JP3195819B2 - 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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清志 坂本
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性高分子膜を固体
電解質として用いた固体電解コンデンサの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、小型高性能化の要請に応えた導電
性高分子膜を固体電解質として用いた固体電解コンデン
サに関する特許が種々提案され注目をあつめている。
【0003】この固体電解コンデンサ技術は、表面を粗
面化した弁作用金属を化成し酸化皮膜を形成して得た陽
極体の表面に、順次、化学酸化重合によって薄い導電性
高分子膜を形成し、この薄い導電性高分子膜を電極とし
て電解酸化重合手段を講じて厚い導電性高分子膜を形成
し、この上にカーボン層及び導電性塗膜を形成したもの
である。
【0004】しかして、このような構成になる固体電解
コンデンサは、従来の固体電解コンデンサと比較して、
温度特性及び周波数特性が良いなどの特徴を有している
が、電解酸化重合工程での給電電極を誘電体酸化皮膜上
に形成した化学酸化重合による薄い導電性高分子膜に接
触させるため、誘電体酸化皮膜に傷が付き易く、漏れ電
流を損ねる要因を抱える結果となっており、また極端な
場合は短絡不良に至る致命的な欠点をもつものであっ
た。
【0005】そのため、耐熱性絶縁体で金属焼結体素子
から引出した陽極線の一部を被覆し、前記耐熱性絶縁体
表面を含む誘電体酸化皮膜上に化学酸化重合により導電
性高分子膜を形成し、前記耐熱性絶縁体の表面に形成さ
れた導電性高分子膜上に給電電極を接触させて電解酸化
重合により導電性高分子膜を形成することによって、誘
電体酸化皮膜の損傷を防止する技術が試みられている。
【0006】しかしながら、耐熱性絶縁体表面は平滑で
あるため、化学酸化重合工程での耐熱性絶縁体表面への
酸化剤溶液の保持量が少なく、その結果耐熱性絶縁体表
面に所望の導電性高分子膜が形成されず、容量出現率及
びtanδ特性が共に悪く、更には寿命での諸特性を劣
化させる問題を抱えていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、導電性
高分子膜を固体電解質として用いる固体電解コンデンサ
は、小型高性能化の要請に応えたものとして注目に値す
るが、電解酸化重合手段として、酸化皮膜上に形成した
化学酸化重合による導電性高分子膜に給電する構成では
誘電体酸化皮膜に傷が付き易く短絡不良の誘発と言う致
命的な欠点を抱え、また、陽極リード線の一部に被覆し
た耐熱性絶縁体の表面に形成した化学酸化重合による導
電性高分子膜に給電する構成では耐熱性絶縁体表面に酸
化剤溶液の保持が不十分で所望の導電性高分子膜の形成
が困難で、いづれにしてもこの種固体電解コンデンサと
して解決すべき課題をもつものであった。
【0008】本発明は、上記のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、誘
電体酸化皮膜の損傷をなくし、所望の導電性高分子膜構
成を有する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】本発明の固体電解コンデ
ンサの製造方法は、陽極線を植立した弁作用金属からな
る陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、前記陽極線
導出部を含む陽極線近傍に位置する誘電体酸化皮膜の一
部を耐熱性絶縁体で被覆し、この耐熱性絶縁体の表面を
吸水性樹脂体で被覆した後、この吸水性樹脂体表面を含
む誘電体酸化皮膜上に化学酸化重合による導電性高分子
膜を形成し、しかる後吸水性樹脂体の表面に形成した化
学酸化重合による導電性高分子膜の一部に陽極としての
導電体を接触させて外部陰極との間で電解酸化重合し、
前記化学酸化重合による導電性高分子膜上に電解酸化重
合による導電性高分子膜を形成することを特徴とする。
【0010】また、吸水性樹脂体が、ポリアクリル酸
塩,イソブチレン無水マレイン酸共重合体,デンプンア
クリル酸グラフト共重合体,アクリル酸ビニールアルコ
ール共重合体,ポリアクリル酸塩アクリル繊維重合体,
ポリビニルアルコール,ポリアクリル酸ポリアクリル酸
エステル,ポリアクリルアミドポリエチレンオキサイド
からなることを特徴とする。
【0011】
【作用】以上のような構成を有する本発明の固体電解コ
ンデンサの製造方法によれば、電解酸化重合工程での給
電電極の接触箇所となる化学酸化重合による導電性高分
子膜が、耐熱性絶縁体表面を被覆した吸水性樹脂体表面
部分となるため、誘電体酸化皮膜損傷がなく、誘電体酸
化皮膜損傷に起因する特性劣化要因は解消される。
【0012】また、吸水性樹脂体は自重の数百倍から数
千倍の水を吸収することができるため、化学酸化重合で
の酸化剤溶液を十分に保持することが可能で、所望厚さ
の電解酸化重合による導電性高分子膜形成に必要な化学
酸化重合による導電性高分子膜を均一に形成することが
でき、寿命特性改善に大きく貢献できる優れた作用を有
する。
【0013】
【実施例】以下に、本発明の一実施例について説明す
る。
【0014】すなわち、図1に示すように、直径0.3
mmのタンタル線からなる陽極線1を植立したタンタル
粉末を4.0mm×3.0mm×1.3mmの大きさに
成型し、これを1600℃で焼結して焼結体2を形成す
る。次にこの焼結体2に70Vを印加して化成処理を行
い誘電体酸化皮膜3を形成し、次に前記陽極線1導出部
を含む陽極線1導出部近傍に位置する誘電体酸化皮膜3
の一部をマレイミド樹脂からなる耐熱性絶縁体4で被覆
し、この耐熱性絶縁体4表面をポリアクリル酸塩,イソ
ブチレン無水マレイン酸共重合体,デンプンアクリル酸
グラフト共重合体,アクリル酸ビニールアルコール共重
合体,ポリアクリル酸塩アクリル繊維重合体,ポリビニ
ルアルコール,ポリアクリル酸ポリアクリル酸エステ
ル,ポリアクリルアミドポリエチレンオキサイド等から
なる粉末樹脂で被覆した後、硬化させ吸水性樹脂体5を
形成し、しかる後、この吸水性樹脂体5を形成した焼結
体2を過酸化水素6M、硫酸3Mの水溶液中に10分間
浸漬し、直ちにピロール液に20分間浸漬して化学酸化
重合を行い、前記誘電体酸化皮膜3及び吸水性樹脂体5
上に導電性高分子膜であるポリピロールからなる化学重
合膜6を形成する。
【0015】しかして、電解液としてピロールモノマー
1mol/リットル及び支持電解質としてパラトルエン
スルホン酸ナトリウム1mol/リットルを含むアセト
ニトリル液中に浸漬し、前記吸水性樹脂体5の表面に形
成した化学酸化重合による導電性高分子膜であるポリピ
ロールからなる化学重合膜6の一部に接触した白金線を
陽極として、外部電極との間に定電流電解酸化重合(5
0mA/cm2 ,1h)を行い、前記化学重合膜6上に
導電性高分子膜であるポリピロールからなる電解重合膜
7を形成した後、コロイダルカーボンに浸漬してカーボ
ン層8を形成し、更にこのカーボン層8の上に銀ペース
トを塗布し陰極導電体層9を形成しコンデンサ素子10
を構成する。
【0016】次に、このコンデンサ素子10を用いチッ
プ構造の固体電解コンデンサを得る場合、このコンデン
サ素子10の陰極導電体層9の一部に陰極外部端子(図
示せず)を導電性銀接着剤にて接続し、前記陽極リード
線1に陽極外部端子(図示せず)を溶接によって接続し
た後、少なくとも前記陰極外部端子の前記陰極導電層7
との接続部及び陽極リード線1と陽極外部端子の接続部
を含む前記コンデンサ素子10全体を外装樹脂層(図示
せず)にて被覆しコンデンサ本体(図示せず)を形成
し、このコンデンサ本体側面から導出した前記陽極外部
端子及び陰極外部端子をコンデンサ本体の側面に沿って
コンデンサ本体の底面まで延在するように折り曲げ加工
してなるものである。
【0017】以上のような構成になる固体電解コンデン
サの製造方法によれば、電解酸化重合工程での給電電極
である白金線の接触箇所となる化学酸化重合による導電
性高分子膜であるポリピロールからなる化学重合膜6
が、耐熱性絶縁体4表面を被覆した吸水性樹脂体5表面
部分となるため、誘電体酸化皮膜3の損傷がなく、誘電
体酸化皮膜3損傷に起因する漏れ電流、あるいはtan
δ特性劣化をはじめ短絡不良に至る致命的な欠点はなく
なる。
【0018】また、吸水性樹脂体5は自重の数百倍から
数千倍の水を吸収することができるため、化学酸化重合
工程での酸化剤溶液を十分に保持することが可能で、所
望厚さの電解重合膜7形成に必要な化学重合膜6を均一
に形成することができtanδ及び寿命特性改善に大き
く寄与する。
【0019】次に本発明と従来例の特性比較について説
明する。すなわち、前記した実施例によって製作した定
格電圧10V、公称静電容量33μFの固体電解コンデ
ンサ(実施例A)と、以下に示す従来例によっ製作した
定格電圧10V、公称静電容量33μFの固体電解コン
デンサ(従来例B)及び(従来例C)それぞれの初期特
性及び寿命試験(85℃,1000h)後の特性を調べ
たところ表1及び表2に示すような結果が得られた。
【0020】表1及び表2中の試料数はそれぞれ100
個であり、数値は平均値で、括弧内の数値はバラツキを
示す。 (従来例B)吸水性樹脂体を形成しない以外は、前記実
施例と同様の手段で製作した。 (従来例C)耐熱性絶縁体被覆及び吸水性樹脂体を形成
しない以外は、前記実施例と同様の手段で製作した。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表1及び表2から明らかなように初期特性
において、従来例Bのものは容量出現率及びtanδ特
性が悪く、従来例Cのものは漏れ電流特性が極端に悪
く、かつ短絡不良の発生も多く実用的でない。また、従
来例Bのものは、寿命試験において容量出現率及びta
nδ特性を更に悪化し不安定である。
【0024】これに対して本発明の実施例Aのものは、
いづれの特性においても初期特性は安定しており、また
寿命試験後においてもその安定した諸特性を維持し、寿
命特性改善に大きく貢献できることを実証された。
【0025】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、焼結体としては、タンタル以外の
アルミニウム又はニオブ等の弁作用のある金属、或いは
これらアルミニウム,タンタル,ニオブ等の弁作用のあ
る金属箔を用いたものにも適用できることは勿論であ
る。
【0026】また、本発明の実施例において、導電性高
分子としてピロールを例示して説明したが、チオフェ
ン,フラン又はアニリンを用いたものにおいても同効で
ある。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、初期
特性が優れており、かつ高温下における諸特性劣化のな
い実用的価値の高い導電性高分子膜を固体電解質として
用いた固体電解コンデンサの製造方法を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によって得られた製造途中の
固体電解コンデンサを示す正断面図。
【符号の説明】
1 陽極線 2 焼結体 3 誘電体酸化皮膜 4 耐熱性絶縁体 5 吸水性樹脂体 6 化学重合膜 7 電解重合膜 8 カーボン層 9 陰極導電体層 10 コンデンサ素子
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 9/028 H01G 9/00 H01G 9/012

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極線を植立した弁作用金属からなる陽
    極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成する工程と、前記陽
    極線導出部を含む陽極線近傍に位置する誘電体酸化皮膜
    の一部を耐熱性絶縁体で被覆する工程と、この耐熱性絶
    縁体の表面を吸水性樹脂体で被覆する工程と、この吸水
    性樹脂体表面を含む誘電体酸化皮膜上に化学酸化重合に
    よる導電性高分子膜を形成する工程と、前記吸水性樹脂
    体の表面に形成した化学酸化重合による導電性高分子膜
    の一部に陽極としての導電体を接触させて外部陰極との
    間で電解酸化重合し前記化学酸化重合による導電性高分
    子膜上に電解酸化重合による導電性高分子膜を形成する
    工程とを順次経ることを特徴とする固体電解コンデンサ
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 吸水性樹脂体が、ポリアクリル酸塩,イ
    ソブチレン無水マレイン酸共重合体,デンプンアクリル
    酸グラフト共重合体,アクリル酸ビニールアルコール共
    重合体,ポリアクリル酸塩アクリル繊維重合体,ポリビ
    ニルアルコール,ポリアクリル酸ポリアクリル酸エステ
    ル,ポリアクリルアミドポリエチレンオキサイドである
    請求項1記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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JP4873415B2 (ja) 2007-02-28 2012-02-08 三洋電機株式会社 固体電解コンデンサの製造方法
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