(57)【要約】【課題】第一の溝部と第二の溝部の両面とも、アルミニウム残芯層が露出する固体電解コンデンサ並びにその製造方法を提供する。【解決手段】電極箔のエッチング層を機械的に除去し、陽極部と陰極部を分離するための溝部を電極箔の両面に形成した固体電解コンデンサであって、両面の溝部は互いに電極箔に対して面非対称に設けられることでレジスト材の浸透を向上させて陽極部と陰極部との分離が確実である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極箔のエッチング層を機械的に除去し、陽極部と陰極部を分離するための溝部を電極箔の両面に形成した固体電解コンデンサであって、
両面の溝部は互いに電極箔の表裏の面に対して非対称に設けられ、両面の溝部内に露出したアルミニウム残芯層とレジスト材が密着して陽極部と陰極部とを分離した固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記電極箔の表裏の面に対して非対称に設けられる溝部は、一方面の溝部の幅よりも、反対面の溝部の幅を広くした請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記電極箔の表裏の面に対して非対称に設けられる溝部は、一方面の溝部と、反対面の溝部の位置がずれている請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
電極箔のエッチング層を機械的に除去し、陽極部と陰極部を分離するための溝部を電極箔の両面に形成した固体電解コンデンサの製造方法であって、
両面の溝部は互いに電極箔の表裏の面に対して非対称に設ける固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記電極箔の表裏の面に対して溝部を非対称に設ける工程は、一方面の溝部の幅よりも、反対面の溝部の幅を広くすることを特徴とする請求項４記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記電極箔の表裏の面に対して溝部を非対称に設ける工程は、一方面の溝部と、反対面の溝部の位置がずれるように設けることを特徴とする請求項４記載の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】
この発明は、導電性高分子からなる固体電解質層を備えた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。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体電解コンデンサとしては、表面積を拡大したエッチング層を備えた弁作用金属よりなる電極箔に固体電解質層を形成し、さらに、グラファイト層、銀ペースト層からなる導電体層を順次積層して構成してコンデンサ素子とし、このコンデンサ素子を単層で用いた固体電解コンデンサ、あるいはコンデンサ素子を積層した積層型の固体電解コンデンサが知られている。このような固体電解コンデンサでは、図１、図２に示すように、電極箔１のエッチング層１３上にレジスト層２を設け、陽極部１１と、固体電解質層６を形成する陰極部１２に区分する。そして、陰極部１２の表面に陽極酸化処理により設けられた誘電体酸化皮膜層の上に固体電解質層６および導電体層７を順次形成し、その後、陽極部１１に陽極引き出し部５を接続し、さらに陽極引き出し部５と導電体層７にそれぞれ陽極端子８および陰極端子９を接続し、これらのコンデンサ素子の全体を外装樹脂３でモールド成形により被覆したり、あるいは樹脂ケースに収納することで固体電解コンデンサが構成されている。
【０００３】
ここで、固体電解質として導電性高分子を用いる場合、化学酸化重合により導電性高分子を形成する方法が知られているが、化学酸化重合法の場合には誘電体酸化皮膜上に導電性高分子となる重合性モノマー溶液と酸化剤溶液を吐出又は塗布する方法、あるいは重合性モノマー溶液と酸化剤溶液に交互に浸漬する方法、重合性モノマー溶液と酸化剤溶液の混合液に浸漬する方法等により、誘電体酸化皮膜上に導電性高分子層を形成する方法となる。なお、この出願の中では重合性モノマー溶液と酸化剤溶液を総称して固体電解質材料とする。この際、エッチング層１３を備えた電極箔１がレジスト層２により陽極部１１と陰極部１２に区分されていないと、エッチング層１３の隙間（多孔質体の微細孔）を通して固体電解質材料が陽極部１１に到達した状態で、固体電解質層が形成されてしまい、陽極部１１と陰極部１２の間で絶縁不良を引き起こしたり、あるいは絶縁破壊にいたる場合がある。
【０００４】
以上の理由から、陽極部１１と陰極部１２を区分することを目的としてレジスト層２が形成されている。このようなレジスト層２は、陽極部１１と陰極部１２の境界となるエッチング層を溝状に除去（機械的除去）することにより、電極箔１の未エッチング部（アルミニウム残芯層１４）を露出し、この溝部１７にレジスト材を注入し、硬化することにより形成されている。
【０００５】
また、レジスト層２は、陽極部１１と陰極部１２の境界となるエッチング層を押しつぶして、レジスト層を形成する溝部を形成することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭５９−１３１１４０号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３６６５号公報
【特許文献３】特開２００３−７５７１号公報
【特許文献４】特開２００５−２１６９２９号公報
【特許文献５】特開２００７−３０５６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の固体電解コンデンサの製造方法では、エッチング層を機械的に除去して溝部形成を行う場合、電極箔の両面からそれぞれエッチング層を機械的に除去することが必要になるが、両面に同時に溝部形成を行うことは困難であるため、片面ずつ溝部形成をおこなっている。
【０００８】
この溝部形成の工程では次の課題がある。
【０００９】
図３に設計上の溝部の構造を示し、図４に実際の溝部の構造を示す。図３の設計上の構造では、溝部形成治具からの応力を考慮していないため、溝部形成治具の使用後でもアルミニウム残芯層１４は、一切褶曲していない。
【００１０】
一方、実際に作成した際の溝部の構造は、図４に示すように、先に溝部１７を形成した面では、設計通りに構成される。しかし、一方の面に溝部を形成した後、他方の面に溝部形成を行う際には、反対面には既に溝部１７が形成されており、溝部形成治具からの応力を受け止めることができない。このため電極箔２０が褶曲し、溝部の形成を行った際に、溝部形成治具を設計値通りにエッチング層１３に押し込んでも、溝部形成治具の先端がアルミニウム残芯層１４まで届かず、結果としてエッチング層２１が残ることがある。このため、両面の溝部の形状が異なることになり、設計値に基づいた一定量のレジスト材を注入しても、一方ではレジスト材が過剰、多方ではレジスト材が不足することになる。また、エッチング層が残った場合にはレジスト材がエッチング層に浸透せず、陽極部と陰極部の分離が確実に行われない場合もある。このことで、その後に陰極部に固体電解質層を形成した際に、背景技術に記載したような問題が発生するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するために本発明の第一の側面である固体電解コンデンサは、電極箔のエッチング層を機械的に除去し、陽極部と陰極部を分離するための溝部を電極箔の両面に形成した固体電解コンデンサであって、両面の溝部は互いに電極箔に対して面非対称に設けられることでレジスト材の浸透を向上させて陽極部と陰極部との分離が確実である。
【００１２】
また、本発明の第二の側面である固体電解コンデンサの製造方法は、電極箔のエッチング層を機械的に除去し、陽極部と陰極部を分離するための溝部を電極箔の両面に形成した固体電解コンデンサの製造方法であって、両面の溝部は互いに電極箔の表裏の面に対して非対称に設ける。
【発明の効果】
【００１３】
第一の溝部と第二の溝部のそれぞれの内部では、アルミニウム残芯層が露出する。
【００１４】
そして、溝部にレジスト樹脂を注入して硬化すれば、アルミニウム残芯層とレジスト樹脂が密着し、コンデンサ素子の陽極部と陰極部が確実に絶縁される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の固体電解コンデンサの構成図である。
【図２】従来の固体電解コンデンサの電極箔の構造である。
【図３】従来の固体電解コンデンサの電極箔の設計上の構造である。
【図４】従来の固体電解コンデンサの電極箔の実際上の構造である。
【図５】本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法に係り、（ａ）第一のエッチング層除去の構成図と、（ｂ）第二のエッチング層除去の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
電極箔１は、アルミニウム箔をエッチング処理により拡面化処理したもので、アルミニウム箔の両面が多孔質のエッチング層１３となり、内部に隙間（多孔質体の微細孔）を有する構造となっている。また、アルミニウム箔の内部はエッチングされることなくアルミニウムの地金が残されており、このアルミニウム地金が残芯層１４となる。
【００１７】
例えば、電極箔１は厚さが１２０μｍの高純度のアルミニウムよりなるアルミニウム箔を用い、両面よりそれぞれ４０μｍのエッチング層１３を施す。この場合残芯層１４の厚さは４０μｍとなる。
【００１８】
この電極箔１の長手方向の端部の近傍では、端部に近い位置に溝部１５が形成してある。この溝部１５は、エッチング層１３を機械的に除去し、残芯層１４を露出することにより形成したものである。
【００１９】
具体的には、所定の形状の針状治具（溝部形成治具）を、電極箔１のエッチング層１６に押し込み、針状治具を押し込んだ状態でスライドさせることで、エッチング層１６を機械的に除去し、第一の溝部２２を形成する。
【００２０】
ここで、針状治具を電極箔１から離間させて、針状治具に対して電極箔１を反転させ、第一の溝部２２を設けたエッチング層１６から、裏側に設けられるエッチング層１３が前記針状治具に向くように配置する。この状態で、前記針状治具を、電極箔１のエッチング層１３に押し込み、押し込んだ状態でスライドさせることで、エッチング層１３を機械的に除去し、第二の溝部２５を形成する。ここで、電極箔１に対して第一の溝部２２と対称となる裏側に第二の溝部２５を設けると、図４同様に電極箔１が褶曲し、溝部形成を行っても、針状治具の先端がアルミニウム残芯層１４まで届かず、この状態で溝部形成のためにエッチング層１３の機械的除去を行ってもエッチング層１３が部分的に残る。
【００２１】
そこで、前記針状治具の押し込み位置を、電極箔１の表裏面における第一の溝部２２の対称位置のみならず、水平方向にも押し込むことで溝部２５の溝幅を拡張し、エッチング層２９の一部を除去してアルミニウム残芯層２７，３１が露出する程度に第二の溝部２５の幅を拡張する。従って、第二の溝部２５の幅は、第一の溝部２２の幅より幅広である。このように第二の溝部２５の幅を拡張すれば、第一の溝部２２に対向する部分の電極箔１が褶曲したとしても、第一の溝部２２に隣接するエッチング層１３の部分は残されているために、この部分で針状治具からの機械的応力を受け止める。この結果、第二の溝部２５の少なくとも両端部では、アルミニウム残芯層１４が露出するようになる。これにより後述するレジスト材が、それぞれの面で、アルミニウム残芯層１４と密着することで、陽極部と陰極部との分離が確実に行われる。
【００２２】
次に本発明に係る固定電解コンデンサの第二の実施の形態を図５（ｂ）を用いて説明する。
【００２３】
図５（ａ）同様に所定の形状の針状治具を、電極箔１のエッチング層１６に押し込み、針状治具を押し込んだ状態でスライドさせることで、エッチング層１６を機械的に除去し、第一の溝部２２を形成する。
【００２４】
続いて、針状治具を電極箔１から離間させて、針状治具に対して電極箔１を反転させ、第一の溝部２２を設けたエッチング層１６から、裏側に設けられるエッチング層１３が前記針状治具に向くように配置する。この状態で、前記針状治具を、電極箔１のエッチング層１３に押し込み、針状治具を押し込んだ状態でスライドさせることで、エッチング層１３を機械的に除去し、第三の溝部２７を形成する。ここで、電極箔１に対して第一の溝部２２と電極箔１の表裏面における対称となる裏側に第三の溝部３３を設けると、図４同様に電極箔１が曲がり、溝部形成を行っても、針状治具がアルミニウム残芯層１４まで届かず、エッチング層１３が残る。
【００２５】
そこで、第三の溝部３３を第一の溝部２２と電極箔の表裏面における対称となる裏側の対称点からずれた位置となるよう針状治具を押し込む。この押し込んだ状態で針状治具をスライドすることによってエッチング層２９の一部を機械的に除去してアルミニウム残芯層２７が露出する程度に第三の溝部３３の位置を対称点からずらす。この場合も第一の実施形態と同様に、第一の溝部２２に対向する部分の電極箔１が褶曲したとしても、第一の溝部２２に隣接するエッチング層１３の部分は残されているために、この部分で針状治具からの機械的応力を受け止める。この結果、第三の溝部３１の少なくとも一部では、アルミニウム残芯層１４が露出するようになる。これにより後述するレジスト材が、それぞれの面で、アルミニウム残芯層１４と密着することで、陽極部と陰極部との分離が確実に行われる。
【００２６】
そして、溝部２２，２５，３３にそれぞれレジスト材を注入する。レジスト材としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性の樹脂、または、紫外線硬化樹脂を用いることができる。
【００２７】
この状態でレジスト材を硬化する。硬化することによって、レジスト層２がアルミニウム残芯層１４と密着して形成される。このレジスト層２によって、電極箔１は端部近傍の狭い領域の陽極部１１と、一方端の広い領域の陰極部１２に区分される。
【００２８】
次に、陰極部１２には、アルミニウムを陽極酸化し、酸化アルミニウムからなる誘電体酸化皮膜層を形成する。さらに誘電体酸化皮膜の上に固体電解質層６を形成する。固体電解質層６は重合して導電性高分子となる重合性モノマー溶液と酸化剤溶液を順次、陰極部１２に塗布または吐出する方法によって形成することができる。
【００２９】
固体電解質層６は、誘電体酸化皮膜と接触し、真の陰極としての機能を果たす。このため、固体電解質層６が誘電体酸化皮膜と接触している面積が大きい程、固体電解コンデンサの静電容量が増大することになる。従って、固体電解質材料（重合性モノマー溶液および酸化剤溶液）はエッチング層１３への浸透性が高いことが望ましく、比較的粘性の低い溶液が選択される。
【００３０】
固体電解質材料として比較的粘性の低い溶液を選択した場合には、吐出した後、エッチング層１３に浸透していき、エッチング層１３内部で拡散する。この場合でも、これらの溶液はレジスト層２によって陽極部１１への浸透が抑止され、陽極部１１と陰極部１２の短絡を防止することができる。
【００３１】
以上のように固体電解質層６の形成に用いる重合性モノマーとしてはチオフェン、ピロールまたはそれら誘導体を好適に使用することができる。より具体的には、チオフェン誘導体としては３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴと略記する）を例示することができる。重合性モノマーとしてＥＤＯＴを用いた場合、コンデンサ素子に含浸するＥＤＯＴ溶液としては、その濃度が２５〜３２ｗｔ％となるようにＥＤＯＴを揮発性溶媒に溶解させたものを用いることが好ましい。前記揮発性溶媒としては、ペンタン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、メタノール等のアルコール類、アセトニトリル等の窒素化合物等を用いることができるが、なかでも、メタノール、エタノール、アセトン等が好ましい。
【００３２】
酸化剤としては、エタノールに溶解したパラトルエンスルホン酸第二鉄、過ヨウ素酸もしくはヨウ素酸の水溶液を用いることができ、酸化剤の溶媒に対する濃度は４５〜５５ｗｔ％が好ましく、５０〜５５ｗｔ％がより好ましい。酸化剤の溶媒に対する濃度が高い程、ＥＳＲは低減する。なお、酸化剤の溶媒としては、上記モノマー溶液に用いた揮発性溶媒を用いることができ、なかでもエタノールが好適である。酸化剤の溶媒としてエタノールが好適であるのは、蒸気圧が低いため蒸発しやすく、残存する量が少ないためであると考えられる。
【００３３】
また、固体電解質層６は、導電性高分子粉末を分散させた分散液を塗布し、溶媒（分散媒）を乾燥させて形成することもできる。
【００３４】
さらに、コンデンサ素子の固体電解質層６の上には、グラファイト層および銀ペースト層を順次形成し導電体層７を形成しコンデンサ素子とする。
【００３５】
また、陽極部には陽極引き出し部を接続する。陽極引き出し部は例えば、金属板を電極箔１の陽極部の間に挿入し、側面からのレーザー照射によるレーザー溶接や、電気溶接によって接合される。この陽極引き出し部は、陽極部と、後述する陽極端子の電気的な接続を容易かつ確実なものとするために用いられる。
【００３６】
以上のようにして形成したコンデンサ素子を複数枚積層し、陽極引き出し手段には陽極端子８を接続する。一方、導電体層７の銀ペースト層には陰極端子９を接続する。
【００３７】
次いで、これらを陽極端子８と陰極端子９の一部が外部に露出するように外装樹脂３をモールド成形して外装を施し、固体電解コンデンサを得る。
【符号の説明】
【００３８】
１  電極箔
２  レジスト層
３  外装樹脂
５  陽極引き出し部
６  固体電解質層
７  導電体層
８  陽極端子
９  陰極端子
１１  陽極部
１２  陰極部
１３  エッチング層
１４  アルミニウム残芯層
１６  エッチング層
１７  溝部
２０  電極箔曲り
２１  エッチング層残渣
２２  第一の溝部
２５  第二の溝部
２７  アルミニウム残芯層
２９  エッチング層
３１  アルミニウム残芯層
３３  第三の溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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