JP3080922B2 - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
固体電解コンデンサ及びその製造方法Info
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性高分子化合
物を固体電解質とした固体電解コンデンサ及びその製造
方法に関する。
物を固体電解質とした固体電解コンデンサ及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、固体電解コンデンサの固体電解質
としては、二酸化マンガン等の金属酸化物やテトラシア
ノキノジメタン錯体などが用いられていたが、近年、導
電性高分子を固体電解質とした固体電解コンデンサ（以
下「高分子固体電解コンデンサ」という。）が提案され
ている。
としては、二酸化マンガン等の金属酸化物やテトラシア
ノキノジメタン錯体などが用いられていたが、近年、導
電性高分子を固体電解質とした固体電解コンデンサ（以
下「高分子固体電解コンデンサ」という。）が提案され
ている。
【０００３】この高分子固体電解コンデンサの特徴とし
てＥＳＲ（等価直列抵抗）が低いことが挙げられる。こ
のＥＳＲが低いという優れた特性を発現させるために
は、陰極層も低抵抗である必要があることから、陰極層
に熱可塑性のグラファイトペースト層（以下「Ｇｒペー
スト層」という。）が採用されている。
てＥＳＲ（等価直列抵抗）が低いことが挙げられる。こ
のＥＳＲが低いという優れた特性を発現させるために
は、陰極層も低抵抗である必要があることから、陰極層
に熱可塑性のグラファイトペースト層（以下「Ｇｒペー
スト層」という。）が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高分子固体電解コンデンサは、固体電解質に有機半導体
である導電性高分子化合物を採用しているため、高温下
で空気中に長時間放置すると、この固体電解質が酸化劣
化してＥＳＲが高くなるという問題があった。
高分子固体電解コンデンサは、固体電解質に有機半導体
である導電性高分子化合物を採用しているため、高温下
で空気中に長時間放置すると、この固体電解質が酸化劣
化してＥＳＲが高くなるという問題があった。
【０００５】すなわち、従来の高分子固体電解コンデン
サの陰極層のＧｒペースト層に用いられる熱可塑性材料
は、一般的に耐熱性に欠けており、実装時の熱応力でＧ
ｒペースト層に亀裂・剥離が発生して酸素進入経路が新
たに形成され、そのため導電性高分子化合物からなる固
体電解質層が酸化劣化しやすいという問題があった。
サの陰極層のＧｒペースト層に用いられる熱可塑性材料
は、一般的に耐熱性に欠けており、実装時の熱応力でＧ
ｒペースト層に亀裂・剥離が発生して酸素進入経路が新
たに形成され、そのため導電性高分子化合物からなる固
体電解質層が酸化劣化しやすいという問題があった。
【０００６】そこで本発明の目的は、実装時の熱応力等
による固体電解質の酸化劣化を抑え、ＥＳＲが低い優れ
た特性を有する高分子固体電解コンデンサ、及びその製
造方法を提供することである。
による固体電解質の酸化劣化を抑え、ＥＳＲが低い優れ
た特性を有する高分子固体電解コンデンサ、及びその製
造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、陽極体、誘電
体被膜、固体電解質層および導電性ペースト層が順次形
成され、該固体電解質として導電性高分子化合物を用い
た固体電解コンデンサであって、該導電性ペースト層が
バインダーとしてアクリル樹脂とセルロース系樹脂を含
み、該バインダー中のセルロース系樹脂の含有量が１０
〜３０重量％であり、且つ、該導電性ペースト層の厚さ
が２０〜４０μｍであることを特徴とする固体電解コン
デンサに関する。
体被膜、固体電解質層および導電性ペースト層が順次形
成され、該固体電解質として導電性高分子化合物を用い
た固体電解コンデンサであって、該導電性ペースト層が
バインダーとしてアクリル樹脂とセルロース系樹脂を含
み、該バインダー中のセルロース系樹脂の含有量が１０
〜３０重量％であり、且つ、該導電性ペースト層の厚さ
が２０〜４０μｍであることを特徴とする固体電解コン
デンサに関する。
【０００８】また本発明は、陽極体上に誘電体皮膜を形
成する工程と、該誘電体被膜上に導電性高分子化合物か
らなる固体電解質層を形成する工程、該固体電解質層上
に、バインダーとしてアクリル樹脂とセルロース系樹脂
を含み、該バインダー中のセルロース系樹脂の含有量が
１０〜３０重量％である、厚さ２０〜４０μｍの導電性
ペースト層を形成する工程を有する固体電解コンデンサ
の製造方法に関する。
成する工程と、該誘電体被膜上に導電性高分子化合物か
らなる固体電解質層を形成する工程、該固体電解質層上
に、バインダーとしてアクリル樹脂とセルロース系樹脂
を含み、該バインダー中のセルロース系樹脂の含有量が
１０〜３０重量％である、厚さ２０〜４０μｍの導電性
ペースト層を形成する工程を有する固体電解コンデンサ
の製造方法に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の高分子固体電解
コンデンサを説明するための素子断面図を示す。２は、
陽極リード１を直立させた陽極体２であり、３は誘電体
被膜であり、４は導電性高分子化合物からなる固体電解
質層であり、５は導電性ペースト層であり、６は陰極導
体層である。導電性ペースト層５及び陰極導体層６が陰
極層として動作する。
コンデンサを説明するための素子断面図を示す。２は、
陽極リード１を直立させた陽極体２であり、３は誘電体
被膜であり、４は導電性高分子化合物からなる固体電解
質層であり、５は導電性ペースト層であり、６は陰極導
体層である。導電性ペースト層５及び陰極導体層６が陰
極層として動作する。
【００１０】固体電解質層４としては、ポリピロール、
ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフラン、これらの
誘導体等の導電性高分子を用いることができる。安定性
の点からポリピロールが好ましい。
ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフラン、これらの
誘導体等の導電性高分子を用いることができる。安定性
の点からポリピロールが好ましい。
【００１１】導電性ペースト層５は、固体電解質層４の
外側に形成され、外部の空気との接触を防いで固体電解
質層４の酸化劣化を抑制する機能を有しているため、コ
ンデンサの素子形成において重要な構成要素である。
外側に形成され、外部の空気との接触を防いで固体電解
質層４の酸化劣化を抑制する機能を有しているため、コ
ンデンサの素子形成において重要な構成要素である。
【００１２】ここで、固体電解質層の酸化劣化を抑えて
低ＥＳＲの特性を維持するためには、導電性ペースト層
５の抵抗を小さくし、且つ、実装時の熱応力で亀裂又は
剥離が生じないように導電性ペースト層５を十分な厚さ
にすることが必要である。
低ＥＳＲの特性を維持するためには、導電性ペースト層
５の抵抗を小さくし、且つ、実装時の熱応力で亀裂又は
剥離が生じないように導電性ペースト層５を十分な厚さ
にすることが必要である。
【００１３】本発明では、導電性ペースト層５のバイン
ダーとして、アクリル樹脂を主成分とし、これにセルロ
ース系樹脂を混合したものを用いることで、黒鉛等の導
電性粉末の分散性を良くし、抵抗の低い導電性ペースト
層にするとともに、この導電性ペースト層の厚さを２０
μｍ〜４０μｍに形成する。これにより、実装時の熱応
力による亀裂又は剥離が抑えられ、電解質の酸化劣化を
防止することが可能になり、低ＥＳＲを維持することが
できる。
ダーとして、アクリル樹脂を主成分とし、これにセルロ
ース系樹脂を混合したものを用いることで、黒鉛等の導
電性粉末の分散性を良くし、抵抗の低い導電性ペースト
層にするとともに、この導電性ペースト層の厚さを２０
μｍ〜４０μｍに形成する。これにより、実装時の熱応
力による亀裂又は剥離が抑えられ、電解質の酸化劣化を
防止することが可能になり、低ＥＳＲを維持することが
できる。
【００１４】本発明で使用する導電性ペーストは、バイ
ンダーとしてアクリル樹脂とセルロース系樹脂を混合し
たものを用いたものである。バインダー中のセルロース
系樹脂の含有量は、１０〜３０重量％であることが好ま
しい。後述の表２に示すように、セルロース系樹脂が１
０重量％未満では黒鉛粉等の導電性粉末の分散性が悪く
なるためＥＳＲ値が高くなる傾向にあり、一方、セルロ
ース系樹脂が３０重量％を超える場合には実装時の熱応
力で導電性ペースト層５に亀裂・剥離が発生して酸素進
入経路ができ易くなり、固体電解質層４が酸化劣化し易
くなり、その結果、ＥＳＲ値が高くなる傾向にある。
ンダーとしてアクリル樹脂とセルロース系樹脂を混合し
たものを用いたものである。バインダー中のセルロース
系樹脂の含有量は、１０〜３０重量％であることが好ま
しい。後述の表２に示すように、セルロース系樹脂が１
０重量％未満では黒鉛粉等の導電性粉末の分散性が悪く
なるためＥＳＲ値が高くなる傾向にあり、一方、セルロ
ース系樹脂が３０重量％を超える場合には実装時の熱応
力で導電性ペースト層５に亀裂・剥離が発生して酸素進
入経路ができ易くなり、固体電解質層４が酸化劣化し易
くなり、その結果、ＥＳＲ値が高くなる傾向にある。
【００１５】更に、導電性ペースト層５の膜厚は、実装
時の熱応力に対する緩和効果を有し、後述の表２に示す
ように、導電性ペースト層５の膜厚が２０μｍ未満では
実装時の熱応力で導電性ペースト層５に亀裂・剥離が発
生して酸素進入経路ができ、固体電解質層４が酸化劣化
し易くなる。一方、導電性ペースト層５の膜厚が厚くな
るに従って素子寸法が大きくなり、外装樹脂から素子が
露出し易くなるため固体電解質層４が酸化劣化し易くな
る。このため、導電性ペースト層５の適正膜厚範囲は２
０μｍ〜４０μｍである。
時の熱応力に対する緩和効果を有し、後述の表２に示す
ように、導電性ペースト層５の膜厚が２０μｍ未満では
実装時の熱応力で導電性ペースト層５に亀裂・剥離が発
生して酸素進入経路ができ、固体電解質層４が酸化劣化
し易くなる。一方、導電性ペースト層５の膜厚が厚くな
るに従って素子寸法が大きくなり、外装樹脂から素子が
露出し易くなるため固体電解質層４が酸化劣化し易くな
る。このため、導電性ペースト層５の適正膜厚範囲は２
０μｍ〜４０μｍである。
【００１６】上記導電性ペースト層に用いられるアクリ
ル樹脂としては、一般に樹脂材料として用いられるもの
であれば特に制限はないが、ポリメタクリル酸メチル、
ポリメタクリル酸エチルが挙げられる。また、本発明の
効果を発現する範囲内で他の共重合成分を含むアクリル
共重合体であってもよい。製造上、成形材料として用い
られるものが好ましい。平均分子量は１万〜１００万が
好ましく、５万〜５０万がより好ましく、５万〜２０万
がさらに好ましい。
ル樹脂としては、一般に樹脂材料として用いられるもの
であれば特に制限はないが、ポリメタクリル酸メチル、
ポリメタクリル酸エチルが挙げられる。また、本発明の
効果を発現する範囲内で他の共重合成分を含むアクリル
共重合体であってもよい。製造上、成形材料として用い
られるものが好ましい。平均分子量は１万〜１００万が
好ましく、５万〜５０万がより好ましく、５万〜２０万
がさらに好ましい。
【００１７】セルロース系樹脂については、一般に樹脂
材料として用いられるものであれば特に制限はないが、
セルロース樹脂、ニトロセルロース・アセチルセルロー
ス・アセチルブチルセルロース・プロピオニルセルロー
ス等のセルロースエステル樹脂、エチルセルロース等の
セルロースエーテル樹脂が挙げられる。これらの中でも
セルロースエステル樹脂が好ましく、中でもアセチルセ
ルロース樹脂が好ましい。平均分子量は１万〜１００万
程度、好ましくは２万〜２０万のものを用いることがで
きる。
材料として用いられるものであれば特に制限はないが、
セルロース樹脂、ニトロセルロース・アセチルセルロー
ス・アセチルブチルセルロース・プロピオニルセルロー
ス等のセルロースエステル樹脂、エチルセルロース等の
セルロースエーテル樹脂が挙げられる。これらの中でも
セルロースエステル樹脂が好ましく、中でもアセチルセ
ルロース樹脂が好ましい。平均分子量は１万〜１００万
程度、好ましくは２万〜２０万のものを用いることがで
きる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例、比較例および実験例
によりさらに説明する。
によりさらに説明する。
【００１９】（実施例）本実施例では、図１に示すよう
に、Ｔａワイヤー１を直立させた陽極体２の表面にＴａ
2Ｏ5からなる誘電体皮膜３を形成した後、固体電解質層
となるポリピロール層４を形成した。
に、Ｔａワイヤー１を直立させた陽極体２の表面にＴａ
2Ｏ5からなる誘電体皮膜３を形成した後、固体電解質層
となるポリピロール層４を形成した。
【００２０】次いで、ポリメタクリル酸メチル樹脂とア
セチルセルロース樹脂を４：１の重量比に混合したバイ
ンダー５ｗｔ％と、これに黒鉛粉末１５ｗｔ％と純水８
０ｗｔ％を混合したＧｒペーストを調製した。
セチルセルロース樹脂を４：１の重量比に混合したバイ
ンダー５ｗｔ％と、これに黒鉛粉末１５ｗｔ％と純水８
０ｗｔ％を混合したＧｒペーストを調製した。
【００２１】このＧｒペーストに、前述の誘電体被膜３
とポリピロール層４が積層された陽極体２を、Ｇｒペー
スト層５の膜厚が３０μｍとなるように数回浸漬した。
続いて、１５０℃の高温中で３０分間硬化してＧｒペー
スト層５を形成した。
とポリピロール層４が積層された陽極体２を、Ｇｒペー
スト層５の膜厚が３０μｍとなるように数回浸漬した。
続いて、１５０℃の高温中で３０分間硬化してＧｒペー
スト層５を形成した。
【００２２】その後、銀ペースト層６を形成してコンデ
ンサ素子を完成させた。
ンサ素子を完成させた。
【００２３】（比較例）比較として従来のポリメタクリ
ル酸メチル樹脂をバインダーとするＧｒペースト層を形
成し、その厚さを１０μｍとした以外は実施例と同様な
固体電界コンデンサ素子を形成した。
ル酸メチル樹脂をバインダーとするＧｒペースト層を形
成し、その厚さを１０μｍとした以外は実施例と同様な
固体電界コンデンサ素子を形成した。
【００２４】（評価試験例） 本発明の固体電解コンデンサと従来の固体電解コンデン
サの８５℃における高温無負荷試験を実施し、固体電解
質の酸化劣化によるＥＳＲ値の変化を比較した結果を表
１に示す。この結果から、本発明の固体電解コンデンサ
は従来品に比べＥＳＲの変化が小さく、信頼性の高いコ
ンデンサであると判断でき、固体電解質層の酸化劣化を
防止する効果があることが確認された。
サの８５℃における高温無負荷試験を実施し、固体電解
質の酸化劣化によるＥＳＲ値の変化を比較した結果を表
１に示す。この結果から、本発明の固体電解コンデンサ
は従来品に比べＥＳＲの変化が小さく、信頼性の高いコ
ンデンサであると判断でき、固体電解質層の酸化劣化を
防止する効果があることが確認された。
【００２５】
【表１】 （実験例１）バインダー樹脂中のセルロース系樹脂の含
有量を０〜８０重量％に変えた以外は上記実施例１と同
様にして高分子固体電解コンデンサを作製した。各高分
子固体電解コンデンサについて、初期のＥＳＲ値と、厚
さ１ｍｍ、１００ｍｍ×１００ｍｍのガラエポ基板にク
リームハンダで固定して、２４０℃で１０秒間キープで
きる温度プロファイルのリフロー炉を通して実装したの
後のＥＳＲ値を測定した。結果を表２に示す。
有量を０〜８０重量％に変えた以外は上記実施例１と同
様にして高分子固体電解コンデンサを作製した。各高分
子固体電解コンデンサについて、初期のＥＳＲ値と、厚
さ１ｍｍ、１００ｍｍ×１００ｍｍのガラエポ基板にク
リームハンダで固定して、２４０℃で１０秒間キープで
きる温度プロファイルのリフロー炉を通して実装したの
後のＥＳＲ値を測定した。結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】 （実験例２）Ｇｒペースト層の厚さを１０〜５０μｍに
変えた以外は上記実施例１と同様にして高分子固体電解
コンデンサを作製した。各高分子固体電解コンデンサに
ついて、初期のＥＳＲ値と、厚さ１ｍｍ、１００ｍｍ×
１００ｍｍのガラエポ基板にクリームハンダで固定し
て、２４０℃で１０秒間キープできる温度プロファイル
のリフロー炉を通して実装した後のＥＳＲ値を測定し
た。結果を表３に示す。
変えた以外は上記実施例１と同様にして高分子固体電解
コンデンサを作製した。各高分子固体電解コンデンサに
ついて、初期のＥＳＲ値と、厚さ１ｍｍ、１００ｍｍ×
１００ｍｍのガラエポ基板にクリームハンダで固定し
て、２４０℃で１０秒間キープできる温度プロファイル
のリフロー炉を通して実装した後のＥＳＲ値を測定し
た。結果を表３に示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、実装時の熱応力等によ
る固体電解質の酸化劣化を抑えることができ、ＥＳＲが
低い優れた特性を有する高分子固体電解コンデンサを提
供することができる。
る固体電解質の酸化劣化を抑えることができ、ＥＳＲが
低い優れた特性を有する高分子固体電解コンデンサを提
供することができる。
【図１】本発明の高分子固体電解コンデンサを説明する
ための素子断面図である。
ための素子断面図である。
１ 陽極リード（Ｔａワイヤー） ２ 陽極体 ３ 誘電体被膜 ４ 固体電解質層（ポリピロール層） ５ 導電性ペースト層（グラファイトペースト層） ６ 陰極導体層（銀ペースト層）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 健一 富山県下新川郡入善町入膳560 富山日 本電気株式会社内 (72)発明者 高田 大輔 富山県下新川郡入善町入膳560 富山日 本電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−162371（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−166715（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01G 9/04 H01G 9/028
Claims (4)
- 【請求項１】 陽極体、誘電体被膜、固体電解質層およ
び導電性ペースト層が順次形成され、該固体電解質とし
て導電性高分子化合物を用いた固体電解コンデンサであ
って、該導電性ペースト層がバインダーとしてアクリル
樹脂とセルロース系樹脂を含み、該バインダー中のセル
ロース系樹脂の含有量が１０〜３０重量％であり、且
つ、該導電性ペースト層の厚さが２０〜４０μｍである
ことを特徴とする固体電解コンデンサ。 - 【請求項２】 前記導電性高分子が、ポリピロール、ポ
リチオフェン、ポリアニリン及びポリフランから選ばれ
る請求項１記載の固体電解コンデンサ。 - 【請求項３】 前記導電性ペースト層がグラファイトペ
ースト層である請求項１又は２記載の固体電解コンデン
サ。 - 【請求項４】 陽極体上に誘電体皮膜を形成する工程
と、該誘電体被膜上に導電性高分子化合物からなる固体
電解質層を形成する工程、該固体電解質層上に、バイン
ダーとしてアクリル樹脂とセルロース系樹脂を含み、該
バインダー中のセルロース系樹脂の含有量が１０〜３０
重量％である、厚さ２０〜４０μｍの導電性ペースト層
を形成する工程を有する固体電解コンデンサの製造方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10101186A JP3080922B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
| US09/288,501 US6212064B1 (en) | 1998-04-13 | 1999-04-08 | Solid electrolytic capacitor and production method of the same |
| DE69942519T DE69942519D1 (de) | 1998-04-13 | 1999-04-09 | Festelektrolytkondensator und dessen Hestellungsverfahren |
| EP99107022A EP0952593B1 (en) | 1998-04-13 | 1999-04-09 | Solid electrolytic capacitor and production method of the same |
| KR1019990012875A KR100310267B1 (ko) | 1998-04-13 | 1999-04-12 | 고체 전해 캐패시터 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10101186A JP3080922B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297574A JPH11297574A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3080922B2 true JP3080922B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=14293957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10101186A Expired - Lifetime JP3080922B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6212064B1 (ja) |
| EP (1) | EP0952593B1 (ja) |
| JP (1) | JP3080922B2 (ja) |
| KR (1) | KR100310267B1 (ja) |
| DE (1) | DE69942519D1 (ja) |
Families Citing this family (22)
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