(57)【要約】【課題】固体電解コンデンサにおいて、良好な電気特性を維持しながら、高い信頼性を実現すること。【解決手段】固体電解コンデンサ１００は、積層された複数のコンデンサ素子１を有する。コンデンサ素子１は、陽極体２と、陽極体２の表面に設けられ、複数の空隙３ａを有する誘電体層３と、誘電体層３の表面に設けられた固体電解質層５と、固体電解質層５の表面に設けられた陰極体６と、陽極側と陰極側とを絶縁分離する絶縁樹脂１６を含み、誘電体層３のうちの陽極側に設けられた絶縁層４と、を備える。絶縁樹脂１６は、絶縁層４に含まれる複数の空隙３ａに充填されている。隣り合う絶縁層４の間には、陽極部接着樹脂１７が設けられている。【選択図】図１Ｂ
2020178098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数のコンデンサ素子を外装体により被覆した固体電解コンデンサであって、
前記コンデンサ素子は、
陽極体と、
前記陽極体の表面に設けられ、複数の空隙を有する誘電体層と、
前記誘電体層の表面に設けられた固体電解質層と、
前記固体電解質層の表面に設けられた陰極体と、
陽極側と陰極側とを絶縁分離する絶縁樹脂を含み、前記誘電体層のうちの陽極側に設けられた絶縁層と、を備え、
前記絶縁樹脂は、前記絶縁層に含まれる前記複数の空隙に充填されており、
隣り合う前記絶縁層の間に、陽極部接着樹脂が設けられている、
固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記外装体の陽極側端面から、前記陽極体の端部である陽極端子部と、前記絶縁層の端部と、前記陽極部接着樹脂の端部と、が露出しており、
前記陽極側端面側において、
前記陽極端子部と金属結合されたコンタクト層と、
前記コンタクト層を被覆する陽極側電極層と、
前記陽極側電極層の表面に設けられた陽極側外部電極と、をさらに有する、
請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記外装体の陰極側端面において、
前記陰極体と電気的に接続された陰極側電極層と、
前記陰極側電極層の表面に設けられた陰極側外部電極と、をさらに有する、
請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記絶縁層に含まれる前記複数の空隙に対する前記絶縁樹脂の充填率が５０％以上である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記絶縁樹脂のガラス転移温度が１５０℃以上である、
請求項１から４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
前記陽極部接着樹脂のガラス転移温度が１５０℃以上である、
請求項１から５のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
前記絶縁樹脂の弾性率が３ＧＰａ〜７ＧＰａ以上である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項８】
前記陽極部接着樹脂の弾性率が３ＧＰａ〜７ＧＰａ以上である、
請求項１から７のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項９】
前記コンタクト層は、前記陽極体よりもイオン化傾向の小さい金属を含み、
前記コンタクト層の厚みは、５〜１００μｍである、
請求項２から８のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記陽極側電極層の材料は、樹脂材料中に金属粒子が混入された導電樹脂材料であり、
前記陽極側電極層の厚みは、２０〜３００μｍである
請求２から９のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項１１】
陽極体と、前記陽極体の表面に設けられ、複数の空隙を有する誘電体層と、前記誘電体層の表面に設けられた固体電解質層と、前記固体電解質層の表面に設けられた陰極体と、陽極側と陰極側とを絶縁分離する絶縁樹脂を含み、前記誘電体層のうちの陽極側に設けられた絶縁層と、を備えたコンデンサ素子を複数形成する素子形成工程と、
前記複数のコンデンサ素子を、導電材および陽極部接着樹脂を介して積層する積層工程と、
前記複数のコンデンサ素子を被覆する外装体を形成する封止工程と、
前記陽極体の端部である陽極端子部と、前記絶縁層の端部と、陽極部接着樹脂の端部とが前記外装体から露呈した陽極端面を形成する露呈工程と、
前記陽極端子部にコンタクト層を形成するコンタクト層形成工程と、
前記コンタクト層を含む前記陽極端面を被覆する陽極側電極層を形成し、かつ、前記陰極体と電気的に接続された陰極側電極層を形成する第１の電極形成工程と、
前記陽極側電極層を被覆する陽極側外部電極を形成し、かつ、前記陰極側電極層を被覆する陰極側外部電極を形成する第２の電極形成工程と、を含み、
前記素子形成工程では、
前記絶縁樹脂が前記絶縁層に含まれる前記複数の空隙に充填され、
前記積層工程では、
前記陽極部接着樹脂が、隣り合う前記絶縁層の間に設けられる、
固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高周波化に伴って、高周波領域でのインピーダンス特性に優れたコンデンサが求められている。この要求に応えるために、電気伝導度の高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）周り等に使用される固体電解コンデンサには、小型かつ大容量化が強く望まれている。さらに、高周波化に対応した低ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）化が要求されたり、ノイズ除去や過渡応答性に優れた低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化が要求されたりしている。そして、これらの要求に応えるために種々の検討がなされている。
【０００４】
ここで、図３を用いて、特許文献１に開示されている積層型固体電解コンデンサについて説明する。図３は、特許文献１に開示されている積層型固体電解コンデンサの側面断面図である。
【０００５】
図３において、固体電解コンデンサ３１は、積層体３３、外装４３、陽極側外部電極４７、および陰極側外部電極４８を備える。
【０００６】
積層体３３は、複数のコンデンサ素子３２が積層されてなる。コンデンサ素子３２は、芯部３５およびその表面に沿って形成される粗面部３６を備えた弁作用金属基体３４と、粗面部３６上に形成された誘電体被膜３７と、誘電体被膜３７上に形成された固体電解質層３９と、固体電解質層３９上に形成された集電体層４０と、を有する。複数のコンデンサ素子３２の各集電体層４０は互いに電気的に接続されている。
【０００７】
外装４３は、電気絶縁性を有し、弁作用金属基体３４の一方端面３８が第１の端面４４上に露出された状態で、積層体３３を覆う。
【０００８】
陽極側外部電極４７は、外装４３の第１の端面４４上、および、その端面に隣接する上面および下面それぞれの一部上に設けられている。また、陽極側外部電極４７は、弁作用金属基体３４の芯部３５と電気的に接続されている。
【０００９】
陰極側外部電極４８は、外装４３の第１の端面４４に対向する第２の端面４５に設けられている。また、陰極側外部電極４８は、集電体層４０と電気的に接続されている。
【００１０】
陽極側外部電極４７は、第１導電層４９、第２導電層５０、および第３導電層５１を含む。第１導電層４９は、弁作用金属３４の芯部３５に直接接するように形成され、隣り合うコンデンサ素子３２の各弁作用金属基体３４の芯部３５をお互いに電気的に接続する。また、第１導電層４９は、弁作用金属基体３４の一方端面３８およびその周囲の外装４３の第１の端面４４全体を覆うとともに、第１の端面４４に隣接する上面および下面それぞれの一部にまで伸びるように、スパッタリングのようなドライプロセスによって、形成されている。
【００１１】
上述した構成を有する固体電解コンデンサ３１では、弁作用金属基体３４の粗面部３６への水の浸入や粗面部３６と外装４３との間への水分の浸入を抑制することができる。また、第２導電層５０は第１導電層４９の上に形成されているので、密着強度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第６２３３４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１の固体電解コンデンサ３１では、弁作用金属基体３４の一方端面３８に露出した芯部３５が、Ａｌ（アルミニウム）箔などの金属箔で構成される。また、その金属箔の表面にエッチング加工を行うことにより、粗面部３６が形成され、その上には誘電体被膜３７が形成される。
【００１４】
また、スパッタリングのようなドライプロセスにより、弁作用金属基体３４の一方端面３８に第１導電層４９が形成される場合、粗面部３６上の誘電体被膜３７と、樹脂材料からなる外装４３とは、接合強度が高い金属結合ではなく、アンカー効果を利用して機械的に付着しているだけである。
【００１５】
よって、誘電体被膜３７と外装４３との接合強度は極めて弱く、第２導電層５０および第３導電層５１を形成する際に弱い圧力を加えるだけで剥離が生じてしまう。
【００１６】
また、アンカー効果によって形成された第１導電層４９と粗面部３６との界面では、剥離により、粗面部３６の多孔質上の構造から水分の浸入するおそれがある。
【００１７】
同様に、第１導電層４９と外装４３との界面でも、剥離により、コンデンサ素子３２全体へ水分が浸入するおそれがある。
【００１８】
したがって、固体電解コンデンサ３１をプリント基板に実装する際に、固体電解コンデンサ３１に含まれている水分が高温で蒸発し、コンデンサ素子３２間で膨らむことにより、コンデンサ素子３２が破壊され、品質不良を起こすという課題がある。
【００１９】
本開示の一態様の目的は、良好な電気特性を維持しながら、高い信頼性を有する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である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本開示の一態様に係る固体電解コンデンサは、積層された複数のコンデンサ素子を外装体により被覆した固体電解コンデンサであって、前記コンデンサ素子は、陽極体と、前記陽極体の表面に設けられ、複数の空隙を有する誘電体層と、前記誘電体層の表面に設けられた固体電解質層と、前記固体電解質層の表面に設けられた陰極体と、陽極側と陰極側とを絶縁分離する絶縁樹脂を含み、前記誘電体層のうちの陽極側に設けられた絶縁層と、を備え、前記絶縁樹脂は、前記絶縁層に含まれる前記複数の空隙に充填されており、隣り合う前記絶縁層の間に、陽極部接着樹脂が設けられている。
【００２１】
本開示の一態様に係る固体電解コンデンサの製造方法は、陽極体と、前記陽極体の表面に設けられ、複数の空隙を有する誘電体層と、前記誘電体層の表面に設けられた固体電解質層と、前記固体電解質層の表面に設けられた陰極体と、陽極側と陰極側とを絶縁分離する絶縁樹脂を含み、前記誘電体層のうちの陽極側に設けられた絶縁層と、を備えたコンデンサ素子を複数形成する素子形成工程と、前記複数のコンデンサ素子を、導電材および陽極部接着樹脂を介して積層する積層工程と、前記複数のコンデンサ素子を被覆する外装体を形成する封止工程と、前記陽極体の端部である陽極端子部と、前記絶縁層の端部と、陽極部接着樹脂の端部とが前記外装体から露呈した陽極端面を形成する露呈工程と、前記陽極端子部にコンタクト層を形成するコンタクト層形成工程と、前記コンタクト層を含む前記陽極端面を被覆する陽極側電極層を形成し、かつ、前記陰極体と電気的に接続された陰極側電極層を形成する第１の電極形成工程と、前記陽極側電極層を被覆する陽極側外部電極を形成し、かつ、前記陰極側電極層を被覆する陰極側外部電極を形成する第２の電極形成工程と、を含み、前記素子形成工程では、前記絶縁樹脂が前記絶縁層に含まれる前記複数の空隙に充填され、前記積層工程では、前記陽極部接着樹脂が、隣り合う前記絶縁層の間に設けられる。
【発明の効果】
【００２２】
本開示によれば、固体電解コンデンサにおいて、良好な電気特性を維持しながら、高い信頼性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】本開示の実施の形態に係る固体電解コンデンサを示す斜視図
【図１Ｂ】図１ＡのＡ−Ａ’断面図
【図１Ｃ】図１Ｂの範囲Ｘの拡大図
【図２Ａ】本開示の実施の形態に係る積層工程時の固体電解コンデンサを示す断面図
【図２Ｂ】本開示の実施の形態に係る封止工程時の固体電解コンデンサを示す断面図
【図２Ｃ】本開示の実施の形態に係る露呈工程時の固体電解コンデンサを示す断面図
【図２Ｄ】本開示の実施の形態に係るコンタクト層形成工程時の固体電解コンデンサを示す断面図
【図２Ｅ】本開示の実施の形態に係る第１の電極形成工程時の固体電解コンデンサを示す断面図
【図２Ｆ】本開示の実施の形態に係る第２の電極形成工程時の固体電解コンデンサを示す断面図
【図３】特許文献１の固体電解コンデンサの構成を示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００２５】
［固体電解コンデンサ１００の構成］
本開示の実施の形態に係る固体電解コンデンサ１００の構成について、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃを用いて説明する。図１Ａは、本実施の形態に係る固体電解コンデンサ１００を示す斜視図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’断面図である。図１Ｃは、図１Ｂの部分Ｘの拡大図である。
【００２６】
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、固体電解コンデンサ１００は、コンデンサ素子１、支持部材７、導電材８、陽極端子部９、外装体１０、コンタクト層１１、陽極側電極層１２ａ、陰極側電極層１２ｂ、陽極側外部電極１３ａ、陰極側外部電極１３ｂ、陽極部接着樹脂１７を有する。
【００２７】
コンタクト層１１は、陽極端子部９表面に形成されている。
【００２８】
陽極側電極層１２ａは、少なくともコンタクト層１１を被覆して形成されている。
【００２９】
陽極側外部電極１３ａおよび陰極側外部電極１３ｂは、それぞれ、陽極側電極層１２ａおよび陰極側電極層１２ｂの表面に形成されている。
【００３０】
＜コンデンサ素子１＞
図１Ｂに示すように、コンデンサ素子１は、陽極体２、誘電体層３、絶縁層４、固体電解質層５、および陰極体６を有する。
【００３１】
誘電体層３は、例えば、化学エッチングなどの方法により、陽極体２であるＡｌ箔両面に多孔質層を形成し、その多孔質層上に誘電体被膜を形成して得られる。
【００３２】
陽極体２は、多孔質化されずに残っているＡｌ箔芯材部である。この陽極体２は、誘電体層３により包み込まれている。すなわち、陽極体２の両面（上面および下面）には、誘電体層３が配置されている。
【００３３】
陽極体２の厚みおよび誘電体層３の厚みは、それぞれ、２０〜８０μｍである。なお、陽極体２および誘電体層３の材料は、Ａｌ箔に限定されず、例えば、コンデンサ材料として一般的に使用されるＴａ（タンタル）等であってもよい。
【００３４】
陽極体２の陽極側絶縁樹脂充填部１８には、絶縁層４が形成されている。絶縁層４は、陽極端面１４と陰極体６を電気的に絶縁分離している。つまり、陽極側と陰極側（図示略）を電気的に絶縁分離している。
【００３５】
図１Ｃに示すように、誘電体層３は、数ｎｍから数十μｍ（ただし、上限は３０μｍ）の空隙３ａが多数広がっている多孔質構造である。この多孔質構造は、例えば、化学エッチングなどの方法により形成される。
【００３６】
絶縁層４に相当する誘電体層３の一部には、絶縁性を有する絶縁樹脂１６が含浸される。これにより、図１Ｃに示すように、絶縁層４における空隙３ａには、絶縁樹脂１６が充填される。なお、絶縁樹脂１６を空隙３ａに充填させるためには、絶縁樹脂１６は、低粘度の樹脂であることが好ましい。
【００３７】
絶縁樹脂１６を空隙３ａに充填させる方法としては、例えば、誘電体層３を減圧された環境下に置く方法、または、外部から圧力をかける方法が挙げられる。絶縁樹脂１６の材質（例えば、粘度など）にもよるが、外部から圧力をかける方法を用いる場合では、加圧状態によって充填率（含浸率といってもよい）を改善させることができる。例えば、絶縁層４において、サイズの大きい空隙から順に絶縁樹脂１６が充填され、充填率が約５０％以上となった場合、数十μｍの空隙では絶縁樹脂１６が充填された状態となり、数ｎｍの空隙には絶縁樹脂１６が充填されていない状態となる。これに対して、水分の粒子の大きさは数十μｍといわれているため、充填率が５０％以上であれば、外部からの水分の浸入を防ぐことができる。
【００３８】
また、後述する積層工程では熱硬化が行われるため、絶縁樹脂１６は、耐熱性を備える。熱硬化時の加熱温度は、積層工程における導電性樹脂の硬化温度などにもよるが、１５０℃〜２２０℃である。そのため、絶縁樹脂１６におけるガラス転移温度Ｔｇは、少なくとも１５０℃以上であることが好ましい。
【００３９】
また、絶縁樹脂１６は、誘電体層３の一部（絶縁層４に相当する部分）に含浸されてコンタクト層１１を形成する際に生じる衝撃エネルギー（詳細は後述するコンタクト層形成工程にて説明）を吸収する能力を有することが好ましい。すなわち、絶縁樹脂１６は、衝撃エネルギーをある程度吸収し、変形しても粘り強く、衝撃に強い性質を有することが好ましい。例えば、絶縁樹脂１６は、樹脂特性で言うと、弾性率が３ＧＰａ〜７ＧＰａ以上の樹脂であることが好ましい。
【００４０】
空隙３ａに充填された絶縁樹脂１６は、例えば高温炉などの熱により硬化する。なお、絶縁樹脂１６がＵＶ（紫外線）硬化樹脂である場合では、紫外線を絶縁樹脂１６に照射することにより、空隙３ａに充填された絶縁樹脂１６を硬化させてもよい。
【００４１】
絶縁層４の形成方法としては、例えば、多孔質状の誘電体層３の一部に絶縁樹脂１６を含浸させた後に、さらに絶縁性の樹脂であるポリイミドなどをコーティングする方法がある。また、緻密性を高めるために、まず、誘電体層３に圧縮応力を与えて緻密な層にしてから、多孔質状の誘電体層３の一部に絶縁樹脂１６を含浸させて絶縁性を持たす方法等を用いてもよい。
【００４２】
図１Ｂに示すように、陽極端子部９の陽極素子間には、陽極部接着樹脂１７が積層されている。これにより、陽極端子部９の陽極素子間の空隙が埋められている。
【００４３】
また、後述する積層工程では熱硬化が行われるため、陽極部接着樹脂１７は、耐熱性を備える。熱硬化時の加熱温度は、積層工程における導電性樹脂の硬化温度などにもよるが、１５０℃〜２２０℃である。そのため、陽極部接着樹脂１７におけるガラス転移温度Ｔｇは、少なくとも１５０℃以上であることが好ましい。
【００４４】
また、陽極部接着樹脂１７は、コンタクト層１１を形成する際に生じる衝撃エネルギー（詳細は後述するコンタクト層形成工程にて説明）を吸収する能力を有することが好ましい。すなわち、陽極部接着樹脂１７は、衝撃エネルギーをある程度吸収し、変形しても粘り強く、衝撃に強い性質を有することが好ましい。例えば、陽極部接着樹脂１７は、樹脂特性で言うと、弾性率が３ＧＰａ〜７ＧＰａ以上の樹脂であることが好ましい。
【００４５】
なお、図１Ｂではコンデンサ素子１が単構造である場合を例示しているが、コンデンサ素子１は、異種材料を組み合わせた複合構造であってもよい。例えば、コンデンサ素子１は、緻密なＡｌ酸化膜とポリイミド樹脂の積層構造であってもよい。
【００４６】
絶縁層４で絶縁分離され、陰極側となる誘電体層３上には、固体電解質層５が形成されている。固体電解質層５は、例えば、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子材料からなる。一般に、固体電解質層５は、化学重合または電解重合などの方法によって形成される。
【００４７】
固体電解質層５上には、陰極体６が形成されている。陰極体６は、例えば印刷法または転写法などにより、カーボン層とＡｇ（銀）ペースト層とが順次積層されたものである。
【００４８】
なお、陰極体６は、カーボン層およびＡｇペースト層の積層構造に限定されない。例えば、陰極体６は、Ａｇペーストの代わりに、Ａｇ以外のフィラーを用いた導電ペーストまたはシンタリング材等を含むものであってもよい。上記導電ペーストとしては、例えばＣｕ（銅）ペーストが挙げられる。
【００４９】
＜支持部材７、導電材８、外装体１０＞
コンデンサ素子１は、例えばガラスエポキシ基板からなる支持部材７上に、陰極部は導電材８を介して、陽極部は陽極部接着樹脂１７を介して、複数積層される。また、コンデンサ素子１は、陽極体２の端部が露呈した陽極端子部９が構成されるように、外装体１０で封止されている。なお、図１では、コンデンサ素子１の積層数が３層である場合を例示しているが、コンデンサ素子１の積層数は、３層に限定されない。
【００５０】
上述したとおり、陽極部は、陽極部接着樹脂１７を介することにより、陽極部素子間の隙間が埋められている。これにより、陽極側外部電極１３ａ、陰極側外部電極１３ｂの形成時に、圧力などによって素子の断線や隙間が生じることによる水分の浸入を防ぐ効果がある。
【００５１】
支持部材７としては、ガラスエポキシ基板のほか、例えば、ＢＴ（Bismaleimide-Triazine）レジン、ポリイミド樹脂基板などの耐熱性に優れた基板や、Ｃｕ製のリードフレーム等を用いることができる。ただし、リードフレームなどの導電材料を用いる場合では、陽極側と陰極側を絶縁できるように分離する必要があることは言うまでもない。
【００５２】
導電材８としては、例えば、Ａｇペースト等の導電ペーストを用いる。導電材８は、コンデンサ素子１の陰極体と電気的に接続している。
【００５３】
なお、図１Ｂでは、隣り合うコンデンサ素子１間には、導電材８のみが設けられる場合を図示しているが、例えば、導電材８のほかに、Ａｌ、Ｃｕ、Ｉｎ（インジウム）などの金属箔を介在させてもよい。
【００５４】
＜陽極端子部９、コンタクト層１１＞
陽極端子部９には、陽極体２よりもイオン化傾向の小さい金属からなるコンタクト層１１が形成されている。このコンタクト層１１は、樹脂系材料である外装体１０および絶縁層４には形成されておらず、金属材料からなる陽極端子部９の表面のみに選択的に形成されている。
【００５５】
ここで、陽極体２がＡｌである場合、コンタクト層１１の材料としては、Ａｌよりもイオン化傾向の小さい金属を用いることが好ましい。このような金属としては、例えば、Ｚｎ（亜鉛）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｓｎ（スズ）、Ｃｕ、Ａｇ等が挙げられる。このような金属により、コンタクト層１１の表面において強固な酸化膜の形成が抑制され、コンタクト層１１と陽極側電極層１２ａとの電気的接続をより確実にすることができる。
【００５６】
また、陽極体２がＡｌである場合、コンタクト層１１の材料として、原子間距離の近いＣｕ、Ｚｎ、またはＡｇを用いることで、Ａｌとの金属間結合による合金層が形成される。よって、陽極体２間の接合強度をより強固にすることができる。なお、コンタクト層１１は、単元素金属で構成される以外に、青銅や黄銅などの合金で構成されてもよいし、ＮｉとＡｇ、ＣｕとＡｇ等とが積層されて構成されてもよい。
【００５７】
＜電極構造＞
陽極端面１４は、コンタクト層１１、絶縁層４の陽極側端面４ａ、外装体１０の陽極側端面１０ａ、および支持部材７の陽極側端面７ａで構成されている。
【００５８】
陰極端面１５は、導電材８の陰極側端面である陰極端子部８ｂ、外装体１０の陰極側端面１０ｂ、および支持部材７の陰極側端面７ｂで構成されている。
【００５９】
陽極端面１４は、陽極側電極層１２ａにより被覆されている。また、陰極端面１５は、陰極側電極層１２ｂにより被覆されている。ここで、積層されたコンデンサ素子１の陽極端子部９同士の電気的な導通は、主に陽極側電極層１２ａを介して行われる。
【００６０】
また、陽極側電極層１２ａは、陽極側外部電極１３ａにより被覆されている。また、陰極側電極層１２ｂは、陰極側外部電極１３ｂにより被覆されている。
【００６１】
陽極側電極層１２ａおよび陰極側電極層１２ｂの材料は、例えば、バインダとなる樹脂材料中にＡｇまたはＣｕなどの金属フィラー（金属粒子）を混入させた導電ペースト材料（導電樹脂材料）であることが望ましい。これにより、例えば、絶縁層４、外装体１０、支持部材７を構成する材料との接着に適したバインダ成分を樹脂中に添加することができ、化学結合または水素結合による結合が期待できる。
【００６２】
さらに、絶縁層４の陽極側端面４ａ、外装体１０の陽極側端面１０ａ、陰極側端面１０ｂ、および支持部材７の陽極側端面７ａ、陰極側端面７ｂそれぞれの表面粗さＲａを、５マイクロメートル以上にすることが望ましい。これにより、各端面と陽極側電極層１２ａまたは陰極側電極層１２ｂとの接触面積を増加させるとともに、アンカー効果による結合力をさらに付与することができる。
【００６３】
［固体電解コンデンサ１００の製造方法］
次に、本実施の形態の固体電解コンデンサ１００の製造方法について、図２Ａ〜図２Ｆを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｆは、それぞれ、製造方法の各工程における固体電解コンデンサ（換言すれば、製造途中の固体電解コンデンサ）の断面図である。
【００６４】
＜積層工程＞
図２Ａを用いて、最初の工程である積層工程について説明する。
【００６５】
まず、図２Ａに示すコンデンサ素子１を複数準備する。ここでは、３つのコンデンサ素子１を積層する場合を例に挙げて説明する。
【００６６】
次に、支持部材７上において、陰極側に導電材８を適量塗布し、陽極側に陽極部接着樹脂１７を適量塗布する。そして、支持部材７に塗布された導電材８および陽極部接着樹脂１７の上に、１つ目のコンデンサ素子１を精度良く載置する。
【００６７】
次に、１つ目のコンデンサ素子１上において、陰極側に導電材８を適量塗布し、陽極側に陽極部接着樹脂１７を適量塗布する。そして、１つ目のコンデンサ素子１に塗布された導電材８および陽極部接着樹脂１７の上に、２つ目のコンデンサ素子１を精度良く載置する。
【００６８】
次に、２つ目のコンデンサ素子１上において、陰極側に導電材８を適量塗布し、陽極側に陽極部接着樹脂１７を適量塗布する。そして、２つ目のコンデンサ素子１に塗布された導電材８および陽極部接着樹脂１７の上に、３つ目のコンデンサ素子１を精度良く載置する。
【００６９】
導電材８としては、例えば、熱硬化性のＡｇペーストを用いることができる。また、導電材８の塗布方法としては、例えば、ディスペンス方式、印刷、インクジェット法、ディップ法、または転写法などを用いることができる。また、導電材８は、ペースト状ではなく、貼り付け可能なシート状であってもよい。
【００７０】
陽極部接着樹脂１７としては、例えば、熱硬化性の接着樹脂を用いることができる。また、陽極部接着樹脂１７の塗布方法としては、例えば、ディスペンス方式、印刷、インクジェット法、ディップ法、または転写法などを用いることができる。また、陽極部接着樹脂１７も、ペースト状ではなく、貼り付け可能な接着シート状であってもよい。
【００７１】
次に、高温炉などを用いて導電材８および陽極部接着樹脂１７を熱硬化させ、各コンデンサ素子１の陰極体６同士を導通させる。なお、熱硬化の手段としては、高温炉に限定されず、例えば、ホットプレートまたはリフロー炉等を用いてもよい。
【００７２】
以上説明した積層工程により、固体電解コンデンサは、図２Ａに示す状態となる。
【００７３】
なお、上記説明では、支持部材７上の一箇所において３つのコンデンサ素子１を順次積層する場合を例に挙げて説明したが、この積層は、支持部材７上の複数箇所において（例えば、複数列、複数行のマトリクス状に）同時に行われてもよい。
【００７４】
＜封止工程＞
図２Ｂを用いて、積層工程の次の工程である封止工程について説明する。
【００７５】
図２Ｂに示すように、積層された３つのコンデンサ素子１を覆うように外装体１０で封止する。
【００７６】
外装体１０としては、例えば、シリカなどの無機フィラーを含有したエポキシ樹脂を用いる。また、外装体１０は、積層されたコンデンサ素子１間の隙間、および、支持部材７とコンデンサ素子１との隙間にも充填される。封止の方法としては、例えば、トランスファー封止、コンプレッション封止、液状樹脂を型に流し込んだ後に熱硬化させる方法等を用いることができる。
【００７７】
＜露呈工程＞
図２Ｃを用いて、封止工程の次の工程である露呈工程について説明する。
【００７８】
陰極端子部８ｂおよび陽極端子部９を露呈させるために、陽極端面１４および陰極端面１５を形成する。
【００７９】
この形成方法としては、例えば、ダイヤモンド粒子をボンド材で固定したダイシングブレードを高速回転させてカットする方法を用いる。この方法を用いて、図２Ｂに示した外装体１０および支持部材７の一部（図中の両端部）が切除されると、図２Ｃに示すように陽極端面１４および陰極端面１５が形成される。
【００８０】
この時点での陽極端面１４は、主に、陽極端子部９、絶縁層４の陽極側端面４ａ、外装体１０の陽極側端面１０ａ、および支持部材７の陽極側端面７ａで構成されている。また、陽極側端面４ａの多孔質層には、絶縁樹脂１６が含浸されている。
【００８１】
また、この時点での陰極端面１５は、主に、導電材８の陰極側端面である陰極端子部８ｂ、外装体１０の陰極側端面１０ｂ、および支持部材７の陰極側端面７ｂで構成されている。
【００８２】
＜コンタクト層形成工程＞
図２Ｄを用いて、露呈工程の次の工程であるコンタクト層形成工程について説明する。
【００８３】
図２Ｄに示すように、陽極端面１４を構成する各端面（絶縁層４の陽極側端面４ａ、外装体１０の陽極側端面１０ａ、および支持部材７の陽極側端面７ａ）をそれぞれ粗化させる。また、図２Ｄに示すように、各陽極端子部９の表面にコンタクト層１１を形成する。
【００８４】
このコンタクト層１１は、例えば、Ｃｕの粒子を高速で陽極端子部９に衝突させて形成される。Ｃｕの粒子は、陽極端子部９の材料であるＡｌよりもイオン化傾向が小さく、かつ、Ａｌと原子間距離が比較的近い金属である。
【００８５】
このコンタクト層１１の形成技術は、コールドスプレー法と呼ばれる手法である。コールドスプレー法は、空気、窒素、ヘリウムなどの圧縮された気体により、数μｍから数十μｍオーダーの金属粒子を、亜音速から超音速へと加速させて、固相状態のまま基材に衝突させて金属皮膜を形成する技術である。
【００８６】
コールドスプレー法における金属粒子の付着メカニズムに関しては、解明されていない部分もあるが、一般的には、金属粒子の衝突エネルギーによって、金属粒子または金属基材が塑性変形し、金属表面に新生面が露出することによって、活性化するものと考えられている。
【００８７】
上記コールドスプレー法によれば、高速で陽極端子部９に衝突したＣｕ粒子は、陽極端子部９のＡｌ表面の酸化膜を突き破る。これにより、ＡｌとＣｕとの金属結合が形成される。よって、コンタクト層１１と陽極端子部９との界面には、ＡｌとＣｕとの合金層が形成される。一方、コンタクト層１１の表面には、非弁作用金属であるＣｕの層が形成される。よって、コンタクト層１１は、陽極端子部９よりもイオン化傾向が小さい金属を含むことになる。
【００８８】
また、上記コールドスプレー法では、一般的に、数μｍ〜数十μｍオーダーの大きさの粒子が使用されている。その理由は、粒子が数μｍより小さい場合では、粒子を亜音速から超音速へと加速させても、基材に衝突させるために必要なエネルギー（衝突エネルギー）を確保できないためである。衝突エネルギーが確保できないと、ＡｌとＣｕとの金属結合が形成できず、アンカー効果による付着となる。よって、接合強度が非常に弱くなる。
【００８９】
数μｍ〜数十μｍオーダーの大きさの粒子を用いて形成されたコンタクト層１１は、数μｍ〜数百μｍの厚みを有する。アルミコンデンサの場合、コンタクト層１１の厚みは、５〜１００μｍであることが好ましい。なお、コンタクト層１１の厚みが５μｍより小さい場合では、強度の低下が生じる。一方、コンタクト層１１が１００μｍより大きい場合では、電極厚み分の抵抗値の増加により、特性値の劣化が生じる。
【００９０】
また、上記コールドスプレー法を行った場合、Ｃｕ粒子は、非金属材料で構成された各端面（絶縁層４の陽極側端面４ａ、外装体１０の陽極側端面１０ａ、および支持部材７の陽極側端面７ａ）にも衝突する。
【００９１】
金属粒子を衝突させる基材（例えば、絶縁層４、外装体１０、支持部材７）が樹脂基材である場合、金属粒子と樹脂基材との結合は、樹脂基材の表面の凹凸に、塑性変形した金属粒子が食い込むことによる、機械的な接合が主となると考えられている。したがって、樹脂基材に金属を成膜するためには、樹脂基材に十分な硬度を持たせて衝突のエネルギーを金属粒子の塑性変形に効率よく費やすこと、金属粒子の塑性変形が起こりやすい金属材料および加工条件を選定すること、衝突のエネルギーで樹脂基材が破壊されにくいこと、が条件となる。
【００９２】
ここで、外装体１０として一般的に使用されるエポキシ樹脂は、シリカ等のフィラーの混入比率を高めることで、マクロで見た時の硬度を高められるが、バインダとなるエポキシ樹脂成分の比率が少なくなり、脆くなる。
【００９３】
すなわち、樹脂基材が破壊せずに、金属粒子が十分に塑性変形を引き起こして金属の成膜ができる部分と、金属粒子の衝突エネルギーによって樹脂基材が脆性破壊して削れる部分とが存在することとなる。
【００９４】
したがって、面全体に亘ってある規定以上の厚みの金属膜を安定して形成するためには、成膜加工時間を長くする方法や、金属粒子の噴霧量を増やす等の方法が必要となり、生産性が著しく悪化してしまう。
【００９５】
また、面全体に亘って金属膜を形成することはできるが、成膜し易いＡｌで構成される陽極端子部９と、樹脂基材といった削れやすい材料で構成される外装体１０とでは、成膜される金属の厚みが大きく異なることになる。よって、固体電解コンデンサの外形の精度に影響が出る。
【００９６】
また、金属粒子のヤング率が、樹脂基材を構成する部材のヤング率よりも小さい場合、金属粒子の衝突時の塑性変形が促される傾向にある。よって、樹脂基材に金属膜を形成する際に、金属粒子が樹脂基材上に固着し易くなる。
【００９７】
一方、樹脂基材に金属粒子を完全に固着させない場合には、樹脂基材に弾性を持たせて衝突エネルギーを塑性変形のエネルギーに変換させないこと、樹脂基材の強度を下げて、塑性変形が起こる衝撃以下で基材を破壊させること、陽極端子部９にコンタクト層１１が形成できる範囲内で、塑性変形の起こりにくい金属材料および加工条件を選定すること、が基本条件となる。
【００９８】
すなわち、金属粒子（コンタクト層１１と言い換えてもよい）のヤング率を、樹脂基材を構成する部材のヤング率より大きくすることで、固着し難い状態を作ることができる。
【００９９】
例えば、樹脂基材にヤング率が９４ＧＰａのシリカが充填されている場合、それ以上のヤング率を持ち、かつ、Ａｌとの接合がされ易い金属粒子（例えば、ＣｕまたはＮｉ）を用いることが好ましい。ただし、金属粒子の形状、サイズ、温度、および、樹脂材料に充填するシリカのサイズ、充填率等によっても、固着状態は変化するので、これに限定されるわけではない。
【０１００】
また、樹脂基材に金属粒子を固着させない場合では、樹脂基材に金属粒子を衝突させることにより、表面を粗化する効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、図２Ｄでは、陰極端面１５を構成する各端面（陰極端子部８ｂ、陰極側端面１０ｂ、および陰極側端面７ｂ）に対して粗化処理を行っていない場合を例示しているが、サンドブラスト等によって陰極端面１５を構成する各端面を粗化させてもよい。
【０１０２】
また、上記説明では、コンタクト層１１の形成方法として、ドライプロセスの一例であるコールドスプレー法を用いる場合を例に挙げて説明したが、めっきなどウエット工法を用いてもよい。めっきなどのウエット工程を用いる場合では、コンタクト層１１を形成する際にめっき液が素子間へ侵入することにより、特性の劣化が生じるなどの課題がある。本実施の形態では、陽極側端面４ａの多孔質層に絶縁樹脂１６を含浸して、空隙を埋めることができる。また、陽極部の素子間に陽極部接着樹脂１７を積層することで素子間の隙間を埋めることができ、液体の素子への浸入を防ぐことが可能となる。
【０１０３】
また、ドライプロセスであるコールドスプレー法では、金属粒子を高圧ガスで吹付ける際に大きな圧力が生じる。しかし、本実施の形態では、低弾性体樹脂である絶縁樹脂１６が多孔質層に含浸していること、および、陽極部の素子間に陽極部接着樹脂１７が密着していることから、コンデンサ素子の断線などを防ぐことができる。
【０１０４】
また、本実施の形態では、低弾性体樹脂である絶縁樹脂１６が多孔質層に含浸していること、および、陽極部の素子間に陽極部接着樹脂１７が密着していることから、第１の電極形成工程（陽極側電極層１２ａ、陰極側電極層１２ｂの形成）や第２の電極形成工程（陽極側外部電極１３ａ、陰極側外部電極１３ｂの形成）で生じる水分が素子間へ浸入することを防ぐことができる。
【０１０５】
＜第１の電極形成工程＞
図２Ｅを用いて、コンタクト層形成工程の次の工程である第１の電極形成工程について説明する。
【０１０６】
図２Ｅに示すように、陽極端面１４に陽極側電極層１２ａを形成し、陰極端面１５に陰極側電極層１２ｂを形成する。これにより、陽極体２が陽極側電極層１２ａと電気的に接続され、陰極体が陰極側電極層１２ｂと電気的に接続される。
【０１０７】
具体的には、Ａｇペーストを、ディップ法、転写法、印刷法、ディスペンス法などで各端面に塗布し、その後、高温で硬化させることにより、陽極側電極層１２ａおよび陰極側電極層１２ｂを形成する。
【０１０８】
上述したとおり、陽極側電極層１２ａ、陰極側電極層１２ｂは、それぞれ、陽極体２、陰極体６と電気的に接続されるが、電極層１２ａ、１２ｂの電極厚みは、直接、特性値に影響を与える。
【０１０９】
例えば、陽極側電極層１２ａの厚みが３００μｍ以上である場合、電極自身が持つ抵抗値が上昇し、特性評価が下がってしまう。逆に、陽極側電極層１２ａの厚みが２０μｍ以下である場合、電極自身が持つ抵抗値は減少するが、コンタクト層１１との界面強度が低下してしまう。よって、陽極側電極層１２ａの厚みは、例えば、２０〜３００μｍであることが好ましい。
【０１１０】
なお、陽極側電極層１２ａは、陽極端面１４と直交する面（例えば、外装体１０の上面、支持部材７の下面）の一部を被覆してもよい。同様に、陰極側電極層１２ｂは、陰極端面１５と直交する面（例えば、外装体１０の上面、支持部材７の下面）の一部を被覆してもよい。
【０１１１】
＜第２の電極形成工程＞
図２Ｆを用いて、第１の電極形成工程の次の工程である第２の電極形成工程について説明する。
【０１１２】
図２Ｆに示すように、陽極側電極層１２ａの外表面に陽極側外部電極１３ａを形成し、また、陰極側電極層１２ｂの外表面に陰極側外部電極１３ｂを形成する。
【０１１３】
具体的には、陽極側外部電極１３ａおよび陰極側外部電極１３ｂは、電解めっき法の一つであるバレルめっき法で形成される。陽極側外部電極１３ａおよび陰極側外部電極１３ｂは、ＮｉとＳｎとの積層構造である。
【０１１４】
なお、陽極側外部電極１３ａおよび陰極側外部電極１３ｂは、上述したコールドスプレー法によりＡｇおよびＳｎを含む構造として形成されてもよい。または、陽極側外部電極１３ａおよび陰極側外部電極１３ｂは、バレルめっき法と半田ディップ法との組み合わせで形成されてもよい。
【０１１５】
または、陽極側外部電極１３ａおよび陰極側外部電極１３ｂは、予めＳｎ被膜を施したＣｕ材のキャップを、Ａｇペースト（接着剤として機能可能）である陽極側電極層１２ａ電極層１２ａ、陰極側電極層１２ｂのそれぞれに接着させる方法で形成されてもよい。
【０１１６】
以上により、図１Ａ〜図１Ｃに示した固体電解コンデンサ１００が製造される。
【０１１７】
＜効果＞
本実施の形態の固体電解コンデンサ１００は、弁作用金属箔からなる陽極端子部９に金属結合されたコンタクト層１１を備えることにより、陽極側外部電極１３ａ、陰極側外部電極１３ｂまでの低抵抗な電流経路を確保できる。したがって、良好な電気特性を維持することができる。
【０１１８】
また、陽極端面１４、陰極端面１５は、それぞれ、樹脂基材との接合性に優れた導電性樹脂ペーストからなる陽極側電極層１２ａ、陰極側電極層１２ｂと接合されるので、強固な接合を実現できる。したがって、固体電解コンデンサ１００の信頼性を向上させることができる。
【０１１９】
なお、コンタクト層１１の形成箇所を陽極端子部９のみに限定すれば、金属成膜に要する時間を大幅に削減できる。よって、金属粒子の消費量を大幅に低減でき、工程時間を短縮できる。したがって、固体電解コンデンサ１００の生産性を向上させることができる。
【０１２０】
また、コンタクト層１１の形成と同時に、陽極端面１４を構成する端面（絶縁層４の陽極側端面４ａ、外装体１０の陽極側端面１０ａ、および支持部材７の陽極側端面７ａ）を粗化することにより、加工時間を増加することなく、陽極側電極層１２ａ、陰極側電極層１２ｂとの密着性をより向上させることができ、極めて高い信頼性を得ることができる。
【０１２１】
また、ドライプロセスであるコールドスプレー工法を用いた場合、金属粒子を高圧ガスで吹付ける際に大きな圧力が生じるが、低弾性体樹脂である絶縁樹脂１６が多孔質層に含浸しており、かつ、陽極部の素子間に陽極部接着樹脂１７が密着（充填）していることから、コンデンサ素子の断線などを防ぐことができる。さらに、第１の電極形成工程（陽極側電極層１２ａ、陰極側電極層１２ｂの形成）や第２の電極形成工程（陽極側外部電極１３ａ、陰極側外部電極１３ｂの形成）で生じる水分が素子間へ浸入することを防ぐことができる。
【０１２２】
以上のことから、本実施の形態の固体電解コンデンサ１００は、良好な電気特性を維持しながら、信頼性および生産性の向上を実現することができる。
【０１２３】
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本開示の固体電解コンデンサは、良好な電気特性を維持しながら、高い信頼性と生産性を有するため、電子機器（例えば、パソコン、携帯端末等）、産業用装置、車載用装置など、あらゆる分野のコンデンサとして適用できる。
【符号の説明】
【０１２５】
１  コンデンサ素子
２  陽極体
３  誘電体層
４  絶縁層
４ａ  絶縁層４の陽極側端面
５  固体電解質層
６  陰極体
７  支持部材
７ａ  支持部材７の陽極側端面
７ｂ  支持部材７の陰極側端面
８  導電材
８ｂ  陰極端子部
９  陽極端子部
１０  外装体
１０ａ  外装体１０の陽極側端面
１０ｂ  外装体１０の陰極側端面
１１  コンタクト層
１２ａ  陽極側電極層
１２ｂ  陰極側電極層
１３ａ  陽極側外部電極
１３ｂ  陰極側外部電極
１４  陽極端面
１５  陰極端面
１６  絶縁樹脂
１７  陽極部接着樹脂
１８  陽極側絶縁樹脂充填部
１００  固体電解コンデンサ
【図１Ａ】
2020178098.tif 000003
【図１Ｂ】
2020178098.tif 000004
【図１Ｃ】
2020178098.tif 000005
【図２Ａ】
2020178098.tif 000006
【図２Ｂ】
2020178098.tif 000007
【図２Ｃ】
2020178098.tif 000008
【図２Ｄ】
2020178098.tif 000009
【図２Ｅ】
2020178098.tif 000010
【図２Ｆ】
2020178098.tif 000011
【図３】
2020178098.tif 000012