JP2007115918A - Manufacturing method of solid electrolytic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電解コンデンサの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor.
近年、電子機器のデジタル化、小型化、高速化がますます加速されている。このような状況下、各種電子機器に多用される高周波用途に適した電子部品の一つである電解コンデンサには、従来にも増して大容量化、高周波動作時の低インピーダンス化が要求されるとともに、等価直列抵抗(ESR)の低減、動作安定性の向上、信頼性の向上、及び、更なる長寿命化が熱望されている。 In recent years, digitization, downsizing, and speeding up of electronic devices have been increasingly accelerated. Under such circumstances, an electrolytic capacitor that is one of the electronic components suitable for high frequency applications frequently used in various electronic devices is required to have a larger capacity and a lower impedance during high frequency operation than ever before. At the same time, reduction of equivalent series resistance (ESR), improvement of operational stability, improvement of reliability, and further life extension are desired.
電解コンデンサは、一般に、アルミニウム、タンタル等のいわゆる弁作用金属と、その表面が陽極酸化されることにより形成される酸化皮膜からなる誘電体層と、電解質層と、グラファイトや銀等からなる導電体層とが順次積層された構造を有している。 Electrolytic capacitors generally include so-called valve action metals such as aluminum and tantalum, a dielectric layer made of an oxide film formed by anodizing the surface, an electrolyte layer, and a conductor made of graphite, silver, or the like. The layers are sequentially stacked.
このような電解コンデンサは、電解質材料の性状により、液体電解コンデンサと固体電解コンデンサの2種に大別される。前者は、電解質材料として液状の電解質(電解液)を含有する電解質層を備えるものであり、後者は、電解質材料として固体状の電解質(錯塩、導電性ポリマー等)を含有する電解質層を備えるものである。これらを諸特性の観点から比較すると、前者は、電解質の漏洩あるいは蒸発(ドライアップ)に起因する経時劣化を本質的に引き起こし易いのに対し、後者はそのようなおそれが殆どない。 Such electrolytic capacitors are roughly classified into two types, liquid electrolytic capacitors and solid electrolytic capacitors, depending on the properties of the electrolyte material. The former includes an electrolyte layer containing a liquid electrolyte (electrolytic solution) as an electrolyte material, and the latter includes an electrolyte layer containing a solid electrolyte (complex salt, conductive polymer, etc.) as an electrolyte material. It is. Comparing these from the viewpoints of various characteristics, the former is inherently likely to cause deterioration over time due to leakage or evaporation (dry up) of the electrolyte, whereas the latter has almost no such fear.
かかる利点に基づいて、最近では固体電解コンデンサの研究開発が活発に行われており、特に、漏れ電流値、インピーダンス特性、耐熱性等の観点から、開発・実用化の焦点は、二酸化マンガンや錯塩を用いたものから、ポリピロール、ポリチオフェン等に電子供与性や電子吸引性の物質(ドーパント)をドープさせた共役系の導電性ポリマーを用いたものへと急速に移行しつつある。 Based on these advantages, research and development of solid electrolytic capacitors has been actively carried out recently. In particular, from the viewpoint of leakage current value, impedance characteristics, heat resistance, etc., the focus of development and practical application is manganese dioxide and complex salts. Is rapidly changing from those using a conjugated conductive polymer doped with an electron donating or electron withdrawing substance (dopant) to polypyrrole, polythiophene, or the like.
こうした固体電解コンデンサとして、化成箔(弁作用金属の表面に酸化皮膜を形成したもの)を用いた固体電解コンデンサを製造するにあたっては、箔を所望の形状に切断加工すると、その切断面には弁作用金属材料自体が露出する。そして、この露出部に酸化皮膜を形成するために、再化成処理を行っている(例えば、特許文献1参照)。しかし、この再化成処理を行うことで製造工程数が増え、製造効率が低下することとなる。 As such a solid electrolytic capacitor, when manufacturing a solid electrolytic capacitor using a chemical conversion foil (a valve-acting metal surface formed with an oxide film), the foil is cut into a desired shape. The working metal material itself is exposed. And in order to form an oxide film in this exposed part, the re-chemical conversion process is performed (for example, refer patent document 1). However, by performing this re-chemical conversion treatment, the number of manufacturing steps increases, and the manufacturing efficiency decreases.
一方、再化成処理により露出部に酸化皮膜を形成することなく固体電解質層を形成すると、漏れ電流の増大、さらにひどい場合はショート状態になりコンデンサとして機能しなくなるといったように、良好なコンデンサ特性を有する固体電解コンデンサが得られないという問題が生じる。
本発明者は上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、再化成処理を省略して製造効率の向上を実現しつつ、良好なコンデンサ特性を有する固体電解コンデンサを得ることができ、更に得られる固体電解コンデンサのESRを低減することが可能な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。 The present inventor has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and can achieve a solid electrolytic capacitor having good capacitor characteristics while realizing improvement in manufacturing efficiency by omitting the re-forming process, Furthermore, it aims at providing the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor which can reduce ESR of the solid electrolytic capacitor obtained.
上記目的を達成するために、本発明は、弁作用金属を用いて構成された弁金属基体の、誘電体層が形成されていない露出部を含む表面上に、導電性ポリマーを構成するモノマー、プロトン供与性ポリマー及び水溶性ポリマーを含む重合液を供給し、該重合液中の上記モノマーを重合させることにより固体電解質層を形成する固体電解質層形成工程と、少なくとも上記露出部に誘電体層を形成する修復工程と、上記固体電解質層上に導体層を形成する導体層形成工程と、を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a monomer that constitutes a conductive polymer on a surface of a valve metal substrate that is configured using a valve metal, including an exposed portion where a dielectric layer is not formed, A solid electrolyte layer forming step of supplying a polymerization liquid containing a proton-donating polymer and a water-soluble polymer and polymerizing the monomer in the polymerization liquid to form a solid electrolyte layer; and a dielectric layer at least on the exposed portion. There is provided a method for producing a solid electrolytic capacitor comprising: a repairing step to be formed; and a conductor layer forming step of forming a conductor layer on the solid electrolyte layer.
本発明の製造方法によれば、固体電解質層を形成するための重合液として上記特定の重合液を用いるとともに、固体電解質層の形成後、上記修復工程を行うことにより、上記露出部に対して再化成処理を行うことなく、上記固体電解質層形成工程及び上記修復工程において上記露出部に誘電体層を形成し、漏れ電流を低減することが可能となる。そのため、再化成処理を省略して製造効率の向上を実現しつつ、良好なコンデンサ特性を有する固体電解コンデンサを製造することができる。更に、本発明の製造方法によれば、上記露出部に対して再化成処理を行うことなく上記重合液を供給して固体電解質層の形成を行い、次いで修復工程を行うことにより、得られる固体電解コンデンサのESRを低減することが可能となる。なお、本発明において、上記弁金属基体としては、誘電体層が形成されていない無垢の弁作用金属を用いることも可能である。 According to the production method of the present invention, the specific polymerization solution is used as a polymerization solution for forming the solid electrolyte layer, and after the formation of the solid electrolyte layer, the repairing step is performed, whereby the exposed portion is removed. Without performing a re-forming process, it is possible to form a dielectric layer on the exposed portion in the solid electrolyte layer forming step and the repairing step, thereby reducing leakage current. Therefore, it is possible to manufacture a solid electrolytic capacitor having good capacitor characteristics while realizing an improvement in manufacturing efficiency by omitting the re-forming process. Furthermore, according to the production method of the present invention, the solid solution obtained by supplying the polymerization solution without performing re-chemical conversion treatment on the exposed portion to form a solid electrolyte layer, and then performing a repairing step. It is possible to reduce the ESR of the electrolytic capacitor. In the present invention, as the valve metal substrate, a solid valve metal having no dielectric layer formed may be used.
また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、上記固体電解質層形成工程の前に、表面に誘電体層が形成された弁作用金属を切断し、上記固体電解質層を形成すべき領域に上記誘電体層が形成されていない上記露出部を有する上記弁金属基体を得る切断工程を更に含み、上記切断工程後に、上記露出部に上記誘電体層を形成するための化成処理を行うことなく、上記固体電解質層形成工程を行うことが好ましい。 Further, in the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, before the solid electrolyte layer forming step, the valve action metal having a dielectric layer formed on the surface is cut, and the solid electrolyte layer is formed in the region where the solid electrolyte layer is to be formed. The method further includes a cutting step for obtaining the valve metal base body having the exposed portion where the dielectric layer is not formed, and after the cutting step, without performing a chemical conversion treatment for forming the dielectric layer on the exposed portion, The solid electrolyte layer forming step is preferably performed.
通常、固体電解コンデンサを製造するにあたっては、弁作用金属の表面に酸化皮膜を形成してなる化成箔を所望の形状に切断加工して弁金属基体を得ているが、こうして得られた露出部を有する弁金属基体に対して、化成処理(再化成処理)を行うことなく固体電解質層形成工程及び修復工程を行うことにより、製造効率の向上を実現しつつ、良好なコンデンサ特性を有する固体電解コンデンサを得ることができ、更に得られる固体電解コンデンサのESRを低減することが可能となる。 Normally, when manufacturing a solid electrolytic capacitor, a valve metal substrate is obtained by cutting a chemical conversion foil formed by forming an oxide film on the surface of a valve action metal into a desired shape. Solid electrolytic process with good capacitor characteristics while realizing improvement in manufacturing efficiency by performing solid electrolyte layer formation process and repair process without performing chemical conversion treatment (re-chemical conversion treatment) A capacitor can be obtained, and the ESR of the obtained solid electrolytic capacitor can be reduced.
また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法において、上記プロトン供与性ポリマーは、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するものであることが好ましい。 In the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, the proton donating polymer preferably has a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group.
かかるプロトン供与性ポリマーを用いることにより、固体電解質層形成後の上記修復工程において、上記露出部上により効率的に誘電体層を形成することが可能となるとともに、得られる固体電解コンデンサのESRをより十分に低減することが可能となる。 By using such a proton-donating polymer, it becomes possible to more efficiently form a dielectric layer on the exposed portion in the repairing step after the formation of the solid electrolyte layer, and the ESR of the obtained solid electrolytic capacitor can be reduced. It becomes possible to reduce more sufficiently.
また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法において、上記水溶性ポリマーは、ポリビニルアルコールであることが好ましい。 In the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, the water-soluble polymer is preferably polyvinyl alcohol.
かかる水溶性ポリマーは、上記プロトン供与性ポリマーを分散するための媒体として良好に機能するため、プロトン供与性ポリマーの分散性を向上させることができ、固体電解質層中にプロトン供与性ポリマーを高分散状態で存在させることが可能となる。これにより、固体電解質層形成後の上記修復工程において、上記露出部上により効率的に誘電体層を形成することが可能となるとともに、得られる固体電解コンデンサのESRをより十分に低減することが可能となる。 Such a water-soluble polymer functions well as a medium for dispersing the proton-donating polymer, so that the dispersibility of the proton-donating polymer can be improved, and the proton-donating polymer is highly dispersed in the solid electrolyte layer. It is possible to exist in a state. As a result, in the repair process after the formation of the solid electrolyte layer, it is possible to more efficiently form the dielectric layer on the exposed portion, and to further sufficiently reduce the ESR of the obtained solid electrolytic capacitor. It becomes possible.
本発明によれば、再化成処理を省略して製造効率の向上を実現しつつ、良好なコンデンサ特性を有する固体電解コンデンサを得ることができ、更に得られる固体電解コンデンサのESRを低減することが可能な固体電解コンデンサの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a solid electrolytic capacitor having good capacitor characteristics while omitting the re-forming process and improving the manufacturing efficiency, and to further reduce the ESR of the obtained solid electrolytic capacitor. A manufacturing method of a possible solid electrolytic capacitor can be provided.
以下、場合により図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、図面の位置関係に基づくものとする。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as the case may be. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Also, the positional relationship such as up / down / left / right is based on the positional relationship of the drawings.
図1は、好適な実施形態に係る製造方法により得られた固体電解コンデンサの断面構造を模式的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a solid electrolytic capacitor obtained by a manufacturing method according to a preferred embodiment.
固体電解コンデンサ1は、基板20上に、複数(ここでは4つ)のコンデンサ素子2が載置・固定された構成を有している。なお、図示しないが、固体電解コンデンサ1においては、各コンデンサ素子2からなる積層構造の周囲が、コンデンサ素子2を酸素や湿度、接触等から保護するために樹脂によってモールドされている。
The solid electrolytic capacitor 1 has a configuration in which a plurality (four in this case) of
各コンデンサ素子2は、陽極部5と、陰極部6と、これらを電気的に絶縁するレジスト部7とを有しており、固体電解コンデンサ1においては、4つのコンデンサ素子2が、それぞれの陽極部5、陰極部6及びレジスト部7が積層方向からみて同じ位置となるように積層されている。また、隣接するコンデンサ素子2同士は、各コンデンサ素子2の陰極部6において導電性接着剤17を介して接着され、互いに電気的に接続された状態となっている。
Each
コンデンサ素子2における陽極部5は、箔状または板状の弁作用金属9から構成され、陰極部6の内部から引き出された形状を有している。また、陰極部6は、弁作用金属9における引き出された部位を除く周囲を覆うように設けられており、弁作用金属9側から順に、誘電体層10及び32、並びに、陰極15が積層された構成を有している。そして、弁作用金属9、誘電体層10及び32により弁金属基体16が形成されている。また、弁金属基体16は、固体電解質層11の形成前には露出部31を有しており、固体電解質層形成工程及び修復工程を経て露出部31を覆うように誘電体層32が形成されている。また、レジスト部7は、陽極部5と陰極部6との境界に沿って弁作用金属9上に設けられている。このレジスト部7は、絶縁性材料からなり、好ましくはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の樹脂材料から構成されるものである。
The anode part 5 in the
ここで、図2を参照して、コンデンサ素子2の構造についてより詳細に説明する。図2は、コンデンサ素子2の要部の断面構造を模式的に示す図であり、弁作用金属9、誘電体層10及び陰極15の積層構造を拡大して示したものである。
Here, the structure of the
図示されるように、コンデンサ素子2において、陽極として機能する弁作用金属9は、その表面が粗面化されており、これにより表面積が拡大された状態となっている。ここで、弁作用金属9の構成材料としては、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等が挙げられる。これらの中でも、アルミニウム又はタンタルが好ましい。
As shown in the figure, the
誘電体層10及び32は、弁作用金属9の表面形状に沿うように設けられた、極めて薄い層状構造を有している。このうち誘電体層10は、弁作用金属9の表面を酸化することにより形成された酸化皮膜によって構成されている。また、誘電体層32は、固体電解質層形成工程及び修復工程を経て形成されており、その構成は必ずしも明らかではないが、弁作用金属9の表面を酸化することにより形成された酸化皮膜、又は、固体電解質層11が絶縁化されてなる絶縁物等により構成されているものと考えられる。
The dielectric layers 10 and 32 have a very thin layered structure provided along the surface shape of the
陰極15は、図示されるように、弁作用金属9側から順に、固体電解質層11及び導体層12が積層された構造を有している。固体電解質層11は、固体電解コンデンサにおいて実質的に陰極として機能するものである。かかる固体電解質層11は、導電性ポリマー、プロトン供与性ポリマー及び水溶性ポリマーを含有してなるものであり、導電性ポリマーを構成するモノマー、プロトン供与性ポリマー及び水溶性ポリマーを含む重合液を弁金属基体16の固体電解質層11を形成すべき部位に供給し、重合液中の上記モノマーを重合させることにより形成される層である。
As shown in the figure, the
ここで、導電性ポリマーとしては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフランやこれらの誘導体等の導電性ポリマーが好ましく、これらの中でもポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)がより好ましい。なお、導電性ポリマーとしては、これらの2種以上を組み合わせたものであってもよい。 Here, as the conductive polymer, conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyfuran and derivatives thereof are preferable, and among these, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) is more preferable. In addition, as a conductive polymer, what combined these 2 or more types may be used.
プロトン供与性ポリマーは、プロトンを供与する(プロトンを自由に移動させる)ことが可能ないわゆるプロトン伝導性のポリマーである。このプロトン供与性ポリマーは、例えば、主鎖としてのポリマー骨格に、プロトンを供与可能な官能基(以下、「プロトン供与性官能基」という)を含む側鎖が結合されたものである。このようなプロトン供与性ポリマーを含む固体電解質層11は、これに隣接する誘電体層10が損傷した場合等に、この損傷部に再び酸化皮膜を形成する機能に優れており、固体電解コンデンサ1が、誘電体層10を自ら修復すること(自己修復)を可能とするものである。本発明においては特に、かかるプロトン供与性ポリマーを含む重合液を用いて固体電解質層11の形成を行うことにより、その後の修復工程において、弁金属基体16における誘電体層10が形成されていない露出部31に誘電体層32を形成することが可能となる。
The proton donating polymer is a so-called proton conducting polymer capable of donating a proton (moving the proton freely). This proton-donating polymer is, for example, one in which a side chain containing a functional group capable of donating protons (hereinafter referred to as “proton-donating functional group”) is bonded to a polymer skeleton as a main chain. The
プロトン供与性ポリマーにおいて、主鎖としてのポリマー骨格としては、例えば、ポリフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸(ポリアクリル酸又はポリメタクリル酸)、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン及びこれらの誘導体等が挙げられる。また、プロトン供与性官能基としては、スルホン酸基、リン酸基、カルボキシル基等が挙げられ、これらの中では比較的強酸基であるスルホン酸基又はリン酸基がより好ましい。 In the proton donating polymer, examples of the polymer skeleton as the main chain include polyfluoroethylene, polystyrene, poly (meth) acrylic acid (polyacrylic acid or polymethacrylic acid), polyimide, polyethylene, polypropylene, polybutadiene, and derivatives thereof. Etc. Examples of the proton-donating functional group include a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a carboxyl group, and among these, a sulfonic acid group or a phosphoric acid group that is a relatively strong acid group is more preferable.
上述したようなポリマー骨格及びプロトン供与性官能基を有するポリマーのなかでは、スルホン酸基が結合した、ポリフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリイミド又はこれらの誘導体、或いは、リン酸基が結合した、ポリ(メタ)アクリル酸又はその誘導体が好ましい。 Among the polymers having a polymer skeleton and a proton donating functional group as described above, polyfluoroethylene, polystyrene, poly (meth) acrylic acid, polyimide or a derivative thereof, or a phosphate group to which a sulfonic acid group is bonded. Poly (meth) acrylic acid or a derivative thereof in which is bonded is preferable.
そして、プロトン供与性ポリマーとしては、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するものが更に好ましく、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するポリフルオロエチレン及びその誘導体が特に好ましい。この種のポリフルオロエチレンとしては、末端にスルホン酸基を有するパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するフルオロエチレン及びテトラフルオロエチレンをモノマー単位とする共重合体であることが好ましく、具体的には、例えば、下記式(1)で表される繰り返し単位を有する化合物が挙げられる。 As the proton donating polymer, those having a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group are more preferred, and polyfluoroethylene having a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group and derivatives thereof are particularly preferred. This type of polyfluoroethylene is preferably a copolymer having a monomer unit of fluoroethylene and tetrafluoroethylene having a perfluoroalkyl ether side chain having a sulfonic acid group at the end. Specifically, for example, The compound which has a repeating unit represented by following formula (1) is mentioned.
式(1)中、pは概ね3〜20、好ましくは5〜15、qは概ね1〜1000、好ましくは1〜500、mは概ね1〜5、好ましくは1〜3、nは概ね1〜5、好ましくは1〜3の整数である。 In formula (1), p is approximately 3 to 20, preferably 5 to 15, q is approximately 1 to 1000, preferably 1 to 500, m is approximately 1 to 5, preferably 1 to 3, and n is approximately 1 to 1. 5, preferably an integer from 1 to 3.
固体電解質層11中のプロトン供与性ポリマーの含有量は、上述した導電性ポリマー100質量部に対して0.01〜50質量部であることが好ましく、0.1〜45質量部であることがより好ましく、0.2〜40質量部であることが更に好ましい。なお、ここでいう含有量は、固体電解質層11を形成する際の仕込み量、すなわち導電性ポリマーを形成する際の材料投入量に基づく値である。プロトン供与性ポリマーの含有量が上記範囲内であると、上述した自己修復性が特に良好となるほか、固体電解コンデンサとしての諸特性(容量、漏れ電流値、インピーダンス特性、耐熱性等)が極めて良好となる傾向にある。
The content of the proton donating polymer in the
なお、固体電解質層11中には、上記のプロトン供与性ポリマーに加えて、更にスルホサリチル酸等のスルホン酸系化合物、リン酸尿素、モノn−ブトキシエチルホスフェート等のリン酸エステル化合物、マレイン酸、安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸、ヒドロキシカルボン酸等のカルボン酸化合物を添加してもよい。これらの添加により、自己修復機能が向上する傾向がある。
In the
水溶性ポリマーは、水を保有し、プロトン供与性ポリマーを分散させることが可能なものであり、例えば、ポリビニルアルコール及びセルロース等が挙げられる。 The water-soluble polymer has water and can disperse the proton-donating polymer, and examples thereof include polyvinyl alcohol and cellulose.
この水溶性ポリマーの固体電解質層11における含有量は、導電性ポリマー100質量部に対して0.01〜50質量部であることが好ましく、0.1〜45質量部であることがより好ましく、0.2〜40質量部であることが特に好ましい。この水溶性ポリマーの含有量とは、上述したプロトン供与性ポリマーの含有量と同様に、固体電解質層11を形成する際の仕込み量、すなわち導電性ポリマーを生成する際の材料投入量に基づく値である。この水溶性ポリマーの含有量が0.01質量部未満であると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、自己修復機能が不十分となる傾向がある。一方、含有量が50質量部を超えると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、固体電解コンデンサとしての諸特性(容量、漏れ電流値、インピーダンス特性、耐熱性等)が低下する傾向がある。
The content of the water-soluble polymer in the
固体電解質層11は、上記導電性ポリマーの導電性を高めるためのドーパントを更に含むことが好ましい。かかるドーパントとしては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩(例えば、パラトルエンスルホン酸ナトリウム等)、アルキルナフタレンスルホン酸及びその塩(例えば、イソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム等)、並びにリン酸等が挙げられる。
It is preferable that the
導体層12は、固体電解質層11側から順にカーボンペースト層13及び銀ペースト層14が積層された2層構造からなるものであり、コンデンサ素子2における陰極側の外部との接続を容易化するために設けられている。
The
以下、再び図1を参照して固体電解コンデンサ1について説明する。基板20には、コンデンサ素子2が搭載される側に、陽極端子22a及び陰極端子24aがそれぞれ設けられている。この陽極端子22a及び陰極端子24aは、基板20上のコンデンサ素子2における陽極部5及び陰極部6にそれぞれ対応する位置に設けられている。
Hereinafter, the solid electrolytic capacitor 1 will be described with reference to FIG. 1 again. The
基板20における陽極端子22a及び陰極端子24aの反対側には、これらに対応する位置に、陽極端子22b及び陰極端子24bがそれぞれ設けられている。そして、基板20両面の、陽極端子22aと陽極端子22b、及び、陰極端子24aと陰極端子24bは、基板20を貫通するように設けられたスルーホール23及びスルーホール25によってそれぞれ互いに電気的に接続された状態となっている。
On the opposite side of the
基板20における陽極端子22aと陰極端子24aとの間には、レジスト部26が形成されており、また、陽極端子22bと陰極端子24bとの間には、レジスト部28が形成されている。これらによって、陽極端子22a,22bと陰極端子24a,24bとが絶縁されている。
A resist
固体電解コンデンサ1において、コンデンサ素子2は、以下に示すようにして基板20上に載置されている。すなわち、まず、コンデンサ素子2における陰極部6は、基板20における陰極端子24aと導電性接着剤17を介して接着され、これにより互いに電気的に接続されている。
In the solid electrolytic capacitor 1, the
また、コンデンサ素子2における陽極部5は、例えばレーザー溶接等によって設けられた接合部30により、基板20における陽極端子22aと接合されている。なお、各コンデンサ素子における陽極部5同士も、この接合部30によってそれぞれ接着及び接合されている。
Further, the anode portion 5 in the
次に、上述した構成を有する固体電解コンデンサ1の製造方法の好適な実施形態について、図3を参照して説明する。図3は、図1に示す固体電解コンデンサの製造工程を示すフローチャートである。 Next, a preferred embodiment of a method for manufacturing the solid electrolytic capacitor 1 having the above-described configuration will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing manufacturing steps of the solid electrolytic capacitor shown in FIG.
まず、ステップS11において、弁作用金属からなるシートを準備し、これに化学的又は電気化学的なエッチングを施して表面に微細な凹凸を多数形成させた(拡面化)後、この凹凸が形成された表面に陽極酸化等を施して当該表面上に薄い酸化皮膜(図2の誘電体層10に相当)を形成し、得られたシートを所望の形状に切断して、弁金属基体(図2の弁金属基体16に相当)を形成する。このとき、表面に誘電体層が形成された弁作用金属を所望の形状に切断することにより、得られる弁金属基体16の固体電解質層を形成すべき領域には、誘電体層10が形成されていない露出部(図2の露出部31に相当)が存在することとなる。なお、本発明においては、弁作用金属の表面を拡面化した後、陽極酸化により誘電体層10を形成することなく所望の形状に切断し、弁金属基体16としてもよい。その場合、弁金属基体16の全体が露出部となる。
First, in step S11, a sheet made of a valve metal is prepared, and this is subjected to chemical or electrochemical etching to form a large number of fine irregularities on the surface (surface expansion), and then these irregularities are formed. The formed surface is anodized to form a thin oxide film (corresponding to the
ステップS11に並行して、上述した導電性ポリマーを構成するモノマーと、上述したプロトン供与性ポリマーと、上述した水溶性ポリマーと、溶媒と、必要に応じて用いられる添加剤とを混合して重合液を調製する(ステップS13)。ここで、溶媒としては、水、アルコール等が用いられ、アルコールとしては、例えば、エタノール及びブタノール等が用いられる。これらの溶媒は単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 In parallel with step S11, polymerization is performed by mixing the monomer constituting the conductive polymer, the proton donating polymer, the water-soluble polymer, the solvent, and the additive used as necessary. A liquid is prepared (step S13). Here, water, alcohol, etc. are used as a solvent, and ethanol, butanol, etc. are used as alcohol, for example. These solvents are used alone or in combination of two or more.
また、導電性ポリマーを構成するモノマーとしては、例えば、アニリン、ピロール、チオフェン、フラン及びこれらの誘導体等が挙げられ、これらを重合させることによって、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン及びこれらの誘導体等の導電性ポリマーを得ることができる。なお、導電性ポリマーとしてポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を生成するために、モノマーとしては3,4−エチレンジオキシチオフェンを用いることが好ましい。 Examples of the monomer constituting the conductive polymer include aniline, pyrrole, thiophene, furan, and derivatives thereof. By polymerizing these, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, and derivatives thereof, etc. A conductive polymer can be obtained. In order to produce poly (3,4-ethylenedioxythiophene) as the conductive polymer, it is preferable to use 3,4-ethylenedioxythiophene as the monomer.
また、重合液には酸化剤を含有させることも好ましい。かかる酸化剤としては、ヨウ素、臭素等のハロゲン化物、五フッ化珪素等の金属ハロゲン化物、硫酸等のプロトン酸、三酸化イオウ等の酸素化合物、硫酸セリウム等の硫酸塩、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、過酸化水素等の過酸化物、パラトルエン酸鉄等の鉄塩等が例示できる。 Moreover, it is also preferable to contain an oxidizing agent in the polymerization solution. Examples of the oxidizing agent include halides such as iodine and bromine, metal halides such as silicon pentafluoride, proton acids such as sulfuric acid, oxygen compounds such as sulfur trioxide, sulfates such as cerium sulfate, and sodium persulfate. Examples thereof include persulfates, peroxides such as hydrogen peroxide, and iron salts such as iron paratoluate.
また、重合液には、導電性ポリマーの導電性を高めるためのドーパントを含有させることが好ましい。かかるドーパントとしては、固体電解質層11の説明の際に先に例示したものを用いることができる。
Moreover, it is preferable to contain the dopant for improving the electroconductivity of a conductive polymer in a polymerization liquid. As this dopant, what was illustrated previously in the case of description of the
次に、上記の露出部31に対して誘電体層を形成するための再化成処理を施すことなく、ステップS13において、弁金属基体16の所定領域(陰極15を形成させるべき陰極形成部)に、化学酸化重合により固体電解質層(図1における固体電解質層11)を形成する。より具体的には、まず、弁金属基体16における露出部31を含む陰極形成部を、重合液に浸漬するか、又は重合液を塗布することにより、弁金属基体16に重合液を付着させる。
Next, without subjecting the exposed
なお、弁金属基体16に重合液を付着させる際、毛細管現象により重合液が所望外の領域にまで浸透する(這い上がる)ことを防ぐために、陽極部5となる領域と陰極部6となる領域(陰極形成部)との境界にはレジスト(図1におけるレジスト部7に相当)を設けることが好ましい。
It should be noted that when the polymer solution is attached to the
続いて、弁金属基体16に付着させた重合液中に含まれるモノマーを、例えば、化学酸化重合により重合せしめ、弁金属基体16における陰極形成部に固体電解質層11を形成させる。この固体電解質層形成工程は、複数回実施してもよい。また、重合液中に含まれる溶媒が、モノマーの重合反応に伴って揮発し外部に散逸する場合には、この溶媒を除去する操作は特に必要としないが、重合反応に伴って十分に揮発しない場合には、必要に応じて溶媒除去を行うことが望ましい。
Subsequently, the monomer contained in the polymerization solution attached to the
なお、化学酸化重合は、上述のように重合液中に酸化剤を含有させることによって行うことができるが、酸化剤を水やアルコール(エタノール、ブタノール等)などの溶媒に溶解させた酸化剤溶液を重合液とは別に用意し、この酸化剤溶液を重合液が付着した弁金属基体16に接触させることによっても行うことができる。接触方法としては、弁金属基体16を酸化剤溶液中に浸漬させる方法や、酸化剤溶液を弁金属基体16に塗布する方法等が挙げられる。
Chemical oxidative polymerization can be performed by adding an oxidizing agent to the polymerization solution as described above, but an oxidizing agent solution in which an oxidizing agent is dissolved in a solvent such as water or alcohol (ethanol, butanol, etc.). May be prepared separately from the polymerization solution, and this oxidant solution may be brought into contact with the
次に、ステップS14において、弁金属基体16の誘電体層10及び固体電解質層11が形成された領域を修復液中に浸漬し、弁作用金属9表面に誘電体層の形成を行う。かかる修復工程により、弁金属基体16における上記露出部31に誘電体層32を形成し、漏れ電流を低減することができるとともに、固体電解質層11を形成する際に損傷した誘電体層10を修復することができる。
Next, in step S <b> 14, the region where the
ここで、修復液としては、誘電体層の形成及び修復が可能なものであれば特に制限されないが、例えば、スルホン酸化合物やカルボン酸化合物、リン酸化合物、硫酸、ホウ酸、有機酸等を含有してなるものが用いられる。スルホン酸化合物としては、例えば、p−トルエンスルホン酸、スルホンイソフタル酸やスルホコハク酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、スルホサリチル酸、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸及びその誘導体、カンファースルホン酸、スルホン酢酸、ジフェノールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸及びその誘導体、アントラキノンスルホン酸及びその誘導体等が用いられる。また、ドーパントを付与する物質として用いる塩化合物には、上記の酸化合物のアンモニウム塩やナトリウム塩、カリウム塩等が用いられる。すなわち、スルホン酸化合物の場合には、アンモニウム塩としてスルホイソフタル酸アンモニウムやスルホコハク酸アンモニウム、メタンスルホン酸アンモニウム、フェノールスルホン酸アンモニウム、スルホサリチル酸アンモニウム、ベンゼンスルホン酸アンモニウム、ベンゼンジスルホン酸アンモニウム、アルキルベンゼンスルホン酸アンモニウム及びその誘導体、カンファースルホン酸アンモニウム、スルホン酢酸アンモニウム、ジフェノールスルホン酸アンモニウム等の塩を用いる。そしてナトリウム塩としては、スルホイソフタル酸ナトリウム、スルホコハク酸ナトリウム、メタンスルホン酸ナトリウム、フェノールスルホン酸ナトリウム、スルホサリチル酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ベンゼンジスルホン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム及びその誘導体、カンファースルホン酸ナトリウム、スルホン酢酸ナトリウム、ジフェノールスルホン酸ナトリウム等の塩を用いる。さらに、カリウム塩としては、スルホイソフタル酸カリウムやスルホコハク酸カリウム、メタンスルホン酸カリウム、フェノールスルホン酸カリウム、スルホサリチル酸カリウム、ベンゼンスルホン酸カリウム、ベンゼンジスルホン酸カリウム、アルキルベンゼンスルホン酸カリウム及びその誘導体、カンファースルホン酸カリウム、スルホン酢酸カリウム、スルホアニリン、ジフェノールスルホン酸カリウム等の塩が用いられる。 Here, the repair solution is not particularly limited as long as the dielectric layer can be formed and repaired. For example, a sulfonic acid compound, a carboxylic acid compound, a phosphoric acid compound, sulfuric acid, boric acid, an organic acid, etc. What is contained is used. Examples of the sulfonic acid compound include p-toluenesulfonic acid, sulfoneisophthalic acid and sulfosuccinic acid, methanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, sulfosalicylic acid, benzenesulfonic acid, benzenedisulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid and derivatives thereof, and camphorsulfonic acid. Sulfonic acid, diphenolsulfonic acid, naphthalenesulfonic acid and derivatives thereof, anthraquinonesulfonic acid and derivatives thereof, and the like are used. In addition, ammonium salts, sodium salts, potassium salts, and the like of the acid compounds described above are used as the salt compound used as the substance imparting the dopant. That is, in the case of sulfonic acid compounds, ammonium sulfoisophthalate, ammonium sulfosuccinate, ammonium methanesulfonate, ammonium phenolsulfonate, ammonium sulfosalicylate, ammonium benzenesulfonate, ammonium benzenedisulfonate, ammonium alkylbenzenesulfonate as ammonium salts. And derivatives thereof, salts of ammonium camphorsulfonate, ammonium sulfonate acetate, ammonium diphenolsulfonate, and the like. Sodium salts include sodium sulfoisophthalate, sodium sulfosuccinate, sodium methanesulfonate, sodium phenolsulfonate, sodium sulfosalicylate, sodium benzenesulfonate, sodium benzenedisulfonate, sodium alkylbenzenesulfonate and derivatives thereof, camphorsulfonic acid Salts such as sodium, sodium sulfonate acetate, sodium diphenolsulfonate are used. Further, potassium salts include potassium sulfoisophthalate, potassium sulfosuccinate, potassium methanesulfonate, potassium phenolsulfonate, potassium sulfosalicylate, potassium benzenesulfonate, potassium benzenedisulfonate, potassium alkylbenzenesulfonate and derivatives thereof, camphorsulfone. Salts of potassium acid, potassium sulfonate, sulfoaniline, potassium diphenol sulfonate and the like are used.
これらの中でも、芳香族スルホン酸のナトリウム塩又は芳香族スルホン酸のアンモニウム塩を用いることが好ましい。また、上記芳香族スルホン酸は、アルキルナフタレンスルホン酸であることが好ましく、したがって、修復液は、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム又はアルキルナフタレンスルホン酸アンモニウムを含むものであることが特に好ましい。 Among these, it is preferable to use the sodium salt of aromatic sulfonic acid or the ammonium salt of aromatic sulfonic acid. In addition, the aromatic sulfonic acid is preferably alkyl naphthalene sulfonic acid, and therefore, the repair liquid particularly preferably contains sodium alkyl naphthalene sulfonate or ammonium alkyl naphthalene sulfonate.
修復液は、上記の材料を溶媒に溶解してなるものが好ましく用いられる。溶媒としては、水、水とアルコールの混合物等が挙げられ、アルコールとしては、エタノール、ブタノール等やこれらの混合物を用いることができる。 As the repair solution, a solution prepared by dissolving the above materials in a solvent is preferably used. Examples of the solvent include water, a mixture of water and alcohol, and examples of the alcohol include ethanol, butanol, and a mixture thereof.
次に、ステップS15において、固体電解質層11上に、カーボンペースト層13及び銀ペースト層14を順次積層して、導体層(図2における導体層12)を形成し、コンデンサ素子2を得る。これらの層は、各層を形成するためのペーストを用いた、スクリーン印刷法、浸漬法(ディップ法)やスプレー塗布法等により形成することができる。
Next, in step S15, the
さらに、ステップS16において、所望の数のコンデンサ素子2を積層するとともに、得られた積層体を基板20上に載置する。それから、各コンデンサ素子2の陰極部6同士、及び、最下層のコンデンサ素子2の陰極部6と基板20の陰極端子24aとを、導電性接着剤17により接着する。また、積層されたコンデンサ素子2における陽極部5側にレーザー溶接等を施すことにより接合部30を生じさせて、各コンデンサ素子2の陽極部5同士、及び、最下層のコンデンサ素子2と基板20の陽極端子22aとを接合する。なお、陽極部5の表面には酸化皮膜が形成されている場合もあるが、この酸化皮膜は、上述したようなレーザー溶接によって容易に除去される。
Further, in step S <b> 16, a desired number of
そして、このように基板20上に複数のコンデンサ素子2からなる積層体を接続・接合した後、この積層体を、キャスティングモールド、インジェクション、トランスファーモールド等の公知の方法により樹脂等でモールドして、図1に示した固体電解コンデンサ1を得る。
And after connecting and joining the laminated body composed of a plurality of
また、本発明の製造方法においては、上記のようにして固体電解コンデンサ1を得た後、更に後処理としてエージング処理を施すことが好ましい。エージング処理は、固体電解コンデンサ1の陽極端子22a及び陰極端子24aに一定の電圧を印加することにより行うことができる。かかるエージング処理を行うことにより、誘電体層10及び32に欠陥が生じていても、その欠陥を効率良く修復することが可能となり、漏れ電流の増大等を引き起こすことなく、良好なコンデンサ特性を有する固体電解コンデンサをより確実に得ることが可能となる。
Moreover, in the manufacturing method of this invention, after obtaining the solid electrolytic capacitor 1 as mentioned above, it is preferable to perform an aging process as a post-process. The aging treatment can be performed by applying a constant voltage to the
このような固体電解コンデンサ1の製造方法においては、上述したように、特定の重合液を用いて固体電解質層11を形成するとともに、その後に修復工程を行うことで、弁金属基体16における露出部31に誘電体層32を形成することが可能となる。そのため、再化成処理を省略して製造効率の向上を実現しつつ、良好なコンデンサ特性を有する固体電解コンデンサを製造することができる。更に、本発明の製造方法によれば、上記露出部31に対して再化成処理を行うことなく、上記重合液を供給して固体電解質層の形成を行い、次いで修復工程を行うことにより、得られる固体電解コンデンサのESRを低減することが可能となる。
In such a method of manufacturing the solid electrolytic capacitor 1, as described above, the
なお、本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、上述した実施形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲で適宜変更が可能である。 In addition, the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not change the summary, it can change suitably.
例えば、導体層12の形成後には、陽極部5及び陰極部6間に一定の電圧を印加するエージングを行ってもよい。これによっても、誘電体層10の損傷部を修復することができる。特に、このエージングによる修復は、固体電解質層11がプロトン供与性ポリマーを含む場合に顕著に生じ得る。
For example, after the
また、本発明の製造方法で得られる固体電解コンデンサは、必ずしも上述した実施形態の構成のものに限定されない。すなわち、固体電解コンデンサは、基板20上にコンデンサ素子2の積層体が載置されたものに限られず、例えば、一つのコンデンサ素子2のみが載置された単層型の固体電解コンデンサであってもよい。また、上記固体電解コンデンサ1は、陽極部5及び陰極部6を1つずつ有する2端子型の固体電解コンデンサであったが、本発明は、複数の陽極部及び陰極部を有する多端子型コンデンサにも適用できる。
In addition, the solid electrolytic capacitor obtained by the manufacturing method of the present invention is not necessarily limited to the configuration of the above-described embodiment. That is, the solid electrolytic capacitor is not limited to the one in which the laminated body of the
さらに、陽極部5は、上述したレーザー溶接以外に、例えば、導電性接着剤を用いることにより接続・接合されたものであってもよい。この場合、陽極部5は、その電気的な接続を確保するため、エッチング等により表面の酸化皮膜が除去されていることが好ましい。さらにまた、固体電解コンデンサ1は、一つのコンデンサ素子2の積層体が一つの基板20上に載置されたものであったが、本発明においては、一つの基板20上にこの積層体が複数並列されたものであってもよい。また、固体電解コンデンサは、上述したような基板20の代わりに、例えば、リードフレーム等を備えるものであってもよい。
Furthermore, the anode part 5 may be connected and joined by using, for example, a conductive adhesive other than the laser welding described above. In this case, it is preferable that the oxide film on the surface of the anode portion 5 is removed by etching or the like in order to ensure the electrical connection. Furthermore, in the solid electrolytic capacitor 1, a laminated body of one
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
以下の手順を経て、電解コンデンサを製造した。すなわち、まず、陽極としての拡面化処理済みのアルミニウム箔表面に酸化アルミニウム皮膜からなる誘電体層が形成された、誘電体層形成済みのアルミニウム箔を準備した。この誘電体層形成済みのアルミニウム箔を、3.5mm×6.5mmを最低限含むワークサイズに切断し、切断面に誘電体層が形成されていない露出部を形成した。その後、誘電体層形成済みのアルミニウム箔表面の陽極となるべき部分(陽極部)と陰極を形成すべき部分(陰極形成部)とを区画すべき位置に、これらを区画するためのレジストを印刷により形成し、弁金属基体を得た。
Example 1
An electrolytic capacitor was manufactured through the following procedure. That is, first, an aluminum foil with a dielectric layer formed thereon was prepared, in which a dielectric layer made of an aluminum oxide film was formed on the surface of an aluminum foil that had been subjected to a surface expansion treatment as an anode. The aluminum foil having the dielectric layer formed thereon was cut into a work size including a minimum of 3.5 mm × 6.5 mm, and an exposed portion where no dielectric layer was formed was formed on the cut surface. After that, a resist for partitioning the portion (anode portion) to be the anode (anode portion) and the portion to be the cathode (cathode formation portion) on the surface of the aluminum foil on which the dielectric layer has been formed is printed. To obtain a valve metal substrate.
続いて、導電性ポリマーを構成するモノマーとしての3,4−エチレンジオキシチオフェン(商品名:BAYTRON(登録商標)M、Bayel社製)0.9g、パラトルエンスルホン酸鉄溶液(商品名:BAYTRON(登録商標)C−B50、Bayel社製)10.81g、プロトン供与性ポリマーとしてのスルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するポリフルオロエチレン溶液(商品名:Nafion(登録商標)溶液 SE20192、Dupont社製)0.225g、水溶性ポリマーとしてのポリビニルアルコール(商品名:クラレポバール PVA403、クラレ社製)0.108g、及び、水3.76gを混合し、重合液を調製した。この重合液に、上記弁金属基体の陰極形成部を浸漬した後引き上げ、温度150℃の炉内で約5分間の熱処理を行い、重合液中のモノマーを酸化重合させた。その後、水洗及び乾燥処理を行った。この浸漬から乾燥までの重合処理を3回繰り返し、弁金属基体の陰極形成部に、厚さ0.1〜10μm程度の固体電解質層を形成した。 Subsequently, 0.9 g of 3,4-ethylenedioxythiophene (trade name: BAYTRON (registered trademark) M, manufactured by Bayel) as a monomer constituting the conductive polymer, iron paratoluenesulfonate (trade name: BAYTRON) (Registered trademark) C-B50, manufactured by Bayel) 10.81 g, a polyfluoroethylene solution having a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group as a proton-donating polymer (trade name: Nafion (registered trademark) solution SE20192 0.225 g, manufactured by Dupont), 0.108 g of polyvinyl alcohol (trade name: Kuraray Poval PVA403, manufactured by Kuraray) as a water-soluble polymer, and 3.76 g of water were mixed to prepare a polymerization solution. The cathode forming part of the valve metal substrate was dipped in this polymerization solution and then pulled up and subjected to a heat treatment in a furnace at a temperature of 150 ° C. for about 5 minutes to oxidatively polymerize the monomers in the polymerization solution. Thereafter, washing with water and drying treatment were performed. This polymerization treatment from immersion to drying was repeated three times to form a solid electrolyte layer having a thickness of about 0.1 to 10 μm on the cathode forming portion of the valve metal substrate.
次に、0.5質量%のモノイソプロピルナフタレンスルホン酸ソーダ水溶液(修復液)中に弁金属基体の陰極形成部を浸漬し、弁金属基体を構成するアルミニウム箔に6Vの電圧を印加した。これにより、弁金属基体における上記露出部に誘電体層を形成した。その後、水洗・乾燥処理を行った。 Next, the cathode forming part of the valve metal substrate was immersed in a 0.5% by mass aqueous solution of sodium monoisopropylnaphthalenesulfonate (restoring liquid), and a voltage of 6 V was applied to the aluminum foil constituting the valve metal substrate. Thereby, a dielectric layer was formed on the exposed portion of the valve metal substrate. Thereafter, washing with water and drying were performed.
次に、固体電解質層上に導電体層としてのカーボンペースト層を厚さ3μmとなるように塗布し、更にカーボンペースト層上に導電体層としての銀ペースト層を厚さ20μmとなるように塗布した。これにより、カーボンペースト層及び銀ペースト層からなる陰極を形成した。以上により、陽極、誘電体層、固体電解質層及び陰極がこの順に積層された構造を有するコンデンサ素子を得た。 Next, a carbon paste layer as a conductor layer is applied to a thickness of 3 μm on the solid electrolyte layer, and a silver paste layer as a conductor layer is further applied to a thickness of 20 μm on the carbon paste layer. did. This formed the cathode which consists of a carbon paste layer and a silver paste layer. Thus, a capacitor element having a structure in which the anode, the dielectric layer, the solid electrolyte layer, and the cathode were laminated in this order was obtained.
その後、コンデンサ素子の陽極及び陰極にそれぞれ鉄製のリードを接続し、樹脂モールドした。その後、高温環境下で電圧を印加して漏れ電流を低減し、定格電圧で動作できるようにした。これにより、固体電解コンデンサを作製した。 Thereafter, iron leads were respectively connected to the anode and cathode of the capacitor element, and resin molded. After that, a voltage was applied in a high temperature environment to reduce the leakage current so that it could operate at the rated voltage. Thereby, a solid electrolytic capacitor was produced.
(比較例1)
実施例1と同様の手順で弁金属基体を作製した後、当該弁金属基体の陰極形成部を化成溶液としてのアジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬させ、アルミニウム箔に6Vの電圧を印加して陽極酸化反応を進行させることにより、弁金属基体の露出部に酸化アルミニウム皮膜よりなる誘電体層を形成する再化成処理を行ったこと以外は実施例1と同様にして、陽極、誘電体層、固体電解質層及び陰極がこの順に積層された構造を有するコンデンサ素子を得た。
(Comparative Example 1)
After producing a valve metal substrate in the same procedure as in Example 1, the cathode forming portion of the valve metal substrate was immersed in an aqueous solution of ammonium adipate as a chemical conversion solution, and a voltage of 6 V was applied to the aluminum foil to perform an anodic oxidation reaction. The anode, dielectric layer, and solid electrolyte layer were the same as in Example 1 except that a re-chemical conversion treatment was performed to form a dielectric layer made of an aluminum oxide film on the exposed portion of the valve metal substrate. And the capacitor | condenser element which has a structure where the cathode was laminated | stacked in this order was obtained.
(比較例2)
重合液として、導電性ポリマーを構成するモノマーとしての3,4−エチレンジオキシチオフェン(商品名:BAYTRON(登録商標)M、Bayel社製)0.9g、パラトルエンスルホン酸鉄溶液(商品名:BAYTRON(登録商標)C−B50、Bayel社製)10.81g、及び、ブタノール2.63gを混合したものを用いた以外は実施例1と同様にして、陽極、誘電体層、固体電解質層及び陰極がこの順に積層された構造を有するコンデンサ素子を得た。
(Comparative Example 2)
As a polymerization solution, 3,4-ethylenedioxythiophene (trade name: BAYTRON (registered trademark) M, manufactured by Bayel) 0.9 g as a monomer constituting the conductive polymer, iron paratoluenesulfonate (trade name: BAYTRON (registered trademark) C-B50, manufactured by Bayel) 10.81 g and 2.63 g of butanol were used in the same manner as in Example 1 except that an anode, a dielectric layer, a solid electrolyte layer, and A capacitor element having a structure in which the cathode was laminated in this order was obtained.
[コンデンサ特性の評価]
実施例1及び比較例1の製造方法により製造された固体電解コンデンサについて、IMPEDANCE/GAIN−PHASE ANALYZER 4194A(商品名、HEWLETT PACKARD社製)を用い、120Hzでの静電容量、100kHzでのインピーダンス、100kHzでの等価直列抵抗(ESR)、120Hzでの静電正接(tanδ)を測定した。また、実施例1及び比較例1の製造方法により製造された固体電解コンデンサの漏れ電流について、定格電圧(4V)を印加できる電源と電流計(マルチメーター)を用いた公知の方法により、定格電圧を印加してから2分後の電流値を漏れ電流として測定した。その結果を表1に示す。なお、表1中の値は、各特性についてn=100で測定した値の平均値である。
[Evaluation of capacitor characteristics]
About the solid electrolytic capacitor manufactured by the manufacturing method of Example 1 and Comparative Example 1, using IMPEDANCE / GAIN-PHASE ANALYZER 4194A (trade name, manufactured by HEWLETT PACKARD), electrostatic capacity at 120 Hz, impedance at 100 kHz, The equivalent series resistance (ESR) at 100 kHz and the electrostatic tangent (tan δ) at 120 Hz were measured. Moreover, about the leakage current of the solid electrolytic capacitor manufactured by the manufacturing method of Example 1 and Comparative Example 1, the rated voltage is measured by a known method using a power source and an ammeter (multimeter) that can apply a rated voltage (4 V). The
表1に示した結果から明らかなように、本発明の固体電解コンデンサの製造方法(実施例1)によれば、再化成処理を省略して製造効率の向上を実現しつつ、良好なコンデンサ特性を有する固体電解コンデンサを得ることができることが確認された。また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法(実施例1)により得られた固体電解コンデンサは、再化成処理を実施した比較例1の固体電解コンデンサの製造方法により得られた固体電解コンデンサと比較して、ESRを低減することができることが確認された。なお、比較例2の製造方法によって作製した固体電解コンデンサは、漏れ電流が大きすぎて固体電解コンデンサとして使用できなかった。 As is clear from the results shown in Table 1, according to the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor of the present invention (Example 1), excellent capacitor characteristics are achieved while improving the manufacturing efficiency by omitting the re-forming process. It was confirmed that a solid electrolytic capacitor having the following can be obtained. Moreover, the solid electrolytic capacitor obtained by the manufacturing method (Example 1) of the solid electrolytic capacitor of this invention is compared with the solid electrolytic capacitor obtained by the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of the comparative example 1 which implemented the re-forming process. Thus, it was confirmed that ESR can be reduced. In addition, the solid electrolytic capacitor produced by the manufacturing method of Comparative Example 2 was too large in leakage current and could not be used as a solid electrolytic capacitor.
1…固体電解コンデンサ、2…コンデンサ素子、5…陽極部、6…陰極部、7…レジスト部、9…弁作用金属、10…誘電体層、11…電解質層、12…導体層、13…カーボンペースト層、14…銀ペースト層、15…陰極、16…弁金属基体、17…導電性接着剤、20…基板、22a,22b…陽極端子、23…スルーホール、24a,24b…陰極端子、25…スルーホール、26,28…レジスト部、30…接合部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid electrolytic capacitor, 2 ... Capacitor element, 5 ... Anode part, 6 ... Cathode part, 7 ... Resist part, 9 ... Valve action metal, 10 ... Dielectric layer, 11 ... Electrolyte layer, 12 ... Conductor layer, 13 ... Carbon paste layer, 14 ... silver paste layer, 15 ... cathode, 16 ... valve metal substrate, 17 ... conductive adhesive, 20 ... substrate, 22a, 22b ... anode terminal, 23 ... through hole, 24a, 24b ... cathode terminal, 25 ... through hole, 26, 28 ... resist part, 30 ... joint part.
Claims (4)
少なくとも前記露出部に誘電体層を形成する修復工程と、
前記固体電解質層上に導体層を形成する導体層形成工程と、
を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 A polymerization liquid containing a monomer constituting a conductive polymer, a proton-donating polymer, and a water-soluble polymer on the surface of the valve metal base composed of the valve action metal and including the exposed portion where the dielectric layer is not formed. A solid electrolyte layer forming step of forming a solid electrolyte layer by polymerizing the monomer in the polymerization solution;
A repairing step of forming a dielectric layer on at least the exposed portion;
A conductor layer forming step of forming a conductor layer on the solid electrolyte layer;
A method for producing a solid electrolytic capacitor, comprising:
前記切断工程後に、前記露出部に前記誘電体層を形成するための化成処理を行うことなく、前記固体電解質層形成工程を行うことを特徴とする請求項1記載の固体電解コンデンサの製造方法。 Before the solid electrolyte layer forming step, the valve metal having a dielectric layer formed on the surface is cut, and the exposed portion where the dielectric layer is not formed is formed in a region where the solid electrolyte layer is to be formed. Further comprising a cutting step of obtaining the valve metal substrate,
The method of manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolyte layer forming step is performed after the cutting step without performing a chemical conversion treatment for forming the dielectric layer on the exposed portion.
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