特許 7375710 固体電解コンデンサ、及び、固体電解コンデンサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-30

(45)【発行日】2023-11-08

(54)【発明の名称】固体電解コンデンサ、及び、固体電解コンデンサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 9/028 20060101AFI20231031BHJP

   H01G 9/00 20060101ALI20231031BHJP

   H01G 9/15 20060101ALI20231031BHJP

【ＦＩ】

H01G9/028 F

H01G9/00 290H

H01G9/15

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020149639

(22)【出願日】2020-09-07

(65)【公開番号】P2021044549

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-04-12

(31)【優先権主張番号】P 2019163667

(32)【優先日】2019-09-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】田中 泰央

【審査官】鈴木 駿平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１４６６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４３３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０３２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第０１／０７５９１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０８２０８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｇ ９／００

Ｈ０１Ｇ ９／０１２

Ｈ０１Ｇ ９／０２８

Ｈ０１Ｇ ９／０４８

Ｈ０１Ｇ ９／０５２

Ｈ０１Ｇ ９／０５５

Ｈ０１Ｇ ９／１０

Ｈ０１Ｇ ９／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電体層を少なくとも一方の主面に有する弁作用金属基体と、
絶縁材料からなり、前記弁作用金属基体の前記主面の周縁を覆うように設けられたマスク層と、
前記誘電体層上の、前記マスク層によって囲まれた領域に設けられた陰極層と、を備え、
前記陰極層は、前記誘電体層上に設けられた固体電解質層を含み、
前記固体電解質層は、前記誘電体層の細孔を充填する第１層と、前記第１層と同じもしくは異なる材料からなり、前記誘電体層上の、前記マスク層によって囲まれた領域の外周部に設けられた第２層と、前記第２層及び前記誘電体層を被覆する第３層と、を含む、固体電解コンデンサ。

【請求項2】

前記第２層の厚みは、０．１μｍ以上２μｍ以下である、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。

【請求項3】

前記第２層の厚みは、前記第３層の厚みの１０％以上７５％以下である、請求項１又は２に記載の固体電解コンデンサ。

【請求項4】

前記固体電解質層は、前記マスク層によって囲まれた領域の外側にわたって、前記マスク層上にも設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサ。

【請求項5】

前記マスク層上に設けられている前記固体電解質層の幅は、１０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項４に記載の固体電解コンデンサ。

【請求項6】

前記マスク層上に設けられている前記固体電解質層の幅は、前記マスク層の幅の０．１％以上２５％以下である、請求項４又は５に記載の固体電解コンデンサ。

【請求項7】

誘電体層を少なくとも一方の主面に有する弁作用金属基体を準備する工程と、
前記弁作用金属基体の前記主面の周縁に絶縁材料を付与することにより、前記周縁を覆うマスク層を形成する工程と、
前記誘電体層上の、前記マスク層によって囲まれた領域に陰極層を形成する工程と、を備え、
前記陰極層を形成する工程は、前記誘電体層上に固体電解質層を形成する工程を含み、
前記固体電解質層は、前記誘電体層の細孔を充填する第１層と、前記第１層と同じもしくは異なる材料からなり、前記誘電体層上の、前記マスク層によって囲まれた領域の外周部に設けられた第２層と、前記第２層及び前記誘電体層を被覆する第３層と、を含む、固体電解コンデンサの製造方法。

【請求項8】

前記第２層は、コーヒーステイン現象を利用して前記第１層と同時に形成される、請求項７に記載の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、及び、固体電解コンデンサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

固体電解コンデンサは、アルミニウム等の弁作用金属からなる基体の表面に誘電体層を有する弁作用金属基体と、該誘電体層上に設けられた固体電解質層を含む陰極層とを備えている。

【0003】

例えば、特許文献１には、（Ａ）表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体、及び、上記誘電体層に設けられた固体電解質層を備える第１のシートを準備する工程、（Ｂ）金属箔からなる第２のシートを準備する工程と、（Ｃ）上記第１のシートを絶縁材料により被覆する工程、（Ｄ）上記第１のシートの上記固体電解質層上に導電体層を形成する工程、（Ｅ）上記第１のシートと上記第２のシートとを積層して積層シートを作製する工程、（Ｆ）上記積層シートの貫通穴に封止材を充填して積層ブロック体を作製する工程、（Ｇ）積層ブロック体を切断することにより、複数個の素子積層体を作製する工程、（Ｈ）第１の外部電極及び第２の外部電極を形成する工程、を備え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】

【0004】

【文献】特開２０１９－７９８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１には、絶縁性樹脂等の絶縁材料からなるマスク材を弁作用金属基体の表面に塗布し、固化又は硬化させることによって、各素子領域の端部及び側部を被覆するマスク層を形成することが記載されている。さらに、特許文献１には、誘電体層上の、マスク層によって囲まれた領域に固体電解質層を形成することが記載されている。

【0006】

しかしながら、マスク層によって囲まれた領域の外周部には電界が集中しやすいため、当該部分の耐電圧が十分でないという問題がある。さらに、マスク層によって囲まれた領域に固体電解質層を形成する場合、固体電解質層と弁作用金属基体との密着性が十分でないという問題がある。

【0007】

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、耐電圧が高く、かつ、固体電解質層と弁作用金属基体との密着性が高い固体電解コンデンサを提供することを目的とする。本発明はまた、上記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】

【0008】

本発明の固体電解コンデンサは、第１の態様において、誘電体層を少なくとも一方の主面に有する弁作用金属基体と、絶縁材料からなり、上記弁作用金属基体の上記主面の周縁を覆うように設けられたマスク層と、上記誘電体層上の、上記マスク層によって囲まれた領域に設けられた陰極層と、を備え、上記陰極層は、上記誘電体層上に設けられた固体電解質層を含み、上記固体電解質層は、上記誘電体層の細孔を充填する第１層と、上記第１層と同じもしくは異なる材料からなり、上記誘電体層上の、上記マスク層によって囲まれた領域の外周部に設けられた第２層と、上記第２層及び上記誘電体層を被覆する第３層と、を含む。

【0009】

本発明の固体電解コンデンサは、第２の態様において、誘電体層を少なくとも一方の主面に有する弁作用金属基体と、絶縁材料からなり、上記弁作用金属基体の上記主面の周縁を覆うように設けられたマスク層と、上記誘電体層上の、上記マスク層によって囲まれた領域に設けられた陰極層と、を備え、上記陰極層は、上記誘電体層上に設けられた固体電解質層を含み、上記固体電解質層は、上記マスク層によって囲まれた領域の外側にわたって、上記マスク層上にも設けられている。

【0010】

本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、第１の態様において、誘電体層を少なくとも一方の主面に有する弁作用金属基体を準備する工程と、上記弁作用金属基体の上記主面の周縁に絶縁材料を付与することにより、上記周縁を覆うマスク層を形成する工程と、上記誘電体層上の、上記マスク層によって囲まれた領域に陰極層を形成する工程と、を備え、上記陰極層を形成する工程は、上記誘電体層上に固体電解質層を形成する工程を含み、上記固体電解質層は、上記誘電体層の細孔を充填する第１層と、上記第１層と同じもしくは異なる材料からなり、上記誘電体層上の、上記マスク層によって囲まれた領域の外周部に設けられた第２層と、上記第２層及び上記誘電体層を被覆する第３層と、を含む。

【0011】

本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、第２の態様において、誘電体層を少なくとも一方の主面に有する弁作用金属基体を準備する工程と、上記弁作用金属基体の上記主面の周縁に絶縁材料を付与することにより、上記周縁を覆うマスク層を形成する工程と、上記誘電体層上の、上記マスク層によって囲まれた領域に陰極層を形成する工程と、を備え、上記陰極層を形成する工程は、上記誘電体層上に固体電解質層を形成する工程を含み、上記固体電解質層は、上記マスク層によって囲まれた領域の外側にわたって、上記マスク層上にも形成される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、耐電圧が高く、かつ、固体電解質層と弁作用金属基体との密着性が高い固体電解コンデンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の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2】図２は、図１に示す固体電解コンデンサのＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。

【図3】図３は、図２に示す固体電解コンデンサのＩＩＩ部を拡大した断面図である。

【図4】図４は、本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す平面図である。

【図5】図５は、本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す断面図である。

【図6】図６は、本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の別の一例を模式的に示す断面図である。

【図7】図７は、本発明の第２実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す平面図である。

【図8】図８は、本発明の第２実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す断面図である。

【図9】図９は、比較例の固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す平面図である。

【図10】図１０は、比較例の固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の固体電解コンデンサ、及び、固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
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。

【0015】

以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。

【0016】

［固体電解コンデンサ］
図１は、本発明の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２は、図１に示す固体電解コンデンサのＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図２に示す固体電解コンデンサのＩＩＩ部を拡大した断面図である。

【0017】

図１及び図２においては、固体電解コンデンサ１及び絶縁性樹脂体１０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。

【0018】

図１及び図２に示すように、固体電解コンデンサ１は、略直方体状の外形を有している。固体電解コンデンサ１は、絶縁性樹脂体１０と、第１外部電極２０と、第２外部電極３０と、複数のコンデンサ素子７０とを備える。

【0019】

絶縁性樹脂体１０には、複数のコンデンサ素子７０が埋設されている。絶縁性樹脂体１０は、略直方体状の外形を有している。絶縁性樹脂体１０は、高さ方向Ｔにおいて相対する第１主面１０ａ及び第２主面１０ｂ、幅方向Ｗにおいて相対する第１側面１０ｃ及び第２側面１０ｄ、並びに、長さ方向Ｌにおいて相対する第１端面１０ｅ及び第２端面１０ｆを有している。なお、絶縁性樹脂体１０の内部には、１つのコンデンサ素子７０が設けられていてもよい。

【0020】

上記のように絶縁性樹脂体１０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つけられていることが好ましい。角部は、絶縁性樹脂体１０の３面が交わる部分であり、稜線部は、絶縁性樹脂体１０の２面が交わる部分である。

【0021】

絶縁性樹脂体１０は、例えば、基板１１と、基板１１上に設けられたモールド部１２とから構成される。絶縁性樹脂体１０は、モールド部１２のみから構成されてもよい。

【0022】

基板１１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。基板１１の底面が、絶縁性樹脂体１０の第２主面１０ｂを構成している。基板１１の厚さは、例えば、１００μｍである。

【0023】

モールド部１２は、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂で構成される。絶縁性樹脂には、フィラーとしてガラス又はＳｉの酸化物が分散混合されていることが好ましい。モールド部１２は、複数のコンデンサ素子７０を覆うように基板１１上に設けられる。

【0024】

複数のコンデンサ素子７０の各々は、陽極部４０と、誘電体層５０と、陰極層６０とを含む。複数のコンデンサ素子７０は、基板１１上において高さ方向Ｔに積層されている。複数のコンデンサ素子７０の各々の延在方向は、基板１１の主面と略平行となっている。

【0025】

陽極部４０は、弁作用金属基体４１からなる。弁作用金属基体４１は、図３に示すように、複数の凹部が設けられた外表面を有している。弁作用金属基体４１の外表面は、多孔質状になっている。弁作用金属基体４１の外表面が多孔質状になっていることにより、弁作用金属基体４１の表面積が大きくなっている。なお、弁作用金属基体４１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４１の表面及び裏面の一方のみが多孔質状であってもよい。

【0026】

弁作用金属基体４１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。弁作用金属の表面には、酸化被膜を形成することができる。

【0027】

なお、陽極部４０は、芯部と当該芯部の周囲に設けられた多孔質部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。

【0028】

誘電体層５０は、弁作用金属基体４１の外表面に設けられている。誘電体層５０は、上記弁作用金属の表面に設けられた酸化被膜によって構成されていることが好ましい。具体的には、誘電体層５０は、アルミニウムの酸化物で構成されている。アルミニウムの酸化物は、後述するように、弁作用金属基体４１の外表面が陽極酸化処理されることにより形成される。

【0029】

陰極層６０は、誘電体層５０の外表面に設けられている。図２では、陰極層６０は、固体電解質層６１と、導電体層６２と、陰極引き出し層６３とを含む。

【0030】

固体電解質層６１は、誘電体層５０の外表面の一部に設けられている。第２端面１０ｆ寄りに位置する弁作用金属基体４１の外表面に設けられた誘電体層５０の外表面には、固体電解質層６１は設けられていない。この部分の誘電体層５０において、固体電解質層６１が設けられている部分に隣接している部分は、後述するマスク層５１に外表面を覆われている。

【0031】

図３に示すように、固体電解質層６１は、弁作用金属基体４１の複数の細孔（凹部）を充填するように設けられていることが好ましい。ただし、固体電解質層６１によって誘電体層５０の外表面の上記一部が覆われていればよく、固体電解質層６１によって充填されていない弁作用金属基体４１の細孔（凹部）が存在していてもよい。

【0032】

固体電解質層６１を構成する材料としては、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用いられる。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。また、上記導電性高分子は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）等のドーパントを含んでいてもよい。

【0033】

固体電解質層６１は、例えば、３，４－エチレンジオキシチオフェン等の重合性モノマーを含む処理液を用いて、誘電体層５０の表面にポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等の重合膜を形成する方法や、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）等の導電性高分子の分散液を誘電体層５０の表面に塗布して乾燥させる方法等によって形成される。なお、弁作用金属基体４１の細孔（凹部）を充填する内層用の固体電解質層を形成した後、誘電体層５０全体を被覆する外層用の固体電解質層を形成することが好ましい。

【0034】

導電体層６２は、固体電解質層６１の外表面に設けられている。導電体層６２は、例えば、カーボン層又は銀層を含む。また、導電体層６２は、カーボン層の外表面に銀層が設けられた複合層や、カーボン及び銀を含む混合層であってもよい。

【0035】

陰極引き出し層６３は、導電体層６２の外表面に設けられている。積層方向において互いに隣接しているコンデンサ素子７０同士の導電体層６２は、陰極引き出し層６３によって互いに電気的に接続されている。幅方向Ｗにおける陰極引き出し層６３の幅は、例えば、幅方向Ｗにおける弁作用金属基体４１の幅と同等である。

【0036】

陰極引き出し層６３は、金属箔または印刷電極層により形成することができる。

【0037】

金属箔の場合は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ及びこれらの金属を主成分とする合金からなる群より選択される少なくとも一種の金属からなることが好ましい。また、金属箔として、表面にスパッタや蒸着等の成膜方法によりカーボンコートやチタンコートがされた金属箔を用いてもよい。中でも、カーボンコートされたアルミニウム箔を用いることが好ましい。

【0038】

印刷電極層の場合は、電極ペーストをスポンジ転写、スクリーン印刷、スプレー塗布、ディスペンサ、インクジェット印刷等によって導電体層上に形成することにより、所定の領域に陰極引き出し層を形成することができる。電極ペーストとしては、Ａｇ、ＣｕまたはＮｉを主成分とする電極ペーストが好ましい。陰極引き出し層を印刷電極層とする場合には、金属箔を用いる場合よりも陰極引き出し層を薄くすることが可能である。

【0039】

上記のように、固体電解質層６１が設けられていない部分の誘電体層５０において、固体電解質層６１が設けられている部分に隣接している部分は、絶縁性樹脂体１０とは組成が異なるマスク層５１に外表面を覆われている。マスク層５１は、固体電解質層６１が設けられている部分に隣接する位置から第２端面１０ｆ寄りの陽極部４０の端部に至るまで弁作用金属基体４１の外表面を覆っている。

【0040】

マスク層５１は、例えば、絶縁性樹脂を含む組成物などのマスク材を塗布して形成する。
絶縁性樹脂としては、例えば、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、シアン酸エステル樹脂、フッ素樹脂（テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体など）、可溶性ポリイミドシロキサンとエポキシ樹脂からなる組成物、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及び、それらの誘導体又は前駆体等が挙げられる。

【0041】

第１外部電極２０は、絶縁性樹脂体１０の第１端面１０ｅに設けられている。図１では、第１外部電極２０は、絶縁性樹脂体１０の第１端面１０ｅから、第１主面１０ａ、第２主面１０ｂ、第１側面１０ｃ及び第２側面１０ｄの各々に亘って設けられている。第１外部電極２０は、複数のコンデンサ素子７０の各々の陰極層６０と電気的に接続されている。

【0042】

第１外部電極２０は、絶縁性樹脂体１０の第１端面１０ｅ上に設けられた少なくとも１層のめっき層で構成されている。例えば、第１外部電極２０は、絶縁性樹脂体１０の第１端面１０ｅ上に設けられたＣｕめっき層と、Ｃｕめっき層上に設けられたＮｉめっき層と、Ｎｉめっき層上に設けられたＳｎめっき層とから構成される。

【0043】

第１外部電極２０は、絶縁性樹脂体１０の第１端面１０ｅにおいて陰極引き出し層６３と直接的または間接的に接続されている。

【0044】

第２外部電極３０は、絶縁性樹脂体１０の第２端面１０ｆに設けられている。図１では、第２外部電極３０は、絶縁性樹脂体１０の第２端面１０ｆから、第１主面１０ａ、第２主面１０ｂ、第１側面１０ｃ及び第２側面１０ｄの各々に亘って設けられている。第２外部電極３０は、複数のコンデンサ素子７０の各々の陽極部４０と電気的に接続されている。

【0045】

第２外部電極３０は、絶縁性樹脂体１０の第２端面１０ｆ上に設けられた少なくとも１層のめっき層で構成されている。例えば、第２外部電極３０は、絶縁性樹脂体１０の第２端面１０ｆ上に設けられたＣｕめっき層と、Ｃｕめっき層上に設けられたＮｉめっき層と、Ｎｉめっき層上に設けられたＳｎめっき層とから構成される。

【0046】

第２外部電極３０は、絶縁性樹脂体１０の第２端面１０ｆにおいて複数のコンデンサ素子７０の各々の弁作用金属基体４１と直接的または間接的に接続されている。

【0047】

（第１実施形態）
図４は、本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す平面図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す断面図である。

【0048】

図４及び図５に示すように、弁作用金属基体４１の主面の周縁を覆うようにマスク層５１が設けられている。そして、誘電体層５０上の、マスク層５１によって囲まれた領域に固体電解質層６１が設けられている。

【0049】

図４及び図５では、固体電解質層６１は、第１層６１ａと、第２層６１ｂと、第３層６１ｃとを含む。

【0050】

第１層６１ａは、固体電解質層６１の内層であり、誘電体層５０の細孔（図３参照）を充填している。

【0051】

第２層６１ｂは、固体電解質層６１の内層である第１層６１ａと同じもしくは異なる材料からなる。第２層６１ｂは、誘電体層５０上の、マスク層５１によって囲まれた領域の外周部に設けられている。

【0052】

第３層６１ｃは、固体電解質層６１の外層であり、第２層６１ｂ及び誘電体層５０を被覆している。

【0053】

本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサでは、マスク層によって囲まれた領域の外周部に、固体電解質層の内層である第１層と同じもしくは異なる材料からなる第２層が選択的に厚く形成されている。これにより、電界が集中しやすい外周部の耐電圧を高くすることができる。さらに、弁作用金属基体との密着性が悪い固体電解質層の外層である第３層の外周部を、第３層との親和性が良い第２層と接触させることにより、固体電解質層と弁作用金属基体との密着性を改善させることができる。その結果、高温や高湿環境での固体電解質層の剥離が生じにくくなり、固体電解コンデンサの信頼性が向上する。

【0054】

本発明の第１実施形態において、固体電解質層の第２層は、マスク層によって囲まれた領域の外周部の全体に設けられていることが好ましいが、上記外周部の一部に固体電解質層の第２層が設けられていない部分が存在してもよい。

【0055】

本発明の第１実施形態において、第２層の厚みは、０．１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。なお、第２層の厚みとは、第２層の最大厚みを意味する。

【0056】

本発明の第１実施形態において、第２層の厚みは、第３層の厚みの１０％以上７５％以下であることが好ましい。なお、第３層の厚みとは、第３層の最大厚みを意味する。

【0057】

本発明の第１実施形態において、固体電解質層は、後述する第２実施形態のように、マスク層によって囲まれた領域の外側にわたって、マスク層上にも設けられていてもよい。具体的には、固体電解質層の第３層が、マスク層によって囲まれた領域の外側にわたって、マスク層上にも設けられていてもよい。

【0058】

図６は、本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の別の一例を模式的に示す断面図である。
図６に示すように、第３層６１ｃは、マスク層５１上にも設けられていてもよい。

【0059】

本発明の第１実施形態において、固体電解質層が、マスク層によって囲まれた領域の外側にわたって、マスク層上にも設けられている場合、マスク層上に設けられている固体電解質層の幅は、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。具体的には、マスク層上に設けられている第３層の幅が、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。

【0060】

本発明の第１実施形態において、固体電解質層が、マスク層によって囲まれた領域の外側にわたって、マスク層上にも設けられている場合、マスク層上に設けられている固体電解質層の幅は、マスク層の幅の０．１％以上２５％以下であることが好ましい。具体的には、マスク層上に設けられている第３層の幅が、マスク層の幅の０．１％以上２５％以下であることが好ましい。

【0061】

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す平面図である。図８は、本発明の第２実施形態に係る固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す断面図である。

【0062】

図７及び図８に示すように、弁作用金属基体４１の主面の周縁を覆うようにマスク層５１が設けられている。そして、誘電体層５０上の、マスク層５１によって囲まれた領域に固体電解質層６１が設けられている。

【0063】

図７及び図８では、固体電解質層６１は、マスク層５１によって囲まれた領域の外側にわたって、マスク層５１上にも設けられている。図７及び図８に示す例では、固体電解質層６１は、内層６１ａと、外層６１ｃとを含む。外層６１ｃは、マスク層５１上にも設けられている。

【0064】

本発明の第２実施形態に係る固体電解コンデンサでは、マスク層によって囲まれた領域の外周部を覆うように固体電解質層が形成されている。これにより、電界が集中しやすい外周部の耐電圧を高くすることができる。さらに、弁作用金属基体との密着性が悪い固体電解質層の外周部を、固体電解質層との親和性が良いマスク層と接触させることにより、固体電解質層と弁作用金属基体との密着性を改善させることができる。その結果、高温や高湿環境での固体電解質層の剥離が生じにくくなり、固体電解コンデンサの信頼性が向上する。

【0065】

本発明の第２実施形態において、固体電解質層は、マスク層によって囲まれた領域の外側の全体にわたって設けられていることが好ましいが、上記領域の外側の一部に固体電解質層が設けられていない部分が存在してもよい。また、固体電解質層の外層は２層以上に分かれていてもよく、マスク層によって囲まれた領域の内側の部分と外側の部分が別々に形成されていてもよい。

【0066】

本発明の第２実施形態において、マスク層上に設けられている固体電解質層の幅は、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。

【0067】

本発明の第２実施形態において、マスク層上に設けられている固体電解質層の幅は、マスク層の幅の０．１％以上２５％以下であることが好ましい。

【0068】

本発明の第１実施形態及び第２実施形態において、マスク層は、弁作用金属基体の主面の周縁の全体に設けられていることが好ましいが、弁作用金属基体の主面の周縁の一部にマスク層が設けられていない部分が存在してもよい。

【0069】

［固体電解コンデンサの製造方法］
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、誘電体層を少なくとも一方の主面に有する弁作用金属基体を準備する工程と、上記弁作用金属基体の上記主面の周縁に絶縁材料を付与することにより、上記周縁を覆うマスク層を形成する工程と、上記誘電体層上の、上記マスク層によって囲まれた領域に陰極層を形成する工程とを備える。

【0070】

図１に示す固体電解コンデンサ１は、例えば、以下のように製造される。

【0071】

固体電解コンデンサ１を製造するに際して、まず、工程Ｓ１０にて、コンデンサ素子７０を準備する。具体的には、以下の工程Ｓ１１から工程Ｓ１４を実施する。

【0072】

工程Ｓ１１にて、弁作用金属基体４１の外表面に誘電体層５０を設ける。例えば、弁作用金属基体４１であるアルミニウム箔をアジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬して陽極酸化処理することにより、誘電体層５０となるアルミニウムの酸化物を形成する。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切断して弁作用金属基体４１として用いる場合には、切断面にアルミニウムの酸化物を形成するために、切断後の弁作用金属基体４１をアジピン酸アンモニウム水溶液に再度浸漬して陽極酸化処理する。

【0073】

工程Ｓ１２にて、弁作用金属基体４１の一部をマスキングする。このマスキングは、次工程で行なわれる固体電解質層６１の形成領域を規定するために行われる。具体的には、弁作用金属基体４１の外表面の周縁に、例えば、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂などの絶縁性樹脂からなるマスク材を塗布する。この工程により形成されたマスキング部が、マスク層５１となる。

【0074】

工程Ｓ１３にて、誘電体層５０の外表面の一部に固体電解質層６１を設ける。例えば、工程Ｓ１２において形成されたマスキング部によって規定された固体電解質層６１の形成領域に位置する誘電体層５０の外表面に、導電性高分子分散液を付着し乾燥させて、導電性高分子膜を形成する。なお、重合性モノマー、例えば３，４－エチレンジオキシチオフェンと酸化剤とを含む処理液を付着させて、化学重合により導電性高分子膜を形成してもよい。この導電性高分子膜が、固体電解質層６１となる。

【0075】

図４及び図５に示す固体電解コンデンサを製造する場合には、固体電解質層６１は、上述した第１層６１ａと、第２層６１ｂと、第３層６１ｃとを含む。

【0076】

第１層６１ａは、固体電解質層６１の内層として形成される。

【0077】

第２層６１ｂは、例えば、コーヒーステイン現象を利用して第１層６１ａと同時に形成される。コーヒーステイン現象とは、コーヒーの液滴が乾燥する際に、その液滴の周縁部が厚くなり、それ以外は薄くなる現象である。第１層６１ａを形成するための処理液や分散液においても、その組成によって、乾燥により第１層６１ａの周縁部が厚くなり、第２層６１ｂとして形成される。第３層６１ｃは、好ましくは、導電性高分子ペーストをスクリーン印刷等により印刷することによって形成される。第３層６１ｃは、固体電解質層６１の外層として形成される。

【0078】

あるいは、第２層６１ｂは、第１層６１ａを形成するための処理液や分散液を、マスク層５１によって囲まれた領域の外周部に選択的に厚く塗布することによって形成されてもよい。また、第２層６１ｂは、第１層６１ａとは異なる材料の処理液や分散液によって形成されてもよい。

【0079】

一方、図７及び図８に示す固体電解コンデンサを製造する場合には、固体電解質層６１は、マスク層５１によって囲まれた領域の外側にわたって、マスク層５１上にも形成される。このとき、固体電解質層６１は、２層以上にわたって形成されてもよい。例えば、マスク層５１によって囲まれた領域の内側と外側が個別に形成されていてもよいし、マスク層５１によって囲まれた領域の内側にのみ形成された後にマスク層５１によって囲まれた領域の外側にわたるように更に形成されていても良い。

【0080】

次に、工程Ｓ１４にて、固体電解質層６１の外表面に導電体層６２を設ける。例えば、固体電解質層６１の外表面に、カーボンを塗布することによりカーボン層を形成した後、カーボン層の外表面に、銀を塗布することにより銀層を形成する。その後、導電体層６２の外表面に陰極引き出し層６３を設ける。

【0081】

以上の工程Ｓ１１から工程Ｓ１４を経ることにより、コンデンサ素子７０が準備される。

【0082】

次に、工程Ｓ２０にて、コンデンサ素子７０を絶縁性樹脂体１０の内部に設ける。具体的には、以下の工程Ｓ２１及び工程Ｓ２２を実施する。

【0083】

工程Ｓ２１にて、基板１１上に、複数のコンデンサ素子７０を積層する。具体的には、基板１１上に複数のコンデンサ素子７０を積層する。この際、Ａｇペーストなどの導電性接着剤によって、コンデンサ素子７０の導電体層６２と基板１１とを接続することが好ましい。続いて、基板１１とコンデンサ素子７０とを熱圧着することが好ましい。

【0084】

工程Ｓ２２にて、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を用いて、複数のコンデンサ素子７０をモールドする。具体的には、モールド法により、基板１１を上金型に装着し、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を下金型のキャビティ内で加熱溶融させた状態で上金型と下金型とを型締めし、絶縁性樹脂を固化させることによってモールド部１２を形成する。

【0085】

続いて、工程Ｓ３１にて、工程Ｓ１２において形成されたマスキング部を分断するように、基板１１及びコンデンサ素子７０を切断することが好ましい。具体的には、押し切り、ダイシング又はレーザカットによって、モールドされた状態の基板１１及びコンデンサ素子７０を切断する。この工程により、絶縁性樹脂体１０を含むチップが形成される。

【0086】

工程Ｓ３２にて、チップをバレル研磨することが好ましい。具体的には、チップが、バレルと呼ばれる小箱内に研磨材とともに封入され、当該バレルを回転させることにより、チップの研磨が行われる。これにより、チップの角部及び稜線部に丸みがつけられる。

【0087】

工程Ｓ３３にて、チップの両端部に第１外部電極２０及び第２外部電極３０を形成する。例えば、電解めっきにより、チップの両端部にＣｕめっき層を形成する。続いて、電解めっきにより、Ｃｕめっき層上にＮｉめっき層を形成する。その後、電解めっきにより、Ｎｉめっき層上にＳｎめっき層を形成する。

【0088】

以上のような工程を経て、固体電解コンデンサ１が製造される。

【0089】

本発明の固体電解コンデンサを製造する方法は特に限定されず、例えば、特開２０１９－７９８６６号公報に記載された方法等により製造してもよい。

【実施例】

【0090】

以下、本発明の固体電解コンデンサをより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

【0091】

［コンデンサの作製］
（比較例）
図９は、比較例の固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す平面図である。図１０は、比較例の固体電解コンデンサの要部の一例を模式的に示す断面図である。

【0092】

図９及び図１０に示すように、表面に誘電体層５０を有する弁作用金属基体４１の周縁を覆うようにマスク層５１を形成した後、マスク層５１によって囲まれた領域に固体電解質層６１を形成した。

【0093】

弁作用金属基体４１として、表面にエッチング層を有するアルミニウム化成箔を準備した。アルミニウム化成箔の表面をアジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬させて陽極酸化処理することにより、アルミニウム化成箔の切断面に誘電体層５０を形成した。

【0094】

マスク層５１は、弁作用金属基体４１の両面にマスク材をスクリーン印刷により塗布することにより形成した。マスク材としてはポリイミドを使用した。

【0095】

マスク層５１によって囲まれた領域の誘電体層５０上に、インクジェットにより導電性高分子分散液を塗布して、固体電解質層６１の内層６１ａを形成した。さらに、スクリーン印刷により導電性高分子ペーストを印刷して、固体電解質層６１の外層６１ｃを形成した。

【0096】

固体電解質層６１の表面にカーボンペーストをスクリーン印刷してカーボン層を形成した後、さらに銀ペーストをカーボン層上にスクリーン印刷して導電体層を形成することにより、コンデンサ素子を得た。

【0097】

得られたコンデンサ素子を積層し、積層体を得た。その後、エポキシ樹脂を用いて上記積層体の封止を行い、外部電極を形成することで、コンデンサの完成品を得た。

【0098】

（実施例１－１）
インクジェットによって固体電解質層６１の内層６１ａを形成する際に、マスク層５１によって囲まれた領域の外周部だけを選択的に重ね塗りする塗布パターンを用いたことにより、図４及び図５に示す要部を備えるコンデンサ素子を作製した。その他は比較例と同様の方法によりコンデンサの完成品を得た。

【0099】

（実施例１－２）
導電性高分子分散液にコーヒーステイン現象を起こしやすくする添加剤を加えたことにより、図４及び図５に示す要部を備えるコンデンサ素子を作製した。上記添加剤としてはエタノールを使用した。その他は比較例と同様の方法によりコンデンサの完成品を得た。

【0100】

（実施例２－１）
スクリーン印刷によって固体電解質層６１の外層６１ｃを形成する際に、マスク層５１によって囲まれた領域の外側にわたって外層６１ｃが形成される印刷パターンを用いたことにより、図７及び図８に示す要部を備えるコンデンサ素子を作製した。その他は比較例と同様の方法によりコンデンサの完成品を得た。

【0101】

［耐電圧］
比較例、実施例１－１、実施例１－２及び実施例２－１のコンデンサの耐電圧を評価するために、破壊電圧を測定した。破壊電圧の測定は、素子に対して１００μＡの定電流を１分間流した際の電圧を測定し、到達した電圧の最大値を破壊電圧とした。比較例の破壊電圧を１とした場合の相対値を表１に示す。

【0102】

［ＥＳＲ変化率］
比較例、実施例１－１、実施例１－２及び実施例２－１のコンデンサについて、ＬＣＲメーターを用いて、１００ｋＨｚにおける等価直列抵抗（ＥＳＲ）を測定し、この値を初期ＥＳＲとした。さらに、これらのコンデンサに対して１０５℃で１０００時間放置する高温負荷試験を行った後、１００ｋＨｚにおけるＥＳＲを測定した。試験前後でのＥＳＲ変化率（初期比）を表１に示す。

【0103】

【表1】

【0104】

実施例１－１及び実施例１－２の結果から、マスク層によって囲まれた領域の外周部に、固体電解質層の内層である第１層と同じ材料からなる第２層を選択的に厚く形成することにより、耐電圧を高くすることができ、ＥＳＲ変化率を低くすることができることが分かる。

【0105】

実施例２－１の結果から、マスク層によって囲まれた領域の外周部を覆うように固体電解質層を形成することにより、耐電圧を高くすることができ、ＥＳＲ変化率を低くすることができることが分かる。

【符号の説明】

【0106】

１ 固体電解コンデンサ
１０ 絶縁性樹脂体
１０ａ 第１主面
１０ｂ 第２主面
１０ｃ 第１側面
１０ｄ 第２側面
１０ｅ 第１端面
１０ｆ 第２端面
１１ 基板
１２ モールド部
２０ 第１外部電極
３０ 第２外部電極
４０ 陽極部
４１ 弁作用金属基体
５０ 誘電体層
５１ マスク層
６０ 陰極層
６１ 固体電解質層
６１ａ 固体電解質層の第１層（内層）
６１ｂ 固体電解質層の第２層
６１ｃ 固体電解質層の第３層（外層）
６２ 導電体層
６３ 陰極引き出し層
７０ コンデンサ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】