(57)【要約】【課題】固体電解コンデンサのＥＳＲの低減を図る。【解決手段】弁作用金属の粉末からなる焼結体に陽極酸化皮膜を形成し、ついで二酸化マンガン等からなる固体電解質層を形成し、さらに陰極層を形成した固体電解コンデンサにおいて、陰極層として、粒径の小さいカーボンを主体とする第１カーボン層４１、粒径の大きい鱗片状のカーボンを主体とする第２カーボン層４２、粒径の小さいカーボンを主体とする第３カーボン層４３、銀ペースト層５を順次積層した構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属の粉末からなる焼結体に陽極酸化皮膜を形成し、固体電解質層及び陰極層を順次積層してなる固体電解コンデンサにおいて、
陰極層を、粒径の小さいカーボンを主体とする第１カーボン層、粒径の大きい鱗片状のカーボンを主体とする第２カーボン層、粒径の小さいカーボンを主体とする第３カーボン層、銀ペースト層から構成したことを特徴とする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およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、漏れ電流が小さく、高周波特性に優れた、信頼性の高い固体電解コンデンサが要望されている。この要望に応えるために、特開昭６４−４７０１６号公報、特開平１−２５３２２６号公報および特開平２−１３０９０６号公報は、二酸化マンガンや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を提案している。このような固体電解コンデンサは下記のようにして製造される。
【０００３】
まず、タンタル、アルミニウム、およびニオブなどの弁金属からなる多孔体を陽極酸化することにより、多孔体表面に化成皮膜を成長させる。この化成皮膜上に半導体である二酸化マンガンあるいは機能性高分子からなる固体電解質層を形成する。続いて、固体電解質層の表面にカーボン層を形成し、さらにカーボン層上に銀を含有する塗料を塗布して銀導電性樹脂層からなる陰極引出電極を設ける。カーボン層は、固体電解質層と銀導電性樹脂層とを接合して、コンデンサ内での導通を向上させる。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−４７０１６号公報
【特許文献２】特開平１−２５３２２６号公報
【特許文献３】特開平２−１３０９０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の固体電解コンデンサにおいて、固体電解質として、二酸化マンガン、あるいは、さらに導電率の高い高分子固体電解質を用いても、固体電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＳｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  以下、ＥＳＲと称する）が一定値以下に低下しないという問題があった。詳細な検討を行った結果、ＥＳＲは、コンデンサ充放電電流の導電経路における各部材の抵抗の合計値に比較してはるかに大きいことが判明した。また、カーボン層と固体電解質層との接触に依存する接触抵抗がＥＳＲの主な要因であり、このＥＳＲが固体電解コンデンサの特性に影響を与えることが判明した。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＥＳＲが低く、損失の小さい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を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、弁作用金属の粉末からなる焼結体に陽極酸化皮膜を形成し、固体電解質層及び陰極層を順次積層してなる固体電解コンデンサにおいて、陰極層として、粒径の小さいカーボンを主体とする第１カーボン層、粒径の大きい鱗片状のカーボンを主体とする第２カーボン層、粒径の小さいカーボンを主体とする第３カーボン層、銀ペースト層から構成したことを特徴とする。
【０００８】
固体電解質層は表面が平坦ではなく、凹凸を有するものである。例えば固体電解質として二酸化マンガンを用いたものは、タンタル粉末を焼結した焼結体を、硝酸マンガン水溶液中にディップしたのち引き揚げて、約２００℃の温度に加熱焼成することを複数回（例えば、１０回程度）に繰り返すことにより、二酸化マンガンによる固体電解層を形成するが、焼成による体積の収縮や硝酸マンガン水溶液の溶媒の蒸発等により、二酸化マンガンは密には形成されず、二酸化マンガン層は隙間を有するものとなる。
【０００９】
また、導電性高分子を固体電解質として用いたものでも、化学重合により導電性高分子層を形成した場合には、化学重合によっては重合方向を制御することが困難で、その表面には凹凸が形成されたものとなってしまう。
【００１０】
このため、粒径の小さいカーボンを主体とするカーボン層を形成すると、固体電解質層の表面の凹凸にカーボン粒子が入り込み、固体電解質層との接触面積を低減させることができる。しかし粒径の小さいカーボン粒子は、カーボン粒子内部での断面積が小さいものであることと、カーボン粒子の接触頻度が多いため、接触抵抗も大きなものとなる。このため、カーボン層全体を見ると、カーボン層の導電率は良好とは言えない。
【００１１】
そこで、粒径の小さいカーボン粒子を主体とする第１のカーボン層の上に、粒径の大きい鱗片状のカーボンを主体とする第２カーボン層を形成することにより、第１のカーボン層のカーボン粒子との接触面積の増大が図られるとともに、粒径の大きい鱗片状のカーボン自体の有する内部抵抗が小さいものであるため（粒径が大きい分、導電経路の断面積が大きいものとなるため）、カーボン層の抵抗が低いものとなる。
【００１２】
さらに、カーボン層の上には銀ペースト層を形成するが、銀ペースト層中の銀粒子は３〜１０μｍとカーボン粒子にくらべ大きいものを使用する場合が多い。そのため、鱗片状のカーボンを主体とする第２カーボン層の上に直接銀ペースト層を塗布した場合には、鱗片状のカーボン層の表面が粗いものとなっているため、銀ペーストがカーボン層の隙間に入り込むことができない場合が発生し、結果としてカーボン層と銀ペーストとの接触面積が十分に確保できないなり、接触抵抗の増大を引き起こす。そこでこの発明では、鱗片状のカーボンを主体とする第２カーボン層の上に粒径の小さいカーボンを主体とする第３カーボン層を形成し、カーボン層の表面の凹凸を減少させ、銀ペーストとの接触抵抗の低減を図っている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は固体電解コンデンサの構造を示す断面図、図２は固体電解コンデンサの陰極層の構造を示す拡大図である。
【００１５】
参照符号１は、弁作用を有する金属であるタンタルの粉末を例えば加圧成型した上で焼結し陽極導出線２を立設して形成した陽極体である。陽極体１の表面には誘電体酸化被膜を形成し、その後、陽極体１に硝酸マンガン液を含浸させて焼成し、陽極体１の表面に二酸化マンガン層３を形成し、固体電解質層とする。
【００１６】
さらに、二酸化マンガン層３の上にカーボン層４を形成する。カーボン層４は、まず平均粒径０．１〜１μｍのカーボン粒子を主成分とする第１のカーボン層４１を形成する。カーボン層の形成は、陽極体１をカーボン粒子およびバインダーを分散媒に分散させた分散液に浸漬した後に、引き上げて乾燥する方法によって形成することができる。
【００１７】
第１のカーボン層を形成した後、その表面に平均粒径１〜１０μｍのカーボン粒子を主成分とする第２のカーボン層４２を形成する。さらに、第２のカーボン層を形成した後、その表面にに平均粒径０．１〜１μｍのカーボン粒子を主成分とする第３のカーボン層４３を形成する。この第２のカーボン層４２および第３のカーボン層４３の形成方法は第１のカーボン層４１の形成と同様に、陽極体１を所定のカーボン粒子およびバインダーを分散媒に分散させた分散液に浸漬した後に乾燥する方法にうよって形成することができる。
【００１８】
そして、カーボン層の上に平均粒径１〜１０μｍの鱗片状の銀を主成分とする銀ペースト層５を形成して陰極層とする。
【００１９】
つづいて、銀ペースト層５の陰極リード端子６の接続箇所に銀接着材等の導電性接着剤７を塗布し、陰極リード端子６を接続する。その後、陽極導出線２を陽極リード端子８に、例えばスポット溶接により接続した後、陽極体１および陰極層から成る素子本体全体を、陽極リード端子８および陰極リード端子６の基部を含めてエポキシ系の絶縁性樹脂９で覆い、固体電解コンデンサを完成させる。
【００２０】
以上のような構成の固体電解コンデンサでは、陰極層として粒径の小さいカーボンを主体とする第１カーボン層、粒径の大きい鱗片状のカーボンを主体とする第２カーボン層、粒径の小さいカーボンを主体とする第３カーボン層、銀ペースト層から構成したため、固体電解質層と陰極層の接触抵抗の低減および、陰極層のカーボン層と銀ペースト層の接触抵抗の低減を図ることができるた、固体電解コンデンサ全体としてのＥＳＲの低減を図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明は固体電解コンデンサのＥＳＲの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体電解コンデンサの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の固体電解コンデンサの陰極層の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  焼結体
２  陽極導出線
３  二酸化マンガン層（固体電解質層）
４  カーボン層
４１  第１のカーボン層
４２  第２のカーボン層
４３  第３のカーボン層
５  銀ペースト層
６  陰極リード端子
７  導電性接着材
８  陽極リード端子
９  絶縁性樹脂
【図１】
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【図２】
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