(57)【要約】【課題】等価直列抵抗を増大させること無く、漏れ電流値の低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。【解決手段】ニオブからなる陽極リード１を導出した多孔質陽極体２に誘電体皮膜３を形成する。次に誘電体皮膜３の上に絶縁物であるリン酸ホウ素層４を形成することにより誘電体皮膜３の絶縁性を向上させる。再び化成処理を行い、引き続き、導電性高分子層５、グラファイト層６、銀層７などを形成し、陰極引き出しリード８、陽極引き出しリード９を接続して、モールド樹脂１０で外装する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体皮膜が形成された弁作用金属と、導電性高分子層を含む陰極層とを備える固体電解コンデンサであって、前記誘電体皮膜は絶縁物層で覆われ、前記絶縁物層の上には陰極層が形成されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記弁作用金属はニオブまたはタンタルであることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記絶縁物層はリン酸ホウ素からなることを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
誘電体皮膜が形成された弁作用金属および導電性高分子を用いた固体電解コンデンサの製造方法であって、弁作用金属を陽極酸化して得られる誘電体皮膜の上に絶縁物層を形成する工程と、前記絶縁物層の上に陰極層を形成する工程とを有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記弁作用金属としてニオブまたはタンタルを用いる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。
【請求項６】
前記絶縁物層にはリン酸ホウ素を用いることを特徴とする請求項４または５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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニオブ、タンタルなどの弁作用金属を用いた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】
従来から、表面に誘電体酸化皮膜を形成した弁作用金属からなる陽極体と、ポリピロール系、ポリチオフェン系などの導電性高分子からなる陰極体で構成される固体電解コンデンサが良く知られている。特にニオブを陽極体とした固体電解コンデンサは、小型かつ大静電容量であり、その埋蔵量が豊富で安価であることから次世代の固体電解コンデンサとして期待されている。
【０００３】
以下に、従来技術により、ニオブを用いて陽極体を形成した場合の固体電解コンデンサの製造方法を示す。このとき、従来技術で得られる固体電解コンデンサの断面図である図４を参照する。
【０００４】
（１）：プレス成形によりニオブ金属粉にニオブからなる陽極リード１を埋設した成形体（金属粉末重量８０ｍｇ、粉末平均粒径０．５μｍ）を作製し、真空焼結を行って多孔質陽極体２を得る。
（２）：（１）で作製した多孔質陽極体２をリン酸水溶液に浸せきし、ニオブ陽極リード１を正電極とし、水溶液中の電極を負電極として電圧を１８Ｖ印加して陽極酸化法により誘電体皮膜３を形成する。
（３）：（２）で作製した素子を大気中で２３０℃にて３０分加熱する。
（４）：（３）で作製した素子の陽極リード１を正電極とし、水溶液中の電極を負電極として電圧を１８Ｖ印加して再び化成を実施する。
（５）：（４）で作製した素子の上にポリチオフェンからなる導電性高分子層５を化学重合にて形成する。
（６）：（５）で作製した素子の表面に、グラファイト層６、銀層７をペースト塗布・硬化により形成し、さらにその上に陰極引き出しリード８を接続する。陽極リード１に陽極引き出しリード９を取り付けた素子をモールド樹脂１０により外装してニオブ固体電解コンデンサを得る。
【０００５】
図２に、この従来技術で得られた固体電解コンデンサの漏れ電流を、後述の実施例の場合とともに示す。漏れ電流の評価は電圧下降法（標準抵抗器：１ｋΩ）を用いて定格電圧を印加し、印加電圧に達してから３０秒経過後の電流を測定した。従来技術による漏れ電流の平均値は２．６μＡであった。
【０００６】
図３には、従来技術で得られた固体電解コンデンサの等価直列抵抗を後述の実施例の場合とともに示す。このとき、従来技術による等価直列抵抗の平均値は３８ｍΩであった。
【０００７】
このように導電性高分子層を陰極として用いるタイプの固体電解コンデンサは、二酸化マンガン層を陰極に用いる場合に比べると、等価直列抵抗は小さくなる反面、漏れ電流が大きくなってしまうという欠点を持っている。そのため導電性高分子を用いるタイプのコンデンサにおいて等価直列抵抗を増大させること無く漏れ電流を小さくすることが技術的に肝要である。
【０００８】
下記特許文献１に開示された従来例の固体電解コンデンサの製造方法によれば、導電性高分子化合物の形成後にシランカップリング剤によって表面処理を行い導電性高分子の密着性の改善を達成している。
【０００９】
さらに、下記特許文献２に開示された従来例によれば、導電性ポリマーを使用した固体電解コンデンサの漏洩及び散逸係数において、誘電体皮膜を形成後、陰極材の形成前に表面処理を実施することによって固体電解質との接着強度を高めることで電気特性の改善を図っている。
【００１０】
その特許文献１または２に開示された従来例においては、導電性高分子と固体電解質との密着性または接続強度の向上が図られ、特性の改善がなされているが、洩れ電流値としては、十分に低い値は得られていない。
【００１１】
また、下記特許文献３には、陽極引き出し部分と陰極引き出し部分を明確に区別するために陽極引き出し部分に絶縁物を被覆して、陰極引き出し導電体層を構成する材料が陽極引き出しリードに直接に接触することのない固体電解コンデンサが開示されている。
【００１２】
この特許文献３に開示された技術によれば、陽極引き出し部分と導電体層の間に絶縁物を設けることによって両者を明確に分離することで、洩れ電流値の低減が可能であるが、この技術によって、誘電体皮膜の全体にわたって分布する欠陥部分を通る洩れ電流を低減することはできない。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１１−２１９８６０号公報
【特許文献２】
特表２００２−５２６９１４号公報
【特許文献３】
特開平７−９４３６９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況にあって、本発明の解決しようとする課題は、導電性高分子を陰極に用いるタイプの固体電解コンデンサにおいて、等価直列抵抗を増大させること無く、漏れ電流値の低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である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体電解コンデンサは、誘電体皮膜が形成された弁作用金属と、導電性高分子層を含む陰極層とを備える固体電解コンデンサであって、前記誘電体皮膜は絶縁物層で覆われ、前記絶縁物層の上には陰極層が形成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、誘電体皮膜が形成された弁作用金属および導電性高分子を用いた固体電解コンデンサの製造方法であって、前記弁作用金属を陽極酸化して得られる前記誘電体皮膜の上に絶縁物層を形成する工程と、前記絶縁物層の上に陰極層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、前記弁作用金属はニオブまたはタンタルとすることができる。
【００１８】
そして、前記絶縁物層はリン酸ホウ素からなる層とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る固体電解コンデンサの断面図であり、本実施の形態の説明においても、図１を参照する。
【００２０】
まず、プレス成形によりニオブ、タンタルなどの弁作用金属粉に陽極リード（図１においてはニオブ陽極リード１として示されている）を埋設した成形体を作製し、真空焼結を行って多孔質陽極体２を得る。
【００２１】
この多孔質陽極体２をリン酸水溶液に浸せきし、陽極リード１を正電極とし、水溶液中の電極を負電極として１８Ｖ程度の電圧を印加して陽極酸化法により誘電体皮膜３を形成する。
【００２２】
次に、素子を、飽和したホウ素水溶液に等価モルのリン酸を混合した溶液に浸せきした後、大気中において約２３０℃で３０分程度の熱処理を行なう。これにより誘電体皮膜３の上にリン酸ホウ素層４が形成される。
【００２３】
作製した素子をリン酸水溶液に浸せきし、陽極リード１を正電極とし、水溶液中の電極を負電極として１８Ｖ程度の電圧を印加して再び化成を実施する。
【００２４】
このようにして得られたリン酸ホウ素層４の上に導電性高分子層５を形成し、この導電性高分子層５の表面に、グラファイト層６、銀層７を、ペースト塗布・硬化により形成し、さらにその上に陰極引き出しリード８を接続する。また陽極リードに陽極引き出しリード９を接続して、全体をモールド樹脂１０により外装して固体電解コンデンサを得る。
【００２５】
このように、本実施の形態においては、誘電体皮膜３の上に絶縁物であるリン酸ホウ素層４を形成する手法を用いることが特徴である。
【００２６】
その状況をさらに説明するため、図５に本発明に係る固体電解コンデンサの多孔質陽極体から導電性高分子層までの断面を拡大した図を、図６に従来技術に係る固体電解コンデンサの多孔質陽極体から導電性高分子層までの断面を拡大した図を示す。図５および図６に示すように、誘電体皮膜３には弁作用金属に含まれる不純物や機械的なストレスが原因で抵抗の低い誘電体皮膜欠陥部分１１が存在しており、そこを通って漏れ電流が流れる。
【００２７】
本実施の形態においては、図５に示すように、誘電体皮膜３の上に絶縁体であるリン酸ホウ素層４が形成され、誘電体皮膜欠陥部分１１を高抵抗化することができる。そのゆえ誘電体被膜欠陥部分１１を通過する漏れ電流を低減することができる。それに対して、従来技術では、図６に示すように誘電体皮膜３の上に抵抗の低い導電性高分子層５を直接形成しているため、誘電体皮膜欠陥部分１１を通過する漏れ電流は大きくなる。
【００２８】
ところで、リン酸ホウ素層４は絶縁物であることに加えて、含水塩（ＢＰＯ４・ｎＨ２Ｏ）として存在可能であるため、絶縁効果の高い水分子を誘電体皮膜３の上に固定化できる。したがってリン酸ホウ素層４はそれ以外の絶縁物と比べて絶縁効果が高い。ただし、一般には誘電体皮膜の上に形成する絶縁物としては、誘電体皮膜との密着性が良く、誘電体皮膜欠陥部分に入り込んで、洩れ電流の経路を遮断するものであればよく、リン酸ホウ素には限らない。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明の実施例の固体電解コンデンサを作製する工程に関して、その構造を示す図１を参照しながら説明する。
【００３０】
（１）：プレス成形によりニオブからなる金属粉にニオブ陽極リード１を埋設した成形体（金属粉末重量８０ｍｇ、粉末平均粒径０．５μｍ）を作製し、真空焼結を行って多孔質陽極体２を得る。
（２）：（１）で作製した多孔質陽極体２をリン酸水溶液に浸せきし、陽極リード１を正電極とし、水溶液中の電極を負電極として電圧を１８Ｖ印加して陽極酸化法により誘電体皮膜３を形成する。
（３）：（２）で作製した素子を飽和したホウ素水溶液に等価モルのリン酸を混合した溶液に５分間浸せきした。
（４）：（３）で作製した素子を大気中において２３０℃で３０分の熱処理を行なう。これにより誘電体皮膜３の上にリン酸ホウ素層４が形成される。
（５）：（４）で作製した素子をリン酸水溶液に浸せきし、陽極リード１を正電極とし、水溶液中の電極を負電極として電圧を１８Ｖ印加して再び化成を実施する。
（６）：（５）で作製した素子のリン酸ホウ素層４の上にポリチオフェンからなる導電性高分子層５を化学重合にて形成する。
（７）：（６）で作製した素子の導電性高分子層５の表面に、グラファイト層６、銀層７を、ペースト塗布・硬化により形成し、さらにその上に陰極引き出しリード８を接続する。陽極リード１に陽極引き出しリード９を取り付けた素子をモールド樹脂１０により外装してニオブ固体電解コンデンサを得る。
【００３１】
図２に、本実施例および既述の従来技術で得られた固体電解コンデンサの漏れ電流の比較図を示す。本実施例での漏れ電流は平均で１．１μＡであり、従来の漏れ電流が平均で２．６μＡであったのに比べ、４０％程度まで低減された。
【００３２】
図３は、本実施例および既述の従来技術で得られた固体電解コンデンサの等価直列抵抗の比較図である。等価直列抵抗の平均値は３８ｍΩであり、従来と同等に良好であった。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、導電性高分子を陰極とする固体電解コンデンサにおいて、等価直列抵抗の増大が無く、漏れ電流が少ない固体電解コンデンサとその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体電解コンデンサの断面図。
【図２】実施例および従来技術による固体電解コンデンサの漏れ電流の比較図。
【図３】実施例および従来技術による固体電解コンデンサの等価直列抵抗の比較図。
【図４】従来技術に係る固体電解コンデンサの断面図。
【図５】本発明に係る固体電解コンデンサの多孔質陽極体から導電性高分子層までの断面の拡大図。
【図６】従来技術に係る固体電解コンデンサの多孔質陽極体から導電性高分子層までの断面の拡大図。
【符号の説明】
１    陽極リード
２    多孔質陽極体
３    誘電体皮膜
４    リン酸ホウ素層
５    導電性高分子層
６    グラファイト層
７    銀層
８    陰極引き出しリード
９    陽極引き出しリード
１０    モールド樹脂
１１    誘電体皮膜欠陥部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005005430.tif 000006
【図５】
2005005430.tif 000007
【図６】
2005005430.tif 000008