JP2700420B2 - アルミニウム焼結体固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

アルミニウム焼結体固体電解コンデンサの製造方法

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JP2700420B2 JP1302066A JP30206689A JP2700420B2 JP 2700420 B2 JP2700420 B2 JP 2700420B2 JP 1302066 A JP1302066 A JP 1302066A JP 30206689 A JP30206689 A JP 30206689A JP 2700420 B2 JP2700420 B2 JP 2700420B2
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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アルミ
ニウム焼結体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皮膜形成性金属の表面に、
順次、化学酸化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ところは、誘電体酸化皮膜を形成
したアルミニウム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
アルミニウム焼結体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アルミニウム焼結体素
子の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜
の一部または陽極リードの一部を親水性の耐熱性絶縁体
で被覆し、該親水性の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、親水性の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アルミニウム焼結体固体
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〜第3図はアルミニウム焼結体素子の中心部
よりアルミニウム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。アルミニウムよりなる焼結
体素子(1)とアルミニウム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
一部または陽極リード(7)の一部を親水性の耐熱性絶
縁体(2)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)、陽極リー
ドの取り出し部(第3図)あるいは素子の下面(第2
図)の一部である。
次に、該親水性の耐熱性絶縁体(3)および誘電体酸
化皮膜(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、親水性の耐熱性絶縁体(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)形成せしめる。
親水性の耐熱性絶縁体(3)上に形成した化学酸化重
合による導電性高分子膜(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。この電解重合において、親水性の耐熱性絶縁体
(3)がないと導電体(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。
本発明に用いる親水性を有する耐熱性絶縁体として
は、硫酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ、アル
ミナなどの鉱物性無機物をバインダーで固めたもの、あ
るいはシリコーン樹脂、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
高分子と前記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。
化学酸化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0.01mol/〜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
F6、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膜を形成した素子を、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膜を固体電
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傷し
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)の小さいコンデンサが得られる。ま
た、親水性の耐熱性絶縁体を使用しているので高温時に
絶縁体が溶融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1 陽極リードを取り出したアルミニウム焼結体素子を10
0V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図に示すようにエポキシ樹脂(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に混合した親水性の耐熱性絶縁体を
塗布し150℃で10分間加熱硬化し、被覆した。該素子を
過酸化水素10wt%および硫酸2wt%含む水溶液に室温で1
0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原液から取
り出し洗浄、乾燥したところ、親水性の耐熱性絶縁体表
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
ール膜が生成した。
次に、エポキシ樹脂表面上の化学酸化重合によるポリ
ピロール膜の一部にステンレン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/を含むアセトニ
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
25V、公称静電容量1.0μFのアルミニウム焼結体固体電
解コンデンサを得た。完成したコンデンサの静電容量、
損失角の正接(tanδ)、25V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1 エポキシ樹脂のかわりに耐熱性の乏しいポリ塩化ビニ
ル樹脂を塗布した以外は実施例1に準じてアルミニウム
焼結体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℃での半田
浴中に10秒間浸漬した後の漏れ電流値を第1表に示す。
誘電体酸化皮膜の損傷防止に耐熱性の乏しい絶縁体を塗
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。
実施例2 第3図に示すように陽極リードの一部に実施例1で使
用したものと同一の親水性を有する耐熱性絶縁体の被覆
を施し、実施例1と同様の方法により定格電圧25V、公
称静電容量1μFのアルミニウム焼結体固体電解コンデ
ンサを得た。このコンデンサの静電容量は1.01μF、損
失角の正接(tanδ)は1.13%、漏れ電流は0.01μAで
あった。またこのコンデンサの短絡不良発生率を調べた
ところ5%であった。
比較例2 親水性のある耐熱性絶縁体の被覆を設ける工程を省略
した以外は実施例2に準じてアルミニウム焼結体固体電
解コンデンサを完成した。このコンデンサの静電容量は
0.93μF、損失角の正接(tanδ)は3.64%、漏れ電流
は12μAであった。またこのコンデンサの短絡不良発生
率を調べたところ93%であった。
[発明の効果] 誘電体酸化皮膜の一部または陽極リードの一部を親水
性の耐熱性絶縁体で被覆し、この親水性の耐熱性絶縁体
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の小さいアルミニウム
焼結体固体電解コンデンサを得ることができた。
また、親水性の耐熱性固体電解コンデンサを使用する
ことにより、半田耐熱性のあるアルミニウム焼結体固体
電解コンデンサを得ることができた。親水性を有する耐
熱性絶縁体を使用したものは、化学酸化重合膜の生成が
均一であり、その結果、電解重合膜の生成も均一とな
り、コンデンサの短絡不良発生率を著しく改善すること
ができる。
更に、アルミニウム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〜第3図はアルミニウム焼結体素子の中心部より
アルミニウム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……親水性の耐熱性絶縁体 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 (56)参考文献 特開 平1−105523(JP,A)

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アルミニウム焼結体
    素子の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮
    膜の一部または陽極リードの一部を親水性の耐熱性絶縁
    体で被覆し、該親水性の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、親水性の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アルミニウム焼結体固
    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記載のアルミニウム焼結体固体電解コンデンサの製造
    方法。
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