JP3002605B2 - 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Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機物質からなる固体
電解質の新規な形成手段を有する固体電解コンデンサの
製造方法に関する。
電解質の新規な形成手段を有する固体電解コンデンサの
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム電解コンデンサは、単位面
積当たりの容量とコスト面で非常に優れていることか
ら、エレクトロニクス機器・装置やパワーエレクトロニ
クス分野を始め、数多くの分野で広範囲に使用されてい
る。
積当たりの容量とコスト面で非常に優れていることか
ら、エレクトロニクス機器・装置やパワーエレクトロニ
クス分野を始め、数多くの分野で広範囲に使用されてい
る。
【０００３】一般にアルミニウム電解コンデンサは、単
位面積当たりの容量を大きくするためエッチングによっ
てアルミニウム電極箔を粗面化して数μｍ径の小孔を多
数設けアルミニウム電極箔の表面積を拡大し、しかる後
化成工程を経て前記小孔中を含めた表面に誘電体酸化皮
膜を形成し、コンデンサ素子形成後駆動用電解液を含浸
しているが、駆動用電解液は溶液であるため、前記小孔
中に駆動用電解液が満遍無く入り込み、容量拡大を図る
ことが可能となっている。
位面積当たりの容量を大きくするためエッチングによっ
てアルミニウム電極箔を粗面化して数μｍ径の小孔を多
数設けアルミニウム電極箔の表面積を拡大し、しかる後
化成工程を経て前記小孔中を含めた表面に誘電体酸化皮
膜を形成し、コンデンサ素子形成後駆動用電解液を含浸
しているが、駆動用電解液は溶液であるため、前記小孔
中に駆動用電解液が満遍無く入り込み、容量拡大を図る
ことが可能となっている。
【０００４】しかしながら、このような駆動用電解液を
含浸した電解コンデンサは、駆動用電解液として有機酸
塩溶液等を利用している関係上、駆動用電解液での電気
伝導がイオン性となり、導電率が１０-2Ｓ／ｃｍ以下と
著しく小さく、周波数特性や温度特性とも劣る欠点を持
っていた。
含浸した電解コンデンサは、駆動用電解液として有機酸
塩溶液等を利用している関係上、駆動用電解液での電気
伝導がイオン性となり、導電率が１０-2Ｓ／ｃｍ以下と
著しく小さく、周波数特性や温度特性とも劣る欠点を持
っていた。
【０００５】そのため、近年高い導電率を持ち、かつ電
子性伝導である例えばＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体
を固体電解質として用いた固体電解コンデンサが考えら
れている。
子性伝導である例えばＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体
を固体電解質として用いた固体電解コンデンサが考えら
れている。
【０００６】しかして、有機半導体としてのＴＣＮＱ錯
体を固体電解質として形成する手段として、現在まで検
討された方法は、（１）溶液法、（２）溶融法、（３）
加熱蒸着法であるが、（１）の方法では小孔中に有機半
導体としてのＴＣＮＱ錯体を充分に取り込めないという
致命的な欠点を有し、また（２）の方法はある程度小孔
中に有機半導体を取り込むことができ一部実用化されて
いるが含浸条件確立に難点があり完全なものとはなって
おらず、更に（３）の方法はドライ工程で、かつ操作が
容易となり、また有機半導体としてＴＣＮＱ錯体に限定
することなく多様な有機物質に適用できる利点を持って
いるが、単なる加熱蒸着手段では小孔中に有機半導体を
十分に蒸着させることができず所望の静電容量を得るこ
とが困難であった。
体を固体電解質として形成する手段として、現在まで検
討された方法は、（１）溶液法、（２）溶融法、（３）
加熱蒸着法であるが、（１）の方法では小孔中に有機半
導体としてのＴＣＮＱ錯体を充分に取り込めないという
致命的な欠点を有し、また（２）の方法はある程度小孔
中に有機半導体を取り込むことができ一部実用化されて
いるが含浸条件確立に難点があり完全なものとはなって
おらず、更に（３）の方法はドライ工程で、かつ操作が
容易となり、また有機半導体としてＴＣＮＱ錯体に限定
することなく多様な有機物質に適用できる利点を持って
いるが、単なる加熱蒸着手段では小孔中に有機半導体を
十分に蒸着させることができず所望の静電容量を得るこ
とが困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のように高い導電
率を持ち、かつ電子性伝導である有機半導体としてのＴ
ＣＮＱ錯体を固体電解質として用いた固体電解コンデン
サの固体電解質形成手段として、（１）溶液法、（２）
溶融法、（３）加熱蒸着法等が検討されているが、いず
れの方法においても所望の固体電解質を得る上で問題が
あり、実用上解決すべき課題を抱える結果となってい
た。
率を持ち、かつ電子性伝導である有機半導体としてのＴ
ＣＮＱ錯体を固体電解質として用いた固体電解コンデン
サの固体電解質形成手段として、（１）溶液法、（２）
溶融法、（３）加熱蒸着法等が検討されているが、いず
れの方法においても所望の固体電解質を得る上で問題が
あり、実用上解決すべき課題を抱える結果となってい
た。
【０００８】本発明は、ＴＣＮＱ錯体等の有機物質を固
体電解質として用いた固体電解コンデンサの固体電解質
形成手段が抱える従来技術の課題を解決するために提案
されたものであり、その目的は、蒸着法を工夫すること
により、小孔中にも有機半導体としてのＴＣＮＱ錯体等
の有機物質を導入しながら、弁作用金属の酸化皮膜上に
均一で高密度の固体電解質を形成する方法を確立し、静
電容量が大きく、周波数特性及び温度特性の良好な固体
電解コンデンサを得ることが可能な固体電解コンデンサ
の製造方法を提供することである。
体電解質として用いた固体電解コンデンサの固体電解質
形成手段が抱える従来技術の課題を解決するために提案
されたものであり、その目的は、蒸着法を工夫すること
により、小孔中にも有機半導体としてのＴＣＮＱ錯体等
の有機物質を導入しながら、弁作用金属の酸化皮膜上に
均一で高密度の固体電解質を形成する方法を確立し、静
電容量が大きく、周波数特性及び温度特性の良好な固体
電解コンデンサを得ることが可能な固体電解コンデンサ
の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による固体電解コ
ンデンサの製造方法は、微細な小孔を持つ弁作用金属表
面に形成した酸化皮膜上に、イオンを照射しながら有機
物質を蒸着し陰極導電層としての固体電解質を形成する
ことを特徴としている。
ンデンサの製造方法は、微細な小孔を持つ弁作用金属表
面に形成した酸化皮膜上に、イオンを照射しながら有機
物質を蒸着し陰極導電層としての固体電解質を形成する
ことを特徴としている。
【００１０】また、イオン源と弁作用金属を対向配置
し、弁作用金属直下に蒸着物質を置き、イオンの照射方
向と蒸着物が同一方向になるようにすることが望まし
い。
し、弁作用金属直下に蒸着物質を置き、イオンの照射方
向と蒸着物が同一方向になるようにすることが望まし
い。
【００１１】更に、イオンは窒素（Ｎ2 ）ガスあるいは
ネオン（Ｎｅ）・ヘリウム（Ｈｅ）ガスを導入して作製
することが望ましい。
ネオン（Ｎｅ）・ヘリウム（Ｈｅ）ガスを導入して作製
することが望ましい。
【００１２】
【作用】以上のような構成を有する本発明の製造方法に
よれば、有機物質の蒸着がイオン照射によって行うもの
であるため、蒸着物が小孔中にコントロールされてスム
ースに導入されることになり小孔中に有機物質としての
固体電解質が均一に高密度に形成され、静電容量を大き
くすることが可能であり、かつ周波数特性及び温度特性
も大幅に改善できる。
よれば、有機物質の蒸着がイオン照射によって行うもの
であるため、蒸着物が小孔中にコントロールされてスム
ースに導入されることになり小孔中に有機物質としての
固体電解質が均一に高密度に形成され、静電容量を大き
くすることが可能であり、かつ周波数特性及び温度特性
も大幅に改善できる。
【００１３】また、本発明の製造方法はドライ工程であ
り、蒸着装置とイオン源のみで行うことができ複雑な機
器等を必要とせず、自動化工程が容易となり固体電解コ
ンデンサを高い信頼性と安定した状態で得ることができ
る。
り、蒸着装置とイオン源のみで行うことができ複雑な機
器等を必要とせず、自動化工程が容易となり固体電解コ
ンデンサを高い信頼性と安定した状態で得ることができ
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明による固体電解コンデンサの製
造方法の一実施例について図面を参照して説明する。
造方法の一実施例について図面を参照して説明する。
【００１５】すなわち、図１は本発明に用いる装置の一
例であり、真空容器１内にエッチング工程を経て微細な
小孔を形成した後、化成工程を経て前記小孔を含む表面
に酸化皮膜を形成したアルミニウム板２を取付基板３に
取付け、この取付基板３中央の直下数ｃｍに有機物質と
してのＴＣＮＱ錯体からなる蒸着物質４を置き、前記取
付基板３と蒸着物質４の同一線上に取付基板３から数十
ｃｍ離し、前記取付基板３中央とイオン源６の中心が一
致するようにイオン源６を配置させる。この場合前記取
付基板３は対象物により加熱、冷却、振動、回転あるい
は移動させることができる。蒸着物質４の蒸発は発熱源
ヒータ５で行うことが多いが、レーザ加熱やビーム加熱
等多様な加熱方式を用いることが可能である。また、イ
オン源６はカウフウマン形デュアルグリッドイオン源を
使用しているが、イオンの発生方法については冷陰極イ
オン発生法やその他、公知技術の如何なる方法でも実施
することができる。図中７はイオン生成のためのガス導
入バルブで、８は排気装置である。
例であり、真空容器１内にエッチング工程を経て微細な
小孔を形成した後、化成工程を経て前記小孔を含む表面
に酸化皮膜を形成したアルミニウム板２を取付基板３に
取付け、この取付基板３中央の直下数ｃｍに有機物質と
してのＴＣＮＱ錯体からなる蒸着物質４を置き、前記取
付基板３と蒸着物質４の同一線上に取付基板３から数十
ｃｍ離し、前記取付基板３中央とイオン源６の中心が一
致するようにイオン源６を配置させる。この場合前記取
付基板３は対象物により加熱、冷却、振動、回転あるい
は移動させることができる。蒸着物質４の蒸発は発熱源
ヒータ５で行うことが多いが、レーザ加熱やビーム加熱
等多様な加熱方式を用いることが可能である。また、イ
オン源６はカウフウマン形デュアルグリッドイオン源を
使用しているが、イオンの発生方法については冷陰極イ
オン発生法やその他、公知技術の如何なる方法でも実施
することができる。図中７はイオン生成のためのガス導
入バルブで、８は排気装置である。
【００１６】しかして、本発明は上記装置を用い、アル
ミニウム板２に蒸着物質４の蒸発方向と同一方向にイオ
ン源６から窒素（Ｎ2 ）ガスあるいはネオン（Ｎｅ）・
ヘリウム（Ｈｅ）ガスを利用して作製したイオンを照射
し、前記アルミニウム板２表面に固体電解質を形成し、
この固体電解質上に銀ペースト層を形成し、最後に樹脂
外装を施してなるものである。
ミニウム板２に蒸着物質４の蒸発方向と同一方向にイオ
ン源６から窒素（Ｎ2 ）ガスあるいはネオン（Ｎｅ）・
ヘリウム（Ｈｅ）ガスを利用して作製したイオンを照射
し、前記アルミニウム板２表面に固体電解質を形成し、
この固体電解質上に銀ペースト層を形成し、最後に樹脂
外装を施してなるものである。
【００１７】以上のような構成からなる固体電解コンデ
ンサの製造方法によれば、蒸着物質４の蒸着がイオン照
射であるため、蒸着物質４が弁作用金属に形成した小孔
内にコントロールされてスムースに導入されることにな
り小孔中を含めたアルミニウム板２表面に有機物質とし
てのＴＣＮＱ錯体からなる固体電解質が均一に形成され
る結果、従来のイオン照射しない単なる加熱蒸着によっ
て固体電解質を形成する場合と比較して静電容量が数倍
大きくなり、しかも周波数特性及び温度特性も大幅に向
上する優れた効果を得ることができる。
ンサの製造方法によれば、蒸着物質４の蒸着がイオン照
射であるため、蒸着物質４が弁作用金属に形成した小孔
内にコントロールされてスムースに導入されることにな
り小孔中を含めたアルミニウム板２表面に有機物質とし
てのＴＣＮＱ錯体からなる固体電解質が均一に形成され
る結果、従来のイオン照射しない単なる加熱蒸着によっ
て固体電解質を形成する場合と比較して静電容量が数倍
大きくなり、しかも周波数特性及び温度特性も大幅に向
上する優れた効果を得ることができる。
【００１８】また、本発明による固体電解質形成手段
は、溶液法あるいは溶融法と比較して簡易な装置でよく
自動化工程が容易で作業性向上にも大きく貢献できる。
は、溶液法あるいは溶融法と比較して簡易な装置でよく
自動化工程が容易で作業性向上にも大きく貢献できる。
【００１９】次に本発明と従来例それぞれによって得ら
れたアルミニウム固体電解コンデンサの特性比較につい
て述べる。
れたアルミニウム固体電解コンデンサの特性比較につい
て述べる。
【００２０】すなわち、図１の装置を用い、エッチング
工程を経て例えば平均１．４μｍのピット径を形成し、
次に化成電圧５０Ｖの条件下で化成を施し前記ピット径
を含む表面に酸化皮膜を形成したアルミニウム板２を、
イオン源６の照射面と平行になるように取付基板３に取
り付け、真空容器１内をあらかじめ１０-5〜１０-6Ｔｏ
ｒｒ程度に排気し、その後バルブ７から１×１０-4Ｔｏ
ｒｒになるまで窒素ガス（Ｎ2 ）を導入する。イオン源
７からの窒素イオンの発生は、イオンビームエネルギー
が１００ｅＶでイオン電流密度が１０〜１００ｎＡ／ｃ
ｍ2 となるように各パラメータを設定して行った。
工程を経て例えば平均１．４μｍのピット径を形成し、
次に化成電圧５０Ｖの条件下で化成を施し前記ピット径
を含む表面に酸化皮膜を形成したアルミニウム板２を、
イオン源６の照射面と平行になるように取付基板３に取
り付け、真空容器１内をあらかじめ１０-5〜１０-6Ｔｏ
ｒｒ程度に排気し、その後バルブ７から１×１０-4Ｔｏ
ｒｒになるまで窒素ガス（Ｎ2 ）を導入する。イオン源
７からの窒素イオンの発生は、イオンビームエネルギー
が１００ｅＶでイオン電流密度が１０〜１００ｎＡ／ｃ
ｍ2 となるように各パラメータを設定して行った。
【００２１】しかして、このようにして発生させた窒素
イオンを利用して前記アルミニウム板２に照射しながら
蒸着物質４としてのＴＣＮＱ錯体０．０７ｇを蒸着し、
酸化皮膜が形成されたピット径を含むアルミニウム板２
全表面に固体電解質を形成した後、装置から取り外し固
体電解質上に銀ペースト層を形成して、最後にエポキシ
樹脂でモールドし８０℃−１時間乾燥し樹脂外装を施し
てなる本発明によるアルミニウム固体電解コンデンサ
と、イオンを照射せずに加熱蒸着し、その他は本発明と
同一手段で形成した従来例によるアルミニウム固体電解
コンデンサとの静電容量を比較した結果、本発明のもの
は最大値１．２μＦ／ｃｍ2 であったのに対し、従来例
のものは約０．１μＦ／ｃｍ2 であり、イオン照射を行
うことにより、静電容量値が約１２倍向上することがわ
かる。
イオンを利用して前記アルミニウム板２に照射しながら
蒸着物質４としてのＴＣＮＱ錯体０．０７ｇを蒸着し、
酸化皮膜が形成されたピット径を含むアルミニウム板２
全表面に固体電解質を形成した後、装置から取り外し固
体電解質上に銀ペースト層を形成して、最後にエポキシ
樹脂でモールドし８０℃−１時間乾燥し樹脂外装を施し
てなる本発明によるアルミニウム固体電解コンデンサ
と、イオンを照射せずに加熱蒸着し、その他は本発明と
同一手段で形成した従来例によるアルミニウム固体電解
コンデンサとの静電容量を比較した結果、本発明のもの
は最大値１．２μＦ／ｃｍ2 であったのに対し、従来例
のものは約０．１μＦ／ｃｍ2 であり、イオン照射を行
うことにより、静電容量値が約１２倍向上することがわ
かる。
【００２２】このことは、図２、図３、図４に示す静電
容量のイオン源からアルミニウム板までの距離依存性、
静電容量のイオン電流密度依存性及び静電容量のイオン
引き出し電極電圧依存性の結果より明らかなように、イ
オン照射により、イオンビームの持つエネルギーが蒸着
物質の蒸発に有効に作用し、アルミニウム板のピット内
にも蒸着物質としてのＴＣＮＱ錯体が導入されると同時
に、イオン照射効果によりアルミニウム板全表面に均一
で高密度なＴＣＮＱ錯体からなる固体電解質としての蒸
着膜が形成されることになり静電容量増大につながって
いるものとしてとらえることができる。
容量のイオン源からアルミニウム板までの距離依存性、
静電容量のイオン電流密度依存性及び静電容量のイオン
引き出し電極電圧依存性の結果より明らかなように、イ
オン照射により、イオンビームの持つエネルギーが蒸着
物質の蒸発に有効に作用し、アルミニウム板のピット内
にも蒸着物質としてのＴＣＮＱ錯体が導入されると同時
に、イオン照射効果によりアルミニウム板全表面に均一
で高密度なＴＣＮＱ錯体からなる固体電解質としての蒸
着膜が形成されることになり静電容量増大につながって
いるものとしてとらえることができる。
【００２３】なお、上記実施例では弁作用金属としてア
ルミニウム板を用いるものを例示して説明したが、タン
タル板を用いたものに適用しても同様の効果を得ること
ができることは勿論であり、また、本発明の固体電解質
形成として上記実施例にて例示した装置及び詳細条件に
限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内で適宜設定できるこは言うまでもない。
ルミニウム板を用いるものを例示して説明したが、タン
タル板を用いたものに適用しても同様の効果を得ること
ができることは勿論であり、また、本発明の固体電解質
形成として上記実施例にて例示した装置及び詳細条件に
限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内で適宜設定できるこは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば簡易
な手段によって、小孔内を含む弁作用金属体全表面に固
体電解質としての蒸着膜を均一に形成できることによ
り、静電容量が大きく、かつ周波数特性及び温度特性が
大幅に改善されるため、今後電気・電子産業界を始め、
数多くの分野にわたって広く活用され、本発明が産業界
に及ぼす影響は大きなものがある。
な手段によって、小孔内を含む弁作用金属体全表面に固
体電解質としての蒸着膜を均一に形成できることによ
り、静電容量が大きく、かつ周波数特性及び温度特性が
大幅に改善されるため、今後電気・電子産業界を始め、
数多くの分野にわたって広く活用され、本発明が産業界
に及ぼす影響は大きなものがある。
【図１】本発明を実施するための蒸着装置図。
【図２】イオン源とアルミニウム板の距離−静電容量特
性曲線図。
性曲線図。
【図３】イオン電流密度−静電容量特性曲線図。
【図４】イオン引出電極電圧−静電容量特性曲線図。
１ 真空容器 ２ アルミニウム板 ３ 取付基板 ４ 蒸着物質 ５ 発熱源ヒータ ６ イオン源 ７ ガス導入バルブ ８ 排気装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−216212（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−222623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−86460（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−303016（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01G 9/028 H01G 9/00
Claims (6)
- 【請求項１】 多孔絶縁皮膜上にイオンを照射しながら
蒸着した有機物を陰極導電層として使用することを特徴
とする固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項２】 イオン源と多孔絶縁皮膜基板を対向配置
し、基板直下に蒸着物質を置き、イオンの照射方向と蒸
着物が同一方向となることを特徴とする請求項１記載の
固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項３】 イオンは窒素（Ｎ2 ）ガスあるいはネオ
ン（Ｎｅ）・ヘリウム（Ｈｅ）ガスを導入して作製する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の固体電解
コンデンサの製造方法。 - 【請求項４】 絶縁皮膜が酸化アルミニウムであること
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の固
体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項５】 絶縁皮膜が酸化タンタルであることを特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の固体電
解コンデンサの製造方法。 - 【請求項６】 有機物質がＴＣＮＱ（テトラシアノキノ
ジメタン）錯体であることを特徴とする請求項１〜請求
項５のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4160136A JP3002605B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 固体電解コンデンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4160136A JP3002605B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 固体電解コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH076933A JPH076933A (ja) | 1995-01-10 |
| JP3002605B2 true JP3002605B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=15708656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4160136A Expired - Fee Related JP3002605B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 固体電解コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3002605B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2001250958A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-08 | Cymbet Corporation | Continuous processing of thin-film batteries and like devices |
| US9853325B2 (en) | 2011-06-29 | 2017-12-26 | Space Charge, LLC | Rugged, gel-free, lithium-free, high energy density solid-state electrochemical energy storage devices |
| US11527774B2 (en) | 2011-06-29 | 2022-12-13 | Space Charge, LLC | Electrochemical energy storage devices |
| US10601074B2 (en) | 2011-06-29 | 2020-03-24 | Space Charge, LLC | Rugged, gel-free, lithium-free, high energy density solid-state electrochemical energy storage devices |
| US10658705B2 (en) | 2018-03-07 | 2020-05-19 | Space Charge, LLC | Thin-film solid-state energy storage devices |
| JP2015081365A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 成膜装置、成膜方法、成膜材料の除去方法 |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP4160136A patent/JP3002605B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH076933A (ja) | 1995-01-10 |
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