JPH0766083A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波域における静電容量特性及び漏れ電流
特性の優れた固体電解コンデンサおよびその製造方法を
提供する。 【構成】 弁金属の陽極酸化皮膜２上に、硝酸マンガン
と硝酸イットリウムの混合水溶液を熱分解して得られる
二酸化マンガンと酸化イットリウムの混合固体電解質層
３を形成し、これをコンデンサの陰極とする。この構成
により高周波域における静電容量の周波数特性及び漏れ
電流特性の優れたコンデンサを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンデンサ特性、特に高
周波域における静電容量の周波数特性及び漏れ電流特性
の優れた固体電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】大容量タイプのコンデンサとしてアルミ
ニウム電解コンデンサあるいはタンタル電解コンデンサ
がある。これらのコンデンサは誘電体が陽極酸化法で作
られるため非常に均質な薄膜が得られ、単に電極体の表
面積を増加することにより大容量化が可能であった。

【０００３】しかし、逆に酸化皮膜が薄く、かつ大面積
であるため酸化皮膜の損傷による漏れ電流の増加をきた
すおそれがあった。その酸化皮膜の損傷を修復するた
め、電解質を設け修復作用をもたせていた。この電解質
としてはアルミニウム電解コンデンサでは有機溶媒（例
えばγ−ブチロラクトン）に電解質を溶かしたものが用
いられている。

【０００４】しかし、このような液体電解質の場合、電
解質のイオン伝導性を利用しているため高周波特性及び
低温特性が劣るという欠点を有していた。

【０００５】そのため、タンタル電解コンデンサやアル
ミ電解コンデンサでは固体電解質化が進められており、
その電解質の１つとして二酸化マンガンが用いられてい
る。従来、固体電解質としての二酸化マンガンの形成方
法としては、弁金属酸化皮膜上に硝酸マンガン水溶液を
付与し含浸させた後、熱分解することによって得る方法
が用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、これらの電解コ
ンデンサもますます小型大容量化が要求されてきてお
り、例えばタンタル電解コンデンサでは微細粉の焼結体
を利用して比表面積を大きくし、細孔の中からも静電容
量を取り出そうとしており、またそれにともなって、漏
れ電流の低減も重要な課題となっている。

【０００７】従来の方法による二酸化マンガンの生成法
では比抵抗の大きいγ−二酸化マンガンの割合が多く、
高周波域における静電特性が悪く、また粒径が大きいた
め細孔内部へつまりにくいという欠点を有していた。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、二酸化マンガンの組成を比抵抗が小さく粒径の小
さいものに改良し、より微細な細孔内部からも静電容量
を取り出すことを可能にし、あわせて漏れ電流の低減を
はかることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、弁金属の酸化皮膜上に二酸化マンガンと酸
化イットリウムの混合層を形成し、この混合層を固体電
解質として用いるようにしたものである。

【００１０】

【作用】従来の方法で生成される二酸化マンガンは導電
体としてはあまり抵抗が低くなく、また電極体内部にま
で入りにくいという欠点を有している。

【００１１】ところが、本発明によれば硝酸マンガン水
溶液に硝酸イットリウムを添加することにより導電体で
あるβ−二酸化マンガンが多く生成され、また粒径の小
さい二酸化マンガンが得られるということがわかった。
この性質を利用し、導電性及び固体電解質としての二酸
化マンガンを電極体内部へつまり易くし、コンデンサの
静電容量の周波数特性、漏れ電流特性を改善したもので
ある。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

【００１３】図１に本実施例の固体電解コンデンサの構
成を示す。図において電極体１は、３００００ＣＶ／ｇ
の微粉末の焼結体をリン酸溶液中で５０Ｖ化成を行な
い、酸化皮膜２を形成したものである。まず、図１に示
すように二酸化マンガンと酸化イットリウムの混合層３
をマンガンイオンに対して１０ｍｏｌ％〜０．０００１
ｍｏｌ％のイットリウムイオンを含む硝酸マンガン３ｍ
ｏｌ／ｌの溶液との混合水溶液を電極体１に含浸し、２
５０℃で熱分解を行う。この工程を８回繰り返して行な
い混合層３を形成した後、カーボン層、銀導電性樹脂層
からなる陰極引出電極４を設けた。

【００１４】本実施例による硝酸イットリウムを０．１
ｍｏｌ％添加した場合のタンタル固体電解コンデンサの
静電容量の周波数特性及び漏れ電流を、従来の二酸化マ
ンガン層のみを形成したものと比較して、それぞれ図２
及び（表１）に示した。

【００１５】

【表１】

【００１６】静電容量は１００Ｈｚから１００ｋＨｚで
測定し、漏れ電流は２０Ｖ印加し、６０秒後の値を測定
した。図１より、本実施例によれば、硝酸マンガンに硝
酸イットリウムを０．１ｍｏｌ％添加して熱分解を行な
うことにより、生成された二酸化マンガンの性質が変化
し、コンデンサ特性、特に高周波域における静電容量の
周波数特性、及び漏れ電流特性の優れた固体電解コンデ
ンサが得られることがわかる。

【００１７】図３に硝酸イットリウムを１０〜０．００
０１ｍｏｌ％添加したコンデンサの１００ｋＨｚにおけ
る静電容量と硝酸イットリウム添加濃度の関係を示す。
図４に硝酸イットリウムを１０〜０．０００１％添加し
たコンデンサの漏れ電流と硝酸イットリウム添加濃度の
関係を示す。図３、図４より本実施例によれば、添加濃
度１〜０．００１ｍｏｌ％の場合、静電容量が増大し、
漏れ電流が減少することがわかる。

【００１８】本実施例において用いる硝酸マンガン溶液
の濃度は限定されないが、硝酸マンガン溶液に添加する
硝酸イットリウムの量はマンガンイオンに対してイット
リウムイオンが１〜０．００１ｍｏｌ％の範囲にあるこ
とが望ましい。これは、硝酸イットリウムを添加するこ
とによって酸化イットリウムの生成が二酸化マンガンの
生成に影響し、生成される二酸化マンガンの粒径が小さ
く、β型のものが得られるため、より小さい内部構造の
電極体をもつコンデンサにおいて優れた静電容量特性、
漏れ電流特性が得られるからである。

【００１９】なお、本実施例では弁金属の多孔質体とし
てＴａを用いたが、同様の性質を持つＴｉ等、他の弁金
属にも適用できることは言うまでもない。

【００２０】

【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなよう
に、本発明の固体電解コンデンサおよびその製造方法は
弁金属の陽極酸化皮膜上に硝酸マンガンに硝酸イットリ
ウムを混合した水溶液を付与し熱分解することにより、
導電率の高いβ−二酸化マンガンが多く作られ、また生
成される粒子が小さいものが得られるため、より小さい
細孔内部まで電解質で覆うことができるように改善した
ために、コンデンサ特性、特に高周波域における静電容
量特性及び漏れ電流特性の優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の固体電解質層の構成を示す
断面図

【図２】本発明の一実施例及び比較例の静電容量の周波
数特性を示すグラフ

【図３】本発明の一実施例における１００ｋＨｚでの静
電容量と硝酸イットリウム添加濃度の関係を示すグラフ

【図４】同漏れ電流と硝酸イットリウム添加濃度の関係
を表すグラフ

【符号の説明】

１ タンタル電極体 ２ 酸化皮膜 ３ 二酸化マンガンと酸化イットリウムの混合層 ４ 陰極引出電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡野 哲之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村上 義樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁金属上に形成された陽極酸化皮膜上に、
   二酸化マンガンと酸化イットリウムの混合層を形成し、
   この混合層を介して外部引出電極と接合した固体電解コ
   ンデンサ。
2. 【請求項２】二酸化マンガンと酸化イットリウムの混合
   層中におけるマンガンイオンに対するイットリウムイオ
   ンの割合が、０．００１ｍｏｌ％以上１ｍｏｌ％以下で
   ある請求項１記載の固体電解コンデンサ。
3. 【請求項３】弁金属上に形成された陽極酸化皮膜上に、
   硝酸マンガン溶液と硝酸イットリウムを混合し、熱分解
   することにより、二酸化マンガンと酸化イットリウムの
   混合層を形成し、この混合層を介して外部引出電極と接
   合する固体電解コンデンサの製造方法。