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JP7531128B2 - 電解コンデンサ - Google Patents

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Description

本発明は、電解コンデンサに関する。
近年、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さく、周波数特性に優れている固体電解コンデンサの開発が進められている。固体電解コンデンサは、多孔質の陽極体と、陽極体の表面に形成された誘電体層と、誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層とを具備する。
陽極体として、金属粒子の成形体の焼結体が用いられる。成形体は、通常、陽極ワイヤを金型の所定位置に配置し、当該金型に金属粒子を投入し、加圧成形することにより製造される。
特許文献１には、溝付き陽極及び該溝付き陽極から延在する陽極ワイヤと、前記溝付き陽極の上の誘電体と、前記誘電体の上のコンフォーマルな陰極と、前記炭素層の上のめっき金属層と、を備えるコンデンサーが記載されている。
特表２０１６－５０７１６６号公報
特許文献１に記載される溝付き陽極を用いるとＥＳＲの低減に有利であるが、溝付き陽極を製造するためには、複雑な金型と機構を有する製造装置が必要であり、製造コストが大きく増大する。
本開示は、製造コストの増大を抑制しつつ、ＥＳＲの低い電解コンデンサを提供することを目的の一つとする。
本開示の一側面は、多孔質の陽極体と、前記陽極体に一部が埋設された陽極ワイヤと、前記陽極体の表面に形成された誘電体層と、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、を含むコンデンサ素子を備え、前記陽極体は、第１金属で形成され、前記陽極ワイヤは、前記第１金属とは組成が異なる第２金属で形成され、前記第２金属の導電率Ｓ２は、前記第１金属の導電率Ｓ１よりも大きい、電解コンデンサに関する。
本開示の別の一側面は、多孔質の陽極体と、前記陽極体に一部が埋設された陽極ワイヤと、前記陽極体の表面に形成された誘電体層と、前記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、を含むコンデンサ素子を備え、前記陽極体は、第１金属で形成され、前記陽極ワイヤは、芯部と、前記芯部の表面の少なくとも一部を覆う表層部と、を有し、前記芯部は、前記第１金属とは組成が異なる第２金属で形成され、前記表層部は、前記第２金属とは組成が異なる第３金属で形成され、前記第３金属は、前記第１金属と共通の構成元素を含むか、または前記第１金属の構成元素と全率固溶型合金を形成可能な構成元素を含む、電解コンデンサに関する。
本開示によれば、製造コストの増大を抑制しつつ、ＥＳＲの低い電解コンデンサを提供することができる。
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本願の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
本発明の実施形態１および実施形態２に係る電解コンデンサを模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る陽極体の一例を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係る陽極体の正面図である。 図３の陽極体のIV－IV線における断面図である。 本発明の実施形態２に係る陽極体の正面図である。 図５の陽極体のVI－VI線における断面図である。 陽極ワイヤの一例の長手方向に垂直な断面図である。
以下では、本開示の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。なお、本開示に特徴的な部分以外の構成要素には、公知の電解コンデンサの構成要素を適用してもよい。この明細書において、「数値Ａ～数値Ｂの範囲」という場合、当該範囲には数値Ａおよび数値Ｂが含まれる。
《実施形態１》
本開示の実施形態１について説明する。
［電解コンデンサ］
本開示の実施形態１に係る電解コンデンサは、多孔質の陽極体と、陽極体に一部が埋設された陽極ワイヤと、陽極体の表面に形成された誘電体層と、誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層とを含むコンデンサ素子を備える。電解コンデンサは、コンデンサ素子に電気的に接続された陽極リード端子および陰極リード端子と、コンデンサ素子の周囲に配置された外装樹脂とを含んでもよい。コンデンサ素子は、陽極部と陰極部とに区分される。陽極体と陽極ワイヤは、陽極部を構成する。陽極リード端子は、陽極ワイヤと接続される。固体電解質層は、陰極部を構成する。陰極部は、固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極層を含んでもよい。陰極部の構成に特に限定はなく、公知の陰極部またはそれと同様の構成を有する陰極部であってもよい。陰極リード端子は、導電性部材を介して陰極部と接続される。コンデンサ素子の形状、サイズなどに特に限定はなく、公知のコンデンサ素子またはそれと同様の構成を有するコンデンサ素子であってもよい。
（陽極体）
多孔質の陽極体は、粒子の成形体の焼結体であり、金属で形成されている。陽極体は、材料となる粒子を形成し、成形体を焼結することにより形成される。材料粒子の例には、金属の粒子、合金の粒子、金属化合物の粒子などが含まれる。これらの粒子は、１種のみを用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
本実施形態においては、陽極体（すなわち焼結体）を形成する金属を第１金属と定義し、第１金属の導電率を導電率Ｓ１とする。第１金属は、単一の金属元素からなる場合と、２種以上の構成元素からなる場合とがある。第１金属で形成されている陽極体は、第１金属以外の成分を含み得るが、陽極体の例えば９０質量％以上、更には９５質量％以上が第１金属で形成されている。
第１金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）などの弁作用金属が用いられる。中でも、第１金属としてＴａおよびＮｂの少なくとも一方を用いることが望ましく、少なくともＴａを用いることがより望ましい。陽極体の５０質量％以上がＴａであってもよく、陽極体の７０質量％以上、更には８０質量％以上がＴａであってもよく、不純物以外はＴａであってもよい。第１金属は、ＴａおよびＮｂの合金であってもよい。
陽極体は、以下の方法によって作製してもよい。まず、陽極体の材料となる粒子の中に、陽極ワイヤの一部を埋め込み、当該粒子を柱状もしくは直方体の形状に加圧成形する。その後、得られた成形体を焼結することによって、陽極ワイヤの一部が埋設された陽極体を形成する。
（陽極ワイヤ）
陽極ワイヤは、金属で形成されている。陽極ワイヤの一部は陽極体に埋設され、残部は陽極体から突き出している。陽極ワイヤは、棒状の形状を有する。陽極体から突き出している陽極ワイヤの先端は、他の部分とは異なる断面形状を有してもよい。
本実施形態においては、陽極ワイヤを形成する金属を第２金属と定義し、第２金属の導電率を導電率Ｓ２とする。第２金属は、第１金属と組成が異なる。第２金属は、単一の金属元素からなる場合と、２種以上の構成元素からなる場合とがある。第２金属で形成されている陽極ワイヤは、第２金属以外の成分を含み得るが、陽極ワイヤの例えば９０質量％以上、更には９５質量％以上が第２金属で形成されている。
ここで、「組成が異なる」とは、第１金属の構成元素と含有割合、第２金属の構成元素と含有割合が一致しないことをいう。つまり、「組成が異なる」場合には、第１金属の構成元素と第２金属の構成元素とが一致（ここでは重複ではなく、完全一致を意味する。）しない場合と、第１金属の構成元素と第２金属の構成元素とは一致するが、当該構成元素の第１金属における含有量と第２金属における含有量とが異なる場合とがある。
陽極ワイヤを形成する第２金属の導電率Ｓ２は、陽極体を形成する第１金属の導電率Ｓ１よりも大きくされている（Ｓ２＞Ｓ１）。Ｓ２＞Ｓ１とすることで、電解コンデンサのＥＳＲが顕著に低減する。また、Ｓ２＞Ｓ１とすることで、陽極ワイヤの材料コストを抑制したり、加工（切断、圧縮など）の負荷を低減したりすることが可能となる。よって、電解コンデンサの生産性が向上する。すなわち、Ｓ２＞Ｓ１とすることで、電解コンデンサの製造コストの増大を抑制しつつ、ＥＳＲの低い電解コンデンサを提供することができるようになる。
陽極ワイヤを太くすることでもＥＳＲを低減することは可能である。しかし、陽極ワイヤを太くすると、材料コストが高くなることに加え、陽極ワイヤの加工の負荷がより大きくなり、電解コンデンサの生産性が低下する。
また、陽極ワイヤの陽極体に埋設されている部分の長さＬｗを長くすることでもＥＳＲを低減することは可能である。しかし、その場合、陽極ワイヤをより長く形成する必要があるため、材料コストが高くなる。
導電率Ｓ２と導電率Ｓ１との比：Ｓ２／Ｓ１は、例えば１．５以上であってもよく、２．０以上であってもよく、２．４以上であってもよい。Ｓ２／Ｓ１が大きいほど、電解コンデンサのＥＳＲを低減することが容易になる。また、陽極ワイヤをより細くしたり、より短くしたりして、電解コンデンサの生産性を向上させることも容易になる。
第２金属としては、上記弁作用金属や、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などが用いられる。中でも、第２金属としてＷおよびＭｏの少なくとも一方を用いることが望ましく、少なくともＷを用いることがより望ましい。陽極ワイヤの５０質量％以上がＷであってもよく、陽極ワイヤの７０質量％以上、更には８０質量％以上がＷであってもよく、不純物以外はＷであってもよい。Ｗは価格が安価であり、かつ導電率が高く細いワイヤであっても低ＥＳＲを実現できるため、加工の負荷も小さくできる。第２金属は、ＷおよびＭｏの合金であってもよい。
好ましい一態様として、第１金属が少なくともＴａを含み、第２金属が少なくともＷを含む場合が挙げられる。ＷはＴａの２倍以上の導電率を有する。Ｔａを含む陽極体にＷを含む陽極ワイヤを組み合わせることで、ＥＳＲが顕著に低減される。また、Ｗを含む陽極ワイヤは電解コンデンサの高容量化にも寄与する。好ましい一態様として、陽極体の９０質量％以上がＴａで形成され、陽極ワイヤの９０質量％以上がＷで形成されている陽極部が挙げられる。ＷはＴａよりも大幅に安価であり、かつＴａよりも加工の負荷を低減しやすい。
第１金属の構成元素と、第２金属の構成元素とが、全率固溶型合金を形成可能であってもよい。この場合、陽極体と陽極ワイヤとの結合が強固になりやすい。陽極体と陽極ワイヤとの結合が強固であるほどＥＳＲの低減に有利である。固溶体は、陽極体の製造プロセスにおいて粒子の成形体を焼結する際に形成される。
第２金属の融点は１５００℃以上であってもよい。これにより、陽極ワイヤの熱による変形を抑制することができる。陽極体の製造プロセスにおいて粒子の成形体を焼結する温度は、例えば１４５０℃以下である。
（誘電体層）
陽極体の表面に形成される誘電体層に特に限定はなく、公知の方法で形成してもよい。例えば、誘電体層は、陽極体に化成処理を施し、陽極体の表面に酸化被膜を成長させることにより形成される。化成処理は、化成液中に陽極体を浸漬して陽極体の表面を陽極酸化することによって施してもよい。あるいは、酸素を含む雰囲気下で陽極体を加熱して陽極体の表面を酸化してもよい。
（電解質層）
電解質層に特に限定はなく、公知の固体電解コンデンサに用いられている電解質層を適用してもよい。なお、この明細書において、電解質層を固体電解質層に読み替えてもよく、電解コンデンサを固体電解コンデンサに読み替えてもよい。電解質層は、２層以上の異なる電解質層の積層体であってもよい。
電解質層は、誘電体層の少なくとも一部を覆うように配置される。電解質層は、マンガン化合物や導電性高分子を用いて形成してもよい。導電性高分子はπ共役系高分子であってもよく、導電性高分子の例には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体などが含まれる。これらは、単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。また、導電性高分子は、２種以上のモノマーの共重合体でもよい。なお、導電性高分子の誘導体とは、導電性高分子を基本骨格とする高分子を意味する。例えば、ポリチオフェンの誘導体の例には、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）などが含まれる。
導電性高分子にはドーパントが添加されていることが好ましい。ドーパントは、導電性高分子に応じて選択でき、公知のドーパントを用いてもよい。ドーパントの例には、ナフタレンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、およびこれらの塩などが含まれる。一例の電解質層は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）がドープされたポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）を用いて形成される。
導電性高分子を含む電解質層は、誘電体層にモノマーやオリゴマーを含浸させ、その後、化学重合や電解重合によりモノマーやオリゴマーを重合させる方法、あるいは、誘電体層が形成された陽極体に、導電性高分子（および必要に応じてドーパント）の溶液または分散液を含浸し、乾燥させることにより、誘電体層の少なくとも一部に形成される。
（陰極層）
陰極層は、電解質層上に形成された導電層であってもよく、例えば、電解質層を覆うように形成された導電層であってもよい。陰極層は、電解質層上に形成されたカーボン層と、カーボン層上に形成された金属ペースト層とを含んでもよい。カーボン層は、黒鉛等の導電性炭素材料と樹脂とによって形成されてもよい。金属ペースト層は、金属粒子（例えば銀粒子）と樹脂とによって形成されてもよく、例えば公知の銀ペーストによって形成されてもよい。
（導電性部材）
陰極層は、導電性部材によって陰極リード端子の接続部に接続される。すなわち、陰極層（陰極部）は、陰極リード端子に電気的に接続される。導電性部材は、導電性を有する材料で構成される。導電性部材は、金属粒子（例えば銀粒子）と樹脂とを含む材料を用いて形成されてもよく、例えば公知の金属ペースト（例えば銀ペースト）を用いて形成されてもよい。金属ペーストを加熱することによって導電性部材が形成される。なお、導電性部材は、種類が異なる複数の導電層で構成されてもよい。
（外装樹脂）
外装樹脂は、電解コンデンサの表面にコンデンサ素子が露出しないように、コンデンサ素子の周囲に配置される。さらに、外装樹脂は、陽極リード端子と陰極リード端子とを絶縁する。外装樹脂には、電解コンデンサに用いられる公知の外装樹脂を適用してもよい。例えば、外装樹脂は、コンデンサ素子の封止に用いられる絶縁性の樹脂材料を用いて形成してもよい。外装樹脂は、コンデンサ素子を金型に収容し、トランスファー成型法、圧縮成型法等により未硬化の熱硬化性樹脂およびフィラーを金型に導入して硬化させることにより形成してもよい。
外装樹脂の例には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、および不飽和ポリエステルなどが含まれる。外装樹脂は、樹脂以外の物質（無機フィラーなど）を含んでもよい。
（陰極リード端子）
陰極リード端子の一部は、外装樹脂から露出し、陰極外部端子として使用される。陰極リード端子の材料は、電解コンデンサの陰極リード端子の材料として使用できるものであればよい。例えば、電解コンデンサに用いられている公知の陰極リード端子の材料を用いてもよい。陰極リード端子は、金属（銅、銅合金など）からなる金属シート（金属板および金属箔を含む）を、公知の金属加工法で加工することによって形成してもよい。
（陽極リード端子）
陽極リード端子の一部は、外装樹脂から露出し、陽極外部端子として使用される。陽極リード端子の材料は、電解コンデンサの陽極リード端子の材料として使用できるものであればよい。例えば、電解コンデンサに用いられている公知の陽極リード端子の材料を用いてもよい。陽極リード端子は、金属（銅、銅合金など）からなる金属シート（金属板および金属箔を含む）を、公知の金属加工法で加工することによって形成してもよい。
図１は、本実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る陽極体の一例を示す模式的な斜視図である。図３は、本実施形態に係る陽極体の正面図であり、図４は図３の陽極体のIV－IV線における断面図である。
電解コンデンサ２０は、陽極部６および陰極部７を有するコンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０を封止する外装樹脂１１と、陽極部６と電気的に接続し、かつ、外装樹脂１１から一部が露出する陽極リード端子１３と、陰極部７と電気的に接続し、かつ、外装樹脂１１から一部が露出する陰極リード端子１４とを備えている。陽極部６は、陽極体１と陽極ワイヤ２とを有する。陽極リード端子１３は、陽極ワイヤ２に接合される。外装樹脂１１の内部に配置される陰極リード端子１４の接合部１４ａは、導電性部材８を介して、陰極層５に接合されている。
陽極体の表面には誘電体層３が形成されている。陰極部７は、誘電体層３の少なくとも一部を覆う固体電解質層４と、固体電解質層４の表面を覆う陰極層５とを有する。陰極層５は、固体電解質層４を覆うように形成されたカーボン層５ａと、カーボン層５ａの表面に形成された金属ペースト層５ｂとを有している。カーボン層５ａは、黒鉛等の導電性炭素材料と樹脂を含む。金属ペースト層５ｂは、例えば、金属粒子（例えば、銀）と樹脂とを含む。なお、陰極層５の構成は、この構成に限定されない。陰極層５の構成は、集電機能を有する構成であればよい。
陽極体１は、略直方体の形状を有し、６つの主面１０１Ａ～１０１Ｆが露出している。なお、１０１Ｄ～１０１Ｆは、紙面から隠れた位置にあるため、図示されていない。陽極体１の主面１０１Ｂからは、陽極ワイヤ２の一部が延出している。陽極ワイヤ２は、陽極体１の一面から陽極体１の内部へ埋設された第一部分２ａと、陽極体１の上記一面から延出した第二部分２ｂとを有する。第二部分２ｂは、溶接等により、陽極リード端子１３と接合される。溶接の方法は特に限定されず、抵抗溶接、レーザー溶接等が挙げられる。
主面１０１Ａ～１０１Ｆにおいて、隣接する２つの主面同士が交差する辺の近傍には、辺部分の角を取ることにより、接続面が形成されている。図２の例では、主面１０１Ａと１０１Ｂとの間に接続面１０２Ｃが介在し、主面１０１Ｂと１０１Ｃとの間に接続面１０２Ａが介在し、主面１０１Ａと１０１Ｃとの間に接続面１０２Ｂが介在している。また、３つの主面が交わる頂点の近傍には、頂点部分の角を取ることにより、第２の接続面が形成されている。図２の例では、主面１０１Ａ～１０１Ｃが交わる頂点部分に、第２の接続面１０３Ａを有する。第２の接続面１０３Ａは、接続面１０２Ａ～１０２Ｃ同士を相互に接続している。接続面１０２Ａ～１０２Ｃおよび第２の接続面１０３Ａは、丸みを帯びた曲面に加工されている。接続面１０２Ａ～１０２Ｃおよび第２の接続面１０３Ａは、曲面であってもよく、一または複数の平面で（例えば、角部分が面取りされて）構成されていてもよい。
このように、尖った部分が除去された形状を陽極体１が有していることにより、陽極体１の表面に欠陥の少ない誘電体層を形成することができる。結果、漏れ電流を低減できる。また、陽極体の機械的強度が高められ、熱応力の集中が緩和される。結果、誘電体層の損傷が抑制され、誘電体層の損傷による漏れ電流の増加が抑制され、漏れ電流を小さく維持できる。
陽極ワイヤ２の直径Ｄｗは、例えば、０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であってもよい。ＥＳＲを低減する観点からは、陽極ワイヤ２の直径Ｄｗが大きいほど望ましい。しかし、既述のように、直径Ｄｗが大きいほど電解コンデンサの製造コストが増加し、また加工性が低下する傾向がある。陽極ワイヤ２の直径Ｄｗが１．０ｍｍ以下の場合、陽極ワイヤ２の加工の負荷と材料コストの増大を抑制できるため、製造コストの増大を抑制することができる。一方、陽極ワイヤ２の直径Ｄｗを０．３ｍｍ以上とする場合、十分に低いＥＳＲを実現するとともに、十分な機械的強度を確保することが可能である。陽極ワイヤ２の直径Ｄｗは、０．４ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下であってもよく、０．４ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下であってもよい。
ここで、直径Ｄｗは、陽極ワイヤ２の陽極体１に埋設されている部分２ａの断面積と同じ面積を有する相当円の直径として求めればよい。陽極ワイヤ２の断面は、陽極ワイヤ２の長手方向に垂直な断面である。相当円は、陽極ワイヤ２の陽極体１に埋設されている部分２ａの任意の３箇所で測定し、平均化すればよい。陽極ワイヤ２の断面形状は特に限定されず、円形の他、トラック形（互いに平行な直線とこれら直線の端部同士を繋ぐ２本の曲線とからなる形状）、楕円形、矩形、多角形等であってもよい。
陽極ワイヤ２の陽極体１に埋設されている部分２ａの長さＬｗは、陽極ワイヤ２の長手方向に沿った陽極体１の長さＬａの１０％以上、８０％以下であってもよい。ＥＳＲを低減する観点からは、長さＬｗの長さＬａに対する割合が大きいほど望ましい。しかし、当該割合が大きいほど電解コンデンサの製造コストが増加する傾向がある。長さＬｗの長さＬａに対する割合を８０％以下とすることで、材料コストの増大を抑制できるため、製造コストの増大を抑制することができる。一方、長さＬｗの長さＬａに対する割合を１０％以上とする場合、十分に低いＥＳＲを実現することが可能である。長さＬｗの長さＬａに対する割合は、２０％以上、７０％以下であってもよく、２０％以上、５０％以下であってもよい。
《実施形態２》
本開示の実施形態２について説明する。
［電解コンデンサ］
本開示の実施形態２に係る電解コンデンサは、多孔質の陽極体と、陽極体に一部が埋設された陽極ワイヤと、陽極体の表面に形成された誘電体層と、誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層とを含むコンデンサ素子を備える。電解コンデンサは、コンデンサ素子に電気的に接続された陽極リード端子および陰極リード端子と、コンデンサ素子の周囲に配置された外装樹脂とを含んでもよい。コンデンサ素子は、陽極部と陰極部とに区分される。陽極体と陽極ワイヤは、陽極部を構成する。陽極リード端子は、陽極ワイヤと接続される。固体電解質層は、陰極部を構成する。陰極部は、固体電解質層の少なくとも一部を覆う陰極層を含んでもよい。陰極部の構成に特に限定はなく、公知の陰極部またはそれと同様の構成を有する陰極部であってもよい。陰極リード端子は、導電性部材を介して陰極部と接続される。コンデンサ素子の形状、サイズなどに特に限定はなく、公知のコンデンサ素子またはそれと同様の構成を有するコンデンサ素子であってもよい。
（陽極体）
陽極体は、上記実施形態１と同様の陽極体であってもよい。
（陽極ワイヤ）
陽極ワイヤは、金属で形成されている。陽極ワイヤの一部は陽極体に埋設され、残部は陽極体から突き出している。陽極ワイヤは、棒状の形状を有する。陽極体から突き出している陽極ワイヤの先端は、他の部分とは異なる断面形状を有してもよい。
陽極ワイヤは、芯部と、芯部の表面の少なくとも一部を覆う表層部とを有する。本実施形態においては、陽極ワイヤの芯部を形成する金属を第２金属と定義し、第２金属の導電率を導電率Ｓ２とする。また、陽極ワイヤの表層部を形成する金属を第３金属と定義し、第３金属の導電率を導電率Ｓ３とする。すなわち芯部は、第２金属で形成され、表層部は、第３金属で形成されている。
第２金属は、第１金属と組成が異なる。第２金属は、単一の金属元素からなる場合と、２種以上の構成元素からなる場合とがある。第２金属で形成されている芯部は、第２金属以外の成分を含み得るが、芯部の例えば９０質量％以上、更には９５質量％以上が第２金属で形成されている。
第３金属は、第２金属と組成が異なる。第３金属は、単一の金属元素からなる場合と、２種以上の構成元素からなる場合とがある。第３金属で形成されている表層部は、第３金属以外の成分を含み得るが、表層部の例えば９０質量％以上、更には９５質量％以上が第３金属で形成されている。
表層部を形成する第３金属は、陽極体を形成する第１金属と共通の構成元素を含むか、または第１金属の構成元素と全率固溶型合金を形成可能な構成元素を含む。第１金属と共通する第３金属の構成元素、および第１金属と全率固溶型合金を形成可能な第３金属の構成元素は、弁作用金属元素であってよい。すなわち、陽極ワイヤの陽極体と接触する部分は、陽極体と同じ構成元素を含むか、陽極体と全率固溶型合金を形成可能である。そのため、第１金属と第２金属の組成が異なる場合でも、陽極体と陽極ワイヤとの結合力が高められる。その結果、陽極体と陽極ワイヤとの境界における接続信頼性が高められて漏れ電流の発生が低減されるとともに、電解コンデンサのＥＳＲが低減される。なお、第３金属の組成は、第１金属の組成と同じでもよい。全率固溶型合金が形成可能な元素とは、任意の比率で固溶体を形成できる元素を言う。全率固溶型合金が形成可能な弁作用金属元素の組合せは、例えば、ニオブとタンタルである。第３金属が弁作用金属元素を含むことにより、陽極ワイヤ表面における漏れ電流が更に抑制される。
ここでは、表層部とは、陽極ワイヤの陽極体と接触する部分に拡散結合により形成される部分的な組織を指すものではない。陽極体は多孔質であり、粒子の成形体の焼結体であるから、陽極ワイヤの陽極体と接触する部分はランダムに決定される。よって、表層部は、芯部のできるだけ多くの部分を覆っていることが望ましい。表層部は、芯部の表面の９０％以上の面積を覆うように形成されていてもよい。この場合、陽極ワイヤの任意の部分は陽極体と接触しないが、陽極体と接触していない部分にも表層部が設けられている。
表層部の厚みは、例えば０．０１μｍ以上、８５０μｍ以下であってもよく、０．１μｍ以上、５５０μｍ以下であってもよい。この場合、陽極体と陽極ワイヤとのより高い結合力が達成される。その結果、電解コンデンサの漏れ電流およびＥＳＲがより顕著に低減される。表層部の厚みは、陽極ワイヤの長手方向に垂直な３箇所の断面において、それぞれ任意の３箇所で測定し、合計９個の測定値の平均値として求めればよい。また、陽極ワイヤに占める表層部と芯部のそれぞれの材料の体積比（すなわち、陽極ワイヤの断面積に占めるそれぞれの材料の面積比）から表層部の厚みを算出してもよい。
ここで、「第１金属と第２金属の組成が異なる」とは、第１金属の構成元素と含有割合および第２金属の構成元素と含有割合が一致しないことをいう。つまり、「組成が異なる」場合には、第１金属の構成元素と第２金属の構成元素とが一致（ここでは重複ではなく、完全一致を意味する。）しない場合と、第１金属の構成元素と第２金属の構成元素とは一致するが、当該構成元素の第１金属における含有量と第２金属における含有量とが異なる場合とがある。
同様に、「第２金属と第３金属の組成が異なる」とは、第２金属の構成元素と含有割合および第３金属の構成元素と含有割合が一致しないことをいう。つまり、「組成が異なる」場合には、第２金属の構成元素と第３金属の構成元素とが一致（ここでは重複ではなく、完全一致を意味する。）しない場合と、第２金属の構成元素と第３金属の構成元素とは一致するが、当該構成元素の第２金属における含有量と第３金属における含有量とが異なる場合とがある。
陽極ワイヤの芯部を形成する第２金属の導電率Ｓ２は、陽極体を形成する第１金属の導電率Ｓ１よりも大きくてもよい（Ｓ２＞Ｓ１）。Ｓ２＞Ｓ１とすることで、電解コンデンサのＥＳＲが顕著に低減する。また、Ｓ２＞Ｓ１とすることで、陽極ワイヤの材料コストを抑制したり、加工（切断、圧縮など）の負荷を低減したりすることが可能となる。よって、電解コンデンサの生産性が向上する。すなわち、Ｓ２＞Ｓ１とすることで、電解コンデンサの製造コストの増大を抑制しつつ、ＥＳＲの低い電解コンデンサを提供することができるようになる。
陽極ワイヤを太くすることでもＥＳＲを低減することは可能である。しかし、陽極ワイヤを太くすると、材料コストが高くなることに加え、陽極ワイヤの加工の負荷がより大きくなり、電解コンデンサの生産性が低下する。
また、陽極ワイヤの陽極体に埋設されている部分の長さＬｗを長くすることでもＥＳＲを低減することは可能である。しかし、その場合、陽極ワイヤをより長く形成する必要があるため、材料コストが高くなる。
導電率Ｓ２と導電率Ｓ１との比：Ｓ２／Ｓ１は、例えば１．５以上であってもよく、２．０以上であってもよく、２．４以上であってもよい。Ｓ２／Ｓ１が大きいほど、電解コンデンサのＥＳＲを低減することが容易になる。また、陽極ワイヤをより細くしたり、より短くしたりして、電解コンデンサの生産性を向上させることも容易になる。
第２金属としては、幅広い種類の金属を使用可能であり、例えば、上記弁作用金属や、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などが用いられる。中でも、第２金属としてＷおよびＭｏの少なくとも一方を用いることが望ましく、少なくともＷを用いることがより望ましい。陽極ワイヤの芯部の５０質量％以上がＷであってもよく、陽極ワイヤの芯部の７０質量％以上、更には８０質量％以上がＷであってもよく、不純物以外はＷであってもよい。Ｗは価格が安価であり、かつ導電率が高く細いワイヤであっても低ＥＳＲを実現できるため、加工の負荷も小さくできる。第２金属は、ＷおよびＭｏの合金であってもよい。
好ましい一態様として、第１金属が少なくともＴａを含み、第２金属が少なくともＷを含む場合が挙げられる。ＷはＴａの２倍以上の導電率を有する。Ｔａを含む陽極体にＷを含む陽極ワイヤを組み合わせることで、ＥＳＲが顕著に低減される。また、Ｗを含む陽極ワイヤは電解コンデンサの高容量化にも寄与する。好ましい一態様として、陽極体の９０質量％以上がＴａで形成され、陽極ワイヤの芯部の９０質量％以上がＷで形成されている陽極部が挙げられる。ＷはＴａよりも大幅に安価であり、かつＴａよりも加工の負荷を低減しやすい。
第２金属の融点は１５００℃以上であってもよい。これにより、陽極ワイヤの熱による変形を抑制することができる。陽極体の製造プロセスにおいて粒子の成形体を焼結する温度は、例えば１４５０℃以下である。
陽極ワイヤの芯部を形成する第２金属の導電率Ｓ２は、陽極ワイヤの表層部を形成する第３金属の導電率Ｓ３よりも大きくてもよい（Ｓ２＞Ｓ３）。表層部は、外部エネルギーにより酸化し、導電性が低下する場合がある。このような場合でも、Ｓ２＞Ｓ３の構成であれば、陽極ワイヤ全体の導電率の低下を抑制することができる。よって、上記構成を有することで、電解コンデンサのＥＳＲが顕著に低減する。ただし、Ｓ２≦Ｓ３であってもよい。
導電率Ｓ２と導電率Ｓ３との比：Ｓ２／Ｓ３をＡとするとき、芯部の直径Ｄｃと陽極ワイヤの直径Ｄｗとの比：Ｄｃ／Ｄｗは、（１／２Ａ）1/2以上を満たしてもよい。ここで、Ａは、例えば、１．０５以上、１００以下でもよく、１．１以上、２０以下でもよい。この場合、芯部の直径Ｄｃが一定以上の大きさであれば、陽極ワイヤ全体としての導電率が十分に高くなるとともに陽極ワイヤの加工性や信頼性を十分に向上させることができる。Ａが小さい場合は、Ｄｃを大きくして陽極ワイヤ全体に占める芯部の体積を大きくしてもよい。一方、Ａが大きい場合は、Ｄｃを小さくして陽極ワイヤ全体に占める芯部の体積を小さくしてもよい。Ｓ２＞Ｓ３である場合、以上のような構成では、ワイヤ全体が導電率Ｓ３の第３金属のみから構成される場合よりも、導電率を十分に向上させることができる。よって、電解コンデンサのＥＳＲがより顕著に低減する。
第２金属の構成元素と、第３金属の構成元素とが、全率固溶型合金を形成可能であってもよい。この場合、陽極体と陽極ワイヤとの結合が強固になりやすい。陽極体と陽極ワイヤとの結合が強固であるほどＥＳＲの低減に有利である。固溶体は、陽極体の製造プロセスにおいて粒子の成形体を焼結する際に形成される。
表層部は、第２金属で形成されたワイヤ状の部材（芯部）の表面に第３金属を被覆することで形成することができる。被覆方法としては、電解めっき、無電解めっきなどの液相法、蒸着、スパッタなど気相法が挙げられる。ただし、表層部の形成方法は、特に限定されず、どのような方法で芯部と表層部とを有する陽極ワイヤを形成してもよい。
芯部と表層部との境界面は粗面化されていてもよい（図７参照）。これにより、芯部と表層部との接触抵抗が低減し、陽極体と陽極ワイヤとの接続信頼性が向上する。よって、漏れ電流の更に顕著な抑制と、より小さいＥＳＲを達成することが容易となる。
ここでは、芯部と表層部との境界面における算術平均粗さＲａは、例えば、０．０１μｍ以上、１００μｍ以下でもよく、０．０４μｍ以上、５０μｍ以下でもよい。算術平均粗さＲａは、陽極ワイヤの長手方向に垂直な３箇所の断面において、境界面の軌跡の平均線を求め、ＪＩＳ Ｂ０６０１-１９９４に準拠して、当該平均線を基準とするＲａを測定し、３つの測定値の平均値として求めればよい。
芯部と表層部との境界面を粗面化する方法は、特に限定されないが、表層部を形成する前の第２金属で形成されたワイヤ状の部材（芯部）の表面をブラスト処理する方法、芯部の表面にめっき処理を施す方法、芯部の表面をエッチング処理する方法などが挙げられる。ブラスト処理とは、研磨材粒子を圧縮空気とともに芯部の表面に吹き付ける処理であり、めっき処理とは、芯部の表面に金属粒子を析出させる処理であり、エッチング処理とは、ウェットエッチング、ドライエッチングなどの方法で芯部の表面を部分的に除去する処理である。
第３金属としては、第１金属として例示した金属を用い得る。中でも、第３金属としてＴａおよびＮｂの少なくとも一方を用いることが望ましく、少なくともＴａを用いることがより望ましい。表層部の５０質量％以上がＴａであってもよく、表層部の７０質量％以上、更には８０質量％以上がＴａであってもよく、不純物以外はＴａであってもよい。
第３金属は、第２金属として例示した金属を含んでもよい。具体的には、第３金属は、ＴａおよびＮｂの少なくとも一方と、ＷおよびＭｏの少なくとも一方とを含んでもよい。例えば、第３金属は、ＴａとＷとを含む合金であってもよい。
好ましい一態様として、第１金属が少なくともＴａを含み、第２金属が少なくともＷを含み、第３金属が少なくともＴａを含む場合が挙げられる。より好ましい一態様として、陽極体の９０質量％以上がＴａで形成され、陽極ワイヤの芯部の９０質量％以上がＷで形成され、陽極ワイヤの表層部の９０質量％以上がＴａで形成されている陽極部が挙げられる。これにより、Ｔａよりも大幅に安価で加工性に優れているＷを用いつつ、陽極体と陽極ワイヤとの結合力に優れた陽極部を得ることができる。
別の好ましい一態様として、第１金属が少なくともＮｂを含み、第３金属が少なくともＴａを含む場合が挙げられる。より好ましい一態様として、陽極体の９０質量％以上がＮｂで形成され、陽極ワイヤの芯部の９０質量％以上がＷで形成され、陽極ワイヤの表層部の９０質量％以上がＴａで形成されている陽極部が挙げられる。
（誘電体層）
誘電体層は、上記実施形態１と同様の誘電体層であってもよい。
（電解質層）
電解質層は、上記実施形態１と同様の電解質層であってもよい。
（陰極層）
陰極層は、上記実施形態１と同様の陰極層であってもよい。
（導電性部材）
導電性部材は、上記実施形態１と同様の導電性部材であってもよい。
（外装樹脂）
外装樹脂は、上記実施形態１と同様の外装樹脂であってもよい。
（陰極リード端子）
陰極リード端子は、上記実施形態１と同様の陰極リード端子であってもよい。
（陽極リード端子）
陽極リード端子は、上記実施形態１と同様の陽極リード端子であってもよい。
図１は、本実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る陽極体の一例を示す模式的な斜視図である。図５は、本実施形態に係る陽極体の正面図であり、図６は図５の陽極体のVI－VI線における断面図である。
電解コンデンサ２０は、陽極部６および陰極部７を有するコンデンサ素子１０と、コンデンサ素子１０を封止する外装樹脂１１と、陽極部６と電気的に接続し、かつ、外装樹脂１１から一部が露出する陽極リード端子１３と、陰極部７と電気的に接続し、かつ、外装樹脂１１から一部が露出する陰極リード端子１４とを備えている。陽極部６は、陽極体１と陽極ワイヤ２とを有する。陽極リード端子１３は、陽極ワイヤ２に接合される。外装樹脂１１の内部に配置される陰極リード端子１４の接合部１４ａは、導電性部材８を介して、陰極層５に接合されている。陽極ワイヤ２は、芯部２１と、芯部２１の表面の少なくとも一部を覆う表層部２２とを有する。
陽極体の表面には誘電体層３が形成されている。陰極部７は、誘電体層３の少なくとも一部を覆う固体電解質層４と、固体電解質層４の表面を覆う陰極層５とを有する。陰極層５は、固体電解質層４を覆うように形成されたカーボン層５ａと、カーボン層５ａの表面に形成された金属ペースト層５ｂとを有している。カーボン層５ａは、黒鉛等の導電性炭素材料と樹脂を含む。金属ペースト層５ｂは、例えば、金属粒子（例えば、銀）と樹脂とを含む。なお、陰極層５の構成は、この構成に限定されない。陰極層５の構成は、集電機能を有する構成であればよい。
陽極体１は、略直方体の形状を有し、６つの主面１０１Ａ～１０１Ｆが露出している。なお、１０１Ｄ～１０１Ｆは、紙面から隠れた位置にあるため、図示されていない。陽極体１の主面１０１Ｂからは、陽極ワイヤ２の一部が延出している。陽極ワイヤ２は、陽極体１の一面から陽極体１の内部へ埋設された第一部分２ａと、陽極体１の上記一面から延出した第二部分２ｂとを有する。第二部分２ｂは、溶接等により、陽極リード端子１３と接合される。溶接の方法は特に限定されず、抵抗溶接、レーザー溶接等が挙げられる。
主面１０１Ａ～１０１Ｆにおいて、隣接する２つの主面同士が交差する辺の近傍には、辺部分の角を取ることにより、接続面が形成されている。図２の例では、主面１０１Ａと１０１Ｂとの間に接続面１０２Ｃが介在し、主面１０１Ｂと１０１Ｃとの間に接続面１０２Ａが介在し、主面１０１Ａと１０１Ｃとの間に接続面１０２Ｂが介在している。また、３つの主面が交わる頂点の近傍には、頂点部分の角を取ることにより、第２の接続面が形成されている。図２の例では、主面１０１Ａ～１０１Ｃが交わる頂点部分に、第２の接続面１０３Ａを有する。第２の接続面１０３Ａは、接続面１０２Ａ～１０２Ｃ同士を相互に接続している。接続面１０２Ａ～１０２Ｃおよび第２の接続面１０３Ａは、丸みを帯びた曲面に加工されている。接続面１０２Ａ～１０２Ｃおよび第２の接続面１０３Ａは、曲面であってもよく、一または複数の平面で（例えば、角部分が面取りされて）構成されていてもよい。
このように、尖った部分が除去された形状を陽極体１が有していることにより、陽極体１の表面に欠陥の少ない誘電体層を形成することができる。結果、漏れ電流を低減できる。また、陽極体の機械的強度が高められ、熱応力の集中が緩和される。結果、誘電体層の損傷が抑制され、誘電体層の損傷による漏れ電流の増加が抑制され、漏れ電流を小さく維持できる。
陽極ワイヤ２の直径Ｄｗは、例えば、０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下であってもよい。ＥＳＲを低減する観点からは、陽極ワイヤ２の直径Ｄｗが大きいほど望ましい。しかし、既述のように、直径Ｄｗが大きいほど電解コンデンサの製造コストが増加し、また加工性が低下する傾向がある。陽極ワイヤ２の直径Ｄｗが１．０ｍｍ以下の場合、陽極ワイヤ２の加工の負荷と材料コストの増大を抑制できるため、製造コストの増大を抑制することができる。一方、陽極ワイヤ２の直径Ｄｗを０．３ｍｍ以上とする場合、十分に低いＥＳＲを実現するとともに、十分な機械的強度を確保することが可能である。陽極ワイヤ２の直径Ｄｗは、０．４ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下であってもよく、０．４ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下であってもよい。一方。芯部の直径Ｄｃは、例えば、既述のように、Ｄｃ／Ｄｗ≧（１／２Ａ）1/2を満たすように決定すればよい。
ここで、陽極ワイヤ２の直径Ｄｗおよび芯部２１の直径Ｄｃは、それぞれ陽極ワイヤ２の陽極体１に埋設されている部分２ａおよび当該部分の芯部２１の断面積と同じ面積を有する相当円の直径として求めればよい。陽極ワイヤ２の断面は、陽極ワイヤ２の長手方向に垂直な断面である。相当円は、陽極ワイヤ２の陽極体１に埋設されている部分２ａの任意の３箇所で測定し、平均化すればよい。陽極ワイヤ２の断面形状は特に限定されず、円形の他、トラック形（互いに平行な直線とこれら直線の端部同士を繋ぐ２本の曲線とからなる形状）、楕円形、矩形、多角形等であってもよい。芯部２１の断面形状（すなわち、芯部と表層部との境界面の軌跡）も特に限定されず、円形の他、トラック形（互いに平行な直線とこれら直線の端部同士を繋ぐ２本の曲線とからなる形状）、楕円形、矩形、多角形等であってもよく、図７に示すように、粗面化されていてもよい。
陽極ワイヤ２の陽極体１に埋設されている部分２ａの長さＬｗは、陽極ワイヤ２の長手方向に沿った陽極体１の長さＬａの１０％以上、８０％以下であってもよい。ＥＳＲを低減する観点からは、長さＬｗの長さＬａに対する割合が大きいほど望ましい。しかし、当該割合が大きいほど電解コンデンサの製造コストが増加する傾向がある。長さＬｗの長さＬａに対する割合を８０％以下とすることで、材料コストの増大を抑制できるため、製造コストの増大を抑制することができる。一方、長さＬｗの長さＬａに対する割合を１０％以上とする場合、十分に低いＥＳＲを実現することが可能である。長さＬｗの長さＬａに対する割合は、２０％以上、７０％以下であってもよく、２０％以上、５０％以下であってもよい。
〈付記〉
以上の説明は、以下に付記する特徴も含む。
（付記１）
多孔質の陽極体と、
前記陽極体に一部が埋設された陽極ワイヤと、
前記陽極体の表面に形成された誘電体層と、
前記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、
を含むコンデンサ素子を備え、
前記陽極体は、第１金属で形成され、
前記陽極ワイヤは、芯部と、前記芯部の表面の少なくとも一部を覆う表層部と、を有し、
前記芯部は、前記第１金属とは組成が異なる第２金属で形成され、
前記表層部は、前記第２金属とは組成が異なる第３金属で形成され、
前記第３金属は、前記第１金属と共通の構成元素を含むか、または前記第１金属の構成元素と全率固溶型合金を形成可能な構成元素を含む、電解コンデンサ。
（付記２）
前記第１金属と共通する前記第３金属の構成元素、および前記第１金属と全率固溶型合金を形成可能な前記第３金属の構成元素は、弁作用金属元素である、付記１に記載の電解コンデンサ。
（付記３）
前記第２金属の導電率Ｓ２は、前記第１金属の導電率Ｓ１よりも大きい、付記１または２に記載の電解コンデンサ。
（付記４）
前記表層部の厚みが、０．０１μｍ以上、８５０μｍ以下である、付記１～３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記５）
前記第２金属の導電率Ｓ２は、前記第３金属の導電率Ｓ３よりも大きい、付記１～４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記６）
前記導電率Ｓ２と前記導電率Ｓ３との比：Ｓ２／Ｓ３をＡとするとき、前記芯部の直径Ｄｃと前記陽極ワイヤの直径Ｄｗとの比：Ｄｃ／Ｄｗが、（１／２Ａ）1/2以上である、
付記５に記載の電解コンデンサ。
（付記７）
前記陽極ワイヤの直径Ｄｗが、０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下である、付記１～６のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記８）
前記陽極ワイヤの前記陽極体に埋設されている部分の長さＬｗが、前記陽極ワイヤの長手方向における前記陽極体の長さＬａの１０％以上、８０％以下である、付記１～７のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記９）
前記芯部と前記表層部との境界面が粗面化されている、付記１～８のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記１０）
前記第２金属の融点が１５００℃以上である、付記１～９のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記１１）
前記第１金属は、タンタルおよびニオブの少なくとも一方を含む、付記１～１０のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記１２）
前記第２金属は、タングステンおよびモリブデンの少なくとも一方を含む、付記１～１１のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記１３）
前記第３金属は、タンタルおよびニオブの少なくとも一方を含む、付記１～１２のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記１４）
前記第３金属は、タンタルおよびニオブの少なくとも一方と、タングステンおよびモリブデンの少なくとも一方と、を含む、付記１～１３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記１５）
前記第１金属が少なくともタンタルを含み、
前記第２金属が少なくともタングステンを含み、
前記第３金属が少なくともタンタルを含む、付記１～１４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記１６）
前記第１金属が少なくともニオブを含み、
前記第３金属が少なくともタンタルを含む、付記１～１４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
（付記１７）
前記固体電解質層は、導電性高分子を含む、付記１～１６のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
［実施例］
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下に限定されるものではない。
《実施例１～２０》
下記の要領で、図１に示すような電解コンデンサ（定格電圧４Ｖ、静電容量４７０μＦ）を２０個ずつ作製し、その特性を評価した。
（ｉ）コンデンサ素子の作製
（ｉ－ｉ）陽極体の作製
陽極体の材料としてＴａ粒子を用いた。陽極ワイヤとしてタングステン（Ｗ）ワイヤを用いた。Ｗワイヤの一端をＴａ粒子に埋め込んでＴａ粒子を直方体に成形し、その後、成形体を真空中で焼結した。これにより、多孔質なＴａの焼結体からなり、Ｗワイヤの一部が埋設された状態の陽極体（すなわち陽極部）を得た。Ｗワイヤの直径Ｄｗを表１のように変化させた。また、Ｗワイヤの陽極体に埋設されている部分２ａの長さＬｗの陽極体の長さＬａに対する割合（Ｌｗ／Ｌａ比）を表１のように変化させた。
Figure 0007531128000001
（ｉ－ｉｉ）誘電体層の形成
電解水溶液であるリン酸水溶液が満たされた化成槽に、陽極体およびＷワイヤの一部を浸漬し、陽極酸化を行うことにより、陽極体の表面およびＷワイヤの一部の表面に、均一な酸化被膜を誘電体層として形成した。陽極酸化は、０．１質量％リン酸水溶液中で、化成電圧１０Ｖ、温度６０℃の条件で１０時間行った。
（ｉ－ｉｉｉ）固体電解質層の形成
誘電体層が形成された陽極体に、導電性高分子からなる固体電解質層を次のように形成した。まず、誘電体層の表面上にポリピロールを含むプレコート層を化学重合法により薄く形成した。次に、プレコート層の表面上に、電解重合法を用いてポリピロールを含む導電性高分子層を形成した。
（ｉ－ｉｖ）カーボン層の形成
固体電解質層にカーボン粒子の分散液（カーボンペースト）を塗布した後、２００℃で加熱することにより、固体電解質層の表面にカーボン層（厚み約３μｍ）を形成した。
（ｉ－ｖ）金属ペースト層の形成
カーボン層の表面に、銀粒子とバインダ樹脂と溶媒とを含む金属ペーストを塗布した。その後、２００℃で加熱して金属ペースト層（厚み１０μｍ）を形成し、コンデンサ素子を得た。
（ｉｉ）電解コンデンサの作製
金属ペースト層に導電性部材となる導電性接着材を塗布し、陰極リード端子と金属ペースト層とを接合した。Ｗワイヤと陽極リード端子とを抵抗溶接により接合した。次いで、各リード端子が接合されたコンデンサ素子をトランスファー成型法により外装樹脂で封止して、実施例１～４の電解コンデンサＸ１１～Ｘ１４、実施例５～８の電解コンデンサＸ２１～Ｘ２４、実施例９～１２の電解コンデンサＸ３１～Ｘ３４、実施例１３～１６の電解コンデンサＸ４１～Ｘ４４、実施例１７～２０の電解コンデンサＸ５１～Ｘ５４を作製した。
《比較例１》
陽極ワイヤとして、Ｗワイヤの代わりに、Ｔａワイヤを用いた。Ｔａワイヤは直径Ｄｗ＝０．５ｍｍ、Ｌｗ／Ｌａ比＝５０％とした。
［評価］
上記で作製した電解コンデンサについてＥＳＲ値を測定した。２０℃の環境下で、４端子測定用のＬＣＲメータを用いて、電解コンデンサの周波数１００ｋＨｚにおけるＥＳＲ値（ｍΩ）を測定し、２０個の平均値を求めた。比較例１の電解コンデンサＹの平均のＥＳＲ値を１００として、それぞれの電解コンデンサのＥＳＲの平均値を相対値で表１に示す。
表１より、Ｗワイヤを用いることで、Ｔａワイヤを用いる場合に比べ、ＥＳＲを顕著に低減できることがわかる。また、Ｌｗ／Ｌａ比がより小さいＷワイヤを用いる場合でも、Ｔａワイヤを用いる場合よりもＥＳＲを小さくできることがわかる。これらの結果は、Ｔａワイヤを用いる場合と同じレベルのＥＳＲを達成する場合、より細く、より短いＷワイヤを用いれば十分であることを意味している。より細いＷワイヤを用いることでＴａワイヤよりも加工の負荷を小さくすることもできる。
また、直径Ｄｗを大きくすることで、ＥＳＲを更に大幅に低減できることがわかる。ＷはＴａよりも大幅に安価であり、直径Ｄｗを大きくしてもＴａを用いる場合より低コストである。よって、より太く、またはより長いＷワイヤを用いる場合でも、電解コンデンサの生産性が低下することはない。
《実施例２１～２６》
表２に示す構成を有する芯部と表層部からなる陽極ワイヤを用い、実施例２１～２６の電解コンデンサＥ１～Ｅ６を得た。陽極ワイヤは、直径Ｄｗ＝０．５ｍｍ、Ｌｗ／Ｌａ比＝５０％とした。芯部にはＷを用い、表層部にはＴａを用いた。実施例２６（Ｅ６）では、陽極体の材料としてＴａ粒子の代わりにＮｂを用いた。比較例１の電解コンデンサＹの平均のＥＳＲ値を１００として、それぞれの電解コンデンサのＥＳＲの平均値を相対値で表２に示す。
導電率Ｓ２、Ｓ３は下記の通りである。
Ｓ２（Ｗ）＝１．８２×１０7Ｓ/ｃｍ
Ｓ３（Ｔａ）＝８．００×１０6Ｓ/ｃｍ
Ａ＝Ｓ２／Ｓ３＝１．８２×１０7／８．００×１０6＝２．２７５
（１／２Ａ）1/2＝０．４６９
Figure 0007531128000002
表２より、実施例の電解コンデンサＥ１～Ｅ６は、比較例１の電解コンデンサＹに比べてＥＳＲの相対値が小さくなることが理解できる。中でも、Ｄｃ／Ｄｗが（１／２Ａ）1/2＝０．４６９以上であるＥ１～Ｅ３では、顕著に低いＥＳＲが得られている。ただし、Ｅ４、Ｅ５が示すように、芯部の直径Ｄｃが小さい場合でも、芯部にＷを用いることで、全体がＴａの陽極ワイヤを用いる場合よりもＥＳＲを低減させる効果が認められる。
また、電解コンデンサＥ１～Ｅ６では、芯部と表層部からなる陽極ワイヤを用いたことで、陽極体と陽極ワイヤとの境界における接続信頼性が高められている。すなわち、第３金属を第１金属の構成元素と共通する元素か、全率固溶型合金を形成可能な元素で構成する場合、境界付近では強固な金属結合が形成されるため、接続信頼性が高められる。
ここで、表層部を形成せず、例えば、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などを陽極ワイヤに用いた場合、誘電体を形成する工程あるいは電解コンデンサの完成後にワイヤに電圧が印加されたときでも、ワイヤの表面に酸化物は形成されず、あるいは、極めて薄い酸化物しか形成されないため、漏れ電流が大きくなってしまう。一方、表層部をタンタル（Ｔａ）等の弁作用金属元素で形成した場合には、表層部に十分な酸化物を形成することができる。よって、表層部が極めて高い体積抵抗率を有するため、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕなどを陽極ワイヤに用いた場合でも、漏れ電流を極端に小さくすることができる。
なお、陽極体（焼結体）としてＴａの代わりにＮｂを用いたＥ６では、概ね陽極体がＴａの場合と同様の結果が得られた。
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
本開示は、多孔質の陽極体と、陽極体に一部が埋設された陽極ワイヤとを備える電解コンデンサに利用することができる。本開示に係る電解コンデンサは、低いＥＳＲが求められる様々な用途に利用できる。
２０：電解コンデンサ
１０：コンデンサ素子
１：陽極体
２：陽極ワイヤ
２ａ：第一部分
２ｂ：第二部分
２１：芯部
２２：表層部
３：誘電体層
４：固体電解質層
５：陰極層
５ａ：カーボン層
５ｂ：金属ペースト層
６：陽極部
７：陰極部
８：導電性部材
１１：外装樹脂
１３：陽極リード端子
１４：陰極リード端子
１４ａ：接合部
１０１Ａ～１０１Ｃ：陽極体の主面
１０２Ａ～１０２Ｃ：接続面
１０３Ａ：第２の接続面

Claims (17)

  1. 多孔質の陽極体と、
    前記陽極体に一部が埋設された陽極ワイヤと、
    前記陽極体の表面に形成された誘電体層と、
    前記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、
    を含むコンデンサ素子を備え、
    前記陽極体は、第１金属で形成され、
    前記陽極ワイヤは、前記第１金属とは組成が異なる第２金属で形成され、
    前記第２金属の導電率Ｓ２は、前記第１金属の導電率Ｓ１よりも大きく、
    前記陽極ワイヤは、不純物を除いてタングステンで構成される、電解コンデンサ。
  2. 前記導電率Ｓ２と前記導電率Ｓ１との比：Ｓ２／Ｓ１が、１．５以上である、請求項１に記載の電解コンデンサ。
  3. 前記第１金属の構成元素と、前記第２金属の構成元素とが、全率固溶型合金を形成可能である、請求項１または２に記載の電解コンデンサ。
  4. 前記第２金属の融点が１５００℃以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  5. 前記陽極ワイヤの直径Ｄｗが、０．３ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  6. 前記陽極ワイヤの前記陽極体に埋設されている部分の長さＬｗが、前記陽極ワイヤの長手方向における前記陽極体の長さＬａの１０％以上、８０％以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  7. 前記第１金属は、タンタルおよびニオブの少なくとも一方を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  8. 前記第１金属が少なくともタンタルを含み、
    前記第２金属が少なくともタングステンを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  9. 前記固体電解質層は、導電性高分子を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  10. 多孔質の陽極体と、
    前記陽極体に一部が埋設された陽極ワイヤと、
    前記陽極体の表面に形成された誘電体層と、
    前記誘電体層の少なくとも一部を覆う固体電解質層と、
    を含むコンデンサ素子を備え、
    前記陽極体は、第１金属で形成され、
    前記陽極ワイヤは、芯部と、前記芯部の表面の少なくとも一部を覆う表層部と、を有し、
    前記芯部は、前記第１金属とは組成が異なる第２金属で形成され、
    前記表層部は、前記第２金属とは組成が異なる第３金属で形成され、
    前記第３金属は、前記第１金属と共通の構成元素を含むか、または前記第１金属の構成元素と全率固溶型合金を形成可能な構成元素を含み、
    前記第１金属が少なくともニオブを含み、
    前記第３金属が少なくともタンタルを含む、電解コンデンサ。
  11. 前記第１金属と共通する前記第３金属の構成元素、および前記第１金属と全率固溶型合金を形成可能な前記第３金属の構成元素は、弁作用金属元素である、請求項１０に記載の電解コンデンサ。
  12. 前記表層部の厚みが、０．０１μｍ以上、８５０μｍ以下である、請求項１０または１１に記載の電解コンデンサ。
  13. 前記第２金属の導電率Ｓ２は、前記第３金属の導電率Ｓ３よりも大きい、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  14. 前記導電率Ｓ２と前記導電率Ｓ３との比：Ｓ２／Ｓ３をＡとするとき、前記芯部の直径Ｄｃと前記陽極ワイヤの直径Ｄｗとの比：Ｄｃ／Ｄｗが、（１／２Ａ）1/2以上である、
    請求項１３に記載の電解コンデンサ。
  15. 前記芯部と前記表層部との境界面が粗面化されている、請求項１０～１４のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  16. 前記第３金属は、タンタルと、タングステンおよびモリブデンの少なくとも一方と、を含む、請求項１０～１５のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
  17. 前記第１金属が少なくともタンタルを含み、
    前記第２金属が少なくともタングステンを含み、
    前記第３金属が少なくともタンタルを含む、請求項１０～１６のいずれか１項に記載の電解コンデンサ。
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