JPH03145115A - 積層型固体電解コンデンサの製造方法 - 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、導電性高分７！−を固体電解質とする積層型
固体電解コンデンサに関するものである。

従来の技術 従来、固体電解コンデンサとしては、アルミニウム、タ
ンタルなどの弁金属を電極体とし、その陽極酸化皮膜を
誘電体としたものがあり、固体電解質としては二酸化マ
ンガンや？　、　７　、８　、８−テトラシアノキノジ
メタン（’ｒｃＮＱ）塩などの有機半導体を用いたもの
が開発され、商品化されている。

また近年では、複素５員環化合物を繰シ返し単位とする
導電性高分子を固体電解質とした固体電解コンデンサが
開発されている（例えば特開昭６２−１８１４１５公報
）。

導電性高分子を用いた固体電解コンデンサでは、導電性
高分子の電導度が１０２Ｓ／α程度という具合に、二酸
化マンガン（１ｏ−２Ｓ　／ａｎ　）やＴＣＮＱ塩（１
０３／ＣＩｒＬ）に比べて非常に高く、渣たポリマーの
熱安定性も非常に高いために、インピーダンスの周波数
特性、及び広い範囲での温度特性の安定した理想的な特
性を有する電解コンデンサを提供することが可能と々る
。

またこの固体電解コンデンサの高容量化のために電極体
を積層した構造のものが開発されてきている。

導電性高分子を固体電解質に用いた積層型の固体電解コ
ンデンサでは、その積層開運として、例えば特開昭８３
−２３９９１７公報に示されているように、誘電体酸化
皮膜を形成できる金属基板の所定部分に絶縁物層を形成
し、この絶縁物層によシ区分された金属基板の一方の部
分に１ｖ１１ｉ酸化皮膜誘電体層と導電性高分子層及び
導電体層を順次形成してなるコンデンサ素板を複数枚積
層し、導電ペーストで固着するとともに、他方の金属基
板露出部を加圧一体化した後、電気溶接により電気的接
続を行い積層体を形成する開成が公開されている。

壇た特開平１−１１２７２０号公報では、前述した特開
昭６３−２３９９１７号公報の問題点として、電気溶接
を行っているため、溶接する際に溶接電流が陽極酸化皮
模誘電体層、導電性高分子層および導電体層が形成され
ている、いわゆるコンデンサ素子構成部にも分流するた
めに酸化皮膜層が破壊され、コンデンサの漏れ電流が増
加するという問題点を指摘し、それを改善する方法とし
て、第７図に示すように、同様の＋Ｗ或からなるコンデ
ンサ素板の絶縁物層１にニジ区分された金属基板露出部
２の片面または両面に、金属基板と材質の異なる導電体
３ｔ−接合して新たなコンデンサ素板４とし、このコン
デンサ素板４の金嘱基板間渣たは異種導電体との間に導
電材料を介在させ、これを加圧一体化して積層体５を形
成する構１戎が公開されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、改善された上記第７図の開成で積層型固
体電解コンデンサを製造する場合でも、積層用のコンデ
ンサ素板４′ｔ−形成するのに、金属基板露出部２の片
面または両面に、金属基板とは異種の材質からなる導電
体３を接続する必要があう、工程が複雑となるばかうで
なく、製造コストが高くなるという課題があった。

また金属基板間または異種導電体との間に導電ペースト
やクリームハンダなどの導電材料を介在させηＯＥ一体
化して積層体６を形成するため、電気的接続の信頼性が
低く、例えば半田浸漬試験や、高温耐熱試験ではその接
続が劣化し、その結果、接触抵抗の経時変化が起って、
インピーダンス特性の劣化を引き起こす可能性があり、
最悪の場合にはオープン不良を引き起こすという課題が
あった。

本発明は以上のような従来の課８を解決するもので、低
コストで、工程が簡略化されて半田浸漬や高温耐熱試験
での信頼性も高い積層ｍ固体電解コンデンサを提供する
ことを目的とするものである。

課題を解決するキめの手段 上記目的を達成するために本発明の積層型固体電解コン
デンサは、弁金属の陽画酸化皮膜を誘電体とし、この誘
電体の所定の部分に導電性高分子層釦よび導電体層を順
次形成してコンデンサ素板全形成し、このコンデンサ素
板の前記陽画酸化皮膜誘電体が露出した一方の部分と、
導電体層を形成した前記所定の叱方の部分とを互いに対
応させて複数枚積層し、一方の導電体層間を導電性接着
剤で結合し、かつ他方の誘電体露出部は、一定の圧力に
より冷間圧接した後、レーザ溶接によシ接合してコンデ
ンサ素板の積層体を形成し、この積層体の前記誘電体露
出部と叱方の部分に各々電極端子を固着したものである
。

作用 上記した積層型固体電解コンデンサによれば、コンデン
サ素板を積層した後、コンデンサ素板間に導電材料を介
在させずに、ｌｌｌｌｌ極度化皮膜誘電体出した部分を
一定の圧力により冷間圧接することにより、湯層酸化皮
膜誘電体層ｆｅ破壊して弁金属層を露出させ、この弁金
属間の接触抵抗が低い状態で、レーザビームによシ溶接
するようにしているため、その接合は、金属間結合がな
され、かつコンデンサ素板間の接触抵抗もきわめて低く
、信頼性の高い電気的接合が可能となる。

また電気溶接を用いていないため、溶接電流は＠極酸化
皮膜誘電体層、導電性高分子層釦よび導電体層が形成さ
れている、いわゆるコンデンサ素子構成部にも分流する
ことにな９、その結果、陽極酸化皮膜誘電体層が破壊さ
れてコンデンサの漏れ電流が増加するという問題もない
。

さらにコンデンサ素子の絶縁物層により区分された金属
基板露出部の片面または両面に、金属基板と材質の異な
る導電体を接合していないため、工程が簡略化されるだ
けでなく、材料や製造コストの低減がはかれる積層型固
体電解コンデンサを提供することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図（ＩＬ）　、　（ｂ）は本発明の一実施例にかけ
る積層型固体電解コンデンサのコンデンサ素板の構造を
示したもので、弁金属板としてはアルミニウム。

タンタル、チタン、ニオブなどから選ばれる陽極酸化皮
膜形成能力のある箔ｌたは板材を使用している。

本実施例では幅３叩の短冊状に切断されたアルミニウム
箔ｔ−塩酸などの水溶液中で電気化学的にエツチングし
たアルミニウムエツチド箔１１’ｆ：使用し、所定の部
分をアジピン酸アンモニウムなどの電解質を含む水溶液
中で７ＱＶで１時間陽極酸化し、誘電体となる陽極酸化
皮１漢１２を形成した。

その上の所定の部分に硝酸マンガンの低ａ度水溶液を塗
市し、２５０Ｃで３０分間熱分解して、マンガン酸化・
物層１３を形成した。次にビロー／し０．５モ／Ｓ／／
１．アルキルナフタレンスルフオン酸ソーダ０．１モＮ
／ｌの水溶液中で、前記マンガン酸化物層１３に接触す
るように設けたステンレス電極を電解重合用の陽極とし
、前記マンガン酸化物層１３上の全体に、定電流２ｍ入
で固体電解質となるポリピロールの導電性高分子層１４
を電解重合により形成した。さらに陰極引出し用にグラ
ファイト層１６．銀ペイント層１６を順次形成してコン
デンサ素板１７とした。

次に、第２図に示すようにして、積層体１ｓｔ−形成す
る。すなわち、上記のようにして形成したコンデンサ素
板１７の一方の陰極引出し用の銀ペイント層１ｅの形式
部に、さらに銀ペイント１９を介在させた後、他方の誘
電体露出部２０とを互いに対応させて複数枚（図面では
４枚）積層し、７１ｏ圧一体化して陰極部分を固着した
。また誘電体層なる陽極酸化皮膜１２が露出した陽極部
分は、第３図（＆）　、　（ｂ）に示すように、誘電体
露出部２ｏの面積よシも小さな面積の矩形２１（第３図
（ＩＬ）　）または複数の円形２２（第３図（ｂ）では
３カ所）のプレス形状の金型を用いて３０〜７０　ｋｇ
　／　ｒｐｕＡの圧力で冷間圧接することにより、誘電
体とエツチング部分ヲ破壊してアルミニウムの地金をそ
れぞれの電極間で露出させ接触した状態とした。この状
態のままで、圧着部に１バｌレス当り１０ジユールの出
力となるように照射時間ｔ−９，９ｍ５ｅｃとして冷間
圧接部をレーザ溶接し、積層体１Ｂを形成した。

以上のようにして形式した積層体１８に、第４図（ａ）
　、　（ｔ））に示すような電極端子金接続した。

すなわち第４図（Ｓ）では、直径が０．５ｍｍのｃｐ線
を用いて偏平部の幅が１．ｏｍｍ、厚さがＱ−２ｍｍの
リード線型端子金形成し、これを陽Ｊｆ、リード線２３
として積層体１８の冷間圧接部にレーザ溶接し、一方、
陰極リード線２４としては、陽１ｉ１Ｊ−ド線２３と同
様のものを積層体１８の陰極部端面の銀ペイント１９上
に半田付けにより接続した。

また第４図（１））では、チップ型端子に設計された連
続のフープ状となった厚さＱ　、　２　ｍｍのコム電極
２５の１窮極突起部２６釦よび陰極突起部２７に橋渡し
するように上記の積層体１８を載せ、そしてコム電極端
子の陰極突起部２７と積層体１Ｂの陰極部とを銀糸の導
電性接着剤によ多接続し、さらにコム電極端子の陽極突
起部２６と積層体１８の冷間圧接部２８は、レーザ溶接
により接続してチップタイグの構造とした。

第４図（ＩＬＩ　、　（ｂ）のコンデンサ素子はそれぞ
れエボキシ樹脂２９などで素子部を外装し、前者は、第
５図（ＩＬ）に示すようなリードタイプのものとし、後
者では、第６図（ｂ）に示すように外装後、コム電極２
６のフープから電極部を切シ離し、外装部に沿っテ折す
曲げてチップタイプの積層型固体電解コンデンサ３０と
した。

以上のようにして作製した積層型固体電解コンデンサ３
０を２０ｖの定電匡で２時間エージング処理した後、定
格電ａＥ１８Ｖとして、それぞれ特性を測定した。

以上の実施例では積層体を形成するときに、矩形２１や
円形２２の金型を用いてプレスした例で示したが、プレ
ス形状についてはこれらに限られるものではなく、半円
形や多角形等でもよく、またプレスの面積は誘電体露出
部２０の可潰よりも小さな面積にすると述べたが、誘電
体露出部２０全体の面積をプレスしてもかまわない。そ
してまた積層体１８への端子接続方法としては陰極部で
は、銀糸の導電性接着剤や半田付けによる方法で説明し
たが、その池の導電ペーストを使用して接続するように
してもかまわない。一方、陽極部にお・いても、端子部
については超音波溶接、シーム溶接、スポット溶接等の
いろいな溶接方法でも問題はない。

（比較例１） 実施例と同様の方法でコンデンサ素板１７′ｔ−形成し
、レーザ溶接により接続して積層体１８を形成するとこ
ろを、電気溶接に変えた以外は同様の方法で、第５図（
ｂ）のチップタイプの積層型固体電解コンデンサ３０ｔ
−作製した。

（比較例２） 比較例１と同様に実施例と同様の方法で第７図に示すよ
うなコンデンサ素板４を形成し、そしてこの第７図に示
すように、コンデンサ素板４の金属基板露出部２の両面
に導電体３として、厚さＱ−１ｍＩｎの賜メツキした銅
箔″ｆｆ：超音波溶接により接きして新たなコンデンサ
素板とした。この新たなコンデンサ素板の一方の陰匣引
出し用の銀ペイント層１６の形成部と叱方の導電体３上
に別々に銀ペイント１９を介在させた後、互いの部分を
対応させて複数枚積層し、高温下で加圧一体化して固着
し、積層体６を形成した。その後、実施例と同様の方法
で端子６を接続し、かつ外装を施して、第６図（ｂ）に
示すチップタイプの積層型固体電解コンデンサ３ｏを作
製した。

以上のようにして作製したそれぞれの積層型固体電解コ
ンデンサ３ｏの初期特性と２６０’Ｃで６０秒間半田浸
漬した後の各特性を第１表に、筐たそれぞれの初期のイ
ンピーダンスの周波数特性を第６図に示した。

第１表　値はｎ＝１０の平均値（４枚積層）第１表から
も明らかなように、初期特性は比較例１の電気溶接を使
用したものが、漏れ電流が大きくなる。また半田浸漬の
試験後では、比較例２で容量値が大幅に低下して、ｔａ
ｎδ値が増大している。この条件のサングルのソフトｘ
腺の透視撮影による観察から、銀ペイントによる陽％接
続部が剥離し、接続が不十分となったための現象である
ことが分かった。これらに対して、本発明の実施例では
、初期特性および半田浸漬の試験後のいずれにかいても
安定した特性が得られることがわかる。また第６図から
初期のインピーダンスの周波数特性も比較例２に比べて
実施例の構成が優れているといえる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、弁金、萬の陽庵酸化皮膜
を誘電体とし、この誘電体の所定の部分に導電性高分子
層釦よび導電体層を順次形成してコンデンサ素板を形成
し、このコンデンサ素板の前記１ｇＪＰ！酸化皮膜誘電
体が露出した一方の部分と、導電体層を形成した前記所
定の叱方の部分とを互いに対応させて複数枚積層し、一
方の導電体層間を導電ペーストで結合し、かつ１ｔｔｌ
方の誘電体露出部は、一定の圧力により冷間圧接した後
、レーザ溶接によシ接合してコンデンサ素板の積層体を
形成し、この積層体の前記誘電体露出部と１也方の部分
に各々端子を固着した構成としているもので、＠紀冷間
圧接は、積層したコンデンサ素板間に導電材料を介在さ
せずに、陽極酸化皮膜誘電体の露出した部分を一定の圧
力により冷間圧接することにより、Ｉｌｌｌｌ化皮膜誘
電体層を破壊して弁金属層を露出させ、この弁金属間の
接触抵抗が低い状態で、レーザビームによシ溶接するよ
うにしているため、その接合は金属間結合がなされ、か
つコンデンサ素板間の接触抵抗もきわめて低く、信頼性
の高い電気的接合が可能な積層体を形成することができ
る。

また上記構成によれば、従来のようにコンデンサ素板の
金Ｉ！基板露出部の片面または両面に金属基板と材質の
異なる導電体を接合するという方法を省略できるため、
低コストで、かつ工程が簡略化され、しかも半田浸漬や
高温耐熱試験での信頼性も高い漬層型園本電解コンデン
サを提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ＩＬ）　、　（ｂ）は本発明の一実施例にかけ
る積層型固体電解コンデンサのコンデンサ素板の構造を
示す正面図卦よび断面図、第２図は同コンデンサにかけ
る積層体の構成を示す正面図、第３図（ａ）。 （ｂ）は同漬層本形成時の圧着部のプレス形状の一例金
示す千面図、第４図は積層体と端子の構造の関係を示す
斜視図で、ｅ）はリード線タイプ、（ｂ）はチップ型タ
イプを示す。第６図ｆａｔ　、　（ｂ）はそれぞれリー
ド線タイプおよびチップタイプの完成品の外観形状を示
す斜視図、第６図は本発明の実施例と比較例の完成品の
インピーダンスの周波数特性を示す特性図、第７図は従
来の積層型固体電解コンデンサの購求を示す斜視図であ
る。 １１・・・・・金属箔、１２・・・・・陽圏酸化皮膜、
１４・・・・・・導電性高分子層、１５・・・・・グラ
ファイト層、１６・・・・・・銀ペイント層、１７・・
・・・・コンデンサ素板、１８・・・・・・積層体、１
９・・・・・・銀ペイント、２０・・・・・・誘電体露
出部、２３・・・・・・陽１ｉ１Ｊ−ド＠（電極端子）
、２４・・・・・・陰１ｉｊＪ−ド線（電極端子）、２
８・・・・・・冷間圧接部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁金属の陽極酸化皮膜を誘電体とし、この誘電体
   の所定の部分に導電性高分子層および導電体層を順次形
   成してコンデンサ素板を形成し、このコンデンサ素板の
   前記陽極酸化皮膜誘電体が露出した一方の部分と、導電
   体層を形成した前記所定の他方の部分とを互いに対応さ
   せて複数枚積層し、一方の導電体層間を導電性接着剤で
   結合し、かつ他方の誘電体露出部は、一定の圧力により
   冷間圧接した後、レーザ溶接により接合して、コンデン
   サ素板の積層体を形成し、この積層体の前記誘電体露出
   部と他方の部分に各々電極端子を固着した積層型固体電
   解コンデンサ。
2. （２）電極端子がリード線型端子またはチップ型端子の
   いずれかであ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）冷間圧接する方法がプレスである特許請求の範囲
   第１項記載の積層型固体電解コンデンサ。