説明

シートキャパシタおよびその製造方法

【課題】電気機器・電子機器などの電子回路に用いられるシートキャパシタにおいて、誘電体と対向電極との密着性を向上させて、耐電圧・静電容量を安定させる。
【解決手段】表面積を拡大させたエッチドアルミニウム箔1と、該エッチドアルミニウム箔の表面に、アクリル系ポリマーを電着形成してなるアクリル系ポリマー誘電体と、前記アクリル系ポリマー誘電体上にスパッタリング法またはイオンプレーティング法により形成した対向電極とを含むことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気機器・電子機器などの電子回路に用いられるシートキャパシタおよび当該シートキャパシタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
アルミニウム電解コンデンサは、アルミニウム酸化皮膜を誘電体とするコンデンサであり、この誘電体の両面に金属電極を対応させ、この電極間に電圧を印加することによって電圧に比例した電荷を蓄積するように構成したものである。このアルミニウム電解コンデンサは、アルミニウム箔表面を粗面化(エッチング)することによって実効面積を拡大することができるので、他のコンデンサに比べて容量値がはるかに大きくなる。このアルミニウム電解コンデンサに用いられる表面積の大きいエッチドアルミニウム箔を用いて、アクリル系ポリマーを電着水溶液中に分散させておき、通電によりエッチドアルミニウム箔にアクリル系ポリマー層を電着形成して誘電体とし、対向電極に導電性高分子であるポリエチレンジオキシチオフェン(以下PEDOT)やポリピロール(以下PPy)の化学重合膜を形成し、その上にカーボンペースト、銀ペーストを塗布形成したシートキャパシタが一般的に知られている。
【0003】
特に、エッチドアルミニウム箔にアクリル系ポリマー層を電着形成し、対向電極を導電性高分子のPEDOTやPPyの化学酸化重合膜と電解重合によるPPy膜を引き出し電極としたシートキャパシタとその製造方法が提案されている(例えば、特許文献参照)。
【0004】
【特許文献1】特開平5−152176
【0005】
このシートキャパシタは、対向電極を導電性高分子の引き出し電極とすることで、無極性で大容量、小形化に優れるコンデンサとされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来技術であるシートキャパシタでは、対向電極を導電性高分子のPEDOTやPPyの化学酸化重合膜と電解重合によるPPy膜を引き出し電極とし、エッチドアルミニウム箔の表面にアクリル系ポリマーを誘電体として電着させているために、前記誘電体電着膜の表面粗さにバラツキがあり、さらに欠陥部のない均一な対向電極形成、誘電体と対向電極の密着性が低い課題を有していた。
【0007】
対向電極の欠陥部や誘電体と対向電極の密着性のバラツキはシートキャパシタの耐電圧性能や静電容量の安定化に大きく影響し、無極性で大容量化、小形化に優れたコンデンサを得ることが困難であった。
【0008】
また、対向電極としての導電性高分子材料は高価であり、さらに電着関連の生産設備費、化学・電解重合による繰り返し生産が必要なことを含め、材料費、製造費用が高いという課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上記する課題を解決するものであり、具体的には、表面積を拡大させたエッチドアルミニウム箔と、該エッチドアルミニウム箔の表面に、アクリル系ポリマーを電着形成してなるアクリル系ポリマー誘電体と、前記アクリル系ポリマー誘電体上に、スパッタリング法またはイオンプレーティング法により形成した対向電極とを含むことを特徴とするシートキャパシタである。
【0010】
また、本発明において、前記エッチドアルミニウム箔の粗面化形状が、スポンジ状または柱状であることを特徴とするものである。
【0011】
さらに、本発明において、前記誘電体が、アクリル単独系、アクリル/メラニン系または変性アクリルポリマー系のいずれかで構成したことを特徴とするものである。
【0012】
さらにまた、本発明において、前記対向電極が、スパッタリング法によるクロム、ニッケルまたはクロム/ニッケルの2層構造で構成したことを特徴とするものである。
【0013】
さらに、本発明は、表面積を拡大させたエッチドアルミニウム箔の表面に、電気泳動法によりアクリル系ポリマーを電着させて誘電体を形成し、前記誘電体上に、スパッタリング法またはイオンプレーティング法により、クロム、ニッケル、またはクロム/ニッケルの2層構造の対向電極を形成してなることを特徴とするシートキャパシタの製造方法である。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、シートキャパシタの対向電極の薄膜形成に有利なスパッタリング法やイオンプレーティング法を用いることを特徴としており、電極膜厚は1〜10μmの制御が可能であり、さらに金属の組み合わせや積層化などに対応して電着させた誘電体に応じて形成可能であって、欠陥部のない均一な対向電極を形成し、誘電体と対向電極との密着性を向上させることができる。よって、静電容量や耐電圧のバラツキのない安定した特性を有する効果が得られる。
【0015】
スパッタリング法、アルゴンを真空中においてプラズマによりイオン化させ、そのイオン化したアルゴンを薄膜形成する金属に照射して金属原子を叩き出し、アクリル系ポリマーを電着して誘電体を形成したエッチドアルミニウム箔に対して、薄膜化させるものであり、欠陥部のない均一な対向電極を形成することが可能である。
また、イオンプレーティング法も、電子ビームなどにより蒸発させた金属粒子をイオン化させて高エネルギー状態とし、エッチドアルミニウム箔に対して薄膜を形成させ、欠陥部のない均一な対向電極を形成することができる。
【0016】
このように、欠陥のない均一な対向電極の形成、誘電体と対向電極の密着性の向上によりシートキャパシタの耐電圧性能の改善や静電容量の安定化が図れ、無極性で大容量、小形で性能が優れ、安価なコンデンサを得ることが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す一実施例に基づいて説明する。図1において、エッチドアルミニウム箔1として、細孔の平均孔径が0.2〜0.3μmのスポンジ状粗面化部を有する低圧用アルミニウム電解コンデンサ電極箔または細孔の平均孔径が0.6〜0.7μmの柱状粗面化部を有する中高圧用箔を用いた。該エッチドアルミニウム箔1の表面に、濃度と中和度を調整したアクリル系ポリマーの電着液を使用し、定電圧法または定電流法のいずれかの手法を用いた電気泳動法で電着させたアクリル系ポリマー層(電着部)2を誘電体として形成した。
【0018】
対向電極は、スパッタリング法を用いて薄膜形成を行った。真空中でアルゴンをプラズマでイオン化させ、そのイオン化したアルゴンを薄膜形成する金属に照射して金属原子を叩き出し、アクリル系ポリマーを電着して誘電体を形成したエッチドアルミニウム箔1表面に薄膜化させ、欠陥部のない均一な対向電極を形成すれば、この実施形態のシートキャパシタが得られる。金属層は今回2層として、1層目はクロム層3で、2層目はニッケル層4を形成したが、単一層でもシートキャパシタの構成は可能である。
【実施例】
【0019】
以下に本発明の実施例としてエッチドアルミニウム箔1にアクリル系ポリマーを電気泳動法で電着させてアクリル系ポリマー層2を形成し、スパッタリング法を用いて対向電極を形成してなるシートキャパシタと、従来の導電性高分子のPEDOTやPPyの化学酸化重合膜と電解重合によるPPy膜を電極引き出し電極としたシートキャパシタとについて、その単層板特性を比較する。
【0020】
[実施例1: 低圧用エッチング箔+2層スパッタリング]
細孔の平均孔径が0.2〜0.3μm、表面積100倍に粗面化されたエッチドアルミニウム箔1(低圧用箔 20×50mm)を濃度と中和度を調整したアクリル単独系電着液中に浸し、5〜30Vでの定電圧法によって、アクリル系ポリマー層2を電着させ誘電体を形成した。対向電極としては、スパッタリング法を用いて1層目は0.5μm厚さのクロム層3とし、2層目を2.0μm厚さのニッケル層4とした薄膜形成のシートキャパシタを形成する。
【0021】
[実施例2: 中高圧用エッチング箔+2層スパッタリング]
細孔の平均孔径が0.6〜0.7μm、表面積50倍にて粗面化されたエッチドアルミニウム箔1(中高圧用箔 20×50mm)を濃度と中和度を調整したアクリル系ポリマー電着液に浸し、5〜30Vでの定電圧法によって、アクリル系ポリマー層2を電着させ誘電体を形成した。対向電極としては、スパッタリング法を用いて1層目は0.5μm厚さのクロム層3、2層目を2.0μm厚さのニッケル層4とした薄膜形成のシートキャパシタを形成する。
【0022】
(従来例1: 低圧用エッチング箔+機能性高分子)
細孔の平均孔径が0.2〜0.3μm、表面積100倍に粗面化されたエッチドアルミニウム箔1(低圧用箔 20×50mm)を濃度と中和度を調整したアクリル単独系電着液に浸し、5〜30Vでの定電圧法にてアクリル系ポリマーを電着させ誘電体を形成した。対向電極としては、導電性高分子のPEDOTの化学重合法として、重合から常温乾燥を経て熱硬化をさせる。この重合を数回繰り返した後、カーボン塗布と銀ペースト塗布を行った電極引き出しとしたシートキャパシタとする。
【0023】
(従来例2: 中高圧用エッチング箔+機能性高分子)
細孔の平均孔径が0.6〜0.7μm、表面積50倍にて粗面化されたエッチドアルミニウム箔1(中高圧用箔 20×50mm)を濃度と中和度を調整したアクリル系ポリマーを電着液に浸し、5〜30Vでの定電圧法にてアクリル系ポリマーを電着させ誘電体を形成した。対向電極としては、導電性高分子のPEDOTの化学重合法として、重合から常温乾燥を経て熱硬化をさせる。この重合を数回繰り返した後、カーボン塗布と銀ペースト塗布を行った電極引き出しとしたシートキャパシタとする。
【0024】
上記の実施例1、実施例2、従来例1、従来例2について、単層板シートキャパシタ特性(静電容量、1kHz-tanδ、耐電圧)を測定した。ここで、試料数は各10個とした。
その結果を表1に示す。
【0025】
【表1】

【0026】
この表1より明らかなように、エッチドアルミニウム箔1にアクリル系ポリマーを電気泳動法で電着させてアクリル系ポリマー層2を形成し、スパッタリング法で対向電極を形
成した実施例1、2のシートキャパシタでは、単層板特性の静電容量、tanδ、耐電圧の変化が小さく、特性的に安定している。
一方、導電性高分子のPEDOTの化学重合膜による電極引き出しとした従来例1、2のシートキャパシタでは、単層板特性の静電容量、tanδ、耐電圧の変化が著しく実施例1〜2より大きい範囲での結果となった。
【0027】
また、イオンプレーティング法を用いても、表1と同様に静電容量、tanδ、耐電圧の平均値およびばらつきも同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の実施例によるシートキャパシタの構造を示す概略的な断面図である。
【図2】従来例によるシートキャパシタの構造を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
【0029】
1 エッチドアルミニウム箔
2 アクリル系ポリマー層(電着部)
3 クロム層(金属スパッタリング法)
4 ニッケル層(金属スパッタリング法)
5 ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)
6 カーボン/銀ペースト

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面積を拡大させたエッチドアルミニウム箔と、該エッチドアルミニウム箔の表面に、アクリル系ポリマーを電着形成してなるアクリル系ポリマー誘電体と、前記アクリル系ポリマー誘電体上にスパッタリング法またはイオンプレーティング法により形成した対向電極とを含むことを特徴とするシートキャパシタ。
【請求項2】
前記エッチドアルミニウム箔の粗面化形状が、スポンジ状または柱状であることを特徴とする請求項1に記載のシートキャパシタ。
【請求項3】
前記誘電体が、アクリル単独系、アクリル/メラニン系または変性アクリルポリマー系のいずれかで構成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のシートキャパシタ。
【請求項4】
前記対向電極が、スパッタリング法によるクロム、ニッケル、またはクロム/ニッケルの2層構造で構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシートキャパシタ。
【請求項5】
表面積を拡大させたエッチドアルミニウム箔の表面に、電気泳動法によりアクリル系ポリマーを電着させて誘電体を形成し、前記誘電体上に、スパッタリング法またはイオンプレーティング法により、クロム、ニッケル、またはクロム/ニッケルの2層構造の対向電極を形成してなることを特徴とするシートキャパシタの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−59881(P2009−59881A)
【公開日】平成21年3月19日(2009.3.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−225686(P2007−225686)
【出願日】平成19年8月31日(2007.8.31)
【出願人】(000004606)ニチコン株式会社 (656)
【Fターム(参考)】