JP2010177714A - シートコンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波応答性が向上するシートコンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】一方の面を多孔質化してなる弁金属多孔シート体１と、この弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面に設けられた誘電体酸化皮膜３と、この誘電体酸化皮膜の上面に設けられた固体電解質層４と、この固体電解質層の上面に設けられた陰極電極層５と、前記弁金属多孔シート体、誘電体酸化皮膜、固体電解質層および陰極層の積層方向に設けられた保護層７とからなるものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種電子機器に利用されるシートコンデンサおよびその製造方法に関するものである。

従来のシートコンデンサは、アルミニウムやタンタル等の弁金属多孔シート体を陽極素子とし、この表面に誘電体酸化皮膜を形成し、その上に機能性高分子や二酸化マンガンなどの固体電解質層を設け、その外表面に陰極層を設け、全体を外装モールドし、この外装両端に位置するように陽極素子および陰極層と電気的に接続するリード板からなる端子電極を引き回して設けていた。

上記従来のシートコンデンサでは、端子電極を外装両端に位置するように陽極素子および陰極層と電気的に接続するリード板を引き回していたために高周波応答性が劣るという問題点を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、高周波応答性が向上するシートコンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有するものである。

請求項１に記載の発明は、一方の面を多孔質化してなる弁金属多孔シート体と、この弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面に設けられた誘電体酸化皮膜と、この誘電体酸化皮膜の上面に設けられた固体電解質層と、この固体電解質層の上面に設けられた陰極層と、前記弁金属多孔シート体、誘電体酸化皮膜、固体電解質層および陰極層の積層方向に設けられた保護層とからなり、これらの弁金属多孔シート体、誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極層、保護層を形成した後に、実装基板に埋め込まれたものである。

また弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面と反対側の面に取出電極を備えていてよい。

また一方の面を多孔質化してなる弁金属多孔シート体と、この弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面に設けられた誘電体酸化皮膜と、この誘電体酸化皮膜の上面に設けられた固体電解質層と、この固体電解質層の上面に設けられた陰極層と、前記弁金属多孔シート体、誘電体酸化皮膜、固体電解質層および陰極層の積層方向に設けられた第１の積層方向側保護層と、この第１の積層方向側保護層の下面に接するとともに、前記弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面と反対側の面に設けられた第１の取出電極と、この第１の取出電極と電気的に接続するとともに、前記第１の積層方向側保護層の側面と接する第２の取出電極と、前記第１の取出電極と第２の取出電極の露出部分を覆う保護層と、を備え、実装基板に埋め込んでもよい。

また、陰極層、第１の積層方向側保護層、取出電極および第２の積層方向側保護層は、面一としてよい。

また一方の面を多孔質化してなる弁金属多孔シート体と、この弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面に設けられた誘電体酸化皮膜と、この誘電体酸化皮膜の上面に設けられた固体電解質層と、この固体電解質層の上面に設けられた陰極層と、前記弁金属多孔シート体の一方の側面に設けられた引出電極と、前記弁金属多孔シート体の他方の側面と、この弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面と反対側の面を覆う第１の保護層と、この第１の保護層の、前記弁金属多孔シート体の側面と接する面と反対側の面に設けられ、前記陰極層と電気的に接続された第１の取出電極と、前記引出電極の露出面を覆う第２の取出電極と、前記陰極層の露出面を覆う第２の保護層を備え、実装基板に埋め込んでもよい。

また弁金属多孔シート体は、片面をエッチング処理したアルミニウム箔であるものとしてよい。

また弁金属多孔シート体は、弁金属粉末の焼結体であるものとしてよい。

また陰極電極部は、片面をエッチング処理したアルミニウム箔のエッチングされていない面であってもよい。

また取出電極は、片面をエッチング処理したアルミニウム箔のエッチングされていない面に設けた金属層でもよい。

また取出電極は、弁金属粉末の焼結体の誘電体酸化皮膜の形成されていない片面を利用してもよい。

また固体電解質層は、機能性高分子を用いてもよい。

また固体電解質層は、二酸化マンガンを用いてもよい。

以上のように本発明は、シートコンデンサの取出電極が上下面、一方の面および側面であるために、直接他の電子回路または電子部品等を直接実装することができるので、引き出しの導電パターンが不要となって高周波応答性が向上するとともに小型化ができるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態１におけるシートコンデンサの斜視図 同断面図 同製造方法を説明する断面図 同製造方法を説明する断面図 同製造方法を説明する断面図 同製造方法を説明する断面図 同製造方法を説明する断面図 同製造方法を説明する断面図 同製造方法を説明する断面図 本発明の実施の形態２におけるシートコンデンサの斜視図 同断面図 本発明の実施の形態３におけるシートコンデンサの斜視図 同断面図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるシートコンデンサについて、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１におけるシートコンデンサの斜視図、図２は同断面図である。

図において、１は一方の面が多孔質化されたアルミニウム箔等からなる弁金属多孔シート体である。６はこの弁金属多孔シート体１の多孔質化されていない面に必要により設けられた取出電極で、この取出電極６は、アルミニウム箔の場合は多孔質化されていない面をそのまま利用しても良いし、多孔質化されていない面に金、銅またはニッケル等の他の金属層を形成して構成したり、弁金属粉末の焼結体の場合は誘電体酸化皮膜の形成されない焼結体の面をそのまま利用しても良いし、金、銅またはニッケル等の他の金属層をスパッタリング、蒸着等の方法で形成して構成しても良い。

一方、弁金属多孔シート体１の多孔質化された面には、誘電体酸化皮膜３、固体電解質層４および陰極電極層５をこの順番で積層して設けている。

誘電体酸化皮膜３は、弁金属多孔シート体１の多孔質化された面に陽極酸化することにより設けられる。

固体電解質層４は、誘電体酸化皮膜３の上面にポリピロールやポリチオフェン等の固体電解質層を化学重合や電解重合によって形成したり、硝酸マンガン溶液を含浸させて熱分解することによって二酸化マンガン層を形成することで得ることができる。

陰極電極層５は、固体電解質層４の上面に銅等の金属箔を貼り付けたり、固体電解質層４の上面に導電ペーストを塗布したりして形成できる。

また、７は保護層で、これら弁金属多孔シート体１、誘電体酸化皮膜３、固体電解質層４、陰極電極層５および取出電極６の積層方向である側面にエポキシ樹脂等により設けられる。

以上のように構成されたシートコンデンサについて、以下にその製造方法を図面を参照しながら説明する。

図３〜９は本発明の実施の形態１におけるシートコンデンサの製造方法を説明する断面図である。

まず、図３に示すように、片面がエッチング処理により多孔化されたアルミニウム箔を弁金属多孔シート体１として準備する。この弁金属多孔シート体１は片面をマスキングしてエッチング処理することによって容易に多孔質化ができる。

次に、図４に示すように、弁金属多孔シート体１の多孔質化された面を除いて耐薬品性のフォトレジストやマスキングテープ等からなるレジスト層２を形成する。

次に、化成液中で陽極酸化させて図５に示すように弁金属多孔シート体１の上面に誘電体酸化皮膜３を形成する。

次に、誘電体酸化皮膜３を形成したものをポリピロールを含む溶液に浸漬し、続いて酸化剤溶液に浸漬して化学酸化重合により薄く誘電体酸化皮膜３の上面にポリピロール層を形成し、このポリピロール層を形成したものをポリピロールを含む溶液に浸漬してポリピロール層を＋側、溶液中の電極を−側として電解重合することにより上記ポリピロール層を形成して、図６に示すような固体電解質層４を形成する。

次に、図７に示すように、銅からなる陰極電極層５を固体電解質層４と電気的に接続するように貼り付けて形成する。

次に、図８に示すように、弁金属多孔シート体１の誘電体酸化皮膜３、固体電解質層４および陰極電極層５を有する面と反対側の面のレジスト層２を剥離または溶解除去して弁金属多孔シート体１を表出させる。

次に、図９に示すように、弁金属多孔シート体１のレジスト層２を剥離または溶解除去した面に銅からなる取出電極６を形成する。この取出電極６は、スパッタリング、蒸着または銅箔を貼り付けることによって形成することができる。

最後に、図２に示すように、弁金属多孔シート体１の積層方向、つまり側面に保護層７を形成することにより、シートコンデンサの完成品とする。

以上のように構成されたシートコンデンサは、取り出す電極は陰極電極層５および取出電極６となり、つまりシートコンデンサの上下面のため、導電パターンを有する実装基板に埋め込めば直接他の電子回路または電子部品等を直接実装することができるので、引き出しの導電パターンが不要となって高周波応答性が向上するとともに小型化ができる。

なお、本実施の形態では弁金属多孔シート体１として片面をエッチング処理したアルミニウム箔を用いるのはすでに確立されているアルミ電解コンデンサのアルミニウム箔を利用することができ、アルミニウム箔の片面をマスキングしてエッチング処理すれば簡単に所望とするエッチングピッドを有した弁金属多孔シート体１を得ることができ、生産性を高めることができることになる。

また、弁金属多孔シート体１としてタンタル等の弁金属粉末の焼結体を用いるのは、得られる静電容量が大きくなるからである。

さらに、アルミニウム箔または弁金属粉末の焼結体の片面を取出電極６とするのは、別の取出電極６としての金属層を必要とせず、構成部品が少なく生産効率も向上し、コスト面で有利となるからである。

また、固体電解質層４としてポリピロールやポリチオフェン等の機能性高分子を用いることによりインピーダンスの低いシートコンデンサとすることができてより高周波応答性に優れたものとすることができる。しかし、完全に確立された技術としては二酸化マンガンを形成する方法があり、緻密なしかも厚みのコントロールも自由に行える方法とすることにより、さらなる生産性および信頼性の向上を図ることができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるシートコンデンサについて、図面を参照しながら説明する。

図１０は本発明の実施の形態２におけるシートコンデンサの斜視図、図１１は同断面図である。ここで、図１０および図１１において実施の形態１の図１および図２と同一構成要素は同一符号を付し詳細な説明は省略する。

図において、１は一方の面が多孔質化された弁金属多孔シート体１である。この弁金属多孔シート体１の多孔質化された面には、誘電体酸化皮膜３、固体電解質層４および陰極電極層５をこの順番で積層して設けている。

１１は弁金属多孔シート体１の多孔質化されていない面に、この弁金属多孔シート体１の全幅よりも大きい幅で設けられた第１の取出電極で、この取出電極１１は、アルミニウム箔の場合は多孔質化されていない面をそのまま利用しても良いし、多孔質化されていない面に金、銅またはニッケル等の他の金属層を形成して構成したり、弁金属粉末の焼結体の場合は誘電体酸化皮膜の形成されない焼結体の面をそのまま利用しても良いし、金、銅またはニッケル等の他の金属層をスパッタリング、蒸着等の方法で形成して構成しても良い。

１２は第１の積層方向側保護層で、第１の取出電極１１の上面にかつ弁金属多孔シート体１、誘電体酸化皮膜３、固体電解質層４および陰極電極層５の積層方向である側面にエポキシ樹脂等により設けられる。この第１の積層方向側保護層１２と接する面には、第１の取出電極１１と電気的に接続する第２の取出電極１３を金、銅またはニッケル等の他の金属層をスパッタリング、蒸着等の方法で形成して構成するものである。

１４は保護層で、第１の取出電極１１および第２の取出電極１３の露出部分を覆うように形成することにより、シートコンデンサの完成品とする。この際、保護層１４、陰極電極層５、第１の積層方向側保護層１２および第２の取出電極１３の高さは面一が良い。

なお、本実施の形態では第１の取出電極１１および第２の取出電極１３を設けたが、この第１の取出電極１１および第２の取出電極１３は同時に形成した取出電極でも良く、少なくとも弁金属多孔シート体１と電気的に接続し一端が陰極電極層５と面一に構成されれば良い。

以上のように構成されたシートコンデンサは、取り出す電極は陰極電極層５および第２の取出電極１３となり、つまりシートコンデンサの片面のみのため、直接他の電子回路または電子部品等を直接実装することができるので、引き出しの導電パターンが不要となって高周波応答性が向上するとともに小型化ができる。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３におけるシートコンデンサについて、図面を参照しながら説明する。

図１２は本発明の実施の形態３におけるシートコンデンサの斜視図、図１３は同断面図である。ここで、図１２および図１３において実施の形態１の図１および図２と同一構成要素は同一符号を付し詳細な説明は省略する。

図において、１は一方の面が多孔質化された弁金属多孔シート体である。この弁金属多孔シート体１の多孔質化された面には、誘電体酸化皮膜３、固体電解質層４および陰極電極層５をこの順番で積層して設けている。

２１は引出電極で、弁金属多孔シート体１の一方の側面に設けられ、金、銅またはニッケル等の他の金属層をスパッタリング、蒸着等の方法により形成する。２２は第１の保護層で、少なくとも弁金属多孔シート体１の多孔質化されていない面および引出電極２１を有する弁金属多孔シート体１の反対側の面である側面と、誘電体酸化皮膜３および固体電解質層４の露出面を覆うように形成する。２３は第１の取出電極で、少なくとも第１の保護層２２の弁金属多孔シート体１と接する面と反対側の面、つまり側面に陰極電極層５と電気的に接続するように設けられ、金、銅またはニッケル等の他の金属層をスパッタリング、蒸着等の方法により形成する。２４は第２の保護層で、少なくとも陰極電極層５の露出面を覆うように形成する。２５は第２の取出電極で、引出電極２１の露出面を覆うように設けられ、金、銅またはニッケル等の他の金属層をスパッタリング、蒸着等の方法により形成することにより、シートコンデンサの完成品とする。

以上のように構成されたシートコンデンサは、取り出す電極は第１の取出電極２３および第２の取出電極２５となり、つまりシートコンデンサの側面のため、この側面で直接他の電子回路または電子部品等を直接実装することができるので、引き出しの導電パターンが不要となって高周波応答性が向上するとともに小型化ができる。

さらに、通常汎用製品として市場に流通している角チップ型抵抗器や積層セラミックコンデンサ等の表面実装型電子部品と同様な取出電極を備えているため、電子部品実装機を供用できる。

１ 弁金属多孔シート体
２ レジスト層
３ 誘電体酸化皮膜
４ 固体電解質層
５ 陰極電極層
６ 取出電極
１１ 第１の取出電極
１２ 第１の積層方向側保護層
１３ 第２の取出電極
１４ 保護層
２１ 引出電極
２２ 第１の保護層
２３ 第１の取出電極
２４ 第２の保護層
２５ 第２の取出電極

Claims (10)

1. 一方の面を多孔質化してなる弁金属多孔シート体と、この弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面に設けられた誘電体酸化皮膜と、この誘電体酸化皮膜の上面に設けられた固体電解質層と、この固体電解質層の上面に設けられた陰極層と、前記弁金属多孔シート体、誘電体酸化皮膜、固体電解質層および陰極層の積層方向に設けられた保護層とからなり、
   これらの弁金属多孔シート体、誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極層、保護層を形成した後に、実装基板に埋め込まれた、シートコンデンサ。
2. 弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面と反対側の面に取出電極を備えた請求項１に記載のシートコンデンサ。
3. 弁金属多孔シート体は、片面をエッチング処理したアルミニウム箔である請求項１に記載のシートコンデンサ。
4. 弁金属多孔シート体は、弁金属粉末の焼結体である請求項１に記載のシートコンデンサ。
5. 陰極電極部は、片面をエッチング処理したアルミニウム箔のエッチングされていない面である請求項１に記載のシートコンデンサ。
6. 前記弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面と反対側の面に取出電極を備え、
   前記弁金属多孔シート体は、片面をエッチング処理したアルミニウム箔であり、
   前記取出電極は、片面をエッチング処理したアルミニウム箔のエッチングされていない面に設けた金属層である請求項１に記載のシートコンデンサ。
7. 前記弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面と反対側の面に取出電極を備え、
   前記弁金属多孔シート体は、弁金属粉末の焼結体であり、
   前記取出電極は、弁金属粉末の焼結体の誘電体酸化皮膜の形成されていない片面を利用してなる請求項１に記載のシートコンデンサ。
8. 固体電解質層は、機能性高分子を用いた請求項１に記載のシートコンデンサ。
9. 固体電解質層は、二酸化マンガンを用いた請求項１に記載のシートコンデンサ。
10. 一方の面を多孔質化してなる弁金属多孔シート体の多孔質化してなる面に誘電体酸化皮膜を設け、
    この誘電体酸化皮膜の上面に固体電解質層を設け、
    この固体電解質層の上面に陰極層を設け、
    前記弁金属多孔シート体、誘電体酸化皮膜、固体電解質層および陰極層の積層方向に保護層を設け、
    これらの弁金属多孔シート体、誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極層、保護層を形成した後に、実装基板に埋め込んだ、シートコンデンサの製造方法。

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