JPH01310530A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はコンデンサ特性、特に高周波特性及び信頼性の
すぐれた固体電解コンデンサの製造方法に関するもので
ある。

従来の技術 近年、電気機器回路のディジタル化にともなって、そこ
に使用されるコンデンサも高周波領域でのインピーダン
スが低く、小型大容量のものへの要求が高まっている。

従来、高周波領域用のコンデンサとしては、プラスチッ
クフィルムコンデンサ、マイカコンデンサ、積層セラミ
ックコンデンサが用いられているが、フィルムコンデン
サおよびマイカコンデンサでは形状が大きくなってしま
うために大容量化がむずかしく、また積層セラミックコ
ンデンサでは、小型大容量になればなるほど、温度特性
が悪くなり、価格が非常に高くなるという欠点がある。

一方、大容量タイプのコンデンサとして知られるものに
、アルミニウム乾式電解コンデンサあるいはアルミニウ
ムまたはタンタル固体電解コンデンサなどがある。これ
らのコンデンサは誘電体となる陽極酸化皮膜を非常に薄
くできるために大容量が実現できるのであるが、その反
面、酸化皮膜の損傷がおきやすいために、酸化皮膜と陰
極の間に損傷を修復するための電解質を設ける必要があ
る。アルミニウム乾式電解コンデンサでは、エツチング
をほどこした陽、陰極アルミニウム箔を紙のセパレータ
を介して巻き取り、液状の電解質をセパレータに含浸し
て用いている。

このため、電解質の液漏れ、蒸発等の理由により経時的
に静電容量の減少や損失（ｔａｎδ）の増大が起ると同
時に、電解質のイオン伝導性により高周波特性および低
温特性が著しく劣る等の欠点を有している。又、アルミ
ニウム、タンタル固体電解コンデンサでは、上記アルミ
ニウム乾式電解コンデンサの欠点を改良するために固体
電解質として二酸化マンガンが用いられている。この固
体電解質は硝酸マンガン水溶液に陽極素子を浸漬し、２
５０〜３５０Ｃの温度で熱分解して得られている。この
コンデンサの場合、電解質が固体のため、高温における
電解質の流出、低温域での凝固から生ずる性能の低下な
どの欠点がなく、液状電解質を用いたコンデンサに比し
て良好な周波数特性および温度特性を示すが、硝酸マン
ガンの熱分解による酸化皮膜の損傷及び二酸化マンガン
の比抵抗が高いことなどの理由から、高周波領域のイン
ピーダンスあるいは損失は積層セラミックコンデンサあ
るいはプラスチックフィルムコンデンサと比較して１け
た以上高い値となっている。

前記の問題点を解決するために固体電解質として導電性
が高く、陽極酸化性のすぐれた有機半導体（７，７，ｓ
、　ｓ−テトラシアノキノジメタン錯体：以下ＴＣＮＱ
錯体と記す）を用いることが提案されている。この有機
半導体は有機溶媒に溶解したり、加熱による電解などの
手段を用いて酸化皮膜に含浸塗布することが可能であり
、ＭｎＯ２を含浸する際に生ずる熱分解による酸化皮膜
の損傷を防ぐことができる。ＴＣＮＱＣＮ上導電性が高
く、陽極酸化性のすぐれたもので、高周波特性が良好で
大容量のコンデンサが可能となる。たとえば、丹羽信−
氏によりＮ−ｎ−プロピルあるいはＮ−１ｓｏ−プロピ
ルイソキノリンとＴＣＮＱからなる有機半導体を固体電
解質として用いる発明が出願されている（特開昭５８−
１７６０９号公報）。前記発明によると捲回型アルミニ
ウム電解コンデンサへのＴＣＮＱ塩の含浸がＴＣＮＱ塩
を加熱溶融することによυ行われ、これによりＴＣＮＱ
塩と酸化皮膜との強固な結合が達成され、ＴＣＮＱ塩の
高電導性の寄与にも助けられて、周波数特性および温度
特性が著しく改良されたアルミニウムコンデンサが製造
されるとしている。このようなＴＣＮＱ塩にもとづく有
機半導体を固体電解質として用いることは、ＴＣＮＱ塩
が二酸化マンガンに比して高い導電性と高い陽極酸化能
力（修復作用）を有するため二酸化マンガンを用いた固
体電解コンデンサに比して周波数特性と温度特性共に優
れた性能を可能にする。この発明によるとＮ位をアルキ
ル基で置換したイソキノリウムをカチオンとしたＴＣＮ
Ｑ塩を酸化皮膜に加熱溶融することによシ含浸すること
になっている。

発明が解決しようとする課題 更に、近年、ピロール、チオフェンなどの複素環式化合
物の重合体を陽極体上に形成して、固体電解して利用し
ようとする提案がなされている。

電解重合反応はモノマーの電解酸化という反応過程よシ
誘電体となる酸化皮膜上へ皮膜を破壊せずには重合膜を
つけることはできない。また、酸化皮膜を形成する前に
、電解重合膜を弁金属上につけてその後、化成反応によ
り、酸化皮膜を形成することができるが、この場合、電
解重合膜を介して化成反応を行うことになるので、電解
重合膜の変質をきたしたシ、弁金属との付着性の低下を
生じ、弁金属上に良好な電解重合膜を形成することは困
難であった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、コンデンサ
特性、特に高周波特性及び信頼性特性に優れた、電解重
合膜を用いた固体電解コンデンサの製造方法の提供を目
的とするものでちる。

課題を解決するだめの手段 本発明は上記目的を達成するもので、その技術的手段は
、コンデンサ用陽極側リード電極を有する誘電体皮膜付
の弁金属からなる箔を準備し、貫通孔を有する絶縁板を
、前記リード電極が貫通孔を挿通するように少なくとも
３枚挿設する工程と、前記リード電極、絶縁板付の箔全
体を二酸化マンガン膜で覆う工程と、前記絶縁板の少な
くとも１個を取除いてリード電極の一部表面を導体化す
る工程と、これらを電解重合溶液中に浸漬して、リード
電極を陽極として電解重合反応を行わせ、リード電極、
絶縁板付の箔全体に重合膜を形成させる工程と、少なく
とも１個の絶縁板を残して他の絶縁板を取除きリード電
極と電解重合膜との隔絶化を図る工程とを具備する固体
電解コンデンサの製造方法にある。

作用 本発明は、少なくとも３枚の絶縁板を用いることにより
、コンデンサ用陽極側リード電極を電解重合用の一方の
電極としても用いることができ、極めて簡便な方法で電
導性の優れた電解重合膜をＭｎＯ２膜上に生成すること
ができ、高周波特性の優れた固体電解コンデンサが得ら
れる。

実施例 以下に本発明の詳細な説明する。

第１図に本発明の一実施例における固体電解コンデンサ
の製造方法を説明する模式図を示す。第１図（ａ）に示
す、コンデンサ用陽極側リード電極１を有する、Ｔａ２
０＝からなる酸化皮膜２付のＴａからなる箔を準備し、
第１図（ｂ）に示すように、少なくとも３枚の絶縁板（
この場合は耐熱性プラスチノクスノワノシャ）４を挿設
する。次に硝酸マンガン水溶液に浸漬して、２５０〜３
５０Ｃで熱分解処理することにより、ＭｎＯ２膜（第２
図参照）５をＴａ２Ｏ，からなる酸化皮膜２上に付着す
る。この処理を１〜４回繰返し行う。この処理後のワッ
シャ４の上部のコンデンサ用陽極側リード電極１の表面
はＭｎＯ２によシ、高抵抗化されている。次にワッシャ
４の１枚をはずすことにより、リード電極１のＴａ、　
０５に近い距離の一部の表面を導体化する。次に、これ
を陽極にして、ピロール又はチオフェンの誘導体などの
電解重合可能なモノマーと支持電解質と溶媒とからなる
溶液中によシ、電解重合反応を行わせる。重合膜６は第
２図に示したように、リード電極１の導体化され部分よ
り重合膜６が徐々に下部側に成長していく。第２図は重
合膜６がＭｎＯ□膜５上膜形上される途中の段階を示し
ている。重合膜６がＭｎＯ２膜５上あるいはＴａ２０ｉ
（酸化皮膜２）とＭｎＯ２膜５のすき間に十分に生成さ
れた後、表面を溶媒で洗浄し、溶媒の乾燥処理を行う。

その後、残りのワッシャ４のうち１枚を除去することに
より、リード電極１に付着した電解重合膜６も除去する
。次にカーボンペーストや銀ペーストを用いて陰極のリ
ード電極を取）つけて、コンデンサとして仕上げる。最
後に外装処理を行い製品とする。

この方法により電導性のすぐれた電解重合膜がＭｎＯ２
上に生成され、タンタルコンデンサにおいて、硝酸マン
ガンの熱分解処理の回数の低減がはかられ、かつ、耐湿
性の向上がはかられた、高周波特性のすぐれたタンタル
固体電解コンデンサが得られる。

以下にさらに詳しく述べる。

弁金属としてＴａからなる箔を用い、定格１６Ｖ、７μ
Ｆ用のタンタルコンデンサの角形ユニットにおいて、リ
ード電極とＴａとの接触部にテフロンのワッシャを３枚
もうけた。硝酸マンガン水溶液に浸漬し３００Ｃでの熱
分解を１．２．３．４回を行ったものと、同様に７回処
理を行ったものをつくり、ワッシャを１枚とりはずした
後、以下の条件で電解重合膜をＭｎＯ２上に作製した。

溶媒はアセトニトリル、モノマーはピロール０．５　Ｍ
＃？　、電解質はＰ−）ルエンスルホン酸テトラエチル
アンモニウムｏ、　ＩＭ／−１３を用い、対極としては
ｐｔ電極を用いて、陽極電位を３〜５ｖに設定して、３
０　ｍ　ｉ　ｎ〜１２０ｍ１ｎの重合反応を行った洗浄
、乾燥後、上記のワッシャを１枚はずすことによシリー
ド電極と電解重合膜間の絶縁化をはかった。陰極のリー
ド電極をカーボンペーストを塗布後鍋ペーストにより取
り付けた。以下にコンデンサ特性を測定した結果を表に
示す。

以下余白 表から明らかなように電解重合膜を設けた本実施例の方
が容量値が高く、また低いｔａｎδが得られ、硝酸マン
ガンの熱分解回数の低減が可能となった。

またこれらの耐湿性をみるために、外装処理をせずに、
４０Ｃで相対湿度９０％の雰囲気下にこれらのコンデン
サをおいて、特性の変化をみたところ、電解重合膜をつ
けないものは２４Ｈ以内で、ｔａｎδの増加から漏れ電
流の減少がみられた。しかし、電解重合膜をつけたもの
は、５０Ｈ以上初期特性と同等の特性を保った。

発明の効果 以上のように本発明は、弁金属からなる箔とコンデンサ
用陽極側リード電極との接触部に少なくとも３枚の絶縁
板を設け、前記リード電極電解重合を一方の電極として
電解重合反応を行わして電解重合膜を二酸化マンガン膜
上に形成する方法を提供するもので、高周波特性、耐湿
性の優れた固体電解コンデンサが実現できる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例における固体電解
コンデンサの製造方法の手順を示す説明図である。 １・・・コンデンサ用陽極側リード電極、２・・・酸化
皮膜（Ｔａ２０．）３・・・Ｔａ１４・・・ワッシャ、
５−ＭｎＯ２膜、６・・・電解重合膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンデンサ用陽極側リード電極を取り付けた誘電
   体皮膜付の弁金属からなる箔を準備する工程と、前記リ
   ード電極と箔との接触部に、貫通孔を有する絶縁板を、
   前記リード電極が貫通孔を挿通するように少なくとも３
   枚挿設する工程と、前記リード電極及び絶縁板を装着し
   た箔の表面を二酸化マンガン膜で覆う工程と、前記絶縁
   板のうち少なくとも一個を取り除きリード電極の一部を
   露出させる工程と、前記二酸化マンガン膜で被覆された
   リード電極及び絶縁板付の箔を電解重合溶液中に浸漬し
   、リード電極と、前記リード電極と離隔した位置に設け
   られた電解重合用電極との間に電位を印加し、リード電
   極及び絶縁板付の箔表面に重合膜を形成する工程と、前
   記絶縁板のうち少なくとも一個を残して他を取り除きリ
   ード電極と電解重合膜との隔絶化を図る工程とを具備す
   ることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
2. （２）弁金属がＴａである請求項１記載の固体電解コン
   デンサの製造方法。
3. （３）硝酸マンガン水溶液に浸漬後熱処理を行う工程を
   複数回繰り返すことにより二酸化マンガン膜を形成する
   請求項１記載の固体電解コンデンサの製造方法。
4. （４）電解重合溶液が電解重合可能なモノマーと支持電
   解質と溶媒とからなる請求項１記載の固体電解コンデン
   サの製造方法。
5. （５）電解重合可能なモノマーがピロール誘導体又はチ
   オフェン誘導体のいずれかである請求項４記載の固体電
   解コンデンサの製造方法。