(57)【要約】【課題】第一の溝部に合致した形状の台座が、針状治具からの機械的応力を受け止める。このため、第二の溝部を形成する面でも、アルミニウム残芯層が露出する固体電解コンデンサの製造方法を提供する。【解決手段】弁作用金属の表面に形成したエッチング層に、固体電解質の浸透を防止するレジスト層を設けることにより陽極部と陰極部を区分し、このレジスト層により区分された陰極部の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層および導電体層を順次形成し、陽極部および導電体層にそれぞれ外部端子を電気的に接続した固体電解コンデンサの製造方法において、第一のエッチング層を除去または圧縮して形成した第一の溝を形成する工程と、第一のエッチング層の裏側の第二のエッチング層に第二の溝を形成する際に突部を有する台座上に第一の溝と前記突部が合致するように第一のエッチング層を配置して第二の溝を第二のエッチング層を除去または圧縮して形成した第二の溝を形成する工程を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属の表面に形成したエッチング層に、固体電解質の浸透を防止するレジスト層を設けることにより陽極部と陰極部を区分し、このレジスト層により区分された陰極部の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層および導電体層を順次形成し、陽極部および導電体層にそれぞれ外部端子を電気的に接続した固体電解コンデンサの製造方法において、
第一のエッチング層を除去または圧縮して形成した第一の溝部を形成する工程と、
第一のエッチング層の裏側の第二のエッチング層に第二の溝部を形成する際に突部を有する台座上に第一の溝部と前記突部が合致するように第一のエッチング層を配置して、第二のエッチング層を除去または圧縮して形成した第二の溝部を形成する工程
を含む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。また、エッチング層を押しつぶして溝部を形成する場合も、片面ずつ交互に行う場合がある。
【０００８】
この溝部の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固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用金属の表面に形成したエッチング層に、固体電解質の浸透を防止するレジスト層を設けることにより陽極部と陰極部を区分し、このレジスト層により区分された陰極部の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層および導電体層を順次形成し、陽極部および導電体層にそれぞれ外部端子を電気的に接続した固体電解コンデンサの製造方法において、第一のエッチング層を除去または圧縮して形成した第一の溝部を形成する工程と、第一のエッチング層の裏側の第二のエッチング層に第二の溝部を形成する際に突部を有する台座上に第一の溝部と前記突部が嵌合するように第一のエッチング層を配置して、第二のエッチング層を除去または圧縮して形成した第二の溝部を形成する工程を含む。
【発明の効果】
【００１２】
第一の溝部に合致した形状の台座が、溝部形成治具からの応力を受け止める。このため、溝部形成治具を設計値通りにエッチング層に押し込んだ場合でも、溝部形成治具の先端は設計値通りにアルミニウム残芯層に押し込まれて、この状態でエッチング層の機械的除去が行われるために、第二の溝部を形成する面でも、アルミニウム残芯層が露出する。
【００１３】
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】
【００１４】
【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）アルミニウムエッチング箔の構成図と、（ｂ）アルミニウムエッチング箔を平坦な台にセッティングして針状治具で第一の溝を形成する構成図と、（ｃ）形成された第一の溝部の構成図である。
【図６】本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法に係り、（ａ）第一の溝部と合致する突起を有する台座にセッティングした状態の構成図と、（ｂ）アルミニウムエッチング箔を突起を有する台座にセッティングして針状治具で第二の溝を形成する構成図と、（ｃ）形成された第二の溝部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法について図５，６を用いて説明する。
【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アルミニウム残芯層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２５は、エッチング層１３を機械的に除去し、アルミニウム残芯層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、図５（ａ）に示されるエッチング層１３とアルミニウム残芯層１４とエッチング層１６とからなる電極箔１を、（ｂ）に示されるように平坦な台座２３上に配置する。所定の形状の針状治具（溝部形成治具）２２を、電極箔１面の鉛直上方向から電極箔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を除去し、第一の溝部２５を形成する。第一の溝部２５が形成された状態を（ｃ）に示す。この工程では、第一の溝部２５を形成する際に、針状治具２２をエッチング層１３に押し込んでも、反対面のエッチング層１６は残っており、針状治具２２の応力によっても、アルミニウム残芯層１４は一切褶曲しないため、第一の溝部２５を形成すれば、エッチング層１３が残ることもなく、残芯層１４が確実に露出する。
【００２０】
続いて、図６（ａ）に示すように上面に第一の溝部２５の深さとほぼ同一の高さの突部２９を有する台座２７を用意する。そこで、電極箔１の表裏を反転させて第一の溝部２５に突部２９と合致するように台座２７上に電極箔１を配置する。
【００２１】
台座２７に電極箔を配置した状態で、所定の形状の針状治具２２を、電極箔１面の鉛直上方向から電極箔１のエッチング層１６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１６を除去し、第二の溝部３１を形成する。第二の溝部３１が形成された状態を（ｃ）に示す。ここで、針状治具２２が押し込まれても、突部２９によって芯状治具２２からの応力を受け止めるため、アルミニウム残芯層１４は一切褶曲することがない。さらに、アルミニウム残芯層１４は一切褶曲しないため、第一の溝部２５と同様に第二の溝部３１もエッチング層１６が残ることもなく、アルミニウム残芯層１４が確実に露出するのである。
【００２２】
以上のような、溝部の形成工程は、エッチング層を押しつぶして（圧縮して）溝部を形成する場合にも応用することができる。すなわち、第一の溝部２５をエッチング層１３を押しつぶすことにより形成し、さらに台座１７の突部２９を第一の溝部２５に収納し、反対面のエッチング層１６を押しつぶして第二の溝部３１を形成する。この第二の製造方法では、第一の溝部２５、第二の溝部３１の内部には、アルミニウム残芯層１４が露出するのではなく、押しつぶされたエッチング層がそれぞれ存在することになる。このような押しつぶされたエッチング層は、もはや多孔質体ではなく、エッチング層の内部に液体が浸透することはないため、アルミニウム残芯層１４と同様の機能を果たすようになる。
【００２３】
そして、第一の溝部２５，第二の溝部３１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。
【００２４】
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に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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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】
【００３５】
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  針状治具
２３  台座
２５  第一の溝部
２７  突起台座
２９  突起部
３１  第二の溝部
【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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【図６】
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