(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属または弁作用金属を主成分とする合金からなる陽極と、前記陽極の表面に形成される誘電体層と、前記誘電体層の上に形成される電解質層と、前記電解質層の上に形成されるカーボン層と、前記カーボン層の上に形成される銀ペースト層とを備える固体電解コンデンサにおいて、
前記銀ペースト層に、非イオン性界面活性剤が含有され、
前記銀ペースト層中の前記非イオン性界面活性剤の含有量が、０．０００５〜０．００５重量％の範囲であることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記非イオン性界面活性剤が、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、及びポリビニルアルコールから選ばれた１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
前記非イオン性界面活性剤の分子量が、４００以上１２００以下であることを特徴とする請求項２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、固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の高性能化に伴い、高周波領域で等価直列抵抗（ＥＳＲ）の小さい固体電解コンデンサの開発が望まれている。
【０００３】
固体電解コンデンサは、タンタルやニオブなどの弁作用金属からなる陽極を陽極酸化することにより、その表面に主に酸化物からなる誘電体層を形成し、その誘電体層の上に電解質層を形成し、その上に、カーボン層及び銀ペースト層からなる陰極層を形成している（例えば、特許文献１など）。
【０００４】
特許文献２においては、静電容量及びｔａｎδなどを改善する目的で、電解質層の表面上に、界面活性剤とグラファイトの混合層、あるいは界面活性剤層及びグラファイト層を形成することが提案されている。
【０００５】
しかしながら、本発明者らが検討した結果、このような技術を用いてもＥＳＲを十分に低減させることができないことがわかった。
【特許文献１】特開平１０−３２１４７１号公報
【特許文献２】特開平３−１５９２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低減させることができる固体電解コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固体電解コンデンサは、弁作用金属または弁作用金属を主成分とする合金からなる陽極と、陽極の表面に形成される誘電体層と、誘電体層の上に形成される電解質層と、電解質層の上に形成されるカーボン層と、カーボン層の上に形成される銀ペースト層とを備える固体電解コンデンサにおいて、銀ペースト層に、非イオン性界面活性剤が含有されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明においては、銀ペースト層中に非イオン性界面活性剤を含有させている。銀ペースト層中に非イオン性界面活性剤を含有させることにより、銀ペースト層内における銀粒子間の密着性を向上させることができ、さらには銀ペースト層とカーボン層との密着性を向上させることができる。この結果、ＥＳＲを大幅に低減させることができる。
【０００９】
本発明において、銀ペースト層中の非イオン性界面活性剤の含有量は、０．０００５〜０．００５重量％の範囲内である。非イオン性界面活性剤の含有量が、０．０００５重量％未満もしくは０．００５重量％を超えた場合、銀微粒子間の密着性が低下するだけでなく、カーボン層と銀ペースト層の密着性が低下するため、ＥＳＲを十分に低減することができない場合がある。
【００１０】
本発明において、非イオン性界面活性剤の分子量は、４００以上１２００以下であることが好ましい。分子量が４００未満もしくは１２００を越える非イオン性界面活性剤を用いた場合、ＥＳＲを十分に低減させることができない場合がある。なお、本発明において、分子量は、数平均分子量を意味する。
【００１１】
本発明において用いる非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールアルキルチオエーテル、ポリエチレングリコールアルキルフェノールエーテル、ポリエチレングリコールアルキルアマイドなどが挙げられる。これらの中でも、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、及びポリビニルアルコールが特に好ましく用いられる。従って、非イオン性界面活性剤としては、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、及びポリビニルアルコールから選ばれた１種以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明において、銀ペースト層に非イオン性界面活性剤を含有させる方法としては、銀ペースト層を形成するための銀ペースト中に非イオン性界面活性剤を含有させる方法が一般的である。非イオン性界面活性剤を含有した銀ペーストを塗布して、銀ペースト層を形成することにより、銀ペースト層中に非イオン性界面活性剤を含有させることができる。
【００１３】
本発明において、陽極を形成する弁作用金属としては、固体電解コンデンサに用いることができるものであれば限定されるものではないが、例えば、タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウム、ハフニウム、ジルコニウム等が挙げられる。これらの中でも、酸化物の誘電率が高い、タンタル、ニオブ、チタンが特に好ましい。
【００１４】
また、弁作用金属を主成分とする合金としては、タンタルとニオブ等の、２種以上の弁作用金属同士の合金が挙げられる。
【００１５】
本発明における誘電体層は、陽極を陽極酸化することにより形成することができる。陽極酸化は、例えばリン酸水溶液中などにおいて行うことができる。
【００１６】
本発明における電解質層は、二酸化マンガンなどの金属酸化物や、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリチオフェン、ポリアニリンなどの導電性高分子などから形成することができる。導電性高分子層は、例えば、化学重合法等により形成することができる。
【００１７】
本発明におけるカーボン層は、例えば、カーボンペーストを塗布した後、これを乾燥させることによって形成することができる。
【００１８】
また、本発明の銀ペースト層は、上述のように、非イオン性界面活性剤を含有する銀ペーストを塗布した後、これを乾燥することによって形成することができる。
【００１９】
上記カーボン層と上記銀ペースト層から、陰極層が構成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に従い、銀ペースト層中に非イオン性界面活性剤を含有させることにより、銀ペースト層中の銀粒子間の密着性を向上させることができ、さらにカーボン層と銀ペースト層との密着性を向上させることができる。このため、ＥＳＲを大幅に低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施形態に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施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。
【００２２】
図１は、本発明に従う一実施形態の固体電解コンデンサを示す模式的断面図である。図１に示すように、陽極２には、陽極リード線１が埋設されている。陽極２は、弁作用金属粉末を成形し、これを焼結することにより作製されている。この陽極２の表面には、誘電体層３が形成されている。誘電体層３は、多孔質体である陽極２の内部の表面にも形成されている。誘電体層３の上には、電解質層４が形成されている。電解質層４は、誘電体層３と同様に、陽極２の内部にも形成されている。
【００２３】
陽極２の外周面における電解質層４の上には、カーボン層５が形成され、その上に銀ペースト層６が形成されている。カーボン層５と銀ペースト層６から、陰極層が構成されている。銀ペースト層６には、導電性接着剤７を介して陰極端子９が接続されている。また、陽極リード線１には、陽極端子８が接続されている。モールド外装樹脂１０は、陽極端子８及び陰極端子９の端部が外部に引き出されるように形成されている。
【００２４】
本発明においては、銀ペースト層６に非イオン性界面活性剤が含有されている。銀ペースト層６に、非イオン性界面活性剤を含有させることにより、銀ペースト層６内の銀粒子間の密着性が向上するだけでなく、カーボン層５と銀ペースト層６との密着性が向上する。このため、ＥＳＲを大幅に向上させることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を具体的な実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例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。
【００２６】
＜実験１＞
（実施例１）
ステップ１：
銀粒子を約７０重量％、エポキシ樹脂を約２０重量％、硬化剤を約５重量％、溶剤としてのＮ−ビニルピロリドンを約５重量％含有する銀ペーストに、平均分子量１０００のポリエチレングリコールを約０．０００９５重量％添加し、銀ペーストを作製した。
【００２７】
ステップ２：
平均粒子径が約２μｍであるタンタル粉末を約１４００℃で焼結することにより、タンタル金属リード線を埋設させた多孔質焼結体からなる陽極を形成した。この陽極を、４０℃に保持した０．１重量％のリン酸水溶液中において１０Ｖの定電圧で１０時間酸化させ、陽極の表面に酸化タンタルからなる誘電体層を形成した。
【００２８】
ステップ３：
次に、ステップ２で作製した陽極に対して、化学重合法等によりポリピロールからなる電解質層を形成した。
【００２９】
ステップ４：
次に、ステップ３で作製した陽極の表面に、カーボンペーストを塗布し、乾燥してカーボン層を形成した。次に、このカーボン層の上に、ステップ１で作製した銀ペーストを塗布し、１５０℃で３０分間乾燥することにより、銀ペースト層を形成した。この銀ペースト層について、熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、ポリエチレングリコールが約０．００１重量％含有されていることを確認した。
【００３０】
次に、銀ペースト層に導電性接着剤を介して陰極端子を接続すると共に、金属リード線に陽極端子を接続し、その後モールド樹脂を被覆して、固体電解コンデンサＡ１を作製した。
【００３１】
（比較例１）
実施例１のステップ４において、ポリエチレングリコールを含有しない銀ペーストを用いて銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＸを作製した。
【００３２】
（比較例２）
実施例１のステップ４において、カーボン層を形成するためのカーボンペーストとして、ポリエチレングリコールラウリルエーテルを約０．１重量％含有させたカーボンペーストを塗布し、加熱乾燥してカーボン層を形成した後、非イオン性界面活性剤を含有しない銀ペーストを用いて銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして、固体電解コンデンサＹを作製した。
【００３３】
〔ＥＳＲの測定〕
上記の実施例及び比較例の固体電解コンデンサＡ１、Ｘ及びＹについて、周波数１００ｋＨｚでのＥＳＲをＬＣＲメータで測定した。測定結果を表１に示す。なお、表１に示す値は、固体電解コンデンサＡ１のＥＳＲの値を１００とした指数である。
【００３４】
【表１】
0005020052.tif 000002
【００３５】
表１に示す結果から明らかなように、銀ペースト層に非イオン性界面活性剤を含有させた本発明に従う固体電解コンデンサＡ１においては、ＥＳＲが著しく改善されていることがわかる。
【００３６】
固体電解コンデンサＸ及びＹにおいては、銀ペースト層中における銀粒子の密着性及び銀ペースト層とカーボン層の密着性が悪いため、ＥＳＲが高くなっているものと考えられる。
【００３７】
＜実験２＞
ここでは、非イオン性界面活性剤の含有量とＥＳＲの関係を検討した。
【００３８】
（参考例２〜３、実施例４〜５、参考例６〜７）
実施例１のステップ１において、ポリエチレングリコールの添加量を、約０．００００９５重量％、約０．０００２３８重量％、約０．０００４７５重量％、約０．００４７５重量％、約０．００７１８重量％、及び約０．００９５重量％となるように銀ペーストをそれぞれ作製し、この銀ペーストを用いて、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして、固体電解コンデンサＢ１〜Ｂ６（参考例２〜３、実施例４〜５、参考例６〜７）を作製し、実施例１と同様にしてＥＳＲを測定した。測定結果を表２に示す。
【００３９】
なお、表２に示す測定値は、固体電解コンデンサＡ１のＥＳＲの値を１００とした指数である。
【００４０】
なお、参考例２〜３、実施例４〜５、参考例６〜７において作製した銀ペースト層中におけるポリエチレングリコールの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳで分析した結果、それぞれの含有量は、約０．０００１重量％、約０．０００２５重量％、約０．０００５重量％、約０．００５重量％、約０．００７５重量％、及び約０．０１重量％であった。
【００４１】
【表２】
0005020052.tif 000003
【００４２】
表２に示す結果から明らかなように、非イオン性界面活性剤の銀ペースト層中における含有量は、約０．０００５重量％〜約０．００５重量％の範囲内であるときに、特にＥＳＲの低減の効果が大きくなることがわかる。
【００４３】
＜実験３＞
ここでは、非イオン性界面活性剤の種類とＥＳＲの関係を検討した。
【００４４】
（実施例８）
実施例１のステップ１において、ポリエチレングリコールに代えて、平均分子量１０００のポリグリセリン（ＰＧ）が約０．０００９５重量％含有されている銀ペーストを作製し、この銀ペーストを用いて、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＣ１を作製した。
【００４５】
なお、銀ペースト層中のポリグリセリンの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、約０．００１重量％であった。
【００４６】
（実施例９）
実施例１のステップ１において、ポリエチレングリコールに代えて、平均分子量１０００のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が約０．０００９５重量％含有されている銀ペーストを作製し、この銀ペーストを用いて、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＣ２を作製した。
【００４７】
なお、銀ペースト層中のポリビニルアルコールの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、約０．００１重量％であった。
【００４８】
（実施例１０）
実施例１のステップ１において、平均分子量１０００のポリエチレングリコールを約０．０００４７５重量％、平均分子量１０００のポリグリセリンを約０．０００４７５重量％含有する銀ペーストを作製し、この銀ペーストを用いて、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＣ３を作製した。
【００４９】
なお、銀ペースト層中のポリエチレングリコール及びポリグリセリンの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、ポリエチレングリコールが約０．０００５重量％、ポリグリセリンが約０．０００５重量％含有されていた。
【００５０】
（実施例１１）
実施例１のステップ１において、ポリエチレングリコールに代えて、平均分子量１０００のポリエチレングリコールモノオレイルエーテル（ＰＥＧＭＯＥ）が約０．０００９５重量％含有されている銀ペーストを作製し、この銀ペーストを用いて、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＣ４を作製した。
【００５１】
なお、銀ペースト層中のポリエチレングリコールモノオレイルエーテルの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、約０．００１重量％であった。
【００５２】
（実施例１２）
実施例１のステップ１において、ポリエチレングリコールに代えて、平均分子量１０００のポリエチレングリコールモノラウリルエーテル（ＰＥＧＭＬＥ）が約０．０００９５重量％含有されている銀ペーストを作製し、この銀ペーストを用いて、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＣ５を作製した。
【００５３】
なお、銀ペースト層中のポリエチレングリコールモノラウリルエーテルの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、約０．００１重量％であった。
【００５４】
（実施例１３）
実施例１のステップ１において、ポリエチレングリコールに代えて、平均分子量１０００のポリエチレングリコールモノステアレート（ＰＥＧＭＳ）が約０．０００９５重量％含有されている銀ペーストを作製し、この銀ペーストを用いて、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＣ６を作製した。
【００５５】
なお、銀ペースト層中のポリエチレングリコールモノステアレートの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、約０．００１重量％であった。
【００５６】
〔ＥＳＲの測定〕
上記の各実施例の固体電解コンデンサＣ１〜Ｃ６について、実施例１と同様にしてＥＳＲを測定した。測定結果を表３に示す。なお、表３には、固体電解コンデンサＡ１の値も併せて示す。表３に示す測定値は、固体電解コンデンサＡ１のＥＳＲの値を１００とした指数で示している。
【００５７】
【表３】
0005020052.tif 000004
【００５８】
表３に示す結果から明らかなように、銀ペースト層中に種々の非イオン性界面活性剤を含有させることにより、ＥＳＲの値を低減できることがわかる。特に、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、及びポリビニルアルコールを用いた場合には、ＥＳＲを大幅に低減できることがわかる。
【００５９】
＜実験４＞
ここでは、非イオン性界面活性剤の分子量とＥＳＲの関係を検討した。
【００６０】
（実施例１４〜２２）
ここでは、表４に示すように、平均分子量の異なるポリエチレングリコールを非イオン性界面活性剤として用い、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＤ１〜Ｄ９を作製し、実施例１と同様にしてＥＳＲを測定した。測定結果を表４に示す。
【００６１】
なお、表４には、固体電解コンデンサＡ１の測定値も併せて示す。なお、ＥＳＲの値は、固体電解コンデンサＡ１のＥＳＲ値を１００とした指数である。
【００６２】
なお、各実施例の銀ペースト層について、ポリエチレングリコールの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、約０．００１重量％であった。
【００６３】
（実施例２３〜３１）
ここでは、表５に示すように、平均分子量の異なるポリグリセリンを非イオン性界面活性剤として用い、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＥ１〜Ｅ９を作製し、実施例１と同様にしてＥＳＲを測定した。測定結果を表５に示す。
【００６４】
なお、表５には、固体電解コンデンサＣ１の測定値も併せて示す。なお、ＥＳＲの値は、固体電解コンデンサＡ１のＥＳＲ値を１００とした指数である。
【００６５】
なお、各実施例の銀ペースト層について、ポリグリセリンの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、約０．００１重量％であった。
【００６６】
（実施例３２〜４６）
ここでは、表６に示すように、平均分子量の異なるポリビニルアルコールを非イオン性界面活性剤として用い、銀ペースト層を形成する以外は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサＦ１〜Ｆ９を作製し、実施例１と同様にしてＥＳＲを測定した。測定結果を表６に示す。
【００６７】
なお、表６には、固体電解コンデンサＣ２の測定値も併せて示す。なお、ＥＳＲの値は、固体電解コンデンサＡ１のＥＳＲ値を１００とした指数である。
【００６８】
なお、各実施例の銀ペースト層について、ポリビニルアルコールの含有量を熱分解ＧＣ−ＭＡＳＳを用いて分析した結果、約０．００１重量％であった。
【００６９】
【表４】
0005020052.tif 000005
【００７０】
【表５】
0005020052.tif 000006
【００７１】
【表６】
0005020052.tif 000007
【００７２】
表４〜表６に示す結果から明らかなように、非イオン性界面活性剤として、分子量が４００以上１２００以下のものを用いた場合に、特にＥＳＲの低減が顕著であることがわかる。従って、非イオン性界面活性剤の分子量としては、４００以上１２００以下が好ましいことがわかる。
【００７３】
上記各実施例においては、電解質層として、ポリピロールを用いた導電性高分子層を形成したが、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリチオフェン、ポリアニリンなどの他の導電性高分子層を用いて電解質層を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に従う一実施形態の固体電解コンデンサを示す模式的断面図。
【符号の説明】
【００７５】
１…陽極リード線
２…陽極
３…誘電体層
４…電解質層
５…カーボン層
６…銀ペースト層
７…導電性接着剤
８…陽極端子
９…陰極端子
１０…モールド外装樹脂
【図１】
0005020052.tif 000008