JP3198518B2 - 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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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解コンデンサの
製造方法に関し、特に電導性高分子化合物を固体電解質
に用いた固体電解コンデンサの製造方法に関する。
製造方法に関し、特に電導性高分子化合物を固体電解質
に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】従来の固体電解コンデンサの製造方法で
は、陽極酸化皮膜を有する焼結体やエッチング箔に硝酸
マンガン溶液を含浸させた後熱分解を行い、固体電解質
として二酸化マンガンを形成している。しかし、この製
法では、熱分解工程における高熱や窒素ガス等により、
陽極酸化膜が損傷を受けて耐電圧が低下したり漏れ電流
が増大する等の欠点がある。またこの製法で形成された
二酸化マンガンはポーラスなため、電導性が不十分であ
り、セラミックコンデンサやフィルムコンデンサに較べ
高周波特性が劣っている。
は、陽極酸化皮膜を有する焼結体やエッチング箔に硝酸
マンガン溶液を含浸させた後熱分解を行い、固体電解質
として二酸化マンガンを形成している。しかし、この製
法では、熱分解工程における高熱や窒素ガス等により、
陽極酸化膜が損傷を受けて耐電圧が低下したり漏れ電流
が増大する等の欠点がある。またこの製法で形成された
二酸化マンガンはポーラスなため、電導性が不十分であ
り、セラミックコンデンサやフィルムコンデンサに較べ
高周波特性が劣っている。
【０００３】これらの欠点を解決するために固体電解質
に、例えばポリピロールのような電導性高分子化合物を
用いる方法が試みられている。
に、例えばポリピロールのような電導性高分子化合物を
用いる方法が試みられている。
【０００４】電導性高分子化合物を微細な空孔を有する
陽極体に形成するには、化学酸化重合法と電解酸化重合
法がある。
陽極体に形成するには、化学酸化重合法と電解酸化重合
法がある。
【０００５】化学酸化重合法により得られる電導性高分
子化合物は、電解酸化重合法によって得られるものに較
べ、導電性が低くかったり形成するために時間がかかる
等の欠点がある。
子化合物は、電解酸化重合法によって得られるものに較
べ、導電性が低くかったり形成するために時間がかかる
等の欠点がある。
【０００６】一方、電解酸化重合法では、陽極酸化皮膜
が絶縁物であるため通電することが困難であり、均一で
十分な厚さを有する電導性高分子化合物が得られない。
が絶縁物であるため通電することが困難であり、均一で
十分な厚さを有する電導性高分子化合物が得られない。
【０００７】これらの欠点を解決するために、陽極酸化
皮膜上に化学酸化重合法により薄い電導性高分子化合物
膜を形成し、この高分子化合物膜に電解酸化重合用の片
側電極を接触させて電解酸化重合膜を形成する方法が提
案されている。
皮膜上に化学酸化重合法により薄い電導性高分子化合物
膜を形成し、この高分子化合物膜に電解酸化重合用の片
側電極を接触させて電解酸化重合膜を形成する方法が提
案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この提
案された固体電解コンデンサの製造方法は、電解コンデ
ンサ素子の１個１個に針状の電極を接触させる必要があ
る。そのため多大な工数を必要とするとともに陽極酸化
皮膜が損傷を受ける危険がある。
案された固体電解コンデンサの製造方法は、電解コンデ
ンサ素子の１個１個に針状の電極を接触させる必要があ
る。そのため多大な工数を必要とするとともに陽極酸化
皮膜が損傷を受ける危険がある。
【０００９】本発明の目的は、このような問題を解決
し、製作工数を削減できると共に陽極酸化皮膜の損傷も
防止できる固体電解コンデンサの製造方法を提供するこ
とにある。
し、製作工数を削減できると共に陽極酸化皮膜の損傷も
防止できる固体電解コンデンサの製造方法を提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の固体電解コンデ
ンサは、陽極体と前記陽極体表面に形成された前記陽極
体の酸化誘電体皮膜と前記誘電体皮膜表面に形成された
電導性高分子化合物の層とを含む固体電解コンデンサの
製造方法において、重合により前記電導性高分子化合物
を生成するモノマーの溶液中に陽極体を浸漬し、前記陽
極体にはプラスの電位を与え前記溶液にはマイナスの電
位を与えて電解酸化し、前記誘電体皮膜と前記電導性高
分子化合物の層とを同時に形成することを特徴とする。
ンサは、陽極体と前記陽極体表面に形成された前記陽極
体の酸化誘電体皮膜と前記誘電体皮膜表面に形成された
電導性高分子化合物の層とを含む固体電解コンデンサの
製造方法において、重合により前記電導性高分子化合物
を生成するモノマーの溶液中に陽極体を浸漬し、前記陽
極体にはプラスの電位を与え前記溶液にはマイナスの電
位を与えて電解酸化し、前記誘電体皮膜と前記電導性高
分子化合物の層とを同時に形成することを特徴とする。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の最適な実施例について図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施例の製造方法
を示す模式図であり、図２は本実施例の製造方法により
得られた固体電解コンデンサの要部の断面図である。
参照して説明する。図１は本発明の一実施例の製造方法
を示す模式図であり、図２は本実施例の製造方法により
得られた固体電解コンデンサの要部の断面図である。
【００１２】本実施例では、先ずタンタル金属粉末１０
０ｍｇを成型して作った陽極体１にタンタルワイヤの陽
極リード線２を取付ける。その後、図１に示すように、
ピロール０．５モル／リットルと塩化カリウム０．１モ
ル／リットルを含む水溶液からなるｐＨ２の電解液３に
浸漬する。そして電源４のプラス極を陽極リード線２に
接続しマイナス極を陰極５としての白金板に接続して電
解酸化を行う。このようにすると陽極体１の表面に五酸
化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）からなる誘電体皮膜６とポリ
ピロールからなる電導性高分子化合物層７が同時形成さ
れる。なお溶液のｐＨは緩衝液を用いて調整した。この
場合、電源４から供給する電流の電流密度は３ｍＡ／ｃ
ｍ2 である。本実施例では１時間通電し、約５０ｎｍの
五酸化タンタル皮膜と約３０μｍの黒色のポリピロール
層を同時に形成した。
０ｍｇを成型して作った陽極体１にタンタルワイヤの陽
極リード線２を取付ける。その後、図１に示すように、
ピロール０．５モル／リットルと塩化カリウム０．１モ
ル／リットルを含む水溶液からなるｐＨ２の電解液３に
浸漬する。そして電源４のプラス極を陽極リード線２に
接続しマイナス極を陰極５としての白金板に接続して電
解酸化を行う。このようにすると陽極体１の表面に五酸
化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）からなる誘電体皮膜６とポリ
ピロールからなる電導性高分子化合物層７が同時形成さ
れる。なお溶液のｐＨは緩衝液を用いて調整した。この
場合、電源４から供給する電流の電流密度は３ｍＡ／ｃ
ｍ2 である。本実施例では１時間通電し、約５０ｎｍの
五酸化タンタル皮膜と約３０μｍの黒色のポリピロール
層を同時に形成した。
【００１３】五酸化タンタル層とポリピロール層とが同
時に形成される理由は下記の如く説明される。
時に形成される理由は下記の如く説明される。
【００１４】図３（ａ）に示す如く、電解液のｐＨが高
くなると、五酸化タンタルの酸化電位が低下しタンタル
電極上への酸化物生成速度が増大する。一方、ピロール
の酸化電位はｐＨに依存せずほぼ一定である。従ってｐ
Ｈが低い領域では五酸化タンタルとポリピロールを同時
に形成することが可能である。しかしｐＨが５を越える
と、図３（ｂ）に示すように、五酸化タンタルの生成速
度が増大し、ポリピロールがほとんど形成されなくな
る。但し、ピロールの濃度を１０モル／リットルまで高
めるとポリピロールの生成速度が増大するので、ｐＨ７
まで同時形成が可能となる。
くなると、五酸化タンタルの酸化電位が低下しタンタル
電極上への酸化物生成速度が増大する。一方、ピロール
の酸化電位はｐＨに依存せずほぼ一定である。従ってｐ
Ｈが低い領域では五酸化タンタルとポリピロールを同時
に形成することが可能である。しかしｐＨが５を越える
と、図３（ｂ）に示すように、五酸化タンタルの生成速
度が増大し、ポリピロールがほとんど形成されなくな
る。但し、ピロールの濃度を１０モル／リットルまで高
めるとポリピロールの生成速度が増大するので、ｐＨ７
まで同時形成が可能となる。
【００１５】次にグラファイトおよび銀ペースト等から
なる陰極導電体層８を周知の方法で形成し、静電容量１
０μＦのタンタル固体電解コンデンサを形成した。
なる陰極導電体層８を周知の方法で形成し、静電容量１
０μＦのタンタル固体電解コンデンサを形成した。
【００１６】下に示す表は、本実施例によるタンタル固
体電解コンデンサと従来の製造方法によるタンタル固体
電解コンデンサについて、誘電体損失の正接（以下ｔａ
ｎδという）、漏れ電流（以下Ｌ・Ｃという）および静
電容量（以下Ｃという）を比較したものである。
体電解コンデンサと従来の製造方法によるタンタル固体
電解コンデンサについて、誘電体損失の正接（以下ｔａ
ｎδという）、漏れ電流（以下Ｌ・Ｃという）および静
電容量（以下Ｃという）を比較したものである。
【００１７】表において従来法Ａは、通常通りの陽極酸
化を行った後二酸化マンガンを形成する方法である。従
来法Ｂは、二酸化マンガンの代わりにポリピロール層を
化学酸化重合法で形成する方法である。従来法Ｃは、ポ
リピロール層を電解酸化重合層で形成する方法である。
なお、上記中の化学酸化重合では、ポリビニルアルコー
ル水溶液に３％の塩化第二鉄を混合して作った溶液に陽
極酸化後の陽極体１を浸漬した後ピロール蒸気に４８時
間接触させて、本実施例によるものとほぼ同一の厚さの
ポリピロール層を形成した。下記の表に示す値は、それ
ぞれ製造方法により作製された２０個ずつのコンデンサ
の測定値の平均値である。
化を行った後二酸化マンガンを形成する方法である。従
来法Ｂは、二酸化マンガンの代わりにポリピロール層を
化学酸化重合法で形成する方法である。従来法Ｃは、ポ
リピロール層を電解酸化重合層で形成する方法である。
なお、上記中の化学酸化重合では、ポリビニルアルコー
ル水溶液に３％の塩化第二鉄を混合して作った溶液に陽
極酸化後の陽極体１を浸漬した後ピロール蒸気に４８時
間接触させて、本実施例によるものとほぼ同一の厚さの
ポリピロール層を形成した。下記の表に示す値は、それ
ぞれ製造方法により作製された２０個ずつのコンデンサ
の測定値の平均値である。
【００１８】
【００１９】上の表を参照すると本実施例によるコンデ
ンサは従来法ＡおよびＢによるものに較べて静電容量が
若干低いものの、その他の特性は優れていることがわか
る。なお従来法Ｂによるコンデンサのｔａｎδが大きい
理由は、化学酸化重合法で得られたポリピロール層がポ
ーラス状であるからである。また誘電体皮膜を形成した
後電解酸化重合を行った従来法Ｃによるコンデンサは、
誘電体皮膜が破壊して初めて電解酸化重合が行なわれる
ので漏れ電流（Ｌ・Ｃ）が著るしく増大し、ショート状
態になる。
ンサは従来法ＡおよびＢによるものに較べて静電容量が
若干低いものの、その他の特性は優れていることがわか
る。なお従来法Ｂによるコンデンサのｔａｎδが大きい
理由は、化学酸化重合法で得られたポリピロール層がポ
ーラス状であるからである。また誘電体皮膜を形成した
後電解酸化重合を行った従来法Ｃによるコンデンサは、
誘電体皮膜が破壊して初めて電解酸化重合が行なわれる
ので漏れ電流（Ｌ・Ｃ）が著るしく増大し、ショート状
態になる。
【００２０】なお本発明に用いられる陽極体としては、
安定な誘電体皮膜を形成する金属であれば制限はない。
好適な金属の例として、タンタルの他にアルミニウム，
ニオブ等があげられる。
安定な誘電体皮膜を形成する金属であれば制限はない。
好適な金属の例として、タンタルの他にアルミニウム，
ニオブ等があげられる。
【００２１】なお本実施例では、支持電解質に塩化カリ
ウムを用いたが、これは塩化ナトリウム，硝酸カリウ
ム，パラトルエンスルホン酸ナトリウム塩，パラトルエ
ンスルホン酸カリウム塩等のアルカリ塩を用いてもよ
い。またｔａｎδの値は多少増大するがこれ等の支持電
解質を用いなくても誘電体皮膜とポリピロールとを同時
に形成することができる。
ウムを用いたが、これは塩化ナトリウム，硝酸カリウ
ム，パラトルエンスルホン酸ナトリウム塩，パラトルエ
ンスルホン酸カリウム塩等のアルカリ塩を用いてもよ
い。またｔａｎδの値は多少増大するがこれ等の支持電
解質を用いなくても誘電体皮膜とポリピロールとを同時
に形成することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、誘電
体皮膜層と電導性高分子化合物を同時に形成するので製
造工程を簡略化することができる。しかも誘電体皮膜を
損傷することなく、電解酸化により緻密で電導性の良好
な高分子化合物を形成できる。従って本発明によれば漏
れ電流および誘電体損失の小さな固体電解コンデンサを
安価に提供することができる。
体皮膜層と電導性高分子化合物を同時に形成するので製
造工程を簡略化することができる。しかも誘電体皮膜を
損傷することなく、電解酸化により緻密で電導性の良好
な高分子化合物を形成できる。従って本発明によれば漏
れ電流および誘電体損失の小さな固体電解コンデンサを
安価に提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の製造方法における電解酸化
方法を示す模式図である。
方法を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例の製造方法により得られる固
体電解コンデンサの断面図である。
体電解コンデンサの断面図である。
【図３】分図（ａ）は、水素イオン活性度（ｐＨ）とタ
ンタル及びピロールの酸化電位との関係を表す図であ
る。分図（ｂ）は、水素イオン活性度（ｐＨ）と五酸化
タンタル及びポリピロールの形成量との関係を表す図で
ある。
ンタル及びピロールの酸化電位との関係を表す図であ
る。分図（ｂ）は、水素イオン活性度（ｐＨ）と五酸化
タンタル及びポリピロールの形成量との関係を表す図で
ある。
１ 陽極体 ２ 陽極リード ３ 電解液 ４ 電源 ５ 陰極 ６ 誘電体皮膜 ７ 導電性高分子化合物層 ８ 陰極導電体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武岡 真司 東京都新宿区百人町３丁目18番10号相馬 方 (56)参考文献 特開 平３−22516（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−268111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−197319（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01G 9/028 H01G 9/04 301
Claims (6)
- 【請求項１】 陽極体と前記陽極体表面に形成された前
記陽極体の酸化誘電体皮膜と前記誘電体皮膜表面に形成
された電導性高分子化合物の層とを含む固体電解コンデ
ンサの製造方法において、重合により前記電導性高分子
化合物を生成するモノマーの溶液中に陽極体を浸漬し、
前記陽極体にはプラスの電位を与え前記溶液にはマイナ
スの電位を与えて電解酸化し、前記誘電体皮膜と前記電
導性高分子化合物の層とを同時に形成することを特徴と
する固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項２】 前記溶液がピロールを含む溶液であるこ
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】 前記ピロールを含む溶液は水素イオン活
性度が７以下の溶液であることを特徴とする請求項２記
載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項４】 前記ピロールを含む溶液が支持電解質を
含む溶液であることを特徴とする請求項２または請求項
３記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項５】 前記支持電解質がアルカリ塩であること
を特徴とする請求項４記載の固体電解コンデンサの製造
方法。 - 【請求項６】 前記アルカリ塩が塩化カリウム，塩化ナ
トリウム，硝酸カリウム，パラトルエンスルホン酸ナト
リウム塩およびパラトルエンスルホン酸カリウム塩のい
ずれか一つであることを特徴とする請求項５記載の固体
電解コンデンサの製造方法。
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- 1992-02-27 EP EP92301675A patent/EP0501805A1/en not_active Withdrawn
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