(57)【要約】【課題】リフロー等による熱ストレスに起因する不良を低減することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために、本発明は、弁作用金属１の表面に、誘電体酸化被膜２、固体電解質層４、カーボン層５、銀ペースト層６を順次設けたコンデンサ素子７を外装樹脂１２にて被覆した固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質層４は、少なくとも導電性高分子からなり、この導電性高分子は、そのガラス転移点以上の温度で非収縮としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属の表面に、誘電体酸化被膜、固体電解質層、集電体層を順次設けたコンデンサ素子を外装樹脂にて被覆した固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質層は、少なくとも導電性高分子からなり、この導電性高分子は、そのガラス転移点以上の温度で非収縮であることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記導電性高分子は、そのガラス転移点以上の温度で線膨張が１０ｐｐｍ以上とした請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記導電性高分子は、そのガラス転移点以上の温度で線膨張が６５ｐｐｍ以上とした請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
前記導電性高分子の基本骨格は、ピロール、チオフェン、フラン及びそれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種からなる請求項２または３に記載の固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種電子機器に用いられる固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の軽薄短小化と面実装技術の進展で、近年、電子部品のチップ化が急増している。チップ部品の一つである固体電解コンデンサは、パソコンやデジタルテレビをはじめとする様々な電子機器に使用されており、セラミックコンデンサ等の他のコンデンサに比べ単位体積あたりの容量が大きいことを特徴とする表面実装部品である。
【０００３】
電子部品は、一般的にプリント基板に半田付けされて使用されることが多いため半田付けの際には熱的ストレスを受ける。例えば、半田付けをリフローによって行う場合、電子部品は半田が溶融する温度に数十秒さらされることとなる。
【０００４】
特に近年、融点の低い錫−鉛の共晶半田から環境的に負荷の少ない高温の融点を持つ鉛フリー半田ヘの置き換えが進んでいるため、リフロー温度も２３０℃から２６０℃へと上昇し、電子部品にとってよりいっそう厳しい環境下にさらされている。
【０００５】
固体電解コンデンサの場合、リフロー等での熱的ストレスにより誘電体酸化被膜が損傷する場合があり、その結果、漏れ電流が上昇し、時にはショートにいたる場合がある。従って、半田付け時の様々な条件（熱ストレス）に耐えうる製品設計が必須となっている。このため、半田付け時のストレスを少しでも緩和するために、固体電解コンデンサの吸湿量を調整したり、あるいは半田付け前に熱処理を行って不良品のスクリーニングを行ったりするなどの方法が行われている。
【０００６】
例えば、半田付け前の熱処理については樹脂モールド後の固体電解コンデンサを１００℃以上で真空乾燥した後、２４０〜２６０℃の熱負荷を与え、その後特性を測定して特性劣化したコンデンサを除去する方法（例えば、特許文献１参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３０４０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記方法は、あくまでスクリーニングであり、不良率の低減においては何ら効果を有するものではなかった。そこで本発明は、熱ストレスによる不良率を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、弁作用金属の表面に、誘電体酸化被膜、固体電解質層、集電体層を順次設けたコンデンサ素子を外装樹脂にて被覆した固体電解コンデンサにおいて、前記固体電解質層は、少なくとも導電性高分子からなり、この導電性高分子は、そのガラス転移点以上の温度で非収縮であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の固体電解コンデンサは、熱的ストレスを受けても導電性高分子がガラス転移点以上の温度で非収縮であるため誘電体酸化被膜の損傷を低減することができ、その結果、熱ストレスによる製品不良を低減することができるものである。
【００１０】
すなわち、固体電解コンデンサにリフロー等による熱が加えられることにより固体電解コンデンサを構成する各種材料が膨張するが、特に、誘電体酸化被膜と導電性高分子との膨張係数の差が誘電体酸化被膜の損傷に大きく影響することを発明者らは突き止めた。そこで導電性高分子の線膨張係数に着目し、ガラス転移点以上の温度で非収縮である導電性高分子を用いることにより誘電体酸化被膜へのストレスを低減させて損傷を抑制し、その結果、熱ストレスによる製品不良を低減することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の固体電解コンデンサにおける一実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本一実施の形態における固体電解コンデンサの断面図である。陽極として弁作用金属１であるアルミニウムエッチド箔を用い、このアルミニウムエッチド箔の表面に陽極部を残して誘電体酸化被膜２を設け、さらにこの誘電体酸化被膜２の表面にマンガン酸化物層３、固体電解質層として導電性高分子層４、カーボン層５、銀ペースト層６を順次設けて陰極部を形成しコンデンサ素子７を構成している。
【００１３】
以上のように構成されたコンデンサ素子７は、陰極部の銀ペースト層６を介して２枚積層され、各コンデンサ素子の陽極部は、陽極端子１１に電気的に接続され、一方、陰極部は、前記２枚積層したコンデンサ素子が陰極端子９を上下から挟むようにして銀ペースト８により陰極端子９と各コンデンサ素子７とが電気的に接続されている。そして、陽極端子１１、陰極端子９のそれぞれの端部が露出するように外装樹脂１２を用いてコンデンサ素子７を被覆し、固体電解コンデンサを構成している。
【００１４】
次に本発明の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
【００１５】
従来の技術を用いて電気化学的エッチングされたアルミニウム箔に、陽極部を残して陽極酸化処理を行い、弁作用金属１であるアルミニウムエッチド箔の表面に誘電体酸化被膜２を形成する。ここで拡面処理の方法としては、電気化学的エッチング処理でもよいしアルミニウムの蒸着処理でもよい。また、誘電体酸化被膜２を形成後にさらに酸化アルミニウムを蒸着する処理を行ってもよい。
【００１６】
次に、この誘電体酸化被膜２の表面に硝酸マンガン水溶液を塗布しこれを熱分解することによりマンガン酸化物層３を形成する。続いて、導電性高分子層４のモノマー、ドーパント、溶媒からなる重合液中に少なくとも前記マンガン酸化物層３まで浸漬しこのマンガン酸化物層３に接触させた電解重合用電極を陽極とした電解重合法にて前記マンガン酸化物層３の表面に導電性高分子層４を形成する。
【００１７】
ここで、マンガン酸化物層３を形成する理由は、その後行う電解重合法による導電性高分子層４を形成するために、絶縁物である誘電体酸化被膜２の表面に導電層を形成する必要があるためである。したがって、導電層としての働きを有するものであればマンガン酸化物層３に限定されない。例えば、化学重合法による導電性高分子層を形成しこれを前記導電層としてもよい。また、電解重合法を用いず化学重合法のみを用いて導電性高分子層４を形成してもよい。
【００１８】
導電性高分子層４の材料としては、ピロール類、チオフェン類、フラン類、およびそれらの誘導体を用いることができる。これらの材料はそれぞれ単独で用いることもできるし、組み合わせること、すなわち、例えば、ポリピロール層の表面にポリチオフェン層を形成することも可能である。
【００１９】
ここで、導電性高分子層４は、ガラス転移点以上の温度で非収縮であることが特徴である。このようにガラス転移点以上の温度で収縮しないことによりリフロー等の熱ストレスにより誘電体酸化被膜２が損傷するのを低減することができる。
【００２０】
また、後述する実施例よりこの導電性高分子層はガラス転移点以上の温度で線膨張が１０ｐｐｍ以上であることが望ましく、さらには６５ｐｐｍ以上であることが望ましい。
【００２１】
このような特性を導電性高分子層４に付与するためには、例えば熱処理という手段を用いることができる。導電性高分子層４を形成した後、例えば２５０℃まで１０℃／分の熱処理をすればよい。特に、時間を追って温度を上昇させる方法は、急激な環境変化による悪影響を抑制する意味で有効である。これらの条件は形成した導電性高分子層に応じて設定することができる。
【００２２】
また、例えば、導電性高分子層を形成する工程にて使用する、モノマー、ドーパント等を含有する溶液においてドーパント、例えば、アルキルナフタレンスルホン酸ソーダの濃度を変えることでも設定することができる。
【００２３】
次に、前記導電性高分子層４の表面に集電体層として、カーボン層５、銀ペースト層６を順次形成する。前記カーボン層５はカーボンをアルコール等で分散させた溶液に導電性高分子層４を形成したコンデンサ素子を浸漬した後乾燥して形成した。また、銀ペースト層６は銀ペーストを塗布した後１００℃で乾燥し、その後２５０℃にて熱処理をして形成した。
【００２４】
以上のように作製したコンデンサ素子７を銀ペースト８を介して２枚積層して乾燥させ、この積層したコンデンサ素子を２組作製した。
【００２５】
そして、積層したコンデンサ素子２組でリードフレームを挟むようにして銀ペースト８を用いて接続した後乾燥して各コンデンサ素子７の陰極部とリードフレームを電気的に接続した。一方、コンデンサ素子の陽極部は同様にリードフレームを挟むようにして積層したコンデンサ素子の陽極部の誘電体露出部１０を抵抗溶接にて接続した。
【００２６】
前記コンデンサ素子７とリードフレームの陽極部、陰極部を少なくとも覆うように外装樹脂１２を用いてモールドし、前記外装樹脂１２から突出したリードフレーム部にニッケルメッキ、半田メッキを施した後、外装樹脂１２の外面に沿って折り曲げ加工をし、陽極端子１１、陰極端子９をそれぞれ形成した。
【００２７】
その後、必要に応じてエージング処理を行い、固体電解コンデンサが完成する。
【００２８】
次に、実施例を用いて本発明の固体電解コンデンサについて説明する。
【００２９】
（実施例）
本実施例では幅３ｍｍの短冊状に切断されたアルミニウム箔を塩酸を主成分とする水溶液中で電気化学的にエッチングしたアルミニウムエッチド箔を使用し、所定の部分をアジピン酸アンモニウムなどの電解質を含む水溶液中７０Ｖで１時間陽極酸化し、誘電体酸化被膜を形成した。その上の所定部分に硝酸マンガンの低濃度水溶液を塗布し、２５０℃で３０分間熱分解してマンガン酸化物層を形成した。
【００３０】
次に、ピロール０．５ｍｏｌ／リットル、アルキルナフタレンスルホン酸ソーダ０．１ｍｏｌ／リットルの水溶液中で、前記マンガン酸化物層に接触するように設けたステンレス電極を電解重合用の陽極とし、前記マンガン酸化物層上の全体に、定電流２ｍＡで固体電解質となるポリピロールの導電性高分子層を電解重合により形成した。
【００３１】
さらに、陰極引き出し用にカーボン層、銀ペースト層を順次形成してコンデンサ素子とした。
【００３２】
次に、上記のように形成したコンデンサ素子を銀ペーストを介して４枚積層した後、銀ペーストで陰極端子に接続し、一方、誘電体露出部は陽極端子に溶接にて接続し、その外側を外装樹脂で覆って固体電解コンデンサを作製した。
【００３３】
（比較例）
導電性高分子層を形成する工程において、ピロール０．５ｍｏｌ／リットル、アルキルナフタレンスルホン酸ソーダ１．０ｍｏｌ／リットルの水溶液中で電解重合した以外は実施例と同様の製造方法にて固体電解コンデンサを作製した。
【００３４】
以上のようにして、実施例および比較例の固体電解コンデンサを１０００個ずつ作製し、以下の方法にて評価した。
【００３５】
この固体電解コンデンサがユーザーで使用されるまでの環境とほぼ同一とするために温度３０℃、湿度６０℃の恒温恒湿中に２週間放置して固体電解コンデンサを吸湿させた後、リフロー条件として、予備加熱に１５０℃〜１８０℃を１２０秒、ピーク温度が２６０℃で１０秒、本加熱が２３０℃で４０秒にてリフローを行った。
【００３６】
次に、リフローを行った固体電解コンデンサに印加電圧１６Ｖ、電圧印加して２分後の漏れ電流値を測定し、その漏れ電流が１０μＡを超えたものを不良品、１０μＡ以下のものを良品として計測した。その結果を（表１）に記す。
【００３７】
一方、導電性高分子の線膨張を以下の要領で測定した。
【００３８】
本実施例にて作製した固体電解コンデンサの電解重合にて使用した電解重合用電極に導電性高分子が形成されているので、この導電性高分子を電解重合用電極から剥離し、水洗、乾燥の後、ＴＭＡにて線膨張を測定した。その結果を図２に記す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
（表１）から明らかなとおり、実施例のリフロー後の不良数は０であり、本発明の固体電解コンデンサはリフロー等の熱ストレスに強いことがわかる。
【００４１】
また、図２は、導電性高分子の線膨張を測定した図であり、比較例では、導電性高分子のガラス転移点以上の温度である２３０℃で、縦軸が示す導電性高分子の伸びがマイナス、すなわち、収縮していることがわかる。
【００４２】
一方、実施例の導電性高分子はガラス転移点以上の温度でも伸びがマイナスにならず、収縮していないことがわかる。また、線膨張の数値としては１０ｐｐｍ以上、特に、６５ｐｐｍ以上であることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、ガラス転移点以上の温度で非収縮である導電性高分子を電解質として用いることを特徴とし、熱ストレスに対して高い耐性が必要とされる電解コンデンサに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態における固体電解コンデンサの断面図
【図２】本発明の一実施の形態における導電性高分子の線膨張を測定した測定図
【符号の説明】
【００４５】
１  弁作用金属
２  誘電体酸化被膜
３  マンガン酸化物層
４  導電性高分子層
５  カーボン層
６  銀ペースト層
７  コンデンサ素子
８  銀ペースト
９  陰極端子
１０  誘電体露出部
１１  陽極端子
１２  外装樹脂
【図１】
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【図２】
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