JPWO2006129639A1 - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、陰極部と陽極部を有する固体電解コンデンサ素子を積層してなる固体電解コンデンサであって、陽極部がスペーサを介して積層されていることを特徴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。積層型固体電解コンデンサにおいて、漏れ電流をはじめとする電気特性を改善したコンデンサを提供する。

Description

関連出願との関係

この出願は、米国法典第３５巻第１１１条（ｂ）項の規定に従い、２００５年６月７日に提出した米国仮出願第６０／６８７８８３号の出願日の利益を同第１１９条（ｅ）項（１）により主張する同第１１１条（ａ）項の規定に基づく出願である。

本発明は、固体電解コンデンサ及びその製造方法、特に積層型固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

近年、電気機器のディジタル化、パーソナルコンピュータの高速化に伴い、小型で大容量のコンデンサ、高周波領域において低インピーダンスのコンデンサが要求されている。最近では、電子伝導性を有する導電性重合体を固体電解質として用いた固体電解コンデンサが提案されている。特に、より大きな容量を有する製品が求められており、積層型固体電解コンデンサとして製造されている。

積層型固体電解コンデンサ（９）は、一般に、図１に示すようにエッチング処理された比表面積の大きな金属箔や薄板からなる陽極基体（１）に誘電体の酸化皮膜層（２）を形成し、通常はさらにマスキング層（３）を設けた後、前記酸化皮膜層（２）の外側に陰極部として機能する固体の半導体層（以下、固体電解質という。）や導電ペーストなどの導電体層（４）を形成してコンデンサ素子（２０）を作製する。こうして形成した複数のコンデンサ素子（２０）を方向を揃えて積層し、適宜、導体層（５）を設け、さらに電極リード部（６，７）を付加し、全体を樹脂（８）で封止してコンデンサとする。

単位体積当たりの容量を増すためには多数のコンデンサ素子（２０）を積層する必要がある。しかし、導電性高分子層等を形成したコンデンサ素子を積層し一体化する場合、従来の構造では積層後のコンデンサ素子が機械応力を受けて前記酸化皮膜層や固体電解質、酸化皮膜層に損傷が生じ、漏れ電流特性、ＥＳＲ特性、インピーダンス特性が劣化する場合があった。そこで、例えば、特許文献１（特開平6-232012号公報）はコンデンサ素子をクランク状に形成し、各面の接合部分を溶接で一体化する三層以上の多層化構造を提案している。
しかし、特許文献１の構造は極めて複雑であり、多層化するにつれ設計及び製造が困難になる上、製造コストも掛かる。このため、漏れ電流の低減を実現する積層型固体電解コンデンサ及びその製造方法が求められている。

特開平０６−２３２０１２号公報

従って、本発明の課題は、積層型固体電解コンデンサにおいて、漏れ電流をはじめとする電気特性を改善したコンデンサを提供することにある。

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、従来構造の積層型コンデンサにおいては、特に陽極から陰極の陽極寄り部位（図１のａ〜ｃ_１）における陰極導電層への応力負荷が大きく、この部分への応力を軽減することにより、漏れ電流の低減を実現し得ること、具体的には陽極部分にスペーサを介設すればよいことを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下に示すコンデンサ及びその製造方法に関する。
１．陰極部と陽極部を有する固体電解コンデンサ素子を積層してなる固体電解コンデンサであって、陽極部がスペーサを介して積層されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
２．前記スペーサによって、陽極積層部の厚みを陰極積層部の厚みの７０％〜１３０％とした前記１に記載の固体電解コンデンサ。
３．前記スペーサによって、陰極積層部と陽極積層部の厚みを同一にした前記２に記載の固体電解コンデンサ。
４．各固体電解コンデンサ素子が陽極部から陰極部先端に至るまで平行に配設されている前記１〜３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
５．スペーサが陽極部間領域の５０％以上を占める前記１〜４のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
６．スペーサが金属部材である前記１〜５のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
７．スペーサが表面に低融点金属または合金からなる被覆層を有する前記６に記載の固体電解コンデンサ。
８．スペーサが、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ａｇ系、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ａｇ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｐ系材料からなる群から選択される一種の合金の表面に、低融点金属または合金をメッキ処理した材料である前記７に記載の固体電解コンデンサ。
９．スペーサが陽極基体に抵抗溶接されている前記６〜８のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
１０．複数個の陽極基体を支持板に取り付ける工程、各陽極基体上にスペーサを固定する工程、陽極基体上に誘電体層及び固体電解質層を形成する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
１１．複数個の陽極基体片を支持板に各片の一部が支持板の下縁から突出するように取り付け、突出した陽極基体片上、支持板に沿った領域にスペーサを固定し、突出した陽極基体片の残部に誘電体層、固体電解質層、導電体層を順次形成し、各片を前記支持板の下縁に沿って支持板から分離して固体電解コンデンサ素子とし、複数個の固体電解コンデンサ素子を積層して固体電解コンデンサを形成する工程を含む前記１０に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
１２．複数個の固体電解コンデンサ素子をリードフレーム上に積層して固体電解コンデンサを形成する前記１１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
１３．スペーサが陽極基体に抵抗溶接される前記１０〜１２のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。

本発明によれば、電気的特性、特に漏れ電流が安定して低減された積層型固体電解コンデンサを製造することができる。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
（積層型固体電解コンデンサ）
本発明は、陰極部と陽極部を有する固体電解コンデンサ素子を積層してなる固体電解コンデンサにおいて、陽極部をスペーサを介して積層する。
すなわち、図２に示すように、本発明では、固体電解コンデンサ素子の陽極部間にスペーサ（１０）を、好ましくは陽極積層部の厚みが陰極積層部の厚みの７０％〜１３０％になるように、さらに好ましくは両者の厚みが実質的に同一になるように設ける。これにより、積層コンデンサに含まれる複数の固体電解コンデンサ素子（２０）は、陽極部から陰極部先端に至るまで概ね平行になり、従来の構造で存在した陽極部から陰極部にかけての屈曲ないし湾曲部（図１のａ）がなく、これに隣接する陰極部分（図１のｃ_１）に大きな負荷が掛かるという問題が解消される。

スペーサは好ましくは金属部材であり、より好ましくは低融点金属または合金からなる被覆層を有する。スペーサを非金属部材または単なる金属板とした場合には、スペーサと陽極部の間に接着剤を用いたり個別にハンダ付けするなどの操作が必要であるが、低融点被覆層を有する金属部材を用いた場合、スペーサと陽極部を重ねて抵抗溶接するだけで両者を確実に密着固定できる。また、この場合、各固体電解コンデンサ素子の陽極は陽極端面のみならず陽極部の広い面積にわたってスペーサと接合されるため、スペーサが陽極部を保護ないし補強するとともに各陽極間を電気的にも接続し、積層コンデンサの特性が改善される。
スペーサの基材となる金属は特に限定されず、例えば、ＣｕまたはＣｕ系合金（好ましくはＣｕ含有量９０質量％以上）等が使用可能であり、低融点材料としては、例えば、２３０℃以下、好ましくは２００〜２３０℃程度の範囲に融点を有する金属材料、例えば、ハンダ等が使用可能である。被覆層は、固定を行なうのに十分な厚みであればよいが、通常、0.5μｍ〜１０μｍ程度である（但し、これは例示でありこの範囲に限定されるものではない）。
特に、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ａｇ系、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｆｅ系（Ｚｎ、Ｐ等を含んでよい）、Ｃｕ−Ｎｉ−Ａｇ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｐ系材料からなる群から選択される合金の表面に、低融点金属または合金を含むメッキ処理を施した材料であることが好ましい。このような材料は、リードフレーム材料として用いられており、これをスペーサ材料として用いることが製造上も材料の入手の上でも有利である。

スペーサ層は、陽極の末端から前記マスキング層（３）に至るまでの領域の全部または一部に設ける。陽極基体間に空隙があっても、当該空隙は封止樹脂で封じ得るため、スペーサ層は陽極基体間全部を塞ぐものでなくてもよい。もっとも、スペーサが小さい（小面積）と、積層時や樹脂封止時に図１のａやｃ_１に相当する部分に応力が掛かりやすくなるため、スペーサは、好ましくは、陽極基体間領域の２０％以上、より好ましくは３０％以上、さらに好ましくは５０％以上を占めるものとする。

固体電解コンデンサの他の部分の構成は従来と同様であってよい。例えば、陽極基体（１）は誘電体の酸化皮膜層（２）を有し、通常はさらにマスキング層（３）を有する。また、前記酸化皮膜層（２）の外側に陰極部として機能する固体の半導体層（以下、固体電解質という。）及びさらに導電ペーストなどの導電体層（４）を有する。また、固体電解コンデンサ素子（２０）の陰極部分は隣の固体電解コンデンサ素子（２０）の陰極部分とそれぞれ接するように、また、陽極部分は、スペーサを介して隣の固体電解コンデンサ素子（２０）の陽極部分と重畳するように積層され、例えば、図に示す例では、各陽極端面が導体層／部材（５）で電気的に接続され、これに、適宜、陽極リード部（６）が接続される。また、陰極積層部には陰極リード部（７）が接続される。陰極積層部は導体材料で一体化してもよい。コンデンサ素子の積層体は全体が封止樹脂（８）で封止される。

また、図２では陽極リード部をコンデンサ（９）の側面から引き出しているが、図３に示すように、リード部をリードフレームを用いて形成し（６及び７）、この上にコンデンサ素子（２０）の積層体を設けてもよい。この場合、陽極積層部は陽極リード部（６）と電気的に接続され、陰極積層部は陰極リード部（７）と電気的に接続される。図２の態様と同様に、陽極端面に導体層／部材（５）を設けてもよい。
なお、図３ではリード部は積層体全体の下に設けているが、リード部分を積層体の間に設ける（すなわち、リード部分の両側にそれぞれ１または複数の固体電解コンデンサ素子（２０）を設ける）ことも可能である。

（積層型固体電解コンデンサの製造方法）
また、本発明は積層型固体電解コンデンサの製造方法を提供する。
本発明の方法は、特に、複数個の陽極基体（１）を支持板（１１）に取り付ける工程、各陽極基体（１）上にスペーサ（１０）を固定する工程、陽極基体上に誘電体層及び固体電解質層を形成する工程を含むことを特徴とする。これらの各工程は実現可能な限りにおいて任意の順番で行なってもよい（例えば、スペーサを陽極基体に固定した後、陽極基体を支持板に取り付けてもよい）が、好ましくは、ここに記載した順番で各工程を行なう。より好ましくは、複数個の陽極基体片を支持板に各片の一部が支持板の下縁から突出するように取り付け、突出した陽極基体片上、支持板に沿った領域にスペーサを固定し、突出した陽極基体片の残部に誘電体層、固体電解質層、導電体層を順次形成し、各片を前記支持板の下縁に沿って支持板から分離して固体電解コンデンサ素子とし、複数個の固体電解コンデンサ素子を積層して固体電解コンデンサを形成する。図２及び３に示したように、マスキング層（３）を設けてもよく、この場合、スペーサ（１０）はマスキング層と支持板下辺の間に設ける。

スペーサ（１０）の陽極基体（１）への固定は、溶接、ハンダ付け、接着剤や接着フィルム等による接着など、任意の方法で行なうことができるが、好ましくは、上記の通り、スペーサとして低融点被覆した金属材料を用い、抵抗溶接により陽極基体（１）に固定する。また、複数個の固体電解コンデンサ素子の積層は、上記の通り、各素子の陽極部と陰極部とを重ね、陽極積層部、陰極積層部それぞれを接合することにより行なうが、この際、スペーサと隣接する陽極との接合にも抵抗溶接が利用可能である。
なお、スペーサ（１０）の介設はコンデンサ素子の積層時に行なってもよい。すなわち、複数個の陽極基体（１）を支持板（１１）に取り付け、陽極基体上に誘電体層及び固体電解質層を形成し、次いで、支持板（１１）から分離して個々のコンデンサ素子を得た後、各陽極間にスペーサ（１０）を挿入してコンデンサ素子を積層し、抵抗溶接により陽極−スペーサ−陽極間を一度に固定してもよい。
もっとも、積層段階でスペーサを介設し固定する場合、積層に至るまでの各操作において個々のコンデンサ素子の陽極部は様々な応力を受けることになる。これに対し、予め陽極部にスペーサを固定した場合は、スペーサが陽極部の保護ないし補強部材としても機能するため、予めスペーサを固定してから各種処理を行なうことが好ましい。
抵抗溶接は、スペーサと陽極部とを圧接させた状態で適当な大きさの電流を通電して行なう。例えば、陽極基体を支持板に取り付けた後、陽極部にスペーサ部材を抵抗溶接する場合は、スペーサ部材を各陽極基体に載せて溶接ヘッドで挟んで圧接固定し、ヘッド間に通電する。あるいは、スペーサ部材を陽極基体に圧接した状態で、スペーサ部材と支持部材間に通電してもよい。積層時にスペーサを固定する場合は、陽極−スペーサの積層体の最上部と最下部を溶接ヘッドで挟んで圧接固定し、ヘッド間に通電すればよい。
溶接条件は、スペーサ及び陽極基体を構成する金属、特にその低融点被覆層の種類、これらの金属間の接触抵抗値、スペーサの面積、圧接時の加圧力等により適宜設定すればよい。

（弁作用金属）
以下、本発明が特に有利に適用できる固体電解コンデンサについて詳細に説明する。
本発明において固体電解コンデンサの陽極基体として用いられる弁作用金属としては、例えばアルミニウム、タンタル、チタン、ニオブ、ジルコニウムおよびこれらを基質とする合金等がいずれも使用できる。陽極基体の形状としては、平板状の箔や板や棒状等が挙げられる。このうちアルミニウム化成箔が経済性に優れているので実用上多く用いられている。このアルミニウム化成箔は、４０〜２００μｍ厚、平板形素子単位として縦横１〜３０ｍｍ程度の矩形のものが使用される。好ましくは幅２〜２０ｍｍ、長さ２〜２０ｍｍ、より好ましくは幅２〜５ｍｍ、長さ２〜６ｍｍである。

陽極基体の表面に設ける誘電体皮膜層は、弁作用金属の表面部分に設けられた弁作用金属自体の酸化物層であってもよく、あるいは、弁作用金属箔の表面上に設けられた他の誘電体層であってもよいが、特に弁作用金属自体の酸化物からなる層であることが望ましい。

表面に誘電体皮膜層が形成された平板状の陽極基体の端部の一区画を陽極部とし、残部を陰極部とする。陽極部と陰極部の区分には絶縁樹脂帯（マスキング）を用いても良い。

（固体電解質）
次に、陰極部の誘電体皮膜層上に固体電解質を形成させるが、固体電解質層の種類には特に制限は無く、従来公知の固体電解質が使用できるが、とりわけ高導電率の導電性高分子を固体電解質として作製する固体電解コンデンサは、従来の電解液を用いた湿式電解コンデンサや二酸化マンガンを用いた固体電解コンデンサに比べて、等価直列抵抗成分が低く、大容量でかつ小形となり、高周波性能が良好なために好ましい。

本発明の固体電解コンデンサに用いられる固体電解質を形成する導電性重合体は限定されないが、好ましくはπ電子共役系構造を有する導電性重合体、例えばチオフェン骨格を有する化合物、多環状スルフィド骨格を有する化合物、ピロール骨格を有する化合物、フラン骨格を有する化合物等で示される構造を繰り返し単位として含む導電性重合体が挙げられる。

導電性重合体の原料として用いられるモノマーのうち、チオフェン骨格を有する化合物としては、例えば、３−メチルチオフェン、３−エチルチオフェン、３−プロピルチオフェン、３−ブチルチオフェン、３−ペンチルチオフェン、３−ヘキシルチオフェン、３−ヘプチルチオフェン、３−オクチルチオフェン、３−ノニルチオフェン、３−デシルチオフェン、３−フルオロチオフェン、３−クロロチオフェン、３−ブロモチオフェン、３−シアノチオフェン、３，４−ジメチルチオフェン、３，４−ジエチルチオフェン、３，４−ブチレンチオフェン、３，４−メチレンジオキシチオフェン、３，４−エチレンジオキシチオフェン等の誘導体を挙げることができる。これらの化合物は、一般には市販されている化合物または公知の方法（例えば、Synthetic Metals誌，1986年，15巻，169頁）で準備できる。

また、例えば、多環状スルフィド骨格を有する化合物としては、例えば、１，３−ジヒドロ多環状スルフィド（別名、１，３−ジヒドロベンゾ［ｃ］チオフェン）骨格を有する化合物、１，３−ジヒドロナフト［２，３−ｃ］チオフェン骨格を有する化合物が使用できる。さらには１，３−ジヒドロアントラ［２，３−ｃ］チオフェン骨格を有する化合物、１，３−ジヒドロナフタセノ［２，３−ｃ］チオフェン骨格を有する化合物を挙げることができ、公知の方法、例えば特開平8-3156号公報（米国特許第5530139号明細書）記載の方法により準備することができる。

また、例えば、１，３−ジヒドロナフト［１，２−ｃ］チオフェン骨格を有する化合物、１，３−ジヒドロフェナントラ［２，３−ｃ］チオフェン誘導体、１，３−ジヒドロトリフェニロ［２，３−ｃ］チオフェン骨格を有する化合物、１，３−ジヒドロベンゾ［ａ］アントラセノ［７，８−ｃ］チオフェン誘導体等も使用できる。

縮合環に窒素またはＮ−オキシドを任意に含んでいる化合物もあり、１，３−ジヒドロチエノ［３，４−ｂ］キノキサリンや、１，３−ジヒドロチエノ［３，４−ｂ］キノキサリン−４−オキシド、１，３−ジヒドロチエノ［３，４−ｂ］キノキサリン−４，９−ジオキシド等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

また、ピロール骨格を有する化合物としては、例えば、３−メチルピロール、３−エチルピロール、３−プロピルピロール、３−ブチルピロール、３−ペンチルピロール、３−ヘキシルピロール、３−ヘプチルピロール、３−オクチルピロール、３−ノニルピロール、３−デシルピロール、３−フルオロピロール、３−クロロピロール、３−ブロモピロール、３−シアノピロール、３，４−ジメチルピロール、３，４−ジエチルピロール、３，４−ブチレンピロール、３，４−メチレンジオキシピロール、３，４−エチレンジオキシピロール等の誘導体を挙げられるが、これらに限られない。これらの化合物は、市販品または公知の方法で準備できる。

また、フラン骨格を有する化合物としては、例えば、３−メチルフラン、３−エチルフラン、３−プロピルフラン、３−ブチルフラン、３−ペンチルフラン、３−ヘキシルフラン、３−ヘプチルフラン、３−オクチルフラン、３−ノニルフラン、３−デシルフラン、３−フルオロフラン、３−クロロフラン、３−ブロモフラン、３−シアノフラン、３，４−ジメチルフラン、３，４−ジエチルフラン、３，４−ブチレンフラン、３，４−メチレンジオキシフラン、３，４−エチレンジオキシフラン等の誘導体が挙げられるが、これらに限られるものではない。これらの化合物は市販品または公知の方法で準備できる。

重合の手法は、電解重合でも、化学酸化重合でも、その組合せでもよい。また、誘電体皮膜上に導電性重合体でない固体電解質をまず形成し、次いで上記の重合方法で導電性重合体を形成する方法でもよい。

導電性重合体を形成する例として、３，４−エチレンジオキシチオフェンモノマー及び酸化剤を好ましくは溶液の形態において、別々に前後してまたは一緒に誘電体皮膜上に塗布して形成する方法(特開平2-15611号公報（米国特許第4910645号明細書）や特開平10-32145号公報（関連出願；米国特許第6229689号明細書）)等が利用できる。

一般に導電性重合体には、ドーピング能のある化合物(ドーパント)が使用されるが、ドーパントはモノマー溶液と酸化剤溶液のいずれに添加しても良く、ドーパントと酸化剤が同一の化合物になっている有機スルホン酸金属塩のようなものでもよい。ドーパントとしては、好ましくはアリールスルホン酸塩系のドーパントが使用される。例えば、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アントラセンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸などの塩を用いることができる。

このようにして製造された固体電解質の電気伝導度は、約0.1〜約２００Ｓ／ｃｍの範囲であるが、好ましくは約１〜約１５０Ｓ／ｃｍ、さらに好ましくは約１０〜約１００Ｓ／ｃｍの範囲である。

かくして得られる固体電解コンデンサ素子は、通常、リード端子を接続して、例えば樹脂モールド、樹脂ケース、金属製の外装ケース、樹脂ディッピング等による外装を施すことにより、各種用途のコンデンサ製品とする。また、積層して封止することも可能である。

以下に本発明について代表的な例を示し、さらに具体的に説明する。なお、これらは説明のための単なる例示であって、本発明はこれらに何等制限されるものでない。
なお、以下の例において漏れ電流は、定格電圧（２Ｖ）を６０秒印加した後測定した。

実施例１
短軸方向３ｍｍ×長軸方向１０ｍｍ、厚さ約１００μｍのアルミニウム化成箔（日本蓄電器工業株式会社製、箔種１１０ＬＪＢ２２Ｂ、定格皮膜耐電圧：４ｖｆ）（以下、化成箔と称する。）上にマスキング材３２（耐熱性樹脂）による幅１ｍｍのマスキングを周状に形成し、陰極部と陽極部に分け、陽極部側に2.5ｍｍ×1.0ｍｍのリードフレーム材料（材質：ＣＤＡ１９４００（Ｃｕ−Ｆｅ−Ｚｎ−Ｐ系合金材料（Ｃｕ97.3質量％、Ｆｅ2.5質量％、Ｚｎ0.1質量％、Ｐ0.1質量％）上にＳｎ系の低融点合金被覆を有する）、厚さ0.11ｍｍ）をそれぞれ抵抗溶接し、一方、この化成箔の先端側区画部分である陰極部を、電解液としてアジピン酸アンモニウム水溶液を使用して化成し、水洗した。次いで、陰極部を、３，４−エチレンジオキシチオフェンのイソプロピルアルコール溶液１ｍｏｌ／ｌに浸漬後、２分間放置し、次いで、酸化剤（過硫酸アンモニウム：1.5ｍｏｌ／ｌ）とドーパント（ナフタレン−２−スルホン酸ナトリウム：0.15ｍｏｌ／ｌ）の混合水溶液に浸漬し、４５℃、５分間放置することにより酸化重合を行った。この含浸工程及び重合工程を全体で１２回繰り返し、ドーパントを含む固体電解質層を化成箔の微細孔内に形成した。このドーパントを含む固体電解質層を形成した化成箔を５０℃温水中で水洗し固体電解質層を形成した。固体電解質層の形成後、水洗し、１００℃で３０分乾燥を行った。その上にカーボンペースト及び銀ペーストを被覆してコンデンサ素子を形成した。
このようにして製造したコンデンサ素子は、陰極面と陽極面の厚みがほぼ等しい形状をしていた。このコンデンサ素子４枚をリードフレーム上に積層して定格容量２２０μＦ、定格電圧２Ｖの積層型固体電解コンデンサ５０個を得た。なお、コンデンサ素子の陽極上のスペーサと隣接する陽極との接合は抵抗溶接により行なった。こうして得られた各５０個の固体電解コンデンサを２５０℃のリフロー炉を用いて基板上にハンダ付けを行い、漏れ電流を測定した。

比較例
スペーサを介在させなかった他は実施例と同様にしてコンデンサ素子を製造、積層し、定格容量２２０μＦ、定格電圧２Ｖの固体電解コンデンサ５０個を得た。こうして得られた各５０個の固体電解コンデンサを２５０℃のリフロー炉を用いて基板上にハンダ付けを行い、漏れ電流を測定した。
結果を表１に示す。

以上の例に示されるように、本発明の製造方法によれば、電気的特性、特に漏れ電流のレベル及びバラツキが従来品に比較して顕著に改善されている。

実施例２
スペーサとして2.5ｍｍ×1.0ｍｍのＣｕ系合金（材質：ＣＤＡ Ｃ５０７１０（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｐ系合金材料（Ｃｕ97.7質量％、Ｓｎ2.0質量％、Ｎｉ0.2質量％、Ｐ0.1質量％）にＳｎ系の低融点合金被覆を有する））を用いた他は実施例１と全く同じ方法で固体電解コンデンサを５０個作製し、実施例１と同じ方法で漏れ電流を測定した。結果を表２に示す。

実施例３
スペーサとして2.5ｍｍ×1.0ｍｍのＣｕ系合金（材質：ＣＤＡ Ｃ１４４１５（Ｃｕ−Ｓｎ系合金材料（Ｃｕ99.9質量％、Ｓｎ0.1質量％）にＳｎ系の低融点合金被覆を有する））を用いた他は実施例１と全く同じ方法で固体電解コンデンサを５０個作製し、実施例１と同じ方法で漏れ電流を測定した。結果を表２に示す。

実施例４
スペーサとして2.5ｍｍ×1.0ｍｍのＣｕ系合金（Ｃｕ−Ｎｉ系合金材料にＳｎ系の低融点合金被覆を有する）を用いた他は実施例１と全く同じ方法で固体電解コンデンサを５０個作製し、実施例１と同じ方法で漏れ電流を測定した。結果を表２に示す。

実施例５
スペーサとして2.5ｍｍ×1.0ｍｍのＣｕ系合金（Ｃｕ−Ａｇ系合金材料にＳｎ系の低融点合金被覆を有する）を用いた他は実施例１と全く同じ方法で固体電解コンデンサを５０個作製し、実施例１と同じ方法で漏れ電流を測定した。結果を表２に示す。

実施例６
スペーサとして2.5ｍｍ×1.0ｍｍのＣｕ系合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ａｇ系合金材料にＳｎ系の低融点合金被覆を有する）を用いた他は実施例１と全く同じ方法で固体電解コンデンサを５０個作製し、実施例１と同じ方法で漏れ電流を測定した。結果を表２に示す。

実施例７
スペーサとして2.5ｍｍ×1.0ｍｍのＣｕ系合金（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系合金材料にＳｎ系の低融点合金被覆を有する）を用いた他は実施例１と全く同じ方法で固体電解コンデンサを５０個作製し、実施例１と同じ方法で漏れ電流を測定した。結果を表２に示す。

実施例８
スペーサとして2.5ｍｍ×1.0ｍｍのＣｕ系合金（Ｃｕ−Ｃｏ−Ｐ系合金材料にＳｎ系の低融点合金被覆を有する）を用いた他は実施例１と全く同じ方法で固体電解コンデンサを５０個作製し、実施例１と同じ方法で漏れ電流を測定した。結果を表２に示す。

実施例９
スペーサとして2.5ｍｍ×1.0ｍｍのＣｕ系合金（Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金材料にＳｎ系の低融点合金被覆を有する）を用いた他は実施例１と全く同じ方法で固体電解コンデンサを５０個作製し、実施例１と同じ方法で漏れ電流を測定した。結果を表２に示す。

以上の例に示されるように、本発明の製造方法によれば、電気的特性、特に漏れ電流のレベル及びバラツキが従来品に比較して顕著に改善されている。

実施例１０
予めスペーサ部材を設けず各種処理を行ない、積層段階でコンデンサ素子間に2.5ｍｍ×１．０ｍｍのアルミニウム板をスペーサ部材として挿入した他は実施例１と同様にして積層型固体電解コンデンサ５０個を得た。なお、コンデンサ素子の陽極とスペーサ部材とは各端面を導電性部材にレーザー溶接して固定した。
以上の各例のコンデンサについて、漏れ電流（ＬＣ）が２μＡを超える製品を不良品として不良品率を測定したところ、実施例１〜９では不良品率０％であったのに対し、実施例１０では２％、比較例では３０％であり、本発明の製造方法、特に予めスペーサ部材を固定する製造方法（実施例１）によれば、積層コンデンサ製品の電気的特性が確実に改善されていた。

本発明によれば、電気的特性、特に漏れ電流が安定して低減されたコンデンサ素子が得られる。このため、本発明のコンデンサ及びその製造方法は、広い分野の積層コンデンサの製造において特に有用である。

積層型固体電解コンデンサ素子の従来の一般的構造を示す断面図。 本発明の一態様における積層型固体電解コンデンサ素子の構造を示す断面図。 本発明の別の態様における積層型固体電解コンデンサ素子の構造を示す断面図。 本発明による積層型固体電解コンデンサ素子の製造方法の特徴を示す模式図。

符号の説明

１ 陽極基体
２ 酸化皮膜層
３ マスキング層
４ 導電体層（固体電解質層を含む）
５ 導体層または部材
６ 陽極リード部
７ 陰極リード部
８ 封止樹脂
９ 固体電解コンデンサ
１０ スペーサ
１１ 支持板
２０ コンデンサ素子

Claims (13)

1. 陰極部と陽極部を有する固体電解コンデンサ素子を積層してなる固体電解コンデンサであって、陽極部がスペーサを介して積層されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記スペーサによって、陽極積層部の厚みを陰極積層部の厚みの７０％〜１３０％とした請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記スペーサによって、陰極積層部と陽極積層部の厚みを同一にした請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 各固体電解コンデンサ素子が陽極部から陰極部先端に至るまで平行に配設されている請求項１〜３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
5. スペーサが陽極部間領域の５０％以上を占める請求項１〜４のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
6. スペーサが金属部材である請求項１〜５のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
7. スペーサが表面に低融点金属または合金からなる被覆層を有する請求項６に記載の固体電解コンデンサ。
8. スペーサが、Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｃｕ−Ａｇ系、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ａｇ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｃｏ−Ｐ系、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｐ系材料からなる群から選択される一種の合金の表面に、低融点金属または合金をメッキ処理した材料である請求項７に記載の固体電解コンデンサ。
9. スペーサが陽極基体に抵抗溶接されている請求項６〜８のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
10. 複数個の陽極基体を支持板に取り付ける工程、各陽極基体上にスペーサを固定する工程、陽極基体上に誘電体層及び固体電解質層を形成する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
11. 複数個の陽極基体片を支持板に各片の一部が支持板の下縁から突出するように取り付け、突出した陽極基体片上、支持板に沿った領域にスペーサを固定し、突出した陽極基体片の残部に誘電体層、固体電解質層、導電体層を順次形成し、各片を前記支持板の下縁に沿って支持板から分離して固体電解コンデンサ素子とし、複数個の固体電解コンデンサ素子を積層して固体電解コンデンサを形成する工程を含む請求項１０に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
12. 複数個の固体電解コンデンサ素子をリードフレーム上に積層して固体電解コンデンサを形成する請求項１１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
13. スペーサが陽極基体に抵抗溶接される請求項１０〜１２のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
    

Images