(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方側に陽極部、他方側に陰極部を備えた複数のコンデンサ素子を、前記陰極部の位置が整合するように前記陽極部を突出して積み重ね、前記陰極部の積層体から突出する前記陽極部を曲げて、該陽極部の端部を少なくとも１つの収束位置に束ね、束ねた前記陽極部同士を導電接合して陽極電位取り出し端子を形成する積層型固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記陽極部を束ねる前記コンデンサ素子の組毎に前記陽極部の長さを、前記コンデンサ素子が前記陽極部を束ねる前記収束位置から遠ざかるにつれて長くなるようにしたことを特徴とする積層型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記複数のコンデンサ素子を、前記陰極部の位置が整合し、かつ前記陽極部の突出方向の向きが揃うように、または前記陽極部の突出方向の向きが交互に反対になるように積み重ねることを特徴とする請求項１に記載の積層型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記収束位置に対して離間している陽極部をその突出方向において、中心位置付近で湾曲させて、該陽極部の端部を少なくとも１つの収束位置に束ね、束ねた前記陽極部同士を導電接合して陽極電位取り出し端子を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型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】
本発明は、一方側に陽極部、他方側に陰極部を備えた複数のコンデンサ素子が、陰極部の位置が整合するように積み重ねられ、陰極部の積層体から突出する陽極部が曲げられて少なくとも１つの位置に束ねられ、束ねられた陽極部同士が導電接合された積層型固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体電解コンデンサは、アルミニウム、タンタル等の弁作用金属板の表面に誘電体となる酸化皮膜層を備えている。この弁作用金属板の一方側は陽極として、他方側は酸化皮膜層の上に固体電解質層を形成した陰極として構成されている。固体電解質層として、例えば、二酸化マンガン、ＴＣＮＱ錯体、導電性高分子等が用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
近年、電子機器の小型化及び高周波化に伴い、高周波領域における低インピーダンス化を実現するために、導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが開発されている。この固体電解コンデンサは、導電性高分子を固体電解質として使用しているため、二酸化マンガン等を用いた固体電解コンデンサに比べ、等価直列抵抗・等価直列インダクタンス（以下ＥＳＲ・ＥＳＬと称する）が低い。また、この固体電解コンデンサは、大容量でかつ小型の固体電解コンデンサを実現できることから、その用途も広く、さまざまな改善が試みられている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、コンピュータのＣＰＵの低電圧化と高速化に伴い、特に高周波領域でコンデンサに流れる電流が飛躍的に大きくなるため、固体電解コンデンサのＥＳＲ・ＥＳＬとその電流とによる発熱が大きくなり、コンデンサの故障が生じやすい。このため、固体電解コンデンサは、高速な過渡モード応答性が必要とされるとともに、大容量かつ低ＥＳＲ・ＥＳＬであることが必須の要件となっている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
大容量でかつ低ＥＳＲ・ＥＳＬを実現するための方法として、コンデンサ素子を積層構造とし、その積層枚数を増やす手法がある。導電性高分子を固体電解質に用いた積層型固体電解コンデンサの積層構造の一例としては、陽極部と、固体電解質層からなる陰極部と、を備えた平板状のコンデンサ素子を、陽極部同士、陰極部同士が互いに重なり合うように複数積層し、各電極にそれぞれ電位取り出し端子板を接続した２端子構成のものが知られている（例えば特許文献２、３参照）。
また、他の例として、陰極部を中心として、その陽極露出部の向きが交互に左右互い違いになるように複数積層し、各電極にそれぞれ電位取り出し端子板を接続した３端子構成のものが知られている（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特許第２９６９６９２号公報
【特許文献２】特開２００３−４５７５３号公報
【特許文献３】特開２０００−６８１５８号公報
【特許文献４】特開２００７−１１６０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の積層型固体電解コンデンサにおいては、コンデンサ素子の陰極部が、固体電解質等で構成されているため、陽極部より若干厚くなっている。
一方、コンデンサ素子の陽極部は、曲げられて所定の位置に束ねられ（以下、このような位置を「収束位置」と称する）、抵抗溶接やレーザー溶接等によって溶接される。しかしながら、上記のように複数積層されたコンデンサ素子の場合は、陽極部の厚みに比べ陰極部の厚みが大きいため、積層数が増加するとともに、収束位置と最外層の陽極部との距離は大きくなる。
そこで、複数積層されたコンデンサ素子の陽極部を曲げて収束位置に束ねて溶接するためには、この大きな距離にわたって陽極部を変形させるだけの押圧を各陽極部に加える必要がある。そのため、陽極部と陰極部に応力や歪み等が生じ、その結果、漏れ電流が発生してコンデンサの不良率が増加するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するもので、コンデンサ製造時に、陽極部と陰極部に発生する応力や歪みを緩和することによって、漏れ電流不良が生じにくく、性能の優れた大容量の積層型固体電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、一方側に陽極部、他方側に陰極部を備えた複数のコンデンサ素子を、陰極部の位置が整合するように陽極部を突出して積み重ね、陰極部の積層体から突出する陽極部を曲げて、該陽極部の端部を少なくとも１つの収束位置に束ね、束ねた陽極部同士を導電接合して陽極電位取り出し端子を形成する積層型固体電解コンデンサの製造方法であって、
陽極部を束ねるコンデンサ素子の組毎に陽極部の長さを、コンデンサ素子が陽極部を束ねる収束位置から遠ざかるにつれて長くなるようにしたことを特徴とする積層型固体電解コンデンサの製造方法を提供する。
【００１１】
上記構成において、複数のコンデンサ素子を、陰極部の位置が整合し、かつ陽極部の突出方向の向きが揃うように、または陽極部の突出方向の向きが交互に反対になるように積み重ねることが好ましい。
また、収束位置に対して離間している陽極部をその突出方向において、中心位置付近で湾曲させて、該陽極部の端部を少なくとも１つの収束位置に束ね、束ねた陽極部同士を導電接合して陽極電位取り出し端子を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、陰極部の積層体から突出する陽極部を曲げて少なくとも１つの位置（収束位置）に束ねる際に、束ねた陽極部の組毎に該陽極部の長さを、該収束位置から遠ざかるにつれて長くしたので、陽極部に対して抵抗溶接やレーザー溶接等を実施したときに、各陽極部と各陰極部にかかる応力や歪み等を、緩和することができるため、積層型固体電解コンデンサの漏れ電流の増加を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の１実施例による積層型固体電解コンデンサを構成する１つのコンデンサ素子の斜視図であり、図２は、図１のコンデンサ素子の線Ｘ−Ｘ’に沿った拡大断面図である。
図２を参照して、コンデンサ素子Ｃは、アルミニウム・タンタル等を粗面化した薄板からなる弁作用金属板１を備える。弁作用金属板１の全面に、誘電体となる酸化皮膜層２が形成される。弁作用金属板１の一方側は陽極部Ｐを構成し、弁作用金属板１の他方側には酸化皮膜層２上に固体電解質層３が、その上にカーボン層４が、さらにその上に銀層５が順次被覆されて、陰極部Ｎを構成する。固体電解質層３は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）等の導電性高分子を含む電解質を化学重合によって形成した層である。
【００１５】
この実施例では、機能的にみると、弁作用金属板１全体が陽極であるが、上記固体電解質層３、カーボン層４、銀層５からなる部分を総称して陰極部Ｎと称する一方、弁作用金属板１の陰極部Ｎが構成されていない部分、即ち、図２の左側に突出している部分（陽極露出部）を便宜上陽極部Ｐと称する。
【００１６】
弁作用金属板１における陽極部Ｐおよび陰極部Ｎの間の適切な位置には、弁作用金属板１の酸化皮膜層２の表面上に、絶縁性マスキング部材６が設けられて、陽極部Ｐと陰極部Ｎとは完全に絶縁隔離される。
【００１７】
次に、コンデンサ素子の作製方法を、アルミニウムを弁作用金属板とした場合の作製例について以下に説明する。
表面を電気化学的に粗面化した厚さ０．１ｍｍの長尺のアルミニウム箔を、アジピン酸アンモニウム水溶液中において１０Ｖの電圧を印加しながら、約６０分間陽極酸化し、表面に誘電体となる酸化皮膜層を形成する。酸化皮膜層が形成されたアルミニウム箔を、図１に示すように、すなわち、アルミニウム箔を幅１１ｍｍ、長さ１１ｍｍの平面サイズに裁断する。
次に、図２に示すように、適切な位置に絶縁性樹脂等のマスキング部材６を周方向に塗布することにより、左右の領域（陽極部Ｐと陰極部Ｎ）を区分する。その後、前述の裁断によって露出した弁作用金属板１の側面部を、再度アジピン酸アンモニウム水溶液中において７Ｖの電圧を印加しながら、約３０分間酸化処理し、裁断された側面部にも誘電体となる酸化皮膜層を形成する。その後、マスキング部材６より右側部分に、固体電解質層３、カーボン層４、銀層５を設けて陰極部Ｎを構成し、コンデンサ素子Ｃを作製する。
【００１８】
次に、本発明に係る積層型固体電解コンデンサの効果を確認した。図３および図４を参照しつつ、その詳細を以下に説明する。
【００１９】
（実施例１）
上述の方法によって、作製した４枚の同一定格の各コンデンサ素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を、陰極部Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の位置が積層方向に整合するように（各陰極部の主面同士が一致するように）順次積み重ねた４枚積層型固体電解コンデンサを作製した。図３にその斜視図を示す。図３を参照して、陽極部Ｐ１〜Ｐ４の突出方向の向きが、陰極部Ｎ１〜Ｎ４の積層体を中心に交互に反対になるように、コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４を積み重ねる。さらに、陰極部Ｎ１〜Ｎ４の積層体を、導電性接着剤（図示を省略する）を介して密に、電気的に接合する。
図３に示すように、整合した陰極部Ｎ１〜Ｎ４の積層体から突出する陽極部Ｐ１〜Ｐ４の長さは、積層型固体電解コンデンサの上方に向かって次第に長くなっている。具体的には、コンデンサ素子Ｃ２の陽極部Ｐ２の長さは、コンデンサ素子Ｃ１の陽極部Ｐ１より０．５ｍｍ長くなっており、コンデンサ素子Ｃ３、Ｃ４の陽極部Ｐ３、Ｐ４の長さも、下層のコンデンサ素子の陽極部よりそれぞれ０．５ｍｍ長くなっている。これにより、陽極部Ｐ１〜Ｐ４の長さが全て同一の場合に比べ、陽極部同士を導電接合する際に、陽極部と陰極部への応力、歪等が軽減されやすい。
すなわち、後述のように、各陽極部Ｃ１〜Ｃ４の端部は、所定位置（収束位置）に収束するように接合される。ここで、陽極部が収束位置から離れる位置に配置されるほど（コンデンサ素子の積層枚数が増加するほど）、陽極部の端部を収束位置で接合するため、陽極部を大きく折り曲げる必要がある。しかしながら、陽極部の突出方向における長さが同一の場合には、陽極部と陰極部に応力が生じ、酸化皮膜層の損傷による漏れ電流の増大を招いてしまう。
これに対し、この実施例によれば、陽極部が収束位置から離れる位置に配置されるほど、陽極部の突出方向における長さを長くしている。このため、陽極部の端部を収束位置で束ねる際、陽極部の湾曲を少なくし、陰極部への応力が少なくなる。その結果、接合時における応力を緩和することができ、漏れ電流の増大を防止することができる。
なお、陽極部Ｐ１〜Ｐ４の長さは、積層型固体電解コンデンサの上方に向かって次第に長くなっている例を示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、束ねられる陽極部の組毎に該陽極部の長さを、陽極部を束ねる収束位置から遠ざかるにつれて長くなるように構成するものであればよい。
【００２０】
図４は、図３の４枚積層固体電解コンデンサの断面図であり、（ａ）は陽極部の抵抗溶接前、（ｂ）は陽極部の抵抗溶接後、モールド樹脂で外装した状態を示したものである。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、４枚のコンデンサ素子の陰極部Ｎ１〜Ｎ４を、それらの位置が互いに整合するように順次積み重ね、導電性接着剤を介して密に、電気的に接合する。
さらに、最も下部に位置する陰極部Ｎ１の下面に、陰極電位取り出し端子板８を、導電性接着剤を介して密に電気的に接続する。一方、各素子の陽極部Ｐ１〜Ｐ４については、整合した陰極部Ｎ１〜Ｎ４の積層体から突出するように、陽極部Ｐ１とＰ３が左側に、陽極部Ｐ２とＰ４が右側になるように、即ち交互に反対方向に突出するように配置する。ここで、陰極部Ｎ１〜Ｎ４の内部構造（固体電解質層３、カーボン層４および銀層５）は、図２に示した構造と同一である。
本実施例では、左側に突出した陽極部Ｐ１およびＰ３と、右側に突出した陽極部Ｐ２およびＰ４とを、それぞれ陰極部Ｎ１〜Ｎ４の積層体下方において左右に設けられた陽極電位取り出し端子板７、７’に抵抗溶接する。陽極電位取り出し端子板７、７’の溶接面（上面）は、陰極電位取り出し端子板８の陰極部Ｎ１との接合面（上面）と略面一に配置される。具体的には、陽極電位取り出し端子板７、７’は、それぞれ陽極部Ｃ１、Ｃ２の下面下方位置に設けられている。
このとき、陽極部Ｐ２〜Ｐ４（本願の「収束位置に対して離間している陽極部」に相当）を、図４（ｂ）に示す１０、１０’の位置付近において、陽極部の下部であり、かつコンデンサ素子の幅方向にワイヤーを通して固定し、陽極部が溶接時に大きく折り曲がらないように保持しながら陽極電位取り出し端子板７、７’に溶接する。つまり、陽極部の突出方向（図４の左右方向）において、絶縁性マスキング部６より離れた陽極部Ｐ３、Ｐ４上に湾曲部位が位置するように折り曲げる。好ましくは、陽極部Ｐ３，Ｐ４のより中心に近い位置に湾曲部位を有し、湾曲した状態で、端部が陽極電位取り出し端子板７，７’の溶接面上の収束位置に束ねる。このように、この実施例では、絶縁性マスキング部材６より離れた陽極部位から湾曲させることで、絶縁性マスキング部材６付近の陰極部の湾曲を防止している。
【００２１】
陽極部Ｐ１〜Ｐ４の表面には酸化皮膜層２が形成されているが、抵抗溶接した場合は、溶接の際の温度によって接合面の酸化皮膜層２は溶解されるので、陽極部Ｐ１〜Ｐ４と陽極電位取り出し端子板７、７’とは電気的に完全に導電接合される。なお、接着剤等の溶接以外の接着手段によって陽極部同士を接合する場合は、事前に研磨またはその他の手段で接合面の酸化皮膜層２を剥離しておくのが望ましい。
【００２２】
さらに、上記の積層構造全体を樹脂でモールドし、実施例１の４枚積層型固体電解コンデンサに、外部回路と接続可能な電位取り出し端子板を設ける。
【００２３】
（実施例２）
実施例１と同様の方法で、コンデンサ素子の積層枚数が８枚である積層型固体電解コンデンサを作製した。図５に、本発明の実施例２における８枚積層型固体電解コンデンサの断面図を示す。（モールド樹脂の図示は省略する。）
【００２４】
（実施例３）
実施例１と同様の方法で、コンデンサ素子の積層枚数が１２枚である積層型固体電解コンデンサを作製した。（図示は省略する。）
【００２５】
（従来例１）
実施例１と同様の方法で、コンデンサ素子の積層枚数が４枚の従来の積層型固体電解コンデンサを作製した。図６は従来例の４枚積層型固体電解コンデンサの断面図であり、（ａ）は陽極部の抵抗溶接前、（ｂ）は陽極部の抵抗溶接後の状態を示したものである（モールド樹脂の図示は省略する）。図６において、４枚のコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４の陽極部Ｐ１〜Ｐ４の長さは、全て同じである。
【００２６】
（従来例２）
従来例１と同様の方法で、コンデンサ素子の積層枚数が８枚の従来の積層型固体電解コンデンサを作製した。（図示は省略する。）
【００２７】
（従来例３）
従来例１と同様の方法で、コンデンサ素子の積層枚数が１２枚の従来の積層型固体電解コンデンサを作製した。（図示は省略する。）
【００２８】
上記本発明の実施例１〜３の積層型固体電解コンデンサと、従来例１〜３の積層型固体電解コンデンサとの性能を比較した。表１には、それぞれの例について製品１００個中、漏れ電流規格を満たす個数（不良率）を示す。
【００２９】
【表１】
0004994277.tif 000002
【００３０】
表１から判るように、実施例１〜３は、従来例１〜３に比べて、漏れ電流規格を満たす個数が多い（不良率が少ない）。束ねられた陽極部の組毎にその長さを、収束位置から遠ざかるにつれて長くする構成にしたことで、漏れ電流不良が軽減されることが判る。
また、表１から判るように、この発明の効果は、特に積層枚数が多くなるほど大きくなる。
【００３１】
本発明の構成は上述の実施例に限定されない。例えば、上述の実施例では、モノマーおよび酸化剤として、チオフェンおよびドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄を用いたが、モノマーとしてピロールやアニリンのような公知のモノマー、酸化剤としてブチルナフタレンスルホン酸第二鉄、パラトルエンスルホン酸第二鉄のような公知の酸化剤を用いても同様の効果が得られる。
【００３２】
また、上述の実施例では、コンデンサ陽極材料としてアルミニウムを用いたが、タンタルやニオブのような弁作用金属を用いても同様の効果が得られる。
【００３３】
さらに、上述の実施例では、陽極電位取り出し端子板、または陰極電位取り出し端子板は、積層型固体電解コンデンサの下方に設けられているが、コンデンサの使用状態や用途に応じて、積層型固体電解コンデンサの側方や上方に設けられてもよく、設置場所は任意である。
【００３４】
また、上記実施例では、陽極部の突出方向が、陰極部の積層体を中心として互いに反対に配置されているが、陽極部が片側のみに配置されていてもよく、陽極部の突出方向の向きは任意である。
【００３５】
本発明は、３端子構造について述べたが、これに限らず２端子構造や４端子以上の多端子構造を有する積層型固体電解コンデンサに対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の１実施例による積層型固体電解コンデンサを構成する１つのコンデンサ素子の斜視図である。
【図２】図１のコンデンサ素子の線Ｘ−Ｘ’に沿った拡大断面図である。
【図３】本発明の実施例１における４枚積層型固体電解コンデンサの斜視図である。
【図４】図３の４枚積層固体電解コンデンサの断面図であり、（ａ）は陽極部の抵抗溶接前、（ｂ）は陽極部の抵抗溶接後、モールド樹脂で外装した状態を示したものである。
【図５】本発明の実施例２における８枚積層型固体電解コンデンサの断面図である。
【図６】従来例の４枚積層型固体電解コンデンサの断面図であり、（ａ）は陽極部の抵抗溶接前、（ｂ）は陽極部の抵抗溶接後の状態を示したものである。
【符号の説明】
【００３７】
１  弁作用金属板
２  酸化皮膜層
３  固体電解質層
４  カーボン層
５  銀層
６  絶縁性マスキング部材
７  陽極電位取り出し端子板
７’  陽極電位取り出し端子板
８  陰極電位取り出し端子板
９  モールド樹脂
１０  陽極部の湾曲位置
１０’  陽極部の湾曲位置
Ｃ  コンデンサ素子
Ｃ１〜Ｃ８  コンデンサ素子
Ｐ  陽極部（陽極露出部）
Ｐ１〜Ｐ８  陽極部（陽極露出部）
Ｎ  陰極部
Ｎ１〜Ｎ８  陰極部
【図１】
0004994277.tif 000003
【図２】
0004994277.tif 000004
【図３】
0004994277.tif 000005
【図４】
0004994277.tif 000006
【図５】
0004994277.tif 000007
【図６】
0004994277.tif 000008