JPH0274021A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサの製造方法

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JPH0274021A
JPH0274021A JP63227021A JP22702188A JPH0274021A JP H0274021 A JPH0274021 A JP H0274021A JP 63227021 A JP63227021 A JP 63227021A JP 22702188 A JP22702188 A JP 22702188A JP H0274021 A JPH0274021 A JP H0274021A
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JP
Japan
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coupling agent
anode
electrolytic capacitor
solid electrolytic
silane coupling
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JP63227021A
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Yasuo Kudo
康夫 工藤
Toshikuni Kojima
小島 利邦
Soji Tsuchiya
土屋 宗次
Susumu Yoshimura
吉村 進
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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電解質として用いる、コンデン
サ特性とりわけ周波数特性の優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、電気機器のディジタル化に伴って、コンデンサも
小型大容量で高周波数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、高周波域で使用されるコン
デンサにはプラスチックコンデンサ、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
容量コンデンサとしては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
デンサなどの電解コンデンサがある。これらのコンデン
サでは用いている電解質(液体電解質あるいは固体の二
酸化マンガン)の抵抗が高いために、高周波領域で十分
低いインピーダンスを得る事は出来ない。
これに対し、最近、固体電解質として二酸化マンガンの
代わりに、導電性が高く、陽極酸化性の優れた有機半導
体、7,7,8,8.−テトラシアノキノジメタンコン
ブレノクス塩(以下[TcN(4Jと略す)、を用いる
ことが提案されている。同一出願人らになる発明(特公
昭56−10777号公報)および丹羽信−氏による発
明(特開昭58−17609号公報)に公表されている
ように、このようなTCNQ塩を用いたアルミニウム固
体電解コンデンサでは、周波数特性および温度特性が著
しく改良され、低い漏れ電流特性が達成されている。ま
た、TCNQ塩は有機物の導電材料としては、熱的な安
定性に優れているため、得られたコンデンサの高温寿命
も従来の乾式電解コンデンサのそれを遥かに凌ぐとされ
ている。
さらに近年、ピロール、チオフェンなどの複素環式のモ
ノマーを電解重合することにより高導電性の高分子を陽
極体上に形成し、これを電解質として用いる固体電解コ
ンデンサも提案されている(特開昭60−37114号
公報、特開昭60−244017号公報)。
発明が解決しようとする課題 しかしながら陽極酸化または陽極化成により表面に誘電
体皮膜を形成した弁金属からなる陽極上に、またはその
上にさらに二酸化マンガンを付着させてなる陽極上に、
導電性高分子からなる電解質皮膜を形成して構成された
コンデンサでは、陽極は無機物で、一方電解質は有機物
であるため、相互の密着性が弱いという問題があった。
したがって高温下または低温下で長時間にわたって暴露
された場合あるいは急激な温度変化に暴露されたような
場合、電極と電解質界面で剥離が生じやすいため、安定
なコンデンサ特性を保持させ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、電極と電解
質間の密着強度を向上させてコンデンサ特性の安定化を
図ることを目的とするものである。
課題を解決するだめの手段 本発明は上記課題を解決するもので、その技術的手段は
、陽極酸化または陽極化成により表面に誘電体皮膜を形
成した弁金属からなる陽極上に、またはその上にさらに
二酸化マンガンを付着させてなる陽極上にシランカップ
リング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップ
リング剤から選ばれる一種類のカップリング剤で処理し
、しかる後導電性高分子からなる電解質皮膜を形成する
ことにより、電極と電解質間の密着強度を向上させてコ
ンデンサ特性の安定化を達成するようにしたものである
。ここで二酸化マンガンを付着させるのは、コンデンサ
の化成性向上に加えて電解重合時の被覆性向上を図るた
めである。
上記機能を有するカップリング剤としては、例えば下記
のような物質がある。これらはいずれも市販されており
、容易に入手出来るものである。
シランカップリング剤:ビニルトリクロルシラン、ビニ
ル(βメトキシシラン)、ビニルトリエトキシシラン、
r−メタクリロキシシラン、β−(3,4エポキシシク
ロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、r−グリシド
キシグロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチ
ル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−
β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フ
ェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、r−
メルカプトブロビルリメトキシシラン、γ−クロロプロ
ピルトリメトキシシラン。
チタンカップリング剤:イソプロビルトリイソステアロ
イルチタネート、イソフロビルトリドデシルベンゼンス
ルフオニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチ
ルパイロフォスフェート)チタネート、テトライソグロ
ピルビス(ジオクチルフォスファイト)チタネート、テ
トラオクチルビス(ジトリデシルフォスファイト)チタ
ネート。
テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−メチル)
ビス(ジ−トリデシル)フォスファイトチタネート、ヒ
ス(ジオクチルパイロフォスフェート)オキシアセテー
トチタネート、ビス(ジオクチルパイロフォスフェート
)エチレンチタネート、イソブロビルトリオクタイノル
チタ不一ト、イソグロビルジメタクリルイソステアロイ
ルチタネート、イノブロビルイソステアロイルジアクロ
ルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルフォスフ
ェート)チタネート、イソフロビルトリクミルフェニル
チタネート、イソプロピル(トリ(N−アミノエチル舎
アミノエチル)チタネート、ジクミルフェニルオキシア
セテートチタネート、ジイソステアロイリエチレンチタ
ネート。
アルミニウムカップリング剤:アセトアルコキシアルミ
ニウムジイソプロピレート。
作    用 本発明は陽極酸化または陽極化成により表面に誘電体皮
膜を形成した弁金属からなる、またはその上にさらに二
酸化マンガンを付着させてなる無機物の陽極上と有機物
の導電性高分子からなる固体電解質との間にシランカッ
プリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカッ
プリング剤から選ばれる一種類のカップリング剤を介在
させている。
陽極酸化または陽極化成された弁金属表面せたけその上
にさらに二酸化マンガンを付着させてなる無機物の陽極
上には水素結合による水酸基が存在しており、カップリ
ング剤は次に示すシランカップリング剤の場合の例のよ
うに、これと化学的に反応して強固な有機質の層を形成
する。
−O−M−0−H−t(R10) 3− S 1−Rz
 +H20−−0−M−0−S i −L!+ RtO
HM: 金属原子 R,+、Rz、:有機原子団 本発明はこの性質を用いて弁金属表面の酸化皮膜上に有
機質のきわめて薄い皮膜を形成させ、ポリピロールまた
はポリチオフェンのような有機物である導電性高分子か
らなる固体電解質と電極との接着性の改善を図り、特性
の安定した固体電解コデンサを得ようとするものである
。ここで用いられるカップリング剤は弁金属酸化皮膜上
またはその上に付着させた二酸化マンガン上で単分子膜
を形成する程度の量でよく、このような厚さではコンデ
ンサ特性の低下はほとんど起こらない。
実施例 以下本発明の実施例について述べる。
〈実施例1〉 8X20mmのアルミニウムエンチド箔を3チアジビン
酸アンモニウム水溶液を用い、約70℃で35V印加し
て酸化皮膜を形成してコンデンサの陽極を作製した。こ
の陽極箔に3種類の信越化学工業■製シランカンブリン
グ剤「KBM403」(γ−グリシドキシプロビルトリ
メチルシラン)、「KBM503J (r−メタクリロ
キシプロピルトリメトキシシラン)、[KBM603J
  (N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリ
メトキシシラン)の1チ水溶液を用いてランカップリン
グ処理を行った。すなわち陽極箔を含浸後110℃で乾
燥させた。これらの陽極箔をピロール(0,3M)、テ
トラエチルアンモニウムパラトルエンスル7オネート(
0,1M)、アセトニトリルからなる電解液に浸し、箔
を負電位として3Vを印加してポリピロールの電解重合
膜を形成させ、さらに電解重合膜上にカーボンペースト
と銀ペーストを塗布して陰極リードを取り出しそれぞれ
5個のコンデンサを完成させた。120H2における初
期の容量、損失の平均値はf−KBM403J、「KB
M503J、[KBM603Jの場合それぞれ22.5
μF 2.3係523.2μF2.4チ、22.3μF
2.19!+であり、 まだ125°C500時間無負
荷放置後はそれぞれ22.2μF2.4チ、23.0μ
F2.6チ、22.0μF2.3チであった。比較のた
めシランカップリング剤処理を行わなかった以外同様に
してコンデンサを作製した。
この場合120)(zにおける初期の容量、損失の平均
1直はそれぞれ22,7μF2.3チであり、また12
5℃500時間無負荷放置後は18.4μF 2.7チ
であった07ランカツプリング剤処理をおこなった場合
は初期特性を低下させることなく高温無負荷放置時の特
性、とりわけ容量の劣化を防止する効果があることが明
らかであり、本発明による電解コンデンサは極めて優れ
た寿命特性を有することが実証された。
を用いてタンタル平滑箔(14mmX20mmXO,I
mm)を濃度100 ml / tのリン酸水溶液を用
い、約90℃で80V印加し酸化皮膜を形成して陽極を
5枚作製し、これらを信越化学工業■製シランカップリ
ング剤1KBM403」 (γ−グリシドキシプロピル
トリメチルシラン) 〈実施例2〉 陽極化成により酸化皮膜形成後、硝酸マンガン30チ水
溶液に浸漬しさらに250℃で10分加熱し、熱分解二
酸化マンガンを表面に付着させ、ポリピロールの電解重
合模形成を箔表面に接触させた外部電極を用いて行った
以外実施例1と同様にしてコンデンサを作製し、やはり
同様に特性の測定を行った。120 H2における初期
の容量、損失の平均値は「KBM403J、[KBM5
03J、rKBM603Jの場合それぞれ24.1μF
 1.9チ、 23.8μF 2.1チ、23.6μF
2.2チであり、また125°0500時間無負荷放置
後はそれぞれ23.6μF2.0チ、23.4μF2.
4チ、23.2μF2.5%であった。
実施例1の場合と同様、ここでもシランカップリング剤
処理をおこなった場合は初期特性を低下させることなく
高温無負荷放置時の特性、とりわけ容量の劣化を防止す
る効果があることが明らかであり、本発明による電解コ
ンデンサは極めて優れた寿命特性を有することが実証さ
れた。
〈実施例3〉 シランカップリング剤に代えて、味の素■製チタンカッ
プリング剤「TTs J (インプロビルトリインステ
アロイルチタネート)、「プレンアクト46Bj(テト
ラオクチルビス(ジトリデシルフォスフェート)、「プ
レンアクト138 S J (ビス(オクチルパイロフ
ォスフェート)オキシアセテートチタネート)の1チ水
溶液を用いた以外、実施例1と同様にしてコンデンサを
作製し、やはり同様に特性の測定を行った。120Hz
における初期の容量、損失の平均値は「グレンアクトT
TS」、「プレンアクト46B」、「グレンアクト13
8SJの場合それぞれ236μF2.3チ、  23.
5μF 2.5チ、23.1μF2.1チであり、また
125℃500時間無負荷放置後はそれぞれ23.4μ
F2.4%。
231μF 2.6チ、23.1μF 2.2チであっ
た。実施例1の場合と同様、チタンカップリング剤処理
をおこなった場合は初期特性を低下させることなく高温
無負荷放置時の特性、とりわけ容量の劣化を防止する効
果があることが明らかであり1本発明による電解コンデ
ンサは極めて優れた寿命特性を有することが実証された
〈実施例4〉 陽極化成により酸化皮膜を形成した陽極箔を硝酸マンガ
ン30%水溶液に浸漬しさらに250℃で10分加熱し
熱分解二酸化マンガンを表面に付着させた以外は実施列
3と同様にしてコンデンサを作製し、やはり同様に特性
の測定を行った。120Hzにおける初期の容量、損失
の平均[直は「プレンアクトTTS J、[プレンアク
ト46B」、[プレンアクト138SJの場合それぞれ
24.3μF2.1チ、23.1μF 1.9%、23
.9μF2,3チであり、また125°0500時間無
負荷放置後はそれぞれ23゜0μF2.2チ、22.7
μF2.3%、23.5μF2.5チであった。実施例
3の場合と同様、チタンカップリング剤処理をおこなっ
た場合は初期特性を低下させることなく高温無負荷放置
時の特性、とりわけ容量の劣化を防止する効果があるこ
とが明らかであり、本発明による電解コンデンサは極め
て優れた寿命特性を有することが実証された〇〈実施例
5〉 シランカップリング剤に代えて、味の素■製アルミニウ
ムカップリング剤「AL−Ml(アセトルコキシアルミ
ニウムジイソプロピレート)の005チn−ヘキサン溶
液を用いた以外、実施列1と同様にしてコンデンサを作
製し、やばね同様に特性の測定を行った。120Hzに
おける初期の容量、損失の平均値は23.8μF2.4
%であり、壕だ125℃ 500時間無負荷放置後は2
3.6μF2.5チ実施例1の場合と同様、チタンカッ
プリング剤処理をおこなった場合は初期特性を低下させ
ることなく高温無負荷放置時の特性、とりわけ容量の劣
化を防止する効果があることが明らかであり、本発明て
より電解コンデンサは極めて優れた寿命特性を有するこ
とが実証された。
〈実施例6〉 陽極化成により酸化皮膜を形成した陽極箔を硝酸マンガ
ン30チ水溶液に浸漬しさらに250℃で10分加熱し
熱分解二酸化マンガンを表面【付着させた以外は実施例
3と同様にしてコンデンサを作製し、やはり同様に特性
の測定を行った。120Hzにおける初期の容量、損失
の平均(i!は24.1μF1.9チであり、また12
5℃500時間無負荷放置後は23.7μF262チで
あった。実施例5の場合と同様、アルミニウムカップリ
ング剤処理をおこなった場合は初期特性を低下させるこ
となく高温無負荷放置時の特性、とりわけ容量の劣化を
防止する効果があることが明らかであり、本発明による
電解コンデンサは極めて優れた寿命特性を有することが
実証された。
〈実施例7〉 陽極化成により酸化皮膜を形成した電極箔に、ポリメチ
ルメタクリレート(PMMA)と重合用酸化剤過塩素酸
第二鉄(Fe(ClO2)39Hzo)を重量比で1:
1含む混合物を酢酸n−ブチルに溶解して塗布後風乾し
、これを5℃に保ち、密閉容器中でピロール蒸気と12
時間接触させた酸化重合ポリピロールが複合化された電
解質皮膜を形成した以外実施例1と同様にしてコンデン
サを作製し、やはり同様に特性の測定を行ったo  1
20Hzにおける初期の容量、損失の平均値ば[KBM
403J、[KBM503J、[KBM603Jの場合
はそれぞれ202μF 3,1壬、19.6μF 3.
4チ、19.5μF3.5チであり、また123℃50
0時間無負荷放置後はそれぞれ199μF 3.3チ、
19.4μF3.5チ、19.2μF36チであった。
比較のためシランカップリング剤処理を行わなかった以
外同様にしてコンデンサを作製した。この場合120H
zにおける初期の容量、損失の平均値はそれぞれ19.
4μF3.4%であり、また125℃500時間無負荷
放置後は13.6μF38チであった。シランカップリ
ング剤処理をおこなった場合は初期特性を低下させるこ
となく高温無負荷放置時の特性、とりわけ容量の劣化を
防止する効果があることが明らかであり、本発明による
電解コンデンサは極めて優れた寿命特性を有することが
実証された。
〈実施例8ン 陽極化成により酸化皮膜形成後、硝酸マンガン30チ水
溶液に浸漬しさらに250℃で10分加熱し熱分解二酸
化マンガンを表面に付着させた以外実施例7と同様忙し
てコンデンサを作製し、やはり同様に特性の測定を行っ
た。120 Hzにおける初期の容量、損失の平均値は
l−KBM403J、[KBM503J、「KBM60
3Jの場合それぞれ20.1μF2.9チ、20.3μ
F 3.1チ、198μF 3.3チであり、また12
5℃500時間無負荷放置後はそれぞれ197μF3.
1チ、19.9μF3.2チ、19.4μF3.5係で
あった。実施例7の場合と同様、ここでもシランカップ
リング剤処理をおこなった場合は初期特性を低下させる
ことなく高温無負荷放置時の特性、とりわけ容量の劣化
を防止する効果があることが明らかであり、本発明によ
る電解コンデンサは極めて優れた寿命特性を有すること
が実証された。
〈実施例9〉 エツチドアルミニウム電極箔に代えて、25mmX40
mmのタンタル平滑箔と濃度100m1 / tのリン
酸水溶液を用い、約90℃で80V印加し酸化皮膜を形
成した実施例1と同様にしてコンデンサを作製し、やは
り同様に特性の測定を行った。120Hzにおける初期
の容量、損失の平均値は「KBM403」、「KBM5
03J、「K2MoO4」の場合それぞれ0.61μF
 1.5チ、0.58μF 1.5チ、 0.62μF
1.6%であり、また125℃500時間無負荷放置後
はそれぞれ0.59μF 1.7チ、0.57μF 1
.6チ、0.59μF 1.7%であった0比較のため
シランカツプリング剤処理を行わなかった以外同様にし
てコンデンサを作製した。この場合120Hzにおける
初期の容量、損失の平均値はそれぞれ063μF、1.
5 %であり、また125℃500時間無負荷放置後は
0.48μF、1.9壬であった。シランカップリング
剤処理をおこなった場合は初期特性を低下させることな
く高温無負荷放置時の特性、とりわけ容量の劣化を防止
する効果があることが明らかであり、本発明による電解
コンデンサは極めて優れた寿命特性を有することが実証
された。
〈実施例io> 陽極化成により酸化皮膜形成後、硝酸マンガン30チ水
溶液に浸漬しさらに250℃で10分加熱し熱分解二酸
化マンガンを表面に付着させ以外実施例9と同様にして
コンデンサを作製し、やはり同様に特性の測定を行った
。120H2における初期の容量、損失の平均1直は[
KBM403J、「KBM503」、l’−KBM60
3Jの場合それぞれ0.63μF1.5チ、0.64μ
F  1.5チ、062μF  1.4チであり、また
125℃500時間無負荷放置後はそれぞれ062μF
1.7チ、0.59μF1.6%、0.59μF 1.
5%であった。実施例9の場合と同様、ここでもシラン
カッブリ7グ剤処理をおこなった場合は初期特性を低下
させることなく高温無負荷放置時の特性、とりわけ容量
の劣化を防止する効果があることが明らかであり、本発
明による電解コンデンサは極めて優れた寿命特性を有す
ることが実証された。
〈実施例11〉 ピロールに代えて、チオフェンを用いた以外実施列1と
同様にしてコンデンサを作製し、やはり同様に特性の測
定を行った。120Hzにおける初期の容量、損失の平
均[直は「Kf3!vi403J、「KBNi603J
の場合それぞれ21,1μF2,5チ、206μF2.
7%、21.4μF 2.8%であり、また125℃5
00時間無負荷放置後はそれぞれ20.7μF2.8%
、19.8μF249チ、20.9μF 3.1チであ
った。比較のためシランカップリング剤処理を行わなか
った以外同様にしてコンデンサを作製した。この場合1
20H2における初期の容量、損失の平均値はそれぞれ
20.7μF、 2.7俤であり、また125℃500
時間無負荷放置後は15.6μF、3.2%であった。
シランカップリング剤処理をおこなった場合は初期特性
を低下させることなく高温無負荷放置時の特性、とりわ
け容量の劣化を防止する効果があることが明らかであり
、本発明による電解コンデンサは極めて優れた寿命特性
を有することが実証された。
〈実施例12〉 陽極化成により酸化皮膜形成後、硝酸マンガン30%水
溶液に浸漬しさらに250℃で10分加熱し熱分解二酸
化マンガンを表面に付着させ以外実施例11と同様にし
てコンデンサを作製し、やはり同様に特性の測定を行っ
た0120H2における初期の容量、損失の平均値は[
KBM403J、[KBM503J、 「KBM603
Jの場合それぞれ22.4μF2.6チ、22.6μF
 2.5チ、21.9μF 2.7チであり、または1
25℃500時間無負荷放置後はそれぞれ21.9μF
2.8チ、22.2μF2.8%、21.4μF3.9
チであった。実施例11の場合と同様、ここでもシラン
カップリング剤処理をおこなった場合は初期特性を低下
させることなく高温無負荷放置時の特性、とりわけ容量
の劣化を防止する効果があることが明らかであり、本発
明による電解コンデンサは極めて優れた寿命特性を有す
ることが実証された。
なお実施例では、電解重合において溶媒としてアセトニ
トリルを、また支持電解質としてテトラエチルアンモニ
ウムバラトルエンスルフォネートを用いる場合について
のみ述べたが、その他のものを用いてもよく、本発明は
これらの種類によって限定されるものでない。
発明の効果 以上要するに、本発明は陽極化成または陽極酸化により
誘電体皮膜を形成した弁金属あるいはその上にさらに二
酸化マンガンを付着してなる陽極を、シランカップリン
グ剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリン
グ剤から選ばれる一種のカップリング剤を用いて表面処
理を行った後、導電性高分子からなる固体電解質を設け
た固体電解コンデンサの製造方法を提供するもので、陽
極と電解質間の密着強度が改善され、高温無負荷寿命特
性等信頼性の安定した導電性高分子固体電解コンデンサ
が容易に得られるという利点を有する。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)陽極酸化あるいは陽極化成により表面に誘電体皮
    膜を形成した弁金属をシランカップリング剤を用いて表
    面処理を行った後導電性高分子から成る固体電解質層を
    設け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)陽極酸化あるいは陽極化成により表面に誘電体皮
    膜を形成した弁金属上に二酸化マンガンを付着させ、さ
    らにシランカップリング剤を用いて表面処理を行った後
    導電性高分子から成る固電解質層を設けることを特徴と
    する固体電解コンデンサの製造方法。
  3. (3)請求項1又は2記載のシランカップリング剤に代
    え、チタンカップリング剤を用いた固体電解コンデンサ
    の製造方法。
  4. (4)請求項1又は2記載のシランカップリング剤に代
    え、アルミニウムカップリング剤を用いた固体電解コン
    デンサの製造方法。
  5. (5)導電性高分子がピロールあるいはその誘導体から
    選ばれる一種から、電解重合により合成されたものであ
    る請求項1から4のいずれかに記載の固体電解コンデン
    サの製造方法。
  6. (6)請求項5記載のピロールに代え、チオフェンある
    いはその誘導体から選ばれる一種を用いた固体電解コン
    デンサの製造方法。
  7. (7)請求項5又は6記載の電解重合に代え、酸化重合
    を用いた固体電解コンデンサの製造方法。
  8. (8)弁金属がアルミニウムもしくはタンタルである請
    求項1から4のいずれかに記載の固体電解コンデンサの
    製造方法。
JP63227021A 1988-09-09 1988-09-09 固体電解コンデンサの製造方法 Pending JPH0274021A (ja)

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