JP3401447B2 - 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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Description
ンデンサやタンタルコンデンサ等の固体電解コンデンサ
のコンデンサ素子の構造を変更した固体電解コンデンサ
及びその製造方法に関する。
素子の一例を、図2及び図3に示す。
末焼結体1、誘電体酸化皮膜2、固体電解質層3,
3’、グラファイト層4及び銀ペースト層5から構成さ
れている。微粉末焼結体1は、弁作用金属である。微粉
末焼結体1は、陽極引出し用とされている。
成されるものである。固体電解質層3’は、誘電体酸化
皮膜2とグラファイト層4との間に形成されている。固
体電解質層3,3’は、二酸化マンガンや導電性高分子
からなるものである。グラファイト層4は、カーボンか
らなるものである。
及び銀ペースト層5は、陰極引出し用とされている。
い固体電解質層3,3’と導電率の高い銀ペースト層5
との界面抵抗の低減を目的として用いられている。
緩和と、グラファイト層4が誘電体酸化皮膜2に直に接
触することによる電界集中の阻止とを目的として用いら
れている。
コンデンサ素子の固体電解質層3,3’は、外的ストレ
スの緩和のために所定の厚みが必要となる。ちなみに、
固体電解質層3,3’の厚みは、少なくとも1μm(通
常5〜30μm)以上となっている。
粉末焼結体1の外周に形成するためには、多大な工数及
び時間を必要とする。すなわち、たとえば二酸化マンガ
ンで形成する場合、複数回の硝酸マンガンへの浸漬や熱
分解が必要となる。
回の化学酸化重合法あるいは複雑な電解重合法が用いら
れる。何れにしても、微粉末焼結体1の外周に固体電解
質層3,3’を形成する際、多大な工数及び時間が必要
となる。
たものであり、特性の低下を招くことなく、製造工数及
び時間の短縮化を図ることができる固体電解コンデンサ
及びその製造方法を提供することができるようにするも
のである。
解コンデンサは、窪みを有する弁作用金属の微粉末焼結
体と、窪みを含む微粉末焼結体の外周に陽極酸化により
形成された誘電体酸化皮膜と、窪み部分の誘電体酸化皮
膜の外周に形成された固体電解質層と、誘電体酸化皮膜
の外周に直に形成されたグラファイト層と、グラファイ
ト層の外周に形成された銀ペースト層とを備えることを
特徴とする。また、固体電解質が導電性高分子であるよ
うにすることができる。また、グラファイト層の導電率
が10〜100S/cmであるようにすることができ
る。また、グラファイト層は、高抵抗グラファイト及び
低抵抗グラファイトの組合わせからなるようにすること
ができる。請求項5に記載の固体電解コンデンサの製造
方法は、窪みを含む微粉末焼結体の外周に陽極酸化によ
り誘電体酸化皮膜を形成する第1の工程と、窪み部分の
誘電体酸化皮膜の外周に固体電解質層を形成する第2の
工程と、誘電体酸化皮膜の外周にグラファイト層を直に
形成する第3の工程と、グラファイト層の外周に銀ペー
スト層を形成する第4の工程とを備えることを特徴とす
る。また、第2の工程には、導電性高分子により固体電
解質を形成する工程が含まれるようにすることができ
る。また、第3の工程には、導電率が10〜100S/
cmのグラファイト層を形成する工程が含まれるように
することができる。また、第2の工程には、固体電解質
層をポリアニリンで形成する工程が含まれるようにする
ことができる。また、第2の工程には、固体電解質層を
ポリチオフェンで形成する工程が含まれるようにするこ
とができる。また、第3の工程には、高抵抗グラファイ
ト及び低抵抗グラファイトの組合わせによりグラファイ
ト層を形成する工程が含まれるようにすることができ
る。本発明に係る固体電解コンデンサ及びその製造方法
においては、グラファイト層を高抵抗とするとともに、
固体電解質層を、誘電体酸化皮膜とグラファイト層との
間には形成せず、微粉末焼結体の窪み内にのみ形成し、
グラファイト層を誘電体酸化皮膜の外周に直に形成する
ことで、外的ストレスの緩和と、グラファイト層が誘電
体酸化皮膜に直接接触することによる電界集中の阻止と
を可能とするようにする。
て説明する。
るコンデンサ素子の一実施の形態を示す断面図である。
なお、以下に説明する図において、図2及び図3と共通
する部分には同一符号を付すものとする。
焼結体1、誘電体酸化皮膜2、固体電解質層3、グラフ
ァイト層4及び銀ペースト層5が形成されている。
み1aを有している。微粉末焼結体1は、陽極引出し用
とされている。誘電体酸化皮膜2は、陽極酸化によって
形成されるものである。
性高分子を用いることができる。グラファイト層4は、
カーボン層を用いることができる。また、グラファイト
層4の導電率は、10〜100S/cmとした低い値と
されている。これら固体電解質層3、グラファイト層4
及び銀ペースト層5は、陰極引出し用とされている。
1a内にのみ形成されている。すなわち、誘電体酸化皮
膜2とグラファイト層4との間には、固体電解質層3が
形成されないようになっている。これにより、グラファ
イト層4が誘電体酸化皮膜2の外周に直に形成されてい
る。
て、誘電体酸化皮膜2とグラファイト層4との間には、
1μm以下の固体電解質層3の薄膜あるいは不均一かつ
薄い固体電解質層3の薄膜が存在する場合もある。
な工数及び時間が必要となるが、固体電解質層3を、微
粉末焼結体1の窪み1a内にのみ形成することで、工数
及び時間が大幅に削減される。ちなみに、グラファイト
層4は、固体電解質層3に比べ、比較的短時間で形成す
ることができる。
うに、10〜100S/cmとした低い値とされてい
る。このため、グラファイト層4を、誘電体酸化皮膜2
の外周に直に形成した場合であっても、グラファイト層
4は高抵抗であるため、電界集中による固体電解コンデ
ンサの特性劣化が防げる。
4により、外的ストレスの緩和効果をもたせることがで
きる。
×厚さ1.8mmのタンタルの微粉末焼結体1を、リン
酸水溶液中に浸し、20Vで陽極酸化して誘電体酸化皮
膜2を形成した。
焼結体1の窪み1a内に導電性高分子ポリピロールによ
り固体電解質層3を形成した。このとき、微粉末焼結体
1の外周に固体電解質層3が形成されないようにした。
ただし、固体電解質層3が形成された場合でも、厚みは
1μm以下と極めて薄く、また不均一であった。
体酸化皮膜特有の干渉色を有していた。次に、窪み1a
内に固体電解質層3を形成した微粉末焼結体1を、グラ
ファイト浴中にて浸漬及び引上げを繰返し、誘電体酸化
皮膜2の外周に直にグラファイト層4を形成した。
率は、35S/cmであった。次いで、グラファイト層
4の外周に銀ペースト層5を形成し、固体電解コンデン
サのコンデンサ素子を得た。
特性(容量、誘電正接、漏れ電流)を測定したところ良
好な特性が得られた。さらに、コンデンサ素子に、陽・
陰極端子を接続するとともに、モールドを外装させて固
体電解コンデンサとした場合においても良好な特性が得
られた。
1に示す。表1には、1kHzでの容量、100kHz
での等価直列抵抗値(ESR)、6.3V/1分間充電
後の漏れ電流値が記載されている。
を、ポリピロールからポリアニリンに変更し、他の工程
は実施例1と同様とした。得られたコンデンサ素子及び
固体電解コンデンサの特性を、表1に示す。
を、ポリピロールからポリチオフェンに変更し、他の工
程は実施例1と同様とした。得られたコンデンサ素子及
び固体電解コンデンサの特性を、表1に示す。
を、ポリピロールから二酸化マンガンに変更し、他の工
程は実施例1と同様とした。得られたコンデンサ素子及
び固体電解コンデンサの特性を、表1に示す。
電率を80S/cmの物質に変更し、他の工程は実施例
1と同様とした。得られたコンデンサ素子及び固体電解
コンデンサの特性を、表1に示す。なお、表1から明ら
かなように、グラファイトの導電率が上昇すると漏れ電
流特性が上昇することが分かる。
結体1の窪み1a内にポリピロールにより固体電解質層
3を形成し、外周に導電率35S/cmの高抵抗のグラ
ファイト層4を形成した。引続き、導電率200S/c
mの低抵抗のグラファイトと銀ペースト層5とを形成し
た。すなわち、グラファイト層4を高抵抗グラファイト
及び低抵抗グラファイトの組合わせとした。また、得ら
れたコンデンサ素子を用いて固体電解コンデンサを作製
した。得られたコンデンサ素子及び固体電解コンデンサ
の特性を、表1に示す。
性高分子ポリピロールを微粉末焼結体1の窪み1a内に
形成した後、さらに導電性高分子ポリピロールの重合を
繰返し、微粉末焼結体1の外周に導電性高分子ポリピロ
ールを10μmの厚さまで形成した。
層5を形成してコンデンサ素子を得た。得られた銀ペー
スト後のコンデンサ素子のコンデンサ特性(容量、誘電
正接、漏れ電流)を測定したところ良好な特性が得られ
た。さらに、コンデンサ素子に陽・陰極端子接続後、モ
ールド外装して得られた固体電解コンデンサにおいても
良好な特性が得られた。得られたコンデンサ素子及び固
体電解コンデンサの特性を表1に示す。
イト層4を高抵抗とするとともに、固体電解質層3を、
誘電体酸化皮膜2とグラファイト層4との間には形成せ
ず、微粉末焼結体1の窪み1a内にのみ形成し、グラフ
ァイト層4を誘電体酸化皮膜2の外周に直に形成するこ
とで、外的ストレスの緩和と、グラファイト層4が誘電
体酸化皮膜2に直接接触することによる電界集中の阻止
とを可能とすることができる。
も、従来の固体電解コンデンサと同等の特性を有する固
体電解コンデンサが得られる。
イト層4との間への固体電解質層3の形成を省くこと
で、製造工程及び製造時間の短縮が可能となる。ちなみ
に、本実施の形態で得られるコンデンサ素子の製造時間
は、1〜2時間と極めて短く、従来の製造時間に比べて
1/30〜1/2に短縮することが可能となる。しか
も、製造工程の短縮により、設備投資額の低減も可能と
なる。
ンサ及びその製造方法によれば、グラファイト層を高抵
抗とするとともに、固体電解質層を、誘電体酸化皮膜と
グラファイト層との間には形成せず、微粉末焼結体の窪
み内にのみ形成し、グラファイト層を誘電体酸化皮膜の
外周に直に形成することで、外的ストレスの緩和と、グ
ラファイト層が誘電体酸化皮膜に直接接触することによ
る電界集中の阻止とを可能とするようにしたので、特性
の低下を招くことなく、製造工数及び時間の短縮化を図
ることができる。
素子の一実施の形態を示す断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 窪みを有する弁作用金属の微粉末焼結体
と、 前記窪みを含む前記微粉末焼結体の外周に陽極酸化によ
り形成された誘電体酸化皮膜と、 前記窪み部分の前記誘電体酸化皮膜の外周に形成された
固体電解質層と、 前記誘電体酸化皮膜の外周に直に形成されたグラファイ
ト層と、 前記グラファイト層の外周に形成された銀ペースト層と
を備えることを特徴とする固体電解コンデンサ。 - 【請求項2】 前記固体電解質層が導電性高分子である
ことを特徴とする請求項1記載の固体電解コンデンサ。 - 【請求項3】 前記グラファイト層の導電率が10〜1
00S/cm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。 - 【請求項4】 前記グラファイト層は、高抵抗グラファ
イト及び低抵抗グラファイトの組合わせからなることを
特徴とする請求項1又は2に記載の固体電解コンデン
サ。 - 【請求項5】 窪みを含む微粉末焼結体の外周に陽極酸
化により誘電体酸化皮膜を形成する第1の工程と、 前記窪み部分の前記誘電体酸化皮膜の外周に固体電解質
層を形成する第2の工程と、 前記誘電体酸化皮膜の外周にグラファイト層を直に形成
する第3の工程と、 前記グラファイト層の外周に銀ペースト層を形成する第
4の工程とを備え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6】 前記第2の工程には、導電性高分子によ
り前記固体電解質層を形成する工程が含まれることを特
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。 - 【請求項7】 前記第3の工程には、導電率が10〜1
00S/cmのグラファイト層を形成する工程が含まれ
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。 - 【請求項8】 前記第2の工程には、前記固体電解質層
をポリアニリンで形成する工程が含まれることを特徴と
する請求項5記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項9】 前記第2の工程には、前記固体電解質層
をポリチオフェンで形成する工程が含まれることを特徴
とする請求項5記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項10】 前記第3の工程には、高抵抗グラファ
イト及び低抵抗グラファイトの組合わせにより前記グラ
ファイト層を形成する工程が含まれ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。
Priority Applications (1)
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JP00075699A JP3401447B2 (ja) | 1999-01-05 | 1999-01-05 | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
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JP5890986B2 (ja) * | 2011-08-31 | 2016-03-22 | ローム株式会社 | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
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1999
- 1999-01-05 JP JP00075699A patent/JP3401447B2/ja not_active Expired - Fee Related
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