JP2811700B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は高周波領域において低インピーダンス化に適
し、容量の体積効率のよい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 近年、電解コンデンサは電子機器のデジタル化にとも
なって、高周波領域においてインピーダンスが低いもの
への要求が高まっている。従来、高周波領域用のコンデ
ンサとしてはプラスチックフィルムコンデンサ、マイカ
コンデンサ、積層セラミックコンデンサなどが用いられ
ている。またその他にアルミニウム乾式電解コンデンサ
やアルミニウムまたはタンタル固体電解コンデンサなど
がある。まあ、アルミニウムやタンタル固体電解コンデ
ンサでは前記アルミニウム乾式電解コンデンサの特徴改
良のため電解質の固体化がなされている。この固体電解
質の形成には硝酸マンガン液に陽極体を浸漬し250〜350
℃前後の高温炉中にて熱分解し、二酸化マンガン層をつ
くる。また、近年では7,7,8,8−テトラシアノキノジメ
タン塩等の有機半導体を団体電解質として用いた固体電
解コンデンサが開発されている。更に、固体電解質の高
電導度化のためにピロール、チオフェン、フラン等の重
合性モノマーを電解重合させて導電性高分子とし、これ
を固体電解質とする方法が提案されている。導電性高分
子に関しては、その電導度がおよそ1〜100S・cm-1のも
のを用いてコンデンサを試作することが可能であり、固
体のメリットを活かした高周波領域で良好な周波数特性
及び広範囲での温度特性を実現することが可能となるも
のとして期待されている。特開昭63−232413号公報によ
ると粗面化された弁金属板に陽極と陰極を区分するため
の絶縁物層を所定の部分に設け、その後誘電体皮膜層、
導電性高分子層、グラファイト層及び銀ペイント層を順
次形成している。また特開昭63−239917号公報によると
前記陽極と陰極を区分するための絶縁物層から陽極にな
る部分にマスキングを施し、誘電性高分子層、導電性高
分子層、グラファイト層及び銀ペイント層を順次形成し
た後で前記マスキングを除去する製造方法を示してい
る。更に積層手段として前記のようにして得られたコン
デンサ素子を陽極、陰極が互いに対応するように積み重
ね、陰極は銀ペイントで陽極は溶接等で互いに接合させ
る手段をとっている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の従来の構成では、下記のような問
題点を有していた。
誘電体皮膜を形成する前に弁金属板を所定の形状に
設定しているために有効な誘電体皮膜は得られにくくシ
ョートしやすかった。
絶縁物層を設けた後更にマスキングを実施している
ことで重複した製造方法になっているし、絶縁物層を設
けたことで容量の体積効率も低かった。
積層手段の中で陽極を溶接等で互いを接合している
ことは一度に接合するには高い信頼性が得られにくい
し、また互いの接合を個別に回数を重ねていくにしても
製造工程が複雑となっていた。
電解重合により導電性高分子層を形成する際、弁金
属板から直接給電するため誘電体皮膜中に電気的ブリッ
ジができて、製品としてショートしやすかった。
本発明は上記従来の問題点を解説するもので、導電性
高分子を用いて高周波領域での低インピーダンス化に適
し、製造上安価で作り易く容量の体積効率のよい固体電
解コンデンサの製造方法を提供することを目的とするも
のである。
課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明の固体電解コンデン
サの製造方法は、弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によ
って誘電体皮膜を設けた陽極箔を帯状で片側に所定の間
隔で複数の突起部を形作ったもの、あるいは前記陽極箔
を短冊状にして弁金属で作られた支持板の片側に所定の
間隔で溶接により接続したものを化成液にて切断部に誘
電体皮膜を設ける工程と、前記突起部あるいは短冊状陽
極箔部表面上の陰極取出し部分全体に有機または無機化
合物からなる半導体を島状または層状に均一に付着させ
る工程と、前記突起部あるいは短冊状陽極箔部の所定部
分に導電性レジスト層を形成させる工程と、前記導電性
レジスト層により区分孤立化した陰極取出し部分の表面
に導電性高分子層を形成する工程と、前記導電性高分子
層表面に陰極取り出しのためのグラファイト層および銀
ペイント層を順次形成する工程と、前記導電性レジスト
層を有機溶媒にて溶解除去する工程と、前記陽極箔の帯
状の部分あるいは前記支持板を折り曲げて前記陰極取出
し部分を積層化する工程と、前記銀ペイント層に再度銀
ペイント層を形成する工程と、前記導電性高分子層が形
成されていない前記突起部あるいは短冊状陽極箔部の陽
極取出し部分を残して切断する工程と、前記陽極取出し
部分と前記陰極取出し部分に各々端子を取り付ける工程
とを少なくとも有する製造方法としたものである。
作 用 この製造方法により、水に不溶で有機溶媒に可溶な導
電性レジスト層を弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によ
って誘電体皮膜を設けた陽極箔の陽極引出し部分に塗布
することで、電解重合中は重合液が水溶液のために導電
性レジスト層は溶解することなく、給電電極の役目を果
たして誘電体皮膜中に電気的ブリッジを作ることなく導
電性高分子層を形成する。さらに前記有機溶媒に可溶な
導電性レジスト層を有機溶媒で除去することによって、
陰極引出し電極である導電性高分子層を前記陽極引出し
部分と分離でき、製品としてショートしにくくすること
ができる。また、前記導電性レジスト層は有機溶媒に可
溶なために製造工程として簡単に除去処理することがで
きる。他に、陽極引出し部分で折り曲げを行うことで溶
接などの信頼性を問うことなく製品の信頼性を高めるこ
とができる。
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。
第2図および第3図は本発明の一実施例における固体
電解コンデンサを構成するコンデンサ素子箔の構成を示
すもので、第2図は帯状で片側に所定の間隔で複数の突
起部を形作ったコンデンサ素子箔を示し、第3図は陽極
箔を短冊状にして弁金属で作られた支持板の片側に所定
の間隔で溶接などで接続したコンデンサ素子箔を示す。
第2図において、11はアルミ箔を粗面化し更に誘電体皮
膜を設けた陽極箔、12は半導体層に覆われた突起部、13
は導電性レジスト層である。第3図において、14はアル
ミニウム製の支持板、12は半導体層に覆われた短冊状の
アルミ陽極箔、13は導電性レジスト層、15は陽極箔と支
持板の溶接部を示す。
前記コンデンサ素子となる弁金属箔はアルミニウム、
タンタル、チタン、ニオブなどであればよく、本実施例
ではアルミニウムを用いる。コンデンサ素子箔の形状は
導電性高分子層を形成する部分が前記導電性高分子量を
形成する前工程において前記導電性高分子属が接触する
箇所に誘電体皮膜が損なわれることなくあればよく、本
実施例では第2図の形状を用いる。
第4図は第2図の突起部12を陰極引出しのために前記
導電性高分子層にグラファイト層および銀ペイント層を
順次形成した状態を拡大した図で、第4図(a)はその
平面図、第4図(b)は第4図(a)のA−A線断面図
を示すものである。第4図において、11はアルミ箔を粗
面化し更に誘電体皮膜を設けた陽極箔、16は半導体層、
13は導電性レジスト層、17は導電性高分子量、18はグラ
ファイト層、19は銀ペイント層を示す。
以上のように構成された固体電解コンデンサ素子につ
いて、以下その製造方法を説明する。
まずアルミエッチド化成箔を第2図の形状に金型で打
ち抜き、公知の化成処理法にて打ち抜きで損なわれた誘
電体皮膜を修復する。次に突起部12の表面に硝酸マンガ
ンを付着させ熱分解して二酸化マンガンとする。なお、
本実施例では有機または無機化合物からなる半導体を島
状または層状に均一に付着させる手段として硝酸マンガ
ンの熱分解という手段を用いたが、これに限定されるも
のではなく、例えば水に溶けにくいオレイン酸の類の半
導体物質を用いても可能である。要は半導体物質を誘電
体皮膜表面に薄く均一に付着しておればよい。
次に導電性レジスト層13の形成は各突起部12が区分孤
立化するように行う。本実施例では水に不溶で有機溶媒
に可溶な導電性物質としてカーボン導電性塗料を用いた
が、これに限定されるものではなく、例えば銀系の導電
性塗料であってもよく、あるいは7,7,8,8−テトラシア
ノキノジメタン等をアクセプターとする電荷移動錯体、
あるいは溶媒可溶性の導電性高分子のような有機半導体
であってもよい。要は水に不溶で有機溶媒に可溶な導電
性を備えた給電材料であればよい。
次に各突起部12を支持電解質が溶解した電解重合性モ
ノマーの水溶液に浸漬し、導電性レジスト層13を給電電
極として正極とし、支持電解質が溶解した電解重合性モ
ノマーの水溶液を負極として所定の直流電圧を供給す
る。第4図の導電性高分子層17が半導体層16を介して陽
極箔11に形成される。本実施例では支持電解質としてト
リイソプロピルナフタレンスルフォネートのナトリウム
塩を、電解重合性モノマーとしてピロールを用いたが、
これに限定されるものではなく、例えば支持電解質とし
てポリビニルスルフォネートのナトリウム塩を、電解重
合性モノマーとしてチオフェンを用いても可能である。
要は電解重合用の水溶液で電気化学的に導電性高分子層
が形成されればよい。
前記導電性高分子層17の上にグラファイト層18および
銀ペイント層19を形成するには、グラファイトの溶液中
に陽極箔11の導電性高分子層17を形成した部分を浸漬し
た後硬化させてグラファイト層18を形成した後、さらに
銀ペイント溶液中に浸漬した後硬化させて銀ペイント層
19を形成する。
次に導電性レジスト層を有機溶媒で溶解除去する。本
実施例では半導体層16であるカーボン導電性塗料をジメ
チルホルムアミドで取り除いたが、有機溶媒はこれに限
定されるものではない。また除去時に超音波洗浄を併用
してもよい。なおこの工程は陽極箔11を折り曲げた後実
施してもよいことは言うまでもない。
次に第4図(a)のB−Bの部分で交互に折り曲げを
行い所定の枚数を突起部12が互いに重なるように積み重
ねる。第5図は導電性レジスト層が付いて4枚積層した
状態を示す側面図である。第5図において、11はアルミ
箔を粗面化し更に誘電体皮膜を設けた陽極箔、13は導電
性レジスト層、19は銀ペイント層を示す。導電性レジス
ト層13を有機溶媒で溶解除去した後、銀ペイント層19の
部分を銀ペイント溶液中に浸漬した後硬化させる。次に
陽極箔11を陽極引出しに必要な部分だけ残して第5図の
C−Cの部分で切断する。
第1図は本発明の一実施例における固体電解コンデン
サの構成を示すもので、第1図(a)はその上面図、第
1図(b)はその平面図を示す。第1図において、11は
アルミ箔を粗面化し更に誘電体皮膜を設けた陽極箔、19
は銀ペイント層、20は陽極リード、21は陰極リード、22
は外装を示す。
以上のように構成された固体電解コンデンサについ
て、第6図にインピーダンスの周波数特性を示す。第6
図は定格16V、定格容量10μF、寸法6.5mm×6.0mm×4.0
mmの本発明の一実施例について10MHz程度までのインピ
ーダンスを示したもので、1MHz以上まで理想特性にほと
んど近づいていることが判る。
発明の効果 以上のように本発明は導電性高分子を用いて高周波領
域での低インピーダンス化に適し、製造上安価で作り易
く容量の体積効率のよい優れた固体電解コンデンサの製
造方法を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における固体電解コンデンサ
の構成を示す図で、第1図(a)はその上面図、第1図
(b)はその平面図、第2図は本発明の一実施例におけ
る固体電解コンデンサの帯状で片側に所定の間隔で複数
の突起部を形作ったコンデンサ素子箔の正面図、第3図
は陽極箔を短冊状にして弁金属で作られた支持板の片側
に所定の間隔で溶接などで接続したコンデンサ素子箔の
正面図、第4図は第2図の突起部を陰極引出しのために
前記導電性高分子層にグラファイト層および銀ペイント
層を順次形成した状態を拡大した図で、第4図(a)は
その平面図、第4図(b)は第3図(a)のA−A線断
面図、第5図は導電性レジスト層が付いて4枚積層した
状態を示す側面図、第6図は本発明の一実施例について
インピーダンスの周波数特性図である。 11……アルミ箔を粗面化し更に誘電体皮膜を設けた陽極
箔、12……半導体層に覆われた突起部、13……導電性レ
ジスト層、14……アルミニウム製の支持板、15……陽極
箔と支持板の溶接部、16……半導体層、17……導電性高
分子層、18……グラファイト層、19……銀ペイント層、
20……陽極リード、21……陰極リード、22……外装。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 昇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 辻井 久己 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 川村 賢二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 9/04 - 9/055 H01G 9/012 H01G 9/028

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によって
    誘電体皮膜を設けた陽極箔を帯状で片側に所定の間隔で
    複数の突起部を形作ったもの、あるいは前記陽極箔を短
    冊状にして弁金属で作られた支持板の片側に所定の間隔
    で溶接により接続したものを化成液にて切断部に誘電体
    皮膜を設ける工程と、前記突起部あるいは短冊状陽極箔
    部表面上の陰極取出し部分全体に有機または無機化合物
    からなる半導体を島状または層状に均一に付着させる工
    程と、前記突起部あるいは短冊状陽極箔部の所定部分に
    導電性レジスト層を形成させる工程と、前記導電性レジ
    スト層により区分孤立化した陰極取出し部分の表面に導
    電性高分子層を形成する工程と、前記導電性高分子層表
    面に陰極取り出しのためのグラファイト層および銀ペイ
    ント層を順次形成する工程と、前記導電性レジスト層を
    有機溶媒にて溶解除法する工程と、前記陽極箔の帯状の
    部分あるいは前記支持板を折り曲げて前記陰極取出し部
    分を積層化する工程と、前記銀ペイント層に再度銀ペイ
    ント層を形成する工程と、前記導電性高分子層が形成さ
    れていない前記突起部あるいは短冊状陽極箔部の陽極取
    出し部分を残して切断する工程と、前記陽極取出し部分
    と前記陰極取出し部分に各々端子を取り付ける工程とを
    少なくとも有する固体電解コンデンサの製造方法。
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