DE60032828T2

DE60032828T2 - Verfahren zu Herstellung eines Festelektrolytkondensators, und Vorrichtung zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE60032828T2
Application number: DE60032828T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Hirakata-shi Kobatake; Kenji Muko-shi Kuranuki; Yukari Kyoto-shi Shimamoto; Hiromichi Uji-shi Yamamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-02-17
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2020-02-17
Also published as: JP3663952B2; US6368363B1; SG84567A1; CN1264138A; DE60032828D1; EP1030327A2; EP1030327B1; EP1030327A3; TW442808B; JP2000243663A; CN1198300C

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators mit einem hochpolymeren Festelektrolyt und einer Vorrichtung zum Herstellen desselben.
Hintergrund der Erfindung
Beim neuesten Trend zu höheren Frequenzen in Stromquellenschaltungen in elektronischen Vorrichtungen wird von den verwendeten Elektrolyt-Kondensatoren verlangt, dass sie ausgezeichnete Hochfrequenz-Eigenschaften aufweisen. Um dieser Anforderung nachzukommen, wird, um niedrige Impedanz in Hochfrequenzbereichen zu verwirklichen, ein Festelektrolyt-Kondensator unter Verwendung eines leitenden Hochpolymers vorgeschlagen, der hohe Leitfähigkeit, erhalten durch elektrolytische Polymerisation als Festelektrolyt, aufweist.
Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators unter Verwendung von leitendem Hochpolymer als Festelektrolyt wird als ein Verfahren zum Ausbilden eines leitenden hochpolymeren Films oder eines anodischen Ausbildungsfilms (Dielektrikum), der einen elektrischen Isolator aufweist, vorgeschlagen, ein Verfahren zum Ausbilden eines leitenden hochpolymeren Films zu entwickeln, das einen Schritt zum Ausbilden eines Metalloxids (zum Beispiel Mangandioxid) umfasst, das auf einem anodischen Ausbildungsfilm ausgebildet ist, oder einem leitenden hochpolymeren Film (zum Beispiel leitendem hochpolymeren Film mit durch Ammonium-Persulfat chemisch oxidiertem Pyrol), der durch chemische Oxidationspolymerisation als eine Leiterschicht ausgebildet ist, und einen Schritt der Stromzufuhr zu dieser Leiterschicht umfasst, um elektrolytische Polymerisation durchzuführen.
Um jedoch einen hochpolymeren Film durch elektrolytische Polymerisation gleichzeitig in den einzelnen Kondensatorelementen einer Vielzahl von Kondensatorelementen aus zubilden, ist das folgende Verfahren erforderlich. Das heißt, wie in 10 gezeigt, in einer elektrolytischen Lösung 6, die Monomere, wie Pyrol und einen Grundelektrolyt enthält (hier Polymerisationslösung genannt), jede Anoden-Elektrode 8, die ein Ventilmetall aufweist, und jede Strom zuführende Elektrode 9 (hier Polymerisationselektrode genannt), sind miteinander in Kontakt. Unter Verwendung dieser Polymerisationselektrode 9 als die positive Elektrode wird Spannung zwischen der Polymerisationselektrode 9 und der Kathode 10 angelegt, und elektrolytische Polymerisation durchgeführt. In diesem Fall ist die Polymerisationselektrode 9 direkt mit der Leiterschicht auf dem anodischen Ausbildungsfilm der Anoden-Elektrode 8 des Ventilmetalls in Kontakt.
Das konventionelle Verfahren zum Herstellen von Festelektrolyt-Kondensatoren erfordert jedoch komplizierte Schritte, wie einen Schritt der Bereitstellung einer Polymerisations-Elektrode 9 für ein Kondensatorelement, und einen Schritt zum Kontaktieren zwischen einer Polymerisations-Elektrode und einer Anoden-Elektrode 8 des Ventilmetalls. Es ist daher schwierig, effizient Massenproduktion zu betreiben.
Außerdem kann der anodische Ausbildungsfilm, wenn die Polymerisationselektrode 9 mit der Leiterschicht auf dem anodischen Ausbildungsfilm der Elektrode 8 Kontakt hat, beschädigt werden und ein fehlerhaftes Teilstück verursachen. Das fehlerhafte Teilstück kann mit dem leitenden hochpolymeren Film, der als Kathode verwendet wird, in Kontakt treten. Dem entsprechend kann das nach diesem Verfahren hergestellte Produkt einen großen Leckstrom und eine niedrige Spannungsfestigkeit aufweisen. Beim konventionellen Verfahren war es deshalb schwierig, ein Kondensatorelement zur Realisierung eines Festelektrolyt-Kondensators von hoher Zuverlässigkeit zu erhalten.
Beim Zusammenbau eines Festelektrolyt-Kondensators unter Verwendung eines Kondensatorelements, das nach diesem konventionellen Verfahren hergestellt worden ist, ist es jedoch erforderlich, unabhängige Anschlussteile (nicht gezeigt) einzeln an die Anode und Kathode (nicht gezeigt), die auf dem Kondensatorelement ausgebildet ist, anzuschließen, und sie mit einem äußeren Harz abzudecken. Dies zieht jedoch viele Probleme nach sich hinsichtlich der Genauigkeit des Zusammenbaus und der Anzahl der Zusammenbauschritte.
Ein Verfahren zum Herstellen von Festelektrolyt-Kondensatoren ist in JP 03 023614 A beschrieben. Ein leitendes Band wird für die elektrolytische Polymerisation verwendet.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der Herstellung eines Festelektrolyt-Kondensators mit ausgezeichneten Eigenschaften, herausragender Zuverlässigkeit und außergewöhnlicher Massenproduzierbarkeit sowie eine Vorrichtung zum Herstellen desselben vorzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Herstellungsverfahren von erfindungsgemäßen Festelektrolyt-Kondensatoren ist durch die Merkmale von Anspruch 1 festgelegt.
Eine Vorrichtung zum Herstellen von erfindungsgemäßen Festelektrolyt-Kondensatoren ist durch die Merkmale von Anspruch 7 festgelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein konzeptionelles Diagramm einer Herstellvorrichtung, die ein Verfahren zum Herstellen eines Kondensatorelements bei einem Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Draufsicht, die ein Stadium der Öffnung von Löchern in einer Anoden-Folie bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Draufsicht, die ein Stadium des Anklebens eines elektrisch isolierenden Bandes auf eine Anoden-Folie bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die eine Anoden-Folie vor dem Ausbilden oder anderer Behandlung des Schneidebereichs bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
5 ist eine grundlegende perspektivische Sicht, die Kathoden-Ausleitteile bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt, die einzeln und unabhängig ausgebildet sind.
6 ist eine Draufsicht, die eine Anoden-Folie, an die eine leitendes Band angeklebt ist, bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
7 ist eine Teilansicht eines Metall-Leiterrahmens, der in einem Schritt des Zusammenbaus eines Festelektrolyt-Kondensators bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet wird.
8 ist eine Teilansicht, die einen Festelektrolyt-Kondensator zeigt, der durch Formung eines äußeren Harzes auf einem Metall-Leiterrahmen bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ausgebildet ist.
9 ist ein Diagramm eines Verfahrensablaufs bei einem Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
10 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau eines elektrolytischen Polymerisationstanks bei einem konventionellen Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators zeigt.

1: Anoden-Folie
2: isolierendes Band
3: Anoden-Ausleitteil
4: Kathoden-Ausleitteil
5: leitendes Band
6: Polymerisationslösung
7: vier unabhängige Kathoden
11: Schritt der Ausbildungsbehandlung
12: Schritt des Ausbildens einer Leiterschicht
13: Schritt des Anklebens eines leitenden Bandes
14: Polymerisationsschritt
15: Schritt des Abziehens des leitenden Bandes
16: Metall-Leiterrahmen
17: Element-Baueinheit
18: Anoden-Anschluss
19: Kathoden-Anschluss
20: Festelektrolyt-Kondensator
23: Schlitz
24: Vorsprünge

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Ein Verfahrensablauf, der ein Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt, in 9 dargestellt. In 9 umfasst das Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Festelektrolyt-Kondensators:
einen Schritt des durchgehenden Öffnens von Löchern in vorgegebenen Intervallen in der Längsrichtung einer fortlaufenden Streifenanoden-Folie, die aus Ventilmetall besteht
einen nachfolgenden Schritt des Auftrennens der Streifenanoden-Folie, sodass die Seite des Endteils in der Breitenrichtung ein Kathoden-Ausleitteil sein kann und dass die Seite des Mittelteils ein Anoden-Ausleitteil durch Ankleben eines elektrisch isolierenden Bandes auf die Vorder- und die Rückseite der Anoden-Folie sein kann, um die Löcher abzudecken,
ein nachfolgender Schritt des durchgehenden Ausbildens einer Vielzahl von Vorsprüngen durch Anordnen von Schlitzen in vorgegebenen Intervallen in dem Endteil des Kathoden-Ausleitteils,
ein nachfolgender Schritt des Ausbildens eines anodischen Ausbildungsfilms als ein Dielektrikum auf der Oberfläche der Anoden-Folie,
ein nachfolgender Schritt des gleichmäßigen Anklebens eines Leiters auf den anodischen Ausbildungsfilm des Kathoden-Ausleitteils in mindestens einem vereinzelten Zustand oder einem Schichtzustand,
ein nachfolgender Schritt des Ausbildens eines leitenden hochpolymeren Films in dem Kathoden-Ausleitteil durch die Leiterschicht durch Ankleben eines leitenden Bandes auf das isolierende Band und Durchführen von elektrolytischer Polymerisation durch Auslösen der Polymerisation mithilfe des leitenden Bandes,
ein nachfolgender Schritt des Herstellens von einzelnen flachen Kondensatorelementen durch Abziehen des leitenden Bandes und Abschneiden der Streifenanoden-Folie in einzelne Stücke,
ein nachfolgender Schritt des Laminierens einer Vielzahl der flachen Kondensatorelemente an vorgegebenen Positionen jedes Anschlusses einer Vielzahl von Anschlüssen, die in gleichmäßigen Intervallen in einem Streifenmetall-Leiterrahmen vorhanden sind, und des elektrischen Verbindens der einzelnen Kondensatorelemente mit den Anschlüssen,
ein nachfolgender Schritt des vollständigen Abdeckens der Vielzahl von Kondensatorelementen mit einem äußeren Harz, sodass ein Teil der Anschlüsse nach außen frei liegen kann,
ein nachfolgender Schritt des Schneidens der abgedeckten Elemente in einzelne Stücke und deren Trennens von dem Metall-Leiterrahmen.
Bei diesem Aufbau ist es einfach, in den Schritten von der Ausbildungsbehandlung bis zur elektrolytischen Polymerisation zum fortgesetzten Herstellen einer Vielzahl von Kondensatorelementen zu arbeiten und die Massen-Produzierbarkeit ist namhaft verbessert.
Außerdem wird dem Auftreten von schadhaften Teilen infolge Beschädigung der Anoden-Folie vorgebeugt, da elektrolytische Polymerisation durch Anlegen einer Spannung an die Leiterschicht durch Auslösen der Polymerisation mithilfe des leitenden Bandes durchgeführt wird, welches angrenzend angeklebt worden ist, ohne mit dem Kathoden-Ausleitteil Kontakt einzugehen. Folglich wird ein Kontakt des leitenden hochpolymeren Films als Kathode mit dem schadhaften Teil verhindert. Dadurch ist das Vorkommen eines schadhaften Teils im leitenden hochpolymeren Film unterbunden. Als Ergebnis bietet die Erfindung ein Kondensatorelement für Festelektrolyt-Kondensatoren, die ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen, wie einen niedrigen Leckstrom, hohe Spannungsfestigkeit und eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit.
Vorzugsweise umfasst der Schritt der Ausbildung des leitenden Films einen Schritt der Ausbildung des leitenden hochpolymeren Films durch elektrolytische Polymerisation unter Verwendung des leitenden Bandes als eine gemeinsame Anode und unter Verwendung einer Vielzahl von Kathoden, die an unabhängige Stromquellen angeschlossen sind. Bei diesem Aufbau wird zusätzlich zu den obigen Maßnahmen das Potential zur Zeit der elektrolytischen Polymerisation gleichmäßig an jeden Kathoden-Ausleitteil angelegt. Als ein Ergebnis wird ein leitender hochpolymerer Film, der einen gleichförmigen Film aufweist, ausgebildet.
Vorzugsweise besteht das Trägermaterial des leitenden Bandes aus mindestens einem Metall, das keine anodische Oxidationseigenschaften aufweist und aus rostfreiem Stahl und Nickel ausgewählt ist, und das Klebematerial ein Klebemittel enthält, das einfach von der Klebefläche abgezogen werden kann. Bei diesem Aufbau werden die obigen Wirkungen weiter verstärkt.
Vorzugsweise enthält der leitende hochpolymere Film ein Polymer, das wenigstens einen Bestandteil, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Pyrol, Thiopen, Furan und Derivaten davon besteht, als eine Wiederholungseinheit. Bei dieser Beschaffenheit werden die obigen Wirkungen weiter verstärkt.
Eine Vorrichtung zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst:
eine Bohreinheit zum durchgehenden Öffnen einer Vielzahl von Löchern in vorgegebenen Intervallen in der Längsrichtung einer durchgehenden Streifenanoden-Folie, die aus einem Ventilmetall besteht,
eine Anklebeinheit für isolierendes Band zum Ankleben des isolierenden Bandes an die Vorder- und Rückseite der Anoden-Folie, um die Vielzahl von Löchern abzudecken,
eine Schlitzbildungseinheit zum Ausbilden von Schlitzen in vorgegebenen Intervallen im Endteil in der Breitenrichtung der Anoden-Folie,
eine Ausbildungsbehandlungseinheit zum Ausbilden eines anodischen Oxidfilms durch Ausbildungsbehandlung auf einem Schneidebereich der Anodenfolie, die durch das Ausbilden der Schlitze erzeugt wird,
eine Ausbildungseinheit für eine Leiterschicht zum Ausbilden einer Mangan-Dioxidschicht durch Auftragen einer wässrigen Lösung aus Mangannitrat auf den Endteil der Anoden-Folie nach der Ausbildungsbehandlung und Durchführung von Pyrolyse,
eine Anklebeinheit für leitendes Band zum Ankleben eines leitenden Bandes auf ein isolierendes Band von einer Anoden-Folie nach der Ausbildung der Leiterschicht,
eine Polymerisationseinheit zum Ausbilden eines leitenden hochpolymeren Films in dem Endteil durch Eintauchen der Anoden-Folie, an welche das leitende Band angeklebt ist, in eine Polymerisationslösung, und elektrolytischem Polymerisieren,
eine Abzieheinheit für das leitende Band zum Abziehen des leitenden Bandes von der Anoden-Folie nach der Polymerisation,
eine Element-Trenneinheit zum Erhalten flacher Kondensatortelemente durch Schneiden der Anoden-Folie, von welcher das leitende Band abgezogen worden ist, in einzelne Stücke,
eine Element-Laminiereinheit zum Laminieren und Einbau einer Vielzahl von flachen Kondensatorelementen an vorgegebenen Positionen einer Vielzahl von Anschlüssen, die in gleichmäßigen Intervallen im Streifenmetall-Leiterrahmen vorhanden sind,
eine Verbindungseinheit zum elektrischen Verbinden der Elektrodenteile der Vielzahl von Elementen mit den Anschlüssen,
eine Formeinheit zum vollständigen Abdecken der Vielzahl von Kondensatorelementen mit einem äußeren Harz, sodass ein Teil der Anschlüsse nach außen frei gelegt sein kann, und
eine Erzeugnis-Teileinheit zum Abtrennen der Kondensatorelemente nach dem Formen in einzelne Stücke.
Bei diesem Aufbau kann eine Reihe von Vorgängen fortlaufend ausgeführt werden. In der Folge wird die Produktivität außerordentlich verbessert. Ferner wird ein Festelektrolyt-Kondensator erhalten, der eine vorzügliche Genauigkeit des Zusammenbaus und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Vorzugsweise wird bei der Polymerisationselektrode, wenn elektrolytische Polymerisation durchgeführt wird, das leitende Band, das auf dem isolierenden Band der Anoden-Folie angeklebt ist, als gemeinsame positive Elektrode verwendet, und eine Vielzahl von Plättchen aus rostfreiem Stahl, die unabhängig auf der Oberfläche der Polymerisationslösung angeordnet sind, damit sie der Vielzahl von Kathoden-Ausleitteilen entsprechen, die als unabhängige Kathoden verwendet werden, und die Polymerisationseinheit zusammengesetzt ist, um eine Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode anzulegen. Bei diesem Aufbau wird das Potential gleichmäßig an die Kathoden-Ausleitteile zum Zeitpunkt der elektrolytischen Polymerisation angelegt. Als Ergebnis wird ein leitender hochpolymerer Film ausgebildet, der einen gleichförmigen Film aufweist.
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen werden unten exemplarische erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben:
Exemplarische Ausführungsform 1
1 ist ein konzeptuelles Diagramm einer Herstellungsvorrichtung zum Herstellen von Elementen eines Festelektrolyt-Kondensators gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. 9 zeigt einen Verfahrensablauf der Herstellung eines Festelektrolyt-Kondensators der erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Aufbau der Herstellungsvorrichtung und die Struktur des Herstellungsverfahrens sind nicht auf diese dargestellten Beispiele beschränkt. Bei der folgenden Erläuterung des Ablaufs des Herstellungsverfahrens wird jeder Vorgang gemäß 1 und 9 beschrieben.
2 zeigt ein Stadium der durchgehenden Öffnung von Löchern in einer Anoden-Folie 1 in vorbestimmten Intervallen in der Längsrichtung, die aus einem Ventilmetall besteht. In einer Ausführungsform sind zwei Reihen von Löchern 1a in der Breitenrichtung ausgebildet. Die Anoden-Folie 1 ist eine Aluminium-Folie (Dicke 100 μm). Die Oberfläche der Aluminium-Folie weist eine elektrochemisch aufgeraute Fläche auf, und ein anodischer Ausbildungsfilm, der durch eine Ausbildungsspannung von 35 V ausgebildet wird, ist an deren Oberfläche angeordnet.
3 zeigt ein Stadium des Anklebens eines elektrisch isolierenden Bandes 2, um die Löcher 1a der Anoden-Folie 1 von 2 auf der Vorder- und der Rückseite abzudecken. Durch Ankleben dieses isolierenden Bandes 2 auf die Anoden-Folie ist diese in einen Anoden-Ausleitteil 3 und einen Kathoden-Ausleitteil 4 aufgetrennt, wie unten beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, werden die unabhängigen Kathoden-Ausleitteile 4 durch Ausbildung von Schlitzen in vorgegebenen Intervallen in dem End-Teil in der Breitenrichtung der Anoden-Folie 1, an welche das isolierende Band 2 von 3 angeklebt ist, einzeln ausgebildet. Das heißt, die Streifenanoden-Folie 1 weist eine Vielzahl von Vorsprüngen auf, die an beiden Enden ausgebildet sind, und die Vielzahl von Vorsprüngen weist Kathoden-Ausleitteile 4 auf. Der Kathoden-Ausleitteil 4 misst beispielsweise 3 mm × 4 mm. Wie in 4 durch eine unterbrochene Linie angezeigt, sind die Anoden-Ausleitteile 3 und die Kathoden-Ausleitteile 4, welche schließlich in einzelne Teile aufgeteilt sind, durch ein isolierendes Band 2 getrennt.
5 ist eine vergrößerte Sicht der wesentlichen Teile der Kathoden-Ausleitteile 4, die unabhängig einzeln ausgebildet sind durch Ausbildung solcher Schlitze wie oben erwähnt ist. Wie aus 5 ersichtlich, deckt das isolierende Band 2, das angeklebt ist, um die Löcher 1a, die in der Anoden-Folie 1 ausgebildet sind, abzudecken, die Löcher 1a vollständig ab. Dementsprechend ist es beim Vorgang der Herstellung von Elementen, die später erwähnt werden, wirkungsvoll, das hinauf Kriechen der wässrigen Lösung von Mangannitrat oder der Polymerisationslösung auf die Seite des Anoden-Ausleitteils 3 zu verhindern.
In der Folge wurde durch den Schneidebereich der Anoden-Folie 1, der in 4 dargestellt ist, ein anodischer Oxidationsfilm ausgebildet (Ausbildungsbehandlungsschritt 11, dargestellt in 1).
Die wässrige Lösung aus Mangannitrat wurde nacheinander auf die Kathoden-Ausleitteile 4 aufgetragen und durch Pyrolyse wurde eine Mangan-Dioxidschicht während 5 Minuten bei 300°C als eine Leiterschicht (Ausbildungsschritt einer Leiterschicht 12 in 1) ausgebildet.
Auf die auf diese Weise vorbereitete Anoden-Folie 1 wurde ein leitendes Band 5 angeklebt, wie in 6 gezeigt ist (Anklebschritt 13 des leitenden Bands in 1).
Ferner wurden die Anoden-Folien 1, an welche das leitende Band 5 bei der obigen Vorbereitung angeklebt wurde, der Reihe nach in die Polymerisationslösung 6 (eine wässrige Lösung von 0,2 Mol/Liter Pyrol und 0,1 Mol/Liter Alkylnaphthalensulphonat) getaucht. Unter Verwendung des leitenden Bandes 5 als eine gemeinsame positive Elektrode und Verwendung von vier Plättchen aus rostfreiem Stahl, die auf der Oberfläche der Flüssigkeit als vier unabhängige Kathoden 7 angeordnet wurden, wurde eine Spannung zwischen der positiven Elektrode und den negativen Elektroden angelegt, und elektrolytische Polymerisation wurde durchgeführt. Ein leitender hochpolymerer Film wird auf der ganzen Oberfläche der Kathoden-Ausleitteile 4 ausgebildet. In der Zeitspanne vom Stellen der Anoden-Folie in den Tank mit der Polymerisationslösung bis zu deren Entnahme wurde die Polymerisation vom leitenden Band 5 ausgelöst und eine leitender hochpolymerer Film wurde auf der gesamten Oberfläche der Kathoden-Ausleitteile 4 in etwa 30 Minuten ausgebildet (Polymerisationsschritt 14 in 1).
Außerdem wurde die Anoden-Folie, die den leitenden hochpolymeren Film bildet, aus der Polymerisationslösung 5 genommen, und das anklebende leitende Band 5 wurde abgezogen (Abziehschritt 15 des leitenden Bandes in 1).
Auf diese Art und Weise wurde eine Reihe von Schritten von der Ausbildungsbehandlung bis zur Polymerisation durchgehend ausgeführt, wie in 1 gezeigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wurden die sequentiellen Bearbeitungsvorgänge ausgeführt, sodass die Rollen zum Fördern dieser Muster nicht in Kontakt mit den Kathoden-Ausleitteilen 4 kommen können.
Nach dem Ausbilden des leitenden hochpolymeren Films wurden eine mit Kohle bemalte Schicht und eine mit Silber bemalte Schicht in bestimmten Teilbereichen des leitenden hochpolymeren Films ausgebildet.
Ein als Kondensatorelement verwendeter Teilbereich wurde einzeln abgeschnitten und ein Kondensatorelement wurde angefertigt.
Dann werden beim Herausnehmen des Kathoden-Leiters und des Anoden-Leiters die einzelnen Kondensatorelemente äußerlich mit einem Epoxydharz beschichtet.
Auf diese Weise wurde ein Festelektrolyt-Kondensator fertig gestellt.
Bei dieser Ausführungsform können, wie erforderlich, vielfache unabhängige negative Elektroden verwendet werden.
Bei den Kondensatorelementen für Festelektrolyt-Kondensatoren, die auf diese Weise hergestellt werden, wurden die anfänglichen Kenndaten der elektrostatischen Kapazität, Tangente des Verlustwinkels (dielektrische Verlusttangente), Leckstrom (angelegte 10 V, 2 Minuten) und Spannungsfestigkeit (Durchschlagsspannung von Festelektrolyt-Kondensatoren durch Heben der Spannung bei einer Rate von 0,2 V/Sek.) gemessen.
Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Exemplarische Ausführungsform 2
Anstelle des Vorgangs der Herstellung der exemplarischen Ausführungsform 1 misst der Kathoden-Ausleitteil 4 2 mm × 2 mm. Als der Schritt der elektrolytischen Polymerisation unter Verwendung des leitenden Bandes 5 oder der Polymerisationselektrode als der positiven Elektrode und einem einzelnen Plättchen aus rostfreiem Stahl als die Kathode, wurde eine Spannung zwischen der positiven Elektrode und der Kathode angelegt und ein leitender hochpolymerer Film wurde auf der ganzen Oberfläche des Kathoden-Ausleitteils 4 in etwa 10 Minuten ausgebildet. Die anderen Schritte sind dieselben, wie in der exemplarischen Ausführungsform 1. Dadurch wurden Kondensatorelemente für Festelektrolyt-Kondensatoren der exemplarischen Ausführungsform 2 angefertigt. Die anfänglichen Kenndaten dieser Kondensatorelemente sind in Tabelle 1 dargestellt.
Vergleichsbeispiel
Anstelle der exemplarischen Ausführungsform 1 wurde ein leitender hochpolymerer Film auf dem anodischen Oxidationsfilm durch ein chemisches Oxidations-Polymerisationsverfahren unter Verwendung von Pyrol ausgebildet. Als Oxydationsmittel bei der chemischen Oxidations-Polymerisation wurde Ammoniumpersulfat verwendet. Während die einzelnen Polymerisationselektroden zur Kontaktaufnahme mit der Oberfläche des leitenden hochpolymeren Films, die in einzelnen Vorsprüngen ausgebildet ist, veranlasst werden, wurde elektrolytische Polymerisation in elektrolytischer Polymerisationslösung durchgeführt und ein leitender hochpolymerer Film wurde aus der Oberfläche der einzelnen Vorsprünge ausgebildet. Das heißt, dass dieses Beispiel nicht den Schritt der Verwendung des leitenden Bandes aufweist. Das Beispiel umfasst auch nicht den Schritt der Verwendung des leitenden Bandes. In diesem Beispiel wird eine leitende hochpolymere Schicht auf der Oberfläche eines der Vorsprünge durch elektrolytische Polymerisation ausgebildet, und eine leitende hochpolymere Schicht wird auf der Oberfläche eines anderen Vorsprungs durch elektrolytische Polymerisation ausgebildet, und dieser Vorgang wird wiederholt. Die elektrolytische Polymerisationslösung setzt sich aus den gleichen Bestandteilen zusammen wie bei der exemplarischen Ausführungsform 1. Folglich wurde ein leitender hochpolymerer Film, der dieselbe Zusammensetzung wie die exemplarische Ausführungsform 1 aufwies, auf dem leitenden hochpolymeren durch chemische Oxidations-Polymerisation ausgebildeten Film ausgebildet. Die anderen Schritte sind dieselben wie bei der exemplarischen Ausführungsform 1. Auf diese Weise wurden Kondensatorelemente für Festelektrolyt-Kondensatoren des Vergleichsbeispiels angefertigt. Die anfänglichen Kenndaten dieser Kondensatorelemente sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
In Tabelle 1 sind die Nenngrößen der exemplarischen Ausführungsform 1: 10 V, 3,3 μF, die Nenngrößen der exemplarischen Ausführungsform 2 sind: 10 V, 1,1 μF, und die Nenngrößen des Vergleichsbeispiels sind: 10 V, 3,3 μF.
Wie aus dieser Tabelle ersichtlich ist, weisen die Kondensatorelemente für Festelektrolyt-Kondensatoren der exemplarischen Ausführungsformen niedrigen Leckstrom und hohe Spannungsfestigkeit auf. Ferner wird durch Ausbilden einer Vielzahl von Schlitzen 23 auf beiden Seiten der Streifenanoden-Folie 1 eine Vielzahl von Vorsprüngen 24 ausgebildet und ein leitender hochpolymerer Film wird auf der Vielzahl von Vorsprüngen 24 ausgebildet, sodass eine Vielzahl von Elementen mittels elektrolytischer Polymerisation durchgehend hergestellt werden kann. Im Ergebnis wird eine ausgezeichnete Massenproduzierbarkeit erreicht.
Außerdem kann unter Verwendung eines leitenden Bandes 5 als die Polymerisationselektrode beim Verfahren des Ausbildens des leitenden hochpolymeren Films, im Vergleich zu dem Verfahren, das im Vergleichsbeispiel das leitende Band nicht verwendet hat, der leitende hochpolymere Film leicht auf der Vielzahl von Vorsprüngen ausgebildet werden. Im Ergebnis wird eine ausgezeichnete Massenproduzierbarkeit erreicht.
In den exemplarischen Ausführungsformen 1 und 2 wurde Aluminium als die Anoden-Folie 1 verwendet, aber ohne darauf beschränkt zu sein, kann die Anoden-Folie auch aus Tantal, Titan oder dergleichen bestehen. Die Form und die Abmessungen der Vorsprünge sind nicht auf die Werte der dargestellten Ausführungsformen allein beschränkt. Mangan-Dioxid wurde als die Leiter-Schicht verwendet, aber ohne Beschränkung darauf können andere Leiter-Schichten, die elektrische Leitfähigkeit aufweisen, verwendet werden. Pyrol wurde als das Material der elektrolytischen Polymerisation zum Ausbilden leitender hochpolymerer Filme verwendet, aber Thiophen, Furan und Derivate davon können ebenfalls in derselben Art, wie oben erwähnt, verwendet werden. Als der Trägerelektrolyt wurde Alkylnaphthalensulfonat verwendet, aber ohne Beschränkung auf dieses können andere elektrolytische Trägermaterialien verwendet werden. Die Anzahl der Schritte und die Reihenfolge der Schritte sind nicht beschränkt auf die exemplarischen Ausführungsformen allein, und eine andere Anzahl von Schritten oder deren Reihenfolge können ebenso angewandt werden.
Exemplarische Ausführungsform 3
Eine andersartige exemplarische erfindungsgemäße Ausführungsform wird mit Bezug aus 7 und 8 beschrieben.
7 zeigt einen Streifenmetall-Leiterrahmen 16 zum Zusammenbau eines Erzeugnisses unter Verwendung von Kondensatorelementen für Festelektrolyt-Kondensatoren, die gemäß den exemplarischen Ausführungsformen 1 und 2 hergestellt sind. Dieser Streifenmetall-Leiterrahmen 16 enthält eine Vielzahl von Element-Baueinheiten 17, eine Vielzahl von Anodenanschlüssen 18, und eine Vielzahl von Kathoden-Anschlüssen 19. Die Vielzahl von Element-Aufbauteilen 17 ist in gleichmäßigen Intervallen ausgebildet. Eine Vielzahl von Kondensatorelementen ist auf den einzelnen Element-Baueinheiten 17 angeordnet. Einzelne Anoden-Anschlüsse 18 und Kathoden-Anschlüsse 19 sind mit den einzelnen Element-Baueinheiten 17 verbunden. Der Anoden-Anschluss 18 verbindet die Anode des Kondensator-Elements. Der Kathoden-Anschluss 19 verbindet die Kathode des Kondensator-Elements.
Eine Vielzahl von Kondensator-Elementen ist laminiert und auf den Element-Aufbauteilen 17 der auf diese Weise erstellten Metall-Leiterrahmen 16 angeordnet. Da nach werden die Anode und Kathode des Kondensatorelements mit dem Anoden-Anschluss 18 beziehungsweise dem Kathoden-Anschluss 19 elektrisch verbunden. Die Vielzahl der Kondensatorelemente ist ganz und vollständig von einem äußeren Harz durch Formung zugedeckt. Dadurch wurde ein Festelektrolyt-Kondensator ausgebildet.
8 zeigt den Stand des Festelektrolyt-Kondensators nach der Formung. Wie in 8 dargestellt, wird ein Festelektrolyt-Kondensator 20 von einem äußern Harz vollständig geformt.
Die Vielzahl von Festelektrolyt-Kondensatoren 20, die auf diese Weise zusammengebaut sind, wird in verschiedenen Schritten, wie erforderlich, weiter verarbeitet.
Später werden die einzelnen Festelektrolyt-Kondensatoren aus dem Metall-Leiterrahmen 16 abgetrennt. Dadurch werden einzelne Festelektrolyt-Kondensatoren erhalten. Nach diesem Verfahren wird eine Vielzahl von Festelektrolyt-Kondensatoren durchgehend zusammengebaut. Demgemäß werden die Festelektrolyt-Kondensatoren, die eine ausgezeichnete Aufbaugenauigkeit und hohe Zuverlässigkeit aufweisen, mit einer höheren Effizienz erzeugt.
Wie aus den exemplarischen Ausführungsformen ersichtlich ist, kann nach dem Herstellungsverfahren einschließlich eines Schritts der Ausbildung von leitenden hochpolymeren Filmen mittels durchgehender elektrolytischen Polymerisation auf jedem Vorsprung einer Vielzahl von Vorsprüngen durch Ankleben eines isolierenden Bandes auf die Streifenanoden-Folie mit einer Vielzahl von Vorsprüngen, eine Vielzahl von Kondensatorelementen vom Ausbildungsbehandlungsschritt bis zum elektrolytischen Polymerisationsschritt durchgehend verarbeitet werden, und die Arbeit wird äußerst einfach. Im Ergebnis wird die Massen-Produzierbarkeit maßgeblich verbessert. Außerdem werden Festelektrolyt-Kondensatoren mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten.
Darüber hinaus wird das leitende Band angeklebt, ohne den Kathoden-Ausleitteil zu berühren, und die Polymerisation wird durch Anlegen einer Spannung durch die Leiter-Schicht von diesem leitenden Band ausgelöst, elektrolytische Polymerisation wird durchgeführt und deshalb wird die Anoden-Folie nicht beschädigt und das Auftreten schadhafter Teile verhindert, wobei der Kontakt zwischen dem schadhaften und dem als Kathode verwendeten leitenden hochpolymeren Film vermieden wird. Als Ergebnis wird ein Kondensatorelement für Festelektrolyt-Kondensatoren erhalten, das vorzügliche Eigenschaften wie solche eines niedrigen Leckstroms, hoher Spannungsfestigkeit und höherer Zuverlässigkeit aufweist.
Außerdem wird der Vorgang vom Schritt des Laminierens einer Vielzahl von Kondensatorelementen bis zum Schritt der Formung der Vielzahl von laminierten Kondensatorelementen mit einem Harz durchgehend ausgeführt unter Verwendung eines Reifenmetall-Leiterrahmens in der Form eines Anschlusses. Entsprechend können Festelektrolyt-Kondensatoren mit ausgezeichneter Aufbaugenauigkeit und hoher Zuverlässigkeit bei hoher Effizient hergestellt werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators, das umfasst: b) Ankleben eines elektrisch isolierenden Bandes an einem Streifenmetall, das aus Ventilmetall besteht, um das Streifenmetall in einen Anoden-Ausleitteil und einen Kathoden-Ausleitteil zu trennen; c) Ausbilden einer Vielzahl von Schlitzen in dem wenigstens einen von Endteilen in einer Breitenrichtung des Streifenmetalls in vorgegebenen Intervallen, um eine Vielzahl von Vorsprüngen auszubilden; d) Ausbilden eines anodischen Ausbildungsfilms als eine dielektrische Schicht auf Flächen der Vielzahl von Vorsprüngen; f) Ankleben eines leitenden Bandes an dem elektrisch isolierenden Band; g) Durchführen elektrolytischer Polymerisation unter Verwendung des leitenden Bandes als einen Polymerisations-Ausgangspunkt, um einen leitenden Polymerfilm auf der Vielzahl von Vorsprüngen auszubilden; h) Abziehen des leitenden Bandes von dem Streifenmetall; und i) Schneiden des Streifenmetalls in einzelne Stücke, wobei jedes Stück einen Teil des Anoden-Ausleitteils und einen Teil des Kathoden-Ausleitteils enthält, um einzelne Kondensatorelemente zu erzeugen; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: a) Öffnen einer Vielzahl von Löchern in vorgegebenen Intervallen in der Längsrichtung des Streifenmetalls, wobei der Schritt a) vor dem Schritt b) durchgeführt wird; e) Gleichmäßiges Ausbilden einer Leiterschicht auf dem anodischen Ausbildungsfilm; wobei der Schritt e) vor dem Schritt f) durchgeführt wird; dass das elektrisch isolierende Band die Vielzahl von Löchern abdeckt; und dass der Anoden-Ausleitteil wenigstens eines von Endteilen in einer Breitenrichtung des Streifenmetalls ist und der Kathoden-Ausleitteil ein Mittelteil in einer Breitenrichtung des Streifenmetalls ist.
Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators nach Anspruch 1, das des Weiteren umfasst: j1) Laminieren der Kondensatorelemente an vorgegebenen Positionen jedes Paars von Anschlüssen, wobei die Anschlüsse in gleichmäßigen Intervallen an einem Paar von Streifenmetall-Leiterrahmen vorhanden sind; j2) Elektrisches Verbinden der Teile des Anoden-Ausleitteils und des Anoden-Ausleitteils der Kondensatorelemente jeweils mit den Paaren von Anschlüssen; und j3) Schneiden der verbundenen Kondensatorelemente in einzelne laminierte Stücke, um die verbundenen Kondensatorelemente von dem Paar Streifenmetall-Leiterrahmen zu trennen.
Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators nach Anspruch 2, das des Weiteren umfasst: j4) vor dem Schritt j3) Abdecken der laminierten Stücke mit einem äußeren Harz, so dass Teile des Paars von Anschlüssen nach außen frei liegen können.
Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators nach Anspruch 1, wobei der leitende Polymerfilm über elektrolytische Polymerisation unter Verwendung des leitenden Bandes als eine gemeinsame positive Elektrode und unter Verwendung jeweiliger Elektroden, die jeweils mit einer von einzelnen Stromquellen verbunden sind, als negative Elektroden in dem Schritt g) ausgebildet wird.
Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators nach Anspruch 1, wobei das leitende Band ein Trägermaterial, das aus wenigstens einem Metall besteht, das keine anodische Oxidationseigenschaften aufweist und aus rostfreiem Stahl und Nickel ausgewählt wird, und ein Klebematerial enthält, das an dem Trägermaterial angeklebt ist, und das Klebematerial in dem Schritt h) von dem Streifenmetall abgezogen wird.
Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators nach Anspruch 1, wobei ein Polymer, das wenigstens einem Bestandteil, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Pyrol, Thiophen, Furan und Derivaten davon besteht, als eine Wiederholungseinheit aufweist, als der leitende Polymerfilm in dem Schritt g) ausgebildet wird.
Vorrichtung zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators, die umfasst: eine Schlitzausbildungseinheit zum Ausbilden einer Vielzahl von Schlitzen (23) in dem wenigstens einem von Endteilen in einer Breitenrichtung eines Streifenmetalls (1) in vorgegebenen Intervallen, um eine Vielzahl von Vorsprüngen (24) auszubilden; eine Ausbildungseinheit für einen anodischen Oxidfilm zum Ausbilden eines anodischen Ausbildungsfilms als eine dielektrische Schicht auf Flächen der Vielzahl von Vorsprüngen (24); eine Klebeeinheit für leitendes Band zum Ankleben eines leitenden Bandes (5) auf einem elektrisch isolierenden Band (2); eine Polymerisationseinheit zum Durchführen elektrolytischer Polymerisation unter Verwendung des leitenden Bandes (5) als einen Polymerisations-Ausgangspunkt, um einen leitenden Polymerfilm auf der Vielzahl von Vorsprüngen (24) auszubilden; eine Abzieheinheit für das leitende Band zum Abziehen des leitenden Bandes (5) von dem Streifenmetall (1); und eine Elemente-Trenneinheit zum Schneiden des Streifenmetalls (1) in einzelne Stücke, wobei jedes Stück einen Teil eines Anoden-Ausleitteils (4) und einen Teil des Kathoden-Ausleitteils (3) enthält, um so einzelne Kondensatorelemente zu erzeugen; dadurch gekennzeichnet, dass der Endteil des Streifenmetalls (1) ein Anoden-Ausleitteil (4) ist; und dass die Vorrichtung des Weiteren umfasst: eine Bohreinheit zum durchgehenden Öffnen einer Vielzahl von Löchern (1a) in vorgegebenen Intervallen in der Längsrichtung des Streifenmetalls (1), das aus einem Ventilmetall besteht; eine Anklebeeinheit für elektrisch isolierendes Band zum Ankleben des elektrisch isolierenden Bandes (2) an dem Streifenmetall (1), um so das Loch (1a) abzudecken und das Streifenmetall (1) in den Anoden-Ausleitteil (4) und einen Kathoden-Ausleitteil (3) zu trennen, wobei der Anoden-Ausleitteil (4) wenigstens einer von Endteilen in einer Breitenrichtung des Streifenmetalls (1) ist und der Kathoden-Ausleitteil (3) ein Mittelteil in einer Breitenrichtung des Streifenmetalls (1) ist; und eine Leiterausbildungseinheit zum gleichmäßigen Ausbilden einer Leiterschicht auf dem Anoden-Ausbildungsfilm.
Vorrichtung zum Herstellen eines Festelektrolyt-Katalysators nach Anspruch 7, die des Weiteren umfasst: eine Elemente-Laminiereinheit zum Laminieren der Kondensatorelemente an vorgegebenen Positionen jedes Paars von Anschlüssen, wobei die Anschlüsse in gleichmäßigen Intervallen an einem Paar von Streifenmetall-Leiterrahmen (16) vorhanden sind; eine Verbindungseinheit zum elektrischen Verbinden der Teile des Anoden-Ausleitteils (4) und des Kathoden-Ausleitteils (3) der Kondensatorelemente mit den Paaren von Anschlüssen (18, 19); und eine Erzeugnis-Teileinheit zum Schneiden der verbunden Kondensatorelemente in einzelne laminierte Stücke, um die verbundenen Kondensatorelemente von dem Paar Streifenmetall-Leiterrahmen (16) zu trennen und einzelne Festelektrolyt-Kondensatoren (20) zu erhalten.
Vorrichtung zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators nach Anspruch 8, die des Weiteren umfasst: eine Formeinheit zum Abdecken der laminierten Stücke mit einem äußeren Harz, so dass Teile des Paars von Anschlüssen (18; 19) nach außen hin frei liegen können.
Vorrichtung zum Herstellen eines Festelektrolyt-Kondensators nach Anspruch 7, wobei die Leiterschicht-Ausbildungseinheit aufweist: eine Auftrageeinheit zum Auftragen einer wässrigen Lösung aus Mangannitrat auf die dielektrische Schicht, und eine Mangandioxid-Ausbildungseinheit zum Ausbilden einer Mangan-Dioxidschicht durch Pyrolyse der aufgetragenen wässrigen Lösung aus Mangannitrat.
Vorrichtung zum Herstellen von Festelektrolyt-Kondensatoren nach Anspruch 7, wobei die Polymerisationseinheit aufweist: einen Polymerisationsbehälter, eine Polymerisationslösung (6), die in dem Polymerisationsbehälter enthalten ist, und eine Elektrode, die in der Polymerisationslösung vorhanden ist, wobei die Funktion der Polymerisationseinheit darin besteht, den leitenden Polymerfilm über elektrolytische Polymerisation durch Anlegen einer Spannung zwischen dem leitenden Band (5) und der Elektrode auszubilden, und das leitende Band (5) als eine gemeinsame positive Elektrode wirkt und die Elektrode als eine negative Elektrode wirkt.
Vorrichtung zum Herstellen von Festelektrolyt-Kondensatoren nach Anspruch 11, wobei die Elektrode eine einer Vielzahl von Elektroden ist und die Vielzahl von Elektroden an Positionen angeordnet sind, die der Vielzahl von Vorsprüngen (24) entsprechen.
Vorrichtung zum Herstellen von Festelektrolyt-Kondensatoren nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Elektroden aus rostfreiem Stahl besteht.