(57)【要約】【課題】導電性高分子の酸化による導電率の低下を防止し、信頼性に優れた固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】固体電解コンデンサの陰極部に金属メッキ層を有する構造である。さらに、固体電解コンデンサの陰極部が第１の金属メッキ層とはんだ付け可能な第２の金属層を有する構造である。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性高分子を固体電解質とする固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサの陰極部が第１の金属メッキ層を有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
導電性高分子を固体電解質とする固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサの陰極部が第１の金属メッキ層とはんだ付け可能な第２の金属層を有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記第１の金属メッキ層は、銅メッキ層またはニッケルメッキ層または金メッキ層または銀メッキ層である請求項１または２記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記第２の金属層は、はんだ層または錫層またははんだ付け可能な銀ペースト層である請求項２または３記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
導電性高分子を固体電解質とする表面実装型の固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサの陰極部に接続される陰極端子が、前記陰極端子の実装面側にはんだ付け可能な第３の金属メッキ層を有し、前記陰極端子の前記陰極部に接続される面側に、前記第３の金属メッキ層より融点が高くかつ化学的に安定な第４の金属メッキ層を有することを特徴とする請求項１または２記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
前記第３の金属メッキ層は、はんだメッキ層または錫メッキ層である請求項５記載の固体電解コンデンサ。
【請求項７】
前記第４の金属メッキ層は、金メッキ層または銀メッキ層である請求項５記載の固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体電解コンデンサに関し、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。
【０００２】
【従来の技術】
固体電解コンデンサは、例えば、タンタルやニオブ、アルミニウムのような弁作用金属を陽極電極とし、その陽極電極の表面を酸化してこれを誘電体とし、その上に、例えば二酸化マンガンや導電性高分子などの層を密着して形成し、更にその上にグラファイト層や銀ペースト層を形成して陰極電極とした構造を有している。
ここで二酸化マンガンや導電性高分子は固体電解質であって、特に、導電性高分子は導電率が高く、コンデンサとしての等価直列抵抗（ＥＳＲ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　Ｓｅｒｉｅｓ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を低くできるので、近年、多用されはじめてきている。
導電性高分子を固体電解質とした固体電解コンデンサには、例えば特開平５−２７５２９０号公報に開示されているものがある。この固体電解コンデンサについて、上記公報の図１を再掲して示す図６を参照して説明する。尚、以下では、説明の便宜のため、コンデンサの各構成要素の名称や符号に、上記公報に用いられているものとは異なった名称や符号を用いることがある。
図６を参照すると、エッチングによって拡面化したアルミニウム箔（エッチドアルミニウム箔）６１が、エポキシ樹脂体６９によって紙面左側から外部陽極端子を接続するための領域と容量を発現するための領域とに分けられていて、アルミニウム箔６１の紙面右側の大部を占める容量発現領域には、母材であるアルミニウム箔６１を陽極酸化して得た酸化アルミニウム皮膜６２が形成されている。
更に、その酸化アルミニウム皮膜６２の上に、これに密着して導電性高分子であるポリピロール層６３が設けられており、そのポリピロール層６３の更に上にグラファイト層６４、銀ペースト６５が密着して形成されている。
上述のアルミニウム箔６１と、酸化アルミニウム皮膜６２と、ポリピロール層６３、グラファイト層６４、銀ペースト６５とで、コンデンサとしての基本構造（固体電解コンデンサ素子）が形づくられている。すなわち、アルミニウム箔６１が陽極電極であり、酸化アルミニウム皮膜６２が誘電体であり、ポリピロール層６３とグラファイト層６４、銀ペースト６５とで陰極電極としての役をなしている。
【０００３】
そして、そのコンデンサ素子に、外部との電気的な接続のために、外部陽極端子６８と外部陰極端子６７とが取り付けられ、更に、素子の封止とコンデンサの外形形成のために、外装６６が施されている。
【０００４】
外部陽極端子６８および外部陰極端子６７には銅系、鉄系などの金属を母材として表面にはんだ付けが可能な金属のメッキを施したものが使用されている。外部陽極端子６８は陽極電極のアルミニウム箔６１と電気溶接、超音波溶接などで接合され、一方、外部陰極端子６７は陰極電極の最外層に例えば導電性接着剤（図示なし）によって電気的に固着されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の固体電解コンデンサに使用されている導電性高分子は初期の導電率は低いものの、高温の酸素雰囲気において酸化し、その導電率が低下する欠点がある。このため陰極電極において酸素の遮断が不十分であると、固体電解コンデンサが高温に長時間さらされた場合、ＥＳＲが劣化してしまうことになる。従来の固体電解コンデンサの陰極電極は導電性高分子層の上にグラファイト層、銀ペースト層を形成した構成になっている。グラファィト層、銀ペ−スト層は、緻密に形成できず、酸素の侵入を十分に防止できない問題がある。
また、従来の固体電解コンデンサの外部陰極端子は実装をしやすくするために母材金属の表面にはんだ付け可能なはんだメッキや錫メッキを行っている。これらのメッキははんだ付けは容易となるが、コンデンサ素子の陰極部と接着接合している面は、実装時にこれらのメッキ金属が一部溶融し、外部陰極端子と導電性接着剤が剥離し、陰極電極との接触抵抗を大きくしてしまう欠点があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、固体電解コンデンサのコンデンサ素子の陰極部に使用されている導電性高分子が酸化されないように、金属めっきによる緻密な皮膜を形成し、コンデンサの信頼性を向上させることにある。
また、本発明の他の目的は、固体電解コンデンサの陰極部と接続する外部陰極端子の表面にはんだよりも融点が高くかつ化学的に安定な金、銀などのメッキを形成し、コンデンサの陰極部と外部陰極端子の実装時の界面抵抗変化を抑制し、コンデンサの信頼性を向上させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる固体電解コンデンサは、導電性高分子を固体電解質とする固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサの陰極部が第１の金属メッキ層を有する構成である。
【０００８】
また、本発明に係わる固体電解コンデンサは、導電性高分子を固体電解質とする固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサの陰極部が第１の金属メッキ層とはんだ付け可能な第２の金属層を有する構成である。
【０００９】
さらに、前記第１の金属メッキ層は、銅メッキ層またはニッケルメッキ層または金メッキ層または銀メッキ層とすることもでき、前記第２の金属層は、はんだ層または錫層またははんだ付け可能な銀ペースト層とすることもできる。
【００１０】
さらに、本発明に係わる固体電解コンデンサは、導電性高分子を固体電解質とする表面実装型の固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサの陰極部に接続される陰極端子が、前記陰極端子の実装面側にはんだ付け可能な第３の金属メッキ層を有し、前記陰極端子の前記陰極部に接続される面側に、前記第３の金属メッキ層より融点が高くかつ化学的に安定な第４の金属メッキ層を有する構成である。
【００１１】
さらに、前記第３の金属メッキ層は、はんだメッキ層または錫メッキ層とすることもでき、前記第４の金属メッキ層は、金メッキ層または銀メッキ層とすることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明の第１の実施の形態（実施例１）に係るアルミニウム固体電解コンデンサの縦断面を図１に示す。
本発明の第１の実施の形態のアルミニウム固体電解コンデンサでは、陽極電極となるアルミニウム箔５１をエッチングして、拡面化する。エッチング液には、塩酸の水溶液などを用いる。そして、そのアルミニウム箔５１の所定の領域（容量発現領域：図１の紙面右側の大部）を陽極酸化して、そこに酸化アルミニウム（Ａｌ２　Ｏ３　）の皮膜５２を形成する。陽極酸化には、例えばアジピン酸や、クエン酸や、リン酸などのアンモニウム塩の水溶液を用いる。
【００１３】
次いで、上記陽極酸化アルミニウム皮膜５２の上に、固体電解質としてポリピロールからなる導電性高分子の層５３を形成し、更にその上にグラファイト層５４を形成する。
次に、グラファイト層５４とアルミニウム箔５１の陽極部となる部分にメッキ処理を施しメッキ層５５を形成し、続いてはんだ層５６を形成する。
本発明によれば、素子の外周部に緻密な金属メッキ層を形成しているため、従来の素子に比べ外部からの酸素の浸入は、確実に防止できる。
【００１４】
図２に、本実施例に係るアルミニウム固体電解コンデンサを信頼性試験に供した結果を示す。また、比較のため、従来の構造のアルミニウム固体電解コンデンサ（図６参照）を同じ試験に供した結果を示す。
【００１５】
試験は、高温放置試験であって、温度：１２５℃の雰囲気中に試料を放置し、試料の電気的特性を時間の経過を追って測定する試験である。電気的特性の評価には、周波数１００ｋＨｚにおける等価直列抵抗（ＥＳＲ）の値を用いた。
図２を参照すると、どの試料の場合も、試験開始前の初期値は３ｍΩ前後でほぼ同等な値を示しており、試験開始後は、従来のコンデンサと本実施例に係るコンデンサとは、当初、５０時間程度まではほぼ同じ曲線を描いているが、それ以後、従来のコンデンサのＥＳＲは上昇傾向を見せ始め、本実施例に係るコンデンサの曲線とは乖離してゆく。
【００１６】
そして、５００時間経過後には、本実施例に係るコンデンサのＥＳＲは約６ｍΩで初期値の約２倍程度に止まっているのに対し、従来のコンデンサのＥＳＲは約３０ｍΩに増加して、初期値の約１０倍にも達している。
【００１７】
上述の試験結果、本実施例に係るコンデンサにおける高封止能力は、特に、酸素の存在下で導電率の低下傾向が大きい導電性高分子を固体電解質に用いたときに、ＥＳＲの経時劣化の改善、特性の安定性向上、高信頼性化、長寿命化に大きな効果をもたらす。
本実施例においてメッキ金属として銅、ニッケル、銀、金などが使用可能である。また、メッキの形成方法も電解メッキ法、無電解メッキ法が可能である。
はんだ層は、はんだメッキ、錫メッキ等によって形成するほかに、溶融はんだ槽に浸漬することによっても形成可能である。
また、本実施例においては、導電性高分子にピロールモノマーを化学酸化重合させて得たポリピロールを用いたが、他の例えばポリチオフェン或いはポリアニリンなどを用いることもできる。また、形成方法についても、化学酸化重合に限らず、電解酸化重合によって形成することもできる。
【００１８】
次に、本発明の第２の実施の形態（実施例２）に係るアルミニウム固体電解コンデンサを説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態（実施例２）に係る固体電解コンデンサの縦断面図である。
【００１９】
図３を参照すると、本実施例に係る固体電解コンデンサ４０は、塩酸等のエッチング水溶液中で、エッチングしたアルミニウムエッチド箔（弁作用金属）４１の所定部分に、アジピン酸、クエン酸、リン酸等のアンモニウム塩水溶性化成液中で、酸化アルミニウム皮膜４２を形成したのち、絶縁性樹脂４７を塗布硬化し、マスキングしたのち、酸化アルミニウム皮膜４２上の所定の部分に、導電性高分子層４３、グラファィト層４４を順次形成して固体電解コンデンサ素子４８を得る。
さらに、グラファィト層４４上及び、固体電解コンデンサ素子４８の両端部に設けた陽極部４９上に、それぞれ金属メッキを行い、予め設けた絶縁性樹脂４７以外の部分にメッキ層４５を形成する。メッキ層４５を形成した素子４８と陽極部４９上のメッキ層４５上に、はんだ層４６を形成し、固体電解コンデンサとして完成させる。
【００２０】
本発明の第２の実施の形態（実施例２）に係るアルミニウム固体電解コンデンサは、いわゆる３端子構造の固体電解コンデンサであり、第１の実施の形態と同様に素子の外周部を緻密な金属層とすることにより、外部からの酸素、水分等の侵入が防止できる。
【００２１】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その要旨の範囲内で変更可能であり、上記した説明の構成以外にも
（１）エッチドアルミ箔＋導電性高分子層＋グラファイト層＋金属めっき層
（２）エッチドアルミ箔＋導電性高分子層＋グラファイト層＋金属めっき層＋銀ペースト層
（３）エッチドアルミ箔＋導電性高分子層＋金属めっき層＋はんだ層
（４）エッチドアルミ箔＋導電性高分子層＋グラファイト層＋金属めっき層＋はんだ層
なども考えられる。
また、本発明はタンタル、ニオブなど他の弁作用金属を陽極とする固体電解コンデンサにも適用可能である。
次に、本発明の第３の実施の形態（実施例３）に係るアルミニウム固体電解コンデンサを説明する。図４は、本発明による固体電解コンデンサの縦断面図である。
本実施例において固体電解素子の陰極部の構造は従来のものと同じ構造のものを用いている。その後、アルミニウム箔１の外部陽極端子取付けのために空けておいた部分に、外部陽極端子６を取り付ける。外部陽極端子６は、例えば４２合金や銅の板にはんだめっきを施したもののような、はんだ付け可能な材料でできている。アルミニウム箔１には超音波溶接や電気抵抗溶接などによって接合する。
【００２２】
次に、外部陰極端子７を銀ペーストなどの導電性接着剤８を用いて陰極部に接着する。外部陽極端子７は４２合金や銅、鉄等の陰極端子金属１４を有し、素子１１と接合する面には、金メッキ層又は、銀メッキ層の陰極接続面メッキ層１２を形成し、他方の面には、はんだ付け可能なはんだメッキ、錫メッキなどの実装面メッキ層１３を設けてある。
【００２３】
本発明においては、導電性接着剤である銀ペーストと化学的に同質の銀メッキ層、金メッキ層を介して接合したことにより、化学的に安定であり、はんだよりも融点の高いことから実装時にメッキが溶融することなく接着界面を安定した状態に保つことができる。
【００２４】
なお、本発明の適用範囲は、第１の実施例または第２の実施例と第３の実施例とを組み合わせることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固体電解コンデンサ素子の陰極部に金属メッキ層を設けることにより酸素の侵入を阻止し、導電性高分子の特性劣化を抑制することができる。また、外部陰極端子の素子との接着面に金メッキ層または、銀メッキ層を設けることにより、実装時の等価直列抵抗値の変化をなくす効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るアルミニウム固体電解コンデンサの縦断面図である。
【図２】高温放置試験によるＥＳＲの経時変化の様子を、従来の技術に係る固体電解コンデンサと、実施例１に係る固体電解コンデンサとで比較して示す図である。
【図３】実施例２に係るアルミニウム固体電解コンデンサの縦断面図である。
【図４】実施例３に係るアルミニウム固体電解コンデンサの縦断面図である。
【図５】実施例３に係るアルミニウム固体電解コンデンサの横断面図である。
【図６】従来の技術に係るアルミニウム固体電解コンデンサの縦断面図である。
【符号の説明】
１，４１，５１　　エッチドアルミニウム箔
２，４２，５２　　酸化アルミニウム皮膜
３，４３，５３　　ポリピロール層
４，４４，５４　　グラファイト層
５　　銀ペースト層
６　　外部陽極端子
７　　外部陰極端子
８　　銀ペースト
９　　補強板
１０　　絶縁樹脂体
１１　　固体電解コンデンサ素子
１２　　陰極接続面メッキ層
１３　　実装面メッキ層
１４　　陰極端子金属
４５，５５　　メッキ層
４６，５６　　はんだ層
４７，５７　　絶縁性樹脂
４８，５８　　固体電解コンデンサ素子
４９，５９　　陽極部
【図１】
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【図２】
2004087872.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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