JPH06132178A - 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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JPH06132178A
JPH06132178A JP30642792A JP30642792A JPH06132178A JP H06132178 A JPH06132178 A JP H06132178A JP 30642792 A JP30642792 A JP 30642792A JP 30642792 A JP30642792 A JP 30642792A JP H06132178 A JPH06132178 A JP H06132178A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細なチップ形の固体電解コンデンサにおい
て、安定した電気的特性を有する、信頼性の高い固体電
解コンデンサを実現する。 【構成】 陽極体1及び陰極体2の表面にそれぞれ導電
性ポリマーからなる電解質層3を生成し、陽極体1及び
陰極体2の電解質層3の間に、導電性ポリマー溶液もし
くは溶媒中に導電性ポリマーを分散させた懸濁液を介在
させて陽極体1と陰極体2とを積層した後に、前記導電
性ポリマー溶液もしくは懸濁液の溶媒を除去した。溶媒
を除去することにより前記導電性ポリマー溶液もしくは
懸濁液が第2の電解質層を形成し、陽極体1と陰極体2
とがこの第2の電解質層で結合され、電極の引出し構造
が簡略になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解コンデンサの
製造方法に関し、特に有機導電性化合物を電解質に利用
した固体電解コンデンサの製造方法にかかる。
【0002】
【従来の技術】近年の電子機器の小型化、プリント基板
への実装の効率化等の要請から電子部品のチップ化が進
められている。これに伴い、電解コンデンサのチップ
化、低背化の要請が高まっている。また電子機器の多様
化からチップ形の電解コンデンサに対しても様々な特性
が要求されるようになっている。
【0003】固体電解コンデンサにおいても、二酸化マ
ンガン等の金属酸化物半導体からなる固体電解質以外
に、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、ポリピロ
ール、ポリアニリン等の導電性ポリマーを固体電解コン
デンサに応用したものが提案されている。これらの導電
性ポリマーを使用した固体電解コンデンサは、二酸化マ
ンガン等と比較して電導度が高く、特にポリピロール等
は耐熱性にも優れることからチップ化に最適と言われて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ポリピロール等の導電
性ポリマーからなる電解質層は、例えば、酸化剤を含有
するピロール溶液中に陽極体を浸漬し、陽極体の表面に
ピロール薄膜を形成したのち(化学重合)、ピロールを
溶解した溶液中に浸漬しつつ電圧を印加して(電解重
合)生成している。そして、この電解質層の表面に電極
引出し手段を設け、外表面を外装樹脂等で覆っている。
【0005】このような構造による固体電解コンデンサ
で、陽極体から電極を引き出すために陽極体の表面に導
電層を設ける場合、短絡や漏れ電流の増大を防ぐため、
強固な電解質層が必要とされた。そのため、電解質層を
生成する手段として電解重合が不可欠であったが、陽極
体表面の酸化皮膜層が絶縁体であることから、直接的に
電解重合による電解質層を生成することは非常に困難で
あった。そこで、上記のような化学重合による、いわば
前処理が必要となり、製造工程を煩雑なものとしてい
た。
【0006】また、化学重合や電解重合においては、い
ずれもピロール溶液中に陽極体を浸漬している。そのた
め、ピロール溶液が不必要な部分に這い上がり、短絡事
故や漏れ電流の増大等の不都合が生じてしまう。そのた
め、陽極体の表面に選択的にマスキングを施し、あるい
はピロール溶液の液面管理を行なう必要があり、製造工
程を煩雑にしていた。特に電解重合では、印加電圧の調
整、陽極体表面と電解重合用の端子ピンの距離の調整等
を厳密に行なう必要があり、大量生産には必ずしも適当
ではなかった。
【0007】更に、上記のような工程で生成されたポリ
ピロールは、機械的強度において極めて脆弱であり、チ
ップ形の固体電解コンデンサの本体である陽極体の形成
は困難であった。例えば、平板状の陽極体に電解質層を
形成し、これを切断して個々の陽極体を形成する場合、
この切断工程においてポリピロール層が破損し、所望の
電気的特性を得ることができなくなることがあった。こ
のような困難さは製品の外観寸法が小さくなるにつれ、
製造装置の加工精度の精密化と相俟ってますます増大す
る。
【0008】この発明の目的は、上記のような状態に鑑
み、微細なチップ形の固体電解コンデンサにおいて、安
定した電気的特性を有する、信頼性の高い固体電解コン
デンサを簡便に製造する方法の提供にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、固体電解コ
ンデンサの製造方法において、陽極体及び陰極体の表面
にそれぞれ導電性ポリマーからなる電解質層を生成する
工程と、陽極体及び陰極体をその表面の電解質層におい
て積層する工程とを含み、陽極体及び陰極体の電解質層
の間に、導電性ポリマー溶液もしくは溶媒中に導電性ポ
リマーを分散させた懸濁液を介在させ、陽極体と陰極体
とを積層した後に、前記導電性ポリマー溶液もしくは懸
濁液の溶媒を除去することを特徴としている。
【0010】この発明において陽極体は、アルミニウ
ム、タンタル等の弁作用金属からなり、その形状は板状
あるいは箔状のいずれであってもよいが、その表面には
予めエッチング処理を施している。また陽極体は1枚で
もよいが、外観寸法に余裕がある場合は複数の陽極体を
積層して用いてもよい。陰極体としては、アルミニウム
等の弁作用金属の他に、鉄、銅、ニッケル等を用いても
よい。また、陽極体及び陰極体の表面に生成する電解質
層としては、ポリピロール、ポリアニリン等があげられ
る。そしてその重合方法には、化学重合、気相重合、電
解重合等があり、これらの単独もしくは複数の重合方法
を組み合わせて電解質層を生成すると好適である。更
に、陽極体及び陰極体の間に介在させる導電性ポリマー
溶液は、例えばポリアニリンや可溶性のポリピロール等
があげられる。懸濁液としては、例えばピロールをP−
トルエンスルホン酸テトラエチルアンモニウム/アセト
ニトリルに溶解した溶液に過硫酸アンモン水溶液からな
る酸化剤を添加し、化学重合反応により溶媒中にポリピ
ロールが分散したものが好適である。
【0011】
【作用】この発明による固体電解コンデンサの製造方法
では、予め陽極体1及び陰極体2の表面に導電性ポリマ
ーからなる電解質層3(電解質層31、電解質層32)
を生成し、これら陽極体1と陰極体2とを各々の電解質
層31、電解質層32において積層している。そして、
陽極体1と陰極体2とを積層する際には、導電性ポリマ
ーを溶媒中に分散させた懸濁液33(もしくは導電性ポ
リマー溶液)を陽極体1の電解質層31の表面もしくは
陰極体2の電解質層32の表面、あるいはその両者に塗
布、吹き付け、滴下等の手段で介在させ、陽極体1と陰
極体2とを積層したのちに懸濁液33の溶媒を除去す
る。その結果、陽極体1と陰極体2との間隙、すなわち
それぞれの電解質層31、電解質層32の間隙で固体電
解質が生成され、第2の電解質層34とも言うべき層を
形成し、陽極体1と陰極体2とを接合することになる。
【0012】そのため、従来のように、生成された電解
質層の表面に例えば導電層や内部端子等の電極引出し手
段を設ける必要がなくなり、陰極体2の表面に予め生成
した電解質層32と陽極体1の電解質層31を接合する
ことによって、電極の引出し構造、特に陰極側の電極引
出し構造が単純なものとなる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面にしたがい説
明する。図1はこの発明の実施例で用いる陽極体及び陰
極体の概念構造を示す断面図、図2は実施例で用いる陽
極体を示す斜視図である。図3ないし図5は、この発明
の実施例による固体電解コンデンサの製造工程を説明す
る説明図、図6は実施例により製造された固体電解コン
デンサを示す部分断面図である。
【0014】陽極体1は、アルミニウム等の弁作用金属
からなり、図1(A)に示したように平板状に形成さ
れ、その一部の表面には、選択的なエッチング処理及び
化成処理により酸化皮膜層5を形成している。化成処理
は、陽極体1の一部を樹脂等で覆った状態で化成用の電
解液に浸漬し、電圧を印加して行なう。生成された酸化
皮膜層5は、陽極体1の表層が酸化した酸化アルミニウ
ムからなり、陽極体1の誘電体となる。なお、化成処理
等で用いた樹脂等は、陽極体1に化成処理を施したのち
除去している。
【0015】また陰極体2は、図1(B)に示したよう
に、陽極体1と同様、平板状に形成されている。この陰
極体2は、アルミニウム等の弁作用金属のほかに、アル
ミニウムと銅等とのクラッド材あるいは銅、ニッケル等
の半田付け可能な金属等を用いてもよい。
【0016】そして、陽極体1の酸化皮膜層5の表面に
は、導電性ポリマーからなる電解質層31を生成する。
この実施例では、導電性ポリマーとしてポリピロールを
用いており、陽極体1を、酸化剤を含有するピロール溶
液中に浸漬し、表面に化学重合によるポリピロール膜を
生成している。なお、電解質層31をより強固な皮膜に
する場合は、化学重合を施した後に、陽極体1をピロー
ルを溶解した溶液中に浸漬しつつ電圧を負荷して電解重
合を施してもよい。
【0017】一方、陰極体2の表面には、陽極体1と同
様に、導電性ポリマーからなる電解質層32を生成す
る。陰極体2の表面に生成する電解質層32は、気相重
合、化学重合、電解重合のいずれかもしくはこれらの組
合せにより生成すればよい。特に電解重合の場合は、陽
極体1のように表面に絶縁体である酸化皮膜層5が形成
されていないため、化学重合による前処理の必要はなく
なる。また気相重合、化学重合による場合、生成される
のは非常に薄い皮膜となるが、この発明の目的を達成す
ることは可能である。
【0018】このようにして形成した陽極体1及び陰極
体2を積層する。その際、予め陽極体1の電解質層31
もしくは陰極体2の電解質層32の表面には、図2に示
したように、溶媒中に導電性ポリマー、この実施例では
ポリピロールが分散した懸濁液33を滴下しておく。懸
濁液33は、アセトニトリル溶液に、ピロール0.2m
ol/lとP−トルエンスルホン酸テトラエチルアンモ
ニウム0.1mol/lとを溶解した溶液に、1.0m
ol/lの過硫酸アンモン水溶液からなる酸化剤を添加
して形成している。なお、これらの溶液、すなわちピロ
ール溶液と過硫酸アンモン水溶液とをそれぞれ別個に電
解質層3の表面に滴下し、電解質層3上で懸濁液33を
形成してもよい。
【0019】そして、陽極体1と陰極体2とを、図3に
示したように、それぞれ電解質層31と電解質層32に
おいて重ね合わせるとともに、100℃下で30分間放
置して乾燥処理を施し、懸濁液33の溶媒を除去する。
その結果、陽極体1と陰極体2との間には、第2の電解
質層34が生成されることになり、この第2の電解質層
34が陽極体1の電解質層31と陰極体2の電解質層3
2とを接合してコンデンサ素子10を構成する。なお、
この実施例においては、陽極体1の両面に2枚の陰極体
2を配置した構成としたが、必要に応じて複数の陽極体
1を設けたコンデンサ素子を形成することもできる。
【0020】次いで、図4に示すように、このコンデン
サ素子10の表面に樹脂層8を被覆する。樹脂層8は、
エポキシ樹脂等の絶縁性合成樹脂からなり、モールド成
形、ポッティング成形等いずれの方法で成形してもよ
い。
【0021】そして、コンデンサ素子10の端部を、切
断面X1 、X2 においてスライサー等の手段を用いて切
削する。このとき、コンデンサ素子10の樹脂層8と共
に、陽極体1及び陰極体2の端部を切削し、図5に示し
たように、切削により形成されたコンデンサ素子10の
端面に陽極体1及び陰極体2の露出面を設ける。そし
て、この露出面に外部接続用の陽極端子6及び陰極端子
7を溶接する。
【0022】更に、図6に示すように、陽極端子6及び
陰極端子7が溶接されたコンデンサ素子9の表面には、
エポキシ樹脂等からなる外装樹脂9を被覆し、外装樹脂
9の底面からそれぞれ突出した陽極端子6及び陰極端子
7の先端部分を、外装樹脂9の底面に沿って折り曲げて
固体電解コンデンサを得る。
【0023】この実施例では、陽極体1及び陰極体2の
表面にそれぞれ電解質層31、電解質層32を生成して
いる。そのため、陽極体上に酸化皮膜層、電解質層及び
導電層等を順次生成する必要がなく、陽極体1と陰極体
2とを重ね合わせることで両極の電極を外部に引き出す
ことができる。したがって、製造工程が簡便になるほ
か、電極の引出し構造が簡便になり、製造工程でのスト
レスによる電解質層3の破損が減少する。
【0024】そして、陽極体1と陰極体2との接合は、
いずれか一方の電解質層3に滴下した懸濁液33の溶媒
を、陽極体1と陰極体2を重ね合わせたのちに除去し、
陽極体1と陰極体2との間に第2の電解質層34を生成
することにより行なっている。そのため、陽極体1と陰
極体2との接合において、例えば導電性の接着剤等を用
いることがなく、接着剤の界面での不安定な挙動による
電気的特性の劣化がなくなる。特にこの実施例では、電
解質層3と第2の電解質層34として共にポリピロール
を用いており、その電気的な密着性も良好になる。
【0025】また、陽極体1と陰極体2と積層したの
ち、その表面を樹脂層8によって覆い、更にこの樹脂層
8の端面を陽極体1及び陰極体2とともに切削してい
る。そして、その結果形成された陽極体1と陰極体2の
露出面に陽極端子6及び陰極端子7を溶接している。前
述のように、陽極体1と陰極体2とは、懸濁液33の溶
媒が除去された第2の電解質層34により接合される
が、その接合強度は必ずしも強くない。しかし、陽極体
1及び陰極体2の表面に被覆する樹脂層8が補完的に接
合強度を補うことになる。また、それぞれ陽極体1及び
陰極体2への陽極端子6、陰極端子7の直接的な取り付
けが不要となり、製造工程でのストレスも軽減される。
【0026】なお、この実施例では、外部端子となる陽
極端子6と陰極端子7とを樹脂層8を切削して形成した
陽極体1及び陰極体2の露出面に溶接したが、別の端子
引出し構造であってもよい。例えば陰極体2として鉄や
銅等を用いた場合、そのまま外部に引き出して外部端子
としてもよく、あるいは外部端子を溶接したのちに外装
樹脂9を被覆してもよい。
【0027】
【発明の効果】以上のようにこの発明は、固体電解コン
デンサの製造方法において、陽極体及び陰極体の表面に
それぞれ導電性ポリマーからなる電解質層を生成する工
程と、陽極体及び陰極体をその表面の電解質層において
積層する工程とを含み、陽極体及び陰極体の電解質層の
間に、導電性ポリマー溶液もしくは溶媒中に導電性ポリ
マーを分散させた懸濁液を介在させ、陽極体と陰極体と
を積層した後に、前記導電性ポリマー溶液もしくは懸濁
液の溶媒を除去することを特徴としているので、陽極体
と陰極体との間に第2の電解質層とも言うべき層が形成
され、この第2の電解質層が陽極体と陰極体とを接合す
ることになる。そのため、陽極体と陰極体とを接合する
工程が簡略になり、また接合する手段として、電解質層
と同質の第2の電解質層を用いることから、その電気的
な密着性が良好になり、安定した電気的特性を得ること
ができる。
【0028】また、陽極体と陰極体を接合する際には、
予め陽極体と陰極体とにそれぞれ個別の電解質層を生成
している。そして、これを第2の電解質層を以て結合し
ているため、両極の電極を引き出す構造が簡略になり、
従来のように、電極引出し手段を陽極体等に設ける際の
ストレスが軽減され、機械的強度に脆弱なポリピロール
等の導電性ポリマーの破損を防止できる。そのため、所
望の電気的特性を得ることが容易になり、特に漏れ電流
特性の向上を図ることができる。
【0029】更に、陽極体と陰極体の双方に電解質層を
形成することから、特に陽極体を製造する場合、従来の
ように酸化皮膜層上に電解質層及び導電層等を順次生成
することがなくなり、各層の生成工程において所望箇所
以外にマスキングを施す必要等がなくなる。また、陽極
体及び陰極体の各表面に生成する電解質層は、例えば化
学重合のみによるものであってもよく、そのため重合工
程が大幅に簡略化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例で用いる陽極体及び陰極体の
概念構造を示す断面図
【図2】実施例で用いる陽極体を示す斜視図
【図3】この発明の実施例による固体電解コンデンサの
製造工程を説明する説明図
【図4】この発明の実施例による固体電解コンデンサの
製造工程を説明する説明図
【図5】この発明の実施例による固体電解コンデンサの
製造工程を説明する説明図
【図6】実施例により製造された固体電解コンデンサを
示す部分断面図
【符号の説明】
1 陽極体 2 陰極体 3 電解質層 31 電解質層(陽極側) 32 電解質層(陰極側) 33 懸濁液 34 第2の電解質層 5 酸化皮膜層 6 陽極端子 7 陰極端子 8 樹脂層 9 外装樹脂 10 コンデンサ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01G 9/05 M 7924−5E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極体及び陰極体の表面にそれぞれ導電
    性ポリマーからなる電解質層を生成する工程と、陽極体
    及び陰極体をその表面の電解質層において積層する工程
    とを含み、陽極体及び陰極体の電解質層の間に、導電性
    ポリマー溶液もしくは溶媒中に導電性ポリマーを分散さ
    せた懸濁液を介在させ、陽極体と陰極体とを積層した後
    に、前記導電性ポリマー溶液もしくは懸濁液の溶媒を除
    去する固体電解コンデンサの製造方法。
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