(57)【要約】【課題】等価直列抵抗（ＥＳＲ）を増大させることなく電解質層の劣化が抑制された固体電解コンデンサ素子を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサ素子は、陽極体１１の外周面上に、誘電体層１２が形成されると共に誘電体層１２の外周面を２つの領域１２ａ，１２ｂに区分する区分け部材１６が配備され、２つの領域１２ａ，１２ｂのうち一方の領域１２ｂには、誘電体層１２上に電解質層１３と陰極層１４がこの順に形成され、陰極層１４と区分け部材１６のそれぞれの表面には、両表面に跨って絶縁部１７が形成されている。【選択図】図１
2010177467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極体の外周面上に、誘電体層が形成されると共に該誘電体層の外周面を２つの領域に区分する区分け部材が配備され、前記２つの領域のうち一方の領域には、前記誘電体層上に電解質層と陰極層がこの順に形成され、前記陰極層と区分け部材のそれぞれの表面には、両表面に跨って絶縁部が形成されている固体電解コンデンサ素子。
【請求項２】
前記陰極層と区分け部材とは互いに離間しており、該陰極層と区分け部材との間には、前記絶縁部の一部が前記電解質層の表面を被覆した状態で介在し、該陰極層と電解質層との間には前記絶縁部が介在していない請求項１に記載の固体電解コンデンサ素子。
【請求項３】
前記絶縁部は樹脂から形成されている請求項１又は請求項２に記載の固体電解コンデンサ素子。
【請求項４】
前記陰極層上には、該陰極層とは別の第２の陰極層が形成され、前記陰極層の外周面は、前記絶縁部と第２の陰極層によって被覆されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の固体電解コンデンサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解コンデンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体電解コンデンサ素子においては、図４に示す如く、箔状の陽極体１０１の外周面に誘電体層１０２が形成され、該誘電体層１０２上には、該誘電体層１０２の外周面を２つの領域１０２ａ，１０２ｂに区分する区分け部材１０６が形成されている（例えば、特許文献１参照）。区分け部材１０６によって区分された２つの領域１０２ａ，１０２ｂのうち一方の領域１０２ｂには、誘電体層１０２上に、電解質層１０３、カーボン層１０４、及び銀ペースト層１０５がこの順に形成されている。
【０００３】
従来から、誘電体層１０２は非常に薄く形成されているため、誘電体層１０２にクラックなどの欠陥部分が存在している場合や、固体電解コンデンサ素子の製造過程において誘電体層１０２に前記欠陥部分が発生する場合がある。このため、電解質層１０３上に形成されたカーボン層１０４或いは銀ペースト層１０５が誘電体層１０２に直接接触した場合、固体電解コンデンサにおいて漏れ電流が増大する虞がある。
【０００４】
そこで図４に示す様に、カーボン層１０４及び銀ペースト層１０５を、区分け部材１０６に接触しないように電解質層１０３上に形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９４３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の固体電解コンデンサ素子においては、電解質層１０３の一部が、カーボン層１０４及び銀ペースト層１０５によって被覆されずに露出する虞がある。図４に示す様に電解質層１０３の一部が露出した場合には、該一部が水や酸素などの影響により劣化し、固体電解コンデンサ素子の静電容量の低下や等価直列抵抗（ＥＳＲ）の増大を招く虞がある。
【０００７】
そこで、図５に示す様に、電解質層１０３のうち区分け部材１０６近傍の部分を、絶縁材からなる絶縁部１０７によって被覆することが考えられる。これにより、電解質層１０３の一部が、カーボン層１０４及び銀ペースト層１０５によって被覆されなかった場合でも、該一部は絶縁部１０７によって被覆されることになるので、電解質層１０３の劣化が防止されることになる。
【０００８】
しかし、上記固体電解コンデンサ素子においては、図５に示す様に絶縁部１０７の一部がカーボン層１０４と電解質層１０３との間に介在することになるので、カーボン層１０４と電解質層１０３の接触面積が減少する。従って、図５に示す固体電解コンデンサは、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増大するという問題を有している。
【０００９】
そこで本発明の目的は、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を増大させることなく電解質層の劣化が抑制された固体電解コンデンサ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る固体電解コンデンサ素子は、陽極体（１１）の外周面上に、誘電体層（１２）が形成されると共に該誘電体層（１２）の外周面を２つの領域（１２ａ，１２ｂ）に区分する区分け部材（１６）が配備され、前記２つの領域（１２ａ，１２ｂ）のうち一方の領域（１２ｂ）には、前記誘電体層（１２）上に電解質層（１３）と陰極層（１４）がこの順に形成され、前記陰極層（１４）と区分け部材（１６）のそれぞれの表面には、両表面に跨って絶縁部（１７）が形成されている。
【００１１】
陰極層（１４）と区分け部材（１６）とが互いに離間している場合は勿論のこと、陰極層（１４）と区分け部材（１６）とが互いに接触している場合であっても、陰極層（１４）と区分け部材（１６）との間には、電解質層の表面に通じる僅かな隙間が形成されている。しかし、上記固体電解コンデンサにおいては、陰極層（１４）と区分け部材（１６）のそれぞれの表面に跨って絶縁部（１７）が形成されているので、前記隙間は外気から遮断されることになる。従って、水や酸素は前記隙間に入り込みにくく、その結果、水や酸素などの影響による電解質層（１３）の劣化が抑制されることになる。
又、上記固体電解コンデンサにおいては、絶縁部（１７）が陰極層（１４）の表面に形成されているので、絶縁部（１７）の存在によって電解質層（１３）と陰極層（１４）との接触面積が減少することがない。よって、従来の固体電解コンデンサ素子と比較しても、陰極層（１４）と電解質層（１３）との接触面積は殆ど減少しておらず、従って固体電解コンデンサにおいて十分に小さい等価直列抵抗（ＥＳＲ）を得ることが出来る。
【００１２】
上記固体電解コンデンサ素子の具体的構成において、前記陰極層（１４）と区分け部材（１６）とは互いに離間しており、該陰極層（１４）と区分け部材（１６）との間には絶縁部（１７）の一部が前記電解質層（１３）の表面を被覆した状態で介在し、該陰極層（１４）と電解質層（１３）との間には前記絶縁部（１７）が介在していない。
【００１３】
上記固体電解コンデンサにおいては、電解質層（１３）が陰極層（１４）によって被覆される一方、電解質層（１３）のうち陰極層（１４）によって被覆されていない部分が、陰極層（１４）と区分け部材（１６）との間に介在する絶縁部（１７）によって被覆されることになる。従って、電解質層（１３）が外気から遮断され、その結果、水や酸素などの影響による電解質層（１３）の劣化が抑制されることになる。
又、上記固体電解コンデンサにおいては、陰極層（１４）と電解質層（１３）との間には絶縁部（１７）が介在していないので、絶縁部（１７）の存在によって電解質層（１３）と陰極層（１４）との接触面積が減少することがない。よって、従来の固体電解コンデンサ素子と比較しても、陰極層（１４）と電解質層（１３）との接触面積は殆ど減少しておらず、従って固体電解コンデンサにおいて十分に小さい等価直列抵抗（ＥＳＲ）を得ることが出来る。
【００１４】
上記固体電解コンデンサ素子の他の具体的構成において、前記絶縁部（１７）は樹脂から形成されている。
又、前記陰極層（１４）上には、該陰極層（１４）とは別の第２の陰極層（１５）が形成され、前記陰極層（１４）の外周面は、前記絶縁部（１７）と第２の陰極層（１５）によって被覆されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る固体電解コンデンサ素子は、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を増大させることなく電解質層の劣化が抑制されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサ素子を示す（ａ）断面図及（ｂ）上面図である。
【図２】上記固体電解コンデンサの改良形態の例を示す断面図である。
【図３】上記固体電解コンデンサ素子を搭載した固体電解コンデンサを示す断面図である。
【図４】従来の固体電解コンデンサ素子の一例を示す断面図である。
【図５】従来の固体電解コンデンサ素子の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明の一実施形態に係るコンデンサ素子は、図１（ａ）に示す如く、弁作用を有する金属（以下、弁作用金属という）から形成された箔状の陽極体１１を具え、陽極体１１の外周面上には、誘電体層１２が形成されると共に該誘電体層１２の外周面を２つの領域１２ａ，１２ｂに区分する区分け部材１６が配備されている。
【００１８】
陽極体１１を形成する弁作用金属には、例えばアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンなどが用いられる。又、区分け部材１６は、フッ素樹脂、フッ素誘導体、ポリマーなどから形成されており、アルコール溶媒に対して濡れにくくなっている。尚、区分け部材１６の材質は、これらに限定されるものではなく、該材質にはエポキシ樹脂等の種々の絶縁材を用いることが出来る。
【００１９】
誘電体層１２は、陽極体１１の外周面に形成された酸化皮膜から構成されており、該酸化被膜は、陽極体１１をリン酸水溶液やアジピン酸水溶液などの電解溶液に浸漬させ、陽極体１１の外周面を電気化学的に酸化させること（陽極酸化）により形成される。
【００２０】
尚、外周面に誘電体層１２が形成された陽極体１１は、次のように作製されてもよい。まず、ロール状に巻かれた陽極箔の表面全体に陽極酸化によって酸化被膜を形成し、その後、陽極箔を所定のサイズに切断し、それから切断面に酸化被膜を形成する。これにより、誘電体層１２となる酸化被膜が外周面に形成された陽極体１１が作製される。
【００２１】
区分け部材１６によって区分した２つの領域１２ａ，１２ｂの内、一方の領域１２ｂには、誘電体層１２上に電解質層１３とカーボン層１４とがこの順に形成されている。
電解質層１３は、その端部が区分け部材１６に接触するように形成されている。電解質層１３を形成する材質には、ＴＣＮＱ（Tetracyano-quinodimethane）錯塩や導電性高分子などが用いられている。導電性高分子には、例えばポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどがある。
【００２２】
電解質層１３は、誘電体層１２の外周面のうち一方の領域１２ｂを化学重合液に浸漬させることにより形成される。尚、電解質層１３は、上記一方の領域１２ｂを電解液に浸漬させることにより形成されてもよい。この場合、電解質層１３は、電解反応によって形成されることになる。
【００２３】
カーボン層１４は、その端部が区分け部材１６に接触するように電解質層１３上に形成されている。尚、カーボン層１４と区分け部材１６とが互いに接触している場合でも、カーボン層１４と区分け部材１６との間には、電解質層１３の表面に通じる僅かな隙間、具体的には水や酸素の通過が可能な程度の隙間が、所々に形成されている。
【００２４】
図１（ａ）に示す様に、カーボン層１４と区分け部材１６のそれぞれの表面には、両表面に跨って絶縁部１７が形成されている。絶縁部１７は、例えばエポキシ樹脂などの樹脂から形成されている。
【００２５】
絶縁部１７は次のようにして形成される。電解質層１３上にカーボン層１４を形成した後、カーボン層１４と区分け部材１６のそれぞれの表面に、両表面の境界が覆われるように樹脂を塗布し、そして該樹脂を硬化させる。
尚、カーボン層１４と区分け部材１６との間に形成された隙間は狭く、樹脂は殆ど入り込むことが出来ないので、カーボン層１４と電解質層１３との間には絶縁部１７が介在することがない。
【００２６】
カーボン層１４上には銀ペースト層１５が形成されており、カーボン層１４の外周面は、絶縁部１７と銀ペースト層１５によって被覆されている。
従って、本実施形態に係る固体電解コンデンサ素子では、電解質層１３上に、カーボン層１４からなる陰極層と、銀ペースト層１５からなる第２の陰極層とがこの順に形成されることになり、これらの陰極層によって固体電解コンデンサ素子の陰極部１ｂが構成されている。一方、固体電解コンデンサ素子の陽極部１ａは、陽極体１１の内、前記陰極層が形成されていない部分から構成されている。
【００２７】
上述した固体電解コンデンサ素子においては、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す様に、カーボン層１４と区分け部材１６のそれぞれの表面に跨って絶縁部１７が形成されているので、カーボン層１４と区分け部材１６との間に形成されている僅かな隙間は、外気から遮断されることになる。従って、水や酸素は前記隙間に入り込みにくく、その結果、水や酸素などの影響による電解質層１３の劣化が抑制されることになる。
【００２８】
又、上記固体電解コンデンサにおいては、上述したようにカーボン層１４と電解質層１３との間に絶縁部１７が介在することがないので、絶縁部１７の存在によって電解質層１３と陰極層１４との接触面積が減少することがない。よって、従来の固体電解コンデンサ素子と比較しても、カーボン層１４と電解質層１３との接触面積は殆ど減少しておらず、従って該固体電解コンデンサにおいて十分に小さい等価直列抵抗（ＥＳＲ）を得ることが出来る。
【００２９】
図２は、上記固体電解コンデンサの改良形態の例を示した断面図である。図２に示す様に、カーボン層１４は、その端部が区分け部材１６に接触しないように電解質層１３上に形成されていてもよい。例えば、区分け部材１６を、撥水性を有する材質によって形成することにより、カーボン層１４の端部は区分け部材１６に接触しにくくなる。
この場合、カーボン層１４と区分け部材１６との間には隙間が形成されることになり、カーボン層１４が形成された直後の段階においては、区分け部材１６の近傍位置にて電解質層１３の一部が、カーボン層１４によって被覆されずに露出することになる。
【００３０】
そこで、改良形態に係る固体電解コンデンサにおいては、図２に示す様に、絶縁部１７の一部がカーボン層１４と区分け部材１６との間に介在し、該一部によって電解質層１３の表面が被覆されるように、絶縁部１７が形成されている。
【００３１】
絶縁部１７は次のようにして形成される。電解質層１３上にカーボン層１４を形成した後、カーボン層１４と区分け部材１６との間に形成された隙間に樹脂を充填する。このとき、該隙間の周囲にてカーボン層１４と区分け部材１６のそれぞれの表面が樹脂の一部によって被覆されるように、樹脂を塗布する。
【００３２】
改良形態に係る固体電解コンデンサ素子においては、図２に示す様に、電解質層１３がカーボン層１４によって被覆される一方、電解質層１３のうちカーボン層１４によって被覆されていない部分が、カーボン層１４と区分け部材１６との間に介在する絶縁部１７によって被覆されることになる。従って、電解質層１３が外気から遮断され、その結果、水や酸素などの影響による電解質層１３の劣化が抑制されることになる。
【００３３】
又、上記固体電解コンデンサにおいては、図１に示す固体電解コンデンサと同様、カーボン層１４と電解質層１３との間には絶縁部１７が介在しないので、固体電解コンデンサにおいて十分に小さい等価直列抵抗（ＥＳＲ）を得ることが出来る。
【００３４】
図３は、上述した固体電解コンデンサ素子を搭載した固体電解コンデンサを示す断面図である。尚、図３においては、固体電解コンデンサ素子が符号１によって示されている。
図３に示す固体電解コンデンサにおいては、陽極端子３及び陰極端子４の上面と下面のそれぞれに、固体電解コンデンサ素子１が電気的に接続されている。具体的には、固体電解コンデンサ素子１の陽極部１ａが、スポット溶接によって陽極端子３に電気的に接続され、固体電解コンデンサ素子１の陰極部１ｂが、導電性接着剤によって陰極端子４に電気的に接続されている。
【００３５】
更に、図３に示す固体電解コンデンサにおいては、陽極端子３及び陰極端子４の上面に接続された固体電解コンデンサ素子１上に、２つの固体電解コンデンサ素子１，１が順に積層されている。そして、隣接する固体電解コンデンサ素子１，１は、陽極部１ａ，１ａどうしがスポット溶接によって互いに電気的に接続され、陰極部１ｂ，１ｂどうしが導電性接着剤によって互いに電気的に接続されている。
【００３６】
そして、固体電解コンデンサに搭載された複数の固体電解コンデンサ素子１は、外装樹脂２によって被覆されている。陽極端子３は、その一部が外装樹脂２から露出しており、該一部は、陽極端子３の端部が外装樹脂２の下面に沿って位置するように折り曲げられている。又、陰極端子４は、その一部が外装樹脂２から露出しており、該一部は、陰極端子４の端部が外装樹脂２の下面に沿って位置するように折り曲げられている。
【００３７】
本願発明者は、上述した固体電解コンデンサ素子において、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を増大させることなく電解質層１３の劣化が抑制されていることを、図３に示す固体電解コンデンサを用いた実験によって確かめている。
【００３８】
本実験では、図２に示す固体電解コンデンサ素子を搭載した固体電解コンデンサのサンプルＳ１と、図４に示す従来の固体電解コンデンサ素子を搭載した固体電解コンデンサのサンプルＳ２と、図５に示す固体電解コンデンサ素子を搭載した固体電解コンデンサＳ３とを１０００個ずつ容易した。
尚、図４に示す従来の固体電解コンデンサ素子では、電解質層１０３の一部が、カーボン層１０４によって被覆されずに露出している。図５に示す固体電解コンデンサ素子では、図４に示す固体電解コンデンサにおいて露出していた電解質層１０３の一部が絶縁部１０７によって被覆されているが、絶縁部１０７が、カーボン層１０４と電解質層１０３との間に入り込んでしまっている。
【００３９】
サンプルＳ１〜Ｓ３の何れにおいても、陽極体１１としてアルミニウム箔を用い、陽極体１１の外周面に、誘電体層１２となる酸化アルミニウム（Al2O3）皮膜を、０．０１ｗｔ％〜２ｗｔ％のリン酸水溶液又はアジピン酸水溶液を用いて形成した。又、区分け部材１６をフッ素誘導体から形成し、区分け部材１６によって区分された領域１ｂには、電解質層１３となるポリチオフェン層を、3,4−エチレンジオキシチオフェン、P−トルエンスルホン酸鉄（III）、1−ブタノールからなる化学重合液を用いて形成した。
尚、サンプルＳ１〜Ｓ３の何れについても、外寸を幅４．３ｍｍ、長さ７．３ｍｍ、厚さ２．０ｍｍとし、定格電圧２５Ｖのときの静電容量を１０μＦとしている。
【００４０】
本実験では、用意したサンプルＳ１〜Ｓ３のそれぞれについて、周波数が１２０Ｈｚのときの静電容量（Ｃａｐ）と、周波数が１００ｋＨｚのときの等価直列抵抗（ＥＳＲ）とを、ＬＣＲメータによって室温及び１０５℃の温度下で測定した。尚、１０５℃の温度下での測定については、２０００時間以上継続的に行った。
そして、１０５℃の温度下での測定開始から１０００時間が経過したときと２０００時間が経過したときの静電容量の変化率を、ΔＣａｐ／Ｃａｐによって求めた。ここで、Ｃａｐは測定開始時の静電容量を表し、ΔＣａｐは、測定開始から１０００時間或いは２０００時間が経過したときの静電容量の変化量を表している。又、測定開始から１０００時間が経過したときと２０００時間が経過したときの等価直列抵抗の変化量ΔＥＳＲも求めた。
【００４１】
表１は、上述の如く求めた静電容量の変化率ΔＣａｐ／Ｃａｐ及び等価直列抵抗の変化量ΔＥＳＲを、１０００個のサンプルについての平均値により示したものである。又、表２は、室温下での等価直列抵抗の値を、１０００個のサンプルについての平均値により示したものである。
【００４２】
【表１】
2010177467.tif 000003
【００４３】
【表２】
2010177467.tif 000004
【００４４】
表１において、サンプルＳ１に関する実験結果をサンプルＳ２に関する実験結果と比較すると、１０００時間が経過したときと２０００時間が経過したときの何れのおいても、静電容量の変化率ΔＣａｐ／Ｃａｐ及び等価直列抵抗の変化量ΔＥＳＲが顕著に小さいことがわかる。
これは、サンプルＳ１において、電解質層１３うちカーボン層１４によって被覆されていない部分を、図２に示す様に絶縁部１７によって被覆することにより、電解質層１３が外気から遮断され、その結果、水や酸素などの影響による電解質層１３の劣化が抑制されたからであると考えられる。
【００４５】
又、表２において、サンプルＳ１に関する実験結果をサンプルＳ３に関する実験結果と比較すると、等価直列抵抗が顕著に小さいことがわかる。
これは、サンプルＳ１においては、カーボン層１４と電解質層１３との間には絶縁部１７が介在していないので、カーボン層１０４と電解質層１０３との間に絶縁部１０７が介在しているサンプルＳ３と比較して、陰極層１４と電解質層１３との接触面積が増大したからであると考えられる。
【００４６】
従って、本実験により、本発明の一実施形態に係る固体電解コンデンサ素子（図２）において、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を増大させることなく電解質層１３の劣化が抑制されていることが確かめられた。
【００４７】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。上記実施の形態においては、絶縁部１７をエポキシ樹脂などの樹脂から形成したが、本発明はこれに限られるものではない。
又、本発明に係る固体電解コンデンサ素子は、図３に示す固体電解コンデンサに限らず、種々の固体電解コンデンサに搭載することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  固体電解コンデンサ素子
１１  陽極体
１２  誘電体層
１２ａ，１２ｂ  区分された２つの領域
１３  電解質層
１４  カーボン層（陰極層）
１５  銀ペースト層（第２の陰極層）
１６  区分け部材
１７  絶縁部
【図１】
2010177467.tif 000005
【図２】
2010177467.tif 000006
【図３】
2010177467.tif 000007
【図４】
2010177467.tif 000008
【図５】
2010177467.tif 000009