JPH11145005A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサの製造方法

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JPH11145005A
JPH11145005A JP32946897A JP32946897A JPH11145005A JP H11145005 A JPH11145005 A JP H11145005A JP 32946897 A JP32946897 A JP 32946897A JP 32946897 A JP32946897 A JP 32946897A JP H11145005 A JPH11145005 A JP H11145005A
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JP
Japan
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voltage
sintered body
oxide film
electrolytic capacitor
applying
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JP32946897A
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English (en)
Inventor
Tomoji Arai
智次 荒井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁作用を有する金属粉末の焼結体を陽極と
し、その酸化皮膜を誘電体とする固体電解コンデンサに
おいて、外装工程でのストレスによって酸化皮膜が損傷
し、漏れ電流が増加するのを防ぐ。 【解決手段】 酸化皮膜の形成において、直流で所定の
電圧まで印加して焼結体全体に一様の酸化皮膜を形成し
た後、この直流に交流電圧を重畳させた電圧を印加する
ことにより、焼結体の表面近傍の酸化皮膜を厚く形成し
て、機械的ストレスに強いコンデンサとする。

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
サの製造方法に関し、特に弁作用金属の焼結体の酸化皮
膜の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】固体電解コンデンサはタンタル、ニオブ
等の弁作用を有する金属微粉末の焼結体を陽極とし、こ
れに誘電体として酸化皮膜を形成し、陰極として二酸化
マンガン等の半導体層、さらに、グラファイト層、銀ペ
ースト層などの金属層を順次形成して構成される。
【0003】一般に、誘電体となる焼結体の酸化皮膜
は、焼結体をりん酸などの電解質溶液に浸漬し、電解質
溶液中で電圧を印加することにより形成する。従来よ
り、電圧の印加方法は、電流値を一定にして、コンデン
サの定格電圧で決まる所定の電圧まで昇圧した後、一定
時間保持するような方法が用いられている。この従来の
酸化皮膜形成時の電圧印加パターン図を図4に示す。こ
れに対し、コンデンサ特性の改善のため、酸化皮膜形成
時の電圧印加方法の改良技術が開示されている。
【0004】例えば、特開昭62−293607号公報
に開示される技術では、電圧をパルス状に印加すること
により、酸化皮膜を均一に形成して、漏れ電流特性、耐
圧を向上させている。
【0005】また、特開平4−119617号公報に開
示される技術では電圧を矩形波、またはのこぎり波状に
印加して漏れ電流特性の安定化する技術が開示されてい
る。
【0006】更に、特開昭60−229326号公報に
開示される技術では、交流電圧が重畳された直流電圧で
陽極酸化が行われた後空気中で熱処理が行われ、その後
直流電圧を印加することにより、酸化皮膜が形成されて
いる。
【0007】特開平3−22516号公報に開示される
技術では、第1の電解液中で第1の陽極酸化が行われ、
次に別の電解液中で負の電圧が印加されないように交流
が重畳された直流電圧が印加されて第2の陽極酸化が行
われている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の問題点は、この
ような酸化皮膜形成方法を用いても、製造工程中の外装
工程において、外装樹脂の硬化時の機械的ストレスによ
り焼結体表面の酸化皮膜が損傷し、漏れ電流特性の劣化
が発生することである。
【0009】その理由は、電解コンデンサの酸化皮膜は
非常に薄く、外部からの機械的なストレスにより損傷し
やすいためである。焼結体と外装樹脂との熱膨張率が異
なるため、外装工程中に機械的なストレスが焼結体表面
に集中的に発生するためである。
【0010】従来の技術は、酸化皮膜を焼結体全体に均
一に形成するためのものであり、この焼結体表面に集中
的に発生するストレスに対応できない。
【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
である。従って、本発明の目的は、製造工程中の外装工
程でのストレスに対して、漏れ電流特性の劣化を防止で
き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。
【0012】本発明は、焼結体の外部表面の酸化皮膜を
厚くすることができる固体電解コンデンサの製造方法を
提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点を達
成するために、本発明の固体電解コンデンサの製造方法
は、弁作用を有する金属の焼結体を生成するステップ
と、電解液中で直流電圧を印加して前記焼結体に第1の
陽極酸化を行うステップと、前記第1の陽極酸化に続い
て、前記電解液中で交流電圧が重畳された直流電圧を印
加して前記焼結体に第2の陽極酸化を行うステップとを
具備する。
【0014】前記第1の陽極酸化を行うステップは、電
流値を一定に保ちながら第1の予め決められた電圧まで
直流電圧を変えながら行なわれる。
【0015】本発明の固体電解コンデンサの製造方法
は、前記第1の陽極酸化を行うステップと前記第2の陽
極酸化を行うステップとの間に、前記第1の予め決めら
れた電圧が印加されている状態に前記焼結体を第1の所
定時間保持するステップを更に具備してもよい。
【0016】前記第2の陽極酸化を行うステップは、前
記直流電圧に重畳される交流電圧の振幅を増加しながら
第2の予め決められた電圧まで行われる。このとき、前
記交流電圧が重畳された直流電圧の電圧値は、常に前記
第1の予め決められた電圧より高いことがのぞましい。
【0017】本発明の固体電解コンデンサの製造方法で
は、前記交流電圧の周波数範囲が60ヘルツから600
ヘルツの間であることが望ましい。
【0018】本発明の第2の観点を達成するために、本
発明の固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用を有す
る金属の焼結体を生成するステップと、電解液中で直流
電圧を印加して前記焼結体の内部表面と外部表面にほぼ
均一に酸化膜を形成するステップと、 前記電解液中で
交流電圧が重畳された直流電圧を前記焼結体に印加し
て、前記焼結体の外部表面の酸化膜を更に厚くするステ
ップとを具備することを特徴とする。
【0019】この場合、前記交流電圧の周波数範囲が6
0ヘルツから600ヘルツの間であることが望ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して、本
発明の固体電解コンデンサの製造方法を詳細に説明す
る。
【0021】最初に、本発明の固体電解コンデンサの製
造方法の概念を説明する。本発明では、酸化皮膜の形成
時に、金属の焼結体に直流電流で所定の電圧まで直流電
圧が印加されて酸化皮膜が形成される。これにより焼結
体全体、すなわち、図5の内部表面2aと外部表面2b
に一定の厚さの酸化皮膜が形成される。
【0022】その後、この直流電圧に交流電圧が重畳さ
れた電圧がその焼結体に印加されて、焼結体の外部表面
近傍の酸化皮膜の厚みが焼結体の内部の表面より厚くさ
れる。すなわち、交流電圧の振幅の下限の電圧は、先に
印加されている上記直流電圧を下回らない様に設定さ
れ、交流電圧の振幅を徐々に大きくして所定の振幅まで
印加する。この結果、機械的ストレスに強い固体電解コ
ンデンサが得られる。
【0023】焼結体を浸漬している電解質溶液は一定の
抵抗値を持つので、交流電圧の周波数がある程度高くな
ると焼結体の内部2a(図5)まで電圧が印加されず、
焼結体の表面のみに電圧が印加されるようになり、表面
2bの酸化皮膜のみを選択的に高い電圧で形成すること
ができる。こうして、酸化皮膜を厚くすることができ
る。
【0024】このような製造方法によれば、機械的スト
レスの集中しやすい焼結体の表面の酸化皮膜を他の部分
より厚く形成して、ストレスに強い固体電解コンデンサ
を製造することができる。
【0025】次に、本発明の実施の形態について図面を
参照して詳細に説明する。図1(a)は、本発明の固体
電解コンデンサの製造方法により製造された固体電解コ
ンデンサの構造を示す断面図である。図1(a)を参照
して、固体電解コンデンサは、焼結体1、陽極リード線
6a、陰極リード線6b、外装樹脂7からなる。図1
(b)は、固体電解コンデンサの焼結体1の表面構造を
詳細に示す拡大図である。図1(b)を参照して、参照
番号1は焼結体である。焼結体の外周には、酸化皮膜2
が形成されている。酸化皮膜2の外周には、固体電解質
3が形成され、その外部にはグラファイト層4が形成さ
れている。グラファイト層4の外部には、銀ペースト層
5が形成されている。
【0026】次に、図2は、本発明の固体電解コンデン
サの製造方法で使用される装置の構成を示す図である。
容器11中には導電性水溶液(電解液)13が満たされ
ている。容器11のそこには、陰極版12が置かれてい
る。陰極版12は、可変直流電圧14の陰極に接続され
ている。可変直流電圧14の陽極はスイッチ16に接続
されている。電解液13に浸されている焼結体1は直接
スイッチ16に接続され、また、交流電圧15を介して
スイッチ16に接続されている。これにより、スイッチ
16を切り替えることにより、焼結体1には、直流電圧
あるいは交流電圧が重畳された直流電圧が印加される。
【0027】次に、本発明の固体電解コンデンサの製造
方法を説明する。
【0028】図3は本発明による酸化皮膜形成時の電圧
印加パターン図である。横軸は電圧の印加時間、縦軸は
印加電圧を示す。
【0029】まず、タンタル粉末の焼結体1が作成され
る。作成された焼結体1は、0.1モル/リットルのり
ん酸水溶液13中に浸される。スイッチ16は、直流電
圧14が直接焼結体1に接続されるように切り替えられ
る。
【0030】その後、電流値を一定にして、電圧が50
V(V1)に達するまで直流電圧14を昇圧する。
【0031】続いて、焼結体は、50Vで2時間保持さ
れる。電圧がV1に達する時間をT1とすると、この
後、時間T2まで電圧V1が保持される。これまでの電
圧V1の印加により焼結体1の全体、すなわち、外部表
面と内部表面に均一な酸化皮膜2が形成される。この電
圧V1はコンデンサの定格電圧によって決まる電圧であ
り、通常、定格電圧の2〜5倍の値に設定される。
【0032】次に、スイッチ16が交流電圧15側に切
り替えられる。この結果、直流電圧14に周波数100
Hzの交流電圧15が重畳される。その後、交流電圧1
5の振幅を1Vから50Vまで30分かけて引き上げ
る。この時の交流電圧に振幅は、下限がV1を下回らな
いようにし、徐々に大きくされる。交流電圧の振幅の上
限がV2に達した時点T3で電圧の印加は終了する。こ
れにより、焼結体表面近傍に選択的に他の部分より厚い
酸化皮膜が形成される。
【0033】このようにして酸化皮膜2が形成された焼
結体1に、従来の方法と同様にして、図1(b)に示さ
れるように、二酸化マンガンによる固体電解質層3、グ
ラファイト層4、銀ペースト5による金属層が順次形成
される。
【0034】次に、陽極、陰極にリード線6a、6bが
接続され、モールド外装7が形成される。これより得ら
れたコンデンサについて漏れ電流の測定を行った。
【0035】図6に本発明と従来方法によるコンデンサ
の外装後の漏れ電流分布を示す。これより、本発明の製
造方法により製造された固体電解コンデンサは、従来の
製造方法に比べ、外装後に漏れ電流規格を外れるものが
なく、分布がまとまっており、漏れ電流の特性が劣化が
おさえられていることを確認した。
【0036】次に、重畳される交流電圧の周波数の影響
について調査した。前述と同様に従来方法で直流電圧を
印加した後、交流電圧の周波数を50Hz、100Hz
500Hz、700Hzとしたコンデンサを製造した。
【0037】それぞれについて、外装後の漏れ電流と容
量を測定した。漏れ電流については規格値に対する不良
率、容量については従来方法のコンデンサの容量を10
0%として、従来方法のコンデンサの容量に対する比率
でまとめたものを表1に示す。なお、漏れ電流規格は、
定格電圧1分値 0.5μAである。
【0038】
【表1】
【0039】表1から明らかなように、交流電圧の周波
数が低いほど容量が減少する傾向がある。周波数の最も
低い50Hzでは、容量が従来方法のコンデンサの55
%しか出現しない。
【0040】焼結体1の内部は非常に狭い通路を通して
酸化が行われる。この通路は陽極酸化では抵抗として寄
与するので、交流電圧の周波数が高い場合、焼結体1の
内部ほど交流電圧に依存する酸化は行われず焼結体表面
のみが酸化される。これに対し交流電圧の周波数が低い
場合は、焼結体内部まで交流電圧が印加され、表面のみ
選択的に交流電圧を印加することができず、焼結体全体
の酸化皮膜が厚くなり容量が減少することを示してい
る。
【0041】また、周波数の最も高い700Hzでは漏
れ電流の不良率が従来と変わらない。これは周波数が高
くなると電解質溶液での損失が大きくなり焼結体に電圧
が効果的に印加されないためと考えられる。
【0042】これより、本発明の効果を発揮するには、
印加する交流電圧について適切な周波数範囲があること
が判明し、その範囲は60Hzから600Hzであっ
た。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体電解
コンデンサの製造方法によれば、製造工程中の外装工程
において、漏れ電流特性の劣化が防止できる。その理由
は、焼結体表面近傍の酸化皮膜を他の部分より厚くし
て、ストレスに強い構造とすることができるためであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の製造方法により製造される
固体電解コンデンサの構造を示す断面図であり、(b)
はその部分拡大図である。
【図2】本発明による固体電解コンデンサの製造方法で
使用される装置の構成図である。
【図3】本発明による固体電解コンデンサの製造方法で
酸化皮膜形成時の電圧印加パターンを示す図である。
【図4】従来の酸化皮膜形成時の電圧印加パターンを示
す図である。
【図5】本発明による製造方法で形成される酸化皮膜を
説明する図である。
【図6】本発明と従来方法によるコンデンサの外装後の
漏れ電流分布の比較結果を示す図である。
【符号の説明】
1:焼結体 2:酸化皮膜 2a:内部表面酸化皮膜 2b:外部表面酸化皮膜 3:固体電解質層 4:グラファイト層 5:銀ペースト層 6a:陽極リード線 6b:陰極リード線 11:容器 12:陰極版 13:電解液 14:可変直流電圧 15:可変交流電圧 16:スイッチ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁作用を有する金属の焼結体を生成する
    ステップと、 電解液中で直流電圧を印加して前記焼結体に第1の陽極
    酸化を行うステップと、 前記第1の陽極酸化に続いて、前記電解液中で交流電圧
    が重畳された直流電圧を印加して前記焼結体に第2の陽
    極酸化を行うステップとを具備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】 前記第1の陽極酸化を行うステップは、
    電流値を一定に保ちながら第1の予め決められた電圧ま
    で直流電圧を変えながら行うステップを具備することを
    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。
  3. 【請求項3】 前記第1の陽極酸化を行うステップと前
    記第2の陽極酸化を行うステップとの間に、前記第1の
    予め決められた電圧が印加されている状態に前記焼結体
    を第1の所定時間保持するステップを更に具備すること
    を特徴とする請求項2に記載の固体電解コンデンサの製
    造方法。
  4. 【請求項4】 前記第2の陽極酸化を行うステップは、
    前記直流電圧に重畳される交流電圧の振幅を増加しなが
    ら第2の予め決められた電圧まで行うことを特徴とする
    請求項1乃至3のいずれかにに記載の固体電解コンデン
    サの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記交流電圧が重畳された直流電圧の電
    圧値は、常に前記第1の予め決められた電圧より高いこ
    とを特徴とする請求項4に記載の固体電解コンデンサの
    製造方法。
  6. 【請求項6】 前記交流電圧の周波数範囲が60ヘルツ
    から600ヘルツの間である請求項1乃至5のいずれか
    に記載の固体電解コンデンサの製造方法
  7. 【請求項7】 弁作用を有する金属の焼結体を生成する
    ステップと、 電解液中で直流電圧を印加して前記焼結体の内部表面と
    外部表面にほぼ均一に酸化膜を形成するステップと、 前記電解液中で交流電圧が重畳された直流電圧を前記焼
    結体に印加して、前記焼結体の外部表面の酸化膜を更に
    厚くするステップとを具備することを特徴とする固体電
    解コンデンサの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記交流電圧の周波数範囲が60ヘルツ
    から600ヘルツの間である請求項7に記載の固体電解
    コンデンサの製造方法
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013110350A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Sanyo Electric Co Ltd 固体電解コンデンサ及びその製造方法
JP2014167985A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Sanyo Electric Co Ltd 固体電解コンデンサ及びその製造方法

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Effective date: 20020930