JP2814989B2

JP2814989B2 - 固体電解コンデンサの製造方法

Info

Publication number: JP2814989B2
Application number: JP11807696A
Authority: JP
Inventors: 隆深海; 淳小林; 知秀伊達
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2016-05-13
Also published as: JPH09306787A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は機能性高分子を利用
した固体電解コンデンサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化、高速化、高周
波化に伴い、電解コンデンサの小型化、高周波性能の向
上が著しく進歩している。従来、固体電解コンデンサの
固体電解質には二酸化マンガン、二酸化鉛のような無機
半導体が用いられていたが、これらの物質の抵抗率はか
なり高いため、高周波数領域でのインピーダンスが大き
く、このような固体電解コンデンサを高周波対応の電子
機器へ応用することが困難になりつつある。このため、
抵抗率の低い機能性高分子を固体電解質として用いた、
高周波数領域でのインピーダンス特性が改善された固体
電解コンデンサが開発されている。

【０００３】図６は、前記機能性高分子を用いた固体電
解コンデンサの構造の一例を示した側断面図である。図
中符号１は陽極リード線であり、この陽極リード線１を
植立させた直方体の多孔体の被膜形成性金属２（以下被
膜形成性金属２と略記する。）の上に、陽極リード線１
の植立面の平坦部を除いて、誘電体酸化皮膜３が設けら
れてコンデンサ素子４が構成されている。さらに前記誘
電体酸化皮膜３の上に、固体電解質として機能性高分子
層（固体電解質層）５、導電体層６が順次形成され、前
記陽極リード線１からは陽極端子７が溶接されて引き出
され、導電体層６上の陰極側からは、導電性接着剤８を
介して、陰極端子９が引き出されている。さらにモール
ド樹脂１０によって樹脂外装が施されて、この固体電解
コンデンサが形成されている。

【０００４】上述の機能性高分子層５をコンデンサ素子
４上に形成する方法の一例を、図１、図５、図７とあわ
せて以下に説明する。まず、図７に示したように、陽極
リード線１を植立させた直方体の被膜形成性金属２の上
に、陽極リード線１の植立面の平坦部を除いて、陽極酸
化によってほぼ均一な厚さの誘電体酸化皮膜３を形成し
てコンデンサ素子４とする（以下コンデンサ素子４の陽
極リード線１の植立面を上として説明する。）。

【０００５】ついで、前記誘電体酸化皮膜３の上に機能
性高分子層５を形成する。このときこの機能性高分子層
５は、前記被膜形成性金属２の陽極リード線１の植立面
以外の５つの面の平坦部と、コンデンサ素子４の辺と頂
点の上に形成される。以下、これらの辺と頂点につい
て、コンデンサ素子４の陽極リード線１植立面に垂直な
辺を側面稜線部と呼ぶ。また、この陽極リード線１植立
面に向かい合う面、すなわち底面の周縁部の４つの辺と
頂点を、それぞれ、底面稜線部、底面頂点部と呼ぶ。さ
らに、単に稜線部という場合には、側面稜線部と底面稜
線部の両方を含むものとする。

【０００６】ところで、機能性高分子の重合には電解重
合、化学酸化重合などの方法を用いることができる。電
解重合する場合には、重合性のモノマー化合物と支持電
解質の混合溶液を電解液として用い、電解をかけて重合
させる。化学酸化重合する場合、重合性のモノマー化合
物と酸化剤を主に液相で混合する方法が知られている。

【０００７】図１は、化学酸化重合によってコンデンサ
素子４上に機能性高分子層５を形成する際の重合反応液
（モノマー化合物溶液および酸化剤溶液）の塗布から乾
燥・重合に至る工程（塗布形成工程）の概略を示したも
のである。図１においては、モノマー化合物溶液または
酸化剤溶液を用いて処理する工程がまとめて示されてい
るが、実際は以下のように、モノマー化合物溶液と酸化
剤溶液を用いた処理は交互に繰り返して行われる。

【０００８】〈機能性高分子層形成工程〉（１）コンデンサ素子４をモノマー化合物溶液に浸漬
する工程〈図１（ａ）参照〉。（２）コンデンサ素子４をモノマー化合物溶液からの
引き上げる工程〈図１（ｂ）参照〉。（３）乾燥・重合工程〈図１（ｃ）参照〉。（４）コンデンサ素子４を酸化剤溶液に浸漬する工程
〈図１（ａ）参照〉。（５）コンデンサ素子４を酸化剤溶液からの引き上げ
る工程〈図１（ｂ）参照〉。（６）乾燥・重合工程〈図１（ｃ）参照〉。（７）洗浄工程。（８）以下、（１）〜（７）を繰り返す。

【０００９】しかしながら、上述の引き上げ工程
（２）、（５）〉でコンデンサ素子４の表面に付着し
た、特にモノマー化合物溶液は、表面張力によってコン
デンサ素子４の平坦部の中央部に引き寄せられたまま乾
燥・重合工程に移行する。このため、コンデンサ素子４
の平坦部、特にその中央部には機能性高分子層５が厚く
形成されるが、側面稜線部、底面稜線部および底面頂点
部には機能性高分子層５が形成されにくかったり、形成
されても膜厚が薄くなる。したがって、このコンデンサ
素子４を用いて図６に示された固体電解コンデンサとす
る際に、モールド樹脂１０によって樹脂外装を施すと、
上述の機能性高分子層５が形成されていない、または非
常に薄い部分にモールド樹脂１０から応力が加わり、こ
の下に形成された誘電体酸化皮膜３を損傷し、漏れ電流
が増大する場合がある。

【００１０】また、上述の引き上げ工程でコンデンサ素
子４に塗布したモノマー化合物溶液および酸化剤溶液
は、図５〈図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は斜視図で
ある。〉に示すように、重力によってコンデンサ素子４
の底面に溜まって、液溜まり１１ｄを形成する。したが
って、この底面には機能性高分子層５が必要以上に厚く
形成され、その内部で割れが発生する恐れがあり好まし
くない。

【００１１】上述の問題を解決するために特開平５−１
３０６１０号公報、特開平６−２０８９４号公報におい
ては、チップ部品に電極を形成、乾燥させる際に３６０
度回転させる装置が開示されている。また、特開平４−
２２５５０９号公報にはチップ部品のコーナーに厚く電
極を形成させるために、チップ部品を導電ペーストに浸
漬した後に振動させながら引き上げる方法が示されてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平５−１３０６１０号公報、特開平６−２０８９４
号公報に示される装置を用いた方法においては、電極ペ
ーストを乾燥・硬化させるためにチップ部品を間欠的に
３６０度回転させると、チップ部品の稜線部で導電ペー
ストが乾燥・硬化する前に次の回転にはいるので、稜線
部に電極ぺ一ストが溜まらずチップ部品面の中央に導電
ペーストが流れてしまい、この稜線部の上には膜厚の薄
い層が形成されるため、上述の問題は解決されていな
い。また、上述の特開平４−２２５５０９号公報に示さ
れた方法においては、チップ部品に付着した導電ぺ一ス
トが重力に従ってチップ部品の底面に溜まることは避け
られず、チップ部品の他の面に比較して底面にのみ厚い
層が形成され、その内部で割れが発生する可能性があ
る。

【００１３】本発明は前記事情に艦みてなされたもの
で、機能性高分子を用いた固体電解コンデンサにおい
て、ほぼ均一な膜厚の機能性高分子層を形成することが
できる固定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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、機能性高
分子を固体電解質として用いた固体電解コンデンサを製
造する際、陽極リード線を植立させたコンデンサ素子上
に機能性高分子からなる固体電解質層を形成するにおい
て、モノマー化合物溶液、酸化剤溶液からなる重合反応
液に、前記コンデンサ素子を浸漬し、このコンデンサ素
子を引き上げ、乾燥・重合する塗布形成工程のうち、乾
燥・重合時に前記コンデンサ素子の辺または頂点が下端
となるように固定して保持することによって解決でき
る。

【００１５】また、上述の乾燥・重合時に下端となるよ
うに固定して保持する辺または頂点を、塗布形成工程の
回数毎に変更することもできる。また、上述の乾燥・重
合時に下端となるように固定して保持する辺は、コンデ
ンサ素子の陽極リード線植立面に垂直な辺とすることも
できる。さらに、複数回の塗布形成工程を行う際、乾燥
・重合時に下端となるように固定して保持する辺または
頂点は、１回以上の塗布形成工程において、コンデンサ
素子の陽極リード線植立面に垂直な辺とし、さらに１回
以上の塗布形成工程において、コンデンサ素子の陽極リ
ード線植立面に向かい合う面の辺または頂点とすること
もできる。

【００１６】また、複数回の塗布形成工程を行う際、前
記コンデンサ素子の陽極リード線植立面に垂直な辺を下
端となるように固定して保持する塗布形成工程の回数
を、前記コンデンサ素子の陽極リード線植立面に向かい
合う面の辺または頂点が下端となるように固定して保持
する塗布形成工程の回数よりも多くすることもできる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の固体電解コンデンサの製
造方法の一例について、以下に説明する。本発明におい
て従来と異なる点は、機能性高分子層を形成する際の乾
燥・重合時に、コンデンサ素子の辺（側面稜線部、底面
稜線部）または頂点（底面頂点部）が下端となるように
固定して保持する点である。

【００１８】

【実施例】以下実施例を示して具体的に説明する。（実施例１）最初に、図７のようなあらかじめ陽極リー
ド線１を引き出した多孔体の被膜形成性金属２としてタ
ンタル焼結体（１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍ）の上に、その
陽極リード線１の植立面を除いて、リン酸水溶液中、５
０Ｖで陽極酸化して誘電体酸化皮膜３を形成し、コンデ
ンサ素子４とした。ついで、得られたコンデンサ素子４
の誘電体酸化皮膜３上に以下のようにして、機能性高分
子層５を形成した。

【００１９】すなわち、モノマー化合物溶液としてピロ
ールを、酸化剤溶液として５０重量％ｐ−トルエンスル
ホン酸第２鉄メタノール溶液を使用して、図１に示した
ように、モノマー化合物溶液中に浸漬〈図１（ａ）参
照〉、引き上げ〈図１（ｂ）参照〉、乾燥・重合〈図１
（ｃ）参照〉、酸化剤溶液に浸漬〈図１（ａ）参照〉、
引き上げ〈図１（ｂ）参照〉、乾燥・重合〈図１（ｃ）
参照〉、洗浄の組み合わせ（塗布形成工程）を１２回繰
り返した。ただし、このときモノマー化合物溶液または
酸化剤溶液の乾燥・重合時には、図２〈図２（ａ）は平
面図、図２（ｂ）は斜視図である。〉に示すように、コ
ンデンサ素子４の４つの側面稜線部４ａ・・・を各々３回
ずつ下端となるように固定して保持した。

【００２０】このようにして形成した機能性高分子層５
（ポリピロール層）の厚さは、コンデンサ素子４の平坦
部においては８〜１０μｍ、稜線部においては６〜８μ
ｍであり、稜線部にも平坦部と同等程度の厚さの機能性
高分子層５（ポリピロール層）が形成された。したがっ
て、上述のように側面稜線部４ａ・・・を下端となるよう
に保持すると、液溜まり１１ａが形成され、この液溜ま
り１１ａによってこの側面稜線部４ａ上に形成される機
能性高分子層５に適当な厚さが与えられることが確認さ
れた。

【００２１】ついで、図６に示したように、この機能性
高分子層５の上に導電体層６を形成し、陽極リード線３
に陽極端子７を溶接、陰極側には機能性接着剤８を介し
て陰極端子９を接続した後、モールド樹脂１０を用いて
樹脂外装を行い、固体電解コンデンサを製造した。完成
した固体電解コンデンサの漏れ電流不良率は１．１％で
あり、漏れ電流の安定したコンデンサが得られた。

【００２２】（実施例２）実施例２においては、上述の
実施例１の塗布形成工程の回数を１２回から１６回に増
やし、増やした４回は、図３〈図３（ａ）は平面図、図
３（ｂ）は斜視図である。〉に示すようにコンデンサ素
子４の４つの底面稜線部４ｂ・・・を各々１回ずつ下端と
なるように固定して保持し、この部分に液溜まり１１ｂ
を形成するようにして、乾燥・重合した。この結果、コ
ンデンサ素子４の平坦部には１０〜１１μｍの稜線部に
は８〜９μｍの機能性高分子層５（ポリピロール層）が
形成され、稜線部にも平坦部と同等程度の厚さの機能性
高分子層５が形成された。完成した固体電解コンデンサ
の漏れ電流不良率は０．８％であり、漏れ電流の安定し
た固体電解コンデンサが得られた。

【００２３】（実施例３）実施例３においては、上述の
実施例１の塗布形成工程の回数を１２回から１６回に増
やし、増やした４回は、図４〈図４（ａ）は平面図、図
４（ｂ）は斜視図である。〉に示すように、コンデンサ
素子４の４つの底面頂点部４ｃ・・・を各々１回ずつ下端
となるように固定して保持し、この部分に液溜まり１１
ｃを形成するようにして、乾燥・重合した。この結果、
コンデンサ素子４の平坦部には８〜１０μｍの、底面頂
点部４ｃ・・・には６〜８μｍの機能性高分子層５（ポリ
ピロール層）が形成され、底面頂点部にも平坦部と同等
程度の厚さの機能性高分子層５が形成された。完成した
固体電解コンデンサの漏れ電流不良率は０．８％であ
り、漏れ電流の安定した固体電解コンデンサが得られ
た。

【００２４】（実施例４）実施例４においては、上述の
実施例１のモノマー化合物溶液をピロール溶液からチオ
フェン溶液にかえて、他は実施例１と同様にして機能性
高分子層５であるポリチオフェン層を形成した。この結
果、コンデンサ素子４の平坦部には８〜１０μｍの、稜
線部には６〜８μｍの機能性高分子層５（ポリチオフェ
ン層）が形成され、稜線部にも平坦部と同等程度の厚さ
の機能性高分子層５が形成された。完成したコンデンサ
の漏れ電流不良率は０．９％であり、漏れ電流の安定し
たコンデンサが得られた。

【００２５】（比較例１）モノマー化合物溶液および酸
化剤溶液の乾燥・重合を、図５のように引き上げたまま
の状態で行った以外は実施例１と同様の方法で固体電解
コンデンサを作製した。この比較例１においては、コン
デンサ素子４の平坦部には８〜１０μｍの、稜線部には
２μｍ以下の機能性高分子層５（ポリピロール層）が形
成された。完成した固体電解コンデンサの漏れ電流不良
率は４％であり、掘れ電流不良の多いコンデンサとなっ
た。

【００２６】上述のように、本発明に係る実施例１〜４
においては、乾燥・重合の際に引き上げたままの状態で
保持した比較例１と比べて、コンデンサ素子４の側面稜
線部、底面稜線部、底面頂点部を下端となるように固定
して保持することにより、モノマー化合物溶液、酸化剤
溶液が稜線部または底面頂点部に液溜まりを形成し、こ
れら稜線部または底面頂点部上に機能性高分子層５が、
平坦部上と同様の厚さに形成されることが確認された。
さらに、このように機能性高分子層５の膜厚を均一にで
きるので、漏れ不良率が小さく、信頼性の高い固体電解
コンデンサを得ることができることが明かとなった。

【００２７】このとき、特にコンデンサ素子４の側面稜
線部４ａ・・・において、引き上げたままの状態である
と、重力によってモノマー化合物溶液、または酸化剤溶
液が底面側に流れてしまい、機能性高分子層５が薄くな
りやすい。したがって実施例１〜４に共通して行われて
いるように、この側面稜線部４ａ・・・を乾燥・重合時に
下端となるように固定して保持することが好ましい。ま
た、実施例１と、実施例２、３を比較すると、実施例
２、３においては、側面稜線部４ａ・・・を下端となるよ
うに固定して保持し、さらに、底面稜線部４ｂ・・・や底
面頂点部４ｃ・・・を下端となるように固定して保持する
ことによって、側面稜線部４ａ・・・のみを下端となるよ
うに固定して保持した実施例１よりも固体電解コンデン
サの漏れ電流不良率がやや低下し、さらに固体電解コン
デンサの信頼性を向上させることができることが明かで
ある。

【００２８】また、本実施例においては塗布形成工程の
回数は１２〜１６回としたが、この回数はコンデンサ素
子４の大きさ・空孔率などによって変化し、適宜に設定
することができる。また、モノマー化合物としてピロー
ル、チオフェンを用いたが、これらに限らず、分子内に
共役結合を有する分子ならばこのモノマー化合物として
用いることができる。具体的に、この他にはアニリン、
フラン、アセチレンなどや、ピロール、チオフェンを含
むこれらの誘導体があげられる。さらに酸化剤としてｐ
−トルエンスルホン酸を用いているが、求電子反応によ
りモノマーを酸化できる物質ならばその種類を選ばな
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、モノマー化合物溶液、酸化剤溶液からなる重合反応
液の塗布形成工程の乾燥・重合の際に、コンデンサ素子
の辺または頂点が下端となるように固定して保持するこ
とによって、これらの辺または頂点の上にも平坦部と同
様の膜厚の機能性高分子層を形成することができる。さ
らに、このように機能性高分子層の膜厚を均一にできる
ので、漏れ不良率の小さい固体電解コンデンサを得るこ
とができ、その信頼性を向上させることができる。ま
た、特に前記辺の中でも、側面稜線部は機能性高分子層
が薄く形成されやすいので、この側面稜線部を乾燥・重
合時に下端となるように固定して保持することが好まし
く、さらに、下端となるように保持する辺または頂点
を、側面稜線部と、底面稜線部または底面頂点部の組み
合わせとすることによって、より固体電解コンデンサの
漏れ電流不良率が低くなり、固体電解コンデンサの信頼
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンデンサ素子上に機能性高分子層を形成する
重合反応液の塗布から機能性高分子層の形成に至る工程
（塗布形成工程）の概略を示したものである。

【図２】実施例１のモノマー化合物溶液または酸化剤溶
液の乾燥・重合工程を示したものである。

【図３】実施例２のモノマー化合物溶液または酸化剤溶
液の乾燥・重合工程を示したものである。

【図４】実施例３のモノマー化合物溶液または酸化剤溶
液の乾燥・重合工程を示したものである。

【図５】従来の方法による比較例１のモノマー化合物溶
液および酸化剤溶液の乾燥・重合工程を示したものであ
る。

【図６】固体電解コンデンサの一例の断面図である。

【図７】図６の固体電解コンデンサに用いられるコンデ
ンサ素子の断面図である。

【符号の説明】

１陽極リード線２多孔体の被膜形成性金属３誘電体酸化皮膜４コンデンサ素子４ａ側面稜線部（辺）４ｂ底面稜線部（辺）４ｃ底面頂点部（頂点）５機能性高分子層６導電体層７陽極端子８導電性接着剤９陰極端子１０モールド樹脂１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ液溜まり

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−6424（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−51504（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−58352（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01G 9/028

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機能性高分子を固体電解質として用いた
固体電解コンデンサの製造方法であって、陽極リード線を植立させたコンデンサ素子上に機能性高
分子からなる固体電解質層を形成するにおいて、モノマー化合物溶液、酸化剤溶液からなる重合反応液
に、前記コンデンサ素子を浸漬し、このコンデンサ素子
を引き上げ、乾燥・重合する塗布形成工程のうち、乾燥
・重合時に前記コンデンサ素子の辺または頂点が下端と
なるように固定して保持することを特徴とする固体電解
コンデンサの製造方法。
【請求項２】請求項１記載の固体電解コンデンサの製
造方法において、乾燥・重合時に下端となるように固定
して保持する辺または頂点を、塗布形成工程の回数毎に
変更することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方
法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の固体電
解コンデンサの製造方法において、乾燥・重合時に下端
となるように固定して保持する辺は、コンデンサ素子の
陽極リード線植立面に垂直な辺であることを特徴とする
固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項に記載の固
体電解コンデンサの製造方法において、複数回の塗布形
成工程を行う際、乾燥・重合時に下端となるように固定
して保持する辺または頂点は、１回以上の塗布形成工程において、コンデンサ素子の陽
極リード線植立面に垂直な辺であり、さらに１回以上の
塗布形成工程において、コンデンサ素子の陽極リード線
植立面に向かい合う面の辺または頂点であることを特徴
とする固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項に記載の固
体電解コンデンサの製造方法において、複数回の塗布形
成工程を行う際、乾燥・重合時に下端となるように固定
して保持する辺または頂点は、１回以上の塗布形成工程において、コンデンサ素子の陽
極リード線植立面に垂直な辺であり、さらに１回以上の
塗布形成工程において、コンデンサ素子の陽極リード線
植立面に向かい合う面の辺または頂点であり、前記コンデンサ素子の陽極リード線植立面に垂直な辺を
下端となるように固定して保持する塗布形成工程の回数
は、前記コンデンサ素子の陽極リード線植立面に向かい
合う面の辺または頂点が下端となるように固定して保持
する塗布形成工程の回数よりも多いことを特徴とする固
体電解コンデンサの製造方法。