(57)【要約】 【課題】  実装時や使用時に高電圧を印加する場合においても、発熱等の負荷によって変質しにくい、漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の固体電解コンデンサは、陽極リード線７が導出された弁作用金属からなる多孔質陽極体１の表面に誘電体酸化皮膜２が形成され、前記誘電体酸化皮膜２の絶縁欠陥部に絶縁体薄膜３が形成され、前記誘電体酸化皮膜２と前記絶縁体薄膜３の表面に、固体電解質層４、グラファイト層５、銀ペースト層６が順次積層形成され、前記陽極リード線と前記銀ペースト層のそれぞれに外部端子が接続され、前記外部端子の一部を露出させるようにモールド外装を施してなる固体電解コンデンサであって、前記絶縁体薄膜３は、ガラスよりなり、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部を覆うように電気泳動法で形成され、前記絶縁欠陥部を補修する。【選択図】  図１
2009200224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極リード線が導出された弁作用金属からなる多孔質陽極体の表面に誘電体酸化皮膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部に絶縁体薄膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜と前記絶縁体薄膜の表面に、固体電解質層、グラファイト層、銀ペースト層が順次積層形成され、前記陽極リード線と前記銀ペースト層のそれぞれに外部端子が接続され、前記外部端子の一部を露出させるようにモールド外装を施してなる固体電解コンデンサであって、前記絶縁体薄膜は、ガラスよりなり、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部を覆うように電気泳動法で形成されたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
陽極リード線が導出された弁作用金属からなる多孔質陽極体の表面に誘電体酸化皮膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部に絶縁体薄膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜と前記絶縁体薄膜の表面に、固体電解質層、グラファイト層、銀ペースト層が順次積層形成され、前記陽極リード線と前記銀ペースト層のそれぞれに外部端子が接続され、前記外部端子の一部を露出させるようにモールド外装を施してなる固体電解コンデンサの製造方法であって、前記絶縁体薄膜は、ガラスよりなり、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部を覆うように電気泳動法で形成することを特徴とする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、固体電解コンデンサに関し、特に漏れ電流の増大を防止するための手段が施された固体電解コンデンサ及びその製造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体電解コンデンサの基本構成は、タンタル、ニオブ、あるいはアルミニウム等の弁作用金属の焼結体を陽極とし、その表面に誘電体層として酸化皮膜を形成し、その上に半導体層として二酸化マンガンや導電性高分子等の固体電解質層を形成し、さらに、陰極として、グラファイト、銀ペースト等の導電体層を順次積層形成して構成される。
【０００３】
図３は、従来の固体電解コンデンサの基本構成を示す断面図である。図３に示すように、従来の固体電解コンデンサは、陽極リード線７の一端が埋没された弁作用金属からなる多孔質陽極体１の表面に、誘電体酸化皮膜２が形成され、その上に固体電解質層４、グラファイト層５、銀ペースト層６が順次積層形成されている。さらに、陽極リード線７の一端に陽極外部端子８が接続され、銀ペースト層６に陰極外部端子９が接続され、それらの外部端子の一部を露出させるように、全体を外装樹脂１０にてモールド外装し構成されている。なお、図示はしていないが、陽極リード線７とグラファイト層５、銀ペースト層６の間は、当然ながら絶縁がなされている。
【０００４】
一般に、誘電体として機能する誘電体酸化皮膜２は、弁作用金属からなる多孔質陽極体１をリン酸などの電解質溶液に浸漬し、電解質溶液中で電圧を印加することにより形成される。電圧の印加方法としては、電流値を一定としてコンデンサの定格電圧によって定まる所定の電圧まで昇圧した後、一定時間保持するという方法が用いられている。このような方法で形成された誘電体酸化皮膜２は、非常に薄く、電解質溶液中の不純物によって均一且つ均質に形成されないことや、製造工程中の機械的ストレス等が原因で、部分的に絶縁欠陥が発生することが多い。絶縁欠陥が発生すると、漏れ電流特性の劣化が生じるので、これを改善する手段として、誘電体酸化皮膜形成時の電圧の印加方法を改良した技術が開示されている。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示される技術では、直流で所定の電圧まで印加した後に、この直流に交流電圧を重畳させた電圧を印加することにより表面近傍の誘電体酸化皮膜を厚く形成して、機械的ストレスに強いコンデンサを製造している。
【０００６】
特許文献２に開示される技術では、陽極酸化の途中で一旦陽極体を電解液から引き上げて熱処理した後、この陽極体を電解液中に戻して再度陽極酸化を行い、誘電体酸化皮膜中の欠陥や不純物を少なくすることにより漏れ電流を低減化している。
【０００７】
しかしながら、このような誘電体酸化皮膜形成法を用いても誘電体酸化皮膜には絶縁欠陥が発生しやすく、この絶縁欠陥により、漏れ電流特性や誘電体酸化皮膜の電気的、物理的強度が低下する問題が依然として残っている。このため、誘電体酸化皮膜に発生した絶縁欠陥を補修するための手段が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献３には漏れ電流の低い固体電解コンデンサを得る方法として、実装時の熱応力によって出来る誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部に、電着法により絶縁性高分子を形成し、絶縁欠陥を補修する方法が提案されている。
【０００９】
これらの手段によって、漏れ電流特性は著しく改善されているが、従来の誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部を補修する絶縁性高分子は、実装時や使用時に高電圧を印加した場合、発熱等の負荷によって変質しやすいという問題がある。そのため、実装時の漏れ電流の増大を完全に防止することが困難となっており、更なる漏れ電流特性の改善が望まれている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１４５００５号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６２７３号公報
【特許文献３】特開平１０−２４７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の問題を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、実装時や使用時に高電圧を印加する場合においても、発熱等の負荷によって変質しにくい、漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の固体電解コンデンサは、陽極リード線が導出された弁作用金属からなる多孔質陽極体の表面に誘電体酸化皮膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部に絶縁体薄膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜と前記絶縁体薄膜の表面に、固体電解質層、グラファイト層、銀ペースト層が順次積層形成され、前記陽極リード線と前記銀ペースト層のそれぞれに外部端子が接続され、前記外部端子の一部を露出させるようにモールド外装を施してなる固体電解コンデンサであって、前記絶縁体薄膜は、ガラスよりなり、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部を覆うように電気泳動法で形成され、前記絶縁欠陥部を補修することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明によれば、陽極リード線が導出された弁作用金属からなる多孔質陽極体の表面に誘電体酸化皮膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部に絶縁体薄膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜と前記絶縁体薄膜の表面に、固体電解質層、グラファイト層、銀ペースト層が順次積層形成され、前記陽極リード線と前記銀ペースト層のそれぞれに外部端子が接続され、前記外部端子の一部を露出させるようにモールド外装を施してなる固体電解コンデンサの製造方法であって、前記絶縁体薄膜は、ガラスよりなり、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部を覆うように電気泳動法で形成する固体電解コンデンサの製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、陽極リード線が導出された弁作用金属からなる多孔質陽極体の表面に誘電体酸化皮膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部に絶縁体薄膜が形成され、前記誘電体酸化皮膜と前記絶縁体薄膜の表面に、固体電解質層、グラファイト層、銀ペースト層が順次積層形成され、前記陽極リード線と前記銀ペースト層のそれぞれに外部端子が接続され、前記外部端子の一部を露出させるようにモールド外装を施してなる固体電解コンデンサにおいて、前記誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部を覆うように、ガラスからなる絶縁体薄膜が電気泳動法により形成される構造を採用することにより、ガラスからなる絶縁体薄膜が、絶縁欠陥部を補修する機能を有するので、漏れ電流の低減を図ることができる。さらに、このガラスからなる絶縁体薄膜は、実装時や使用時に高電圧を印加する場合においても、発熱等の負荷によって変質しにくいので、実装時や使用による漏れ電流の増大を防止できる、従来よりも漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の固体電解コンデンサの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態の固体電解コンデンサの構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態の固体電解コンデンサは、陽極リード線７が導出された弁作用金属からなる多孔質陽極体１、多孔質陽極体１の表面に形成された誘電体酸化皮膜２、誘電体酸化皮膜２の絶縁欠陥部を覆うように形成されたガラスからなる絶縁体薄膜３、誘電体酸化皮膜２と絶縁体薄膜３上に順次形成された固体電解質層４、グラファイト層５、銀ペースト層６から構成されている。なお、図示していないが、陽極リード線７とグラファイト層５、銀ペースト層６の間は、従来技術のものと同様に絶縁が施されている。
【００１７】
陽極リード線７が導出された弁作用金属からなる多孔質陽極体１は、粗面化された平板状のアルミ箔や、タンタル粉末等に、リード線を埋め込み、プレス成型、焼成した焼結体を用いることができる。弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンから選ばれる一種もしくは数種を組み合わせて用いることができる。
【００１８】
多孔質陽極体１の表面に誘電体酸化皮膜２を形成した後、誘電体酸化皮膜２の絶縁欠陥部に、電気泳動法によって絶縁体薄膜３を形成する。誘電体酸化皮膜２の形成方法は、例えばリン酸中で電圧を印加するような従来と同様の方法を採用すればよい。絶縁体薄膜３の形成は、ガラス粉末を分散させた溶液中で電圧を印加する電気泳動法によって、誘電体酸化皮膜２の絶縁欠陥部にガラス粉末を付着させ、ガラスの軟化温度で焼付け形成する。絶縁体薄膜３として用いる絶縁性のガラスとしては、焼成温度６５０℃以下の低融点ガラスが好ましい。これは、焼成温度が７２０℃以上になると、アモルファス状態である誘電体皮膜の結晶化が促進され、絶縁性を保てなくなる可能性があるためである。鉛を含まない低融点ガラスとして、ホウケイ酸亜鉛系、リン酸亜鉛系、ビスマス系のガラスを用いることができる。また、電着液に分散させたガラス粉末の粒径は、誘電体酸化皮膜２の絶縁欠陥部の大きさが数μｍであることから、１〜５μｍが望ましい。
【００１９】
誘電体酸化皮膜２及び絶縁体薄膜３上に、従来と同様に、例えば、二酸化マンガンや導電性高分子からなる固体電解質層４を形成した後、グラファイト層５、銀ペースト層６を塗布、乾燥するなどして形成する。固体電解質層４として用いることのできる導電性高分子は、化学重合あるいは電解重合により形成することができる。モノマーとしては、ピロール、チオフェン、アニリン、もしくはそれらの誘導体を用いることができる。導電性高分子層は一層または複数層積層しても良く、さらに異なるポリマーを組み合わせて積層してもよい。
【００２０】
上述のようにして製造された本発明の固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜２の絶縁欠陥部が絶縁体薄膜３であるガラスによって補修されているため、漏れ電流が低減されている。しかもガラスからなる絶縁体薄膜層は、実装時や使用時に、高電圧を印加した場合においても、発熱等の負荷によって変質しにくいため、従来より漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサを得ることが可能となる。
【実施例】
【００２１】
以下、具体的に実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更を伴う構成であっても本発明に含まれるものである。
【００２２】
本実施例では、多孔質陽極体１に使用する弁作用金属として、タンタル粉末の焼結体（長さ５ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を用いた。また、多孔質陽極体１に埋め込む陽極リード線７として、直径２ｍｍのタンタル線を用いた。前記多孔質陽極体１を０．０５モル／Ｌのリン酸水溶液に浸漬し、電流値を一定として、電圧が６０Ｖに達するまで直流電圧を昇圧した。続いて、前記多孔質陽極体１を６０Ｖで４時間保持して誘電体酸化皮膜２を形成した。
【００２３】
次に、誘電体酸化皮膜２が形成された多孔質陽極体１を、ガラス粉末等を分散させたアルコール溶液に浸漬し、２０Ｖで３０秒間電気泳動を行った。なお、電着液となるアルコール溶液は、エタノール４００ｍＬにヨウ素８ｇを溶解させたヨウ素エタノール液６６ｍＬと、エタノール４０ｍＬに界面活性剤２ｇを溶解させた界面活性剤エタノール液４ｍＬと、エタノール１２００ｍＬに６００ｇのガラスの粉末を分散させた溶液３６０ｍＬ、および純水６．６ｍＬとを混合して調製した。ガラスの材質は、軟化温度の低いホウケイ酸亜鉛ガラスを用いた。この電気泳動法によって、誘電体酸化皮膜２の絶縁欠陥部にガラス粉末が付着した状態の多孔質陽極体１を、アルコールで洗浄した後、最高温度６３０℃の電気炉で焼付けして、ガラスからなる絶縁体薄膜３を形成した。
【００２４】
次に、固体電解質層４を、導電性ポリピロールを用いて電解重合により形成し、陰極引き出しのためにグラファイト層５を形成し、さらに銀ペースト層６を形成し陰極層とした。固体電解質層４、グラファイト層５、銀ペースト層６の厚さは、それぞれ１０μｍとした。
【００２５】
最後に、実装のために、陽極リード線７の一端に、陽極外部端子８を抵抗溶接にて接続し、また、銀ペースト層６に、陰極外部端子９を導電接着剤にて接続した。陽極外部端子８、陰極外部端子９の材質は、４２アロイ（４２鉄ニッケル合金）を用いた。それらの外部端子の一部を露出させた状態で、全体をエポキシ樹脂からなる外装樹脂１０にてモールド外装し、図１に示される固体電解コンデンサ（長さ６ｍｍ、幅３．５ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ）を作製した。
【００２６】
従来品として、上述した本発明の実施の形態と基本構造は同一であり、誘電体酸化皮膜２の絶縁欠陥部に形成された絶縁体薄膜３を、ポリイミドとした固体電解コンデンサを作製した。
【００２７】
発明品と同様に、多孔質陽極体１に使用する弁作用金属として、タンタル粉末の焼結体（長さ５ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を用いた。また、多孔質陽極体１に埋め込む陽極リード線７として、直径２ｍｍのタンタル線を用いた。前記多孔質陽極体１を０．０５モル／Ｌのリン酸水溶液に浸漬し、電流値を一定として、電圧が６０Ｖに達するまで直流電圧を昇圧した。続いて、前記多孔質陽極体１を６０Ｖで４時間保持して誘電体酸化皮膜２を形成した。
【００２８】
次に、誘電体酸化皮膜２が形成された多孔質陽極体１を、ポリアメック酸塩を含む溶液に浸漬し、４０Ｖで１時間電気泳動を行った。なお、電着液の調整は、ビフォニルテトラカルボン酸二無水物１．２ｇ及びＰ−フェニレンジアミン０．４４ｇをＮ−メチルピロリドン２１．８ｇ中で反応させポリアミック酸溶液を調整した。このポリアミック酸溶液２．１ｇをＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミド３３．５ｇで希釈した後、よく撹拌しながらメタノール６４．４ｇを加え、ポリアミック酸塩０．１４５％の電着液とした。この電気泳動を行った後、多孔質陽極体１を、アルコールで洗浄し、２５０℃で１時間加熱し、イミド化したポリイミドからなる絶縁体薄膜３を形成した。
【００２９】
次に、固体電解質層４を、導電性ポリピロールを用いて電解重合により形成し、陰極引き出しのためにグラファイト層５を形成し、銀ペースト層６を順次形成し陰極層とした。固体電解質層４、グラファイト層５、銀ペースト層６の厚さは、それぞれ１０μｍとした。
【００３０】
最後に、実装のために、陽極リード線７の一端に、陽極外部端子８を抵抗溶接にて接続し、また、銀ペースト層６に、陰極外部端子９を導電接着剤にて接続した。陽極外部端子８、陰極外部端子９の材質は、４２アロイ（４２鉄ニッケル合金）を用いた。それらの外部端子の一部を露出させた状態で、全体をエポキシ樹脂からなる外装樹脂１０にてモールド外装し、図１に示される固体電解コンデンサ（長さ６ｍｍ、幅３．５ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ）を作製した。
【００３１】
本発明の効果を実証する手段として、漏れ電流特性を測定した。以下の測定条件にて、本発明品と従来品を各々２０個ずつ、漏れ電流特性の測定を行った。
印加電圧：２０Ｖ
測定時間：電圧印加後１分間
【００３２】
図２は、本発明の実施の形態と従来品の漏れ電流を示す図である。図２に示すように、本発明の実施の形態を適用した固体電解コンデンサの漏れ電流は、平均値で０．９μＡとなり、平均値で２．０μＡとなる従来品の１／２以下となっていることが分かる。
【００３３】
以上説明したように、本発明の固体電解コンデンサの製造方法を採用することによって、実装時や使用時に、高電圧を印加した場合においても、発熱等の負荷によって変質しにくい、漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサが得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態の固体電解コンデンサの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態と従来品の漏れ電流を示す図。
【図３】従来の固体電解コンデンサの基本構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１    多孔質陽極体
２    誘電体酸化皮膜
３    絶縁体薄膜
４    固体電解質層
５    グラファイト層
６    銀ペースト層
７    陽極リード線
８    陽極外部端子
９    陰極外部端子
１０    外装樹脂
【図１】
2009200224.tif 000003
【図２】
2009200224.tif 000004
【図３】
2009200224.tif 000005