JP2964090B2 - 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) 本発明は固体電解質として二酸化マンガンを用いる固
体電解コンデンサの製造方法に関する。
(従来技術及び発明が解決しようとする課題) 従来、固体電解コンデンサは、アルミニウム、タンタ
ル等のバルブ金属を陽極に使用し、この陽極の表面積を
増大するために箔状の陽極体の表面をエッチング処理し
たり、又はバルブ金属粉末を焼結して多孔質焼結体と
し、ついでこの陽極金属の表面を酸化して誘電体酸化被
膜を形成し、さらにその上面に固体電解質層を形成した
後、該固体電解質層から陰極リードを引き出して製造さ
れている。
そして、この固体電解質には主として二酸化マンガン
が使用されており、該二酸化マンガンは、上記誘電体酸
化被膜を有する電極素子に対し、硝酸マンガン水溶液を
含浸させ、ついで300℃前後の温度で焼成することによ
り形成されている。
しかし、この方法によれば、原料である硝酸マンガン
水溶液が強酸性であるため、また該硝酸マンガンの熱分
解時に発生するNOXの作用等により電極素子の内部構造
が破壊、劣化し、漏れ電流(LC)が高く、陽極表面への
誘電体酸化被膜形成電圧(Vf)とコンデンサとして使用
する定格電圧(WV)との比(Vf/WV比)を小さくするこ
とができないという問題がある。また上記のように焼成
時にNOXが発生するためその処理に技術的及びコスト的
問題があった。
本発明の課題はこのような従来技術の問題を解決する
ことにあり、二酸化マンガン固体電解質層の形成にあた
り、電極素子の内部構造の破壊、劣化を生じることな
く、またNOXの発生を伴わず排気上の問題のない固体電
解コンデンサを製造することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は前記の課題を解決するためになされたもので
あり、陽極金属表面に誘電体酸化被膜と二酸化マンガン
体電解質層を有する固体電解コンデンサの製造におい
て、上記固体電解質層をマンガンアルコキシドの含浸焼
成操作により形成させることを特徴とするものであっ
て、電気的特性に優れた固体電解コンデンサをNOXの副
生を伴うことなく製造し得る方法を提供するものであ
る。
本発明の原料であるマンガンアルコキシドとしては、
脂肪族アルコールや脂環式アルコールのマンガンアルコ
キシドを使用する。該マンガンアルコキシドのアルコー
ル成分としては、飽和アルコール、不飽和アルコールの
いずれも使用し得るが、特に低級脂肪族飽和アルコール
が好ましい。その具体例としては、マンガン−n−ブト
キシド、マンガン−イソプロポキシドを挙げることがで
きる。
一方本発明で使用する陽極金属としてはアルミニウ
ム、タンタル等のバルブ金属が挙げられる。陽極素子は
エッチング処理したバルブ金属箔、またはバルブ金属粉
末の焼結体に対し、その陽極金属表面を酸化処理して誘
電体酸化被膜を設けたものを使用する。
二酸化マンガン固体電解質層の形成は、先ず陽極素子
に対して、マンガンアルコキシドを含浸させ、次いで乾
燥させた後、焼成することにより実施する。
マンガンアルコキシドの含浸は、マンガンアルコキシ
ドの有機溶媒溶液、例えばアルコール溶液を用いて行
う。アルコール溶液の場合には、通常マンガンアルコキ
シドのアルコール成分と同じアルコールを用いるが、他
のアルコールを使用することもできる。また他の不活性
有機溶媒を使用することも可能である。この含浸処理は
常圧含浸法、減圧含浸法のいずれも実施できる。1回の
含浸処理当たりの含浸時間は、1分ないし0.5時間行う
とよい。
含浸後の乾燥は、常温から150℃以下のマンガンアル
コキシドの分解が生じない温度で1分ないし1時間程
度、例えば80℃〜100℃で数分ないし10分程度行えばよ
い。
乾燥後の焼成は、200℃〜600℃の温度で数分ないし数
時間程度、例えば250℃〜550℃の温度で5分ないし1時
間行えばよい。
上記の含浸、焼成操作は、複数回繰り返して実施す
る。通常数回ないし数10回、例えば10回前後繰り返して
実施される。
本発明の方法においては、含浸、乾燥操作の後に再化
成処理することが好ましい。この再化成処理は、各含
浸、焼成操作後に毎回もしくは含浸、焼成操作数回毎
に、または最後の含浸、焼成操作後に実施する等の種々
の態様で実施することができる。この再化成処理は既知
の種々の方法を用いることが可能であるが、好ましくは
電気的な化成処理方法、例えばホウ酸アンモニウム溶液
中や、リン酸アンモニウム溶液中で陽極化成処理を行う
方法を実施するとよい。
(実施例) 以下に実施例にて本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
実施例1 あらかじめ56Vfの酸化被膜をつけたアルミニウム、電
極付きのアルミニウム焼結体電極素子(直径3mm、長さ3
mm)に対し、マンガン−n−ブドキシド[Mn(O−C
4H9]のブタノール溶液を減圧含浸させた。マンガ
ン−n−ブドキシドの濃度は0.10mol/のものを使用
し、約3分間含浸させた。次いで電極素子を100℃で5
分間乾燥した後、300℃で10分間焼成を行った。上記の
含浸、焼成操作を10回繰り返し、更に500℃で30分間熱
処理した。このように処理した電極素子を、次いでホウ
酸アンモニウム溶液中で25V印加し15分間再化成処理を
行った。再化成を終えた電極素子を洗浄、乾燥した後、
該素子にカーボンペースト及び銀ペーストを塗布し、陽
極を取り出し、エポキシ樹脂でモールドして焼結形二酸
化マンガン固体電解コンデンサを得た。この固体電解コ
ンデンサの特性を測定し、第1表に示す結果を得た。ま
た第1図にはこの固体電解コンデンサの不良率とVf/WV
比の関係を示す。第1表及び第1図中比較例1は、実施
例1と同じ電極素子を用い、硝酸マンガン溶液の含浸、
焼成を繰り返して製造された従来法による二酸化マンガ
ン固体電解コンデンサの特性を示すものであり、第1表
の結果は、110℃で500時間負荷時の結果を示し、LC初期
値の2倍以上のものを不良品としたデータに基づくもの
である。
実施例2 実施例1においてマンガンアルコキシドのアルコール
溶液としてマンガン−イソプロポキシドのn−プロパノ
ール溶液を使用した以外は実施例1と同じ処理を施し、
同様にアルミニウム焼結形二酸化マンガン固体電解コン
デンサを得た。この固体電解コンデンサは実施例1のコ
ンデンサと同様な特性を示した。
実施例3 あらかじめ62Vfの酸化被膜をつけたタンタル電極付き
のタンタル焼結体電極素子(1.85mm×1.85mm×1.35mm)
に対し、マンガン−n−ブトキシド[Mn(O−C
4H9]のn−ブタノール溶液を減圧含浸させた。マ
ンガン−n−ブトキシドの濃度は0.10mol/のものを使
用し、約3分間含浸させた。次に100℃で5分間乾燥
し、300℃で10分間焼成した後、リン酸アンモニウム溶
液中で10分間電気的化成処理を行った。この含浸、焼成
及び化成操作を10回繰り返して行い、その際の化成電圧
として1,2回目は35V、3〜5回目は30V、6〜8回目は2
5V、9,10回目は20Vを使用した。次いで電極素子を洗
浄、乾燥し、該素子にカーボンペースト及び銀ペースト
を塗布し、陰極を取り出した後、エポキシ樹脂でモール
ドしてタンタル焼結形二酸化マンガン固体電解コンデン
サを得た。この固体電解コンデンサの特性を測定し、第
2表に示す結果を得た。また第2図にはこの固体電解コ
ンデンサの不良率とVf/WV比の関係を示す。第2表及び
第2図中比較例3は、実施例3と同じ電極素子を用い、
硝酸マンガン溶液の含浸、焼成を繰り返して製造された
従来法による二酸化マンガン固体電解コンデンサの特性
を示すものであり、そのライフ試験条件及び不良品基準
は実施例1と同じである。
実施例4 実施例3において、マンガン−n−ブトキシドのn−
ブタノール溶液の代わりにマンガン−イソプロポキシド
のn−プロパノール溶液を使用した以外は実施例3と同
じ処理を施し、同様にタンタル焼結形二酸化マンガン固
体電解コンデンサを得た。この固体電解コンデンサは実
施例3のコンデンサと同様な特性を示した。
実施例5 陽極アルミニウム箔(56Vf、箔長18mm、箔幅3mm)、
陰極アルミニウム箔(10Vf、箔長29mm、箔幅3mm)及び
ガラスセパレータを巻いた素子の陽極に56Vのリン酸化
成処理を施した。次いでこの電極素子に対し、マンガン
−n−ブトキシドのn−ブタノール溶液を減圧含浸させ
た。マンガン−n−ブトキシドの濃度は0.10mol/のも
のを使用し、3分間含浸させた。次に100℃で5分間乾
燥し、300℃で10分間焼成した。この含浸、焼成操作を1
0回繰り返し、更に500℃で30分間熱処理した。このよう
に熱処理した電極素子を次いでホウ酸アンモニウム溶液
中で25V印加し、再化成処理を15分間行った。再化成を
終えた電極素子を洗浄、乾燥した後、これをエポキシ樹
脂でモールドし、二酸化マンガン固体コンデンサを得
た。この固体コンデンサの特性を測定し、第3表に示す
結果を得た。また第3図にはこの固体電解コンデンサの
不良率とVf/WV比の関係を示す。第3表及び第3図中比
較例5は実施例5と同じ電極素子を用い、硝酸マンガン
溶液の含浸、焼成を繰り返して製造された従来法による
二酸化マンガン固体電解コンデンサの特性を示すもので
あり、そのライフ試験条件及び不良品基準は実施例1と
同じである。
これらの実施例の結果からみて、本発明の方法では含
浸原料として硝酸マンガンを用いる従来方法に比較し、
製造される固体電解コンデンサの漏れ電流が低下するた
めVf/WV比を小さくすることができることが判る。また
箔型の電極素子を用いる場合には従来法に比較し、更に
高い容量の固体電解コンデンサが得られることが判る。
(発明の効果) 以上詳細に説明した通り、本発明の方法によれば含
浸、焼成原料としてマンガン−n−ブトキシド、マンガ
ンイソプロポキシドから選択したマンガンのアルコキシ
ドをしようするので電極素子の内部構造の破壊劣化を伴
うことなく焼成が可能となり、その結果LCが低くVf/WV
の小さい特性の優れた固体電解コンデンサを得ることが
できる。
また焼成時に熱分解によって発生するガスはCO2とH2O
であるため、従来のようにNOX処理設備を設ける必要が
なく経済的であると言うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図及び第3図は本発明の方法によって製造
される固体電解コンデンサの不良率とVf/WV比の関係を
示すものである。 第1図はアルミニウム焼結形電極素子を、第2図はタン
タル焼結形電極素子を、第3図はアルミニウム箔形電極
素子を使用した場合に得られるコンデンサについての結
果を示すものである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極金属表面に誘電体酸化被膜と固体電解
    質層を有する固体電解コンデンサの製造において、前記
    固体電解質層をマンガン−n−ブトキシド、マンガン−
    イソプロポキシドから選択したマンガンアルコキシドの
    含浸、焼成操作により形成させ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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