JP2621093B2 - タンタル固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

タンタル固体電解コンデンサの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、導電性高分子膜を固体電解質としたタンタ
ル固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。
(従来の技術) 誘電体酸化皮膜を形成したタンタル焼結体の表面に、順
次、化学重合によって形成した導電性高分子膜、電解重
合によって形成した導電性高分子膜を有し、該電解重合
による導電性高分子膜上にカーボン層および導電性塗膜
を形成せしめた構造の固体電解コンデンサが提案されて
いる。このコンデンサは従来の固体電解コンデンサに比
べ、静電容量が大きく温度特性、周波数特性が良いなど
の特徴を有するが、漏れ電流が大きい、あるいは損失角
の正接(tanδ)が大きいなどの改良すべき点が残され
ていた。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的とすることろは、誘電体酸化皮膜を形成
したタンタル焼結体の表面に固体電解質として導電性高
分子膜を形成せしめた構造の固体電解コンデンサにおい
て、漏れ電流が小さく、かつ、損失角の正接の小さい、
優れたコンデンサ特性を持つタンタル固体電解コンデン
サの製造方法を提供することである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明者らは鋭意研究の結果、上記目的を達成し得る
タンタル固体電解コンデンサの製造方法を発明するに至
った。
すなわち陽極リードを接続したタンタル焼結体素子の
表面に誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜の一
部を耐熱性絶縁体で被覆し、該耐熱性絶縁体の表面およ
び誘電体酸化皮膜上に化学酸化重合による導電性高分子
膜を形成し、耐熱性絶縁体の表面上に形成した化学酸化
重合による導電性高分子膜の一部に接触させた導電体を
陽極として外部陰極との間で電解重合し、化学酸化重合
による導電性高分子膜上に電解重合による導電性高分子
膜を形成することを特徴とするタンタル固体電解コンデ
ンサの製造方法である。
導電性高分子としてはポリピロール、ポリチオフェ
ン、ポリフラン、ポリアニリンを用い、導電性高分子の
安定性の面からポリピロールが好ましい。
次に本発明の具体例を図面により更に詳しく説明す
る。第1図および第2図はタンタル焼結体素子の中心部
よりタンタル線により陽極リードを取り出したコンデン
サの概略断面図である。タンタルよりなる焼結体素子
(1)とタンタル線よりなる陽極リード(7)の取り出
し部に、陽極酸化により誘電体酸化皮膜(2)を形成せ
しめる。次に、誘電体酸化皮膜(2)の一部を耐熱性絶
縁体(3)で被覆する。被覆する範囲は焼結体素子の一
部であり、好ましくは素子の上面(第1図)あるいは下
面(第2図)の一部である。
次に、該耐熱性絶縁体(3)および誘電体酸化皮膜部
分(2)を酸化剤または酸化剤を含む溶液に浸漬し、更
に導電性高分子単量体または該単量体を含む溶液に浸漬
し、耐熱性絶縁体(3)表面及び誘電体酸化皮膜(2)
上に化学酸化重合による導電性高分子膜(4)を形成せ
しめる。
耐熱性絶縁体(3)上に形成した化学酸化重合導電性
高分子膜(4)の一部に導電体(6)を接触させ、支持
電解質及び導電性高分子単量体を含む電解液に浸漬し、
導電体を陽極とし外部陰極との間で電解重合することに
より、化学酸化重合による導電性高分子膜上に電解重合
による導電性高分子膜(5)を形成する。この時、導電
体の先端は電解液中に浸漬されている。この電解酸化重
合において、耐熱性絶縁体(3)が無いと導電体(6)
の接触により誘電体酸化皮膜(2)が損傷することがあ
り、損傷の結果、できあがったコンデンサの漏れ電流が
大きくなり、また損失角の正接も大きくなる。
本発明に用いる耐熱性絶縁体は、シリコーン樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリフェニレン
スルフィド樹脂などの耐熱性高分子や硫酸カルシウム、
炭酸マグネシウム、シリカ、アルミナなど鉱物性無機物
あるいは耐熱性高分子と鉱物性無機物の混合物を使用す
ることができ、素子表面の一部にそのまま塗布硬化した
り適当な溶媒に溶解塗布後乾燥硬化して被覆する。
化学酸化重合の方法は、焼結体素子表面に導電性モノ
マーを少なくとも0.01mol/含む溶液を均一に分散させ
た後、酸化剤を0.001mol/〜10mol/含む溶液と接触
させるか、または逆に酸化剤を均一に分散させた後、導
電性高分子モノマー溶液と接触させる方法により化学重
合した導電性高分子膜(4)を形成し表面を導電化す
る。
化学重合に用いられる酸化剤は、ヨウ素、臭素ヨウ化
臭素などのハロゲン、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモ
ン、四フッ化ケイ素、五塩化リン、五フッ化リン、塩化
アルミニウム、塩化モリブデンなどの金属ハロゲン化
物、硫酸、硝酸、フルオロ硫酸、トリフルオロメタン硫
酸、クロロ硫酸などのプロトン酸、三酸化イオウ、二酸
化窒素などの含酸素化合物、過硫酸ナトリウム、過硫酸
アンモニウムなどの過硫酸塩、過酸化水素、過酢酸など
の過酸化物などである。電解重合は、支持電解質0.01mo
l/〜2mol/および導電性高分子モノマー0.01mol/
〜5mol/を含む電解液中で行う。
本発明の電解重合に用いられる支持電解質は、陰イオ
ンがヘキサフロロリン、ヘキサフロロヒ素、テトラフロ
ロホウ素などのハロゲン化物アニオン、ヨウ素、臭素、
塩素などのハロゲンアニオン、過塩素酸アニオン、ベン
ゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸などのス
ルホン酸アニオンであり、また、陽イオンがリチウム、
カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属カチオン、ア
ンモニウム、テトラアルキルアンモニウムなどの4級ア
ンモニウムカチオンである。化合物としてはLiPF6、LiA
sF6、LiClO4、LiBF4、KI、NaPF6、NaClO4、トルエンス
ルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸テトラブチル
アンモニウムなどが挙げられる。
このようにして導電性高分子を形成した素子を、コロ
イダルカーボンに浸漬して表面にカーボン層を形成す
る。更にその上に導電性ペーストにより導電性塗膜を形
成し、その一部に陰極引出し用のリード線が接続され
る。導電性ペーストとしては銀ペースト、銅ペースト、
アルミペーストなどが使用できる。以上のように構成さ
れたコンデンサ素子は、樹脂モールドまたは樹脂ケー
ス、金属ケースに密封するなどの外装を施すことによ
り、固体電解コンデンサを得る。
(作用) 本発明の方法により製造した導電性高分子を固体電解
質とするコンデンサでは、従来知られている方法により
製造した固体電解コンデンサに比べ、電気特性が優れて
いる。これは電解重合時に導電体が酸化皮膜を損失しな
いためであり、漏れ電流が著しく小さく、かつ損失角の
正接(tanδ)が小さいコンデンサが得られる。また、
耐熱性の絶縁体を使用しているので高温時に絶縁体が溶
解してコンデンサ特性を損なうことがない。
(実 施 例) 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例において、コンデンサの静電容量及び損失角の
正接は120Hzで測定した。
実施例1 陽極リードを取り出したタンタル焼結体素子を30Vで
陽極酸化し誘電体酸化皮膜を形成した。該素子の下面の
一部に第2図に示す様にエポキシ樹脂(住友ベークライ
ト製スミマック9060)を塗布し150℃で10分間加熱硬化
し被覆した。該素子を過酸化水素10wt%および硫酸2wt
%を含む水溶液に室温で10分間浸漬した。次に該素子を
すばやくピロールモノマー原液に浸漬し20分間保持反応
させた。素子をピロールモノマーから取り出し洗浄、乾
燥したところ、エポキシ樹脂表面及び誘電体酸化皮膜上
に化学酸化重合によるポリピロール層が生成した。
次に、エポキシ樹脂表面上の化学酸化重合によるポリ
ピロールの一部にステンレスワイヤーを接触し陽極と
し、テトラエチルアンモニウムパラトルエンスルホン酸
0.2mol/、ピロールモノマー0.2mol/含むアセトニト
リル溶液の入ったステンレスビーカー中に化学酸化重合
によるポリピロールの上端まで浸漬し、ステンレスビー
カーを陰極として1mAの定電流で電解重合を30分行っ
た。その結果、化学酸化重合によるポリピロール膜の上
に電解重合によるポリピロール間が形成した。
ステンレスワイヤーを取り除き、洗浄、乾燥後、該素
子をコロイダルカーボン及び銀ペーストを塗布し陰極リ
ードを取り付け、エポキシ樹脂でモールドして定格電圧
6.3V、公称静電容量3.3μFのタンタルコンデンサを得
た。完成したコンデンサの静電容量、損失角の正接(ta
nδ)、6.3Vでの漏れ電流値(LC)を第1表に示す。
比較例1 エポキシ樹脂を塗布する工程を省略した以外は実施例
1に準じてタンタル固体電解コンデンサを完成した。完
成したコンデンサの静電容量、tanδ、漏れ電流値を第
1表に示す。
実施例2 陽極リードを取り出したタンタル焼結体素子を30Vで
陽極酸化し誘電体酸化皮膜を形成した。該素子の上面の
一部に第1図に示す様にエポキシ樹脂(住友ベークライ
ト製スミマック9060)とシリカ微粉(試薬特級二酸化ケ
イ素)を1:1に混合した耐熱性絶縁体を塗布し150℃で10
分間加熱硬化し、被覆した。該素子を耐熱性絶縁体塗布
面上端まで過酸化水素10wt%および硫酸2wt%含む水溶
液に室温で10分間浸漬した後、ピロールモノマー原液に
浸漬し20分間保持反応させた。素子をピロールモノマー
から取り出し洗浄、乾燥したところ、耐熱性絶縁体表面
及び誘電体酸化皮膜上に化学重合によるポリピロール層
が生成した。
次に、エポキシ樹脂表面上の化学酸化重合によるポリ
ピロールの一部にステンレスワイヤーを接触し陽極と
し、テトラエチルアンモニウムパラトルエンスルホン酸
0.2mol/、ピロールモノマー0.2mol/含むアセトニト
リル溶液の入ったステンレスビーカー中にステンレスワ
イヤーの接触位置が没するように浸漬し、ステンレスビ
ーカーを陽極として1mAの定電流で電解重合を30分行っ
た。その結果、化学酸化重合によるポリピロール膜の上
に電解重合によるポリピロール膜が形成した。
ステンレスワイヤーを取り除き、洗浄、乾燥後、該素
子をコロイダルカーボン及び銀ペーストを塗布し陰極リ
ードを取り付け、エポキシ樹脂でモールドして定格電圧
6.3V、公称静電容量3.3μFのタンタルコンデンサを得
た。完成したコンデンサの静電容量、損失角の正接(ta
nδ)、6.3Vでの漏れ電流値を第1表に示す。
また、素子を260℃の半田浴中に10秒間浸漬した後の
漏れ電流値も第1表に示す。
比較例2 エポキシ樹脂のかわりに耐熱性に乏しいポリ塩化ビニ
ル樹脂を塗布した以外は実施例2に準じてタンタル固体
電解コンデンサを完成した。完成したコンデンサの静電
容量、tanδ、漏れ電流値及び260℃の半田浴中に10秒間
浸漬した後の漏れ電流値も第1表に示す。誘電体酸化皮
膜の損傷防止に耐熱性に乏しい絶縁体を塗布したものは
耐熱性が悪く、半田浴浸漬後の漏れ電流が大きい。
[発明の効果] 誘電体酸化皮膜の一部を耐熱性絶縁体で被覆し、この
耐熱性絶縁体表面を導電化し、その一部に導電体を接触
させて電解重合を行うことにより誘電体酸化皮膜を損傷
することなく漏れ電流が著しく少なく、tanδの小さい
タンタル固体電解コンデンサを得ることができた。ま
た、耐熱性絶縁体を使用することにより、半田耐熱性の
あるタンタル固体電解コンデンサを製造することができ
た。
更に、タンタル焼結体の上面あるいは下面などの一部
に導電体を接触させて電解重合を行うので製造の自動
化、量産化が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はタンタル焼結体素子の中心部より
タンタル線により陽極リードを取り出したコンデンサの
概略断面図である。 1……焼結体素子、2……誘電体酸化皮膜、3……耐熱
性絶縁体、4……化学酸化重合による導電性高分子
膜、、5……電解重合による導電性高分子膜、6……導
電体、7……陽極リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊佐 功 群馬県渋川市半田2470番地 日本カーリ ット株式会社中央研究所内 審査官 大澤 孝次

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極リードを接続したタンタル焼結体素子
    の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜の
    一部を耐熱性絶縁体で被覆し、該耐熱性絶縁体の表面お
    よび誘電体酸化皮膜上に化学酸化重合による導電性高分
    子膜を形成し、耐熱性絶縁体の表面上に形成した化学酸
    化重合による導電性高分子膜の一部に接触させた導電体
    を陽極として外部陰極との間で電解重合し、化学酸化重
    合による導電性高分子膜上に電解重合による導電性高分
    子膜を形成することを特徴とするタンタル固体電解コン
    デンサの製造方法。
  2. 【請求項2】導電性高分子がポリピロールである請求項
    1記載のタンタル固体電解コンデンサの製造方法。
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