JPH07245245A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】漏れ電流値及び漏れ電流変動が小さいＴＣＮＱ
錯体を含浸した固体電解コンデンサを得る。 【構成】ＴＣＮＱ錯体を溶融液化しコンデンサ素子に含
浸した後に大気雰囲気中で一次エージングを行った後、
金属ケース開口部を樹脂で封止したり、あるいは樹脂モ
ールドするなどして密閉した後に、再度エージングを行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質としてテト
ラシアノキノジメタン（以下ＴＣＮＱ）錯体を用いた固
体電解コンデンサの製造方法、特にエージング方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子情報機器の高度化に伴い、電
子部品の小形化、高性能化が求められるようになってき
ており、電解コンデンサでも駆動用電解液を含浸した電
解コンデンサよりも小形化の可能なＴＣＮＱ錯体を固体
電解質として用いた固体電解コンデンサが実用化されて
いる。これらの固体電解コンデンサは、アルミニウムな
どの一対の電極箔間にスペーサ紙を挟んで巻回してコン
デンサ素子を構成し、金属ケースに入れたＴＣＮＱ錯体
を溶融液化して予め加熱してある前記素子に含浸し、こ
れを冷却固化した後、前記金属ケースの開口部をエポキ
シ樹脂等で封じていた。さらに、電圧を印加してエージ
ングを行い、製造過程で生じた誘電体酸化被膜を修復し
て完成品としていた。

【０００３】このようにして作製されたＴＣＮＱ錯体を
含浸した固体電解コンデンサは、ＴＣＮＱ錯体が伝導度
約１０Ｓ／ｃｍであり、駆動用電解液の伝導度０．０１
Ｓ／ｃｍに比し非常に高く、このＴＣＮＱ錯体を固体電
解質として用いることにより、インピーダンスの周波数
特性、漏れ電流、温度特性等の優れた諸特性を有してい
る。

【０００４】しかし、このようなＴＣＮＱ錯体を用いた
固体電解コンデンサは、エージングによる誘電体酸化被
膜の修復が十分でないため、高温放置により漏れ電流変
動が大きくなり、特に回路基板へ実装するときのはんだ
リフローにより漏れ電流が上昇してしまう現象が見ら
れ、漏れ電流変動の小さなコンデンサを得ることが困難
であった。また、前記はんだリフロー等で生じた高温履
歴で一度上昇した漏れ電流は、その後コンデンサに電圧
印加しても徐々に低減はするものの、その速度は非常に
遅く、実用上使用し得ない遅さであった。

【０００５】この対策として、エージング時間を延長し
たり、印加する電圧値を変化させる等の検討も行われて
いる。例えば、特開平４−３５０１４号公報には、コン
デンサ素子にＴＣＮＱ錯体を含浸した後、熱硬化性又は
熱可塑性樹脂にてコンデンサ素子が隠れる程度に被覆
し、このコンデンサ素子を２００℃以上でＴＣＮＱ塩の
融点以下の温度に加熱（１０分以下）し、加熱又は加熱
温度冷却時に所定の電圧を印加してから仕上げの外装を
施すものである。さらに１０５〜１２５℃で所定の電圧
を印加して通常のエージングを行えばより効果的である
と記載されている。そして、前記２００℃以上でＴＣＮ
Ｑ塩の融点以下の温度に加熱し、加熱又は加熱温度冷却
時に所定の電圧を印加して行うエージングによって、漏
れ電流を修復する絶縁被膜の耐熱性が増すものと推定
し、はんだ付け時に相当する高温下に放置しても漏れ電
流の増大を抑えることができると記載されている。

【０００６】しかしながら、前記のような２００℃を越
える高温のエージングは、電極箔の誘電体酸化被膜の耐
熱性が増す代わりにＴＣＮＱ錯体の劣化、すなわち錯体
の絶縁物化を招き、静電容量の減少を生ずる特性上の欠
点がある。

【０００７】また、前記記載の技術は、まずコンデンサ
素子が隠れる程度に被覆して２００℃以上でＴＣＮＱ塩
の融点以下の温度に加熱し、加熱又は加熱温度冷却時に
所定の電圧を印加した後に、前記被覆の上から更に被覆
するものであるから、二重被覆構造であり、被覆工程を
２度行わなければならず、煩雑な製造過程を経なければ
ならないものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたような構成
からなる固体電解コンデンサでは、電極箔の誘電体酸化
被膜が、固体電解質の冷却時に発生する収縮応力により
損傷を生じ、この損傷が封止樹脂の硬化時に発生する収
縮応力によって更に拡大されるが、その後のエージング
によっても誘電体酸化被膜を十分に修復することは不可
能であるため、漏れ電流変動が大きくなる欠点があっ
た。

【０００９】また、特開平４−３５０１４号公報記載の
技術などでは、静電容量が減少したり、製造工程が煩雑
になったりする問題点を有していた。

【００１０】本発明は、上記の欠点を解決するために成
されたもので、ＴＣＮＱ錯体を含浸したコンデンサ素子
を金属ケース開口部を樹脂封止する前、又は樹脂モール
ドする前に一次エージングを行い、金属ケースを樹脂封
止後、又は樹脂モールド後に二次エージングを行うもの
で、この様な２度のエージングによって誘電体酸化被膜
の損傷部を修復し、よって漏れ電流変動の小さい固体電
解コンデンサを提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明になる固体電解コ
ンデンサの製造方法は、陽極箔、陰極箔及びセパレータ
紙を巻回してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素
子を金属ケース中に収納してＴＣＮＱ錯体を含浸した後
金属ケースの開口部を樹脂封止し、又は該コンデンサ素
子にＴＣＮＱ錯体を溶融含浸した後樹脂モールドし、そ
の後エージングを行う固体電解コンデンサの製造方法に
おいて、前記金属ケースの開口部を樹脂封止する前に、
又は前記樹脂モールドする前に一次エージング工程を挿
入することを特徴とするものであり、前記一次エージン
グ工程を８５℃〜１５０℃の雰囲気中で行うものであ
る。

【００１２】

【作用】このような固体電解コンデンサの製造方法で
は、ＴＣＮＱ錯体を含浸したコンデンサ素子について金
属ケース開口部を樹脂封止する前に、又は樹脂モールド
する前に、まず一次エージングを行うが、この一次エー
ジングを行う意義は、コンデンサ素子に溶融して含浸さ
れたＴＣＮＱ錯体が冷却するときに発生する収縮応力に
よって生じた誘電体酸化被膜の損傷を修復することであ
る。そして、この一次エージングは大気中で行うことに
特徴があり、これは誘電体酸化被膜の修復が印加された
電圧と酸素によって行われるからである。換言すれば、
誘電体酸化被膜の修復には、大気中の酸素及び水蒸気中
の酸素が不可欠な要件であり、例えばコンデンサ素子が
封止された後のエージングでは、封止されたことによっ
てその中に含まれる酸素は限定されるので、その酸素量
により修復にも限度が生ずるのである。したがって本発
明では、コンデンサ素子に溶融して含浸されたＴＣＮＱ
錯体が冷却するときに発生する収縮応力によって生じた
誘電体酸化被膜の損傷を大気中の一次エージングによっ
てまず修復し、その後ケース開口部を樹脂封止した後
に、又は樹脂モールドした後に、これらの樹脂硬化時に
発生する収縮応力によって生じた誘電体酸化被膜の損傷
を従来のような二次エージングで修復するのである。こ
れらのエージングを８５〜１５０℃に加熱した状態で行
えば、漏れ電流の降下が早く、エージングを早期に終了
させることができる。

【００１３】このように本発明では、大気中で行う一次
エージングと、封止後に行う二次エージングに分けて誘
電体酸化被膜の修復を行うことにより、漏れ電流変動の
小さい固体電解コンデンサを得ることができるのであ
る。これに対し従来は、コンデンサ素子の封止後にエー
ジングを行っていたために、誘電体酸化被膜の損傷は、
ＴＣＮＱ錯体が固化したときの損傷と封止樹脂が硬化し
たときの損傷とが加わって大きくなっているのに対し、
樹脂封止された密閉状態でエージングされるために、誘
電体酸化被膜の修復に必要な酸素量を確保できないの
で、その修復に自ずと限界があって、修復しきれない部
分が残ることになり、この結果漏れ電流の変動が大きい
固体電解コンデンサとなっていた。

【００１４】

【実施例】定格１６Ｖ−３．３μＦの固体電解コンデン
サを実施例として本発明を説明する。図１に示すように
公知の手段により粗面化され誘電体酸化被膜を生成され
たアルミニウムからなる陽極箔及び陰極箔をスペーサ紙
を介して巻回し、コンデンサ素子１を形成する。２は陽
極引き出し端子、３は陰極引き出し端子である。このコ
ンデンサ素子１をアジピン酸アンモニウムの水溶液中で
再化成を行って巻回過程で生じた誘電体酸化被膜の補修
を行い、次いでアルミニウムからなる金属ケース４にＴ
ＣＮＱ錯体５を入れて溶融液化させ、この中に予め３０
０℃に加熱してある前記コンデンサ素子１を挿入してＴ
ＣＮＱ錯体５を含浸し、直ちに金属ケース４ごと冷却し
ＴＣＮＱ錯体５を固化させる。この状態のまま、金属ケ
ース４に入ったコンデンサ素子１を１２５℃の恒温槽に
入れて両端子２，３間に定格電圧１６Ｖを３０ｍｉｎ印
加して一次エージングを行う。一次エージングを終了し
たら、金属ケース４の開口部にエポキシ樹脂６を注入
し、５０℃で１ｈ、さらに１０５℃で２ｈ硬化させる。
このようにして外装を終了したコンデンサを１２５℃雰
囲気中に入れ、両端子間に定格電圧１６Ｖを印加し、９
０ｍｉｎのエージング処理を行い、完成品とする。

【００１５】以上述べたような固体電解コンデンサの製
造方法によれば、ＴＣＮＱ錯体を含浸したコンデンサ素
子１について、樹脂注入を行う前に、すなわち大気雰囲
気中で一次エージングを行うので、ＴＣＮＱ錯体の冷却
固化時に発生した誘電体酸化被膜の損傷を修復できる。
この一次エージングによって、次工程の樹脂注入及び硬
化によって生じる誘電体酸化被膜の損傷が拡大する前に
修復できるので、修復した良好な状態で次工程へ送るこ
とができる。また、一次エージングは８５〜１２５℃の
高温で行われるため、誘電体酸化被膜に弱点部分が存在
する場合は、この弱点部も一旦損傷するが、継続して行
われるエージングによって修復されるので、損傷部を次
工程に持ち込まないという特徴を有する。

【００１６】上記のように、一次エージングを大気中で
行うために、誘電体酸化被膜の修復に必要な酸素及び水
蒸気を十分に取り込むことができるから、誘電体酸化被
膜の損傷をより完全に修復できるのである。

【００１７】そして二次エージングは、前述の一次エー
ジングによって一応修復されている誘電体酸化被膜につ
いて、金属ケース４開口部に樹脂６を注入し硬化させた
ときの収縮によって生じた損傷のみを修復すればよいの
で、樹脂６を注入硬化させた密閉状態で行われても修復
ができるのである。

【００１８】したがって、誘電体酸化被膜は修復され、
高品質の誘電体酸化被膜が得られるので、漏れ電流変動
の小さい固体電解コンデンサを得ることができる。ま
た、例え漏れ電流変動が発生しても、その変動幅は小さ
いので、使用中の電圧印加により漏れ電流は容易に降下
する。

【００１９】以上のようにして作製した固体電解コンデ
ンサ１００個について、漏れ電流値の初期分布を図２
に、２６５℃中に３０ｓのはんだリフローを行った後の
漏れ電流値の分布を図３に示した。

【００２０】なお従来例は、本発明における一次エージ
ングを行わないだけで、その他は同じ工程、条件で試料
を作製した。

【００２１】図２からは、実施例では誘電体酸化被膜の
損傷が拡大する前に、一次エージングによって修復を行
ったので、誘電体酸化被膜の欠陥部分が少なく、漏れ電
流値が全般的に小さくなっているのに対し、従来例では
誘電体酸化被膜の修復が十分でないために漏れ電流値が
全般的に大きく、ばらつきも大きくなることが示されて
いる。

【００２２】また図３では、実施例の場合は高品質の誘
電体酸化被膜が形成されているので、はんだリフローに
よる加熱によっても被膜の損傷が小さく、したがって漏
れ電流変動も小さい値を示しているが、従来例では加熱
によって漏れ電流値が大きく変動することが明らかであ
る。

【００２３】上記実施例では、金属ケースにＴＣＮＱ錯
体を入れ溶融液化し、これをコンデンサ素子に含浸し、
前記金属ケース開口部を樹脂で封止する構造について述
べたが、ＴＣＮＱ錯体を溶融液化してコンデンサ素子に
含浸した後、樹脂モールドするなどの構造からなる固体
電解コンデンサの場合でも同様の効果を得ることができ
る。

【００２４】さらに上記実施例では、エージングを１２
５℃雰囲気で行った場合について述べたが、８５〜１５
０℃の雰囲気中でエージングを行った場合についても同
様の効果を得ている。エージング温度が８５℃未満の場
合は、コンデンサ素子の漏れ電流を所定値まで低下させ
るのに長時間を要し、発明者の実験では例えば実施例と
同じ定格の試料で７５℃雰囲気の場合で約１０ｈを要し
た。これに対し、８５℃以上の雰囲気では、約３ｈ以内
で所定値まで低下させることができた。

【００２５】また、１５０℃以上の雰囲気の場合は、Ｔ
ＣＮＱ錯体の劣化、すなわち絶縁物化が急速に進行する
ため、静電容量の減少等を生じる問題があり実用できな
い。

【００２６】

【発明の効果】本発明になる固体電解コンデンサの製造
方法によれば、ＴＣＮＱ錯体を含浸した後に大気雰囲気
中で一次エージングを行い、樹脂硬化などの密閉後に再
度エージングを行うことによって、高品質の誘電体酸化
被膜を形成させることができるので、漏れ電流変動の小
さい信頼性に優れた固体電解コンデンサを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になる固体電解コンデンサを
示す正断面図。

【図２】本発明になる固体電解コンデンサの漏れ電流の
初期値を示す曲線図。

【図３】本発明になる固体電解コンデンサのはんだリフ
ロー後の漏れ電流値を示す曲線図。

【符号の説明】

１ コンデンサ素子 ２ 陽極引き出し端子 ３ 陰極引き出し端子 ４ 金属ケース ５ ＴＣＮＱ錯体 ６ エポキシ樹脂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極箔、陰極箔及びセパレータ紙を巻回
   してコンデンサ素子を形成し、該コンデンサ素子を金属
   ケース中に収納してテトラシアノキノジメタン錯体を含
   浸した後金属ケースの開口部を樹脂封止し、又は該コン
   デンサ素子にテトラシアノキノジメタン錯体を溶融含浸
   した後樹脂モールドし、その後エージングを行う固体電
   解コンデンサの製造方法において、前記金属ケースの開
   口部を樹脂封止する前に、又は前記樹脂モールドする前
   に一次エージング工程を挿入することを特徴とする固体
   電解コンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】 一次エージング工程が８５℃〜１５０℃
   の雰囲気中で行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。