(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に誘電体層を有するコンデンサ素子と、
前記陰極に接続される陰極端子とを備え、
前記陰極と前記陰極端子とは、前記陰極上に形成された導電性接着剤層と、前記陰極端子の一端の周囲を覆うように形成された有機シラン層とを介して電気的に接続されている、コンデンサ。
【請求項２】
前記導電性接着剤層は、銀粒子を含み、
前記有機シラン層は、アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）およびメルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）からなるグループより選択される少なくとも１つの有機シランを含む、請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
陽極と陰極との間に誘電体層を有するコンデンサ素子を形成する工程と、
前記陰極上に形成された導電性接着剤層と、前記陰極端子の一端の周囲を覆うように形成された有機シラン層とを介して前記陰極と陰極端子とを電気的に接続する工程とを備える、コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記有機シラン層は、前記陰極端子を有機シランを含む水溶液中に浸漬することにより前記陰極端子の一端の周囲を覆うように形成される、請求項３に記載の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、コンデンサおよびその製造方法に関し、特に、コンデンサ素子の電極に電極端子を接続するコンデンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンデンサ素子の一対の電極にそれぞれ電極端子が接続されたコンデンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９は、従来の固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図９を参照して、従来の固体電解コンデンサの構造について説明する。
【０００４】
従来の固体電解コンデンサでは、図９に示すように、陽極１０１と、陽極１０１上に形成された誘電体層１０２と、誘電体層１０２上に形成された電解質層１０３と、電解質層１０３上に形成された陰極１０４とを有するコンデンサ素子１０５を備えている。
【０００５】
陽極１０１は、陽極リード１０１ａと、陽極リード１０１ａ上に陽極リード１０１ａの一部が露出するように形成されたタンタル粒子などの多孔質焼結体からなる板状の基体１０１ｂとから構成されている。
【０００６】
誘電体層１０２は、基体１０１ｂの周囲を覆うように形成されており、タンタルの酸化物などから構成されている。なお、誘電体層１０２は、陽極１０１を陽極酸化することにより形成される。
【０００７】
電解質層１０３は、誘電体層１０２の周囲を覆うように形成されており、二酸化マンガンやポリピロールなどの導電性高分子から構成されている。
【０００８】
陰極１０４は、電解質層１０３の周囲を覆うように形成されたグラファイトなどのカーボン粒子を含む第１導電層１０４ａと、第１導電層１０４ａの周囲を覆うように形成された銀粒子を含む第２導電層１０４ｂとから構成されている。なお、第１導電層１０４ａは、カーボンペーストを電解質層１０３上に塗布、乾燥することにより形成され、第２導電層１０４ｂは、銀ペーストを第１導電層１０４ａ上に塗布、乾燥することにより形成される。
【０００９】
コンデンサ素子１０５の陰極１０４の上面には、導電性接着剤層１０６が形成され、導電性接着剤層１０６を介して陰極１０４と陰極端子１０８とが接続されている。導電性接着剤層１０６は、銀粒子から構成されており、銀ペーストを陰極１０４上に塗布、乾燥することにより形成される。また、陽極１０１から露出した陽極リード１０１ａ上には、陽極端子１０９が溶接により接続されている。なお、陰極端子１０８および陽極端子１０９は、ニッケル、銅およびこれらの合金から構成されており、特に、導電性接着剤１０６を介してコンデンサ素子１０５の陰極１０４と接続される陰極端子１０８の表面には、導電性接着剤層１０６と陰極端子１０８との接着性が向上するように、銀メッキ層１０８ａが形成されている。
【００１０】
さらに、陰極端子１０８および陽極端子１０９の端部が外部に引き出されるように、コンデンサ素子１０５、陰極端子１０８および陽極端子１０９の周囲には、モールド外装樹脂１１０が形成されている。これにより、従来の固体電解コンデンサが構成されている。
【特許文献１】特開２００２−１３４３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記した従来の固体電解コンデンサにおいても、導電性接着剤層１０６と陰極端子１０７との間の接触抵抗が大きくなることがあり、高周波領域における等価直列抵抗（ＥＳＲ）が大きくなりやすいという問題点があった。
【００１２】
この発明は、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、
この発明の１つの目的は、等価直列抵抗が小さいコンデンサを提供することである。
【００１３】
この発明のもう１つの目的は、等価直列抵抗が小さいコンデンサ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に、この発明の第１の局面によるコンデンサは、一対の電極の間に誘電体層を有するコンデンサ素子と、電極に接続される電極端子とを備え、電極と電極端子とは、電極上に形成された導電性接着剤層および導電性接着剤層上に形成された有機シラン層を介して接続されている。
【００１５】
この第１の局面によるコンデンサでは、上記のように、導電性接着剤層と陰極端子とは、有機シラン層を介して接続され、有機シラン層と導電性接着剤層との間には、化学的な結合が生じるので、導電性接着剤層と電極端子との接着性を向上させることができる。これにより、電極と電極端子との間の接触抵抗を低減することができるので、高周波領域においてＥＳＲの小さいコンデンサを得ることができる。
【００１６】
上記第１の局面によるコンデンサにおいて、好ましくは、導電性接着剤層は、銀粒子を含み、有機シラン層は、アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）およびメルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）からなるグループより選択される少なくとも１つの有機シランを含む。このように構成すれば、ＡＰＴＥＳ中のアミノ基およびＭＰＴＭＳ中のメルカプト基は、銀と強い結合力を有するので、さらに大きな密着性を得ることができる。
【００１７】
また、この発明の第２の局面によるコンデンサの製造方法は、一対の電極の間に誘電体層を有するコンデンサ素子を形成する工程と、電極上に形成された導電性接着剤層および導電性接着剤層上に形成された有機シラン層を介して電極と電極端子とを接続する工程とを備える。
【００１８】
この第２の局面によるコンデンサの製造方法では、上記のように、電極と電極端子とは、電極上に形成された導電性接着剤層および導電性接着剤層上に形成された有機シラン層を介して接続されるので、導電性接着剤層と陰極端子とは、有機シラン層を介して接続され、有機シラン層と導電性接着剤層との間には、化学的な結合が生じる。これにより、導電性接着剤層と電極端子との接着性を向上させることができるので、電極と電極端子との間の接触抵抗を低減することができる。その結果、高周波領域においてＥＳＲの小さいコンデンサを容易に製造することができる。
【００１９】
上記第２の局面によるコンデンサの製造方法において、好ましくは、有機シラン層は、前記電極端子を有機シランを含む水溶液中に浸漬することにより形成される。このように構成すれば、容易に電極端子の表面に有機シラン層を均一に形成することができるので、導電性接着剤層と電極端子との接着性をさらに向上させることができる。
【００２０】
なお、本発明における「コンデンサ素子」とは、アルミニウムやタンタルなどを用いた電解コンデンサ素子や、タンタル、ニオブ、チタンなどを用いた固体電解コンデンサ素子、あるいは、セラミックコンデンサ素子および電気２重層キャパシタ素子などを含む広い概念である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。図１を参照して、本発明の実施例１による固体電解コンデンサの構造について説明する。
【００２３】
本発明の実施例１による固体電解コンデンサでは、図１に示すように、陽極１と、陽極１上に形成された誘電体層２と、誘電体層２上に形成された電解質層３と、電解質層３上に形成された陰極４とを有するコンデンサ素子５を備えている。
【００２４】
陽極１は、ニオブからなる陽極リード１ａと、陽極リード１ａ上に陽極リード１ａの一部が露出するように形成された約２μｍの平均粒径を有するニオブ粒子の多孔質焼結体からなる約３．３ｍｍ×約２．７ｍｍ×約１．７ｍｍの直方体状の基体１ｂとから構成されている。なお、陽極１は、本発明の「電極」の一例である。
【００２５】
誘電体層２は、基体１ｂの周囲を覆うように形成されており、酸化ニオブから構成されている。
【００２６】
電解質層３は、誘電体層２の周囲を覆うように形成されており、ポリピロールから構成されている。
【００２７】
陰極４は、電解質層３の周囲を覆うように形成された約５μｍ〜約６μｍの平均粒径を有するグラファイト粒子を含む約１０μｍの膜厚を有する第１導電層４ａと、第１導電層４ａの周囲を覆うように形成された約３μｍ〜約４μｍの平均粒径を有する銀粒子を含む約１０μｍの膜厚を有する第２導電層４ｂとから構成されている。なお、陰極４は、本発明の「電極」の他の一例である。
【００２８】
コンデンサ素子５の上面に形成された陰極４上には、約３μｍ〜約４μｍの平均粒径を有する銀粒子を含む導電性接着剤層６が形成されている。また、導電性接着剤層６上には、アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）からなる有機シラン層７が形成されている。そして、導電性接着剤層６および有機シラン層７を介して陰極４と約０．１ｍｍの厚みを有する銅からなる陰極端子８とが接続されている。
【００２９】
また、陽極１から露出した陽極リード１ａ上には、約０．１ｍｍの厚みを有する銅からなる陽極端子９が溶接により接続されている。なお、陰極端子８および陽極端子９は、本発明の「電極端子」の一例である。
【００３０】
さらに、陰極端子８および陽極端子９の端部が外部に引き出されるように、コンデンサ素子５、陰極端子８および陽極端子９の周囲には、モールド外装樹脂１０が形成されている。これにより、本発明の実施例１による固体電解コンデンサが構成されている。
【００３１】
図２〜図７は、本発明の実施例１による固体電解コンデンサの形成プロセスを説明するための断面図である。図２〜図７を参照して、次に、上記のような構造を有する本発明の実施例１による固体電解コンデンサの形成プロセスについて説明する。
【００３２】
［陽極の作製］
まず、図２に示すように、約２μｍの平均粒径を有するニオブ粒子の多孔質焼結体からなる約３．３ｍｍ×約２．７ｍｍ×約１．７ｍｍの直方体状の基体１ｂと陽極リード１ａとを備える陽極１を形成した。多孔質焼結体の形成は、陽極リード１ａの一部を埋め込んだニオブ粒子からなる成形体を真空中で熱処理することにより行った。
【００３３】
［誘電体層の形成］
次に、陽極１を約６０℃に保持した約０．１ｗｔ％のリン酸水溶液中において約１０Ｖの定電圧で約１０時間陽極酸化を行うことにより、図３に示すように、基体１ｂの周囲を覆うように、酸化ニオブからなる誘電体層２を形成した。
【００３４】
［電解質層の形成］
次に、図４に示すように、重合などにより誘電体層２の周囲を覆うように、誘電体層２上にポリピロールからなる電解質層３を形成した。
【００３５】
［陰極の形成］
次に、図５に示すように、電解質層３の周囲を覆うように、電解質層３上に、約５μｍ〜約６μｍの平均粒径を有するグラファイト粒子を含むグラファイトペーストを塗布し、約８０℃で約３０分間乾燥することによりグラファイト粒子を含む約１０μｍの膜厚を有する第１導電層４ａを形成した後、第１導電層４ａの周囲を覆うように、第１導電層４ａ上に約３μｍ〜約４μｍの平均粒径を有する銀粒子を含む銀ペーストを塗布し、約１６０℃で約６０分間乾燥することにより銀粒子を含む約１０μｍの膜厚を有する第２導電層４ｂを形成した。これにより、電解質層３の周囲を覆うように第１導電層４ａおよび第２導電層４ｂが積層された陰極４を形成するとともに、陽極１と、陽極１上に形成された誘電体層２と、誘電体層２上に形成された電解質層３と、電解質層３上に形成された陰極４とを有するコンデンサ素子５を形成した。
【００３６】
［電極端子の接続］
次に、約０．１ｍｍの厚みを有する銅からなる陰極端子８の一端をＡＰＴＥＳを約０．０１ｗｔ％含有する水溶液中に約１０分間浸漬した後、陰極端子８を水洗し、さらに約６０℃で約１０分間乾燥した。これにより、図６に示すように、陰極端子８の一端の周囲を覆うように、陰極端子８上にＡＰＴＥＳからなる有機シラン層７を形成した。さらに、有機シラン層７の下面上に約３μｍ〜約４μｍの平均粒径を有する銀粒子を含む導電性接着剤６ａを約２ｍｇ塗布した。
【００３７】
次に、図７に示すように、導電性接着剤６ａを介してコンデンサ素子５の上面に形成された陰極４上に陰極端子８を接着し、陰極端子８をコンデンサ素子５に押圧しながら導電性接着剤６ａを約１６０℃の温度で約６０分間乾燥を行うことにより、陰極４と陰極端子８上の有機シラン層７とを接続する導電性接着剤層６を形成した。また、約０．１ｍｍの厚みを有する銅からなる陽極端子９を陽極リード１ａ上に溶接した。
【００３８】
［モールド工程］
最後に、陰極端子８および陽極端子９の端部が外部に引き出されるように、コンデンサ素子５、陰極端子８および陽極端子９の周囲にモールド外装樹脂１０を形成した。このようにして、図１に示すように、実施例１による固体電解コンデンサを作製した。
【００３９】
（実施例２〜６）
実施例２〜６として、上記実施例１において、ＡＰＴＥＳからなる有機シラン層７に代えて、それぞれ、メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、フェニルトリエトキシシラン（ＰＴＥＳ）、ビニルトリエトキシシラン（ＶＴＥＳ）、および、テトラエトキシシラン（ＴＥＳ）からなる有機シラン層７とする以外は、実施例１と同様の構造を有する固体電解コンデンサを作製した。
【００４０】
ここで、実施例２〜６による固体電解コンデンサの作製においては、上記実施例１で用いた陰極端子８の一端を浸漬するＡＰＴＥＳを約０．０１ｗｔ％含有する水溶液に代えて、それぞれ、ＭＰＴＭＳ、ＭＴＥＳ、ＰＴＥＳ、ＶＴＥＳおよびＴＥＳを約０．０１ｗｔ％含有する水溶液を用いる以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを作製した。
【００４１】
（比較例１）
比較例１として、上記実施例１で用いたＡＰＴＥＳからなる有機シラン層７が形成された陰極端子８に代えて、有機シラン層が形成された陰極端子を用いる以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを作製した。即ち、比較例１では、陰極と陰極端子とは導電性接着剤層のみを介して接続されている。
【００４２】
（比較例２）
比較例２として、上記実施例１で用いたＡＰＴＥＳからなる有機シラン層７が形成された陰極端子８に代えて、スズメッキ層が形成された陰極端子を用いる以外は、実施例１と同様の方法で固体電解コンデンサを作製した。即ち、比較例２では、陰極と陰極端子とは陰極上に形成された導電性接着剤層および導電性接着剤層上に形成されたスズメッキ層を介して接続されている。
【００４３】
［評価］
次に、実施例１〜実施例６、比較例１および比較例２において作製した固体電解コンデンサに対して、約１００ｋＨｚの周波数におけるＥＳＲ測定を行った。ＥＳＲの測定は、ＬＣＲメータを用いて陰極端子８と陽極端子９との間に電圧を印加することにより行った。結果を表１に示す。なお、表１においては、比較例２の測定結果を１００として、実施例１〜実施例６および比較例１の測定結果を規格化した値を示している。
【００４４】
【表１】
0004739864.tif 000002
表１に示すように、実施例１〜実施例６の固体電解コンデンサでは、いずれも比較例１および比較例２の固体電解コンデンサよりＥＳＲが低減していることが判明した。
【００４５】
ここで、上記熱処理後の実施例１において作製した固体電解コンデンサを分解し、図１に示す断面方向から陰極端子８と有機シラン層７および導電性接着剤層６との界面付近の元素分析を行った。
【００４６】
図８は、本発明の実施例１の固体電解コンデンサについて、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）法による測定結果を示す特性図である。なお、図８において、縦軸は、元素の含有量（原子％）を示し、横軸は、図１に示す断面方向から観察した陰極端子８の内部から導電性接着剤層６の内部に向かう方向の位置を示している。
【００４７】
図８に示すように、本発明の実施例１の固体電解コンデンサでは、横軸が約２０ｎｍ付近から約１５０ｎｍ付近に向かって、銅（Ｃｕ）濃度が減少するとともに銀（Ａｇ）濃度が増加しており、また、約６５ｎｍ付近にはケイ素（Ｓｉ）の存在が認められた。これより、この約６５ｎｍ付近が陰極端子８と導電性接着剤層６との界面であって、その界面には、非常に薄い有機シラン層７が形成されていることがわかった。
【００４８】
以上の結果より、有機シラン層７を導電性接着剤層６と陰極端子８との間に形成することにより、導電性接着剤層６と陰極端子８との密着性が向上し、ＥＳＲが低減することがわかった。
【００４９】
また、ＥＳＲの低減に対しては、特に、有機シラン層７がＡＰＴＥＳおよびＭＰＴＭＳが好ましいことがわかった。この要因として、ＡＰＴＥＳのアミノ基およびＭＰＴＭＳのメルカプト基がそれぞれ導電性接着剤層６中の銀粒子と強い結合力を有するためと考えられる。
【００５０】
なお、今回開示された実施例は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５１】
たとえば、上記実施例では、有機シラン層７は、ＡＰＴＥＳ、ＭＰＴＭＳ、ＭＴＥＳ、ＰＴＥＳ、ＶＴＥＳおよびＴＥＳから構成されていたが、本発明はこれに限らず、他のメチル系シラン、フェニル系シラン、ビニル系シラン、アルコキシシラン、メルカプト系シラン、および、アミノ系シランから構成されていてもよく、あるいは、上記の有機シランからなるグループより選択される少なくとも１つの有機シランを含んでいてもよい。さらに、有機シラン層７は、これらの有機シラン以外に他の材料を含んでいてもよい。
【００５２】
また、上記実施例では、銀粒子を含む導電性接着剤層６を用いていたが、本発明はこれに限らず、銅や金など他の金属粒子や合金粒子を含有していてもよく、あるいは、これらの混合粒子を含有していてもよい。
【００５３】
また、上記実施例では、有機シランを含有する水溶液中に陰極端子８を浸漬し、これを水洗、乾燥することにより陰極端子８上に有機シラン層７を形成したが、本発明はこれに限らず、有機シランを含有する水溶液を陰極端子８に噴霧するなど、別の方法で陰極端子８に付着させ、これを乾燥することにより、有機シラン層７を形成してもよい。
【００５４】
また、上記実施例では、一方の電極と電極端子との接続、すなわち、陰極端子８と陰極４との接続にのみ導電性接着剤層６および有機シラン層７を用いたが、本発明はこれに限らず、他方の電極と電極端子との接続、すなわち、陽極端子９と陽極リード１ａとの接続に対しても導電性接着剤層および有機シラン層を用いてよく、両方の電極と電極端子との接続に導電性接着剤層および有機シラン層を用いてもよい。
【００５５】
また、上記実施例では、コンデンサ素子５はニオブ固体電解コンデンサ素子から構成されていたが、本発明はこれに限らず、タンタルおよびチタンなどの他の弁作用金属を用いた材料固体電解コンデンサ素子であってもよく、あるいは、アルミニウム電解コンデンサ素子やセラミックコンデンサ素子および電気２重層キャパシタ素子など他のコンデンサ素子であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例１による固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。
【図２】本発明の実施例１による固体電解コンデンサの形成プロセスの第１工程を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施例１による固体電解コンデンサの形成プロセスの第２工程を説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施例１による固体電解コンデンサの形成プロセスの第３工程を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施例１による固体電解コンデンサの形成プロセスの第４工程を説明するための断面図である。
【図６】本発明の実施例１による固体電解コンデンサの形成プロセスの第５工程を説明するための断面図である。
【図７】本発明の実施例１による固体電解コンデンサの形成プロセスの第６工程を説明するための断面図である。
【図８】本発明の実施例１の固体電解コンデンサについて、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）法による測定結果を示す特性図である。
【図９】従来の固体電解コンデンサの構造を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１      陽極
１ａ    陽極リード
１ｂ    基体
２      誘電体層
３      電解質層
４      陰極
４ａ    第１導電層
４ｂ    第２導電層
５      コンデンサ素子
６      導電性接着剤層
７      有機シラン層
８      陰極端子
９      陽極端子
１０    モールド外装樹脂
【図１】
0004739864.tif 000003
【図２】
0004739864.tif 000004
【図３】
0004739864.tif 000005
【図４】
0004739864.tif 000006
【図５】
0004739864.tif 000007
【図６】
0004739864.tif 000008
【図７】
0004739864.tif 000009
【図８】
0004739864.tif 000010
【図９】
0004739864.tif 000011