JP2001267186A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサの製造方法

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JP2001267186A
JP2001267186A JP2001004696A JP2001004696A JP2001267186A JP 2001267186 A JP2001267186 A JP 2001267186A JP 2001004696 A JP2001004696 A JP 2001004696A JP 2001004696 A JP2001004696 A JP 2001004696A JP 2001267186 A JP2001267186 A JP 2001267186A
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drying
solid electrolytic
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anode
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JP2001004696A
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Yoichi Harada
洋一 原田
Kazuo Kawahito
一雄 川人
Yoshiki Hashimoto
芳樹 橋本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 漏れ電流が低く、低ESRの固体電解コンデ
ンサが得られる固定電解コンデンサの製造方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 導電性高分子からなる固体電解質層を有
する固体電解コンデンサのエージング後の乾燥条件を、
少なくとも2段階の乾燥を行うようにすることにより、
誘電体酸化皮膜層の劣化を少なくし、外装樹脂のクラッ
ク発生を低減することができ、漏れ電流特性、ESR特
性の優れた固体電解コンデンサを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は導電性高分子の固体
電解質層を用いた固体電解コンデンサの製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器のポータブル化、高速化
に伴い、電子部品である固体電解コンデンサにも小型高
性能化が求められてきている。
【0003】この市場の要求に応えるために陽極の表面
状態、誘電体酸化皮膜の形成方法、固体電解質層の開
発、改善、陰極の表面状態、コンデンサ素子の構造など
さまざまな角度から見当がなされている。
【0004】図6は代表的な固体電解コンデンサのコン
デンサ素子の構成を示す模式図である。同図において、
アルミニウムやタンタル等の弁作用を有する金属の箔や
焼結体からなる陽極体31の表面に、陽極酸化法により
誘電体酸化皮膜層32を形成して、この誘電体酸化皮膜
層32の表面にMn,Pbなどの遷移金属酸化物を用い
た固体電解質層33、カーボン層34および銀層35か
らなる陰極層を順次積層してコンデンサ素子を構成して
いる。このコンデンサ素子を陽極導出線36および陰極
導出線37を表出させるようにして樹脂などで外装部
(図示せず)を被覆して固体電解コンデンサとしてい
る。
【0005】上記固体電解質層33の改善策として、電
荷移動錯体であるTCNQ塩を利用した有機半導体コン
デンサや複素環式化合物であるピロール、チオフェン、
フランなどを重合して導電化してなる導電性高分子を利
用した固体電解コンデンサが実用化されてきている。
【0006】このような導電性高分子はその固有抵抗が
著しく低いという特徴を有するため、固体電解コンデン
サの低インピーダンス化には有力な固体電解質層33と
して種々の開発が進められ実用化されている。
【0007】また、固体電解質層33が形成されたコン
デンサ素子は、固体電解質層33上にカーボン層34、
銀層35が順次形成され、陽極導出線36および陰極導
出線37を表出させるようにして樹脂などでモールド成
形して外装を形成している。この際、このモールド成形
時の圧力や熱により、コンデンサ素子の内部に皮膜の欠
陥が生じるため、それを修復するために後工程でエージ
ングを行って製品としている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記コ
ンデンサ素子の内部の皮膜の欠陥を修復するためのエー
ジングの方法は、エージングに先立って高温・高湿中に
長時間曝し、拡散によって内部に水分を浸入させた後、
定格電圧以上の電圧を印加してエージングを行い、その
後内部に拡散された水分を乾燥により除去している。こ
の乾燥は、時間を短縮するために外装樹脂のガラス転移
点付近の高温で行われるため、乾燥初期にコンデンサ素
子に含まれる水分が急峻に膨張し、その内部圧力によっ
て誘電体酸化皮膜層32が劣化して漏れ電流が増加する
という問題を有していた。
【0009】また、外装樹脂の一部にクラックが生じた
り陽極導出線36および陰極導出線37と外装樹脂の界
面に隙間ができたりするので、その部分からコンデンサ
素子の内部に酸素が侵入しやすくなり、固体電解質層3
3の導電性高分子が劣化して等価直列抵抗(以下、ES
Rと記す)が高くなるという課題を有していた。
【0010】本発明はこのような課題を解決し、誘電体
酸化皮膜層の劣化や外装樹脂のクラックがなく、漏れ電
流特性、ESR特性の優れた固体電解コンデンサの製造
方法を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項1に記載の発明は、陽極導出線をその
一端部が表出するように埋設したタンタル粉末の成形体
を焼結した陽極体の表面に、誘電体酸化皮膜層、固体電
解質層、陰極層を順次積層してコンデンサ素子を作製
し、このコンデンサ素子の陽極体から表出した陽極導出
線に接続された陽極端子と陰極層に接続された陰極端子
の少なくとも一部が外表面に露呈する状態で上記コンデ
ンサ素子を絶縁性の外装樹脂で被覆した後、水分を吸着
させてエージングを行い、その後少なくとも2段階の乾
燥をして水分を除去する固体電解コンデンサの製造方法
としたものであり、この製造方法により、誘電体酸化皮
膜層の劣化や外装樹脂のクラックがなく、漏れ電流特
性、ESR特性の優れたものにすることができるという
作用効果を有する。
【0012】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、少なくとも2段階の乾燥が乾燥温度を
順次高くするとともに乾燥時間を順次短くした製造方法
であり、この方法により、最初の乾燥でコンデンサ素子
の内部の圧力を急峻に高めることなく、拡散のみにより
順次水分を除去することができ、また、乾燥時間を順次
短くすることで誘電体酸化皮膜層の劣化や外装樹脂のク
ラックの発生を防止することができるので、残留する水
分を十分に除去することができるという作用効果を有す
る。
【0013】なお、最初の乾燥温度を後の乾燥温度より
も高くし、かつ最初の乾燥時間を後の乾燥時間よりも短
くすると、誘電体酸化皮膜層の劣化や外装樹脂のクラッ
クが生じやすくなるので好ましくない。
【0014】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、少なくとも2段階の乾燥の最終の乾燥
温度を外装樹脂のガラス転移点よりも低くした製造方法
であり、この方法により、外装樹脂のクラックの発生を
防止することができるという作用効果を有する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る固体電解コンデンサの製造方法について、図面を参照
しながら説明する。
【0016】図1は本発明における固体電解コンデンサ
の断面図である。同図において、2は陽極導出線1をそ
の一端部が表出するように埋設したタンタル粉末を成形
・焼結したものに誘電体酸化皮膜層(図示せず)を形成
した陽極体、3は陽極体2の表面に形成された導電性高
分子からなる固体電解質層であり、この固体電解質層3
上にカーボン層4、銀ペースト層5を順次形成して陰極
層6を得ている。7は陽極体2の陽極導出線1に溶接さ
れた陽極リードフレーム、8は陰極層6に接続された陰
極リードフレーム、9は陰極層6と陰極リードフレーム
8を接続する銀接着剤層、10は外装樹脂である。
【0017】次に、上記のように構成された固体電解コ
ンデンサについて図面を参照しながらその製造方法を説
明する。図2は本発明の実施の形態における固体電解コ
ンデンサの製造工程図である。
【0018】まず、成形・焼結工程11は、タンタル粉
末を陽極導出線1(タンタル線)の一部が表出するよう
に成形した後、焼結して陽極体2を得る。
【0019】次の化成工程12は、上記陽極体2の表面
にリン酸水溶液を用いて陽極酸化法により化成して誘電
体酸化皮膜層を形成する。
【0020】次の重合工程13は、上記誘電体酸化皮膜
層の表面に電解重合もしくは化学重合により導電性高分
子の固体電解質層3を形成する。この重合工程13は、
例えば、複素環式モノマーを含有する重合溶液と酸化剤
を含有する酸化溶液とを個々に含浸させて洗浄、修復化
成する工程を複数回繰り返し行って固体電解質層3を形
成するか、または、複素環式モノマーと酸化剤を含有す
る混合溶液を含浸させる工程を複数回繰り返し行って固
体電解質層3を形成する。或いは、複素環式モノマーを
含有する重合溶液と酸化剤を含有する酸化溶液とを個々
に含浸させて洗浄、修復化成する工程を複数回繰り返し
行った後、複素環式モノマーと酸化剤を含有する混合溶
液を含浸させる工程を複数回繰り返し行って固体電解質
3を形成することもできる。
【0021】次の陰極工程14は、上記固体電解質層3
が形成された陽極体2をカーボン微粒子溶液に浸漬した
後に乾燥し、更に銀ペースト溶液に浸漬した後に乾燥し
て陰極層6を形成する。
【0022】組立工程15は、予め所定の形状に曲げ加
工された陰極リードフレーム8上に銀接着剤9を塗布
し、陽極体2と接着、硬化するとともに、陽極体2の陽
極導出線1と陽極リードフレーム7を溶接して接続する
工程であり、その後、モールド成形工程16で、各リー
ドフレーム7,8が接続されて一体化したものを外装樹
脂10で被覆する。
【0023】吸湿工程17は、その後のエージング工程
をするための準備段階で、モールド成形された固体電解
コンデンサを高温・高湿中に曝露して、水分をコンデン
サ素子の内部へ吸湿させる。ここで高温・高湿中とは、
温度が80℃以上、湿度70%以上のことを言う。
【0024】エージング工程18は、吸湿工程17でコ
ンデンサ素子の内部に吸湿された水分を電解質として、
陽極リードフレーム7と陰極リードフレーム8間に定格
電圧以上の電圧を印加して誘電体酸化皮膜層の欠陥を修
復する。
【0025】乾燥工程19は、コンデンサ素子の内部に
吸湿された水分を除去するために、少なくとも2段階の
乾燥を行うようにする工程である。
【0026】上記乾燥工程19の後に、端子を分割個片
化する分断工程20と、端子を所定の形状に曲げる端子
曲げ工程21を経て製品とする。
【0027】以下、本発明の実施の形態による実施例を
説明する。
【0028】(実施例1)図3は乾燥工程19におい
て、2段階の乾燥を行い、第1の乾燥温度を100℃の
場合と150℃の場合の乾燥時間とコンデンサ素子中に
残留する水分の関係を表したものである。同図3から第
1の乾燥温度を、コンデンサ素子内に水分の多い初期で
は内部の圧力があまり上がらないように100℃で乾燥
する。100℃では水分の拡散速度は小さいが、内部の
水分量が多いので効率よく水分は抜けていく。48時間
後に水分量が約20%以下まで下がったところで、第2
段の乾燥で150℃まで温度を上げて水分量が5%以下
になるまで8時間乾燥する。この時は既に水分量が下が
っているので温度を高くしても内部の圧力はあまり上が
らずLCは増加せず、外装樹脂10のクラックや各リー
ドフレーム7,8と外装樹脂10間の隙間が生じない。
【0029】なお、上記第1の乾燥温度を150℃にす
ると、水分が急激に減少し内部の圧力が高くなってしま
い、外装樹脂10のクラック発生や各リードフレーム
7,8と外装樹脂10間に隙間が生じてしまうので良く
ない。
【0030】上記実施例1より作製した固体電解コンデ
ンサと、従来の製造方法により作製した固体電解コンデ
ンサの漏れ電流の変化を図4に示す。同図4においてA
は本発明の実施の形態による固体電解コンデンサ、Bは
従来の固体電解コンデンサを示す。同図4から明らかな
ように、実施例1の固体電解コンデンサは乾燥工程で内
部の圧力があまり上がらないためにLCはほとんど変化
しない。
【0031】次に、上記実施例1より作製した固体電解
コンデンサと、従来の製造方法により作製した固体電解
コンデンサのリフロー後の加速試験(125℃、空気
中)によるESRの変化を図5に示す。同図においてA
は本発明の実施の形態による固体電解コンデンサ、Bは
従来の固体電解コンデンサを示す。同図5から明らかな
ように、実施例1の固体電解コンデンサは、乾燥時に内
部圧力により外装樹脂10にクラックが生じたり、各リ
ードフレーム7,8と外装樹脂10の界面に隙間が生じ
ることがなく十分に乾燥ができるためにリフロー後の加
速試験によりESRの変化の点ですぐれた特性を有して
いる。
【0032】なお、上記実施例1では、第1段の乾燥条
件を100℃、48時間、第2段の乾燥条件を150
℃、8時間として説明したが、第1段の乾燥条件として
温度を90℃から115℃の範囲及び時間を24時間か
ら72時間の範囲とし、第2段の乾燥条件として温度を
140℃から160℃の範囲及び時間を6時間から10
時間の範囲とした場合も同様の効果が得られるものであ
る。
【0033】(実施例2)上記実施の形態の乾燥工程1
9を、第1の乾燥条件を90℃で36時間、第2段の乾
燥条件を120℃で4時間、第3の乾燥条件を150℃
で2時間の3段階にして固体電解コンデンサを作製し
た。
【0034】また、上記実施の形態の乾燥工程19を、
第1の乾燥条件を90℃で30時間、第2段の乾燥条件
を110℃で6時間、第3の乾燥条件を130℃で3時
間、第4の乾燥条件を150℃で1時間の4段階にして
固体電解コンデンサを作製して、これらの固体電解コン
デンサの漏れ電流特性を(表1)に示す。
【0035】
【表1】
【0036】(表1)から明らかなように、乾燥工程1
9を3段階や4段階の乾燥にすることにより、より誘電
体酸化皮膜の欠陥を低減し、漏れ電流特性を向上させる
ことができる。しかし、乾燥の回数を増やすことは設備
も煩雑になり、投資も増大になるので、好ましくは2〜
6回にするのが良い。
【0037】以上のように本発明の実施の形態によれ
ば、固体電解コンデンサの製造方法において、コンデン
サ素子を絶縁性の外装樹脂で被覆した後、水分を吸着さ
せてエージングを行い、その後少なくとも2段階の乾燥
をして水分を除去することにより、誘電体酸化皮膜層の
劣化を少なくすることができることから、LCを増大さ
せずに、内部の圧力による外装樹脂10のクラック発生
を低減し、外装樹脂10と各リードフレーム7,8の界
面に隙間を作るなどして長期の使用によるESRを増加
させないという効果を奏するものである。
【0038】
【発明の効果】以上のように本発明は、エージング後の
乾燥条件を少なくとも2段階の乾燥を行うようにしたも
ので、乾燥後のLCの増加を防ぎ、長時間使用時のES
Rの増加を防ぐことができるという効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における固体電解コンデン
サの構成を示す断面図
【図2】同実施の形態における固体電解コンデンサの製
造工程図
【図3】同実施の形態の実施例1における乾燥時間と素
子中に残留する水分の関係を示すグラフ
【図4】同実施の形態の実施例1における固体電解コン
デンサの乾燥による漏れ電流変化を示すグラフ
【図5】同実施の形態の実施例1における固体電解コン
デンサのリフロー後の加速試験によるESR変化を示す
グラフ
【図6】従来の固体電解コンデンサ素子の構成を示す模
式図
【符号の説明】
1 陽極導出線 2 陽極体 3 導電性高分子からなる固体電解質層 4 カーボン層 5 銀ペースト層 6 陰極層 7 陽極リードフレーム 8 陰極リードフレーム 9 銀接着剤層 10 外装樹脂

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極導出線をその一端部が表出するよう
    に埋設したタンタル粉末の成形体を焼結した陽極体の表
    面に、誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層を順次
    積層してコンデンサ素子を作製し、このコンデンサ素子
    の陽極体から表出した陽極導出線に接続された陽極端子
    と陰極層に接続された陰極端子の少なくとも一部が外表
    面に露呈する状態で上記コンデンサ素子を絶縁性の外装
    樹脂で被覆した後、水分を吸着させてエージングを行
    い、その後少なくとも2段階の乾燥をして水分を除去す
    る固体電解コンデンサの製造方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも2段階の乾燥が乾燥温度を順
    次高くするとともに乾燥時間を順次短くした請求項1に
    記載の固体電解コンデンサの製造方法。
  3. 【請求項3】 少なくとも2段階の乾燥の最終の乾燥温
    度を外装樹脂のガラス転移点よりも低くした請求項1に
    記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7675736B2 (en) 2007-08-29 2010-03-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid electrolytic capacitor and production method thereof
WO2014188833A1 (ja) * 2013-05-19 2014-11-27 株式会社村田製作所 固体電解コンデンサおよびその製造方法

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