JPH06163323A - 有機半導体固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リフロー半田付け等による熱ストレスに対し
ても、漏れ電流の増大しない耐熱性に優れた有機半導体
固体電解コンデンサの製造方法を提供することを目的と
する。 【構成】 アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用
を有する金属をエッチングして化成した箔より成る陽極
箔１と、これに対向する陰極箔２とをセパレータ紙を介
して巻回してコンデンサ素子を構成し、下記化学式
（１）または化学式（２）で表される有機ケイ素化合物
をセパレータ紙に導入する。 【化１】 【化２】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体電解質として、ＴＣ
ＮＱ塩を用いた固体電解コンデンサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電解質としてＴＣＮＱ塩を用いた有機半
導体固体電解コンデンサに関しては、本願出願人が既に
種々提案している。

【０００３】すなわち、特開昭５８−１９１４１４号
（Ｈ０１Ｇ ９／０２）等に開示されているＮ位をアル
キル基で置換したイソキノリンとのＴＣＮＱ塩を用いた
固体電解コンデンサは、特に優れた高周波特性を持って
いるため、スイッチング電源用などに広く採用されてい
るが、近年、機器の小型化の必要性から、この種のコン
デンサも表面実装用部品（チップ部品）としての対応を
迫られている。

【０００４】しかし、上述の従来技術によるコンデンサ
においては、表面実装用部品として必須の、半田付け時
の熱ストレス（通常２３０℃程度）には耐えられず、著
しい漏れ電流増大等の特性劣化を招くという欠点があっ
た。

【０００５】この欠点を改善するために、本願出願人
は、１５０℃以上の温度で電圧処理（エージング）を行
うことを提案している。

【０００６】これは、特開平２−２７８８０７号公報
（Ｈ０１Ｇ ９／０４）に記載されているように、コ
ンデンサを１５０℃以上の所定の温度に加熱した円筒状
穴あき熱板に収納し、定格電圧を印加しながらエージン
グを行うものであり、これによって、漏れ電流による特
性劣化を防ぐものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上述した従
来技術によれば、漏れ電流による特性劣化をある程度防
ぐことは可能ではあるが、リフローによって半田付けを
行った場合、漏れ電流の増大を完全に防止することは困
難であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁
作用を有する金属をエッチングして化成した箔より成る
陽極箔と、これに対向する陰極箔とをセパレータ紙を介
して巻回してコンデンサ素子を構成し、前記コンデンサ
素子に加熱融解したＴＣＮＱ錯塩を含浸させて成る有機
半導体固体電解コンデンサの製造方法であって、セパレ
ータ紙に下記化学式（１）または化学式（２）で表され
る有機ケイ素化合物を導入したことを特徴とする有機半
導体固体電解コンデンサの製造方法を提供せんとするも
のである。

【０００９】

【化４】

【００１０】

【化５】

【００１１】

【作用】上記の如く構成したので、リフロー半田付け等
による熱ストレスに対しても、漏れ電流の増大しない耐
熱性に優れた有機半導体固体電解コンデンサとすること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につ
いて詳述する。図１は本発明に使用するコンデンサ素子
を示している。

【００１３】先ず、高純度（９９．９９％以上）のアル
ミニウム箔を化学的処理により粗面化し、実効表面積を
増加させるためのいわゆるエッチング処理を行う。

【００１４】次に、電解液中にて、電気化学的にアルミ
ニウム箔表面に酸化被膜（酸化アルミニウムの薄膜）を
形成する（化成処理）。

【００１５】そして、エッチング処理、化成処理を行っ
たアルミニウム箔を陽極箔１とし、これと対向する陰極
箔２との間にセパレータ紙３としてマニラ紙を挟み、図
１に示すように円筒状に巻き取る。

【００１６】このようにしてアルミニウム箔に酸化被膜
を形成した陽極箔１と陰極箔２との両電極箔間にセパレ
ータ紙３を巻回して、コンデンサ素子６が形成される。
尚、４及び５はリード線である。

【００１７】さらに、コンデンサ素子６に熱処理を施
し、セパレータ紙３を構成するマニラ紙を炭化すること
によって、繊維の細径化による密度の低下を図る。

【００１８】尚、セパレータ紙として、マニラ紙をあら
かじめ所定の温度と時間（例えば２４０℃、４０分）で
熱処理を施して炭化したものや、カーボン不織布を用
い、陽極箔と陰極箔との間にはさんで巻回してもよい。

【００１９】このようにして炭化処理したコンデンサ素
子６を、下記化学式（１）または化学式（２）で表され
る有機ケイ素化合物を溶解させた溶液に浸漬し、その後
溶媒を揮発させることによって、セパレータ紙３に有機
ケイ素化合物を導入する。

【００２０】

【化６】

【００２１】

【化７】

【００２２】そして図２に示すように、ＴＣＮＱ塩８を
アルミケース７内において３００℃で加熱融解させ、前
記有機ケイ素化合物を導入する処理が済んだコンデンサ
素子６を挿入し、融解したＴＣＮＱ塩８をコンデンサ素
子６（セパレータ紙３）に含浸させて急冷する。

【００２３】その後、エポキシ樹脂９によって開口部を
封口し、最後に電圧処理（エージング）を行って目的と
するコンデンサを完成させる。

【００２４】下表は、本発明によるコンデンサと、従来
のコンデンサ（即ち、セパレータ紙に有機ケイ素化合物
を導入していない）とにおいて、リフロー試験（１６０
℃で２分間及び２３０℃で３０秒）を行う前とリフロー
試験を行った後の漏れ電流値を示している。

【００２５】

【表１】

【００２６】上表において、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）は、定格２０
Ｖ・３．３μＦのコンデンサである。その内、（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）のコ
ンデンサは、セパレータ紙に有機ケイ素化合物を導入し
たものであり、そして（Ｈ）のコンデンサがセパレータ
紙に有機ケイ素化合物を全く導入していない従来のコン
デンサである。

【００２７】表中の各漏れ電流値は、定格電圧印加１分
後の値であり、前記（Ａ）〜（Ｈ）のコンデンサの各試
料１０個毎の平均値をとったものである。

【００２８】この表から明らかなように、（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）のコンデンサ
においては、（Ｈ）のコンデンサに比べて、リフロー試
験後においても漏れ電流が少ないことが明らかである。

【００２９】ここで前記（Ａ）〜（Ｇ）のコンデンサに
ついてさらに説明すると、（Ａ）〜（Ｆ）のコンデンサ
には、前記化学式（１）または化学式（２）で表される
構造を有する有機ケイ素化合物が用いられているが、
（Ｇ）のコンデンサは、前記化学式（１）または化学式
（２）で表される構造を有していない有機ケイ素化合物
を用いたものである。

【００３０】上記表から分かるように、（Ａ）〜（Ｆ）
のコンデンサに比べ、（Ｇ）のコンデンサではリフロー
試験後の漏れ電流が増大しており、このことから、セパ
レータ紙に導入する有機ケイ素化合物は、前記化学式
（１）または化学式（２）で表される構造を有するもの
が良好であることが分かる。

【００３１】また、沸点が低い有機ケイ素化合物を用い
た（Ｆ）のコンデンサでは、リフロー試験後の漏れ電流
をある程度抑えてはいるものの、その改善効果は小さ
い。このことから、使用する有機ケイ素化合物の沸点は
２５０℃を越えるものが良好である。

【００３２】さらに、（Ａ）〜（Ｃ）のコンデンサにお
いては、下記式で表される構造を有する有機ケイ素化合
物を用いており、

【００３３】

【化８】

【００３４】該各コンデンサにおける漏れ電流の低減効
果は極めて優れている事が分かる。

【００３５】続いて、本発明で用いられている有機ケイ
素化合物の作用について詳述する。コンデンサ素子内に
含浸されている陰極電解質の抵抗Ｒは、電極面積ＳとＴ
ＣＮＱ錯塩の厚みｄに対して次式のような関係にある。

【００３６】

【数１】

【００３７】従って、コンデンサの等価直列抵抗を考え
る場合、上記関係式における電極面積Ｓの値を考えなけ
ればならず、従来はセパレータ紙に低密度のマニラ紙を
使用することで、ＴＣＮＱ錯塩のセパレータ紙への含浸
率、すなわち極間の充填率を高め、もってＴＣＮＱ塩の
電極面積Ｓを拡大化して等価直列抵抗Ｒの低減を図って
いた。

【００３８】然し、マニラ紙は短繊維であるため、低密
度化あるいは炭化を進めていくと、繊維間の絡合の力は
弱化し、繊維の分布が不均一な構造となる。このため、
ＴＣＮＱ錯塩を含浸して成る有機半導体固体電解コンデ
ンサにおいては、半田付け（特にリフロー半田付け）時
の強い熱ストレスを受けた後に、極間短絡の発生する割
合が高く、漏れ電流の増大するという欠点が生じていた
ことは、前述した通りである。

【００３９】本発明では、前述の化学式（１）で示され
るメトキシ基または化学式（２）で示されるエトキシ基
を有する有機ケイ素化合物をセパレータ紙に導入するこ
とによって、前記の欠点を解決したものであり、セパレ
ータ紙の強度を強化すると共にＴＣＮＱ錯塩の含浸率を
高め、漏れ電流の少ないコンデンサを提供するものであ
る。

【００４０】セパレータ紙内に導入した有機ケイ素化合
物を、分子内のメトキシ基またはエトキシ基の加水分解
反応によって、下記の化学式の如く重合させ、

【００４１】

【化９】

【００４２】耐熱性の高分子被膜を形成し、セパレータ
紙を外部からの機械的ストレスや熱ストレスから保護し
ようとするもので、半田付け後においても漏れ電流の少
ないコンデンサとしたものである。

【００４３】有機ケイ素化合物の沸点は、ＴＣＮＱ錯塩
の含浸温度の関係及び熱安定性の点から、２５０℃以上
のものが好ましく、また、ＴＣＮＱ錯塩との結合性（酸
化被膜の修復力）の点から、有機ケイ素化合物の分子内
にエポキシ基を有することが望ましい。さらに、作業性
及び安全性の点から、上記有機ケイ素化合物は水溶性で
あることが望まれる。

【００４４】尚、本実施例においては、有機ケイ素化合
物のセパレータ紙への導入をコンデンサ素子の炭化処理
後に行う場合について述べたが、これに限らずそれ以前
の工程、例えば、コンデンサ素子形成前（セパレータ紙
の巻回前）でもよく、実質的にＴＣＮＱ錯塩のコンデン
サ素子への含浸前であれば、同様の効果を得ることが出
来る。

【００４５】

【発明の効果】以上、詳述した如く本発明に依れば、リ
フローによる半田付け後の漏れ電流が極めて少ない有機
半導体固体電解コンデンサとすることが出来、極めて有
益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いるコンデンサ素子を示す斜視図。

【図２】本発明の有機半導体固体電解コンデンサの側断
面図。

【符号の説明】

１ 陽極箔 ２ 陰極箔 ３ セパレータ紙 ４、５ リード線 ６ コンデンサ素子 ７ アルミケース ８ ＴＣＮＱ錯塩 ９ エポキシ樹脂

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁
   作用を有する金属をエッチングして化成した箔より成る
   陽極箔と、これに対向する陰極箔とをセパレータ紙を介
   して巻回してコンデンサ素子を構成し、前記コンデンサ
   素子に加熱融解したＴＣＮＱ錯塩を含浸させて成る有機
   半導体固体電解コンデンサの製造方法であって、セパレ
   ータ紙に下記化学式（１）または化学式（２）で表され
   る有機ケイ素化合物を導入したことを特徴とする有機半
   導体固体電解コンデンサの製造方法。 【化１】 【化２】
2. 【請求項２】 前記有機ケイ素化合物は、下記化学式で
   表される構造を有するものであることを特徴とする請求
   項１記載の有機半導体固体電解コンデンサの製造方法。 【化３】
3. 【請求項３】 前記有機ケイ素化合物は、γ−グリシド
   キシプロピル・トリメトキシシランであることを特徴と
   する請求項２記載の有機半導体固体電解コンデンサの製
   造方法。