JPH0722075B2 - 固体電解コンデンサの半導体層形成方法 - Google Patents

固体電解コンデンサの半導体層形成方法

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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、固体電解コンデンサの製造方法、特に半導体
層の形成方法に関する。
〔従来の技術〕
固体電解コンデンサは、弁作用を有する金属を陽極酸化
し、その陽極酸化膜上に固体電解質の半導体層を形成す
るものであるが、固体電解質としては無機半導体の２酸
化マンガンおよび有機半導体のTCNQ塩を用いたものが周
知である。しかし、２酸化マンガン,TCNQ塩より優れた
高導電度を有するピロール，フラン，チオフェンなどの
複素環式化合物のポリマー薄膜を用いることにより、固
体電解コンデンサの特性，製造上に幾多のメリットを得
ることができる（たとえば特願昭60−003324号）。
本発明は、上記複素環式化合物のポリマー薄膜を半導体
層とする固体電解コンデンサの製造方法に関するもので
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ポリマー薄膜形成につき、−25℃ないし−45℃の低温に
おいて電解酸化重合を行なえば、良好な特性の膜が得ら
れることが既に提示されている（特願昭61−30790
号）。
電解酸化重合反応には、発熱が生ずるので、量産的に、
多数の陽極体を同一電解槽で電解を行なわせると、発熱
量が大きく、電解槽上部と下部との温度が異なってく
る。したがって、液の攪拌を行ない温度の均一化を行な
う必要がある。
本発明の目的は、上記の場合において、最適な半導体層
形成方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体層形成方法は、電解酸化重合反応を、液
攪拌手段を設けた電解槽において電解液が静止している
状態において、かつ陽極体を電解液に浸漬後すみやかに
反応を開始させるようにしたものである。
（作用） 前記したように、多数の素子を量産的に生産する場合に
は、発熱量により電解槽内の温度分布が異なってしま
う。このことは−25℃〜−45℃のような低温において特
に影響が大きい。上記のことと、また冷却パイプにアセ
トニトリル（電解酸化重合液の溶媒）が凝固することか
ら、定期的に電解槽内の液の攪拌を常に行なう。しか
し、攪拌状態において電解酸化重合を行なうと、重合化
が妨げられ、かつ膜特性が良好でない。さらに、実験的
に陽極体を電解酸化重合液に浸漬した後放置しておき、
時間経過後電解を行なうと良い特性膜を得られないこと
を実験的に確証した。本発明では、上記の事実に基づい
て、半導体層形成方法の最適条件を定めた。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、本発明の一実施例につき説明す
る。第１図は電解槽の模型図である。電解酸化重合液
（以下では電解液という）10を収容した電解槽11は、冷
却パイプ12により所定の低温とする。温度均一化のた
め、ファン13を定期的に回転する。アルミニウムを陽極
体とする場合には、図示のように、陽極酸化したアルミ
ニウムエッチド箔１の両側に陰極14を配置する。複数個
のアルミニウムエッチド箔１を連結して、電源の正極
に、また複数個の陰極14を連結して電源の負極に接続す
る。
以下の実施例では、定格6.3V,4.7μＦのコンデンサを対
象とし、陽極体としてアルミニウムを用い、表面を粗面
化したアルミニウムエッチド箔を5mm×30mmに切断し、
先ずアジピン酸系化成液中で20Vで定電圧化成を行な
い、箔表面に陽極酸化膜を形成する。
次に、アルミニウムエッチド箔の陽極リードになる部分
をレジスト部材で保護し、その他の部分にポリピロール
膜の電解酸化重合による形成を行なう。この形成はアセ
トニトリル１を溶媒として、ピロール0.05mol（3.0
g）と支持塩のアンモニウムボロジサリチレート約0.02m
ol/l（6.0g）とを溶解した電解液中で、−43℃,10mA/cm
2の電流を10分間流して行なった。
電解酸化重合処理後、再化成処理をなし、再化成を終え
た箔を純水で洗浄し、乾燥し、グラファイト層・銀ペー
スト層を順にディップ法で形成した後、銀ペーストで陰
極リードを引出し、コンデンサ素子とする。第２図が断
面図で、１がアルミニウムエッチド箔で先端が陽極リー
ドになっている。コンデンサ構成要素部は、アルミニウ
ム酸化膜2,ポリピロール膜3,グラファイト層4,銀ペース
ト層５からなり、銀ペースト６によって陰極リード７が
接続されている。８はレジスト層である。
上記製造工程において、電解酸化重合処理における重合
条件を変化して、最適の条件を求めた。温度は−43℃一
定とするが、電解槽11内において、電解液10の温度の均
一化のために、ファン13を定期的に回転させる。重合条
件として、電解液10の攪拌状態で電解を開始した場合、
電解液10の静止状態で電解を開始した場合とにわけ、さ
らに静止状態の場合には電解開始時間を細かく分けて検
討した。結果を第１表に示す。
特性としては、リード付け後に、電圧6.3Vを印加し、リ
ーケージ電流が0.3μＡ以上となるものをLC不良とし
て、各条件につき、50ケのサンプルにつき、LC不良率
（％）として表示した。ポリマー薄膜形成後の工程はす
べて同一であり、また他の工程で、特にポリマー薄膜の
特性に影響を与えないように考慮している。第１表にお
いて、ファン13を回転中にサンプルを電解槽11にセット
し、すみやかに電源を印加し、重合を開始した場合（N
o.1）、100％のLC不良率となる。電解酸化重合後、サン
プルを目視すると、形成された膜は欠陥が多く、一様で
ない。
次に、電解液10が静止状態、ファン13の回転がとまり、
電解液10が静止してから、サンプルをセットし、その重
合開始時間をそれぞれ変えた場合をNo.2〜No.5に示す。
ファン13を止めると、電解槽11には陰極14が複数個あ
り、隔壁となっているので、比較的早く静止状態にな
る。No.2〜No.5に顕著に実証されたように、重合開始時
間が遅くなると、LC不良率がそれとともに増大する。な
お、No.6はあらかじめ、電源をアルミニウムエッチド箔
１に印加しておいて、セットするもので、重合開始時間
が０秒に近いものに相当する。
上記の結果について、電解液10の攪拌の場合の不良は、
重合のための分子堆積が乱されるためであるが、静止状
態の開始時間による劣化原因は明確でない。しかし、実
験的にはきわめて確実であり、なるべく早く電解酸化重
合を開始するようにする必要がある。許容開始時間は、
コンデンサの定格を考慮して実験的に定めるようにすれ
ばよく、設備上の問題がなければ、サンプルをあらかじ
め電源に接続しておいて、電解槽11に静止状態でセット
するようにすればよい。
上記実施例における電解液として、アセトニトリルを溶
媒とし、ピロールおよび支持塩としてアンモニウムボロ
ジサリチレートを用いたが、複素環式化合物として、フ
ラン，チオフェンなどを用い、また支持塩として他の一
般的なものを用いてもポリマー薄膜形成条件については
同様である。
〔発明の効果〕
以上、説明したように、複素環式化合物のポリマー薄膜
を半導体層とする固体電解コンデンサにおいて、ポリマ
ー薄膜を形成する電解酸化重合の条件として、電解液を
静止状態にしておき、電解液中に陽極体をセットしてか
ら、可及的にすみやかに重合を開始することが必要であ
ることがわかった。このような条件で形成した半導体層
を有する固体電解コンデンサは特性上問題がない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、電解酸化重合を行なう電解槽の１例、第２図
は、実施例の固体電解コンデンサの断面図である。 １…アルミニウムエッチド箔、２…アルミニウム酸化
膜、３…ポリピロール膜、４…グラファイト層、５…銀
ペースト層、６…銀ペースト、７…陰極リード、８…レ
ジスト層、10…電解酸化重合液（電解液）、11…電解
槽、12…冷却パイプ、13…ファン、14…陰極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複素環式化合物のポリマー薄膜を半導体層
    とする固体電解コンデンサにおける、低温の電解酸化重
    合によるポリマー薄膜の形成において、 前記重合反応が、液攪拌手段を設けた電解槽において電
    解液が静止している状態において、かつ陽極体を電解液
    に浸漬後すみやかに反応を開始させるものであることを
    特徴とする固体電解コンデンサの半導体層形成方法。
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