JP7408288B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関する。

特許文献１には、コンデンサ素子積層体を樹脂封止してなるコンデンサチップ（積層型固体電解コンデンサ）の製造方法が開示されている。特許文献１では、積層型固体電解コンデンサの外観不良を生じさせることなく、積層したコンデンサ素子の厚さの合計の許容範囲を広げ、静電容量を高くする技術を提供することを目的としている。

特許文献２には、多孔質層を表面に有する弁作用金属基体と、上記多孔質層の表面に形成された誘電体層と、上記誘電体層上に設けられた固体電解質層とを有するユニットが複数個積層された固体電解コンデンサが開示されている。特許文献２に記載された固体電解コンデンサでは、積層されたユニットの間に導電体層が存在し、上記導電体層のうち少なくとも一つは金属箔を含むこと、上記ユニット及び上記導電体層は、外装樹脂により封止されていること、上記弁作用金属基体の陽極部側端面は、固体電解コンデンサの一端面において外装樹脂の表面に形成された陽極外部電極と直接接続されていること、及び、上記金属箔は、固体電解コンデンサの他端面において外装樹脂の表面に形成された陰極外部電極と直接接続されていることを特徴としている。

特開２００７－１８０１６０号公報 国際公開第２０１８／０７４４０８号

特許文献１には、コンデンサ素子がリードフレームの一方又は両面に積層されたものが好ましいことが記載されている。しかし、コンデンサ特性に寄与しないリードフレームが封止樹脂の内部に配置されていると、デバイス全体の体積容量密度の観点から不利である。

一方、特許文献２には、金属箔を用いた集電構造により、外装樹脂の内部にリードフレームや基板などを介さずに直接外部電極まで引き出す構造が示されている。しかし、このような構造で内部のコンデンサ素子の部分を最大化した場合、コンデンサ素子と外装樹脂との線膨張係数差により歪みが生じるため、クラックなどが発生してしまい、信頼性に悪影響を与えるおそれがある。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、コンデンサ素子が占める体積を大きくしながら、熱ストレスが掛かった際の応力による樹脂成形体へのクラックを抑制することができ、信頼性に優れた固体電解コンデンサを提供することを目的とする。

本発明の固体電解コンデンサは、直方体状の素子積層体と、上記素子積層体の第１端面に設けられた第１外部電極と、上記素子積層体の第２端面に設けられた第２外部電極と、を備える。上記素子積層体は、コンデンサ素子と、陰極引き出し層と、上記コンデンサ素子及び上記陰極引き出し層の周囲を封止する封止体とを備える。上記コンデンサ素子は、弁作用金属からなる陽極箔と、上記陽極箔の表面に形成された誘電体層と、上記誘電体層の表面に設けられた固体電解質層を含む陰極層とを備える。上記コンデンサ素子の上記陰極層は、上記陰極引き出し層に接続されている。上記第１外部電極は、上記素子積層体の上記第１端面から露出する上記陽極箔に接続されている。上記第２外部電極は、上記素子積層体の上記第２端面から露出する上記陰極引き出し層に接続されている。上記封止体は、上記素子積層体の少なくとも第１主面を構成するように上記コンデンサ素子及び上記陰極引き出し層を上記第１主面から封止する第１樹脂成形体と、上記素子積層体の少なくとも第２主面を構成するように上記コンデンサ素子及び上記陰極引き出し層を上記第２主面から封止する第２樹脂成形体とを備える。上記第１樹脂成形体及び上記第２樹脂成形体は、同一の絶縁材料から構成されている。

本発明によれば、コンデンサ素子が占める体積を大きくしながら、熱ストレスが掛かった際の応力による樹脂成形体へのクラックを抑制することができ、信頼性に優れた固体電解コンデンサを提供することができる。

図１は、本発明の固体電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示す固体電解コンデンサのＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図３は、図１に示す固体電解コンデンサを構成する素子積層体の分解斜視図である。 図４（ａ）は、図３に示す素子積層体を第２端面から見た平面図であり、図４（ｂ）は、図３に示す素子積層体を第１側面から見た平面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１樹脂成形体と第２樹脂成形体との界面付近の電子顕微鏡写真である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１樹脂成形体と第２樹脂成形体との界面付近の光学顕微鏡写真である。 図７は、電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。 図８は、スリットが形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。 図９は、マスク層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。 図１０は、絶縁部が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。 図１１は、固体電解質層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。 図１２は、カーボン層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。 図１３は、絶縁性接着層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。 図１４は、陰極引き出し層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。 図１５は、各素子領域の側部にスリットが形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。 図１６は、電極シート積層体の一例を模式的に示す斜視図である。 図１７は、第１封止材によって被覆された電極シート積層体の一例を模式的に示す斜視図である。 図１８は、積層ブロック体の一例を模式的に示す斜視図である。 図１９は、個片化された素子積層体の一例を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の固体電解コンデンサについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

本発明の固体電解コンデンサでは、封止体が、素子積層体の少なくとも第１主面を構成するようにコンデンサ素子及び陰極引き出し層を第１主面から封止する第１樹脂成形体と、素子積層体の少なくとも第２主面を構成するようにコンデンサ素子及び陰極引き出し層を第２主面から封止する第２樹脂成形体とを備えること、及び、第１樹脂成形体及び第２樹脂成形体が、同一の絶縁材料から構成されていることを特徴としている。

同一の絶縁材料から構成されている樹脂成形体によって上下面から封止することにより、コンデンサ素子が占める体積を大きくした場合であっても、熱ストレスが掛かった際の応力による樹脂成形体へのクラックを抑制することができる。そのため、固体電解コンデンサの信頼性が向上する。

本明細書において、「同一の絶縁材料」には、完全に同じ組成である「完全に同一の絶縁材料」だけでなく、「実質的に同一の絶縁材料」も含まれる。「実質的に同一の絶縁材料」には、完全に同じ組成ではなくても、例えば、フィラーの含有成分のバランスが僅かに異なる、主体となる樹脂は共通で架橋成分の一部が異なるなど、実質的に同じ機能を有する絶縁材料が含まれる。

図１は、本発明の固体電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。
図１に示す固体電解コンデンサ１は、素子積層体１００と、第１外部電極１４１と、第２外部電極１４２とを備える。

図１においては、固体電解コンデンサ１又は素子積層体１００の長さ方向をＬ、幅方向をＷ、厚さ方向をＴで示している。ここで、長さ方向Ｌと幅方向Ｗと厚さ方向Ｔとは互いに直交している。また、固体電解コンデンサ１又は素子積層体１００の長さ方向Ｌ及び厚さ方向Ｔに沿う面をＬＴ面、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿う面をＬＷ面、幅方向Ｗ及び厚さ方向Ｔに沿う面をＷＴ面という。

素子積層体１００は、直方体状の外形を有している。素子積層体１００は、長さ方向Ｌにおいて相対する第１端面Ｅ１及び第２端面Ｅ２、幅方向Ｗにおいて相対する第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２、並びに、厚さ方向Ｔにおいて相対する第１主面Ｍ１及び第２主面Ｍ２を有している。第１端面Ｅ１及び第２端面Ｅ２はＷＴ面となる面であり、第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２はＬＴ面となる面であり、第１主面Ｍ１及び第２主面Ｍ２はＬＷ面となる面である。本実施形態では、第２主面Ｍ２は、素子積層体１００の底面であり、固体電解コンデンサ１の実装面となる側の面である。

素子積層体１００は、角部及び稜線部に丸みが付けられていてもよい。角部は、素子積層体１００の３面が交わる部分であり、稜線部は、素子積層体１００の２面が交わる部分である。

第１外部電極１４１は、素子積層体１００の第１端面Ｅ１に設けられている。本実施形態では、第１外部電極１４１は、素子積層体１００の第１主面Ｍ１、第２主面Ｍ２、第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２の各一部にまで回り込んで設けられている。第１外部電極１４１は、素子積層体１００の第１主面Ｍ１の一部に回り込んで設けられていなくてもよく、例えば、第１端面Ｅ１に加えて、第２主面Ｍ２の一部に回り込んで設けられていてもよい。

第２外部電極１４２は、素子積層体１００の第２端面Ｅ２に設けられている。本実施形態では、第２外部電極１４２は、素子積層体１００の第１主面Ｍ１、第２主面Ｍ２、第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２の各一部にまで回り込んで設けられている。第２外部電極１４２は、素子積層体１００の第１主面Ｍ１の一部に回り込んで設けられていなくてもよく、例えば、第２端面Ｅ２に加えて、第２主面Ｍ２の一部に回り込んで設けられていてもよい。

図２は、図１に示す固体電解コンデンサのＩＩ－ＩＩ線断面図である。なお、図２は、固体電解コンデンサ１のＬＴ断面図である。また、図３は、図１に示す固体電解コンデンサを構成する素子積層体の分解斜視図である。

図２及び図３に示すように、素子積層体１００は、コンデンサ素子１１０と、陰極引き出し層１２０と、封止体１３０とを備える。図２及び図３では、コンデンサ素子１１０及び陰極引き出し層１２０は、厚さ方向Ｔに積層されている。封止体１３０は、コンデンサ素子１１０及び陰極引き出し層１２０の周囲を封止している。

コンデンサ素子１１０は、陽極箔１１と、誘電体層１２と、陰極層１３とを備える。コンデンサ素子１１０の陰極層１３は、陰極引き出し層１２０に接続されている。

陽極箔１１は、芯部の表面に多孔質部を有している。陽極箔１１は、多孔質部の表面に誘電体層１２を有している。陽極箔１１は、多孔質部を両面に有していることが好ましい。

陽極箔１１は、いわゆる弁作用を示す弁作用金属からなる。弁作用金属としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム等の金属単体、又は、これらの金属を含む合金等が挙げられる。これらの中では、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。

陽極箔１１の多孔質部は、陽極箔１１の表面に形成されたエッチング層、陽極箔１１の表面に印刷、焼結により形成された多孔質層が挙げられる。弁作用金属がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合、塩酸等によりエッチング処理を行うことで、表面にエッチング層を形成することができる。

エッチング処理前の陽極箔１１の厚みは、６０μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましい。エッチング処理後にエッチングされていない芯部の厚みは、１５μｍ以上、７０μｍ以下であることが好ましい。多孔質部の厚みは要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計されるが、芯部の両側の多孔質部を合わせて１０μｍ以上、１８０μｍ以下であることが好ましい。

誘電体層１２は、陽極箔１１の多孔質部の表面に形成されている。誘電体層１２は、多孔質部の表面に沿って形成されることにより細孔（凹部）が形成されている。

誘電体層１２は、上記弁作用金属の酸化皮膜からなることが好ましい。例えば、陽極箔１１としてアルミニウム箔が用いられる場合、アジピン酸アンモニウム等を含む水溶液中でアルミニウム箔の表面に対して陽極酸化処理（化成処理ともいう）を行うことにより、酸化皮膜からなる誘電体層１２を形成することができる。

誘電体層１２の厚みは要求される耐電圧、静電容量に合わせて設計されるが、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。

陰極層１３は、誘電体層１２の表面に設けられている。陰極層１３は、誘電体層１２の表面に設けられた固体電解質層１３ａを含む。陰極層１３は、さらに、固体電解質層１３ａの表面に設けられたカーボン層１３ｂを含むことが好ましい。

固体電解質層１３ａを構成する材料としては、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類等の導電性高分子等が挙げられる。これらの中では、ポリチオフェン類が好ましく、ＰＥＤＯＴと呼ばれるポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）が特に好ましい。また、上記導電性高分子は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）等のドーパントを含んでいてもよい。

固体電解質層１３ａは、例えば、３，４－エチレンジオキシチオフェン等のモノマーを含む処理液を用いて、誘電体層１２の表面にポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等の重合膜を形成する方法や、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等のポリマーの分散液を誘電体層１２の表面に塗布して乾燥させる方法等によって形成される。なお、誘電体層１２の細孔（凹部）を充填する内層を形成した後、誘電体層１２を被覆する外層を形成することにより、固体電解質層１３ａを形成することが好ましい。

固体電解質層１３ａは、上記の処理液又は分散液を、スポンジ転写、スクリーン印刷、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって誘電体層１２上に塗布することにより、所定の領域に形成することができる。固体電解質層１３ａの厚みは、２μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。

カーボン層１３ｂは、固体電解質層１３ａと陰極引き出し層１２０とを電気的に及び機械的に接続させるために設けられている。

カーボン層１３ｂは、カーボンペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって固体電解質層１３ａ上に塗布することにより、所定の領域に形成することができる。なお、カーボン層１３ｂは、乾燥前の粘性のある状態で、次工程の陰極引き出し層１２０を積層することが好ましい。カーボン層１３ｂの厚みは、２μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。

陰極引き出し層１２０は、印刷電極層であることが好ましい。
印刷電極層は、電極ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって陰極層１３上に塗布することにより、所定の領域に形成することができる。電極ペーストとしては、銀、銅又はニッケルを主成分とする導電性ペーストが好ましい。スクリーン印刷の場合、２μｍ以上、２０μｍ以下の厚みとすることも可能である。

また、陰極引き出し層１２０は、金属箔により形成されていてもよい。
金属箔は、アルミニウム、銅、銀及びこれらの金属を主成分とする合金からなる群より選択される少なくとも一種の金属からなることが好ましい。また、金属箔として、表面にスパッタや蒸着等の成膜方法によりカーボンコートやチタンコートがされた金属箔を用いてもよい。中でも、カーボンコートされたアルミニウム箔を用いることが好ましい。金属箔の厚みは特に限定されないが、小型化およびＥＳＲを低減させる観点からは、２０μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。

陰極引き出し層１２０は、コンデンサ素子１１０の上面に設けられた第１陰極引き出し層２１と、コンデンサ素子１１０の下面に設けられた第２陰極引き出し層２２とを含むことが好ましい。この場合、第１陰極引き出し層２１及び第２陰極引き出し層２２は、１つのコンデンサ素子１１０に別個に設けられており、連結していない。また、厚さ方向Ｔの最外面、すなわち、ＬＷ面と平行な最外面においては、第１陰極引き出し層２１又は第２陰極引き出し層２２が封止体１３０に面している。

図２に示す例では、第１陰極引き出し層２１と第２陰極引き出し層２２との間のコンデンサ素子１１０がない空間には、素子積層体１００の第２端面Ｅ２に露出する金属箔５１が設けられている。

なお、第１陰極引き出し層２１と第２陰極引き出し層２２との間のコンデンサ素子１１０がない空間には、該空間を充填する絶縁層又は樹脂成形体が設けられていてもよい。

金属箔５１は、後述するスリットＳＬ１（図８参照）を介して陽極箔１１から分断されたものであり、陽極箔１１に対して完全に絶縁されている。金属箔５１は、陽極箔１１と電気的に絶縁されているが、元々は同一のレイヤーである。したがって、金属箔５１は、表面に誘電体層１２を有している。

金属箔５１と陽極箔１１との間には、スリットＳＬ１を充填する絶縁部５２が設けられていることが好ましい。絶縁部５２を構成する絶縁材料は、少なくとも樹脂を含み、好ましくは樹脂及びフィラーを含む。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を用いる。また、フィラーとしては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、金属粒子等を用いる。

第１陰極引き出し層２１と金属箔５１との間、及び、第２陰極引き出し層２２と金属箔５１との間には、絶縁層６０が設けられている。同様に、コンデンサ素子１１０とコンデンサ素子１１０との間にも、絶縁層６０が設けられている。さらに、素子積層体１００の第１主面Ｍ１を構成する封止体１３０とコンデンサ素子１１０との間、及び、素子積層体１００の第２主面Ｍ２を構成する封止体１３０とコンデンサ素子１１０との間にも、絶縁層６０が設けられている。絶縁層６０は、１層でもよいし、２層以上でもよい。例えば、絶縁層６０は、後述するマスク層６１（図９参照）と、マスク層６１の表面に設けられた絶縁性接着層６２（図１３参照）とを備える。なお、当該部分には、絶縁層６０が設けられていなくてもよいし、絶縁層６０の代わりに樹脂成形体が設けられていてもよい。

マスク層６１は、例えば、絶縁性樹脂等の絶縁材料からなるマスク材を陽極箔１１の表面に塗布し、加熱等によって固化又は硬化させることによって形成される。マスク材の塗布は、スクリーン印刷、ディスペンサ、インクジェット印刷等により行うことが好ましい。

マスク材の絶縁材料としては、例えば、ポリフェニルスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、シアン酸エステル樹脂、フッ素樹脂（テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等）、可溶性ポリイミドシロキサンとエポキシ樹脂からなる組成物、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及び、それらの誘導体又は前駆体等の絶縁性樹脂が挙げられる。

絶縁性接着層６２は、例えば、絶縁性樹脂等の絶縁材料をマスク層６１上に塗布し、加熱等によって固化又は硬化させることによって形成される。絶縁材料の塗布は、スクリーン印刷、ディスペンサ、インクジェット印刷等により行うことが好ましい。

絶縁性接着層６２は、マスク層６１と成分や粘度が同じでもよいが、マスク層６１と成分や粘度が異なることが好ましい。

封止体１３０には、コンデンサ素子１１０及び陰極引き出し層１２０が埋設されている。図２及び図３に示すように、封止体１３０は、第１樹脂成形体３１と、第２樹脂成形体３２とを備える。

第１樹脂成形体３１及び第２樹脂成形体３２は、同一の絶縁材料から構成されている。第１樹脂成形体３１及び第２樹脂成形体３２を構成する絶縁材料は、少なくとも樹脂を含み、好ましくは樹脂及びフィラーを含む。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を用いる。フィラーとしては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、金属粒子等を用いる。

第１樹脂成形体３１及び第２樹脂成形体３２の成形方法としては、コンプレッションモールド、トランスファーモールド等の樹脂モールドを用いることができる。例えば、コンプレッションモールドを用いてコンデンサ素子１１０及び陰極引き出し層１２０の積層体を上下面から封止することで第１樹脂成形体３１及び第２樹脂成形体３２が形成される。この場合、図２に示す固体電解コンデンサ１のＬＴ断面において、素子積層体１００を上下対称の構造にすることができる。

図４（ａ）は、図３に示す素子積層体を第２端面から見た平面図であり、図４（ｂ）は、図３に示す素子積層体を第１側面から見た平面図である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す例では、封止体１３０は、第１樹脂成形体３１及び第２樹脂成形体３２のみからなる。第１樹脂成形体３１は、素子積層体１００の第１主面Ｍ１、第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２を構成し、第２樹脂成形体３２は、素子積層体１００の第２主面Ｍ２を構成する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体３２との界面は、素子積層体１００の第１主面Ｍ１及び第２主面Ｍ２と平行であることが好ましい。

第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体３２との界面の位置は特に限定されないが、上記界面から割れた場合にコンデンサ素子１１０に与える影響を最小限にするため、素子積層体１００の第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２は一様に樹脂で覆われていることが好ましい。したがって、図４（ａ）に示すように、第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体３２との界面は、素子積層体１００の第２主面Ｍ２に最も近いコンデンサ素子１１０の下面に設けられた陰極引き出し層１２０の表面に対して面一であることが好ましい。

なお、「面一」とは、第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体３２との界面が陰極引き出し層１２０の表面に対して厳密に面一でなくてもよく、例えば、陰極引き出し層１２０の表面に対して上下に５０μｍ程度ずれていてもよい。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１樹脂成形体と第２樹脂成形体との界面付近の電子顕微鏡写真である。
図５（ａ）及び図５（ｂ）には、第１樹脂成形体及び第２樹脂成形体を構成するフィラーが示されている。図５（ａ）及び図５（ｂ）より、第１樹脂成形体と第２樹脂成形体との界面には、該界面を跨ぐようなフィラーが存在しないことが分かる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１樹脂成形体と第２樹脂成形体との界面付近の光学顕微鏡写真である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）より、光学顕微鏡を用いても第１樹脂成形体と第２樹脂成形体との界面を確認することができる。

また、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す例に限らず、第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体３２との界面は、素子積層体１００の第２主面Ｍ２に最も近い絶縁層６０の表面に対して面一であることが好ましい。絶縁層６０が絶縁性接着層６２を備える場合、第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体３２との界面は、素子積層体１００の第２主面Ｍ２に最も近い絶縁性接着層６２の表面に対して面一であることが好ましい。

上記と同様、「面一」とは、第１樹脂成形体３１と第２樹脂成形体３２との界面が絶縁層６０又は絶縁性接着層６２の表面に対して厳密に面一でなくてもよく、例えば、絶縁層６０又は絶縁性接着層６２の表面に対して上下に５０μｍ程度ずれていてもよい。

第１樹脂成形体３１は、素子積層体１００の少なくとも第１主面Ｍ１を構成するようにコンデンサ素子１１０及び陰極引き出し層１２０を第１主面Ｍ１から封止していればよい。また、第２樹脂成形体３２は、素子積層体１００の少なくとも第２主面Ｍ２を構成するようにコンデンサ素子１１０及び陰極引き出し層１２０を第２主面Ｍ２から封止していればよい。したがって、封止体１３０は、第１樹脂成形体３１及び第２樹脂成形体３２以外に他の樹脂成形体を備えていてもよい。

第１外部電極１４１は、素子積層体１００の第１端面Ｅ１から露出する陽極箔１１と接続されている。

第２外部電極１４２は、素子積層体１００の第２端面Ｅ２から露出する陰極引き出し層１２０と接続されている。

第１外部電極１４１及び第２外部電極１４２は、例えば、めっきやスパッタ、浸漬塗布、印刷等により形成することができる。めっきの場合は、めっき層としてはＺｎ・Ａｇ・Ｎｉ層、Ａｇ・Ｎｉ層、Ｎｉ層、Ｚｎ・Ｎｉ・Ａｕ層、Ｎｉ・Ａｕ層、Ｚｎ・Ｎｉ・Ｃｕ層、Ｎｉ・Ｃｕ層等を使用することができる。これらのめっき層の上に、例えば、Ｃｕめっき層、Ｎｉめっき層、Ｓｎめっき層の順に（あるいは一部を除いて）めっき層をさらに形成することが好ましい。

（固体電解コンデンサの製造方法）
以下、本発明の固体電解コンデンサの製造方法の一例について、工程ごとに説明する。以下の例では、大判の電極シートを用いて、複数個の固体電解コンデンサを同時に製造する方法について説明する。

（Ａ）電極シートを準備する工程
工程（Ａ）では、表面に誘電体層を有する電極シートを準備する。

図７は、電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図７に示す電極シート１０は、表面に誘電体層１２を有する陽極箔１１からなる。

電極シート１０は、好ましくは、以下のように作製される。
まず、芯部の表面に多孔質部を有する陽極箔１１を準備し、多孔質部の表面に誘電体層１２を形成する。

製造効率を高める観点から、誘電体層１２が表面に形成された陽極箔１１として、予め化成処理が施された化成箔を用いてもよい。

（Ｂ）電極シートにスリットを形成する工程
工程（Ｂ）では、陰極露出部となる金属箔を陽極箔から分断するためのスリットを電極シートに形成する。

図８は、スリットが形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図８には、電極シート１０に設けられる複数の素子領域Ｒ１０を示している。素子領域Ｒ１０は、長さ方向Ｌにおいて相対する第１端部Ｅ１１及び第２端部Ｅ１２と、幅方向Ｗにおいて相対する第１側部Ｓ１１及び第２側部Ｓ１２とによって区画される領域である。素子領域Ｒ１０は、長さ方向Ｌに隣接する他の素子領域Ｒ１０と第１端部Ｅ１１又は第２端部Ｅ１２を共有している。また、素子領域Ｒ１０は、幅方向Ｗに隣接する他の素子領域Ｒ１０と第１側部Ｓ１１又は第２側部Ｓ１２を共有している。

図８に示すように、電極シート１０の各素子領域Ｒ１０の内部には、第２端部Ｅ１２付近に第２端部Ｅ１２と平行なスリットＳＬ１が形成されている。スリットＳＬ１の幅（Ｌ方向の寸法）は、例えば、３０μｍ以上、１５０μｍ以下である。スリットＳＬ１の長さ（Ｗ方向の寸法）は、素子領域Ｒ１０のＷ方向の寸法より小さい。

（Ｃ）マスク層を形成する工程
工程（Ｃ）では、電極シートの各素子領域の端部及び側部を被覆するようにマスク層を形成する。なお、工程（Ｃ）は任意の工程である。

図９は、マスク層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図９では、電極シート１０は、各素子領域Ｒ１０の第１端部Ｅ１１、第２端部Ｅ１２、第１側部Ｓ１１及び第２側部Ｓ１２がマスク層６１によって被覆されている。図９では、第２端部Ｅ１２、第１側部Ｓ１１及び第２側部Ｓ１２にマスク層６１が形成されていない部分があるが、この部分にマスク層６１が形成されていてもよい。また、スリットＳＬ１の内壁にマスク層６１が形成されていてもよい。

（Ｄ）絶縁部を形成する工程
工程（Ｄ）では、スリットに絶縁材料を充填することにより絶縁部を形成する。

図１０は、絶縁部が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図１０では、スリットＳＬ１を充填する絶縁部５２が形成されている。絶縁部５２は、スリットＳＬ１の内部だけではく、電極シート１０の上面及び下面の少なくとも一方に延在するように形成されてもよい。その場合、電極シート１０の上面又は下面において絶縁部５２が連結していてもよい。

（Ｅ）陰極層を形成する工程
工程（Ｅ）では、電極シートの誘電体層の表面に陰極層を形成する。工程（Ｅ）では、電極シートの誘電体層の表面に固体電解質層を形成した後、固体電解質層の表面にカーボン層を形成することが好ましい。

図１１は、固体電解質層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図１１では、マスク層６１によって囲まれた領域に固体電解質層１３ａが形成されている。

図１２は、カーボン層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図１２では、固体電解質層１３ａの表面にカーボン層１３ｂが形成されている。固体電解質層１３ａ及びカーボン層１３ｂにより、陰極層１３（図２参照）が形成される。

（Ｆ）絶縁性接着層を形成する工程
工程（Ｆ）では、絶縁性接着層を形成する。工程（Ｃ）を行う場合には、マスク層の表面に絶縁性接着層を形成し、工程（Ｃ）を行わない場合には、電極シートの各素子領域の端部及び側部を被覆するように絶縁性接着層を形成する。なお、工程（Ｆ）は任意の工程である。

図１３は、絶縁性接着層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図１３では、マスク層６１の表面に絶縁性接着層６２が形成されている。マスク層６１及び絶縁性接着層６２により、絶縁層６０（図２参照）が形成される。

なお、工程（Ｃ）、工程（Ｄ）、工程（Ｅ）及び工程（Ｆ）の順序は特に限定されない。

マスク層６１と絶縁性接着層６２とを合わせた厚みは、陰極層１３の厚みと同じでもよいが、陰極層１３の厚みより大きいことが好ましい。

（Ｇ）陰極引き出し層を形成する工程
工程（Ｇ）では、導電性ペーストを用いて陰極引き出し層を形成する。好ましくは、陽極箔の上面に形成された陰極層の表面に第１陰極引き出し層を形成し、陽極箔の下面に形成された陰極層の表面に第２陰極引き出し層を形成する。

図１４は、陰極引き出し層が形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図１４では、陽極箔１１の上面において、各素子領域Ｒ１０の第２端部Ｅ１２を跨いでカーボン層１３ｂをブリッジするように第１陰極引き出し層２１が形成されている。図示されていないが、陽極箔１１の下面においても同様に、各素子領域Ｒ１０の第２端部Ｅ１２を跨いでカーボン層１３ｂをブリッジするように第２陰極引き出し層２２が形成されている。以上により、陰極引き出し層１２０（図２参照）が形成される。

（Ｈ）電極シートを積層した後、封止する工程
工程（Ｈ）では、陰極引き出し層が形成された電極シートを積層した後、電極シート積層体を封止することにより、積層ブロック体を作製する。

以下、積層ブロック体を作製する方法の一例について説明する。

まず、電極シートの各素子領域の側部にスリットを形成する。

図１５は、各素子領域の側部にスリットが形成された電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
図１５では、電極シート１０の各素子領域Ｒ１０の第１側部Ｓ１１及び第２側部Ｓ１２に、第１側部Ｓ１１及び第２側部Ｓ１２と平行なスリットＳＬ２が形成されている。図１５では、スリットＳＬ２は、各素子領域Ｒ１０の第２端部Ｅ１２を跨ぐように、絶縁性接着層６２が設けられていない箇所に形成されている。一方、スリットＳＬ２の両端は、各素子領域Ｒ１０の第１端部Ｅ１１には達していない。

なお、スリットＳＬ２を形成する順序は、電極シートを積層する前であれば特に限定されず、例えば、カーボン層１３ｂを形成した後、陰極引き出し層１２０を形成する前にスリットＳＬ２を形成してもよい。

次に、電極シートを積層する。
電極シートを積層する際には、陰極引き出し層が粘性のあるウェットな状態で別の電極シートを載置することが好ましい。すなわち、導電性ペーストを用いて陰極引き出し層を形成した後、導電性ペーストを乾燥させる前に電極シートを積層することが好ましい。

図１６は、電極シート積層体の一例を模式的に示す斜視図である。
図１６では、複数の電極シート１０を積層することによって、電極シート積層体２００が作製されている。電極シート積層体２００においては、電極シート１０のスリットＳＬ２がそれぞれ厚さ方向Ｔに連通されている。また、電極シート積層体２００は、幅方向Ｗにおいて相対する第１側面Ｓ２１及び第２側面Ｓ２２、並びに、厚さ方向Ｔにおいて相対する第１主面Ｍ２１及び第２主面Ｍ２２を有している。

続いて、第１封止材を用いて電極シート積層体を第１主面から封止する。その後、第２封止材を用いて電極シート積層体を第２主面から封止する。ここで、第１封止材及び第２封止材としては、同一の絶縁材料から構成されている封止材を用いる。以上により、積層ブロック体が得られる。

電極シート積層体を封止する方法としては、例えば、上述したコンプレッションモールド等の樹脂モールドを用いることができる。

樹脂モールドに用いられる封止材は、少なくとも樹脂を含み、好ましくは樹脂及びフィラーを含む。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を用いる。フィラーとしては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、金属粒子等を用いる。

図１７は、第１封止材によって被覆された電極シート積層体の一例を模式的に示す斜視図である。
図１７では、図１６に示す電極シート積層体２００の第１主面Ｍ２１、第１側面Ｓ２１及び第２側面Ｓ２２が第１封止材１３１によって被覆されている。さらに、厚さ方向Ｔに連通されているスリットＳＬ２にも第１封止材１３１が充填されている。

図１８は、積層ブロック体の一例を模式的に示す斜視図である。
図１８では、図１７に示す第１封止材１３１によって被覆された電極シート積層体２００の第２主面Ｍ２２を第２封止材１３２で被覆することによって、積層ブロック体２１０が作製されている。

（Ｉ）積層ブロック体を切断することにより、複数の素子積層体を作製する工程
工程（Ｉ）では、積層ブロック体を切断することにより、複数の素子積層体を作製する。

具体的には、積層ブロック体を、各素子領域の第１端部及び第２端部に沿って切断するとともに、各素子領域の第１側部及び第２側部に沿って切断する。これにより、図３に示す素子積層体１００に個片化することができる。積層ブロック体の切断には、例えば、ダイサーを用いたダイシングやカット刃、レーザー加工、スクライブ等の方法が適用される。

図１９は、個片化された素子積層体の一例を模式的に示す斜視図である。
図１９では、図１８に示す積層ブロック体２１０を切断することによって、複数の素子積層体１００が作製されている。

なお、各素子領域の第２端部に沿って切断する際、スリットＳＬ１とスリットＳＬ１の間で積層ブロック体２１０を切断することにより、図２に示す素子積層体１００を作製することができる。なお、スリットＳＬ１上で積層ブロック体２１０を切断してもよい。

（Ｊ）外部電極を形成する工程
素子積層体の第１端面に第１外部電極を形成し、素子積層体の第２端面に第２外部電極を形成する。以上により、固体電解コンデンサが得られる。

本発明の固体電解コンデンサは、上記実施形態に限定されるものではなく、固体電解コンデンサの構成、製造条件等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

本発明の固体電解コンデンサを製造するために、積層ブロック体を作製する方法、積層ブロック体を切断する方法、及び、外部電極を形成する方法は特に限定されず、上記以外の方法であってもよい。

１ 固体電解コンデンサ
１０ 電極シート
１１ 陽極箔
１２ 誘電体層
１３ 陰極層
１３ａ 固体電解質層
１３ｂ カーボン層
２１ 第１陰極引き出し層
２２ 第２陰極引き出し層
３１ 第１樹脂成形体
３２ 第２樹脂成形体
５１ 金属箔
５２ 絶縁部
６０ 絶縁層
６１ マスク層
６２ 絶縁性接着層
１００ 素子積層体
１１０ コンデンサ素子
１２０ 陰極引き出し層
１３０ 封止体
１３１ 第１封止材
１３２ 第２封止材
１４１ 第１外部電極
１４２ 第２外部電極
２００ 電極シート積層体
２１０ 積層ブロック体
Ｅ１ 素子積層体の第１端面
Ｅ２ 素子積層体の第２端面
Ｍ１ 素子積層体の第１主面
Ｍ２ 素子積層体の第２主面
Ｓ１ 素子積層体の第１側面
Ｓ２ 素子積層体の第２側面
Ｒ１０ 素子領域
Ｅ１１ 素子領域の第１端部
Ｅ１２ 素子領域の第２端部
Ｓ１１ 素子領域の第１側部
Ｓ１２ 素子領域の第２側部
Ｍ２１ 電極シート積層体の第１主面
Ｍ２２ 電極シート積層体の第２主面
Ｓ２１ 電極シート積層体の第１側面
Ｓ２２ 電極シート積層体の第２側面
ＳＬ１，ＳＬ２ スリット

Claims (4)

1. 直方体状の素子積層体と、
   前記素子積層体の第１端面に設けられた第１外部電極と、
   前記素子積層体の第２端面に設けられた第２外部電極と、を備える固体電解コンデンサであって、
   前記素子積層体は、コンデンサ素子と、陰極引き出し層と、前記コンデンサ素子及び前記陰極引き出し層の周囲を封止する封止体とを備え、
   前記コンデンサ素子は、弁作用金属からなる陽極箔と、前記陽極箔の表面に形成された誘電体層と、前記誘電体層の表面に設けられた固体電解質層を含む陰極層とを備え、
   前記コンデンサ素子の前記陰極層は、前記陰極引き出し層に接続され、
   前記第１外部電極は、前記素子積層体の前記第１端面から露出する前記陽極箔に接続され、
   前記第２外部電極は、前記素子積層体の前記第２端面から露出する前記陰極引き出し層に接続され、
   前記封止体は、前記素子積層体の少なくとも第１主面を構成するように前記コンデンサ素子及び前記陰極引き出し層を前記第１主面から封止する第１樹脂成形体と、前記素子積層体の少なくとも第２主面を構成するように前記コンデンサ素子及び前記陰極引き出し層を前記第２主面から封止する第２樹脂成形体とを備え、
   前記第１樹脂成形体及び前記第２樹脂成形体は、同一の絶縁材料から構成され、
   前記第１樹脂成形体と前記第２樹脂成形体との間に界面が存在する、固体電解コンデンサ。
2. 前記封止体は、前記第１樹脂成形体及び前記第２樹脂成形体のみからなる、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記第１樹脂成形体は、前記素子積層体の前記第１主面、第１側面及び第２側面を構成し、
   前記第２樹脂成形体は、前記素子積層体の前記第２主面を構成する、請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記第１樹脂成形体と前記第２樹脂成形体との界面は、前記素子積層体の前記第２主面に最も近い前記コンデンサ素子の下面に設けられた前記陰極引き出し層の表面に対して面一である、請求項１～３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。

Images