(57)【要約】【課題】固体電解コンデンサのＥＳＲに対するリードの固有抵抗の寄与度が大きいことから、固体電解コンデンサ全体のＥＳＲの低下という課題に対しては、リードと多孔質体の接合点の抵抗のみではなく、リードに用いる弁金属箔の固有抵抗をも下げなければならない。【解決手段】弁金属箔１と、この弁金属箔１の上に形成された弁金属粉末からなる多孔質体２と、この多孔質体２の上に形成された誘電体被膜３と、この誘電体被膜３の上に形成された固体電解質層４とから構成され、前記弁金属箔１は厚さが１０μｍ以上７５μｍ以下でありその厚さ方向の断面積で長さを割った値が２００以下である固体電解コンデンサとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁金属箔と、この弁金属箔の上に形成された弁金属粉末からなる多孔質体と、この多孔質体の上に形成された誘電体被膜と、この誘電体被膜の上に形成された固体電解質層とから構成され、前記弁金属箔は厚さが１０μｍ以上７５μｍ以下でありその厚さ方向の断面積で長さを割った値が２００以下である固体電解コンデンサ。
【請求項２】
弁金属箔の一つの面における多孔質体との接触面積が、多孔質体の弁金属箔との接触面に対応する外表面の面積の５０％以上を占める請求項１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】
本発明は各種電子機器に用いられる固体電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電源回路の二次側やパーソナルコンピュータなどのＣＰＵ周りなどに使用される固体電解コンデンサは小型大容量化が強く望まれており、さらに高周波に対応したＥＳＲ（等価直列抵抗）の低下が要求されている。
【０００３】
図６はこの種の固体電解コンデンサを示したものであり、多孔質体１１にタンタル、ニオブなどの弁作用を有する金属粉末を用いて所定の形状に成形するとともに、リード１２としてタンタル、ニオブなどの弁金属を埋設した構成となっている。これらを焼結して電極体とし、化成液に浸し陽極酸化を行うことにより誘電体被膜１３が形成され、さらにこれらにモノマー液、酸化液たる重合液を染み込ませて固体電解質層１４を形成し、この固体電解質層１４の上に集電体層１５が形成される。リード１２と多孔質体１１は絶縁分離層１６により短絡防止が図られ、固体電解コンデンサとなる。
【０００４】
なお陽極であるリード１２には外部陽極端子、集電体層１５には外部陰極端子が接続され、全体はエポキシ系樹脂などにてモールド成形されることとなる。また固体電解質層１４は上記化学重合の他にも電解重合や硝酸マンガン液による二酸化マンガン層で形成されるときもある。
【０００５】
このような固体電解コンデンサに大電流を流すために、従来よりリード１２の形状に関する取り組みが行なわれてきた。
【０００６】
例えば弁金属粉末の多孔質体１１に弁金属からなるリード１２を取り付けた固体電解コンデンサにおいて、そのリード１２は多孔質体との接触部分において箔形状であることを特徴としたものがある（例えば特許文献１参照。）。この構成によると、多孔質体１１を構成する弁金属粉末とリード１２との接合面積が増大するため接合点の抵抗が低減され、等価直列抵抗が低くなり、高周波特性に優れ、かつ大リップル電流を流すことができるとしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１２３８７号公報（第２ページ、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の取り組みにおいては、固体電解コンデンサ全体のＥＳＲの低下という課題に対して、リード１２と多孔質体１１の接合点の抵抗のみに着目したものであった。
【０００９】
さて、固体電解コンデンサはリード１２、多孔質体１１、誘電体被膜１３、固体電解質層１４や集電体層１５などから構成されており、全体のＥＳＲはそれぞれの持つ固有抵抗と、それぞれの接する面での界面抵抗から導き出される。
【００１０】
ここで、図５はタンタル箔を用いたリード１２の固有抵抗と固体電解コンデンサ全体のＥＳＲとの関係を示したグラフであり、リード１２に用いているタンタル箔の厚さ（μｍ）に対する固体電解コンデンサのＥＳＲ（ｍΩ）と、同じくタンタル箔の厚さ（μｍ）に対するリード１２の固有抵抗（ｍΩ）を比べたものである。この図５から、固体電解コンデンサ全体のＥＳＲに対してリード１２の固有抵抗がいかに大きな影響を与えているかを窺い知ることができる。
【００１１】
すなわち、固体電解コンデンサ全体のＥＳＲの低下という課題に対しては、リード１２と多孔質体１１の接合点の抵抗のみではなく、リード１２に用いる弁金属箔の固有抵抗をも下げなければいけないことがわかる。
【００１２】
さらに、上記従来の取り組みにおいては多孔質体１１の最表面や角部分からリード１２までの距離が大きく、ＥＳＲの大幅な低減は難しいものであった。
【００１３】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、弁金属箔自身の抵抗値のＥＳＲに対する寄与度からその厚みを限定し、固体電解コンデンサのＥＳＲの低減を図るものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、弁金属箔と、この弁金属箔の上に形成された弁金属粉末からなる多孔質体と、この多孔質体の上に形成された誘電体被膜と、この誘電体被膜の上に形成された固体電解質層とから構成され、前記弁金属箔は厚さが１０μｍ以上７５μｍ以下でありその厚さ方向の断面積で長さを割った値が２００以下である固体電解コンデンサとしたものである。この構成により、固体電解コンデンサのＥＳＲに対する寄与度の高い弁金属箔の固有抵抗の低減を図り、ＥＳＲの低い固体電解コンデンサを実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上記の目的を達成するために本発明は、弁金属箔と、この弁金属箔の上に形成された弁金属粉末からなる多孔質体と、この多孔質体の上に形成された誘電体被膜と、この誘電体被膜の上に形成された固体電解質層とから構成され、前記弁金属箔は厚さが１０μｍ以上７５μｍ以下でありその厚さ方向の断面積で長さを割った値が２００以下である固体電解コンデンサとしたものである。この構成をとることにより、固体電解コンデンサのＥＳＲに対する寄与度の高い弁金属箔の固有抵抗の低減を図り、ＥＳＲの低い固体電解コンデンサの提供が可能となる。
【００１６】
また、弁金属箔の一つの面における多孔質体との接触面積が、多孔質体の弁金属箔との接触面に対応する外表面の面積の５０％以上を占めることで、多孔質体の最表面から弁金属箔までの距離が短くなり、ＥＳＲの低減を図ることができる固体電解コンデンサとすることができる。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における固体電解コンデンサの断面図である。図２は本発明の実施例１における固体電解コンデンサの陽極体となる素子の斜視図である。この図２の外枠は固体電解コンデンサのサイズを示した。
【００１９】
弁金属箔１にはタンタル箔を用い、その両面には同じくタンタル粉末からなる多孔質体２が形成される。弁金属箔１は長さが６ｍｍ、幅が３ｍｍ、厚さが２５μｍのタンタル箔を、多孔質体２の形成には一次粒子の平均粒子径が０．２μｍの公称１０万ＣＶのタンタル粉末を用いた。
【００２０】
図１において、陽極部分となる多孔質体２を形成しているタンタル粉末の上に酸化被膜からなる誘電体被膜３、その上に固体電解質層４が形成されている。さらにその上に集電体層として引き出すためのカーボン層５および銀ペースト層６が形成される。
【００２１】
そして多孔質体２の弁金属箔１の引き出し側の端面に形成された絶縁分離層７でこれら陽極部分と陰極部分となる固体電解質層４およびカーボン層５および銀ペースト層６との絶縁を図っている。そして弁金属箔１と外部陽極端子８、銀ペースト層６と外部陰極端子９が接続され、コンデンサ素子に外装１０が形成され、固体電解コンデンサとなる。
【００２２】
なお、弁金属箔１の一つの面における多孔質体２との接触面積は、多孔質体２の弁金属箔１との接触面に対応する外表面の面積の５０％以上を占めることとなっている。
【００２３】
以下固定電解コンデンサの構造および製造手順を説明する。
【００２４】
まず多孔質体２の形成のために一次粒子の平均粒子径が０．２μｍのタンタル粉末を結合性樹脂および溶媒中に混合分散させた塗料を作成する。これを穴の空いたメタルマスクを用いて厚み２５μｍのタンタル箔からなる弁金属箔１の上に塗料を塗布、乾燥させ、弁金属箔１の両面に長さが４．８ｍｍ、幅が３．２ｍｍ、厚さが１００μｍの多孔質体の素体が形成される。
【００２５】
塗布方法としては、スクリーン印刷、ディスペンサー、ダイコート法などにより効率良く形成可能である。
【００２６】
以上のような多孔質体の素体を４００℃の窒素雰囲気下で脱脂を行い、１３００℃の真空中で焼結を行ない、多孔質体２となる。
【００２７】
脱脂、焼結後は多孔質体２と弁金属箔１が引き出された境界部にシリコーンゴムなどの耐熱性樹脂で絶縁分離層７を設け、りん酸水溶液からなる化成液中で１２Ｖの陽極酸化を実施して誘電体被膜３を形成する。
【００２８】
さらに化学酸化重合でポリピロールの固体電解質層４の形成のための重合工程を行なう。ポリピロールの重合膜を化学重合により形成するには、まず誘電体被膜３が形成された陽極体をモノマー液に浸す。モノマー液には、ピロール、ドーパントが含まれている。次にこの陽極体をモノマー液から取り出し、酸化液を含浸させ、重合を行なう。重合後、この陽極体を洗浄、乾燥し、誘電体被膜３の上に固体電解質層４が形成される。また、必要な厚さの固体電解質層になるまで、重合は数回繰り返される。
【００２９】
この固体電解質層４上にカーボン層５、銀ペイント層６を形成する。このようなコンデンサ素子の弁金属箔１と外部陽極端子８を接合し、銀ペイント層６と外部陰極端子９を接合し、エポキシ樹脂のモールドにて外層１０が形成される。そしてエージングを施し、幅が４．３ｍｍ、長さが７．３ｍｍの固体電解コンデンサを得る。
【００３０】
上記の固体電解コンデンサは厚さ２５μｍのタンタル箔の弁金属箔１としたが、同様に、厚さが１０μｍ、１５μｍ、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍのタンタル箔の弁金属箔１を内蔵した固体電解コンデンサを作成する。そしてこのような厚さの異なるタンタル箔の固有抵抗および固体電解コンデンサのＥＳＲの比較をしたものが、図５である。
【００３１】
図５によると、厚さが１０μｍの弁金属箔１を用いた固体電解コンデンサのＥＳＲにおいて、弁金属箔１の抵抗がほぼ８５％も占めていることがわかる。つまりこの弁金属箔１の抵抗を減らすことが、固体電解コンデンサのＥＳＲの低下につながるといえる。
【００３２】
さてここで弁金属箔１の抵抗Ｒは次の式で求まる。すなわち（抵抗Ｒ）＝（弁金属箔材料の抵抗率ｒ）×（弁金属箔の長さＬ）／（弁金属箔の幅Ｗ）／（弁金属箔の厚さＴ）である。
【００３３】
つまり、弁金属箔１に抵抗率が１２．５×１０−６Ωｃｍのタンタル箔を用いた場合、ＥＳＲが３０ｍΩ以下のコンデンサを得るために弁金属箔１の抵抗を２５ｍΩ以下とするには、Ｌ／Ｗ／Ｔの値が２００以下であれば良い。
【００３４】
箔の厚みを７５μｍ以上にしてもＥＳＲの低減効果は無く、単位体積当たりの容量の低下、コストアップなどの阻害要因となる。より好ましい効果的な箔の厚みは１５〜７５μｍの範囲である。
【００３５】
（表１）は長さが６ｍｍの弁金属箔１の厚さと幅を変化させたときの抵抗値を示した表であり、（表２）はそれに対応したＬ／Ｗ／Ｔの値を示している。厚さＴが１０μｍの場合、抵抗値を２５ｍΩとするには幅Ｗが３ｍｍ以上でなければならなく、厚さＴが２５μｍでは幅Ｗは大体１．２ｍｍ以上、厚さＴが７５μｍでは幅Ｗは大体０．５ｍｍ以上であれば良いことがわかる。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
【表２】
2004311874.tif 000004
【００３８】
このようにＬ／Ｗ／Ｔの値が２００以下であれば良いので、想定製品サイズによってＬ／Ｗ／Ｔの比率を変化させれば良く、同じ幅、長さであれば図５の結果からも厚さを大きくすれば抵抗は下がることがわかる。しかしながらここで注意したいのは、その場合の厚みの限度である。上記のように抵抗値は２５ｍΩであれば充分低いとみなすことができ、それ以上小さくしようと厚みを大きくしても、固体電解コンデンサの大きさや弁金属箔に用いる弁金属箔のコスト面でもメリットは少ない。また、想定製品サイズが決まっている場合は、弁金属箔の厚さＴの増分だけ多孔質体が少なくなり、静電容量が低下するということもある。つまり上記の問題点と抵抗値との兼ね合いで厚さＴを決めれば良い。
【００３９】
なお本発明の実施例１では弁金属箔１に用いる弁金属箔をタンタルとしたが、他にもニオブなどが考えられる。また多孔質体２についても使用する弁金属粉末は必ずしもタンタルのみではなく、ニオブおよびこれらの混合物でもよく、さらにその一次粒子の平均粒径も目的とする静電容量値に合わせて変えればよい。
【００４０】
さて、上記の固体電解コンデンサは、その弁金属箔１の一つの面における多孔質体２との接触面積が多孔質体２の弁金属箔１との接触面に対応する外表面の面積の５０％以上を占め、多孔質体２の層が比較的薄い構成となっている。
【００４１】
多孔質体２には、多くの孔が空いた状態となっているので、抵抗値は通常同じ弁金属を用いた箔よりも大きい。そのため、固体電解コンデンサのＥＳＲの低減にはこの抵抗値が高い部分である多孔質体２の外表面から弁金属箔１までの距離を短くすることが効果的である。
【００４２】
つまり、本発明の実施例１の固体電解コンデンサは多孔質体２を静電容量を損ねない程度に弁金属箔１の上に薄く形成することにより、ＥＳＲの低減を図ることができる。
【００４３】
また、本発明の実施例１ではコンデンサ素子を単層で用いたが、コンデンサ素子を積層した固体電解コンデンサとすれば、さらなる低ＥＳＲ化にも対応可能である。なお高さに関してはコンデンサ素子の積層数によって異なったものとなる。
【００４４】
（実施例２）
本発明の実施例２の固体電解コンデンサは、その構造は実施例１と同様であるが、さらに小型化したものであり、抵抗値を２５ｍΩ以下にしたい場合はやはりＬ／Ｗ／Ｔの値を２００以下にすれば良い。
【００４５】
図３は本発明の実施例２における固体電解コンデンサの素子の斜視図である。外枠は固体電解コンデンサのサイズを示した。（表３）は長さが３ｍｍの弁金属箔１の厚さと幅を変化させたときの抵抗値を示した表であり、（表４）はそれに対応したＬ／Ｗ／Ｔの値を示している。
【００４６】
弁金属箔１の厚さＴが１０μｍから７５μｍの範囲でＬ／Ｗ／Ｔの値が２００以下であれば、固体電解コンデンサのＥＳＲの低下に好ましい程度の抵抗値とすることがわかる。特に弁金属箔１の厚さＴが１０μｍをみると、本発明の実施例１よりも抵抗値は低くなり、低ＥＳＲ化につながる。
【００４７】
【表３】
2004311874.tif 000005
【００４８】
【表４】
2004311874.tif 000006
【００４９】
（実施例３）
本発明の実施例３の固体電解コンデンサはその構造は実施例１と同様であるが、その長さと幅の大きさを逆とした縦横反転品である。図４の外枠が示すようにそのサイズは幅７．３ｍｍ、長さは４．３ｍｍとした。
【００５０】
この固体電解コンデンサに用いられる弁金属箔１に関してもＥＳＲの低下に効果的な抵抗値としたい場合はやはりそのＬ／Ｗ／Ｔの値を２００以下にすれば良い。
【００５１】
さらにこの縦横反転品の固体電解コンデンサとした場合、弁金属箔１の長さが短くなるために引き出し部分も短いものとなるので、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）の低減にも効果的である。
【００５２】
なお、本発明では弁金属箔を用いているが、箔ではなくワイヤーを用い、その断面積を大きくすることでも低ＥＳＲ化の効果を得ることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、弁金属箔と、この弁金属箔の上に形成された弁金属粉末からなる多孔質体と、この多孔質体の上に形成された誘電体被膜と、この誘電体被膜の上に形成された固体電解質層とから構成され、前記弁金属箔は厚さが１０μｍ以上７５μｍ以下でありその厚さ方向の断面積で長さを割った値が２００以下である固体電解コンデンサとしたものである。この構成により、固体電解コンデンサのＥＳＲに対する寄与度の高い弁金属を用いた弁金属箔の固有抵抗の低減を図り、ＥＳＲの低い固体電解コンデンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体電解コンデンサの断面図
【図２】本発明の固体電解コンデンサの素子の斜視図
【図３】本発明のその他の固体電解コンデンサの素子の斜視図
【図４】本発明のその他の固体電解コンデンサの素子の斜視図
【図５】タンタル箔の固有抵抗と固体電解コンデンサのＥＳＲの比較のグラフ
【図６】従来の固体電解コンデンサの断面図
【符号の説明】
１  弁金属箔
２  多孔質体
３  誘電体被膜
４  固体電解質層
５  カーボン層
６  銀ペースト層
７  絶縁分離層
８  外部陽極端子
９  外部陰極端子
１０  外装
【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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