(57)【要約】本発明の目的は、ＥＳＲ、ＥＳＬを低減することができ、また高静電容量化が可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。固体電解コンデンサ素子１１０は、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基体２と、表面が粗面化されていないアルミニウム基体３ａないし３ｄを備えており、アルミニウム基体２ａの表面には、固体高分子電解質層、グラファイトペースト層および銀ペースト層からなる陰極電極１４が形成されている。固体電解コンデンサ素子１１０は、片側の陽極リード電極１６ａ〜１６ｄおよび１７ａ〜１７ｄからなる一対のリード電極対１８ａ〜１８ｄがそれぞれ隣接するように配置されることによって、発生する磁界が打ち消される。
2003107366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体と、前記弁金属箔基体の少なくとも一端部側に設けられた、陽極リード電極および陰極リード電極からなる少なくとも１組のリード電極対と、前記弁金属箔基体に、少なくとも、固体高分子電解質層および導電体層が、順次、形成されてなる陰極電極を有する固体電解コンデンサ素子を少なくとも１つ備え、前記陽極リード電極が、前記弁金属箔基体の前記少なくとも一端部に、その一端部が、弁金属間が電気的に接続されるように、接合された、弁金属体と、前記弁金属体それぞれの他端部に、その一端部が、金属間が電気的に接続されるように、接合された、第１の導電性金属基体を有し、前記陰極リード電極が、前記弁金属箔基体に形成された前記導電体層の一方の面に接続された第２の導電性金属基体の一部が、前記陽極リード電極と平行に引き出されたものであることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記弁金属箔基体の対向する２つの端部それぞれに、少なくとも１組の前記リード電極対が設けられたことを特徴とする請求の範囲１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記弁金属箔基体の四方の端部それぞれに、少なくとも１組の前記リード電極対が設けられたことを特徴とする請求の範囲１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記陽極リード電極および前記陰極リード電極が交互に配置されるように、複数組の前記リード電極対が設けられたことを特徴とする請求の範囲１ないし３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
複数組の前記リード電極対が、前記固体電解コンデンサ素子の重心点を中心として点対称の位置関係となるように配置されていることを特徴とする請求の範囲１ないし４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
２つ以上の前記固体電解コンデンサ素子が、前記陽極リード電極および前記陰極リード電極が同じ向きに揃えられて積層されたことを特徴とする請求の範囲１ないし５のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体の少なくとも一端部に、他の弁金属体の一端部を、弁金属間が電気的に接続されるように、接合して、固体電解コンデンサ素子用電極体を作製する工程と、前記電極体のうち、前記弁金属体の一部が陽極酸化されないようにマスキングする工程と、前記電極体のうち、前記弁金属箔基体全体と、前記マスキング処理された部分全体と、前記マスキング処理が施されていない前記弁金属体の一部が化成溶液に浸されるように、前記化成溶液に浸し、前記電極体に電圧を印加して、陽極酸化処理を施し、前記弁金属箔基体の少なくともエッジ部分に、絶縁性酸化皮膜を形成する工程と、前記弁金属箔基体の略全表面上に、固体高分子電解質層を形成する工程と、前記固体高分子電解質層上に、導電性ペーストを塗布し、乾燥して、導電体層を形成する工程と、前記弁金属体の前記マスクを除去する工程と、前記各工程を経て得られる少なくとも１つの固体電解コンデンサ素子を、リードフレーム上に搭載し、表面が粗面化されていない弁金属体それぞれの他端部に前記リードフレームの陽極リード部を接合して、陽極リード電極を形成するとともに、前記導電体層に前記リードフレームの陰極リード部を接続することによって、前記各陽極リード電極と平行に引き出された陰極リード電極を形成する工程とを備えたことを特徴とすることを特徴とする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
本発明は、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り、さらに詳細には、表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体に、固体高分子電解質層および導電体層が、順次、形成された固体電解コンデンサであって、インピーダンスを低減することができ、また静電容量が大きくすることが可能な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。
従来の技術
電解コンデンサは、絶縁性酸化皮膜形成能力を有するアルミニウム、チタン、真鍮、ニッケル、タンタルなどの金属、いわゆる弁金属を陽極に用い、この弁金属の表面を陽極酸化して、絶縁性酸化皮膜を形成した後、実質的に陰極として機能する電解質層を形成し、さらに、グラファイトや銀などの導電層を陰極として設けることによって、形成されている。
たとえば、アルミニウム電解コンデンサは、エッチング処理によって、比表面積を増大させた多孔質アルミニウム箔を陽極とし、この陽極表面に形成した酸化アルミニウム層と陰極箔との間に、電解液を含浸させた隔離紙を設けて、構成されている。
一般に、絶縁性酸化皮膜と陰極との間の電解質層に、電解液を利用する電解コンデンサは、シーリング部分からの液漏れや、電解液の蒸発によって、その寿命が決定されるという問題を有しているのに対し、金属酸化物や有機化合物からなる固体電解質を用いた固体電解コンデンサは、かかる問題を有しておらず、好ましいものである。
固体電解コンデンサに用いられる金属酸化物からなる代表的な固体電解質としては、二酸化マンガンが挙げられ、一方、固体電解コンデンサに用いられる有機化合物からなる固体電解質としては、たとえば、特開昭５２−７９２５５号公報や特開昭５８−１９１４１４号公報に開示された７，７，８，８−テトラシアノキシジメタン（ＴＣＮＱ）錯塩が挙げられる。
近年、電子機器の電源回路の高周波化にともない、使用されるコンデンサに対しても、それに対応した性能が求められるようになっているが、二酸化マンガンあるいはＴＣＮＱ錯塩からなる固体電解質層を用いた固体電解コンデンサは、以下のような問題を有していた。
二酸化マンガンからなる固体電解質層は、一般に、硝酸マンガンの熱分解を繰り返すことにより皮膜形成されるが、熱分解の際に加えられる熱によって、あるいは、熱分解の際に発生するＮＯｘガスの酸化作用によって、誘電体である絶縁性酸化皮膜が損傷し、あるいは、劣化するため、固体電解質層を二酸化マンガンによって形成する場合には，漏れ電流値が大きくなるなど、最終的に得られる固体電解コンデンサの諸特性が低くなりやすいという問題があった。また、二酸化マンガンを固体電解質として用いるときは、高周波領域において、固体電解コンデンサのインピーダンスが高くなってしまうと皮膜問題もあった。
一方、ＴＣＮＱ錯塩は、電導度が、１Ｓ／ｃｍ程度以下であるため、現在の電解コンデンサに対する低インピーダンス化の要求に対して、十分に応えることができないという問題を有していた。さらに、ＴＣＮＱ錯塩は、絶縁性酸化皮膜との密着性が低く，また、ハンダ固定時の熱的安定性や経時的な熱的安定性が低いなどの理由から、ＴＣＮＱ錯塩を固体電解質として用いた固体電解コンデンサは、十分な信頼性が得られないということが指摘されている。加えて、ＴＣＮＱ錯塩は高価であり、ＴＣＮＱ錯塩を固体電解質として用いた固体電解コンデンサはコストが高いという問題も有していた。
二酸化マンガンあるいはＴＣＮＱ錯塩を、固体電解質として用いる場合のこれらの問題点を解消し、より優れた特性を有する固体電解コンデンサを得るため、製造コストが比較的低く、また、絶縁性酸化皮膜との付着性が比較的良好で、熱的な安定性にも優れた高導電性の高分子化合物を固体電解質として利用することが提案されている。
たとえば、特許第２７２５５５３号には、陽極表面の絶縁性酸化皮膜上に、化学酸化重合によって、ポリアニリンを形成した固体電解コンデンサが開示されている。
また、特公平８−３１４００号公報は、化学酸化重合法のみによっては、陽極表面の絶縁性酸化皮膜上に、強度の高い導電性高分子膜を形成することは困難であり、また、陽極表面の絶縁性酸化皮膜が電気導体であるため、電解重合法により、陽極表面の絶縁性酸化皮膜上に、直接、電解重合膜を形成することは不可能か、きわめて困難であるという理由から、絶縁性酸化皮膜上に、金属あるいは二酸化マンガンの薄膜を形成し、金属あるいは二酸化マンガンの薄膜上に、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフランなどの導電性高分子膜を電解重合法によって形成した固体電解コンデンサを提案している。
さらに、特公平４−７４８５３号公報には、絶縁性酸化皮膜上に、化学酸化重合によって、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフランなどの導電性高分子膜を形成した固体電解コンデンサが開示されている。
また、上述した低インピーダンス化を図るためには、使用されるコンデンサの等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）や等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低くする必要があり、特に高周波の場合にはＥＳＬを十分に低くすることが必要とされている。一般に、低ＥＳＬ化を図る方法としては、第１に、電流経路の長さを極力短くする方法、第２に、電流経路によって形成される磁場を別の電流経路によって形成される磁場により相殺する方法、第３に、電流経路をｎ個に分割して実効的なＥＳＬを１／ｎにする方法が知られている。例えば、特開２０００−３１１８３２号公報に開示された発明は、第１および第３の方法を採用するものであり、また特開平０６−２６７８０２号公報に開示された発明は、第２および第３の方法を採用するものであり、また特開平０６−２６７８０１号公報、および特開平１１−２８８８４６号公報に開示された発明は、第３の方法を採用するものである。
電子機器の電源回路の高周波化にともない、使用される等価直列インダクタンス（ＥＳＬや）コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が低いことが併せて必要とされている。かかる問題は、ＥＳＬ等の初期特性値において大幅に改善されても、高温付加試験等の信頼性試験において特性値が変化しやすい場合には実用化できない。したがって、ＥＳＬやＥＳＲの初期特性値が非常に小さく、しかもほとんど特性変化のない固体電解コンデンサが要求されている。
発明の開示
したがって、本発明の目的は、表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体に、少なくとも、固体高分子電解質層および導電体層が、順次、形成された固体電解コンデンサであって、ＥＳＲ、ＥＳＬを低減することができ、小型でありながら静電容量が大きくすることが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。
本発明のかかる目的は、表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体と、前記弁金属箔基体の少なくとも一端部側に設けられた、陽極リード電極および陰極リード電極からなる少なくとも１組のリード電極対と、前記弁金属箔基体に、少なくとも、固体高分子電解質層および導電体層が、順次、形成されてなる陰極電極を有する固体電解コンデンサ素子を少なくとも１つ備え、前記陽極リード電極が、前記弁金属箔基体の前記少なくとも一端部に、その一端部が、弁金属間が電気的に接続されるように、接合された、弁金属体と、前記弁金属体それぞれの他端部に、その一端部が、金属間が電気的に接続されるように、接合された、第１の導電性金属基体を有し、前記陰極リード電極が、前記弁金属箔基体に形成された前記導電体層の一方の面に接続された第２の導電性金属基体の一部が、前記陽極リード電極と平行に引き出されたものであることを特徴とする固体電解コンデンサによって達成される。
本発明によれば、特に、互いに平行な陽極リード電極と陰極リード電極からなる一対のリード電極対が隣接していることによって、その電流経路によって発生する磁場を相殺することができ、これによりＥＳＬを低減させることが可能であり、さらに、多端子型の固体電解コンデンサが構成されることによって電流経路が分割されるため、ＥＳＬを大幅に低減させることが可能となる。
本発明の好ましい実施態様においては、前記弁金属箔基体の対向する２つの端部それぞれに、少なくとも１組の前記リード電極対が設けられている。
本発明の好ましい実施態様によれば、固体電解コンデンサの両端部から配線パターンを引き出すことが可能となり、固体電解コンデンサの電流経路を分割することできるので、大きなリップル電流に対応することが可能となる。
本発明の好ましい実施態様においては、前記弁金属箔基体の四方の端部それぞれに、少なくとも１組の前記リード電極対が設けられている。
本発明の好ましい実施態様によれば、固体電解コンデンサの四方から配線パターンを引き出すことが可能となり、固体電解コンデンサの電流経路をさらに分割することができるので、大きなリップル電流に対応することが可能となり、また接続される配線パターンの引き回しの自由度を広げることが可能となる。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記陽極リード電極および前記陰極リード電極が交互に配置されるように、複数組の前記リード電極対が設けられている。
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体の一端部側に設けられた複数組のリード電極対の陽極リード電極と陰極リード電極が交互に配置されているので、その電流経路によって発生する磁場を相殺することができ、これによりＥＳＬを十分に低減させることが可能であり、さらに、多端子型の固体電解コンデンサが構成されることによって電流経路が分割されるため、ＥＳＬを大幅に低減させることが可能となる。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、複数組の前記リード電極対が、前記固体電解コンデンサ素子の重心点を中心として点対称の位置関係となるように配置されている。
本発明のさらに好ましい実施態様によれば、固体電解コンデンサを回路基板に実装する場合に、リード電極の極性配置を意識することなく実装することが可能となる。
本発明の好ましい実施態様においては、２つ以上の前記固体電解コンデンサ素子が、前記陽極リード電極および前記陰極リード電極が同じ向きに揃えられて積層されている。
本発明の好ましい実施態様によれば、同一構造の電極体を積層しているので、類似の端子構造を有するセラミックコンデンサに比較して、複数構造の電極パターンを有する必要がなく、コンデンサの作製工程を簡略化することができる。また、類似の端子構造を有するセラミックコンデンサに比較して、より静電容量の大きな固体電解コンデンサを提供することが可能となる。
本発明の前記目的はまた、表面に絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体の少なくとも一端部に、他の弁金属体の一端部を、弁金属間が電気的に接続されるように、接合して、固体電解コンデンサ素子用電極体を作製する工程と、前記電極体のうち、前記弁金属体の一部が陽極酸化されないようにマスキングする工程と、前記電極体のうち、前記弁金属箔基体全体と、前記マスキング処理された部分全体と、前記マスキング処理が施されていない前記弁金属体の一部が化成溶液に浸されるように、前記化成溶液に浸し、前記電極体に電圧を印加して、陽極酸化処理を施し、前記弁金属箔基体の少なくともエッジ部分に、絶縁性酸化皮膜を形成する工程と、前記弁金属箔基体の略全表面上に、固体高分子電解質層を形成する工程と、前記固体高分子電解質層上に、導電性ペーストを塗布し、乾燥して、導電体層を形成する工程と、前記弁金属体の前記マスクを除去する工程と、前記各工程を経て得られる少なくとも１つの固体電解コンデンサ素子を、リードフレーム上に搭載し、表面が粗面化されていない弁金属体それぞれの他端部に前記リードフレームの陽極リード部を接合して、陽極リード電極を形成するとともに、前記導電体層に前記リードフレームの陰極リード部を接続することによって、前記各陽極リード電極と平行に引き出された陰極リード電極を形成する工程とを備えたことを特徴とすることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法によって達成される。
本発明によれば、特に、互いに平行な陽極リード電極と陰極リード電極からなる一対のリード電極対が隣接していることによって、その電流経路によって発生する磁場を相殺することができ、これによりＥＳＬを低減させることが可能であり、さらに、多端子型の固体電解コンデンサが構成されることによって電流経路が分割されるため、ＥＳＬを大幅に低減させることが可能な、固体電解コンデンサを製造することができる。
本発明において、弁金属基体は、絶縁性酸化皮膜形成能力を有する金属およびその合金よりなる群から選ばれる金属または合金によって形成される。好ましい弁金属としては、アルミニウム、タンタル、チタン、ニオブおよびジルコニウムよりなる群から選ばれる１種の金属または２種以上の金属の合金が挙げられ、これらの中でも、アルミニウムおよびタンタルが、とくに好ましい。陽極電極は、これらの金属あるいは合金を、箔状に加工して、形成される。
本発明において、導電性金属の材料は、導電性を有する金属または合金であればよく、とくに限定されるものではないが、好ましくは、ハンダ接続が可能であり、とくに、銅、真鍮、ニッケル、亜鉛およびクロムよりなる群から選ばれる１種の金属または２種以上の金属の合金から選択されることが好ましく、これらの中では、電気的特性、後工程での加工性、コストなどの観点から、銅が最も好ましく使用される。
本発明において、固体高分子電解質層は、導電性高分子化合物を含有し、好ましくは、化学酸化重合あるいは電解酸化重合によって、表面が粗面化され、絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体上に、形成される。
化学酸化重合によって、固体高分子電解質層を形成する場合、具体的には、固体高分子電解質層は、たとえば、以下のようにして、表面が粗面化され、絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体上に、形成される。
まず、表面が粗面化され、絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体上のみに、０．００１ないし２．０モル／リットルの酸化剤を含む溶液、あるいは、さらに、ドーパント種を与える化合物を添加した溶液を、塗布、噴霧などの方法によって、均一に付着させる。
次いで、好ましくは、少なくとも０．０１モル／リットルの導電性高分子化合物の原料モノマーを含む溶液あるいは導電性高分子化合物の原料モノマー自体を、弁金属箔基体の表面に形成された絶縁性酸化皮膜に、直接接触させる。これによって、原料モノマーが重合し、導電性高分子化合物が合成され、弁金属箔基体の表面に形成された絶縁性酸化皮膜上に、導電性高分子化合物よりなる固体高分子電解質層が形成される。
本発明において、固体高分子電解質層に含まれる導電性高分子化合物としては、置換または非置換のπ共役系複素環式化合物、共役系芳香族化合物およびヘテロ原子含有共役系芳香族化合物よりなる群から選ばれる化合物を、原料モノマーとするものが好ましく、これらのうちでは、置換または非置換のπ共役系複素環式化合物を、原料モノマーとする導電性高分子化合物が好ましく、さらに、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフランおよびこれらの誘導体よりなる群から選ばれる導電性高分子化合物、とくに、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェンが好ましく使用される。
本発明において、固体高分子電解質層に好ましく使用される導電性高分子化合物の原料モノマーの具体例としては、未置換アニリン、アルキルアニリン類、アルコキシアニリン類、ハロアニリン類、ｏ−フェニレンジアミン類、２，６−ジアルキルアニリン類、２，５−ジアルコキシアニリン類、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、ピロール、３−メチルピロール、３−エチルピロール、３−プロピルピロール、チオフェン、３−メチルチオフェン、３−エチルチオフェン、３，４−エチレンジオキシチオフェンなどを挙げることができる。
本発明において、化学酸化重合に使用される酸化剤は、とくに限定されるものではないが、たとえば、塩化第２鉄、硫化第２鉄、フェリシアン化鉄といったＦｅ３＋塩や、硫酸セリウム、硝酸アンモニウムセリウムといったＣｅ４＋の塩、ヨウ素、臭素、ヨウ化臭素などのハロゲン化物、五フッ化珪素、五フッ化アンチモン、四フッ化珪素、五塩化リン、五フッ化リン、塩化アルミニウム、塩化モリブデンなどの金属ハロゲン化物、硫酸、硝酸、フルオロ硫酸、トリフルオロメタン硫酸、クロロ硫酸などのプロトン酸、三酸化イオウ、二酸化窒素などの酸素化合物、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、過酢酸、ジフルオロスルホニルパーオキサイドなどの過酸化物が、酸化剤として使用される。
本発明において、必要に応じて、酸化剤に添加されるドーパント種を与える化合物としては、たとえば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＮａＰＦ６、ＫＰＦ６、ＫＡｓＦ６などの陰イオンがヘキサフロロリンアニオン、ヘキサフロロ砒素アニオンであり、陽イオンがリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属カチオンである塩、ＬｉＢＦ４、ＮａＢＦ４、ＮＨ４ＢＦ４、（ＣＨ３）４ＮＢＦ４、（ｎ−Ｃ４Ｈ９）４ＮＢＦ４などの四フッ過ホウ素塩化合物、ｐ−トルエンスルホン酸、ｐ−エチルベンゼンスルホン酸、Ｐ−ヒドロキシベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、メチルスルホン酸、ドデシルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、β−ナフタレンスルホン酸などのスルホン酸またはその誘導体、ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、２，６−ナフタレンジスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸テトラブチルアンモニウムなどのスルホン酸またはその誘導体の塩、塩化第二鉄、臭化第二鉄、塩化第二銅、集荷第二銅などの金属ハロゲン化物、塩酸、臭化水素、ヨウ化水素、硫酸、リン酸、硝酸あるいはこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩もしくはアンモニウム塩、過塩素酸、過塩素酸ナトリウムなどの過ハロゲン酸もしくはその塩などのハロゲン化水素酸、無機酸またはその塩、酢酸、シュウ酸、蟻酸、酪酸、コハク酸、乳酸、クエン酸、フタル酸、マレイン酸、安息香酸、サリチル酸、ニコチン酸などのモノもしくはジカルボン酸、芳香族複素環式カルボン酸、トリフルオロ酢酸などのハロゲン化されたカルボン酸およびこれらの塩などのカルボン酸類を挙げることができる。
本発明において、これらの酸化剤およびドーパント種を与えることのできる化合物は、水や有機溶媒などに溶解させた適当な溶液の形で使用される。溶媒は、単独で使用しても、２種以上を混合して、使用してもよい。混合溶媒は、ドーパント種を与える化合物の溶解度を高める上でも有効である。混合溶媒としては、溶媒間に相溶性を有するものおよび酸化剤およびドーパント種を与えることのできる化合物と相溶性を有するものが好ましい。溶媒の具体例としては、有機アミド類、含硫化合物、エステル類、アルコール類が挙げられる。
一方、電解酸化重合によって、固体高分子電解質層を、表面が粗面化され、絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体上に形成する場合には、公知のように、導電性下地層を作用極として、対向電極とともに、導電性高分子化合物の原料モノマーと支持電解質を含んだ電解液中に浸漬し、電流を供給することによって、固体高分子電解質層が形成される。
具体的には、表面が粗面化され、絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体上に、好ましくは、化学酸化重合によって、まず、薄層の導電性下地層が形成される。導電性下地層の厚さは、一定の重合条件のもとで、重合回数を制御することによって、制御される。重合回数は、原料モノマーの種類によって決定される。
導電性下地層は、金属、導電性を有する金属酸化物、導電性高分子化合物のいずれから構成してもよいが、導電性高分子化合物から構成することが好ましい。導電性下地層を構成するための原料モノマーとしては、化学酸化重合に用いられる原料モノマーを用いることができ、導電性下地層に含まれる導電性高分子化合物は、化学酸化重合によって形成される固体高分子電解質層に含まれる導電性高分子化合物と同様である。導電性下地層を構成するための原料モノマーとして、エチレンジオキシチオフェン、ピロールを用いる場合は、化学酸化重合のみで高分子固体電解質層を形成する場合に生成される導電性高分子の全量の１０％〜３０％（重量比）程度の導電性高分子が生成する条件になるように重合回数を換算して、導電性下地層が形成すればよい。
その後、導電性下地層を作用極として、対向電極とともに、導電性高分子化合物の原料モノマーと支持電解質を含んだ電解液中に浸漬し、電流を供給することによって、導電性下地層上に、固体高分子電解質層が形成される。
電解液には、必要に応じて、導電性高分子化合物の原料モノマーおよび支持電解質に加えて、種々の添加剤を添加することができる。
固体高分子電解質層に使用することのできる導電性高分子化合物は、導電性下地層に使用される導電性高分子化合物、したがって、化学酸化重合に用いられる導電性高分子化合物と同様であり、置換または非置換のπ共役系複素環式化合物、共役系芳香族化合物およびヘテロ原子含有共役系芳香族化合物よりなる群から選ばれる化合物を、原料モノマーとする導電性高分子化合物が好ましく、これらのうちでは、置換または非置換のπ共役系複素環式化合物を、原料モノマーとする導電性高分子化合物が好ましく、さらに、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフランおよびこれらの誘導体よりなる群から選ばれる導電性高分子化合物、とくに、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェンが好ましく使用される。
支持電解質は、組み合わせるモノマーおよび溶媒に応じて、選択されるが、支持電解質の具体例としては、たとえば、塩基性の化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどが、酸性の化合物としては、硫酸、塩酸、硝酸、臭化水素、過塩素酸、トリフルオロ酢酸、スルホン酸などが、塩としては、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化カリウム、塩化カリウム、硝酸カリウム、過ヨウ酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、ヨウ化アンモニウム、塩化アンモニウム、四フッ化ホウ素塩化合物、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムパークロライド、テトラブチルアンモニウムパークロライド、テトラメチルアンモニウム、Ｄ−トルエンスルホン酸クロライド、ポリジサリチル酸トリエチルアミン、１０−カンファースルホン酸ナトリウムなどが、それぞれ、挙げられる。
本発明において、支持電解質の溶解濃度は、所望の電流密度が得られるように設定すればよく、とくに限定されないが、一般的には、０．０５ないし１．０モル／リットルの範囲内に設定される。
本発明において、電解酸化重合で用いられる溶媒は、とくに限定されるものではなく、たとえば、水、プロトン性溶媒、非プロトン性溶媒またはこれらの溶媒を２種以上混合した混合溶媒から、適宜選択することができる。混合溶媒としては、溶媒間に相溶性を有するものならびにモノマーおよび支持電解質と相溶性を有するものが好ましく使用できる。
本発明において使用されるプロトン性溶媒の具体例としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、メチルセロソルブ、ジエチルアミン、エチレンジアミンなどを挙げることができる。
また、非プロトン性溶媒の具体例としては、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、二硫化炭素、アセトニトリル、アセトン、プロピレンカーボネート、ニトロメタン、ニトロベンゼン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキサン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ピリジン、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。
本発明において、電解酸化重合によって、固体高分子電解質層を形成する場合には、定電圧法、定電流法、電位掃引法のいずれを用いてもよい。また、電解酸化重合の過程で、定電圧法と定電流法を組み合わせて、導電性高分子化合物を重合することもできる。電流密度は、とくに限定されないが、最大で、５００ｍＡ／ｃｍ２程度である。
本発明において、化学酸化重合時あるいは電解酸化重合時に、特開２０００−１００６６５号公報に開示されるように、超音波を照射しつつ、導電性高分子化合物を重合することもできる。超音波を照射しつつ、導電性高分子化合物を重合する場合には、得られる固体高分子電解質層の膜質を改善することが可能になる。
本発明において、固体高分子電解質層の最大厚さは、エッチングなどによって形成された陽極電極表面の凹凸を完全に埋めることができるような厚さであればよく、とくに限定されないが、一般に、５ないし１００μｍ程度である。
本発明において、固体電解コンデンサは、さらに、固体高分子電解質層上に、陰極として機能する導電体層を備えており、導電体層としては、グラファイトペースト層および銀ペースト層を設けることができ、グラファイトペースト層および銀ペースト層は、スクリーン印刷法、スプレー塗布法などによって形成することができる。銀ペースト層のみによって、固体電解コンデンサの陰極を形成することもできるが、グラファイトペースト層を形成する場合には、銀ペースト層のみによって、固体電解コンデンサの陰極を形成する場合に比して、銀のマイグレーションを防止することができる。
陰極として、グラファイトペースト層および銀ペースト層を形成するにあたっては、メタルマスクなどによって、粗面化処理が施され、絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体に対応する部分を除いた部分がマスクされ、粗面化処理が施され、絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体に対応する部分にのみ、グラファイトペースト層および銀ペースト層が形成される。
発明の実施の形態
以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
第１図は、本発明の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサに用いられる固体電解コンデンサ素子用電極体（以下、単に電極体ということがある）の略斜視図であり、第２図は、第１図に示した固体電解コンデンサ素子用電極体のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
本実施態様においては、絶縁性酸化皮膜形成能力を有する弁金属として、アルミニウムが用いられ、第１図および第２図に示されるように、本実施態様にかかる固体電解コンデンサの電極体１００は、表面が粗面化（拡面化）され、表面に、絶縁性酸化皮膜である酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されたアルミニウム箔基体２と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄを備えている。
表面が粗面化され、表面に、酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されたアルミニウム箔基体２の対向する２つの端部には、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａおよび３ｂ、ならびに３ｃおよび３ｄの一端部が、超音波溶接によって、弁金属間が電気的に接続されるように、それぞれ接合されて、アルミニウム箔基体３ａと３ｃ、および３ｂと３ｄが一定の間隔を有するように、形成されている。
電極体１００の作製にあたっては、まず、表面が粗面化され、表面に酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔シートから、アルミニウム箔基体２が所定寸法にて切り出され、また、表面が粗面化されていないアルミニウム箔シートから、アルミニウム箔基体３ａないし３ｄが所定寸法にて切り出される。このとき、表面が粗面化されていないアルミニウム基体３ａないし３ｄの幅は、陽極リード電極および陰極リード電極からなるリード電極対を、両端部に少なくとも２組ずつ、陽極リード電極と陰極リード電極が交互に隣接して設けられるように、アルミニウム基体２の幅よりも十分に小さく設定される。
そして、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されているアルミニウム箔基体２の両端部に、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの一端部を、それぞれ、所定面積の端部領域が互いに重なり合うように、重ね合わされる。ここに、アルミニウム箔基体３ａないし３ｄは、表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２の重心点を中心として点対称の位置関係となるように配置される。なお、重心点は、矩形状のアルミニウム基体２において、対角線が交差したアルミニウム基体２上の一点と定義される。また、互いに重なり合うアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの端部領域およびアルミニウム箔基体２の端部領域の面積は、接合部が、所定の強度を有するように決定される。
次いで、互いに重ね合わされている表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２の端部領域と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの端部領域とが、超音波溶接によって、接合されて、溶接接合部４が形成される。ここに、超音波溶接によって、接合することによって、アルミニウム箔基体２の表面に形成されている酸化アルミニウム皮膜２ｘが除去され、アルミニウム金属間が電気的に接続されるように、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの端部領域と、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２の端部領域とが接合される。
こうして作製された電極体１００は、表面が粗面化され、表面に酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されたアルミニウム箔基体２が、アルミニウム箔シートから切り出されたものであるため、そのエッジ部には、誘電体を構成する酸化アルミニウム皮膜が形成されてはおらず、固体電解コンデンサの陽極電極として用いるためには、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２のエッジ部に、陽極酸化によって、酸化アルミニウム皮膜を形成することが必要である。
第３図は、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２のエッジ部に、酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面図である。
第３図に示されるように、まず、電極体１００は、表面が祖面化されているアルミニウム箔基体２の一方の端部領域に形成された、表面が祖面化されていないアルミニウム箔基体３ａ，３ｃのうち、表面が粗面化されたアルミニウム基体２と重なっていない部分の一部が、熱硬化型レジスト８ｘによってマスクされる。次いで、ステンレスビーカー７中に収容されたアジピン酸アンモニウム水溶液よりなる化成溶液８中に、表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２の全体と、マスク処理されたアルミニウム箔基体３ａ、３ｃの全体と、マスク処理されていないアルミニウム箔基体３ｂ，３ｄの一部が浸漬されるように、電極体１００がセットされ、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ｂあるいは３ｄがプラスに、ステンレスビーカー７がマイナスになるように、電圧が印加される。
使用電圧は、形成すべき酸化アルミニウム皮膜の膜厚に応じて、適宜決定することができ、１０ｎｍないし１μｍの膜厚を有する酸化アルミニウム皮膜を形成するときは、通常、数ボルトないし２０ボルト程度に設定される。
その結果、陽極酸化が開始され、化成溶液８は、アルミニウム箔基体２の表面が粗面化されているため、毛細管現象によって上昇するが、アルミニウム箔基体３ｂ、３ｄの表面は粗面化されていないため、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ｂ，３ｄの接合部を越えて上昇することはなく、また、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａ，３ｃの一部は、熱硬化型レジスト８ｘによってマスクされているので、化成溶液８と接触することはない。
したがって、エッジ部を含む表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２の全表面およびこれに接合された表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの一部の領域のみに、酸化アルミニウム皮膜が形成される。
こうして作製された電極体１００には、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔基体２の略全表面上に、公知の方法で、導電性高分子などからなる陰極電極が形成され、固体電解コンデンサ素子が作製される。
第４図は、固体電解コンデンサ素子の略断面図である。
第４図に示されるように、固体電解コンデンサ素子１１０は、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜９が形成されているアルミニウム箔基体２の略全表面上に、固体高分子電解質層１１、グラファイトペースト層１２および銀ペースト層１３からなる陰極電極１４を備えている。
導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層１１は、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜９が形成されているアルミニウム箔基体２の略全表面上に、化学酸化重合あるいは電解酸化重合によって形成され、グラファイトペースト層１２および銀ペースト層（導電体層）１３は、固体高分子電解質層１１上に、スクリーン印刷法あるいはスプレー塗布法によって形成される。
こうして作製された、固体電解コンデンサ素子１１０は、熱硬化型レジスト８ｘによるマスクが除去され、リードフレーム上に搭載され、予め作製された陽極リード部および陰極リード部と接続された後、モールドされ、ディスクリート型の固体電解コンデンサとされる。
第５図は、リードフレームの構成を示す略斜視図である。また、第６図は、リードフレームに搭載された固体電解コンデンサ素子の略斜視図である。
第５図および第６図に示すように、リードフレーム１５は、固体電解コンデンサ素子１１０を搭載させるべく、りん青銅製の基体が所定の形状に打ち抜き加工されたものである。リードフレーム１５には、四方を囲むメインフレーム１５Ｘの中央に略帯状のアイランド部１５Ｙが設けられており、またアイランド部１５Ｙとの直交方向には、メインフレーム１５Ｘからアイランド部１５Ｙに向けて突出した４つの陽極リード部１６ａないし１６ｄが設けられ、さらに、これらの陽極リード部１６ａないし１６ｄと所定間隔を置いて平行に設けられ、メインフレーム１５Ｘとアイランド部１５Ｙとをつなぐ４つの陰極リード部１７ａないし１７ｄが設けられている。
固体電解コンデンサ素子１０は、リードフレーム１５のアイランド部１５Ｙ上に搭載され、アイランド部１５Ｙと固体電解コンデンサ素子１１０の下面にある導電体層１３とを、銀系の導電性接着剤５を用いて接着して、固定される。粗面化処理が施されていないアルミニウム箔３ａないし３ｄの端部は、リードフレーム中に予め作製された４つの陽極リード部１６ａないし１６ｄの端部に、それぞれ重ね合わせられ、レーザスポット溶接機で溶接して、陽極リード部１６ａないし１６ｄと接合される。
第７図は、ディスクリート型固体電解コンデンサの略斜視図である。
第７図に示されるように、固体電解コンデンサ素子１１０は、リードフレーム上に固定された後、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂１９でモールドされる。樹脂モールドされた固体電解コンデンサ素子は、リードフレームから切り離され、陽極リード部１６ａないし１６ｄを折り曲げて、陽極リード電極が構成される。また、陰極リード部１７ａないし１７ｄも折り曲げて、陰極リード電極が構成される。
上記のように構成された、固体電解コンデンサ素子１１０は、一端部に、陽極リード電極１６ａおよび陰極リード電極１７ａからなる一対のリード電極対１８ａと、陽極リード電極１６ｃおよび陰極リード電極１７ｃからなる一対のリード電極対１８ｃを備え、また、もう片側に、陽極リード電極お１６ｂおよび陰極リード電極１７ｂからなる一対のリード電極対１８ｂと、陽極リード電極１６ｄおよび陰極リード電極１７ｄからなる一対のリード電極対１８ｄを備えており、このように陽極リード電極と陰極リード電極が交互に配置されることで、陽極リード電極を流れる電流によって発生する磁界と、陰極リード電極を流れる電流によって発生する磁界が互いに打ち消される。したがって、ＥＳＬが低減される。
以上説明したように、本実施態様によれば、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜で覆われたアルミニウム箔基体２の対向する２つの端部に、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの端部がそれぞれ接合され、さらにその他端部に、銅基体１６ａないし１６ｄが接合されて、陽極リード電極が構成されているので、電気的特性に優れた固体電解コンデンサ素子１１０を得ることができる。
また、多端子型の固体電解コンデンサ素子として構成されているので、電流経路の分割によってＥＳＬを低減することができ、しかも初期特性値のみならず、ほとんど特性変化のない良好な電気的特性を有する電解コンデンサを得ることができる。
また特に、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基体２の端部には、陽極リード電極１６および陰極リード電極１７からなる少なくとも１組のリード電極対が設けられ、隣り合うリード電極の極性が相互に異なるように、高周波電流が流れることで、各リード電極で発生する磁束が互いに打ち消し合うので、ＥＳＬを低減させる効果が一層確実に生ずるようになる。
さらにまた、こうして得られた固体電解コンデンサ素子１１０は、箔状の構造をしていることから、固体電解コンデンサ素子を積層しても非常に薄型であり、所望のように、同一の電極配置の固体電解コンデンサ素子を積層した、静電容量の大きな固体電解コンデンサを作製することが可能になる。また、固体電解コンデンサ素子を樹脂モールドすることによって、ディスクリート型の固体電解コンデンサを提供することができる。
第８図は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサ素子の積層体の略斜視図であって、リードフレームに搭載された状態を示す図である。
第８図に示されるように、この固体電解コンデンサ素子の積層体１１０ｘは、第５図および第６図に示した固体電解コンデンサ素子１０を３つ積層して、構成されたものである。
３つの固体電解コンデンサ素子１１０ａ，１１０ｂ、１１０ｃからなる固体電解コンデンサ素子の積層体１１０ｘは、各部が同じ向きに揃えられて、重ね合わされ、導電体層１３どうしが電気的に接続されるように、銀系の導電性接着剤により接着される。表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２の下面と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの上面が接する領域は、超音波溶接あるいはかしめ固定によって固定される。
このように構成された固体電解コンデンサ素子の積層体１１０ｘは、固体電解コンデンサ素子１１０単体の場合と同様に、リードフレーム１５上に搭載され、リードフレームの支持部１５ｙと、積層体１１０ｘの最下面にある導電体層とを導電性接着剤にて接着し、またリードフレーム１５の陽極リード部１６ａないし１６ｄと超音波溶接によって接続し、固定される。さらに、樹脂モールドされて、ディスクリート型固体電解コンデンサとされる。
以上説明したように、本実施態様によれば、箔状の構造を有する固体電解コンデンサ素子の積層体によって構成されているので、非常に薄型で、しかも静電容量の大きな固体電解コンデンサを提供することができる。
第９図は、本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサに用いられる固体電解コンデンサ素子用電極体の略斜視図であり、第１０図は、第９図に示した固体電解コンデンサ素子用電極体のＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
本実施態様においては、絶縁性酸化皮膜形成能力を有する弁金属として、アルミニウムが用いられ、第９図および第１０図に示されるように、本実施態様にかかる固体電解コンデンサの電極体１２０は、表面が粗面化（拡面化）され、表面に、絶縁性酸化皮膜である酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されたアルミニウム箔基体２と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄを備えている。
第９図および第１０図に示されるように、本実施態様にかかる電極体１２０は、表面が粗面化され、表面に、酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されたアルミニウム箔基体２の四方の各端部に、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの一端部が、超音波溶接によって、弁金属間が電気的に接続されるように、それぞれ接合されて、形成されている。
電極体１２０の作製にあたっては、まず、表面が粗面化され、表面に酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔シートから、アルミニウム箔基体２が所定寸法にて切り出され、また、表面が粗面化されていないアルミニウム箔シートから、アルミニウム箔基体３が所定寸法にて切り出される。このとき、表面が粗面化されていないアルミニウム基体３の幅は、陽極リード電極および陰極リード電極からなるリード電極対を四方の端部に１組ずつ設けられるように、アルミニウム基体２の幅よりも十分に小さく設定される。
そして、表面が粗面化され、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２の四方の各端部に、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの一端部を、それぞれ、所定面積の端部領域が互いに重なり合うように、重ね合わされる。ここに、アルミニウム箔基体３ａないし３ｄは、陽表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２の重心点を中心として点対称の位置関係となるように、また隣接して陰極リード電極を配置できるように、一角寄りに片寄らせて配置される。また、互いに重なり合うアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの端部領域およびアルミニウム箔基体２の端部領域の面積は、接合部が、所定の強度を有するように決定される。
次いで、互いに重ね合わされている表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２の端部領域と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの端部領域とが、超音波溶接によって、接合されて、溶接接合部４が形成される。ここに、超音波溶接によって、接合することによって、アルミニウム箔基体２の表面に形成されている酸化アルミニウム皮膜２ｘが除去され、アルミニウム純金属間が電気的に接続されるように、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの端部領域と、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２の端部領域とが接合される。
こうして作製された電極体１２０は、表面が粗面化され、表面に酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されたアルミニウム箔基体２が、アルミニウム箔シートから切り出されたものであるため、そのエッジ部には、誘電体を構成する酸化アルミニウム皮膜が形成されてはおらず、固体電解コンデンサの陽極電極として用いるためには、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２のエッジ部に、陽極酸化によって、酸化アルミニウム皮膜を形成することが必要である。
第１１図は、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２のエッジ部に、酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面図である。
第１１図に示されるように、まず、電極体１２０は、表面が祖面化されているアルミニウム箔基体２の三方の端部に形成された、表面が祖面化されていないアルミニウム箔基体３ａ，３ｃ，３ｄのうち、表面が粗面化されていないアルミニウム基体２と重なっていない部分の一部が、熱硬化型レジスト８ｘによってマスクされる。次いで、ステンレスビーカー７中に収容されたアジピン酸アンモニウム水溶液よりなる化成溶液８中に、表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２の全体と、マスク処理されたアルミニウム箔基体３ａ，３ｃ，３ｄの全体と、マスク処理されていないアルミニウム箔基体３ｂの一部が浸漬されるように、電極体１２０がセットされ、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ｂがプラスに、ステンレスビーカー７がマイナスになるように、電圧が印加される。
使用電圧は、形成すべき酸化アルミニウム皮膜の膜厚に応じて、適宜決定することができ、１０ｎｍないし１μｍの膜厚を有する酸化アルミニウム皮膜を形成するときは、通常、数ボルトないし２０ボルト程度に設定される。
その結果、陽極酸化が開始され、化成溶液８は、アルミニウム箔基体２の表面が粗面化されているため、毛細管現象によって上昇するが、アルミニウム箔基体３ｂの表面は粗面化されていないため、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ｂの接合部を越えて上昇することはなく、また、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａ，３ｃ，３ｄの一部は、熱硬化型レジスト８ｘによってマスクされているので、化成溶液８と接触することはない。
したがって、エッジ部を含む表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２の全表面およびこれに接合された表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの一部の領域のみに、酸化アルミニウム皮膜が形成される。
こうして作製された電極体１２０には、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔基体２の略全表面上に、公知の方法で、陰極電極が形成され、固体電解コンデンサ素子が作製される。
第１２図は、固体電解コンデンサ素子の略断面図である。
第１２図に示されるように、固体電解コンデンサ素子１３０は、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜９が形成されているアルミニウム箔基体２の略全表面上に、固体高分子電解質層１１、グラファイトペースト層１２および銀ペースト層１３からなる陰極電極１４を備えている。
導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層１１は、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔基体２の略全表面上に、化学酸化重合あるいは電解酸化重合によって形成され、グラファイトペースト層１２および銀ペースト層１３は、固体高分子電解質層１１上に、スクリーン印刷法あるいはスプレー塗布法によって形成される。
こうして作製された、固体電解コンデンサ素子１３０は、熱硬化型レジスト８ｘによるマスクが除去され、リードフレームに搭載され、予め作製された陽極リード部および陰極リード部と接続された後、モールドされ、ディスクリート型の固体電解コンデンサとされる。
第１３図は、リードフレームの構成を示す略斜視図である。また、第１４図は、リードフレームに搭載された固体電解コンデンサ素子１３０の略斜視図である。
第１３図および第１４図に示すように、リードフレーム１５は、固体電解コンデンサ素子１３０を搭載させるべく、りん青銅製の基体が所定の形状に打ち抜き加工されたものである。リードフレーム１５には、四方を囲むメインフレーム１５ｘの中央に略矩形状のアイランド部１５ｚが設けられており、また、メインフレーム１５ｘの四方からアイランド部１５ｚに向けてそれぞれ突出した４つの陽極リード部１６ａないし１６ｄが設けられ、さらに、これらの陽極リード部１６ａないし１６ｄと所定間隔を置いて平行に設けられ、メインフレーム１５ｘとアイランド部１５ｚとをつなぐ４つの陰極リード部１７ａないし１７ｄが設けられている。
固体電解コンデンサ素子１３０は、リードフレーム１５のアイランド部１５ｚ上に搭載され、アイランド部１５ｚと固体電解コンデンサ素子１０の下面にある導電体層１３とを、銀系の導電性接着剤５を用いて接着して、固定される。粗面化処理が施されていないアルミニウム箔３ａないし３ｄの端部は、リードフレーム中に予め作製された４つの陽極リード部１６ａないし１６ｄの端部に、それぞれ重ね合わせられ、レーザスポット溶接機で溶接して、陽極リード部１６ａないし１６ｄと接合される。
第１５図は、ディスクリート型固体電解コンデンサの略斜視図である。なお、内部の固体電解コンデンサ素子は図示を省略する。
第１５図に示されるように、固体電解コンデンサ素子１３０は、リードフレーム上に固定された後、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂１９でモールドされる。樹脂モールドされた固体電解コンデンサ１３０素子は、リードフレームから切り離され、陽極リード部１６ａないし１６ｄを折り曲げて、陽極リード電極が構成される。また、陰極リード部１７ａないし１７ｄも折り曲げて、陰極リード電極が構成される。
上記のように構成された、固体電解コンデンサ素子１３０は、四方の各端部に、陽極リード電極１６ａおよび陰極リード電極１７ａからなる一対のリード電極対１８ａと、陽極リード電極１６ｂおよび陰極リード電極１７ｂからなる一対のリード電極対１８ｂと、陽極リード電極１６ｃおよび陰極リード電極１７ｃからなる一対のリード電極対１８ｃと、陽極リード電極１６ｃおよび陰極リード電極１７ｃからなる一対のリード電極対１８ｄを１組ずつ備えており、このように陽極リード電極と陰極リード電極が配置されることで、陽極リード電極を流れる電流によって発生する磁界と、陰極リード電極を流れる電流によって発生する磁界が互いに打ち消される。したがって、ＥＳＬが低減される。
以上説明したように、本実施態様によれば、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜で覆われたアルミニウム箔基体２の四方の各端部に、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの端部がそれぞれ接合され、さらにその他端部に、銅基体１６ａないし１６ｄが接合されて、陽極リード電極が接合されて、陽極リード電極が構成されているので、電気的特性に優れた固体電解コンデンサ素子１３０を得ることができる。
また、多端子型の固体電解コンデンサ素子として構成されているので、電流経路の分割によって大きなリップル電流に対応することができ、しかも初期特性値のみならず、ほとんど特性変化のない良好な電気的特性を有する電解コンデンサを得ることができる。
また特に、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基体２の端部には、陽極リード電極１６および陰極リード電極１７からなる少なくとも１組のリード電極対が設けられ、隣り合うリード電極の極性が相互に異なるように、高周波電流が流されることで、各リード電極で発生する磁束が互いに打ち消し合うので、ＥＳＬを低減させる効果が一層確実に生ずるようになる。
さらにまた、こうして得られた固体電解コンデンサ素子１３０は、箔状の電極構造を有していることから、固体電解コンデンサ素子を積層しても非常に薄型であり、所望のように、同一の電極配置の固体電解コンデンサ素子を積層した、静電容量の大きな固体電解コンデンサを作製することが可能になる。また、固体電解コンデンサ素子を樹脂モールドすることによって、ディスクリート型の固体電解コンデンサを提供することができる。
第１６図は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサ素子の積層体の略斜視図である。
第１６図に示されるように、この固体電解コンデンサ素子の積層体１０ｘは、第９図および第１０図に示した固体電解コンデンサ素子１３０を３つ積層して、構成されたものである。
３つの固体電解コンデンサ素子１３０ａ，１３０ｂ、１３０ｃからなる固体電解コンデンサ素子の積層体１０ｘは、各部が同じ向きに揃えられて、重ね合わされ、導電体層１３どうしが電気的に接続されるように、銀系の導電性接着剤により接着する。表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２の下面と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａないし３ｄの上面が接する領域は、超音波溶接あるいはかしめ固定によって固定される。
このように構成された固体電解コンデンサ素子の積層体１０ｘは、固体電解コンデンサ素子１３０単体の場合と同様に、リードフレーム１５上に搭載され、リードフレームのアイランド部１５ｚと、積層体１０ｘの最下面にある導電体層とを導電性接着剤にて接着し、またリードフレーム１５の陽極リード部１６ａないし１６ｄと超音波溶接によって接続し、固定される。さらに、樹脂モールドされて、ディスクリート型固体電解コンデンサとされる。
以上説明したように、本実施態様によれば、箔状の構造を有する固体電解コンデンサ素子の積層体によって構成されているので、非常に薄型で、しかも静電容量の大きな固体電解コンデンサを提供することができる。
次に、本発明のさらに好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
第１７図は、本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサに用いられる固体電解コンデンサ素子用電極体（以下、単に電極体ということがある）の略斜視図であり、第１８図は、第１７図に示した固体電解コンデンサ素子用電極体のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
本実施態様においては、絶縁性酸化皮膜形成能力を有する弁金属として、アルミニウムが用いられ、第１７図および第１８図に示されるように、本実施態様にかかる固体電解コンデンサの電極体１５０は、表面が粗面化（拡面化）され、表面に、絶縁性酸化皮膜である酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されたアルミニウム箔基体２と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３を備えている。
表面が粗面化され、表面に、酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されたアルミニウム箔基体２の一端部領域には、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３の一端部領域が、超音波溶接によって、弁金属間が電気的に接続されるように、接合されている。表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３は、表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２よりも狭幅に設定され、表面が粗面化された箔状のアルミニウム箔基体２の幅方向の一端部寄りに設けられる。
電極体１５０の作製にあたっては、まず、表面が粗面化され、表面に酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔シートから、アルミニウム箔基体２が所定寸法にて切り出される。また、表面が粗面化されていないアルミニウム箔シートから、アルミニウム箔基体３が所定寸法にて切り出される。このとき、表面が粗面化されていないアルミニウム基体３の幅ｗ２は、アルミニウム基体２の幅ｗ１の１／２以下とする、適切な幅に設定することが好ましい。
そして、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されているアルミニウム箔基体２の一端部であって幅方向の一端部寄りに、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３の一端部を、それぞれ、所定面積の端部領域が互いに重なり合うように、重ね合わされる。ここに、互いに重なり合うアルミニウム箔基体３の端部領域およびアルミニウム箔基体２の端部領域の面積は、接合部が、所定の強度を有するように決定される。
次いで、互いに重ね合わされている表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２の端部領域と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３の端部領域とが、超音波溶接によって、接合されて、溶接接合部４が形成される。ここに、超音波溶接によって、接合することによって、アルミニウム箔基体２の表面に形成されている酸化アルミニウム皮膜２ｘが除去され、アルミニウム金属間が電気的に接続されるように、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３の端部領域と、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２の端部領域とが接合される。
こうして作製された、電極体１５０は、表面が粗面化され、表面に酸化アルミニウム皮膜２ｘが形成されたアルミニウム箔基体２が、アルミニウム箔シートから切り出されたものであるため、そのエッジ部には、誘電体を構成する酸化アルミニウム皮膜が形成されてはおらず、固体電解コンデンサの陽極電極として用いるためには、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２のエッジ部に、陽極酸化によって、酸化アルミニウム皮膜を形成することが必要である。
第１９図は、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２のエッジ部に、酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面図である。
第１９図に示されるように、ステンレスビーカー７中に収容されたアジピン酸アンモニウム水溶液よりなる化成溶液８中に、表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２の全体と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３の一部が浸漬されるように、電極体１５０がセットされ、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３がプラスに、ステンレスビーカー７がマイナスになるように、電圧が印加される。
使用電圧は、形成すべき酸化アルミニウム皮膜の膜厚に応じて、適宜決定することができ、１０ｎｍないし１μｍの膜厚を有する酸化アルミニウム皮膜を形成するときは、通常、数ボルトないし２０ボルト程度に設定される。
その結果、陽極酸化が開始され、化成溶液８は、アルミニウム箔基体２の表面が粗面化されているため、毛細管現象によって上昇するが、アルミニウム箔基体３の表面は粗面化されていないため、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２と、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３の接合部を越えて上昇することはない。
したがって、エッジ部を含む表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２の全表面およびこれに接合された表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３の一部の領域のみに、酸化アルミニウム皮膜が形成される。
こうして作製された電極体１５０には、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔基体２の略全表面上に、公知の方法で、導電性高分子などからなる陰極電極が形成され、固体電解コンデンサ素子が作製される。
第２０図は、固体電解コンデンサ素子の略断面図である。
第２０図に示されるように、固体電解コンデンサ素子１６０は、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜９が形成されているアルミニウム箔基体２の略全表面上に、固体高分子電解質層１１、グラファイトペースト層１２および銀ペースト層１３からなる陰極電極１４を備えている。
導電性高分子化合物を含む固体高分子電解質層１１は、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜９が形成されているアルミニウム箔基体２の略全表面上に、化学酸化重合あるいは電解酸化重合によって形成され、グラファイトペースト層１２および銀ペースト層（導電体層）１３は、固体高分子電解質層１１上に、スクリーン印刷法あるいはスプレー塗布法によって形成される。
こうして作製された固体電解コンデンサ素子１６０は、２個用意され、これらの陰極電極１４どうしを一部重ね合わせて、固体電解コンデンサ素子の積層体が作製される。
第２１図は、固体電解コンデンサ素子の積層体の略斜視図であり、第２２図は、第２１図に示した固体電解コンデンサ素子の積層体のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
第２１図および第２２図に示されるように、固体電解コンデンサ素子の積層体１６０Ｘは、第２０図に示した固体電解コンデンサ素子１６０に相当する、２つの固体電解コンデンサ素子１６０ａ，１６０ｂを備えている。すなわち、固体電解コンデンサ素子１６０ａは、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基体２ａと、表面が粗面化されていないアルミニウム基体３ａを備えており、アルミニウム基体２ａの表面には、固体高分子電解質層、グラファイトペースト層および銀ペースト層からなる陰極電極１４ａが形成されている。また固体電解コンデンサ素子１６０ｂも、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基体２ｂと、表面が粗面化されていないアルミニウム基体３ｂを備えており、アルミニウム基体２ａの表面には陰極電極１４ｂが形成されている。
固体電解コンデンサ素子１６０ａと固体電解コンデンサ素子１６０ｂは、陰極電極が形成されているアルミニウム箔基体２ａ，２ｂどうしが向き合い、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａ，３ｂが外側を向くように、１８０度回転させて配置し、この２つの固体電解コンデンサ素子のアルミニウム箔基体２ａ，２ｂの端部どうしを、陰極電極どうしが電気的に接続されるように、重ね合わせ、銀系の導電性接着剤５によって接着する。
こうして作製された固体電解コンデンサ素子の積層体１６０Ｘは、リードフレーム上に搭載され、陽極リード電極および陰極リード電極が取り付けられた後、モールドされ、ディスクリート型の固体電解コンデンサとされる。
第２３図は、リードフレームの構成を示す略斜視図であり、第２４図は、リードフレームに搭載された固体電解コンデンサ素子の積層体１６０Ｘを示す略斜視図である。
第２３図および第２４図に示すように、リードフレーム１５は、固体電解コンデンサ素子の積層体１６０Ｘを搭載させるべく、りん青銅製の基体が所定の形状に打ち抜き加工されたものである。リードフレーム１５には、四方を囲むメインフレーム１５Ｘの中央に略帯状のアイランド部１５Ｙが設けられており、またアイランド部１５Ｙとの直交方向には、メインフレーム１５Ｘからアイランド部１５Ｙに向けて突出した２つの陽極リード部１６ａ，１６ｂが設けられ、さらに、これらの陽極リード部１６ａ，１６ｂと所定間隔を置いて平行に設けられ、メインフレーム１５Ｘとアイランド部１５Ｙとをつなぐ２つの陰極リード部１７ａ，１７ｂが設けられている。
固体電解コンデンサ素子の積層体１６０Ｘは、リードフレーム１５のアイランド部１５ｙ上に搭載され、アイランド部１５ｙと陰極電極である導電体層部分とを、銀系の導電性接着剤を用いて接着して、固定される。粗面化処理が施されていないアルミニウム箔３ａ，３ｂの端部は、リードフレーム中に予め作製された２つの陽極リード部１６ａ，１６ｂの端部に、それぞれ重ね合わせされ、レーザスポット溶接機で溶接して、陽極リード部１６ａ，１６ｂと接合される。
さらに、リードフレーム上に固体電解コンデンサ素子が固定された後に、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドする。
第２５図は、ディスクリート型固体電解コンデンサの略斜視図である。
第２５図に示されるように、エポキシ樹脂によってモールドされた固体電解コンデンサ素子の積層体１６０Ｘは、リードフレームから切り離され、第１の導電性金属基体よりなる陽極リード部１６ａ，１６ｂを折り曲げて、陽極リード電極が構成される。また、第２の導電性金属基体よりなる陰極リード部１７ａ，１７ｂも折り曲げて、陰極リード電極が構成される。
以上説明したように、本実施態様によれば、表面が粗面化され、酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム箔基体の一端部に、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体の一端部が接続され、さらにその他端部に、銅基体よりなる陽極リード電極が接合されているので、電気的特性に優れた固体電解コンデンサ素子を得ることができる。
また、２つの個体電解コンデンサ素子の積層体からなる、擬似的な４端子型固体電解コンデンサとして構成されているので、電流経路の分割によってＥＳＬを低減することができ、しかも初期特性値のみならず、ほとんど特性変化のない良好な電気的特性を有する電解コンデンサを得ることができる。
また、上記のように構成された、固体電解コンデンサ素子の積層体１６０Ｘは、陽極リード電極１６ａと平行に、陰極リード電極１７ａが引き出されているので、陽極リード電極を流れる電流によって発生する磁界と、陰極リード電極を流れる電流によって発生する磁界が打ち消されて、ＥＳＬの一層の低減が図られる。もう片側の陽極リード電極お１６ｂおよび陰極リード電極１７ｂからなる一対のリード電極対についても同様である。
さらに、２つの固体電解コンデンサ素子は、それぞれ設けられた、陽極リード電極および陰極リード電極からなる一対のリード電極対が、固体電解コンデンサ素子の積層体の重心点を中心として点対称な位置であって、対向した位置関係となるように配置されているので、固体電解コンデンサの向き、すなわちリード電極の極性に注意することなくプリント基板上に実装することができ、誤実装を防止することができる。
第２６図は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサ素子ユニットの略斜視図である。
第２６図に示されるように、この固体電解コンデンサ素子ユニット１０Ｙは、第２１図および第２２図に示した固体電解コンデンサ素子の積層体１０Ｘをさらに積層して、構成されたものである。
２つの固体電解コンデンサ素子の積層体１０Ｘ，１０Ｘ’は、陰極電極１４どうしが電気的に接続されるように、アルミニウム箔基体２ａどうしを重ね合わせ、銀系の導電性接着剤５により接着する。表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａ，３ｂどうしは接続しない。
このように構成された固体電解コンデンサ素子ユニット１０Ｙは、固体電解コンデンサ素子の積層体１０Ｘ単体の場合と同様に、リードフレーム上に搭載され、第２３図に示したリードフレームの陰極リード部１７ａ，１７ｂと連結した支持部１５ｙと、素子１０Ｘもしくは１０Ｘ’のいずれか一方の陰極電極１４ｂとが、導電性接着剤５にて接着される。素子１０Ｘ，１０Ｘ’の各アルミニウム基体３ａ，３ｂは、リードフレームの陽極リード部１６ａ，１６ｂとスポット溶接等によって一体化される。その後、樹脂モールドされて、ディスクリート型固体電解コンデンサとされる。したがって、静電容量をさらに大きくすることができる。
以下、本発明の効果をより一層明らかなものとするため、実施例および比較例を掲げる。
実施例１
第１の実施態様にかかる固体電解コンデンサを、以下のようにして、作製した。
まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、面積が０．７５ｃｍ２となる所定の寸法で、アルミニウム箔を矩形状に切り出した。また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、粗面化処理が施されているアルミニウム箔に比べて１／４以下の幅となる所定の寸法で、４つのアルミニウム箔を矩形状に切り出した。これら４つのアルミニウム箔を、対向する２つの端部にそれぞれ２つずつ、所定間隔を空けて配置し、それぞれの一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように、重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって、接合するとともに、電気的に接続して、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔および粗面化処理が施されているアルミニウム箔の接合体を作製した。
以上の処理によって、粗面化処理が施されているアルミニウム箔に、４つの粗面化処理が施されていないアルミニウム箔が接合された、固体電解コンデンサ素子用電極体を作製した。
こうして作製された電極体において、両端部に形成されている、粗面化処理が施されていない４つのアルミニウム箔部分のうち、一端部に形成された２つの粗面化されていないアルミニウム箔の溶接接合部以外の一部分にのみ、レジストを塗布してコーティングした。
さらに、こうして得られた電極体を、３重量％の濃度で、６．０のｐＨに調整されたアジピン酸アンモニウム水溶液中に、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されているアルミニウム箔が完全に浸漬されるように、アジピン酸アンモニウム水溶液中にセットした。この際、粗面化処理が施されていない４つのアルミニウム箔のうち、レジストによってコーティングされた２つのアルミニウム箔も水溶液中に浸され、またコーティングされていない２つのアルミニウム箔の一部も、粗面化処理が施されているアルミニウム箔と重なった溶接部分が、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸された。
次いで、電極体のレジスト処理されておらず、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔側を陽極とし、化成電流密度が５０ないし１００ｍＡ／ｃｍ２、化成電圧が１２ボルトの条件下で、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬されているアルミニウム箔の切断部端面を酸化させ、酸化アルミニウム皮膜を形成した。
その後、電極体をアジピン酸アンモニウム水溶液から引き上げ、粗面化処理が施されているアルミニウム箔の表面上に、化学酸化重合によって、ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。
ここに、ポリピロールからなる固体高分子電解質層は、精製した０．１モル／リットルのピロールモノマー、０．１モル／リットルのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウムおよび０．０５モル／リットルの硫酸鉄（ＩＩＩ）を含むエタノール水混合溶液セル中に、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔のみが浸漬されるように、電極体をセットし、３０分間にわたって、攪拌し、化学酸化重合を進行させ、同じ操作を３回にわたって、繰り返して、生成した。その結果、最大厚さが、約５０μｍの固体高分子電解質層が形成された。
さらに、こうして得られた固体高分子電解質層の表面に、カーボンペーストを塗布し、さらに、カーボンペーストの表面に、銀ペーストを塗布して、陰極電極を形成し、ペースト層が形成された後、前記塗布したレジスト層を有機溶媒にて溶解させ、レジストを除去し、粗面化処理が施されていない２つのアルミニウム箔を露出させた。以上の処理によって、固体電解コンデンサ素子を作製した。
上記の作業を繰り返して、このような固体電解コンデンサ素子を３個用意した。
３つの固体電解コンデンサ素子を、第８図に示したように、各部が重なり合うように揃えて積層し、互いのペースト層間を導電性接着剤で接着し、一体化した。
このようにして、３つの固体電解コンデンサ素子が一体化された固体電解コンデンサ素子の積層体を作製した。
上記のように作製された、固体電解コンデンサ素子の積層体を、第５図に示した所定の形状に加工されたリードフレーム上に搭載し、積層体の最下面に露出した導電体層（ペースト層）部分を、銀系の導電性接着剤を用いてリードフレーム上に接着し、表面が粗面化されていないアルミニウム箔の一端部は、それぞれＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機で溶接して、リードフレームの陽極リード部と一体化した。
リードフレーム上に固体電解コンデンサ素子の積層体が固定された後に、この積層体を、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドした。
モールド後の固体電解コンデンサ素子の積層体を、リードフレームから切り離し、陽極リード電極および陰極リード電極を折り曲げて、第７図に示すような８端子型のディスクリート型固体電解コンデンサ＃１を得た。その後、既知の方法にて、固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、エージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減させて、完成させた。
こうして得られた８端子型固体電解コンデンサ＃１の電気的特性について、アジレントテクノロジー社製インピーダンスアナライザー４１９４Ａ、ネットワークアナライザー８７５３Ｄを用いて、静電容量およびＳ２１特性を測定し、得られたＳ２１特性をもとに、等価回路シミュレーションを行い、ＥＳＲ、ＥＳＬ値を決定した。
その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１１５．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１４ｍΩであり、ＥＳＬは２００ｐＨであった。
実施例２
第２の実施態様にかかる固体電解コンデンサを、以下のようにして、作製した。
まず、粗面化処理が施され酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、面積が１ｃｍ２となる所定の寸法で、アルミニウム箔を正方形状に切り出した。また、粗面化処理が施されていない厚さ７０μｍのアルミニウム箔シートから、粗面化処理が施されているアルミニウム箔に比べて１／２以下の幅となる所定の寸法で、４つのアルミニウム箔を矩形状に切り出した。これら４つのアルミニウム箔を、四方の各端部にそれぞれ１つずつ、幅方向の片側寄りに揃えて配置し、それぞれの一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように、重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって、接合するとともに、電気的に接続して、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔および粗面化処理が施されているアルミニウム箔の接合体を作製した。
以上の処理によって、粗面化処理が施されているアルミニウム箔に、４つの粗面化処理が施されていないアルミニウム箔が接合された、固体電解コンデンサ素子用電極体を作製した。
こうして作製された電極体において、四方の各端部に形成されている、粗面化処理が施されていない４つのアルミニウム箔部分のうち、三方の各端部に形成された３つの粗面化されていないアルミニウム箔の溶接接合部以外の一部分にのみ、レジストを塗布してコーティングした。
さらに、こうして得られた電極体を、３重量％の濃度で、６．０のｐＨに調整されたアジピン酸アンモニウム水溶液中に、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されているアルミニウム箔が完全に浸漬されるように、アジピン酸アンモニウム水溶液中にセットした。この際、粗面化処理が施されていない４つのアルミニウム箔のうち、レジストによってコーティングされた３つのアルミニウム箔も水溶液中に浸され、またコーティングされていないアルミニウム箔の一部も、粗面化処理が施されているアルミニウム箔と重なった溶接部分が、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸された。
次いで、電極体のレジスト処理されておらず、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔側を陽極とし、化成電流密度が５０ないし１００ｍＡ／ｃｍ２、化成電圧が１２ボルトの条件下で、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬されているアルミニウム箔の切断部端面を酸化させ、酸化アルミニウム皮膜を形成した。
その後、電極体をアジピン酸アンモニウム水溶液から引き上げ、粗面化処理が施されているアルミニウム箔の表面上に、化学酸化重合によって、ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。
ここに、ポリピロールからなる固体高分子電解質層は、精製した０．１モル／リットルのピロールモノマー、０．１モル／リットルのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウムおよび０．０５モル／リットルの硫酸鉄（ＩＩＩ）を含むエタノール水混合溶液セル中に、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔のみが浸漬されるように、電極体をセットし、３０分間にわたって、攪拌し、化学酸化重合を進行させ、同じ操作を３回にわたって、繰り返して、生成した。その結果、最大厚さが、約５０μｍの固体高分子電解質層が形成された。
さらに、こうして得られた固体高分子電解質層の表面に、カーボンペーストを塗布し、さらに、カーボンペーストの表面に、銀ペーストを塗布して、陰極電極を形成し、ペースト層が形成された後、前記塗布したレジスト層を有機溶媒にて溶解させ、レジストを除去し、粗面化処理が施されていない３つのアルミニウム箔を露出させた。以上の処理によって、固体電解コンデンサ素子を作製した。
上記の作業を繰り返して、このような固体電解コンデンサ素子を３個用意した。
３つの固体電解コンデンサ素子を、第１６図に示したように、各部が重なり合うように揃えて積層し、互いのペースト層間を導電性接着剤で接着し、一体化した。
こうして、３つの固体電解コンデンサ素子が一体化された固体電解コンデンサ素子の積層体を作製した。
上記のように作製された、固体電解コンデンサ素子の積層体を、第１３図に示した所定の形状に加工されたリードフレーム上に搭載し、積層体の最下面に露出した導電体層（ペースト層）部分を、銀系の導電性接着剤を用いてリードフレーム上に接着し、表面が粗面化されていないアルミニウム箔の一端部は、それぞれＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機で溶接して、リードフレームの陽極リード部と一体化した。
リードフレーム上に固体電解コンデンサ素子の積層体が固定された後に、この積層体を、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドした。
モールド後の固体電解コンデンサ素子の積層体を、リードフレームから切り離し、陽極リード電極および陰極リード電極を折り曲げて、第１５図に示すような８端子型のディスクリート型固体電解コンデンサ＃２を得た。その後、既知の方法にて、固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、エージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減させて、完成させた。
こうして作製された８端子型の固体電解コンデンサ＃２の電気的特性を、実施例１と同様の手法で評価した。
その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１１５．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１４ｍΩであり、ＥＳＬは１８０ｐＨであった。
比較例１
銅箔シートから、０．５ｃｍ×１ｃｍの寸法で切り出された厚さ６０μｍの銅箔と、アルミニウム箔シートから、１ｃｍ×１ｃｍの寸法で切り出された粗面化処理が施されていない厚さ６０μｍのアルミニウム箔を、それぞれの一端部領域が１ｍｍだけ重なり合うように、重ね合わせ、それぞれの端部領域が重なり合った部分を、日本エマソン株式会社ブランソン事業本部製の４０ｋＨｚ−超音波溶接機によって、接合するとともに、電気的に接続して、銅箔と粗面化処理が施されていないアルミニウム箔の接合体を形成した。
次いで、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、１ｃｍ×１．５ｃｍの寸法でアルミニウム箔を切り出し、その端部領域が、粗面化されていないアルミニウム箔の他端部領域と１ｍｍだけ重なり合うように、重ね合わせ、それぞれの端部領域が重なり合った部分を、超音波溶接機によって、接合するとともに、電気的に接続して、銅箔、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されているアルミニウム箔の接合体を形成した。
以上の処理によって、銅箔、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されているアルミニウム箔の順に接合されている２端子型固体電解コンデンサ素子用電極体を作製した。
このようにして得られた２端子型固体電解コンデンサ素子用電極体を、実施例１と略同様に加工し、第２７図に示すようなリードフレーム１５上に設置して、第２８図に示すようなディスクリート型の２端子型固体電解コンデンサのサンプル＃３を作製した。
こうして得られた固体電解コンデンササンプル＃３の電気的特性を、実施例１と同様の手法で評価した。
その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１５０μＦであり、ＥＳＲは４５ｍΩであった。ＥＳＬは１５００ｐＨであった。
実施例１、実施例２ならびに比較例１から、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されているアルミニウム基体と、粗面化処理が施されていないアルミニウム基体と、銅基体とが接合されて、作製された固体電解コンデンサのサンプル＃１および＃２は、箔間の接合方法、電気導体の材質および使用する固体高分子化合物の種類のいかんにかかわらず、静電容量特性、ＥＳＲ特性およびＥＳＬ特性のいずれも良好であり、一方、比較例１にかかる固体電解コンデンサのサンプル＃３にあっては、ＥＳＲ特性およびＥＳＬ特性が劣っており、特にＥＳＬ特性が著しく劣っていることが判明した。
実施例３
固体高分子電解質層を有する固体電解コンデンサを、以下のようにして、作製した。
まず、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、面積が０．２ｃｍ２となる所定の寸法で、アルミニウム箔を矩形状に切り出した。また、粗面化処理が施されていない厚さ６０μｍのアルミニウム箔シートから、粗面化処理が施されているアルミニウム箔に比べて１／２以下の幅となる所定の寸法で、アルミニウム箔を矩形状に切り出した。
次いで、粗面化処理が施されているアルミニウム箔に、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔を、その一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように、幅方向の一端部寄りに揃えつつ、重ね合わせ、それぞれの一端部領域が重なり合った部分を、超音波溶接機によって、接合するとともに、電気的に接続して、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔および粗面化処理が施されているアルミニウム箔の接合体を作製した。
以上の処理によって、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔と粗面化処理が施されているアルミニウム箔が接合されている固体電解コンデンサ用電極体を作製した。
さらに、こうして得られた電極体を、３重量％の濃度で、６．０のｐＨに調整されたアジピン酸アンモニウム水溶液中に、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されているアルミニウム箔が完全に浸漬されるように、アジピン酸アンモニウム水溶液中にセットした。この際、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔の一部も、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸された。
次いで、電極体のレジスト処理されておらず、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔側を陽極とし、化成電流密度が５０ないし１００ｍＡ／ｃｍ２、化成電圧が１２ボルトの条件下で、アジピン酸アンモニウム水溶液中に浸漬されているアルミニウム箔の切断部端面を酸化させ、酸化アルミニウム皮膜を形成した。
その後、電極体をアジピン酸アンモニウム水溶液から引き上げ、粗面化処理が施されているアルミニウム箔の表面上に、化学酸化重合によって、ポリピロールからなる固体高分子電解質層を形成した。
ここに、ポリピロールからなる固体高分子電解質層は、精製した０．１モル／リットルのピロールモノマー、０．１モル／リットルのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウムおよび０．０５モル／リットルの硫酸鉄（ＩＩＩ）を含むエタノール水混合溶液セル中に、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム箔のみが浸漬されるように、電極体をセットし、３０分間にわたって、攪拌し、化学酸化重合を進行させ、同じ操作を３回にわたって、繰り返して、生成した。その結果、最大厚さが、約５０μｍの固体高分子電解質層が形成された。
さらに、こうして得られた固体高分子電解質層の表面に、カーボンペーストを塗布し、さらに、カーボンペーストの表面に、銀ペーストを塗布して、陰極電極を形成し、２端子型の固体電解コンデンサ素子を作製した。
上記の作業を繰り返して、このような固体電解コンデンサ素子を４個用意した。
そのうち、２つの固体電解コンデンサ素子を、第５図に示したように、１８０度対向するように並べて、ペースト層（導電体層）どうしが重なり合うように積層し、互いのペースト層間を銀−エポキシ系導電性接着剤で接着し、一体化した。
このようにして、２つの固体電解コンデンサ素子が一体化された固体電解コンデンサ素子の積層体を２個作製した。さらに、固体電解コンデンサ素子の積層体を、第１０図に示すように、ペースト層が形成された陰極電極どうしが、互いに向き合うように積層し、陰極電極どうしを銀系の導電性接着剤で固定し、一体化した。このとき、陽極電極どうしは接合しない。
上記のように形成された、固体電解コンデンサ素子ユニットを、第７図に示した所定の形状に加工されたリードフレーム上に搭載し、銀系の導電性接着剤を用いてリードフレーム上にペースト層（導電体層）を接着し、各陽極電極は、それぞれＮＥＣ製ＹＡＧレーザスポット溶接機で溶接して、リードフレームと一体化した。
リードフレーム上に固体電解コンデンサ素子ユニットが固定された後に、インジェクションまたはトランスファモールドによって、エポキシ樹脂でモールドした。
モールド後の固体電解コンデンサ素子ユニットを、リードフレームから切り離し、陽極リード電極および陰極リード電極を折り曲げて、第２５図に示すようなディスクリート型固体電解コンデンサ＃４を得た。その後、既知の方法にて、固体電解コンデンサに一定の電圧を印加して、エージング処理を行い、漏れ電流を十分に低減させて、完成させた。
こうして得られた３端子型固体電解コンデンサ＃４の電気的特性について、アジレントテクノロジー社製インピーダンスアナライザー４１９４Ａ、ネットワークアナライザー８７５３Ｄを用いて静電容量およびＳ２１特性を測定し、得られたＳ２１特性をもとにして等価回路シミュレーションを行い、ＥＳＲ、ＥＳＬ値を決定した。
その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１１５．０μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは１４ｍΩであり、ＥＳＬは１５ｐＨであった。
比較例２
酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されている厚さ１００μｍのアルミニウム箔シートから、アルミニウム箔を７ｍｍ×４ｍｍの寸法で切り出し、粗面化処理が施されていない厚さ６０μｍのアルミニウム箔を２ｍｍ×４ｍｍの寸法で切り出し、それぞれの一端部領域が０．５ｍｍだけ重なり合うように、重ね合わせ、それぞれの端部領域が重なり合った部分を、超音波溶接機によって、接合するとともに、電気的に接続して、粗面化処理が施されたアルミニウム箔と粗面化処理が施されていないアルミニウム箔の接合体を形成した。
以上の処理によって、粗面化処理が施されていないアルミニウム箔と、酸化アルミニウム皮膜が形成され、粗面化処理が施されているアルミニウム箔が接合されている２端子型固体電解コンデンサ素子用電極体を作製した。
このようにして得られた２端子型固体電解コンデンサ素子用電極体を、比較例１と略同様に加工し、第２７図に示すようなリードフレーム上に設置して、第２８図に示したようなディスクリート型の２端子型固体電解コンデンサのサンプル＃５を作製した。
こうして得られた固体電解コンデンササンプル＃５の電気的特性を、実施例１と同様の手法で評価した。
その結果、１２０Ｈｚでの静電容量は１００μＦであり、１００ｋＨｚでのＥＳＲは４５ｍΩ、ＥＳＬは１５００ｐＨであった。
実施例３ならびに比較例２から、粗面化処理が施され、酸化アルミニウム皮膜が形成されているアルミニウム基体と、粗面化処理が施されていないアルミニウム基体と、銅基体とが接合されて、作製された固体電解コンデンサのサンプル＃４は、箔間の接合方法、電気導体の材質および使用する固体高分子化合物の種類のいかんにかかわらず、静電容量特性、ＥＳＲ特性およびＥＳＬ特性のいずれも良好であり、一方、比較例１にかかる固体電解コンデンサのサンプル＃５にあっては、ＥＳＲ特性およびＥＳＬ特性が劣っており、特にＥＳＬ特性が著しく劣っていることが判明した。
本発明は、以上の実施態様および実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
たとえば、上述した第１の実施態様においては、固体電解コンデンサ素子の両端部からそれぞれ２組のリード電極対を引き出し、また第２の実施態様においては、固体電解コンデンサ素子の四方の端部からそれぞれ１組のリード電極対を引き出しているが、これらに限定されるものではなく、固体電解コンデンサ素子の少なくとも一端部側から、少なくとも１組のリード電極対が引き出されていればよく、かかる構成によれば、互いに隣り合う陽極リード電極および陰極リード電極を流れる電流によって生ずる磁場が相殺されるから、固体電解コンデンサのＥＳＬを低減させることが可能である。
また前記実施態様においては、リード電極対を構成する陽極リード電極および陰極リード電極が、表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２の重心点を中心として点対称の位置関係となるように配置されているが、対向する２つの端部にそれぞれ設けられた２組のリード電極対が、その中心線を軸として線対称の位置関係となるように配置されていても構わない。すなわち、表面が粗面化されたアルミニウム箔基体の対向する２つの端部に、それぞれ１組のリード電極対が設けられている場合に、一方のリード電極対の陽極リード電極と対向する位置に、他方のリード電極対の陽極リード電極が配置されていても構わない。
また、前記実施態様においては、弁金属基体２、３として、アルミニウムが用いられているが、アルミニウムに代えて、アルミニウム合金、または、タンタル、チタン、ニオブ、ジルコニウムもしくはこれらの合金などによって、弁金属基体２、３を形成することもできる。
さらに、前記実施態様においては、リード電極を構成すべき金属導体として、りん青銅が用いられているが、りん青銅に代えて、他の銅合金、または、真鍮、ニッケル、亜鉛、クロムもしくはこれらの合金によって、金属導体を形成することもできる。
さらに、前記実施態様においては、表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２と、表面が粗面化されていないアルミニウム基体３とを、超音波溶接によって、接合するとともに、表面が粗面化されていないアルミニウム基体３と、リードフレーム１５の陽極リード部１６とを、超音波溶接によって、接合しているが、これらの接合部の双方を、あるいは、一方を、超音波溶接に代えて、コールドウェルディング（冷間圧接）によって、接合し、接合部を形成するようにしてもよい。
また、前記実施態様においては、アルミニウム基体２の比表面積を増大させるべく、その表面が粗面化される場合を例に説明したが、本発明においてアルミニウム基体２が粗面化されていることは必ずしも必要ではない。
また、前記実施態様においては、表面が粗面化されたアルミニウム箔基体２に、表面が粗面化されていないアルミニウム箔基体３ａ，３ｂが接合される場合を例に説明したが、本発明においてこれらは箔状でなくても構わない。例えば、より厚みのあるフレーム状やブロック状のものであってもよい。さらには、銅基体についても箔状に限られるものではなく、フレーム状やブロック状であってもよい。
以上説明したように、本発明によれば、表面が粗面化され、絶縁性酸化皮膜が形成された弁金属箔基体と、弁金属箔基体に、絶縁性酸化皮膜、固体高分子電解質層および導電体層が、順次、形成された固体電解コンデンサであって、インピーダンスを低減することができ、また静電容量が大きくすることが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサに用いられる固体電解コンデンサ素子用電極体（以下、単に電極体ということがある）の略斜視図である。
第２図は、第１図に示した固体電解コンデンサ素子用電極体のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
第３図は、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２のエッジ部に、酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面図である。
第４図は、固体電解コンデンサ素子の略断面図である。
第５図は、リードフレームの構成を示す略斜視図である。
第６図は、リードフレームに搭載された固体電解コンデンサ素子の略斜視図である。
第７図は、ディスクリート型固体電解コンデンサの略斜視図である。
第８図は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサ素子の積層体の略斜視図であって、リードフレームに搭載された状態を示す図である。
第９図は、本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサに用いられる固体電解コンデンサ素子用電極体の略斜視図である。
第１０図は、第９図に示した固体電解コンデンサ素子用電極体のＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
第１１図は、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２のエッジ部に、酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面図である。
第１２図は、固体電解コンデンサ素子の略断面図である。
第１３図は、リードフレームの構成を示す略斜視図である。
第１４図は、リードフレームに搭載された固体電解コンデンサ素子１３０の略斜視図である。
第１５図は、ディスクリート型固体電解コンデンサの略斜視図である。なお、内部の固体電解コンデンサ素子は図示を省略する。
第１６図は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサ素子の積層体の略斜視図である。
第１７図は、本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサに用いられる固体電解コンデンサ素子用電極体（以下、単に電極体ということがある）の略斜視図である。
第１８図は、第１７図に示した固体電解コンデンサ素子用電極体のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
第１９図は、表面が粗面化されているアルミニウム箔基体２のエッジ部に、酸化アルミニウム皮膜を形成する陽極酸化方法を示す略断面図である。
第２０図は、固体電解コンデンサ素子の略断面図である。
第２１図は、固体電解コンデンサ素子の積層体の略斜視図である。
第２２図は、第２１図に示した固体電解コンデンサ素子の積層体のＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
第２３図は、リードフレームの構成を示す略斜視図である。
第２４図は、リードフレームに搭載された固体電解コンデンサ素子の積層体１６０Ｘを示す略斜視図である。
第２５図は、ディスクリート型固体電解コンデンサの略斜視図である。
第２６図は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる固体電解コンデンサ素子ユニットの略斜視図である。
第２７図は、比較例にかかる、リードフレームに搭載された２端子型固体電解コンデンサ素子を示す略斜視図である。
第２８図は、比較例にかかる、ディスクリート型の２端子型固体電解コンデンサの略斜視図である。
【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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【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【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２１】
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【図２２】
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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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【国際調査報告】
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