(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属の表面に形成したエッチング層に、固体電解質材料の浸透を防止するレジスト層を設けることにより陽極部と陰極部を区分し、このレジスト層により区分された陰極部の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層および導電体層を順次形成し、陽極部および導電体層にそれぞれ外部端子を電気的に接続した固体電解コンデンサにおいて、前記レジスト層の陰極部側にエッチング層を除去または圧縮して形成した第一の溝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】
第一の溝よりも陽極部側にエッチング層を除去または圧縮して形成した第二の溝を有し、この第二の溝にレジスト層を形成したこと特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
弁作用金属の表面に形成したエッチング層に、固体電解質の浸透を防止するレジスト層を設けることにより陽極部と陰極部を区分し、このレジスト層により区分された陰極部の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層および導電体層を順次形成し、陽極部および導電体層にそれぞれ外部端子を電気的に接続した固体電解コンデンサの製造方法において、エッチング層を除去または圧縮して形成した第一の溝を形成する工程と、レジスト層を第一の溝よりも陽極部側の所定位置に形成する工程と、陰極部の陽極酸化による誘電体酸化皮膜層を形成する工程と、固体電解質層を形成する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
第一の溝よりも陽極部側にエッチング層を除去または圧縮して形成した第二の溝を有し、この第二の溝にレジスト層を形成したこと特徴とする請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
第一の溝と第二の溝を同時に形成したことを特徴とする請求項４に記載の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】
【０００１】
この発明は、導電性高分子からなる固体電解質層を備えた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。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体電解コンデンサとしては、表面積を拡大したエッチング層を備えた弁作用金属よりなる電極箔に固体電解質層を形成し、さらに、グラファイト層、銀ペースト層からなる導電体層を順次積層して構成したコンデンサ素子とし、このコンデンサ素子を単層あるいは積層して封止した、積層型の固体電解コンデンサが知られている。
【０００３】
このような固体電解コンデンサでは、図３に示すように、電極箔１のエッチング層１３上にレジスト層２を設け、陽極部１１と、固体電解質層６を形成する陰極部１２に区分する。そして、陰極部１２の表面に対して陽極酸化により設けられた誘電体酸化皮膜の上に固体電解質層６および導電体層７を順次形成し、その後、陽極部１１に陽極引き出し部５を接続し、さらに陽極引き出し部５と導電体層７にそれぞれ陽極端子８および陰極端子９を接続し、これらのコンデンサ素子の全体を外装樹脂３でモールド成形により被覆されている。
【０００４】
ここで、固体電解質として導電性高分子を用いる場合、化学酸化重合により導電性高分子を形成する方法が知られているが、化学酸化重合法の場合には誘電体酸化皮膜上に導電性高分子となる重合性モノマー溶液と酸化剤溶液を吐出あるいは塗布する等により、誘電体酸化皮膜上に導電性高分子層を形成する方法となる。なお、この出願の中では重合性モノマー溶液と酸化剤溶液を総称して固体電解質材料とする。この際、エッチング層１３を備えた電極箔１がレジスト層２により陽極部１１と陰極部１２に区分されていないと、エッチング層１３の隙間を通して固体電解質材料が陽極部１１に到達した状態で、固体電解質層が形成されてしまい、陽極部１１と陰極部１２の間で絶縁不良を引き起こしたり、あるいは絶縁破壊にいたる場合がある。
【０００５】
以上の理由から、陽極部１１と陰極部１２を区分することを目的としてレジスト層２が形成されている。このようなレジスト層２は、陽極部１１と陰極部１２の境界となるエッチング層を溝状に除去することにより、電極箔１の未エッチング部（残芯層１４）を露出し、この溝１７にレジスト材を注入し、硬化することにより形成されている。
【０００６】
上述したレジスト層２を形成した固体電解コンデンサとしては、次の特許文献が知られている。
【特許文献１】特開２０００−２４３６６５号公報
【特許文献２】特開２００５−２１６９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなレジスト材は電極箔１の残芯層１４にまで確実に到達して、陽極部１１と陰極部１２を区分する必要があることから、比較的粘性の低い材料を選択すると好適である。ところが、図４に示すように、レジスト材を溝１７に注入した際に、レジスト材がエッチング層１３の隙間にも浸透していく。特に粘性の低いレジスト材を用いた場合には、電極箔１の長さ方向への浸透が著しいものとなる。そして陰極部１２にまで浸透したレジスト材は、陰極部１２の誘電体酸化皮膜を覆うようになるため、その後に固体電解質層６を形成したとしても、レジスト材によって被覆された部分は、コンデンサとしての静電容量を得ることができなくなる。このように、レジスト材が陰極部１２側に流れた場合には、固体電解コンデンサの所望の静電容量を得ることができなくなるおそれがあった。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、簡易な方法によってレジスト層２が陰極部１２に流れ出すことを防止して、固体電解コンデンサの静電容量の減少を防止することができる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している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この出願の請求項１に係る発明は、弁作用金属の表面に形成したエッチング層に、固体電解質の浸透を防止するレジスト層を設けることにより陽極部と陰極部を区分し、このレジスト層により区分された陰極部の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層および導電体層を順次形成し、陽極部および導電体層にそれぞれ外部端子を電気的に接続した固体電解コンデンサにおいて、前記レジスト層の陰極部側にエッチング層を除去または圧縮して形成した第一の溝を有することを特徴とする。
【００１０】
この出願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の固体電解コンデンサにおいて、レジスト層を形成する液状のレジスト材を注入するための第二の溝を設けたことを特徴とする。
【００１１】
この出願の請求項３に係る発明は、弁作用金属の表面に形成したエッチング層に、固体電解質の浸透を防止するレジスト層を設けることにより陽極部と陰極部を区分し、このレジスト層により区分された陰極部の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層および導電体層を順次形成し、陽極部および導電体層にそれぞれ外部端子を電気的に接続した固体電解コンデンサの製造方法において、エッチング層を除去または圧縮して形成した第一の溝を形成する工程と、レジスト層を第一の溝よりも陽極部側の所定位置に形成する工程と、陰極部の陽極酸化による誘電体酸化皮膜層を形成する工程と、固体電解質層を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１２】
この出願の請求項４に係る発明は、請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、第一の溝よりも陽極部側に第二の溝部を有し、第二の溝部にレジスト層を形成したこと特徴とする。
【００１３】
この出願の請求項５に係る発明は、請求項４に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、レジスト層を形成する液状のレジスト材を注入するための第二の溝を、第一の溝と同時に形成したことを特徴とする。
【００１４】
上述の特徴のように、レジスト層の陰極部側にエッチング層を除去または圧縮して形成した第一の溝を有する場合には、レジスト材がエッチング層の隙間に浸透して流れ出しても、陰極部側に浸透したレジスト材は、第一の溝の内壁面にしみ出すようになる。ここで、第一の溝の内壁面にしみ出したレジスト材は、レジスト材自身の表面張力によって、エッチング層の方向にレジスト材を引きつけるような力が働く。このため、レジスト材は第一の溝に流れ出にくい状態となり、第一の溝の内壁面にレジスト材が露出する程度か、レジスト材によって内壁面全体が軽く濡れる程度で止まり、それ以上流れ出すことを防止することができる。このように、レジスト材が陰極部に流れ出すことが防止されるために、陰極部がレジスト材に覆われてしまうことがない。また、レジスト層によって陽極部と陰極部が確実に区分された状態となる。このことによって、陰極部に形成される固体電解質が陽極部と接触することが防止され、陽極部と陰極部が短絡することを確実に防止することができる。
【００１５】
また、第一の溝の他にレジスト材を注入するための第二の溝を設けることにより、レジスト材が電極箔の残芯層に簡易かつ確実に到達し、陽極部と陰極部の区分をより確実なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この出願の請求項１による発明によれば、陰極部１２に導電性高分子よりなる固体電解質層６を形成したときに、固体電解質が陽極部１１に流れ出すことがレジスト層２によって防止されるため、陽極部と陰極部が短絡することがない。さらに、陰極部１２はレジスト層２に被われることがなくなるために、陰極部１２の表面積を固体電解コンデンサの静電容量として寄与させることができる寄与させることができる固体電解コンデンサが得られる。
【００１７】
この出願の請求項２による発明によれば、レジスト層２による陽極部１１と陰極部１２の区分を確実なものとすることができ、陽極部１１と陰極部１２の短絡を確実に防止することができる。
【００１８】
この出願の請求項３による発明によれば、陰極部１２に導電性高分子よりなる固体電解質層６を形成したときに、固体電解質が陽極部１１に流れ出すことがレジスト層２によって防止されるため、陽極部と陰極部が短絡することがない。さらに、陰極部１２はレジスト層２に被われることがなくなるために、陰極部１２の表面積を固体電解コンデンサの静電容量として寄与させることができる固体電解コンデンサを製造することができる。
【００１９】
この出願の請求項４による発明によれば、レジスト層２による陽極部１１と陰極部１２の区分を確実なものとすることができ、陽極部１１と陰極部１２の短絡を確実に防止することができる。
【００２０】
この出願の請求項５による発明によれば、さらに、第一の溝１５と第二の溝１６を同時に形成するため、作業効率が悪化することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１はこの発明におけるアルミニウム固体電解コンデンサの構成を示し、図２は要部拡大断面図である。この発明におけるアルミニウム固体電解コンデンサ及びその製造方法を以下に詳述する。
【００２２】
図１において、電極箔１は、アルミニウム箔をエッチング処理により拡面化処理したもので、アルミニウム箔の両面が多孔質のエッチング層１３となり、内部に隙間を有する構造となっている。また、アルミニウム箔の内部はエッチングされることなくアルミニウムの地金が残されており、このアルミニウム地金が残芯層１４となる。
【００２３】
例えば、電極箔１は厚さが１２０μｍの高純度のアルミニウムよりなるアルミニウム箔を用い、両面よりそれぞれ４０μｍのエッチング層１３を施す。この場合残芯層１４の厚さは４０μｍとなる。
【００２４】
この電極箔１の長手方向の端部の近傍では、端部に近い位置に第二の溝１６が、そしてこの第二の溝１６に平行して第一の溝１５が形成してある。この２本の溝は、エッチング層１３を機械的に切削し、残芯層１４を露出することにより形成したものである。また、レーザーを照射してエッチング層１３を除去する方法で形成することもできる。さらに、機械的な切削とレーザーの照射による除去を組み合わせてもよい。
【００２５】
このようなエッチング層１３の除去の他にも、エッチング層１３の両側より圧縮して、多孔質部のエッチング層１３を押し潰して、隙間が無い状態とすることにより、第二の溝１６および第一の溝１５を形成してもよい。
【００２６】
以上のように、この第二の溝１６および第一の溝１５を形成するのはエッチングにより形成された多孔質部の隙間をなくすことが目的であり、エッチング層１３を除去することによっても、エッチング層１３を押し潰して隙間をなくすことによっても良い。
【００２７】
そして、第二の溝１６にレジスト材を注入する。レジスト材としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性の樹脂、または、紫外線硬化樹脂を用いることができる。レジスト材としては、このレジスト材を注入すると、レジスト材は第二の溝１６の側面よりエッチング層１３の隙間にも浸透していくことになる。このうち、図２に示すように、陰極部１２側に浸透したレジスト材は、第一の溝１５の内壁面にまで浸透する。ここで、レジスト材自身の表面張力によって、エッチング層１３の方向にレジスト材を引きつけるような力が働く。このため、レジスト材は第一の溝１５に流れ出にくい状態となり、第一の溝１５の内壁面にレジスト材が露出する程度で止まり、それ以上流れ出すことが防止される。
【００２８】
この状態でレジスト材を熱硬化する。熱硬化することによって、レジスト層２が形成される。このレジスト層２によって、電極箔１は端部近傍の狭い領域の陽極部１１と、一方端の広い領域の陰極部１２に区分される。
【００２９】
このように、レジスト層２は第一の溝１５によって、陰極部１２側に流れ出ることが防止されている。このために、陰極部１２のエッチング層１３はレジスト材に被覆されていないため、後に説明する固体電解質層６を形成することによって、固体電解コンデンサの静電容量として寄与することができるようになる。
【００３０】
次に、陰極部１２には、アルミニウムを陽極酸化し、酸化アルミニウムからなる誘電体酸化皮膜層を形成する。さらに誘電体酸化皮膜の上に固体電解質層６を形成する。固体電解質層６は重合して導電性高分子となる重合性モノマー溶液と酸化剤溶液を順次、陰極部１２に塗布または吐出する方法によって形成することができる。
【００３１】
固体電解質層６は、誘電体酸化皮膜と接触し、真の陰極としての機能を果たす。このため、固体電解質層６が誘電体酸化皮膜と接触している面積が大きい程、固体電解コンデンサの静電容量が増大することになる。従って、固体電解質材料（重合性モノマー溶液および酸化剤溶液）はエッチング層１３への浸透性が高いことが望ましく、比較的粘性の低い溶液が選択される。
【００３２】
固体電解質材料として比較的粘性の低い溶液を選択した場合には、吐出した後、エッチング層１３に浸透していき、エッチング層１３内部で拡散する。この場合でも、これらの溶液はレジスト層２によって陽極部１１への浸透が抑止され、陽極部１１と陰極部１２の短絡を防止することができる。
【００３３】
以上のように固体電解質層６の形成に用いる重合性モノマーとしてはチオフェン、ピロールまたはそれら誘導体を好適に使用することができる。より具体的には、チオフェン誘導体としては３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴと略記する）を例示することができる。重合性モノマーとしてＥＤＯＴを用いた場合、コンデンサ素子に含浸するＥＤＯＴ溶液としては、その濃度が２５〜３２ｗｔ％となるようにＥＤＯＴを揮発性溶媒に溶解させたものを用いることが好ましい。前記揮発性溶媒としては、ペンタン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、メタノール等のアルコール類、アセトニトリル等の窒素化合物等を用いることができるが、なかでも、メタノール、エタノール、アセトン等が好ましい。
【００３４】
酸化剤としては、エタノールに溶解したパラトルエンスルホン酸第二鉄、過ヨウ素酸もしくはヨウ素酸の水溶液を用いることができ、酸化剤の溶媒に対する濃度は４５〜５５ｗｔ％が好ましく、５０〜５５ｗｔ％がより好ましい。酸化剤の溶媒に対する濃度が高い程、ＥＳＲは低減する。なお、酸化剤の溶媒としては、上記モノマー溶液に用いた揮発性溶媒を用いることができ、なかでもエタノールが好適である。酸化剤の溶媒としてエタノールが好適であるのは、蒸気圧が低いため蒸発しやすく、残存する量が少ないためであると考えられる。
【００３５】
また、固体電解質層６は、導電性高分子粉末を分散させた分散液を塗布し、溶媒（分散媒）を乾燥させて形成することもできる。
【００３６】
さらに、コンデンサ素子の固体電解質層６の上には、グラファイト層および銀ペースト層を順次形成し導電体層７を形成しコンデンサ素子とする。
【００３７】
また、陽極部には陽極引き出し部を接続する。陽極引き出し部は例えば、金属板を電極箔１の陽極部の間に挿入し、側面からのレーザー照射によるレーザー溶接や、電気溶接によって接合される。この陽極引き出し部は、陽極部と、後述する陽極端子の電気的な接続を容易かつ確実なものとするために用いられる。
【００３８】
以上のようにして形成したコンデンサ素子を複数枚積層し、陽極引き出し手段には陽極端子を接続する。一方、導電体層７の銀ペースト層には陰極端子９を接続する。
【００３９】
次いで、これらを陽極端子８と陰極端子９の一部が外部に露出するように外装樹脂３をモールド成形して外装を施し、固体電解コンデンサを得る。
【００４０】
次に第二の実施の形態について説明する。
図５は第二の実施の形態の要部拡大断面図である。
【００４１】
図５において、電極箔１は、アルミニウム箔をエッチング処理により拡面化処理したもので、アルミニウム箔の両面が多孔質のエッチング層１３となり、内部に隙間を有する構造となっている。また、アルミニウム箔の内部はエッチングされることなくアルミニウムの地金が残されており、このアルミニウム地金が残芯層１４となる。
【００４２】
この電極箔１の長手方向の端部の近傍に第一の溝１５が形成してある。この第一の溝１５は、第一の実施の形態と同様、エッチング層１３を機械的に切削し、残芯層１４を露出することにより形成したものである。
【００４３】
そして、第一の溝１５より陽極部側の所定位置にレジスト材を注入する。レジスト材としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の液状の樹脂で熱硬化性のものを用いる。このレジスト材を注入すると、レジスト材はエッチング層１３の隙間に浸透していき、残芯層１４にまで到達する。また、陰極部１２側に浸透したレジスト材は、第一の溝１５の内壁面にまで浸透する。ここで、レジスト材自身の表面張力によって、エッチング層１３の方向にレジスト材を引きつけるような力が働く。このため、レジスト材は第一の溝１５に流れ出にくい状態となり、第一の溝１５の内壁面にレジスト材が露出する程度で止まり、それ以上流れ出すことが防止される。
【００４４】
この状態でレジスト材を硬化する。硬化することによって、レジスト層２が形成される。このレジスト層２によって、電極箔１は端部近傍の狭い領域の陽極部１１と、一方端の広い領域の陰極部１２に区分される
【００４５】
以上のような工程によって、レジスト層２を形成し、その後は第一の実施の形態と同様に固体電解コンデンサを製造する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の固体電解コンデンサの内部構造を示す断面図である。
【図２】この発明の固体電解コンデンサの要部を示す断面図である。
【図３】従来の固体電解コンデンサの内部構造を示す断面図である。
【図４】従来の固体電解コンデンサにおけるレジスト材の流れを説明する断面図である。
【図５】この発明の第二の実施形態の固体電解コンデンサの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    電極箔
１１  陽極部
１２  陰極部
１３  エッチング層
１４  残芯層
１５  第一の溝
１６  第二の溝
１７  溝
２    レジスト層
３    外装樹脂
５    陽極引き出し部
６    固体電解質層
７    導電体層
８    陽極端子
９    陰極端子
【図１】
0004775103.tif 000002
【図２】
0004775103.tif 000003
【図３】
0004775103.tif 000004
【図４】
0004775103.tif 000005
【図５】
0004775103.tif 000006