JP3030054B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は導電性高分子を固体電解質として用いる固体
電解コンデンサの製造方法に関するものである。

（ロ） 従来の技術 従来、固体電解コンデンサとしては、一般的にアルミ
ニウム又はタンタル等の金属表面に酸化皮膜を形成さ
せ、該酸化皮膜を誘電体とし、硝酸マンガンを熱分解し
て二酸化マンガンを生成させ、この二酸化マンガン層を
電解質として用いている。この二酸化マンガンの生成工
程は数回繰り返して行い、必要量の二酸化マンガンを付
着させている。その後、導電性物質であるカーボン、更
に陰極引出しのために銀ペーストを塗布し、樹脂外装あ
るいは金属製ケースに挿入し、エポキシ樹脂等で封止し
てコンデンサとして完成している。このような従来のコ
ンデンサでは二酸化マンガンの比抵抗が比較的大きく、
その為インピーダンスが高い。また、二酸化マンガン層
形成のための熱分解を繰り返し行うため誘電体である酸
化皮膜が損傷しやすく、漏れ電流が大きくなるなどの欠
点がある。

また、TCNQ塩を固体電解質として使用するコンデンサ
はTCNQ塩の比抵抗が小さく、高周波特性に優れている
が、熱安定性に欠ける。

最近になって、導電性高分子膜を固体電解質とするコ
ンデンサが提案され、この方法によれば、まず化学酸化
重合法により導電性高分子の薄膜を形成され、該導電性
高分子膜を陽極として、電解重合法により、導電性高分
子膜を積層するなどが検討されている（例えば特開昭64
−32619号（H01G 9/02））。

次に従来の製造方法について説明する。第３図に示す
如く、弁作用を有するアルミ粉末の焼結体或はアルミ金
属箔（１）を電解酸化または空気酸化により、その表面
に誘電体酸化皮膜（２）を作る。

まず、化学酸化重合の場合、誘電体酸化皮膜（２）上
に酸化剤を含む溶液を塗布した後、導電性高分子の単量
体を含む溶液に接触させて、誘電体酸化皮膜層（２）の
上に化学酸化重合による導電性高分子層（３）を形成
し、表面を導電化する。この作業には問題がないが、膜
の強度及び電気特性的にコンデンサとして満足できる皮
膜が得られない等の問題がある。

次に電解重合においては、第３図および第４図に示す
如く、支持電解質および導電性高分子単量体を含む電解
液（９）中に、前述の化学酸化重合により導電性高分子
層（３）が形成され且つ金属箔（１）に接続されたコン
デンサ用リード線（５）を備えるコンデンサ素子（６）
を浸漬し、化学酸化重合により形成された導電性高分子
膜（３）に白金、カーボン等よりなる外部電極（８）を
接触させ、定電圧且つ定電流直流電源（10）から正電圧
を供給する。また、その直流電源（10）の負電圧をステ
ンレス等によりなる電解重合用対極電極（11）に供給
し、電解酸化重合を行なう。この電解重合においては、
電解液（９）により差はあるが、一般に良質の電解重合
による導電性高分子膜（４）が得られるが、絶縁体であ
る誘電体酸化皮膜（２）上に導電性高分子皮膜（４）を
形成させる際、その供電方法が非常に困難である。例え
ば誘電体酸化皮膜（２）上に前処理として化学酸化重合
による導電性高分子膜（３）を形成させ、その膜に外部
より外部電極（８）を接触させる給電方式が一般に採用
されているが、この方式によると、個々の電極接触度合
により電流密度が一定でなく、均一な膜形成が困難であ
り、かつ外部電極（８）にも導電性高分子膜（4a）が形
成されるので、この無駄な高分子膜（4a）による材料の
量的損失が大きい。更にこの導電性高分子膜（4a）によ
り素子（６）および化学酸化重合導電性高分子膜（３）
に強固に接着された外部電極（８）を素子（６）から無
理に分離する際、導電性高分子膜（４）の一部（4b）が
欠落するが、その時、酸化皮膜（３）を傷つけるため漏
れ電流の劣化等の諸問題がある。尚、（７）は電解酸化
重合導電性高分子膜（４）の上に銀ペーストを塗布し、
その上に導電的に接着して設けたコンデンサの陰極リー
ドである。

また、第５図（ａ）に示す如く化学重合導電性高分子
膜（３）の下端を切断して金属露出部（1a）を設け、リ
ード線（５）を介して電解電源を供給し、金属露出部
（1a）の表面にそのまま電解重合により電解酸化重合導
電性高分子膜（４）を形成し、その後、第５図（ｂ）に
示す如く、金属箔（１）と接触する導電性高分子膜
（４）を酸化剤または還元剤を用いて絶縁層（12）を形
成して絶縁化している（特開昭64−76713号参照）。こ
の場合には、給電部での不均一な膜成長が生じたり、さ
らには部分的な絶縁化（12）という作業性に問題があ
り、特にチップ対応の小さなコンデンサでは非常に困難
である。

（ハ） 発明が解決しようとする課題 導電性高分子膜の形成の際、先ず誘電体酸化皮膜上に
化学酸化重合等によって導電性高分子膜を形成し、その
後該導電性高分子膜を陽極として導電体を接触させ、電
解重合を行うが、電解重合後導電体を取去る時に導電性
高分子膜の損傷やピンホール、また誘電体酸化皮膜の損
傷によってコンデンサの特性が劣化するという問題があ
る。

（ニ） 課題を解決するための手段 導電性高分子膜を電解重合によって生成する場合、電
解重合に用いた電解重合用導電体をコンデンサの陰極取
り出し端子として使用する。

（ホ） 作用 電解重合に用いる電解重合用導電体を取去るときに生
じる導電性高分子膜の損傷やピンホールがなくなり、等
価直列抵抗（ESR）が向上する。また、誘電体酸化皮膜
の損傷が防止できるため漏れ電流の劣化が抑制される。

（ヘ） 実施例 高純度のアルミニウム粉末を焼結成形（１）し、電解
液中で電気化学的にアルミニウム表面に酸化物（２）を
生成させ、誘電体酸化皮膜（２）を作る。次に酸化剤を
含む溶液に浸漬し、均一に分散した後、ピロール、チオ
フェン、アニリン、フラン等の導電性高分子の単量体を
含む溶液に接触させ、誘電体酸化皮膜（２）上に化学酸
化重合によって導電性高分子の薄膜（３）を均一に形成
させ、酸化皮膜表面を導電化する。次に第１図および第
２図に示す如く、化学酸化重合によって生成した導電性
高分子膜（３）上にコンデンサの電極引出端子兼電解重
合用導電体（14）を接触接続し、ピロール、チオフェ
ン、アニリン、フラン等の導電性高分子の単量体が溶解
された電解液中に浸漬する。尚、（13）はステンレス容
器（陰極）である。導電性高分子膜（３）に接触させた
導電体（14）を陽極とし、導電性高分子単量体を含む電
解液（９）を陰極とし、定電流電源（10）から定電流
（0.5mA〜1mA/P、１〜2Hr）で電解重合を行い、均一で
強固な導電性高分子膜（４）を生成する。

次にカーボン（15）を含浸乾燥させる。以上の各処理
を行った素子を樹脂外装（樹脂ディップ）又はアルミニ
ウム等の金属ケースあるいは樹脂ケースに挿入し、エポ
キシ樹脂等で封止しコンデンサを完成する。このとき上
記の電解重合時に用いた導電体（14）をコンデンサの陰
極端子として使用する。

導電体（14）は導電性を有するのもなら何でも使用で
きるが、アルミニウム線、ステンレス線等に半田メッキ
CP線を溶接した電極を使用するのが望ましい。本発明は
焼結体の他、箔式についても可能であり、この実施例に
限定されるものではない。

第１表は本発明の実施例と従来例の特性を示すもので
ある。即ち（Ａ）は本発明の実施例であり、電解重合に
用いた導電体（14）をコンデンサの陰極端子として使用
したものである。また（Ｂ）は従来例であり、電解重合
に用いた導電体（８）を取去り、カーボンを含浸し、乾
燥後、銀ペーストを用いて陰極引出端子を取出してい
る。この表から本発明の方（Ａ）が従来例（Ｂ）より遥
かに性能が優れていることが判かる。

測定値は資料 ｎ＝20個の平均値、容量１μF/25WV、 C:静電容量（測定周波数120Hz） tanδ：損失角の正接（測定周波数120Hz） E.S.R:等価直列抵抗（100KHz） L.C.:漏れ電流（25V.60秒値） （ト） 発明の効果 本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、コ
ンデンサ素子の電極引き出しリード線を兼用して、ポリ
ピロール等の導電性高分子の電解重合のための給電を行
なう為、特別な給電用電極も不要で且つ素子を傷つける
ことなく、均一な導電性高分子膜を形成でき、漏れ電流
を小さくすることが可能となる。しかも誘電体酸化皮膜
上に化学酸化重合により形成された導電性高分子膜の上
に、更に良質な導電性高分子の電解重合膜を形成するこ
とができるので、コンデンサの電気特性が向上する。ま
た、従来の製造方法の如く別途外部電極を設ける必要が
なく、それ故製造工数が削減されて経済的にも有利であ
り、製造方法としても従来例より、簡単な方法であるの
で、量産化に極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の固体電解コンデンサの製
造に適用する場合の説明図面であり、第１図は電解重合
の給電状態を示す図面、第２図はコンデンサの断面図、
第３図は従来方法よるコンデンサの断面図、第４図は電
解重合の給電状態を示す図面、第５図および第６図は従
来の製造方法の他の実施例を説明するための図面であ
り、第５図はコンデンサの断面図である。 （１）……弁作用を有する金属箔、（２）……誘電体酸
化皮膜、（３）……化学酸化重合による導電性高分子
層、（４）……電解重合による導電性高分子膜、（５）
……コンデンサ用リード線、（６）……コンデンサ素
子、（７）……コンデンサの陰極リード、（８）……外
部電極、（９）……電解液、（10）……直流電源、（1
1）……電解重合用対極電極、（14）……電解重合用導
電体兼コンデンサの陰極リード。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）皮膜形成性金属の表面に誘電体皮膜
   を形成し、 （ｂ）前記誘電体皮膜上に化学酸化重合により第１の導
   電性高分子膜を形成し、 （ｃ）前記第１の導電性高分子膜に電解重合用導電体を
   接触接続し、 （ｄ）前記電解重合用導電体に正電圧を印加して電解重
   合を行うことにより、前記第１の導電性高分子膜上及び
   前記電解重合用導電体上に第２の導電性高分子膜を形成
   し、 （ｅ）前記電解重合用導電体をコンデンサの陰極引出端
   子に兼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。