(57)【要約】【課題】電極の酸化膜を誘電体層に用いたコンデンサにおいて、高い耐電圧を得る。【解決手段】本発明のコンデンサは、金属からなる陽極１と、陽極１の表面上に形成され、陽極１を構成する金属の酸化物を含む第１の誘電体層３と、金属からなる陰極２と、陰極２の表面上に形成され、陰極２を構成する金属の酸化物を含む第２の誘電体層４とを備え、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４とが対向して、陽極１と陰極２とが積層されていることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる陽極と、前記陽極の表面上に形成され、前記陽極を構成する金属の酸化物を含む第１の誘電体層と、金属からなる陰極と、前記陰極の表面上に形成され、前記陰極を構成する金属の酸化物を含む第２の誘電体層とを備え、
前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層とが対向して、前記陽極と前記陰極とが積層されている、コンデンサ。
【請求項２】
前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間に絶縁性の接着層が介在している、請求項1に記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記第１の誘電体層及び前記第２の誘電体層の内のいずれか一方の膜厚が他方の膜厚よりも小さい、請求項1または２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記第１の誘電体層が前記陽極の化成により形成された酸化膜であり、前記第２の誘電体層が前記陰極の化成により形成された酸化膜である、請求項1〜３のいずれか１項に記載のコンデンサ。
【請求項５】
複数の前記陽極と複数の前記陰極とが交互に重なって積層されている、請求項1〜４のいずれか１項に記載のコンデンサ。
【請求項６】
１枚の前記陽極と１枚の前記陰極とが積層され、渦巻状に巻回されている、請求項1〜４のいずれか１項に記載のコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極と陰極とを絶縁体を介して積層したコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、陽極と陰極とを絶縁体を介して積層したコンデンサとして、陽極となるタンタル箔の表面に化成により酸化膜を形成し、酸化膜の表面に陰極となる金属膜を形成したコンデンサが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１のコンデンサでは、タンタル箔に形成した酸化膜にクラック等の欠陥部が発生した場合、欠陥部を介して絶縁破壊が起こり、耐電圧が低下するという課題がある。
【特許文献１】特開平９−２６０２１７号公報
【特許文献２】特開平９−１６２０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、電極の酸化膜を誘電体層に用いたコンデンサにおいて、高い耐電圧を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のコンデンサは、金属からなる陽極と、陽極の表面上に形成され、陽極を構成する金属の酸化物を含む第１の誘電体層と、金属からなる陰極と、陰極の表面上に形成され、陰極を構成する金属の酸化物を含む第２の誘電体層とを備え、第１の誘電体層と第２の誘電体層とが対向して、陽極と陰極とが積層されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明のコンデンサによると、陽極と陰極との間に、第１の誘電体層と第２の誘電体層とが介在するため、どちらか一方の誘電体層にクラック等の欠陥部がある場合でも、他方の誘電体層の存在により欠陥部が陽極−陰極間で繋がりにくくなり、陽極と陰極が短絡しにくくなるため、耐電圧を向上させることができる。
【０００７】
また、本発明のコンデンサでは、第１の誘電体層と第２の誘電体層との間に絶縁性の接着層が介在していることが好ましい。これにより、第１の誘電体層が形成された陽極と第２の誘電体層が形成された陰極とが接着層により固定され、コンデンサの機械的強度を増加させることができる。
【０００８】
また、本発明のコンデンサでは、第１の誘電体層及び第２の誘電体層の内のいずれか一方の膜厚が他方の膜厚よりも小さいことが好ましい。誘電体層となる金属の酸化膜を化成により形成する場合、誘電体層を厚く形成するために、高電圧で化成すると、誘電体層が脆化して、クラックが発生しやすくなることが従来から知られている（特許文献２参照）。そのため、第１の誘電体層及び第２の誘電体層の内のいずれか一方の膜厚を他方の膜厚よりも小さくすることにより、膜厚の小さい方の一方の誘電体層をクラックが発生しにくい膜とすることができるため、陽極−陰極間でクラックがさらに繋がりにくくなり、より高い耐電圧を得ることができる。
【０００９】
また、本発明のコンデンサでは、第１の誘電体層が陽極の化成により形成された酸化膜であり、第２の誘電体層が陰極の化成により形成された酸化膜であることが好ましい。これにより、陽極上において一様な膜厚の第１の誘電体層を形成することができ、陰極上において一様な膜厚の第２の誘電体層を形成することができる。その結果、膜厚の薄い箇所に電圧が集中して、絶縁破壊することが少なくなり、より高い耐電圧を得ることができる。
【００１０】
また、本発明のコンデンサでは、複数の陽極と複数の陰極とが交互に重なって積層されている積層型のコンデンサにおいて、耐電圧を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明のコンデンサでは、１枚の陽極と１枚の陰極とが積層され、渦巻状に巻回されている巻回型のコンデンサにおいて、耐電圧を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコンデンサによれば、電極の酸化膜を誘電体層に用いて、高い耐電圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態の積層型のコンデンサを示す模式的断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の積層型のコンデンサの外装体を形成する前までの構成を示す模式的斜視図である。
【図３】コンデンサの誘電体層中のクラックを説明する図である。
【図４】本発明の第２実施形態の積層型のコンデンサを示す模式的断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の巻回型のコンデンサを示す模式的断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態の巻回型のコンデンサの外装体を形成する前までの構成を示す模式的斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態の巻回型のコンデンサの製造工程を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態の巻回型のコンデンサの製造工程を示す図である。
【図９】実施例１のコンデンサを示す図である。
【図１０】比較例１のコンデンサを示す図である。
【図１１】実施例２のコンデンサを示す図である。
【図１２】実施例３のコンデンサを示す図である。
【図１３】比較例２のコンデンサを示す図である。
【図１４】実施例１、２のコンデンサの電極間に流れる電流の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について具体的な実施の形態により説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の積層型のコンデンサを示す模式的断面図である。また、図２は、本発明の第１実施形態の積層型のコンデンサの外装体を形成する前までの構成についての模式的斜視図である。なお、図２において、外装体８の形成される場所を点線で示した。
【００１６】
図１、図２に示すように、矩形形状の金属箔からなる複数の陽極１と複数の陰極２が、１枚ずつ交互に重なって積層されている。陽極１の一方の端部１ａを除く表面全域（上下面、両側面、他方の端部の端面）には、陽極１を構成する金属の酸化物からなる第１の誘電体層３が形成されている。また、陰極２の一方の端部２ａを除く表面全域（上下面、両側面、他方の端部の端面）には、陰極２を構成する金属の酸化物からなる第２の誘電体層４が形成されている。
【００１７】
そして、陽極１と陰極２は、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４とが互いに対向して積層されている。本実施形態では、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４との間には、何も介在しておらず、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４が接触している。
【００１８】
また、陽極１と陰極２は、第１の誘電体層３が形成されていない陽極１の端部１ａと第２の誘電体層４が形成されていない陰極２の端部２ａが互いに反対方向に引き出されて、積層されている。
【００１９】
陽極１の端部１ａの表面には、第１の誘電体層３が形成されておらず、積層された全ての陽極１は、端部１ａにおいて接続部６１を介して互いに電気的に接続されている。また、陰極２の端部２ａの表面には、第２の誘電体層４が形成されておらず、積層された全ての陰極２は、端部２ａにおいて接続部６２を介して互いに電気的に接続されている。
【００２０】
陽極１同士を互いに電気的に接続する方法としては、メタリコン（金属溶射）により複数の陽極１の端部１ａ全体を覆うと共に端部１ａ間に入り込むように亜鉛等の金属からなる接続部６１を形成することにより行うことができる。このようにして複数の陽極１の端部１ａが、接続部６１を介して互いに電気的に接続されることにより、陽極１同士が互いに電気的に接続される。また、陰極２同士も陽極１と同様に、複数の陰極２の端部２ａ全体を覆うと共に端部２ａ間に入り込むように形成された接続部６２を介して、互いに電気的に接続される。
【００２１】
また、陽極１同士を電気的に接続する別の方法として、端部１ａを互いに直接接触するように折り曲げて、端部１ａの接触部を溶接するなどの方法により、互いに電気的に接続させることもできる。陰極２同士についても、陽極１と同様にして、端部２ａを互いに直接接触するように折り曲げ、端部２ａの接触部を溶接して、互いに電気的に接続させる。
【００２２】
接続部６１の上面には、外部への取り出し電極７１が電気的に接続されている。また、接続部６２の上面には、外部への取り出し電極７２が電気的に接続されている。この取り出し電極７１及び７２は、図２に示すように、陽極１及び陰極２の長手方向と直交する方向で、且つ、陽極１及び陰極２の上面から同一方向に引き出されている。
【００２３】
ここで、取り出し電極７１は、陽極１及び陰極２の長手方向と直交する方向での接続部６１の端部において、陽極１及び陰極２の積層方向に折れ曲がっている。また、取り出し電極７２は、陽極１及び陰極２の長手方向と直交する方向での接続部６２の端部において、陽極１及び陰極２の積層方向に折れ曲がっている。
【００２４】
また、上述の陽極１、陰極２、第１の誘電体層３及び第２の誘電体層４を覆うように外装体８が形成されている。取り出し電極７は部分的に外装体８に覆われており、一部は外装体８の外に露出している。外装体８の材料としては、エポキシ樹脂等の絶縁性の高分子材料を用いる。
【００２５】
ここで、陽極１又は陰極２を構成する金属としては、弁作用金属またはその合金を用いることが好ましい。弁作用金属またはその合金を用いることにより、化成等の方法で容易に表面に酸化膜を形成することができる。弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム等の金属を用いることができる。また、弁作用金属の合金としては、弁作用金属同士の合金又は弁作用金属と弁作用金属以外の金属との合金を用いることができる。これらの中でも、酸化物が高温でも比較的安定であるタンタル、ニオブ、アルミニウム、チタンが特に好ましく用いられる。
【００２６】
また、陽極１又は陰極２として、銅、金、銀等の導電性が高い材料の表面に弁作用金属を形成したものでもよい。こうすることで、陽極１又は陰極２の導電性を高めながら、表面に容易に酸化膜を形成することができる。
【００２７】
第１の誘電体層３又は第２の誘電体層４としては、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン等の陽極１又は陰極２を構成する金属の酸化膜を用いることができる。また、第１の誘電体層３又は第２の誘電体層４として、陽極１又は陰極２を構成する金属の酸化膜を形成する際に、他の金属元素を含む溶液を用いて形成されたＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３，（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３等の誘電率の高い酸化膜を用いてもよい。
【００２８】
次に、第１実施形態に係るコンデンサの製造方法について、以下に示す。
【００２９】
箔状の弁作用金属からなる陽極１を複数枚用意し、陽極１の端部１ａ以外の部分を電解質溶液に浸漬し、電圧を印加して（化成して）、陽極１の電解質溶液に浸漬した部分の表面全域に陽極１を構成する金属の酸化膜からなる第１の誘電体層３を形成する。
【００３０】
同様に、箔状の弁作用金属からなる陰極２を複数用意し、陰極２の端部２ａ以外の部分を電解質溶液に浸漬し、電圧を印加して、陰極２の電解質溶液に浸漬した部分の表面全域に陰極２を構成する金属の酸化膜からなる第２の誘電体層４を形成する。
【００３１】
次に、陽極１の第１の誘電体層３が形成された部分と陰極２の第２の誘電体層４が形成された部分を交互に重ね合わせることにより、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４を対向させて、複数の陽極１と陰極２を積層する。本実施形態では、陽極１と陰極２を各５枚ずつ用いて積層した。
【００３２】
一方、第１の誘電体層３が形成されていない複数の陽極１の端部１ａは、同一方向に引き出されて配置される。この複数の端部１ａに、メタリコン（金属溶射）により複数の陽極１の端部１ａ全体を覆うと共に端部１ａ間に入り込むように亜鉛等の金属からなる接続部６１を形成する。これにより、複数の陽極１同士が電気的に接続される。また、同様にして、第２の誘電体層４が形成されていない複数の陰極２の端部２ａは、陽極１の端部１ａが引き出される方向とは反対側の方向に引き出されて配置される。この陰極２の端部２ａに、複数の陰極２の端部２ａ全体を覆うと共に端部２ａ間に入り込むように亜鉛等の金属からなる接続部６２を形成する。これにより、複数の陰極２同士が電気的に接続される。
【００３３】
上述の電気的接続部６１に、取り出し電極７１を導電性接着剤により固定し、陽極１と取り出し電極７１を電気的に接続する。また、上述の電気的接続部６２に、取り出し電極７２を導電性接着剤により固定し、陰極２と取り出し電極７２を電気的に接続する。
【００３４】
最後に、溶融したエポキシ樹脂で陽極１、陰極２、第１の誘電体層３、第２の誘電体層４を覆い、エポキシ樹脂を硬化させることにより、外装体８を形成する。このようにして、第１実施形態に係るコンデンサを作製する。ここで、外装体８は、陽極１、陰極２、第１の誘電体層３、第２の誘電体層４を樹脂のシートで挟み込んで、加熱圧着することにより、形成してもよい。
【００３５】
次に、本発明のコンデンサにおいて、耐電圧が向上する理由について説明する。
【００３６】
図３は、本発明のコンデンサの誘電体層中のクラックを説明する図である。図３に示すように、本実施形態のコンデンサでは、陽極１と陰極２との間に、第１の誘電体層３及び第２の誘電体層４が介在するため、どちらか一方の誘電体層中にクラック９がある場合でも、他方の誘電体層の存在により、クラック９が陽極−陰極間で繋がらず、陽極１と陰極２とが短絡しにくくなる。そのため、従来のコンデンサのように、陽極１と陰極２との間に、陽極１に形成された第１の誘電体層３しか存在せず、第１の誘電体層３中のクラック９が、陽極１と陰極２との間で繋がりやすくなる場合に比べ、本発明のコンデンサでは、陽極１と陰極２とが短絡しにくくなり、耐電圧が向上する。
【００３７】
さらに、本実施形態のコンデンサでは、陽極１と陰極２との間の誘電体層を、陽極１と陰極２にそれぞれ形成される第１の誘電体層３及び第２の誘電体層４の２層の誘電体層によって構成されるため、第１の誘電体層３及び第２の誘電体層４の各誘電体層の個々の膜厚を薄くすることができる。
【００３８】
その結果、本実施形態のコンデンサでは、誘電体層の個々の膜厚が大きくなることによるクラックの増大を抑えることができ、第１の誘電体層３及び第２の誘電体層４の各誘電体層をクラックの少ない膜で構成することができるため、クラックを介しての絶縁破壊によって陽極と陰極が短絡しにくくなる。
【００３９】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態の積層型のコンデンサを示す模式的断面図である。第２実施形態のコンデンサは、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４との間に接着層５を介在させた点を除いて、第１実施形態のコンデンサと同様の構成を備えている。
【００４０】
接着層５としては、絶縁性のものであれば良く、有機絶縁体、接着剤、有機誘電体、熱分解性有機材料などの有機材料を用いることができる。
【００４１】
接着層５として用いる有機材料の一例として、アルキルシリケート系、天然ゴムや合成ゴムあるいはそれらを用いたゴム系、シリコーンゴム、アクリル酸アルキルエステルの単独又は共重合体や、メタアクリル酸と他のモノマー（例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸などのカルボキシル基若しくは酸無水物基含有モノマー；ヒドロキシル基含有モノマー；スルホン酸基含有モノマー；リン酸基含有モノマー；アミド基含有モノマー；アミノ基含有モノマー；アルコキシ基含有モノマー；イミド基含有モノマー；ビニル基含有複素環化合物；シアノ基含有モノマー；エポキシ基含有アクリル系モノマー；ビニルエーテル系モノマー等）との共重合体からなるアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エチレンー酢酸ビニル共重合体、フッ素系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリルスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリテトラフロロエチレン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂とそれらを用いた粘着剤とそれらのモノマーを用いた接着剤などが挙げられる。
【００４２】
第２実施形態に係るコンデンサの製造方法について、以下に示す。
【００４３】
第１実施形態と同様の方法により、陽極１の端部１ａ以外の表面全域に第１の誘電体層３を形成し、陰極２の端部２ａ以外の表面全域に第２の誘電体層４を形成する。
【００４４】
次に、陽極１の上面側の第１の誘電体層３の表面に接着剤を塗布して、接着層５を形成する。また、陰極２の上面側の第２の誘電体層４の表面に接着剤を塗布して、接着層５を形成する。その後、接着層５が形成されている陰極２の上面側の第２の誘電体層４の表面に、接着層５が形成されていない陽極１の下面側の第１の誘電体層３の表面を対向させて、陰極２上に陽極１を積層する。これにより、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４の間に接着層５を介在させて陽極１と陰極２を積層することができる。
【００４５】
さらに、陰極２上に積層された陽極１に対し、接着層５が形成されている陽極１の上面側の第１の誘電体層３の表面に、接着層５が形成されていない陰極２の下面側の第２の誘電体層４の表面を対向させて、陰極２上に陽極１を積層する。
【００４６】
このようにして、第１の誘電体層３が形成された複数の陽極１と第２の誘電体層４が形成された複数の陰極２を、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４の間に接着層５を介在させて、交互に積層する。但し、最上層の陽極１には、接着層５を形成しなくてもよい。
【００４７】
その後、第１実施形態と同様の方法により、第２実施形態に係るコンデンサを作製する。
【００４８】
なお、接着剤５を第１の誘電体層３あるいは第２の誘電体層４の表面上に塗布する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、スピンコート法、ディップ法、ドロップキャスト法、インクジェット法、スプレー法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、蒸着法などを用いることができる。
【００４９】
第２実施形態では、第１の誘電体層が形成された陽極と第２の誘電体層が形成された陰極とが接着層により固定されるため、コンデンサの機械的強度を増加させることができる。また、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４との間に絶縁性の接着層５が介在しているため、耐電圧がより向上する。
【００５０】
さらに、第１の誘電体層３又は第２の誘電体層４のクラックに電流が集中的に流れた場合においても、クラック近傍での発熱によって接着層５が膨張して陽極−陰極間が隔離する、あるいは接着層５が変質して絶縁性が増すなどの現象が起こり、電極間の絶縁性を回復するという効果も得られる。
【００５１】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態の巻回型のコンデンサを示す模式的断面図である。また、図６は、本発明の第３実施形態の巻回型のコンデンサの外装体を形成する前までの構成についての模式的斜視図である。なお、図６において、外装体１８の形成される場所を点線で示した。また、図５は、図６において、幅狭部１１ｃ、１２ｃが存在しない間隔Ｗの部分で分断した図面である。
【００５２】
第３実施形態に係るコンデンサは、長尺状の金属箔からなる１枚の陽極１１と長尺状の金属箔からなる１枚の陰極１２とが接着層１５ａを介して積層されており、これらの陽極１１と陰極１２が渦巻状に巻回されている。
【００５３】
具体的には、陽極１１には、後述する幅狭部１１ｃの先端部１１ａを除く表面全域（上下面、両側面、内周側端部の端面）に第１の誘電体層１３が形成され、陰極１２には、後述する幅狭部１２ｃの先端部１２ａを除く表面全域（上下面、両側面、内周側端部の端面）に第２の誘電体層１４が形成されている。
【００５４】
陽極１１と陰極１２は、第１の誘電体層１３と第２の誘電体層１４とを互いに対向させて積層され、対向する第１の誘電体層１３と第２の誘電体層１４の間には、絶縁性の接着層１５ａが配置されている。陰極１２の陽極１１と反対側に形成された第２の誘電体層１４の面上には、接着層１５ｂが形成され、陽極１１と陰極１２の積層体は接着層１５ｂが形成された側を内側にして渦巻状に巻回されている。
【００５５】
上述の積層体が巻回された状態において、積層体同士が重なり合う部分では、陽極１１の外周側の第１の誘電体層１３と陰極１２の内周側の第２の誘電体層１４との間には、接着層１５ｂが形成されている。また、渦巻状に巻回された積層体の外周表面となる第１の誘電体層１３の表面には、接着層１５ｂは形成されていない。渦巻状に巻回された積層体の内周表面となる第２の誘電体層１４の表面には接着層１５ｂが形成されている。
【００５６】
また、図６に示すように、巻回された積層体において、陽極１１の外周側の端部は切り欠かれており、陽極１１の幅方向において一方の片側に陽極１１の幅よりも小さい幅を有する幅狭部１１ｃが形成されている。幅狭部１１ｃは、陽極１１と陰極１２が巻回された外周部分から引き出されている。また、巻回された積層体において、陰極１２の外周側の端部は切り欠かれており、陰極１２の幅方向において他方の片側に陰極１２の幅よりも小さい幅を有する幅狭部１２ｃが形成されている。幅狭部１２ｃは、陽極１１と陰極１２が巻回された外周部分から引き出されている。
【００５７】
陽極１１の幅狭部１１ｃは、先端部１１ａと根元部１１ｂを有し、根元部１１ｂには第１の誘電体層１３が形成されている。また、先端部１１ａには第１の誘電体層１３が形成されておらず、陽極１１を構成する金属の表面が露出している。
【００５８】
また、陰極１２の幅狭部１２ｃは、先端部１２ａと根元部１２ｂを有し、根元部１２ｂには第２の誘電体層１４が形成されている。また、先端部１２ａには第２の誘電体層１４が形成されておらず、陰極１２を構成する金属の表面が露出している。
【００５９】
そして、陽極１１の幅狭部１１ｃと陰極１２の幅狭部１２ｃは、陽極１１と陰極１２が巻回された部分から同一方向に引き出されると共に、間隔Ｗを隔てて互いに離間して配置され、電気的に絶縁されている。
【００６０】
また、上述の陽極１１、陰極１２、第１の誘電体層１３及び第２の誘電体層１４を覆うように外装体１８が形成されている。ここで、陽極１１の幅狭部１１ｃの先端部１１ａ及び陰極１２の幅狭部１２ｃの先端部１２ａは、外装体１８に覆われておらず、外装体１８から外部に取り出されている。なお、渦巻状に巻回された陽極１１と陰極１２の積層体において、渦巻の内側部分にも外装体１８が充填されている。
【００６１】
上述のように、陽極１１の幅狭部１１ｃの先端部１１ａの表面には、第１の誘電体層１３が形成されておらず、外部への陽極側の取り出し電極として用いることができる。また、陰極１２の幅狭部１２ｃの先端部１２ａの表面には、第２の誘電体層１４が形成されておらず、外部への陰極側の取り出し電極として用いることができる。
【００６２】
陽極１１、陰極１２、第１の誘電体層１３、第２の誘電体層１４、接着層１５ａ、接着層１５ｂ、外装体１８の材料としては、第１実施形態及び第２実施形態で用いた材料を用いることができる。
【００６３】
次に、本実施形態に係るコンデンサの製造方法について、以下に示す。図７、図８は、本発明の第３実施形態の巻回型のコンデンサの製造工程を示す図である。
【００６４】
図７（ａ）に示すように、矩形状の弁作用金属の箔からなる陽極１１と矩形状の弁作用金属の箔からなる陰極１２とを用意する。ここで、陽極１１は、角部の一つが切り欠かれており、陽極１１の一方の端部には、陽極１１の幅に対して小さい幅を持つと共に、幅方向において一方の片側に配置された幅狭部１１ｃを有している。また、陰極１２は、角部の一つが切り欠かれており、陰極１２の端部１２ａは、陰極１２の幅に対して小さい幅を持つと共に、幅方向において他方の片側に配置された幅狭部１２ｃを有している。
【００６５】
次に、陽極１１の幅狭部１１ｃの先端側を除いて電解質溶液に浸漬し、電圧を印加して（化成して）、陽極１１の電解質溶液に浸漬した部分の表面全域に陽極１１を構成する金属の酸化膜からなる第１の誘電体層１３を形成する。また、陽極１１の幅狭部１１ｃは、第１の誘電体層１３が形成されていない先端部１１ａと第１の誘電体層１３が形成された根元部１１ｂとにより構成される（図７（ｂ）参照）。
【００６６】
また、陽極１１と同様に、陰極１２の幅狭部１２ｃの先端側を除いて電解質溶液に浸漬し、電圧を印加して、陰極１２の電解質溶液に浸漬した部分の表面全域に陰極１２を構成する金属の酸化膜からなる第２の誘電体層１４を形成する。また、陰極１２の幅狭部１２ｃは、第２の誘電体層１４が形成されていない先端部１２ａと第２の誘電体層１４が形成された根元部１２ｂとにより構成される（図７（ｂ）参照）。
【００６７】
次に、陽極１１の片面側の第１の誘電体層１３上に接着剤を塗布して、接着層１５ａを形成する（図７（ｃ）参照）。その後、陽極１１上に第１の誘電体層１３と第２の誘電体層１４を対向させて、陰極１２を積層させる。これにより、第１の誘電体層１３と第２の誘電体層１４の間に接着層１５ａが配置され、第１の誘電体層１３と第２の誘電体層１４とが接着される（図８（ａ）参照）。
【００６８】
次に、陽極１１と陰極１２を積層した積層体に対して、表面に露出している第２の誘電体層１４上に接着剤を塗布して、接着層１５ｂを形成する（図８（ｂ）参照）。そして、陽極１１と陰極１２を積層した積層体を渦巻状に巻き取ることにより、図６に示す外装体を形成する前までの構成のコンデンサを形成する。
【００６９】
その後、溶融したエポキシ樹脂で陽極１１、陰極１２、第１の誘電体層１３、第２の誘電体層１４を覆い、エポキシ樹脂を硬化させることにより、外装体１８を形成する。ここで、陽極１１の幅狭部１１ｃの先端部１１ａと、陰極１２の幅狭部１２ｃの先端部１２ａは、外装体１８に覆われず、外部への取り出し電極として同じ方向に引き出されて配置される。    
【００７０】
以上のように、第３実施形態に係るコンデンサを作製する。
【００７１】
第３実施形態では、それぞれ１枚の陽極１１と陰極１２が、渦巻状に巻回された構成となっているため、多数の陽極１１と陰極１２を積層する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。
【００７２】
また、陽極１１の幅狭部１１ｃの先端部１１ａと陰極１２の幅狭部１２ｃの先端部１２ａをそのまま外部に引き出すことにより、別途、取り出し電極を設ける必要がなく、構造を簡略化できると共に、製造工程を簡略化することができる。
【００７３】
次に、上述の実施形態における効果を確認するため、１対の陽極部と陰極部によって構成される基本構成のコンデンサを試作し、評価した結果について、以下に示す。
【００７４】
（実施例１）
図９は、実施例１のコンデンサを示す図である。
【００７５】
厚さ３０μm、３．０ｃｍ×２．５ｃｍの直方体のアルミニウム箔からなる陽極1を９５℃の純水中で１０分間水和処理を行った。その後、陽極1の端部１ａ以外の部分を９５℃の電解質溶液中に浸漬し、定電圧２５０Ｖを印加して２０分間化成した。電解質溶液として、１０％ほう酸水溶液を使用した。
【００７６】
その後、純水で１０分間流水洗浄後、５００℃で２分間熱処理を行った。更に、陽極１の電解質溶液中に浸漬した部分を再度９５℃の電解質溶液中に浸漬し、定電圧２５０Ｖを印加して５分間再度化成したものを１０分間流水洗浄後、１００℃、１０分乾燥することにより陽極１の端部１ａを除く表面に膜厚３７５ｎｍの第１の誘電体層３を形成した。
【００７７】
また、同じくアルミニウム箔からなる陰極２を陽極１と同様に２５０Ｖを印加して化成することにより陰極２の端部２ａを除く表面に膜厚３７５ｎｍの第２の誘電体層４を形成した。
【００７８】
最後に、陽極１の端部１ａ及び陰極２の端部２ａが外側に配置し、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４とを対向させて積層することにより、陽極１と陰極２との間に誘電体層が２層形成されたコンデンサＡ１を作製した。
【００７９】
得られたコンデンサＡ１の耐電圧及び静電容量を測定した。耐電圧の測定は、陽極１の端部１ａと陰極２の端部２ａに端子を接続して電圧を印加して、陽極−陰極間の電流−電圧特性を測定することにより行った。即ち、電流−電圧特性の測定において、印加電圧を段階的に上昇させ、電流値が増加して２０ｍＡ以上継続して流れた場合を陽極−陰極間の短絡と判断し、短絡に至る直前の電圧値を耐電圧とした。また、静電容量の測定は、陽極１の端部１ａと陰極２の端部２ａに端子を接続して、ＬＣＲメータにより１２０Ｈｚにおける値を静電容量の値とした。
【００８０】
（比較例１）
図１０は、比較例１のコンデンサを示す図である。
【００８１】
比較例１のコンデンサでは、アルミニウム箔からなる陽極１に５００Ｖを印加して、実施例１と同様に化成して、陽極１の端部１ａを除く表面に膜厚７５０ｎｍの第１の誘電体層３を形成した。一方、陰極２には、誘電体層を形成しなかった。そして、第１の誘電体層３と陰極２とを対向させて積層することにより、陽極１と陰極２との間に誘電体層が１層しか形成されていないコンデンサＹ１を作製した。得られたコンデンサＹ１の耐電圧及び静電容量を実施例１と同様の方法により測定した。
【００８２】
コンデンサＡ１、Ｙ１についての耐電圧及び静電容量の測定結果を表１に示す。ここで、耐電圧比とは比較例１の耐電圧を１とした場合の実施例１での耐電圧の比率を表わしたものであり、静電容量比とは比較例１の静電容量を１とした場合の実施例１での静電容量の比率を表わしたものである。
【００８３】
【表１】
2013074163.tif 000003
【００８４】
表１に示すように、実施例１と比較例１を比較すると、誘電体層が１層しか形成されていない比較例１に係るコンデンサＹ１に対して、誘電体層が２層形成されている実施例１に係るコンデンサＡ１では耐電圧が１．４倍となった。一方、静電容量は、比較例1に係るコンデンサＹ１と実施例1に係るコンデンサＡ１とで同じ値となった。
【００８５】
コンデンサＡ１とコンデンサＹ１とでは、陽極−陰極間の誘電体層の総膜厚（７５０ｎｍ）、即ち陽極−陰極間の電極間距離が等しく、電極面積と誘電体層の材料も同じであるため、コンデンサＡ１とコンデンサＹ１の静電容量の値が同じになったものと考えられる。
【００８６】
一方で、コンデンサＡ１の耐電圧は、コンデンサＹ１の耐電圧の１．４倍に向上しており、陰極−陽極間の誘電体層の総膜厚が同じであるにもかかわらず、耐電圧の向上が見られた。
【００８７】
これは、上述の理由により、実施例１の場合、陽極−陰極間で誘電体層中のクラックが繋がりにくくなり、陽極−陰極間での短絡が起こりにくくなったためと考えられる。
【００８８】
（実施例２）
図１１は、実施例２のコンデンサを示す図である。
【００８９】
実施例２では、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４とをシアノクリレート系樹脂からなる接着層５で貼り合わせた構造のコンデンサＡ２を作製した。その他の構成は、実施例１と同様の構成を備えている。
得られたコンデンサＡ２の耐電圧及び静電容量を、実施例１と同様の方法により測定した。
【００９０】
（実施例３）
図１２は、実施例３のコンデンサを示す図である。実施例３では、アルミニウム箔からなる陽極１に４００Ｖを印加して化成することにより、陽極１の端部１ａを除く表面に膜厚６００ｎｍの第１の誘電体層３を形成した。
【００９１】
さらに、アルミニウム箔からなる陰極２に１００Ｖを印加して化成することにより、陰極２の端部２ａを除く表面に膜厚１５０ｎｍの第２の誘電体層４を形成した。
【００９２】
次に、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４をシアノクリレート系樹脂からなる接着層５で貼り合わせ、陽極１及び陰極２に形成された各誘電体層の膜厚が異なるコンデンサＡ３を作製した。実施例３の場合、薄い方の誘電体層である第２の誘電体層４の膜厚（１５０ｎｍ）は、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４の合計膜厚（７５０ｎｍ）の０．２倍である。薄い方の誘電体層の膜厚としては、薄すぎると誘電体層が一様な膜とならないため、１０ｎｍ以上が好ましく、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４の合計膜厚に対して、０．０１倍よりも大きく０．５倍よりも小さいことが好ましい。
【００９３】
得られたコンデンサＡ３の耐電圧及び静電容量を、実施例１と同様の方法により測定した。
【００９４】
（比較例２）
図１３は、比較例２のコンデンサを示す図である。
【００９５】
比較例２のコンデンサでは、アルミニウム箔からなる陽極１に５００Ｖを印加して化成することにより、陽極１の端部１ａを除く表面に膜厚７５０ｎｍの第１の誘電体層３を形成した。一方、陰極２には、誘電体層を形成しなかった。
【００９６】
そして、第１の誘電体層３とアルミニウム箔からなる陰極２をシアノクリレート系樹脂からなる接着層５で貼り合わせた構造のコンデンサＹ２を作製した。
【００９７】
得られたコンデンサＹ２の耐電圧及び静電容量を、実施例１と同様の方法により測定した。
【００９８】
コンデンサＡ２、Ａ３、Ｙ２についての測定結果を表２に示す。
【００９９】
ここで、耐電圧比とは比較例２の耐電圧を１とした場合の実施例２、３での耐電圧の比率を表わしたものであり、静電容量比とは比較例２の静電容量を１とした場合の実施例２、３での静電容量の比率を表わしたものである。
【０１００】
【表２】
2013074163.tif 000004
【０１０１】
実施例２、３に係るコンデンサＡ２、Ａ３と比較例２に係るコンデンサＹ２を比較すると、コンデンサＹ２に対して、コンデンサＡ２、Ａ３では耐電圧がそれぞれ１．３倍、１．４倍にそれぞれ向上した。一方、静電容量比は、比較例２に係るコンデンサＹ２と実施例２、３に係るコンデンサＡ２、Ａ３とでほぼ同じ値となった。
【０１０２】
即ち、実施例２、３において積層した誘電体層の総膜厚が、比較例２の誘電体層の膜厚と同等であるため、実施例２、３に係るコンデンサＡ２、Ａ３の静電容量は比較例２に係るコンデンサＹ２とほぼ同じ値となった。
【０１０３】
一方で、コンデンサＡ２、Ａ３の耐電圧は、コンデンサＹ２の耐電圧のそれぞれ１．３倍、１．４倍に向上しており、陰極−陽極間の誘電体層の総膜厚が同じであるにもかかわらず、耐電圧の向上が見られた。
【０１０４】
これは、実施例１の場合と同様の理由によるものと考えられる。
【０１０５】
また、実施例２と実施例３を比較すると、誘電体層の総膜厚は同等であり、かつどちらも誘電体層を２層積層する構造をとっているが、積層する２層の誘電体層の一方を薄膜化した実施例３において、耐圧性がより向上している。
【０１０６】
これは、一方の誘電体層の膜厚が薄くなったことにより、この誘電体層に発生するクラックの数が減少したため、他方の誘電体層と積層したときに、クラックが陰極−陽極間で繋がりにくくなり、短絡がより起こりにくくなったためと考えられる。
【０１０７】
また、図１４は、本発明の実施例１、２のコンデンサの電極間に流れる電流の経時変化を示す図である。実施例１において３５０Ｖ、実施例２において４２０Ｖの電圧を印加した際の陰極−陽極間に流れる電流値を縦軸に、電圧の印加時間を横軸としてプロットしたものである。
【０１０８】
実施例１のコンデンサＡ１では、一定時間経過後、電極間の短絡が発生し、急激に電流値が増加して、もとの電流値付近には戻らず、電極間の短絡に至った。
【０１０９】
一方、実施例２コンデンサＡ２では、電圧を印加中、一旦増加した電流値がその直後減少し、元の電流値付近に戻っている。この結果から、誘電体層の欠陥部に集中的に流れた電流によって、欠陥部が発熱し、誘電体層間に挿入した接着層が、欠陥部近傍において膨張し、陰極−陽極間が隔離した、あるいは接着層が変質して絶縁性が増したため、電極間の絶縁性が回復したものと推測される。
【０１１０】
即ち、誘電体層の間に挿入した接着層によって、耐電圧に近い高い電圧が印加された場合であっても、電極間の短絡を未然に防ぐことができたものと考えられる。
【０１１１】
なお、上記の実施形態では、陽極１及び陰極２を金属箔としたが、平板状の金属であってもよい。
【０１１２】
また、上記の実施形態の構成において、各電極の極性は陽極、陰極のどちらでもよく、陽極１と陰極２の場所を入れ替えて配置してもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１、１１…陽極
１ａ…陽極の端部
２、１２…陰極
２ａ…陰極の端部
３、１３…第１の誘電体層
４、１４…第２の誘電体層
５、１５ａ、１５ｂ…接着層
６１…陽極側の接続部
６２…陰極側の接続部
７１…陽極側の取り出し電極
７２…陰極側の取り出し電極
８、１８…外装体
【図１】
2013074163.tif 000005
【図２】
2013074163.tif 000006
【図３】
2013074163.tif 000007
【図４】
2013074163.tif 000008
【図５】
2013074163.tif 000009
【図６】
2013074163.tif 000010
【図７】
2013074163.tif 000011
【図８】
2013074163.tif 000012
【図９】
2013074163.tif 000013
【図１０】
2013074163.tif 000014
【図１１】
2013074163.tif 000015
【図１２】
2013074163.tif 000016
【図１３】
2013074163.tif 000017
【図１４】
2013074163.tif 000018