JP2008244400A - Method for manufacturing solid electrolytic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性高分子を固体電解質として用いた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 using a conductive polymer as a solid electrolyte.
近年電子部品の小型化、軽量化に伴って、小型で大容量の高周波用のコンデンサが要求されるようになり、かかるコンデンサとして、導電性高分子化合物を用いて固体電解質層を形成した固体電解コンデンサが提案されている。
In recent years, with the miniaturization and weight reduction of electronic components, a small-sized and high-capacity high-frequency capacitor has been demanded. As such a capacitor, a solid electrolyte in which a solid electrolyte layer is formed using a conductive polymer compound. Capacitors have been proposed.
上記固体電解コンデンサにおいては、タンタル、ニオブ、チタンまたはアルミニウムなどの弁作用金属の焼結体で形成された陽極体の表面を酸化して形成された無機物層である誘電体皮膜と、この誘電体皮膜状に形成された有機物層(導電性高分子層)である固体電解質層との間の密着性の低下による漏れ電流の増大、ESR(Equivalent Series Resistance;等価直列抵抗)の増大による信頼性の低下という問題がある。 In the solid electrolytic capacitor, a dielectric film which is an inorganic layer formed by oxidizing the surface of an anode body formed of a sintered body of a valve action metal such as tantalum, niobium, titanium or aluminum, and the dielectric Increased leakage current due to reduced adhesion to the solid electrolyte layer, which is an organic material layer (conductive polymer layer) formed into a film, and reliability due to increased ESR (Equivalent Series Resistance) There is a problem of decline.
このため、誘電体皮膜上に導電性高分子化合物を形成する場合には、一般的に予め導電性プレコート層を形成した後、電解酸化重合により誘電体皮膜上の前面を被覆する全面的導電性高分子化合物を形成することが行われていた。しかし、このような方法により導電性高分子を形成しても、誘電体皮膜と固体電解質層(導電性高分子層)との密着性は十分ではなかった。 For this reason, when a conductive polymer compound is formed on a dielectric film, generally a conductive precoat layer is formed in advance, and then the entire surface of the dielectric film is coated by electrolytic oxidation polymerization. Forming a polymer compound has been performed. However, even when the conductive polymer is formed by such a method, the adhesion between the dielectric film and the solid electrolyte layer (conductive polymer layer) is not sufficient.
上記問題を解決するため誘電体皮膜形成後にシランカップリング剤を用いて表面処理を行う方法(例えば特許文献1)や、重合液中にシランカップリング剤を混入させる方法(例えば特許文献2)等で、誘電体皮膜と固体電解質層との密着性を向上させることが提案されている。
しかしながら上記の方法では、誘電体皮膜上の水酸基の数が限られており誘電体皮膜と固体電解質層との密着性が十分向上したとはいい難かった。とりわけ誘電体皮膜の欠損部に水酸基が形成されていない場合、シランカップリング剤が付着されないので欠損部への導電性高分子の付着強度が弱く剥がれ易いため、剥がれたときエージングによる補修が行われず、漏れ電流の増大をもたらすという問題があった。 However, in the above method, the number of hydroxyl groups on the dielectric film is limited, and it is difficult to say that the adhesion between the dielectric film and the solid electrolyte layer is sufficiently improved. In particular, when no hydroxyl group is formed in the defect part of the dielectric film, the silane coupling agent is not attached, so the adhesion strength of the conductive polymer to the defect part is weak and easy to peel off. There has been a problem of increasing the leakage current.
上記問題を鑑みて、本発明は陽極体表面に誘電体皮膜を形成する工程と、前記誘電体皮膜上に固体電解質層を形成する工程とを備えた固体電解コンデンサの製造方法において、前記誘電体皮膜を形成する工程と前記固体電解質層を形成する工程との間には、前記誘電体皮膜が表面に形成された前記陽極体を表面処理を行う工程が含まれ、前記表面処理を行う工程は、紫外線を照射するステップを含むことを特徴とする。 In view of the above problems, the present invention provides a method for producing a solid electrolytic capacitor comprising a step of forming a dielectric film on the surface of an anode body and a step of forming a solid electrolyte layer on the dielectric film. Between the step of forming a film and the step of forming the solid electrolyte layer includes a step of performing a surface treatment on the anode body on which the dielectric film is formed, and the step of performing the surface treatment includes And a step of irradiating with ultraviolet rays.
前記表面処理を行う工程は、紫外線を照射するステップと、シランカップリング剤で表面処理するステップとを含むことを特徴とする。 The step of performing the surface treatment includes a step of irradiating with ultraviolet rays and a step of surface treatment with a silane coupling agent.
また、本発明は、陽極箔の表面に誘電体皮膜を形成する工程と、前記誘電体皮膜を形成した前記陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回する工程とを含む固体電解コンデンサの製造方法において、前記陽極箔の表面に誘電体皮膜を形成する工程と前記巻回する工程との間には、前記誘電体を形成した前記陽極箔を表面処理する工程を有し、前記表面処理工程は、紫外線を照射するステップを含むことを特徴とする。 The present invention also provides a solid electrolytic capacitor comprising a step of forming a dielectric film on the surface of the anode foil, and a step of winding the anode foil and the cathode foil on which the dielectric film is formed via a separator. In the manufacturing method, between the step of forming a dielectric film on the surface of the anode foil and the step of winding, there is a step of surface-treating the anode foil on which the dielectric is formed, and the surface treatment The process includes the step of irradiating with ultraviolet rays.
誘電体皮膜に紫外線を照射することによって、誘電体皮膜上や空気中の水蒸気及び/または酸素の結合が切断され、誘電体皮膜表面に水酸基が数多く形成されるので、シランカップリング剤がより多く付着し、固体電解質層との密着性を向上させることができる。これにより誘電体皮膜の欠損部においても導電性高分子の付着強度が向上し、エージングによる補修が可能なため、作製される固体電解コンデンサの漏れ電流特性が向上する。 By irradiating the dielectric film with ultraviolet rays, the bond between water vapor and / or oxygen on the dielectric film and in the air is cut, and a large number of hydroxyl groups are formed on the surface of the dielectric film, so there is more silane coupling agent. It adheres and the adhesiveness with a solid electrolyte layer can be improved. As a result, the adhesion strength of the conductive polymer is improved even in the defective portion of the dielectric film, and repair by aging is possible, so that the leakage current characteristic of the manufactured solid electrolytic capacitor is improved.
本発明の実施の形態について説明する。
(実施形態1)
陽極リードを植立した弁作用金属からなる陽極体の周面に誘電体皮膜を形成する。ここで前記陽極リードは弁作用金属からなり、前記陽極体と同一の材料からなることが好ましい。
Embodiments of the present invention will be described.
(Embodiment 1)
A dielectric film is formed on the peripheral surface of the anode body made of the valve metal in which the anode lead is implanted. Here, the anode lead is preferably made of a valve metal and is made of the same material as the anode body.
前記誘電体皮膜は周知の方法で形成される。即ち、りん酸等の酸水溶液に電圧を印加して電解酸化することにより、前記陽極体表面に誘電体皮膜を作製する。 The dielectric film is formed by a known method. That is, a dielectric film is formed on the surface of the anode body by applying a voltage to an acid aqueous solution such as phosphoric acid to perform electrolytic oxidation.
次に前記誘電体皮膜が表面に形成された前記陽極体に紫外線を照射する。紫外線を照射することで前記陽極体と空気中に含まれる水蒸気や酸素の結合が切断され、その結果前記誘電体皮膜表面に水酸基が付着する。前記水酸基は誘電体皮膜欠損部にも付着することができる。
紫外線照射後シランカップリング剤処理を行う。具体的には、シランカップリング剤溶液に前記陽極体を浸漬するか、前記誘電体皮膜の表面にシランカップリング剤溶液を塗布する。シランカップリング剤は従来周知のものを使用できる。シランカップリング剤溶液は溶媒として水を含むことが好ましい。前記シランカップリング剤は、加水分解により末端に水酸基を有する。前記水酸基は、誘電体皮膜表面に張り出した水酸基と水素結合する。その後加熱処理を行い、前記誘電体皮膜表面に付着した水酸基とシランカップリング剤の水酸基が脱水縮合して誘電体皮膜とシランカップリング剤が密着する。
上記のような表面処理を行った後、前記誘電体皮膜の表面に固体電解質層を形成する。前記固体電解質層は導電性高分子からなる。前記導電性高分子とは、具体的には、ピロールやチオフェン等の複素環化合物、アニリン等の芳香族化合物及びそれらの誘導体を重合してなる高分子のうち導電性を持つものをいう。前記固体電解質層を形成する方法は化学酸化重合法及び/または電解酸化重合法等の従来周知の方法の中から任意で用いることができる。
Next, the anode body on which the dielectric film is formed is irradiated with ultraviolet rays. Irradiation with ultraviolet rays breaks the bond between the anode body and water vapor or oxygen contained in the air, and as a result, hydroxyl groups adhere to the surface of the dielectric film. The hydroxyl group can also adhere to the dielectric film defect portion.
After UV irradiation, silane coupling agent treatment is performed. Specifically, the anode body is immersed in a silane coupling agent solution, or the silane coupling agent solution is applied to the surface of the dielectric film. Conventionally known silane coupling agents can be used. The silane coupling agent solution preferably contains water as a solvent. The silane coupling agent has a hydroxyl group at the terminal by hydrolysis. The hydroxyl group is hydrogen bonded to the hydroxyl group protruding on the surface of the dielectric film. Thereafter, heat treatment is performed, and the hydroxyl group adhering to the surface of the dielectric film and the hydroxyl group of the silane coupling agent are dehydrated and condensed so that the dielectric film and the silane coupling agent are in close contact with each other.
After performing the surface treatment as described above, a solid electrolyte layer is formed on the surface of the dielectric film. The solid electrolyte layer is made of a conductive polymer. Specifically, the conductive polymer means a conductive polymer among polymers obtained by polymerizing a heterocyclic compound such as pyrrole or thiophene, an aromatic compound such as aniline, and derivatives thereof. The method for forming the solid electrolyte layer may be arbitrarily selected from conventionally known methods such as chemical oxidative polymerization and / or electrolytic oxidative polymerization.
前記シランカップリング剤が付着した誘電体皮膜は表面に有機官能基を持つので有機物との密着性がよくなる。前述の方法で形成された固体電解質層は有機物であるので、前記誘電体皮膜と固体電解質層はシランカップリング剤を介して強固に密着することができる。 Since the dielectric film to which the silane coupling agent is attached has an organic functional group on the surface, the adhesion with the organic matter is improved. Since the solid electrolyte layer formed by the above-mentioned method is an organic substance, the dielectric film and the solid electrolyte layer can be firmly adhered via a silane coupling agent.
上記のように形成された固体電解質層の上に陰極引出層を形成してコンデンサ素子を作製する。さらに前記コンデンサ素子の前記陽極リードを陽極リードフレームに、前記陰極引出層の一部を前記陰極リードフレームに夫々接続し、前記コンデンサ素子を外装樹脂で被覆して固体電解コンデンサを作製する。
(実施形態2)
アルミニウム箔等からなる陽極箔の表面に誘電体皮膜を形成する。前記誘電体皮膜は、前記陽極箔を酸水溶液に浸漬し電圧を印加して形成される。次に前記誘電体皮膜を形成した前記陽極箔に紫外線を照射する。紫外線を照射することで前記誘電体皮膜上や空気中の水蒸気や酸素が分解し、前記陽極箔の表面に形成されている前記誘電体皮膜の表面に水酸基が付着する。尚、前記水酸基は、前記誘電体皮膜の欠損部にも付着することができる。
A cathode lead layer is formed on the solid electrolyte layer formed as described above to produce a capacitor element. Further, the anode lead of the capacitor element is connected to an anode lead frame, a part of the cathode lead layer is connected to the cathode lead frame, and the capacitor element is covered with an exterior resin to produce a solid electrolytic capacitor.
(Embodiment 2)
A dielectric film is formed on the surface of the anode foil made of aluminum foil or the like. The dielectric film is formed by immersing the anode foil in an acid aqueous solution and applying a voltage. Next, the anode foil on which the dielectric film is formed is irradiated with ultraviolet rays. By irradiating with ultraviolet rays, water vapor and oxygen in the dielectric film and in the air are decomposed, and hydroxyl groups adhere to the surface of the dielectric film formed on the surface of the anode foil. In addition, the hydroxyl group can be attached to a defect portion of the dielectric film.
次に、シランカップリング剤溶液による処理を行う。具体的には、シランカップリング剤溶液を前記陽極箔に塗布する。前記シランカップリング剤は、公知のもののなかから任意で用いることができる。また前記溶液の溶媒は水を含んでいることが好ましい。前記シランカップリング剤は水を含む溶液中で加水分解し、末端基に水酸基をもつ。その後加熱処理を行うことで、前記誘電体皮膜の表面の水酸基と、前記シランカップリング剤の水酸基が脱水縮合して、前記誘電体皮膜と前記シランカップリング剤が付着する。
前記誘電体皮膜を形成した前記陽極箔とアルミニウム箔等からなる陰極箔をセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を作製する。
Next, treatment with a silane coupling agent solution is performed. Specifically, a silane coupling agent solution is applied to the anode foil. The said silane coupling agent can be used arbitrarily from well-known things. Moreover, it is preferable that the solvent of the said solution contains water. The silane coupling agent is hydrolyzed in a solution containing water and has a hydroxyl group at the terminal group. Then, by performing heat treatment, the hydroxyl group on the surface of the dielectric film and the hydroxyl group of the silane coupling agent are dehydrated and condensed, and the dielectric film and the silane coupling agent adhere.
A cathode foil made of the anode foil and aluminum foil on which the dielectric film is formed is wound through a separator to produce a capacitor element.
前記コンデンサ素子に導電性高分子を含む固体電解質を形成する。固体電解質は周知の方法で形成される。すなわち、少なくともモノマーと酸化剤を含む溶液に前記コンデンサ素子を浸漬することで形成される。前記固体電解質層と前記シランカップリング剤が付着した誘電体皮膜とは実施形態1と同様に固着する。従って、前記誘電体皮膜と前記固体電解質とは、前記シランカップリング剤を介して密着する。 A solid electrolyte containing a conductive polymer is formed on the capacitor element. The solid electrolyte is formed by a well-known method. That is, it is formed by immersing the capacitor element in a solution containing at least a monomer and an oxidizing agent. The solid electrolyte layer and the dielectric film to which the silane coupling agent is adhered are fixed as in the first embodiment. Therefore, the dielectric film and the solid electrolyte are in close contact via the silane coupling agent.
前述のようにして固体電解質が形成されたコンデンサ素子をアルミケースに収納し、封止・加工を行い、固体電解コンデンサが完成する。
上記実施の形態は、本発明を説明するためのものに過ぎず、特許請求の範囲に記載の発明を限定する様に解すべきでない。本発明は、特許請求の範囲内及び均等の意味の範囲内で自由に変更することができる。例えば、実施形態1において、陽極リードと陽極リードフレームは、導電部材を介して接続されていてもよい。
The capacitor element on which the solid electrolyte is formed as described above is housed in an aluminum case and sealed and processed to complete a solid electrolytic capacitor.
The above embodiments are merely for explaining the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims. The present invention can be freely modified within the scope of the claims and the scope of equivalent meanings. For example, in Embodiment 1, the anode lead and the anode lead frame may be connected via a conductive member.
Claims (5)
前記誘電体皮膜を形成する工程と前記固体電解質層を形成する工程との間に、前記誘電体皮膜の表面に紫外線照射するステップを含む表面処理を行う工程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。 In a method for producing a solid electrolytic capacitor comprising a step of forming a dielectric film on the surface of an anode body, and a step of forming a solid electrolyte layer on the dielectric film,
A solid electrolytic capacitor comprising a step of performing a surface treatment including a step of irradiating the surface of the dielectric coating with ultraviolet light between the step of forming the dielectric coating and the step of forming the solid electrolyte layer. Manufacturing method.
前記陽極箔の表面に誘電体皮膜を形成する工程と前記巻回する工程との間には、紫外線照射を行うステップを含む前記陽極箔に表面処理を行う工程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。 In a method for producing a solid electrolytic capacitor comprising a step of forming a dielectric film on the surface of the anode foil, and a step of winding the anode foil and the cathode foil on which the dielectric film is formed via a separator,
Solid electrolytic process comprising a step of performing a surface treatment on the anode foil including a step of irradiating ultraviolet rays between the step of forming a dielectric film on the surface of the anode foil and the step of winding. Capacitor manufacturing method.
A solid electrolytic capacitor produced by the production method according to claim 1.
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