JPH02302019A

JPH02302019A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH02302019A
Application number: JP12218589A
Authority: JP
Inventors: Junji Ozaki; 尾崎　潤二; Yoichi Aoshima; 青島　洋一; Kenji Kuranuki; 健司倉貫; Yasuhiro Obata; 小畑　康弘; Masayuki Taniguchi; 雅幸谷口
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1990-12-14
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JP2870805B2

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、導電性高分子を固体電解質とした固体電解コ
ンデンサおよびその製造方法に関するものである。

従来の技術近年、電子機器の電源回路の高周波化にともない、そこ
に用い、られる電解コンデンサについても高周波特性の
優れたものが要求されている。これに対して、高周波領
域での低インピーダンスを実現するために、電解重合に
より得られる高電導度の導電性高分子を固体電解質とし
て用いた固体電解コンデンサが提案されている。

導電性高分子を固体電解質として用いた固体電解コンデ
ンサでは、絶縁体である陽極化成皮膜上に導電性高分子
層を形成する方法として、陽極化成皮膜上に化学酸化重
合導電性高分子膜を形成し、これを電極として電解重合
を行なう方法が提案されている。すなわち、（１）弁金属よυなる陽極箔の表面に陽極化成皮膜を形
成し、かつこの陽唖酸化皮膜上には酸化剤を用いてビロ
ールなどの化学酸化重合導電性高分子膜を形成し、そし
てこの化学酸化重合導電性高分子膜に導電体を接触ある
いは１　ｍｍ以内の距離に配置して、前記導電体を陽極
として電解重合する方法（特開昭６４−３２６１９号公
報）。

（巧　弁金属よシなる陽極箔の表面に１ＶＡｆｆｆｉ化
成皮膜を形成し、かつ・この陽極化成皮膜上に酸化剤を
用いてピロールなどの化学酸化重合導電性高分子膜を形
成し、そして前記弁金属よりなる陽極箔の端部を切断し
て金属部を露出させ、この露出した金属部分から電解重
合を行う方法（特開昭８４−３２６２０号公報）がある
。

以上の例では、複数個の素子に同時に電解重合高分子膜
を形成しようとする場合については特に言及されていな
いが、（１）の方法では、第８図に示すように、重合液
１中で、個４の弁金属よりなる陽極体２ごとに給電用の
電極（以下重合電甑と称す）３を接触させて、この重合
電極３を正極とし、かつ重合陰柩４との間に電ＦＥを印
加して電解重合を行う構成、（２）の方法では、第９図
に示すように、弁金！寓よυなる陽極化２そのものを正
極とし、電圧を印加して重合を行う購１戎が必要である
。

発明が解決しようとする課題しかしながら、第８図に示した上記従来の（１）の方法
では、コンデンサ素子１個１個に重合電極３を用意し、
それを個々の弁金属より々る陽序体２ごとに接触させる
という煩雑な工程が・必要で、量産化が困難である。

また、第９図に示した上記従来の方法は、比較的容易に
複数個の素子に電解重合高分子膜を形成できるという利
点１はあるものの、弁金属よりなる陽極体２の陽極化成
皮模欠陥部（金属露出部分）と、陰極となる導電性高分
子層が接触するため、製品の漏れ電流が大きい、耐圧が
低いなどの欠点があり、高信頼性の固体電解コンデンサ
を得ることは難しい。

さらに上記従来の（１）　、　（２）の方法では、化学
酸化重合導電性高分子膜を形成する九めに、酸化剤とし
てハロゲン、金属ハロゲン化物、プロトン酸。

過酸化物を用いるため、陽極化成皮膜に及ぼすダメージ
が大きく、その結果、低い漏れ電流、高耐圧の固体電解
コンデンサを得ることは困難である。

本発明はこのような課題を解決するもので、特性、信頼
性に優れ、かつ量産化に適した固体電解コンデンサおよ
びその製造方法を提供することを目的とするものである
。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明は、弁金属よりなる櫛
型の陽極化の表面に陽極化成皮膜を形成し、かつ前記ｌ
！ｌＩｉ！１唖体の突起部に金属酸化物を島状または層
状に均一に付着させ、さらに前記金属酸化物層に接触す
るように配置された櫛型電極を用いて前記陽極化の突起
部突起部性導電子膜を電解重合により形成し、その後、
前記陽極体の突起部を個別に切断して１個のコンデンサ
素子を構成するようにしたものである。

作用上記し九本発明によれば、Ｖ４％化成皮膜の表面に金属
酸化物層を設け、この金属酸化物層を電極として電ＥＥ
を印加し、電解重合を行なうようにしているため、陽極
箔の欠陥部と陰極となる導電性高分子層が直接接触する
ということはなくなり、その結果、特性、信頼性に優れ
ｔ固体電解コンデンサを得ることができる。また、弁金
１萬よりなる櫛型の陽極体に櫛型電極を接触させて導電
性高分子膜を電解重合するという工法により、容易に複
数個のコンデンサ素子を同時に電解重合できるため、量
産性が大幅に向上する。

実施例以下、本発明の一実施例を第１図〜第７図の添付図面に
もとづいて説明する。

第１図（′＆）および第１図（ｂ）は、本発明の固体電
解コンデンサを製造する念めの電解重合槽の構成を示し
た正面図および側面図である。第２図は弁金属よりなる
櫛型の陽極体の形状の一例を示したものである。弁金属
よりなる陽極体１１としてはアルミニウム箔（厚さ９０
μｍ）を用い、その表面を電気化学的に粗面化し、そし
て化成電圧３５Ｖで陽極化成皮膜を形成し、その後、第
２図に示すような突起部１２を複数個有する形状に切断
した。

そして突起部１２の寸法は５ｍｍ×ＩＱｍｍとした。

なお、切断面に陽極酸化皮膜を形成するため、打ち抜き
後に再変陽甑酸化処理を行った。弁金属よりなる櫛型の
陽極体１１の形状としては矩形状の例を示したが、その
形状および寸法はこれに限定されるものではない。

第３図は、弁金属よりなる櫛型の陽極体１１の突起部１
２に金属酸化物として二酸化マンガン層１３を付着させ
た状態を示したものである。この二酸化マンガン層１３
は、比重１．３の硝Ｉ駿マンガン水溶液中に突起部１２
を所定部分まで浸漬した後、２０５Ｃの６分間の熱分解
により形成した。

第４図は櫛型電極１４の詳細を示したもので、この実施
例においては、櫛型電極１４の例として、矩形状のもの
を示したが、その形状はこれに限定されるものではない
。また、櫛型電極１４の材料としてはステンレス鋼を用
いたが、池の金属でもよく、また導電性を有する金・萬
酸化物、あるいは導電性高分子でもよい。ま乏、ステン
レス鋼の表面にビロール重合膜で被覆した物を用いても
同様の結果が得られる。

以上のようにして準備された弁金属よりなる陽極体１１
と櫛型電極１４を用いて、第１図に示すように、陽極体
１１の突起部１２の二酸化マンガン層１３を付着させｔ
部分に、櫛型電極１４の先端を接触させ、重合液１６（
ピロールＱ、９モア１／／リットル、トリインデロビル
ナフタレンスルホネ−ト０，５モ／ｌ／　／　ＩＪット
ル水溶液）中に浸漬した。

そして電解重合は重合電極である櫛型電極１４を正極と
して重合陰層１ｅとの間に６ｖの定電圧を２０分間印加
して行なった。この重合は、突起部１２の表面で、櫛型
電極１４との接触部分から開始され、１０〜１６分で二
酸化マンガン層１３の表面全体に導電性高分子膜が形成
された。

そしてこの導電性高分子膜を形成した後、第６図（ａ）
（ｂ）に示すように、導電性重合膜１了の所定の部分に
カーボン塗料層１８および銀塗料層１９を形成し、突起
部１２を図中に二点鎖線で示した切断箇所で個別に切断
して１個のコンデンサ素子とし、そして第６図に示すよ
うに陰極リード２ｏを半田付けにより接合した。また陽
極リード２１は弁金属よりなる陽極体１１の二酸化マン
ガン層１３および導電性高分子膜１７の付着していない
部分に溶接により接合し九。

第７図は本発明の一実施例における固体電解コンデンサ
の外観斜視図を示し九もので、外装材１８としてはエポ
キシ樹脂を用い、粉体塗装法により外装した。

第１表ｉｄ本発明の一実施例における固体電解コンデン
サの静電容量、損失角の正接、漏れ電流（１ｏｖ印加、
２分備）、耐圧（１０ｖ／１分電圧上昇時の製品破壊電
圧）の初期特性を示したもので、比較のため、従来例１
として本実施例で示した二酸化マンガン層１３の代わり
に、陽極酸化皮膜上にビロールの化学酸化重合導電性高
分子膜を形成したものの初期特性と、従来例２として本
実施例で示した二酸化マンガン層１３０代わりに、陽極
酸化皮膜上にビロールの化学酸化重合導電性高分子膜を
形成し、さらに弁金、属よりなる陽極体の突起部の先端
を切断して金属部を露出させ、この露出しｔ金属部分か
ら電解重合を行なったものの初期特性を示した。なお、
化学酸化重合の酸化剤としては過硫酸アンモニウムを用
いた。

（以下余白）第１表上記第１表からも明らかなように、本発明による固体電
解コンデンサは、漏れ電流が小さく、かつ製品耐圧が高
いという特長を持っておシ、さらに、弁金属よシなる櫛
型の陽極体１１と櫛型電極１４を用いた工法により、同
時に複数個のコンデンサ素子を電解重合するという作業
が容易に行える。

なお、上記実施例では導電性高分子としてビロールを用
いたものについて説明したが、チオフェン、フランおよ
びそれらの誘導体でも同様に実施できる。また、支持電
解質としてはトリインプロピルナフタレンスルホネート
について説明したが、これに限定されるものではない。

また、弁金属よりなる陽極体１１としてアルミニウムを
用いた実施例ヲ示したが、タンタル、チタンなどでも適
用できるものである。

発明の効果上記実施例の説明から明らかなように本発明によれば、
弁金属よυなる櫛型の陽極体に櫛型電瞳を接触させて導
電性高分子膜を電解重合するという工法を採用している
ため、複数個のコンデンサ素子の電解重合を同時に行な
うことができ、その結果、量産性を大幅に向上させるこ
とができる。

また、陽極化成皮膜の表面に金属酸化物層を設け、かつ
この金属酸化物層を電極として電圧を印加し電解重合を
行なうようにしているため、陽極箔欠陥部と陰極となる
導電性高分子層が接触することはなくなり、その結果、
漏れ電流が小さく、かつ高耐圧で信頼性の高いコンデン
サを得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の固体電解コンテ°ンサを製
造するための電解重合槽の構成を示したもので、（ａ）
は正面図、（′ｂ）は側面図、第２図は弁金属よりなる
櫛型陽極体の形状を示す正面図、第３図は同櫛型陽極体
上に二酸化マンガン層を付着させた状態を示す正面図、
第４図は櫛型電極の形状を示す正面図、第５図は同櫛型
陽極体に導電性高分子膜、カーボン塗料層、銀塗料層を
横１した状態を示し友もので、（ＩＬ）は縦断面図、（
ｂ）は側断面図、第６図′はコンデンサ素子個体からリ
ードを引き出した状態を示す縦断面図、第７図は固体電
解コンデンサの外観斜視図、第８図および第９図は従来
における電解重合槽の構成を示す模式図である。１１・・・・・・櫛型陽極体、１２・・・・・・突起部
、１３・・・・・二酸化マンガン、１４・・・・・・櫛
型電極、１６・・・・・・重合液、１６・・・・・・重
合陰嘩、１７・・・・・・導電性高分子膜、１８・・・
・・・カーボン塗料、１９・・・・・・銀塗料、２ｏ・
・・・・・陰極リード、２１・・・・・・陽極リード。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名１ｆ
−−−ネＳ　　雪Ｌ７多ら１ゴにイ参１２−突起部ｆ３−　二酸化マン大゛ンｔ４−　猜霞電曝Ｉ５−　重合液ｔＺ　　　　　ｔＺ　　　　ｔＺ１３・・・二駿化マン汝ン贋第３図第４図　　　　　　　／ｌ“−ｍ宣’＠＝′Ｆｈ−ｌγ
−導！、杭高分＋饗第５図　　　　　　　　　１９−採１１計層（α） π　・−１極ソート” 菓６図　　　　　　　　　　２を−゛−揚≧′−′第７
図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）弁金属により構成され、かつ突起部を複数個有す
る櫛型の陽極体の表面に陽極化成皮膜を形成し、かつ前
記陽極体の突起部に金属酸化物を島状または層状に均一
に付着させ、さらに前記金属酸化物層に接触するように
配置された櫛型電極を用いて前記陽極体の突起部に導電
性高分子膜を電解重合により形成し、その後、前記陽極
体の突起部を個別に切断して１個のコンデンサ素子を構
成することを特徴とする固体電解コンデンサ。
（２）金属酸化物がマンガン酸化物である特許請求の範
囲第１項記載の固体電解コンデンサ。
（３）弁金属により構成され、かつ突起部を複数個有す
る櫛型の陽極体の表面に陽極化成皮膜を形成する工程と
、前記陽極体の突起部に金属酸化物を島状または層状に
均一に付着させ、さらに前記金属酸化物層に接触するよ
うに配置された櫛型電極を用いて前記陽極体の突起部に
導電性高分子膜を電解重合により形成する工程と、前記
陽極体の突起部を個別に切断して１個のコンデンサ素子
を構成する工程とを備えたことを特徴とする固体電解コ
ンデンサの製造方法。
（４）金属酸化物層に接触するように配置された櫛型電
極が、導電性を有する金属，金属酸化物，導電性高分子
のいずれか、もしくはそれらの複合体であることを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載の固体電解コンデンサ
の製造方法。