積層型コンデンサ及びその製造方法
【課題】 コンデンサ素子間を接続する導電性ペーストの比抵抗による影響を抑えると共に、小さい素子床面積でも素子床面積に占める陰極部の割合が小さくならない積層型コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】導体板、導体板を一周する絶縁体である第１の帯、第１の帯と略平行に導体板を一周する絶縁体である第２の帯、第１及び第２の帯に挟まれた領域を覆う絶縁性被膜、絶縁性被膜上に形成された第１の電極層、導体板であって第１及び第２の帯のうち少なくとも一方の外側に形成された第２の電極とを備えるコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサ。隣接する２つのコンデンサ素子の対向する２つの第１の電極層を直列に接続する導通経路、及び、コンデンサ素子の第１の電極層を並列に接続する導通経路の両方を介して、コンデンサ素子の第１の電極層同士が導通し、第２の電極を互いに並列に接続する導通経路を介して、第２の電極同士が導通する。
【解決手段】導体板、導体板を一周する絶縁体である第１の帯、第１の帯と略平行に導体板を一周する絶縁体である第２の帯、第１及び第２の帯に挟まれた領域を覆う絶縁性被膜、絶縁性被膜上に形成された第１の電極層、導体板であって第１及び第２の帯のうち少なくとも一方の外側に形成された第２の電極とを備えるコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサ。隣接する２つのコンデンサ素子の対向する２つの第１の電極層を直列に接続する導通経路、及び、コンデンサ素子の第１の電極層を並列に接続する導通経路の両方を介して、コンデンサ素子の第１の電極層同士が導通し、第２の電極を互いに並列に接続する導通経路を介して、第２の電極同士が導通する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板状アルミニウム箔を用いた薄型アルミ固体電解コンデンサ及びその製造方法に関し、特に、超小型、積層大容量かつ低インピーダンスな薄型アルミ固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。本発明は、電解コンデンサ用アルミニウム箔を用いた積層型の薄型アルミ固体電解コンデンサであって、低インピーダンス特性を有するものの構造及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化・高速化・デジタル化に伴って、コンデンサの分野においても小型、大容量で、かつインピーダンスの高周波特性が優れているコンデンサが強く求められている。
【０００３】
高周波領域で使用されるコンデンサは、従来、積層セラミックコンデンサが主体であったが、この種のコンデンサでは、小型・大容量・低インピーダンス化のニーズに応じることが出来なかった。
【０００４】
また、大容量のコンデンサとしては、従来のアルミ電解コンデンサや、タンタル固体電解コンデンサなどの電解コンデンサがあるが、これらのコンデンサに用いられてきた電解液、電解質（二酸化マンガン等）の比抵抗値が高く（１Ω・ｃｍ〜１００Ω・ｃｍ）、高周波領域でインピーダンスが十分に低いコンデンサを得ることが困難であった。
【０００５】
しかし近年、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが開発された。導電性高分子の固体電解質は、従来の二酸化マンガン等の金属酸化物半導体からなる固体電解質と比較して比抵抗値が小さい（０．０１Ω・ｃｍ〜０．１Ω・ｃｍ）。高周波領域でのインピーダンス値Ｚは、用いた電解質の比抵抗値ρと比例する、即ちＺ∝ρである。従って、比抵抗値の小さい導電性高分子を固体電解質とする固体電解コンデンサは、高周波領域でのインピーダンス値を低く抑えることが出来ることとなり、現在では広く用いられている。
【０００６】
導電性高分子を固体電解質とするアルミ固体電解コンデンサの一例として、平板型素子構造について説明すると、粗面化（エッチング）した帯状アルミニウム箔の表面に陽極酸化皮膜層を形成し、所定の部分に陽極部と陰極部とを区分するためのエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂によるレジスト帯を形成したのち、所定の部分に導電性高分子化合物膜を形成し、該導電性高分子膜上にグラファイト層、銀ペースト層を順次形成して、陰極部を形成する。しかるのち、該素子陰極部と外部陰極端子とを銀ペーストで接続する。レジスト帯で区分された所定の陽極部は、はんだ付けが不可能なアルミニウム箔であるため、はんだ付け可能な金属板を超音波溶着、電気抵抗溶着、レーザー溶接等により、電気的接続を行っている。
【０００７】
また、近年では、制限された床面積で大容量、低インピーダンス特性を出すため、導電性高分子化合物を固体電解質とするアルミ固体電解コンデンサ素子を複数個積層し、陰極を導電性ペーストで接着すると共に、陽極端子を貫通させてその部分に導電性ペーストを流して導通を取るものがある（例えば特許文献１を参照）。
【０００８】
更に、高周波領域における低インピーダンス化のため、ある大きさの粗面化した平板状アルミニウム基体の両端を陽極とし、中央に電解質、電極を設け、陽極と陰極との間に絶縁層を形成した三端子構造を有するアルミ固体電解コンデンサもある（例えば特許文献２を参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１５８５７７号公報（第００１１〜００２１段落、図１）
【特許文献２】特開２００４−１５７０６号公報（第００２３〜００２５段落、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
積層型アルミ固体電解コンデンサでは、単板素子を積み重ねて構成した陽極端子間及び陰極端子間の接合方法によって接触抵抗が生まれ、積層枚数が増えるに従って、接合に用いる導電性ペーストの比抵抗の影響が大きくなる。このため、積層型アルミ固体電解コンデンサの低インピーダンス化は困難だった。
【００１１】
また、平板状アルミニウム箔を用いた従来の薄型アルミ固体電解コンデンサでは、素子床面積が小さくなるにつれて、素子床面積に占める陰極部の割合が小さくなるという問題がある。例えば、素子床が幅Ｗ×長さＬ＝４．３×７．３（ｍｍ２）以下であるような積層型アルミ固体電解コンデンサの場合、有効床面積（素子床に陰極部が占める面積）と素子床面積との比、即ち有効床面積／素子床面積は約６０％以下となる。更に、床面積が、幅Ｗ×長さＬ＝２．８×３．５（ｍｍ２）の場合や、幅Ｗ×長さＬ＝１．６×３．２（ｍｍ２）の場合、有効床面積／素子床面積は約５０％以下となる。このため、従来の構造は小型・大容量の積層型固体電解コンデンサを形成するのには不向きであった。
【００１２】
以上のような状況に鑑みて、本発明は、コンデンサ素子間を接続する導電性ペーストの比抵抗による影響を、多層化しても抑えることが可能で、その結果、低インピーダンスを有する積層型コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【００１３】
同時に、本発明は、小さな素子床面積であっても、素子床面積に占める陰極部の割合が小さくならない構造を有する積層型コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決するため、本発明は次のような積層型コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【００１５】
即ち、複数のコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサにおいて、導体板と、導体板を一周する絶縁体である第１の帯と、第１の帯と略平行に導体板を一周する絶縁体である第２の帯と、第１及び第２の帯に挟まれた領域を覆う絶縁性被膜と、絶縁性被膜上に形成された第１の電極層と、導体板であって第１及び第２の帯のうち少なくとも一方の外側に形成された第２の電極とを備えるコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサであって、隣接する２つのコンデンサ素子の対向する２つの第１の電極層を隣接させてなる第１の導通経路、及び、複数のコンデンサ素子の第１の電極層を並列に接続する第２の導通経路の両方を介して、コンデンサ素子の第１の電極層同士が導通し、第２の電極を互いに並列に接続する第３の導通経路を介して、第２の電極同士が導通することを特徴とする積層型コンデンサを提供する。ここで導体板は例えばアルミニウム箔のような金属箔、金属板である。第１及び第２の帯は例えばレジストである。絶縁性被膜は例えばアルミ酸化被膜である。第１、第２及び第３の導通経路は例えば導電性ペーストにて形成される。
【００１６】
第３の導通経路は、第２の電極間を溶接してなる金属結合を備えることが望ましい。これにより第２の電極間の抵抗に起因するインピーダンスを下げることが出来る。
【００１７】
第２の導通経路は、第１の電極層を覆う導電性ペーストと、導電性ペーストの少なくとも一部を覆う金属体とを備えることが望ましい。特に、金属体は第１及び第２の帯の間で導体板を一周する金属箔であると、インピーダンスを下げる上で効果的である。
【００１８】
第１の電極層は最外層に導電性ペースト層を備えることとしてもよいが、導電性ペースト層に代わって、最外層にメッキ層を備えることとすれば、インピーダンス低下に効果的である。
【００１９】
コンデンサ素子のそれぞれは、第２の電極の少なくとも一方に、少なくとも片面にメッキを施した金属板を接合してなり、金属板は、メッキを施した面を介して第２の電極に接合されることしてもよい。こうすれば、アルミニウム箔のような半田づけがしにくい導体板を用いる場合であっても、金属板に銅板等の適切な材料を採用することにより、積層型コンデンサに半田付け容易な端子を提供することができる。メッキは金属板の両面に施されることとしてもよい。こうすれば接合作業の際に接合すべき面を選択する必要がなくなり、作業が容易になる。メッキは例えばニッケルメッキや銀メッキがある。
【００２０】
メッキを施した金属板を接合する代わりに、コンデンサ素子のそれぞれの第２の電極の少なくとも一方は、金属蒸着膜にて覆われ、金属蒸着膜は更にメッキにて覆われることとしてもよい。メッキを施した金属板を接合する場合には、溶接・溶着の工程が必要となる。この工程と比較すると、金属蒸着膜の上にメッキする工程は量産性に優れる。
【００２１】
本発明の積層型コンデンサは、二端子型、三端子型、四端子型のいずれであってもよい。例えば四端子型の場合、第１の電極層に導通する２端子、及び、第２の電極に導通する２端子を備えることが考えられる。
【００２２】
また、本発明は、複数のコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサの製造方法において、絶縁性被膜に覆われた導体板に、導体板を一周する絶縁体である第１の帯と、第１の帯と略平行に導体板を一周する絶縁体である第２の帯とを形成する工程と、第１及び第２の帯の間の絶縁性被膜上に、第１の電極層を形成する工程と、第１及び第２の帯の外側の導体板を覆う絶縁性被膜の少なくとも一部を除去して第２の電極とする工程とを含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層する方法であって、隣接する２つのコンデンサ素子の対向する２つの第１の電極層を隣接させてなる第１の導通経路、及び、複数のコンデンサ素子の第１の電極層を並列に接続する第２の導通経路を形成する工程と、第２の電極を互いに並列に接続する第３の導通経路を形成する工程とを含むことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法を提供する。
【００２３】
第３の導通経路を形成する工程は、第２の電極間を溶接して金属結合を形成する工程を含むことが望ましい。
【００２４】
第２の導通経路を形成する工程は、第１の電極層を導電性ペーストにて覆い、当該導電性ペーストの少なくとも一部を金属体にて覆う工程を含むことが望ましい。更に、金属体は第１及び第２の帯の間で導体板を一周する金属箔であることとすれば、インピーダンス低下に効果的である。
【００２５】
第１の電極層は最外層に導電性ペースト層を備えることとしてもよいし、メッキ層を備えることとしてもよい。
【００２６】
金属板の少なくとも片面にメッキを施す工程と、金属板を、メッキを施した面を介して第２の電極に接合する工程とを更に含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層することとしてもよい。このとき、メッキは金属板の両面に施されることとしてもよい。メッキは例えばニッケルメッキや銀メッキが考えられる。
【００２７】
或いは、コンデンサ素子のそれぞれの第２の電極の少なくとも一方を、金属蒸着膜にて覆う工程と、金属蒸着膜を更にメッキにて覆う工程とを更に含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層することとしてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、小型、大容量、低インピーダンスで良好な高周波特性を有するの積層型コンデンサ及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の実施の形態である積層型コンデンサの製造方法について図面を参照して説明する。尚、図中の金属箔、レジスト帯等の長さの比は、構造を説明する都合上、実際の比とは必ずしも一致していない。
【００３０】
図１を参照してコンデンサ素子の製造方法について説明する。
【００３１】
アルミニウム箔等の金属箔（或いは金属板）を粗面化し、金属箔表面に酸化皮膜等の絶縁皮膜を形成して化成箔を生成して、化成箔を所定の形状に打ち抜く（図１Ａ）。
【００３２】
次に、打ち抜いた化成箔１の表面に絶縁樹脂を用いてレジスト帯２、３を形成し、陽極部と陰極部とに区分する（図１Ｂ）。絶縁樹脂としては例えばエポキシ樹脂を用いる。図示した例では、化成箔を両端部（陽極部）及び中央部（陰極部）の三箇所に区分するようにレジスト帯を形成している。
【００３３】
次に、陰極部に電極層４を形成する（図１Ｃ）。陰極電極層４は、例えば固体電解質となる導電性高分子層、グラファイト層、導電性ペースト層を順次積層して形成する。
【００３４】
次に、化成箔１の両端部から研磨等により絶縁皮膜を除去し、電極５、６を形成する（図１Ｄ）。図１Ｄでは、レジスト帯から突出している端部のおよそ半分の位置から絶縁皮膜を除去しているが、端部の全てから絶縁皮膜を除去してもよい。
【００３５】
最後に、端部を含むコンデンサ素子全体が直方体となるように端部を導電性ペースト７、８で覆う（図１Ｅ）。このとき電極５、６の端部は露出させる。
【００３６】
続いて、図２を参照し、上述のコンデンサ素子を積層して積層型コンデンサを形成する工程を説明する。
【００３７】
まず、陰極部に形成した電極層に導電性ペーストを塗布して、コンデンサ素子同士を積層する（図２Ａ）。これにより、２つのコンデンサ素子の間における陰極電極層間の電気的な接続経路が確立される。このとき、これらコンデンサ素子の両端部同士の間では、図１Ｅのステップで塗布した導電性ペーストを介して互いに電気的な接続経路が確立される。
【００３８】
次に、図中正面に露出している陰極電極層に、積層したコンデンサ素子全ての陰極電極層に接触するようにして、金属箔９を貼り付ける（図２Ｂ）。図中では正面にのみ金属箔９が図示されているが、背面にも同様に金属箔を貼り付けてもよい。尚、本図ではレジスト帯２及び３の間の一部領域のみを金属箔９で覆ったが、図中正面、背面、上面、下面におけるレジスト帯２及び３の間の領域に金属箔を巻きつけるようにして覆うこととしてもよい。
【００３９】
次に、必要に応じて、図中左右側面に露出している３つの電極５に対して溶接・溶着を行うことにより、金属接合１０を形成することとしてもよい（図２Ｃ）。金属接合１０を形成する溶接・溶着方法としては例えばレーザー溶接、超音波溶着、電気抵抗溶着等がある。また、金属接合１０を形成する際、はんだ付け可能な金属を溶接・溶着すれば、積層型コンデンサにはんだ付け可能な陽極端子を付与することができる。図中では右側の側面の金属接合１０のみが図示されているが、対向する側面にも同様に金属接合を形成してもよい。
【００４０】
最後に、積層型コンデンサの端子を設ける。少なくとも金属箔９及び金属結合１０にそれぞれひとつずつの端子を設けることによりコンデンサとして機能するが、他の構造として、図中両側面に形成した金属接合のそれぞれに端子を設けると共に、金属箔９に一端子を設ける３端子構造としてもよい。或いは、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すような４端子構造としてもよい。４端子構造にしたとき最も効果的な低インピーダンス特性が得られることが発明者らによって確かめられている。このため、後述する実施例の積層型コンデンサのインピーダンス測定は、４端子構造のものに対して行っている。尚、４端子構造コンデンサのインピーダンス測定は、通常の２端子構造のコンデンサで用いるインピーダンス測定法を適用することができないので、４端子デバイスに対して一般的に使用されているＳパラメータを測定した後、インピーダンスに変換して特性比較を行った。
【実施例１】
【００４１】
実施例１の積層型コンデンサについて説明する。まず積層型コンデンサを構成するコンデンサ素子２０について図４を参照して説明する。コンデンサ素子２０は、粗面化したアルミニウム箔２１、アルミニウム箔２１の両端部以外を覆う酸化アルミ被膜層２２、酸化アルミ被膜層２２の上に形成され、アルミニウム箔２１の表面を陽極部と陰極部とに区分する絶縁性樹脂によるレジスト帯２３、レジスト帯２３の間の酸化アルミ被膜層２２上に順次形成される導電性高分子層２４、グラファイト層２５、陰極側銀ペースト層２６からなる。
【００４２】
コンデンサ素子２０の製造工程は次の通りである。全体を酸化アルミ被膜層２２に覆われたアルミニウム箔２１を用意する。その両面を横断する帯状の陰極部と、その両端部に陽極部を形成するようにレジスト帯２３を形成する。陰極部に導電性高分子層２４、グラファイト層２５、陰極側銀ペースト層２６を形成する。そして、陽極部から酸化アルミ被膜層２２を研磨等により除去する。
【００４３】
図５に示すように、コンデンサ素子２０を３つ積層したのが積層型コンデンサ２７である。コンデンサ素子２０同士の間の陰極側銀ペースト層２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、及び２６ｄは、積層後に加熱硬化させることにより隣接するコンデンサ素子の陰極側導電性ペースト層同士が一体化されたものであり、隣接するコンデンサ素子２０の陰極部同士を互いに電気的に接続する役割を果たす。これにより、隣接するコンデンサ素子２０同士の間において、対向する銀ペースト層同士の間に導通経路が形成される。また、積層型コンデンサ２７の側面において、コンデンサ素子２０の陰極同士を並列に接続する導通経路が、一体化した銀ペースト層により形成される。後者の導通経路は図２の金属箔９に相当する導通経路となる。
【００４４】
更に、レジスト帯２３から外側に突出しているアルミニウム箔２１の端部は、陽極側導電性ペースト層２８で覆われている。陽極側導電性ペースト層２８も加熱硬化され、これにより複数のコンデンサ素子の陽極部が一体化される。また、陽極側導電性ペースト層２８は３枚のアルミニウム箔２１を互いに電気的に接続する。
【００４５】
最後に、実装時のハンドリングを可能とするため、積層型コンデンサ２７に外装を施すと共に、実装端子を取り付けて製品となる。
【実施例２】
【００４６】
実施例２の積層型コンデンサ３０について説明する。積層型コンデンサ３０を構成するコンデンサ素子２０なので説明を省略する。
【００４７】
個々のコンデンサ素子２０の陽極端子部、即ちアルミニウム箔２１の両端部から、酸化アルミ被膜層２２を研磨により除去した後、銅ペースト３１を塗布する。
【００４８】
コンデンサ素子２０の陰極部最外層である陰極側銀ペースト層２６の上に銀ペーストを塗布し、他のコンデンサ素子２０の陰極側銀ペースト層２６と向きを揃えて重ねた後、ペーストを加熱硬化させて一体化させる。これを繰り返して、５個のコンデンサ素子２０を積層させる。
【００４９】
積層したコンデンサ素子のレジスト帯２３に挟まれた中央部、即ち積層型コンデンサ陰極部の両側面、及び、陽極部側面に銀ペーストを塗布した後、銀ペーストを加熱硬化させる。
【００５０】
次に、図６に示すように、積層型コンデンサ陰極部の両側面に、銀ペーストを塗布し、銅箔片３２を貼り付ける。これにより、コンデンサ素子個々の陰極は、非常に低い抵抗を有する銅箔片３２によって最短距離で電気的に互いに接続されることになる。
【００５１】
次に、陽極端子部をレーザー溶接により一体化させる。図６及び図７に示すように、このとき、積層前に陽極端子部に塗布しておいた銅ペースト層３１が、アルミニウム箔２１と共に溶融し、金属接合３３を形成する。このため、アルミニウム箔２１のみをレーザー溶接する場合と比較して接続抵抗を下げることができる。
【００５２】
最後に、実装時のハンドリングを可能とするために外装を施すと共に、実装端子を取り付けて製品となる。
【実施例３】
【００５３】
実施例３の積層型コンデンサ４０について説明する。前述の積層型コンデンサ３０と比較すると、積層型コンデンサ４０は、銅箔片３２の代わりに銅箔帯４１を用いている点で異なる。コンデンサ素子２０は実施例１及び２と同様である。
【００５４】
実施例２では、積層型コンデンサ陰極部の両側面に銀ペーストを塗布して銅箔片３２を貼り付けた。これに対して、本実施例では、図８に示すように、積層型コンデンサ陰極部の周囲に帯状に銀ペーストを塗布し、その上に帯状の銅箔帯４１を貼付する。本実施例では銅箔帯４１の厚さは１０μｍとするが、積層するコンデンサ素子２０の数に応じて、銅箔を厚くすることが望ましい。
【実施例４】
【００５５】
実施例４の積層型コンデンサは、実施例３の積層型コンデンサ４０において、陰極側面に塗布した銀ペーストを銅ペーストに置き換えたものである。ここで、銅ペーストは硬化後の抵抗率が１ｍΩ・ｃｍ以下となるものを用いている。一般に、銅ペーストは銀ペーストに比べて低価格であるため、製造コストの面で有利である。
【実施例５】
【００５６】
実施例５では、図９に示すコンデンサ素子５０を積層して積層型コンデンサを構成する。図４のコンデンサ素子２０と比較すると、コンデンサ素子５０は、グラファイト層２５を形成後、導電性ペースト層２６を形成する代わりに、銅メッキを行って銅メッキ層５１を形成する点が異なる。
【００５７】
このようなコンデンサ素子５０を、実施例３のように積層して陰極部周辺を銅箔帯４１で覆う。
【００５８】
本実施例の積層型コンデンサでは、陰極部における銀ペーストを銅メッキに置き換えたことにより、陰極部の比抵抗が１／１０以下に低下し、インピーダンスを更に下げることができる。
【実施例６】
【００５９】
本実施例では、図１０に示すコンデンサ素子６０を積層して積層型コンデンサを構成する。コンデンサ素子６０は図４のコンデンサ素子２０に近いが、酸化被膜層２２を除去したアルミニウム箔２１の両端部に、片面にニッケルメッキ６１を施した銅板６２を抵抗溶接にて溶接してある点で異なる。ニッケルメッキ６１を介して溶接することにより、アルミニウム箔２１との良好な溶接状態が実現し、溶接部の信頼性が向上する。尚、銅板６２の溶接手段は、超音波溶接、電気抵抗溶着、レーザー溶接等であってもよい。
【００６０】
本実施例では、このようなコンデンサ素子５０を積層した後、実施例３と同様に陰極部周辺を銅箔帯４１で覆う。そして図１１に示すように、陽極部である銅板６２を導電性ペースト６３で覆い、レーザー溶接等により溶接して金属結合６４を形成する。
【実施例７】
【００６１】
実施例６では、片面にニッケルメッキ６１を施した銅板６２をアルミニウム箔２１に溶接した。これに対し、本実施例のコンデンサ素子７０では、銅板７１の両面にニッケルメッキ７２を施したものをアルミニウム箔２１に溶接している。実施例６ではメッキが片面のため、溶接作業を行う際に銅板６２の向きを確認する必要があるが、本実施例では両面にメッキを施してあるため、確認する必要がない。このため、溶接作業を容易にすることができる。
【実施例８】
【００６２】
実施例６及び７では、ニッケルメッキを片面乃至両面に施した銅板をアルミニウム箔２１に溶接した。これに対し、実施例８では、銀メッキを片面又は両面に施した銅板をアルミニウム箔２１に溶接する。即ち、片面であれば図１０のコンデンサ素子６０においてニッケルメッキ６１を銀メッキに置き換えたものとなり、両面であれば図１２のコンデンサ素子７０においてニッケルめっき７２を銀メッキに置き換えたものとなる。
【００６３】
実施例６及び７でニッケルメッキを介してアルミニウム箔２１と溶接したことにより溶接性が向上したが、これと同様に、本実施例では銀メッキを介してアルミニウム箔２１と溶接するので、溶接性が向上する。また、両面に銀メッキを施す場合は、実施例７と同様に作業が容易になる。
【００６４】
更に、陽極部の端部に着目すると、銀メッキ部が陽極部最外面に露出することになる。このため、実装の段階において、近年開発された半田代替の銀ペーストを用いて容易に実装が可能となる。
【実施例９】
【００６５】
実施例６、７及び８では、ニッケル又は銀メッキを施した銅板を陽極部の端部に溶接した。これに対して、実施例９のコンデンサ素子８０では、図１３に示すように陽極部の端部に白金蒸着膜８１を形成した後、この上に銅メッキ８２を施す。
【００６６】
コンデンサ素子８０を実施例３と同様に積層して陰極部を含むコンデンサ素子８０の中央部に銅箔帯４１を巻きつけ、図１４のように陽極部を導電性ペースト８３で覆い、レーザー溶接等により金属結合８４を形成する。
【００６７】
実施例６乃至８では陽極部に銅板を溶接したのに対し、本実施例では、陽極部に対して蒸着とメッキを行う。このため、前者の実施例と比較して量産性に優れるという利点がある。また、銅板溶接を行わないため、接続信頼性が高いという利点がある。
【実施例１０】
【００６８】
図１５を参照すると、本実施例のコンデンサ素子９０は、実施例５のように、陰極部に銅メッキ層５１を設けた陰極部を有すると共に、実施例６のように片面ニッケルメッキ６１を施した銅板６２を陽極部に溶接した構造を有する。
【００６９】
上述した実施例２〜１０のインピーダンス周波数特性を図１６に示す。実施例２では、個々のコンデンサ素子の陰極部間を導電性ペーストを介して接続した。これに対して、実施例３、４では、この導電性ペースト上に帯状の金属箔帯を貼付することにより、個々のコンデンサ素子の陰極部間における抵抗を下げた。実施例６−９では、陽極部にメッキや蒸着等を施すことにより抵抗を下げた。実施例５では、実施例３の陰極部における銀ペーストを銅メッキに置換したことにより、陰極部の比抵抗が１／１０以下に低下したため、インピーダンスが更に低下している。実施例１０では、実施例５と同様に陰極部の導電性ペーストをメッキに置換すると共に、実施例６と同様に陽極部にメッキ、蒸着等を施すことにより、全体のインピーダンスが更に低下した。
【００７０】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者の通常の知識の範囲内でその変更や改良が可能であることは勿論である。
【００７１】
例えば、上述の実施例では、５つのコンデンサ素子を積層した積層型コンデンサを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、より少ない或いはより多いコンデンサ素子を積層してもよいことは、当業者には自明であろう。
【００７２】
また、実施例１０は実施例５と実施例６の組み合わせであるが、実施例５を実施例７乃至９のいずれとも組み合わせることができることは、当業者には容易に理解できるであろう。
【００７３】
また、上述の説明では積層型コンデンサは四端子構造を有するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、二端子構造、三端子構造の積層型コンデンサであっても適用可能であることは、当業者には明らかだろう。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態である積層型コンデンサを構成するコンデンサ素子の製造方法を説明するための図である。
【図２】図１のコンデンサ素子を積層して積層型コンデンサを製造する過程を説明するための図である。
【図３】本発明の積層型コンデンサを用いた４端子コンデンサに設ける端子について説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１の積層型コンデンサ２７を構成するコンデンサ素子の一例であるコンデンサ素子２０の断面図である。
【図５】積層型コンデンサ２７の断面図である。
【図６】実施例２の積層型コンデンサ３０の斜視図である。
【図７】実施例２の積層型コンデンサ３０の断面図である。
【図８】実施例３の積層型コンデンサ４０の斜視図である。
【図９】実施例５のコンデンサ素子５０の断面図である。
【図１０】実施例６のコンデンサ素子６０の断面図である。
【図１１】実施例６の積層型コンデンサの断面図である。
【図１２】実施例７のコンデンサ素子７０の断面図である。
【図１３】実施例９のコンデンサ素子８０の断面図である。
【図１４】実施例９のコンデンサ素子８０を積層した積層型コンデンサの断面図である。
【図１５】実施例１０のコンデンサ素子９０の断面図である。
【図１６】実施例２〜１０のインピーダンス周波数特性を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 化成箔
２、３ レジスト帯
４ 電極層
５、６ 電極
７、８ 導電性ペースト
９ 金属箔
１０、３３、６４ 金属結合
２０、５０、６０、７０、８０、９０ コンデンサ素子
２１ アルミニウム箔
２２ 酸化アルミ被膜層
２３ レジスト帯
２４ 導電性高分子層
２５ グラファイト層
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 陰極側導電性ペースト層
２７、３０、４０ 積層型コンデンサ
２８、６３、８３ 陽極側導電性ペースト層
３１ 銅ペースト
３２ 銅箔片
４１ 銅箔帯
５１ 銅メッキ層
６１、７２ ニッケルメッキ
６２、７１ 銅板
８１ 白金蒸着膜
８２ 銅メッキ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板状アルミニウム箔を用いた薄型アルミ固体電解コンデンサ及びその製造方法に関し、特に、超小型、積層大容量かつ低インピーダンスな薄型アルミ固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。本発明は、電解コンデンサ用アルミニウム箔を用いた積層型の薄型アルミ固体電解コンデンサであって、低インピーダンス特性を有するものの構造及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化・高速化・デジタル化に伴って、コンデンサの分野においても小型、大容量で、かつインピーダンスの高周波特性が優れているコンデンサが強く求められている。
【０００３】
高周波領域で使用されるコンデンサは、従来、積層セラミックコンデンサが主体であったが、この種のコンデンサでは、小型・大容量・低インピーダンス化のニーズに応じることが出来なかった。
【０００４】
また、大容量のコンデンサとしては、従来のアルミ電解コンデンサや、タンタル固体電解コンデンサなどの電解コンデンサがあるが、これらのコンデンサに用いられてきた電解液、電解質（二酸化マンガン等）の比抵抗値が高く（１Ω・ｃｍ〜１００Ω・ｃｍ）、高周波領域でインピーダンスが十分に低いコンデンサを得ることが困難であった。
【０００５】
しかし近年、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが開発された。導電性高分子の固体電解質は、従来の二酸化マンガン等の金属酸化物半導体からなる固体電解質と比較して比抵抗値が小さい（０．０１Ω・ｃｍ〜０．１Ω・ｃｍ）。高周波領域でのインピーダンス値Ｚは、用いた電解質の比抵抗値ρと比例する、即ちＺ∝ρである。従って、比抵抗値の小さい導電性高分子を固体電解質とする固体電解コンデンサは、高周波領域でのインピーダンス値を低く抑えることが出来ることとなり、現在では広く用いられている。
【０００６】
導電性高分子を固体電解質とするアルミ固体電解コンデンサの一例として、平板型素子構造について説明すると、粗面化（エッチング）した帯状アルミニウム箔の表面に陽極酸化皮膜層を形成し、所定の部分に陽極部と陰極部とを区分するためのエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂によるレジスト帯を形成したのち、所定の部分に導電性高分子化合物膜を形成し、該導電性高分子膜上にグラファイト層、銀ペースト層を順次形成して、陰極部を形成する。しかるのち、該素子陰極部と外部陰極端子とを銀ペーストで接続する。レジスト帯で区分された所定の陽極部は、はんだ付けが不可能なアルミニウム箔であるため、はんだ付け可能な金属板を超音波溶着、電気抵抗溶着、レーザー溶接等により、電気的接続を行っている。
【０００７】
また、近年では、制限された床面積で大容量、低インピーダンス特性を出すため、導電性高分子化合物を固体電解質とするアルミ固体電解コンデンサ素子を複数個積層し、陰極を導電性ペーストで接着すると共に、陽極端子を貫通させてその部分に導電性ペーストを流して導通を取るものがある（例えば特許文献１を参照）。
【０００８】
更に、高周波領域における低インピーダンス化のため、ある大きさの粗面化した平板状アルミニウム基体の両端を陽極とし、中央に電解質、電極を設け、陽極と陰極との間に絶縁層を形成した三端子構造を有するアルミ固体電解コンデンサもある（例えば特許文献２を参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１５８５７７号公報（第００１１〜００２１段落、図１）
【特許文献２】特開２００４−１５７０６号公報（第００２３〜００２５段落、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
積層型アルミ固体電解コンデンサでは、単板素子を積み重ねて構成した陽極端子間及び陰極端子間の接合方法によって接触抵抗が生まれ、積層枚数が増えるに従って、接合に用いる導電性ペーストの比抵抗の影響が大きくなる。このため、積層型アルミ固体電解コンデンサの低インピーダンス化は困難だった。
【００１１】
また、平板状アルミニウム箔を用いた従来の薄型アルミ固体電解コンデンサでは、素子床面積が小さくなるにつれて、素子床面積に占める陰極部の割合が小さくなるという問題がある。例えば、素子床が幅Ｗ×長さＬ＝４．３×７．３（ｍｍ２）以下であるような積層型アルミ固体電解コンデンサの場合、有効床面積（素子床に陰極部が占める面積）と素子床面積との比、即ち有効床面積／素子床面積は約６０％以下となる。更に、床面積が、幅Ｗ×長さＬ＝２．８×３．５（ｍｍ２）の場合や、幅Ｗ×長さＬ＝１．６×３．２（ｍｍ２）の場合、有効床面積／素子床面積は約５０％以下となる。このため、従来の構造は小型・大容量の積層型固体電解コンデンサを形成するのには不向きであった。
【００１２】
以上のような状況に鑑みて、本発明は、コンデンサ素子間を接続する導電性ペーストの比抵抗による影響を、多層化しても抑えることが可能で、その結果、低インピーダンスを有する積層型コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【００１３】
同時に、本発明は、小さな素子床面積であっても、素子床面積に占める陰極部の割合が小さくならない構造を有する積層型コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決するため、本発明は次のような積層型コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【００１５】
即ち、複数のコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサにおいて、導体板と、導体板を一周する絶縁体である第１の帯と、第１の帯と略平行に導体板を一周する絶縁体である第２の帯と、第１及び第２の帯に挟まれた領域を覆う絶縁性被膜と、絶縁性被膜上に形成された第１の電極層と、導体板であって第１及び第２の帯のうち少なくとも一方の外側に形成された第２の電極とを備えるコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサであって、隣接する２つのコンデンサ素子の対向する２つの第１の電極層を隣接させてなる第１の導通経路、及び、複数のコンデンサ素子の第１の電極層を並列に接続する第２の導通経路の両方を介して、コンデンサ素子の第１の電極層同士が導通し、第２の電極を互いに並列に接続する第３の導通経路を介して、第２の電極同士が導通することを特徴とする積層型コンデンサを提供する。ここで導体板は例えばアルミニウム箔のような金属箔、金属板である。第１及び第２の帯は例えばレジストである。絶縁性被膜は例えばアルミ酸化被膜である。第１、第２及び第３の導通経路は例えば導電性ペーストにて形成される。
【００１６】
第３の導通経路は、第２の電極間を溶接してなる金属結合を備えることが望ましい。これにより第２の電極間の抵抗に起因するインピーダンスを下げることが出来る。
【００１７】
第２の導通経路は、第１の電極層を覆う導電性ペーストと、導電性ペーストの少なくとも一部を覆う金属体とを備えることが望ましい。特に、金属体は第１及び第２の帯の間で導体板を一周する金属箔であると、インピーダンスを下げる上で効果的である。
【００１８】
第１の電極層は最外層に導電性ペースト層を備えることとしてもよいが、導電性ペースト層に代わって、最外層にメッキ層を備えることとすれば、インピーダンス低下に効果的である。
【００１９】
コンデンサ素子のそれぞれは、第２の電極の少なくとも一方に、少なくとも片面にメッキを施した金属板を接合してなり、金属板は、メッキを施した面を介して第２の電極に接合されることしてもよい。こうすれば、アルミニウム箔のような半田づけがしにくい導体板を用いる場合であっても、金属板に銅板等の適切な材料を採用することにより、積層型コンデンサに半田付け容易な端子を提供することができる。メッキは金属板の両面に施されることとしてもよい。こうすれば接合作業の際に接合すべき面を選択する必要がなくなり、作業が容易になる。メッキは例えばニッケルメッキや銀メッキがある。
【００２０】
メッキを施した金属板を接合する代わりに、コンデンサ素子のそれぞれの第２の電極の少なくとも一方は、金属蒸着膜にて覆われ、金属蒸着膜は更にメッキにて覆われることとしてもよい。メッキを施した金属板を接合する場合には、溶接・溶着の工程が必要となる。この工程と比較すると、金属蒸着膜の上にメッキする工程は量産性に優れる。
【００２１】
本発明の積層型コンデンサは、二端子型、三端子型、四端子型のいずれであってもよい。例えば四端子型の場合、第１の電極層に導通する２端子、及び、第２の電極に導通する２端子を備えることが考えられる。
【００２２】
また、本発明は、複数のコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサの製造方法において、絶縁性被膜に覆われた導体板に、導体板を一周する絶縁体である第１の帯と、第１の帯と略平行に導体板を一周する絶縁体である第２の帯とを形成する工程と、第１及び第２の帯の間の絶縁性被膜上に、第１の電極層を形成する工程と、第１及び第２の帯の外側の導体板を覆う絶縁性被膜の少なくとも一部を除去して第２の電極とする工程とを含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層する方法であって、隣接する２つのコンデンサ素子の対向する２つの第１の電極層を隣接させてなる第１の導通経路、及び、複数のコンデンサ素子の第１の電極層を並列に接続する第２の導通経路を形成する工程と、第２の電極を互いに並列に接続する第３の導通経路を形成する工程とを含むことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法を提供する。
【００２３】
第３の導通経路を形成する工程は、第２の電極間を溶接して金属結合を形成する工程を含むことが望ましい。
【００２４】
第２の導通経路を形成する工程は、第１の電極層を導電性ペーストにて覆い、当該導電性ペーストの少なくとも一部を金属体にて覆う工程を含むことが望ましい。更に、金属体は第１及び第２の帯の間で導体板を一周する金属箔であることとすれば、インピーダンス低下に効果的である。
【００２５】
第１の電極層は最外層に導電性ペースト層を備えることとしてもよいし、メッキ層を備えることとしてもよい。
【００２６】
金属板の少なくとも片面にメッキを施す工程と、金属板を、メッキを施した面を介して第２の電極に接合する工程とを更に含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層することとしてもよい。このとき、メッキは金属板の両面に施されることとしてもよい。メッキは例えばニッケルメッキや銀メッキが考えられる。
【００２７】
或いは、コンデンサ素子のそれぞれの第２の電極の少なくとも一方を、金属蒸着膜にて覆う工程と、金属蒸着膜を更にメッキにて覆う工程とを更に含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層することとしてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、小型、大容量、低インピーダンスで良好な高周波特性を有するの積層型コンデンサ及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の実施の形態である積層型コンデンサの製造方法について図面を参照して説明する。尚、図中の金属箔、レジスト帯等の長さの比は、構造を説明する都合上、実際の比とは必ずしも一致していない。
【００３０】
図１を参照してコンデンサ素子の製造方法について説明する。
【００３１】
アルミニウム箔等の金属箔（或いは金属板）を粗面化し、金属箔表面に酸化皮膜等の絶縁皮膜を形成して化成箔を生成して、化成箔を所定の形状に打ち抜く（図１Ａ）。
【００３２】
次に、打ち抜いた化成箔１の表面に絶縁樹脂を用いてレジスト帯２、３を形成し、陽極部と陰極部とに区分する（図１Ｂ）。絶縁樹脂としては例えばエポキシ樹脂を用いる。図示した例では、化成箔を両端部（陽極部）及び中央部（陰極部）の三箇所に区分するようにレジスト帯を形成している。
【００３３】
次に、陰極部に電極層４を形成する（図１Ｃ）。陰極電極層４は、例えば固体電解質となる導電性高分子層、グラファイト層、導電性ペースト層を順次積層して形成する。
【００３４】
次に、化成箔１の両端部から研磨等により絶縁皮膜を除去し、電極５、６を形成する（図１Ｄ）。図１Ｄでは、レジスト帯から突出している端部のおよそ半分の位置から絶縁皮膜を除去しているが、端部の全てから絶縁皮膜を除去してもよい。
【００３５】
最後に、端部を含むコンデンサ素子全体が直方体となるように端部を導電性ペースト７、８で覆う（図１Ｅ）。このとき電極５、６の端部は露出させる。
【００３６】
続いて、図２を参照し、上述のコンデンサ素子を積層して積層型コンデンサを形成する工程を説明する。
【００３７】
まず、陰極部に形成した電極層に導電性ペーストを塗布して、コンデンサ素子同士を積層する（図２Ａ）。これにより、２つのコンデンサ素子の間における陰極電極層間の電気的な接続経路が確立される。このとき、これらコンデンサ素子の両端部同士の間では、図１Ｅのステップで塗布した導電性ペーストを介して互いに電気的な接続経路が確立される。
【００３８】
次に、図中正面に露出している陰極電極層に、積層したコンデンサ素子全ての陰極電極層に接触するようにして、金属箔９を貼り付ける（図２Ｂ）。図中では正面にのみ金属箔９が図示されているが、背面にも同様に金属箔を貼り付けてもよい。尚、本図ではレジスト帯２及び３の間の一部領域のみを金属箔９で覆ったが、図中正面、背面、上面、下面におけるレジスト帯２及び３の間の領域に金属箔を巻きつけるようにして覆うこととしてもよい。
【００３９】
次に、必要に応じて、図中左右側面に露出している３つの電極５に対して溶接・溶着を行うことにより、金属接合１０を形成することとしてもよい（図２Ｃ）。金属接合１０を形成する溶接・溶着方法としては例えばレーザー溶接、超音波溶着、電気抵抗溶着等がある。また、金属接合１０を形成する際、はんだ付け可能な金属を溶接・溶着すれば、積層型コンデンサにはんだ付け可能な陽極端子を付与することができる。図中では右側の側面の金属接合１０のみが図示されているが、対向する側面にも同様に金属接合を形成してもよい。
【００４０】
最後に、積層型コンデンサの端子を設ける。少なくとも金属箔９及び金属結合１０にそれぞれひとつずつの端子を設けることによりコンデンサとして機能するが、他の構造として、図中両側面に形成した金属接合のそれぞれに端子を設けると共に、金属箔９に一端子を設ける３端子構造としてもよい。或いは、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すような４端子構造としてもよい。４端子構造にしたとき最も効果的な低インピーダンス特性が得られることが発明者らによって確かめられている。このため、後述する実施例の積層型コンデンサのインピーダンス測定は、４端子構造のものに対して行っている。尚、４端子構造コンデンサのインピーダンス測定は、通常の２端子構造のコンデンサで用いるインピーダンス測定法を適用することができないので、４端子デバイスに対して一般的に使用されているＳパラメータを測定した後、インピーダンスに変換して特性比較を行った。
【実施例１】
【００４１】
実施例１の積層型コンデンサについて説明する。まず積層型コンデンサを構成するコンデンサ素子２０について図４を参照して説明する。コンデンサ素子２０は、粗面化したアルミニウム箔２１、アルミニウム箔２１の両端部以外を覆う酸化アルミ被膜層２２、酸化アルミ被膜層２２の上に形成され、アルミニウム箔２１の表面を陽極部と陰極部とに区分する絶縁性樹脂によるレジスト帯２３、レジスト帯２３の間の酸化アルミ被膜層２２上に順次形成される導電性高分子層２４、グラファイト層２５、陰極側銀ペースト層２６からなる。
【００４２】
コンデンサ素子２０の製造工程は次の通りである。全体を酸化アルミ被膜層２２に覆われたアルミニウム箔２１を用意する。その両面を横断する帯状の陰極部と、その両端部に陽極部を形成するようにレジスト帯２３を形成する。陰極部に導電性高分子層２４、グラファイト層２５、陰極側銀ペースト層２６を形成する。そして、陽極部から酸化アルミ被膜層２２を研磨等により除去する。
【００４３】
図５に示すように、コンデンサ素子２０を３つ積層したのが積層型コンデンサ２７である。コンデンサ素子２０同士の間の陰極側銀ペースト層２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、及び２６ｄは、積層後に加熱硬化させることにより隣接するコンデンサ素子の陰極側導電性ペースト層同士が一体化されたものであり、隣接するコンデンサ素子２０の陰極部同士を互いに電気的に接続する役割を果たす。これにより、隣接するコンデンサ素子２０同士の間において、対向する銀ペースト層同士の間に導通経路が形成される。また、積層型コンデンサ２７の側面において、コンデンサ素子２０の陰極同士を並列に接続する導通経路が、一体化した銀ペースト層により形成される。後者の導通経路は図２の金属箔９に相当する導通経路となる。
【００４４】
更に、レジスト帯２３から外側に突出しているアルミニウム箔２１の端部は、陽極側導電性ペースト層２８で覆われている。陽極側導電性ペースト層２８も加熱硬化され、これにより複数のコンデンサ素子の陽極部が一体化される。また、陽極側導電性ペースト層２８は３枚のアルミニウム箔２１を互いに電気的に接続する。
【００４５】
最後に、実装時のハンドリングを可能とするため、積層型コンデンサ２７に外装を施すと共に、実装端子を取り付けて製品となる。
【実施例２】
【００４６】
実施例２の積層型コンデンサ３０について説明する。積層型コンデンサ３０を構成するコンデンサ素子２０なので説明を省略する。
【００４７】
個々のコンデンサ素子２０の陽極端子部、即ちアルミニウム箔２１の両端部から、酸化アルミ被膜層２２を研磨により除去した後、銅ペースト３１を塗布する。
【００４８】
コンデンサ素子２０の陰極部最外層である陰極側銀ペースト層２６の上に銀ペーストを塗布し、他のコンデンサ素子２０の陰極側銀ペースト層２６と向きを揃えて重ねた後、ペーストを加熱硬化させて一体化させる。これを繰り返して、５個のコンデンサ素子２０を積層させる。
【００４９】
積層したコンデンサ素子のレジスト帯２３に挟まれた中央部、即ち積層型コンデンサ陰極部の両側面、及び、陽極部側面に銀ペーストを塗布した後、銀ペーストを加熱硬化させる。
【００５０】
次に、図６に示すように、積層型コンデンサ陰極部の両側面に、銀ペーストを塗布し、銅箔片３２を貼り付ける。これにより、コンデンサ素子個々の陰極は、非常に低い抵抗を有する銅箔片３２によって最短距離で電気的に互いに接続されることになる。
【００５１】
次に、陽極端子部をレーザー溶接により一体化させる。図６及び図７に示すように、このとき、積層前に陽極端子部に塗布しておいた銅ペースト層３１が、アルミニウム箔２１と共に溶融し、金属接合３３を形成する。このため、アルミニウム箔２１のみをレーザー溶接する場合と比較して接続抵抗を下げることができる。
【００５２】
最後に、実装時のハンドリングを可能とするために外装を施すと共に、実装端子を取り付けて製品となる。
【実施例３】
【００５３】
実施例３の積層型コンデンサ４０について説明する。前述の積層型コンデンサ３０と比較すると、積層型コンデンサ４０は、銅箔片３２の代わりに銅箔帯４１を用いている点で異なる。コンデンサ素子２０は実施例１及び２と同様である。
【００５４】
実施例２では、積層型コンデンサ陰極部の両側面に銀ペーストを塗布して銅箔片３２を貼り付けた。これに対して、本実施例では、図８に示すように、積層型コンデンサ陰極部の周囲に帯状に銀ペーストを塗布し、その上に帯状の銅箔帯４１を貼付する。本実施例では銅箔帯４１の厚さは１０μｍとするが、積層するコンデンサ素子２０の数に応じて、銅箔を厚くすることが望ましい。
【実施例４】
【００５５】
実施例４の積層型コンデンサは、実施例３の積層型コンデンサ４０において、陰極側面に塗布した銀ペーストを銅ペーストに置き換えたものである。ここで、銅ペーストは硬化後の抵抗率が１ｍΩ・ｃｍ以下となるものを用いている。一般に、銅ペーストは銀ペーストに比べて低価格であるため、製造コストの面で有利である。
【実施例５】
【００５６】
実施例５では、図９に示すコンデンサ素子５０を積層して積層型コンデンサを構成する。図４のコンデンサ素子２０と比較すると、コンデンサ素子５０は、グラファイト層２５を形成後、導電性ペースト層２６を形成する代わりに、銅メッキを行って銅メッキ層５１を形成する点が異なる。
【００５７】
このようなコンデンサ素子５０を、実施例３のように積層して陰極部周辺を銅箔帯４１で覆う。
【００５８】
本実施例の積層型コンデンサでは、陰極部における銀ペーストを銅メッキに置き換えたことにより、陰極部の比抵抗が１／１０以下に低下し、インピーダンスを更に下げることができる。
【実施例６】
【００５９】
本実施例では、図１０に示すコンデンサ素子６０を積層して積層型コンデンサを構成する。コンデンサ素子６０は図４のコンデンサ素子２０に近いが、酸化被膜層２２を除去したアルミニウム箔２１の両端部に、片面にニッケルメッキ６１を施した銅板６２を抵抗溶接にて溶接してある点で異なる。ニッケルメッキ６１を介して溶接することにより、アルミニウム箔２１との良好な溶接状態が実現し、溶接部の信頼性が向上する。尚、銅板６２の溶接手段は、超音波溶接、電気抵抗溶着、レーザー溶接等であってもよい。
【００６０】
本実施例では、このようなコンデンサ素子５０を積層した後、実施例３と同様に陰極部周辺を銅箔帯４１で覆う。そして図１１に示すように、陽極部である銅板６２を導電性ペースト６３で覆い、レーザー溶接等により溶接して金属結合６４を形成する。
【実施例７】
【００６１】
実施例６では、片面にニッケルメッキ６１を施した銅板６２をアルミニウム箔２１に溶接した。これに対し、本実施例のコンデンサ素子７０では、銅板７１の両面にニッケルメッキ７２を施したものをアルミニウム箔２１に溶接している。実施例６ではメッキが片面のため、溶接作業を行う際に銅板６２の向きを確認する必要があるが、本実施例では両面にメッキを施してあるため、確認する必要がない。このため、溶接作業を容易にすることができる。
【実施例８】
【００６２】
実施例６及び７では、ニッケルメッキを片面乃至両面に施した銅板をアルミニウム箔２１に溶接した。これに対し、実施例８では、銀メッキを片面又は両面に施した銅板をアルミニウム箔２１に溶接する。即ち、片面であれば図１０のコンデンサ素子６０においてニッケルメッキ６１を銀メッキに置き換えたものとなり、両面であれば図１２のコンデンサ素子７０においてニッケルめっき７２を銀メッキに置き換えたものとなる。
【００６３】
実施例６及び７でニッケルメッキを介してアルミニウム箔２１と溶接したことにより溶接性が向上したが、これと同様に、本実施例では銀メッキを介してアルミニウム箔２１と溶接するので、溶接性が向上する。また、両面に銀メッキを施す場合は、実施例７と同様に作業が容易になる。
【００６４】
更に、陽極部の端部に着目すると、銀メッキ部が陽極部最外面に露出することになる。このため、実装の段階において、近年開発された半田代替の銀ペーストを用いて容易に実装が可能となる。
【実施例９】
【００６５】
実施例６、７及び８では、ニッケル又は銀メッキを施した銅板を陽極部の端部に溶接した。これに対して、実施例９のコンデンサ素子８０では、図１３に示すように陽極部の端部に白金蒸着膜８１を形成した後、この上に銅メッキ８２を施す。
【００６６】
コンデンサ素子８０を実施例３と同様に積層して陰極部を含むコンデンサ素子８０の中央部に銅箔帯４１を巻きつけ、図１４のように陽極部を導電性ペースト８３で覆い、レーザー溶接等により金属結合８４を形成する。
【００６７】
実施例６乃至８では陽極部に銅板を溶接したのに対し、本実施例では、陽極部に対して蒸着とメッキを行う。このため、前者の実施例と比較して量産性に優れるという利点がある。また、銅板溶接を行わないため、接続信頼性が高いという利点がある。
【実施例１０】
【００６８】
図１５を参照すると、本実施例のコンデンサ素子９０は、実施例５のように、陰極部に銅メッキ層５１を設けた陰極部を有すると共に、実施例６のように片面ニッケルメッキ６１を施した銅板６２を陽極部に溶接した構造を有する。
【００６９】
上述した実施例２〜１０のインピーダンス周波数特性を図１６に示す。実施例２では、個々のコンデンサ素子の陰極部間を導電性ペーストを介して接続した。これに対して、実施例３、４では、この導電性ペースト上に帯状の金属箔帯を貼付することにより、個々のコンデンサ素子の陰極部間における抵抗を下げた。実施例６−９では、陽極部にメッキや蒸着等を施すことにより抵抗を下げた。実施例５では、実施例３の陰極部における銀ペーストを銅メッキに置換したことにより、陰極部の比抵抗が１／１０以下に低下したため、インピーダンスが更に低下している。実施例１０では、実施例５と同様に陰極部の導電性ペーストをメッキに置換すると共に、実施例６と同様に陽極部にメッキ、蒸着等を施すことにより、全体のインピーダンスが更に低下した。
【００７０】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者の通常の知識の範囲内でその変更や改良が可能であることは勿論である。
【００７１】
例えば、上述の実施例では、５つのコンデンサ素子を積層した積層型コンデンサを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、より少ない或いはより多いコンデンサ素子を積層してもよいことは、当業者には自明であろう。
【００７２】
また、実施例１０は実施例５と実施例６の組み合わせであるが、実施例５を実施例７乃至９のいずれとも組み合わせることができることは、当業者には容易に理解できるであろう。
【００７３】
また、上述の説明では積層型コンデンサは四端子構造を有するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、二端子構造、三端子構造の積層型コンデンサであっても適用可能であることは、当業者には明らかだろう。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態である積層型コンデンサを構成するコンデンサ素子の製造方法を説明するための図である。
【図２】図１のコンデンサ素子を積層して積層型コンデンサを製造する過程を説明するための図である。
【図３】本発明の積層型コンデンサを用いた４端子コンデンサに設ける端子について説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１の積層型コンデンサ２７を構成するコンデンサ素子の一例であるコンデンサ素子２０の断面図である。
【図５】積層型コンデンサ２７の断面図である。
【図６】実施例２の積層型コンデンサ３０の斜視図である。
【図７】実施例２の積層型コンデンサ３０の断面図である。
【図８】実施例３の積層型コンデンサ４０の斜視図である。
【図９】実施例５のコンデンサ素子５０の断面図である。
【図１０】実施例６のコンデンサ素子６０の断面図である。
【図１１】実施例６の積層型コンデンサの断面図である。
【図１２】実施例７のコンデンサ素子７０の断面図である。
【図１３】実施例９のコンデンサ素子８０の断面図である。
【図１４】実施例９のコンデンサ素子８０を積層した積層型コンデンサの断面図である。
【図１５】実施例１０のコンデンサ素子９０の断面図である。
【図１６】実施例２〜１０のインピーダンス周波数特性を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 化成箔
２、３ レジスト帯
４ 電極層
５、６ 電極
７、８ 導電性ペースト
９ 金属箔
１０、３３、６４ 金属結合
２０、５０、６０、７０、８０、９０ コンデンサ素子
２１ アルミニウム箔
２２ 酸化アルミ被膜層
２３ レジスト帯
２４ 導電性高分子層
２５ グラファイト層
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 陰極側導電性ペースト層
２７、３０、４０ 積層型コンデンサ
２８、６３、８３ 陽極側導電性ペースト層
３１ 銅ペースト
３２ 銅箔片
４１ 銅箔帯
５１ 銅メッキ層
６１、７２ ニッケルメッキ
６２、７１ 銅板
８１ 白金蒸着膜
８２ 銅メッキ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサにおいて、
導体板と、前記導体板を一周する絶縁体である第１の帯と、前記第１の帯と略平行に前記導体板を一周する絶縁体である第２の帯と、前記第１及び第２の帯に挟まれた領域を覆う絶縁性被膜と、前記絶縁性被膜上に形成された第１の電極層と、前記導体板であって前記第１及び第２の帯のうち少なくとも一方の外側に形成された第２の電極とを備えるコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサであって、
隣接する２つの前記コンデンサ素子の対向する２つの前記第１の電極層を隣接させてなる第１の導通経路、及び、複数の前記コンデンサ素子の前記第１の電極層を並列に接続する第２の導通経路の両方を介して、前記コンデンサ素子の第１の電極層同士が導通し、
前記第２の電極を互いに並列に接続する第３の導通経路を介して、前記第２の電極同士が導通する
ことを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項２】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第３の導通経路は、前記第２の電極間を溶接してなる金属結合を備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項３】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第２の導通経路は、前記第１の電極層を覆う導電性ペーストと、前記導電性ペーストの少なくとも一部を覆う金属体とを備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項４】
請求項３に記載の積層型コンデンサにおいて、前記金属体は前記第１及び第２の帯の間で前記導体板を一周する金属箔であることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項５】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第１の電極層は最外層に導電性ペースト層を備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項６】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第１の電極層は最外層にメッキ層を備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項７】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、
前記コンデンサ素子のそれぞれは、前記第２の電極の少なくとも一方に、少なくとも片面にメッキを施した金属板を接合してなり、
前記金属板は、メッキを施した面を介して前記第２の電極に接合されることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項８】
請求項７に記載の積層型コンデンサにおいて、前記メッキは前記金属板の両面に施されることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項９】
請求項７に記載の積層型コンデンサにおいて、前記メッキはニッケルメッキであることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項１０】
請求項７に記載の積層型コンデンサにおいて、前記メッキは銀メッキであることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項１１】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子のそれぞれの前記第２の電極の少なくとも一方は、金属蒸着膜にて覆われ、前記金属蒸着膜は更にメッキにて覆われることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項１２】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第１の電極層に導通する２端子、及び、前記第２の電極に導通する２端子を備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項１３】
複数のコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサの製造方法において、
絶縁性被膜に覆われた導体板に、前記導体板を一周する絶縁体である第１の帯と、前記第１の帯と略平行に前記導体板を一周する絶縁体である第２の帯とを形成する工程と、
前記第１及び第２の帯の間の前記絶縁性被膜上に、第１の電極層を形成する工程と、
前記第１及び第２の帯の外側の前記導体板を覆う前記絶縁性被膜の少なくとも一部を除去して第２の電極とする工程と
を含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層する方法であって、
隣接する２つの前記コンデンサ素子の対向する２つの前記第１の電極層を隣接させてなる第１の導通経路、及び、複数のコンデンサ素子の第１の電極層を並列に接続する第２の導通経路を形成する工程と、
前記第２の電極を互いに並列に接続する第３の導通経路を形成する工程と
を含むことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記第３の導通経路を形成する工程は、前記第２の電極間を溶接して金属結合を形成する工程を含むことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記第２の導通経路を形成する工程は、前記第１の電極層を導電性ペーストにて覆い、当該導電性ペーストの少なくとも一部を金属体にて覆う工程を含むことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記金属体は前記第１及び第２の帯の間で前記導体板を一周する金属箔であることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記第１の電極層は最外層に導電性ペースト層を備えることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記第１の電極層は最外層にメッキ層を備えることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、
金属板の少なくとも片面にメッキを施す工程と、
前記金属板を、メッキを施した面を介して前記第２の電極に接合する工程と
を更に含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層する
ことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記メッキは前記金属板の両面に施されることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記メッキはニッケルメッキであることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記メッキは銀メッキであることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項２３】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記コンデンサ素子のそれぞれの前記第２の電極の少なくとも一方を、金属蒸着膜にて覆う工程と、
前記金属蒸着膜を更にメッキにて覆う工程と
を更に含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層する
ことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１】
複数のコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサにおいて、
導体板と、前記導体板を一周する絶縁体である第１の帯と、前記第１の帯と略平行に前記導体板を一周する絶縁体である第２の帯と、前記第１及び第２の帯に挟まれた領域を覆う絶縁性被膜と、前記絶縁性被膜上に形成された第１の電極層と、前記導体板であって前記第１及び第２の帯のうち少なくとも一方の外側に形成された第２の電極とを備えるコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサであって、
隣接する２つの前記コンデンサ素子の対向する２つの前記第１の電極層を隣接させてなる第１の導通経路、及び、複数の前記コンデンサ素子の前記第１の電極層を並列に接続する第２の導通経路の両方を介して、前記コンデンサ素子の第１の電極層同士が導通し、
前記第２の電極を互いに並列に接続する第３の導通経路を介して、前記第２の電極同士が導通する
ことを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項２】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第３の導通経路は、前記第２の電極間を溶接してなる金属結合を備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項３】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第２の導通経路は、前記第１の電極層を覆う導電性ペーストと、前記導電性ペーストの少なくとも一部を覆う金属体とを備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項４】
請求項３に記載の積層型コンデンサにおいて、前記金属体は前記第１及び第２の帯の間で前記導体板を一周する金属箔であることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項５】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第１の電極層は最外層に導電性ペースト層を備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項６】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第１の電極層は最外層にメッキ層を備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項７】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、
前記コンデンサ素子のそれぞれは、前記第２の電極の少なくとも一方に、少なくとも片面にメッキを施した金属板を接合してなり、
前記金属板は、メッキを施した面を介して前記第２の電極に接合されることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項８】
請求項７に記載の積層型コンデンサにおいて、前記メッキは前記金属板の両面に施されることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項９】
請求項７に記載の積層型コンデンサにおいて、前記メッキはニッケルメッキであることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項１０】
請求項７に記載の積層型コンデンサにおいて、前記メッキは銀メッキであることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項１１】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子のそれぞれの前記第２の電極の少なくとも一方は、金属蒸着膜にて覆われ、前記金属蒸着膜は更にメッキにて覆われることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項１２】
請求項１に記載の積層型コンデンサにおいて、前記第１の電極層に導通する２端子、及び、前記第２の電極に導通する２端子を備えることを特徴とする積層型コンデンサ。
【請求項１３】
複数のコンデンサ素子を積層してなる積層型コンデンサの製造方法において、
絶縁性被膜に覆われた導体板に、前記導体板を一周する絶縁体である第１の帯と、前記第１の帯と略平行に前記導体板を一周する絶縁体である第２の帯とを形成する工程と、
前記第１及び第２の帯の間の前記絶縁性被膜上に、第１の電極層を形成する工程と、
前記第１及び第２の帯の外側の前記導体板を覆う前記絶縁性被膜の少なくとも一部を除去して第２の電極とする工程と
を含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層する方法であって、
隣接する２つの前記コンデンサ素子の対向する２つの前記第１の電極層を隣接させてなる第１の導通経路、及び、複数のコンデンサ素子の第１の電極層を並列に接続する第２の導通経路を形成する工程と、
前記第２の電極を互いに並列に接続する第３の導通経路を形成する工程と
を含むことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記第３の導通経路を形成する工程は、前記第２の電極間を溶接して金属結合を形成する工程を含むことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記第２の導通経路を形成する工程は、前記第１の電極層を導電性ペーストにて覆い、当該導電性ペーストの少なくとも一部を金属体にて覆う工程を含むことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記金属体は前記第１及び第２の帯の間で前記導体板を一周する金属箔であることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記第１の電極層は最外層に導電性ペースト層を備えることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記第１の電極層は最外層にメッキ層を備えることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、
金属板の少なくとも片面にメッキを施す工程と、
前記金属板を、メッキを施した面を介して前記第２の電極に接合する工程と
を更に含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層する
ことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記メッキは前記金属板の両面に施されることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記メッキはニッケルメッキであることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記メッキは銀メッキであることを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【請求項２３】
請求項１３に記載の積層型コンデンサの製造方法において、前記コンデンサ素子のそれぞれの前記第２の電極の少なくとも一方を、金属蒸着膜にて覆う工程と、
前記金属蒸着膜を更にメッキにて覆う工程と
を更に含む方法にて製造したコンデンサ素子を積層する
ことを特徴とする積層型コンデンサの製造方法。
【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】
【図１５】
【図１６】
【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】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−３２４５５５（Ｐ２００６−３２４５５５Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４７７０８（Ｐ２００５−１４７７０８）
【出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【出願人】（３０２００５１９０）ＮＥＣトーキン富山株式会社 (23)
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２０日（２００５．５．２０）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【出願人】（３０２００５１９０）ＮＥＣトーキン富山株式会社 (23)
[ Back to top ]