(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁金属からなり、それぞれ粗面化された２つの主表面を有する陽極箔と、該２つの主表面にそれぞれ形成された陽極酸化膜と、該陽極酸化膜にそれぞれ接して設けられた陰極電解質とを有し、該２つの主表面のうちの一方の主表面に形成された該陽極酸化膜に接して設けられた該陰極電解質と他方の主表面に形成された該陽極酸化膜に接して設けられた該陰極電解質とは、互いに電気的に導通するように該陽極箔の側面において連続して設けられ、該陰極電解質は該側面において該側面に形成された陽極酸化膜によって該陽極箔と絶縁された電解コンデンサであって、
該側面に形成された該陽極酸化膜が、粗面化された該側面に形成され、該側面の粗面化の度合いは前記２つの主表面の粗面化の度合いと異なっていることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
前記陰極電解質が固体電解質である、請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項３】
前記電解コンデンサの前記固体電解質が、前記陽極酸化膜が形成された前記陽極箔の前記２つの主表面および４つの側面のうちの３つの側面を覆い、他の側面が陽極リードに接続された請求項２に記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
前記陽極箔が、アルミニウムまたはアルミニウムの合金からなる請求項１から３のいずれかに記載の電解コンデンサ。
【請求項５】
前記陽極酸化膜が形成された前記陽極箔の前記側面は、弁金属箔が切断されかつ粗面化された面である請求項１から４のいずれかに記載の電解コンデンサ。
【請求項６】
粗面化が施された弁金属箔の主表面に第１の陽極酸化膜を形成する工程、
前記第１の陽極酸化膜が形成された前記弁金属箔を所定の大きさに切断する工程、
前記切断された弁金属箔の切断面を、前記弁金属箔の主表面の粗面化とは異なる条件で粗面化処理する工程、
前記粗面化処理された切断面上に前記第１の陽極酸化膜と連続するように第２の陽極酸化膜を形成することにより陽極箔を得る工程、
前記陽極箔に形成された前記第１および第２の陽極酸化膜に接して陰極電解質を形成する工程、
とを含む電解コンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記粗面化処理が電解エッチングである、請求項６に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項８】
前記粗面化処理が化学エッチングである、請求項６に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項９】
前記粗面化処理がブラスト処理である、請求項６に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項１０】
前記弁金属箔が電解エッチングにより粗面化され、該弁金属箔のエッチング時間が、前記陽極箔のエッチング時間よりも長い、請求項７に記載の電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電解コンデンサは、アルミニウムやタンタルなどの弁金属（陽極電極体）、弁金属表面に形成させた陽極酸化膜（誘電体）および、電解液または固体電解質（陰極電解質）を有する。陽極電極体および陰極電解質には、それぞれ、陽極リードおよび陰極リードが接続され、外装が施されている。
【０００３】
例えば特開昭６３−２３９９１７号公報は、陽極電極体として弁金属箔、および、陰極電解質として固体電解質を用いた電解コンデンサを開示している。上記特開昭６３−２３９９１７号公報に開示される電解コンデンサは、アルミニウム箔からなる陽極電極体と、この陽極電極体を化成処理することにより形成された酸化アルミニウム皮膜（誘電体）と、酸化アルミニウム皮膜上に形成されたポリピロール層（陰極の固体電解質）とからなる。アルミニウム箔からなる陽極電極体は、表面を粗面化処理したアルミニウム箔（アルミエッチド箔）を所定形状に切断加工して得られる。
【０００４】
以下に電解コンデンサに含まれる陽極電極体および陽極酸化膜の一般的な作製方法を説明する。まず、断面約１００μｍ×約５００〜１０００ｍｍ、長さ数１０ｍ以上の長尺なアルミニウム箔全体に粗面化処理と化成処理（１回目の化成処理）とを行う。次に、作製する電解コンデンサのサイズに対応するように長尺なアルミニウム箔を切断する。切断したアルミニウム箔の切断面はアルミニウムが露出しているので、この切断面に酸化アルミニウム皮膜を形成するためにアルミニウム箔を再度化成処理（２回目の化成処理）する。電解質に固体電解質を使用する固体電解コンデンサにおいて、２回目に行う化成処理は通常、切断前の長尺なアルミニウム箔に対して行う１回目の化成処理と同様に行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように作製された、陽極酸化膜が形成された陽極電極体を有する電解コンデンサは、漏れ電流値が大きいために高い信頼性を得ることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、信頼性の高い電解コンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、上述した従来の電解コンデンサの問題を詳細に検討した結果、電解コンデンサの漏れ電流が陽極電極体の側面に集中していることを見出した。さらに詳細な検討を行った結果、製造工程中の衝撃またはストレスにより、比較的平坦な表面（粗面化処理されていない表面）に形成された酸化皮膜にクラックや剥離が生じ易いことがわかった。
【０００８】
本発明の電解コンデンサは、弁金属からなり、それぞれ粗面化された２つの主表面を有する陽極箔と、該２つの主表面にそれぞれ形成された陽極酸化膜と、該陽極酸化膜にそれぞれ接して設けられた陰極電解質とを有し、該２つの主表面のうちの一方の主表面に形成された該陽極酸化膜に接して設けられた該陰極電解質と他方の主表面に形成された該陽極酸化膜に接して設けられた該陰極電解質とは、互いに電気的に導通するように該陽極箔の側面において連続して設けられ、該陰極電解質は該側面において該側面に形成された陽極酸化膜によって該陽極箔と絶縁された電解コンデンサであって、該側面に形成された該陽極酸化膜が、粗面化された該側面に形成され、該側面の粗面化の度合いは前記２つの主表面の粗面化の度合いと異なっていることを特徴としている。このように陽極箔の側面が２つの主表面の粗面化の度合いと異なるように粗面化されており粗面化された側面に陽極酸化膜を形成するようにすると、陽極箔の側面において陽極酸化膜に欠陥が生じにくい。陽極箔の主表面に形成された陽極酸化膜と物理的に同等に安定な陽極酸化膜を陽極箔の側面にも形成することができる。従って、陽極箔の側面において陽極箔から陰極電解質に生じる漏れ電流の発生を抑制できるので、高い信頼性を有する電解コンデンサを提供することができる。
【０００９】
前記陰極電解質が固体電解質であってもよい。
【００１０】
前記該電解コンデンサの前記固体電解質が、前記陽極酸化膜が形成された前記陽極箔の前記２つの主表面および４つの側面のうちの３つの側面を覆い、他の側面が陽極リードに接続されてもよい。
【００１１】
前記陽極箔が、アルミニウムまたはアルミニウムの合金からなることが好ましい。容易に入手可能であり、また、箔状に加工するのが工業的に容易だからである。
【００１２】
前記陽極酸化膜が形成された前記陽極箔の前記側面は、弁金属箔が切断されかつ粗面化された面である。
【００１３】
本発明の電解コンデンサの製造方法は、粗面化が施された弁金属箔の主表面に第１の陽極酸化膜を形成する工程、前記第１の陽極酸化膜が形成された前記弁金属箔を所定の大きさに切断する工程、前記切断された弁金属箔の切断面を、前記弁金属箔の主表面の粗面化とは異なる条件で粗面化処理する工程、前記粗面化処理された切断面上に前記第１の陽極酸化膜と連続するように第２の陽極酸化膜を形成することにより陽極箔を得る工程、前記陽極箔に形成された前記第１および第２の陽極酸化膜に接して陰極電解質を形成する工程、とを含むことを特徴としている。陽極箔の切断面に粗面化処理を別に行うので、粗面化された切断面（陽極箔の側面）に形成される陽極酸化膜に欠陥が生じにくい。従って、陽極箔の側面において陽極箔から陰極電解質に生じる漏れ電流の発生が抑制された、高い信頼性を有する電解コンデンサの製造方法を提供することができる。
【００１４】
前記粗面化処理が電解エッチングであってもよい。
【００１５】
前記粗面化処理が化学エッチングであってもよい。
【００１６】
前記粗面化工程がブラスト処理であってもよい。
【００１７】
前記弁金属箔が電解エッチングにより粗面化され、該弁金属箔のエッチング時間が、前記陽極箔のエッチング時間よりも長くてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図３（ａ）は、本発明の一例である電解コンデンサ２００を示す斜視図である。図３（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ図３（ａ）のＸ−Ｘ’およびＹ−Ｙ’ 線についての断面図である。以下これらの図３（ａ）〜（ｃ）を参照して本発明の電解コンデンサ２００について説明する。
【００１９】
本発明の電解コンデンサ２００は容量形成部１００を有する。容量形成部１００において、陽極箔１０が露出した一側面８には陽極リード４２が接続されている。これに対して陽極酸化膜１２および固体電解質２２が形成された面はカーボン塗料および銀ペイント（不図示）で覆われ、さらに陰極リード４４が取り付けられている。以上のように陽極リード４２および陰極リード４４が設けられた容量形成部１００が陽極リード４２および陰極リード４４の外部との接続部分を露出させるように樹脂４６によりモールドされて電解コンデンサ２００が構成される。
【００２０】
一般に、電解コンデンサを大容量化するために、電解コンデンサに含まれる陽極箔１０の２つの主表面２および４が容量形成のために使用される。従って、陽極箔１０の主表面２および４には誘電体である陽極酸化膜１２と陰極電解質２２とが設けられる。また陽極箔１０の表面積を高拡大化するために、主表面２および４は粗面化される。陽極箔１０の側面６、７および９はコンデンサの容量形成には実質的には寄与しないが、主表面２および４に形成されたそれぞれ陰極電解質２２を互いに電気的に導通するために、側面６、７および９にも陰極電解質２２が設けられる。側面６、７および９において、陰極電解質２２が陽極箔１０と絶縁されるように、陰極電解質２２と陽極箔１０との間には陽極酸化膜１２が形成されている。なお、陽極箔の側面は表面積を拡大する必要がないことから従来は粗面化することなく陽極酸化膜を形成していた。しかしながら、本発明者らはこの粗面化されることなく形成された陽極酸化膜において欠陥が発生し、漏れ電流が生じることを見出して本発明をなしえた。具体的には以下のように電解コンデンサの容量形成部を構成することにより、陽極箔の側面に形成される陽極酸化膜の欠陥を抑制し、これにより漏れ電流を防止する。
【００２１】
以下に電解コンデンサ２００に含まれる容量形成部１００について図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）は容量形成部１００を示す斜視図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線についての断面図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ’部についての拡大図である。
【００２２】
容量形成部１００は、弁金属からなる陽極箔１０と、陽極箔１０の表面に形成された陽極酸化膜１２と、陽極酸化膜１２に接して設けられた陰極電解質２２とを有する。陽極箔の２つの主表面２および４はいずれも粗面化されており、粗面化された主表面２および４には陽極酸化膜１２が形成され、さらに主表面２および４の陽極酸化膜１２にそれぞれ接して陰極電解質２２が設けられている。主表面２および４に設けられた陰極電解質２２を互いに電気的に導通するために、陽極箔１０の側面６にも陰極電解質２２が設けられている。側面６において、側面６に形成された陽極酸化膜１２によって陰極電解質２２と陽極箔１０とは絶縁される。
【００２３】
本発明は特に図１（ｃ）に示されるように側面６に形成された陽極酸化膜１２が、粗面化された側面６に形成されていることに特徴を有する。従って、容量形成部１００において、側面６に形成された陽極酸化膜１２は、主表面２および４に形成される陽極酸化膜１２と同等の物理的安定性（強度）を有するので、側面における漏れ電流の発生を抑制できる。
【００２４】
以下に図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｆ）および図３（ａ）〜（ｃ）を参照して電解コンデンサ２００の製造方法を説明する。
【００２５】
まず、例えば電解エッチングにより粗面化された（１回めの粗面化処理）弁金属箔（断面約１００μｍ×約５００〜１０００ｍｍ、長さ数１０ｍ以上）の両主表面に陽極酸化膜を形成する。弁金属箔は例えばアルミニウムまたはアルミニウムの合金からなる。さらに、作製するコンデンサに対応するように所定の大きさに切断し、図２（ａ）〜（ｃ）に示されるような陽極箔を得る。図２（ａ）は、陽極酸化膜が主表面に形成された得られた陽極箔１０の斜視図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ’線についての断面図を示し、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＤ−Ｄ’についての拡大図である。図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、切断後の陽極箔１０の主表面２および４はそれぞれ粗面化され、粗面化された主表面２および４に陽極酸化膜１２が形成されているが、切断面６においては陽極酸化膜が形成されておらず、弁金属が露出している。
【００２６】
次に、陽極箔１０の切断面６を粗面化するために、陽極箔１０に再度粗面化処理（２回めの粗面化処理）を行う。粗面化処理は、電解エッチング、化学エッチングまたはブラスト処理により行う。２回めの粗面化処理を電解エッチングにより行う場合、１回めの粗面化処理における電解エッチングよりも緩慢な条件を選択することが好ましい。例えば、１回めの粗面化処理よりも２回めの粗面化処理におけるエッチング時間を短縮するか、エッチング速度を低下させるか、またはエッチング液の濃度を低下させればよい。
１回めの電解エッチングによって粗面化され、さらに陽極酸化膜が形成されている面（主表面２および４）にできるだけ影響を与えないで、弁金属が露出した平坦な切断面６をエッチングするためである。
【００２７】
さらに、陽極酸化により陽極箔１０の粗面化された切断面６に陽極酸化膜１２を形成する。以上のようにして、図２（ｄ）〜（ｆ）に示されるような粗面化された両面２および４を主表面とし、粗面化された切断面６を側面とする陽極箔１０を作製する。図２（ｄ）は陽極酸化膜が主表面および側面に形成された陽極箔１０の斜視図である。図２（ｅ）は図２（ｄ）のＥ−Ｅ’線についての断面図を示し、図２（ｆ）は図２（ｅ）のＦ−Ｆ’についての拡大図である。図２（ｅ）および（ｆ）から明らかであるように、陽極箔１０の側面６が粗面化されており、粗面化された側面６に陽極酸化膜１２が形成されている。
【００２８】
次に図１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、陽極箔１０の主表面２、４および側面６にそれぞれ形成された陽極酸化膜１２に接して陰極電解質２２を形成し、電解コンデンサ２００の容量形成部１００を完成する。なお、陰極電解質２２は例えばポリピロールのような高分子固体電解質または二酸化マンガンなどの固体電解質からなる。
【００２９】
さらに、容量形成部１００において固体電解質および陽極酸化膜が形成されていない陽極箔１０の側面８を溶接または圧着により陽極リードに接続する。また、陰極電解質２２をカーボン塗料および銀ペイント（不図示）で覆い、さらに陰極リードを取り付ける。モールド樹脂４６により容量形成部１００全体をモールドし、電解コンデンサ２００を完成する（図３（ａ）〜（ｃ）参照）。
【００３０】
本発明のように粗面化された側面６に陽極酸化膜１２を形成すると、従来のように粗面化されていない側面に陽極酸化膜を形成するよりも、例えば製造工程中において陽極箔の側面に形成された陽極酸化膜に欠陥が生じにくい。従って陽極箔１０から陰極電解質２２に生じる漏れ電流の発生が抑制されるので、本発明の電解コンデンサ１００は高い信頼性を有する。
【００３１】
以上の説明では陰極電解質として固体電解質を用いる電解コンデンサについて説明したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば本発明の電解コンデンサは図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、陰極電解質として電解液を用いる電解コンデンサにも適用することができる。図４（ａ）は巻回型電解コンデンサ３８０の部分断面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）の巻回型電解コンデンサ３８０に含まれる容量形成部３００の斜視図を示す。
【００３２】
巻回型電解コンデンサ３８０において、電解液（不図示）に浸された容量形成部３００がケース３０４に封口ゴム３０２により封止されている。容量形成部３００は、２つの主表面３０２および３０４を有する陽極箔３１０と、陽極箔３１０の主表面３０２および３０４にそれぞれ形成された陽極酸化膜（誘電体、不図示）と、陽極酸化膜にそれぞれ接して設けられたセパレータ３２２および３２４と、陰極箔３４４とを有する。セパレータ３２２は電解液が含浸している。すなわち容量形成部３００は、陽極箔３１０と陰極箔３４４とがセパレータ３２２および３２４を介して対向する巻き込み構造を形成している。
【００３３】
容量形成部３００においても上述の容量形成部１００と同様に、陽極箔３１０の側面３０６が粗面化されており、粗面化された側面３０６に陽極酸化膜（不図示）が形成されている。
【００３４】
図４（ａ）および（ｂ）に示される電解コンデンサ３８０においても、粗面化された側面３０６に形成された陽極酸化膜が破壊されにくいので、陽極箔３１０から生じる漏れ電流の発生を抑制できる。従って、高い信頼性を有する電解コンデンサを提供することができる。。
【００３５】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【実施例】
【００３６】
純度９９．９８％以上、厚み１００μｍ、１０ｃｍ角のアルミニウム箔（軟質材）を準備する。このアルミニウム箔を濃度１０ｗｔ％、液温３０℃の塩酸溶液中で電流密度０．２Ａ／ｃｍ2、周波数２０Ｈｚで１５分間交流エッチングすることによりアルミニウム箔表面全体を粗面化した。次にこの粗面化されたアルミニウム箔を液温６０℃、濃度５ｗｔ％のアジピン酸アンモニウム水溶液中で２４Ｖ定電圧下で陽極酸化し、アルミニウム箔表面に陽極酸化膜（誘電体）を形成した。得られたアルミニウム箔を切断し、矩形小片形状（主表面３ｍｍ×１０ｍｍ）の陽極箔を複数枚作製した（図２（ａ）参照）。
【００３７】
上述した方法によって得られた陽極箔は主表面２および４には粗面化処理および化成処理が施されているが、側面（アルミニウム箔の切断面）６には粗面化処理および化成処理が施されておらず、側面６においては平坦なアルミニウムが露出している（図２（ｂ）および図２（ｃ）参照）。
【００３８】
（実施例１）
本実施例１では上記の得られた陽極箔３０枚に電解エッチングを行い、側面６を粗面化した。電解エッチングは、濃度１０ｗｔ％、液温３０℃の塩酸溶液中で電流密度０．０５Ａ／ｃｍ2、周波数２０Ｈｚの交流電流を短時間（１０秒）通じて（交流エッチング）行った。
【００３９】
さらに液温６０℃、濃度５ｗｔ％のアジピン酸アンモニウム水溶液中に陽極箔を浸漬させて２４Ｖ定電圧下で陽極酸化を行い、陽極箔１０の側面６にも陽極酸化膜１２を形成した。得られた陽極箔１０の表面（陽極箔の片側部分３ｍｍ×５ｍｍ×１００μｍ、図１（ａ）参照）に公知の化学重合法によりポリピロール層２２を形成させた。
【００４０】
以上のようにして、粗面化された主表面および側面に陽極酸化膜（誘電体）が形成されたアルミニウム（陽極箔）およびこの陽極酸化膜を覆うポリピロール層（陰極電解質）を有し、側面が電解エッチングにより粗面化されている実施例１の電解コンデンサ３０個を作製した。
【００４１】
（実施例２）
本実施例２では得られた陽極箔３０枚に化学エッチングを行い、側面６を粗面化した。化学エッチングは、濃度１０ｗｔ％、液温５０℃の塩酸溶液中に陽極箔を１０秒間浸漬して行った。さらに上述の実施例１と同様に陽極酸化および化学重合を行った。以上のようにして、粗面化された主表面および側面に陽極酸化膜（誘電体）が形成されたアルミニウム（陽極箔）およびこの陽極酸化膜を覆うポリピロール層（陰極電解質）を有し、側面が化学エッチングにより粗面化されている実施例２の電解コンデンサ３０個を作製した。
【００４２】
（実施例３）
本実施例３では得られた陽極箔３０枚にブラスト処理を行い、側面６を粗面化した。ブラスト処理は、各陽極箔の側面を粗さ８００号のサンドペーパーで研磨して行った。さらに上述の実施例１と同様に陽極酸化および化学重合を行った。以上ようにして、粗面化された主表面および側面に陽極酸化膜（誘電体）が形成されたアルミニウム（陽極箔）およびこの陽極酸化膜を覆うポリピロール層（陰極電解質）を有し、側面がブラスト処理により粗面化されている実施例３の電解コンデンサ３０個を作製した。
【００４３】
（比較例）
本比較例では得られた陽極箔３０枚の側面に粗面化処理を行わなかった。粗面化処理を行わなかった以外は上記実施例１と同様の方法によって比較例の電解コンデンサ３０個を作製した。
【００４４】
（評価）
上述の実施例１、２および３ならびに比較例の電解コンデンサそれぞれ３０個に対して漏れ電流評価試験を行った。漏れ電流評価試験は、各コンデンサに１０Ｖの直流電圧を印加し、３０秒後の電流値を測定して行った。３０秒後の電流値が１μＡ以下であったコンデンサを合格とし、１μＡ未満を不合格とした。漏れ電流評価試験の合格率を下記の表１に示す。
【表１】
0003725392.tif 000002
【００４５】
表１に示されるように、漏れ電流評価試験において本発明の実施例１、２および３の電解コンデンサは比較例の電解コンデンサに比べて合格率が高い。従って、本発明による電解コンデンサが高い信頼性を確保できることが分かる。
【００４６】
【発明の効果】
上述したように、本発明によると高い信頼性を有する電解コンデンサおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の電解コンデンサの一例である固体電解コンデンサ１００を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線についての断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’部についての拡大図である。
【図２】  （ａ）は陽極酸化膜が主表面に形成された陽極箔の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線についての断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ’についての拡大図であり、（ｄ）は陽極酸化膜が主表面および側面に形成された陽極箔の斜視図であり、（ｅ）は（ｄ）のＥ−Ｅ’線についての断面図であり、（ｆ）は（ｅ）のＦ−Ｆ’についての拡大図である。
【図３】  （ａ）は本発明の容量形成部の斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ（ａ）のＸ−Ｘ’およびＹ−Ｙ’ 線についての断面図である。
【図４】  （ａ）は巻回型電解コンデンサの部分断面図であり、（ｂ）は（ａ）の巻回型電解コンデンサに含まれるコンデンサ部の斜視図である。
【符号の説明】
１００  容量形成部
２００  電解コンデンサ
３００  容量形成部
３８０  電解コンデンサ
２、４  主表面
６、７、８、９  側面
１０  陽極箔
１２  陽極酸化膜
２２  陰極電解質
【図１】
0003725392.tif 000003
【図２】
0003725392.tif 000004
【図３】
0003725392.tif 000005
【図４】
0003725392.tif 000006