回状の絶縁層を設け、絶縁層の一方側を陽極部、他方側を陰極部に二分した、固体電解コンデンサが記載されている。

上記陰極部には、誘電体酸化皮膜を介して、導電性高分子層、カーボンペースト層および銀ペースト層からなる陰極層が形成されている。陰極層となる導電性高分子層、カーボンペースト層および銀ペースト層の各々は、アルミニウム箔を液状またはペースト状の各原料溶液に浸漬することによって形成される。上記はちまき状の絶縁層は、導電性高分子層、カーボンペースト層および銀ペースト層からなる陰極層を形成するための各原料溶液がアルミニウム箔に沿って陽極部に這い上がることを防止し、この這い上がりによって発生し得るショート不良を防止する作用を有している。

しかしながら、特許文献１に記載の固体電解コンデンサのような従来の固体電解コンデンサには、次のような解決されるべき課題がある。図２４は、この課題を説明するためのもので、従来の固体電解コンデンサ１を断面図で示している。

図２４に示すように、固体電解コンデンサ１は、弁作用金属基体２と、弁作用金属基体２の表面にその一部を残して形成された誘電体皮膜３と、誘電体皮膜３上に形成された陰極層４とを備えている。

弁作用金属基体２は、たとえばアルミニウム箔からなり、エッチング処理を施すことによって表面が粗面化され、それによって、芯部５とその表面に沿って形成される粗面部６とを有している。誘電体皮膜３は、たとえば、弁作用金属基体２の表面を酸化することによって形成される。陰極層４は、図示を省略するが、導電性高分子層、カーボンペースト層および銀ペースト層からなり、これらの層は各々対応の原料溶液（「陰極原料溶液」と総称することがある。）を付与することによって形成される。

弁作用金属基体２の中間部には、たとえばポリイミド樹脂からなるはちまき状の絶縁層７が設けられる。図２４では、絶縁層７が、粗面部６を横切りかつ芯部５との境界部分にまで達した状態で図示されているが、これは、絶縁層７を構成する樹脂が弁作用金属基体２の表面に付与されたとき、この樹脂が粗面部６の内部にまで浸透したためである。

弁作用金属基体２における陰極層４が形成された部分が陰極部８となり、弁作用金属基体２における陰極層４が形成されておらず、かつ絶縁層７が形成されていない部分が陽極部９となる。絶縁層７は、陰極部８と陽極部９との境界を与えるものであり、前述した陰極原料溶液が陽極部９となるべき領域に入らないように遮断する機能を有している。

図示の固体電解コンデンサ１では、上述のように陰極層４および絶縁層７が形成された３個の弁作用金属基体２がそれぞれコンデンサユニット１０を構成し、これら３個のコンデンサユニット１０が積み重ねられ、互いに接合材１１によって接合されることによって、積層体１２が構成される。

積層体１２における陰極部８には、陰極外部端子１３が接続される。他方、積層体１２における陽極部９では、３個の弁作用金属基体２の各端部が１箇所に集まるように曲げられる。そして、陽極部９には、陽極外部端子１４が接続される。また、積層体１２を覆うように、外装樹脂１５（その輪郭を想像線で示す。）が成形される。

特開２０１０−２８１３９号公報

固体電解コンデンサにあっては、さらなる高容量化あるいはさらなる小型化が要求されている。しかしながら、図２４に示した固体電解コンデンサ１では、弁作用金属基体２における絶縁層７が形成された部分と陽極部９とが静電容量の形成に寄与しない部分となっており、このような静電容量の形成に寄与しない部分が固体電解コンデンサ１において比較的大きな体積を占めている。このことは、固体電解コンデンサのさらなる高容量化あるいはさらなる小型化を阻害する原因となる。

そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、すなわち、容量形成に寄与する領域の比率を高めることができる、固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供しようとすることである。

この発明は、弁作用金属基体と、弁作用金属基体の表面にその一部を残して形成された誘電体皮膜と、誘電体皮膜上に形成された、陰極部を与える陰極層とを備え、陰極層は、当該陰極層となるべき陰極原料溶液を弁作用金属基体に付与することによって形成されるものであり、弁作用金属基体における陰極層が形成されていない部分によって陽極部が与えられる、固体電解コンデンサにまず向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。

すなわち、弁作用金属基体における陽極部には、陽極を引き出す機能と陰極原料溶液が陽極部となるべき領域に入らないように遮断する機能とを兼ね備えた、引出し兼遮断部材が設けられていることを特徴としている。

好ましくは、弁作用金属基体は、芯部とその表面に沿って形成される粗面部とを有し、引出し兼遮断部材は、粗面部の厚み方向の少なくとも一部に嵌合されている状態で配置される。これによって、陰極原料溶液が粗面部を通して浸透することによって陽極部となるべき領域に入ることを抑制することができる。

固体電解コンデンサは、より大容量を得るため、複数の弁作用金属基体を備え、複数の弁作用金属基体は積み重ねられることによって積層体を構成していることが好ましい。この場合、引出し兼遮断部材の最表面は、弁作用金属基体上の陰極層の最表面に比べて、より突出した位置にあり、積層体において、複数の弁作用金属基体の各々に設けられた引出し兼遮断部材が互いに接する状態とされることが好ましい。このように構成することにより、引出し兼遮断部材をスペーサとして機能させることができ、積層体にかかる応力を低減することができる。

引出し兼遮断部材は、表面に酸化皮膜が形成された弁作用金属部材からなることが好ましい。これによって、引出し兼遮断部材の耐熱性を高めることができ、後述する製造方法において、熱処理を問題なく実施することができるようになる。

上述のように、引出し兼遮断部材が、表面に酸化皮膜が形成された弁作用金属部材からなるとき、好ましい実施態様では、引出し兼遮断部材は、弁作用金属基体の一方端部に配置され、陰極層は、弁作用金属基体上の、引出し兼遮断部材が配置された箇所を除く領域に形成され、引出し兼遮断部材における陰極層側に向く第１の面およびそれに連なる第２の面の少なくとも一部に酸化皮膜が形成され、第１の面に対向する第３の面には酸化皮膜が形成されないようにされる。これによって、引出し兼遮断部材が、陽極を引き出す機能と陰極原料溶液が陽極部となるべき領域に入らないように遮断する機能とを確実に発揮するようにすることができる。

引出し兼遮断部材は、弁作用金属基体と同種金属からなることが好ましい。これによって、弁作用金属基体と引出し兼遮断部材との接合性を高めることができ、そのため、固体電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）の上昇を抑制することができる。

この発明は、また、固体電解コンデンサの製造方法にも向けられる。

この発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、第１の実施態様では、
（１）誘電体皮膜が形成された弁作用金属基体を準備する、弁作用金属基体準備工程と、
（２）陽極を引き出す機能と陰極層となるべき陰極原料溶液が陽極部予定領域に入らないように遮断する機能とを兼ね備えた引出し兼遮断部材を準備する、引出し兼遮断部材準備工程と、
（３）引出し兼遮断部材を弁作用金属基体に接合する、接合工程と、
（４）引出し兼遮断部材によって形成領域が制限された状態で、誘電体皮膜上に、陰極原料溶液を用いて陰極層を形成する、陰極層形成工程と
を備えることを特徴としている。

なお、（１）弁作用金属基体準備工程において準備される弁作用金属基体に対して誘電体皮膜を形成する時点は、（３）接合工程を実施した後でもよい。

上記第１の実施態様において、弁作用金属基体準備工程で準備される弁作用金属基体は、芯部とその表面に沿って形成される粗面部とを有し、接合工程は、弁作用金属基体の粗面部に凹部を形成する工程と、凹部に嵌合させた状態で引出し兼遮断部材を弁作用金属基体に接合する工程とを含むことが好ましい。これによって、引出し兼遮断部材を、粗面部の厚み方向の少なくとも一部に嵌合されている状態で配置することができ、そのため、陰極原料溶液が粗面部を通して浸透することによって陽極部となるべき領域に入ることを抑制することができる。

また、上記と同様の効果を得るため、第１の実施態様において、弁作用金属基体準備工程で準備される弁作用金属基体は、芯部とその表面に沿って形成される粗面部とを有し、接合工程は、引出し兼遮断部材を弁作用金属基体の粗面部に向かって押圧することによって、引出し兼遮断部材の少なくとも一部を粗面部に埋め込む工程と、粗面部に埋め込まれた状態で引出し兼遮断部材を弁作用金属基体に接合する工程とを含んでいてもよい。

第１の実施態様において、好ましくは、弁作用金属基体準備工程で準備される弁作用金属基体は、後で切断されることによって複数の弁作用金属基体を取り出すことができるマザー金属箔の状態にあり、接合工程は、マザー金属箔の状態で実施され、接合工程の後に実施される工程であって、マザー金属箔を、弁作用金属基体となるべき複数の櫛歯状部分を有する櫛形に打ち抜く、打抜き工程と、櫛形のマザー金属箔から複数の櫛歯状部分を切り離すことによって、複数の弁作用金属基体を取り出す、切離し工程とをさらに備え、陰極層形成工程は、打抜き工程の後であって、切離し工程の前に実施される。これによって、引出し兼遮断部材および陰極層が設けられた複数の弁作用金属基体を能率的に製造することができる。

この発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、第２の実施態様では、
（１）誘電体皮膜が形成され、複数の弁作用金属基体を後で切断されることによって取り出すことができるマザー金属箔を準備する、マザー金属箔準備工程と、
（２）陽極を引き出す機能と陰極層となるべき陰極原料溶液が陽極部予定領域に入らないように遮断する機能とを兼ね備えた引出し兼遮断部材を準備する、引出し兼遮断部材準備工程と、
（３）マザー金属箔の一部に複数の貫通部を形成する、貫通部形成工程と、
（４）引出し兼遮断部材を各貫通部に嵌合させた状態でマザー金属箔に固定する、固定工程と、
（５）マザー金属箔を、弁作用金属基体となるべき複数の櫛歯状部分を有する櫛形に打ち抜く、打抜き工程と、
（６）引出し兼遮断部材によって形成領域が制限された状態で、誘電体皮膜上に、陰極原料溶液を用いて陰極層を形成する、陰極層形成工程と、
（７）櫛形のマザー金属箔から複数の櫛歯状部分を切り離すことによって、複数の弁作用金属基体を取り出す、切離し工程と
を備えることを特徴としている。

（１）マザー金属箔準備工程において準備されるマザー金属箔に対して誘電体皮膜を形成する時点は、（４）固定工程を実施した後でもよい。

この発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、第３の実施態様では、
（１）誘電体皮膜が形成され、複数の弁作用金属基体を後で切断されることによって取り出すことができるマザー金属箔を準備する、マザー金属箔準備工程と、
（２）陽極を引き出す機能と陰極層となるべき陰極原料溶液が陽極部予定領域に入らないように遮断する機能とを兼ね備えた引出し兼遮断部材を準備する、引出し兼遮断部材準備工程と、
（３）引出し兼遮断部材をマザー金属箔に向かって押圧しながらマザー金属箔に貫通させるとともに、この状態で引出し兼遮断部材をマザー金属箔に固定する、固定工程と、
（４）マザー金属箔を、弁作用金属基体となるべき複数の櫛歯状部分を有する櫛形に打ち抜く、打抜き工程と、
（５）引出し兼遮断部材によって形成領域が制限された状態で、誘電体皮膜上に、陰極原料溶液を用いて陰極層を形成する、陰極層形成工程と、
（６）櫛形のマザー金属箔から複数の櫛歯状部分を切り離すことによって、複数の弁作用金属基体を取り出す、切離し工程と
を備えることを特徴としている。

（１）マザー金属箔準備工程において準備されるマザー金属箔に対して誘電体皮膜を形成する時点は、（３）固定工程を実施した後でもよい。

この発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、第４の実施態様では、
（１）弁作用金属基体を準備する、弁作用金属基体準備工程と、
（２）弁作用金属基体の表面に誘電体皮膜を形成する、誘電体皮膜形成工程と、
（３）陽極を引き出す機能と陰極層となるべき陰極原料溶液を遮断する機能とを兼ね備えた引出し兼遮断部材を準備する、引出し兼遮断部材準備工程と、
（４）引出し兼遮断部材を弁作用金属基体の端面に接合する、接合工程と、
（５）引出し兼遮断部材によって形成領域が制限された状態で、誘電体皮膜上に、陰極原料溶液を用いて陰極層を形成する、陰極層形成工程と
を備えることを特徴としている。

上記（２）誘電体皮膜形成工程を実施する時点と（４）接合工程を実施する時点との先後関係は問わない。

この発明に係る固体電解コンデンサの製造方法において、より大容量を得るため、陰極層が形成された複数の弁作用金属基体を積み重ねて積層体を作製する工程をさらに備えることが好ましい。この場合、引出し兼遮断部材の最表面は、弁作用金属基体上の陰極層の最表面に比べて、より突出した位置にあり、積層体を作製する工程において、複数の弁作用金属基体の各々に設けられた引出し兼遮断部材が互いに接する状態とされることが好ましい。このように製造方法を進めることにより、引出し兼遮断部材をスペーサとして機能させることができ、積層体にかかる応力を低減することができる。

この発明に係る固体電解コンデンサの製造方法において、引出し兼遮断部材準備工程で準備される引出し兼遮断部材は、弁作用金属部材からなり、弁作用金属部材からなる引出し兼遮断部材の表面に酸化皮膜を形成する工程をさらに備えることが好ましい。これによって、引出し兼遮断部材の耐熱性を高めることができる。

上記のように、引出し兼遮断部材の耐熱性が高められると、引出し兼遮断部材の表面に酸化皮膜を形成する工程が陽極酸化処理工程を含み、陽極酸化処理工程の後、熱処理工程をさらに備える場合において、このような熱処理を問題なく実施することができる。

この発明に係る固体電解コンデンサの製造方法において、引出し兼遮断部材は、弁作用金属基体と同種金属からなることが好ましい。これによって、弁作用金属基体と引出し兼遮断部材との接合性を高めることができ、そのため、固体電解コンデンサのＥＳＲの上昇を抑制することができる。また、上述した陽極酸化処理工程が実施される場合には、弁作用金属基体と引出し兼遮断部材との間で酸化条件が同じであるので、引出し兼遮断部材の表面に酸化皮膜を形成すると同時に、弁作用金属基体の表面にも酸化皮膜すなわち誘電体皮膜を形成することができる。

この発明によれば、陰極原料溶液が陽極部となるべき領域に入らないように遮断するための手段が、陽極を引き出す機能をも有する引出し兼遮断部材によって実現されるので、固体電解コンデンサにおける容量形成に寄与する領域の比率を高めることができる。したがって、固体電解コンデンサの製品寸法を維持したまま、さらなる高容量化を図ったり、固体電解コンデンサの静電容量を維持したまま、さらなる小型化を図ったりすることができる。

この発明の第１の実施形態による固体電解コンデンサ２０を示す断面図である。 図１の部分Ｃを拡大して示す断面図である。 図１の部分Ｄを拡大して示す断面図である。 図１に示した固体電解コンデンサ２０の製造方法についての第１の例を説明するためのもので、複数の弁作用金属基体２４を取り出すことができるマザー金属箔４５を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。 図４に示したマザー金属箔４５の粗面部２８に凹部４６を形成した状態を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。 図５に示したマザー金属箔４５の凹部４６に引出し兼遮断部材３４を嵌合させた状態を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。 図６に示したマザー金属箔４５を、弁作用金属基体２４となるべき複数の櫛歯状部分４７を有する櫛形に打ち抜いた状態を示す正面図である。 図７に示した櫛形のマザー金属箔４５に対して陽極酸化処理工程を実施している状態を示す正面図である。 図８に示した陽極酸化処理後の櫛形のマザー金属箔４５に対して導電性高分子層２９を形成する工程を実施している状態を示す正面図である。 図９に示した導電性高分子層２９の形成後の櫛形のマザー金属箔４５に対してカーボンペースト層３０を形成する工程を実施している状態を示す正面図である。 図１０に示したカーボンペースト層３０の形成後の櫛形のマザー金属箔４５に対して銀ペースト層３１を形成する工程を実施している状態を示す正面図である。 図１１に示した工程を終えて陰極層２６が形成された櫛形のマザー金属箔４５を示す正面図である。 図１２に示した櫛形のマザー金属箔４５から複数の櫛歯状部分４７を切り離すことによって、陰極層２６および引出し兼遮断部材３４が設けられた複数の弁作用金属基体２４からなるコンデンサユニット２１を取り出した状態を示す正面図である。 図１３に示したコンデンサユニット２１を積み重ねる工程を説明するための断面図である。 図１４に示した積重ね工程を経て得られた積層体２３を示す断面図である。 図１に示した固体電解コンデンサ２０の製造方法についての第２の例を説明するためのもので、図５（Ｂ）または図６（Ｂ）に対応する図である。 この発明の第２の実施形態による固体電解コンデンサ２０ａを示す断面図である。 図１７に示した固体電解コンデンサ２０ａの製造方法についての第１の例を説明するためのもので、複数の弁作用金属基体２４を取り出すことができるマザー金属箔４５に貫通部６１を形成した状態を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。 図１８に示した貫通部６２に引出し兼遮断部材３４ａを嵌合させた状態を示し、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。 図１７に示した固体電解コンデンサ２０ａの製造方法についての第２の例を説明するためのもので、複数の弁作用金属基体２４を取り出すことができるマザー金属箔４５に向かって引出し兼遮断部材３４ａを押圧して貫通させる工程を示す断面図である。 図１７に示した固体電解コンデンサ２０ａの製造方法についての第３の例を説明するためのもので、複数の弁作用金属基体２４を取り出すことができるマザー金属箔４５の端面に引出し兼遮断部材３４ａを接合した状態を示す断面図である。 この発明の第３の実施形態による固体電解コンデンサ２０ｂを示す断面図である。 図２２に示した固体電解コンデンサ２０ｂの製造方法の一例を説明するためのもので、複数の弁作用金属基体２４を取り出すことができるマザー金属箔４５に引出し兼遮断部材３４ｂを接合した状態を示す断面図である。 従来の固体電解コンデンサ１を示す断面図である。

［第１の実施形態］
図１ないし図３を参照して、この発明の第１の実施形態による固体電解コンデンサ２０について説明する。

図１に示すように、固体電解コンデンサ２０は、３個のコンデンサユニット２１が積み重ねられ、かつ互いに接合材２２によって接合されて構成された積層体２３を備えている。３個のコンデンサユニット２１の各々の構成は共通している。

各コンデンサユニット２１は、弁作用金属基体２４と、弁作用金属基体２４の表面にその一部を残して形成された誘電体皮膜２５（図１において、太線で示す。）と、誘電体皮膜２５上に形成された陰極層２６とを備えている。

弁作用金属基体２４は、たとえばアルミニウム箔からなり、エッチング処理を施すことによって表面が粗面化され、それによって、芯部２７とその表面に沿って形成される粗面部２８とを有している。誘電体皮膜２５は、たとえば、弁作用金属基体２４の表面を酸化することによって形成される。

陰極層２６は、図２に示されるように、導電性高分子層２９、その上のカーボンペースト層３０およびその上の銀ペースト層３１からなる。これらの層２９〜３１は、後で詳細に説明するように、各々対応の原料溶液を付与することによって形成される。

弁作用金属基体２４における陰極層２６が形成された部分が陰極部３２となり、弁作用金属基体２４における陰極層２６が形成されていない部分が陽極部３３となる。

弁作用金属基体２４の一方端部、すなわち陽極部３３には、引出し兼遮断部材３４が設けられる。引出し兼遮断部材３４は、陽極を引き出す機能と陰極原料溶液が弁作用金属基体２４における陽極部３３となるべき領域に入らないように遮断する機能とを兼ね備えている。

この実施形態では、引出し兼遮断部材３４は、その一部が弁作用金属基体２４の粗面部２８の内部に埋め込まれた状態で配置されている。すなわち、引出し兼遮断部材３４は、弁作用金属基体２４の粗面部２８の厚み方向の少なくとも一部を通しての陰極原料溶液の浸透を遮断する状態で配置されている。これによって、陰極原料溶液が粗面部２８を通して浸透することによって陽極部３３となるべき領域に入ることを抑制することができる。

引出し兼遮断部材３４は、たとえばアルミニウム箔のような弁作用金属部材からなることが好ましい。これによって、引出し兼遮断部材３４の耐熱性を高めることができ、後述する製造方法において、熱処理を問題なく実施することができるようになる。

また、図３によく示されているように、引出し兼遮断部材３４における陰極層２６側に向く第１の面３５およびそれに連なる第２の面３６の少なくとも一部には、酸化皮膜３７が形成される。酸化皮膜３７は、電気絶縁性を有するとともに、特に表面が平滑である場合には、陰極原料溶液に対して良好な撥水性を有する。したがって、引出し兼遮断部材３４は、陰極原料溶液が陽極部３３となるべき領域に入らないように遮断する機能を確実に発揮し得るとともに、陰極部３２と陽極部３３との間で生じ得るショート不良を防止する。なお、酸化皮膜３７に代えて、電気絶縁性の樹脂からなる膜が形成されてもよい。

また、引出し兼遮断部材３４の第１の面３５に対向する第３の面３８には酸化皮膜が形成されない。したがって、引出し兼遮断部材３４の第３の面３８は、弁作用金属基体２４の陽極部３２側の端面３９とともに、陽極を引き出す機能を確実に発揮し得る。

引出し兼遮断部材３４は、弁作用金属基体２４と同種金属からなることが好ましい。これによって、弁作用金属基体２４と引出し兼遮断部材３４との接合性を高めることができ、そのため、固体電解コンデンサ２０のＥＳＲの上昇を抑制することができる。

また、引出し兼遮断部材３４の最表面は、弁作用金属基体２４上の陰極層２６の最表面に比べて、より突出した位置にあり、積層体２３において、複数の弁作用金属基体２４の各々に設けられた引出し兼遮断部材３４が互いに接する状態とされる。このように構成することにより、引出し兼遮断部材３４をスペーサとして機能させることができ、積層体２３にかかる応力を低減することができる。

積層体２３における陰極部３２には、より特定的には陰極層２６における銀ペースト層３１には、陰極外部端子４０が接続される。他方、積層体２３における陽極部３３には、より特定的には引出し兼遮断部材３４の第３の面３８および弁作用金属基体２４の端面３９には、陽極外部端子４１が接続される。また、積層体２３を覆うように、たとえばエポキシ樹脂からなる外装樹脂４２（図１において、その輪郭を想像線で示す。）が成形される。

図１と従来の固体電解コンデンサ１を示す図２４とを比較すれば理解しやすいように、以上説明した固体電解コンデンサ２０によれば、陰極原料溶液が陽極部３３となるべき領域に入らないように遮断するための手段が、陽極を引き出す機能をも有する引出し兼遮断部材３４によって実現されるので、容量形成に寄与する領域、すなわち、陰極層２６が形成され得る領域の比率を高めることができる。

次に、上述した固体電解コンデンサ２０の製造方法について説明する。図４ないし図１５には、製造方法についての第１の例が示されている。図４ないし図１５において、図１ないし図３に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付している。

まず、図４に示すように、マザー金属箔４５が準備される。マザー金属箔４５は、これを後で切断することによって、複数の弁作用金属基体２４を取り出すことができる。マザー金属箔４５は、たとえば、１００μｍの厚みを有するアルミニウム箔からなり、前述したように、エッチング処理を施すことによって表面が粗面化され、それによって、芯部２７とその表面に沿って形成される粗面部２８とを有している。また、マザー金属箔４５の表面は酸化され、それによって、たとえば酸化アルミニウムからなる誘電体皮膜２５（図１ないし図３参照）が形成されている。

次に、図５に示すように、マザー金属箔４５の粗面部２８に凹部４６が形成される。凹部４６は、たとえば、粗面部２８の一部を切削等により除去したり、凸部を有する金型をマザー金属箔４５に押し付けたりすることによって形成される。凹部４６は、マザー金属箔４５から取り出される弁作用金属基体２４における陽極部３３とすることが予定された陽極部予定領域に相当する領域に位置している。

次に、図６に示すように、引出し兼遮断部材３４が準備され、引出し兼遮断部材３４が上記凹部４６に嵌合させた状態でマザー金属箔４５に接合される。引出し兼遮断部材３４としては、たとえば、厚み２５〜１００μｍ程度の表面が平滑な（エッチング処理されていない）アルミニウム箔が用いられる。また、引出し兼遮断部材３４とマザー金属箔４５との接合には、たとえば溶接が適用される。

この実施形態のように、引出し兼遮断部材３４とマザー金属箔４５とが同種金属から構成されると、引出し兼遮断部材３４とマザー金属箔４５との接合性を高めることができる。したがって、弁作用金属基体２４と引出し兼遮断部材３４との接合性を高めることができ、そのため、固体電解コンデンサ２０のＥＳＲの上昇を抑制することができる。

次に、図７に示すように、マザー金属箔４５が、弁作用金属基体２４となるべき複数の櫛歯状部分４７を有する櫛形に打ち抜かれる。櫛歯状部分４７には、引出し兼遮断部材３４の一部が位置している。マザー金属箔４５には、打抜き工程の結果、誘電体皮膜（酸化皮膜）が形成されていない切断面４８が現れる。

次に、図８に示すように、陽極酸化処理が実施される。すなわち、電解槽４９内に電解液５０が収容され、この電解液５０内に、引出し兼遮断部材３４とともに櫛歯状部分４７が配置され、かつ陰極５１が配置される。引出し兼遮断部材３４は、櫛形のマザー金属箔４５を介して陽極側に接続されながら、陽極酸化処理される。陽極酸化処理の結果、引出し兼遮断部材３４の表面に酸化皮膜３７（図３参照）が形成される。この酸化皮膜３７は、後述する陰極層２６の形成工程において、陰極層２６となるべき陰極原料溶液が引出し兼遮断部材３４の第２の面３６（図３参照）上にまで這い上がってきたとしても、最悪の電気的短絡は避けられるように作用する。

また、マザー金属箔４５と引出し兼遮断部材３４とは同種金属からなり、したがって、両者は酸化条件が互いに同じであるので、上述の陽極酸化処理の結果、前述した打抜き工程によって現れた櫛形のマザー金属箔４５の切断面にも誘電体皮膜（酸化皮膜）が形成されることになる。このことからわかるように、打抜き工程前のマザー金属箔４５の表面に予め誘電体皮膜２５（図１ないし図３参照）を形成しておくのではなく、この陽極酸化処理工程において、櫛形のマザー金属箔４５の表面に誘電体皮膜２５を形成するようにしてもよい。

一例として、マザー金属箔４５および引出し兼遮断部材３４がアルミニウム箔からなるとき、電解液５０としてアジピン酸アンモニウム水溶液を用いながら、マザー金属箔４５と陰極５１との間に３．５Ｖの電圧を印加することによって、電解液５０中のマザー金属箔４５および引出し兼遮断部材３４の各表面に酸化アルミニウムが形成される。

陽極酸化処理工程を終えた後、好ましくは、熱処理工程が実施される。熱処理工程では、たとえば、３００℃、３０分の条件が適用される。熱処理は、陽極酸化皮膜を強化する、より具体的には、陽極酸化皮膜の欠陥部を低減するのに効果的である。陽極酸化皮膜の欠陥部の低減は、固体電解コンデンサ２０の漏れ電流の低減に寄与する。なお、このような熱処理の条件設定は、熱処理対象の構成材の耐熱性によって制約を受けるが、引出し兼遮断部材３４を構成する材料として、従来用いられていたポリイミド樹脂より耐熱性の高いアルミニウムのような弁作用金属を用いることにより、熱処理条件設定の自由度を高めることができる。

次に、図９に示すように、マザー金属箔４５の櫛歯状部分４７が、導電性高分子溶液槽５２に収容された導電性高分子原料溶液５３内に浸漬される。このとき、引出し兼遮断部材３４によって、導電性高分子原料溶液５３の付与領域が制限される。その後、櫛歯状部分４７が導電性高分子原料溶液５３から引き上げられ、必要に応じて乾燥される。このようにして、導電性高分子層２９（図２参照）が櫛歯状部分４７上に形成される。

導電性高分子層の形成工程の一具体例を以下に記載すると、上記のように、酸化アルミニウムが形成されたアルミニウム箔からなるマザー金属箔４５および引出し兼遮断部材３４を、導電性高分子原料溶液５３としての３，４−エチレンジオキシチオフェンを含むイソプロパノール溶液に浸漬した後に、過硫酸アンモニウムとアントラキノン２スルホン酸ナトリウムの混合溶液に浸漬する操作を２０回繰り返すことにより、上記酸化アルミニウムの表面に、ポリエチレンジオキシチオフェンからなる導電性高分子層が形成される。

次に、図１０に示すように、導電性高分子層が形成されたマザー金属箔４５の櫛歯状部分４７が、カーボンペースト槽５４に収容されたカーボンペースト５５内に浸漬される。このとき、引出し兼遮断部材３４によって、カーボンペースト５５の付与領域が制限される。その後、櫛歯状部分４７がカーボンペースト５５から引き上げられ、必要に応じて乾燥される。このようにして、カーボンペースト層３０（図２参照）が導電性高分子層２９上に形成される。

次に、図１１に示すように、導電性高分子層およびカーボンペースト層が形成されたマザー金属箔４５の櫛歯状部分４７が、銀ペースト槽５６に収容された銀ペースト５７内に浸漬される。このとき、引出し兼遮断部材３４によって、銀ペースト５７の付与領域が制限される。その後、櫛歯状部分４７が銀ペースト５７から引き上げられ、必要に応じて乾燥される。このようにして、銀ペースト層３１（図２参照）がカーボンペースト層３０上に形成される。

図１２には、上述のように、銀ペースト５７から引き上げられた櫛形のマザー金属箔４５が示されている。マザー金属箔４５の櫛歯状部分４７上には、上述した導電性高分子層、カーボンペースト層および銀ペースト層からなる陰極層２６が、引出し兼遮断部材３４によって制限された状態で形成されている。

次に、図１３に示すように櫛形のマザー金属箔４５から複数の櫛歯状部分４７が切り離され、それによって、各々、弁作用金属基体２４を備える複数のコンデンサユニット２１が取り出される。この切離し工程で生じた切断面５８は、図３に示した第３の面３８および端面３９を与える。したがって、切断面５８には、酸化皮膜が形成されておらず、陽極を引き出す機能を確実に発揮する。なお、切断面５８には不可避的に自然酸化膜が形成され得るが、このような自然酸化膜は、陽極を引き出す機能を損なわせるものではない。

次に、図１４に示すように、陰極層２６が形成された複数の弁作用金属基体２４、すなわち複数のコンデンサユニット２１を積み重ねる工程が実施される。複数のコンデンサユニット２１の積み重ねにあたっては、下方のコンデンサユニット２１の陰極層２６上に接合材２２を付与した後、その上にもう１つのコンデンサユニット２１を矢印５９で示すように積み重ねることが繰り返される。ここで、接合材２２としては低応力樹脂を用いることが好ましい。なお、接合材２２は、導電性であっても、非導電性であってもよい。

上述のように積み重ねを終えた後、接合材２２を硬化させるための熱処理等が実施され、それによって、図１５に示した積層体２３が得られる。

なお、接合材２２として、非導電性のものを用いた場合には、積層体２３における陰極部側の端面または／および側面に導電材を塗布する必要がある。

その後、図１に示すように、積層体２３における陰極層２６と電気的に接続されるように、陰極外部端子４０が接合され、他方、積層体２３における引出し兼遮断部材３４の第３の面３８および弁作用金属基体２４の端面３９（図３参照）と電気的に接続されるように、陽極外部端子４１が接合される。好ましくは、陰極外部端子４０の接合にあたっては、導電性ペーストが用いられ、陽極外部端子４１の接合にあたっては、レーザ溶接が用いられる。

そして、外装樹脂４２が成形され、固体電解コンデンサ２０が完成される。

図１６には、図１に示した固体電解コンデンサ２０の製造方法についての第２の例が示されている。上述した第１の例では、図５に示すように、粗面部２８に凹部４６を予め形成した後、凹部４６に嵌合させた状態で引出し兼遮断部材３４をマザー金属箔４５に接合するようにした。これに対して、図１６に示した第２の例では、引出し兼遮断部材３４を粗面部２８に向かって、矢印６０で示すように、押圧することによって、引出し兼遮断部材３４の一部が粗面部２８に埋め込まれた、図６に示すような状態を得るようにしている。その後、粗面部２８に埋め込まれた状態で引出し兼遮断部材３４がマザー金属箔４５に接合される。

第２の例におけるその他の工程は、第１の例の場合と実質的に同様である。

［第２の実施形態］
次に、図１７を参照して、この発明の第２の実施形態による固体電解コンデンサ２０ａについて説明する。図１７において、図１に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１７に示した固体電解コンデンサ２０ａでは、引出し兼遮断部材３４ａは、粗面部２８だけでなく、弁作用金属基体２４の全厚みにわたって貫通するように設けられている。このような構成によれば、粗面部２８を通しての陰極原料溶液の浸透を遮断するといった引出し兼遮断部材３４ａの機能のより完璧化を図ることができる。

次に、上述した固体電解コンデンサ２０ａの製造方法について説明する。図１８および図１９には、固体電解コンデンサ２０ａの製造方法についての第１の例が示されている。図１８および図１９は、前述の図５および図６に対応する図である。したがって、図１８および図１９において、図５または図６に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

まず、前述の図４に示すように、マザー金属箔４５が準備される。

次に、図１８に示すように、マザー金属箔４５の一部に複数の貫通部６１が形成される。貫通部６１は、マザー金属箔４５から取り出される弁作用金属基体２４における陽極部３３とすることが予定された陽極部予定領域に相当する領域に位置している。

次に、図１９に示すように、引出し兼遮断部材３４ａが準備され、引出し兼遮断部材３４ａが、上記貫通部６１に嵌合させた状態でマザー金属箔４５に固定される。引出し兼遮断部材３４ａとしては、表面が平滑な（エッチング処理されていない）アルミニウム箔が用いられる。また、引出し兼遮断部材３４ａをマザー金属箔４５に固定するため、たとえば溶接が適用される。

この実施形態の場合にも、引出し兼遮断部材３４ａとマザー金属箔４５とが同種金属から構成されると、引出し兼遮断部材３４ａとマザー金属箔４５との接合性を高めることができる。したがって、弁作用金属基体２４と引出し兼遮断部材３４ａとの接合性を高めることができ、そのため、固体電解コンデンサ２０ａのＥＳＲの上昇を抑制することができる。

その後、前述した図７ないし図１５に示したのと実質的に同様の工程が実施されることによって、図１７に示した積層体２３ａが得られ、その後、陰極外部端子４０および陽極外部端子４１が接合される。ここで、陽極外部端子４１は、引出し兼遮断部材３４ａの第３の面３８に接合される。

そして、外装樹脂４２が成形され、固体電解コンデンサ２０ａが完成される。

図２０には、図１７に示した固体電解コンデンサ２０ａの製造方法についての第２の例が示されている。上述した第１の例では、図１８に示すように、マザー金属箔４５に貫通部６１を予め形成した後、引出し兼遮断部材３４ａを貫通部６１に嵌合させるようにした。これに対して、図２０に示した第２の例では、引出し兼遮断部材３４ａをマザー金属箔４５に向かって、矢印６２で示すように、押圧することによって、引出し兼遮断部材３４ａがマザー金属箔４５を貫通する状態を得るようにしている。

第２の例におけるその他の工程は、第１の例の場合と実質的に同様である。

図２１には、図１７に示した固体電解コンデンサ２０ａの製造方法についての第３の例が示されている。第３の例では、引出し兼遮断部材３４ａが弁作用金属基体２４の端面に接合される。

好ましくは、弁作用金属基体２４は、上述した製造方法についてのいくつかの例の場合と同様、後で切断されることによって複数の弁作用金属基体２４を取り出すことができるマザー金属箔４５の状態で用意される。この場合には、その後、前述した図７ないし図１５に示したのと実質的に同様の工程が実施される。

第３の例におけるその他の工程は、第１の例の場合と実質的に同様である。

［第３の実施形態］
次に、図２２を参照して、この発明の第３の実施形態による固体電解コンデンサ２０ｂについて説明する。図２２において、図１に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図２２に示した固体電解コンデンサ２０ｂでは、引出し兼遮断部材３４ｂが、弁作用金属基体２４の平坦な（すなわち、凹部等が形成されていない）表面に接合されている。

次に、上述した固体電解コンデンサ２０ｂの製造方法について説明する。図２３には、固体電解コンデンサ２０ｂの製造方法の一例が示されている。図２３は、前述の図５および図６に対応する図である。したがって、図２３において、図５または図６に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図２３に示すように、引出し兼遮断部材３４ｂは、たとえば溶接を適用して、マザー金属箔４５に接合される。このとき、引出し兼遮断部材３４ｂとしては、たとえば、厚み２５〜１００μｍ程度の表面が平滑な（エッチング処理されていない）アルミニウム箔が用いられる。

その後、前述した図７ないし図１５に示したのと実質的に同様の工程が実施されることによって、図２２に示した積層体２３ｂが得られ、その後、陰極外部端子４０および陽極外部端子４１が接合される。ここで、陽極外部端子４１は、引出し兼遮断部材３４ａの第３の面３８および弁作用金属基体２４の端面３９に接合される。

そして、外装樹脂４２が成形され、固体電解コンデンサ２０ｂが完成される。

２０，２０ａ，２０ｂ 固体電解コンデンサ
２３，２３ａ，２３ｂ 積層体
２４ 弁作用金属基体
２５ 誘電体皮膜
２６ 陰極層
２７ 芯部
２８ 粗面部
２９ 導電性高分子層
３０ カーボンペースト層
３１ 銀ペースト層
３２ 陰極部
３３ 陽極部
３４，３４ａ，３４ｂ 引出し兼遮断部材
３７ 酸化皮膜
４５ マザー金属箔
４６ 凹部
４７ 櫛歯状部分
４９ 電解液
５３ 導電性高分子原料溶液
５５ カーボンペースト
５７ 銀ペースト
６１ 貫通部

Claims (19)

1. 弁作用金属基体と、
   前記弁作用金属基体の表面にその一部を残して形成された誘電体皮膜と、
   前記誘電体皮膜上に形成された、陰極部を与える陰極層と
   を備え、
   前記陰極層は、当該陰極層となるべき陰極原料溶液を前記弁作用金属基体に付与することによって形成されるものであり、
   前記弁作用金属基体における前記陰極層が形成されていない部分によって陽極部が与えられる、固体電解コンデンサであって、
   前記弁作用金属基体における前記陽極部には、陽極を引き出す機能と前記陰極原料溶液が前記陽極部となるべき領域に入らないように遮断する機能とを兼ね備えた、引出し兼遮断部材が設けられていることを特徴とする、固体電解コンデンサ。
2. 前記弁作用金属基体は、芯部とその表面に沿って形成される粗面部とを有し、前記引出し兼遮断部材は、前記粗面部の厚み方向の少なくとも一部に嵌合されている状態で配置される、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 複数の前記弁作用金属基体を備え、前記複数の弁作用金属基体は積み重ねられることによって積層体を構成している、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記引出し兼遮断部材の最表面は、前記弁作用金属基体上の陰極層の最表面に比べて、より突出した位置にあり、前記積層体において、複数の前記弁作用金属基体の各々に設けられた前記引出し兼遮断部材が互いに接する状態とされる、請求項３に記載の固体電解コンデンサ。
5. 前記引出し兼遮断部材は、表面に酸化皮膜が形成された弁作用金属部材からなる、請求項１ないし４のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
6. 前記引出し兼遮断部材は、前記弁作用金属基体の一方端部に配置され、前記陰極層は、前記弁作用金属基体上の、前記引出し兼遮断部材が配置された箇所を除く領域に形成され、前記引出し兼遮断部材における前記陰極層側に向く第１の面およびそれに連なる第２の面の少なくとも一部に前記酸化皮膜が形成され、前記第１の面に対向する第３の面には前記酸化皮膜が形成されない、請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
7. 前記引出し兼遮断部材は、前記弁作用金属基体と同種金属からなる、請求項１ないし６のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
8. 誘電体皮膜が形成された弁作用金属基体を準備する、弁作用金属基体準備工程と、
   陽極を引き出す機能と陰極層となるべき陰極原料溶液が陽極部予定領域に入らないように遮断する機能とを兼ね備えた引出し兼遮断部材を準備する、引出し兼遮断部材準備工程と、
   前記引出し兼遮断部材を前記弁作用金属基体に接合する、接合工程と、
   前記引出し兼遮断部材によって形成領域が制限された状態で、前記誘電体皮膜上に、前記陰極原料溶液を用いて陰極層を形成する、陰極層形成工程と
   を備える、固体電解コンデンサの製造方法。
9. 前記弁作用金属基体準備工程で準備される前記弁作用金属基体は、芯部とその表面に沿って形成される粗面部とを有し、
   前記接合工程は、前記弁作用金属基体の前記粗面部に凹部を形成する工程と、前記凹部に嵌合させた状態で前記引出し兼遮断部材を前記弁作用金属基体に接合する工程とを含む、
   請求項８に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
10. 前記弁作用金属基体準備工程で準備される前記弁作用金属基体は、芯部とその表面に沿って形成される粗面部とを有し、
    前記接合工程は、前記引出し兼遮断部材を前記弁作用金属基体の前記粗面部に向かって押圧することによって、前記引出し兼遮断部材の少なくとも一部を前記粗面部に埋め込む工程と、前記粗面部に埋め込まれた状態で前記引出し兼遮断部材を前記弁作用金属基体に接合する工程とを含む、
    請求項８に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
11. 前記弁作用金属基体準備工程で準備される前記弁作用金属基体は、後で切断されることによって複数の前記弁作用金属基体を取り出すことができるマザー金属箔の状態にあり、
    前記接合工程は、前記マザー金属箔の状態で実施され、
    前記接合工程の後に実施される工程であって、前記マザー金属箔を、前記弁作用金属基体となるべき複数の櫛歯状部分を有する櫛形に打ち抜く、打抜き工程と、前記櫛形のマザー金属箔から複数の前記櫛歯状部分を切り離すことによって、複数の前記弁作用金属基体を取り出す、切離し工程とをさらに備え、
    前記陰極層形成工程は、前記打抜き工程の後であって、前記切離し工程の前に実施される、
    請求項８ないし１０のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
12. 誘電体皮膜が形成され、複数の弁作用金属基体を後で切断されることによって取り出すことができるマザー金属箔を準備する、マザー金属箔準備工程と、
    陽極を引き出す機能と陰極層となるべき陰極原料溶液が陽極部予定領域に入らないように遮断する機能とを兼ね備えた引出し兼遮断部材を準備する、引出し兼遮断部材準備工程と、
    前記マザー金属箔の一部に複数の貫通部を形成する、貫通部形成工程と、
    前記引出し兼遮断部材を各前記貫通部に嵌合させた状態で前記マザー金属箔に固定する、固定工程と、
    前記マザー金属箔を、前記弁作用金属基体となるべき複数の櫛歯状部分を有する櫛形に打ち抜く、打抜き工程と、
    前記引出し兼遮断部材によって形成領域が制限された状態で、前記誘電体皮膜上に、前記陰極原料溶液を用いて陰極層を形成する、陰極層形成工程と、
    前記櫛形のマザー金属箔から複数の前記櫛歯状部分を切り離すことによって、複数の前記弁作用金属基体を取り出す、切離し工程と
    を備える、固体電解コンデンサの製造方法。
13. 誘電体皮膜が形成され、複数の弁作用金属基体を後で切断されることによって取り出すことができるマザー金属箔を準備する、マザー金属箔準備工程と、
    陽極を引き出す機能と陰極層となるべき陰極原料溶液が陽極部予定領域に入らないように遮断する機能とを兼ね備えた引出し兼遮断部材を準備する、引出し兼遮断部材準備工程と、
    前記引出し兼遮断部材を前記マザー金属箔に向かって押圧しながら前記マザー金属箔に貫通させるとともに、この状態で前記引出し兼遮断部材を前記マザー金属箔に固定する、固定工程と、
    前記マザー金属箔を、前記弁作用金属基体となるべき複数の櫛歯状部分を有する櫛形に打ち抜く、打抜き工程と、
    前記引出し兼遮断部材によって形成領域が制限された状態で、前記誘電体皮膜上に、前記陰極原料溶液を用いて陰極層を形成する、陰極層形成工程と、
    前記櫛形のマザー金属箔から複数の前記櫛歯状部分を切り離すことによって、複数の前記弁作用金属基体を取り出す、切離し工程と
    を備える、固体電解コンデンサの製造方法。
14. 弁作用金属基体を準備する、弁作用金属基体準備工程と、
    前記弁作用金属基体の表面に誘電体皮膜を形成する、誘電体皮膜形成工程と、
    陽極を引き出す機能と陰極層となるべき陰極原料溶液を遮断する機能とを兼ね備えた引出し兼遮断部材を準備する、引出し兼遮断部材準備工程と、
    前記引出し兼遮断部材を前記弁作用金属基体の端面に接合する、接合工程と、
    前記引出し兼遮断部材によって形成領域が制限された状態で、前記誘電体皮膜上に、前記陰極原料溶液を用いて陰極層を形成する、陰極層形成工程と
    を備える、固体電解コンデンサの製造方法。
15. 前記陰極層が形成された複数の前記弁作用金属基体を積み重ねて積層体を作製する工程をさらに備える、請求項８ないし１４のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
16. 前記引出し兼遮断部材の最表面は、前記弁作用金属基体上の陰極層の最表面に比べて、より突出した位置にあり、前記積層体を作製する工程において、複数の前記弁作用金属基体の各々に設けられた前記引出し兼遮断部材が互いに接する状態とされる、請求項１５に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
17. 前記引出し兼遮断部材準備工程で準備される前記引出し兼遮断部材は、弁作用金属部材からなり、前記弁作用金属部材からなる前記引出し兼遮断部材の表面に酸化皮膜を形成する工程をさらに備える、請求項８ないし１６のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
18. 前記引出し兼遮断部材の表面に酸化皮膜を形成する工程は陽極酸化処理工程を含み、前記陽極酸化処理工程の後、熱処理工程をさらに備える、請求項１７に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
19. 前記引出し兼遮断部材は、前記弁作用金属基体と同種金属からなる、請求項８ないし１８のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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