JPH0346311A - 固体電解コンデンサの電解質層の形成方法 - 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 本発明は誘電体層を保護する固体電解コ′ンデンサの電
解質層の形成方法に関するものである。

従来の技術 従来の固体電解コンデンサは、タンタル、アルミニウム
、ニオブ、チタン等の弁作用を有する金属の粉末に、弁
作用を有する金属よりなるリードを植設して加圧成形し
、かつ焼結したコンデンサ素子の表面に陽極酸化皮膜、
二酸化マンガン層。

カーボン層、銀ペイント層を順次形成した後、外部引出
しリードを導出し、そしてコンデンサ素子を含む主要部
分を外装樹脂で外装することにより構成している。

しかし・ながら、この固体電解コンデンサにおける二酸
化マンガン層の形成の第一の方法は、電極体を比重の低
い低濃度の硝酸マンガン溶液に含浸させた後、適当な温
度で熱分解を行う操作を数回繰り返して内部に二酸化マ
ンガンを満たし、その後、続いて比重の高い高濃度の硝
酸マンガン溶液に含浸させた後、適当な温度で熱分解を
行う操作を数回繰り返して表面に二酸化マンガン層を形
成していた。

また第二の方法は、第一の方法と同様に電極体を比重の
低い低濃度の硝酸マンガン溶液に含浸させ、そして適当
な温度で熱分解を行う操作を数回繰り返して内部に二酸
化マンガンを満たした後、硝酸マンガン溶液に二酸化マ
ンガン粉末を分散させたスラリー液に含浸させ、適当な
温度で熱分解を行う操作を数回繰り返して表面に二酸化
マンガン層を形成していた。

さらに第三の方法は、電極体を比重の低い低濃度の硝酸
マンガン溶液に含浸させ、そして適当な温度で熱分解を
数回行った後、適当な濃度の硝酸マンガン溶液に含浸さ
せてから表面に二酸化マンガン粉末を振りかけ、その後
、熱分解を行うことにより表面に二酸化マンガン層を形
成していた。

発明が解決しよう、とする課題 しかしながら、これらの方法では次のような欠点があっ
た。すなわち、第一の方法では、必要で、かつ充分な厚
さの二酸化マンガン層を形成するためには、硝酸マンガ
ン溶液の含浸工程と熱分解工程の繰り返し回数が多くな
ってコスト高になるとともに、表面に均一な二酸化マン
ガン層が得られにくいという欠点があった。そして咬た
必要で、かつ充分な厚さの二酸化マンガン層を少ない熱
分解回数で形成するためには、比重の高い高濃度の硝酸
マンガン溶液を使わなければならなかったが、この比重
の高い高濃度の硝酸マンガン溶液は吸湿性が高いため、
濃度の調整と管理が非常に難しいという欠点があった。

また第二の方法は、硝酸マンガン溶液の含浸工程と熱分
解工程の繰り返し回数を減らせるという特徴はあるが、
スラリー溶液中の二酸化マンガン粉末を常に均一に分散
させて訟〈ことが難しいこと、スラリー溶液の組成の調
整と管理が難しいこと、訟よび浸漬により表面に均一な
スラリー層として付着させることが難しいことにより、
不均一な二酸化マンガン層になるという欠点があった。

さらに第三の方法は、二酸化マンガン粉末を均一な厚さ
に振りかけることが製造工法的に難しく、特に同時にた
くさんの電極体を処理する場合は、一定の厚さに均一に
付着させることが難しいという欠点を有するとともに、
特に陰になったりする部分には付着しなかったりすると
いう欠点があった。

本発明はこれらの欠点を解決した固体電解コンデンサの
電解質層の形成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の固体電解コンデンサ
の電解質層の形成方法は、弁作用金属からなる多孔質体
に弁作用金属からなる陽極リード線を植設するとともに
、前記多孔質体の表面に誘電体性酸化皮膜を形成してな
る電極体に硝酸マンガン溶液を含浸させてコンデンサ素
子を構成し、一方、多孔質板の上に均一に電解質粉末を
敷設し、かつこの多孔質板の下方より空気を流入させて
前記電解質粉末を雰囲気中に分散させて、この雰囲気中
に設置した前記コンデンサ素子の表面に電解質粉末を吸
着させ、続いて硝酸マンガン溶液の熱分解を行って電解
質層を形成したものである。

また近年、固体電解コンデンサの電解質粉末は微細化が
進んでいるが、電解質粉末が微細化されると容量の引き
出し性が悪くなる傾向にあるため、本発明は上記した方
法で電解質層を形成する場合に、予め、弁作用金属から
なる多孔質体の表面に誘電体性酸化皮膜を形成してなる
電極体に硝酸マンガン溶液を含浸させ、続いて熱分解を
行うことを数回繰り返して内部に二酸化マンガンを満た
したコンデンサ素子を用いるようにしたものである。

そしてまた上記容量の引き出し性が悪くなることに伴い
損失角の正接値（ｔａｎδ）も大きくなってきているも
ので、これらを解決するために、本発明は弁作用金属か
らなる多孔質体の表面に誘電体性酸化皮膜を形成してな
る電極体に硝酸マンガン溶液を含浸させ、続いて熱分解
を行うことを数回繰り返して内部に二酸化マンガンを満
たし、その後、引き続いて前記電極体に硝酸マンガン溶
液を含浸させてコンデンサ素子を構成し、一方、多孔質
板の上に均一に電解質粉末を敷設し、かつこの多孔質板
の下方より空気を流入させて前記電解質粉末を雰囲気中
に分散させて、この雰囲気中に設置した前記コンデンサ
素子の表面に電解質粉末を吸着させ、続いて硝酸マンガ
ン溶液の熱分解を行って電解質層を形成した後、さらに
引き続いて、硝酸マンガン溶液の含浸と熱分解を行い充
分な導電性を持った電解質層を形成するようにしたもの
である。

作用 上記した本発明の固体電解コンデンサの電解質層の形成
方法によれば、コンデンサ素子の表面に一定の厚さで均
一な二酸化マンガン等の電解質層を極めて容易に形成す
ることができるため、工程のトラブルを大幅に解消する
ことができ、その結果、生産性の向上がはかれるもので
ある。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。第１図は本発明の固体電解コンデンサの電解質
層の形成方法に用いた電解質粉末吸着装置の構造を示し
たもので、１は吸着槽で、この吸着槽１の下方内部に多
孔質板２が取付けられ、かつこの多孔質板２には複数本
の静電気帯電用電極３が取付けられ、そしてこの静電気
帯電用電極３の先端部は多孔質板２の上方に位置させて
いる。また前記多孔質板２の上には二酸化マンガン粉末
よりなる電解質粉末４が均一に敷設され、そして前記複
数本の静電気帯電用電極３には高電圧発生装置６から高
電圧が印加されるようになっている。さらに前記吸着槽
１の外側にはコンプレッサー６とエアードライヤーまた
はヒーター７を偏見、コンプレッサー６で圧縮された空
気をエアードライヤーまたはヒーター７で乾燥させ、こ
の乾燥させた空気を吸着槽１内に導入するようにしてい
る。

オた吸着槽１内にセットされるコンデンサ素子８ば、弁
作用金属であるタンタルにより構成された縦４．Ｏｊ！
Ｉ！Ｘ横３，０朋×長さ１．４間の多孔質体に弁作用金
属であるタンタルからなる陽極リード線９を植設した電
極体により構成しており、そしてこの電極体を陽極リー
ド線９の部分でステンレス板１０に接続し、かつこのス
テンレス板１０を吸着槽１内に支持した状態で、一般的
な陽極酸化方法により１１５ｖの電圧を印加してタンタ
ル多孔質体の表面に誘電体性酸化皮膜を形成するように
している。

そして上記誘電体性酸化皮膜を多孔質体の表面に形成し
た電極体よりなるコンデンサ素子８を一般的な方法で比
重１．３０の硝酸マンガン溶液に浸漬してそれを含浸さ
せ、かつ表面にもその液を充分付着させた後、２５０℃
の電気炉で硝酸マンガン溶液の熱分解を６分間行う工程
を３回繰り返して内部に二酸化マンガンを満たしに０ 上記熱分解処理を３回繰り返して行った後、引き続いて
このコンデンサ素子８を比重１．４０の硝酸マンガン溶
液に浸漬して引き上げ、その後、このコンデンサ素子８
を吸着槽１内に設置した。

この状態で、コンプレッサー６で圧縮された空気をエア
ードライヤーまたはヒーター７で乾燥させ、この乾燥さ
せた空気を吸着槽１内に多孔質板２の下方より導入する
。そしてこの導入された圧縮空気により、多孔質板２の
上に均一に敷設された二酸化マンガン粉末ようなる電解
質粉末４は吸着槽１内の雰囲気中に分散されることにな
る。この場合、多孔質板２に取付けた複数本の静電気帯
電用電極３の先端部で、高電圧発生装置６により７０Ｋ
Ｖの出力でコロナ放電をさせて静電気を発生させ、二酸
化マンガン粉末よりなる電解質粉末４に電荷を与えると
、電解質粉末４同志が反発し合うため、上記した電解質
粉末４の分散はより一層均−に行われるものである。

また上記方法によれば、コンデンサ素子８を吸着槽１内
の雰囲気中に多数設置した場合においても、電気力線に
沿って電解質粉末４が飛散するため、コンデンサ素子８
の側面、上面、下面に電解質粉末４は均一に吸着される
ものである。そしてこの静電吸着により、コンデンサ素
子８の誘電体性酸化皮膜の表面に、厚さ５０〜７０μｍ
の二酸化マンガン粉末よりなる電解質層が形成されるも
のである。

上記した電解質粉末４への静電気の帯電は、電解質粉末
４の帯電性が悪いため、静電気の帯電電圧ば１０ＫＶ以
上が必要である。

また多孔質板２の下方より流入する空気は、温度が２０
℃以下で、かつ湿度が４　ｖｏ１％　Ｈ２０以上の空気
を導入した場合は、電解質粉末４が団子状となって分散
が不均一となるため、多孔質板２の下方より流入する空
気は、温度が２０’Ｃ以上で、かつ湿度が４ｖｏｌ％Ｈ
２Ｏ以下の空気であることが望ｌしいものである。

そして會た多孔質板２に取付けた複数本の静電気帯電用
電極３の先端部は、上記一実施例においては、多孔質板
２の上方に位置させているが、多孔質板４の中、あるい
は多孔質板２の下方に位置させてもよいものである。

上記したように、高電圧発生装置５にようコロナ放電を
させて静電気帯電用電極３の先端部で静電気を発生させ
、この静電気により二酸化マンガン粉末に電荷を帯電さ
せると、二酸化マンガン粉末はマイナスに帯電され、そ
してこの二酸化マンガン粉末がプラスにアースされたコ
ンデンサ素子８に近づくと、二酸化マンガン粉末はコン
デンサ素子８の表面に吸着されるものである。そしてこ
の吸着は陰の部分にも電荷を持った二酸化マンガン粉末
粒子が引きつけられて回り込むという形で１んべんなく
行われることになるため、これによりコンデンサ素子８
０表面に均一な二酸化マンガン粉末よりなる電解質層が
形成されるものである。

この後、引き続いて２５０℃の電気炉で硝酸マンガン溶
液の熱分解を６分間行った。そしてこの熱分解によって
生成される二酸化マンガンの結合剤的作用でコンデンサ
素子８の表面の二酸化マンガン粉末粒子はコンデンサ素
子８の表面に密着すると同時に各粒子間の結合が行われ
る。この場合、熱分解によって、硝酸マンガン溶液を付
着させた表面の二酸化マンガン粉末よりなる電解質層だ
けが密着することになる。この熱分解の後、陽極リード
線９や、それにつながるステンレス板１０に吸着されて
いる二酸化マンガン粉末は水をかけて除去した。

さらに引き続いて、前記コンデンサ素子８を比重１．７
６の硝酸マンガン溶液に浸漬してそれを含浸させるとと
もに、２５０℃の電気炉で硝酸マンガン溶液の熱分解を
５分間行う工程を２回繰り返して二酸化マンガン粉末よ
りなる電解質層を形成した。

続いて、その上にコロイダルカーボン層、陰極導電層と
なる銀ペイント層を順次積層形成し、そして陽極リード
線９には陽極端子を接続し、かつ銀ペイント層には陰極
端子を接続し、さらに樹脂外装を施すことにより、ｓ　
ｓ　ｖ　ａ、ａμＦの固体電解コンデンサを完成させた
。

その特性は第１表および第２表に示した通りである。

第１表 工程不良率と帯電圧の関係 第２表 高温負荷試験での短絡故障と耐湿性試験での故障数（ｒ
／ｎｒ：故障数ｎ：試験の数）上記第１表および第２表
から明らかなように、本発明の方法によれば、 工程歩留まりの向上かは かれるとどもに、 高温負荷試験での短絡故障率、 耐湿性試験での故障率を改善することができ、かつ耐電
圧のバラツキも小さくすることができる等、従来の方法
では得られない品質の向上をはかることができるもので
ある。

なお、上記一実施例に釦いては、陽極リード線９と、コ
ンデンサ素子８を構成する多孔質体を弁作用金属である
タンタルにより構成したものについて説明したが、アル
ミニウム、チタン等の弁作用金属で構成してもよいこと
は言う昔でもない。

また分散させる電解質粉末４として、上記一実施例にお
いては二酸化マンガン粉末を用いたものについて説明し
たが、この二酸化マンガン粉末以外の水酸化マンガン粉
末や二酸化鉛粉末も、二酸化マンガン粉末と同様に誘電
体性酸化皮膜の修復作用を有するため、二酸化マンガン
粉末に代えて水酸化マンガン粉末や二酸化鉛粉末を用い
ても、有効に作用するものである。

発明の効果 上記実施例の説明から明らかなように、本発明の固体電
解コンデンサの電解質層の形成方法によれば、多孔質板
の上に均一に電解質粉末を敷設し、かつこの多孔質板の
下方より空気を流入させて前記電解質粉末を雰囲気中に
分散させて、この雰囲気中に設置したコンデンサ素子の
表面に電解質粉末を吸着させ、続いて硝酸マンガン溶液
の熱分解を行って電解質層を形成するようにしたもので
、次のような種々のすぐれた効果を奏するものである。

０）上記した形成方法により、コンデンサ素子の表面に
一定の厚さで非常に均一な二酸化マンガン等の電解質層
を極めて容易に形成することができるため、工程のトラ
ブルを大幅に解消することができ、その結果、生産性の
向上がはかれる。

（２）少ない熱分解回数で必要な厚さの二酸化マンガン
等の電解質層を形成することができるため、工程を短縮
化することができる。

（３）これ１でよう濃度の低い（比重の小さい）硝酸マ
ンガン溶液を使って必要な厚さの二酸化マンガン等の電
解質層を形成することができるため、硝酸マンガン溶液
の濃度管理が非常に容易になる。

（４）　　コンデンサの表面に一定の厚さで非常に均一
な二酸化マンガン等の電解質層を形成することができる
ため、工程歩留筐りの向上がはかれるとともに、高温負
荷試験での短絡故障率、耐湿性試験での故障率を改善す
ることができ、かつ耐電圧のバラツキも小さくすること
ができる等、固体電解コンデンサの大幅な品質の向上が
はかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体電解コンデンサの電解質層の形成
方法に用いた電解質粉末吸着装置の構造を示す概略図で
ある。 １・・・・・・吸着槽、２・・・・・・多孔質板、３・
・・・・・静電気帯電用電極、４・・・・・・電解質粉
末、８・・・・・コンデンサ素子、９・・・・・・陽極
リード線。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁作用金属からなる多孔質体に弁作用金属からな
   る陽極リード線を植設するとともに、前記多孔質体の表
   面に誘電体性酸化皮膜を形成してなる電極体に硝酸マン
   ガン溶液を含浸させてコンデンサ素子を構成し、一方、
   多孔質板の上に均一に電解質粉末を敷設し、かつこの多
   孔質板の下方より空気を流入させて前記電解質粉末を雰
   囲気中に分散させて、この雰囲気中に設置した前記コン
   デンサ素子の表面に電解質粉末を吸着させ、続いて硝酸
   マンガン溶液の熱分解を行って電解質層を形成したこと
   を特徴とする固体電解コンデンサの電解質層の形成方法
   。
2. （２）電解質粉末に静電気を帯電させ、コンデンサ素子
   の表面にこの電解質粉末を吸着させた請求項１記載の固
   体電解コンデンサの電解質層の形成方法。
3. （３）電解質粉末に静電気を帯電させる手段は、多孔質
   板の上方、または多孔質板中あるいは多孔質板の下方に
   静電気帯電用電極の先端部を位置させ、この静電気帯電
   用電極により、電解質粉末に静電気を帯電させる請求項
   ２記載の固体電解コンデンサの電解質層の形成方法。
4. （４）静電気の帯電電圧は１０ＫＶ以上である請求項２
   記載の固体電解コンデンサの電解質層の形成方法。
5. （５）多孔質板の下方より流入する空気の温度は２０℃
   以上である請求項１記載の固体電解コンデンサの電解質
   層の形成方法。
6. （６）多孔質板の下方より流入する空気は湿度４ｖｏｌ
   ％Ｈ＿２Ｏ以下の乾燥空気である請求項１記載の固体電
   解コンデンサの電解質層の形成方法。
7. （７）電解質粉末が二酸化マンガン粉末である請求項１
   記載の固体電解コンデンサの電解質層の形成方法。
8. （８）電解質粉末が水酸化マンガン粉末である請求項１
   記載の固体電解コンデンサの電解質層の形成方法。
9. （９）電解質粉末が二酸化鉛粉末である請求項１記載の
   固体電解コンデンサの電解質層の形成方法。
10. （１０）予め、弁作用金属からなる多孔質体の表面に誘
    電体性酸化皮膜を形成してなる電極体に硝酸マンガン溶
    液を含浸させ、続いて熱分解を行うことを数回繰り返し
    て内部に二酸化マンガンを満たしたコンデンサ素子を用
    いてなる請求項１記載の固体電解コンデンサの電解質層
    の形成方法。
11. （１１）弁作用金属からなる多孔質体の表面に誘電体性
    酸化皮膜を形成してなる電極体に硝酸マンガン溶液を含
    浸させ、続いて熱分解を行うことを数回繰り返して内部
    に二酸化マンガンを満たし、その後、引き続いて前記電
    極体に硝酸マンガン溶液を含浸させてコンデンサ素子を
    構成し、一方、多孔質板の上に均一に電解質粉末を敷設
    し、かつこの多孔質板の下方より空気を流入させて前記
    電解質粉末を雰囲気中に分散させて、この雰囲気中に設
    置した前記コンデンサ素子の表面に電解質粉末を吸着さ
    せ、続いて硝酸マンガン溶液の熱分解を行って電解質層
    を形成した後、さらに引き続いて、硝酸マンガン溶液の
    含浸と熱分解を行うことを特徴とする固体電解コンデン
    サの電解質層の形成方法。