JP2886197B2 - 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、導電性高分子であるポリピロールを固体電
解質として使用する固体電解コンデンサに関し、更に詳
しくは、化成箔上へのピロールの電解重合行程を改良し
て、電解重合の容易化および確実化を図る固体電解コン
デンサの製造方法に関する。
[従来の技術] 電解コンデンサは、小形、大容量、安価で整流出力の
平滑化等に優れた特性を示し、各種電気・電子機器の重
要な構成要素の1つである。一般に電解コンデンサには
電解液式と固体式とがあり、前者が、陽極と陰極との間
に電解液を介在させるのに対し、後者は、二酸化マンガ
ン、二酸化鉛、テトラシアノキノジメタン錯塩またはポ
リピロールのような導電性の酸化物または有機物を固体
電解質として介在させる。電解液式の電解コンデンサ
は、液状の電解質を使用するイオン伝導によるため、高
周波領域において著しく抵抗が増大しインピーダンスが
増大する。したがって、高周波特性の点では、固体電解
コンデンサの方が格段に優れている。
固体電解コンデンサに用いる固体電解質としては、固
体電解質自体の導電性や安定性、並びに用いる固体電解
質の性質によって規定される電解コンデンサの静電容量
(Cap)、誘電正接(tanδ)、漏れ電流(LC)、等価直
列抵抗(ESR)等の指標から、ポリピロールが最も優れ
ていると考えられる。
ポリピロールを固体電解質として用いる固体電解コン
デンサは、例えば、特開昭63−173313号に記載されてい
る。一般に、この種の固体電解コンデンサを製造する際
は、化学的重合および電解重合により陽極箔上にポリピ
ロールの薄膜を形成し、その後この表面に銀ペーストの
ような導電ペーストを用いて端子を接着して対極リード
を取出し、エポキシ樹脂等で外装してコンデンサ製品を
作製する。
一方、近年の電気・電子機器の小型化の進展に伴い、
電解コンデンサの小型化が進行しつつあり、いわゆるチ
ップ型コンデンサ等の需要が増加している。この種の電
解コンデンサを製造するに際しては、一定の品質を有す
る小寸法のチップ化材料を同時に多数製造する製造方法
が採用されている。すなわち、平板型アルミニウム化成
箔上にポリピロール重合膜を形成させるに際し、化成箔
上に所定の大きさのマス目を有するレジストのような補
助部材を載置し、化成面を露呈するマス目を単位として
取扱い、電解重合によってポリピロール膜を形成させた
後に、マス目毎に切り離してチップ化することにより、
一定に品質を有する小寸法のチップ化材料が同時に多数
製造される。
このような方法によって平板型化成箔上にポリピロー
ル重合膜を形成させるためには、電解重合に用いる一定
の電流・電圧では重合膜を均一に形成させ得る面積に限
界があるため、例えば導電ペーストをマス目の枠に沿っ
て塗布し導電ペーストによって囲まれる小面積を画成す
ることにより、外部に電流の入口を付けて一定の電流・
電圧で有効な電解重合が行われる部分を確保する必要が
ある。しかしながら、この方法で電解重合によるポリピ
ロール重合膜の形成を行うと、平板型化成箔全面に電解
重合膜が形成されるため、後の電極の取出しが困難とな
るという不都合が生ずる。このため、化成面を露呈する
マス目を単位として取扱う利点が相殺され、同時に多数
製造する小寸法のチップ化材料の品質安定性にも不安が
生ずるのみならず、電解重合工程の容易化、確実化ある
いは製造工程全体の効率向上という観点からも改良を図
る余地があると考えられる。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、導電性高分子であるポリピロールを固体電
解質として使用する固体電解コンデンサを製造するに際
し、平板型化成箔上へのピロールの電解重合工程を改良
して、独特の電極構造の陰極を用いることにより、マス
目状にレジストで被覆された化成箔上へ化学重合の後に
ポリピロールをマス目部分のみに同時に電解重合させ、
電解重合の容易化および確実化を図り、これにより安定
した品質の重合膜形成を期すると共に製造工程全体の効
率向上を図る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。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、表面に酸化皮膜を有する平板型化成
箔上へのピロールの電解重合を行うことにより形成され
るポリピロール膜を固体電解質とする固体電解コンデン
サを製造するに際し、化成箔上に所定の大きさのマス目
を有するレジストを載置し、酸化剤をマス目のみに含浸
してピロール蒸気中にて気相重合を行い、前記マス目と
同じ大きさおよび位置にくり抜いた金属板をマス目部分
が露呈するように載置し、マス目内に導電性材料で構成
した針状部材を挿着し、前記金属板を電解重合の陰極と
し、前記針状部材を電解重合の陽極として電解重合を行
い、電解重合によってポリピロール膜を形成させた後
に、マス目毎に切り離して電極を取付け製品化すること
を特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が提供され
る。
表面に酸化皮膜を有する平板型化成箔は、通常は表面
を電解酸化によって酸化皮膜誘電体に変えたアルミニウ
ムフィルムとする。
レジストのマス目の大きさは、好ましくは、1mm×1mm
〜5mm×5mm程度とする。レジストは、例えばスクリーン
印刷用のフェノール系樹脂、エポキシ系樹脂のような材
料で構成することができる。
化学重合用酸化剤を、(NH42S2O8、FeCl3、並びにH
2O2よりなる群から選択すれば好適である。
酸化剤を5〜25重量%の濃度の水溶液とすれば好適で
ある。
酸化剤は、好ましくは、マス目以外の化成部のみに含
浸する。
気相重合は、例えば、10%の(NH42S2O8水溶液に含
浸した後、常温(10〜30℃)常圧下でピロール蒸気中に
10分間放置することにより行う。
本発明にあっては、前記レジストのマス目と同じ大き
さにくり抜いた金属板をマス目部分が露呈するように載
置し、これを陰極として使用することにより電解重合を
行う。電解重合に際しては、この陰極板をマス目に合せ
て化成板と重ねる。
陰極とする金属板は、好ましくは、ステンレス、ニッ
ケル、アルミニウムまたは白金のような材料で構成する
ことができる。
針状部材は、好ましくはステンレスワイヤとし、本発
明にあっては、これを陽極として使用する。好ましく
は、この針状部材の1本の直径を0.1〜0.8mmφとし、長
さを5〜50mm程度とする。
電解重合は電解液中にて行う。
ピロールを5〜20重量%の濃度で電解重合用溶媒に溶
解すれば好適である。
電解重合用支持電解質を0.01〜2M/のBST/AN溶液
(ただし、BST:ボロジサリチル酸トリエチルアミン塩ま
たはトリエチルアンモニウムボロジサリチレート、AN:
アセトニトリル)とすれば好適である。その他、プロピ
レンカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメト
キシエタン等を電解重合用溶媒として使用することがで
きる。
電解重合は、0.1〜10mAの定電流で、1〜3時間行え
ば好適である。
前記した方法によって平板型化成箔上にポリピロール
重合膜を形成させた後、常法により素子化し、封止して
製品化する。
[作用] 前記したように、従来の方法によって平板型化成箔上
にポリピロール重合膜を形成させる場合、電解重合に用
いる一定の電流・電圧では重合膜を均一に形成させ得る
面積に限界があるため、例えば導電ペーストをマス目の
枠に沿って塗布し導電ペーストによって囲まれる小面積
を画成することにより、外部に電流の入口を付けて一定
の電流・電圧で有効な電解重合が行われる部分を確保す
る必要があった。この結果、平板型化成箔全面に電解重
合膜が形成され、後の電極の取出しが困難となるという
不都合が生じていた。
本発明は、独特の電極構造の陰極を用いることによ
り、マス目状にレジストで被覆された化成箔上へ化学重
合の後にポリピロールをマス目部分のみに同時に電解重
合させ、電解重合の容易化および確実化を図るものであ
る。
すなわち、マス目と同じ大きさにくり抜いた金属板を
マス目に合せて化成板と重ねてマス目部分が露呈するよ
うに載置し、マス目内に導電性材料で構成した針状部材
を挿着し、前記金属板を電解重合の陰極とし、前記針状
部材を電解重合の陽極として電解重合を行うことによ
り、レジストのマス目部分のみへの特異的な通電を可能
とする。これにより、マス目状にレジストで被覆された
化成箔上へ化学重合の後、ポリピロールを電解重合させ
る際、電解重合膜をマス目より外側に成長させるのを防
ぐことができる。
[発明の効果] 本発明によれば、導電性高分子であるポリピロールを
固体電解質として使用する固体電解コンデンサを製造す
るに際し、平板型化成箔上へのピロールの電解重合工程
を改良して、独特の電極構造に陰極を用いることによ
り、マス目状にレジストで被覆された化成箔上へ化学重
合の後にポリピロールをマス目部分のみに同時に電解重
合させ、電解重合の容易化および確実化を図り、これに
より安定した品質の重合膜形成を期すると共に製造工程
全体の効率向上を図る固体電解コンデンサの製造方法お
よびその方法によって製造される固体電解コンデンサが
提供される。
[実施例] 添付図面を参照して以下に実施例により本発明を更に
詳細に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定さ
れるものではない。
第1図は化成板に載置するレジストを示す説明図、第
2図は化成板のマス目と同じ大きさおよび位置にくり抜
いた金属板を示す説明図、第3図は電解重合工程の操作
を示す説明図である。
第1図において、10は化成板、12はレジスト、14は化
成部である。第2図において、16はくり抜き部、18は金
属板である。第3図において、20はステンレスワイヤ、
22は電解液である。
実施例1 第1図に示すように、6cm×6cmの化成板10(22Vf)を
用い、3mm×3mmのマス目を有するレジスト12を付した。
マス目によって化成部14が露呈する。
10%(NH42S2O8水溶液を化成部(マス目)のみに含
浸し、ピロール蒸気中にて10分間気相重合を行った後、
洗浄して乾燥した。
第2図に示すように、化成板のマス目と同じ大きさお
よび位置にくり抜いたくり抜き部16を有するステンレス
製金属板18を用意し、これを陰極として使用した。
第3図に示すように、化成板のマス目と同じ大きさお
よび位置にくり抜いた金属板18を陰極とし、これをマス
目に合せて化成板10と重ね、マス目部分に陽極とするス
テンレスワイヤ20を挿着し、0.1M/のBST/ANのピロー
ル溶液を電解液として、10mAで60分間電解重合を行っ
た。
電解重合終了後、マス目毎に切り離し、電極を取付け
て製品化した。
比較例1 陰極をステンレス容器として電解重合を行う以外は、
実施例1と同様にして固体電解コンデンサを製造した。
実施例1および比較例1の固体電解コンデンサについ
て、静電容量(Cap)、誘電正接(tanδ)、漏れ電流
(LC)並びに等価直列抵抗(ESR)を測定した結果を第
1表に示す。なお、定格は6.3WVとし、全試料数n=30
とした。
実施例に示した本発明による固体電解コンデンサと比
較例に示した固体電解コンデンサとを比較すると、第1
表に示した製品特性には大差はないが、比較例の場合、
切り離した後の電極取付けが、電解重合膜のレジスト上
への付着により困難となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は化成板に載置するレジストを示す説明図、第2
図は化成板のマス目と同じ大きさおよび位置にくり抜い
た金属板を示す説明図、第3図は電解重合工程の操作を
示す説明図である。 10……化成板、12……レジスト 14……化成部、16……くり抜き部 18……金属板、20……ステンレスワイヤ 22……電解液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 9/028 H01G 9/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面に酸化皮膜を有する平板型化成箔上へ
    のピロールの電解重合を行うことにより形成されるポリ
    ピロール膜を固体電解質とする固体電解コンデンサを製
    造するに際し、化成箔上に所定の大きさのマス目を有す
    るレジストを載置し、酸化剤をマス目のみに含浸してピ
    ロール蒸気中にて気相重合を行い、前記マス目と同じ大
    きさおよび位置にくり抜いた金属板をマス目部分が露呈
    するように載置し、マス目内に導電性材料で構成した針
    状部材を挿着し、前記金属板を電解重合の陰極とし、前
    記針状部材を電解重合の陽極として電解重合を行い、電
    解重合によってポリピロール膜を形成させた後に、マス
    目毎に切り離して電極を取付け製品化することを特徴と
    する固体電解コンデンサの製造方法。
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