JPH0274020A - 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 本発明は電解コンデンサの固体電解質となる導電性高分
子薄膜を、陽極酸化皮膜上に形成させる固体電解コンデ
ンサの製造方法に関するものである。

従来の技術 最近、電気機器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においてインピーダン
スが低く、小型大容量化への要求が高まっている。従来
、高周波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
ンサなどが用いられている。またその他にアルミニウム
乾式電解コンデンサや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。アルミニウム乾式電解コン
デンサでは、エツチングを施した陽、陰極アルミニウム
箔を紙のセパレータを介して巻取り、液状の電解質を用
いて構成される。又、アルミニウムやタンタル固体電解
コンデンサでは前記アルミニウム電解コンデンサの特性
改良のため電解質の固体化がなされている。この固体電
解質形成法は硝酸マンガン液に陽極箔を浸貴し、３５０
ｃ前後の高温炉中にて熱分解し、二酸化マンガン層を形
成させる。このコンデンサの場合、電解質が固体のため
に高温における電解質の流出、低温域での凝固から生ず
る機能低下などの欠点がなく、液状電解質と比べて良好
な周波数特性、温度特性を示す。また、近年では７．７
，８．８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）塩等
の有機半導体を固体電解質として用いた固体電解コンデ
ンサが開発されている。

発明が解決しようとする課題 このように種種のコンデンサが使用されているが、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難しく、壕だ積層セラ
ミンクコンデンサは小型大容量の要望から生１れたもの
であるが価格が非常３て高くなるということと、温度特
性が悪いことなどの欠点を有している。また、アルミ電
解コンデンサは酸化皮膜の損傷がおき易いために酸化皮
膜と陰極の間に電解質層を設は随時損傷を修復する必要
がある。このため電解質に液状のものを使用しているも
のは、電解質の液漏れやイオン電導性などの理由から経
時的に静電容量の減少や損失の増大をもたらす事と高周
波特性、低温領域での損失が大きいなどの欠点を有して
いる。次に固体電解質のものについて述べると、高温で
数回熱分解すること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域での
損失は十分に小さいとは言えない。電解重合によって得
られる導電性高分子の導電率はＩＯ”Ｓ／αに達するも
のも知られており、このよなな高分子を電解質として用
いれば、周波数特性の優れた固体電解コンデンサが実現
できる。だだ、誘電体皮膜を有する陽極上ではその損傷
部分からしか電解重合膜が成長せず、電極全表面を完全
に被覆することは困難であり、−力計電体皮膜を電解重
合膜形成後に生成する方式も可能であるが、この場合電
解重合膜が劣化しやすいという問題点を有する。さらに
上記いずれかの方式を採用する場合においても電解質に
接して対極を別途構成しなければならず、製造工程が複
雑になるのは免れない。

本発明は上記問題点を解決するもので、劣化の少ない電
解重合膜が簡単な工程で得られた製造方法の提供を目的
とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するもので、その技術的手段は
誘電体皮膜を有する弁金属からなる第１の電極と、前記
第１の電極に対向して設けられた第２の電極とを備え、
前記第２の電極を反応電極とし、外部に設けられた対極
と第２の電極との間に電圧を印加し、第１と第２の電極
間に導電性電解重合膜を形成させることを特徴とする固
体電解コンデンサの製造方法にある。

作用 本発Ｆ８ＩＡｔｉ、別途離隔して設けた対極と第２の電
極との間で電解重合反応を行わせるため、誘電体皮膜を
有する電極上に電解重合で得られる導電性高分子膜を均
一に形成でき、しかも第２の電極をそのまま電解コンデ
ンサの陰極として使用することが可能であり、小型・高
性能の固体電解コンデンサを容易に得ることができる。

実施例 以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例における固体電解コンデンサ
の製造方法を説明するだめの装置断面図である。図にお
いて、反応容器１２中に重合溶液９を満たし、その中に
陽極酸化（化成）によ９表面に陽極酸化皮膜３を有する
弁金属２（例えばアルミニウム、タンタル、チタン、及
びこれらの合金など）を浸漬し、前記陽極酸化皮膜３に
、別の導電性高分子膜形成可能な電極６をセパレータ紙
４を介して近接設置する。そして前記弁金属２と電極６
の間の距離よりも大きい位置に電解重合用対極１０を設
け、前記電極６を陽極、電解重合用対極１０を陰極とし
この間に定電圧を加えると、電極６上に電解重合で形成
される導電性高分子膜が時間とともに厚く成長していき
、前記セパレータ紙４と電極の間に電解重合膜（図示せ
ず）が固体電解質として形成される。１１は接続線であ
る。このようにして作成された固体電解コンデンサの断
面概観図を第３図に示す。１．７は陽、陰極リード線、
陰極リード線、２は弁金属、３は陽極酸化皮膜、４はセ
パレータ紙、５は電解重合膜、６は電極、８は外装材で
ある。

以下に更に詳細に述べる。

〈実施例１〉 第１図に示すような構成の製造装置を用い、重合性モノ
マー（ピロール　　　　Ｃ４Ｈ，ＮＨ）■ ０、５　Ｍ＃３　、　　ポリアクリルアミド−２−メチ
ルプロパンスルフオン酸ナトリウム（ＣＨ２ＣＨ［Ｃ０
ＮＨＣ（ＣＨ３）　２−ＣＨ２Ｓ　Ｏ，Ｎａ　］−）ｎ
１％８、硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯｓ　）　２　）　０
．２　Ｍ／−ｅ　、溶媒（Ｈ２Ｏ）１５０ｃｃの水溶液
組成からなる重合溶液９中に表面をエツチングし陽極酸
化皮膜層３を形成したアルミニウム箔からなる弁金属２
をセパレータ紙４を巻き付けて入れ、そのセパレータ紙
４の表面に電極６を接触させる。ここで電極６は■Ｔｏ
を塗布した導電ガラスを用い、この電極６に対して電解
重合用対極ＩＯには白金板を用いた。この状態で３ボル
トの定電圧を電極６を陽極とじて電極６−電解重合用対
極１０間に印加すると数分で電極６表面全体に導電性電
解重合膜５が形成される。その後も定電圧を印加し続け
ると導電性電解重合膜５がセパレータ紙４を介して陽極
酸化皮膜層３上と接触してくる。これを３時間続けると
陽極酸化皮膜層３上全体に導電性電解重合膜５が形成さ
れた。次に、陽極リード線１及び陰極リード線７を付は
外装材８で覆って第３図に示すコンデンサを作成し、イ
ンピーダンス等の特性の測定を行うが、今度はアルミニ
ウム箔からなる弁金属２を陽極とし、導電ガラスからな
る電極６をそのまま陰極として使用する。ここでできた
コンデンサの初期特性を第２表に示す。尚、比較のため
に従来のコンデンサ（２５Ｖ、１．ＡＩＦ）の特性を第
１表に示す。

以下余白 第１表　コンデンサ特性 第２表　コンデンサ特性 今回使用した弁金属２であるアルミニウム陽極箔の液中
容量は３７０　ｎＦ　（１２０Ｈｚ　）であるので容量
達成率は８６％である。まだ１ＭＨｚのインビダンスは
１９ミリオームという値で従来コンデンサと比べて高性
能のコンデンサを得ることができた。

〈実施例２〉 重合性モノマー（ピロール）０．５Ｍ／影、フタル酸（
０，０２Ｍ／−８）　、；ｔ！　！Ｊ　ライニルアルコ
ール（１％）、・硝酸マンガン（０，２Ｍ／Ａ）、水（
１５０ｃｃ　）の水溶液からなる重合溶液９を用いて実
施例１と同様の方法でコンデンサを作製した。

このコンデンサの初期特性を第３表に示す。

第３表　コンデンサ特性 実施例１よりも容量達成率は良くなり、インピーダンス
、損失は・ｊ・さくなった。

く重施例３〉 陽極酸化皮膜層３を有する弁金属２をタンタルとして実
施例２と同様の方法でコンデンサを試作した。このコン
デンサの初期特性を第４表に示す。

第４表　コンデンサ特性 弁金属２であるタンタル陽極の液中容量は１１，３（、
ｃ＋Ｆ）であるので容量達成率は８７３％であり、ＩＭ
Ｈｚでのインピーダンスは０１１２オームでアラた。

・Ｊ、実施例４ン 電極６をステンレス板とし、その他は実施例１と同様の
方法でコンデンサを試作した。なお、このステンレス板
の表面は酸で洗浄し不純物を取り除いた状態である。こ
のコンデンサの初期特性を第５表に示す。

第５表　コンデンサ特性 〈実施例５〉 本実施例に用いた製造装置の断面概観図を第２図に示す
。

重合性モノマー（ピロール）０．５Ｍ／、、ｅ、ポリグ
イニルスルフオン酸ナトリウムｒ−ＣＨ２ＣＨ（ＳＯ３
Ｎａ）−Ｊｎ　１％、硝酸マンガンｒＭｎ（ＮＯ３）　
２　］　０．２　Ｍ／ａ、溶媒（水）１５０ｃｃ　から
なる水溶液からなる重合溶液９中に酸化皮膜３を形成し
たアルミニウム箔からなる弁金属２をセパレータ紙４を
巻き付けて入れ、そのセパレータ紙４の表面に電極６を
接触させる。ここで電極６には表面処理したアルミニウ
ム板を用い、電解重合用対極１０には白金板を用いた。

第２図に示すように、電極６であるアルミ板に電圧を印
加すると同時に弁金属２であるアルミ箔にも同じ電圧を
印加する。１１はその接続線を示す。弁金属２、電極６
を陽極とし、電解重合用対極１０を陰極として、この間
に印加する印加電圧を３ボルトとしこれを３時間続ける
と導電性電解重合膜５が陽極表面全体に形成した。得ら
れたコンデンサの断面概観図は第３図に示す通りである
。ここで得られたコンデンサの初期特性を第６表に示す
。容量達成率は良くなり、損失も小さくなった。

第６表　コンデンサ特性 発明の効果 以上のように本発明は、誘電体皮膜を有する弁金属から
なる第１の電極表面に第２の電極を近接し、別に電解重
合用対極を設けた構成で電解重合を行ない、第２の電極
表面に導電性電解重合膜を成長させるとわずかに離れて
いる陽極表面に接触し、第１の電極と第２の電極との間
に電解重合膜を形成させる固体電解コンデンサの製造方
法を提供するもので、このようにして得られる導電性電
解重合膜を陽極酸化皮膜層上に均一に、強固に形成させ
ることが可能で、またカーボンペーストや銀ペーストな
どを使って陰極を作る必要がないため工程を少なくする
ことができる。これによって作られる固体電解コンデン
サは、初期容量が大きく、かつ容量経時変化が著しく小
さくなり、まだ液体電解質と比べ損失、高周波インピー
ダンス。

ＬＣ，などが小さくなる。更に温度変化による容量など
の各特性の変化も少なくなυその効果は大きい。

【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を実現する製造装置の断面概観図
、第３図は本発明の製法により得られた固体電解コンデ
ンサの断面概観図である。 ２・・・弁金属、３・・・陽極酸化皮膜、り紙、５・・
・電解重合膜、６・・・電極、ｌＯ・・・電解重合用対
極。 ４・・・セハレー ９・・・重合溶液、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体皮膜を有する弁金属からなる第１の電極と
   、前記第１の電極に対向して設けられた第２の電極とを
   備え、前記第２の電極を反応電極とし、外部に設けられ
   た電解重合用対極と第２の電極との間に電圧を印加し、
   第１と第２の電極間に導電性電解重合膜を形成させるこ
   とを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
2. （２）電解重合モノマーとしてピロール誘導体、チオフ
   ェン誘導体を用い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。
3. （３）弁金属としてＴａ、Ａｌを、そして第２の電極も
   弁金属と同じ金属からな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。