(57)【要約】  電極箔は、弁作用金属の箔からなる基材と、基材の表面に設けられた弁作用金属よりなる粗面化層とを備える。粗面化層は、基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる。この電極箔により小型で大容量の電解コンデンサが得られる。
2010029598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサに用いられる電極箔であって、
弁作用金属の箔からなる基材と、
前記基材の表面に設けられた弁作用金属よりなる粗面化層と、
を備え、
前記粗面化層は、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる、電極箔。
【請求項２】
前記基材の前記箔はアルミニウムよりなり、前記粗面化層の前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項１に記載の電極箔。
【請求項３】
前記粗面化層の空孔径の最頻値は０．０２μｍ〜０．１０μｍであり、前記粗面化層の厚みは２０μｍ〜８０μｍである、請求項１に記載の電極箔。
【請求項４】
真空の蒸着槽内に基材を配置するステップと、
前記基材が配置されている前記蒸着槽内に酸素ガスとアルゴンガスとを含有する雰囲気ガスを入れて１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力に保って弁作用金属を前記基材に蒸着させて、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる粗面化層を前記基材の表面に形成するステップと、
を含む、コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項５】
前記粗面化層の空孔径の最頻値は０．０２μｍ〜０．１０μｍであり、前記粗面化層の厚みは２０μｍ〜８０μｍである、請求項４に記載のコンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項６】
前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項４に記載のコンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項７】
第１の電極箔と、
前記第１の電極箔上に設けられた誘電体酸化皮膜と、
第２の電極箔と、
前記誘電体皮膜と前記第２の電極箔との間に設けられたセパレータと、
前記セパレータに含浸されて前記誘電体酸化皮膜と前記第２の電極箔に当接する駆動用電解液と、
を備え、
前記第１の電極箔は、
弁作用金属の箔からなる基材と、
前記基材の表面に設けられた弁作用金属よりなる粗面化層と、
を有し、
前記粗面化層は、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなり、
前記誘電体酸化皮膜は前記粗面化層上に設けられている、電解コンデンサ。
【請求項８】
前記第１の電極箔と前記セパレータと前記第２の電極箔とは一体で巻回されている、請求項７に記載の電解コンデンサ。
【請求項９】
前記基材の前記箔はアルミニウムよりなり、前記粗面化層の前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項７に記載の電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記第２の電極箔の前記セパレータに当接する面は粗面である、請求項７に記載の電解コンデンサ。
【請求項１１】
第１の電極箔と、
前記第１の電極箔の両面上に設けられた誘電体酸化皮膜と、
前記誘電体酸化皮膜上に設けられた導電性高分子よりなる固体電解質と、
前記固体電解質上に設けられた電極と、
を備え、
前記第１の電極箔は、
弁作用金属の箔からなる第１の基材と、
前記第１の基材の両面に設けられた弁作用金属よりなる第１の粗面化層と、
を有し、
前記第１の粗面化層は、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなり、
前記誘電体酸化皮膜は前記第１の粗面化層上に設けられている、電解コンデンサ。
【請求項１２】
前記第１の基材の前記箔はアルミニウムよりなり、前記第１の粗面化層の前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項１１に記載の電解コンデンサ。
【請求項１３】
前記電極は、
前記固体電解質上に設けられたカーボン層と、
前記カーボン層上に設けられた銀ペースト層と、
を有する、請求項１１に記載の電解コンデンサ。
【請求項１４】
前記誘電体酸化皮膜と前記電極の間に設けられたセパレータをさらに備え、
前記電極は、前記固体電解質に当接する粗面を有する第２の電極箔を有する、請求項１１に記載の電解コンデンサ。
【請求項１５】
前記電極は、
弁作用金属の箔からなる第２の基材と、
前記第２の基材の両面に設けられた弁作用金属よりなる第２の粗面化層と、
を有する、請求項１４に記載の電解コンデンサ。
【請求項１６】
前記第２の粗面化層の空孔径の最頻値は０．０２μｍ〜０．１０μｍであり、
前記第２の粗面化層の厚みは２０μｍ〜８０μｍであり、
前記固体電解質は前記第２の粗面化層上に設けられている、請求項１５に記載の電解コンデンサ。
【請求項１７】
前記第２の粗面化層は、前記第１の基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる、請求項１６に記載の電解コンデンサ。
【請求項１８】
前記第２の基材の前記箔はアルミニウムよりなり、前記第２の粗面化層の前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項１７に記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に使用される電解コンデンサとそれに用いられる電極箔、および電極箔の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２９は特許文献１に開示されている従来の電解コンデンサ５００１の部分断面斜視図である。コンデンサ素子１１は、陽極となる電極箔１２と、陰極となる電極箔１３と、電極箔１２、１３間に設けられたセパレータ１４とを有し、電極箔１２、１３とセパレータ１４は巻回されている。電極箔１２は、エッチング処理により拡大された実効面積を有する表面を有するアルミニウム箔と、その表面に化成処理により形成された誘電体酸化皮膜を有する。電極箔１３はエッチング処理により拡大された実効面積を有する表面を有するアルミニウム箔よりなる。駆動用電解液１７はコンデンサ素子１１に含浸されている。アルミニウム製のケース１８は駆動用電解液１７とコンデンサ素子１１を収容する。封口体１９はケース１８の開口部を封止する。リード線１５、１６は電極箔１２、１３にそれぞれ接続され、ケース１８の外部に引き出されている。【０００３】
従来の電解コンデンサ５００１では、表面積を拡大して大容量を得るために電極箔１２の表面をエッチング加工により粗面化している。エッチング技術ならびに電極箔１２の機械的強度から表面積の拡大には限界があり、この限界で得られる以上の大容量を得ることは困難である。【０００４】
電極箔１２のアルミニウム箔の表面は、エッチング法や蒸着法で粗面化することができる。【０００５】
特許文献２はエッチング法を開示している。そのエッチング法では、塩素イオンを含むエッチング液中でアルミニウム箔を電解エッチングする。その際に、まずアルミニウム箔に直流電解エッチングを施して浸漬処理を施す。その後、アルミニウム箔に、電流密度を徐々に上昇させながら交流電解エッチングを施した後に一定電流密度で交流電解エッチングを施す。この方法により、アルミニウム箔の特性変化があっても、交流電解エッチングを開始する際に所定の初期ピットを作ることができて安定した品質の電極箔を製造することができる。【０００６】
特許文献３は蒸着法を開示している。その蒸着法では、処理チャンバ内に基板を配置する。チャンバ内において酸素又は酸化物を含む雰囲気でアルミニウムを蒸発させ、次いで凝縮及び凝固させることにより、チャンバ内でのデポジットゾーンの圧力を２．８Ｐａ〜０．３Ｐａに設定する。そのデポジットゾーンにおいて基板の片面又は両面に０．０３μｍ〜０．２μｍ／秒の厚み増加速度で蒸着膜を形成する方法により、粗表面を有するアルミニウム箔が得られる。【０００７】
特許文献２に開示されているエッチング法では、エッチング精度ならびに電極箔の機械的強度から表面積の拡大には限界があり、この限界で得られる以上の大容量を得ることは困難である。【０００８】
特許文献３に開示されている蒸着法では、蒸着膜を構成する粒子間の結合強度が弱いので、アルミニウム箔の化成時に粒子を繋ぐネッキング部が破壊される場合がある。この場合には、破壊した箇所から先には電流が流れなくなるので所望の容量が得られない。さらに、この場合には、電極箔を巻回する際に加わる機械的応力によって蒸着層が破壊されるので、電極箔を巻回して作製されるコンデンサ素子を作製するのが困難である。【０００９】
電子機器の高周波化に伴い、高周波領域でも低いインピーダンスを有するコンデンサが要求されてきている。このような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開発されている。固体電解コンデンサに対しても等価直列抵抗（ＥＳＲ）や等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）をさらに低くすることが求められている。【００１０】
図３０は特許文献４に開示されている従来の固体電解コンデンサ５００２の斜視図である。図３１は固体電解コンデンサ５００２のコンデンサ素子４１１の平面図である。コンデンサ素子４１１は平板形状を有する。弁作用金属であるアルミニウムよりなる電極箔の表面を粗面化して陽極体を得る。陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成する。その後、絶縁性のレジスト部４１２を陽極体の表面に設けて、陽極体を陽極電極部４１３と陰極形成部に分離する。陰極形成部における誘電体酸化皮膜上に導電性高分子からなる固体電解質を形成する。固体電解質上にカーボン層を形成し、カーボン層上に銀ペースト層を形成する。カーボン層と銀ペースト層は陰極層を構成し、陰極電極部４１４が得られる。陽極電極部４１３と陰極電極部４１４は陽極体の長手方向にレジスト部４１２を介して配列されている。【００１１】
陽極コム端子４１５はコンデンサ素子４１１の陽極電極部４１３に接続されている。固体電解コンデンサ５００２では、陽極コム端子４１５上に複数のコンデンサ素子４１１が積層され、それらのそれぞれの陽極電極部４１３がレーザー溶接等の方法で陽極コム端子４１５に接合している。【００１２】
陰極コム端子４１６はコンデンサ素子４１１の陰極電極部４１４に接続されている。陰極コム端子４１６は、陰極コム端子４１６の両側面を上方へ折り曲げて形成した折り曲げ部４１６Ａを有する。陰極コム端子４１６と複数のコンデンサ素子４１１の陰極電極部４１４間、ならびに複数のコンデンサ素子４１１の陰極電極部４１４間は導電性接着剤で接合されている。折り曲げ部４１６Ａと陰極電極部４１４間は導電性接着剤４１７によって電気的に接続されている。【００１３】
絶縁性の外装樹脂４１８は、陽極コム端子４１５と陰極コム端子４１６の一部が夫々外表面に露呈する状態で複数のコンデンサ素子４１１を一体に被覆する。外装樹脂４１８から表出した陽極コム端子４１５と陰極コム端子４１６の一部を外装樹脂４１８に沿って底面へと折り曲げることにより、底面に陽極端子部４１５Ｂと陰極端子部４１６Ｂを有する面実装型の固体電解コンデンサ５００２が得られる。【００１４】
固体電解コンデンサ５００２では、陰極コム端子４１６の折り曲げ部４１６Ａとコンデンサ素子４１１の陰極電極部４１４間を導電性接着剤４１７で接続している。したがって、コンデンサ素子４１１を積層した時の全体の内部抵抗を低減することができるので、ＥＳＲを小さくすることができる。【００１５】
しかし、従来の固体電解コンデンサ５００２でも電解コンデンサ５００１と同様に、表面積を拡大して大容量を得るために電極箔の表面をエッチング加工により粗面化している。エッチング技術ならびに電極箔の機械的強度から表面積の拡大には限界があり、この限界で得られる以上の大容量を得ることは困難である。【００１６】
また、大容量化の要求に対しては、電極箔を積層させる場合と比較して構造的に大容量化が容易な巻回形の固体電解コンデンサが製品化されてきている。特許文献５は従来の巻回形固体電解コンデンサを開示している。このコンデンサは、陽極となる電極箔と、陰極となる電極箔とを備える。これらの電極箔はセパレータを介在させて巻回されている。【００１７】
セパレータは、従来の駆動用電解液を電解質とする電解コンデンサに用いられているマニラ麻やクラフト紙からなる、いわゆる電解紙や、ガラス繊維不織布、乾式メルトブロー法により形成された樹脂を主成分とする不織布等の絶縁性シートが用いられている。また、セパレータは、ポリビニルアルコールを基材とした樹脂からなる不織布や、その樹脂を主成分として他の樹脂を混合した混合不織布等の合成樹脂であってもよい。【００１８】
しかし、この従来の固体電解コンデンサ５００２でも電解コンデンサ５００１と同様に、表面積を拡大して大容量を得るために電極箔の表面をエッチング加工により粗面化している。エッチング技術ならびに電極箔の機械的強度から表面積の拡大には限界があり、この限界で得られる以上の大容量を得ることは困難である。
【特許文献１】特開２００５−２２３１２２号公報
【特許文献２】特開平９−１７１９４５号公報
【特許文献３】特公平７−１５８６４号公報
【特許文献４】特開２００３−４５７５３号公報
【特許文献５】特開平１０−３４０８２９号公報
【発明の開示】
【００１９】
電極箔は、弁作用金属の箔からなる基材と、基材の表面に設けられた弁作用金属よりなる粗面化層とを備える。粗面化層は、基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる。
【００２０】
この電極箔により小型で大容量の電解コンデンサが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の実施の形態１による電解コンデンサの部分断面斜視図である。
【図２】図２は図１に示す電解コンデンサの拡大断面図である。
【図３】図３は実施の形態１による電解コンデンサの電極箔の拡大図である。
【図４】図４は図３に示す電極箔の拡大図である。
【図５】図５は図３に示す電極箔の模式図である。
【図６】図６は図３に示す電極箔を形成する装置の概略図である。
【図７】図７は実施の形態１による電極箔の空孔径分布を示す。
【図８】図８は本発明の実施の形態２による電解コンデンサの斜視図である。
【図９】図９は実施の形態２による電解コンデンサのコンデンサ素子の平面図である。
【図１０】図１０は図９に示すコンデンサ素子の線１０−１０における断面図である。
【図１１】図１１は実施の形態２による電解コンデンサの電極箔の拡大図である。
【図１２】図１２は図１１に示す電極箔の拡大図である。
【図１３】図１３は図１１に示す電極箔の模式図である。
【図１４】図１４は図１１に示す電極箔を形成する装置の概略図である。
【図１５】図１５は実施の形態２による電極箔の空孔径分布を示す。
【図１６】図１６は実施の形態２による電極箔の特性を示す。
【図１７】図１７は実施の形態２による電極箔の特性を示す。
【図１８】図１８は実施の形態２による電解コンデンサの特性を示す。
【図１９】図１９は本発明の実施の形態３による電解コンデンサの部分断面斜視図である。
【図２０】図２０は実施の形態３による電解コンデンサのコンデンサ素子の拡大断面図である。
【図２１】図２１は実施の形態３による電解コンデンサの電極箔の拡大図である。
【図２２】図２２は図２１に示す電極箔の拡大図である。
【図２３】図２３は図２１に示す電極箔の模式図である。
【図２４】図２４は図２１に示す電極箔を形成する装置の概略図である。
【図２５】図２５は実施の形態３による電解コンデンサの電極箔の空孔径分布を示す。
【図２６】図２６は実施の形態３による電極箔の特性を示す。
【図２７】図２７は実施の形態３による電極箔の特性を示す。
【図２８】図２８は実施の形態３による電極箔の特性を示す。
【図２９】図２９は従来の電解コンデンサの構成を示した部分断面斜視図である。
【図３０】図３０は他の従来の電解コンデンサの斜視図である。
【図３１】図３１は図３０に示す電解コンデンサのコンデンサ素子の平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
２    電極箔（第１の電極箔）
２Ａ    誘電体酸化皮膜
３    電極箔（電極、第２の電極箔）
４    セパレータ
７    駆動用電解液
９１    基材
９１Ａ    粗面化層
４０９    基材
４０９Ａ    粗面化層
４５１    電極箔（第１の電極箔）
４５３    誘電体酸化皮膜
４５４    固体電解質
４５５    カーボン層
４５６    銀ペースト層
４５７    陰極層（電極）
５０２    電極箔（電極、第２の電極箔）
５０３    セパレータ
５０９    誘電体酸化皮膜
５１１    基材
５１１Ａ    粗面化層
６０３    微粒子
６０５    ツリー構造体
７０３    微粒子
７０５    ツリー構造体
８０３    微粒子
８０５    ツリー構造体
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による電解コンデンサ１００１の部分断面斜視図である。図２は電解コンデンサ１００１の拡大断面図である。コンデンサ素子１は、電極箔２、３と、電極箔２、３間に設けられたセパレータ４とを備える。電極箔２と電極箔３とはそれぞれ陽極と陰極となる電極として機能する。電極箔２、３とセパレータ４は一体で巻回されて、巻回形のコンデンサ素子１を構成する。電極箔２は、弁作用金属であるアルミニウムの箔よりなる基材９１と、基材９１の表面に蒸着により形成された弁作用金属であるアルミニウムよりなる粗面化層９１Ａとを有する。粗面化層９１Ａは基材９１より粗い。電極箔２を化成処理することによって粗面化層９１Ａ上に誘電体酸化皮膜２Ａが形成されている。電極箔３は弁作用金属であるアルミニウムの箔をエッチング処理して得られる。リード線５、６は電極箔２、３にそれぞれ接続されている。セパレータ４は誘電体酸化皮膜２Ａと電極箔３との間に設けられ、誘電体酸化皮膜２Ａと電極箔３とに当接する。セパレータ４には駆動用電解液７が含浸され、駆動用電解液７は誘電体酸化皮膜２Ａと電極箔３とに当接する。アルミニウム製のケース８はコンデンサ素子１と駆動用電解液７を収容する。ゴム製の封口体５９はケース８の開口部８Ａを封止する。リード線５、６は封口体５９を通ってケース８の外部に引き出されている。電極箔３は陰極となる電極として機能する。【００２４】
図３と図４は電極箔２の拡大図であり、それぞれ１万倍と３万倍の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図３と図４から分かるように、粗面化層９１Ａは基材９１から表面に向かって延びる密集した複数のツリー構造体６０５よりなる。それぞれのツリー構造体６０５は複数に枝分かれしており、図４に示すように、互いに結合して連なっている複数の微粒子６０３よりなり、海ぶどう形状を有する。【００２５】
図５は電極箔２の模式図である。粗面化層９１Ａは基材９１から延びる複数のツリー構造体６０５よりなる。ツリー構造体６０５は枝分かれして複数の枝６０２を有する。ツリー構造体６０５は弁作用金属であるアルミニウムの微粒子６０３が結合して繋がることで形成され、海ぶどう形状を有する。【００２６】
ツリー構造体６０５よりなる粗面化層９１Ａを真空蒸着法で基材９１に形成する方法について説明する。図６は粗面化層９１Ａを形成する装置１５００の概略図である。弁作用金属であるアルミニウムよりなる基材９１を蒸着槽１５０１内に配置し、蒸着槽１５０１内を０．０１Ｐａ〜０．００１Ｐａの圧力の真空に保つ。その後、蒸着槽１５０１内に、１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスよりなる雰囲気ガス１５０２を入れて基材９１の周囲を雰囲気ガス１５０２で１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力に保ち、１５０℃〜３００℃の温度に保つ。その状態で、弁作用金属であるアルミニウムよりなる蒸着源１５０３を蒸着槽１５０１内に配置して、アルミニウム微粒子６０３を基材９１の表面に蒸着させてツリー構造体６０５を形成して粗面化層９１Ａを形成する。【００２７】
実施の形態１では、基材９１は厚みが５０μｍの高純度アルミニウム箔である。真空雰囲気の中にアルゴンガスと酸素ガスとを含有する雰囲気ガス１５０２を流入させて基材９１の表面にアルミニウムの微粒子６０３を蒸着させることで、図３から図５に示す電極箔２が得られる。また、実施の形態１では、雰囲気ガス１５０２を入れる前で蒸着槽１５０１内を０．００４Ｐａの圧力の真空に保つ。雰囲気ガス１５０２は１体積部の酸素ガスと４体積部のアルゴンガスよりなり、雰囲気ガス１５０２の圧力は２０Ｐａである。また、微粒子６０３の蒸着の際の蒸着槽１５０１すなわち基材９１の温度は２００℃に設定する。【００２８】
図７は電極箔２と、エッチング処理を施したアルミニウム箔の比較例の電極箔の空孔径の分布を示す。電極箔２の空孔径の最頻値は約０．０３μｍであり、比較例の電極箔の空孔径の最頻値である約０．１５μｍと比較して極めて微細である。したがって、比較例の電極箔に比べて、電極箔２はその表面積をより大きく拡大することができる。さらに、粗面化層９１Ａは基材９１から延びる複数のツリー構造体６０５よりなるので、駆動用電解液７やポリマー等の液がより含浸しやすい。【００２９】
ツリー構造体６０５は、枝６０２に枝分かれして、互いに結合して繋がる微粒子６０３よりなり海ぶどう形状を有する。これにより微粒子６０３間の結合強度が高くなって、微粒子６０３間に位置する部分的に細いネッキング部６０４の破壊を抑制することができる。これにより、誘電体酸化皮膜２Ａを形成するために電極箔２を化成する時にネッキング部６０４が破壊されることがなくなり、機械的強度向上のみならず、容量低下を抑制することができる。したがって、巻回形のコンデンサ素子１を容易に作製することができる。【００３０】
駆動用電解液７としては、エチレングリコールやγ−ブチルラクトン等の有機溶媒と、その有機溶媒に溶解する硼酸もしくは硼酸アンモニウム等の溶質よりなる。溶質は、アゼライン酸、ブチルオクタン二酸、５，６−デカンジカルボン酸、または１，７−オクタンジカルボン酸でもよい。その場合は、駆動用電解液７中の水分を減らせるので、１００℃以上の温度でも水分の蒸発による内圧上昇で電解コンデンサ１００１の封口体５９が開くことを抑制することができる。【００３１】
封口体５９は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレンの共重合体ゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンの三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、またはイソブチレン−イソプレンの共重合体ゴム（ＩＩＲ）等のゴム材よりなる。これらのゴム材は駆動用電解液７の組成により選択される。封口体５９は金属ケース８の開口部８Ａをカーリングして封止するので、封口体５９は十分な大きな弾性を有する必要がある。【００３２】
実施の形態１による電解コンデンサ１００１では、陰極となる電極箔３はエッチングにより粗面化されたアルミニウム箔よりなる。実施の形態１による電解コンデンサでは、電極箔３に、電極箔２と同様に、図３から図５に示す基材９１と粗面化層９１Ａとを有する電極箔を用いてもよい。また、電極箔２にエッチングで粗面化したアルミニウム箔を用い、電極箔３に図３から図５に示す基材９１と粗面化層９１Ａとを有する電極箔を用いてもよい。図３から図５に示す基材９１と粗面化層９１Ａとを有する電極箔を陰極となる電極箔３として用いる場合には、化成処理を施さずに電極箔を用いるか、または２Ｖ程度の低い化成電圧で化成処理を施して電極箔を用いることが好ましい。【００３３】
図２９に示す従来の電解コンデンサ５００１では、陽極となる電極箔１２と陰極となる電極箔１３は共にエッチングで粗面化されている。電解コンデンサ５００１では、大きな静電容量を得るために、電極箔１３は電極箔１２より大きくしている。実施の形態１による電解コンデンサ１００１では、陰極となる電極箔３のみに図３から図５に示す電極箔を陰極側に用いることにより、従来の電解コンデンサ５００１に比べて容量が高いので電解コンデンサ１００１の静電容量を比較的容易に大きくすることができる。【００３４】
（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態２による電解コンデンサ１００２の斜視図である。図９は電解コンデンサ１００２のコンデンサ素子４１０の平面図である。図１０は図９に示すコンデンサ素子４１０の線１０−１０における断面図である。電解コンデンサ１００２は電解質として固体電解質を用いた固体電解コンデンサである。電解コンデンサ１００２は複数のコンデンサ素子４１０を備える。弁作用金属であるアルミニウムの箔よりなる電極箔４５１は粗面化された表面４５１Ａを有する。表面４５１Ａには誘電体酸化皮膜４５３を形成する。その後、絶縁性のレジスト部４０２が表面４５１Ａに設けられ、電極箔４５１の表面４５１Ａを陽極電極部４０３と陰極形成部４５２に分離する。陰極形成部４５２で誘電体酸化皮膜４５３上に導電性高分子からなる固体電解質４５４が形成される。固体電解質４５４上にはカーボン層４５５が設けられる。カーボン層４５５上には銀ペースト層４５６が設けられる。カーボン層４５５と銀ペースト層４５６は陰極層４５７を構成し、陰極電極部４０４を形成する。コンデンサ素子４１０は長手方向４５８に延びる平板形状を有する。コンデンサ素子４１０では、レジスト部４０２を間にして陽極電極部４０３と陰極電極部４０４が長手方向４５８に配列されている。電極箔４５１と陰極層４５７とはそれぞれ陽極と陰極となる電極として機能する。【００３５】
陽極コム端子４０５はコンデンサ素子４１０の陽極電極部４０３に接続される。陽極コム端子４０５上に複数のコンデンサ素子４１０が積層され、陽極電極部４０３がレーザー溶接等の接合方法で接合されている。【００３６】
陰極コム端子４０６はコンデンサ素子４１０の陰極電極部４０４に接続されている。陰極コム端子４０６は素子搭載部分を有し、その両側面を上方へ折り曲げて形成された折り曲げ部４０６Ａを有する。陰極コム端子４０６の素子搭載部分とコンデンサ素子４１０の陰極電極部４０４間と複数のコンデンサ素子４１０の陰極電極部４０４間は導電性接着剤で接合されている。陰極コム端子４０６の折り曲げ部４０６Ａと陰極電極部４０４間は導電性接着剤４０７によって電気的に接続されている。【００３７】
絶縁性の外装樹脂４０８は陽極コム端子４０５と陰極コム端子４０６と複数のコンデンサ素子４１０を一体に被覆する。陽極コム端子４０５と陰極コム端子４０６のそれぞれの一部は外装樹脂４０８の外表面に露出している。外装樹脂４０８から露出した陽極コム端子４０５と陰極コム端子４０６のそれぞれの一部を外装樹脂４０８に沿って底面へと折り曲げられて陽極端子部４０５Ｂと陰極端子部４０６Ｂをそれぞれ形成し、面実装型の電解コンデンサ１００２が得られる。【００３８】
図１１と図１２は電極箔４５１の拡大図であり、それぞれ１万倍と３万倍の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図１１と図１２から分かるように、粗面化層４０９Ａは弁作用金属であるアルミニウムの箔よりなる基材４０９から表面に向かって延びる密集した複数のツリー構造体７０５よりなる。それぞれのツリー構造体７０５は複数に枝分かれしており、図１２に示すように、互いに結合して連なっている複数の微粒子７０３よりなり、海ぶどう形状を有する。【００３９】
図１３は電極箔４５１の模式図である。粗面化層４０９Ａは基材４０９の両面に設けられている。粗面化層４０９Ａは基材４０９から延びる複数のツリー構造体７０５よりなる。ツリー構造体７０５は枝分かれして複数の枝７０２を有する。ツリー構造体７０５は弁作用金属であるアルミニウムの微粒子７０３が結合して繋がることで形成され、海ぶどう形状を有する。【００４０】
ツリー構造体７０５よりなる粗面化層４０９Ａを真空蒸着法で基材４０９に形成する方法について説明する。図１４は粗面化層４０９Ａを形成する装置２５００の概略図である。弁作用金属であるアルミニウムよりなる基材４０９を蒸着槽２５０１内に配置し、蒸着槽２５０１内を０．０１Ｐａ〜０．００１Ｐａの圧力の真空に保つ。その後、蒸着槽２５０１内に、１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスよりなる雰囲気ガス２５０２を入れて基材４０９の周囲を雰囲気ガス２５０２で１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力に保ち、１５０℃〜３００℃の温度に保つ。その状態で、弁作用金属であるアルミニウムよりなる蒸着源２５０３を蒸着槽２５０１内に配置して、アルミニウム微粒子７０３を基材４０９の表面に蒸着させてツリー構造体６０５を形成して粗面化層４０９Ａを形成する。【００４１】
実施の形態２では、基材４０９は厚みが５０μｍの高純度アルミニウム箔である。真空雰囲気の中にアルゴンガスと酸素ガスとを含有する雰囲気ガス２５０２を流入させて基材４０９の表面にアルミニウムの微粒子７０３を蒸着させることで、図１１から図１３に示す電極箔４５１が得られる。また、実施の形態２では、雰囲気ガス２５０２を入れる前で蒸着槽２５０１内を０．００４Ｐａの圧力の真空に保つ。雰囲気ガス２５０２は１体積部の酸素ガスと６体積部のアルゴンガスよりなり、雰囲気ガス２５０２の圧力は１０Ｐａである。また、微粒子７０３の蒸着の際の蒸着槽２５０１すなわち基材４０９の温度は１５０℃に設定する。【００４２】
図１５は電極箔４５１と、エッチング処理を施したアルミニウム箔の比較例の電極箔の空孔径の分布を示す。電極箔４５１の空孔径の最頻値は約０．０３μｍであり、比較例の電極箔の空孔径の最頻値である約０．１５μｍと比較して極めて微細である。したがって、比較例の電極箔に比べて、電極箔４５１はその表面積をより大きく拡大することができる。さらに、粗面化層４０９Ａは基材４０９から延びる複数のツリー構造体７０５よりなるので、ポリマー等の液がより含浸しやすい。【００４３】
ツリー構造体７０５は、枝７０２に枝分かれして、互いに結合して繋がる微粒子７０３よりなり海ぶどう形状を有する。これにより微粒子７０３間の結合強度が高くなって、微粒子７０３間に位置する部分的に細いネッキング部７０４の破壊を抑制することができる。これにより、誘電体酸化皮膜４５３を形成するために電極箔４５１を化成する時にネッキング部７０４が破壊されることがなくなり、機械的強度向上のみならず、容量低下を抑制することができる。したがって、巻回形のコンデンサ素子４１０を容易に作製することができる。【００４４】
電極箔４５１の特性について以下に詳細に説明する。【００４５】
空孔径の最頻値と粗面化層４０９Ａの厚みが異なる実施の形態２による電極箔４５１の試料を準備した。また、エッチングにより形成した粗面化層の厚みが異なる電極箔の比較例の試料を準備した。これらの試料の面積を１０ｃｍ２とした。これらの試料を７０℃の７％アジピン酸アンモニウム水溶液に入れ、化成電圧５Ｖ、保持時間２０分、電流密度０．０５Ａ／ｃｍ２の条件でこれらの試料に化成処理を施して、電極箔上に誘電体酸化皮膜を形成した。その後、試料を参照電極と共に３０℃の８％ホウ酸アンモニウム水溶液に入れ、周波数１２０Ｈｚの条件でインピーダンスアナライザーを用いて、試料の電極箔と参照電極との間の静電容量を、電極箔の試料自体の特性である化成容量として測定した。化成条件や測定の条件はこれに限定されるものではない。【００４６】
図１６は様々な空孔径の最頻値を有する電極箔の粗面化層の厚み（両面の合計）と化成容量指数との関係を示す。ここで、化成容量指数とは、粗面化層の厚み（両面の合計）が８０μｍの電極箔の比較例の試料の化成容量を１００としたときの、各試料の化成容量を示す。【００４７】
図１６に示すように、化成容量指数は粗面化層の厚みに比例して増加する。また空孔径の最頻値が小さくなるに従い化成容量指数は大きくなる。実施の形態２による電極箔４５１の試料の粗面化層４０９Ａと同じ厚みの粗面化層を有する比較例の試料よりも化成容量指数が大きい。したがって、実施の形態２による電極箔４５１はエッチングにより粗面化された電極箔より薄くかつ大容量が得られる。この効果は空孔径が小さくなるほど大きくなるが、これは空孔径が小さくなると比表面積が大きくなることに起因する。【００４８】
次に、実施の形態２による電極箔４５１の試料と比較例の試料の誘電体酸化皮膜４５３にピロールモノマーを電解重合することにより固体電解質４５４を形成した。その後、固体電解質４５４上にカーボンと銀ペーストを塗布することにより、カーボン層４５５と銀ペースト層４５６よりなる陰極層４５７を形成しコンデンサ素子４１０を作製した。その後、周波数１２０Ｈｚの条件でインピーダンスアナライザーを用いて、陰極層４５７を含む陰極電極部４０４と陽極電極部４０３との間の静電容量を製品容量として測定し、製品容量指数を求めた。製品容量指数とは、粗面化層の厚み（両面の合計）が８０μｍの電極箔の比較例の試料を有するコンデンサ素子の製品容量を１００としたときの、各試料を有するコンデンサ素子の製品容量を示す。【００４９】
図１７は、様々な空孔径の最頻値を有する電極箔の試料の粗面化層の厚み（両面の合計）と電解質被覆率（％）との関係を示す。電解質被覆率（％）は製品容量指数／化成容量指数×１００で求められる。【００５０】
図１７に示すように、空孔径の最頻値が小さくなるに従い電解質被覆率が低下する。また、粗面化層の厚みが小さくなるに従い電解質被覆率が低下する。電解質被覆率が低下する理由は、空孔径の最頻値が小さくなると固体電解質のモノマーが含浸しにくくなり、粗面化層の厚みが増すことによってモノマーが粗面化層にさらに含浸しにくくなるからである。【００５１】
したがって、所定の電解質被覆率を得る場合に、粗面化層の厚みを大きくするのであれば、空孔径の最頻値を大きくする必要がある。すなわち、粗面化層の厚みを小さくすれば、電解質被覆率を低下させずに空孔径の最頻値を小さくすることができる。【００５２】
図１８は、図１６に示す空孔径と粗面化層の厚みと化成容量指数の関係と、図１７に示す空孔径と粗面化層の厚みと電解質被覆率との関係から得られる、空孔径と粗面化層の厚みと製品容量の関係を示す。図１６において最も高い化成容量指数を示した、空孔径の最頻値が０．０１μｍの試料は、図１７に示すように、電解質被覆率が低い。したがって、図１８に示すように、これらの試料の製品容量指数は１００を上回らず、すなわち、空孔径の最頻値が０．０１μｍである電極箔では、比較例の電極箔を用いた電解コンデンサより大きな容量を有するコンデンサを得ることはできない。【００５３】
また、空孔径の最頻値が０．０２μｍの試料のうち、粗面化層の厚みが２０μｍ〜８０μｍの範囲の試料は製品容量指数１００を上回ることができる。しかし、空孔径の最頻値が０．０２μｍを超える試料のうち粗面化層の厚みが小さい試料は製品容量指数１００を上回ることができない場合がある。【００５４】
ただし、製品容量指数１００を上回ることができない場合でも、粗面化層の厚み当たりの容量はエッチングによる電極箔による容量を大きく超えているので、薄い粗面化層を有する電極箔でもエッチング処理された比較例の電極箔によるコンデンサと同等の容量を有するコンデンサが得られる。さらに、空孔径の最頻値が大きくなるに従って電解質被覆率が大きくなるので、信頼性の高い電解コンデンサが得られる。【００５５】
すなわち、エッチングされた比較例の電極箔の粗面化層の厚みが８０μｍ（両面の合計）の場合、機械的強度を確保するために電極箔のうち粗面化層の他の部分である基材は少なくとも２５μｍの厚みが必要であり。したがって、比較例の電極箔の厚みは１０５μｍとなる。実施の形態２による電極箔は、粗面化層の厚み（両面の合計）が２０μｍ、すなわち４５μｍ（＝２０μｍ＋２５μｍ）の厚みで８０μｍの厚みを有する比較例の電極箔と略同等の容量を得ることができ、電極箔を薄くすることができる。基材が厚いと直列等価抵抗（ＥＳＲ）が低下するので、所望の容量とＥＳＲに基づいて電極箔の粗面化層４０９Ａと基材４０９の厚みを設計することにより、設計の余裕度を拡大させることができる。【００５６】
このように、実施の形態２による電極箔４５１の空孔径の最頻値は０．０２μｍ〜０．１０μｍであり、かつ、粗面化層４０９Ａの厚み（両面の合計）が２０μｍ〜８０μｍである。電極箔４５１の製品容量指数は１００を大きく超えている。すなわち、電極箔４５１を有する電解コンデンサ１００２は、８０μｍの厚みを有してエッチングされた比較例の電極箔を有する電解コンデンサより薄く、かつ大きな容量を有する。【００５７】
（実施の形態３）
図１９は本発明の実施の形態３による電解コンデンサ１００３の部分断面斜視図である。図２０は電解コンデンサ１００３のコンデンサ素子５１０の模式図である。コンデンサ素子５１０は、陽極となる電極箔５０１と、陰極となる電極箔５０２と、電極箔５０１、５０２間に設けられたセパレータ５０３とを備える。電極箔５０１、５０２とセパレータ５０３は一体で巻回されて、巻回形のコンデンサ素子５１０を構成する。電極箔５０１と電極箔５０２とはそれぞれ陽極と陰極となる電極として機能する。電極箔５０１は、弁作用金属であるアルミニウムの箔よりなる基材５１１と、基材５１１の表面に蒸着により形成された粗面化層５１１Ａとを有する。粗面化層５１１Ａは基材５１１より粗い。電極箔５０１を化成処理することによって粗面化層５１１Ａ上に誘電体酸化皮膜５０９が形成されている。電極箔５０２はアルミニウム箔をエッチング処理して得られる。リード線５、６は電極箔５０１、５０２にそれぞれ接続されている。セパレータ５０３は誘電体酸化皮膜５０９と電極箔５０２との間に設けられ、誘電体酸化皮膜５０９と電極箔５０２とに当接する。コンデンサ素子５１０を形成した後に加熱して、セパレータ５０３を炭化処理する。【００５８】
導電性高分子からなる固体電解質５０４は電極箔５０１、５０２間に設けられている。リード線５０５、５０６は電極箔５０１、５０２にそれぞれ接合されている。アルミニウム製のケース５０８はコンデンサ素子５１０を収容する。樹脂加硫ブチルゴム製の封口部材５０７はケース５０８の開口部５０８Ａを封止する。リード線５０５、５０６は封口部材５０７を通ってケース５０８の外部に引き出されている。【００５９】
固体電解質５０４を形成するために、複素環式モノマーであるエチレンジオキシチオフェン１部と、酸化剤であるｐ−トリエンスルホン酸第二鉄２部と、重合溶剤であるｎ−ブタノール４部を含む溶液にコンデンサ素子５１０を浸漬して引き上げた後、８５℃で６０分間放置することにより化学重合性導電性高分子であるポリエチレンジオキシチオフェンが形成されるが、これに限定されるものではない。【００６０】
図２１と図２２は電極箔５０１の拡大図であり、それぞれ１万倍と３万倍の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図２１と図２２から分かるように、粗面化層５１１Ａは基材５１１から表面に向かって延びる密集した複数のツリー構造体８０５よりなる。それぞれのツリー構造体８０５は複数に枝分かれしており、図２２に示すように、互いに結合して連なっている複数の微粒子８０３よりなり、海ぶどう形状を有する。【００６１】
図２３は電極箔５０１の模式図である。粗面化層５１１Ａは基材５１１の両面に設けられている。粗面化層５１１Ａは基材５１１から延びる複数のツリー構造体８０５よりなる。ツリー構造体８０５は枝分かれして複数の枝８０２を有する。ツリー構造体８０５は弁作用金属であるアルミニウムの微粒子８０３が結合して繋がることで形成され、海ぶどう形状を有する。【００６２】
ツリー構造体８０５よりなる粗面化層５１１Ａを真空蒸着法で基材５１１に形成する方法について説明する。図２４は粗面化層５１１Ａを形成する装置３５００の概略図である。弁作用金属であるアルミニウムよりなる基材５１１を蒸着槽３５０１内に配置し、蒸着槽３５０１内を０．０１Ｐａ〜０．００１Ｐａの圧力の真空に保つ。その後、蒸着槽３５０１内に、１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスよりなる雰囲気ガス３５０２を入れて基材５１１の周囲を雰囲気ガス３５０２で１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力に保ち、１５０℃〜３００℃の温度に保つ。その状態で、弁作用金属であるアルミニウムよりなる蒸着源３５０３を蒸着槽３５０１内に配置して、アルミニウム微粒子６０３を基材５１１の表面に蒸着させてツリー構造体８０５を形成して粗面化層５１１Ａを形成する。【００６３】
実施の形態３では、基材５１１は厚みが５０μｍの高純度アルミニウム箔である。真空雰囲気の中にアルゴンガスと酸素ガスとを含有する雰囲気ガス３５０２を流入させて基材５１１の表面にアルミニウムの微粒子８０３を蒸着させることで、図２１から図２３に示す電極箔５０１が得られる。また、実施の形態３では、雰囲気ガス３５０２を入れる前で蒸着槽３５０１内を０．００４Ｐａの圧力の真空に保つ。雰囲気ガス３５０２は１体積部の酸素ガスと２体積部のアルゴンガスよりなり、雰囲気ガス３５０２の圧力は３０Ｐａである。また、微粒子８０３の蒸着の際の蒸着槽３５０１すなわち基材５１１の温度は３００℃に設定する。【００６４】
図２５は電極箔５０１と、エッチング処理を施したアルミニウム箔の比較例の電極箔の空孔径の分布を示す。電極箔５０１の空孔径の最頻値は約０．０３μｍであり、比較例の電極箔の空孔径の最頻値である約０．１５μｍと比較して極めて微細である。したがって、比較例の電極箔に比べて、電極箔５０１はその表面積をより大きく拡大することができる。さらに、粗面化層５１１Ａは基材５１１から延びる複数のツリー構造体８０５よりなるので、ポリマー等の液がより含浸しやすい。【００６５】
ツリー構造体８０５は、枝８０２に枝分かれして、互いに結合して繋がる微粒子８０３よりなり海ぶどう形状を有する。これにより微粒子８０３間の結合強度が高くなって、微粒子８０３間に位置する局所的に細いネッキング部８０４の破壊を抑制することができる。これにより、誘電体酸化皮膜５０９を形成するために電極箔５０１を化成する時にネッキング部８０４が破壊されることがなくなり、機械的強度向上のみならず、容量低下を抑制することができる。したがって、巻回形のコンデンサ素子５１０を容易に作製することができる。【００６６】
次に、電極箔５０１の特性について、以下に詳細に説明する。【００６７】
空孔径の最頻値と粗面化層５１１Ａの厚みが異なる実施の形態３による電極箔５０１の試料を準備した。また、エッチングにより形成した粗面化層の厚みが異なる電極箔の比較例の試料を準備した。これらの試料の面積を１０ｃｍ２とした。これらの試料を７０℃の７％アジピン酸アンモニウム水溶液に入れ、化成電圧５Ｖ、保持時間２０分、電流密度０．０５Ａ／ｃｍ２の条件でこれらの試料に化成処理を施して、電極箔上に誘電体酸化皮膜を形成した。その後、試料を参照電極と共に３０℃の８％ホウ酸アンモニウム水溶液に入れ、周波数１２０Ｈｚの条件でインピーダンスアナライザーを用いて、試料の電極箔と参照電極との間の静電容量を、電極箔の試料自体の特性である化成容量として測定した。化成条件や測定の条件はこれに限定されるものではない。【００６８】
図２６は様々な空孔径の最頻値を有する電極箔の粗面化層の厚み（両面の合計）と化成容量指数との関係を示す。ここで、化成容量指数とは、粗面化層の厚み（両面の合計）が８０μｍの電極箔の比較例の試料の化成容量を１００としたときの、各試料の化成容量を示す。【００６９】
図２６に示すように、化成容量指数は粗面化層の厚みに比例して増加する。また空孔径の最頻値が小さくなるに従い化成容量指数は大きくなる。実施の形態３による電極箔５０１の試料の粗面化層５１１Ａと同じ厚みの粗面化層を有する比較例の試料よりも化成容量指数が大きい。したがって、実施の形態３による電極箔はエッチングにより粗面化された電極箔より薄くかつ大容量が得られる。この効果は空孔径が小さくなるほど大きくなるが、これは空孔径が小さくなると比表面積が大きくなることに起因する。【００７０】
次に、実施の形態３による電極箔５０１の試料と比較例の試料の誘電体酸化皮膜５０９に固体電解質５０４を形成し、次いでセパレータ５０３を配置した。固体電解質５０４上に電極箔５０２を設けてコンデンサ素子５１０を作製した。その後、周波数１２０Ｈｚの条件でインピーダンスアナライザーを用いて、電極箔５０１、５０２間の静電容量を製品容量として測定し、製品容量指数を求めた。製品容量指数とは、粗面化層の厚み（両面の合計）が８０μｍの電極箔の比較例の試料を有するコンデンサ素子の製品容量を１００としたときの、各試料を有するコンデンサ素子の製品容量を示す。【００７１】
図２７は、様々な空孔径の最頻値を有する電極箔の試料の粗面化層の厚み（両面の合計）と電解質被覆率（％）との関係を示す。電解質被覆率（％）は製品容量指数／化成容量指数×１００で求められる。【００７２】
図２７に示すように、空孔径の最頻値が小さくなるに従い電解質被覆率が低下する。また、粗面化層の厚みが小さくなるに従い電解質被覆率が低下する。電解質被覆率が低下する理由は、空孔径の最頻値が小さくなると固体電解質のモノマーが含浸しにくくなり、粗面化層の厚みが増すことによってモノマーが粗面化層にさらに含浸しにくくなるからである。【００７３】
したがって、所定の電解質被覆率を得る場合に、粗面化層の厚みを大きくするのであれば、空孔径の最頻値を大きくする必要がある。すなわち、粗面化層の厚みを小さくすれば、電解質被覆率を低下させずに空孔径の最頻値を小さくすることができる。【００７４】
図２８は、図２６に示す空孔径と粗面化層の厚みと化成容量指数の関係と、図２７に示す空孔径と粗面化層の厚みと電解質被覆率との関係から得られる、空孔径と粗面化層の厚みと製品容量の関係を示す。図２６において最も高い化成容量指数を示した、空孔径の最頻値が０．０１μｍの試料は、図２７に示すように、電解質被覆率が低い。したがって、図２８に示すように、これらの試料の製品容量指数は１００を上回らず、すなわち、空孔径の最頻値が０．０１μｍである電極箔では、比較例の電極箔を用いた電解コンデンサより大きな容量を有するコンデンサを得ることはできない。【００７５】
また、空孔径の最頻値が０．０２μｍの試料のうち、粗面化層の厚みが２０μｍ〜８０μｍの範囲の試料は製品容量指数１００を上回ることができる。しかし、空孔径の最頻値が０．０２μｍを超える試料のうち粗面化層の厚みが小さい試料は製品容量指数１００を上回ることができない場合がある。【００７６】
ただし、製品容量指数１００を上回ることができない場合でも、粗面化層の厚み当たりの容量はエッチングによる電極箔による容量を大きく超えているので、薄い粗面化層を有する電極箔でもエッチング処理された比較例の電極箔によるコンデンサと同等の容量を有するコンデンサが得られる。さらに、空孔径の最頻値が大きくなるに従って電解質被覆率が大きくなるので、信頼性の高い電解コンデンサが得られる。【００７７】
すなわち、エッチングされた比較例の電極箔の粗面化層の厚みが８０μｍ（両面の合計）の場合、機械的強度を確保するために電極箔のうち粗面化層の他の部分である基材は少なくとも２５μｍの厚みが必要であり。したがって、比較例の電極箔の厚みは１０５μｍとなる。実施の形態３による電極箔は、粗面化層の厚み（両面の合計）が２０μｍ、すなわち４５μｍ（＝２０μｍ＋２５μｍ）の厚みで８０μｍの厚みを有する比較例の電極箔と略同等の容量を得ることができ、電極箔を薄くすることができる。基材が厚いと直列等価抵抗（ＥＳＲ）が低下するので、所望の容量とＥＳＲに基づいて電極箔の粗面化層５１１Ａと基材５１１の厚みを設計することにより、設計の余裕度を拡大させることができる。【００７８】
このように、実施の形態３による電極箔５０１の空孔径の最頻値は０．０２μｍ〜０．１０μｍであり、かつ、粗面化層５１１Ａの厚み（両面の合計）が２０μｍ〜８０μｍである。電極箔５０１の製品容量指数は１００を大きく超えている。すなわち、電極箔５０１を有する電解コンデンサ１００３は、８０μｍの厚みを有してエッチングされた比較例の電極箔を有する電解コンデンサより薄く、かつ大きな容量を有する。【００７９】
実施の形態３においては、セパレータ５０３はマニラ麻やクラフト紙からなる電解紙を炭化処理して得られる。セパレータ５０３はポリエチレンテレフタレート樹脂より形成されてもよい。ポリエチレンテレフタレート樹脂は固体電解質５０４のポリエチレンジオキシチオフェンと強く密着し接着するので、コンデンサ１００３の高周波領域でのインピーダンスをより低くすることができる。【００８０】
実施の形態３では、電極箔５０１、５０２やセパレータ５０３を巻回して作製したコンデンサ素子５１０を加熱処理することによってセパレータ５０３を炭化処理する。コンデンサ素子５１０を作製する前にセパレータ５０３を単独で加熱処理して炭化した後に、セパレータ５０３と電極箔５０１、５０２を巻回してコンデンサ素子５１０を作製してもよい。【００８１】
また、実施の形態３における電解コンデンサ１００３では、陽極となる電極箔５０１のみならず、陰極となる電極箔５０２も図２１から図２３に示す基材５１１と粗面化層５１１Ａにより形成されていてもよい。この場合は、電極箔５０２は化成処理されないか、または低い化成電圧２Ｖで化成処理される。これにより、より小型で大容量の電解コンデンサが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明による電極箔により小型で大容量の電解コンデンサが得られ、各種電子回路に有用である。
【図１】
2010029598.tif 000003
【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
2010029598.tif 000011
【図１４】
2010029598.tif 000012
【図１５】
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【図１６】
2010029598.tif 000014
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３】
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【図４】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年4月29日(2009.4.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサに用いられる電極箔であって、
弁作用金属の箔からなる基材と、
前記基材の表面に設けられた弁作用金属よりなる粗面化層と、
を備え、
前記粗面化層は、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる、電極箔。
【請求項２】
前記基材の前記箔はアルミニウムよりなり、前記粗面化層の前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項１に記載の電極箔。
【請求項３】
前記粗面化層の空孔径の最頻値は０．０２μｍ〜０．１０μｍであり、前記粗面化層の厚みは２０μｍ〜８０μｍである、請求項１に記載の電極箔。
【請求項４】
真空の蒸着槽内に基材を配置するステップと、
前記基材が配置されている前記蒸着槽内に酸素ガスとアルゴンガスとを含有する雰囲気ガスを入れて１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力に保って弁作用金属を前記基材に蒸着させて、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる粗面化層を前記基材の表面に形成するステップと、
を含む、コンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項５】
前記粗面化層の空孔径の最頻値は０．０２μｍ〜０．１０μｍであり、前記粗面化層の厚みは２０μｍ〜８０μｍである、請求項４に記載のコンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項６】
前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項４に記載のコンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項７】
第１の電極箔と、
前記第１の電極箔上に設けられた誘電体酸化皮膜と、
第２の電極箔と、
前記誘電体皮膜と前記第２の電極箔との間に設けられたセパレータと、
前記セパレータに含浸されて前記誘電体酸化皮膜と前記第２の電極箔に当接する駆動用電解液と、
を備え、
前記第１の電極箔は、
弁作用金属の箔からなる基材と、
前記基材の表面に設けられた弁作用金属よりなる粗面化層と、
を有し、
前記粗面化層は、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなり、
前記誘電体酸化皮膜は前記粗面化層上に設けられている、電解コンデンサ。
【請求項８】
前記第１の電極箔と前記セパレータと前記第２の電極箔とは一体で巻回されている、請求項７に記載の電解コンデンサ。
【請求項９】
前記基材の前記箔はアルミニウムよりなり、前記粗面化層の前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項７に記載の電解コンデンサ。
【請求項１０】
前記第２の電極箔の前記セパレータに当接する面は粗面である、請求項７に記載の電解コンデンサ。
【請求項１１】
第１の電極箔と、
前記第１の電極箔の両面上に設けられた誘電体酸化皮膜と、
前記誘電体酸化皮膜上に設けられた導電性高分子よりなる固体電解質と、
前記固体電解質上に設けられた電極と、
を備え、
前記第１の電極箔は、
弁作用金属の箔からなる第１の基材と、
前記第１の基材の両面に設けられた弁作用金属よりなる第１の粗面化層と、
を有し、
前記第１の粗面化層は、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなり、
前記誘電体酸化皮膜は前記第１の粗面化層上に設けられている、電解コンデンサ。
【請求項１２】
前記第１の基材の前記箔はアルミニウムよりなり、前記第１の粗面化層の前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項１１に記載の電解コンデンサ。
【請求項１３】
前記電極は、
前記固体電解質上に設けられたカーボン層と、
前記カーボン層上に設けられた銀ペースト層と、
を有する、請求項１１に記載の電解コンデンサ。
【請求項１４】
前記誘電体酸化皮膜と前記電極の間に設けられたセパレータをさらに備え、前記電極は、前記固体電解質に当接する粗面を有する第２の電極箔を有する、請求項１１に記載の電解コンデンサ。
【請求項１５】
前記電極は、
弁作用金属の箔からなる第２の基材と、
前記第２の基材の両面に設けられた弁作用金属よりなる第２の粗面化層と、
を有する、請求項１４に記載の電解コンデンサ。
【請求項１６】
前記第２の粗面化層の空孔径の最頻値は０．０２μｍ〜０．１０μｍであり、
前記第２の粗面化層の厚みは２０μｍ〜８０μｍであり、
前記固体電解質は前記第２の粗面化層上に設けられている、請求項１５に記載の電解コンデンサ。
【請求項１７】
前記第２の粗面化層は、前記第１の基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる、請求項１６に記載の電解コンデンサ。
【請求項１８】
前記第２の基材の前記箔はアルミニウムよりなり、前記第２の粗面化層の前記複数の微粒子はアルミニウムよりなる、請求項１７に記載の電解コンデンサ。
【請求項１９】
前記粗面化層を前記基材の前記表面に形成するステップにおいて、前記雰囲気ガスは１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスとを含有する、請求項４に記載のコンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項２０】
前記粗面化層を前記基材の前記表面に形成するステップにおいて、前記雰囲気ガスは１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスよりなる、請求項１９に記載のコンデンサ用電極箔の製造方法。
【請求項２１】
真空の蒸着槽内に基材を配置するステップと、
前記基材が配置されている前記蒸着槽内に酸素ガスとアルゴンガスとを含有する雰囲気ガスを入れて１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力に保って弁作用金属を前記基材に蒸着させて、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる粗面化層を前記基材の表面に形成して、前記租面化層を有する表面を有する第１の電極箔を形成するステップと、
前記第１の電極箔の前記租面化層上に誘電体酸化皮膜を設けるステップと、
前記誘電体皮膜と第２の電極箔との間にセパレータを設けるステップと、
前記誘電体酸化皮膜と前記第２の電極箔に当接する駆動用電解液を前記セパレータに含浸させるステップと、
を備えた、電解コンデンサの製造方法。
【請求項２２】
前記第１の電極箔を形成するステップにおいて、前記雰囲気ガスは１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスとを含有する、請求項２１に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項２３】
前記第１の電極箔を形成するステップにおいて、前記雰囲気ガスは１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスよりなる、請求項２２に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項２４】
真空の蒸着槽内に基材を配置するステップと、
前記基材が配置されている前記蒸着槽内に酸素ガスとアルゴンガスとを含有する雰囲気ガスを入れて１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力に保って弁作用金属を前記基材に蒸着させて、前記基材から延びる弁作用金属の複数の微粒子が連なって形成されかつそれぞれ複数の枝に枝分かれしている複数のツリー構造体よりなる粗面化層を前記基材の両面に形成して、前記租面化層を有する両面を有する第１の電極箔を形成するステップと、
前記第１の電極箔の前記両面上に誘電体酸化皮膜を設けるステップと、
前記誘電体酸化皮膜上に導電性高分子よりなる固体電解質を設けるステップと、
前記固体電解質上に電極を設けるステップと、
を備えた、電解コンデンサの製造方法。
【請求項２５】
前記第１の電極箔を形成するステップにおいて、前記雰囲気ガスは１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスとを含有する、請求項２４に記載の電解コンデンサの製造方法。
【請求項２６】
前記第１の電極箔を形成するステップにおいて、前記雰囲気ガスは１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスよりなる、請求項２５に記載の電解コンデンサの製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月9日(2010.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
ツリー構造体７０５よりなる粗面化層４０９Ａを真空蒸着法で基材４０９に形成する方法について説明する。図１４は粗面化層４０９Ａを形成する装置２５００の概略図である。弁作用金属であるアルミニウムよりなる基材４０９を蒸着槽２５０１内に配置し、蒸着槽２５０１内を０．０１Ｐａ〜０．００１Ｐａの圧力の真空に保つ。その後、蒸着槽２５０１内に、１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスよりなる雰囲気ガス２５０２を入れて基材４０９の周囲を雰囲気ガス２５０２で１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力に保ち、１５０℃〜３００℃の温度に保つ。その状態で、弁作用金属であるアルミニウムよりなる蒸着源２５０３を蒸着槽２５０１内に配置して、アルミニウム微粒子７０３を基材４０９の表面に蒸着させてツリー構造体７０５を形成して粗面化層４０９Ａを形成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
（実施の形態３）
図１９は本発明の実施の形態３による電解コンデンサ１００３の部分断面斜視図である。図２０は電解コンデンサ１００３のコンデンサ素子５１０の模式図である。コンデンサ素子５１０は、陽極となる電極箔５０１と、陰極となる電極箔５０２と、電極箔５０１、５０２間に設けられたセパレータ５０３とを備える。電極箔５０１、５０２とセパレータ５０３は一体で巻回されて、巻回形のコンデンサ素子５１０を構成する。電極箔５０１と電極箔５０２とはそれぞれ陽極と陰極となる電極として機能する。電極箔５０１は、弁作用金属であるアルミニウムの箔よりなる基材５１１と、基材５１１の表面に蒸着により形成された粗面化層５１１Ａとを有する。粗面化層５１１Ａは基材５１１より粗い。電極箔５０１を化成処理することによって粗面化層５１１Ａ上に誘電体酸化皮膜５０９が形成されている。電極箔５０２はアルミニウム箔をエッチング処理して得られる。リード線５０５、５０６は電極箔５０１、５０２にそれぞれ接続されている。セパレータ５０３は誘電体酸化皮膜５０９と電極箔５０２との間に設けられ、誘電体酸化皮膜５０９と電極箔５０２とに当接する。コンデンサ素子５１０を形成した後に加熱して、セパレータ５０３を炭化処理する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
ツリー構造体８０５よりなる粗面化層５１１Ａを真空蒸着法で基材５１１に形成する方法について説明する。図２４は粗面化層５１１Ａを形成する装置３５００の概略図である。弁作用金属であるアルミニウムよりなる基材５１１を蒸着槽３５０１内に配置し、蒸着槽３５０１内を０．０１Ｐａ〜０．００１Ｐａの圧力の真空に保つ。その後、蒸着槽３５０１内に、１体積部の酸素ガスと２〜６体積部のアルゴンガスよりなる雰囲気ガス３５０２を入れて基材５１１の周囲を雰囲気ガス３５０２で１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力に保ち、１５０℃〜３００℃の温度に保つ。その状態で、弁作用金属であるアルミニウムよりなる蒸着源３５０３を蒸着槽３５０１内に配置して、アルミニウム微粒子８０３を基材５１１の表面に蒸着させてツリー構造体８０５を形成して粗面化層５１１Ａを形成する。
【国際調査報告】
2010029598.tif 000034
2010029598.tif 000035