JP2011129805A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面に誘電体層を形成した陽極体の複数個を、重合して導電性高分子となる原料を含む溶液に浸漬し、引き上げ、陽極体の表面を被覆した溶液を重合する操作を繰り返して陽極体の表面に導電性高分子からなる固体電解質層を形成する工程において、複数個の陽極体を取り付けた支持基板を、その表裏方向に複数枚、隣り合う陽極体間の間隔が1〜8mmとなるように平行に並べて保持した冶具を用い、前記冶具を上下に移動することによる前記浸漬及び引き上げを、前記引き上げの際の液面からの陽極体の下端の高さが隣り合う陽極体間で交互に0.01〜1mmずつ異なるように行う固体電解コンデンサの製造方法。
【選択図】なし
Description
また、「溶液液面と陽極体先端の距離が長い陽極体」は、「溶液液面と陽極体先端の距離が短い陽極体」よりも優先的に液切れが開始されることを見出した。
すなわち、本発明は以下の固体電解コンデンサの製造方法、固体電解コンデンサ、及び固体電解コンデンサの製造方法に用いる治具を提供する。
前記複数個の陽極体を取り付けた支持基板を、その表裏方向に複数枚、隣り合う陽極体間の間隔が1〜8mmとなるように平行に並べて保持した冶具を用い、前記冶具を上下に移動することによる前記浸漬及び引き上げを、前記引き上げの際の液面からの陽極体の下端の高さが隣り合う陽極体間で交互に0.01〜1mmずつ異なるように行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
[2]陽極体を1〜8mm間隔で複数個、鉛直方向に垂下した状態で取り付けた支持基板を使用する前項[1]に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
[3]支持基板を隣り合う支持基板間で交互に0.01〜1mmずつ上下するよう保持した冶具を用いる前項[1]または[2]に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
[4]前記冶具が、前記支持基板の下端との接触面を有し、前記接触面に隣り合う支持基板間で交互に0.01〜1mmずつ上下する凹みが設けられている前項[1]〜[3]のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
[5]前記引き上げの際の陽極体の下端の液面からの高さが隣り合う陽極体間で0.01〜1mm異なるように陽極体を取り付けた支持基板を用いる前項[1]に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
[6]長さが0.01〜1mm異なる陽極体を使用して、陽極体の下端の液面からの高さが隣り合う陽極体間で0.01〜1mm異なるように調整する前項[5]に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
[7]重合して導電性高分子となる原料を含む溶液の粘度が1〜1000mPa・Sの範囲にある前項[1]〜[6]のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
[8]前項[1]〜[7]のいずれかに記載の製造方法によって製造される固体電解コンデンサ。
[9]陽極体が箔であり、固体電解質が形成された陽極体の厚さの標準偏差が、前記陽極体の厚さに対して0.05以下である前項[8]に記載の固体電解コンデンサ。
[10]表面に誘電体層を形成した弁作用金属からなる陽極体の複数個を、重合して導電性高分子となる原料を含む溶液に浸漬し、引き上げることにより、陽極体の表面を前記溶液で被覆し、重合して前記陽極体の表面に導電性高分子からなる固体電解質層を形成する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法において使用する、前記複数個の陽極体を取り付けた支持基板を、その表裏方向に複数枚、隣り合う陽極体間の間隔が1〜8mmとなるように平行に並べて保持する冶具であって、支持基板の下端との接触面を有し、接触面に隣り合う支持基板間で交互に0.01〜1mmずつ上下する凹み(段差)が設けられている冶具。
ワークBの水平状態を維持するために基準板(6)が設置されている。浸漬装置は、ワークBを載せた基準板(6)がステッピングモーターを介して昇降動作を実施する。陽極体は、溶液で満たした浸漬槽(7)内を昇降することによって、境界領域(4)の下側が浸漬処理され溶液が塗布される。
こうすることにより、ワークB内に配置された陽極体の液切れのタイミングが、奇数番号と偶数番号のワークで異なり、液切れをランダムに発生させることによってワークB内の液付着量をバラツキの範囲内で均一にすることができる。
前記溶液の粘度は、溶剤の種類や固形分濃度によって変動し、また、隣り合う陽極体間のピッチやワークA間のピッチによって大きく影響を受けるために一概には規定できないが、少なくとも、陽極体を溶液に浸漬し引き上げる過程において陽極体と溶液の液切れの後もなお、前後で隣り合うワークAの陽極体間で液が溜まって橋渡しする状態とならない粘度であればよい。本発明を好ましく適用するためには、粘度は1〜1000mPa・Sの範囲が好ましく、1〜100mPa・Sがより好ましい。
基準板(6)は、ワークBの一部で構成してもよいし、ワークBとは独立したワークAの両端を個々に支える1対の板状の冶具で構成してもよい。
ステンレス鋼製の支持基板に陽極体として幅3.3mmのアルミニウム化成箔(厚み:100μm)を5mmピッチで30枚、10mmの長さで列状に取り付けた。アルミニウム化成箔の先端から4.5mmの高さに、溶液を浸漬塗布する領域と浸漬塗布しない領域を区分するためのポリイミドを0.8mm幅に塗布してワークAを作製した。
アルミニウム化成箔を列状に取り付けたワークAを、5質量%アジピン酸アンモニウム水溶液上に移動させ、前記溶液に向けて垂直に降下させることにより、各化成箔の3.3mm×4.5mmの部分を溶液に浸漬させ、そのまま、4Vの電圧を印加して切り口部分に化成し、誘電体酸化皮膜を形成し、引き続き、陽極体の陰極部に固体電解質層を形成した。
陽極体に被覆する溶液として、25質量%の3,4−エチレンジオキシチオフェンを含む2−プロパノール溶液を使用し、図2に示した基準板(6)を昇降する浸漬装置を用いて陽極体を浸漬した。陽極体への浸漬塗布は、ポリイミドの液面との距離が長い方の陽極体の塗布領域が覆われる高さまで(ポリイミドの塗布領域の下端まで)行った。液面との距離が短い方の陽極体は、基準板(6)の上部に設けた凹みの段差(0.15mm)分だけポリイミドの塗布領域の下端を越える部分まで溶液が被覆された状態となった。
上記の実験を同一条件で行ない、合計で600個の素子(固体電解質層を形成した陽極体)を作成した。これら素子を個々に膜厚計(Peacock社製:デジタルダイヤルゲージ DG−205,精度3μm)の測定部にゆっくりと挟んで厚みを測定した。ワークB内におけるワークAの30枚のコンデンサ素子の平均厚さの分布は図8に示すように均一であった。600素子の平均膜厚(平均素子厚)及び標準偏差(σ/平均素子厚)を表1にまとめて示す。
さらに、陰極部にカーボンペースト、銀ペーストで被覆して電極を形成し、コンデンサ素子を完成させた。
塗布したマスキング材を含む部分をリードフレーム上にAgペーストで接合しながら7枚のコンデンサ素子を重ねた。重ねたコンデンサ素子の固体電解質のついていない部分に陽極リード端子を溶接により接続し、全体をエポキシ樹脂で封止し、固体電解コンデンサを得た。得られた固体電解コンデンサの外観の不良率は0%であった。なお、目視による観察で、コンデンサ素子が封止樹脂からはみ出し完全に覆われていないものを外観の不良とした。
ステンレス鋼製の支持基板に幅3.3mmのアルミニウム化成箔を5mmピッチで30枚、10mmの長さで取り付けた。アルミニウム化成箔の先端から4.5mmの高さに0.8mm幅でポリイミドを塗布したワークA1を15本作製した。一方、ステンレス鋼製の支持基板に幅3.3mmのアルミニウム化成箔を5mmピッチで30枚、9.8mmの長さで取り付けた。さらに、アルミニウム化成箔の先端から4.7mmの高さに0.8mm幅でポリイミドを塗布したワークA2を15本作製した。アルミニウム化成箔の長さの異なるワークA1を奇数位置にワークA2を偶数位置に配置してワークBを構成した。
実施例1で使用した固体電解質層の形成の際に使用した基準板の上部に凹みを設けないこと以外は実施例1と同様にしてコンデンサ素子を形成した。600素子の平均膜厚(平均素子厚)、標準偏差(σ/平均素子厚)及び外観概観不良率を表1にまとめて示す。実施例1と同様にして7枚の素子を重ねて作成したエポキシ樹脂で封止後の固体電解コンデンサの外観の不良率は0%であった。
ステンレス鋼製の支持基板に幅3.3mmのアルミニウム化成箔を10mmの長さで15枚、9.8mmの長さで15枚をそれぞれ交互に5mmピッチで30枚取り付けた。10mmのアルミニウム化成箔に関してはアルミニウム化成箔の先端から4.5mmの高さに、また9.8mmのアルミニウム化成箔に関してはアルミニウム化成箔の先端から4.7mmの高さに、それぞれ0.8mm幅でポリイミドを塗布した。
実施例1で使用した固体電解質層の形成の際に使用する基準板の上部に凹みを設けないこと以外は実施例1と同様にしてコンデンサ素子を形成した。600素子の平均膜厚(平均素子厚)、及び標準偏差(σ/平均素子厚)を表1にまとめて示す。実施例1と同様にして7枚の素子を重ねて作成したエポキシ樹脂で封止後の固体電解コンデンサの外観の不良率は0%であった。
実施例1で使用した固体電解質層の形成の際に使用する基準板の上部に凹みを設けないこと以外には実施例1と同様にしてコンデンサ素子を形成した。
ワークB内におけるワークAの30枚の固体電解質形成後の素子の平均厚さの分布は、図9に示す通りワークBの手前と奥側のワークAの平均厚さが高くなっていた。
塗布したマスキング材を含む部分をリードフレーム上にAgペーストで接合しながら7枚重ねた。固体電解質のついていない部分に陽極リード端子を溶接により接続し、全体をエポキシ樹脂で封止したところ外観の不良率は50%であった。
さらに、上記実施例1〜3及び比較例1で得られた素子7枚を積層し樹脂封止したコンデンサを作成し、それらの中から一部を任意に抽出し、初期特性として120Hzにおける容量と損失係数(tanδ×100(%))、等価直列抵抗(ESR)及び定格電圧印加1分後の漏れ電流を測定した。その結果は表2に示す通り、特にESRと漏れ電流は、本発明の製品(実施例製品)が比較例製品に対して優っていた。
2 平板状の陽極体
3 支持基板
4 浸漬するエリアと浸漬しないエリアを区別する境界領域
5a 平板状の陽極体の幅
5b 陽極体間のピッチ
6 ワークAの左右前後の水平を維持するための基準板
7 浸漬槽
8 ステッピングモーター
9 奇数番号のワークAと偶数番号のワークAとが設置される部分の高低差(段差)
10 段差のピッチ
11 線材の先端に柱状の陽極体が固定されたワークA
12 柱状の陽極体
Claims (10)
- 表面に誘電体層を形成した弁作用金属からなる陽極体の複数個を、重合して導電性高分子となる原料を含む溶液に浸漬し引き上げることにより、陽極体の表面を前記溶液で被覆し、重合して前記陽極体の表面に導電性高分子からなる固体電解質層を形成する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法において、
前記複数個の陽極体を取り付けた支持基板を、その表裏方向に複数枚、隣り合う陽極体間の間隔が1〜8mmとなるように平行に並べて保持した冶具を用い、前記冶具を上下に移動することによる前記浸漬及び引き上げを、前記引き上げの際の液面からの陽極体の下端の高さが隣り合う陽極体間で交互に0.01〜1mmずつ異なるように行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 - 陽極体を1〜8mm間隔で複数個、鉛直方向に垂下した状態で取り付けた支持基板を使用する請求項1に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 支持基板を隣り合う支持基板間で交互に0.01〜1mmずつ上下するよう保持した冶具を用いる請求項1または2に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記冶具が、前記支持基板の下端との接触面を有し、前記接触面に隣り合う支持基板間で交互に0.01〜1mmずつ上下する凹みが設けられている請求項1〜3のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記引き上げの際の陽極体の下端の液面からの高さが隣り合う陽極体間で0.01〜1mm異なるように陽極体を取り付けた支持基板を用いる請求項1に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 長さが0.01〜1mm異なる陽極体を使用して、陽極体の下端の液面からの高さが隣り合う陽極体間で0.01〜1mm異なるように調整する請求項5に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 重合して導電性高分子となる原料を含む溶液の粘度が1〜1000mPa・Sの範囲にある請求項1〜6のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法によって製造される固体電解コンデンサ。
- 陽極体が箔であり、固体電解質が形成された陽極体の厚さの標準偏差が、前記陽極体の厚さに対して0.05以下である請求項8に記載の固体電解コンデンサ。
- 表面に誘電体層を形成した弁作用金属からなる陽極体の複数個を、重合して導電性高分子となる原料を含む溶液に浸漬し、引き上げることにより、陽極体の表面を前記溶液で被覆し、重合して前記陽極体の表面に導電性高分子からなる固体電解質層を形成する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法において使用する、前記複数個の陽極体を取り付けた支持基板を、その表裏方向に複数枚、隣り合う陽極体間の間隔が1〜8mmとなるように平行に並べて保持する冶具であって、支持基板の下端との接触面を有し、接触面に隣り合う支持基板間で交互に0.01〜1mmずつ上下する凹み(段差)が設けられている冶具。
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