JPH1050567A

JPH1050567A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JPH1050567A
Application number: JP21787296A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sano; 真二佐野
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】 tanδや等価直列抵抗等の各特性を向上でき
るとともに、外観不良や端子のメッキ不良を防止して、
信頼性の高い固体電解コンデンサを提供すること。【解決手段】弁作用金属に酸化皮膜２を形成した陽極
体１に、固体電解質層４及び陰極層を設け、外装１２に
より被覆する固体電解コンデンサ１３において、陰極層
を設けた陽極体１を絶縁性のケース１０に収納し、この
ケース１０に線膨張率の小さい絶縁物質１１を充填する
ことを特徴とする固体電解コンデンサ１３。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固体電解コンデンサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体電解コンデンサは、例えば、図２に
示す通り、アルミニウムやタンタル等の弁作用金属の箔
や焼結体を陽極酸化して酸化皮膜２０を形成し、タンタ
ル等の陽極リード線２１を引き出した陽極体２２を用い
る。そしてこの陽極体２２の酸化皮膜２０の表面に二酸
化マンガンや導電性高分子からなる固体電解質層２３を
設ける。また、この固体電解質層２３の表面にカーボン
層２４及び銀層２５を設けて陰極層とする。この陰極層
には陰極端子２６を接続するとともに、陽極リード線２
１に陽極端子２７を接続する。さらに、耐湿性を向上し
たり、外装２８を形成する際の応力が陰極層等に加わる
のを緩和する等のために、陰極層の表面等にシリコーン
等の絶縁物質を塗布して絶縁層２９を設ける。そして全
体をエポキシ樹脂等の絶縁樹脂により被覆して外装２８
を設けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の塗布方
法により絶縁層２９を形成すると、塗布量がばらついた
り、濡れ性のため、部分的に絶縁層２９の肉厚が薄くな
ったり、あるいは絶縁層２９が形成されない部分が発生
することがある。このため、外装２８形成時に、肉厚の
薄い絶縁層２９の部分を通して、あるいは絶縁層２９が
被覆されていない部分は直接、応力が陰極層や固体電解
質層２３に加わる。この結果、陰極層や固体電解質層２
３が剥離したり、クラック等を生じる。そしてこの剥離
等のためコンデンサのtanδや等価直列抵抗（以下ＥＳ
Ｒと略す）等の特性が劣化する欠点がある。また、絶縁
性２９の厚さを充分にしたり等するために、絶縁物質の
塗布量を増加すると、絶縁層２９が外装２８から露出し
て外観不良を生じ易い欠点がある。そして絶縁物質が陰
極端子２６や陽極端子２７の先の方まで塗布され、外装
２８形成後に陰極端子２６や陽極端子２７にメッキ処理
を行なっても、絶縁物質が塗布された部分にメッキがの
らない不良を生じる欠点がある。

【０００４】本発明は、以上の欠点を改良し、tanδや
ＥＳＲ等の各特性を向上できるとともに、外観不良や端
子のメッキ不良を防止して、信頼性の高い固体電解コン
デンサを提供することを課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するために、弁作用金属に酸化皮膜を形成した陽極
体に、固体電解質層及び陰極層を設け、外装により被覆
する固体電解コンデンサにおいて、陰極層を設けた陽極
体を絶縁性のケースに収納し、このケースに線膨張率の
小さい絶縁物質を充填することを特徴とする固体電解コ
ンデンサを提供するものである。

【０００６】本発明によれば、陰極層を設けた陽極体を
絶縁性のケースに収納し、このケースに膨張率の小さい
絶縁物質を充填しているため、ケースや絶縁物質等の表
面を外装で被覆しても、その外装を形成する際のエポキ
シ樹脂等の熱収縮による応力の大部分がケースにより妨
げられて、陰極層や固体電解質層にはほとんど及ばな
い。従って、応力によって陰極層等が剥離等してtanδ
やＥＳＲ等の各特性が低下するのを減少できる。また、
陰極層を覆っている絶縁物質の大部分もケースに妨げら
れて外装表面に露出することなく、外観不良を減少でき
る。さらに、陽極端子等の先の方に絶縁物質が付着する
ことも防止でき、メッキの付きが悪いという不良を減少
できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。先ず、弁作用金属はタンタルやア
ルミニウム等を用いる。また、陽極体１は、図１に示す
通り、弁作用金属の微粉末からなる角形（又は円筒形）
の焼結体や、弁作用金属箔を積層したり巻回したものの
表面に酸化皮膜２を形成したものを用いる。この陽極体
１からはタンタル等の陽極リード線３を引き出してい
る。酸化皮膜２の表面には固体電解質層４を設ける。こ
の固体電解質層４は、ポリアニリンやポリピロール、ポ
リチオフェン、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン等
の単体物質や、これらに、ポリスチレンやポリエチレ
ン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル
ブタジエン−スチレン等のポリマーを混合した導電性高
分子や、二酸化マンガン等の物質からなる。そして固体
電解質層４の表面にカーボンペーストを塗布してカーボ
ン層５を設ける。また、カーボン層５の表面には銀ペー
ストを塗布して銀層６を設ける。このカーボン層５と銀
層６とを合せて陰極層とする。また、銀層６には銀導電
性ペースト７により陰極端子８を接続する。また、陽極
リード線３には陽極端子９を溶接する。この陰極端子８
及び陽極端子９を接続した陽極体１は、ポリフェニレン
サルファイドやポリイミド、ポリエステル、ナイロン等
の絶縁物質からなる角形のケース１０に収納している。
そして陰極端子８と陽極端子９とはケース１０の開口部
の縁に接触してケース１０外に引き出している。これに
より、ケース１０内における陽極体１の高さ方向の位置
を決めている。ケース１０の内部には、シリコーン等の
線膨張率の小さい絶縁物質１１を充填している。さら
に、これらの全体をエポキシ樹脂等の絶縁物質からなる
外装１２で被覆する。陰極端子８及び陽極端子９の先端
は、外装１２から引き出し、メッキを設けるとともに、
外装１２に沿って折り曲げている。

【０００８】次に、上記の実施の形態の固体電解コンデ
ンサ１３の製造方法を説明する。先ず、タンタルやアル
ミニウム等の弁作用金属の微粉末を用いて角形や円筒形
等の焼結体を形成したり、エッチングした弁作用金属箔
を積層したり巻回したりして、陽極体１を形成する。例
えば、タンタル粉末を用いる場合には、タンタル等の陽
極リード線３を引き出した状態にしてこの粉末を所定の
形状に成形し、その後、真空中において高温度で焼結し
て陽極体１を形成する。

【０００９】そしてこの陽極体１を硝酸やリン酸等の水
溶液を用いて陽極化成し、酸化皮膜２を形成する。

【００１０】酸化皮膜２を形成後、導電性高分子や二酸
化マンガンからなる固体電解質層４を形成する。なお、
固体電解質層４を前者の物質により形成するには次の通
りに行う。すなわち、イ）導電性高分子の溶液中に陽極
体１を浸漬したり、液を吹き付けたりして、酸化皮膜２
の表面に導電性高分子の溶液を塗布する。塗布後、アル
コール等の有機溶剤で洗浄する。洗浄後、乾燥して溶媒
を蒸発させる。そして必要に応じてこの塗布から乾燥ま
での工程を繰り返して行ない、所定の厚さに形成する。
また、ロ）脱ドープした高分子の溶液中に陽極体１を浸
漬したり、この溶液を吹き付けたりして、酸化皮膜２の
表面に高分子の溶液を塗布する。塗布後、洗浄し、さら
に乾燥する。そしてこの塗布から乾燥までの工程を必要
に応じて所定回数、繰り返して行ない、所定の厚さの脱
ドープした高分子の膜を形成する。この膜を形成後、陽
極体１をドーピング溶液中に数１０分〜数時間浸漬等し
て接触し、高分子の膜をドーピングして導電性を付与
し、導電性高分子の膜を形成する。さらに、ハ）アニリ
ンやピロール、チオフェン等のモノマーにドーピングイ
オンを含む溶液中に陽極体１を浸漬し、あるいはこの溶
液を吹き付ける。次に酸化剤の溶液中に陽極体１を浸漬
等して、化学重合反応をさせて、酸化皮膜２の表面に導
電性高分子の膜を形成する。また、ニ）ドーピングイオ
ンを含まないアニリンやピロール等のモノマーの溶液中
に陽極体１を浸漬等して液を塗布した後に、酸化剤の溶
液中に陽極体１を浸漬等して化学重合反応させ、高分子
の膜を形成する。高分子の膜を形成後、陽極体１をドー
ピング溶液中に浸漬等して接触し、導電性を付与して導
電性高分子の膜を形成する。なお、高分子としては、ポ
リアニリンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリパラ
フェニレン、ポリアセチレン等や、これらに、ポリスチ
レンやポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ
アクリロニトリルブタジエン−スチレン等の高分子を混
合したものを用いる。また、ドーパントは、解離定数が
ナフタレンスルホン酸又はその誘導体とほぼ同一か又は
より小さく、かつドーパントの陰イオンがナフタレンス
ルホン酸又はその誘導体の陰イオンよりも小さい物質と
する。このようなドーパントとしては、例えば、スルホ
イソフタル酸やスルホコハク酸、メタンスルホン酸、フ
ェノールスルホン酸、スルホサリチル酸、ベンゼンスル
ホン酸、ベンゼンジスルホン酸、アルキルベンゼンスル
ホン酸及びその誘導体、カンファースルホン酸、スルホ
酢酸、スルホアニリン、ジフェノールスルホン酸等の酸
又はこれらの酸の塩を用いる。また、ドーピング溶液
は、例えばドーパントあるいはドーパントと酸化剤とを
有機溶媒に溶解した組成にする。液中のドーパントや酸
化剤の濃度は０．０１〜１mol／lの範囲が好ましい。そ
して有機溶媒は、例えば、ケトン類やエステル類、アル
コール類、芳香族炭化水素類、ニトリル類、セルソルブ
類、含チッ素化合物等を用いる。さらに、酸化剤の溶液
は、酸化剤だけではなく、他にドーパントを加えた溶液
や、酸化剤とドーパントとの塩の溶液を用いてもよい。
そして酸化剤には、第２鉄塩や過硫酸塩、バナジン酸塩
等の水素基準電極に対して０．８Ｖ以上の酸化電位を有
する塩を用いる。ところで、タンタル粉末により素子を
形成した場合には、タンタル粉末のＣＶ値が大きくなり
体積当りの静電容量が大きくなるほど、素子内部に液が
含浸し難くなる。従って、特性の良好な導電性高分子の
膜を形成するためには、導電性高分子の溶液等に濃度の
高いものを用いる必要がある。そして高分子のなかでポ
リアニリンは、溶媒への溶解度が大きく、比較的高濃度
の溶液を調製でき、適当な物質である。また、後者の二
酸化マンガンにより固体電解質層４を形成するには次の
通りの加熱分解法により行なう。すなわち、陽極体１
を、硝酸マンガン溶液中に浸漬して液を含浸する。含浸
後、加熱分解し、さらに再化成処理する。そして硝酸マ
ンガン溶液の濃度を高くして、これらの含浸、加熱分解
及び再化成処理の工程を繰り返して行ない、所定の厚さ
の二酸化マンガンからなる固体電解質層４を形成する。

【００１１】固体電解質層４を形成後、カーボンペース
トを塗布してカーボン層５を形成し、さらに、この表面
に銀ペーストを塗布して銀層６を形成する。銀層６を形
成後、この銀層１１に陰極端子８を接続するとともに、
陽極リード線３に陽極端子９を抵抗溶接法等により溶接
する。

【００１２】陰極端子８と陽極端子９とを接続後、陽極
体１をケース１０に収納する。ケース１０に収納後、絶
縁物質１１を充填して硬化する。

【００１３】絶縁物質１１を硬化後、樹脂モールド法や
樹脂ディップ法等により外装１２を形成する。外装１２
を形成後、陰極端子８及び陽極端子９の各先端にメッキ
を設け、外装１２に沿って折り曲げて、固体電解コンデ
ンサ１３を形成する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。実施例１：図１に示す構造の、定格１６Ｖ、３．３μＦ
のタンタルチップ型固体電解コンデンサとする。すなわ
ち、弁作用金属としてはタンタル粉末を用いる。そして
このタンタル粉末を、タンタルの陽極リード線を引き出
して圧縮成形し、次に、温度１４００〜１５００℃で真
空焼結して、０．８mm×１．１mm×１．２mmの寸法の角
形の陽極体とする。また、陽極体を酸水溶液中に浸漬し
て陽極酸化し、酸化皮膜を形成する。酸化皮膜の表面に
熱分解法により二酸化マンガンを形成し、固体電解質層
とする。固体電解質層の表面には、カーボン層及び銀層
からなる陰極層を形成する。そして銀層に銀導電性ペー
ストにより陰極端子を接続するとともに、陽極リード線
に抵抗溶接法により陽極端子を接続する。また、ケース
はポリフェニレンサルファイドを材質とし、２．４mm×
１．２mm×１．０mmの寸法の大きさとする。このケース
にはシリコーンを絶縁物質として充填し、温度１３０℃
で１時間加熱して硬化する。さらに、エポキシ樹脂を用
いてトランスファーモールド法により外装を形成する。

【００１５】実施例２：実施例１において、固体電解質
層を導電性ポリアニリンにより形成する以外は同一の条
件とする。なお、この固体電解質層は次の通りに形成す
る。すなわち、先ず、酸化皮膜を形成後の陽極体を２．
５wt％ポリアニリン溶液中に浸漬する。浸漬後、陽極体
を取り出して、洗浄し、温度６０〜１２０℃で乾燥す
る。そしてこの浸漬から乾燥までの処理を１５〜２０回
程度繰り返して行ない、ポリアニリン膜を形成する。こ
の後、スルホン酸溶液中に陽極体を数時間浸漬してドー
ピングし、導電性ポリアニリン膜からなる固体電解質層
となる。

【００１６】次に、実施例１及び実施例２のタンタルチ
ップ型固体電解コンデンサについて、従来例とともに、
tanδ不良及び等価直列抵抗不良を測定した。

【００１７】なお、従来例は、次の通りの条件とする。従来例１：実施例１において、ケースを省略し、銀層の
表面にシリコーンの溶液を滴下して絶縁層を形成する以
外は、同一の条件とする。

【００１８】従来例２：実施例２において、ケースを省
略し、銀層の表面にシリコーンの溶液を滴下して絶縁層
を形成する以外は、同一の条件とする。

【００１９】また、tanδ不良はtanδが４．８％以上の
ものとする。そしてＥＳＲ不良は１．０Ω以上のものと
する。なお、試料数は各々１０００個とする。測定結果
は表１の通りになる。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１から明らかな通り、tanδ不良数は、
実施例１及び実施例２が１〜２個そして従来例１及び従
来例２が２４個〜３５個となる。すなわち、実施例１及
び実施例２の方が従来例１及び従来例２に比較して約
２．９〜８．３％に低下している。また、ＥＳＲ不良数
は、実施例１及び実施例２が０個であるのに対して、従
来例１及び従来例２が１４個〜１９個となる。

【００２２】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、陰極層を
設けた陽極体を絶縁性のケースに収納し、このケースに
線膨張率の小さい絶縁物質を充填しているため、tanδ
やＥＳＲ等の特性を向上してこれ等の不良を低下でき、
外観不良や端子のメッキ不良を防止でき、信頼性を向上
できる固体電解コンデンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の断面図を示す。

【図２】従来の固体電解コンデンサの断面図を示す。

【符号の説明】

１…陽極体、２…酸化皮膜、４…固体電解質層、
５…カーボン層、６…銀層、１０…ケース、１１…
絶縁物質、１２…外装、１３…固体電解コンデンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁作用金属に酸化皮膜を形成した陽極体
に、固体電解質層及び陰極層を設け、外装により被覆す
る固体電解コンデンサにおいて、陰極層を設けた陽極体
を絶縁性のケースに収納し、このケースに線膨張率の小
さい絶縁物質を充填することを特徴とする固体電解コン
デンサ。