(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を粗面化して形成した粗面化層を設けた弁作用金属からなる陽極体の外表面の一部に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、導電体層を順次形成して設けられた陰極部と、陽極体の外表面の残部に設けられた陽極引き出し部とを備えたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陰極部ならびに陽極引き出し部にそれぞれ接続されたリード端子と、このリード端子の一部がそれぞれ外部に露呈する状態で上記コンデンサ素子を被覆した外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極体を陽極引き出し部と陰極部に分離するための第一の禁止帯と、この第一の禁止帯の一部に該第一の禁止帯よりも小さい表面積を有する第二の禁止帯を設け、上記第一の禁止帯は弁作用金属の粗面化層の表面積に比して小さい表面積となるように加工処理して形成した圧縮層または溶融凝縮層からなり、上記第一、第二の禁止帯の表面を覆うように絶縁部材を設けてなる固体電解コンデンサ。
【請求項２】
絶縁部材の幅が第一の禁止帯の帯幅と同等もしくは狭幅であり、かつ第二の禁止帯の帯幅よりも広幅である請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
弁作用金属の表面を粗面化し、その表面に誘電体酸化皮膜層を形成する陽極処理工程と、この弁作用金属を陽極引き出し部と陰極部の境界部分を形成すべく導電性高分子材料の浸透を防止する第一の禁止帯を形成し、続いて上記第一の禁止帯の一部に該第一の禁止帯よりも小さい表面積になるように第二の禁止帯を形成し、この第一の禁止帯と第二の禁止帯を覆うように絶縁部材を形成する禁止帯部形成工程と、上記陰極部の表面に固体電解質層および導電体層を順次形成する陰極部形成工程と、上記陽極引き出し部および導電体層のそれぞれにリード端子を取り付け、このリード端子の一部が露出するように外装樹脂で被覆する後処理工程を具備した固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
禁止帯部形成工程の第一の禁止帯および第二の禁止帯を弁作用金属の表面に形成した粗面化層の一部をプレス加工により圧縮して形成するようにした請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
禁止帯部形成工程の第二の禁止帯を第一の禁止帯の一部を溶解加工により溶融凝縮して形成するようにした請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項６】
禁止帯部形成工程の絶縁部材は第二の禁止帯を塞ぐとともに、第一の禁止帯の表面に耐熱テープを貼り付けるようにした請求項３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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の固体電解コンデンサは、図２に示すように構成されていた。すなわち、図２において、エッチング処理により粗面化層１４を備えた弁作用金属１３は、この弁作用金属１３の粗面化層１４上に設置されたレジスト材１９により陽極引き出し部１２とコンデンサ素子部１１に区分されている。そして、コンデンサ素子部１１は粗面化層１４の表面に陽極酸化により誘電体酸化皮膜１５を設け、この上に固体電解質層１６およびカーボン層１７、銀ペイント層１８を順次形成し、その後、陽極引き出し部１２とコンデンサ素子部１１にそれぞれ端子が接続され（図示せず）、コンデンサ素子全体がモールド成形により外装樹脂で被覆されている。
【０００３】
ここで、固体電解質層１６を形成する場合、電解酸化重合により形成する方法と、化学酸化重合により形成する方法とが知られており、電解酸化重合法の場合には誘電体酸化皮膜１５上に予め二酸化マンガン層を形成し、この二酸化マンガン層上に固体電解質層１６を形成するものであり、また、化学酸化重合法の場合には誘電体酸化皮膜１５上に直接固体電解質層１６を形成するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示す固体電解コンデンサにおいて、粗面化層１４を備えた弁作用金属１３がレジスト材１９により陽極引き出し部１２とコンデンサ素子部１１に区分されているが、レジスト材１９と粗面化層１４の隙間を通して固体電解質層１６がコンデンサ素子部１１から陽極引き出し部１２に到達して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しばしば散見された。このためレジスト材１９の形成幅を広くしたり、弁作用金属１３との密着性が高い材料を用いるなどの工夫も検討されてはいるが、数多くの生産ロットについて常に安定した効果を得ることは難しく、コスト上からも安定した低い絶縁不良率にすることは大きな課題であった。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、比較的簡便な方法でありながら導電性高分子層が陽極引き出し部に到達して絶縁不良を引き起こしたりあるいは絶縁破壊にいたる確率を格段に引き下げ、かつ従来の生産性を損なわな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を目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、表面を粗面化して形成した粗面化層を設けた弁作用金属からなる陽極体の外表面の一部に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、導電体層を順次形成して設けられた陰極部と、陽極体の外表面の残部に設けられた陽極引き出し部とを備えたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陰極部ならびに陽極引き出し部にそれぞれ接続されたリード端子と、このリード端子の一部がそれぞれ外部に露呈する状態で上記コンデンサ素子を被覆した外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極体を陽極引き出し部と陰極部に分離するための第一の禁止帯と、この第一の禁止帯の一部に該第一の禁止帯よりも小さい表面積を有する第二の禁止帯を設け、上記第一の禁止帯は弁作用金属の粗面化層の表面積に比して小さい表面積となるように加工処理して形成した圧縮層または溶融凝縮層からなり、上記第一、第二の禁止帯の表面を覆うように絶縁部材を設けてなるものであり、第一の禁止帯ならびに第二の禁止帯と絶縁部材により導電性高分子材料の浸透を防止し、固体電解質層が陽極引き出し部に到達して絶縁不良を引き起こしたりあるいは絶縁破壊にいたる確率を格段に引き下げ、かつ従来の生産性を損なわない固体電解コンデンサを得ることができるという作用を有する。
【０００７】
また、第一の禁止帯が弁作用金属の粗面化層の表面積に比して小さい表面積となるように加工処理して形成した圧縮層または溶融凝縮層で、かつ第二の禁止帯を第一の禁止帯よりもさらに小さい表面積にしたもので、第二の禁止帯の表面積が極端に小さくなることにより導電性高分子材料の浸透防止作用をより確実にできるという作用を有する。
【０００８】
なお、上記第二の禁止帯が弁作用金属の粗面化層をその弁作用金属基材が露呈するように除去して形成した分断溝とすることにより、導電性高分子材料の浸透を第二の禁止帯で確実に抑止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、絶縁部材の幅が第一の禁止帯の帯幅よりも狭幅であり、かつ第二の禁止帯の帯幅よりも広幅にしたもので、導電性高分子材料の浸透を抑止するとともに、禁止帯部を越えて固体電解質層が形成されることを確実に抑止することができるという作用を有する。
【００１０】
上記絶縁部材は、耐熱性のシリコーン系粘着剤を塗膜した耐熱テープで、また、絶縁部材が耐熱絶縁高分子塗料を乾燥固化したものを用いることができる。
【００１１】
上記弁作用金属は、少なくともアルミニウム、タンタル、ニオブ、ジルコン、チタンのいずれか一つかあるいはそれらの複合体もしくは合金よりなる箔を用いることができる。
【００１２】
上記導電性高分子層を形成する材料は、モノマーが複素五員環化合物およびその誘電体であり、ドーパントがアリールスルホン酸、またはアルキルリン酸エステルの少なくとも一つからなる酸化重合により形成される導電性高分子を用いるようにしたもので、請求項１に記載の発明の作用と同様の作用を有する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、弁作用金属の表面を粗面化し、その表面に誘電体酸化皮膜層を形成する陽極処理工程と、この弁作用金属を陽極引き出し部と陰極部の境界部分を形成すべく導電性高分子材料の浸透を防止する第一の禁止帯を形成し、続いて上記第一の禁止帯の一部に該第一の禁止帯よりも小さい表面積になるように第二の禁止帯を形成し、この第一の禁止帯と第二の禁止帯を覆うように絶縁部材を形成する禁止帯部形成工程と、上記陰極部の表面に固体電解質層および導電体層を順次形成する陰極部形成工程と、上記陽極引き出し部および導電体層のそれぞれにリード端子を取り付け、このリード端子の一部が露出するように外装樹脂で被覆する後処理工程を具備した製造方法であり、この方法により、第一の禁止帯および第二の禁止帯が導電性高分子材料の浸透を防止し、かつ禁止帯部に形成された絶縁部材により禁止帯部を越えて固体電解質層が形成されるのを抑えて、固体電解質層が陽極引き出し部に到達して絶縁不良を引き起こしたりあるいは絶縁破壊にいたる確率を格段に引き下げ、従来の生産性を損なわない固体電解コンデンサを得ることができるという作用を有する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、禁止帯部形成工程の第一の禁止帯および第二の禁止帯を弁作用金属の表面に形成した粗面化層の一部をプレス加工により圧縮して形成するようにした製造方法であり、この方法により、請求項３に記載の発明と同様ながらより一層導電性高分子材料の浸透が抑止されるという作用を有する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、禁止帯部形成工程の第二の禁止帯を第一の禁止帯の一部を溶解加工により溶融凝縮して形成するようにした製造方法であり、この方法により、導電性高分子材料の浸透を第二の禁止帯で確実に抑止することができるという作用を有する。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、絶縁部材を形成する工程を第二の禁止帯を塞ぐとともに、第一の禁止帯の表面にレジストテープを形成するようにした製造方法であり、この方法により、導電性高分子材料の浸透を抑止するとともに、禁止帯部を越えて固体電解質層が形成されるのを確実に抑止することができるという作用を有する。
【００１８】
上記絶縁部材は、第二の禁止帯を埋め込むとともに、第一の禁止帯の表面に高分子塗料を塗布し、乾燥固化させて形成することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるアルミ固体電解コンデンサのコンデンサ素子の構成を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は禁止帯部の要部拡大断面図であり、同図において、（イ）はコンデンサ素子の陰極部、（ロ）は禁止帯部、（ハ）は陽極引き出し部である。
【００２０】
上記コンデンサ素子の陰極部（イ）は、アルミニウム箔を電気化学的に粗面化して形成された粗面化層１と、この粗面化層１の表面に形成された誘電体酸化皮膜層２、さらにこの表面上に固体電解質層３、カーボン層４、銀ペースト層５が順次形成されている。また、禁止帯部（ロ）は、アルミニウム箔の粗面化層１の一部を粗面化層１の表面積に比して小さい表面積になるようにした第一の禁止帯６と、この第一の禁止帯６の一部をさらに小さい表面積にした第二の禁止帯７と、この第二の禁止帯７を塞ぐとともに、第一の禁止帯６の表面に絶縁部材８が形成されている。この絶縁部材８は、第一の禁止帯６の帯幅と同等もしくは狭く形成する。
【００２１】
具体的には、大きさ３ｍｍ×４ｍｍのアルミニウム箔を電気化学的にエッチング処理して粗面化層を形成し、次いで０．３％燐酸二水素アンモニウム水溶液を用いて印加電圧１２Ｖ、水溶液温度７０度で３０分間の条件で陽極酸化を行うことによりアルミニウム箔の粗面化層１の表面に誘電体酸化皮膜層２を形成した。
【００２２】
次に、このアルミニウム箔の所定の位置にプレス加工して第一の禁止帯６を形成し、次いで第一の禁止帯６の一部を同じくプレス加工にて第二の禁止帯７を形成し、さらに第二禁止帯７を塞ぐように第一の禁止帯６の表面に耐熱性シリコーン系接着剤で耐熱テープを貼り付けて絶縁部材８を形成して、陰極部（イ）と陽極引き出し部（ハ）に区分した。
【００２３】
次に、上記陰極部（イ）を硝酸マンガン３０％水溶液に浸漬し自然乾燥させた後３００℃で１０分間の条件で熱分解処理を行うことによって、固体電解質層３の一部となるマンガン酸化物層を形成した。
【００２４】
続いて、ピロールモノマー０．５ｍｏｌ／リットルとプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム０．１ｍｏｌ／リットルを予め混合した後に溶媒である水とｐＨ調整剤としてプロピルリン酸エステルを添加しｐＨを２に調整した固体電解質形成用重合液を用い、この重合液中に上記コンデンサ素子の陰極部（イ）を浸漬し、この陰極部（イ）の表面に重合開始用電極を近接させ、電解酸化重合を行い導電性高分子の固体電解質層３を形成した。その後、この固体電解質層３の表面にコロイダルカーボン懸濁液を塗布、乾燥することによって得られるカーボン層４および銀ペーストを塗布乾燥することによって得られる銀ペースト層５を形成し、カーボン層４と銀ペースト層５を併せて陰極引き出し部となる導電体層を形成してコンデンサ素子を作製した。
【００２５】
最後に、上記コンデンサ素子の導電体層に陰極引き出しリードを取付け、一方、陰極引き出し部にも陽極引き出しリードを取付けて、このそれぞれのリード端子の一部が露出するようにエポキシ樹脂で外装してアルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００２６】
（実施の形態２）
上記実施の形態１において、第二の禁止帯７をレーザー加工により溶融凝縮して形成した以外は実施の形態１と同様にしてアルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００２７】
（実施の形態３）
上記実施の形態１において、第二の禁止帯７を切削加工により粗面化層を除去して、そのアルミニウム箔の基材が露呈するように分断溝を形成した以外は実施の形態１と同様にしてアルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００２８】
（実施の形態４）
上記実施の形態１において、絶縁部材８を第一の禁止帯６と第二の禁止帯７の表面に耐熱絶縁高分子塗料を塗布し、それを乾燥固化して形成した以外は実施の形態１と同様にしてアルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００２９】
（実施の形態５）
上記実施の形態１において、固体電解質形成用重合液のピロールモノマーをエチレンジオキシチオフェンに代えた以外は実施の形態１と同様にしてアルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００３０】
（実施の形態６）
上記実施の形態１において、固体電解質形成用重合液のプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウムをドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムに代えた以外は実施の形態１と同様にしてアルミ固体電解コンデンサを作製した。
【００３１】
このようにして得られた実施の形態１〜６のアルミ固体電解コンデンサと、従来の技術の項で説明した図２に示した従来の固体電解コンデンサについて、その製品の基本となる電気性能と漏れ電流歩留まりを比較した結果を（表１）に示す。
【００３２】
【表１】
0004547835.tif 000002
【００３３】
この（表１）から明らかなように、本発明の実施の形態１〜６のアルミ固体電解コンデンサは、従来のアルミ固体電解コンデンサと比較して、基本となる電気性能については同等であるが、漏れ電流歩留まりについては明らかに本発明のアルミ固体電解コンデンサの方が優れている。
【００３４】
上記実施の形態１は、プレス加工により圧縮形成された第一の禁止帯６および第二の禁止帯７と絶縁部材８により、陰極材の陽極側へのパスが抑制されることで両極間の絶縁抵抗が保たれ不要な漏れ電流を削減することができる。
【００３５】
また、実施の形態２および３に示したように第二の禁止帯７をレーザー加工による溶融凝縮によって形成した場合、切削加工により除去して形成した場合など、これら工法のいかんに関わらず第一の禁止帯６および第二の禁止帯７を形成することにより漏れ電流歩留まりの改善効果を図ることができる。
【００３６】
また、実施の形態４に示したように絶縁部材８として耐熱テープ以外に、耐熱絶縁高分子塗料を乾燥固化させて形成したものでも耐熱テープと同等の結果を得ることができる。
【００３７】
また、実施の形態５および６の結果から、ピロール以外にチオフェンなどの複素五員環化合物を使用してもピロールと同等の結果を得ることができる。
【００３８】
また、実施の形態１〜６では固体電解質層３を電解酸化重合により形成した場合について説明したが、これ以外に固体電解質層３を形成する方法として化学酸化重合法を使用してもよい。
【００３９】
また、実施の形態１〜６では弁作用金属の例としてアルミニウムを示したが、タンタル、ニオブ、ジルコン、チタンのいずれか一つか、あるいはそれらの複合体もしくは合金を使用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明の固体電解コンデンサは、表面を粗面化して形成した粗面化層を設けた弁作用金属からなる陽極体の外表面の一部に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、導電体層を順次形成して設けられた陰極部と、陽極体の外表面の残部に設けられた陽極引き出し部とを備えたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陰極部ならびに陽極引き出し部にそれぞれ接続されたリード端子と、このリード端子の一部がそれぞれ外部に露呈する状態で上記コンデンサ素子を被覆した外装樹脂からなる固体電解コンデンサにおいて、上記陽極体を陽極引き出し部と陰極部に分離するための第一の禁止帯と、この第一の禁止帯の一部に該第一の禁止帯よりも小さい表面積を有する第二の禁止帯を設け、上記第一の禁止帯は弁作用金属の粗面化層の表面積に比して小さい表面積となるように加工処理して形成した圧縮層または溶融凝縮層からなり、上記第一、第二の禁止帯の表面を覆うように絶縁部材を設けてなるものであり、第一の禁止帯および第二の禁止帯と絶縁部材により導電性高分子材料の浸透を防止し、固体電解質層が陽極引き出し部に到達して絶縁不良を引き起こしたりあるいは絶縁破壊にいたる確率を格段に引き下げ、かつ従来の生産性を損なわない固体電解コンデンサを得ることができる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態におけるアルミ電解コンデンサのコンデンサ素子の構成を示す断面図
（ｂ）同コンデンサ素子の禁止帯部の要部拡大断面図
【図２】従来の固体電解コンデンサのコンデンサ素子の構成を示す断面図
【符号の説明】
１  粗面化層
２  誘電体酸化皮膜層
３  固体電解質層
４  カーボン層
５  銀ペースト層
６  第一の禁止帯
７  第二の禁止帯
８  絶縁部材
（イ）  陰極部
（ロ）  禁止帯部
（ハ）  陽極引き出し部
【図１】
0004547835.tif 000003
【図２】
0004547835.tif 000004