JP3213700B2 - コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数特性および
耐圧特性等のコンデンサ特性に優れた小型大容量コンデ
ンサおよびその製造方法に関し、少なくとも一方の電極
が導電性高分子であるコンデンサにおいて、導電性高分
子を重合性モノマーまたはこのモノマー溶液と電極表面
または表面近傍に配置した固体酸化剤との重合によって
得られる導電性高分子で構成するか、またはさらに加え
て二酸化マンガンとで構成するコンデンサの製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気機器のデジタル化に伴って、
コンデンサについても小型大容量で高周波領域でのイン
ピーダンスの低いものが要求されている。従来、高周波
領域で使用されるコンデンサには、フィルムコンデン
サ、マイカコンデンサ、積層セラミックコンデンサがあ
るが、これらのコンデンサでは形状が大きくなり大容量
化が難しい。一方、大容量のコンデンサとしては、アル
ミニウム乾式電解コンデンサ、またはアルミニウムもし
くはタンタル固体電解コンデンサ等の電解コンデンサが
存在する。これらのコンデンサでは、誘電体となる酸化
皮膜が極めて薄いために、大容量化が実現できるのであ
るが、一方酸化皮膜の損傷が起こり易いために、それを
修復するための真の陰極を兼ねた電解質を設ける必要が
ある。例えば、アルミニウム乾式コンデンサでは、エッ
チングを施した陽極、陰極アルミニウム箔をセパレータ
を介して巻取り、液状の電解質をセパレータに含浸して
用いている。この液状電解質は、イオン伝導性で比抵抗
が大きいため、損失が大きくインピーダンスの周波数特
性、温度特性が著しく劣るという課題を有する。さらに
加えて、液漏れ、蒸発等が避けられず、時間経過と共に
容量の減少および損失の増加が起こるといった課題を抱
えていた。また、タンタル固体電解コンデンサでは、マ
ンガン酸化物を電解質として用いているため、温度特性
および容量、損失等の経時変化についての課題は改善さ
れるが、マンガン酸化物の比抵抗が比較的高いため損
失、インピーダンスの周波数特性が、積層セラミックコ
ンデンサ、あるいはフィルムコンデンサと比較して劣っ
ていた。さらに加えて、タンタル固体電解コンデンサで
は、マンガン酸化物からなる電解質の形成に当り、硝酸
マンガン溶液に浸漬後、３００℃程度の温度で熱分解す
るという工程を数回から十数回繰り返して行う必要があ
り、形成工程が煩雑であった。

【０００３】そこで、近年、金属、導電性を有する金属
酸化物、ポリピロール等の導電性高分子を誘電体皮膜上
に形成後、それらの導電層を経由して、電解重合によ
り、ポリピロ−ル等の導電性高分子を形成してなる固体
電解コンデンサが提案されてきている（特開昭６３−１
５８８２９号公報、特開昭６３−１７３３１３号公報お
よび特開平１−２５３２２６号公報等）。さらに、ま
た、エッチドアルミ箔上に電着ポリイミド薄膜からなる
誘電体を形成した後、化学重合および電解重合により、
順次導電性高分子層を形成して電極とする大容量フィル
ムコンデンサが提案されている（電気化学会第５８回大
会講演要旨集２５１〜２５２頁（１９９１年））。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マンガ
ン酸化物のような導電性の熱分解金属酸化物を経由して
電解重合高分子を形成する場合、熱による誘電体皮膜の
損傷が起こるため、高耐圧のコンデンサを得るためには
電解重合前に再度化成を行い、その修復を行うことが必
要で、工程が複雑になるという課題を有していた。さら
に、タンタル固体電解コンデンサでは、マンガン酸化物
からなる電解質を熱分解を繰り返して形成しており、生
じた皮膜損傷を修復するためにその都度化成が必要で、
工程が複雑になるという課題を有していた。さらにま
た、上記のように、予め適当な導電層を形成後、それを
経由して電解重合導電性高分子層を形成する方法では、
工程が複雑になるという課題をも有していた。

【０００５】加えて、化学重合で導電性高分子層を形成
する場合、誘電体皮膜が形成されたエッチドアルミニウ
ム箔およびタンタル焼結体からなるコンデンサ素子を、
重合性モノマーまたはモノマー溶液および重合性モノマ
ーを重合可能な酸化剤溶液に交互に浸漬して導電性高分
子層を形成しており、重合反応が導電性高分子層形成が
望まれる部位以外においても起こるため、用いられるモ
ノマーまたはモノマー溶液あるいは酸化剤溶液が汚濁し
易く、それらの利用効率が本質的に低くなるという課題
を有していた。

【０００６】さらに加えて、上述のようにモノマー溶液
と酸化剤溶液を相互に拡散させて重合物の皮膜を表面に
形成しようとする場合、表面に付着した重合体粒子が液
の拡散によって脱落し易く、電解質として有効に機能す
ることが可能な厚さにまで成長させるためには、重合性
モノマーまたはモノマー溶液および重合性モノマーを重
合可能な酸化剤溶液に交互に浸漬する処理を数多く繰り
返す必要があり、工程のリードタイムが長くなるという
課題も有していた。さらに、高導電性の導電性高分子を
電解質を使用した場合に、耐圧特性の低下が懸念されて
いた。

【０００７】本発明は、上記従来技術における課題を解
決するもので、高容量達成率でかつ耐熱耐湿性の高い固
体電解コンデンサを容易に得ること、および小型大容量
で高容量達成率かつまた耐熱耐湿性の高いフィルムコン
デンサを簡便に得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、対向して設けられた一対の電極と、その
電極間に設けられた誘電体層と、その電極の少なくとも
一方に導電性高分子層を有するコンデンサの製造方法に
おいて、導電性高分子を、重合性モノマーを繰り返し単
位として含む溶液と予め誘電体表面近傍に配置された酸
化剤とを用いて化学重合により形成するようにしたもの
である。酸化剤の配置は、導電性高分子層を形成しよう
とする側の電極を、重合性モノマーを酸化可能な酸化剤
を含む溶液で処理した後、その酸化剤の貧溶媒で処理す
るか、または酸化剤溶液の水素イオン濃度を変化させる
か、または酸化剤溶液の温度を下げるかのいずれかの方
法によって行う方法が好適である。または必要に応じて
それらを組み合わせて用いることもできる。そして、重
合性モノマーとして、ピロール、チオフェンまたはポリ
アニリンもしくはそれらの誘導体を好適に用いることが
できる。さらに、重合時媒体中にスルホン酸系界面活性
剤およびまたはフェノール誘導体を含ませることによ
り、導電性高分子を形成する方法が好適である。以上の
方法により、高容量達成率でかつ耐熱耐湿性の高い固体
電解コンデンサを容易に得ること、および小型大容量で
高容量達成率かつまた耐熱耐湿性の高いフィルムコンデ
ンサを簡便に得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１記載の本発明は、電極間
に誘電体層を形成する誘電体層形成工程と、対向した一
対の電極を配置する工程と、電極の少なくとも一方の誘
電体表面を重合性モノマーを重合可能な酸化剤溶液を用
いて処理する工程と、酸化剤溶液で処理された電極を貧
溶媒を用いて処理する工程と、重合可能なモノマーまた
はモノマー溶液で処理し、モノマーを繰り返し単位とし
て含む導電性高分子層を、酸化剤を用いて化学重合によ
り形成する化学重合工程を有するコンデンサの製造方法
である。このように誘電体が弁金属の酸化皮膜で構成さ
れるコンデンサでは、導電性高分子は真の陰極を兼ねた
電解質として機能し、一方それが高分子薄膜で構成され
るコンデンサでは、単純な電極として機能する。酸化剤
溶液を、酸化剤の貧溶媒で処理するのは、誘電体表面ま
たは表面近傍に酸化剤微粒子を析出させ重合反応が系全
体起こるのを防止し、誘電体表面に効率的に導電性高分
子層を形成させるためである。これによって、モノマー
溶液と酸化剤溶液に交互に浸漬処理して導電性高分子層
を形成する場合に比較して、形成のために必要な処理回
数の低減を図ることができる。

【００１０】また、請求項２のように、誘電体表面もし
くは表面近傍への酸化剤微粒子の析出を、第一の溶媒に
溶解した酸化剤溶液で処理した後、水素イオン濃度の異
なる第二の溶媒で処理することにより行うことが好適で
ある。また必要に応じ、請求項１から２の処理を組み合
わせて誘電体表面もしくは表面近傍へ酸化剤微粒子を形
成させることもできる。また、請求項３記載のように、
モノマーとしてピロール、チオフェンまたはアニリンも
しくはそれらの誘導体を単独または混合して用いること
ができる。

【００１１】また、請求項４記載のように、酸化剤とし
て遷移金属塩もしくは過硫酸塩を用いることが好適であ
る。例えば、遷移金属として鉄（III ）、銅（II）、ク
ロム（VI）、セリウム（IV）、ルテニウム（III ）およ
びマンガン（VII ）等を用いることができる。一方、過
硫酸塩としては、アルカリ金属塩、アンモニウム塩が好
適に使用される。また、請求項５記載のように、誘電体
形成工程が、弁金属の陽極酸化により誘電体を形成する
ものが好適である。また、請求項６記載のように、誘電
体形成金属として、アルミニウムまたはタンタルを用い
ることができる。さらにまた、請求項７記載のように、
誘電体層が高分子膜であってもよく、この場合、請求項
８記載のように、高分子膜がポリイミド膜であることが
好適である。

【００１２】そして、請求項９記載のように、化学重合
工程が、ピロールまたはその誘導体と硫酸第二鉄とアニ
オン系界面活性剤とを含む溶液を用いて導電性高分子層
を形成することが好適である。このように界面活性剤を
重合溶液に含ませることにより、エッチングまたは焼結
により拡大された表面の微細な細孔深部にまで導電性高
分子層を形成できるため、被覆率を高くすることがで
き、高容量のコンデンサが実現される。さらに、界面活
性剤としてアニオン系のものを使用しているため、それ
から解離した一価アニオンが、重合されたポリピロール
中に酸化剤として使用された遷移金属塩のアニオンと競
争的に取り込まれる。そして、アニオン系界面活性剤の
アニオンには、疎水性基が含まれておりイオンサイズが
大きいが、この大きなイオンサイズのドーパントのた
め、高温あるいは高湿時の拡散による脱ドープが抑制さ
れ、その結果、導電性の劣化の小さいポリピロールが形
成されることになり、耐熱・耐湿性の優れたコンデンサ
が得られる。また、界面活性剤のアニオンは一価であ
り、分子サイズが大きいため、共役二重結合を有する導
電性高分子の骨格を歪ませる度合いが小さく、導電性高
分子鎖中にドーパントとして取り込まれやすい。そのた
め、全ドーパントに対する一価アニオンの比率は、酸化
剤濃度よりも界面活性剤濃度に強く依存し、この濃度を
変化させることにより、その比率を調節することができ
る。なお、導電性高分子の電気伝導度およびその安定性
は、界面活性剤に基づく分子サイズの大きな一価アニオ
ンのドープ比率が高くなればなるほど向上する傾向が見
らる。したがって、遷移金属多価酸塩のみを用いて重合
した導電性高分子を用いた場合や二酸化マンガンを用い
た場合に比較して、高周波特性および損失特性の大幅に
改善されたコンデンサが容易に得られる。

【００１３】そして、請求項１０に記載のように、界面
活性剤がアルキルスルフォン酸塩、アルキル芳香族スル
ホン酸塩またはアルキル硫酸エステルを用いることが好
適である。また、請求項１１記載のように、化学重合工
程で、さらにフェノ−ルまたはその誘導体を含む溶液を
用いて化学重合をしてもよい。このように、フェノール
またはその誘導体の添加により、得られた導電性高分子
の電気伝導度およびその安定性が、より向上する。これ
は、フェノール系化合物は、ポリピロール中にはドーパ
ントとして組み込まれないが、規則性の高い、したがっ
て共役長の発達したポリピロールを生成させるためと考
えられるが、その結果、フェノール系の誘導体を添加し
た重合系から得られたという伝性高分子を用いたコンデ
ンサの初期特性および安定性はさらに向上する。またフ
ェノールまたはその誘導体の添加により、使用されるモ
ノマーの種類によっては、収量の増加が観測される場合
もある。ここで、請求項１２に記載のように、フェノ−
ル誘導体がニトロフェノール、シアノフェノール、ヒド
ロキシ安息香酸、ヒドロキシフェノール若しくはアセト
フェノ−ル、またはそれらの組合せであることが好適で
ある。

【００１４】そして、請求項１３に記載のように、さら
に、誘電体と導電性高分子層との間に二酸化マンガン層
を熱分解により形成する二酸化マンガン層形成工程を有
するものであってもよい。このように、誘電体とポリピ
ロールまたはその誘導体からから合成される導電性高分
子の界面に、薄い二酸化マンガンを介在させることによ
り、それが有する比較的低い電気伝導度のために、印加
電圧とともに増加する漏れ電流の増加率を低減する。こ
こで、形成される二酸化マンガンの層を十分薄くコント
ロールすれば、特性的に誘電体と導電性高分子で構成さ
れた場合と特性的にほとんど差のないコンデンサが得ら
れる。そして、請求項１４に記載のように、二酸化マン
ガン層形成工程が、過マンガン酸塩の還元により二酸化
マンガン層を形成してもよい。

【００１５】以下、本発明の各実施の形態について、図
面を参照しながら詳細に説明する。 （実施の形態１）本実施の形態においては、まず、３×
１．５×３．７ｍｍのタンタル焼結体を、燐酸５ｍｌを
１０００ｍｌの水に溶解した溶液を用い、約９０℃で４
２Ｖ印加して陽極酸化により酸化皮膜誘電体層を形成し
た。この構成をコンデンサと見立て、化成液中の容量を
測定したところ、６８μＦであった。この構成を用い
て、硫酸第二鉄０．２ｍｏｌ／ｌを含む水溶液に浸漬
後、硫酸第二鉄の貧溶媒であるイソプロピルアルコール
に浸漬したところ、硫酸第二鉄の微粒子の析出が見られ
た。次に、これを室温でピロールモノマー０．７５ｍｏ
ｌ／ｌを含む水溶液に浸漬し、ポリピロール層を誘電体
表面に形成させた。その後、未反応物を洗浄によって除
去し乾燥した。この酸化剤水溶液浸漬、イソプロピルア
ルコール浸漬、モノマー溶液浸漬、洗浄および乾燥をコ
ンデンサ素子が完全にポリピロール層で被覆されるまで
繰り返した。被覆に必要な重合繰り返し回数は１５回で
あった。また、生成したポリマーに起因するモノマー溶
液の汚濁も極めて軽微であった。

【００１６】そしてこのようにポリピロールが形成され
たタンタル焼結体上に、カーボン層と銀ペイント層で陰
極を形成すると共に、その上に陰極リードを取り付け、
合計で１０個のコンデンサ素子を得た。さらに、その素
子をエポキシ樹脂を用いて外装して、さらに１２５℃で
１３Ｖを印加したエ−ジング処理を行い、コンデンサを
完成させた。これら１０個の素子について、１ｋＨｚに
おける容量、損失係数、および４００ｋＨｚにおけるイ
ンピーダンスを各々測定し、それらの平均値を以下の
（表１）に示した。

【表１】

【００１７】（比較例１）次に、比較のため、比較例１
として、イソプロピルアルコール浸漬を省略し、さらに
イソプロピルアルコールを１０重量％含む水溶媒をピロ
ールモノマー溶媒として用いた以外、実施の形態１と同
様の条件で１０個のコンデンサを完成させた。ポリピロ
ール被覆のために要した重合繰り返し回数は２５回であ
った。また、酸化剤がモノマー溶液中に拡散し易いた
め、重合反応がコンデンサ素子周辺一帯で進行し、モノ
マー溶液の顕著な汚濁が観測された。これら１０個の素
子について、１ｋＨｚにおける容量、損失係数、および
４００ｋＨｚにおけるインピーダンスを各々測定し、そ
れらの平均値を前述の（表１）に示した。

【００１８】以上のように、本実施の形態１によれば、
比較例１との比較から明らかなように、酸化剤微粒子を
析出させた後ピロール溶液を反応させることによって
も、酸化剤とピロールを溶液状態で反応させた場合とほ
ぼ同等の特性を有するコンデンサが得られた。酸化剤微
粒子を析出させた後、モノマー溶液を接触させた場合、
溶液同士を反応させた場合に見られた、相互の液の拡散
による誘電体表面近傍以外の場所におけるポリマーの生
成を抑制することができるため、酸化剤溶液の使い回し
可能回数が飛躍的に増加させることができる。なお、実
施の形態１では、貧溶媒を用いた酸化剤を析出させた後
直ちにモノマー溶液で処理した例について述べたが、貧
溶媒を乾燥させてからモノマー溶液で処理することもで
きる。

【００１９】（実施の形態２）本実施の形態２では、実
施の形態１において、ピロールモノマー溶液にトリイソ
プロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム０．２４ｍｏ
ｌ／ｌを添加した以外は、実施の形態１と同様にして、
ポリピロール層が形成された１０個のコンデンサ素子を
完成させ、１ｋＨｚにおける容量、損失係数、および４
００ｋＨｚにおけるインピーダンスを各々測定し、それ
らの平均値を前述の（表１）に示した。

【００２０】本実施の形態においても、酸化剤微粒子の
形成が観測され、また（表１）から理解されるように、
これを用いることにより、容量達成率が高く、損失係数
およびインピーダンス特性に優れたコンデンサを得るこ
とができる。被覆のために必要な重合繰り返し回数は１
３回であった。また、コンデンサ素子を、モノマー溶液
に浸漬後、直ぐに酸化剤溶液に浸漬して重合体を形成さ
せた場合に比較して、酸化剤の汚濁が少ないことも明ら
かになり、より多数回の使い回しが可能であることが判
明した。さらにまた、アニオン系界面活性剤を重合溶液
中に添加することにより、焼結体中への浸透性が向上
し、さらにその１価のアニオン、トリイソプロピルナフ
タレンスルホン酸イオン（ＴＩＰＮＳ）が２価の硫酸イ
オンを一部置換した形でドープされたポリピロ−ルから
なる導電層が形成される。そして、このポリピロールの
電気伝導度およびその熱安定性が硫酸イオンのみがドー
プされた場合より大きい。これらにより高容量達成率、
低損失および高周波インピーダンス特性に優れ、さらに
耐熱性の高いコンデンサを得ることができる。

【００２１】ここで、図１は、トリイソプロピルナフタ
レンスルホン酸ナトリウムの添加量を変化させた場合に
得られるポリピロールの収量と電気伝導度の変化を示
す。図１に示すように、界面活性剤を全く添加しないも
のに対して、界面活性剤の添加によりポリピロールの収
量および電気伝導度が増加することから、１価のアルキ
ルナフタレンスルホン酸イオンがドープされていること
が分かる。なお、元素分析からも、この重合生成物中に
実質的に鉄が含まれていないこと、さらに硫黄／窒素比
率が重量増加とともに増加することが確認された。ま
た、界面活性剤中の１価のスルホン酸イオンが２価の硫
酸イオンと競合して、ド−パントとして取り込まれてお
り、それぞれのド−プ比率は、全体のドープ率は重合条
件によって変化しないという前提下で元素分析から求め
られた硫黄／窒素比率から算出することが可能である
が、コンデンサ試作に用いられた組成で重合した場合の
ド−パントの硫酸イオン対アルキルナフタレンスルホン
酸イオンのモル比は１：２９であった。

【００２２】（実施の形態３）本実施の形態３では、実
施の形態１において、トリイソプロピルナフタレンスル
ホン酸ナトリウムに替えて、（Ａ）ドデシルベンゼンス
ルホン酸ナトリウム、または（Ｂ）ドデシル硫酸エステ
ルをそれぞれ０．２４ｍｏｌ／ｌピロールモノマー溶液
に添加した以外は、実施の形態２と同様にして、ポリピ
ロール層が形成された１０個ずつのコンデンサ素子を完
成させ、１ｋＨｚにおける容量、損失係数、および４０
０ｋＨｚにおけるインピーダンスを各々測定し、それら
の平均値を前述の（表１）に示した。

【００２３】本実施の形態のいずれの場合においても酸
化剤微粒子の形成が見られた。また（表１）より理解さ
れるように、本実施の形態においても、容量達成率が高
く、損失係数およびインピーダンス特性に優れたコンデ
ンサを得ることができる。コンデンサ素子を、モノマー
溶液に浸漬後、直ぐに酸化剤溶液に浸漬して重合体を形
成させた場合に比較して、酸化剤の汚濁が少ないことも
明らかになり、より多数回の使い回しが可能であること
が判明した。さらに、使用した界面活性剤アニオンが硫
酸イオンと競合してドーパントとして取り込まれたため
の効果で、損失特性およびインピーダンス特性の優れた
コンデンサが実現できていることが明らかである。

【００２４】（実施の形態４）本実施の形態４では、実
施の形態２において、酸化剤溶液にさらにｐーニトロフ
ェノール０．０７５ｍｏｌ／ｌを添加した水溶液を用い
た以外は、実施の形態２と同様にして導電性高分子ポリ
ピロールが形成された１０個のコンデンサ素子を完成さ
せ、１ｋＨｚにおける容量、損失係数、および４００ｋ
Ｈｚにおけるインピーダンスを各々測定し、それらの平
均値を前述の（表１）に示した。

【００２５】本実施の形態においても、酸化剤微粒子の
形成が見られ、また（表１）から理解されるように、本
実施の形態においても、固体化した酸化剤を用いること
により、容量達成率が高く、損失係数およびインピーダ
ンス特性に優れたコンデンサを得ることができる。ま
た、コンデンサ素子を、モノマー溶液に浸漬後、直ぐに
酸化剤溶液に浸漬して重合体を形成させた場合に比較し
て、酸化剤の汚濁が少ないことも明らかになり、より多
数回の使い回しが可能であることが判明した。

【００２６】ここで、図２はｐーニトロフェノール添加
の有無によるポリピロールの電気伝導度の変化を示す。
図１との比較から明らかなように、ｐーニトロフェノー
ルに代表されるようにフェノール誘導体を添加した系で
重合することにより、電気伝導度の一層優れた重合体が
得られる。これは電子吸引性の強いニトロ基がピロール
モノマーと媒体中で相互作用を引き起こし、骨格構造の
規則性の高い重合体が形成されるためと解釈されてい
る。したがって、ニトロ基を有する化合物であればフェ
ノール誘導体以外のものも使用でき、さらに電子吸引性
の強い置換基を有するものであれば、ニトロ基以外の置
換基を有するフェノール誘導体も同様に使用できる。

【００２７】（実施の形態５）本実施の形態５では、実
施の形態４において、ｐーニトロフェノールに替えて、
ｐーシアノフェノール（Ａ）、ｍーヒドロキシ安息香酸
（Ｂ）、ｍーヒドロキシフェノール（Ｃ）、またはｍ−
ニトロフェノール（Ｄ）をそれぞれ添加した以外は、実
施の形態４と同様にして１０個ずつコンデンサ素子を完
成させた。１ｋＨｚにおける容量、損失係数、および４
００ｋＨｚにおけるインピーダンスを各々測定し、それ
らの平均値を前述の（表１）に示した。

【００２８】本実施の形態においても、酸化剤の微粒子
の形成が認められた。また、（表１）から理解されるよ
うに、本実施の形態においても、容量達成率が高く、損
失係数およびインピーダンス特性に優れたコンデンサを
得ることができる。コンデンサ素子を、モノマー溶液に
浸漬後、直ぐに酸化剤溶液に浸漬して重合体を形成させ
た場合に比較して、酸化剤の汚濁が少ないことも明らか
になり、より多数回の使い回しが可能であることが判明
した。このように、フェノール誘導体添加により実施例
２、３との比較からも明らかなように、一層の特性の向
上を図ることができることが明らかである。

【００２９】（実施の形態６）本実施の形態６では、実
施の形態４において、酸化剤として硫酸第二鉄に替え
て、フェリシアン化カリウムを０．４ｍｏｌ／ｌ用いた
以外は、実施の形態４と同様にして１０個のコンデンサ
素子を完成させ、１ｋＨｚにおける容量、損失係数、お
よび４００ｋＨｚにおけるインピーダンスを各々測定
し、それらの平均値を前述の（表１）に示した。

【００３０】本実施の形態においても、酸化剤の微粒子
の形成が認められた。また、（表１）から理解されるよ
うに、容量達成率が高く、損失係数およびインピーダン
ス特性に優れたコンデンサを得ることができる。コンデ
ンサ素子を、モノマー溶液に浸漬後、直ぐに酸化剤溶液
に浸漬して重合体を形成させた場合に比較して、酸化剤
の汚濁が少ないことも明らかになり、より多数回の使い
回しが可能であることが判明した。

【００３１】（実施の形態７）本実施の形態７では、実
施の形態４において、酸化剤として硫酸第二鉄に替え
て、硫酸第二銅を０．４ｍｏｌ／ｌ用いた以外は、実施
の形態４と同様にして１０個のコンデンサ素子を完成さ
せ、１ｋＨｚにおける容量、損失係数、および４００ｋ
Ｈｚにおけるインピーダンスを各々測定し、それらの平
均値を前述の（表１）に示した。

【００３２】本実施の形態においても、酸化剤の微粒子
の形成が認められた。また、（表１）から理解されるよ
うに、容量達成率が高く、損失係数およびインピーダン
ス特性に優れたコンデンサを得ることができる。コンデ
ンサ素子を、モノマー溶液に浸漬後、直ぐに酸化剤溶液
に浸漬して重合体を形成させた場合に比較して、酸化剤
の汚濁が少ないことも明らかになり、より多数回の使い
回しが可能であることが判明した。

【００３３】（実施の形態８）本実施の形態８では、実
施の形態４において、ピロールモノマーに替えて、３，
４ーエチレンジオキシシチオフェンを用いた以外は、実
施の形態４と同様にして１０個のコンデンサ素子を完成
させ、１ｋＨｚにおける容量、損失係数、および４００
ｋＨｚにおけるインピーダンスを各々測定し、それらの
平均値を前述の（表１）に示した。

【００３４】本実施の形態においても、酸化剤の微粒子
の形成が見られた。また（表１）から理解されるよう
に、本実施の形態においても、容量達成率が高く、損失
係数およびインピーダンス特性に優れたコンデンサを得
ることができる。また、コンデンサ素子を、モノマー溶
液に浸漬後、直ぐに酸化剤溶液に浸漬して重合体を形成
させた場合に比較して、酸化剤の汚濁が少ないことも明
らかになり、より多数回の使い回しが可能であることが
判明した。

【００３５】（実施の形態９）本実施の形態９では、実
施の形態４において、ピロールモノマーに替えてアニリ
ンを、また硫酸第二鉄に替えて過硫酸アンモニウムを
０．４ｍｏｌ／ｌ、さらにまた酸化剤の貧溶媒としてア
セトンをそれぞれ用いた以外は、実施の形態４と同様に
して１０個のコンデンサ素子を完成させ、１ｋＨｚにお
ける容量、損失係数、および４００ｋＨｚにおけるイン
ピーダンスを各々測定し、それらの平均値を前述の（表
１）に示した。

【００３６】本実施の形態においても、酸化剤の微粒子
の形成が見られた。また（表１）から理解されるよう
に、本実施の形態においても、容量達成率が高く、損失
係数およびインピーダンス特性に優れたコンデンサを得
ることができる。また、コンデンサ素子を、モノマー溶
液に浸漬後、直ぐに酸化剤溶液に浸漬して重合体を形成
させた場合に比較して、酸化剤の汚濁が少ないことも明
らかになり、より多数回の使い回しが可能であることが
判明した。

【００３７】（実施の形態１０）本実施の形態１０で
は、実施の形態４のタンタル焼結体に替えて、下記のエ
ッチドアルミニウム箔電極を用いた以外、実施の形態１
と同様の条件で１０個のコンデンサを完成させ、同様の
特性評価を行い、その結果を前述の（表１）に示した。

【００３８】具体的なアルミニウム電極箔の作製法は次
の通りである。まず４×１０ｍｍ² のアルミニウムエッ
チド箔を、３ｍｍと６ｍｍの部分に仕切るように、両面
に渡って、幅１ｍｍのポリイミドテープ７を貼付ける。
次に、アルミニウムエッチド箔１の４×３ｍｍの部分の
陽極リードを取り付け、アルミニウムエッチド箔の４×
６ｍｍの部分を、３％アジピン酸アンモニウム水溶液を
用い、約７０℃で５０Ｖ印加して陽極酸化により酸化皮
膜誘電体層を形成した。この構成をコンデンサと見立
て、化成液中の容量を測定したところ、４．７μＦであ
った。

【００３９】本実施の形態においても、酸化剤の微粒子
の形成が見られた。また（表１）から明らかなように、
高容量達成率、低損失および高周波インピーダンス特性
に優れ、さらに耐熱性の高いコンデンサを得ることがで
きる。コンデンサ素子を、モノマー溶液に浸漬後、直ぐ
に酸化剤溶液に浸漬して重合体を形成させた場合に比較
して、酸化剤の汚濁が少ないことも明らかになり、より
多数回の使い回しが可能であることが判明した。

【００４０】（実施の形態１１）本実施の形態１１で
は、実施の形態１０の構成において、２０ｍｍ×２０ｍ
ｍのアルミニウム平滑箔に、酸化皮膜誘電体を形成する
のではなく、スピンコートにより、厚さ０．５μｍのポ
リイミド薄膜からなるポリイミド誘電体層を形成した電
極を用いた以外、実施の形態９と実質的に同様の条件
で、計１０個のコンデンサを作製した。

【００４１】本実施の形態においても、酸化剤の微粒子
の形成が見られた。これらについて実施の形態９と同様
の評価を行い、その結果を前述の（表１）に示した。こ
の（表１）から理解されるように、本実施の形態におい
ても、低損失および高周波インピーダンス特性の優れた
コンデンサ素子を得ることができる。コンデンサ素子
を、モノマー溶液に浸漬後、直ぐに酸化剤溶液に浸漬し
て重合体を形成させた場合に比較して、酸化剤の汚濁が
少ないことも明らかになり、より多数回の使い回しが可
能であることが判明した。

【００４２】（実施の形態１２）本実施の形態１２にお
いては、実施の形態４において、イソプロピルアルコー
ルに浸漬する替わりに尿素０．４ｍｏｌ／ｌ水溶液に浸
漬し、さらに硫酸０．１ｍｏｌ／ｌを添加したモノマー
溶液を用いた以外は、実施の形態４と同様の条件で、計
１０個のコンデンサを作製した。鉄（III ）イオンは、
ｐＨ２以上の領域では水酸化第二鉄となって析出する
が、ｐＨを２以下にコントロールすれば再溶解すること
が知られている。この場合、塩基性の尿素溶液の作用で
酸化剤となる鉄（III ）イオンが一時析出するが、硫酸
酸性にしたモノマー溶液に浸漬することにより、再溶解
して酸化剤として働く。

【００４３】本実施の形態においても、酸化剤の微粒子
の形成が見られた。これらについて実施の形態４と同様
の評価を行い、その結果を前述の（表１）に示した。こ
の（表１）から理解されるように、本実施の形態におい
ても、低損失および高周波インピーダンス特性の優れた
コンデンサ素子を得ることができる。コンデンサ素子
を、モノマー溶液に浸漬後、直ぐに酸化剤溶液に浸漬し
て重合体を形成させた場合に比較して、酸化剤の汚濁が
少ないことも明らかになり、より多数回の使い回しが可
能であることが判明した。

【００４４】（実施の形態１３）本実施の形態１３にお
いては、実施の形態４において、陽極酸化後にタンタル
焼結体電極を３０％の硝酸マンガン水溶液に浸し、２５
０℃で熱分解して二酸化マンガン層形成した以外、実施
の形態４と同様にして１０個のコンデンサを完成させ
た。１ｋＨｚにおける容量、損失係数、および４００ｋ
Ｈｚにおけるインピーダンスを各々測定し、それらの平
均値を前述の（表１）に示した。また、定格電圧の１０
Ｖを印加した場合の漏れ電流は２．７ｎＡであった。一
方、実施の形態４で得られた同条件におけるコンデンサ
の漏れ電流は３．１ｎＡであり、両者ほぼ同等の極めて
低い漏れ電流特性を示した。さらに両者の印加電圧を１
Ｖから１６Ｖまで変化させて漏れ電流をそれぞれ測定し
たところ、いずれも漏れ電流の対数値は印加電圧の２分
の１乗に比例することが示された。ただし、前者の方
が、その勾配につき、０．９３と後者の１．１３より小
さくなる傾向が示された。これは、電気伝導度の比較的
低い二酸化マンガン層を介在させたための効果で、高電
圧された時のショ−ト抑制が期待できる。一方（表１）
から明らかなように、二酸化マンガン層を介在させるこ
とによる損失係数の増加は極めて軽微である。これは形
成された二酸化マンガン層の厚さが極めて薄いたことに
よると考えられる。

【００４５】（実施の形態１４）本実施の形態１４で
は、実施の形態４において電極箔の陽極酸化皮膜形成
後、過マンガン酸ナトリウム１２％水溶液を用いて、ピ
ロールモノマ−とアルキルナフタレンスルフォン酸ナト
リウムを含む溶液中で還元二酸化マンガンを形成した以
外、実施の形態４と同様にしてコンデンサを作製した。
この場合も、実施の形態１３と同様に、漏れ電流の印加
電圧に対する増加率が、ポリピロール層単独の場合より
低減する傾向が認められた。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、上記実施の形態から明らかな
ように、対向して設けられた一対の電極と、その電極間
に設けられた誘電体層と、その電極の少なくとも一方に
導電性高分子層を有するコンデンサの製造方法におい
て、導電性高分子を、重合性モノマーを繰り返し単位と
して含む溶液と予め誘電体表面近傍に配置された酸化剤
とを用いて化学重合により形成する高容量達成率でかつ
耐熱耐湿性の高い固体電解コンデンサを容易に得るこ
と、および小型大容量で高容量達成率かつまた耐熱耐湿
性の高いフィルムコンデンサを簡便に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第２の実施の形態におけるポリピロー
ルの界面活性剤添加量と電気伝導度および収量の関係を
示す特性図

【図２】本発明の第４の実施の形態におけるポリピロー
ルの界面活性剤添加量と電気伝導度および収量の他の関
係を示す特性図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松 屋 安 恵 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番 １号 松下技研株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 9/02 - 9/02 331

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極間に誘電体層を形成する誘電体層形
   成工程と、対向した一対の電極を配置する工程と、前記
   電極の少なくとも一方の誘電体表面を重合性モノマーを
   重合可能な酸化剤溶液を用いて処理する工程と、前記酸
   化剤溶液で処理された電極を貧溶媒を用いて処理する工
   程と、重合可能なモノマーまたはモノマー溶液で処理
   し、前記モノマーを繰り返し単位として含む導電性高分
   子層を、前記酸化剤を用いて化学重合により形成する化
   学重合工程とを有するコンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】 電極間に誘電体層を形成する誘電体層形
   成工程と、対向した一対の電極を配置する工程と、前記
   電極の少なくとも一方の誘電体表面を重合性モノマーを
   重合可能な酸化剤溶液を用いて処理する工程と、前記酸
   化剤溶液で処理された電極を前記酸化剤溶液と水素イオ
   ン濃度の異なる溶媒を用いて処理する工程と、重合可能
   なモノマーまたはモノマー溶液で処理し、前記モノマー
   を繰り返し単位として含む導電性高分子層を、前記酸化
   剤を用いて化学重合により形成する化学重合工程とを有
   するコンデンサの製造方法。
3. 【請求項３】 重合可能なモノマーがピロール、チオフ
   ェンまたはアニリンもしくはそれらの誘導体から選ばれ
   る一種またはこれらの混合物である請求項１または２記
   載のコンデンサの製造方法。
4. 【請求項４】 酸化剤として遷移金属塩または過硫酸塩
   を用いる請求項１から３のいずれかに記載のコンデンサ
   の製造方法。
5. 【請求項５】 誘電体形成工程が、弁金属の陽極酸化に
   より誘電体を形成する請求項１から４のいずれかに記載
   のコンデンサの製造方法。
6. 【請求項６】 弁金属がアルミニウムまたはタンタルで
   ある請求項５記載のコンデンサの製造方法。
7. 【請求項７】 誘電体形成工程が、高分子薄膜を用いて
   誘電体を形成する請求項１から４のいずれかに記載のコ
   ンデンサの製造方法。
8. 【請求項８】 高分子がポリイミドである請求項７記載
   のコンデンサの製造方法。
9. 【請求項９】 化学重合工程で、さらにアニオン系界面
   活性剤含む重合可能なモノマー溶液を用いて化学重合を
   する請求項１から８のいずれかに記載コンデンサの製造
   方法。
10. 【請求項１０】 アニオン系界面活性剤が、アルキルス
    ルホン塩、芳香族アルキルスルホン酸塩またはアルキル
    硫酸エステル塩、またはそれらの組合せである請求項９
    記載のコンデンサの製造方法。
11. 【請求項１１】 化学重合工程で、さらにフェノ−ルま
    たはその誘導体を含む重合可能なモノマー溶液を用いて
    化学重合をする請求項１から１０のいずれかに記載コン
    デンサの製造方法。
12. 【請求項１２】 フェノール誘導体が、ニトロフェノー
    ル、シアノフェノール、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキ
    シフェノール若しくはアセトフェノ−ル、またはそれら
    の組合せである請求項１１記載のコンデンサの製造方
    法。
13. 【請求項１３】 誘電体と導電性高分子層との間に二酸
    化マンガン層を熱分解により形成する二酸化マンガン層
    形成工程を有する請求項１から１２のいずれかに記載の
    コンデンサの製造方法。
14. 【請求項１４】 二酸化マンガン層形成工程が、過マン
    ガン酸塩の還元により二酸化マンガン層を形成する請求
    項１から１３のいずれかに記載のコンデンサの製造方
    法。