WO2003107365A1 - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、インピーダンスを低減することができ、特にESR、ESLを低減することが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。表面が粗面化されたアルミニウム箔基体2には、陰極電極14が設けられている。表面が粗面化されたアルミニウム箔基体2の両端部それぞれには、アルミニウム箔基体3a,3bの一端部が、弁金属間が電気的に接続されるように、接合されている。表面が粗面化されていない弁金属箔基本3a,3bの他端部それぞれには、リードフレーム中に予め作製された導電性金属基体15a,15bの一端部が、電気的に接続されるように接合されて、陽極リード電極が構成される。表面が粗面化されたアルミニウム箔基本2上に形成した導電体層(陰極電極14)からアルミニウム箔基体2の主面に対し垂直方向に陰極リード電極15cが引き出されている。

Description

明細書 固体電解コンデンサおよびその製造方法 技術分野

本発明は、 固体 ¾解コンデンサおよびその製造方法に関するもので あり、 さらに詳細には、 表面に形成絶縁性酸化皮膜が形成された弁金 属箔基体に、 固体高分子電解質層および導電体層が、 順次、 形成され た固体電解コンデンサであって、 インピーダンスを低減することがで き、 また静電容量が大きくすることが可能な固体電解コンデンサおよ びその製造方法に関するものである。 ' 従来の技術

電解コンデンサは、絶縁性酸化皮膜形成能力を有するアルミニウム、 チタン、 真鍮、 ニッケル、 タンタルなどの金属、 いわゆる弁金属を陽 極に用い、 この弁金属の表面を陽極酸化して、 絶縁性酸化皮膜を形成 した後、 実質的に陰極として機能する電解質層を形成し、 さらに、 グ ラファイ トゃ銀などの導電層を陰極として設けることによって、 形成 されている。 ' たとえば、 アルミニウム電解コンデンサは、 エッチング処理によつ て、 比表面積を増大させた多孔質アルミニウム箔を陽極とし、 この陽 '極表面に形成した酸化アルミニウム層と陰極箔との間に、 .電解液を含 浸させた隔離紙を設けて、 構成されている。

一般に、 絶縁性酸化皮膜と陰極との間の電解質層に、 電解液を利用 する電解コンデンサは、 シーリング部分からの液漏れや、 電解液の蒸 発によって、その寿命が決定されるという問題を有しているのに対し、 金属酸化物や有機化合物からなる固体電解質を用いた固体電解コンデ ンサは、 かかる問題を有しておらず、 好ましいものである。

固体電解コンデンサに用いられる金属酸化物からなる代表的な固体 電解質としては、 二酸化マンガンが挙げられ、 一方、 固体電解コンデ ンサに用いられる有機化合物からなる固体電解質としては、たとえば、 特開昭 5 2— 7 9 2 5 5号公報や特開昭 5 8— 1 9 1 4 1 4号公報に 開示された 7, 7 , 8 , 8—テトラシァノキシジメタン （TCNQ) 錯塩が挙げられる。

近年、 電子機器の電源回路の高周波化にともない、 使用されるコン デンサに対しても、 それに対応した性能が求められるようになってい るが、 二酸化マンガンあるいは T CNQ錯塩からなる固体電解質層を 用いた固体電解コンデンサは、 以下のような問題を有していた。

二酸化マンガンからなる固体電解質層は、 一般に、 硝酸マンガンの 熱分解を繰り返すことによって形成されるが、 熱分解の際に加えられ る熱によって、 あるいは、 熱分解の際に発生する NO Xガスの酸化作 用によって、 誘電体である絶縁性酸化皮膜が損傷し、 あるいは、 劣化 するため、固体電解質層を二酸化マンガンによって形成する場合には， 漏れ電流値が大きくなるなど、 最終的に得られる固体電解コンデンサ の諸特性が低くなりやすいという問題があった。 また、 二酸化マンガ ンを固体電解質として用いるときは、 高周波領域において、 固体電解 コンデンサのィンピーダンスが高くなつてしまうという問題もあった。 —方、 T CNQ錯塩は、 電導度が、 1 SZc m程度以下であるため、 現在の電解コンデンサに対する低ィンピーダンス化の要求に対して、 十分に応えることができないという問題を有していた。 さらに、 TC NQ錯塩は、 絶縁性酸化皮膜との密着性が低く， また、 ハンダ固定時 の熱的安定性や経時的な熱的安定性が低いなどの理由から、 TCNQ 錯塩を固体電解質と して用いた固体電解コンデンサは、 十分な信頼性 が得られないということが指摘されている。 加えて、 TCNQ錯塩は 高価であり、 T CNQ錯塩を固体電解質として用いた固体電解コンデ ンサはコストが高いという問題も有していた。

二酸化マンガンあるいは TCNQ錯塩を、 固体電解質として用いる 場合のこれらの問題点を解消し、 より優れた特性を有する固体電解コ •得るため、 製造コス トが比較的低く、 また、 絶縁性酸化皮 膜との付着性が比較的良好で、 熱的な安定性にも優れた高導電性の高 分子化合物を固体電解質として利用することが提案されている。

たとえば、 特許第 2 7 2 5 5 5 3号には、 陽極表面の絶縁性酸化皮 膜上に、 化学酸化重合によって、 ポリア二リ ンを形成した固体電解コ ンデンサが開示されている。

また、 特公平 8— 3 1 4 0 0号公報は、 化学酸化重合法のみによつ ては、 陽極表面の絶縁性酸化皮膜上に、 強度の高い導電性高分子膜を 形成することは困難であり、 また、 陽極表面の絶縁性酸化皮膜が電気 導体であるため、電解重合法により、陽極表面の絶縁性酸化皮膜上に、 直接、 電解重合膜を形成することは不可能か、 きわめて困難であると いう理由から、 絶縁性酸化皮膜上に、 金属あるいは二酸化マンガンの 薄膜を形成し、 金属あるいは二酸化マンガンの薄膜上に、 ポリピロ一 ル、 ポリチォフェン、 ポリア二リン、 ポリフランなどの導電性高分子 膜を電解重合法によって形成した固体電解コンデンサを提案している。

さらに、 特公平 4一 7 4 8 5 3号公報には、 絶縁性酸化皮膜上に、 化学酸化重合によって、 ポリピロール、 ポリチォフェン、 ポリアユリ ン、 ポリフランなどの導電性高分子膜を形成した固体電解コンデンサ が開示されている。

—方、 電子機器の小型化、 薄型化の要求により、 電子部品には、 よ り一層の小型化、 高性能化が要求され、 回路基板には、 薄層化、 多層 化による高機能化が要求されている。 ことに、 I Cカードの厚みは、 l m m以下、 携帯型パーソナルコンピュータの厚みは、 2 O m m以下 と、きわめて薄くなりつつあるため、 これらに搭載される電子部品や、 電子部品を実装した配線基板は、 数 m mないし数百ミクロンの厚みで 形成することが要求されるようになつている。

しかしながら、 上述した固体電解コンデンサは、 いずれも、 単体の 部品として製造され、 配線基板に、 ハンダ層を介して、 実装されるも のであるため、 電子部品を十分に高集積化、 高密度化することができ ないという.問題があった。

そこで、 特開平 2— 5 4 5 1 0号公報および特許第 2 9 5 0 5 8 7 号は、 固体電解コンデンサを、 配線基板の抵抗機能や導電パターンと 同様に、 あらかじめ、 基板と一体的に形成し、 複数の固体電解コンデ ンサが 1枚の基板上に形成された回路基板によって、 電子部品の高密 度化、 回路基板の薄型化を図ることを提案している。

すなわち、 特開平 2— 5 4 5 1 0号公報は、 絶縁基板上に、 電気導 体および絶縁性酸化皮膜形成能力を有するアルミニウム箔などの箔状 の弁金属基体のパターンを形成し、 この弁金属基体のパターンの表面 の 1箇所あるいは数箇所に、 絶縁性酸化皮膜層、 ..複素環式化合物の導 電性ポリマー層および導電体層を、 順次、 形成して、 固体電解コンデ ンサ内蔵基板を作製する方法を開示するとともに、絶縁基板の両面に、 電気導体および絶縁性酸化皮膜形成能力を有する弁金属基体のパター ンを形成し、 この弁金属基体のパターンの表面の 1箇所あるいは数箇 所に、 絶縁性酸化皮膜層、 複素環式化合物の導電性ポリマー層および 導電体層を、 順次、 形成して、 固体電解コンデンサ内蔵基板を作製し た後、 固体電解コンデンサ内蔵基板を積層して、 多層構造とした固体 電解コンデンサ内蔵基板を開示している。 特開平 2— 5 4 5 1 0号公 報によれば、 導電性高分子を用いた固体電解コンデンサを、 回路基板 の抵抗体層や導電パターンと同様に、 あらかじめ、 基板と一体的に形 成しておくことによって、 個々のコンデンサを回路基板上に実装する 必要がなく、 電子部品の高密度化が実現されるとともに、 ノイズの低 減など、 電気的特性をも向上させることができるとされている。

一方、 特許第 2 9 5 0 5 8 7号は、 板状の陽極体、 すなわち、 板状 の弁金属基体の両面に、誘電体層、 電解質層および導電体層を、 順次、 形成し、 各導電体層を介して、 陰極端子を設けて、 コンデンサ素子を 形成し、 こうして形成したコンデンサ素子の両面に、 所望の配線パタ ーンを備えたプリント基板を、 樹脂層を介して、 接合して、 作製した 固体電解コンデンサを開示している。 特許第 2 9 5 0 5 8 7号によれ ば、 機械的に脆弱な固体電解質であっても、 両面に配置されるプリン ト基板によって保護されるから、 信頼性の高い固体電解コンデンサを 得ることが可能になり、 また、 プリント基板に、 あらかじめ、 所望の 配線パターンを形成しておくことにより、 他の電子部品を、 プリント 基板に容易に実装することが可能になるとされている。

上述した低インピーダンス化を図るためには、 使用されるコンデン サの等価直列インダクタンス （E S L) や等価直列抵抗 （E S R) を 低くする必要があり、 特に高周波の場合には E S Lを十分に低くする ことが必要とされている。 一般に、 低 E S L化を図る方法としては、 第 1に、 電流経路の長さを極力短くする方法、 第 2に、 電流経路によ つて形成される磁場を別の電流経路によって形成される磁場により相 殺する方法、 第 3に、 電流経路を n個に分割して実効的な E S Lを 1 にする方法が知られている。 例えば、 特開 20 0 0— 3 1 1 8 3 2号公報に開示された発明は、 第 1およぴ第 3の方法を採用するもの であり、 また特開平 0 6— 26 7 8 0 2号公報に開示された発明は、 第 2および第 3の方法を採用するものであり、 また特開平 0 6— 2 6 7 8 0 1号公報、 および特開平 1 1— 2 8 8 84 6号公報に開示され た発明は、 第 3の方法を採用するものである。

上述したように、 電子機器の電源回路の高周波化にともない、 使用 されるコンデンサの等価直列インダクタンス （E S Lや） コンデンサ の等価直列抵抗 （E S R) が低いことが併せて必要とされている。 し たがって、 E S Rや E S Lの初期特性値が非常に小さな固体電解コン デンサが要求されている。 発明の開示

したがって、 本発明の目的は、 表面に絶縁性酸化皮膜が形成された 弁金属箔基体に、少なく とも、 固体高分子電解質層および導電体層が、 順次、 形成された固体電解コンデンサであって、 £ 3 ゃ£ 31 を低 減することができ、 小型でありながら静電容量が大きくすることが可 能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。 本発明の前記目的は、 表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔 基体と、 前記弁金属箔基体の対向する 2つの端部それぞれに、 その一 端部が、 弁金属間が電気的に接続されるように、 接合された、 弁金属 体と、 前記弁金属体それぞれの他端部に、 その一端部が、 金属間が電 気的に接続されるように、 接合された、 導電性金属基体と、 前記弁金 属箔基体の表面に、 少なく とも、 固体高分子電解質層および導電体層 力 順次、 形成されてなる陰極電極を有する固体電解コンデンサ素子 を少なく とも 1つ備え、 前記陰極電極から前記弁金属箔基体の主面に 対し垂直方向に陰極リード電極が引き出されていることを特徴とする 固体電解コンデンサによって達成される。

• 本発明によれば、 特に、 3端子型の固体電解コンデンサが構成され ることにより、 電流経路の分割によって E S Lを低減させることがで き、 さらに、 陰極リード電極のリード長が短縮化されるため、 E S L を大幅に低減させることが可能になる。

本発明の前記目的はまた、 表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金 属箔基体と、 前記弁金属箔基体の一端部に、 その一端部が、 弁金属間 が電気的に接続されるように、 接合された、 弁金属体と、 前記弁金属 体の他端部に、 その一端部が、 金属間が電気的に接続されるように、 接合された、 導電性金属基体と、 前記弁金属箔基体の表面に、 少なく とも、 固体高分子電解質層および導電体層が、 順次、 形成されてなる 陰極電極を有する固体電解コンデンサ素子を少なく とも 2つ備え、 前 記少なく とも 2つの固体電解コンデンサ素子が、 前記導電体層どう し が互いに電気的に接続されるように、 部分的に重なり合って、 固体電 解コンデンサ素子の積層体が構成されており、 前記固体電解コンデン サ素子の積層体に形成されている前記陰極電極の一方の面から前記弁 金属箔基体の主面に対し垂直方向に陰極リード電極が引き出されてい ることを特徴とする固体電解コンデンサによって達成される。

本発明によれば、 特に、 少なく とも擬似的な 3端子型の固体電解コ ンデンサが構成されることにより、 電流経路の分割によって E S Lを 低減させることができ、 さらに、 陰極リード電極のリード長が短縮化 されるため、 E S Lを大幅に低減させることが可能になる共に、 複数 の固体電解コンデンサ素子の積層によって静電容量の大きくすること が可能となる。

本発明の好ましい実施態様においては、 2つの前記固体電解コンデ ンサ素子が、 1 8 0度の回転角度で、 向き合って配置されている。 本発明の好ましい実施態様によれば、 特に、 擬似的な 3端子型の固 体電解コンデンサが構成されることにより、 電流経路のさらなる分割 によって E S Lを一層低減させることができ、 さらに、 陰極リード電 極のリ一ド長が短縮化されるため、 E S Lを大幅に低減させることが 可能になる共に、 2つの固体電解コンデンサ素子の積層によって静電 容量のさらに大きくすることが可能となる。

本発明の好ましい実施態様においてはまた、 4つの前記固体電解コ ンデンサ素子が、 9 0度の回転角度で、 向き合って配置されている。 本発明の好ましい実施態様によれば、 特に、 擬似的な 5端子型の固 体電解コンデンサが構成されることにより、 電流経路のさらなる分割 によって E S Lを一層低減させることができ、 さらに、 陰極リード電 極のリード長が短縮化されるため、 E S Lを大幅に低減させることが 可能になる共に、 4つの固体電解コンデンサ素子の積層によって静電 容量のさらに大きくすることが可能となる。

本発明の前記目的はまた、 表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金 属箔基体の対向する 2つの端部それぞれに、 弁金属体の一端部を、 弁 金属間が電気的に接続されるように、 接合して、 固体電解コンデンサ 素子用電極体を形成する工程と、 前記電極体の一方に設けられた、 前 記弁金属体の一部をマスキングする工程と、 前記電極体のうち、 前記 弁金属箔基体全体と、 前記マスキング処理された部分全体と、 前記マ スキング処理が施されていない前記弁金属体の一部が化成溶液に浸さ れるように、 前記化成溶液に浸し、 前記電極体に電圧を印加して、 陽 極酸化処理を施し、 前記弁金属箔基体の少なくともエッジ部分に、 絶 縁性酸化皮膜を形成する工程と、 陽極酸化処理が施された前記弁金属 箔基体の略全表面上に、 固体高分子電解質層を形成する工程と、 前記 固体高分子電解質層上に、 導電性ペース トを塗布し、 乾燥して、 導電 体層を形成する工程と、前記弁金属体の前記マスクを除去する工程と、 前記各工程を経て得られる少なく とも 1つの固体電解コンデンサ素子 を、 リードフレーム上に搭載し、 前記弁金属体それぞれの他端部に、 前記リードフレーム中に予め作製しておいた陽極リード部の一端部を、 接合して、 陽極リード電極を形成するとともに、 前記導電体層に、 前 記リードフレーム中に予め作製しておいた陰極リード部を接続して、 前記導電体層から前記弁金属箔基体の主面に対し垂直方向に.引き出さ れている陰極リード電極を形成する工程と、 前記リードフレーム上に 固定された前記固定電解コンデンサ素子を樹脂モールドする工程を備 えたことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法によって達成さ れる。

本発明によれば、 特に、 電流経路の分割によって E S Lを低減させ ることができ、 さらに、 陰極リード電極のリード長の短縮化によって E S Lを大幅に低減させることが可能な、 3端子型の固体電解コンデ ンサを製造することができる。

本発明の前記目的はまた、 表面に絶縁性酸化皮膜が形成された前記 弁金属箔基体の一端部に、 弁金属体の一端部を、 弁金属間が電気的に 接続されるように、 接合して、 固体電解コンデンサ素子用電極体を形 成する工程と、 前記電極体を、 前記弁金属箔基体全体が化成溶液に浸 されるように、 前記化成溶液に浸し、 前記電極体に電圧を印加して、 陽極酸化処理を施し、 前記弁金属箔基体の少なく ともエッジ部分に、 絶縁性酸化皮膜を形成する工程と、 陽極酸化処理が施された前記弁金 属箔基体の全表面上に、 固体高分子電解質層を形成する工程と、 前記 固体高分子電解質層上に、 導電性ペース トを塗布し、 乾燥して、 導電 体層を形成する工程と、 前記弁金属箔基体の前記マスクを除去するェ 程と、 前記各工程を繰り返して、 少なく とも 2つの固体電解コンデン サ素子を作製する工程と、 少なくとも 2つの前記固体電解コンデンサ 素子を、 前記導電体層どう しが電気的に接続されるように、 部分的に 重ね合わせて、 固体電解コンデンサ素子の積層体を作製する工程と、 少なく とも 1つの前記固体電解コンデンサ素子の積層体を、 リードフ レーム上に搭載し、 前記弁金属体それぞれの他端部に、 前記リードフ レーム中に予め作製しておいた陽極リード部の一端部を、 接合して、 陽極リード電極を形成するとともに、 前記導電体層に、 前記リードフ レーム中に予め作製しておいた陰極リード部を接続して、 前記導電体 層から前記弁金属箔基体の主面に対し垂直方向に引き出されている陰 極リード電極を形成する工程と、 前記リードフレーム上に固定された 前記固体電解コンデンサ素子の積層体を樹脂モールドする工程を備え たことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法によって達成され る。

本発明によれば、 特に、 電流経路の分割によって E S Lを低減させ ることができ、 さらに、 陰極リード電極のリード長の短縮化によって E S Lを大幅に低減させることが可能になる共に、 複数の固体電解コ ンデンサ素子の積層によって静電容量の大きくすることが可能な、 少 なく とも擬似的な多端子型の固体電解コンデンサを製造することがで きる。

本発明において、 弁金属基体は、 絶縁性酸化皮膜形成能力を有する 金属およびその合金よりなる群から選ばれる金属または合金によって 形成される。 好ましい弁金属としては、 アルミニウム、 タンタル、 チ タン、 ニオブおよびジルコニウムよりなる群から選ばれる 1種の金属 または 2種以上の金属の合金が挙げられ、 これらの中でも、 アルミ二 ゥムおよびタンタルが、 とくに好ましい。 陽極電極は、 これらの金属 あるいは合金を、 箔状に加工して、 形成される。

本発明において、 導電性金属の材料は、 導電性を有する金属または 合金であればよく、 とくに限定されるものではないが、 好ましくは、 ハンダ接続が可能であり、 とくに、 銅、 真鍮、 ニッケル、 亜鉛および クロムよりなる群から選ばれる 1種の金属または 2種以上の金属の合 金から選択されることが好ましく、 これらの中では、 電気的特性、 後 工程での加工性、 コストなどの観点から、 銅が最も好ましく使用され る。

本発明において、 固体高分子電解質層は、 導電性高分子化合物を含 有し、 好ましくは、 化学酸化重合あるいは電解酸化重合によって、 表 面が粗面化され、 絶緣性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体上に、 形 成される。

化学酸化重合によって、 固体高分子電解質層を形成する場合、.具体 的には、 固体高分子電解質層は、 たとえば、 以下のようにして、 表面 が粗面化され、 絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体上に、 形成 される。

まず、 表面が粗面化され、 絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基 体上のみに、 0 . 0 0 1ないし 2 . 0モル Zリ ッ トルの酸化剤を含む 溶液、 あるいは、 さらに、 ド一パン ト種を与える化合物を添加した溶 液を、 塗布、 噴霧などの方法によって、 均一に付着させる。

次いで、 好ましくは、 少なく とも 0 . 0 1モル Zリッ トルの導電性 高分子化合物の原料モノマーを含む溶液あるいは導電性高分子化合物 の原料モノマー自体を、 弁金属箔基体の表面に形成された絶縁性酸化 皮膜に、 直接接触させる。 これによつて、 原料モノマーが重合し、 導 電性高分子化合物が合成され、 弁金属箔基体の表面に形成された絶縁 性酸化皮膜上に、 導電性高分子化合物よりなる固体高分子電解質層が 形成される。

本発明において、 固体高分子電解質層に含まれる導電性高分子化合 物としては、 置換または非置換の π共役系複素環式化合物、 共役系芳 香族化合物およびへテ口原子含有共役系芳香族化合物よりなる群から 選ばれる化合物を、 原料モノマーとするものが好ましく、 これらのう ちでは、 置換または非置換の π共役系複素環式化合物を、 原料モノマ JP03/07734

11 一とする導電性高分子化合物が好ましく、 さらに、 ポリア二リ ン、 ポ リ ピローノレ、 ポリチォフェン、 ポリフランおょぴこれらの誘導体より なる群から選ばれる導電性高分子化合物、 とくに、 ポリア二リン、 ポ リ ピロール、ポリエチレンジォキシチォフェンが好ましく使用される。 本発明において、 固体高分子電解質層に好ましく使用される導電性 高分子化合物の原料モノマーの具体例としては、 未置換ァニリ ン、 ァ ルキルァニリン類、 アルコキシァニリン類、 ハロア二リン類、 o—フ ェ-レンジアミン類、 2， 6—ジアルキルァニリン類、 2 , 5—ジァ ルコキシァニリン類、 4， 4， 一ジアミノジフエニルエーテル、 ピロ 一ノレ、 3—メチノレビロール、 3—ェチノレピロ一ノレ、 3—プロピノレピロ 一ノレ、 チォフェン、 3—メチノレチォフェン、 3—ェチ /レチ才フェン、 3 ， 4—エチレンジォキシチォフェンなどを挙げることができる。 本発明において、 化学酸化重合に使用される酸化剤は、 とくに限定 され.るものではないが、 たとえば、 塩化第 2鉄、 硫化第 2鉄、 フェリ シアン化鉄といった F e ^{3 +}塩や、 硫酸セリ ゥム、 硝酸アンモニゥムセ リウムといった C e ^{4 +}の塩、 ヨウ素、 臭素、 ヨウ化臭素などのハロゲ ン化物、 玉フッ化珪素、 五フッ化アンチモン、 四フッ化珪素、 五塩化 リン、 五フッ化リン、 塩化アルミニウム、 塩化モリブデンなどの金属 ハロゲン化物、 硫酸、 硝酸、 フルォロ硫酸、 トリフルォロメタン硫酸、 クロ口硫酸などのプロ トン酸、 三酸化ィォゥ、 二酸化窒素などの酸素 化合物、 過硫酸ナトリウム、 過硫酸カリウム、 過硫酸アンモニゥムな どの過硫酸塩、 過酸化水素、 過マンガン酸カリウム、 過酢酸、 ジフル ォロスルホニルパーォキサイ ドなどの過酸化物が、 酸化剤として使用 される。

本発明において、 必要に応じて、 酸化剤に添加される ドーパント種 を与える化合物としては、 たとえば、 L i P F ₆、 L i A s F ₆、 N a P F ₆、 K P F ₆、 K A s F ₆などの陰イオンがへキサフロロリンァニ オン、 へキサフロロ砒素ァニオンであり、 陽イオンがリチウム、 ナト リ ウム、 カリ ウムなどのアル力リ金属カチオンである塩、 L i B Fハ N a B F ₄、 N H ₄ B F ₄、 ( C H ₃ ) ₄ N B F ₄、 ( n - C ₄ H ₉ ) ₄ N B F ₄などの四フッ過ホウ素塩化合物、 p — トルエンスルホン酸、 p— ェチノレベンゼンスルホン酸、 P —ヒ ドロキシベンゼンスノレホン酸、 ド デシルベンゼンスルホン酸、 メチルスルホン酸、 ドデシルスルホン酸、 ベンゼンスノレホン酸、 ]3—ナフタレンスルホン酸などのスルホン酸ま たはその誘導体、 ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、 2， 6 - ナフタ レンジスルホン酸ナト リ ゥム、 トルエンスルホン酸ナト リ ウム、 トルエンスルホン酸テトラブチルアンモニゥムなどのスルホン酸また はその誘導体の塩、 塩化第二鉄、 臭化第二鉄、 塩化第二銅、 集荷第二 銅などの金属ハロゲン化物、 塩酸、 臭化水素、 ヨウ化水素、 硫酸、 リ ン酸、 硝酸あるいはこれらのアルカリ金属塩、 アルカリ土類金属塩も しくはアンモニゥム塩、 過塩素酸、 過塩素酸ナトリウムなどの過ハロ ゲン酸もしくはその塩などのハロゲン化水素酸、無機酸またはその塩、 酢酸、 シユウ酸、 蟻酸、 酪酸、 コハク酸、 乳酸、 クェン酸、 フタル酸、 マレイン酸、 安息香酸、 サリチル酸、 ニコチン酸などのモノもしく は ジカルボン酸、 芳香族複素環式カルボン酸、 トリフルォロ酢酸などの ハロゲン化された力ルボン酸およびこれらの塩などの力ルポン酸類を 挙げることができる。

本発明において、 これらの酸化剤およびドーパント種を与えること のできる化合物は、 水や有機溶媒などに溶解させた適当な溶液の形で 使用される。 溶媒は、 単独で使用しても、 2種以上を混合して、 使用 してもよい。 混合溶媒は、 ドーパント種を与える化合物の溶解度を高 める上でも有効である。 混合溶媒としては、 溶媒間に相溶性を有する ものおょぴ酸化剤およびドーパント種を与えることのできる化合物と 相溶性を有するものが好ましい。 溶媒の具体例としては、 有機アミ ド 類、 含硫化合物、 エステル類、 アルコール類が挙げられる。

一方、 電解酸化重合によって、 固体高分子電解質層を、 表面が粗面 化され、 絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体上に形成する場合 には、 公知のように、 導電性下地層を作用極として、 対向電極ととも に、 導電性高分子化合物の原料モノマーと支持電解質を含んだ電解液 中に浸潰し、 電流を供給することによって、 固体高分子電解質層が形 成される。

具体的には、 表面が粗面化され、 絶縁性酸化皮膜が形成された弁金 属箔基体上に、 好ましくは、 化学酸化重合によって、 まず、 薄層の導 電性下地層が形成される。 導電性下地層の厚さは、 一定の重合条件の もとで、 重合回数を制御することによって、 制御される。 重合回数は、 原料モノマーの種類によって決定される。

導電性下地層は、 金属、 導電性を有する金属酸化物、 導電性高分子 化合物のいずれから構成してもよいが、 導電性高分子化合物から構成 することが好ましい。 導電性下地層を構成するための原料モノマーと しては、化学酸化重合に用いられる原料モノマーを用いることができ、 導電性下地層に含まれる導電性高分子化合物は、 化学酸化重合によつ て形成される固体高分子電解質層に含まれる導電性高分子化合物と同 様である。

導電性下地層を構成するための原料モノマーとして、 エチレンジォ キシチォフェン、 ピロールを用いる場合は、 化学酸化重合のみで高分 子固体電解質層を形成する場合に生成される導電性高分子の全量の 1 0 %〜 3 0 % (重量比） 程度の導電性高分子が生成する条件になるよ うに重合回数を換算して、 導電性下地層が形成すればよい。

その後、 導電性下地層を作用極と して、 対向電極とともに、 導電性 高分子化合物の原料モノマーと支持電解質を含んだ電解液中に浸漬し、 電流を供給することによって、 導電性下地層上に、 固体高分子電解質 層が形成される。

電解液には、 必要に応じて、 導電性高分子化合物の原料モノマーお よび支持電解質に加えて、 種々の添加剤を添加することができる。 固体高分子電解質層に使用することのできる導電性高分子化合物は、 導電性下地層に使用される導電性高分子化合物、 したがって、 化学酸 化重合に用いられる導電性高分子化合物と同様であり、 置換または非 置換の π共役系複素環式化合物、 共役系芳香族化合物およびへテロ原 子含有共役系芳香族化合物よりなる群から選ばれる化合物を、 原料モ ノマーとする導電性高分子化合物が好ましく、 これらのうちでは、 置 換または非置換の π共役系複素環式化合物を、 原料モノマーとする導 電性高分子化合物が好ましく、 さらに、 ポリアニリン、 ポリピロール、 ポリチォフェン、 ポリフランおょぴこれらの誘導体よりなる群から選 ばれる導電性高分子化合物、 とくに、 ポリア二リン、 ポリピロール、 ポリエチレンジォキシチォフェンが好ましく使用される。

支持電解質は、 組み合わせるモノマーおよび溶媒に応じて、 選択さ れるが、 支持電解質の具体例としては、 たとえば、 塩基性の化合物と しては、 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム、 水酸化アンモニゥム、 炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリゥムなどが、酸性の化合物としては、 硫酸、 塩酸、 硝酸、 臭化水素、 過塩素酸、 トリフルォロ酢酸、 スルホ ン酸などが、 塩としては、 塩化ナトリゥム、 臭化ナトリゥム、 ョゥ化 カリウム、 塩化力リ ゥム、 硝酸力リウム、 過ョゥ酸ナトリウム、 過塩 素酸ナトリウム、 過塩素酸リチウム、 ヨウ化アンモニゥム、 塩化アン モ-ゥム、 四フッ化ホウ素塩化合物、 テトラメチルアンモニゥムクロ ライ ド、 テトラエチルアンモニゥムク口ライ ド、 テ トラメチルアンモ ニゥムブロマイ ド、 テトラエチノレアンモニゥムブ口マイ ド、 テトラエ チノレアンモニゥムハ。一クロライ ド、 テトラプチ/レアンモニゥムパーク 口ライ ド、 テトラメチルァンモニゥム、 D― トルエンスルホン酸ク口 ライ ド、 ポリジサリチル酸トリエチルァミン、 1 0—カンファースル ホン酸ナトリウムなどが、 それぞれ、 挙げられる。

本発明において、 支持電解質の溶解濃度は、 所望の電流密度が得ら れるように設定すればよく、 とくに限定されないが、 一般的には、 0 . 0 5ないし 1 . 0モル Ζリ ットルの範囲内に設定される。

本発明において、 電解酸化重合で用いられる溶媒は、 とくに限定さ れるものではなく、 たとえば、 水、 プロ トン性溶媒、 非プロ トン性溶 媒またはこれらの溶媒を 2種以上混合した混合溶媒から、 適宜選択す ることができる。 混合溶媒としては、 溶媒間に相溶性を有するものな らぴにモノマーおよび支持電解質と相溶性を有するものが好ましく使 用できる。

本発明において使用されるプロ トン性溶媒の具体例としては、蟻酸、 酢酸、 プロピオン酸、 メタノール、 エタノーゾレ、 η—プロパノール、 イソプロノヽ。ノール、 t e r t —プチルァ /レコーノレ、 メチ 7レセロ ソノレブ、 ジェチルァミン、 エチレンジァミンなどを挙げることができる。

また、 非プロ トン性溶媒の具体例としては、 塩化メチレン、 1 ， 2 —ジクロロェタン、 二硫化炭素、 ァセトニトリル、 アセトン、 プロピ レンカーボネート、 ニトロメタン、 ニトロベンゼン、 酢酸ェチノレ、 ジ ェチルエーテル、 テ トラヒ ドロフラン、 ジメ トキシエタン、 ジォキサ ン、 N， N—ジメチルァセ トアミ ド、 N , N—ジメチルホルムァミ ド、 ピリジン、 ジメチルスノレホキシドなどが挙げられる。

本発明において、 電解酸化重合によって、 固体高分子電解質層を形 成する場合には、 定電圧法、 定電流法、 電位掃引法のいずれを用いて もよい。 また、 電解酸化重合の過程で、 定電圧法と定電流法を組み合 わせて、 導電性高分子化合物を重合することもできる。 電流密度は、 とくに限定されないが、 最大で、 5 0 0 m AZ c m ²程度である。 本発明において、 化学酸化重合時あるいは電解酸化重合時に、 特開 2 0 0 0 - 1 0 0 6 6 5号公報に開示されるように、 超音波を照射し つつ、 導電性高分子化合物を重合することもできる。 超音波を照射し つつ、 導電性高分子化合物を重合する場合には、 得られる固体高分子 電解質層の膜質を改善することが可能になる。

本発明において、 固体高分子電解質層の最大厚さは、 エッチングな どによって形成された陽極電極表面の凹凸を完全に埋めることができ るような厚さであればよく、 とくに限定されないが、 一般に、 5ない し 1 0 0 μ m程度である。

本発明において、 固体電解コンデンサは、 さらに、 固体高分子電解 質層上に、 陰極として機能する導電体層を備えており、 導電体層とし ては、 グラフアイ トペース ト層おょぴ銀ペース ト層を設けることがで き、 グラフアイ トペースト層おょぴ銀ペースト層は、 スク リーン印刷 法、 スプレー塗布法などによって形成することができる。 銀ペース ト 層のみによって、 固体電解コンデンサの陰極を形成することもできる 力 グラフアイ トペース ト層を形成する場合には、 銀ペース ト層のみ によって、 固体電解コンデンサの陰極を形成する場合に比して、 銀の マイグレーションを防止することができる。

陰極と して、 グラフアイ トペース ト層おょぴ銀ペース ト層を形成す るにあたっては、 メタルマスクなどによって、 粗面化処理が施され、 絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体に対応する部分を除いた部 分がマスクされ、 粗面化処理が施され、 絶縁性酸化皮膜が形成された 弁金属箔基体に対応する部分にのみ、 グラフアイ トペースト層および 銀ペース ト層が形成される。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサ に用いられる固体電解コンデンサ素子用電極体の略斜視図である。 第 2図は、 第 1図に示した固体電解コンデンサ素子用電極体の A— A線に沿った略断面図である。

第 3図は、 表面が粗面化されているアルミニウム箔基体 2のエッジ 部に、 酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面図 である。

第 4図は、 固体電解コンデンサ素子の略断面図である。

第 5図は、 リードフレームの構成を示す略斜視図である。

第 6図は、 リードフレームに搭載された固体電解コンデンサ素子の 略斜視図である。

第 7図は、モールド後の固体電解コンデンサを示す略斜視図である。 第 8図は、 第 7図に示した固体電解コンデンサの B— B線に沿った 略断面図である。 JP03/07734

17 第 9図は、 本発明の他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデ ンサの略斜視図である。

第 1 0図は、 第 9図に示した固体電解コンデンサの C— C線に沿つ た略断面図である。

第 1 1図は、 表面が粗面化されているアルミニウム箔基体 2のエツ ジ部に、 酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面 図である。

第 1 2図は、 リードフレームに搭載された固体電解コンデンサの略 斜視図である。

第 1 3図は、 第 7図の B— B線に沿った略断面図である。

第 1 4図は、 本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる固体電 解コンデンサの略断面図である。

第 1 5図は、 本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる固体電 解コンデンサならびにこれが搭载されるリ一ドフレームの構成を示す 略斜視図である。

第 1 6図は、 モールド後の 5端子型固体電解コンデンサを示す略斜 視図である。

第 1 7図は、 比較例にかかる、 リードフレームに搭載された 2端子 型固体電解コンデンサ素子を示す略斜視図である。

第 1 8図は、 比較例にかかる、 ディスクリート型の 2端子型固体電 解コンデンサの略斜視図である。 発明の実施の形態

以下、 添付図面に基づいて、 本発明の好ましい実施態様につき、 詳 細に説明を加える。

第 1図は、 本発明の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサ に用いられる固体電解コンデンサ素子用電極体 （以下、 単に電極体と いうことがある） の略斜視図であり、 第 2図は、 第 1図に示した固体 電解コンデンサ素子用電極体の A— A線に沿った略断面図である。 本実施態様においては、 絶縁性酸化皮膜形成能力を有する弁金属と して、 アルミニウムが用いられ、 第 1図おょぴ第 2図に示されるよう に、 本実施態様にかかる固体電解コンデンサの電極体 1は、 表面が粗 面化 （拡面化） され、 表面に、 絶縁性酸化皮膜である酸化アルミニゥ ム皮膜 2 Xが形成されたアルミニウム箔基体 2と、 表面が粗面化され ていない 2つのアルミニウム箔基体 3 a， 3 bを備えている。

表面が粗面化され、 表面に、 酸化アルミニウム皮膜 2 Xが形成され たアルミニウム箔基体 2の一端部には、 表面が粗面化されていないァ ルミ二ゥム箔基体 3 aの一端部が、 超音波溶接によって、 弁金属間が 電気的に接続されるように、 接合されている。 また、 表面が粗面化さ れ、 表面に、 酸化アルミニウム皮膜 2 Xが形成されたアルミニウム箔 基体 2の他端部には、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3 bの一端部が、 超音波溶接によって、 弁金属間が電気的に接続され るように、 接合されている。

電極体 1の形成にあたっては、 まず、 表面が粗面化され、 表面に酸 化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔シートから、 ァ ルミ二ゥム箔基体 2が所定寸法に切り出される。 また、 表面が粗面化 されていないアルミニゥム箔シートから、 2つのアルミ二ゥム箔基体 3 a , 3 bが所定寸法に切り出される。

そして、 表面が粗面化され、 酸化アルミニウム皮膜が形成されてい るアルミニウム箔基体 2の両端部に、 表面が粗面化されていないアル ミニゥム箔基体 3 a， 3 bの一端部が、 それぞれ、 所定面積の端部が 互いに重なり合うように、 重ね合わされる。

次いで、 互いに重ね合わされている表面が粗面化されたアルミニゥ ム箔基体 2の端部と、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3 a， 3 bの端部とが、 超音波溶接によって、 接合されて、 溶接接合 部 4 a , 4 bが生成される。 ここに.、 超音波溶接によって、 接合する ことに,よって、 アルミニウム箔基体 2の表面に形成されている酸化ァ ルミニゥム皮膜 2 Xが除去され、 アルミニウム金属間が電気的に接続 されるように、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3 a ， 3 bの端部と、 表面が粗面化されているアルミニウム箔基体 2の端部 とが接合される。 ここに、互いに重なり合うアルミニウム箔基体 3 a ， 3 bの端部およびアルミニウム箔基体 2の端部の面積は、 接合部が、 所定の強度を有するように決定される。

こう して形成された電極体 1は、 表面が粗面化され、 表面に'酸化ァ ルミニゥム皮膜 2 Xが形成されたアルミニウム箔基体 2が、 ァノレミニ ゥム箔シートカ ら切り出されたものであるため、 そのエッジ部には、 酸化アルミニウム皮膜が形成されてはおらず、 固体電解コンデンサの 陽極電極として用いるためには、 表面が粗面化されているアルミユウ ム箔基体 2のエッジ部に、 陽極酸化によって、 酸化アルミニウム皮膜 を形成することが必要である。

第 3図は、 表面が粗面化されているアルミニウム箔基体 2のエッジ 部に、 酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面図 である。

第 3図に示されるように、 まず、 電極体 1は、 表面が粗面化されて いないアルミニウム箔基体 3 aのうち、 表面が粗面化されたアルミ二 ゥム箔基体 2と重なっていない部分の一部が、 熱硬化型レジスト 8 X によってマスクされる。 次いで、 ステンレスビーカー 7中に収容され たアジピン酸アンモニゥム水溶液よりなる化成溶液 8中に、 表面が粗 面化されたアルミニウム箔基体 2の全体と、 マスク処理されたアルミ 二ゥム箔基体 3 aの全体と、 マスク処理されていないアルミニウム箔 基体 3 bの一部が浸漬されるように、 電極体 1がセッ トされ、 表面が 粗面化されていないアルミユウム箔基体 3 bがプラスに、 ステンレス ビーカー 7がマイナスになるように、 電圧が印加される。

使用電圧は、 形成すべき酸化アルミニウム皮膜の膜厚に応じて、 適 宜決定することができ、 1 0 n mないし 1 μ mの膜厚を有する酸化ァ ルミニゥム皮膜を形成するときは、 通常、 数ボルトないし 2 0ポルト 程度に設定される。 4

20 その結果、 陽極酸化が開始され、 化成溶液 8は、 アルミニウム箔基 体 2の表面が粗面化されているため、毛細管現象によって上昇するが、 アルミ二ゥム箔基体 3 bの表面は粗面化されていないため、 表面が粗 面化されているアルミニウム箔基体 2と、 表面が粗面化されていない アルミニウム箔基体 3 bの接合部を越えて、 上昇することはなく、 ま た、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3 aの一部は、 熱 硬化型レジス ト 8 Xによってマスクされているので、 化成溶液 8 と接 触することはない。

したがって、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3 a , 3 bの先端部に化成溶液 8が接触することが確実に防止され、 エッジ 部を含む表面が粗面化されているアルミニウム箔基体 2の全表面およ ぴこれに接合された表面が粗面化されていない'アルミニウム箔基体 3 a , 3 bの一部の領域のみに、 酸化アルミニウム皮膜が形成される。 こう して作製された電極体 1には、 表面が粗面化され、 酸化アルミ ユウム皮膜が形成されているアルミユウム箔基体 2の略全表面上に、 公知の方法で、 導電性高分子などからなる陰極電極が形成され、 固体 電解コンデンサ素子が作製される。

第 4図は、 固体電解コンデンサ素子の略断面図である。

第 4図に示されるように、 固体電解コンデンサ素子 1 0は、 表面が 粗面化され、 酸化アルミニウム皮膜 9が形成されているアルミニウム 箔基体 2の略全表面上に、 固体高分子電解質層 1 1、 グラフアイ トべ 一スト層 1 2および銀ペースト層 1 3からなる陰極電極 1 4を備えて いる。

導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層 1 1は、 表面が粗面 化され、 酸化アルミニウム皮膜 9が形成されているアルミニウム箔基 体 2の略全表面上に、 化学酸化重合あるいは電解酸化重合によって形 成され、 グラフアイ トペースト層 1 2およぴ銀ペースト層（導電体層） 1 3は、 固体高分子電解質層 1 1上に、 スク リーン印刷法あるいはス プレー塗布法によって形成される。 P T/JP03/07734

21 こうして作製された固体電解コンデンサ素子 1 0は、 熱硬化型レジ スト 8 Xによるマスクが除去され、 リードフレーム上に搭載され、 リ 一ドフレーム中に予め作製された陽極リード電極および陰極リード電 極と接続された後、 モールドされ、 ディスクリート型の 3端子型固体 電解コンデンサとされる。

第 5図は、 リードフレームの構成を示す略斜視図である。 また、 第 6図は、 リ一ドフレームに搭載された固体電解コンデンサ素子の略斜 視図である。

第 5図および第 6図に示されるように、 リードフレーム 1 5は、 り ん青銅製の基体が所定の形状に打ち抜き加工されたものである。 リー ドフレーム 1 5の中央部には、 下方に向けて突出した陰極リ一ド部 1 5 cが設けられ、 陰極リード部 1 5 cは、 サイ ドフレーム 1 5 eの中 央に設けられたセンターフレーム 1 5 dと一体的に形成される。また、 センターフレーム 1 5 cとの直交方向には、 サイ ドフレーム 1 5 e力 ら中央部に向けて突出した 2つの陽極リード部 1 5 a , 1 5 bが設け られる。

固体電解コンデンサ素子 1 0は、 リードフレーム 1 5のセンターフ レーム 1 5 dの中央に搭載され、 センターフレーム 1 5 d と固体電解 コンデンサ素子 1 0の下面にある導電体層 1 3とを、 銀系の導電性接 着剤を用いて接着して、 固定される。 粗面化処理が施されていないァ ルミ二ゥム箔 3 a， 3 bの端部は、 リードフレーム中に予め作製され た 2つの陽極リード部 1 5 a , 1 5 bの端部に、 それぞれ重ね合わさ れ、それぞれレーザスポッ ト溶接機で溶接して、陽極リード部 1 5 a， 1 5 bと接合される。

さらに、 固体電解コンデンサ素子 1 0は、 リードフレーム上に固定 された後に、ィンジェクションまたはトランスファモールドによって、 エポキシ樹脂でモールドされるが、 陰極リード部 1 5 cの一部をモ^" ルドの底面から露出させて、 陰極リード電極とする。

第 7図は、 モールド後の固体電解コンデンサを示す略斜視図であつ て、 固体電解コンデンサ素子 1 0の図示は省略されている。

第 7図に示されるように、 エポキシ樹脂 1 6によってモールドされ た固体電解コンデンサ素子は、 リードフレームから切り離され、 陽極 リード部 1 5 a , 1 5 bを折り曲げて、陽極リ一ド電極が構成される。 また、 陰極リード部 1 5 cの一部をモールドの底面から露出させて、 陰極リード電極が構成される。

第 8図は、 第 7図に示した固体電解コンデンサの B— B線に沿った 略断面図である。

第 8図に示されるように、 モールド 1 6内の表面が粗面化されたァ ルミ二ゥム箔基体 2には、 絶縁性酸化皮膜、 固体高分子電解質層およ び導電体層が、 順次、 形成された陰極電極 1 4が設けられている。 表 面が粗面化されたアルミニウム箔基体 2の両端部には、 表面が粗面化 されていないアルミニウム箔基体 3 a , 3 bの一端部が、 弁金属間が 電気的に接続されるように、 接合されている。 表面が粗面化されてい ない前記アルミニウム箔基体 3 a， 3 bの他端部には、 リードフレー ムから切り離された箔状の銅基体 1 5 a , 1 5 bの一端部が、 金属間 が電気的に接続されるように、 接合されることによって、 陽極リード 電極が構成される。 表面が粗面化されたアルミニウム箔基体 2に形成 された陰極電極 1 4の導電体層からアルミニウム箔基体 2の主面に対 し垂直方向に陰極リード電極 1 5 cが引き出されている。 ここで、 ァ ルミ二ゥム箔基体 2の主面とは、 アルミニウム箔基体 2を構成する面 のうち主要な面を意味し、 アルミニウム箔基体 2のエッジ面を意味す るものではない。

以上説明したように、 本実施態様によれば、 表面が粗面化され、 酸 化アルミニウム皮膜で覆われたアルミニウム箔基体 2の対向する 2つ の端部それぞれに、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3 a , 3 bの一端部が接合され、 さらにその他端部に、 リードフ I /一ム よりなる陽極リ一ド電極 1 5 a , 1 5 bが接合されているので、 電気 的特性に優れた固体電解コンデンサ素子 1 0を得ることができる。 また、 3端子型の固体電解コンデンサ素子として構成されているの で、 電流経路の分割によって E S Lを低減することができ、 しかも初 期特性値のみならず、 ほとんど特性変化のない良好な電気的特性を有 する電解コンデンサを得ることができる。

さらにまた、 陰極リード電極 1 5 c力 固体電解コンデンサ素子の 底面に形成された陰極電極をなす導電体層から下方へ垂直に引き出さ れているので、 電流経路の短縮化によって E S Lの一層の低減を図る ことができる。

第 9図は、 本発明の他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデ ンサ素子の略斜視図であり、 第 1 0図は、 第 9図に示した固体電解コ ンデンサ素子の c— C線に沿った略断面図である。

第 9図おょぴ第 1 0図に示されるように、 本実施態様にかかる固体 電解コンデンサ素子 1 0 は、 2つの 2端子型固体電解コンデンサ素 子 1 0 a ， 1 0 bの積層体からなる。

固体電解コンデンサ素子 1 0 aは、 表面が粗面化 （拡面化） され、 表面に、 絶縁性酸化皮膜である酸化アルミニウム皮膜が形成されたァ ルミ二ゥム箔基体 2 aと、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔 基体 3 aを備え、 表面が粗面化され、 酸化アルミニウム皮膜が形成さ れたアルミニウム箔基体 2 aには、 固体高分子電解質層、 グラフアイ トペース ト層および銀ペースト層からなる陰極電極 1 4 aが形成され ている。 表面が粗面化され、 表面に、 酸化アルミニウム皮膜が形成さ れたアルミニウム箔基体 2 aの一端部には、 表面が粗面化されていな いアルミニウム箔基体 3 aの一端部が、 超音波溶接によって、 弁金属 間が電気的に接続されるように、 接合される。

固体電解コンデンサ素子 1 0 bも同様の構成であり、 表面が粗面化 され、 表面に、 絶縁性酸化皮膜である酸化アルミニウム皮膜が形成さ れたアルミニウム箔基体 2 bと、 表面が粗面化されていないアルミ二 ゥム箔基体 3 bを備え、 アルミニウム箔基体 2 bには陰極電極 1 4 b が形成され、 表面が粗面化されたアルミニウム箔基体 2 bの一端部に は、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3 bの一端部が、 超音波溶接によって、 弁金属間が電気的に接続されるように、 接合さ れる。

2つの 2端子型固体電解コンデンサ素子 1 0 a， 1 0 bは、 陰極電 極を形成する導電体層どうしが電気的に接続されるように、 向かい合 い、 端部どう しが互いに重なり合って、 固体電解コンデンサ素子の積 層体を構成している。

固体電解コンデンサ素子用電極体の作製にあたっては、 まず、 表面 が粗面化されていないアルミニウム箔シートカ ら、 2つのアルミニゥ ム箔基体 3 a , 3 bが所定寸法に切り出される。

次いで、 表面が粗面化され、 表面に酸化アルミニウム皮膜が形成さ れているアルミニウム箔シートから、 アルミニウム箔基体 2 a， 2 b が所定寸法に切り出される。

そして、 表面が粗面化され、 表面が粗面化されているアルミニウム 箔基体 2 a， 2 bの一端部に、 表面が粗面化されていないアルミニゥ ム箔基体 3 a， 3 bの一端部を、 それぞれ、 所定面積の端部が互いに 重なり合うように、 重ね合わされる。

次いで、 互いに重ね合わされている表面が粗面化されたアルミユウ ム箔基体 2 a , 2 bの端部と、 表面が粗面化されていないアルミ -ゥ ム箔基体 3 a , 3 bの端部とが、 超音波溶接によって、 接合されて、 溶接接合部 4 a， 4 bが生成される。 ここに、 超音波溶接によって、 接合することによって、 アルミニウム箔基体 2 a , 2 bの表面に形成 されている酸化アルミニウム皮膜が除去され、 アルミニウム金属間が 電気的に接続されるように、 表面が粗面化されていないアルミニウム 箔基体 3 a， 3 bの端部と、 表面が粗面化されているアルミニウム箔 基体 2 a , 2 bの端部とが接合される。 ここに、 互いに重なり合うァ ルミユウム箔基体 3 a , 3 bの端部およびアルミニウム箔基体 2 a , 2 bの端部の面積は、 接合部が、 所定の強度を有するように決定され る。 こう して作製された 2つの電極体は、 表面が粗面化され、 表面に酸 化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔基体 2 a , 2 bが、 アルミニウム箔シートから切り出されたものであるため、 そのエッジ 部には、 酸化アルミニウム皮膜が形成されてはおらず、 固体電解コン デンサの陽極電極として用いるためには、 表面が粗面化されているァ ルミユウム箔基体 2のエッジ部に、 陽極酸化によって、 酸化アルミ二 ゥム皮膜を形成することが必要である。

第 1 1図は、 表面が粗面化されているアルミニウム箔基体 2のエツ ジ部に、 酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面 図である。

第 1 1図に示されるように、 まず、 ステンレスビーカー 7中に収容 されたアジピン酸アンモニゥム水溶液よりなる化成溶液 8中に、 表面 が粗面化されたアルミニウム箔基体 2の全体と、 表面が粗面化されて いないアルミニウム箔基体 3のうち表面が粗面化されているアルミ二 ゥム箔基体 2と重なっている部分を含んで一部が浸漬されるように、 電極体がセットされ、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3がプラスに、 ステンレスビーカー 7がマイナスになるように、 電圧 が印加される。

使用電圧は、 形成すべき酸化アルミニウム皮膜の膜厚に応じて、 適 宜決定することができ、 1 0 n mないし 1 μ mの膜厚を有する酸化ァ ルミニゥム皮膜を形成するときは、 通常、 数ボルトないし 2 0ボルト 程度に設定される。

その結果、 陽極酸化が開始され、 化成溶液 8は、 アルミニウム箔基 体 2の表面が粗面化されているため、毛細管現象によって上昇する力 S、 アルミニウム箔基体 3の表面は粗面化されていないため、 表面が粗面 化きれているアルミニウム箔基体 2と、 表面が粗面化されていないァ ルミユウム箔基体 3の接合部を越えて、 上昇することはない。

したがって、 エッジ部を含む表面が粗面化されているアルミニウム 箔基体 2の全表面およびこれに接合された表面が粗面化されていない JP03/07734

26 アルミニウム箔基体 3の一部の領域のみに、 酸化アルミニウム皮膜が 形成される。

こうして作製された電極体には、 表面が粗面化され、 酸化アルミ二 ゥム皮膜が形成されているアルミニウム箔基体 2の略全表面上に、 公 知の方法で、 導電性高分子などからなる陰極電極が形成され、 上述し た固体電解コンデンサ素子 1 0 a , 1 0 bが作製される。

さらに、 固体電解コンデンサ素子 1 0 a， 1 0 bは、 上述したよう に部分的に重ね合わされ、 一体化された後、 モールドされ、 ディスク リ一ト型の擬似的な 3端子型固体電解コンデンサ素子 1 0 Xとされる。 第 1 2図は、 リードフレームに搭載された固体電解コンデンサ素子

1 0 Xの略斜視図である。

第 1 2図に示されるように、 リードフレーム 1 5は、 第 5図に示し たリードフレームと略同様の構成である。固体電解コンデンサ 1 0は、 リードフレーム 1 5のセンターフレーム 1 5 dの中央に搭載され、 銀 系の導電性接着剤を用いてリ一ドフレーム上に接着して、固定される。 粗面化処理が施されていないアルミニウム箔 3 a , 3 bの端部は、 2 つの陽極リード部 1 5 a， 1 5 bの端部に、 それぞれ重なるように酉己 置され、 それぞれレーザスポッ ト溶接機で溶接して、 リードフレーム の陽極リー ド部 1 5 a， 1 5 bと一体化される。

さらに、 固体電解コンデンサ素子 1 0 Xは、 リードフレーム上に固 定された後に、 インジェクションまたはトランスファモールドによつ て、 エポキシ樹脂でモールドする。

モールド後の固体電解コンデンサは、 上述した第 7図と略同様の構 成となり、 リードフレームから切り離され、 陽極リード部 1 5 a， 1 5 bを折り曲げて、 陽極リード電極が構成され、 また陰極リード部 1

5 cの一部をモールドの底面から露出させて、 陰極リ一ド電極が構成 される。

第 1 3図は、 第 7図の B— B線に沿った略断面図である。 第 1 3図 に示されるように、 2つの固体電解コンデンサ素子 1 0 a， 1 0 b力、 らなり、 表面が粗面化されたアルミニウム箔基体 2 a， 2 bには、 絶 縁性酸化皮膜、 固体高分子電解質層および導電体層が、 順次、 形成さ れた陰極電極 1 4 a， 1 4 bが設けられている。 表面が粗面化された アルミニウム箔基体 2 a， 2 bの一端部には、 表面が粗面化されてい ないアルミニウム箔基体 3 a， 3 bの一端部が、 弁金属間が電気的に 接続されるように、 接合される。 表面が粗面化されていない前記アル ミニゥム箔基体 3 a， 3 bの他端部には、 リードフレームから切り離 された箔状の銅基体 1 5 a， 1 5 bの一端部が、 金属間が電気的に接 続されるように、 接合されることによって、 陽極リード電極が構成さ れる。 2つの固体電解コンデンサ素子 1 0 a , 1 0 bは、 導電体層ど うしが電気的に接続されるように、端部どう しが互いに重なり合って、 固体電解コンデンサ素子の積層体 1 0 Xが構成され、 表面が粗面化さ れたアルミニウム箔基体 2 aに形成された陰極電極 1 4 aからアルミ ユウム箔基体 2 aの主面に対し垂直方向に陰極リード電極 1 5 cが引 き出されている。 ここで、 アルミニウム箔基体 2 aの主面とは、 アル ミニゥム箔基体 2を構成する主要な面を意味し、 アルミニウム箔基体 2のエッジ面を意味するものではない。 また、 外部に露出している面 を意味し、 アルミニウム箔基体 2 bと接している面は主面ではない。 以上説明したように、 本実施態様によれば、 表面が粗面化され、 酸 化アルミニウム皮膜で覆われたアルミニウム箔基体 2 a , 2 bの一端 部に、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3 a , 3 bの一 端部がそれぞれ接合され、 さらにその他端部に、 銅基体よりなる陽極 リ一ド電極 1 5 a， 1 5 bが接合されているので、 電気的特性に優れ た固体電解コンデンサ素子 1 0を得ることができる。

また、 2つの 2端子型固体電解コンデンサ素子の積層体からなる、 3端子型の固体電解コンデンサ素子として構成されているので、 電流 経路の分割によって E S Lを低減することができ、 しかも初期特性値 のみならず、 ほとんど特性変化のない良好な電気的特性を有する電解 コンデンサを得ることができる。 PC漏建 4

28 また、 陰極リード電極 1 5 cが、 固体電解コンデンサ素子の底面に 形成された陰極電極をなす導電体層から下方へ垂直に引き出されてい るので、 電流経路の短縮化によって E S Lの一層の低減を図ることが できる。

さらには、 等価回路的に考えると、 2つの 2端子型固体電解コンデ ンサ素子が並列に接続されているので、 E S Rを低減することができ る。

第 1 4図は、 本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる固体電 解コンデンサ素子の略断面図である。

第 1 4図に示されるように、この固体電解コンデンサ素子 1 0 Zは、 第 9図に示した 2つの 2端子型固体電解コンデンサ素子の積層体から なる固体電解コンデンサ素子 1 O Xを、 2個積み重ねて構成したもの であり、 各固体電解コンデンサ素子の積層体 1 O xおよび 1 O yの陰 極電極 1 4どう しを向き合わせて、 電気的に接続されるように、 重ね 合わせて、 導電性接着剤によって接着される。 陽極電極どうしは、 リ ードフレームに搭載された後に、 陽極リード部とともに、 超音波溶接 によって、 一括して接合される。

このような固体電解コンデンサ素子は、わずかに厚みが増すものの、 第 9図に示した固体電解コンデンサに比べて略 2倍の静電容量を有す るため、 大容量化を図るうえで極めて有効である。 なお、 本実施態様 では固体電解コンデンサ素子を 2個重ねた場合を説明したが、 これに 限定されるものではなく、 静電容量と低背化の要求との兼ね合いに応 じて、 積層枚数は自由に決めることが可能である。

第 1 5図は、 本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる固体電 解コンデンサならびにこれが搭載されるリ一ドフレームの構成を示す 略斜視図である。

第 1 5図に示されるように、 本実施態様にかかる固体電解コンデン サは、 4つの 2端子型固体電解コンデンサ素子 1 0 a , 1 0 b , 1 0 a ' および 1 0 b， の積層体からなる。 T/JP03/07734

29 これらの固体電解コンデンサ素子は、 第 9図に示した 2端子型の固 体電解コンデンサ素子と同様の構成であり、 このような構成を有する 4つの 2端子型固体電解コンデンサ素子は、 9 0度おきに配置され、 陰極電極 1 4を形成する導電体層どうしが電気的に接続されるように、 端部どう しが互いに重なり合って、 固体電解コンデンサ素子の積層体 1 7を構成している。

固体電解コンデンサ素子 1 0 a , 1 0 b , 1 0 a， および 1 0 b ' は、 端部どうしが互いに重なり合って、 一体化された後、 モールドさ れ、 ディスクリート型 5端子固体電解コンデンサとされる。

リードフレーム 1 5は、 第 5図や第 8図に示したリードフレームの 構成とやや異なり、 陰極リード部 1 5 cは、 四方を囲むサイ ドフレー ム 1 5 eの四隅から延びる 4つのサブフレーム 1 5 f と一体的に形成 され、 4つの陽極リード部 1 5 a , 1 5 b , 1 5 a ' および 1 5 b， が設けられている。 固体電解コンデンサ 1は、 リードフレーム 1 5の 陰極リード部 1 5 c上に搭載され、 銀系の導電性接着剤を用いてリー ドフレーム上に接着して、 固定される。 粗面化処理が施されていない アルミニウム箔 3 a , 3 b， 3 a ' および 3 b ' の端部は、 陽極リー ド部 1 5 a， 1 5 b , 1 5 a ' および 1 5 b ' の端部に、 それぞれ重 なるように配置され、 それぞれレーザスポッ ト溶接機で溶接して、 リ —ドフレームの各陽極リード部と一体化される。

さらに、リードフレーム上に固体電解コンデンサが固定された後に、 インジェクショ ンまたは トランスファモーノレドによって、 エポキシ樹 脂でモーノレドするが、 陰極リード部 1 5 cは、 モー ドの底面から一 部露出させて、 陰極リード電極とする。

モールド後の固体電解コンデンサは、 第 1 6図のようになり、 リー . ドフレームから切り離され、 陽極リード部 1 5 a , 1 5 b , 1 5 a ' および 1 5 b ' を折り曲げて、 4つの陽極リード電極が構成され、 ま た陰極リード部をモールド 1 6の底面から一部露出させて、 陰極リー ド電極 1 5 cが構成される。 したがって、 この固体電解コンデンサは、 4つの固体電解コンデン サ素子 1 0 a， 1 0 a ' , 1 0 b , 1 0 b ' 力 らなり、 表面が粗面化さ れたアルミニウム箔基体には、 絶縁性酸化皮膜、 固体高分子電解質層 および導電体層が、 順次、 形成され、 陰極電極を形成する導電体層ど うしが電気的に接続されるように、 4つの 2端子型固体電解コンデン サ素子が 9 0度おきに配置され、 端部どう しが互いに重なり合って、 固体電解コンデンサ素子の積層体を構成し、 表面が粗面化されたアル ミニゥム箔基体 2の底面に形成された導電体層から垂直に陰極リード 電極 1 5 cが引き出されている。

以上説明したように、 本実施態様によれば、 表面が粗面化され、 酸 化アルミニウム皮膜で覆われたアルミニウム箔基体 2の一端部に、 表 面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3の一端部が接合され、 さらにその他端部に、 銅基体よりなる陽極リード電極 1 5が接合され ているので、 電気的特性に優れた固体電解コンデンサ素子 1 0を得る ことができる。

また、 4つの 2端子型固体電解コンデンサ素子の積層体からなる、 5端子型の固体電解コンデンサ素子として構成されているので、 電流 経路の分割によって E S Lを低減することができ、 しかも初期特性値 のみならず、 ほとんど特性変化のない良好な電気的特性を有する電解 コンデンサを得ることができる。

さらにまた、 陰極リード電極 1 5 cが、 固体電解コンデンサの底面 に形成された陰極電極をなす導電体層から下方へ垂直に引き出されて いるので、 電流経路の短縮化によって E S Lの一層の低減を図ること ができる。

さらには、 4つの 2端子型固体電解コンデンサ素子の積層によって 構成されているので、 静電容量をさらに大きくすることができる。 ま た、 等価回路的に考えると、 4つの 2端子型固体電解コンデンサ素子 が並列に接続されているので、 E S Rを低減することができる。

以下、 本発明の効果をより一層明らかなものとするため、 実施例お よび比較例を掲げる。

実施例 1

第 1の実施態様にかかる固体電解コンデンサを、以下のようにして、 作製した。

まず、 粗面化処理が施され、 酸化アルミニウム皮膜が形成されてい る厚さ 1 0 0 μ πιのアルミユウム箔シ一トカ ら、 5 m m X 4 m mの寸 法で、 アルミニウム箔を切り出した。 また、 粗面化処理が施されてい ない厚さ 6 0 ^ raのァノレミニゥム箔シートから、 2 m m X 4 m mの寸 法で、 アルミユウム箔を 2枚切り出した。

次いで、 粗面化処理が施されているアルミニウム箔に、 粗面化処理 が施されていないアルミニウム箔を、 その一端部が 0 . 5 m mだけ重 なり合うように、重ね合わせ、それぞれの端部が重なり合った部分を、 超音波溶接機によって、 接合するとともに、 電気的に接続して、 粗面 化処理が施されていないアルミ二ゥム箔および粗面化処理が施されて いるアルミニウム箔の接合体を作製した。

さらに、粗面化処理が施されているアルミニウム箔のもう一端部に、 粗面化処理が施されているもう 1枚のアルミニウム箔を、 その一端部 が 0 . 5 m mだけ重なり合うように、 重ね合わせ、 それぞれの端部が 重なり合った部分を、 超音波溶接機によって、 接合するとともに、 電 気的に接続して、 粗面化処理が施されていない 2枚のアルミニウム箔 およぴ粗面化処理が施されているアルミニウム箔の接合体を作製した 以上の処理によって、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔、 粗面化処理が施されているアルミニウム箔、 粗面化処理が施されてい ないアルミニウム箔の順に接合されている 3端子固体電解コンデンサ 素子用電極体を作製した。

こう して作製された電極体において、 粗面化処理が施され、 酸化ァ ルミニゥム皮膜が形成されているアルミニウム箔の両端部に形成され ている、 粗面化処理が施されていない 2つのアルミ二ゥム箔部分のう ち、 一方のアルミニウム箔の一端部分のみレジストを塗布してコーテ イングした。 ただし、 もう一方の粗面化処理が施されていないアルミ ユウム箔にはレジストを塗布していない。

さらに、 こう して得られた電極体を、 3重量％の濃度で、 6 . 0の ρ Ηに調整されたアジピン酸アンモユウム水溶液中に、 粗面化処理が 施され、 酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔と、 レジス トを塗布してマスキング処理した部分全体が、第 3図のように、 完全に浸漬されるように、 アジピン酸アンモニゥム水溶液中にセッ ト した。 この際、 粗面化処理が施されていない 2つのアルミニウム箔の うちマスキングされていない方のアルミニウム箔の一部も、 アジピン 酸アンモニゥム水溶液中に浸 れたが、 その先端部はアジピン酸アン モニゥム水溶液と接触させなかった。

次いで、 レジスト処理されておらず、 粗面化処理が施されていない アルミニウム箔側を陽極とし、 化成電流密度が 5 0ないし 1 0 0 m A / c m ² _N 化成電圧が 3 5ポルトの条件下で、 アジピン酸アンモユウ ム水溶液中に浸漬されているアルミニウム箔の切断部端面を酸化させ、 酸化アルミニウム皮膜を形成した。

その後、 電極体をアジピン酸アンモニゥム水溶液から引き上げ、 粗 面化処理が施されているアルミニウム箔の表面上に、 化学酸化重合に よって、 ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。

ここに、ポリピロールからなる固体高分子電解質層は、精製した 0 . 1モノレ /リ ッ トノレのピロ一ノレモノマー、 0 . 1モノレ/リ ッ トノレのァノレ キルナフタレンスルホン酸ナトリゥムおよび 0 . 0 5モル Zリッ トル の硫酸鉄 （III) を含むエタノール水混合溶液セル中に、 粗面化処理が 施され、 酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔のみが浸 漬されるように、 電極体をセッ トし、 3 0分間にわたって、 攪拌し、 化学酸化重合を進行させ、 同じ操作を 3回にわたって、 繰り返して、 生成した。 その結果、 最大厚さが、 約 5 0 /x mの固体高分子電解質層 が形成された。

さらに、 こう して得られた固体高分子電解質層の表面に、 カーボン ぺ^"ス トを塗布し、 さらに、 カーボンペース トの表面に、 銀ペース ト を塗布して、 導電体層を形成し、 ペース ト層が形成された後； 前記塗 布したレジスト層を有機溶媒にて溶解させ、 レジス トを除去し、 粗面 化処理が施されていないアルミニウム箔部分を露出させた。 以上の処 理によって、 3端子型の固体電解コンデンサ素子を作製した。

さらに、 こ う して作製された固体電解コンデンサ素子を、 第 5図に 示した所定の形状に加工されたリ一ドフレーム上に搭載した。 固体電 解コンデンサ素子のペース ト層が塗布された部分は、 銀系の導電性接 着剤を用いてリ一ドフレーム上に接着した。 粗面化されていない²つ のアルミニウム箔部分は、 それぞれ NE C製 YAGレーザスポッ ト溶 接機で溶接して、 リードフレームの陽極リード部分と一体化した。

リ一ドフレーム上に固体電解コンデンサ素子が固定された後に、 ィ ンジェクシヨンまたはトランスファモールドによって、 エポキシ樹脂 でモーノレドした。

モー ド後の固体電解コンデンサ素子を、 リードフレームから切り 離し、 陽極リード電極を折り曲げて、 第 7図に示すようなディスクリ ート型の固体電解コンデンサのサンプル # 1を得た。 その後、 既知の 方法にて、 固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、 エージング 処理を行い、 漏れ電流を十分に低減させて、 完成させた。

こう して得られた 3端子型固体電解コンデンサ # 1の電気的特性に ついて、 アジレントテクノロジ一社製ィンピーダンスアナライザー 4 1 9 4Α、 ネットワークアナライザー 8 7 5 3 Dを用いて、 静電容量 および S ₂₁特性を測定し、得られた S ₂₁特性をもとにして等価回路シ ミュレーシヨ ンを行い、 E S R、 E S L値を決定した。

その結果、 1 20 H zでの静電容量は 1 0 9. であり、 1 0

O k H zでの E SRは 1 5 πιΩであり、 E S Lは 1 8 ρ Ηであった。 実施例 2

第 2の実施態様にかかる固体電解コンデンサを、以下のようにして、 作製した。 ' まず、 粗面化処理が施され、 酸化アルミニウム皮膜が形成されてい る厚さ 1 0 0 x mのアルミニゥム箔シートから、 5 m m X 4 m mの寸 法で、 アルミニウム箔を切り出し、 また粗面化処理が施されていない 厚さ 6 のアルミユウム箔シ一トから、 2 m m X 4 m mの寸法で アルミニウム箔を切り出し、 それぞれの一端部が 0 . 5 m mだけ重な り合うように、重ね合わせ、それぞれの一端部が重なり合った部分を、 日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の 4 0 k H z一超音波溶 接機によって、 接合するとともに、 電気的に接続して、 粗面化処理が 施されていないアルミニウム箔および粗面化処理が施されているアル ミニゥム箔の接合体を形成した,。

以上の処理によって、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔、 酸化アルミニウム皮膜が形成され、 粗面化処理が施されているアルミ 二ゥム箔の順に接合されている 2端子型固体電解コンデンサ素子用電 極体を作製した。

さらに、 こう して得られた電極体を、 3重量％の濃度で、 6 . 0の Hに調整されたアジピン酸アンモニゥム水溶液中に、 酸化アルミ二 ゥム皮膜が形成され、 粗面化処理が施されているアルミニウム箔が、 第 1 1図に示すように、 完全に浸漬されるように、 アジピン酸ァンモ ユウム水溶液中にセットした。 この際、 粗面化処理が施されていない アルミニウム箔の一部も、 アジピン酸アンモニゥム水溶液中に浸され た。

次いで、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔側を陽極とし、 化成電流密度が 5 0ないし 1 0 0 m A/ c m ² _s 化成電圧が 1 2ボル トの条件下で、 アジピン酸アンモニゥム水溶液中に浸漬されているァ ルミ二ゥム箔の切断部端面を酸化させ、 酸化アルミニウム皮膜を形成 した。

その後、 電極体をアジピン酸アンモニゥム水溶液から引き上げ、 粗 面化処理が施されているアルミニウム箔の表面上に、 化学酸化重合に よって、 ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。 ここに、 ポリ ピロールからなる固体高分子電解質層は、 蒸留精製し た 0 . 1モル _/ /リ ッ トルのピロールモノマー、 0 . 1モノレ/リ ッ トル のアルキノレナフタレンスノレホン酸ナト リ ウムおよび 0 . 0 5モノレ/リ ッ トルの硫酸鉄 （III) を含むエタノール水混合溶液セル中に、 粗面化 処理が施され、 酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔の みが浸漬されるように、 電極体をセッ トし、 3 0分間にわたって、 攪 拌し、 化学酸化重合を進行させ、 同じ操作を 3回にわたって、 繰り返 して、 生成した。 その結果、 最大厚さが、 約 5 0 mの固体高分子電 解質層が形成された。

さらに、 こうして得られた固体高分子電解質層の表面に、 カーボン ペーストを塗布し、 さらに、 カーボンペース トの表面に、 銀ペース ト を塗布して、 導電体層を形成し、 2端子型の固体電解コンデンサ素子 を作製した。

上記の作業を操り返して、 このような固体電解コンデンサ素子を 4 個用意した。

そのうち、 2つの固体電解コンデンサ素子を、 第 9図に示したよう に、 1 8 0度対向するように並べて、 ペースト層どうしが重なり合う ように積層し、 互いのペース ト眉間を導電性接着剤で接着し、 一体化 した。

このようにして、 2つの固体電解コンデンサ素子が一体化された固 体電解コンデンサ素子の積層体を 2個作製した。 さらに、 固体電解コ ンデンサ素子の積層体を、 第 1 4図に示すように、 ペース ト層が形成 された導電体層どう しが互いに向き合うように積層し、 導電体層どう しを銀系の導電性接着剤で固定し、 一体化した。 このとき、 陽極電極 どうしは接合しない。

上記のように形成された、 固体電解コンデンサ素子の積層体のさら なる積層体を、 第 5図に示した所定の形状に加工されたリードフレー ム上に搭載した。 積層体のペース ト層が塗布された部分は、 銀系の導 電性接着剤を用いてリ一ドフレーム上に接着した。 粗面化されていな い 2つのアルミニウム箔部分は、 それぞれ N E C製 Y A Gレーザスポ ット溶接機で溶接して、 リ一ドフレームの陽極リ一ド部分と一体化し た。

リ一ドフレーム上に固体電解コンデンサ素子のさらなる積層体が固 定された後に、 この積層体を、 インジェクションまたはトランスファ モールドによって、 エポキシ樹脂でモールドした。

モールド後の固体電解コンデンサ素子の積層体を、 リ一ドフレーム から切り離し、 陽極リード電極を折り曲げて、 第マ図に示すようなデ イスクリート型固体電解コンデンサのサンプル # 2を得た。 その後、 既知の方法にて、 固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、 エー- ジング処理を行い、 漏れ電流を十分に低減させて、 完成させた。

こう して作製された 3端子型固体電解コンデンサ # 2の電気的特性 を、 実施例 1 と同様の手法で評価した。

その結果、 1 2 0 H zでの静電容量は 1 0 5 . O /z Fであり、 1 0 O k H zでの E S Rは 8 πι Ωであり、 E S Lは 2 0 ρ Ηであった。 実施例 3

第 3の実施態様にかかる固体電解コンデンサを、以下のようにして、 作製した。

まず、 実施例 2と同様にして、 2端子型の固体電解コンデンサ素子 を 4個用意した。

これら 4つの固体電解コンデンサ素子を、第 1 5図に示したように、 9 0 ° ごとに配置して、ペースト層どうしが重なり合うように積層し、 互いのペースト層間を銀系の導電性接着剤で接着し、 一体化した。 上記のように形成された、 固体電解コンデンサ素子の積層体を、 第 1 4図に示した所定の形状に加工されたリ一ドフレーム上に搭載した c 固体電解コンデンサ素子のペースト層が形成された部分は、 銀系の導 電性接着剤を用いてリードフレーム上に接着した。 粗面化されていな い 4つのアルミニウム箔部分は、 それぞれ N E C製 Y A Gレーザスポ ット溶接機で溶接して、 リードフレームの陽極リード部分と一体化し た。

リ一ドフレーム上に固体電解コンデンサ素子の積層体が固定された 後に、 この積層体を、 インジェクションまたはトランスファモールド によって、 エポキシ樹脂でモールドした。

モールド後の固体電解コンデンサ素子の積層体を、 リードフレーム から切り離し、 陽極リード電極を折り曲げて、 第 1 6図に示すような ディスクリート型固体電解コンデンサのサンプル # 3を得た。その後、 既知の方法にて、 固体電解コンデンサに一定の電圧を印加してエージ ング処理を行い、 漏れ電流を十分に低減させて完成させた。

こう して作製された 5端子型固体電解コンデンサ # 3の電気的特性 を、 実施例 1と同様の手法で評価した。

その結果、 1 20 H zでの静電容量は 1 1 0； であり、 1 0

0 kH zでの E S Rは 5πιΩであり、 E S Lは 1 8 ρ Ηであった。 比較例 1

酸化アルミニウム皮膜が形成され、 粗面化処理が施されている厚さ 1 0 0 /z mのアルミニウム箔シートから、 アルミニウム箔を 7mmX 4 mmの寸法で切り出し、 粗面化処理が施されていない厚さ 6 0 m のアルミニゥム箔を 2mmX 4 mmの寸法で切り出し、 それぞれの一 端部が 0. 5 mmだけ重なり合うように、 重ね合わせ、 それぞれの端 部が重なり合った部分を、 日本エマソン株式会社ブランソン事業本部 製の 4 0 k H z—超音波溶接機によって、 接合するとともに、 電気的 に接続して、 粗面化処理が施されたアルミニウム箔と粗面化処理が施 されていないアルミニウム箔の接合体を形成した。

以上の処理によって、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔、 酸化アルミニウム皮膜が形成され、 粗面化処理が施されているアルミ 二ゥム箔の順に接合されている 2端子型固体電解コンデンサ素子用電 極体を作製した。

このようにして得られた 2端子型固体電解コンデンサ素子用電極体 を、 実施例 1 と略同様に加工し、 第 1 7図に示したようなリードフレ ーム 1 5上に設置して、 第 1 8図に示すようなディスクリート型の 2 端子型固体電解コンデンサのサンプル # 4を作製した。

こう して得られた固体電解コンデンサ # 4の電気的特性を、 実施例 1と同様の手法で評価した。 .

その結果、 1 2 0 H zでの静電容量は 1 0 0〃 Fであり、 1 0 0 k H zでの E S Rは 4 5 πι Ω、 E S Lは 1 5 0 0 ρ Ηであった。

実施例 1ないし 3、 ならびに比較例 1から、 本発明にかかる固体電 解コンデンサのサンプル # 1ないし # 3は、 箔間の接合方法、 電気導 体の材質および使用する固体高分子化合物の種類のいかんにかかわら ず、. 静電容量特性、 E S R特性および E S L特性のいずれも良好であ り、 一方、 比較例 1にかかる固体電解コンデンサのサンプル # 4にあ つては、 E S R特性および E S L特性が劣っており、 特に E S L特性 が著しく劣っていることが判明した。 .

本発明は、 以上の実施態様および実施例に限定されることなく、 特 許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、 それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもな レ、。

たとえば、 前記実施態様においては、 2つの固体電解コンデンサ素 子、 あるいは 4つの固体電解コンデンサ素子が重なり合って、 固体電 解コンデンサの積層体が構成された場合を例に説明したが、 これに限 定されるものではなく、 2つ以上の固体電解コンデンサ素子が用いら れていれば、 いくつであっても構わない。

また、 例えば、 前記実施態様においては、 2つの固体電解コンデン サ素子が 1 8 0度の回転角度で向き合って配置された場合や、 4つの 固体電解コンデンサが 9 0度の回転角度で向き合って配置された場合 を例に説明したが、 これらの回転角度はどのような角度であってもよ く、 固体電解コンデンサ素子にそれぞれ設けられた導電体層が、 互い に電気的に接続されるように、 重なり合って、 一体化されるように、 各固体電解コンデンサ素子が所定の角度で向き合って配置されて、 固 体電解コンデンサ素子の積層体が構成されていればよい。

さらにまた、 前記実施態様においては、 2つの固体電解コンデンサ 素子が 1 8 0度の回転角度で向き合って配置された場合を説明してい るが、 3つ以上の固体電解コンデンサ素子が、 1 8 0度の回転角度で 向き合って配置されていても構わない。 例えば 3つの固体電解コンデ ンサが、 1 8 0度の回転角度で向き合って配置されるように構成する には、 一方に 2つの固体電解コンデンサ素子が、 他方に 1つの固体電 解コンデンサ素子が配置されるように、導電体層どうしを重ね合わせ、 積層すればよい。

また、 前記実施態様においては、 弁金属基体 2、 3として、 アルミ 二ゥムが用いられているが、 アルミニウムに代えて、 アルミニウム合 金、 または、 タンタル、 チタン、 ニオブ、 ジルコニウムもしくはこれ らの合金などによって、 弁金属基体 2、 3を形成することもできる。 また、 前記実施態様においては、 リード電極を構成すべき金属導体 として、 箔状の銅が用いられているが、 銅に代えて、銅合金、 または、 真鍮、 ニッケル、 亜鉛、 クロムもしくはこれらの合金によって、 金属 導体を形成することもできる。

さらに、 前記実施態様においては、 表面が粗面化されたアルミニゥ ム箔基体 2と、 表面が粗面化されていないアルミニウム基体 3とを、 超音波溶接によって、 接合するとともに、 表面が粗面化されていない アルミニウム基体 3と、 箔状の銅基体 4とを、 超音波溶接によって、 接合しているが、 これらの接合部の双方を、 あるいは、 一方を、 超音 波溶接に代えて、 コールドゥエルディング （冷間圧接） によって、 接 合し、 接合部を形成するようにしてもよい。

また、 前記実施態様においては、 アルミニウム基体 2の比表面積を 増大させるベく、 その表面が粗面 ,匕される場合を例に説明したが、 本 発明においてアルミニウム基体 2が粗面化されていることは必ずしも 必要ではない。

また、 前記実施態様においては、 表面が粗面化されたアルミニウム 箔基体 2に、 表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体 3 a， 3 bが接合される場合を例に説明したが、 本発明においてこれらは箔状 でなくても構わない。 すなわち、 より厚みのあるフレーム状、 プロッ ク状のものであってもよい。 さらには、 銅基体についても箔状に限ら れるものではなく、 フレーム状やプロック状であってもよい。

本発明によれば、 表面が粗面化され、 絶縁性酸化皮膜が形成された 弁金属箔基体と、 弁金属箔基体に、 絶縁性酸化皮膜、 固体高分子電解 質層おょぴ導電体層が、 順次、 形成された固体電解コンデンサであつ て、 インピーダンスを低減することができ、 また静電容量を大きくす ることが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供するこ とが可能になる。

Claims

請求の範囲

1 . 表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体と、前記弁金属 箔基体の対向する 2つの端部それぞれに、 その一端部が、 弁金属間が 電気的に接続されるように、 接合された、 弁金属体と、 前記弁金属体 それぞれの他端部に、 その一端部が、 金属間が電気的に接続されるよ うに、 接合された、 導電性金属基体と、 前記弁金属箔基体の表面に、 少なく とも、 固体高分子電解質層および導電体層が、 順次、 形成され てなる陰極電極を有する固体電解コンデンサ素子を少なくとも 1っ備 え、 前記陰極電極から前記弁金属箔基体の主面に対し垂直方向に陰極 リ一ド電極が引き出されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。

2 . 表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体と、前記弁金属 箔基体の一端部に、 その一端部が、 弁金属間が電気的に接続されるよ うに、 接合された、 弁金属体と、 前記弁金属体の他端部に、 その一端 部が、 金属間が電気的に接続されるように、 接合された、 導電性金属 基体と、 前記弁金属箔基体の表面に、 少なく とも、 固体高分子電解質 層および導電体層が、 順次、 形^されてなる陰極電極を有する固体電 解コンデンサ素子を少なく とも 2つ備え、 前記少なく とも 2つの固体 電解コンデンサ素子が、 前記導電体層どう しが互いに電気的に接続さ れるように、 部分的に重なり合って、 固体電解コンデンサ素子の積層 体が構成されており、 前記固体電解コンデンサ素子の積層体に形成さ れている前記陰極電極の一方の面から前記弁金属箔基体の主面に対し 垂直方向に陰極リード電極が引き出されていることを特徴とする固体 電解コンデンサ。

3 . 2つの前記固体電解コンデンサ素子が、 1 8 0度の回転角度で、 向き合って配置されていることを特徴とする請求の範囲 2に記載の固 体電解コンデンサ。

4 . 4'つの前記固体電解コンデンサ素子が、 9 0度の回転角度で、 向 き合って配置されていることを特徴とする請求の範囲 2に記載の固体 電解コンデンサ。

5 . 表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体の対向する 2つ の端部それぞれに、 弁金属体の一端部を、 弁金属間が電気的に接続さ れるように、 接合して、 固体電解コンデンサ素子用電極体を形成する 工程と、 前記電極体の一方に設けられた、 前記弁金属体の一部をマス キングする工程と、 前記電極体のうち、 前記弁金属箔基体全体と、 前 記マスキング処理された部分全体と、 前記マスキング処理が施されて いない前記弁金属体の一部が化成溶液に浸されるように、 前記化成溶 液に浸し、 前記電極体に電圧を印加して、 陽極酸化処理を施し、 前記 弁金属箔基体の少なく ともエッジ部分に、.絶縁性酸化皮膜を形成する 工程と、 陽極酸化処理が施された前記弁金属箔基体の略全表面上に、 固体高分子電解質層を形成する工程と、前記固体高分子電解質層上に、 導電性ペース トを塗布し、 乾燥して、 導電体層を形成する工程と、 前 記弁金属体の前記マスクを除去する工程と、 前記各工程を経て得られ る少なく とも 1つの固体電解コンデンサ素子を、 リードフレーム上に 搭載し、 前記弁金属体それぞれの他端部に、 前記リードフレーム中に 予め作製しておいた陽極リード部の一端部を、 接合して、 陽極リード 電極を形成するとともに、 前記導電体層に、 前記リードフレーム中に 予め作製しておいた陰極リード部を接続して、 前記導電体層から前記 弁金属箔基体の主面に対し垂直方向に引き出されている陰極リード電 極を形成する工程と、 前記リードフレーム上に固定された前記固定電 解コンデンサ素子を樹脂モールドする工程を備えたことを特徴とする 固体電解コンデンサの製造方法。

6 . 表面に絶縁性酸化皮膜が形成された前記弁金属箔基体の一端部に、 弁金属体の一端部を、 弁金属間が電気的に接続されるように、 接合し て、 固体電解コンデンサ素子用電極体を形成する工程と、 前記電極体 を、 前記弁金属箔基体全体が化成溶液に浸されるように、 前記化成溶 液に浸し、 前記電極体に電圧を印加して、 陽極酸化処理を施し、 前記 弁金属箔基体の少なく ともエッジ部分に、 絶縁性酸化皮膜を形成する 工程と、 陽極酸化処理が施された前記弁金属箔基体の全表面上に、 固 体高分子電解質層を形成する工程と、 前記固体高分子電解質層上に、 導電性ペース トを塗布し、 乾燥して、 導電体層を形成する工程と、 前 記弁金属箔基体の前記マスクを除去する工程と、 前記各工程を繰り返 して、 少なく とも 2つの固体電解コンデンサ素子を作製する工程と、 少なく とも 2つの前記固体電解コンデンサ素子を、 前記導電体層どう しが電気的に接続されるように、 部分的に重ね合わせて、 固体電解コ ンデンサ素子の積層体を作製する工程と、 少なく とも 1つの前記固体 電解コンデンサ素子の積層体を、 リードフレーム上に搭載し、 前記弁 金属体それぞれの他端部に、 前記リードフレ ム中に予め作製してお いた陽極リード部の一端部を、 接合して、 陽極リード電極を形成する とともに、 前記導電体層に、 前記リードフレーム中に予め作製してお いた陰極リード部を接続して、 前記導電体層から前記弁金属箔基体の 主面に対し垂直方向に引き出されている陰極リ一ド電極を形成するェ · 程と、 前記リードフレーム上に固定された前記固体電解コンデンサ素 子の積層体を樹脂モールドする工程を備えたことを特徴とする固体電 解コンデンサの製造方法。