JPH01112720A - 積層型固体電解コンデンサとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複素環式化合物のポリマーを固体電解質とす
る積層型固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する
ものである。

〔従来技術〕

従来固体電解コンデンサとしては、二酸化マンガン（Ｍ
　ｎ　Ｏ＊　）を固体電解質とするもの及び７．７，８
．８−テトラシアノジメタン（ＴＣＮＱ）塩等の有機半
導体を固体電解質として用いた固体電解コンデンサがあ
る。

しかしながら、上記二酸化マンガン（ＭｎＯ。

）を固体電解質とした固体電解コンデンサは、金属体の
誘電体酸化皮膜上に二酸化マンガン（Ｍ　ｎ０８）層を
形成する工程が非常に繁雑でコスト高となるという欠点
があり、また、二酸化マンガン（Ｍ　ｎ　Ｏ＊　）　Ｊ
層を硝酸マンガンの熱分解によって形成する際、酸化皮
膜層が損傷を受けること、再化成化により酸化皮膜層の
修復を行なっても二酸化マンガン（ＭｎＯｘ）届により
酸化皮膜層の修復性が乏しいという問題点がある。更に
、二酸化マンガン（Ｍ　ｎ　０！　）の導電度が小さい
ため固体電解コンデンサの比抵抗、即ちＥＳＲが大きく
なるという欠点がある。

また、７，７，８．Ｂ−テトラシアノジメタン（ＴＣＮ
Ｑ）塩等の有機半導体を固体電解質として用いた固体電
解コンデンサは、ＴＣＮＱ塩の場合加熱融解した状態で
保持すると、非常に短時間（約１０秒程度）で絶縁化反
応が生じ、冷却固化したとき半導体ではなく絶縁物とな
ってしまうという問題があり、製造工程の管理が難しく
、量産が困難であるという問題もあった。

そこで本出願人は先に上記欠点のない新しいタイプの複
素環式化合物のポリマーを固体電解質とする固体電解コ
ンデンサを開発し出願している（例えば特開昭６１−２
３１５号公報）。また、このような複素環式化合物のポ
リマーを固体電解質とするコンデンサ素板を複数枚積層
した構造の積層型固体電解コンデンサも開発し出願して
いる（例えば特願昭６２−７３７４１号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記積層型固体電解コンデンサを製造する際、従来は第
１１図に示すように、アルミニウム板のように誘電体酸
化皮膜を形成できる金属基板１１の所定部分にレジスト
層１２を形成し、該レジスト層１２により区分された金
属基板１１の一方の部分１３に誘電体酸化皮膜層と複素
環式化合物のポリマー層及び導電体層を順次形成してな
るコンデンサ素板１０を複数枚（図では４枚）積層し、
銀ペースト等の導電−性ペースト１５で固着しくなお、
この時陰極リード端子１６も導電性ペースト１５で固着
する）、次に金属基板１１のレジスト層１２で区分され
た他方の部分１４に陽極リード端子１７を載置すると共
に矢印Ｂ方向の力を加え電気溶接で金属基板１１の部分
１４の層間及び陽極リード端子１７を溶着している。

しかしながら上記コンデンサ素板１０の積層工程におい
て、金属基板１１のレジスト層１２で区分された他方の
部分１４及び陽極リード端子１７を電気溶接で溶着する
際、溶接電流がＢ−８間のほかレジストＭ１２で区分さ
れ誘電体酸化皮膜層、複素環式化合物のポリマー層及び
導電体層が順次形成された所謂コンデンサ部を形成する
部分１３にも分流し、酸化皮膜層が破壊され、コンデン
サの漏洩電流が増加するという欠点があった。また、金
属基板１１の表面には、例えば金属基板１１としてアル
ミニウム板を用いる場合には基板表面に酸化アルミニウ
ム等の酸化物（絶縁皮膜）が形成されているため前記他
方の部分１４の層間を電気溶接等で溶接する際その積層
枚数に制限があるという問題、或いは導電ペースト等で
接合する場合は眉間の接合抵抗が前記酸化皮膜の影響で
大きくなりコンデンサ特性に悪影響を及ぼす等の問題が
あった。

また、金属基板１１の積層部に端子用の金属片を導電性
ペースト等で取り付けると、上記理由により端子と基板
積層部との接触抵抗値が大きくコンデンサ性能が低下す
るという問題もあった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので上記問題点を
除去し、製造工程でコンデンサ特性を損なうことなく多
数枚のコンデンサ素板の積層を可能とすると共に、不良
率が小さく、且つ端子の接触抵抗値の小言い低ＥＳＲの
積層型固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明は、 ■誘電体酸化皮膜を形成できる金属基板の所定部分にレ
ジスト層を形成し、該レジスト層により区分された該金
属基板の一方の部分に誘電体酸化皮膜層、複素環式化合
物のポリマー層及び導電体層を順次形成すると共に他方
の部分に片面又は両面に該金属基板と材質の異なる異種
の導電体を接合してコンデンサ素板を形成し、該コンデ
ンサ素板を前記レジスト層で区分された一方の部分と他
方の部分を対応させて積層し、一方の部分の導電体層間
及び他方の部分の異種導電体間を各々導電材で結合して
コンデンサ素板の積層体を形成し、該積層体の前記レジ
スト層で区分された一方の部分及び他方の部分に各々端
子を固着して積層型固体電解コンデンサを構成した。

■また、少なくとも下記の手段により積層型固体電解コ
ンデンサを製造する。

少なくとも一側部に複数の突起部を間隔をおいて形成し
た形状の誘電体酸化皮膜を形成できる金属基板の該突起
部にレジスト層を形成し、該レジスト層により区分され
た該金属基板の一方の部分に誘電体酸化皮膜層、複素環
式化合物のポリマー層及び導電体層を順次形成する手段
、 レジスト層により区分された他方の部分の金属基板の片
面或いは両面に、該金属基板と材質が異なる異種導電体
板を接合する手段、 前記各手段により加工された金属基板をその突起部の前
記レジスト層で区分された一方の部分と他方の部分とが
それぞれ対応するように積層し、一方の部分の導電体層
間及び他方の部分の異種導電体と金属基板間又は異種導
電体間に導電材を介在させて加圧一体化する手段、 積層体を切断し、複数の突起部を個々の素子積層体とす
る手段と、該素子積層体の前記レジスト層で区分された
一方の部分に端子を取付けると共に他方の部分には異種
導電体間を導電材で結合して、端子を取り付ける手段。

〔作用〕

上記■の積着型電解コンデンサは、コンデンサ素板のレ
ジスト層で区分された他方の部分の金属基板の片面或い
は両面に該金属基板と材質の異なる異種導電体（例えば
ハンダ付可能な金属）を接合した後、該コンデンサ素板
を積層するから、両面に異種導電体を接合した場合は積
層体の前記他方の部分の層間の接合一体化はクリームハ
ンダ等によりハンダ付で行なうことができ、また片面に
異種導電体を接合した場合でも銀ペースト等の導電性ペ
ーストによる一体化を行なうことができ、前記層間接合
を良好に達成することができる。従って該積層体の一体
化に際し、コンデンサ素板の誘電体酸化皮膜等に例えば
電気溶接の電流が流れることがなく、誘電体酸化皮膜等
の破壊がないことから漏洩電流が増加することがない。

また、コンデンサ素板の金属基板の積層部を溶接で一体
化するのでないからコンデンサ素板の積層枚数に制限が
なく大容量の積層型固体電解コンデンサが容易に得られ
る。

また、このように構成し、前記異種導電体を介して端子
を取り付けるようにしたので、端子の接触抵抗値が小さ
く、低ＥＳＲの積層型固体電解コンデンサとなる。

また、上記■の方法は上記のような優れた積層型固体電
解コンデンサを量産することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

先ず、始めに積層型固体電解コンデンサを構成するコン
デンサ素板の製造方法及びその構造を説明する。

第２図は固体電解コンデンサの基板となる金属板の形状
を示す図であり、図示するように表面に誘電体酸化皮膜
が形成できる金属板１００の側部に金属基板１１となる
矩形状の突起部１０１が形成され、該突起部１０１の所
定部分の全周囲に帯状のレジスト層１２を形成し、該突
起部１０１を一方の部分１３と他方の部分１４に区分す
る。

金属板１００としてはアルミニウム、タンタル、チタン
、ニオブなどの誘電体酸化皮膜が形成できる金属であれ
ばよく、本実施例ではアルミニウムエツチド箔を用いる
。

前記レジスト層１２で区分された一方の部分１３の表面
には第３図（ｂ）に示すように誘電体酸化皮膜層として
酸化アルミニウム１ｆｆｉ、ｏｓ）Ｊ１２１、電解質と
なる複素環式化合物のポリマー層としてピロールのポリ
マー層２２、端子取り出し用の導電体層としてグラファ
イト層２３及び銀ペースト層２４をを順次形成する。上
記酸化アルミニウム（ＡＰ□ｏ、）Ｉｌｚ　１、ピロー
ルのポリマー層２２、グラファイト層２３及び銀ペース
ト層２４の形成は上記特願昭６２−７３７４１号の明細
書に詳細に開示しているのでここでは省略する。

上記グラファイト層２３及び銀ペースト層２４は電極を
外部に引き出すのが目的であるから必ずしも２層構造で
ある必要がなく、どちらかの１盾でもよい。また、グラ
ファイト層２３及び銀ペースト層２４も導電材料であれ
ば特に限定するものではない。

また、上記ポリマー層２２もピロールに限定されるもの
ではなく、フラン或いはチオフェン等の複素環式化合物
でもよい。

突起部１０１のレジスト層１２で区分された一方の部分
１３に酸化アルミニウム（ＡＬｏｓ）［２１、−ピロー
ル９ポリマー層２２、グラファイト層２３及び銀ペース
ト層２４を形成した突起部１０１の拡大平面及び断面を
第３図（ａ）及び同図（ｂ）に示す。

第４図及び第５図は本発明の第１の実施例に係わる積層
型固体電解コンデンサの製造方法を説明するための図で
ある。

上記金属板１００の突起部１０１のレジスト層１２で区
分された一方の部分に酸化アルミニウム（Ａｌ１．Ｏ，
）層２１、ピロールノポリマー層２２、グラファイト層
２３及び銀ペースト層２４を形成した後、第４図（ａ）
に示すように金属板１００の片面にレジスト層１２で区
分された他方の部分１４に対応する形状の金属板１００
とは材質の異なる異種の導電体板１０２をスポット溶接
又は超音波溶接或いはステッチ接合等により接合する。

第４図（ｂ）は前記異種導電体板１０２を溶接した金属
板１００の側面を示す図である。

上記のように形成された金属板１００を第５図に示すよ
うに突起部１０１のレジスト層１２で区分された一方の
部分１３と他方の部分１４とが対応するように積み重ね
る。この積み重ねに際してレジスト層１２で区分された
一方の部分１３に形成された銀ペースト層２４の表面及
び他方の部分に接合した異種導電体板１０２の表面に銀
ペースト等の導電性ペーストを塗布し、高温下で加圧し
硬化させて一体化する。なお、前記異種導電体板１０２
の材質としては、銅板の他ハンダ付可能な他の金属或い
は銀ペースト等の導電性ペーストとの接触性がよい金属
であり、且つ金属板１１との溶接性及び接合性に優れた
金属が好適であり、またそのような特性を有するもので
あれば合金、メッキした金属、蒸着金属等を採用するこ
とができる。従って、例えば銅箔、錫板又は錫箔或いは
表面に銅又は錫のメッキを施した金属板等を用いるとよ
い。

また、上記例では金属板１００の側部に形成される突起
部１０１の形状を矩形状としたが、複数枚の金属板１０
０を積層した際、該突起部１０１も整合して重なり合う
形状であれば、その形状は特に限定されるものではなく
、例えば半円形成いは多角形等でもよい。また、レジス
ト層１２の形状も突起部１０１を２つに区分し、且つ積
層した状態で互いに整合して重なり合う形状であればそ
の形状及び形成位置は特に限定されるものではない。

次に金属板１００を第５図（ａ）に示すように積層一体
化した後、Ａ−Ａ線上で切断することにより、同図（ｂ
）に示す構造の素子積層体３０を製造する。同図（ｂ）
において１５は前記異種の導電体板１０２を切断した異
種導電体板である。

第１図（ａ）及び同図（ｂ）はこのように製造された素
子積層体３０に端子を取付けた状態をを示す本発明の固
体電解コンデンサの構造を示す図である。同図（ａ）は
上記素子積層体３０のレジスト層１２で区分された一方
の部分１３に形成された銀ペースト居２４に、リード端
子１６を銀ペースト３１で取り付けると共に他方の部分
１４の端面にリード端子１７を銀ペースト３１で取り付
けた構造のものであり、同図（ｂ）はチップ型端子１８
．１９を同様に取付けた構造のものである。なお、上記
例では素子積層体３０の端面にリード端子１６．１７又
はチップ型端子１８．１９をとりつけるのに銀ペースト
３１を用いたが、これに限定するものではなく、例えば
クリームハンダ等の導電性ペーストでもよい。

上記実施例において、レジスト層１２で区分された他方
の部分１４の金属基板１１に異種導電体板１５を溶接し
たが、この異種導電体板１５を溶接しないで、前記他方
の部分の金属基板１１を直接Ｎｍ一体化体化ち金属基板
１１に直接銀ペースト等の導電ペーストを塗布し、高温
加圧硬化させて一体化すると加工工程において金属基板
１１の表面に自然酸化皮膜が形成し易く、且つこの形成
された自然酸化皮膜の性質が絶縁性であるため接触抵抗
値が高く、コンデンサ性能を悪くする。従って、前記他
方の部分に異種導電体１５を予め溶接等で接合した後、
積層一体化を行なうようにしたものである。この効果は
次の事実からも裏付けられる。即ち第６図は各種金属箔
７１に銀ペースト７２でリード端子Ｔ　Ｉ、　Ｔ　！を
取り付けた状態を示す図であり、図示するように、幅１
０薗の金属箔７１に端子間隔ｔｏｗｎで０．５φのＣＰ
線のリード端子Ｔ　＋　、　Ｔ　ｔを銀ペースト７２で
取り付け、リード端子Ｔ　Ｉ、　Ｔ　を端子間の接触抵
抗を金属箔７１をアルミニウム（Ａり、銅（Ｃｕ）、錫
（Ｓｎ）と換え測定した結果を第７図に示す。

第７図に示すように金属箔７１としてアルミニウム箔を
用いた場合は端子Ｔ□−Ｔ２間の接触抵抗値は２０００
ｍΩ、銅箔の場合は３０ｍΩ、錫箔の場合は３５ｍΩと
なる。この結果からも分かるようにコンデンサ素板の金
属基板１１としてアルミニウムＡｊ２箔を用い、該金属
基板１１に直接銀ペーストで直接リード端子を取り付け
ると接触抵抗値が大きく、コンデンサ性能が低下するこ
とが理解できる。従って第１図（ａ）、（ｂ）に示す積
層型固体電解コンデンサにあっては、金属基板１１の積
ｍ部に溶接する異種導電体板１５としては銅Ｃｕ或いは
錫Ｓｎ等の銀ペーストとの接触抵抗値の小さい金属を使
用するとコンデンサ性能を低下させることがない。

第８図及び第９図は本発明の第２の実施例に係わる他の
積層型固体電解コンデンサの製造方法を説明するための
図である。

上記のように金属板１００の突起部１０１のレジスト層
１２で区分された一方の部分１３に酸化アルミニウム（
ＡｆｆｉｌＯ，）ＪＷ２１、ピロールのポリマー層２２
、グラファイト層２３及び銀ペースト層２４を形成した
後、第８図（ａ）に示すようにレジスト層１２で区分さ
れた他方の部分１４の両面に金属板１００と材質の異な
る異種導電体板１０３及び１０４をスポット溶接又は超
音波溶接或いはステッチ接合等により接合する。なお、
第８図（ｂ）は異種導電体板１０３及び１０４を溶接し
た後の金属板１００の側面を示す図である。

次に金属板１００を第１の実施例と同様な方法で第９図
（ａ）に示すように積層一体化した後、Ａ−Ａ線上で切
断することにより、同図（ｂ）に示す構造の素子１層体
３０を製造する。同図（ｂ）において３２．３３は前記
異種導電体板１０３．１０４を切断した異種導電体板で
ある。

上記のように形成された金属板１００を第９図（ａ）に
示すように突起部１０１のレジスト層１２で区分された
一方の部分１３と他方の部分１４とが対応するように積
み重ねる。この積み重ねに際してレジスト層１２で区分
された一方の部分１３に形成された銀ペースト層２４の
表面及び異種導電体板１０３，１０４の表面に銀ペース
ト或いはクリームハンダ等を塗布し、高温下で加圧し硬
化させて一体化する。なお異種導電体板１０３゜１０４
としては、上記異種導電体板１０２と同様の材質の導電
体板を用いる。

上記素子積層体３０には第１０図（ａ）に示すように、
レジスト層１２で区分された一方の部分１３にリード端
子１６を他方の部分１４にリード端子１７を各々前記第
１の実施例と同様に取り付ける。

第１０図（ｂ）は上記素子積層体３０のレジスト層１２
で区分された一方の部分１３と他方の部分１４にそれぞ
れチップ型端子１８とチップ型端子１９を銀ペースト３
１で取り付けたものを示すまた、上記リード端子１６．
１７及びチップ型端子１８．１９の取付は位置、方向、
形状等はコンデンサの用途、使用態様に応じて第１２図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す如く、適宜選択
することができる。

なお、上記第１の実施例においては、レジスト層１２で
区分された他方の金属基板１１の片面にのみ異種導電体
板１５を接合しているから、素子積層体３０のこの部分
の居間の接触抵抗は十分小さくならない。従って端子の
接触抵抗を小さくするためには、素子積層体３０の端面
に導電ペーストを塗布し異種導電体板１５の間を電気的
に接合して端子をとり付ける必要がある。これに対して
第２の実施例においてはレジスト層１２で区分された他
方の金属基板１１の両面に異種導電体板３２．３３を接
合するので、素子積層体３０のこの部分の層間をクリー
ムハンダ等の導電材により接触抵抗が小さく接合できる
から、前記のように素子積層体３０の端面に導電ペース
トを塗布し異種導電体板３２．３３間を電気的に接合す
る必要がなく、例えば第１２図（ｂ）に示すようにリー
ド端子１６．１７を素子積層体３０のレジスト層１２で
区分された部分のそれぞれに取付けても端子の接触抵抗
を充分小きくすることが可能である。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によれば下記のような優れ
た効果が得られる。

■コンデンサ素板のレジスト層で区分された金属基板の
他方の部分の片面或いは両面に金属板を溶接した後、該
コンデンサ素板を積層するから、溶接に際してコンデン
サ素板の誘電体酸化皮膜等に例えば電気溶接の電流が流
れることがなく、■また、コンデンサ素板の積層数に制
限がないから、大容量の固体電解コンデンサを得ること
が容易である。

■また、金属基板のレジスト層により区分された他方の
部分にハンダ付可能又は導電ペーストとの接触抵抗が小
さく、且つ金属基板と溶接可能な異種導電体を接合して
いるので、端子の接触抵抗値が小さくなり、低ＥＳＲの
積渭型固体電解コンデンサとなる。

■本発明に係る製造方法は上記のような優れた積層型固
体電解コンデンサを量産することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明に係る積居型固
体電解コンデンサの構造を示す図、第２図は固体電解コ
ンデンサの基板となる金属板の形状を示す一部斜視図、
第３図（ａ）、（ｂ）はそれぞれコンデンサ素板を示す
平面図及び断面図、第４図（ａ）、（ｂ）及び第５図（
ａ）、（ｂ）は本発明に係る積層型固体電解コンデンサ
の製造方法を説明するための図、第６図は各種金属箔に
銀ペーストでリード端子Ｔ　Ｉ、　Ｔ　＊を取り付けた
状態で接触抵抗を測定するだめの試料を示す図、第７図
はその端子ＴＩ　　Ｔ１間の接触抵抗値の測定結果を示
す図、第８図（ａ）、（ｂ）及び第９図（ａ）、（ｂ）
は本発明に係る積層型固体電解コンデンサの他の製造方
法を説明するための図、第１０図（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ本発明に係る他の積層型固体電解コンデンサの構造
を示す図、第１１図は従来の積層型固体電解コンデンサ
の製造方法を説明するための図、第１２図（ａ）、（ｂ
）、（Ｃ）、（ｄ）はそれぞれ本発明に係る他の積層型
固体電解コンデンサの構造を示す図である。 図中、１０・・・・コンデンサ素板、１１・・・・金属
基板、１２・・・・レジスト［，１３・・・・一方の部
分、１４・・・・他方の部分、１５・・・・異種導電体
、１６．１７・・・・リード型端子、１８．１９・・・
・チップ型端子、２１・・・・酸化アルミニウムＣＡｉ
ｎａｓ）Ｊｉ、２２・・・・ピロールのポリマー層、２
３・・・・グラファイト層、２４・・・・銀ペースト層
、３０・・・・素子積層体、３１・・・・銀ペースト、
３２．３３・・・・異種金属板。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体酸化皮膜を形成できる金属基板の所定部分
   にレジスト層を形成し、該レジスト層により区分された
   該金属基板の一方の部分に誘電体酸化皮膜層、複素環式
   化合物のポリマー層及び導電体層を順次形成すると共に
   他方の部分に片面又は両面に該金属基板と材質の異なる
   異種の導電体を接合してコンデンサ素板を形成し、該コ
   ンデンサ素板を前記レジスト層で区分された一方の部分
   と他方の部分を対応させて積層し、一方の部分の導電体
   層間及び他方の部分の異種導電体間を各々導電材で結合
   してコンデンサ素板の積層体を形成し、該積層体の前記
   レジスト層で区分された一方の部分及び他方の部分に各
   々端子を固着してなることを特徴とする積層型固体電解
   コンデンサ。
2. （２）前記異種導電体がハンダ付可能な金属或いはハン
   ダ付可能な金属が表面に形成された金属であることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の積層型固体電
   解コンデンサ。
3. （３）前記異種導電体が銅又は錫の板もしくは箔或いは
   銅又は錫のメッキ表面を有する金属板であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載の
   積層型固体電解コンデンサ。
4. （４）前記端子がリード線型端子又は板状端子又はチッ
   プ型端子の何れかであることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の積層型固体電解コンデンサ。
5. （５）少なくとも一側部に複数の突起部を間隔をおいて
   形成した形状の誘電体酸化皮膜を形成できる金属基板の
   該突起部にレジスト層を形成し、該レジスト層により区
   分された該金属基板の一方の部分に誘電体酸化皮膜層、
   複素環式化合物のポリマー層及び導電体層を順次形成す
   る手段と、該レジスト層により区分された他方の部分の
   金属基板の片面或いは両面に、該金属基板と材質が異な
   る異種導体板を接合する手段と、前記各手段により加工
   された金属基板をその突起部の前記レジスト層で区分さ
   れた一方の部分と他方の部分とがそれぞれ対応するよう
   に積層し、一方の部分の導電体層間及び他方の部分の異
   種導体と金属基板間又は異種導体間に導電材を介在させ
   て加圧一体化して積層体とし、該積層体を切断し突起部
   を個々の素子積層体とする手段と、該素子積層体の前記
   レジスト層で区分された一方の部分に端子を取付けると
   共に他方の部分には異種導電体間を導電材で結合して、
   端子を取り付ける手段とを少なくとも具備することを特
   徴とする積層型固体電解コンデンサの製造方法。