JPH04710A

JPH04710A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH04710A
Application number: JP18918890A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ando; 進安藤; Ikuo Hagiwara; 郁夫萩原
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-01-06

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］この発明は、固体電解コンデンサに関し、特に有機導電
性化合物を利用したチップ形の固体電解コンデンサの改
良にかかる。

〔従来の技術〕

近年の電子機器の小型化、プリント基板への実装の効率
化等の要請から電子部品のチップ化が進められている。

これに伴い、電解コンデンサのチツブ化の要請が高まっ
ている。

固体電解コンデンサは、−船釣に、表面に酸化皮膜層が
形成されたタンタル等からなる陽極体に、例えば二酸化
マンガン等からなる固体電解質層を形成した構成からな
り、小型化が比較的容易であることからチップ化が進ん
でいる。しがしながら、従来の固体電解コンデンサでは
、静電容量範囲が０．１〜１０ｕＦ程度に限られてしま
う。

ところで、近年テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）
　、ポリピロール等の有機導電性化合物を固体電解コン
デンサに応用したものが提案されている。これらの有機
導電性化合物を使用した固体電解コンデンサは、従来の
二酸化マンガン等の金属酸化物半導体からなる固体電解
質と比較して電導度が高く、特にポリピロールは電解質
がポリマー化しているため耐熱性にも優れることから、
チップ化に最適と言われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このポリピロールは、ピロールの化学重合、電解重合あ
るいは気相重合等によって陽極体表面に生成されている
。

ところが、このポリピロール自体の機械的強度は弱く、
電極の引き出し構造によっては、接続工程中にリード線
等が電解質層を破壊してしまうことがあった。あるいは
、接続工程の後にリード線にかかる機械的なストレスが
電解質層に影響を与え、所望の特性を得ることが困難に
なることがあった。

そこで、電解質層が生成された凹部を有する複数の陽極
体を、陰極体の両面に配置することが考えられる。この
ような構造の場合、電解質層は強固な陽極体によって覆
われ、外部からのストレスが及ぶことはない。

一方で、ポリピロールは、水分によりその電気的特性が
変動し易くなる傾向がある。そのため、ポリピロールか
らなる電解質層は外気から密封する必要がある。ところ
が、前記のように、陰極体の両面に陽極体を配置した場
合、陽極体の加工精度によっては陽極体に僅かな歪みが
生じてしまい、あるいは陽極体表面に凹凸が生じてしま
い、複数の陽極体を超音波溶接等の手段で溶接しても隙
間が生じることがあった。そのため、所望の密封状態を
得ることができず、安定した電気的特性を長期にわたり
維持することが困難になる場合があった。

このような課題は、陽極体の外表面を、モールド成形、
インジェクション成形等の手段により、合成樹脂層で被
覆すれば解決できる。しがし、この外装樹脂層により固
体電解コンデンサの小型化が阻害されることになり、ま
た外装樹脂層にピンホールが形成されることもあり、必
ずしも高い密封精度、すなわち所望の耐湿性能を得るこ
とはできなかった。

この発明の目的は、微細なチップ形の固体電解コンデン
サにおいて、電解質層の密封性を良好にし、信穀性の高
い固体電解コンデンサを実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、酸化皮膜層、電解質層および導電層が順次
生成された凹部を備えた複数の陽極体を、その導電層が
互いに対向するように陰極体の両面に配置した固体電解
コンデンサにおいて、陽極体の外表面に、耐熱性の合成
樹脂からなるフィルムを少なくとも１回以上巻回すると
ともに、フィルムの開口端に耐熱性の合成樹脂層を配置
したことを特徴としている。

また、陽極体の外表面に巻回されるフィルムが、複数の
樹脂層を積層したフィルム、あるいは耐熱性の合成樹脂
からなる基材に耐熱性の合成樹脂を塗布したプリプレグ
であることを特徴としている。

更に、前記プリプレグは、芳香族ポリアミド、ポリイミ
ド、ポリフェニレンサルファイドから選択した基材にエ
ポキシ樹脂を塗布してなることを特徴としている。

また、この固体電解コンデンサの製造方法として、酸化
皮膜層、電解質層および導電層が順次生成された凹部を
備えた複数の陽極体を、その導電層が互いに対向するよ
うに陰極体の両面に配置したのち、陽極体の外表面にフ
ィルムを巻回するとともに、フィルムに一定の荷重を付
加し、−次加熱処理を施し、次いで二次加熱処理を施し
てフィルムを固化することを特徴としている。

〔作　用］図面に示すように、この発明では、機械的に跪弱な電解
質層３、例えばポリピロール層は、導電層４とともに陽
極体ｌの一部に形成した凹部６に形成され、相対的な凸
部７に囲繞されることになる。そして、この陽極体１を
帯状の陰極体５の両面に配置している。そのため、電解
質層３は、強固な陽極体１によって外部から遮断される
ことになる。また、陰極′体５の両面に陽極体１を配置
することで、電解質層３と陰極体５との電気的な接続を
行うことができるので、接続構造が簡略になるとともに
、陰極体５をそのまま外部接続用の端子とすることがで
きる。

また、この発明による固体電解コンデンサでは、外表面
にアルミニウム等からなる陽極体１ａ、１ｂが配置され
ることになる。そのため、機械的強度に脆弱な電解質層
３にストレスをかけることなく、陽極体１ａ、１ｂの外
表面にフィルム１０等を貼付できるようになる。またそ
の製造方法として、フィルム１０に一定の荷重を付加し
て加熱処理を施すことができるようになり、フィルム１
０を迅速に固化させることができる。

そして、このフィルム１０およびその開口端部の合成樹
脂層１１によって、電解質層３は外気から密封される。

すなわち、複数の陽極体１ａ、１ｂを陰極体５の両面に
配置した固体電解コンデンサにおいて、陽極体１ａ、１
ｂの間隙はフィルム１０によって閉塞され、端面ば合成
樹脂層１１によって封止されて密封性を保つことになる
。

また、複数のフィルム１０を巻回し、あるいは複数の樹
脂層からなるフィルム１０を巻回した場合、一部にピン
ホール等が発生しても、フィルム１０の他の部分により
このピンホールは閉塞され、全体としての密封性が損な
われることはなくなる。

〔実施例］次いでこの発明の実施例を図面にしたがい説明する。

第１図は、この発明の実施例による固体電解コンデンサ
を示す部分断面図、第２図は、別の実施例による固体電
解コンデンサを示す部分断面図である。また、第３図は
各実施例における固体電解コンデンサの概念構造を示す
部分断面図、第４図はその斜視図、第５図は各実施例に
おける固体電解コンデンサの構造を示す分解斜視図であ
る。

陽極体１は、アルミニウム等の弁作用金属からなり、第
５図に示したように、その一部に深さ約１００μｍの選
択的な凹部６が形成されている。この凹部６は、プレス
加工、切削加工等による機械的加工もしくは化学エツチ
ング加工等による化学的処理のいずれの手段を用いて形
成してもよい。

そしてこの凹部６内は、表面積を拡大するためにエツチ
ング処理、例えば電解エツチング処理が施されている。

更に、エツチング処理を施された凹部６の表面は、化成
処理が施されて酸化皮膜層が形成されている。この酸化
皮膜層は、アルミニウムからなる陽極体１の表層が酸化
した酸化アルミニウムからなり、誘電体となる。

また凹部６の端部付近の一部には、レジスト層８がスク
リーン印刷等の手段で被覆されている。

このレジスト層８は、耐熱性の合成樹脂、例えばフェノ
ール樹脂等からなる。

そして、このレジスト層８の非被覆面には、ポリピロー
ルからなる電解質層３が生成される。この電解質層３で
あるポリピロール層は、陽極体ｌを酸化剤を含有するピ
ロール溶液中に浸漬し、凹部６に化学重合によるピロー
ル薄膜を形成したのち、ピロールを溶解した電解重合用
の電解液中に浸漬するとともに電圧を印加して生成して
おり、その厚さは数μｍないし数十μｍとなる。

更に、この電解質層３の表面には、導電層４がスクリー
ン印刷され、その結果、陽極体１の凹部６には、第３図
に示したように、電解質層３および導電層４が順次生成
されていることになる。この導電層４は、カーボンペー
ストおよび銀ペーストからなる多層構造、もしくは導電
性の良好な金属粉を含有する導電性接着剤からなる単層
構造の何れでもよい。

陰極体５は、第５図に示すように、帯状のアルミニウム
もしくはその合金からなる。この陰極体５の両面に、複
数の陽極体１ａ、１ｂを、その導電層４が互いに対面す
るように配置して接合して必要に応じて超音波溶接し、
第４図に示すような固体電解コンデンサが形成される。

なお、各陽極体１ａ、１ｂの所望の側面には、突起９が
設けられ、この突起９において陽極引き出し用の陽極端
子２を陽極体１ａ、１ｂに溶接している。

陽極端子２は、その断面形状がＬ字形に形成されており
、プリント基板の配線パターンに臨む一方の表面２ａに
半田付は可能な金属、例えば銅等を配置し、陽極体１ａ
、１ｂと当接する他方の表面２ｂにアルミニウムを配置
して接合したクラツド材からなる。この陽極端子２のア
ルミニウムからなる表面２ｂを陽極体１ａ、１ｂに当接
するとともに、超音波溶接等の手段で溶接している。

このような構造からなる固体電解コンデンサの陽極体１
ａ、ｌｂの外表面に、第１図に示すように、耐熱性の合
成樹脂からなるフィルム１０を巻回して、陽極体２の両
端面からフィルム１０を僅かに突出させるとともに、こ
のフィルム１０の開口端に合成樹脂層１１を配置する。

このフィルム１０は、耐熱性に優れた芳香族ポリアミド
樹脂からなり、表面にエポキシ樹脂を塗布したいわゆる
プリプレグを使用した。そして、このフィルム１０を陽
極体１ａ、１ｂの外表面に巻回するとともに、フィルム
１０に１〜１０）ｃｇ／ｃｉｉの荷重ヲ印加して５０〜
１２０°Ｃの一次加熱処理を１〜２０分施して、フィル
ム１０を陽極体２の表面に仮固着させ、次いで１２０〜
１７０°Ｃで１〜２時間の二次加熱処理を施し、フィル
ム１０を固化させる。

また、フィルム１０の開口端に配置する合成樹脂層１１
は、エポキシ樹脂等の熱硬化性合成樹脂からなり、これ
をボッティング等の手段で被覆した後、固化させて形成
している。なお、この合成樹脂層１１は、フィルム１０
の一次加熱処理ののちに被覆し、二次加熱処理において
同時に硬化させることもできるが、実験では合成樹脂層
１１の剥離等の不都合が生じることがあり、この実施例
では、フィルム１０の二次加熱処理ののちにボンティン
グ、硬化させた。

また、図示しないが、フィルム１０の開口端に配置した
合成樹脂層１１の表面から突出している陽極端子２およ
び陰極体５は、その先端を陽極体１ａ、ｌｂの側面に沿
って折り曲げて、陽極体１ａ、１ｂの底面に密着させて
もよい。

以上のような固体電解コンデンサでは、第３図および第
４図に示したように、陰極体１ａ、１ｂが陰極体５の両
面に配置され、各陽極体１ａ、１ｂの電解質層３は導電
層４を介して、挟み込むように陰極体５と接続されるの
で、電解質層３と陰極体５との電気的な接続構造が簡略
になる。

また、陽極体１ａ、１ｂの外表面は、第１図に示したよ
うに、フィルム１０および合成樹脂層１１によって覆わ
れて外気から遮断されている。そのため、陰極体５の両
面に複数の陽極体１ａ、　ｌｂを配置した固体電解コン
デンサにおいて、陽極体１ａ、ｌｂ間の間隙を密閉する
ことができる。また、例えば陽極体１をモールド樹脂で
覆う封止構造と比較して、全体の容積を小さくすること
ができる。

そして、この実施例ではフィルム１０を芳香族ポリアミ
ド樹脂の表面にエポキシ樹脂を塗布したプリプレグとし
た。そのため、フィルム１０を陽極体ｌの表面に巻回し
たのち加熱処理を施すことにより、プリプレグが陽極体
１の表面で固化して密封性を高めることができる。

更に製造方法として、フィルム１０を巻回するとともに
一定の荷重で加熱処理を施して、フィルム１０を仮固着
させているため、フィルム１０自体に接着性がない場合
でも、フィルム１０を陽極体１の表面に配置することが
容易になる。

次いで第２図に示す、この発明の別の実施例について説
明する。この実施例では、先の実施例と同様、陽極体２
は、その凹部６に電解質層３等が順次生成されており、
この陽極体２を陰極体５の両面に配置している。

そして、陽極体２の表面に耐熱性の高い合成樹脂、例え
ばポリイミドからなるフィルム１２を２回以上巻回する
とともに、フィルム１２の開口端に工ボキシ樹脂を充填
している。

この実施例においては、陽極体２の表面に複数のフィル
ム１２を巻回することにより、フィルム１２の一部にピ
ンホールが生じても、他の部分でこのピンホールが閉塞
されるため、密封性が損なわれることがなくなる。

このようなピンホールによる破損は、複数の合成樹脂層
を積層したフィルム、例えば複数のフィルムを貼り合わ
せたフィルムを陽極体２の表面に巻回しても補うことが
できる。

次いで、この発明により得られた固体電解コンデンサと
従来の固体電解コンデンサとの耐湿特性を比較する。

一般的にポリピロール等の有機導電性化合物は吸湿によ
り特性が劣化し、あるいはコンデンサとしての所望の特
性が得られなくなることが知られている。これは、ポリ
ピロールの酸化により伝導度が低下するほか、水分とポ
リピロールから脱ドープした蔭イオンとが陽極の酸化皮
膜を劣化させるため、静電容量が急速に低下し、損失が
増大するためと考えられている。

そこで、ここでは定格電圧１０Ｖ定格静電容量８．２μ
Ｆの各試料を、６０°Ｃ湿度９５％の飽和状態において
１０００時間無負荷放置し、その静電容量（Ｃａｐ）お
よび損失角の正接（ｔａｎδ）を測定した。

試料としては、先の実施例において示した、陰極体の両
面に電解質層等を生成した陽極体を配置したものを用意
し、（ａ）フィルムなしく従来例）、（ｂ）プリプレグ
〔芳香族ポリアミド＋エポキシ〕（実施例１　）　、（
Ｃ）ポリイミドフィルム２巻回（実施例２）をそれぞれ
２０個用意した。以下にその平均値を示す。

この結果からも明らかなように、この発明によって得ら
れた固体電解コンデンサは耐湿特性に優れるため、従来
例と比較して安定した電気的特性を長期にわたり維持す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明は、酸化皮膜層、電解質層および
導電層が順次生成された凹部を備えた複数の陽極体を、
その導電層が互いに対向するように陰極体の両面に配置
した固体電解コンデンサにおいて、陽極体の外表面に、
耐熱性の合成樹脂からなるフィルムを少な（とも１回以
上巻回するとともに、フィルムの開口端に耐熱性の合成
樹脂層を配置したことを特徴としているので、陰極は、
陽極体を陰極体の両面に配置するだけで外部に引き出せ
る。そのため、画電極の接続構造が簡略であり、製造工
程が容易となるほか、安定した接続状態を長期にわたり
維持することができる。

また、陽極端子に対する外部からのストレスも陽極端子
が陽極体にのみ接続されているため、内部の電解質層に
影響することはない。そして、陰極端子となる陰極体へ
のストレスも複数の陽極体の挟み込みによって吸収され
、内部の電解質層に対するストレスは軽減され、電気的
特性を長期にわたり維持することができる。

更に、陽極体の外表面には、耐熱性の合成樹脂からなる
フィルム、およびその開口端の合成樹脂層により覆われ
ているため、複数の陽極体を陰極体の両面に配置した固
体電解コンデンサにおいて、陽極体の間隙は、その接合
状態にかかわらずフィルムによって閉塞される。また、
陰極体の導出部分は合成樹脂層によって封止されて、そ
れぞれ密封性を保つことができ、耐湿特性が向上すると
同時に、その全体の容積も従来の樹脂モールドと比較し
て少なくすることができる。

また、このフィルムを陽極体の外表面に巻回する工程に
おいても、機械的なストレスが内部の電解質層に及ぶこ
ともなく、またフィルムを一定の荷重で加熱処理するこ
とができる。そのため、製造工程が迅速かつ簡略になり
、電気的特性に対する信頼性も向上する。

また、陽極体の外表面に巻回されるフィルムが、複数の
樹脂層を積層したフィルム、あるいは合成樹脂からなる
基材に合成樹脂を塗布したプリプレグであることを特徴
としている。そのため、フィルムもしくはフィルムの基
材の一部にピンホール等が発生しても、フィルムの他の
部分によりこのピンホールは閉塞され、全体としての密
封性が損なわれることはなくなる。また、特にプリプレ
グとして、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニ
レンサルファイドから選択した基材にエポキシ樹脂を塗
布したものは、耐熱性にも優れ、半田付は工程、使用環
境等における熱的ストレスにより変質、変形することが
ない。そのため、長期にわたり密封性を保持することが
でき、固体電解コンデンサの寿命特性も向上する。

更に、この固体電解コンデンサの製造方法として、酸化
皮膜層、電解質層および導電層が順次生成された凹部を
備えた複数の陽極体を、その導電層が互いに対向するよ
うに陰極体の両面に配置したのち、陽極体の外表面にフ
ィルムを巻回するとともに、フィルムに一定の荷重を付
加して一次加熱処理を施し、次いで二次加熱処理を施し
てフィルムを固化することを特徴としている。そのため
、フィルムを一定荷重の付加状態で一次加熱処理するこ
とでフィルムを仮固着させることができ、接着剤が塗布
されていないフィルムであっても貼付でき、製造工程が
簡略になる。

更に、陽極体に巻回するフイムルに、予め極性表示、定
格電圧、定格静電容量等の必要事項を印刷しておくこと
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例による固体電解コンデンサ
を示す部分断面図、第２図は、別の実施例による固体電
解コンデンサを示す部分断面図である。また、第３図は
各実施例における固体電解コンデンサの概念構造を示す
部分断面図、第４図はその斜視図、第５図は各実施例に
おける固体電解コンデンサの構造を示す分解斜視図であ
る。１・・・陽極体、　　　２・・・陽極端子、３・・・電
解質層、　　　４・・・導電層、５・・・陰極体、７・・・凸　部、９・・・突　起、１１・・・合成樹脂層。６・・・凹　部、８・・・レジスト層、１０．１２・・・フィルム、第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸化皮膜層、電解質層および導電層が順次生成さ
れた凹部を備えた複数の陽極体を、その導電層が互いに
対向するように陰極体の両面に配置した固体電解コンデ
ンサにおいて、陽極体の外表面に、耐熱性の合成樹脂か
らなるフィルムを少なくとも１回以上巻回するとともに
、フィルムの開口端に耐熱性の合成樹脂層を配置した固
体電解コンデンサ。
（２）陽極体の外表面に巻回されるフィルムが、複数の
樹脂層を積層してなる請求項１記載の固体電解コンデン
サ。
（３）陽極体の外表面に巻回されるフィルムが、耐熱性
の合成樹脂からなる基材に耐熱性の合成樹脂を塗布した
プリプレグである請求項１記載の固体電解コンデンサ。
（４）プリプレグが、芳香族ポリアミド、ポリイミド、
ポリフェニレンサルファイドから選択した基材に、エポ
キシ樹脂を塗布してなる請求項３記載の固体電解コンデ
ンサ。
（５）酸化皮膜層、電解質層および導電層が順次生成さ
れた凹部を備えた複数の陽極体を、その導電層が互いに
対向するように陰極体の両面に配置したのち、陽極体の
外表面にフィルムを巻回するとともに、フィルムに一定
の荷重を付加して一次加熱処理を施し、次いで二次加熱
処理を施してフィルムを固化する請求１記載の固体電解
コンデンサの製造方法。