JPH11145007A - 有機固体電解コンデンサの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短絡しているコンデンサ素子が存在しても、
生産効率を落とすこと無く、最初のエージング処理を行
なう。 【解決手段】 本発明は、陽極体から陽極リード10が突
出し、陰極層に導電層11が配備された有機固体電解コン
デンサ用のコンデンサ素子１に対し、最初のエージング
処理を行ない、外殻を形成し、２回目のエージング処理
を行なうことにより、有機固体電解コンデンサを製造す
る方法に関する。該製造方法における最初のエージング
処理を行なう工程は、互いに通電しないように配備され
た複数のカーボンシート片３に、コンデンサ素子１の導
電層11が接触するように、それぞれコンデンサ素子１を
配備し、各コンデンサ素子１の陽極リード10を電源６の
正極に接続し、各カーボンシート片３を、それぞれ電流
リミッタ５を介して電源６の負極に接続する工程と、電
源６によりコンデンサ素子１に電圧を印加する工程を含
んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陰極層が固体導電
性有機材料によって形成された有機固体電解コンデンサ
の製造方法および製造装置に関するものであり、特に、
製造過程におけるエージング工程に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサは、Ａl（アルミニウ
ム）、Ｔa（タンタル）等の弁金属（valve metal）から
なる陽極体の表面に、電解酸化処理にて誘電体酸化皮膜
を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、電解液、ＭnＯ₂（二
酸化マンガン）、導電性有機化合物等の導電性物質を密
着させて陰極層を形成したものである。ここで、弁金属
とは、電解酸化処理により、極めて緻密で耐久性を有す
る誘電体酸化皮膜を形成する金属を言い、ＡlやＴaの他
にも、Ｔi（チタン）、Ｎb（ニオブ）等が該当する。電
解コンデンサは、誘電体酸化皮膜が非常に薄いから、他
の紙コンデンサやフィルムコンデンサ等に比べて、小型
で大容量のコンデンサを作ることができる。

【０００３】前記電解コンデンサは、陰極層として、Ｍ
nＯ₂など、固体の導電性材料を用いたものを固体電解コ
ンデンサと称しており、その中で、固体の導電性有機材
料を用いたものを有機固体電解コンデンサと称してい
る。前記導電性有機材料には、ポリピロール、ポリアニ
リン等の導電性高分子や、ＴＣＮＱ（７，７，８，８−
テトラシアノキノジメタン）錯塩が挙げられる。前記導
電性有機材料は、電解液やＭnＯ₂に比べて導電率が高
く、従って、陰極層に固体導電性有機材料を用いた有機
固体電解コンデンサは、陰極層に電解液やＭnＯ₂を用い
た場合に比べて、ＥＳＲ（equivalent series resistan
ce：等価直列抵抗）が低く且つ高周波特性に優れてお
り、現在、様々な電子機器に使用されている。

【０００４】以下に、一般的な固体電解コンデンサの製
造方法を説明する。まず、前記陽極体に陽極リードを取
り付け、電解酸化処理にて陽極体の表面に誘電体酸化皮
膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、固体導電性材料か
らなる陰極層を形成し、該陰極層上に導電層を形成する
ことにより、コンデンサ素子が完成する。該コンデンサ
素子の陽極リードと導電層とにそれぞれ金属端子板を取
り付け、射出成形等により、コンデンサ素子と、金属端
子板の一部とを樹脂にて被覆して、外殻を形成し、外殻
形成後にエージング処理を行なうことにより、固体電解
コンデンサの組立てが完成する。エージング処理は、コ
ンデンサの使用最高温度（または、それより高い温度）
の環境中において、コンデンサ素子に直流電圧を印加す
ることにより行なわれ、製造過程において生じた誘電体
酸化皮膜の損傷が修復されて、コンデンサの漏れ電流が
低減される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本願出願人は、有機固
体電解コンデンサの製造方法において、コンデンサ素子
に対し、エージング処理を行なった後に、外殻を形成
し、外殻形成後に再度エージング処理を行なうことを提
案している（特願平９−１６２２９９、Ｈ０１Ｇ９／２
４）。この方法によれば、外殻形成後にのみエージング
処理を行なう従来の方法に比べて、漏れ電流を著しく低
減できるから、漏れ電流値が要求スペックを満たさない
不良品の発生率を抑えることができ、その結果、製品の
歩留りを上げることができる。

【０００６】図２は、コンデンサ素子(１)に対し、最初
のエージング処理を行なう従来の装置を示す概要図であ
る。該装置には、筐体(２)の底部(20)に、薄板状のカー
ボンシート(30)が配備される。また、多数のコンデンサ
素子(１)は、各陽極リード線(10)の先端が、導電性のキ
ャリアバー(４)に取り付けられており、キャリアバー
(４)は、コンデンサ素子(１)の導電層であるカーボン及
び銀ペースト層(11)がカーボンシート(30)に接触するよ
うに、筐体(２)に配備される。また、キャリアバー(４)
は、電源(６)の正極に電気的に接続される。カーボンシ
ート(30)は、過電流を防止する電流リミッタ(５)を介し
て、電源(６)の負極に電気的に接続される。上記構成の
装置において、キャリアバー(４)とカーボンシート(30)
に定格電圧を所定時間通電することにより、最初のエー
ジング処理が行なわれる。

【０００７】キャリアバー(４)に取り付けられたコンデ
ンサ素子(１)の中には、最初のエージングの処理前或い
は処理中に誘電体酸化皮膜が修復不能に破損して、陽極
体と陰極層が短絡しているコンデンサ素子(１)が存在す
る場合がある。このとき、前記装置において、キャリア
バー(４)とカーボンシート(30)に通電すると、短絡した
コンデンサ素子(１)にのみ電流が流れて、他のコンデン
サ素子(１)に電流が流れず、有効なエージング処理が行
なわれないことになる。このため、何れか１つのコンデ
ンサ素子(１)が短絡すると、その度にエージング処理を
中断して、個々のコンデンサ素子を調べ、短絡したコン
デンサ素子を取り除く必要があり、量産に不向きであっ
た。本発明は、量産に適した有機固体電解コンデンサの
製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明における最初のエ
ージング処理用の装置では、複数のコンデンサ素子を収
納する筐体に、カーボンシート片がコンデンサ素子毎に
配備される。各カーボンシート片は、互いに通電しない
ように配備され、それぞれ電流リミッタに電気的に接続
される。各電流リミッタは、電源の負極に電気的に接続
される。各コンデンサ素子は、陽極リードの先端が、導
電性のキャリアバーに取り付けられる。キャリアバー
は、各コンデンサ素子の導電層が、対応するカーボンシ
ート片に接触するように、筐体に配備される。キャリア
バーは、電源の正極に電気的に接続される。

【０００９】

【作用及び効果】上記構成の装置において、電源が、キ
ャリアバーとカーボンシート片に定格電圧を印加して、
コンデンサ素子に所定時間通電することにより、最初の
エージング処理が行なわれる。このとき、何れか１つの
コンデンサ素子が短絡していても、該コンデンサ素子に
カーボンシート片を介して電気的に接続している電流リ
ミッタに定格電圧が印加され、且つ、短絡したコンデン
サ素子に流れる電流が該電流リミッタにより制限され
る。従って、短絡したコンデンサ素子が存在しても、他
のコンデンサ素子に定格電圧を印加でき、最初のエージ
ング処理を続行でき、その結果、生産効率が上昇する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。本実施形態では、Ａl、Ｔa等の弁金属からな
る焼結体である陽極体に陽極リード線を取り付け、陽極
体と、陽極リード線の一部との表面に、電解酸化処理に
て誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、導
電性高分子、ＴＣＮＱ錯塩等の導電性有機材料からなる
陰極層を形成し、該陰極層上に導電層としてカーボン及
び銀ペースト層を形成することにより、コンデンサ素子
が完成する。該コンデンサ素子に最初のエージング処理
を行なった後に、コンデンサ素子の陽極リード線と、カ
ーボン及び銀ペースト層とに金属端子板をそれぞれ取り
付け、射出成形等により、コンデンサ素子と、金属端子
板の一部とを樹脂にて被覆して、外殻を形成し、それか
ら、２回目のエージング処理を行なうことにより、有機
固体電解コンデンサが完成する。

【００１１】図１は、コンデンサ素子(１)に対し、最初
のエージング処理を行なう装置を示す概要図である。該
装置は、複数のコンデンサ素子(１)を収納する筐体(２)
を具える。筐体(２)の底部(20)には、カーボンシート片
(３)がコンデンサ素子(１)毎に配備される。すなわち、
各カーボンシート片(３)は、後記する各コンデンサ素子
(１)の配列位置に対応して、筐体(２)の底部(20)に配置
される。各カーボンシート片(３)は、互いに通電しない
ように離間している。カーボンシート片(３)は、黒鉛を
含む導電性材料を平板状に形成した小片であり、広さ
は、コンデンサ素子(１)の底面と同程度である。筐体
(２)の底部(20)における各カーボンシート片(３)の配置
位置には、それぞれ貫通孔(21)が下方へ向けて開設され
ている。各カーボンシート片(３)に接続された導線(70)
は、筐体(２)の各貫通孔(21)を通って別々の電流リミッ
タ(５)に接続される。電流リミッタ(５)は、所定値以上
の電流が流れることを制限するデバイスであり、本実施
例ではダイオードを使用している。各電流リミッタ(５)
に接続された導線(71)は１本の導線(72)に接続され、該
導線(72)は電源(６)の負極に接続される。

【００１２】各コンデンサ素子(１)は、陽極リード線(1
0)の先端が、導電性のキャリアバー(４)に取り付けられ
る。キャリアバー(４)は、各コンデンサ素子(１)のカー
ボン及び銀ペースト層(11)と、対応するカーボンシート
片(３)とが接触するように、筐体(２)に配備される。キ
ャリアバー(４)に接続された導線(73)は、電源(６)の正
極に接続される。従って、コンデンサ素子(１)と、該コ
ンデンサ素子(１)に接触するカーボンシート片(３)と、
該カーボンシート片(３)に連繋する電流リミッタ(５)と
で１セットを構成するとすると、各セットは、電源(６)
に対して並列に接続されることになる。

【００１３】ところで、エージング処理は、コンデンサ
の使用最高温度付近の環境中において、コンデンサ素子
(１)に直流電圧を印加すると、処理効率が良くなる。従
って、図には示していないが、筐体(２)には、カーボン
シート(30)、または筐体(２)内の空気を所定温度に加熱
する加熱手段が配備される。

【００１４】なお、筐体(２)は、絶縁性部材であるか、
或いは、筐体(２)と、カーボンシート片(３)およびキャ
リアバー(４)との接触部分に絶縁性の薄板またはコーテ
ィングが形成されることが望ましい。また、キャリアバ
ー(４)は、導電性と、複数のコンデンサ素子(１)を支持
し得る剛性とを有する必要があるから、金属製であるこ
とが望ましい。さらに、筐体(２)には、複数本のキャリ
アバー(４)が配備されることが望ましい。

【００１５】上記構成の最初のエージング処理用装置に
おいて、加熱手段により、カーボンシート片(３)または
筐体(２)内の空気を所定温度（例えば、125±5℃）に加
熱し、電源(６)から定格電圧を印加して、コンデンサ素
子(１)に所定時間（例えば、２時間）通電することによ
り、最初のエージング処理が行なわれる。このとき、何
れか１つのコンデンサ素子(１)が短絡していても、該コ
ンデンサ素子(１)に連繋している電流リミッタ(５)に定
格電圧が印加され、且つ、短絡したコンデンサ素子(１)
に流れる電流が該電流リミッタ(５)により制限される。
従って、短絡したコンデンサ素子(１)が存在しても、他
のコンデンサ素子(１)に定格電圧を印加できるから、最
初のエージング処理を続行でき、その結果、生産効率が
上昇する。

【００１６】なお、上記構成の最初のエージング処理用
装置には、各コンデンサ素子(１)を流れる電流の値、ま
たは各電流リミッタ(５)に流れる電流の値を測定するた
めに、各導線(71)に電流計を挿入しても良い。通常、コ
ンデンサ素子(１)を流れる電流は、短絡していない場合
には、数μＡ程度であり、短絡している場合には、数ｍ
Ａ以上である。従って、各導線(71)に挿入した電流計の
電流値を測定することにより、短絡しているコンデンサ
素子(１)を容易に特定できる。その結果、最初のエージ
ング処理の終了直後に、短絡しているコンデンサ素子
(１)を後の処理に供することなく排除でき、生産効率を
上昇できる。

【００１７】同様に、最初のエージング処理用装置に
は、電源(６)の出力電流の値を測定するために、導線(7
2)または導線(73)に電流計を挿入しても良いし、電源
(６)に出力電流値を測定する機能を追加しても良い。こ
の場合、電源(６)の出力電流値は、短絡していないコン
デンサ素子(１)を流れる電流値（約数μＡ）と、短絡し
ているコンデンサ素子(１)に連繋する電流リミッタ(５)
における電流の制限値（ｍＡのオーダ）との総和である
から、電源(６)の出力電流値を測定することにより、短
絡しているコンデンサ素子(１)の個数を算出でき、従っ
て、筐体(２)内の全コンデンサ素子(１)における不良率
を算出できる。その結果、例えば、筐体(２)内の全コン
デンサ素子(１)を１ロットとしてロット毎の不良率を算
出し、不良率の高いロットをロット単位で排除すること
により、信頼性の高いコンデンサを効率よく生産でき
る。

【００１８】上記実施形態の説明は、本発明を説明する
ためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限
定し、或いは範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請
求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であ
ることは勿論である。例えば、本実施形態では、各コン
デンサ素子(１)の陽極リード線(10)をキャリアバー(４)
に取り付けて、キャリアバー(４)から導線(73)を介して
電源(６)の正極に接続したが、キャリアバー(４)を使用
せずに、各コンデンサ素子(１)の陽極リード線(10)から
導線を介して電源(６)の正極に接続しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機固体電解コンデンサの製造装置に
おける最初のエージング処理用装置を示す概要図であ
る。

【図２】従来の有機固体電解コンデンサの製造装置にお
ける最初のエージング処理用装置を示す概要図である。

【符号の説明】

(１) コンデンサ素子 (２) 筐体 (３) カーボンシート片 (４) キャリアバー (５) 電流リミッタ (６) 電源 (10) 陽極リード線 (11) カーボン及び銀ペースト層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 康彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 朋浩 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小島 洋一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極体から陽極リードが突出し、陰極層
   に導電層が配備された有機固体電解コンデンサ用のコン
   デンサ素子に対し、最初のエージング処理を行ない、外
   殻を形成し、２回目のエージング処理を行なうことによ
   り、有機固体電解コンデンサを製造する製造方法であっ
   て、 最初のエージング処理を行なう工程は、互いに通電しな
   いように配備された複数のカーボンシート片に、コンデ
   ンサ素子の導電層が接触するように、それぞれコンデン
   サ素子を配備し、各コンデンサ素子の陽極リードを電源
   の正極に接続し、各カーボンシート片を、それぞれ電流
   リミッタを介して電源の負極に接続する工程と、電源に
   よりコンデンサ素子に電圧を印加する工程を含む、有機
   固体電解コンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】 電圧を印加する工程は、コンデンサ素子
   及びカーボンシート片の周囲、或いは、コンデンサ素子
   とカーボンシート片の接触面を所定温度に加熱する工程
   を含む、請求項１に記載の有機固体電解コンデンサの製
   造方法。
3. 【請求項３】 電圧を印加する工程は、各コンデンサ素
   子又は各電流リミッタを流れる電流値を測定する工程を
   含む、請求項１又は請求項２に記載の有機固体電解コン
   デンサの製造方法。
4. 【請求項４】 電圧を印加する工程は、電源の出力電流
   値を測定する工程を含む、請求項１乃至請求項３の何れ
   かに記載の有機固体電解コンデンサの製造方法。
5. 【請求項５】 陽極体から陽極リードが突出し、陰極層
   に導電層が配備された有機固体電解コンデンサ用のコン
   デンサ素子に対し、最初のエージング処理を行ない、外
   殻を形成し、２回目のエージング処理を行なうことによ
   り、有機固体電解コンデンサを製造する製造装置であっ
   て、 最初のエージング処理を行なう装置は、 複数のコンデンサ素子を収納する筐体(２)、 コンデンサ素子毎に筐体(２)に配備され、且つ、互いに
   通電しないように配備される複数のカーボンシート片
   (３) 各コンデンサ素子の陽極リードの先端が取り付けられ、
   各コンデンサ素子の導電層が、対応するカーボンシート
   片(３)に接触するように、筐体(２)に配備される導電性
   のキャリアバー(４)、 各カーボンシート片(３)にそれぞれ接続される電流リミ
   ッタ(５)、及び、 正極がキャリアバー(４)に接続され、負極が各電流リミ
   ッタ(５)に接続される電源(６)、を具える有機固体電解
   コンデンサの製造装置。
6. 【請求項６】 最初のエージング処理を行なう装置は、
   筐体(２)の内部、又は、コンデンサ素子の導電層とカー
   ボンシート片(３)の接触面を所定温度に加熱する加熱手
   段を具える、請求項５に記載の有機固体電解コンデンサ
   の製造装置。
7. 【請求項７】 各コンデンサ素子または各電流リミッタ
   (５)を流れる電流値をそれぞれ測定できる電流計が配備
   される、請求項５又は請求項６に記載の有機固体電解コ
   ンデンサの製造装置。
8. 【請求項８】 電源(６)の出力電流を測定できる電流計
   が配備される請求項５乃至請求項７の何れかに記載の有
   機固体電解コンデンサの製造装置。