JP2000040643A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
固体電解コンデンサおよびその製造方法Info
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- JP2000040643A JP2000040643A JP10208104A JP20810498A JP2000040643A JP 2000040643 A JP2000040643 A JP 2000040643A JP 10208104 A JP10208104 A JP 10208104A JP 20810498 A JP20810498 A JP 20810498A JP 2000040643 A JP2000040643 A JP 2000040643A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弁作用金属陽極体表面に施した二酸化マンガ
ン層上に導電性高分子層を化学重合にて形成させること
で小型大容量で等価直列抵抗値の小さい固体電解コンデ
ンサを得る。 【解決手段】 弁作用金属体１の表面に形成した陽極酸
化皮膜２上に比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を用
いて二酸化マンガン層３を形成し、次いでピロール、チ
オフェンあるいはその誘導体から選ばれるモノマーを用
いた化学重合により上記二酸化マンガン層３上に導電性
高分子層４をさせ、さらにカーボン層５、銀層６を設け
て得られる固体電解コンデンサ。
ン層上に導電性高分子層を化学重合にて形成させること
で小型大容量で等価直列抵抗値の小さい固体電解コンデ
ンサを得る。 【解決手段】 弁作用金属体１の表面に形成した陽極酸
化皮膜２上に比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を用
いて二酸化マンガン層３を形成し、次いでピロール、チ
オフェンあるいはその誘導体から選ばれるモノマーを用
いた化学重合により上記二酸化マンガン層３上に導電性
高分子層４をさせ、さらにカーボン層５、銀層６を設け
て得られる固体電解コンデンサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンデンサ特
性、特に小型大容量で、かつ等価直列抵抗（ＥＳＲ）の
小さい固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する
ものである。
性、特に小型大容量で、かつ等価直列抵抗（ＥＳＲ）の
小さい固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電機機器のディジタル化に伴っ
て、コンデンサも小型大容量で高周波領域でのインピー
ダンスの低いものが要望されている。従来、高周波域で
使用されるコンデンサにはプラスチックフィルムコンデ
ンサ、マイカコンデンサ、積層セラミックコンデンサな
どがあるが、フィルムコンデンサおよびマイカコンデン
サでは、形状が大きくなってしまうために大容量化が難
しく、また積層セラミックコンデンサでは、小型大容量
になればなるほど温度特性が悪くなるという欠点があ
る。
て、コンデンサも小型大容量で高周波領域でのインピー
ダンスの低いものが要望されている。従来、高周波域で
使用されるコンデンサにはプラスチックフィルムコンデ
ンサ、マイカコンデンサ、積層セラミックコンデンサな
どがあるが、フィルムコンデンサおよびマイカコンデン
サでは、形状が大きくなってしまうために大容量化が難
しく、また積層セラミックコンデンサでは、小型大容量
になればなるほど温度特性が悪くなるという欠点があ
る。
【０００３】一方、大容量コンデンサとしてはアルミニ
ウム乾式電解コンデンサあるいはアルミニウムまたはタ
ンタル固体電解コンデンサなどが知られている。アルミ
ニウム乾式電解コンデンサは低コストで大容量のものが
得られるが、電解液を用いているために電解液の液漏
れ、蒸発等により容量の減少や損失の増大が起こり、ま
た高周波特性や低温特性に劣る等の欠点がある。
ウム乾式電解コンデンサあるいはアルミニウムまたはタ
ンタル固体電解コンデンサなどが知られている。アルミ
ニウム乾式電解コンデンサは低コストで大容量のものが
得られるが、電解液を用いているために電解液の液漏
れ、蒸発等により容量の減少や損失の増大が起こり、ま
た高周波特性や低温特性に劣る等の欠点がある。
【０００４】アルミニウムあるいはタンタル固体電解コ
ンデンサは、電解質として固体の二酸化マンガンを用い
ることで容量劣化などは克服できるが、二酸化マンガン
の付着量を増加させるために、硝酸マンガン水溶液によ
る浸漬、熱分解を通常複数回乃至十数回行っている。こ
のため、熱分解時に誘電体としての酸化皮膜を損傷し、
漏れ電流が大きいという欠点がある。
ンデンサは、電解質として固体の二酸化マンガンを用い
ることで容量劣化などは克服できるが、二酸化マンガン
の付着量を増加させるために、硝酸マンガン水溶液によ
る浸漬、熱分解を通常複数回乃至十数回行っている。こ
のため、熱分解時に誘電体としての酸化皮膜を損傷し、
漏れ電流が大きいという欠点がある。
【０００５】上記のことから、二酸化マンガンに代わる
固体電解質として７，７，８，８−テトラシアノキノジ
メタン錯体（以下、ＴＣＮＱという）を用いたコンデン
サも提案されているが（特開昭５８−１７６０９号）、
ＴＣＮＱ錯体は高い導電性を示すが、熱安定性に乏しい
ためコンデンサ製造過程で分解して絶縁体になることが
あり、熱特性に問題を有している。
固体電解質として７，７，８，８−テトラシアノキノジ
メタン錯体（以下、ＴＣＮＱという）を用いたコンデン
サも提案されているが（特開昭５８−１７６０９号）、
ＴＣＮＱ錯体は高い導電性を示すが、熱安定性に乏しい
ためコンデンサ製造過程で分解して絶縁体になることが
あり、熱特性に問題を有している。
【０００６】このほか、ピロールやチオフェン等の複素
環式化合物の重合体を固体電解質として用いたコンデン
サの製造法も提案されている（特開昭６０−２４４０１
７号）。この方法は複素環式化合物の重合体を陽極酸化
皮膜上に電解酸化して導電性高分子膜を形成しようとす
るものであるが、陽極酸化皮膜層が絶縁化されているの
で、電解酸化重合によって陽極酸化皮膜層上に複素環式
化合物の重合体膜を形成させることは非常に困難であ
る。
環式化合物の重合体を固体電解質として用いたコンデン
サの製造法も提案されている（特開昭６０−２４４０１
７号）。この方法は複素環式化合物の重合体を陽極酸化
皮膜上に電解酸化して導電性高分子膜を形成しようとす
るものであるが、陽極酸化皮膜層が絶縁化されているの
で、電解酸化重合によって陽極酸化皮膜層上に複素環式
化合物の重合体膜を形成させることは非常に困難であ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】複素環式化合物の重合
体膜を陽極酸化皮膜上に形成するには、上記の電解酸化
のほかに、化学酸化重合によっても可能であるが、この
方法では陽極酸化皮膜上に強度のある膜を形成すること
ができないという問題がある。
体膜を陽極酸化皮膜上に形成するには、上記の電解酸化
のほかに、化学酸化重合によっても可能であるが、この
方法では陽極酸化皮膜上に強度のある膜を形成すること
ができないという問題がある。
【０００８】この発明は、上記に鑑みて弁金属の陽極酸
化皮膜上に比重の小さい硝酸マンガン水溶液を用いて二
酸化マンガン層を形成した後に、この二酸化マンガン層
上に複素環式化合物の重合体層を化学重合法によって形
成することによって、容量出現率が高く、しかも等価直
列抵抗（ＥＳＲ）値の低い固体電解コンデンサを提供す
ることを目的とするものである。
化皮膜上に比重の小さい硝酸マンガン水溶液を用いて二
酸化マンガン層を形成した後に、この二酸化マンガン層
上に複素環式化合物の重合体層を化学重合法によって形
成することによって、容量出現率が高く、しかも等価直
列抵抗（ＥＳＲ）値の低い固体電解コンデンサを提供す
ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明のうち請
求項１に記載の発明は、弁作用金属表面に形成した陽極
酸化皮膜上に硝酸マンガンによる二酸化マンガン層を形
成し、この二酸化マンガン層上に導電性化学重合高分子
層を形成することで固体電解コンデンサを得るものであ
る。
求項１に記載の発明は、弁作用金属表面に形成した陽極
酸化皮膜上に硝酸マンガンによる二酸化マンガン層を形
成し、この二酸化マンガン層上に導電性化学重合高分子
層を形成することで固体電解コンデンサを得るものであ
る。
【００１０】そして、上記した請求項１において、二酸
化マンガン層は比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を
用いて形成すること、また化学重合高分子層はピロー
ル、チオフェンあるいはそれらの誘導体から選ばれるモ
ノマーを化学重合して形成される高分子層であることを
特徴とする。
化マンガン層は比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を
用いて形成すること、また化学重合高分子層はピロー
ル、チオフェンあるいはそれらの誘導体から選ばれるモ
ノマーを化学重合して形成される高分子層であることを
特徴とする。
【００１１】請求項４記載の発明は、弁作用金属の表面
に陽極酸化皮膜を形成し、その上に硝酸マンガン溶液を
用いて二酸化マンガン層を形成する工程、この二酸化マ
ンガン層上に化学酸化重合により導電性化学重合高分子
層を形成させる工程とよりなる固体電解コンデンサの製
造方法を特徴とし、この製造方法において、二酸化マン
ガン層は比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を用いて
形成すること、また化学重合高分子層がピロール、チオ
フェンあるいはそれらの誘導体から選ばれるモノマーの
化学重合にて得られることを特徴とするものである。
に陽極酸化皮膜を形成し、その上に硝酸マンガン溶液を
用いて二酸化マンガン層を形成する工程、この二酸化マ
ンガン層上に化学酸化重合により導電性化学重合高分子
層を形成させる工程とよりなる固体電解コンデンサの製
造方法を特徴とし、この製造方法において、二酸化マン
ガン層は比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を用いて
形成すること、また化学重合高分子層がピロール、チオ
フェンあるいはそれらの誘導体から選ばれるモノマーの
化学重合にて得られることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】この発明は弁作用金属表面の陽極
酸化皮膜上に二酸化マンガン層とその上に形成した化学
酸化重合による導電性化学重合高分子層の２層を固体電
解質として用いることによって、陽極体の容量出現率の
向上と、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の低減を果たし得る固
体電解コンデンサを提供するものであるが、これは上記
の陽極酸化皮膜上への二酸化マンガン層の形成におい
て、比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を用いること
によって、陽極体の内深部の化学重合モノマー溶液が入
り得ない部分に硝酸マンガン水溶液を浸透せしめ、これ
によって上記モノマー溶液の浸透性（濡れ性）をよくす
るとともに、上記した陽極体の容量出現率の向上と、Ｅ
ＳＲの低減を果たすものである。
酸化皮膜上に二酸化マンガン層とその上に形成した化学
酸化重合による導電性化学重合高分子層の２層を固体電
解質として用いることによって、陽極体の容量出現率の
向上と、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の低減を果たし得る固
体電解コンデンサを提供するものであるが、これは上記
の陽極酸化皮膜上への二酸化マンガン層の形成におい
て、比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を用いること
によって、陽極体の内深部の化学重合モノマー溶液が入
り得ない部分に硝酸マンガン水溶液を浸透せしめ、これ
によって上記モノマー溶液の浸透性（濡れ性）をよくす
るとともに、上記した陽極体の容量出現率の向上と、Ｅ
ＳＲの低減を果たすものである。
【００１３】この発明になる固体電解コンデンサの構成
を図１に基づいて説明すると、図において２はアルミニ
ウムやタンタルなどの弁作用金属１の表面に形成した陽
極酸化皮膜であり、３は陽極酸化皮膜２を表面に形成し
た弁作用金属１を比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液
に浸漬したのち、熱分解によって陽極酸化皮膜２表面上
に形成された二酸化マンガン層である。４は二酸化マン
ガン層３の表面に化学重合によって施された導電性化学
重合高分子層であり、この導電性化学重合高分子層４
は、ピロール、チオフェン、フランあるいはそれらの誘
導体から選ばれるモノマーとパラトルエンスルホン酸の
アンモニウム塩、アルミニウムや鉄の金属塩などの電解
質とのアルコール混合溶液に二酸化マンガン層が形成さ
れた弁作金属の陽極体を浸漬処理することで得ることが
できる。その後、カーボン層５、銀層６を積層し、陽極
リードと陰極リードを設けることでコンデンサを得るこ
とができる。
を図１に基づいて説明すると、図において２はアルミニ
ウムやタンタルなどの弁作用金属１の表面に形成した陽
極酸化皮膜であり、３は陽極酸化皮膜２を表面に形成し
た弁作用金属１を比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液
に浸漬したのち、熱分解によって陽極酸化皮膜２表面上
に形成された二酸化マンガン層である。４は二酸化マン
ガン層３の表面に化学重合によって施された導電性化学
重合高分子層であり、この導電性化学重合高分子層４
は、ピロール、チオフェン、フランあるいはそれらの誘
導体から選ばれるモノマーとパラトルエンスルホン酸の
アンモニウム塩、アルミニウムや鉄の金属塩などの電解
質とのアルコール混合溶液に二酸化マンガン層が形成さ
れた弁作金属の陽極体を浸漬処理することで得ることが
できる。その後、カーボン層５、銀層６を積層し、陽極
リードと陰極リードを設けることでコンデンサを得るこ
とができる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例によりこの発明を具体的に説明
するが、この実施例によってこの発明は何ら限定される
ものではない。
するが、この実施例によってこの発明は何ら限定される
ものではない。
【００１５】電解酸化により表面に酸化皮膜を形成させ
た約１００μＦの容量を持つタンタル陽極体を、比重
１．２８ｇ／ｃｍ3 の硝酸マンガン水溶液に浸漬したの
ち、３００℃で熱分解する処理を３回繰り返し行って、
タンタル陽極体表面にＭｎＯ2膜層を形成した。
た約１００μＦの容量を持つタンタル陽極体を、比重
１．２８ｇ／ｃｍ3 の硝酸マンガン水溶液に浸漬したの
ち、３００℃で熱分解する処理を３回繰り返し行って、
タンタル陽極体表面にＭｎＯ2膜層を形成した。
【００１６】次に、３，４−エチレンジオキシチオフェ
ンモノマーをエチルアルコールに希釈して２．０モル／
ｌの溶液を調整した。また、別にパラトルエンスルホン
酸鉄塩のｎ−ブチルアルコール溶液をエチルアルコール
で希釈して０．４モル／ｌの溶液を調整した。次いで、
これら２種類の溶液を室温下で混合して混合溶液とし、
この混合溶液に上記で表面にＭｎＯ2 層を形成させたタ
ンタル陽極体を５０℃で１５分間浸漬した。その後、浸
漬したタンタル陽極体を引き上げ、１５分間風乾したの
ち、エチルアルコールに１０分間浸漬洗浄を行ってから
乾燥した。かくして、陽極体表面のＭｎＯ2 層上に化学
重合によるチオフェンの導電性高分子層を形成した。
ンモノマーをエチルアルコールに希釈して２．０モル／
ｌの溶液を調整した。また、別にパラトルエンスルホン
酸鉄塩のｎ−ブチルアルコール溶液をエチルアルコール
で希釈して０．４モル／ｌの溶液を調整した。次いで、
これら２種類の溶液を室温下で混合して混合溶液とし、
この混合溶液に上記で表面にＭｎＯ2 層を形成させたタ
ンタル陽極体を５０℃で１５分間浸漬した。その後、浸
漬したタンタル陽極体を引き上げ、１５分間風乾したの
ち、エチルアルコールに１０分間浸漬洗浄を行ってから
乾燥した。かくして、陽極体表面のＭｎＯ2 層上に化学
重合によるチオフェンの導電性高分子層を形成した。
【００１７】上記で形成した導電性高分子層に接触して
コンデンサ用陰極のリード電極の取付けをカーボンペー
ストおよび銀ペーストを用いて行い、この発明の固体電
解コンデンサを得た。このコンデンサの特性を調べたと
ころ、表１に示す結果が得られた。なお、比較としてタ
ンタル陽極体表面に陰極層として比重１．２８の硝酸マ
ンガン水溶液の熱分解によるＭｎＯ2 層のみを施して得
たコンデンサの特性を示した。結果は両者とも５個作成
したサンプルによる平均値として示した。
コンデンサ用陰極のリード電極の取付けをカーボンペー
ストおよび銀ペーストを用いて行い、この発明の固体電
解コンデンサを得た。このコンデンサの特性を調べたと
ころ、表１に示す結果が得られた。なお、比較としてタ
ンタル陽極体表面に陰極層として比重１．２８の硝酸マ
ンガン水溶液の熱分解によるＭｎＯ2 層のみを施して得
たコンデンサの特性を示した。結果は両者とも５個作成
したサンプルによる平均値として示した。
【００１８】
【表１】
【００１９】上記の表から、この発明のコンデンサは、
高い初期容量と、低等価直列抵抗（ＥＳＲ）値を示し、
比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を用いてＭｎＯ2
層を形成したこと、このＭｎＯ2 層上にチオフェンの導
電性高分子層を化学重合によって得たこと、等によって
導電性高分子層を形成するチオフェンモノマー溶液が入
り得ないタンタル陽極体の内深部にまで硝酸マンガン水
溶液を浸透させることができ、その後のモノマー溶液の
浸透性（濡れ性）を向上させた結果である。
高い初期容量と、低等価直列抵抗（ＥＳＲ）値を示し、
比重１．３以下の硝酸マンガン水溶液を用いてＭｎＯ2
層を形成したこと、このＭｎＯ2 層上にチオフェンの導
電性高分子層を化学重合によって得たこと、等によって
導電性高分子層を形成するチオフェンモノマー溶液が入
り得ないタンタル陽極体の内深部にまで硝酸マンガン水
溶液を浸透させることができ、その後のモノマー溶液の
浸透性（濡れ性）を向上させた結果である。
【００２０】なお、上記の実施例においては、化学重合
を行うモノマーとしてチオフェンの誘導体を用いたが、
ピロール、フランやその誘導体を用いても同等のコンデ
ンサ特性が得られた。
を行うモノマーとしてチオフェンの誘導体を用いたが、
ピロール、フランやその誘導体を用いても同等のコンデ
ンサ特性が得られた。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、表面
に陽極酸化皮膜を施した弁作用金属の陽極体に比重１．
３以下の硝酸マンガン水溶液による二酸化マンガン層を
形成したのち、ピロール、チオフェンあるいはその誘導
体等のモノマーを化学重合して得られる導電性高分子層
を上記二酸化マンガン層上に形成することによって、初
期容量が大で等価直列抵抗値の小さい固体電解コンデン
サを安定して得ることができるのである。
に陽極酸化皮膜を施した弁作用金属の陽極体に比重１．
３以下の硝酸マンガン水溶液による二酸化マンガン層を
形成したのち、ピロール、チオフェンあるいはその誘導
体等のモノマーを化学重合して得られる導電性高分子層
を上記二酸化マンガン層上に形成することによって、初
期容量が大で等価直列抵抗値の小さい固体電解コンデン
サを安定して得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明で得られる固体電解コンデンサのコン
デンサ素子の構造を示す断面図である。
デンサ素子の構造を示す断面図である。
１ 弁作用金属 ２ 陽極酸化皮膜 ３ 二酸化マンガン層 ４ 導電性高分子層 ５ カーボン層 ６ 銀層
Claims (6)
- 【請求項１】 弁作用金属表面に形成した陽極酸化皮膜
上に二酸化マンガン層を形成し、該二酸化マンガン層上
に導電性化学重合高分子層を形成したことを特徴とする
固体電解コンデンサ。 - 【請求項２】 二酸化マンガン層を比重１．３以下の硝
酸マンガン水溶液を用いて形成することを特徴とする請
求項１に記載の固体電解コンデンサ。 - 【請求項３】 導電性化学重合高分子層はピロール、チ
オフェンあるいはそれらの誘導体から選ばれるモノマー
を化学重合して形成される高分子層であることを特徴と
する請求項１に記載の固体電解コンデンサ。 - 【請求項４】 弁作用金属の表面に陽極酸化皮膜を形成
し、その上に硝酸マンガン水溶液よりなる二酸化マンガ
ン層を形成させる工程と、この二酸化マンガン層上に化
学重合により導電性化学重合高分子層を形成させる工程
とよりなることを特徴とする固体電解コンデンサの製造
方法。 - 【請求項５】 二酸化マンガン層を比重１．３以下の硝
酸マンガン水溶液を用いて形成することを特徴とする請
求項４に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項６】 化学重合高分子層はピロール、チオフェ
ンあるいはそれらの誘導体から選ばれるモノマーを化学
重合して形成される高分子層であることを特徴とする請
求項４に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10208104A JP2000040643A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10208104A JP2000040643A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000040643A true JP2000040643A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16550711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10208104A Pending JP2000040643A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | 固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000040643A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002260963A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-09-13 | Nippon Chemicon Corp | 固体電解コンデンサの製造方法及び固体電解コンデンサ |
| JP2014222752A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | エイヴィーエックス コーポレイション | プレコート層を含む固体電解コンデンサー |
-
1998
- 1998-07-23 JP JP10208104A patent/JP2000040643A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002260963A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-09-13 | Nippon Chemicon Corp | 固体電解コンデンサの製造方法及び固体電解コンデンサ |
| JP2014222752A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | エイヴィーエックス コーポレイション | プレコート層を含む固体電解コンデンサー |
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