(57)【要約】【課題】各種電子機器に使用される固体電解コンデンサに関し、小型化と高容量化を同時に実現することを目的とする。【解決手段】電極箔上に陽極電極部３と陰極電極部４を設けた素子１を有した固体電解コンデンサの、上記電極箔として、弁作用金属箔からなる基材と、この基材の表面に蒸着によって形成された弁作用金属の蒸着層からなり、この蒸着層が、空孔径の最頻値が０．０２〜０．１０μｍであり、かつ、蒸着層の厚み（両面）が２０〜８０μｍであるものを用いた構成により、薄膜化による小型化と、高容量化を同時に実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極箔の表面に誘電体酸化皮膜層を形成すると共に、この電極箔の所定の位置に絶縁部を設けて陽極電極部と陰極形成部に分離し、この陰極形成部に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層を順次積層形成して陰極電極部が形成された素子を有した固体電解コンデンサにおいて、上記電極箔として、弁作用金属箔からなる基材と、この基材の表面に蒸着によって形成された弁作用金属の蒸着層からなり、この蒸着層が、空孔径の最頻値が０．０２〜０．１０μｍであり、かつ、蒸着層の厚み（両面）が２０〜８０μｍであるものを用いた固体電解コンデンサ。
【請求項２】
電極箔を構成する弁作用金属の蒸着層が、基材から表層に向かって霜柱状構造に、かつ、夫々の柱は個々の粒子が複数に枝分かれして一体に結合した、いわゆる、海ぶどう状に形成された請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
電極箔を構成する弁作用金属箔からなる基材として、アルミニウム箔を用いた請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
電極箔を構成する弁作用金属の蒸着層として、アルミニウムを用いた請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【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コンデンサの中で、特に、導電性高分子を固体電解質として用いた固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高周波化に伴い、電子部品の一つであるコンデンサにも従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れたコンデンサが求められてきており、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種々検討されている。
【０００３】
また、近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ周り等に使用される固体電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波化に対応して低ＥＳＲ（等価直列抵抗）化や、ノイズ除去や過渡応答性に優れた低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）化が要求されており、このような要求に応えるために種々の検討がなされている。
【０００４】
図９はこの種の従来の固体電解コンデンサの構成を示した斜視図、図１０は同固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図であり、図９と図１０において、１１は素子を示し、この素子１１は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体（図示せず）の表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部１２を設けて陽極電極部１３と陰極形成部（図示せず）に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層を順次積層形成することにより陰極電極部１４を形成し、これにより長手方向にレジスト部１２を介して陽極電極部１３と陰極電極部１４が設けられた平板状の素子１１が構成されているものである。
【０００５】
１５は上記素子１１の陽極電極部１３に接続された陽極コム端子であり、この陽極コム端子１５上に複数枚が積層されて搭載された素子１１の陽極電極部１３をレーザー溶接等の手段によって接合しているものである。
【０００６】
１６は上記素子１１の陰極電極部１４に接続された陰極コム端子、１６ａはこの陰極コム端子１６の素子搭載部分の両側面を上方へ折り曲げて形成した折り曲げ部であり、この陰極コム端子１６の素子搭載部分と素子１１の陰極電極部１４間、ならびに各素子１１の陰極電極部１４間の接合は図示しない導電性接着剤を用いて行われており、更に、上記折り曲げ部１６ａと陰極電極部１４間も導電性接着剤１７によって電気的に接続されているものである。
【０００７】
１８は上記陽極コム端子１５と陰極コム端子１６の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記複数枚の素子１１を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂１８から表出した陽極コム端子１５と陰極コム端子１６の一部を外装樹脂１８に沿って底面へと折り曲げることにより、底面部に陽極端子部と陰極端子部を形成した面実装型の固体電解コンデンサが構成されているものである。
【０００８】
このように構成された従来の固体電解コンデンサは、陰極コム端子１６の素子搭載部分の両側面を上方へ折り曲げて折り曲げ部１６ａを設け、この折り曲げ部１６ａと素子１１の陰極電極部１４間を導電性接着剤１７で接続した構成により、素子１１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ため、低ＥＳＲ化を図ることができるというものであった。
【０００９】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００３−４５７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら上記従来の固体電解コンデンサでは、単位面積当たりの表面積を拡大して容量拡大を図る目的で、素子１１を構成するアルミニウム箔からなる陽極体の表面をエッチング加工により粗面化しているが、エッチング技術ならびにアルミニウム箔の機械的強度面から、エッチング加工による表面積の更なる拡大には自ずと限界があり、これ以上の容量拡大を図ることは極めて困難であるという課題があった。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決し、更なる容量拡大を実現することができる固体電解コンデンサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、電極箔上に陽極電極部と陰極電極部を設けた素子を有した固体電解コンデンサの、上記電極箔として、弁作用金属箔からなる基材と、この基材の表面に蒸着によって形成された弁作用金属の蒸着層からなり、この蒸着層が、空孔径の最頻値が０．０２〜０．１０μｍであり、かつ、蒸着層の厚み（両面）が２０〜８０μｍであるものを用いた構成にしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明による固体電解コンデンサは、最適な空孔径と厚みを選択した蒸着による粗面化層を有した電極箔を用いることにより、薄膜化による小型化と、高容量化を同時に実現することができるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサの構成を示した斜視図、図２は同固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図であり、図１と図２において、１は素子を示し、この素子１は表面に粗面化層が形成されたアルミニウム箔からなる陽極体（詳細は後述する）の上記粗面化層の表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部２を設けて陽極電極部３と陰極形成部（図示せず）に分離し、この陰極形成部の誘電体酸化皮膜層上に導電性高分子からなる固体電解質層、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極層を順次積層形成することにより陰極電極部４を形成し、これにより長手方向にレジスト部２を介して陽極電極部３と陰極電極部４が設けられた平板状の素子１が構成されているものである。
【００１６】
５は上記素子１の陽極電極部３に接続された陽極コム端子であり、この陽極コム端子５上に複数枚が積層されて搭載された素子１の陽極電極部３をレーザー溶接等の手段によって接合しているものである。
【００１７】
６は上記素子１の陰極電極部４に接続された陰極コム端子、６ａはこの陰極コム端子６の素子搭載部分の両側面を上方へ折り曲げて形成した折り曲げ部であり、この陰極コム端子６の素子搭載部分と素子１の陰極電極部４間、ならびに各素子１の陰極電極部４間の接合は図示しない導電性接着剤を用いて行われており、更に、上記折り曲げ部６ａと陰極電極部４間も導電性接着剤７によって電気的に接続されているものである。
【００１８】
８は上記陽極コム端子５と陰極コム端子６の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記複数枚の素子１を一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂８から表出した陽極コム端子５と陰極コム端子６の一部を外装樹脂８に沿って底面へと折り曲げることにより、底面部に陽極端子部と陰極端子部を形成した面実装型の固体電解コンデンサが構成されているものである。
【００１９】
図３は上記素子１を構成する、表面に粗面化層が形成されたアルミニウム箔からなる陽極体の構成を示したＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真（１万倍）、図４は図３の要部を拡大したＳＥＭ写真（３万倍）であり、図３と図４において、９はアルミニウム箔からなる基材、９ａはこの基材９の表面に蒸着によって形成されたアルミニウムの蒸着層であり、図３から分かるように、蒸着層９ａは基材９から表層に向かって霜柱状の構造に複数が密集して形成されており、また、このような霜柱状構造に形成された蒸着層９ａを構成する夫々の柱は、図４から分かるように、個々の粒子が複数に枝分かれした状態で一体に結合した、いわゆる、海ぶどう状の構造に形成されているものである。
【００２０】
なお、このように構成された本実施の形態による陽極体は、厚みが５０μｍの高純度アルミニウム箔を用い、真空雰囲気の中にアルゴンガスと酸素を流入させてアルミニウム箔の表面にアルミニウムの微粒子を蒸着させるようにして作製したものであるが、これらはいずれも公知の製造装置ならびに製造方法を用いて行ったものであるために、ここでの詳細な説明は割愛する。
【００２１】
このように構成された本実施の形態による陽極体は、図５の空孔径分布を示した特性図から明らかなように、空孔径の最頻値が約０．０３μｍと極めて微細なものであるため、比較用に示したエッチングによる同陽極体の空孔径の最頻値である約０．１５μｍと比較して極めて微細化されたものであり、これにより、表面積を大きく拡大することができるばかりでなく、蒸着層９ａが基材９から表層に向かって霜柱状構造に形成されているために、コンデンサとしてみた場合に、液（ポリマー等）の含浸性に優れるという特徴を有するものである。
【００２２】
さらに、上記霜柱状構造の夫々の柱が、個々の粒子が複数に枝分かれして一体に結合した、いわゆる、海ぶどう状に形成されているために、個々の粒子間の結合強度が高くなってネッキング部の破壊を抑制することができるようになり、これにより、化成時にネッキング部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という特徴も有するものである。
【００２３】
次に、このように構成された上記陽極体の特性について、以下に詳細に説明する。
【００２４】
図６は上記陽極体の空孔径による蒸着層厚み（両面）と化成容量指数との関係を示した特性図であり、比較用に示したエッチングによる電極箔のエッチング層厚み（両面）が８０μｍの場合の化成容量を１００とし、各空孔径の最頻値における蒸着層厚みによる化成容量を指数化して示したものである。
【００２５】
なお、化成条件としては、化成電圧５Ｖ、保持時間２０分、７％アジピン酸アンモニウム水溶液、７０℃、０．０５Ａ／ｃｍ2で化成を行い、測定条件としては、インピーダンスアナライザーを用い、８％ホウ酸アンモニウム水溶液、３０℃、測定面積１０ｃｍ2、測定周波数１２０Ｈｚで行ったものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２６】
図６から明らかなように、空孔径の最頻値が小さくなるに従い、蒸着層の厚みに比例した化成容量指数はより一層大きくなり、比較用に示したエッチングによる電極箔よりも各蒸着層厚みにおいて化成容量指数が高く、これにより薄膜化と同時に高容量化が図れることが分かり、このような効果は空孔径が小さくなることによって比表面積の拡大が図られていることに起因するものと判断できる。
【００２７】
図７は上記陽極体の空孔径による蒸着層厚み（両面）と電解質被覆率との関係を示した特性図であり、ここでいう電解質被覆率（％）とは、固体電解質形成後の容量指数（製品容量指数）／化成容量指数×１００で算出した値とした。
【００２８】
なお、固体電解質形成条件としては、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を形成した後、カーボンと銀ペーストを塗布することにより陰極層を形成したものである。
【００２９】
図７から明らかなように、空孔径の最頻値が小さくなるに従い、蒸着層の厚みに比例して電解質被覆率がより一層低下する。これにより、蒸着層の厚みを厚くするのであれば、空孔径の最頻値を大きくする必要があり、また逆に、蒸着層の厚みを薄くすれば、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ことが分かる。
【００３０】
なお、このように電解質被覆率が低下する理由としては、空孔径の最頻値が小さくなるとモノマーの含浸性が悪化し、更に蒸着層の厚みが増すことによってより一層悪化してしまうためである。
【００３１】
従って、上記図６に示した空孔径による蒸着層厚み（両面）と化成容量指数との関係と、図７に示した空孔径による蒸着層厚み（両面）と電解質被覆率との関係から、空孔径による蒸着層厚み（両面）と製品容量の関係を求めると図８に示すような結果が得られる。
【００３２】
図８は上記本発明による陽極体の空孔径による蒸着層厚み（両面）と製品容量指数との関係を示した特性図であり、図８から明らかなように、上記図６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のものは、図７に示すように電解質被覆率が低いため、製品容量指数としては比較用に示したエッチングによる電極箔のエッチング層厚みが８０μｍの場合の製品容量指数１００を上回ることはできないことが分かる。
【００３３】
また、空孔径の最頻値が０．０２μｍのものでは、蒸着層厚みが２０〜８０μｍの範囲において、エッチングによる電極箔のエッチング層厚みが８０μｍの場合の製品容量指数１００を上回ることができるが、空孔径の最頻値が０．０２μｍを超えるものでは蒸着層厚みが薄い範囲において、上記エッチングによる電極箔のエッチング層厚みが８０μｍの場合の製品容量指数１００を上回ることができない場合があることが分かる。
【００３４】
但し、このようにエッチングによる電極箔のエッチング層厚みが８０μｍの場合の製品容量指数１００を上回ることができない場合でも、蒸着層厚み当たりの容量はエッチングによる電極箔を大きく超えているために蒸着層厚みが薄いものを用いても同等の容量を得ることが可能になり、更に、空孔径の最頻値が大きくなるに従って電解質被覆率が高まるために、製品としての信頼性は高くなるものである。
【００３５】
すなわち、エッチングによる電極箔のエッチング層厚みが８０μｍ（両面）の場合、機械的強度確保のためにエッチング層以外の芯部として２５μｍが必要なため、電極箔としての総厚みは１０５μｍとなるが、本発明によれば、蒸着層厚み（両面）が２０μｍで略同等の容量を得ることが可能なため、電極箔としての総厚みは２０μｍ＋２５μｍ＝４５μｍで良いことになり、この厚みの差分だけ電極箔を薄くすることが可能になるものである。なお、芯部の厚みは厚い方がＥＳＲが低下することから、容量とＥＳＲの最適なバランスを求めながら総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ものである。
【００３６】
このように本発明による陽極体は、空孔径の最頻値が０．０２〜０．１０μｍ、かつ、蒸着層の厚み（両面）が２０〜８０μｍの範囲において、エッチングによる電極箔のエッチング層厚み（両面）が８０μｍの場合の製品容量指数１００を大きく上回って最も顕著な効果を発揮することができるものであり、これにより、薄膜化による小型化と、高容量化を同時に実現することが可能になるという格別の効果を奏するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明による固体電解コンデンサは、小型化と高容量化を同時に実現することができるという効果を有し、あらゆる分野のコンデンサとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサの構成を示した斜視図
【図２】同固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図
【図３】同固体電解コンデンサに使用される陽極体の構成を示したＳＥＭ写真
【図４】図３の要部を拡大したＳＥＭ写真
【図５】同固体電解コンデンサに使用される陽極体の空孔径分布を示した特性図
【図６】同固体電解コンデンサに使用される陽極体の空孔径による蒸着層厚みと化成容量指数の関係を示した特性図
【図７】同固体電解コンデンサに使用される陽極体の空孔径による蒸着層厚みと電解質被覆率の関係を示した特性図
【図８】同固体電解コンデンサに使用される陽極体の空孔径による蒸着層厚みと製品容量指数の関係を示した特性図
【図９】従来の固体電解コンデンサの構成を示した斜視図
【図１０】図５の固体電解コンデンサに使用される素子の構成を示した平面図
【符号の説明】
【００３９】
１  素子
２  レジスト部
３  陽極電極部
４  陰極電極部
５  陽極コム端子
６  陰極コム端子
６ａ  折り曲げ部
７  導電性接着剤
８  外装樹脂
９  基材
９ａ  蒸着層
【図１】
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【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３】
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【図４】
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