特開 2024-127478 固体電解コンデンサ素子の製造方法及び固体電解コンデンサ素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024127478

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】固体電解コンデンサ素子の製造方法及び固体電解コンデンサ素子

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/00 20060101AFI20240912BHJP

   H01G 9/15 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

H01G9/00 290H

H01G9/15

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023036655

(22)【出願日】2023-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】玉谷 康浩

(57)【要約】      （修正有）

【課題】絶縁マスク層の形成を必須としない容量の大きい固体電解コンデンサ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】固体電解コンデンサ素子の製造方法は、誘電体層が形成された弁作用金属基体１０を準備する工程と、モノマー含有溶液並びに酸化剤含有溶液を準備する工程と、弁作用金属基体の下部１０Ｂを、モノマー含有溶液又は酸化剤含有溶液の何れかである第１液に浸漬して、弁作用金属基体の下部１０Ｂから第１液を弁作用金属基体１０の上方に向かって浸透させる第１液浸漬工程と、モノマー含有溶液が第１液である場合は酸化剤含有溶液を第２液２２０とし、酸化剤含有溶液が第１液である場合はモノマー含有溶液を第２液として、第１液を浸透させた弁作用金属基体１０を、第１液が浸透した領域の上端１０Ｔより下方の領域において第２液に浸漬する第２液浸漬工程と、弁作用金属基体を洗浄する洗浄工程と、を行う。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体を準備する工程と、
化学重合反応により固体電解質層となるためのモノマー及び溶媒を有するモノマー含有溶液、並びに前記モノマーを重合させる酸化剤及び溶媒を有する酸化剤含有溶液を準備する工程と、
前記弁作用金属基体の下部を、前記モノマー含有溶液又は前記酸化剤含有溶液のいずれかである第１液に浸漬して、前記弁作用金属基体の下部から前記第１液を前記弁作用金属基体の上方に向かって浸透させる第１液浸漬工程と、
前記モノマー含有溶液が第１液である場合は前記酸化剤含有溶液を第２液とし、前記酸化剤含有溶液が第１液である場合は前記モノマー含有溶液を第２液として、前記第１液を浸透させた前記弁作用金属基体を、前記第１液が浸透した領域の上端より下方の領域において前記第２液に浸漬する第２液浸漬工程と、
前記弁作用金属基体を洗浄する洗浄工程と、を行う、固体電解コンデンサ素子の製造方法。

【請求項2】

前記モノマー含有溶液は、さらにドーパントを含む請求項１に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法。

【請求項3】

前記第１液が含有する溶媒が、アルコール系溶媒又は水系溶媒であり、
前記第２液が含有する溶媒が、アルコール系溶媒又は水系溶媒である、請求項１又は２に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法。

【請求項4】

前記第１液が含有する溶媒がアルコール系溶媒である請求項３に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法。

【請求項5】

誘電体層を少なくとも一方の主面に有し、その長手方向に対向して陽極部側となる第１辺と陰極部側となる第２辺を有する弁作用金属基体と、
前記誘電体層上に設けられる固体電解質層と、を備える固体電解コンデンサ素子であって、
前記固体電解コンデンサ素子の主面の法線方向から見たとき、前記固体電解質層は、前記弁作用金属基体の前記第２辺から、前記第１辺に向かうまでの一部の領域に設けられており、前記固体電解質層は、先端の両端部から先端の中央部に向かって前記第１辺に近づくように設けられており、
前記弁作用金属基体を陽極部及び陰極部に分離する絶縁マスク層を有していない、固体電解コンデンサ素子。

【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素子の製造方法及び固体電解コンデンサ素子に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、誘電体皮膜を有し、弁作用を有する金属材料上の所望の位置に固体電解質を形成してなる固体電解コンデンサの製造方法において、前記誘電体皮膜中に浸透しかつ前記浸透部の上にマスキング層を形成するマスキング材溶液を塗布する工程及び前記マスキング材を加熱処理により熱変性し高分子化する工程を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許４６２３４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、マスキング層（以下、本明細書では絶縁マスク層という）を設けることにより弁作用金属の陽極部と陰極部を分離している。絶縁マスク層の形成の際には、マスキング材溶液が弁作用金属に対して厚さ方向に浸透するだけではなく、面方向への浸透、すなわち面方向への滲みが発生する。マスキング材の滲みが発生した領域ではマスキング材の撥水作用により固体電解質層を形成するための液が含浸されにくい。また、誘電体皮膜を形成する化成処理を行うために使用する化成液も同様に含浸されにくい。
そのため、絶縁マスク層を設けた場合には、誘電体皮膜の一部を固体電解質で被覆できないことがあり、化成処理によって誘電体皮膜を修復することが難しくなるという問題があった。

【0005】

また、絶縁マスク層を設けた部分はコンデンサの容量に寄与しない部分となるので、絶縁マスク層の面積を減らすことができればコンデンサの容量を向上させることができる。

【0006】

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、絶縁マスク層の形成を必須とせず、容量の大きい固体電解コンデンサ素子を製造することが可能な、固体電解コンデンサ素子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】

【0007】

本発明の固体電解コンデンサ素子の製造方法は、表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体を準備する工程と、化学重合反応により固体電解質層となるためのモノマー及び溶媒を有するモノマー含有溶液、並びに前記モノマーを重合させる酸化剤及び溶媒を有する酸化剤含有溶液を準備する工程と、前記弁作用金属基体の下部を、前記モノマー含有溶液又は前記酸化剤含有溶液のいずれかである第１液に浸漬して、前記弁作用金属基体の下部から前記第１液を前記弁作用金属基体の上方に向かって浸透させる第１液浸漬工程と、前記モノマー含有溶液が第１液である場合は前記酸化剤含有溶液を第２液とし、前記酸化剤含有溶液が第１液である場合は前記モノマー含有溶液を第２液として、前記第１液を浸透させた前記弁作用金属基体を、前記第１液が浸透した領域の上端より下方の領域において前記第２液に浸漬する第２液浸漬工程と、前記弁作用金属基体を洗浄する洗浄工程と、を行う。

【0008】

本発明の固体電解コンデンサ素子は、誘電体層を少なくとも一方の主面に有し、その長手方向に対向して陽極部側となる第１辺と陰極部側となる第２辺を有する弁作用金属基体と、前記誘電体層上に設けられる固体電解質層と、を備える固体電解コンデンサ素子であって、前記固体電解コンデンサ素子の主面の法線方向から見たとき、前記固体電解質層は、前記弁作用金属基体の前記第２辺から、前記第１辺に向かうまでの一部の領域に設けられており、前記固体電解質層は、先端の両端部から先端の中央部に向かって前記第１辺に近づくように設けられており、前記弁作用金属基体を陽極部及び陰極部に分離する絶縁マスク層を有していない。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、絶縁マスク層の形成を必須とせず、容量の大きい固体電解コンデンサ素子を製造することが可能な、固体電解コンデンサ素子の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体の一例を示す模式図である。

【図2】図２は、第１液浸漬工程を模式的に示す工程図である。

【図3】図３は、第２液浸漬工程を模式的に示す工程図である。

【図4】図４は、２回目の第１液浸漬工程を模式的に示す工程図である。

【図5】図５は、２回目の第２液浸漬工程を模式的に示す工程図である。

【図6】図６は、洗浄工程後の弁作用金属基体を模式的に示す工程図である。

【図7】図７は、固体電解コンデンサ素子を構成する誘電体層及び固体電解質層の一例を模式的に示す平面図である。

【図8】図８は、図７のＸ－Ｘ線断面図である。

【図9】図９は、固体電解コンデンサ素子の一例を模式的に示す平面図である。

【図10】図１０は、図９のＹ－Ｙ線断面図である。

【図11】図１１は、固体電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。

【図12】図１２は、図１１に示す固体電解コンデンサのＺ－Ｚ線に沿った断面図である。

【図13】図１３は、リードフレームが外部電極として用いられている固体電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。

【図14】図１４は、図１３に示す固体電解コンデンサのＩＩ－ＩＩ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の固体電解コンデンサ素子の製造方法及び固体電解コンデンサ素子について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

【0012】

［固体電解コンデンサ素子の製造方法］
以下の例では、大判の弁作用金属基体を用いて、複数の固体電解コンデンサ素子を同時に製造する方法について説明する。

【0013】

はじめに、表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体を準備する。
図１は、表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体の一例を示す模式図である。
図１に示すように、誘電体層２０を表面に有する弁作用金属基体１０を準備する。弁作用金属基体１０は、支持部１１と複数の素子部１２とを含む。各々の素子部１２は短冊状であり、支持部１１から突出している。また、弁作用金属基体１０の表面には誘電体層２０が形成されている。弁作用金属基体１０の素子部１２には絶縁マスク層は形成されていない。
なお、予め切断された短冊状の素子部１２を、支持部１１の代わりとなるステンレス等から形成されたプレート状金属部材に溶接等で接合することにより、図１に示された弁作用金属基体１０と同様の構成としてもよい。

【0014】

図１に示す弁作用金属基体１０を準備する際には、表面に多孔質部を有する弁作用金属基体１０をレーザー加工又は打ち抜き加工などで切断することにより、複数の素子部１２と支持部１１とを含む形状に加工する。
弁作用金属基体１０の主面は、多孔質状になっていることが好ましい。弁作用金属基体１０の主面が多孔質状になっていることにより、弁作用金属基体１０の表面積が大きくなっている。なお、弁作用金属基体１０の表面及び裏面の両方が多孔質状である場合に限られず、弁作用金属基体１０の表面及び裏面の一方のみが多孔質状であってもよい。

【0015】

弁作用金属基体１０は、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム等の金属単体、又は、これらの金属を含む合金等の弁作用金属によって構成されている。

【0016】

その後、弁作用金属基体１０に陽極酸化処理（化成処理）を行うことにより、弁作用金属基体１０の表面に誘電体層２０となる酸化被膜を形成する。この際、レーザー加工又は打ち抜き加工などで切断された素子部１２の側面にも酸化被膜が形成される。なお、すでにアルミニウムの酸化物が形成されている化成箔を弁作用金属基体１０として用いてもよい。この場合も、切断後の弁作用金属基体１０に陽極酸化処理を行うことにより、切断された素子部１２の側面に酸化被膜を形成する。

【0017】

弁作用金属基体１０の主面の法線方向から見た弁作用金属基体１０の形状、すなわち、弁作用金属基体１０を厚み方向から平面視した形状は四角形状であり、好ましくは、長辺及び短辺を有する矩形状である。
なお、ここでいう弁作用金属基体１０の形状は、支持部１１を除いた素子部１２の形状であり、１つの固体電解コンデンサ素子となったときの弁作用金属基体の形状を意味する。

【0018】

弁作用金属基体１０の素子部１２が短冊状である場合、短冊の先端が弁作用金属基体の下端であり、短冊の先端を含む部分を弁作用金属基体の下部とする。一方、短冊の根本（支持部１１の側）が弁作用金属基体の上部とする。

【0019】

また、弁作用金属基体の形状は短冊状に限定されるものではなく、後述する第１液浸漬工程及び第２液浸漬工程において、弁作用金属基体の下部だけを浸漬することができる形状であればよい。すなわち、長手方向が定まる形状であればよく、短冊状の他に、角柱状、円柱状等の形状であってもよい。

【0020】

なお、弁作用金属基体１０は、芯部と当該芯部の少なくとも一方の主面に設けられた多孔質部とによって構成されていればよく、金属箔の表面をエッチングしたもの、金属箔の表面に多孔質状の微粉焼結体を形成したもの等を適宜採用することができる。

【0021】

次に、モノマー含有溶液及び酸化剤含有溶液を準備する。
モノマー含有溶液は、化学重合反応により固体電解質層となるためのモノマー及び溶媒を有する。
固体電解質層を構成する導電性高分子としては、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類等の導電性高分子等が挙げられる。これらの中では、ポリチオフェン類が好ましく、ＰＥＤＯＴと呼ばれるポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）が特に好ましい。
そのため、モノマー含有溶液に含まれるモノマーは、化学重合反応により上記の導電性高分子となるモノマーであることが好ましく、ピロール、チオフェン、アニリン等が挙げられる。これらのなかでは、３，４－エチレンジオキシチオフェンであることがより好ましい。
モノマー含有溶液に含まれる溶媒としては、水系溶媒又はアルコール系溶媒等が挙げられ、アルコール系溶媒であることが好ましい。
また、モノマー含有溶液は、弁作用金属基体１０への含浸性を高めるためにも低粘度が好ましく、弁作用金属基体１０上での表面張力（接触角）は、小さい方が好ましい。

【0022】

本明細書において、水系溶媒としては、イオン交換水、純水、超純水等が挙げられる。また、アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール等が挙げられる。

【0023】

モノマー含有溶液はさらにドーパントを含んでいてもよい。ドーパントとしてはポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、アントラキノンスルホン酸（ＡＱＳ）塩などの芳香族スルホン酸及びその塩等が挙げられる。

【0024】

酸化剤含有溶液は、上記モノマーを重合させる酸化剤及び溶媒を含有する。
モノマーを重合させる酸化剤としては、過硫酸アンモニウム、p-トルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ）鉄等が挙げられる。
酸化剤含有溶液に含まれる溶媒としては、水系溶媒又はアルコール系溶媒等が挙げられ、水系溶媒であることが好ましい。
また、酸化剤含有溶液は、弁作用金属基体１０への含浸性を高めるためにも低粘度が好ましく、弁作用金属基体１０上での表面張力（接触角）は、小さい方が好ましい。

【0025】

以下で説明する第１液および第２液については、第１液をモノマー含有溶液とし、第２液を酸化剤含有溶液とする場合、または第１液を酸化剤含有溶液とし、第２液をモノマー含有溶液とする場合のいずれかを選択することができる。ここで、化学重合反応は、モノマー含有溶液と酸化剤含有溶液とが互いに接触することにより進行する。したがって、いずれの場合においても、第１液を浸透させた弁作用金属基体１０を、第１液が浸透した領域の上端より下方の領域において第２液に浸漬することにより、化学重合反応が生じている領域からさらに上方への浸み上がりを制御することが可能である。

【0026】

次に、第１液浸漬工程を行う。
第１液浸漬工程では、弁作用金属基体の下部を、モノマー含有溶液又は酸化剤含有溶液のいずれかである第１液に浸漬して、弁作用金属基体の下部から第１液を弁作用金属基体の上方に向かって浸透させる。
第１液としてはモノマー含有溶液又は酸化剤含有溶液のどちらを用いてもよい。第１液がモノマー含有溶液である場合、後述する第２液は酸化剤含有溶液となる。第１液が酸化剤含有溶液である場合、後述する第２液はモノマー含有溶液となる。
以下には、第１液がモノマー含有溶液であり、第２液が酸化剤含有溶液である場合を例にして説明する。

【0027】

図２は、第１液浸漬工程を模式的に示す工程図である。
第１液浸漬工程では、弁作用金属基体１０の下部１０Ｂを第１液２１０に浸漬する。第１液２１０は弁作用金属基体１０の下部１０Ｂから弁作用金属基体１０の上方に向かって浸透する。第１液２１０は、第１液２１０の液面２１０Ｓよりも弁作用金属基体１０の上方にまで浸み上がる。
図２には、第１液２１０が第１液２１０の液面２１０Ｓよりも弁作用金属基体１０の上方にまで浸透した領域の上端を参照符号１０Ｔとして指している。
すなわち、第１液浸漬工程を行った後では、第１液２１０が浸透した領域の上端１０Ｔは第１液の液面２１０Ｓよりも上方に位置している。

【0028】

第１液浸漬工程では、弁作用金属基体の下端から、弁作用金属基体の長手方向の長さ（図２に両矢印Ａで示す長さ）の６０％以上、９０％以下の領域を第１液に浸漬することが好ましい。

【0029】

また、弁作用金属基体の一部であり、製造される固体電解コンデンサにおいて陰極部とする予定の領域を、図２中に両矢印１０Ｃで示している。
第１液浸漬工程では、陰極予定領域１０Ｃの８０％以上、１００％以下の領域を第１液２１０に浸漬することが好ましく、陰極予定領域１０Ｃの１００％の領域を第１液２１０に浸漬することが好ましい。陰極予定領域１０Ｃの１００％の領域を第１液２１０に浸漬すると、第１液２１０の液面２１０Ｓよりも上方にまで第１液２１０が浸み上がるため、第１液２１０が浸透した領域の面積は陰極予定領域１０Ｃの１００％を超えることになるが、後の洗浄工程によって余計な第１液２１０を洗い流すことができるため、陰極予定領域１０Ｃに過不足なく固体電解質層を形成することができる。
図２では、陰極予定領域１０Ｃの１００％の領域を第１液２１０に浸漬している。

【0030】

第１液浸漬工程の後には、必要に応じて乾燥を行ってもよい。乾燥を行う場合の温度は２５℃以上、１００℃以下とすることができる。また、乾燥を行わなくてもよい。

【0031】

第１液が含有する溶媒がアルコール系溶媒であることが好ましい。第１液が含有する溶媒がアルコール系溶媒であると、水系溶媒に比べて浸み上がりやすいためである。
第１液としては、溶媒がアルコール系溶媒であるモノマー含有溶液を用いることが好ましい。また、第１液であるモノマー含有溶液がさらにドーパントを含むことが好ましい。

【0032】

次に、第２液浸漬工程を行う。
第２液浸漬工程では、第１液を浸透させた弁作用金属基体を、第１液が浸透した領域の上端より下方の領域において第２液に浸漬する。
第１液がモノマー含有溶液である場合、第２液は酸化剤含有溶液となる。第１液が酸化剤含有溶液である場合、第２液はモノマー含有溶液となる。

【0033】

図３は、第２液浸漬工程を模式的に示す工程図である。
第２液浸漬工程では、第１液２１０を浸透させた弁作用金属基体１０の下部１０Ｂを第２液２２０に浸漬する。弁作用金属基体１０が第２液２２０に触れている部分において、弁作用金属基体１０に浸透させた第１液２１０に含まれるモノマーと第２液２２０に含まれる酸化剤が反応してモノマーの化学重合反応が進み、固体電解質層が形成される。

【0034】

第１液２１０と第２液２２０の反応は弁作用金属基体１０が第２液２２０に触れている部分において生じる。第２液２２０の液面２２０Ｓ付近において、第２液２２０と反応していない第１液２１０が存在することにより第２液２２０が弁作用金属基体１０の上方へ浸み上がることが阻害されるので、液面２２０Ｓより弁作用金属基体１０の上方への第２液２２０の浸み上がりはほとんど生じない。
図３には、少しだけ第２液２２０が浸み上がって固体電解質層の形状が凸状になった部分を凸部２２０Ｔとして図示している。

【0035】

第２液２２０の上方への浸み上がりが第２液２２０と反応していない第１液２１０によって阻害されることから、第２液２２０への弁作用金属基体の浸漬深さを調整することによって、固体電解質層の形成領域を調節することができる。
この方法により固体電解質層の形成領域を調節する観点から、第２液２２０への浸漬は、第１液２１０が浸透した領域の上端１０Ｔより下方の領域において行う。液面２２０Ｓより弁作用金属基体１０の上方への第２液２２０の浸み上がりはほとんど生じないことから、固体電解質層の形成領域は第１液２１０が浸透した領域の上端１０Ｔよりも下方の領域に調節される。

【0036】

第２液浸漬工程では、弁作用金属基体の下端から、弁作用金属基体の長手方向の長さ（図３に両矢印Ａで示す長さ）の６０％以上、９０％以下の領域を第２液に浸漬することが好ましい。

【0037】

第２液浸漬工程では、陰極予定領域１０Ｃの８０％以上、１００％以下の領域を第２液２２０に浸漬することが好ましく、陰極予定領域１０Ｃの１００％の領域を第２液２２０に浸漬することが好ましい。陰極予定領域１０Ｃの１００％の領域を第２液２２０に浸漬すると、第２液２２０の液面２２０Ｓより弁作用金属基体１０の上方への第２液２２０の浸み上がりはほとんど生じないことから、陰極予定領域１０Ｃに過不足なく固体電解質層を形成することができる。
また、第１液浸漬工程で第１液２１０に浸漬した領域の８０％以上、１００％以下の領域を第２液２２０に浸漬することが好ましく、第１液浸漬工程で第１液２１０に浸漬した領域と第２液浸漬工程で第２液２２０に浸漬した領域が同じであってもよい。
図３では、陰極予定領域１０Ｃの１００％の領域を第２液２２０に浸漬している。

【0038】

第２液浸漬工程の後には、必要に応じて乾燥を行ってもよい。乾燥を行う場合の温度は２５℃以上、１００℃以下とすることができる。また、オーブンなどによる強制乾燥でなく、自然乾燥でもよい。また、半乾燥の状態でもよい。

【0039】

第２液が含有する溶媒が水系溶媒であることが好ましい。一概に水系溶媒とアルコール系溶媒との比較はできないが、第２液が含有する溶媒が水系溶媒であると、表面張力の違いによりアルコール系溶媒に比べて浸み上がりにくい傾向があるためである。
このような観点から、第２液としては、溶媒が水系溶媒である酸化剤含有溶液を用いることが好ましい。
ただし、表面張力は界面活性剤などの添加剤によって変化するため、第２液がアルコール系溶媒であっても、添加剤により第１液よりも浸み上がりにくいように調整することができる。

【0040】

固体電解質層の形成の際に、第１液浸漬工程及び第２液浸漬工程を繰り返して行い、固体電解質層の厚さを増加させて、固体電解質層の厚さを所定の厚さに調節するようにしてもよい。

【0041】

図４は、２回目の第１液浸漬工程を模式的に示す工程図であり、図５は、２回目の第２液浸漬工程を模式的に示す工程図である。図４に示す第１液２１０はモノマー含有溶液であり、図５に示す第２液２２０は酸化剤含有溶液である。
図４では、１回目の第１液浸漬工程及び第２液浸漬工程で形成された固体電解質層４０の部分が第１液２１０に浸漬されている。２回目の第１液浸漬工程を行う際には、１回目の第１液浸漬工程で浸み上がった第１液２１０が第１液２１０の液面２１０Ｓよりも弁作用金属基体１０の上方に残っている。そのため、１回目の第１液浸漬工程とは異なり、第１液２１０は第１液２１０の液面２１０Ｓよりも弁作用金属基体１０の上方にまで浸み上がらない。

【0042】

図５では、１回目の第１液浸漬工程及び第２液浸漬工程で形成された固体電解質層４０にさらに第１液２１０が浸透した部分が第２液２２０に浸漬されている。第２液２２０は第２液２２０の液面２２０Ｓよりも弁作用金属基体１０の上方にまで浸み上がらない。
そのため、１回目の第１液浸漬工程及び第２液浸漬工程で形成された固体電解質層とほぼ同じ領域に、２回目の第１液浸漬工程及び第２液浸漬工程で固体電解質層が形成され、固体電解質層の厚さを増加させることができる。

【0043】

次に、洗浄工程を行う。
洗浄工程では、弁作用金属基体を洗浄する。洗浄は水系溶媒（常水、純水、超純水等）又はアルコール系溶媒により行うことが好ましい。洗浄工程により未反応の第１液及び第２液を洗い流す。
水系溶媒による洗浄工程（水洗）により洗い流すことができる観点からも、第１液及び第２液が含有する溶媒がアルコール系溶媒又は水系溶媒であることが好ましい。
第１液浸漬工程及び第２液浸漬工程を繰り返して複数回行った場合には、複数回の第１液浸漬工程及び第２液浸漬工程の後に洗浄工程を行い、未反応の第１液及び第２液をまとめて洗い流すことが好ましい。

【0044】

図６は、洗浄工程後の弁作用金属基体を模式的に示す工程図である。
図６には、第１液浸漬工程と第２液浸漬工程によって形成された固体電解質層４０を示している。固体電解質層４０が形成された領域は、第２液浸漬工程において第１液２１０と第２液２２０が触れて化学重合反応が生じた領域であり、図３、図４及び図５において弁作用金属基体１０の下部１０Ｂから上方に向かって第２液２２０の凸部２２０Ｔまでの領域である。
図３、図４及び図５において第２液２２０の凸部２２０Ｔから第１液２１０が浸透した領域の上端１０Ｔまでの領域に浸透していた未反応の第１液２１０は洗浄工程によって洗い流される。そのため、洗浄工程後にはその部分において誘電体層２０が露出する。
また、固体電解質層４０の表面等に未反応の第２液２２０が残っていた場合にも、洗浄工程によって洗い流される。

【0045】

上記の工程によって、固体電解質層が形成される。第１液浸漬工程と第２液浸漬工程に分けて弁作用金属基体の浸漬を行うことにより、固体電解質層の形成領域を調節することができるので、弁作用金属基体の陽極部と陰極部を分離するための絶縁マスク層を設けなくても、陽極部と陰極部を分離することができる。そして、絶縁マスク層に相当する部分だけ陰極部の割合を大きくすることができて、コンデンサの容量を向上させることができる。

【0046】

また、第１液浸漬工程、第２液浸漬工程及び洗浄工程を１セットの固体電解質層形成工程として、固体電解質層形成工程を複数回繰り返すようにしてもよい。

【0047】

固体電解質層を形成した後、カーボンペーストに弁作用金属基体を浸漬、引き上げ及び乾燥することにより、カーボン層を所定の領域に形成する。

【0048】

カーボン層を形成した後、銀ペースト等の導電性ペーストに弁作用金属基体を浸漬、引き上げ及び乾燥することにより、陰極導体層を所定の領域に形成する。

【0049】

弁作用金属基体を切断して、素子部を分離する。

【0050】

以上の工程を経て、固体電解コンデンサ素子が得られる。

【0051】

［固体電解コンデンサ素子］
本発明の固体電解コンデンサ素子は、誘電体層を少なくとも一方の主面に有し、その長手方向に対向して陽極部側となる第１辺と陰極部側となる第２辺を有する弁作用金属基体と、前記誘電体層上に設けられる固体電解質層と、を備える固体電解コンデンサ素子であって、前記固体電解コンデンサ素子の主面の法線方向から見たとき、前記固体電解質層は、前記弁作用金属基体の前記第２辺から、前記第１辺に向かうまでの一部の領域に設けられており、前記固体電解質層は、先端の両端部から先端の中央部に向かって前記第１辺に近づくように設けられており、前記弁作用金属基体を陽極部及び陰極部に分離する絶縁マスク層を有していない、固体電解コンデンサ素子である。

【0052】

図７は、固体電解コンデンサ素子を構成する誘電体層及び固体電解質層の一例を模式的に示す平面図であり、図８は、図７のＸ－Ｘ線断面図である。
図７に示す平面図は、固体電解コンデンサ素子の主面の法線方向から見た図でもある。
弁作用金属基体１０の主面の法線方向から見た弁作用金属基体１０の形状、すなわち、弁作用金属基体１０を厚み方向から平面視した形状は四角形状であり、好ましくは、長辺及び短辺を有する矩形状である。

【0053】

図７には、その主面に誘電体層２０が設けられた矩形状の弁作用金属基体１０を示している。弁作用金属基体１０はその長手方向（図７に両矢印Ｌで示す）に対向する第１辺１３と第２辺１４を有する。第１辺１３及び第２辺１４はいずれも弁作用金属基体１０の短辺である。

【0054】

弁作用金属基体１０の第１辺１３は陽極部３１となる側の短辺であり、弁作用金属基体１０の第２辺１４は陰極部３２となる側の短辺である。
弁作用金属基体１０の主面には誘電体層２０が設けられており、固体電解質層４０が弁作用金属基体１０の第２辺１４から、第１辺１３に向かうまでの一部の領域に設けられている。そして、固体電解質層４０は、先端の両端部４１ｅから先端の中央部４１ｃに向かって第１辺１３に近づくように設けられている。

【0055】

固体電解質層４０が設けられた領域が陰極部３２となり、固体電解質層４０が設けられていない部位が陽極部３１となる。弁作用金属基体１０を陽極部３１及び陰極部３２に分離する絶縁マスク層は設けられていない。
絶縁マスク層が設けられていないと陰極部の面積を広くとることができるため、コンデンサの容量を向上させることができる。
例えば、弁作用金属基体１０の長手方向の長さＲ１に対する固体電解質層の長手方向の長さＲ２の比（Ｒ２／Ｒ１）を、０．８以上にすることが好ましく、０．９以上にすることが好ましい。
固体電解質層の長手方向の長さＲ２は、固体電解質層の先端の中央部４１ｃを通る直線における固体電解質層の長さとして定めるとよい。

【0056】

図９は、固体電解コンデンサ素子の一例を模式的に示す平面図であり、図１０は、図９のＹ－Ｙ線断面図である。
固体電解コンデンサ素子１においては、カーボン層５０が固体電解質層４０の上に設けられている。また、陰極導体層６０がカーボン層５０の上に設けられている。

【0057】

図９及び図１０に示すように、カーボン層５０は、先端の両端部５１ｅから先端の中央部５１ｃに向かって第１辺１３に近づくように設けられている。また、陰極導体層６０は、先端の両端部６１ｅから先端の中央部６１ｃに向かって第１辺１３に近づくように設けられている。
また、カーボン層５０の先端の中央部５１ｃは、固体電解質層４０の先端の中央部４１ｃよりも陰極部３２側の位置を覆うように設けられている。また、陰極導体層６０の先端の中央部６１ｃは、カーボン層５０の先端の中央部５１ｃよりも陰極部３２側の位置を覆うように設けられている。

【0058】

本発明の固体電解コンデンサ素子には、絶縁マスク層が設けられていないが、本発明の固体電解コンデンサ素子の製造方法では、固体電解質層の形成領域を調節することができるので、弁作用金属基体の陽極部と陰極部を分離するための絶縁マスク層を設けなくても、陽極部と陰極部を分離することができる。そのため、本発明の固体電解コンデンサ素子の製造方法により本発明の固体電解コンデンサ素子を製造することができる。

【0059】

［固体電解コンデンサ］
以下に、本発明の固体電解コンデンサ素子を含む固体電解コンデンサの一例について説明する。なお、本発明の固体電解コンデンサ素子は、他の構成を有する固体電解コンデンサに含まれてもよい。例えば、リードフレームが外部電極として用いられてもよい。また、本発明の固体電解コンデンサには、本発明の固体電解コンデンサ素子以外の固体電解コンデンサ素子が含まれてもよい。

【0060】

図１１は、固体電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。図１２は、図１１に示す固体電解コンデンサのＺ－Ｚ線に沿った断面図である。

【0061】

図１１及び図１２においては、固体電解コンデンサ１００及び外装体１１０の長さ方向をＬ、幅方向をＷ、高さ方向をＴで示している。ここで、長さ方向Ｌと幅方向Ｗと高さ方向Ｔとは互いに直交している。

【0062】

図１１及び図１２に示すように、固体電解コンデンサ１００は、略直方体状の外形を有している。固体電解コンデンサ１００は、外装体１１０と、第１外部電極１２０と、第２外部電極１３０と、複数の固体電解コンデンサ素子１と、を備える。固体電解コンデンサ素子１は、本発明の固体電解コンデンサ素子の一例である。

【0063】

外装体１１０は、複数の固体電解コンデンサ素子１を封止している。すなわち、外装体１１０には、複数の固体電解コンデンサ素子１が埋設されている。なお、外装体１１０は、１つの固体電解コンデンサ素子１を封止していてもよい。すなわち、外装体１１０の内部には、１つの固体電解コンデンサ素子１が埋設されていてもよい。

【0064】

外装体１１０は、略直方体状の外形を有している。外装体１１０は、高さ方向Ｔにおいて相対する第１主面１１０ａ及び第２主面１１０ｂ、幅方向Ｗにおいて相対する第１側面１１０ｃ及び第２側面１１０ｄ、並びに、長さ方向Ｌにおいて相対する第１端面１１０ｅ及び第２端面１１０ｆを有している。

【0065】

上記のように外装体１１０は、略直方体状の外形を有しているが、角部及び稜線部に丸みが付けられていることが好ましい。角部は、外装体１１０の３面が交わる部分であり、稜線部は、外装体１１０の２面が交わる部分である。

【0066】

外装体１１０は、例えば、封止樹脂から構成される。

【0067】

封止樹脂は、少なくとも樹脂を含み、樹脂及びフィラーを含むことが好ましい。

【0068】

樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー等が好ましく用いられる。

【0069】

フィラーとしては、シリカ粒子、アルミナ粒子、金属粒子等が好ましく用いられる。

【0070】

封止樹脂としては、固形エポキシ樹脂とフェノール樹脂とシリカ粒子とを含む材料が好ましく用いられる。

【0071】

固形の封止樹脂を用いる場合、コンプレッションモールド、トランスファーモールド等の樹脂モールドが好ましく用いられ、コンプレッションモールドがより好ましく用いられる。また、液状の封止樹脂を用いる場合、ディスペンス法、印刷法等の成形方法が好ましく用いられる。中でも、コンプレッションモールドにより固体電解コンデンサ素子１の周囲を封止樹脂で封止して、外装体１１０を形成することが好ましい。

【0072】

外装体１１０は、基板と、基板上に設けられた封止樹脂とから構成されてもよい。基板は、例えば、ガラスエポキシ基板等の絶縁性樹脂基板である。この場合、基板の底面が、外装体１１０の第２主面１１０ｂを構成する。基板の厚さは、例えば、１００μｍである。

【0073】

複数の固体電解コンデンサ素子１は、高さ方向Ｔに積層されている。複数の固体電解コンデンサ素子１の各々の延在方向は、外装体１１０の第１主面１１０ａ及び第２主面１１０ｂと略平行となっている。固体電解コンデンサ素子１同士は、導電性接着剤を介して互いに接合されていてもよい。

【0074】

第１外部電極１２０は、外装体１１０の第１端面１１０ｅに設けられている。図１１では、第１外部電極１２０は、外装体１１０の第１端面１１０ｅから、第１主面１１０ａ、第２主面１１０ｂ、第１側面１１０ｃ及び第２側面１１０ｄの各々に亘って設けられている。第１外部電極１２０は、外装体１１０から露出する固体電解コンデンサ素子１の弁作用金属基体１０と電気的に接続されている。第１外部電極１２０は、外装体１１０の第１端面１１０ｅにおいて弁作用金属基体１０と直接的に接続されてもよく、間接的に接続されてもよい。

【0075】

第２外部電極１３０は、外装体１１０の第２端面１１０ｆに設けられている。図１２では、第２外部電極１３０は、外装体１１０の第２端面１１０ｆから、第１主面１１０ａ、第２主面１１０ｂ、第１側面１１０ｃ及び第２側面１１０ｄの各々に亘って設けられている。第２外部電極１３０は、外装体１１０から露出する固体電解コンデンサ素子１の陰極導体層６０と電気的に接続されている。第２外部電極１３０は、外装体１１０の第２端面１１０ｆにおいて陰極導体層６０と直接的に接続されてもよく、間接的に接続されてもよい。

【0076】

第１外部電極１２０及び第２外部電極１３０は、各々、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、転写法、インクジェット印刷法、ディスペンス法、スプレーコート法、刷毛塗り法、ドロップキャスト法、静電塗装法、めっき法、及び、スパッタ法からなる群より選択される少なくとも１種の方法により形成されることが好ましい。

【0077】

第１外部電極１２０は、導電成分と樹脂成分とを含む樹脂電極層を有することが好ましい。第１外部電極１２０が樹脂成分を含むことにより、第１外部電極１２０と外装体１１０の封止樹脂との密着性が高まるため、信頼性が向上する。

【0078】

第２外部電極１３０は、導電成分と樹脂成分とを含む樹脂電極層を有することが好ましい。第２外部電極１３０が樹脂成分を含むことにより、第２外部電極１３０と外装体１１０の封止樹脂との密着性が高まるため、信頼性が向上する。

【0079】

導電成分は、銀、銅、ニッケル、錫等の金属単体、又は、これらの金属の少なくとも１種を含有する合金等を主成分として含むことが好ましい。

【0080】

樹脂成分は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を主成分として含むことが好ましい。

【0081】

樹脂電極層は、例えば、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、転写法、インクジェット印刷法、ディスペンス法、スプレーコート法、刷毛塗り法、ドロップキャスト法、静電塗装法等の方法により形成される。中でも、樹脂電極層は、スクリーン印刷法で導電性ペーストを塗工することにより形成された印刷樹脂電極層であることが好ましい。樹脂電極層が、スクリーン印刷法で導電性ペーストを塗工することにより形成される場合、浸漬塗布法で導電性ペーストを塗工することにより形成される場合と比較して、第１外部電極１２０及び第２外部電極１３０が平坦になりやすい。すなわち、第１外部電極１２０及び第２外部電極１３０の厚みが均一になりやすい。

【0082】

第２外部電極１３０が樹脂電極層を有する場合、第２外部電極１３０、カーボン層５０及び陰極導体層６０が樹脂成分を含むことにより、第２外部電極１３０とカーボン層５０との密着性及び第２外部電極１３０と陰極導体層６０との密着性が高まるため、信頼性が向上する。

【0083】

第１外部電極１２０及び第２外部電極１３０の少なくとも一方は、めっき法により形成される、いわゆるめっき層を有していてもよい。めっき層としては、例えば、亜鉛・銀・ニッケル層、銀・ニッケル層、ニッケル層、亜鉛・ニッケル・金層、ニッケル・金層、亜鉛・ニッケル・銅層、ニッケル・銅層等が挙げられる。これらのめっき層上には、例えば、銅めっき層と、ニッケルめっき層と、錫めっき層とが順に（あるいは、一部のめっき層を除いて）設けられることが好ましい。

【0084】

第１外部電極１２０及び第２外部電極１３０の少なくとも一方は、樹脂電極層及びめっき層をともに有していてもよい。例えば、第１外部電極１２０は、弁作用金属基体１０に接続された樹脂電極層と、樹脂電極層の表面上に設けられた外層めっき層と、を有していてもよい。また、第１外部電極１２０は、弁作用金属基体１０に接続された内層めっき層と、内層めっき層を覆うように設けられた樹脂電極層と、樹脂電極層の表面上に設けられた外層めっき層と、を有していてもよい。

【0085】

図１３は、リードフレームが外部電極として用いられている固体電解コンデンサの一例を模式的に示す斜視図である。図１４は、図１３に示す固体電解コンデンサのＩＩ－ＩＩ線断面図である。

【0086】

図１３及び図１４に示すように、固体電解コンデンサ３００は、略直方体状の外形を有している。固体電解コンデンサ３００は、外装体３１０と、第１外部電極３２０と、第２外部電極３３０と、複数の固体電解コンデンサ素子１を含むコンデンサ素子集合体３４０と、を備える。固体電解コンデンサ素子１は、本発明の固体電解コンデンサ素子の一例である。

【0087】

外装体３１０は、略直方体状の外形を有している。外装体３１０の内部には、複数の固体電解コンデンサ素子１を含むコンデンサ素子集合体３４０が設けられている。外装体３１０は、高さ方向Ｔにおいて相対する第１主面３１０ａ及び第２主面３１０ｂ、幅方向Ｗにおいて相対する第１側面３１０ｃ及び第２側面３１０ｄ、並びに、長さ方向Ｌにおいて相対する第１端面３１０ｅ及び第２端面３１０ｆを有している。なお、外装体３１０の内部には、１つの固体電解コンデンサ素子１が設けられていてもよい。

【0088】

コンデンサ素子集合体３４０は、複数の固体電解コンデンサ素子１（固体電解コンデンサ素子１ａ、固体電解コンデンサ素子１ｂ、固体電解コンデンサ素子１ｃ、固体電解コンデンサ素子１ｄ）、および、導通部材３１９を備える。なお、本実施形態では、コンデンサ素子集合体３４０を構成する固体電解コンデンサ素子の個数は４個であるが、コンデンサ素子集合体を構成する固体電解コンデンサ素子の個数は、特に限定されない。

【0089】

複数の固体電解コンデンサ素子１は、積層されている。この際、複数の固体電解コンデンサ素子１は、第２端面３１０ｆ側の積層方向の寸法が第１端面３１０ｅ側の積層方向の寸法よりも大きくなるように積層される。すなわち、複数の固体電解コンデンサ素子１は、側面視して第１端面側から第２端面側に向かって厚み方向に広がるように配置される。

【0090】

複数の固体電解コンデンサ素子１におけるそれぞれの弁作用金属基体の陽極部側の端部は、第１外部電極３２０に接続される。

【0091】

複数の固体電解コンデンサ素子１の陰極導体層は、導通部材３１９によって電気的物理的に接続され、これらは、第２外部電極３３０に電気的物理的に接続される。

【0092】

第１外部電極３２０は、外装体３１０の第１端面３１０ｅから外部に露出し、第１端面３１０ｅ及び第２主面３１０ｂにわたって配置される。第２外部電極３３０は、外装体３１０の第２端面３１０ｆから外部に露出し、第２端面３１０ｆ及び第２主面３１０ｂにわたって配置される。

【0093】

導通部材３１９は、例えばニッケル、銀又は銅を主成分とする電極ペーストであることが好ましい。導通部材３１９の最大厚みは、２μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。なお、導通部材３１９を用いなくても、複数の固体電解コンデンサ素子１の間、固体電解コンデンサ素子１ｂ、１ｃと第２外部電極３３０との間等で、所望の導電率以上の導電性が得られれば、導通部材３１９を省略することも可能である。

【0094】

第１外部電極３２０及び第２外部電極３３０は、折り曲げ加工が容易で高い導電性を有する金属材料で形成されていることが好ましい。第１外部電極３２０及び第２外部電極３３０は、例えば金属製の板材から切り出された材料で形成されている。なお、第１外部電極３２０及び第２外部電極３３０は同一材料であっても良いし、異なる材料であってもよい。

【0095】

外装体３１０は、樹脂が主体であり、フィラーを含んでいてもよい。樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー等が好ましい。樹脂の形態は、固形樹脂、液状樹脂いずれも使用可能である。樹脂封止後のバレル研磨により、角部に丸みが付けられていることが好ましい。フィラーとしては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、金属粒子等が好ましい。フィラーの最大径は、例えば３０μｍ以上、４０μｍ以下が望ましい。固形エポキシ樹脂とフェノール樹脂に、シリカ粒子を含む材料であることがより好ましい。

【0096】

本明細書には、以下の内容が開示されている。

【0097】

本開示（１）は、表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体を準備する工程と、化学重合反応により固体電解質層となるためのモノマー及び溶媒を有するモノマー含有溶液、並びに前記モノマーを重合させる酸化剤及び溶媒を有する酸化剤含有溶液を準備する工程と、前記弁作用金属基体の下部を、前記モノマー含有溶液又は前記酸化剤含有溶液のいずれかである第１液に浸漬して、前記弁作用金属基体の下部から前記第１液を前記弁作用金属基体の上方に向かって浸透させる第１液浸漬工程と、前記モノマー含有溶液が第１液である場合は前記酸化剤含有溶液を第２液とし、前記酸化剤含有溶液が第１液である場合は前記モノマー含有溶液を第２液として、前記第１液を浸透させた前記弁作用金属基体を、前記第１液が浸透した領域の上端より下方の領域において前記第２液に浸漬する第２液浸漬工程と、前記弁作用金属基体を洗浄する洗浄工程と、を行う、固体電解コンデンサ素子の製造方法である。

【0098】

本開示（２）は、前記モノマー含有溶液は、さらにドーパントを含む本開示（１）に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法である。

【0099】

本開示（３）は、前記第１液が含有する溶媒が、アルコール系溶媒又は水系溶媒であり、前記第２液が含有する溶媒が、アルコール系溶媒又は水系溶媒である、本開示（１）又は（２）に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法である。

【0100】

本開示（４）は、前記第１液が含有する溶媒がアルコール系溶媒である本開示（３）に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法である。

【0101】

本開示（５）は、誘電体層を少なくとも一方の主面に有し、その長手方向に対向して陽極部側となる第１辺と陰極部側となる第２辺を有する弁作用金属基体と、前記誘電体層上に設けられる固体電解質層と、を備える固体電解コンデンサ素子であって、前記固体電解コンデンサ素子の主面の法線方向から見たとき、前記固体電解質層は、前記弁作用金属基体の前記第２辺から、前記第１辺に向かうまでの一部の領域に設けられており、前記固体電解質層は、先端の両端部から先端の中央部に向かって前記第１辺に近づくように設けられており、前記弁作用金属基体を陽極部及び陰極部に分離する絶縁マスク層を有していない、固体電解コンデンサ素子である。

【符号の説明】

【0102】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 固体電解コンデンサ素子
１０ 弁作用金属基体
１０Ｂ 弁作用金属基体の下部
１０Ｃ 陰極予定領域
１０Ｔ 第１液が浸透した領域の上端
１１ 支持部
１２ 素子部
１３ 第１辺
１４ 第２辺
２０ 誘電体層
３１ 陽極部
３２ 陰極部
４０ 固体電解質層
４１ｃ 固体電解質層の先端の中央部
４１ｅ 固体電解質層の先端の端部
５０ カーボン層
５１ｃ カーボン層の先端の中央部
５１ｅ カーボン層の先端の端部
６０ 陰極導体層
６１ｃ 陰極導体層の先端の中央部
６１ｅ 陰極導体層の先端の端部
１００、３００ 固体電解コンデンサ
１１０、３１０ 外装体
１１０ａ、３１０ａ 第１主面
１１０ｂ、３１０ｂ 第２主面
１１０ｃ、３１０ｃ 第１側面
１１０ｄ、３１０ｄ 第２側面
１１０ｅ、３１０ｅ 第１端面
１１０ｆ、３１０ｆ 第２端面
１２０、３２０ 第１外部電極
１３０、３３０ 第２外部電極
２１０ 第１液（モノマー含有溶液）
２１０Ｓ 第１液の液面
２２０ 第２液（酸化剤含有溶液）
２２０Ｓ 第２液の液面
２２０Ｔ 凸部
３１９ 導通部材
３４０ コンデンサ素子集合体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】