JPH05283304A

JPH05283304A - 固体電解コンデンサの製造方法

Info

Publication number: JPH05283304A
Application number: JP4103621A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hitosugi; 健一一杉; Wataru Tashiro; 亘田代; Satoru Okubo; 哲大久保; Manabu Kazuhara; 学数原
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Elna Co Ltd
Current assignee: Elna Co Ltd; AGC Inc
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1993-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】導電性高分子物質よりなる固体電解質を一連
の流れ作業で形成する。【構成】シート状のマザー金属箔１０にコ字状の切込
溝により複数個のコンデンサ素子箔１２を形成し、その
各素子箔１２にレジスト層１４を形成して陽極引出部１
２ａと陽極箔部１２ｂとに分離し、同陽極箔部１２ｂに
モノマー溶液を塗布し、次いで酸化剤溶液を塗布して化
学酸化重合膜を形成した後、電解重合膜を形成する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体電解コンデンサの製
造方法に関し、さらに詳しく言えば、導電性高分子物質
からなる固体電解質を備えた固体電解コンデンサの製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固体電解コンデンサにおいては、その固
体電解質として導電性高分子物質（例えばポリピロー
ル）を用いることにより、二酸化マンガンなどを固体電
解質とする固体電解コンデンサに比べて等価直列抵抗お
よび漏れ電流をより小さくすることができる。

【０００３】この種の固体電解コンデンサを製造するに
際しては、図７に例示されているように、まず、誘電体
酸化皮膜を形成できる金属板、例えば帯状をなすアルミ
ニウム箔１を用意し、同アルミニウム箔１を櫛歯状に形
成してその片側にコンデンサ素子箔となる複数の突起部
２…を連設する。

【０００４】次ぎに、この各突起部２の基部側に電気絶
縁性を有する樹脂コートもしくは樹脂テープよりなるレ
ジスト層３を設けて、同突起部２を陽極引出部２ａと陽
極箔部２ｂとに区分する。

【０００５】そして、その各陽極箔部２ｂに次ぎのよう
にして化学酸化重合膜を形成する。まず、同陽極箔部２
ｂを例えばピロールモノマーを含む溶液中に浸漬し、次
いで所定の酸化剤溶液に浸漬することにより、陽極箔部
２ｂ上に化学酸化重合膜を形成する。

【０００６】しかる後、電解重合液中に浸漬して電解重
合法により同化学酸化重合膜上に導電性高分子物質より
なる電解重合膜を形成する。すなわち、電解重合槽側を
陰極とし、化学酸化重合膜に陽極側給電端子を接触させ
て重合電圧を印加する。

【０００７】そして、図示されていないが、電解重合膜
上に陰極引出層としてのカーボン層および銀層を順次形
成する。このように、実際の製造工程においては、１枚
のアルミニウム箔１から突起部２の数に相当する、例え
ば５０個のコンデンサ素子を得るようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、突起
部２の基部側にレジスト層３を設けて同突起部２を陽極
引出部２ａと陽極箔部２ｂとに区分し、化学重合時にそ
の化学重合液が陽極引出部２ａ側に這い上がらないよう
にしている。

【０００９】しかしながら、そのためにはかなり精度が
高い液面管理が要求され、これが生産性を悪くしてい
る。また、酸化剤液中に浸漬する際、余剰のモノマーの
混入により酸化剤液中に余剰のポリマーが生成し、酸化
剤液の老廃が早くなるため、頻繁にその溶液を交換しな
ければならない。

【００１０】したがって、その交換に要する手間がかか
るばかりでなく、酸化剤の消費量が多くなりコスト的に
も好ましくない。

【００１１】また、電解重合を行なうにあたって、陽極
側給電端子の先端部を鉤形に曲げてその端部を化学酸化
重合膜に接触させるようにしているが、これによると局
部的に大きな機械的ストレスがかけられ陽極酸化皮膜に
損傷を与えることになるとともに、電解重合終了後に給
電端子を引き離す際、その周辺の電解重合膜が剥離する
現象を呈するため、ショート不良が多発する。

【００１２】さらには、化学重合および電解重合工程な
どにおいては、上記のように櫛歯状に形成されたアルミ
ニウム箔１の所定枚数をキャリング用の枠に保持させ、
それを１ロット単位として処理しているため、各工程を
自動機による一連の流れ作業工程とすることが困難であ
った。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の事情
に鑑みなされたもので、その構成上の特徴は、予めエッ
チング処理された弁作用金属からなるシート状のマザー
金属箔に誘電体酸化被膜を形成し、同マザー金属箔にほ
ぼ直角に交わる三辺を有するコ字状の切込溝により複数
個のコンデンサ素子箔を形成し、再化成によりその切口
部に誘電体酸化被膜を形成した後、上記各コンデンサ素
子箔の所定部位にレジスト層を形成して同コンデンサ素
子箔を陽極引出部と陽極箔部とに分離し、同陽極箔部に
複素環式化合物のモノマー溶液を塗布し、次いで酸化剤
溶液を塗布して化学酸化重合膜を形成した後、上記マザ
ー金属箔全体を所定の電解重合液中に浸漬し、その電解
重合槽側をマイナスとし各化学酸化重合膜にプラス側給
電端子を接触させて重合電圧を印加してその化学酸化重
合膜上に導電性高分子物質よりなる電解重合膜を形成す
るようにしたことにある。

【００１４】この場合、モノマー溶液の塗布および酸化
剤溶液の塗布は、マザー金属箔をほぼ水平とした状態
で、それらの溶液をノズルにて陽極箔部に向けて滴下す
ることにより行なうことが好ましい。

【００１５】また、マザー金属箔においてコンデンサ素
子箔はその各々が複数行、複数列のマトリクス状配列に
沿って設けられているとともに、給電端子はマザー金属
箔と対向する電気絶縁性基板上にコンデンサ素子箔の各
々に対応するように配置されていることが好ましい。

【００１６】そして、給電端子は化学酸化重合膜に対す
る接触部が所定の湾曲面に形成されているとともに、各
陽極箔部上の化学酸化重合膜に対応するようにその複数
個が電気絶縁性基板に取り付けられていることが好まし
い。

【００１７】化学重合は、まず陽極箔部にモノマーと非
水溶媒を含む水溶液を所定量滴下し、同陽極箔部の細孔
内にモノマーを導入する。このモノマー液としては、例
えば１０〜５０ｗｔ％のピロールを含む水・エタノール
の混合水溶液などが用いられ、その滴下量は、陽極箔部
の大きさが縦横ともに３ｍｍの場合、０．１〜５μｌ
（リットル）、好ましくは０．３〜２μｌの範囲とされ
る。液温は０〜５０℃、好ましくは５〜２５℃の範囲と
される。

【００１８】次いで、同陽極箔部上に酸化剤と支持電解
質を含む水溶液を所定量滴下し、同陽極箔部表面および
細孔内のモノマーを導電性高分子に重合する。酸化剤と
しては、例えば０．０５〜０．５ｍｏｌ／ｌの支持電解
質を含む（ＮＨ_４）_２Ｓ_２Ｏ_３，ＦｅＣｌもしくはＨ_２
Ｏ_２などから選択することができる。

【００１９】その滴下量は、０．５〜１０μｌ、好まし
くは１〜５μｌの範囲とされる。液温はモノマー液と同
じく０〜５０℃、好ましくは５〜２５℃の範囲とされ
る。

【００２０】また、電解重合液はモノマーと支持電解質
と溶媒からなる。モノマーの濃度は０．０１〜５．０ｍ
ｏｌ／ｌ、好ましくは０．０５〜３．０ｍｏｌ／ｌが良
い。支持電解質の濃度は０．０１〜５．０ｍｏｌ／ｌ、
好ましくは０．０５〜３．０ｍｏｌ／ｌが良い。

【００２１】モノマーとしては、ピロールのほかに、チ
ォフェン、フランなどの複素環式化合物を用いることが
できる。

【００２２】また、酸化剤としては、上記の過硫酸アン
モニウムなどの過硫酸塩、過酸化水素などのほかに、ヨ
ウ素、臭素、ヨウ化臭素などのハロゲン、五フッ化ヒ
素、五フッ化アンチモン、四フッ化ケイ素、五塩化リ
ン、五フッ化リン、塩化アルミニウム、塩化モリブデン
などの金属ハロゲン化物、硫酸、硝酸、フルオロ硫酸、
トリフルオロメタン硫酸、クロロ硫酸などのプロトン
酸、三酸化イオウ、二酸化窒素などの含酸素化合物、過
酢酸、ジフルオロスルホニルパーオキサイドなどの過酸
化物、硝酸第２鉄、硫酸第２鉄などの鉄化合物、硝酸第
２銅、硫酸銅などの銅化合物などが用いられる。

【００２３】支持電解質には、Ｐ−トルエンスルホン
酸、ナフタレンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などの
スルホン酸、安息香酸、アジピン酸、シュウ酸、フタル
酸などのカルボン酸、フェニルリン酸、ナフチルリン酸
などのリン酸、フェニルホウ酸などのホウ酸が単独でも
しくは混合して用いられる。

【００２４】溶媒としては、水のほかに非水溶媒として
エタノール、メタノールなどのプロトン性溶媒と、アセ
トニトリル、プロピレンカーボネイト、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルホルムアミドなどの非プロトン性溶媒が単独でもしく
は混合して用いられる。溶媒の種類は支持電解質により
適宜選択される。

【００２５】用いられる弁作用金属箔としては、アルミ
ニウム、タンタル、チタンもしくはニオブなどの２０〜
３００μｍの薄箔が好ましい。

【００２６】

【作用】シート状のマザー金属箔にほぼ直角に交わる三
辺を有するコ字状の切込溝により複数個のコンデンサ素
子箔を形成し、その各々の陽極箔部にモノマー溶液およ
び酸化剤溶液を滴下して塗布するようにしたことによ
り、特に化学重合工程をシート状のマザー金属箔を１単
位として流れ作業的に行なうことができる。

【００２７】また、滴下方式としたことにより、液面管
理が不要になるとともに、特に酸化剤の無駄な消費が抑
えられる。

【００２８】他方、シート状のマザー金属箔にコンデン
サ素子箔の各々を複数行、複数列のマトリクス状配列に
沿って設けるとともに、電解重合時に使用される給電端
子をマザー金属箔と対向する電気絶縁性基板上にコンデ
ンサ素子箔の各々に対応するように配置することによ
り、生産性がより高められる。

【００２９】そして、給電端子の化学酸化重合膜に対す
る接触部を湾曲面状とすることにより、陽極箔部への局
部的なストレスが緩和されるとともに、電解重合終了後
において給電端子を電解重合膜の剥離を殆ど伴うことな
く引き離すことができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。まず、図１に示されているように、縦６０
ｍｍ×横５０ｍｍのアルミニウムエッチド箔（厚さ９０
〜１００μｍ）を３３Ｖにて陽極酸化し、その表面に誘
電体酸化皮膜を形成し、これをマザー金属箔１０とし
た。

【００３１】このマザー金属箔１０の周縁に治具として
のフレーム１１を取り付け、プレス工程において同マザ
ー金属箔１０に複数のコンデンサ素子箔１２…を形成し
た。

【００３２】このコンデンサ素子箔１２は、ほぼ直角に
交わる三辺を有するコ字状の切込溝１３をプレスにて打
ち抜くことにより形成され、この例では一枚のマザー金
属箔１０に５行５列の計２５個のコンデンサ素子箔１２
を形成した。

【００３３】そして、マザー金属箔１０全体を化成液中
に浸漬し、３３Ｖにて再度陽極酸化を行ない、その切り
口部分を含めて誘電体酸化皮膜を形成した。

【００３４】次ぎに、図２に示されているように、各コ
ンデンサ素子箔１２の基部側の表裏両面にレジスト層１
４を形成し、同コンデンサ素子箔１２を陽極引出部１２
ａと陽極箔部１２ｂとに分離した。この場合、陽極箔部
１２ｂの大きさは縦横ともに３ｍｍとした。

【００３５】レジスト層１４にはエポキシ樹脂を用いた
が、シリコン樹脂などの撥水性樹脂であれば良い。ま
た、塗布はスクリーン印刷によったが、オフセット印刷
でも良い。

【００３６】しかる後、図３に示されている自動機にて
化学酸化重合膜を形成した。すなわち、この装置はレジ
スト層１４が形成されたマザー金属箔１０をストックす
る製品供給部２０、モノマー液滴下部２１、酸化剤滴下
部２２、シャワー洗浄槽２３、乾燥炉２４および製品収
納部２５を備えている。

【００３７】まず、マザー金属箔１０を製品供給部２０
から図示しない搬送手段により水平状態としてモノマー
液滴下部２１に搬送した。同モノマー液滴下部２１に
は、図４に示されているようなディスペンサーノズル２
１ａが用意されていて、同ノズル２１ａによりモノマー
液を陽極箔部１２ｂの各々に滴下した。なお、裏面側に
対する滴下は、図示しない反転装置によりマザー金属箔
１０を裏返しにして行なった。

【００３８】モノマー液としては、例えば１０〜５０ｗ
ｔ％のピロールを含む水・エタノールの混合水溶液など
が用いられるが、この例ではそのピロール含有率を４０
ｗｔ％とした。また、その滴下量は０．１〜５μｌ、好
ましくは０．３〜２μｌの範囲であるが、この例ではそ
の滴下量を１μｌとした。液温は０〜５０℃、好ましく
は５〜２５℃であるが、この例ではその液温を１０℃と
した。

【００３９】この実施例では、Ｘ−Ｙ方向に移動し得る
１つのディスペンサーノズル２１ａにて２５箇所の陽極
箔部１２ｂにモノマー液を滴下するようにしているが、
コンデンサ素子箔１２の１列（もしくは１行）に対応し
て、５個並べて配置しても良いし、また、その全部に対
応して２５個配置しても良い。

【００４０】引き続いて、マザー金属箔１０を酸化剤滴
下部２２に搬送し、各陽極箔部１２ｂに対して酸化剤を
滴下した。この酸化剤滴下部２２にもモノマー滴下部２
１と同様のディスペンサーノズルが設けられており、こ
の実施例では同ノズルより酸化剤として過硫酸アンモニ
ウムを０．３ｍｏｌ／ｌ、支持電解質としてＰ−トルエ
ンスルホン酸を０．１ｍｏｌ／ｌを含む酸化剤液を一つ
の陽極箔部１２ｂあたり６μｌ滴下した。裏面に対する
滴下は、図示しない反転装置によりマザー金属箔１０を
裏返すことにより行なった。

【００４１】上記のようにして陽極箔部１２ｂ上に化学
酸化重合膜を形成した後、洗浄槽２３にて余剰のポリマ
ーを洗い落とし、次いで乾燥炉２４で乾燥し、マザー金
属箔１０を製品収納部２５に回収した。

【００４２】なお、化学酸化重合膜の付着量が少ない場
合には、上記処理を数回繰り返せば良い。酸化剤、支持
電解質をともに上記以外のものを使用しても、同様な導
電性高分子物質からなる化学酸化重合膜が得られる。

【００４３】次ぎに、マザー金属箔１０をアジピン酸ア
ンモニウム水溶液および燐酸アンモニウム水溶液にて再
化成した後、図５に示されているように、給電治具３０
にセットした。

【００４４】この給電治具３０は電気絶縁性の基板３１
を備え、同基板３１には各陽極箔部１２ｂに対応する
数、すなわち２５個の給電端子３２…が設けられてい
る。給電端子３２はステンレスもしくは白金よりなる
が、この場合、各給電端子３２は図６に拡大して示され
ているように、陽極箔部１２ｂ上の化学酸化重合膜に対
して所定の曲率を有する湾曲面で接触するようにほぼＵ
字状に形成されている。

【００４５】この実施例において、各給電端子３２は基
板３１の裏面側において直列に配線されているととも
に、図示しない直流電源のプラス側端子に接続されてい
る。

【００４６】マザー金属箔１０を給電治具３０に組み合
わせることにより、陽極箔部１２ｂ上の化学酸化重合膜
に対して各給電端子３２が接触し、このようにした状態
で電解重合液に浸漬し、その電解重合槽側をマイナス、
給電端子３２側をプラスとして定電流（電流密度；１０
ｍＡ／平方ミリメートル）にて電解重合を行ない、化学
酸化重合膜上に電解重合膜を形成した。

【００４７】電解重合液には、導電性高分子単量体とし
てのピロールモノマーを０．２ｍｏｌ／ｌ、支持電解質
としてアルキルナフタレンスルホン酸を０．２ｍｏｌ／
ｌを含む水溶液中を用いた。なお、導電性高分子単量体
および支持電解質を上記以外のものとしても、同様の導
電性高分子物質よりなる電解重合膜１７が得られる。

【００４８】十分に洗浄および乾燥を行なった後、電解
重合膜上に陰極引出層としてのカーボン層およびコート
銀層を形成し、所定幅の陽極引出部１２ａを残してコン
デンサ素子箔１２をマザー金属箔１０から切り離した。

【００４９】そして、陽極引出部１２ａをリードフレー
ムの陽極端子板に溶接するとともに、コート銀層側に同
リードフレームの陰極端子板を導電性接着剤にて取り付
け、成型金型内においてモールド外装を施し、チップ形
固体電解コンデンサを得た。

【００５０】このようにして得られたチップ形固体電解
コンデンサ１００個について、固体電解質の這い上がり
に起因する漏れ電流不良を調べたところ、結果は０／１
００、すなわち不良率０％であった。また、給電端子に
起因する漏れ電流不良に関しては２／１００で、不良率
は２％であった。

【００５１】これに対して、先に図７に関連して説明し
た従来例によるチップ形固体電解コンデンサ１００個に
ついて調べたところ、固体電解質の這い上がりに起因す
る漏れ電流不良は５／１００で、不良率５％を示し、給
電端子に起因する漏れ電流不良に関しては７／１００
で、不良率は７％であった。

【００５２】また、総合的な生産性については、従来例
の場合を１００とすると、上記実施例ではその１０倍の
１０００という評価が得られた。参考までに、上記実施
例と従来例の比較結果を表１に示す。

【００５３】

【表１】なお、上記実施例では給電端子の一例としてほぼＵ字状
にした例しか示されていないが、化学酸化重合膜に接触
する部位を例えば球状体もしくは半球体などとしても良
い。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シート状のマザー金属箔に複数個のコンデンサ素子箔を
形成し、その各々の陽極箔部にモノマー溶液および酸化
剤溶液を塗布するようにしたことにより、特に化学重合
工程をシート状のマザー金属箔を１単位として流れ作業
的に行なうことができ、従来に比べてその生産性を飛躍
的に向上させることができる。

【００５５】また、液面管理が不要になるとともに、特
に酸化剤の無駄な消費が抑えられ、さらには給電端子の
化学酸化重合膜に対する接触部を湾曲面状とすることに
より、陽極箔部への局部的なストレスが緩和され、しか
も電解重合終了後において給電端子を電解重合膜の剥離
を殆ど伴うことなく引き離すことができるため、漏れ電
流不良の発生をも防止することができる、という効果が
奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関するもので、シート状のマ
ザー金属箔に複数のコンデンサ素子箔を形成した状態を
示した正面図。

【図２】図１の各コンデンサ素子箔にレジスト層を形成
した状態を示した正面図。

【図３】本発明に用いられる化学酸化重合膜形成用自動
装置の斜視図。

【図４】ノズルからコンデンサ素子箔にモノマー液を滴
下する状態を示した斜視図。

【図５】給電治具とマザー金属箔とを分離して示した斜
視図。

【図６】化学酸化重合膜に対する給電端子の接触状態を
示した要部拡大斜視図。

【図７】従来の化学酸化重合膜の形成方法を説明するた
めの概略図。

【符号の説明】

１０マザー金属箔１１フレーム１２コンデンサ素子箔１３切込溝１４レジスト層２１モノマー的か部２２酸化剤滴下部３０給電治具３１基板３２給電端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大久保哲神奈川県藤沢市辻堂新町２丁目２番１号エルナー株式会社内 (72)発明者数原学神奈川県藤沢市辻堂新町２丁目２番１号エルナー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予めエッチング処理された弁作用金属か
らなるシート状のマザー金属箔に誘電体酸化被膜を形成
し、同マザー金属箔にほぼ直角に交わる三辺を有するコ
字状の切込溝により複数個のコンデンサ素子箔を形成
し、再化成によりその切口部に誘電体酸化被膜を形成し
た後、上記各コンデンサ素子箔の所定部位にレジスト層
を形成して同コンデンサ素子箔を陽極引出部と陽極箔部
とに分離し、同陽極箔部に複素環式化合物のモノマー溶
液を塗布し、次いで酸化剤溶液を塗布して化学酸化重合
膜を形成した後、上記マザー金属箔全体を所定の電解重
合液中に浸漬し、その電解重合槽側をマイナスとし各化
学酸化重合膜にプラス側給電端子を接触させて重合電圧
を印加してその化学酸化重合膜上に導電性高分子物質よ
りなる電解重合膜を形成するようにしたことを特徴とす
る固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】上記モノマー溶液の塗布および上記酸化
剤溶液の塗布は、上記マザー金属箔をほぼ水平とした状
態で、それらの溶液をノズルにて上記陽極箔部に向けて
滴下することにより行なわれることを特徴とする請求項
１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】上記マザー金属箔において上記コンデン
サ素子箔はその各々が複数行、複数列のマトリクス状配
列に沿って設けられているとともに、上記給電端子は上
記マザー金属箔と対向する電気絶縁性基板上に上記コン
デンサ素子箔の各々に対応するように配置されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサの
製造方法。
【請求項４】上記給電端子は上記化学酸化重合膜に対
する接触部が所定の湾曲面に形成されていることを特徴
とする請求項１または３に記載の固体電解コンデンサの
製造方法。