JP2010278033A - 表面実装薄型コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 工期を短くして電気的特性が安定した表面実装薄型コンデンサ及びその製造方法の固体電解質を提供する。
【解決手段】 金属芯部と、前記金属芯部の両面を覆うエッチド層とから成る拡面化した弁作用金属を母材として用いた表面実装薄型コンデンサであって、誘電体層１の表面上に形成された第一の導電性高分子層１２と第二の導電性高分子層１４を備え、第一の導電性高分子層１２が誘電体層１の表面に規則的に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面実装薄型コンデンサ及びその製造方法に関し、特に母材として金属箔を用いた表面実装薄型コンデンサ及びその製造方法に関する。

近年、携帯電話をはじめとする情報電子機器が、世の中に広く用いられている。これらの情報電子機器には、デジタル回路技術が用いられている。最近ではコンピュータや通信関連機器、家庭電化製品や車載用機器にもＬＳＩ等のデジタル回路技術が使用されている。さらに、上述したＬＳＩを動作させた場合、高周波電流がＬＳＩの電源ラインに発生することが知られている。この対策には、高周波電流の発生源であるＬＳＩを供給電源系から高周波的に分離すること、すなわち、電源デカップリングの手法が有効である。コンデンサを用いて電気的ノイズの除去を広い周波数帯域に渡って行う場合には、複数種類のコンデンサ、たとえば自己共振周波数が異なるアルミ電解コンデンサ、タンタルコンデンサ、セラミックコンデンサ等の異種のコンデンサをＬＳＩ近傍に複数備えることによって行われてきた。

従来より、弁作用金属としてアルミやタンタルなどを用いた固体電解コンデンサには、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れ、ＣＰＵデカップリング回路あるいは電源回路などに広く使用されている。特に高周波における低ＥＳＲ（等価直列抵抗）、低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）を持つ表面実装型固体電解コンデンサの開発が進んでいる。

従来の表面実装薄型コンデンサに用いられるコンデンサ素子の断面図を図３に示す。

従来の技術について、図３を参照しながら説明する。この種の表面実装薄型コンデンサは、板状又は、箔状の弁作用を有する金属を拡面化した陽極体１０の表面に陽極酸化皮膜１を形成し、レジスト層１３により、この陽極体１０を分離して陽極部を設けるとともに、中央部の陽極酸化皮膜１の上に表面を覆うように、固体電解質として導電性高分子層１１を形成した後、その上に陰極層であるグラファイト層１５，銀ペースト層１６を順次形成してコンデンサ素子１７が製作される。この様な表面実装薄型コンデンサの技術は特許文献１に開示されている。

しかしながら、このような構造の従来の表面実装薄型コンデンサでは、導電性高分子層１１の形成において化学酸化重合を用いた場合、重合液として酸化剤溶液とモノマー液を交互に複数回浸漬する。その際に陽極体１０の表面が平滑なため、重合液が陽極体１０に付着せずに流れ落ち、重合液が保持しない為に均一な重合層が出来にくく、安定した電気特性を得ることが困難になる。又、これを解消するために多数回の浸漬を繰り返すことにより、製作時間が長時間に渡るといった問題が生じていた。

特開２００５−１５９１５４号公報

本発明の技術的課題は、多数回の重合液浸漬を実施することなく、安定した電気特性を持った表面実装薄型コンデンサ及びその製造方法を提供することにある。

本発明によれば、金属芯部と、前記金属芯部の両面を覆うエッチド層とから成る拡面化した弁作用金属を母材として用い、前記拡面化した弁作用金属の表面には、酸化膜からなる誘電体層が形成され、両端部は陽極として使用されるとともに、中央部分の前記誘電体層の表面上の一部に、規則的なパターンを持って形成された第一の導電性高分子層と、前記誘電体層上全体に形成された第二の導電性高分子層を備えることを特徴とする表面実装薄型コンデンサが得られる。

本発明によれば、前記第一の導電性高分子層は導電性高分子分散液を印刷して形成することを特徴とする表面実装薄型コンデンサが得られる。

また、前記第一の導電性高分子層が前記誘電体層の表面上の一部に凸部を有しており、前記凸部が格子状、縞状、及び複数の円状であることを特徴とする表面実装薄型コンデンサが得られる。

本発明によれば、金属芯部と、前記金属芯部の両面を覆うエッチド層とから成る拡面化した弁作用金属を母材として用い、前記拡面化した弁作用金属の表面に酸化膜からなる誘電体層を形成する工程と、両端部は陽極として使用されるとともに、コンデンサ素子中央部分の表面上に一部に規則的なパターンを持って第一の導電性高分子層が形成される工程と、前記第一の導電性高分子層及び前記誘電体層の上に第二の導電性高分子層を形成する工程を含むことを特徴とする表面実装薄型コンデンサの製造方法が得られる。

又、前記第一の導電性高分子層の形成する工程において、印刷により形成する工程を含むことを特徴とする表面実装薄型コンデンサの製造方法が得られる。

本発明によれば、より少ない重合液の浸漬回数によって、安定した電気特性を有した実装薄型コンデンサを提供することができる。

本発明の実施の形態におけるコンデンサ素子の断面図。 本発明の実施例における第一重合層形成後の正面図で第一重合層の形状を示すものであり、図２（ａ）は縞状の形状、図２（ｂ）は格子状の形状、図２（ｃ）は円状の形状を示す正面図。 従来の表面実装薄型コンデンサに用いられるコンデンサ素子の断面図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態におけるコンデンサ素子の断面図である。Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の弁作用金属、ここではＡｌを用いてエッチング等により拡面化された陽極体１０に電気化学的方法により化成処理して誘電体層１を形成する。誘電体層１を形成後、陽極と陰極との境界部分の誘電体皮膜及び電解質層を一部除去して、陽極体１０の両端を露出させる。しかる後、前記陽極体１０の両端の露出部分にスクリーン印刷手法等により、絶縁樹脂を形成しレジスト層１３として、陽極と陰極を分離させる。その後乾燥してレジスト層１３を乾燥硬化した後、直流電圧にて前記陽極体１０を化成する。

その後、陽極体１０の表面に第一の導電性高分子層１２を形成する。形成方法としては、インクジェット方式、もしくは、スクリーン印刷による方法が挙げられ、陽極体１０表面には凸形状であり、縞状、格子状、もしくは、円状の導電性高分子層が形成されている箇所と未形成な箇所が規則的に存在する様に形成される。

その後、スルホン酸鉄塩や過硫酸安アンモニウムなどの酸化剤溶液に浸漬した後、乾燥する。しかる後、３、４−エチレンジオキシチオフェン、又は、ピロールの様なモノマー溶液に浸漬する。前記サイクルを複数回繰り返すことにより、化学酸化重合による第二の導電性高分子層１４が形成される。

導電性高分子層１４を形成後、グラファイト層１５及び銀ペースト層１６を形成して陰極層としてコンデンサ素子１７を得る。

実施例を図１及び図２を参照して説明する。図１は実施例に用いるコンデンサ素子１７の断面図、図２は第一の導電性高分子層形成後の正面図で第一の導電性高分子層の形状を示すものであり、図２（ａ）は縞状、図２（ｂ）は格子状、図３（ｃ）は円状の形状を示す正面図である。

図１に示すように、弁作用金属であるアルミニウム箔（幅１０ｍｍ、長さ１５ｍｍ、厚さ１５０μｍ）を拡面化して陽極体１０を形成した後、電気化学的に３Ｖの直流電圧を印加して誘電体皮膜を形成した。

誘電体皮膜形成後、図２に示すように、第一の導電性高分子層１２を陽極体１０に形成する。形成は、図２（ａ）の様に縞状、図２（ｂ）の様に格子状、図３（ｃ）の様に円状の様に配置してその間隔は任意とする。ここでは、図２（ａ）の縞状の形成されたパターンについて詳細する。

スクリーン印刷版に縞状の間隔が０．２ｍｍ、縞状の幅も０．２ｍｍとして、印刷版を形成した後、導電性高分子粉末を溶液に分散させたスラリーポリマー（粘度４００ｍＰａ・Ｓ）を印刷版に塗布し、陽極体１０に印刷後、１５０℃ ３０分で乾燥した。しかる後、残り片面を同様に印刷、乾燥を行い図２（ａ）に示すような厚み５μｍの凸部を有した縞状の第一の導電性高分子層１２導電性高分子層を形成した。

しかる後、コンデンサ素子を酸化剤であるベンゼンスルホン酸第二鉄溶液に３０秒間浸漬後、５分間乾燥を行った後、モノマーである３、４―エチレンジオキシチオフェンに３０秒間浸漬して４５分間放置させ、化学酸化重合反応を行い、誘電体層上全体に導電性高分子層としてポリチオフェンを形成した。

前述の浸漬サイクルを５回繰り返し実施して、第二の導電性高分子層１４を形成した後、その上にグラファイト層１５及び、銀ペースト層１６を形成してコンデンサ素子１７を得た。

（比較例）
比較例として、第二の導電性高分子層１４を形成する前の第一の導電性高分子層１２を形成せずに、化学酸化重合を１７回実施した以外は前述の実施例にコンデンサ素子を得た。

表１に実施例及び比較例の重合回数及び容量、等価直列抵抗（以下ＥＳＲ）値をそれぞれ示すが、表１からも判る様に本実施例は、重合回数が比較例に比べて少ないにも関わらず、固体電解質である導電性高分子層の厚みは同等であり、且つ比較例同等の安定した電気特性を得ることが出来た。

前述の結果から、本発明により重合液浸漬後の引き上げによる重合液付着量を増加させ、さらに重合放置時間における重合液の垂れ下がりを抑制することにより、重合工程１回あたりのコンデンサ素子１７に形成される導電性高分子層の形成厚みが増加し、少ない重合回数でも同等以上の電気特性を得ることが出来た。

以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、この実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、なし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

本発明に係る表面実装薄型コンデンサは、電子部品や電気部品のプリント配線基板等の基板に表面実装されるタイプの固体電解コンデンサに適用することができる。

１ 誘電体層
１０ 陽極体
１１ 導電性高分子層
１２ 第一の導電性高分子層
１３ レジスト層
１４ 第二の導電性高分子層
１５ グラファイト層
１６ 銀ペースト層
１７ コンデンサ素子

Claims (8)

1. 金属芯部と、前記金属芯部の両面を覆うエッチド層とから成る拡面化した弁作用金属を母材として用い、前記拡面化した弁作用金属の表面には、酸化膜からなる誘電体層が形成され、両端部は陽極として使用されるとともに、中央部分の前記誘電体層の表面上の一部に規則的なパターンを持って形成された、第一の導電性高分子層と前記誘電体層上全体に形成された第二の導電性高分子層を備えることを特徴とする表面実装薄型コンデンサ。
2. 前記第一の導電性高分子層は導電性高分子分散液を印刷して形成することを特徴とする請求項１に記載の表面実装薄型コンデンサ。
3. 前記第一の導電性高分子層が前記誘電体層の表面上の一部に凸部を有していることを特徴とする請求項１記載の表面実装薄型コンデンサ。
4. 前記第一の導電性高分子層が格子状に配置されたことを特徴とする請求項２記載の表面実装薄型コンデンサ。
5. 前記第一の導電性高分子層が縞状に配置されたことを特徴とする請求項２記載の表面実装薄型コンデンサ。
6. 前記第一の導電性高分子層が複数の円状に配置されたことを特徴とする請求項２記載の表面実装薄型コンデンサ。
7. 金属芯部と、前記金属芯部の両面を覆うエッチド層とから成る拡面化した弁作用金属を母材として用い、前記拡面化した弁作用金属の表面に酸化膜からなる誘電体層を形成する工程と、両端部は陽極として使用されるとともに、コンデンサ素子中央部分の表面上に一部に規則的なパターンを持って第一の導電性高分子層が形成される工程と、前記第一の導電性高分子層及び前記誘電体層の上に第二の導電性高分子層を形成する工程を含むことを特徴とする表面実装薄型コンデンサの製造方法。
8. 前記第一の導電性高分子層の形成する工程において、印刷により形成する工程を含む請求項８に記載の表面実装薄型コンデンサの製造方法。

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