(57)【要約】【課題】高容量で、漏れ電流を低減することが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】この固体電解コンデンサ１００は、筒状のケース１の内部に、コンデンサ素子２を収容しており、封止材３により、ケース１の開口部は封口されている。コンデンサ素子２は、それぞれ、箔状の陽極２１と陰極２２との間に、箔状のセパレータ２３をはさんで重ね合わせ、これをロール状に巻回した構成を有している。陽極２１では、アルミニウム箔などからなる基体２１ａの両面上に、チタン薄膜などからなる導電体層２１ｂ、２１ｂと、チタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層２１ｃ、２１ｃと、ポリピロールなどからなる電解質層２１ｄ、２１ｄとが順次形成されている。陰極２２では、アルミニウム箔などからなる基体２２ａの表面に、ポリピロールなどからなる電解質層２２ｄ、２２ｄが形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体上に形成されたチタンを含む導電体層と、
前記導電体層上に形成されたチタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層とを備える、固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記基体は、アルミニウムを含む、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記基体は、金属箔からなる、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】
前記誘電体層は、窒素をさらに含む、請求項１〜３に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項５】
前記誘電体層の厚さは、４ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である、請求項１〜４に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項６】
アルミニウムを含む基体上にチタンを含む導電体層を形成する工程と、
前記導電体層が形成された前記基体を熱処理する工程と、
前記熱処理する工程の後に、前記導電体層が形成された前記基体を陽極酸化することにより前記導電体層上に誘電体層を形成する工程とを備える、固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項７】
前記熱処理する工程は、不活性ガス雰囲気中で行われる、請求項６に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項８】
前記熱処理する工程は、窒素ガス雰囲気中で行われる、請求項６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、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関し、特に、チタンと酸素とを含む誘電体層を備える固体電解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、酸化アルミニウムに比べて誘電率が約５倍大きい酸化チタンからなる誘電体層を用いる固体電解コンデンサが知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。ここで、酸化チタンからなる誘電体層は、チタン金属板またはチタン粉末の焼結体からなる基体を陽極として用いており、さらにこの陽極を陽極酸化することによって酸化チタンからなる非晶質状態の誘電体層が形成される。
【特許文献１】特開平５−１２１２７５号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のようにチタンの陽極酸化によって形成される酸化チタンを誘電体層として用いる従来の固体電解コンデンサにおいては、陽極酸化の過程で酸化チタンが結晶化し易く、これにより、誘電体層の絶縁性が低下し、陽極と陰極との間の漏れ電流が大きくなるという問題点があった。また、チタンはアルミニウムと比べると機械的な強度が大きいので、変形させにくく、アルミニウム箔を陽極として用いる従来の固体電解コンデンサのように、陽極を小さい曲率半径でスパイラル状に巻き取ることができないという不具合があった。これにより、固体電解コンデンサの容積当たりの陽極面積を十分大きくすることができないので、固体電解コンデンサの容量を大きくすることができないという問題点があった。
【０００４】
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、高容量で、陽極と陰極との間の漏れ電流を低減することが可能な固体電解コンデンサを提供することである。
【０００５】
この発明のもう１つの目的は、高容量で、陽極と陰極との間の漏れ電流を低減することが可能な固体電解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】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による固体電解コンデンサは、基体と、基体上に形成されたチタンを含む導電体層と、導電体層上に形成されたチタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層とを備える。
【０００７】
この第１の局面による固体電解コンデンサでは、上記のように、誘電体層中にチタン、アルミニウムおよび酸素を含んでおり、誘電体層は、酸化チタンと酸化アルミニウムとが混在した状態になっていると考えられる。このように、酸化チタンと酸化アルミニウムとが混在した誘電体層中では、酸化チタンの結晶化が抑制されると考えられるので、誘電体層中の酸化チタンのうち、絶縁性の低い結晶質のものを少なくすることができる。これにより、誘電体層の絶縁性の低下を抑制することができる。したがって、この第１の局面においては、誘電体層の絶縁性の低下を抑制し、陽極と陰極との間の漏れ電流を低減することが可能な固体電解コンデンサを得ることができる。
【０００８】
上記第１の局面による固体電解コンデンサにおいて、好ましくは、基体は、アルミニウムを含む。このように構成すれば、アルミニウムを含む基体上にチタンを含む導電体層を形成した後、熱処理を行うことにより、基体中のアルミニウムを導電体層中に容易に拡散させることができる。さらに、このチタンおよびアルミニウムを含む導電体層を陽極酸化することにより、容易に、チタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層を形成することができる。このとき、誘電体層は、酸化チタンと酸化アルミニウムとが混在した状態になっていると考えられる。これにより、誘電体層の絶縁性の低下を抑制し、陽極と陰極との間の漏れ電流を低減することが可能な固体電解コンデンサを得ることができる。
【０００９】
上記第１の局面による固体電解コンデンサにおいて、好ましくは、基体は、金属箔からなる。このように構成すれば、金属箔からなる基体は変形させ易いので、上記基体を、容易に、小さい曲率半径でスパイラル状に巻き取ることができる。これにより、固体電解コンデンサの容積当たりの陽極面積を大きくすることができるので、高容量の固体電解コンデンサを得ることができる。特に、基体がアルミニウムを含む金属箔からなる場合には、上述したように、容易に、導電体層中にアルミニウムを拡散させることができるとともに、容易に、小さい曲率半径でスパイラル状に巻き取ることもできる。これにより、誘電体層の絶縁性の低下を抑制し、陽極と陰極との間の漏れ電流を低減することが可能であるとともに、高容量の固体電解コンデンサを得ることができる。
【００１０】
上記第１の局面による固体電解コンデンサにおいて、好ましくは、誘電体層は、窒素をさらに含む。このように構成すれば、誘電体層中の窒素は、酸化チタンの結晶化を抑制することができるので、さらに陽極と陰極との間の漏れ電流を低減することができる。
【００１１】
上記第１の局面による固体電解コンデンサにおいて、好ましくは、誘電体層の厚さは、４ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。また、より好ましくは、誘電体層の厚さは、６ｎｍ〜１５ｎｍの範囲である。このように構成すれば、陽極酸化により誘電体層を形成する際に、誘電体層中の酸化チタンが結晶化しにくく、誘電体層の絶縁性を十分大きくすることができるので、さらに、陽極と陰極との間の漏れ電流の低減を抑制することができる。
【００１２】
また、この発明の第２の局面による固体電解コンデンサの製造方法は、アルミニウムを含む基体上にチタンを含む導電体層を形成する工程と、導電体層が形成された基体を熱処理する工程と、熱処理する工程の後に、導電体層が形成された基体を陽極酸化することにより導電体層上に誘電体層を形成する工程とを備える。
【００１３】
この第２の局面による固体電解コンデンサの製造方法では、上記のように、アルミニウムを含む基体上にチタンを含む導電体層を形成した後、熱処理を行うことにより、基体中のアルミニウムを導電体層中に容易に拡散させることができる。さらに、このチタンおよびアルミニウムを含む導電体層を陽極酸化することにより、容易に、チタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層を形成することができる。このとき、誘電体層は、酸化チタンと酸化アルミニウムとが混在した状態になっていると考えられる。このように、酸化チタンと酸化アルミニウムとが混在した誘電体層中では、酸化チタンの結晶化が抑制されると考えられるので、誘電体層中の酸化チタンのうち、絶縁性の低い結晶質のものを少なくすることができる。これにより、誘電体層の絶縁性の低下を抑制することができる。
【００１４】
また、上述の熱処理により、基体および導電体層にアルミニウムおよびチタンが相互に拡散するので、基体と導電体層との密着性を向上させることができる。その結果、基体と導電体層およびその上に形成されている誘電体層とが剥離しにくいので、固体電解コンデンサの容量が安定し、信頼性を向上させることができる。したがって、この第２の局面においては、誘電体層の絶縁性の低下を抑制し、陽極と陰極との間の漏れ電流を低減することが可能であるとともに、信頼性の高い固体電解コンデンサを容易に製造することができる。
【００１５】
上記第２の局面による固体電解コンデンサにおいて、好ましくは、熱処理する工程は、不活性ガス雰囲気中で行われる。このように構成すれば、熱処理する工程において、不活性ガスと導電体層中のチタンとは反応しないので、導電体層中のチタンの変質は生じない。これにより、導電体層が陽極酸化の際に酸化されにくくなるという不具合は生じない。その結果、陽極酸化を安定して行うことができるので、特性の安定した固体電解コンデンサを容易に製造することができる。
【００１６】
上記第２の局面による固体電解コンデンサにおいて、より好ましくは、熱処理する工程は、窒素ガス雰囲気中で行われる。このように構成すれば、アルミニウムを含む基体から導電体層中にアルミニウムを拡散させるのと同時に、窒素ガス雰囲気から導電体層中に窒素を拡散させることができる。これにより、容易に、チタンおよびアルミニウム含む導電体層中に、さらに窒素を導入することができるので、この導電体層を陽極酸化することにより、容易に、チタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層中に、さらに窒素を含ませることができる。その結果、陽極と陰極との間の漏れ電流を低減することが可能な固体電解コンデンサをさらに容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施の形態に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの一部破断側面図である。また、図２は、本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの内部のコンデンサ素子の一部展開斜視図である。図３は、本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの陽極の断面図である。図４は、本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの陰極の断面図である。図１〜図４を参照して、以下に、本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの構造について説明する。
【００１９】
まず、本発明の一実施形態による固体電解コンデンサ１００では、図１に示すように、アルミニウムなどからなる筒状のケース１の内部に、コンデンサ素子２を収容している。ケース１の開口部には、ゴムやエポキシ樹脂などからなる封止材３が充填されており、これにより、ケース１の開口部は封口されている。また、コンデンサ素子２からは、封止材３を貫通して、リード線４および５がのびている。
【００２０】
また、図２を参照して、コンデンサ素子２は、それぞれ、箔状の陽極２１と陰極２２との間に、紙などからなる箔状のセパレータ２３をはさんで重ね合わせ、これをロール状に巻回した構成を有している。また、リード線４および５は、それぞれ、陽極２１および陰極２２に接続されている。
【００２１】
また、図３を参照して、陽極２１では、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔などのアルミニウムを含み、数１０μｍ〜数１００μｍの厚さを有する箔状の基体２１ａの両面上に、チタン薄膜や窒化チタン薄膜などのチタンを含む導電体層２１ｂ、２１ｂと、チタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層２１ｃ、２１ｃと、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）錯体などの有機半導体および二酸化マンガンなどからなる電解質層２１ｄ、２１ｄとが順次形成されている。
【００２２】
また、図４を参照して、陰極２２では、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔などのアルミニウムを含み、数１０μｍ〜数１００μｍの厚さを有する箔状の基体２２ａの両面に、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）錯体などの有機半導体および二酸化マンガンなどからなる電解質層２２ｄ、２２ｄが形成されている。
【００２３】
次に、本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
【００２４】
まず、図３を参照して、真空中または窒素ガス雰囲気中で、蒸着法、スパッタ法およびイオンプレーティング法などの方法により、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔などのアルミニウムを含む箔状の基体２２ａの両面上にチタン薄膜や窒化チタン薄膜などのチタンを含む導電体層２１ｂ、２１ｂを形成する。
【００２５】
この基体２２ａをアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中または窒素ガス雰囲気中で熱処理する。これにより、導電体層２１ｂ、２１ｂ中に基体２２ａ中のアルミニウムが拡散する。この熱処理の後で、この基体２２ａを水溶液中で陽極酸化することにより、導電体層２１ｂ、２１ｂ中のチタンおよびアルミニウムが酸化するので、導電体層２１ｂ、２１ｂの表面上にチタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層２１ｃ、２１ｃが形成される。
【００２６】
次に、電解重合や気相重合などの方法により、誘電体層２１ｃ、２１ｃの表面上に、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）錯体などの有機半導体および二酸化マンガンなどからなる電解質層２１ｄ、２１ｄを形成する。これにより、基体２１ａの両面上に、導電体層２１ｂ、２１ｂと誘電体層２１ｃ、２１ｃと電解質層２１ｄ、２１ｄとが順次積層された陽極２１が形成される。
【００２７】
また、図４を参照して、電解重合や気相重合などの方法により、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔などのアルミニウムを含む箔状の基体２２ａの両面上に、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）錯体などの有機半導体および二酸化マンガンなどからなる電解質層２２ｄ、２２ｄを形成する。これにより、基体２２ａの両面上に電解質層２２ｄが形成された陰極２２が形成される。
【００２８】
次に、図２を参照して、陽極２１および陰極２２にリード線４および５を取り付けた後で、陰極２２の両面を紙などからなる箔状のセパレータ２３ではさみこみ、さらに、その上に陽極２１を重ね合わせ、これらをロール状に巻回する。これにより、コンデンサ素子２が形成される。
【００２９】
最後に、図１を参照して、このコンデンサ素子２をアルミニウムなどからなる筒状のケース１の内部に収容し、ケース１の開口部にゴムやエポキシ樹脂などからなる封止材３を充填することにより、ケース１の開口部を封口する。以上の方法により、本発明の一実施形態による固体電解コンデンサ１００が作製される。
【００３０】
本発明の一実施形態では、上記のように、誘電体層２１ｃ、２１ｃ中にチタン、アルミニウムおよび酸素を含んでおり、誘電体層２１ｃ、２１ｃは、酸化チタンと酸化アルミニウムとが混在した状態になっていると考えられる。このように、酸化チタンと酸化アルミニウムとが混在した誘電体層２１ｃ、２１ｃ中では、酸化チタンの結晶化が抑制されると考えられるので、誘電体層２１ｃ、２１ｃ中の酸化チタンのうち、絶縁性の低い結晶質のものを少なくすることができる。これにより、誘電体層２１ｃ、２１ｃの絶縁性の低下を抑制することができる。したがって、この第１の局面においては、誘電体層２１ｃ、２１ｃの絶縁性の低下を抑制し、陽極２１と陰極２２との間の漏れ電流を低減することが可能な固体電解コンデンサを得ることができる。
【００３１】
また、本発明の一実施形態では、上記のように、基体２１ａは、アルミニウムを含んでおり、また、基体２１ａの両面上にチタン薄膜や窒化チタン薄膜などのチタンを含む導電体層２１ｂ、２１ｂを形成した後に、熱処理を行っている。これにより、基体２１ａ中のアルミニウムを導電体層２１ｂ、２１ｂ中に容易に拡散させることができる。さらに、このチタンおよびアルミニウムを含む導電体層２１ｂ、２１ｂを陽極酸化することにより、容易に、チタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層２１ｃ、２１ｃを形成することができる。これにより、誘電体層２１ｃ、２１ｃの絶縁性の低下を抑制し、陽極２１と陰極２２との間の漏れ電流を低減することが可能な固体電解コンデンサを得ることができる。
【００３２】
また、上述の熱処理により、基体２１ａおよび導電体層２１ｂ、２１ｂにアルミニウムおよびチタンが相互に拡散するので、基体２１ａと導電体層２１ｂ、２１ｂとの密着性を向上させることができる。これにより、基体２１ａから導電体層２１ｂ、２１ｂおよびその上に形成されている誘電体層２１ｄ、２１ｄが剥離しにくいので、固体電解コンデンサの容量が安定し、信頼性を向上させることができる。
【００３３】
また、本発明の一実施形態では、上記のように、基体２１ａは、金属箔からなる。このように構成すれば、金属箔からなる基体２１ａは変形させ易いので、上記基体２１ａを、容易に、小さい曲率半径でスパイラル状に巻き取ることができる。これにより、固体電解コンデンサの容積当たりの陽極面積を大きくすることができるので、高容量の固体電解コンデンサを得ることができる。
【００３４】
また、本発明の一実施形態では、上記のように、熱処理する工程は、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行われる。これにより、不活性ガス雰囲気中で熱処理する工程においては、不活性ガスと導電体層２１ｂ、２１ｂ中のチタンとは反応しないので、導電体層２１ｂ、２１ｂ中のチタンの変質は生じない。これにより、導電体層２１ｂ、２１ｂが陽極酸化の際に酸化されにくくなるという不具合は生じない。これにより、陽極酸化を安定して行うことができるので、特性の安定した固体電解コンデンサを容易に製造することができる。
【００３５】
また、本発明の一実施形態では、上記のように、熱処理する工程は、窒素ガス雰囲気中で行う方が好ましい。これにより、アルミニウムを含む基体２１ａから導電体層２１ｂ、２１ｂ中にアルミニウムを拡散させるのと同時に、窒素ガス雰囲気から導電体層２１ｂ、２１ｂ中に窒素を拡散させることができる。これにより、容易に、チタンおよびアルミニウム含む導電体層２１ｂ、２１ｂ中に、さらに窒素を導入することができるので、この導電体層２１ｂ、２１ｂを陽極酸化することにより、容易に、チタン、アルミニウムおよび酸素を含む誘電体層２１ｃ、２１ｃ中に、さらに窒素をさらに含ませることができる。その結果、陽極２１と陰極２２との間の漏れ電流を低減することが可能な固体電解コンデンサをさらに容易に製造することができる。
【００３６】
また、本発明の一実施形態では、アルミニウムなどからなる箔状の基体２１ａを用いているが、本発明はこれに限らず、アルミニウムやアルミニウム合金からなる板状の基体であってもよい。また、アルミニウムやアルミニウム合金からなる金属粒子で形成した多孔質焼結体からなる板状の基体であってもよい。これらの板状の基体は、一般に、変形させにくいので、小さい曲率半径でスパイラル状に巻き取ることは困難である。したがって、これらの板状の基体を用いる場合には、コンデンサ素子としては、板状の陽極と陰極とをセパレータを間にはさんで重ね合わせたり、板状の陽極の両面の誘電体層上に、カーボンペーストや銀ペーストなどを塗布することにより形成した陰極を直接形成したものを用いてもよい。
【００３７】
また、本発明の一実施形態では、熱処理により導電体層２１ｂ、２１ｂ中に基体２１ａに含まれるアルミニウムを拡散させているが、本発明はこれに限らず、アルミニウムを含まない基体上に、チタンとアルミニウムとを含む薄膜からなる導電体層を形成してもよい。この場合には、陽極酸化の前に熱処理を行わなくてもよい。
【００３８】
また、本発明の一実施形態では、誘電体層２１ｃ、２１ｃ上には電解質層２１ｄ、２１ｄが形成されているが、本発明はこれに限らず、電解質層２１ｄ、２１ｄを用いなくてもよい。
【実施例】
【００３９】
以下の実施例では、試験用電解コンデンサを作製し、上記実施形態に用いる陽極および誘電体層の評価を行った。
【００４０】
（実施例１）
図５は、本発明の実施例１による試験用電解コンデンサＡの構造図である。図５を参照して、以下に、本発明の実施例１による試験用電解コンデンサおよびその作製方法について説明する。
【００４１】
まず、約１００μｍの厚さを有するアルミニウム箔１１ａの略表面全体に約３０ｎｍの厚さを有するチタン薄膜１１ｂを蒸着した。次に、このアルミニウム箔１１をアルゴンガス雰囲気中で約６００℃、約５時間の熱処理を行うことで、陽極１１を形成した。ここで、アルミニウム箔１１ａは、本発明の「アルミニウムを含む基体」および「金属箔からなる基体」の一例である。また、チタン薄膜１１ｂは、本発明の「チタンを含む導電体層」の一例である。
【００４２】
次に、約６０℃に保持した約１重量％のアジピン酸アンモニウム水溶液中において、この陽極１１を約５Ｖの定電圧で約２０分間陽極酸化を行い、チタン薄膜１１ｂ上に約１１ｎｍの厚さを有する誘電体層１２を形成した。
【００４３】
そして、この陽極１１をステンレス製のビーカー１３内の約６０℃に保持した約１重量％のアジピン酸水溶液１４中に浸漬させるとともに、陽極１１とビーカー１３とを接触しないように保持した。そして、このビーカー１３を陰極として用いることにより、実施例１の試験用電解コンデンサＡ１を作製した。ここで、陽極１１およびビーカー１３に約２．５Ｖの定電圧を印加し、２０秒後の漏れ電流を測定することで、実施例１の試験用電解コンデンサＡ１の陽極１１と陰極（ビーカー１３）との間の漏れ電流評価を行うことができる。
【００４４】
（実施例２）
実施例２では、実施例１で用いたチタン薄膜１１ｂに代えて、約３０ｎｍの厚さを有する窒化チタン薄膜を用いる以外は、実施例１と同様に試験用電解コンデンサＡ２を作製した。すなわち、試験用電解コンデンサＡ２では、アルミニウム箔の略表面全体上に、窒化チタン薄膜と陽極酸化により形成した誘電体層とが順次積層されている。
【００４５】
（比較例１）
比較例１では、実施例１で行った陽極１１の熱処理をしない以外は、実施例１と同様に試験用電解コンデンサＸを作製した。すなわち、試験用電解コンデンサＸでは、アルミニウム箔の略表面全体上に、窒化チタン薄膜と陽極酸化により形成した誘電体層とが順次積層されている。
【００４６】
（評価）
図６は、本発明の実施例１の試験用電解コンデンサＡ１で用いた陽極１１および誘電体層１２についてのエネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＸ）による測定結果を示す図である。図６において、縦軸は陽極１１および誘電体層１２中の元素の含有量を示し、横軸は誘電体層１２の表面からの深さを示している。
【００４７】
図６に示すように、実施例１の試験用電解コンデンサＡ１の陽極１１および誘電体層１２では、酸素（Ｏ）の分布より、約１１ｎｍの厚さを有する誘電体層１２が陽極１１上に形成されていることがわかる。また、図６において、誘電体層１２の右側に位置する酸素（Ｏ）がほとんど存在しない領域は陽極１１であり、アルミニウム箔１１ａの表面に形成したチタン薄膜１１ｂの一部である。
【００４８】
図６より、誘電体層１２中には、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）および酸素（Ｏ）が含まれていることが判明した。これより、誘電体層１２は、酸化チタンおよび酸化アルミニウムが混在していると考えられる。チタン薄膜１１ｂ（陽極１１の表面）中にもアルミニウム（Ａｌ）が存在していることから、アルミニウム（Ａｌ）は、図６には示されていないさらに右側に位置するアルミニウム箔１１ａから拡散してきたものと考えられる。また、誘電体層１２中の各元素の濃度は誘電体層１２と陽極１１との界面を除いてほぼ一定（Ｔｉ：Ａｌ：Ｏ＝約３：約２：約５）であることがわかる。また、誘電体層１２と陽極１１との界面では、チタン（Ｔｉ）濃度は、陽極１１から誘電体層１２に向かって減少し、酸素（Ｏ）濃度は、逆に増加していることがわかる。
【００４９】
同様に、実施例２の試験用電解コンデンサＡ２の陽極および誘電体層のＥＤＸによる測定を行った。その結果、実施例２の試験用電解コンデンサＡ２では、実施例１と同様に、誘電体層中には、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）および酸素（Ｏ）が含まれていることが判明した。これより、実施例２の試験用電解コンデンサＡ２の誘電体層は、酸化チタンおよび酸化アルミニウムが混在していると考えられる。また、誘電体層および陽極（チタン薄膜）中には窒素も存在していることが判明した。
【００５０】
同様に、比較例１の試験用電解コンデンサＸの陽極および誘電体層のＥＤＸによる測定を行った。その結果、比較例１の試験用電解コンデンサＸでは、誘電体層中には、チタン（Ｔｉ）および酸素（Ｏ）は含まれているがアルミニウム（Ａｌ）はほとんど認められないことが判明した。これより、比較例１の試験用電解コンデンサＸの誘電体層は、酸化チタンは含んでいるが、酸化アルミニウムは含んでいないと考えられる。
【００５１】
次に、実施例１、２および比較例１の各試験用電解コンデンサについて、上述の方法により、陽極と陰極との間の漏れ電流を測定した。これらの結果を表１に示す。なお、表１においては、実施例１、２および比較例１の各試験用電解コンデンサの陽極と陰極との間の漏れ電流の測定結果を実施例１の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流の値を示している。
【００５２】
【表１】
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表１に示すように、比較例１の試験用電解コンデンサＸは、実施例１の試験用電解コンデンサＡ１の約５倍の漏れ電流を生じる。以上のことから、実施例１の試験用電解コンデンサＡ１では、誘電体層１２中にチタン、アルミニウムおよび酸素を含んでいることにより、漏れ電流が低減されていることが判明した。また、実施例２の試験用電解コンデンサＡ２では、漏れ電流が実施例１の試験用電解コンデンサＡ１よりも小さくなっており、これより、誘電体層中にさらに窒素を含むことにより、漏れ電流がより低減されていることが判明した。
【００５３】
（実施例３）
実施例３においては、本発明の誘電体層の厚みと陽極と陰極との間の漏れ電流との相関について検証を行った。
【００５４】
ここで、実施例３においては、上記の実施例１の試験用電解コンデンサＡ１の作製において、陽極酸化時の電圧を１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ、７．５Ｖ、１０Ｖ、１２．５Ｖとそれぞれ変え、それ以外は、上記の実施例１の試験用電解コンデンサＡ１と同様に各試験用電解コンデンサＢ１〜Ｂ６をそれぞれ作製した。
【００５５】
（評価）
実施例３の試験用電解コンデンサＢ１〜Ｂ６について、実施例１と同様に、陽極および誘電体層のＥＤＸによる測定を行った。その結果、各誘電体層中には、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）および酸素（Ｏ）が含まれていることが判明した。これより、実施例３の試験用電解コンデンサＢ１〜Ｂ６の誘電体層は、酸化チタンおよび酸化アルミニウムが混在していると考えられる。また、試験用電解コンデンサＢ１〜Ｂ６の誘電体層の厚さは、それぞれ、約２ｎｍ、約４ｎｍ、約６ｎｍ、約１５ｎｍ、約２０ｎｍ、約２５ｎｍであった。
【００５６】
次に、実施例１と同様に、実施例３の試験用電解コンデンサＢ１〜Ｂ６についても、陽極と陰極との間の漏れ電流を測定した。これらの結果を表２に示す。なお、表２においても、表１と同様に、実施例３の各試験用電解コンデンサの漏れ電流の測定結果を実施例１の試験用電解コンデンサの漏れ電流の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流の値を示している。
【００５７】
【表２】
2005276867.tif 000004
表２に示すように、実施例３の試験用電解コンデンサＢ１〜Ｂ６では、何れも、比較例１よりも漏れ電流が小さいことがわかる。また、試験用電解コンデンサＢ１およびＢ５では漏れ電流が比較的大きいことがわかる。これより、誘電体層の厚さが小さくなると、誘電体層の絶縁性が低下し、また、誘電体層の厚さが大きくなると、陽極酸化により誘電体層を形成する際に、絶縁性の低い結晶質の酸化チタンが増加するために誘電体層の絶縁性が低下すると考えられる。これらの結果、誘電体層の厚みとしては、４ｎｍ〜２０ｎｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは、６ｎｍ〜１５ｎｍの範囲であることが判明した。
【００５８】
（実施例４）
実施例４においては、本発明の誘電体層を形成する前に行う熱処理の温度と陽極と陰極との間の漏れ電流との相関について検証を行った。
【００５９】
ここで、実施例４においては、上記の実施例１の試験用電解コンデンサＡ１の作製において、陽極の熱処理温度を約４００℃、約５００℃、約６２０℃、約６６０℃とそれぞれ変え、それ以外は、上記の実施例１の試験用電解コンデンサＡ１と同様に各試験用電解コンデンサＣ１〜Ｃ４をそれぞれ作製した。
【００６０】
（評価）
次に、実施例１と同様に、実施例４の試験用電解コンデンサＣ１〜Ｃ４についても、陽極と陰極との間の漏れ電流を測定した。これらの結果を表３に示す。なお、表３においても、表１と同様に、実施例４の各試験用電解コンデンサの漏れ電流の測定結果を実施例１の試験用電解コンデンサの漏れ電流の測定結果を１００として規格化し、規格化した漏れ電流の値を示している。なお、試験用電解コンデンサＣ４については、熱処理温度が高いために、アルミニウム箔からなる基体が融解し、試験用電解コンデンサＣ４を作製することができず、測定することができなかった。
【００６１】
【表３】
2005276867.tif 000005
表３に示すように、測定を行うことができた試験用電解コンデンサＣ４以外については、いずれも、漏れ電流が小さく、実施例１の固体電解コンデンサＡと同等の漏れ電流しか生じていないことがわかる。これより、アルミニウム箔が融解するほどの熱処理を行わなくても、基体であるアルミニウム箔よりチタン薄膜にアルミニウムが拡散してくることがわかる。また、熱処理の温度としては、５００℃〜６２０℃の範囲が好ましく、より好ましくは、６００℃〜６２０℃の範囲であることがわかった。
【００６２】
以上の結果より、上記実施例１〜４で作製した陽極および誘電体層は、いずれも良好な特性を有しており、上記実施形態の固体電解コンデンサに用いることができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの一部破断側面図である。
【図２】本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの内部のコンデンサ素子の一部展開斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの陽極の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による固体電解コンデンサの陰極の断面図である。
【図５】本発明の実施例１による試験用電解コンデンサの構造図である。
【図６】本発明の実施例１による試験用電解コンデンサで用いた陽極および誘電体層についてのエネルギー分散Ｘ線分光法による測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１      ケース
２      コンデンサ素子
３      封止材
４、５  リード線
２１    陽極
２１ａ  基体
２１ｂ  導電体層
２１ｃ  誘電体層
２１ｄ  電解質層
２２    陰極
２２ａ  基体
２２ｄ  電解質層
２３    セパレータ
１００  固体電解コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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