(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極体の表面に誘電体酸化皮膜と陰極層を順次形成した陰極部と、この陰極部から延出する陽極部とからなるコンデンサ素子を複数作製するステップと、
上記陰極部に熱硬化性の導電性ペーストを塗布すると共に、陰極部と上記陽極部との境界及びその近傍に熱硬化性の樹脂を塗布し、積層後に導電性ペーストと樹脂とを加熱して硬化させるステップと、
上記コンデンサ素子の陽極部に陽極端子を溶接固定するステップと、
を有することを特徴とする積層型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
上記陰極部と上記陽極部との境界及びその近傍に熱硬化性の樹脂を塗布するステップにおいて、樹脂を上記コンデンサ素子の両面に塗布する、請求項１記載の積層型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
上記樹脂としてエポキシ樹脂を主体とする樹脂を用いる、請求項１又は２のいずれかに記載の積層型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】
本発明は、積層型固体電解コンデンサ及びその製造方法に関し、特に歩留りを向上させることができる積層型固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層型固体電解コンデンサは、以下の製造方法で作製されていた。即ち、図９に示すように、弁作用を有する金属であるアルミニウム箔１の表面に、誘電体酸化皮膜２と、固体電解質層３ａ、カーボン層３ｂ、及び銀ペイント層３ｃからなる陰極層３とを順次形成してコンデンサ素子６を作製する。次いで、図１０に示すように、複数のコンデンサ素子６を積層状態で、陽極端子１２へ抵抗溶接することにより接続し、陰極端子１３へは導電接着剤１７により接続し、最後に外装樹脂１４を用いて被覆して積層型固体電解コンデンサを作製していた。
【０００３】
なお、上記コンデンサ素子６を積層する場合には、先ずコンデンサ素子６の陰極部８を保持しつつ搬送とリードフレーム上への載置とを実行した後、コンデンサ素子６の陽極部７と陽極端子１２を抵抗溶接にて接続した後、その接続されたコンデンサ素子６の陽極部７に新たに積層させるコンデンサ素子６の陽極部７を溶接する。そして、このような作業を繰り返すことで積層している（下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１３５３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の積層型固体電解コンデンサでは、図９に示すように、陽極部７の厚みＬ１１≒１００μｍで、陰極部８の厚みＬ１２≒２３０μｍであるため、陽極部７の厚みＬ１１と陰極部８の厚みＬ１２との差異が大きく、図１０に示すように、陽極部７と陰極部８との境界で折れ曲がる。このため、抵抗溶接の際に、陽極部７と陰極部８との境界或いはその近傍（図１０における５０）に引っ張り応力と曲げ応力とが加わって、当該部分に応力が集中する。したがって、陽極部７と陰極部８との境界或いはその近傍における陽極部７で亀裂が生じ、この結果、コンデンサの漏れ電流の増大による製品不良が発生していた。
【０００６】
また、コンデンサ素子の陰極部８を構成する導電性ポリマーからなる固体電解質層３ａを形成するに際して、誘電体酸化皮膜２が形成されたアルミニウム箔１をポリマー成形するため所定の混合液に所定の位置まで浸漬させる必要がある。このとき現状では液面の位置にバラツキが生じるので、重合形成された固体電解質層３ａの先端位置が左右にばらつく。この結果、作製されたコンデンサ素子の陽極部７と陰極部８との境界には、左右にバラツキが存在することになる。また、重合形成された固体電解質層３ａの先端位置に左右のバラツキが殆ど存在しない場合であっても、コンデンサ素子６の積層時において実装位置がずれることにより、陽極部７と陰極部８との境界には左右のバラツキが生じる場合があった。このように陽極部７と陰極部８との境界において左右のバラツキが存在することにより、コンデンサ素子と実装する電極又は隣接するコンデンサ素子同士の対極が接触することにより、ショートによる不良の原因となるという課題を有していた。特に、陽極端子１２から離れて配置されるコンデンサ素子６において顕著である。
【０００７】
本発明は、上記の実情を鑑みて考え出されたものであり、その目的は、漏れ電流の増大や、ショートによる不良を抑制することにより、歩留りを飛躍的に向上させることができる積層型固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため本発明のうち請求項１記載の発明は、陽極体の表面に誘電体酸化皮膜と陰極層を順次形成した陰極部と、この陰極部から延出する陽極部とからなるコンデンサ素子を複数作製するステップと、上記陰極部に熱硬化性の導電性ペーストを塗布すると共に、陰極部と上記陽極部との境界及びその近傍に熱硬化性の樹脂を塗布し、積層後に導電性ペーストと樹脂とを加熱して硬化させるステップと、上記コンデンサ素子の陽極部に陽極端子を溶接固定するステップと、を有することを特徴とする。
上記方法で作製した積層型固体電解コンデンサは、陰極部と陽極部との境界及びその近傍に、絶縁性樹脂層が配置されていれば、抵抗溶接の際に、陽極部と陰極部との境界或いはその近傍に曲げ応力が加わるのが抑制されるので、当該部分に加わる応力が小さくなる。この結果、陽極部と陰極部との境界或いはその近傍における陽極部で亀裂が生じることに起因するコンデンサの漏れ電流の増大による不良を抑制することが可能となる。また、絶縁性樹脂層が配置されていれば、陰極部と陽極部との境界に左右のバラツキがあったり、積層時におけるコンデンサ素子の実装位置にバラツキがあっても、コンデンサ素子と実装する電極又は隣接するコンデンサ素子の対極同士が接触しにくくなる。この結果、陰極部と陽極部との境界におけるバラツキや、コンデンサ素子の実装位置のバラツキに起因したショートによる不良を抑制することが可能となる。
また、絶縁性樹脂層を形成するだけであるので、積層型固体電解コンデンサが大型化するという問題はなく、且つ、製造コストの高騰を招くこともない。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記陰極部と上記陽極部との境界及びその近傍に熱硬化性の樹脂を塗布するステップにおいて、樹脂を上記コンデンサ素子の両面に塗布することを特徴とする。
上記方法で作製した積層型固体電解コンデンサは、樹脂層がコンデンサ素子の片面に形成されている場合よりも、両面に形成されている場合の方が、抵抗溶接の際に、陽極部と陰極部との境界或いはその近傍に加わる応力を上下両面の樹脂層で抑制するので、応力抑制効果が大きい。この結果、陽極部と陰極部との境界或いはその近傍における陽極部で亀裂が生じることに起因するコンデンサの漏れ電流の増大による不良を抑制することが可能となる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか記載の発明において、上記樹脂としてエポキシ樹脂を主体とする樹脂を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、製造コストの高騰や大型化を招来することなく、漏れ電流の増大や、ショートによる不良を抑制することにより、積層型固体電解コンデンサの歩留りを飛躍的に向上させることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明に係る積層型固体電解コンデンサを、図１〜図３に基づいて詳述する。なお、この発明における積層型固体電解コンデンサは、以下の最良の形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
【００２０】
（積層型固体電解コンデンサの構成）
図１は本発明に係る積層型固体電解コンデンサの縦断面図、図２は本発明に用いるコンデンサ素子の平面図、図３は本発明に用いるコンデンサ素子の断面図である。
【００２１】
図１に示すように、積層型固体電解コンデンサ１０は、複数枚（本例では３枚）積層されたコンデンサ素子６を備え、積層状態の最下位置にあるコンデンサ素子６と下から２番面の位置にあるコンデンサ素子６との間に、陽極端子１２及び陰極端子１３が取り付けられている。そして、コンデンサ素子６、陽極端子１２及び陰極端子１３は、陽極端子１２及び陰極端子１３の下面を残して合成樹脂１４にて覆われている構成である。
【００２２】
上記コンデンコンデンサ素子６は、図２及び図３に示すように、陽極体としての弁作用を有する金属であるアルミニウム箔１の表面に、誘電体酸化皮膜２と、陰極層３とが形成されている。この陰極層３は、ポリチオフェン系の導電性ポリマーからなる固体電解質層３ａと、カーボン層３ｂと、銀ペイント層３ｃとからなる。上記誘電体酸化皮膜上２に陰極層３が形成されている部分が陰極部８となり、陰極層３が形成されていない部分が陽極部７となる。このような構成のコンデンサ素子６を複数枚積層状態で、隣接するコンデンサ素子６における陽極部７同士を溶接固定し、隣接するコンデンサ素子６における陰極部８同士を接着性を有する導電性ペースト１７で接着固定して積層型固体電解コンデンサ１０が形成されている。なお、図２において、２０は抵抗溶接棒の当接位置である。
【００２３】
ここで、積層型固体電解コンデンサ１０に用いられるコンデンサ素子６には、図２及び図３に示すように、上下両面のうち一方の面における陰極部８と陽極部７との境界１５及びその近傍に、絶縁性の樹脂層１６が形成されている。絶縁性樹脂層１６はエポキシ樹脂（例えば、ビスフェノールＦエポキシ樹脂）を主体とする熱硬化性樹脂から成る。このように絶縁性樹脂層１６が存在することにより、抵抗溶接時に陽極部７と陰極部８との境界１５或いはその近傍には曲げ応力が加わるのが抑制されるので、当該部分に加わる応力が小さくなる。この結果、陽極部７と陰極部８との境界１５或いはその近傍における陽極部７で、亀裂が生じることに起因するコンデンサの漏れ電流の増大による不良を抑制することが可能となる。また、絶縁性樹脂層１６が存在することにより、陰極部８と陽極部７との境界に左右のバラツキがあったり、積層時におけるコンデンサ素子６の実装位置にバラツキがあっても、コンデンサ素子６と実装する電極又は隣接するコンデンサ素子６の対極が接触しにくくなる。この結果、陰極部８と陽極部７との境界のバラツキや、コンデンサ素子の実装位置におけるバラツキに起因したショートによる不良を抑制することが可能となる。
【００２４】
（積層型固体電解コンデンサの製造方法）
先ず、コンデンサ素子６の製造方法を示すが、該方法は従来と同じである。
具体的には、アルミニウム箔１を所定濃度のリン酸等の水溶液中で所定電圧にて化成処理し、金屑酸化物からなる誘電体酸化皮膜２を形成させた後、３，４−エチレンジオキシチオフェン、Ｐ−トルエンスルホン酸第二鉄、及び１−ブタノールからなる混合液に前記アルミニウム箔を所定の位置まで浸漬させ、誘電体酸化皮膜２上に導電性高分子ポリマーである３，４−エチレンジオキシチオフェンからなる固体電解質層３を化学酸化重合にて形成した。次に、固体電解質層形成終了後のアルミニウム箔１を、水溶液や有機溶媒にカーボン粉末を拡散させた溶液中に浸漬させ、所定の温度と時間にて乾燥させるという工程を数回繰り返し、カーボン層４を形成させた。最後に、このカーボン層４の表面に銀ペイント層５を形成することによりコンデンサ素子６を作製した。
【００２５】
次いで、コンデンサ素子６の上下面のうち一方の表面で且つ陽極部７と陰極部８との境界１５及び近傍に絶縁性樹脂を塗布すると共に、銀ペイント層３ｃに導電性ペースト１７を塗布した。そして、銀ペイント層３ｃを陰極端子１３に導電性ペースト１７を介して積層し、導電性ペースト１７及び絶縁性樹脂を同時に熱硬化させて、絶縁性樹脂層１６を形成すると共に導電性ペースト１７により銀ペイント層３ｃを陰極端子１３に接着固定させた。なお、絶縁性樹脂は、境界１５から陽極部７側に向けて０．３〜０．５ｍｍの長さ塗布した。このように規制するのは、以下の理由による。すなわち、陰極部８と陽極部７との境界のバラツキの平均値を考慮すると、０．３〜０．５ｍｍであれば充分に効果が得られるからである。それ以上になると、抵抗溶接の不具合が発生する恐れがあるからである。
【００２６】
また、導電性ペースト１７及び絶縁性樹脂を熱硬化させる際には、具体的には下記の条件による予備加熱及び本加熱を行った。
・予備加熱条件
加熱温度：６０℃
加熱時間：３０分
・本加熱条件
加熱温度：１６０℃
加熱時間：１２０分
【００２７】
次いで、コンデンサ素子６の陽極部７を抵抗溶接法で陽極端子１２へ接続させた。こうして、コンデンサ素子の陰極部８を陰極端子１３に導電性ペースト１７で接着固定させた後、コンデンサ素子６の陽極部７を抵抗溶接法で陽極端子１２へ接続した。次いで、絶縁性樹脂及び導電性ペースト１７が塗布されたコンデンサ素子６を積層済みのコンデンサ素子６に積み重ねつつ、上記と同様に導電性ペースト１７と抵抗溶接法を用いることで積層し、このような工程を繰り返すことにより、複数枚のコンデンサ素子６を積層化した。そして、最後に外装樹脂１４にて封止して積層型固体電解コンデンサを完成させた。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
実施例の積層型固体電解コンデンサとしては、上記発明を実施するための最良の形態で説明した積層型固体電解コンデンサと同様にして作製したものを用いた。
このようにして作製した積層型固体電解コンデンサを、以下、本発明コンデンサＡ１と称する。
【００２９】
（実施例２）
図４及び図５に示すように、コンデンサ素子６において、上下両面における陰極部８と陽極部７との境界１５及びその近傍に、絶縁性樹脂層を形成したことの他は、本発明コンデンサＡ１と同様にして積層型固体電解コンデンサを作製した。
このようにして作製した積層型固体電解コンデンサを、以下、本発明コンデンサＡ２と称する。
【００３０】
図６及び図７に示すように、コンデンサ素子６において、積層前に絶縁性樹脂のみを塗布し熱硬化させて絶縁性樹脂層１６を設けた他は、本発明コンデンサＡ１と同様にして積層型固体電解コンデンサを作製した。なお、絶縁性樹脂の熱硬化条件としては、加熱温度１２０℃、加熱時間１２０分とした。
このようにして作製した積層型固体電解コンデンサを、以下、本発明コンデンサＡ３と称する。
【００３１】
（比較例１）
絶縁性樹脂層を設けない他は、本発明コンデンサＡ１と同様にして積層型固体電解コンデンサを作製した。
このようにして作製した積層型固体電解コンデンサを、以下、比較コンデンサＺと称する。
【００３２】
（実験）
本発明コンデンサＡ１、Ａ２及び比較コンデンサＺをそれぞれ１００個作製し、これら積層型固体電解コンデンサの漏れ電流修復処理（エージング）前における漏れ電流不良率、漏れ電流値（平均）、ショート不良率を調べたので、その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
0004731389.tif 000002
【００３４】
（実験結果の検討）
（１）表１より明らかなように、比較コンデンサＸ１に対して本発明コンデンサＡ１、Ａ２、Ａ３ではショート不良が抑制され、漏れ電流不良が大幅に低減したことが認められる。
このような結果が得られたのは、以下の理由による。即ち、比較コンデンサＺでは、抵抗溶接の際に、陽極部７と陰極部８との境界１５或いはその近傍に引っ張り応力と曲げ応力とが加わって当該部分に応力が集中するため、陽極部７と陰極部８との境界１５或いはその近傍における陽極部７で亀裂が生じ、この結果、コンデンサの漏れ電流の増大や、ショートによる不良の原因となる。これに対して、本発明コンデンサＡ１〜Ａ３では、陰極部８と陽極部７との境界１５及びその近傍に絶縁性樹脂層１６が配置されているので、抵抗溶接の際に、陽極部７と陰極部８との境界１５或いはその近傍に曲げ応力が加わるのが抑制され、当該部分に加わる応力が小さくなる。この結果、陽極部７と陰極部８との境界１５或いはその近傍における陽極部７で亀裂が生じることに起因するコンデンサの漏れ電流の増大による不良を抑制することが可能となるという理由によるものと考えられる。また、本発明コンデンサＡ１〜Ａ３では、陰極部８と陽極部７との境界１５及びその近傍に絶縁性樹脂層１６が配置されているので、陰極部８と陽極部７との境界に左右のバラツキがあったり、積層の際のコンデンサ素子６の実装位置にバラツキがあっても、コンデンサ素子６と実装する電極又は隣接するコンデンサ素子６の対極同士が接触しにくくなる。この結果、陰極部８と陽極部７との境界におけるバラツキや、コンデンサ素子の実装位置におけるバラツキに起因したショートによる不良を抑制することが可能となるという理由によるものと考えられる。
【００３５】
（２）また、本発明コンデンサＡ１と本発明コンデンサＡ３とを比較すると、本発明コンデンサＡ３の方が漏れ電流不良が増えていることが認められる。
このような結果が得られたのは、以下の理由による。即ち、本発明コンデンサＡ１では、絶縁性樹脂と導電性ペーストを同時に塗布し、積層後に同時に硬化させたので、絶縁性樹脂層１６の厚みが導電性接着層１７の厚みと同等かそれよりも小さくなっているものと考えられる。これに対して、本発明コンデンサＡ３では、積層前に絶縁性樹脂のみを塗布硬化させた後に、導電性ペーストを塗布し、積層後に導電性ペーストを硬化させたので、絶縁性樹脂層１６の厚みが導電性接着層１７の厚みよりも大きくなっているものと考えられる。この結果、抵抗溶接の際に、陽極部７と陰極部８との境界１５における折れ曲がり角度が、本発明コンデンサＡ１よりも大きくなり、当該境界１５或いはその近傍に加わる応力が大きくなり、この結果、漏れ電流不良が増えたものと考えられる。
【００３６】
（３）また、本発明コンデンサＡ１と本発明コンデンサＡ２では、漏れ電流不良低減効果が大きいが、特に、両面に絶縁性樹脂層１６を設けた本発明コンデンサＡ２の方が、漏れ電流不良低減効果に対してより効果的であることが認められる。
このような結果が得られたのは、以下の理由による。即ち、コンデンサ素子６の片面に絶縁性樹脂層１６を設けるのに比べて両面に設ける方が、抵抗溶接の際に、陽極部７と陰極部８との境界１５或いはその近傍に加わる応力を抑制する効果が大きいと考えられるからである。
【００３７】
（その他の事項）
（１）上記実施例では、全てのコンデンサ素子に絶縁性樹脂層を形成したが、例えば、陽極端子に溶接固定されるコンデンサ素子には絶縁性樹脂層を形成しなくても良い。
【００３８】
これは、コンデンサ素子６における陽極部７の曲がりは、陽極端子１２から離れるにつれ大きくなり、陽極端子１２に実装される１段目のコンデンサ素子６では抵抗溶接時に陽極部７が曲がらない或いは曲がっても極小さいので、絶縁性樹脂層を形成しなくても問題は少ないからである。
【００３９】
（２）上記実施例では、陰極端子の上下面にコンデンサ素子を設けたが、図９に示すように、陰極端子及び陽極端子の上面に最下層のコンデンサ素子を設けるような構造の積層型固体電解コンデンサにも、本発明は適用することができる。
【００４０】
（３）弁作用を有する金属としては上記アルミニウムに限定されず、タンタル、ニオブ等であってもよく、また、固体電解質層としてはポリチオフェン系の導電性ポリマーに限定されず、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリフラン系等の導電性ポリマーや二酸化マンガン等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、例えば携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡ等の移動情報端末のメモリ等のバックアップ用電源などに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る積層型固体電解コンデンサの縦断面図。
【図２】本発明に用いるコンデンサ素子の平面図。
【図３】本発明に用いるコンデンサ素子の断面図。
【図４】本発明に係る積層型固体電解コンデンサの変形例を示す断面図。
【図５】図４に示す積層型固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の断面図。
【図６】本発明に用いる積層型固体電解コンデンサの他の変形例を示す断面図。
【図７】図６に示す積層型固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の断面図。
【図８】本発明に用いる積層型固体電解コンデンサのさらに他の変形例を示す断面図。
【図９】従来のコンデンサ素子の断面図。
【図１０】従来の積層型固体電解コンデンサの縦断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１：アルミニウム箔
２：誘電体酸化皮膜
３：陰極層
３ａ：固体電解質層
３ｂ：カーボン層
３ｃ：銀ペイント層
６：コンデンサ素子
７：陽極部
８：陰極部
１０：積層型固体電解コンデンサ
１６：絶縁性樹脂層
１７：導電性ペースト
【図１】
0004731389.tif 000003
【図２】
0004731389.tif 000004
【図３】
0004731389.tif 000005
【図４】
0004731389.tif 000006
【図５】
0004731389.tif 000007
【図６】
0004731389.tif 000008
【図７】
0004731389.tif 000009
【図８】
0004731389.tif 000010
【図９】
0004731389.tif 000011
【図１０】
0004731389.tif 000012