JP2768061B2 - 積層型固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

積層型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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質に導電性高
分子を用いる積層型固体電解コンデンサの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、電気機器等の回路のディジタル
化、小型化に伴い、回路に使われるコンデンサには高周
波領域でのインピーダンスが低く、小型かつ大容量であ
ることが強く要望されるようになってきた。このような
状況の中で、導電性固体を電解質とした大容量固体電解
コンデンサの開発が盛んに行われている。
【0003】従来、固体電解質として二酸化マンガンを
用いたタンタル固体電解コンデンサが良く知られている
が、二酸化マンガンの抵抗が高いために高周波領域で十
分に低いインピーダンスを得ることができなかった。こ
の他、固体電解コンデンサとしては、二酸化マンガン層
の代わりに、導電性が高く陽極酸化性の優れた有機半導
体、7,7,8,8,−テトラシアノキノジメタンコン
プレックス塩(TCNQ塩)を固体電解質に使うものが
提案されているが、TCNQ塩を塗布する際に比抵抗上
昇が起こることや、陽極金属箔との接着性が弱いといっ
た問題があった。
【0004】そこで、最近、ピロール、チオフェンなど
の複素環式化合物モノマーと支持電解質を含ませた溶液
を用いて電解重合することにより、支持電解質のアニオ
ンをドーパントとして含む導電性高分子層を固体電解質
に使うものが提案されている。電解重合電導性高分子は
TCNQ塩と比較しても電気伝導度が非常に大きく、ま
た接着性の優れた皮膜が容易に作製できる。このため、
理想的なインピーダンスの周波数特性が実現でき、導電
性高分子を用いた固体電解コンデンサが特に注目されて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、陽極弁
金属は絶縁物である誘電体皮膜で覆われているために、
このままの状態では電解重合により電解重合導電性高分
子を弁金属上に均一に形成することは極めて困難であ
る。さらに、コンデンサの容量を大容量化するためには
陽極箔を積層することが必要であるが、電解重合後に素
子を一つずつ積層するためには装置の大型化、歩留まり
の低下という問題がある。
【0006】本発明は、上記の事情を鑑み、誘電体皮膜
を有する弁金属上に固体電解質である電解重合高分子層
を均一に形成し、容易に積層型固体電解コンデンサを作
製できるようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、誘電体皮膜とマンガン酸化物とを順次形
成した少なくとも2枚の弁金属箔上の一部の誘電体皮膜
を除去して弁金属同士の電気的な導通を取り、積層固定
し、誘電体皮膜を除去した弁金属と接触して設けた導電
部を重合開始部として電解重合を行い、マンガン酸化物
上に電解重合導電性高分子膜を積層させ、少なくとも2
枚の弁金属箔を覆い固定し、その後に重合開始部を切断
除去するように構成される。
【0008】
【作用】本発明は、上記構成により、陽極弁金属に電圧
を印加するだけで、弁金属に接触して設けた導電部から
電解重合物を均一に成長させることができ、成長した導
電性高分子は2枚以上の弁金属を覆い固定することがで
きる。そのため、重合反応が完了した時点ですでに積層
型になっており、容易に積層型固体電解コンデンサを作
製することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0010】(実施例1)まず、本発明による積層型固
体電解コンデンサの製造方法の第1の実施例について説
明する。
【0011】図1には、積層する一枚のアルミニウムエ
ッチド箔1が示されている。図1(a)は平面図、図1
(b)は図1(a)のA−A’における断面図である。
このアルミニウムエッチド箔1を3%アジピン酸アンモ
ニウム水溶液を用いて、約70℃、印加電圧70Vの条
件で陽極酸化を40分間行うことにより、エッチド箔表
面に誘電体皮膜2を形成した。ついで、硝酸マンガン3
0%水溶液に浸漬し、自然乾燥させた後300℃で30
分間加熱し熱分解処理を行い、誘電体皮膜2上にマンガ
ン酸化物層3を積層形成した。
【0012】次に、図2((a)は斜視図、(b)は
(a)のA−A’における断面図)のように突起部に重
合開始部であるニッケル箔片4を溶接によってアルミニ
ウムエッチド箔1上に設け、マンガン酸化物層3を設け
た2枚のエッチド箔1を固定する。電解重合の開始部で
ある弁金属に接触して設けた導電部としては、陽極酸化
されない金属が最適であるが、銀ペーストやカーボンペ
スト等でもよく、さらには化学重合導電性高分子等でも
よい。なお、重合開始部は少なくとも一箇所あればよ
く、重合時間を短縮するために複数個設けてもよく積層
させる各弁金属の間にも設けるとさらに良い。
【0013】その後、ピロール(0.5M)、トリイソ
プロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム(0.1M)
および水からなる電解重合液中に配置した2枚積層した
エッチド箔1に2.5Vの定電圧を30分間印加して電
解重合反応を行い、固体電解質用の電解重合ポリピロー
ル7を図3のように形成した。マンガン酸化物層3の上
に積層される電解重合導電性高分子膜としては、ピロー
ル、または、その誘導体(例えば、N−メチルピロー
ル)の少なくとも一つが挙げられるが、他に、例えば
「チオフェン」「フラン」等でもよい。
【0014】また、電解重合の際に用いる支持電解質と
しては過塩素酸塩、スルホン酸塩、カルボン酸塩、リン
酸塩等の他一般に用いられるものであればどのようなも
のでもよいが、アルキル置換基を有するナフタレンスル
ホン酸塩もしくはアルキルリン酸エステルが好適であ
る。さらに具体的には、モノメチルナフタレンスルホン
酸ナトリウム、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸
ナトリウム、モノイソプロピルナフタレンスルホン酸ナ
トリウム、ジブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、
プロピルリン酸エステル、ブチルリン酸エステル、ヘキ
シルリン酸エステル等が挙げられる。
【0015】なお、上記モノマーや支持電解質をそれぞ
れ単独で用いず、支持電解質を複数種混合して用いた
り、ピロール、チオフェンをそれぞれの誘導体と混合し
て用いるなど上記モノマーも複数種併用するようにして
もよい。さらに、固体電解質を複合化するために、電解
液に適当な添加剤を入れるようにしてもよい。
【0016】固体電解質を形成の後、水洗し乾燥してか
ら電解重合ポリピロール7の上にカーボン層5と銀ペー
スト層6を順次設けた後、重合開始部のニッケル箔片4
を設けた突起部分を折り曲げて除去した。その後エポキ
シ樹脂で外装し積層型固体電解コンデンサを得た。作製
個数は10個である。得られた固体電解コンデンサを2
0Vで1時間エージングをした後、120Hzでの容
量、損失係数及び漏れ電流を測定した。さらに、500
kHzでのインピーダンスを測定し平均値を(表1)に
示す。なお、測定された容量値はアルミニウムエッチド
箔約2枚分の容量であった。
【0017】
【表1】
【0018】(比較例1)比較のために、重合開始点で
あるニッケル箔片を設ける代わりに誘電体皮膜を一部取
り除いた部分から重合を開始させる以外は上記と同じ条
件でコンデンサを10個作製し同様な測定を行った。測
定値の平均値を比較例1として(表1)に示す。両者を
比べれば、この発明による固体電解コンデンサの方が遥
かに優れていることがよくわかる。
【0019】(実施例2)次に、本発明による積層型固
体電解コンデンサの製造方法の第2の実施例について説
明する。
【0020】この実施例では、2枚のアルミニウムエッ
チド箔を積層する際に、エッチド箔の間に電解コンデン
サ用隔離紙をセパレータとして入れる。セパレータとし
ては電解重合に用いる電解重合液がしみこむものであれ
ばよく、通常の電解コンデンサ用隔離紙として用いられ
るクラフト、マニラ麻といった植物繊維の他、合成繊
維、ガラスファイバ等が利用できる。それ以外は第1の
実施例と同様にしてコンデンサを10個作製した。得ら
れた固体電解コンデンサの120Hzでの容量、損失係
数及び漏れ電流を測定した。さらに、500kHzでの
インピーダンスを測定し平均値を(表1)に示す。これ
より、本発明によるコンデンサは非常に優れた特性を有
していることがわかる。
【0021】(実施例3)次に、本発明による積層型固
体電解コンデンサの製造方法の第3の実施例について説
明する。
【0022】この実施例では、電解重合ポリピロールを
重合形成した後に直ちに重合開始部のニッケル箔片を設
けた突起部分を折り曲げて除去し、その後コンデンサ素
子の切断面を紫外線硬化樹脂で被覆する。コンデンサ素
子の切断面を被覆する絶縁物としては絶縁被覆可能なも
のであればどのようなものでもよいが、その一例として
紫外線硬化樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリイミ
ドアミド、シリコンゴム等が挙げられる。それ以外は第
1の実施例と同様にしてコンデンサを10個作製した。
得られた固体電解コンデンサの120Hzでの容量、損
失係数及び漏れ電流を測定した。さらに、500kHz
でのインピーダンスを測定し平均値を(表1)に示す。
これより、本発明によるコンデンサは非常に優れた特性
を有していることがわかる。
【0023】(実施例4)次に、本発明による積層型固
体電解コンデンサの製造方法の第4の実施例について説
明する。
【0024】この実施例では、トリイソプロピルナフタ
レンスルホン酸ナトリウムに代えてn−ブチルリン酸エ
ステルを用いた。それ以外は第1の実施例と同様にして
コンデンサを10個作製した。得られた固体電解コンデ
ンサの120Hzでの容量、損失係数及び漏れ電流を測
定した。さらに、500kHzでのインピーダンスを測
定し平均値を(表1)に示す。これより、本発明による
コンデンサは非常に優れた特性を有していることがわか
る。
【0025】(実施例5)次に、本発明による積層型固
体電解コンデンサの製造方法の第5の実施例について説
明する。
【0026】この実施例では、ピロール(0.5M)、
トリイソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム
(0.1M)と水からなる重合用電解液に代えて、チオ
フェン(0.5M)、テトラブチルアンモニウムパラト
ルエンスルホン酸ナトリウム(0.1M)とアセトニト
リルとからなる電解液を用いた。それ以外は(第1)の
実施例と同様にしてコンデンサを10個作製した。得ら
れた固体電解コンデンサの120Hzでの容量、損失係
数及び漏れ電流を測定した。さらに、500kHzでの
インピーダンスを測定し平均値を表1に示す。これよ
り、本発明によるコンデンサは非常に優れた特性を有し
ているとがわかる。
【0027】なお、この発明は上記実施例の化合物や処
理工程に限定されない。例示以外の代替え可能な化合物
や処理工程を用いてもよいことはいうまでもない。
【0028】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明による積層
型固体電解コンデンサの製造方法では、誘電体皮膜とマ
ンガン酸化物とを順次形成した2枚以上の弁金属箔上の
一部の誘電体皮膜を除去して弁金属同士の電気的な導通
を取り、積層固定し、誘電体皮膜を除去した弁金属と接
触して設けた導電部を重合開始部として電解重合を行
い、マンガン酸化物上に電解重合導電性高分子膜を積層
させて2枚以上の弁金属箔を覆い固定し、その後に重合
開始部を切断除去するようにしたので、陽極弁金属に電
圧を印加するだけで、弁金属に接触して設けた導電部か
ら電解重合物を均一に成長させることができ、成長した
導電性高分子は少なくとも2枚以上の弁金属を覆い固定
することができる。そのため、重合反応が完了した時点
ですでに積層型になっており、容易に積層型固体電解コ
ンデンサを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における積層型固体電解コン
デンサの製造方法を説明する工程図
【図2】本発明の一実施例における積層型固体電解コン
デンサの製造方法を説明する工程図
【図3】本発明の一実施例における積層型固体電解コン
デンサの製造方法を説明する工程断面図
【符号の説明】
1 アルミニウムエッチド箔 2 誘電体皮膜 3 マンガン酸化物層 4 ニッケル箔片 5 カーボン層 6 銀ペースト層 7 電解重合ポリピロール
フロントページの続き (72)発明者 七井 識成 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番 1号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−188816(JP,A) 特開 平4−206811(JP,A) 特開 平4−307916(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 9/028 H01G 9/04

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体皮膜とマンガン酸化物とを順次形
    成した少なくとも2枚の弁金属箔上の一部の誘電体皮膜
    を除去して弁金属同士の電気的な導通を取り積層固定
    し、前記誘電体皮膜を除去した弁金属と接触して設けた
    導電部を重合開始部として電解重合を行い、前記マンガ
    ン酸化物上に電解重合導電性高分子膜を積層させ前記2
    枚以上の弁金属箔を覆い固定し、その後に前記重合開始
    部を切断除去する積層型固体電解コンデンサの製造方
    法。
  2. 【請求項2】 誘電体皮膜とマンガン酸化物とを順次形
    成した少なくとも2枚の弁金属箔上の一部の誘電体皮膜
    を除去して弁金属同士の電気的な導通を取り、積層固定
    する際に前記弁金属の間にセパレータを入れることを特
    徴とする請求項1記載の積層型固体電解コンデンサの製
    造方法。
  3. 【請求項3】 重合開始部となる導電部が、陽極酸化さ
    れない金属であることを特徴とする請求項1または2記
    載の積層型固体電解コンデンサの製造方法。
  4. 【請求項4】 重合開始部を切断除去した後、コンデン
    サ素子の切断面を絶縁物で被覆することを特徴とする請
    求項1乃至3のいずれかに記載の積層型固体電解コンデ
    ンサの製造方法。
  5. 【請求項5】 電解重合導電性高分子が、ピロール、チ
    オフェンまたはそれらの誘導体から選ばれる少なくとも
    一つのモノマーを電解重合して得られるものであること
    を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の積層型
    固体電解コンデンサの製造方法。
  6. 【請求項6】 弁金属が、アルミニウムまたはタンタル
    であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記
    載の積層型固体電解コンデンサの製造方法。
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