JPH05144687A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】微細なチップ形の固体電解コンデンサにおい
て、陽極体内部の密封性を向上させる。 【構成】 複数の平板状の陽極体１ａ及び１ｂをその表
面において接合するとともに、各陽極体１ａ及び１ｂの
端面に、少なくとも接合した陽極体１ａ及び１ｂの端面
よりも幅寸法の大きい金属箔２０を溶接したのち、金属
箔２０を介して開いた陽極体１ａ及び１ｂの内表面に酸
化皮膜層、電解質層３および導電層４を順次生成し、平
板状の陰極体５を介して再度複数の陽極体１ａ及び１ｂ
を接合するとともに、陽極体１ａ及び１ｂの端面から突
出した金属箔２０に陽極端子２を溶接する固体電解コン
デンサの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固体電解コンデンサ
及びその製造方法に関し、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。

【０００２】

【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ップ
化、低背化の要請が高まっている。

【０００３】また、近年テトラシアノキノジメタン（Ｔ
ＣＮＱ）、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。

【０００４】

【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、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。

【０００５】一方、このポリピロールは、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。

【０００６】このような課題は、コンデンサ本体の外表
面を、ディプ、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。しかし、この外装
樹脂層により固体電解コンデンサの小型化、低背化が阻
害されることになり、セラミックコンデンサと同等の１
ｍｍないし４ｍｍ程度の高さ寸法とすることは困難とな
る。また外装樹脂層と端子との接合面に微細な隙間が生
じることもあり、樹脂成形によっても必ずしも高い密封
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。

【０００７】そこで、陽極体の表面に酸化皮膜層、電解
質層及び導電層を順次生成し、この陽極体を平板状の陰
極体の両面に配置する構造が考えられる。この構造によ
れば、陽極体の表面に形成された電解質層は陽極体自体
によって覆われ、陽極体が内部の密封性を保持する外装
をなし、更にチップ型の電子部品としての機械的強度を
堅持することができる。

【０００８】しかしながら、この構造による固体電解コ
ンデンサでは、陽極体として、アルミニウム等からなる
基体に選択的に酸化皮膜層、電解質層等を形成し、これ
を個別に分離したものを用いることとなる。そして、こ
のような製造工程によって形成される陽極体は、分離工
程におけるストレスで酸化皮膜層等が破損してしまうこ
とがあり、電気的特性の劣化、特に漏れ電流の増大を招
く傾向があった。また複数の陽極体を接合しても、接合
位置が微細にずれて隙間が生じてしまい、内部の密封性
を保持することが困難になることがあった。

【０００９】更に、この微細なズレを修正するために接
合後に各陽極体の位置を調整した場合も、この調整によ
り内部の酸化皮膜層が破損されてしまうことがあるほ
か、前記のような陽極体のズレによる密封性の低下を補
完するため、接合した陽極体を超音波溶接した場合も、
超音波溶接等の振動によっても内部の電解質層及び酸化
皮膜層が破損されてしまう不都合があった。

【００１０】また、上記のような固体電解コンデンサの
場合、接合した陽極体の端面に陽極端子を溶接すること
となるが、この溶接工程においても陽極体に機械的スト
レスがかかり、特に超音波溶接により陽極端子を陽極体
に溶接する場合は、その振動により陽極体内部の酸化皮
膜層が破損されてしまうこともあった。

【００１１】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、陽極体内部の密封性を向上さ
せ、信頼性の高い薄形の固体電解コンデンサを得る製造
方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、固体電解コ
ンデンサの製造方法において、複数の平板状の陽極体を
その表面において接合するとともに、各陽極体の端面
に、少なくとも接合した陽極体の端面よりも幅寸法の大
きい金属箔を溶接したのち、金属箔を介して開いた陽極
体の内表面に酸化皮膜層、電解質層および導電層を順次
生成し、平板状の陰極体を介して再度複数の陽極体を接
合するとともに、陽極体の端面から突出した金属箔に陽
極端子を溶接することを特徴としている。

【００１３】

【作用】図面に示したように、陽極体１の表面は、平板
状の陰極体５及び別途用意された陽極体１ｂによって覆
われる。そのため陽極体１の内部は、陽極体１自体によ
って外気から遮断されることになる。また電解質層３
は、導電層４を介して、陰極体５の表面に接続してい
る。そのため、ワイヤーボンディング、半田付け等の手
段で導電層４にリード線を接続する場合と比較して、電
解質層３に与える機械的ストレスが軽減される。また、
リード線等の折り曲げによるストレスが一部に集中する
こともなく、電解質層３の破損を最小限に抑制できる。

【００１４】そして、陽極体１（陽極体１ａ及び１ｂ）
はその端面に溶接する金属箔２０によって予め接合さ
れ、その後金属箔２０を介して開いた状態で表面に酸化
皮膜層、電解質層３及び導電層４を順次生成し、陰極体
５を介して再度陽極体１ａ及び１ｂを接合する。そのた
め、電解質層３を生成した後の陽極体１ａ及び１ｂの接
合状態が安定し、接合位置を調整する必要がなくなる。

【００１５】更に、陽極体１ａ及び１ｂに溶接される陽
極端子２は、陽極体１ａ及び１ｂよりも幅寸法の大きい
金属箔２０に溶接しているため、溶接工程での機械的ス
トレスが直接陽極体１ａ及び１ｂにかかることがなくな
る。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面にしたがい説
明する。図１及び図２は、この発明の実施例における製
造工程を示す斜視図、図３は実施例による固体電解コン
デンサの概念構造を示す断面図である。また図４は、こ
の発明の別の実施例を示す斜視図である。

【００１７】陽極体１は、アルミニウム等の弁作用金属
からなる板状の基体を所定の形状に分離して形成してお
り、図１（Ａ）に示したように、所望の箇所に凹部８を
備えるとともに、陽極体１の一つの端面において開口部
が形成されている。また、この開口部には、陽極体１と
陰極端子６との短絡を防ぐレジスト層７を備えている。

【００１８】この陽極体１ａ及び１ｂを、それぞれの凹
部８が対峙するように接合し、図１（Ａ）に示したよう
に、金属箔２０の表面に配置して超音波溶接する。金属
箔２０は、陽極体１ａ及び１ｂとの溶接に適合したもの
であればよく、例えばこの実施例では、アルミニウム箔
等を用いている。またその幅寸法は、陽極体１ａ及び１
ｂ端面の縦寸法よりも大きく形成しており、そのため陽
極体１ａ及び１ｂの端面に溶接した金属箔２０は陽極体
１ａ及び１ｂからはみ出ることになる。

【００１９】次いで、図１（Ｂ）に示したように、接合
した陽極体１ａ及び１ｂを開き、この状態で凹部８の内
表面に粗面化処理を施したのち化成処理を施して酸化皮
膜層を形成する。酸化皮膜層は、アルミニウムからなる
陽極体１ａ及び１ｂの表層が酸化した酸化アルミニウム
からなり、陽極体１ａ及び１ｂの誘電体となる。

【００２０】更に金属箔２０で連結された状態で陽極体
１ａ及び１ｂの酸化皮膜層上には、ポリピロールからな
る電解質層３を形成する。電解質層３であるポリピロー
ル層は、陽極体１ａ及び１ｂを酸化剤を含有するピロー
ル溶液中に浸漬し、表面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、生
成されたポリピロールの厚さは数μｍないし数十μｍと
なる。この重合工程では、必要に応じて凹部８のみを外
部に露出するよう、樹脂層等により選択的にマスキング
してもよい。

【００２１】次いで、この電解質層３の表面に導電層４
をスクリーン印刷する。その結果、陽極体１ａ及び１ｂ
の表面、特に凹部８の表面は、図３にも示したように、
電解質層３及び導電層４が順次生成された積層構造とな
る。導電層４は、カーボンペースト及び銀ペーストおよ
び導電性の接着剤等からなる多層構造、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。

【００２２】次いで、図１（Ｂ）に示したように、陽極
体１ａもしくは１ｂの表面に陰極体５を載置する。陰極
体５は、平板状のアルミニウムもしくはその合金からな
り、その端部には半田付け可能な金属層、例えば銅等か
らなる陰極端子６を一体に形成している。そして、図２
（Ａ）に示したように、複数の陽極体１ａ及び１ｂを、
金属箔２０を介して再び接合する。この接合により、陰
極体５は、陽極体１ａ及び１ｂの導電層４と接すること
になる。なお陽極体１ａ及び１ｂを陰極体５を介して接
合する際には、陽極体１ａ及び１ｂと陰極体５との間隙
に導電性の接着剤を追加して塗布してもよい。

【００２３】また、金属箔２０には、陽極端子２を超音
波溶接する。溶接は、金属箔２０の陽極体１ａ及び１ｂ
の端面からはみ出した部分で行い、陽極端子２を溶接し
た後に金属箔２０を折込み、図２（Ｂ）に示したような
固体電解コンデンサを得る。陽極端子２は、その断面形
状がＬ字形に形成され、この実施例においては、プリン
ト基板の配線パターンに臨む先端部分に半田付け可能な
金属、例えば銅等を配置し、その反対面にアルミニウム
を配置して接合したクラッド合金を用いている。

【００２４】以上のようにこの実施例による固体電解コ
ンデンサの製造方法では、予め複数の陽極体１ａ及び１
ｂを金属箔２０により接合した状態で酸化皮膜層、電解
質層４等を形成するため、従来のように陽極体１ａ及び
１ｂの分離工程で酸化皮膜層が破損されることはない。
また、陽極体１ａ及び１ｂを予め接合した後に金属箔２
０を介して開き、電解質層３等を形成してから再び接合
するため、接合状態が良好になり、接合後の位置調整等
が必要なくなる。

【００２５】また、陽極端子２は、金属箔２０のはみ出
した部分に溶接しているため、溶接工程での機械的スト
レスが陽極体１ａ及び１ｂに影響することはなく、ま
た、陽極端子２を溶接した金属箔２０を折り畳む際に
も、金属箔２０が可繞性に富むため、陽極体１ａ及び１
ｂへの機械的ストレスもない。

【００２６】なお、複数の陽極体１ａ及び１ｂを金属箔
２０に溶接して接合する場合、図４に示したように、連
続した金属箔２１に載置し、断続的にもしくは連続的に
溶接するとともに、個々のもしくは連続した陽極端子２
をはみ出した部分に溶接してもよい。この場合、金属箔
２１により連結された複数の組合せによる陽極体１ａ及
び１ｂを連続体として供給することができるようになる
ため、製造工程が簡略になる。

【００２７】

【発明の効果】以上のようにこの発明は、固体電解コン
デンサの製造方法において、複数の平板状の陽極体をそ
の表面において接合するとともに、各陽極体の端面に、
少なくとも接合した陽極体の端面よりも幅寸法の大きい
金属箔を溶接したのち、金属箔を介して開いた陽極体の
内表面に酸化皮膜層、電解質層および導電層を順次生成
し、平板状の陰極体を介して再度複数の陽極体を接合す
るとともに、陽極体の端面から突出した金属箔に陽極端
子を溶接することを特徴としているので、複数の陽極体
を陰極体を介して接合しても、その接合状態が良好とな
り、内部の電解質層等を外気から密封することができ
る。

【００２８】また、陽極体自体は、予め基体から分離し
たのち、酸化皮膜層等を形成しているため、分離工程で
の酸化皮膜層の破損等はなくなり、漏れ電流等の電気的
特性への影響がなくなる。

【００２９】そして、陽極端子は、複数の陽極体の端面
からはみ出した金属箔に溶接されるため、この溶接工程
での機械的ストレスが陽極体に与える影響を軽減でき
る。したがって、陽極体内部の酸化皮膜層の破損が少な
くなり、漏れ電流等の電気的特性を所望の水準に維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例における製造工程を示す斜視
図

【図２】この発明の実施例における製造工程を示す斜視
図

【図３】実施例による固体電解コンデンサの概念構造を
示す断面図

【図４】この発明の別の実施例を示した斜視図

【符号の説明】

１ 陽極体 ２ 陽極端子 ３ 電解質層 ４ 導電層 ５ 陰極体 ６ 陰極端子 ７ レジスト層 ８ 凹部 ２０ 金属箔 ２１ 金属箔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の平板状の陽極体をその表面におい
   て接合するとともに、各陽極体の端面に、少なくとも接
   合した陽極体の端面よりも幅寸法の大きい金属箔を溶接
   したのち、金属箔を介して開いた陽極体の内表面に酸化
   皮膜層、電解質層および導電層を順次生成し、平板状の
   陰極体を介して再度複数の陽極体を接合するとともに、
   陽極体の端面から突出した金属箔に陽極端子を溶接する
   固体電解コンデンサの製造方法。