JPH0719727B2 - Method for manufacturing solid electrolytic capacitor - Google Patents

Method for manufacturing solid electrolytic capacitor

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JPH0719727B2
JPH0719727B2 JP10086086A JP10086086A JPH0719727B2 JP H0719727 B2 JPH0719727 B2 JP H0719727B2 JP 10086086 A JP10086086 A JP 10086086A JP 10086086 A JP10086086 A JP 10086086A JP H0719727 B2 JPH0719727 B2 JP H0719727B2
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reaction mother
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、誘電体皮膜層上に化学的析出により形成させ
た二酸化鉛を半導体層とした性能の良好な固体電解コン
デンサの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a solid electrolytic capacitor having good performance in which lead dioxide formed by chemical deposition on a dielectric film layer is used as a semiconductor layer.

従来の技術 例えば特公昭58−21414号公報に記載されるように、二
酸化鉛を半導体層として用いた固体電解コンデンサは知
られている。しかしながら、上記した従来の固体電解コ
ンデンサは、二酸化鉛を誘電体皮膜層上に形成させる方
法が鉛イオンを含んだ反応母液から熱分解して形成させ
る方法であるため、誘電体皮膜(酸化皮膜)が熱的に亀
裂したり、さらには発生ガスによって化学的に損傷する
という問題がある。そのため、この固体電解コンデンサ
に電圧を印加した際、その誘電体皮膜の欠陥部に電流が
集中し、絶縁破壊を起こす恐れがある。従って、その耐
電圧の信頼性を増すために、化成電圧を定格電圧の3〜
5倍にせねばならず、所定の容量を得るためには、表面
積の大きな大型の陽極体を使用さぜるを得ないという問
題がある。
2. Description of the Related Art A solid electrolytic capacitor using lead dioxide as a semiconductor layer is known as described in, for example, Japanese Patent Publication No. 58-21414. However, in the conventional solid electrolytic capacitor described above, the method of forming lead dioxide on the dielectric film layer is a method of thermally decomposing it from a reaction mother liquor containing lead ions. Has a problem that it is thermally cracked and is chemically damaged by the generated gas. Therefore, when a voltage is applied to this solid electrolytic capacitor, current may concentrate on the defective portion of the dielectric film, causing dielectric breakdown. Therefore, in order to increase the reliability of the withstand voltage, the formation voltage should be 3 to the rated voltage.
It has to be increased by 5 times, and there is a problem that a large anode having a large surface area cannot be used in order to obtain a predetermined capacity.

また、特公昭49−29374号公報に記載されているよう
に、誘電体皮膜層上に二酸化鉛層を化学的析出によって
形成させる方法が知られている。しかしながら、この方
法は、二酸化鉛を化学的に析出させるに際して、触媒と
して銀イオンを必要とするため、銀または銀の化合物が
誘電体皮膜表面に付着した形となり、絶縁抵抗が低下す
るという問題がある。
Further, as described in JP-B-49-29374, a method of forming a lead dioxide layer on a dielectric film layer by chemical deposition is known. However, this method requires silver ions as a catalyst when chemically precipitating lead dioxide, so that there is a problem that silver or a compound of silver is attached to the surface of the dielectric film, and the insulation resistance is reduced. is there.

このような欠点を解決する方法として、有機半導体であ
るテトラシアノキノジメタン塩を半導体層として使用す
る方法(特開昭57−173928号公報等)が知られている
が、いかんせんテトラシアノキノジメタン塩のコストが
極めて高く、かつ塩であるため湿気に対して不安定であ
るという欠点がある。
As a method for solving such a drawback, a method of using a tetracyanoquinodimethane salt which is an organic semiconductor as a semiconductor layer is known (Japanese Patent Laid-Open No. 173928/1982, etc.). The cost of methane salt is extremely high, and since it is a salt, it is unstable to moisture.

本発明者等は、先に極めて濃度の高い鉛イオンと過硫酸
イオンを含んだ反応母液から化学的析出によって二酸化
鉛を誘電体皮膜上に形成させる固体電解コンデンサの製
造方法を提供した(特願昭60−19318号)。しかし、こ
の方法は、二酸化鉛を化学的に析出させる反応母液の安
定性が悪く、必ずしも十分満足すべき性能を有する固体
電解コンデンサは得られなかった。
The present inventors have previously provided a method for producing a solid electrolytic capacitor in which lead dioxide is formed on a dielectric film by chemical deposition from a reaction mother liquor containing extremely high concentrations of lead ions and persulfate ions (Patent application Sho 60-19318). However, according to this method, the stability of the reaction mother liquor for chemically precipitating lead dioxide is poor, and a solid electrolytic capacitor having a sufficiently satisfactory performance cannot be obtained.

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解決し、コスト
が安く、熱分解反応を利用せずに、しかもコンデンサ性
能に悪影響を及ぼす溶媒、例えば銀触媒を使用せずに、
誘電体皮膜層上に安定性の改良された反応母液から化学
的析出によって二酸化鉛層を形成させる固体電解コンデ
ンサの製造方法を提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, to use a solvent, such as a silver catalyst, which is low in cost, does not utilize a thermal decomposition reaction, and has a bad influence on the performance of a capacitor. Without,
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a solid electrolytic capacitor in which a lead dioxide layer is formed on a dielectric film layer by chemical deposition from a reaction mother liquor with improved stability.

問題点を解決するための手段 本発明に従えば、鉛イオンおよび過硫酸イオンを含んだ
反応母液から化学的析出により形成させた二酸化鉛を半
導体層とする固体電解コンデンサの製造方法において、
前記反応母液中の鉛イオン濃度が0.1モル/から飽和
溶解度以下の範囲内であり、かつ鉛イオンに対する過硫
酸イオンのモル比が0.05以上0.5未満の範囲内であるこ
とを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が提供さ
れる。
Means for Solving the Problems According to the present invention, in a method for producing a solid electrolytic capacitor having a semiconductor layer of lead dioxide formed by chemical deposition from a reaction mother liquor containing lead ions and persulfate ions,
The solid electrolytic capacitor, wherein the lead ion concentration in the reaction mother liquor is in the range of 0.1 mol / to the saturated solubility or less, and the molar ratio of persulfate ion to lead ion is in the range of 0.05 or more and less than 0.5. A method of manufacturing the same is provided.

本発明における誘電体皮膜とは、当業界で周知であるア
ルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁金属の箔、線また
は焼結体の酸化皮膜を意味し、公知の方法で得ることが
できる。
The dielectric film in the present invention means an oxide film of a valve metal such as aluminum, tantalum, niobium, a wire or a sintered body, which is well known in the art, and can be obtained by a known method.

誘電体皮膜層上に、二酸化鉛の半導体層を化学的析出に
よって形成させるたの反応母液としては、鉛イオンおよ
び過硫酸イオンを含んだ水溶液が使用される。
An aqueous solution containing lead ions and persulfate ions is used as a reaction mother liquor for forming a semiconductor layer of lead dioxide on the dielectric film layer by chemical deposition.

鉛イオン種および酢硫酸イオン種には特に制限はなく、
鉛イオン種を与える化合物の代表例としては、例えばク
エン酸鉛、酢酸塩、塩基性酢酸鉛、ホウフッ化鉛、酢酸
鉛水和物、硝酸鉛、塩化鉛、臭化鉛、過塩素酸鉛、塩素
酸鉛、リードサルファメイト、六フッ化ケイ素鉛、臭素
酸鉛等があげられる。一方、過硫酸イオン種を与える化
合物の代表例としては、例えば過硫酸アンモニウム、過
硫酸カリ、過硫酸ナトリウム等があげられる。これらの
鉛イオン種および過硫酸イオン種を与える化合物は、そ
れぞれ二種以上を混合して使用してもよい。
There is no particular limitation on the lead ion species and vinegar sulfate ion species,
As typical examples of compounds giving lead ion species, for example, lead citrate, acetate, basic lead acetate, lead borofluoride, lead acetate hydrate, lead nitrate, lead chloride, lead bromide, lead perchlorate, Examples include lead chlorate, lead sulfamate, lead hexafluoride, and lead bromate. On the other hand, typical examples of the compound that gives a persulfate ion species include ammonium persulfate, potassium persulfate, and sodium persulfate. Two or more kinds of these compounds giving the lead ion species and the persulfate ion species may be mixed and used.

反応母液中の鉛イオン濃度は、0.1モル/から飽和溶
解度以下、好ましくは0.5モル/から飽和溶解度以下
である。鉛イオンの濃度が0.1モル/より低い場合に
は、反応母液中の鉛イオン濃度が薄すぎるため塗布回数
を多くしなければならないという難点がある。また、鉛
イオンの濃度が飽和溶解度を越える場合は、増量添加に
よるメリットが認められない。一方、反応母液中の過硫
酸イオン濃度は、鉛イオンに対してモル比で0.05以上0.
5未満の範囲内である。過硫酸イオンの濃度が鉛イオン
に対してモル比で0.8以上である場合は、反応母液の安
定性が悪くなり、沈殿物が析出する。また、過硫酸イオ
ンの濃度が鉛イオンに対してモル比で0.05より少ない場
合は、反応が充分進まず、性能が良好な固体電解コンデ
ンサを得ることができない。
The lead ion concentration in the reaction mother liquor is 0.1 mol / to the saturated solubility or less, preferably 0.5 mol / to the saturated solubility or less. When the concentration of lead ions is lower than 0.1 mol / l, the lead ion concentration in the reaction mother liquor is too low, and there is a drawback that the number of times of coating must be increased. Further, when the concentration of lead ions exceeds the saturation solubility, the merit of increasing the amount is not recognized. On the other hand, the persulfate ion concentration in the reaction mother liquor is 0.05 or more in molar ratio with respect to lead ions.
Within the range of less than 5. When the concentration of persulfate ion is 0.8 or more in molar ratio with respect to lead ion, the stability of the reaction mother liquor deteriorates and a precipitate is deposited. When the concentration of persulfate ion is less than 0.05 in terms of molar ratio with respect to lead ion, the reaction does not proceed sufficiently and a solid electrolytic capacitor with good performance cannot be obtained.

反応母液は、鉛イオン種を与える化合物と過硫酸イオン
種を与える化合物を同時に水に溶解させて使用してもよ
く、または予め鉛イオン種を与える化合物と過硫酸イオ
ン種を与える化合物の水溶液をそれぞれ別個に調整して
おいて使用直前に混合して使用してもよい。
The reaction mother liquor may be used by dissolving a compound giving a lead ion species and a compound giving a persulfate ion species in water at the same time, or an aqueous solution of a compound giving a lead ion species and a compound giving a persulfate ion species in advance. You may adjust separately and may mix and use just before use.

本発明の反応母液は、数時間から数日間安定であるた
め、多量の反応母液を調整して保持しておくことができ
る。
Since the reaction mother liquor of the present invention is stable for several hours to several days, a large amount of the reaction mother liquor can be prepared and retained.

本発明における固体電解コンデンサは、誘電体被膜を有
するアルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用金属に
反応母液を塗布するか、または誘電体被膜を有する弁作
用金属を反応母液に浸漬して、反応母液を誘電体皮膜に
進入させ、常温で反応させた後、好ましくは加熱して反
応させた後、水洗い乾燥して製造される。
The solid electrolytic capacitor in the present invention, the reaction mother liquor is applied to a valve working metal such as aluminum, tantalum or niobium having a dielectric coating, or the valve working metal having a dielectric coating is immersed in the reaction mother liquor to obtain a reaction mother liquor. Is introduced into the dielectric film, reacted at room temperature, preferably heated and reacted, washed with water and dried.

発明の効果 本発明の方法によって製造される固体電解コンデンサ
は、従来公知の固体電解コンデンサに比較して以下のよ
うな利点を有している。
Effects of the Invention The solid electrolytic capacitor manufactured by the method of the present invention has the following advantages as compared with the conventionally known solid electrolytic capacitors.

高温に加熱することなく誘電体皮膜層上に二酸化鉛
層を形成できるので、陽極の誘電体皮膜を損傷する恐れ
がなく、補修のための陽極酸化(再化成)を行なう必要
もない。そのため、定格電圧を従来の数倍にあげること
ができ、同容量、同定格電圧のコンデンサを得るのに従
来のものに比較して形状を小型化できる。
Since the lead dioxide layer can be formed on the dielectric film layer without heating to a high temperature, there is no risk of damaging the dielectric film of the anode, and there is no need to perform anodic oxidation (reformation) for repair. Therefore, the rated voltage can be increased several times that of the conventional one, and the size of the capacitor can be made smaller than that of the conventional one to obtain a capacitor having the same capacity and the same rated voltage.

LC(漏れ電流)が小さい。 LC (leakage current) is small.

高耐圧のコンデンサを作製することができる。 A high breakdown voltage capacitor can be manufactured.

二酸化鉛の電導度が10-1〜101S・cm-1と十分に高い
ためインピーダンスが低い。
Since the electrical conductivity of lead dioxide is sufficiently high as 10 -1 to 10 1 S · cm -1 , its impedance is low.

高周波特性が良い。 Good high frequency characteristics.

tanδ(損失係数)が小さい。 tanδ (loss factor) is small.

実施例 以下、実施例および比較例をあげて本発明をさらに詳細
に説明する。なお、各例の固体電解コンデンサの特性値
を第1表に示した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The characteristic values of the solid electrolytic capacitors of each example are shown in Table 1.

実施例1 厚さ100μmのアルミニウム箔(純度99.99%)を陽極と
し、直流により箔の表面を電気化学的にエッチングして
平均細孔径2μmで、比表面積を12m2/gとした。次い
で、このエッチング処理したアルミニウム箔をホウ酸お
よびホウ酸アンモニウムの水溶液中で電気化学的に処理
してアルミニウム箔上に誘電体の薄層(アルミナ)を形
成した。
Example 1 An aluminum foil (purity: 99.99%) having a thickness of 100 μm was used as an anode, and the surface of the foil was electrochemically etched by direct current to have an average pore diameter of 2 μm and a specific surface area of 12 m 2 / g. The etched aluminum foil was then electrochemically treated in an aqueous solution of boric acid and ammonium borate to form a thin layer of dielectric (alumina) on the aluminum foil.

酢酸鉛三水和物の濃度が4モル/の水溶液と過硫酸ア
ンモニウムの濃度が1.2モル/の水溶液とを容量で1:1
の割合で混合して反応母液を調整した。反応母液の鉛イ
オン濃度は、2モル/であり、鉛イオンに対する過硫
酸イオンのモル比は0.3である。得られた反応母液は安
定であり、1時間放置しても沈殿は生じなかった。この
反応母液を前記した誘電体皮膜層を有するアルミニウム
箔に塗布し、80℃で30分放置したところ、誘電体皮膜層
上に二酸化鉛層が形成された。次いで、二酸化鉛層を水
で充分洗浄し、未反応物を除去した後、110℃で3時間
減圧乾燥した。二酸化鉛層の上にカーボンペーストを塗
布して乾燥した後、銀ペーストを塗布して乾燥し、銅線
で陰極を取り出し、樹脂封口して固体電解コンデンサを
作製した。
An aqueous solution of lead acetate trihydrate with a concentration of 4 mol / mol and an ammonium persulfate concentration of 1.2 mol / mol with a volume of 1: 1
To prepare a reaction mother liquor. The lead ion concentration of the reaction mother liquor is 2 mol /, and the molar ratio of persulfate ion to lead ion is 0.3. The obtained reaction mother liquor was stable, and no precipitate was formed even if left for 1 hour. This reaction mother liquor was applied to the above-mentioned aluminum foil having a dielectric coating layer and left at 80 ° C. for 30 minutes, whereby a lead dioxide layer was formed on the dielectric coating layer. Next, the lead dioxide layer was thoroughly washed with water to remove unreacted substances, and then dried under reduced pressure at 110 ° C. for 3 hours. A carbon paste was applied onto the lead dioxide layer and dried, and then a silver paste was applied and dried, the cathode was taken out with a copper wire, and the resin was sealed to produce a solid electrolytic capacitor.

実施例2 実施例1で反応母液調整用の過硫酸アンモニウムの濃度
(混合前)を、0.32モル/にした以外は実施例1と同
様にして固体電解コンデンサを作製した。
Example 2 A solid electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the concentration of ammonium persulfate for adjusting the reaction mother liquor (before mixing) was changed to 0.32 mol / in Example 1.

反応母液の鉛イオン濃度は2モル/であり、鉛イオン
に対する過硫酸イオンのモル比は0.08である。
The lead ion concentration of the reaction mother liquor is 2 mol / mole, and the molar ratio of persulfate ion to lead ion is 0.08.

実施例3 実施例1で酢酸鉛三水和物の濃度が4モル/の水溶液
の代わりにクエン酸鉛の濃度が0.5モル/の水溶液を
使用し、過硫酸アンモニウム水溶液の代わりに、濃度が
0.15モル/の過硫酸ナトリウムの水溶液より調整した
反応母液を使用した以外は実施例1と同様にして固体電
解コンデンサを作製した。
Example 3 In Example 1, an aqueous solution having a concentration of lead citrate of 0.5 mol / min was used in place of the aqueous solution of lead acetate trihydrate having a concentration of 4 mol / min.
A solid electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the reaction mother liquor prepared from an aqueous solution of 0.15 mol / sodium persulfate was used.

反応母液の鉛イオン濃度は、0.25モル/であり、鉛イ
オンに対する過硫酸イオンのモル比は0.3である。
The lead ion concentration of the reaction mother liquor is 0.25 mol /, and the molar ratio of persulfate ion to lead ion is 0.3.

比較例1 実施例1と同じ誘電体の薄層を有するアルミニウム箔
に、従来公知の硝酸鉛の熱分解によって二酸化鉛層を形
成させて固体電解コンデンサを作製した。
Comparative Example 1 A solid electrolytic capacitor was manufactured by forming a lead dioxide layer on an aluminum foil having a thin layer of the same dielectric material as in Example 1 by thermal decomposition of conventionally known lead nitrate.

比較例2 特公昭49−29374号公報に記載されている方法、即ち、
濃酢酸アンモニウムに溶解された0.3モルの酢酸鉛から
なる250mlの溶液と過硫酸アンモニウムの飽和水溶液
(4モル/)1と8×10-5モルの硝酸銀を混合した
ものを実施例1と同様な誘電体の薄層を有するアルミニ
ウム箔に塗布し、実施例1と同様な方法で固体電解コン
デンサを作製した。反応母液の鉛イオン濃度は、0.24モ
ル/であり、鉛イオンに対する過硫酸イオンのモル比
は4/0.3(約13.3)である。
Comparative Example 2 The method described in JP-B-49-29374, that is,
A mixture of 250 ml of a solution of 0.3 mol of lead acetate dissolved in concentrated ammonium acetate, a saturated aqueous solution of ammonium persulfate (4 mol /) 1 and 8 × 10 -5 mol of silver nitrate was prepared as in Example 1. It was applied to an aluminum foil having a thin body layer, and a solid electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1. The lead ion concentration of the reaction mother liquor was 0.24 mol / mol, and the molar ratio of persulfate ion to lead ion was 4 / 0.3 (about 13.3).

比較例3 実施例1で過硫酸アンモニウム水溶液の濃度を6モル/
とした以外は、実施例1と同様にして反応母液を調整
した。反応母液の鉛イオン濃度は2モル/であり、鉛
イオンに対する過硫酸イオンのモル比は1.5である。得
られた反応母液を1時間放置したところ、多量の沈殿が
生じた。次いで、この反応母液を用いて実施例1と同様
にして固体電解コンデンサを作製した。
Comparative Example 3 In Example 1, the concentration of the ammonium persulfate aqueous solution was 6 mol /
A reaction mother liquor was prepared in the same manner as in Example 1 except that The reaction mother liquor had a lead ion concentration of 2 mol / mol, and the molar ratio of persulfate ion to lead ion was 1.5. When the obtained reaction mother liquor was allowed to stand for 1 hour, a large amount of precipitate was generated. Then, using this reaction mother liquor, a solid electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1.

本実施例では、陽極体としてアルミニウム箔を用いたコ
ンデンサについて記述したが、本発明のコンデンサは、
このような構造のものに限定されるものではなく、陽極
を構成する金属が、タンタル等の他の被膜形成性の金属
あるいはそれらの合金体であってもよい。また、このよ
うな箔形式に限らず、被膜形成性金属粉末を焼結した多
孔質体であってもよい。
In this example, the capacitor using the aluminum foil as the anode body was described, but the capacitor of the present invention is
The present invention is not limited to such a structure, and the metal forming the anode may be another film forming metal such as tantalum or an alloy thereof. Further, it is not limited to such a foil type, and may be a porous body obtained by sintering a film-forming metal powder.

さらに、外装構造についても、本実施例では、樹脂モー
ルドしたものを例示したが、外装体は樹脂ケース、金属
製の外装ケース、樹脂をディップしたもの、ラミネート
フィルムによる外装などを用いたものであってもこの発
明を逸脱するものではない。
Further, as for the exterior structure, in this example, a resin-molded one was illustrated, but the exterior body uses a resin case, a metal exterior case, a resin dip, a laminate film exterior, or the like. However, this does not depart from the invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】鉛イオンおよび過硫酸イオンを含んだ反応
母液から化学的析出により形成させた二酸化鉛を半導体
層とする固体電解コンデンサの製造方法において、前記
反応母液中の鉛イオン濃度が0.1モル/から飽和溶解
度以下の範囲内であり、かつ鉛イオンに対する過硫酸イ
オンのモル比が0.05以上0.5未満の範囲内であることを
特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
1. A method for producing a solid electrolytic capacitor having a semiconductor layer of lead dioxide formed by chemical deposition from a reaction mother liquor containing lead ions and persulfate ions, wherein the concentration of lead ions in the reaction mother liquor is 0.1 mol. The method for producing a solid electrolytic capacitor is characterized in that the molar ratio of persulfate ion to lead ion is within a range of 0.05 or more and less than 0.5, and is within a range from / to a saturated solubility or less.
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