KR100869440B1 - 적층형 고체 전해 콘덴서 - Google Patents

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후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤
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Abstract

양호한 내습 성능을 실현할 수가 있고 초박형의 적층형 고체 전해 콘덴서를 제공한다. 적층형 고체 전해 콘덴서(100)는 도전성을 가지는 기판(13)과, 기판(13) 상에 배치된 콘덴서 소자(200)와, 기판(13) 상에 접속되고 콘덴서 소자(200)를 덮는 기판(13)과 도통하는 금속 캡(11)을 구비하고, 콘덴서 소자(200)의 음극(24)과 기판(13)은 도통하고 있는 것을 특징으로 한다.
초박형, 고체 전해 콘덴서, 적층형, 금속 캡, 내습 성능

Description

적층형 고체 전해 콘덴서{LAMINATED SOLID ELECTROLYTIC CONDENSER}
　　 도 1은　본 발명의 제1의 실시의 형태에 관계되는 적층형의 고체 전해 콘덴서(laminated solid electrolytic condenser)를 설명하기 위한 도이다.
　　 도 2는 도 1 (a)의 A－A선 단면 중 콘덴서 소자(condenser device)의 단면을 나타내는 도이다.
　　 도 3은 본 발명의 제2의 실시의 형태에 관계되는 고체 전해 콘덴서를 설명하기 위한 도이다.
　　 도 4는 양극박 및 음극박의 형상에 대해서 설명하기 위한 도이다.
도 5는　도 3의 B－B선 단면도이다.
　 　 <부호의 설명>　　
　 10　케이스부
　 11　금속 캡(metal cap)
　 12　절연성층
　 13　베이스 기판
　 20, 20a　단위 소자
　 21, 21a　양극박(陽極箔)
　 22　고체 전해질층
23　카본 페이스트(carbon paste)층
　 24　인출 음극층
　 27　음극박(陰極箔)
　 28　용접부
　 31　양극 단자
　 32　절연 부재
　 33　볼록부
　 100, 100a　고체 전해 콘덴서(solid electrolytic condenser)
　 200, 200a　콘덴서 소자(condenser device)
특허문헌 1:　일본 특허공개 2005－116713호 공보
　 본 발명은 적층형 고체 전해 콘덴서에 관한 것이다.　　
　 고체 전해 콘덴서는 전해 콘덴서 중에서도 주파수 특성이 우수하기 때문에 주목되고 있다. 고체 전해 콘덴서에는 권회형 고체 전해 콘덴서, 적층형 고체 전해 콘덴서 등이 있다. 적층형 고체 전해 콘덴서의 외장은 일반적으로는, 에폭시 수지(epoxy resin)로 몰드(mold)한 구조를 가지고 있다. 그렇지만, 에폭시 수지 몰드의 외장에는 몇가지 결점이 있었다.　　
　 일반적으로, 에폭시 수지 몰드의 방법으로서 트랜스퍼 몰드(transfer mold)가 이용되고 있다. 그렇지만, 이 방법에 있어서는, 에폭시 수지를 150℃ 이상으로 가열하고, 또한 수기압 이상의 압력으로 에폭시 수지가 유입된다. 이에 의해 중합 소자에 큰 스트레스(stress)가 걸린다. 그 결과, 누설전류의 증가, 쇼트(short) 등이 발생하기 쉽게 된다. 또, 고온의 에폭시 수지가 중합 소자의 전극박의 사이로 들어간다. 그 결과, 폴리머(polymer)가 박리하는 것에 의한 특성 열화가 발생할 우려가 있다.　　　
　 또, 외장 몰드에 사용되는 에폭시 수지에는 충전 밀도를 높이기 위한 충전제(filler)가 함유되어 있다. 이에 의해 분자 레벨의 공극이 무수히 존재한다. 그 결과 내습성에 결점이 생긴다. 이에 더하여 에폭시 수지 외장의 경우, 실장시의 가열에 의해 패키지 크랙(package crack)이 발생할 가능성이 있다. 이를 회피하기 위해서는, 외형 치수에 비례하여 어느 일정의 두께가 필요하게 된다. 그 결과, 초박형의 패키지(package)를 실현할 수가 없다.　　
그래서, 트랜스퍼 몰드 이외의 방법으로서 1액성 에폭시 수지를 함침시킨 열융착 테이프를 중합 소자에 첩부하고, 가열에 의해 용해된 에폭시 수지로 몰드(mold)하는 방법이 제안되었다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
그렇지만, 특허문헌 1의 기술에 의해 제작된 고체 전해 콘덴서에 있어서는, 외장 몰드 재료가 에폭시 수지이므로 양호한 내습 성능을 실현하는 것이 곤란하다.　　 본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 양호한 내습 성능을 실 현할 수가 있는 초박형의 적층형 고체 전해 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관계되는 적층형 고체 전해 콘덴서는 도전성을 가지는 기판과, 기판 상에 배치된 콘덴서 소자와, 기판 상에 접속되고 콘덴서 소자를 덮고 기판과 도통하는 금속 캡(metal cap)을 구비하고, 콘덴서 소자의 음극과 기판은 도통하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.　
　 본 발명에 관계되는 적층형 고체 전해 콘덴서에 있어서는, 밀봉성이 높고 외부 환경으로부터의 차단 효과가 큰 금속 캡에 의해 콘덴서 소자가 덮여 있다. 이 경우, 높은 내습 성능을 실현할 수가 있다. 이에 의해 본 발명에 관계되는 적층형 고체 전해 콘덴서의 특성 열화를 억제할 수가 있다. 또, 금속 캡 및 기판이 음극으로서 기능하기 때문에, 본 발명에 관계되는 적층형 고체 전해 콘덴서의 ESR을 저감시킬 수가 있다.　　　
　 금속 캡은 기판에 용접되어 있어도 좋다. 이 경우, 금속 캡과 기판의 전기 저항을 보다 효과적으로 억제할 수가 있다. 또, 기판은 금속 또는 표면에 금속이 형성된 세라믹스(ceramics)로 이루어지고, 음극 단자를 구비하고, 적어도 하나의 관통공을 가지고, 적층형 고체 전해 콘덴서는 콘덴서 소자의 양극으로부터 관통공을 개재하여 외부로 인출된 양극 단자를 더 구비하고 있어도 좋다.　　　
　 관통공에 있어서의 기판과 양극 단자의 사이에 절연 부재가 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 기판과 양극 단자의 단락을 방지할 수가 있다. 또, 절연 부재는 유 리 또는 고무로 이루어져 있어도 좋다. 이 경우, 본 발명에 관계되는 적층형 고체 전해 콘덴서의 밀봉성이 향상된다.　　
　 기판의 하면에 있어서, 양극 단자와 음극 단자의 사이에 절연층이 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 양극 단자와 음극 단자의 단락을 방지할 수가 있다. 또, 금속 캡의 내면에는 절연성층이 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 콘덴서 소자와 금속 캡의 단락을 방지할 수가 있다.　　
　 콘덴서 소자는 밸브(valve) 작용을 가지는 금속으로 이루어지는 양극박의 표면에 세퍼레이터(separator)를 포함하는 고체 전해질층, 카본 페이스트(carbon paste) 및 인출 음극층이 차례로 형성된 단위 소자를 포함하고, 기판과 단위 소자의 인출 음극층은 도통하고 있어도 좋다. 또, 콘덴서 소자는 단위 소자가 복수 적층된 구조를 가지고, 복수의 단위 소자 중 최하단의 단위 소자의 인출 음극층과 기판이 도통하고 있어도 좋다.　　
　 콘덴서 소자는 밸브 작용을 가지는 금속으로 이루어지는 양극박의 상하면에 세퍼레이터를 포함하는 고체 전해질층과 고체 전해질층측의 면에 탄화물 입자를 보유하는 음극박이 차례로 형성된 단위 소자를 포함하고, 기판과 음극박은 도통하고 있어도 좋다. 이 경우, 음극박을 구성하는 금속과 고체 전해질층은 직접적으로 접촉하는 것이 아니라 유기물인 탄화물 입자를 개재하여 접촉하게 된다. 그에 의해 음극박과 고체 전해질층의 밀착성이 향상된다. 또, 적층형 고체 전해 콘덴서에의 통전시에는 음극박, 탄화물 입자 및 고체 전해질층이 도통하게 된다. 이에 의해 탄화물 입자 및 고체 전해질층은 적층형 고체 전해 콘덴서의 음극으로서의 용량에 영 향을 미치지 않고, 양극측의 정전용량이 적층형 고체 전해 콘덴서의 용량으로 된다.　　
단위 소자의 음극박은 서로 도통하고 있어도 좋다. 또, 콘덴서 소자는 단위 소자가 복수 적층된 구조를 가지고, 복수의 단위 소자의 각 음극박은 서로 도통하고 있어도 좋다.
　 이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 설명한다.　　　
　 (제1의 실시의 형태)
　 도 1은 본 발명의 제1의 실시의 형태에 관계되는 적층형의 고체 전해 콘덴서(100)를 설명하기 위한 도이다. 도 1 (a)는 고체 전해 콘덴서(100)의 단면도이고, 도 1 (b)는 고체 전해 콘덴서(100)의 상면도이고, 도 1 (c)는 고체 전해 콘덴서(100)의 저면도이다. 도 1 (a)에 나타내듯이, 고체 전해 콘덴서(100)는 케이스부(10) 내에 콘덴서 소자(200)가 수용된 구조를 가진다.　
　 도 1 (a) 및 도 1 (b)에 나타내듯이, 케이스부(10)는 베이스 기판(13) 상에 금속 캡(metal cap)(11)이 배치된 구조를 가진다. 금속 캡(11)은 베이스 기판(13)에 심 용접(seam welding) 등에 의해 용접되어 있어도 좋다. 금속 캡(11)은 동(copper), 알루미늄(aluminium), SPC 강판, 코발트(cobalt) 강판, 스테인레스(stainless steel) 등의 금속으로 구성된다.　
　 베이스 기판(13)은 도전성을 가지고 용이하게 납땜이 가능하고 수분 투과성이 낮은 재료로 구성되어 있다. 예를 들면, 동, 알루미늄, SPC 강판, 코발트 강판, 스테인레스 등의 금속과, 표면에 도금 등에 의해 금속층이 형성된 세라믹 스(ceramics) 등을 베이스 기판(13)으로서 이용할 수가 있다. 금속 캡(11)의 내측에는 절연성층(12)이 코트(coat)되어 있다. 이에 의해 콘덴서 소자(200)와 금속 캡(11)의 단락(short)을 방지할 수가 있다. 또한, 절연성층(12)으로서는 절연성을 가지는 수지, 나일론(nylon), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate)) 등을 이용할 수가 있다.　　　
　 또, 도 1 (a) 및 도 1 (c)에 나타내듯이, 베이스 기판(13)의 양단 근방에는 관통공이 형성되어 있다. 각각의 관통공에는 양극 단자(31)가 배치되어 있다. 양극 단자(31)와 관통공의 간극에는 절연 부재(32)가 형성되어 있다. 이에 의해 양극 단자(31)와 베이스 기판(13)의 단락을 방지할 수가 있다.　　　
　 양극 단자(31)는 용이하게 납땜 가능한 도전성 재료로 구성된다. 예를 들면, SPC강, 코발트강 등을 양극 단자(31)로서 이용할 수가 있다. 양극 단자(31)는 후술하는 양극박(21)의 인출부에 접속되어 있다. 또, 베이스 기판(13)은 하면에 있어서 양 관통공의 사이에 볼록부(33)를 구비한다. 볼록부(33)는 후술하듯이 음극 단자로서 기능한다. 볼록부(33)와 양극 단자(31)의 사이에는 절연 시트(34)가 형성되어 있다. 이에 의해 볼록부(33)와 양극 단자(31)의 단락을 방지할 수가 있다.　　
　 절연 부재(32)는 경질 유리, 연질 유리 등의 유리, 고무 등으로 구성된다. 베이스 기판(13)으로서 SPC 강판 등의 선팽창 계수가 비교적 큰 재료를 이용한 경우, 절연 부재(32)로서 연질 유리를 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 베이스 기판(13)으로서 코발트 강판 등의 선팽창 계수가 비교적 작은 재료를 이용한 경우, 절연 부재(32)로서 경질 유리를 이용하는 것이 바람직하다. 이들의 경우, 케이스 부(10)의 밀봉성을 향상시킬 수가 있다.　　　
　 이어서, 도 1 (a) 및 도 2를 참조하면서, 콘덴서 소자(200)의 상세한 것에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1 (a)의 A－A선 단면 중 콘덴서 소자(200)의 단면을 나타내는 도이다. 도 1 (a) 및 도 2에 나타내듯이, 콘덴서 소자(200)는 단위 소자(20)가 복수 적층된 복층 소자 구조를 가진다. 본 실시의 형태에 관계되는 콘덴서 소자(200)는 베이스 기판(13) 상에 도전성의 접착제(25)를 개재하여 단위 소자(20)가 2개 적층된 구조를 가진다. 단위 소자(20)의 적층수를 조정함으로써 임의의 용량으로 설정할 수가 있다.　　　
　 접착제(25)는 은 등의 도전성 재료로 구성된다. 단위 소자(20)는 양극박(21) 전체의 표면에 고체 전해질층(22), 카본 페이스트(carbon paste)층(23) 및 인출 음극층(24)이 차례로 형성된 구조를 가진다. 양극박(21)은 표면에 유전체 산화 피막이 형성된 밸브 금속(valve metal)으로 이루어진다. 양극박(21)에 이용되는 밸브 금속으로서는 알루미늄 등의 금속을 들 수 있다. 유전체 산화 피막은 밸브 금속의 표면에 에칭(etching) 처리 및 화성(化成) 산화 처리를 함으로써 형성할 수가 있다.　　　
　 양극박(21)은 유전체 산화 피막이 형성된 밸브 금속을 소정의 형상으로 뽑아냄으로써 형성할 수가 있다. 이렇게 뽑아낼 때, 양극박(21)의 단면에 있어서 밸브 금속이 노출되고 유전체 산화 피막의 결손이 발생한다. 따라서, 노출된 밸브 금속 상에 산화 피막을 새로이 형성할 필요가 있다. 예를 들면, 뽑아낸 후에 화성 처리 및 열처리를 수회 행함으로써, 밸브 금속의 노출부에 유전체 산화 피막을 새로이 형성할 수가 있다. 이 화성 처리는 아디프산암모늄(ammonium adipate) 농도 0.5wt%∼2wt%를 주체로 한 화성액을 이용하여 유전체 산화 피막의 화성 전압값에 근사한 전압으로 행해진다. 또, 열처리는 200℃∼280℃의 온도 범위에서 행해진다.　　　
　 고체 전해질층(22)은 세퍼레이터(separator)를 구비한다. 고체 전해질층(22)에 있어서 세퍼레이터 내와 세퍼레이터 및 양극박(21)의 사이에 고체 전해질이 형성되어 있다. 세퍼레이터는 예를 들면, PET(polyethyleneterephthalate) 섬유, 아크릴(acryl) 섬유 등의 고분자 섬유를 단독 또는 혼사한 합성 섬유를 주체로 한다. 고체 전해질은 PEDT(3, 4－폴리에틸렌디옥시티오펜(3, 4-polyethylenedioxythiophene)) 등으로 이루어진다. 이 고체 전해질은 세퍼레이터(separator)에 중합성 모노머(monomer) 및 산화제를 적당량 함침시킴으로써 형성할 수가 있다. 여기서, 고체 전해질의 형성 방법에 대해서 설명한다.　　　
　 우선, 양극박(21) 표면 및 세퍼레이터 상에 고체 전해질로 되는 모노머(monomer) 및 산화제의 혼합액을 형성시킨다. 여기서 이용하는 모노머는 휘발성 용매와의 혼합 용제이다. 이 혼합 용제에 있어서의 모노머 농도는 1wt%∼50wt%의 범위 내이고 10wt%∼35wt%인 것이 바람직하다. 또, 산화제는 40wt%∼60wt% 정도의 알코올(alcohol)계 용제이다. 본 실시의 형태에 있어서는 60wt% 농도의 산화제를 사용하고 있다. 다음에, 양극박 및 세퍼레이터에 형성시킨 혼합액을 가열 중합법에 의해 고체 전해질(22)을 형성시킨다.　　　
　 또한, 고체 전해질층(22)이 노출되는 부분에는 절연층(26)이 형성되어 있다. 이에 의해 고체 전해질층(22)으로부터 고체 전해질이 스며 오르는 것이 방지된다. 절연층(26)은 예를 들면, 실리콘(silicon) 수지나 에폭시(epoxy) 수지, 폴리아미드(polyamide) 수지, 폴리이미드(polyimide) 수지 등의 절연성을 구비한 합성 수지로 이루어진다.　　　
인출 음극층(24)은 은 페이스트(silver paste) 등으로 구성된다. 본 실시의 형태에 있어서는, 하측의 단위 소자(20)의 인출 음극층(24)과 베이스 기판(13)이 접착제(25)를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해 베이스 기판(13) 및 금속 캡(metal cap)(11)은 음극으로서도 기능한다.　　
　 본 실시의 형태에 관계되는 고체 전해 콘덴서(100)는 밀봉성이 높고, 외부 환경으로부터의 차단 효과가 큰 금속 캡(11) 및 베이스 기판(13)에 의해 콘덴서 소자(200)가 밀봉되어 있기 때문에, 높은 내습 성능을 실현한다. 따라서, 고체 전해 콘덴서(100)의 특성 열화를 억제할 수가 있다. 또, 케이스부(10) 전체가 음극으로서 기능하기 때문에, 본 실시의 형태에 관계되는 고체 전해 콘덴서(100)의 ESR을 저감시킬 수가 있다.　　
　 (제2의 실시의 형태)
　 도 3은 본 발명의 제2의 실시의 형태에 관계되는 고체 전해 콘덴서(100a)를 설명하기 위한 도이다. 도 3 (a)는 고체 전해 콘덴서(100a)의 단면도이고, 도 3 (b)는 고체 전해 콘덴서(100a)의 상면도이고, 도 3 (c)는 고체 전해 콘덴서(100a)의 저면도이다. 도 3 (a)∼도 3 (c)에 나타내듯이, 고체 전해 콘덴서(100a)가 도 1의 고체 전해 콘덴서(100)와 다른 점은 콘덴서 소자(200) 대신에 콘덴서 소자(200a)가 배치되어 있는 점이다.　　　
　 콘덴서 소자(200a)는 양극박(21a)의 상하면의 각각에 고체 전해질층(22) 및 음극박(27)이 차례로 적층된 단위 소자(20a)가 복수 적층된 구조를 가진다. 본 실시의 형태에 관계되는 콘덴서 소자(200a)는 단위 소자(20a)가 2개 적층되어 있다. 콘덴서 소자(200a)는 도전성의 접착제(25)에 의해 베이스 기판(13) 상에 접착되어 있다. 이에 의해 금속 캡(11) 및 베이스 기판(13)은 음극으로서 기능한다.　　　
　 양극박(21a)이 도 1의 양극박(21)과 다른 점은 형상이다. 자세한 것은 후술한다. 음극박(27)은 알루미늄(aluminium), 탄탈룸(tantalum), 니오븀(niobium) 등의 금속으로 이루어진다. 본 실시의 형태에 있어서는 음극박(27)은 알루미늄박으로 구성된다. 음극박(27)의 표면에는 탄화물의 증착 처리 또는 물리적 흡착 처리가 행해져 있다. 그 결과 탄화물 입자가 음극박(27)의 표면에 흡착되어 있다.　　　
　 이와 같이, 음극박(27)을 구성하는 금속과 고체 전해질층(22)은 직접적으로 접촉하는 것이 아니라 유기물인 탄화물 입자를 개재하여 접촉하게 된다. 그에 의해 음극박(27)과 고체 전해질층(22)의 밀착성이 향상된다. 또, 통상의 산화 피막의 에칭 피트(etching pit)보다 탄화물 입자끼리의 공극의 쪽이 넓어지기 때문에, 고체 전해질층(22) 내의 고체 전해질이 효율적으로 형성된다. 이에 의해 음극박(27)과 고체 전해질층(22)의 계면 저항이 감소하고, tanδ 및 ESR이 저하한다. 그 결과, 고체 전해 콘덴서(100a)의 주파수 특성이 향상된다.　　
　 또한, 고체 전해 콘덴서(100a)에의 통전시에는 음극박(27), 탄화물 입자 및 고체 전해질층(22)이 도통하게 된다. 이에 의해 탄화물 입자 및 고체 전해질층(22)은 고체 전해 콘덴서(100a)의 음극으로서의 용량에 영향을 미치지 않고, 양극측의 정전용량이 고체 전해 콘덴서(100a)의 용량으로 된다. 또, 고체 전해 콘덴서(100a)의 용량이 증대하기 때문에, 단위 소자(20a)의 적층수를 저감시킬 수가 있다. 그에 의해 고체 전해 콘덴서(100a)를 박형화할 수가 있다. 또한, 단위 소자(20a)의 적층수를 조정함으로써 임의의 용량으로 설정할 수가 있다.　
　 탄화물 입자는 탄소를 포함하는 소재이면 특히 한정되지 않는다. 탄화물 입자로서는 예를 들면, 카본(carbon), 그라파이트(graphite), 질화탄소, 탄화물, 탄화 화합물 등을 이용할 수가 있다. 또한, 탄화물 입자는 음극박(27)의 표면에 형성되는 위스커(whisker)에 의해 보유되어 있어도 좋다.　　　
　 음극박(27)에는 인출부가 형성되어 있다. 각 음극박(27)의 인출부는 용접부(28)에 의해 접속되어 있다. 이에 의해 각 음극박(27)은 전기적으로 접속되어 있다. 용접부(28)는 레이저 용접, 저항 용접, 초음파 용접 등에 의해 형성되어 있다. 양극박(21a)은 인출부를 개재하여 양극 단자(31)에 접속되어 있다.　　
　 도 4는 양극박(21a) 및 음극박(27)의 형상에 대해서 설명하기 위한 도이다. 도 4 (a)는 고체 전해 콘덴서(100a)를 상면측에서 본 투과도이고, 도 4 (b)는 양극박(21a)의 평면도이고, 도 4 (c)는 음극박(27)의 평면도이다. 도 4 (b) 및 도 4 (c)에 나타내듯이, 양극박(21a) 및 음극박(27)은 평판 형상의 1매의 박(箔)이다. 각 양극박(21a) 및 각 음극박(27)에는 인출부가 일체적으로 형성되어 있다. 양극박(21a)의 인출부 및 음극박(27)의 인출부는 각 박(箔)에 대해서 수직인 방향에서 본 경우에 서로 중복되지 않도록 배치되어 있다. 또한, 상술의 도 3은 도 4의 C－C선 단면도이다. 또, 도 5는 도 4의 B－B선 단면도이다.　　　
　 본 실시의 형태에 관계되는 고체 전해 콘덴서(100a)는 밀봉성이 높고, 외부 환경으로부터의 차단 효과가 큰 금속 캡(11) 및 베이스 기판(13)에 의해 콘덴서 소자(200a)가 밀봉되어 있기 때문에, 높은 내습 성능을 실현한다. 따라서, 고체 전해 콘덴서(100a)의 특성 열화를 억제할 수가 있다. 또, 케이스부(10) 전체가 음극으로서 기능하기 때문에, 본 실시의 형태에 관계되는 고체 전해 콘덴서(100a)의 ESR을 저감시킬 수가 있다.
<실시예>
　 이하, 상기 실시의 형태에 관계되는 고체 전해 콘덴서를 제작하고, 그 특성을 조사하였다.　　　
(실시예 1)
　 실시예 1에 있어서는 도 1의 고체 전해 콘덴서(100)를 제작하였다. 양극박(21)으로서 에칭(etching) 처리 및 화성(化成) 처리가 된 알루미늄박을 이용하였다. 양극박(21)은 소정의 크기로 되도록 뽑아내었다. 다음에, 양극박(21)에 대해서 아디프산암모늄(ammonium adipate) 농도 0.5wt%∼2wt%를 주체로 한 화성액을 이용하여 양극박(21)의 산화 피막의 화성 전압값에 근사한 전압으로 화성 처리를 하고, 200℃∼280℃의 온도 범위에서 열처리를 하였다. 양극박(21)의 박 두께는 100μm∼110μm이다.　　
　 다음에, 양극박(21)의 양면에 고체 전해질층(22)을 형성하였다. 모노머(monomer) 혼합 용제 25wt%와 산화제 60wt%를 양극박(21)의 양면 및 세퍼레이터(separator)에 형성시키고, 30℃로부터 서서히 승온시키고 150℃에서 종료시켰 다. 고체 전해질층(22)의 막 두께는 30μm∼50μm이다.　　　
　 그 후, 고체 전해질층(22) 상에 카본 페이스트(carbon paste)층(23) 및 인출 음극층(24)을 형성하고, 고체 전해질층(22)의 양단에 절연층(26)을 형성하고, 단위 소자(20)를 완성시켰다. 카본 페이스트층(23)의 막 두께는 10μm 이하이고, 음극층(24)의 막 두께는 10μm 이하이다. 음극층(24)으로는 은 페이스트(silver paste)를 이용하였다. 이 단위 소자(20)를 접착제(25)를 개재하여 베이스 기판(13) 상에 2개 적층하여 콘덴서 소자(200)를 완성시켰다. 접착제(25)로는 은을 이용하였다.　　　 그 후, 양극박(21)을 양극 단자(31)에 접속시켰다. 또한, 금속 캡(11)을 콘덴서 소자(200)에 씌우고, 베이스 기판(13)과 금속 캡(11)을 프로젝션 용접(projection welding)에 의해 접속하였다. 금속 캡(11)의 높이는 1.7mm이다. 베이스 기판(13) 및 양극 단자(31)로는 코발트강을 이용하고, 절연 부재(32)로는 경질 유리를 이용하였다. 베이스 기판(13)의 두께는 0.7mm이다. 또한, 실시예 1에 관계되는 고체 전해 콘덴서의 용량은 2.5V 1000μF이다.　　
　 (실시예 2)
　 실시예 2에 있어서는 도 3∼도 5의 고체 전해 콘덴서(100a)를 제작하였다. 양극박(21a)으로서 에칭 처리 및 화성 처리가 된 알루미늄박을 이용하였다. 양극박(21a)의 박 두께는 100μm∼110μm이다. 또, 음극박(27)으로서 박 두께가 50μm이고 표면에 탄화물 입자가 보유된 것을 이용하였다. 양극박(21a) 및 음극박(27)은 소정의 크기로 되도록 뽑아내었다. 다음에, 양극박(21a)에 대해서 아디프산암모늄(ammonium adipate) 농도 0.5wt%∼2wt%를 주체로 한 화성액을 이용하여 양극 박(21a)의 산화 피막의 화성 전압값에 근사한 전압으로 화성 처리를 하고, 200℃∼280℃의 온도 범위에서 열처리를 하였다.　　　
　 다음에, 양극박(21a)의 한 면에 고체 전해질층(22)을 형성하였다. 모노머 혼합 용제 25wt%와 산화제 60wt%를 양극박(21a)의 양면 및 세퍼레이터(separator)에 형성시키고, 30℃로부터 서서히 승온시키고 150℃에서 종료시켰다. 고체 전해질층(22)의 막 두께는 30μm∼50μm이다.　　
　 그 후, 고체 전해질층(22) 상에 음극박(27)을 붙이고 단위 소자(20a)를 완성시켰다. 이 단위 소자(20a)를 접착제로 복수 적층하여 콘덴서 소자(200a)를 완성시켰다. 그 후, 양극박(21a)을 양극 단자(31)에 접속시키고, 음극박(27)의 인출부를 초음파 용접에 의해 접속하였다. 또한, 금속 캡(11)을 콘덴서 소자(200a)에 씌우고, 베이스 기판(13)과 금속 캡(11)을 프로젝션 용접(projection welding)에 의해 접속하였다. 금속 캡(11)의 높이는 1.7mm이다. 베이스 기판(13) 및 양극 단자(31)로는 코발트강을 이용하고, 절연 부재(32)로는 경질 유리를 이용하였다. 베이스 기판(13)의 두께는 0.7mm이다. 또한, 실시예 2에 관계되는 고체 전해 콘덴서의 용량은 2.5V 1000μF이다.　　　
(비교예)
　 비교예에 있어서는, 실시예 1에 관계되는 콘덴서 소자(200)를 종래의 리드 프레임(lead frame)에 장착하고, 에폭시 수지(epoxy resin)를 트랜스퍼 몰드(transfer mold)에 의해 외장하여 고체 전해 콘덴서를 제작하였다. 또한, 비교예에 관계되는 고체 전해 콘덴서의 용량은 2. 5V 1000μF이다.　　　
　 (분석)
실시예 1, 2 및 비교예에 관계되는 고체 전해 콘덴서의 정전용량, tanδ, 누설전류 및 ESR의 값을 표 1에 나타낸다. 실시예 1, 2 및 비교예의 고체 전해 콘덴서는 각각 30개씩 제작되어 있고, 표 1의 각 값은 그들의 평균치를 나타내고 있다.
Figure 112006095248356-pat00001
　 다음에, 90℃, 95Rh%의 고온 고습도 조건 하에서 1000시간 방치한 경우의 실시예 1, 2 및 비교예에 관계되는 고체 전해 콘덴서의 특성 변화를 표 2에 나타낸다. 표 2의 각 값도 평균치를 나타내고 있다.　　
Figure 112006095248356-pat00002
　 표 2에 나타내듯이, 비교예에 관계되는 고체 전해 콘덴서는 모두 쇼트(short)되었다. 따라서, 정전용량, tanδ 및 ESR의 어느 것도 측정할 수가 없었다. 한편, 실시예 1, 2에 관계되는 고체 전해 콘덴서에 있어서는 정전용량, tanδ, 누설전류 및 ESR에 눈에 띄는 변화는 볼 수 없었다. 이는 금속 케이스 및 베이스 기판에 의해 콘덴서 소자가 완전 밀봉되어, 고온 고습도 조건 하에 있어서의 내습성이 향상되었기 때문이라고 생각된다.
본 발명에 의하면 높은 내습 성능을 실현할 수가 있다. 이에 의해 본 발명에 관계되는 적층형 고체 전해 콘덴서의 특성 열화를 억제할 수가 있다.

Claims (12)

  1. 도전성을 가지는 기판과,
    　 상기 기판 상에 배치된 콘덴서 소자와,
    　 상기 기판 상에 접속되고, 상기 콘덴서 소자를 덮고, 상기 기판과 도통하는 금속 캡을 구비하고,
    　 상기 콘덴서 소자의 음극과 상기 기판은 도통하고 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 캡은 상기 기판에 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 금속 또는 표면에 금속이 형성된 세라믹스로 이루어지고, 음극 단자를 구비하고, 적어도 하나의 관통공을 가지고,
    상기 적층형 고체 전해 콘덴서는 상기 콘덴서 소자의 양극으로부터 상기 관통공을 개재하여 외부로 인출된 양극 단자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 관통공에 있어서의 상기 기판과 상기 양극 단자의 사이에 절연 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연 부재는 유리 또는 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 하면에 있어서, 상기 양극 단자와 상기 음극 단자의 사이에 절연층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 캡의 내면에는 절연층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘덴서 소자는 밸브 작용을 가지는 금속으로 이루어지는 양극박의 표면에, 세퍼레이터를 포함하는 고체 전해질층, 카본 페이스트 및 인출 음극층이 차례로 형성된 단위 소자를 포함하고,
    　 상기 기판과 상기 단위 소자의 인출 음극층은 도통하고 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 콘덴서 소자는 상기 단위 소자가 복수 적층된 구조를 가지고,
    　 상기 복수의 단위 소자 중 최하단의 단위 소자의 인출 음극층과 상기 기판이 도통하고 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 콘덴서 소자는 밸브 작용을 가지는 금속으로 이루어지는 양극박의 상하면에, 세퍼레이터를 포함하는 고체 전해질층과 상기 고체 전해질층측의 면에 탄화물 입자를 보유하는 음극박이 차례로 형성된 단위 소자를 포함하고, 상기 기판과 상기 음극박은 도통하고 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단위 소자의 음극박은 서로 도통하고 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 콘덴서 소자는 상기 단위 소자가 복수 적층된 구조를 가지고,
    상기 복수의 단위 소자의 각 음극박은 서로 도통하고 있는 것을 특징으로 하는 적층형 고체 전해 콘덴서.
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