JPH11238649A - 固体電解コンデンサとその製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサとその製造方法

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JPH11238649A
JPH11238649A JP4154098A JP4154098A JPH11238649A JP H11238649 A JPH11238649 A JP H11238649A JP 4154098 A JP4154098 A JP 4154098A JP 4154098 A JP4154098 A JP 4154098A JP H11238649 A JPH11238649 A JP H11238649A
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JP
Japan
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solution
electrolytic capacitor
edt
pellet
monomer
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JP4154098A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Hatanaka
一裕 畑中
Ikuo Mori
伊久雄 森
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Nippon Chemi Con Corp
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Nippon Chemi Con Corp
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属ペレットの表面に均一な固体電解質層を
形成することができる、信頼性の高い固体電解コンデン
サの製造方法を提供する。 【解決手段】 誘電体酸化皮膜を有する金属ペレット
を、所定の濃度のEDT溶液に所定時間浸漬して、誘電
体酸化皮膜上にEDTを付着させた後、前記金属ペレッ
トを所定の濃度の酸化剤溶液に所定時間浸漬し、酸化剤
をEDTに付着させ、酸化剤溶液中で酸化重合を行わせ
る。その後、水、温水、有機溶剤等で洗浄し、乾燥させ
る。そして、上記EDT溶液に浸漬〜乾燥までの工程を
所定回数繰り返す。その後、カーボン、銀ペーストを塗
布し、銀接着剤で陰極端子を引き出し、樹脂外装してエ
ージングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エチレンジオキシ
チオフェン(以下、EDTと記す)を化学酸化重合する
ことによって固体電解質層を形成した固体電解コンデン
サに係り、特に、その重合方法に改良を施した固体電解
コンデンサ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、導電性高分子を電解コンデンサの
固体電解質として利用し、高周波領域でのインピーダン
スの低減を図った固体電解コンデンサの開発が行われて
いる。このような固体電解コンデンサは、陽極酸化皮膜
を有するアルミニウム、タンタル等の皮膜形成金属に、
固体電解質を付着した構造を有している。従来、この種
の固体電解コンデンサの固体電解質には、主に硝酸マン
ガンの熱分解により形成される二酸化マンガンが用いら
れていた。しかし、この硝酸マンガンの熱分解の際に要
する高熱と、発生するNOxガスの酸化作用などによっ
て、誘電体であるアルミニウム、タンタル等の金属酸化
皮膜が損傷を受け、そのため、固体電解コンデンサとし
て耐電圧は低下し、漏れ電流が大きくなり、誘電特性を
劣化させる等、極めて大きな欠点があった。
【0003】そこで、電導度が高く、誘電体皮膜との付
着性の良い導電性高分子化合物が、電解コンデンサの固
体電解質として着目されるようになった(特公平7−2
2077号、特開平2−15611号等)。なお、この
導電性高分子化合物の代表例としては、ポリチオフェン
が知られている。なお、ポリチオフェンとしては、チオ
フェン、3−メチルチオフェン、3,4エチレンジオキ
シチオフェン等のチオフェン化合物の重合体、またはそ
れらの共重合体、混合物などが用いられる。
【0004】ここで、導電性高分子化合物としてポリチ
オフェンを用いた固体電解コンデンサの従来の製造方法
について説明する。すなわち、アルミニウム、タンタル
等の皮膜形成金属ペレットを、EDTと酸化剤の混合溶
液に浸漬した後に、この金属ペレットを前記混合溶液か
ら引き上げ、空気中で重合する。その後、室温で溶剤を
定量的に除去し、カーボン、銀ペーストを塗布した後、
銀接着剤で陰極を引き出し、樹脂外装してエージングを
行う。
【0005】このように従来の固体電解コンデンサの製
造方法において、金属ペレットを混合溶液から引き上げ
て空気中で重合させるのは、空気中において混合溶液の
溶媒を蒸発させ、混合溶液中の酸化剤の濃度を高くする
ことにより、重合反応を進行させるためである。なお、
EDTと酸化剤の混合溶液は、通常、以下のように調製
されている。例えば、モノマーとしてEDT10wt
%、酸化剤としてp−トルエンスルホン酸第二鉄(以
下、FePTSと記す)36wt%、溶剤としてブチル
アルコール54wt%を混合する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の固体電解コンデンサの製造方法には、以
下に述べるような問題点があった。すなわち、固体電解
質層を形成する場合に、金属ペレットをEDTと酸化剤
の混合溶液に浸漬した後、この混合溶液から引き上げて
空気中で重合させるので、金属ペレットに付着した混合
溶液が、直方体の金属ペレットの各面において、液体の
表面張力により球状になろうとする。そのため、金属ペ
レットのエッジ部における混合溶液の付着量は、他の部
分に比べて少なくなる。
【0007】その結果、金属ペレットのエッジ部に形成
されるポリエチレンジオキシチオフェン(以下、PED
Tと記す)の量が少なく、PEDTが金属ペレット上の
酸化皮膜を完全に覆う状態になっていない。従って、こ
のPEDT層の表面にカーボン、銀接着剤を塗布してコ
ンデンサを形成した場合、酸化皮膜が覆われていない部
分を通じて電流が流れるため、漏れ電流(LC)が増大
する。また、場合によっては、カーボンと酸化皮膜とが
接触して、ショートが発生するという問題があった。
【0008】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解決するために提案されたもので、その目的は、金
属ペレットの表面に均一な固体電解質層を形成した、優
れた電気特性を有する固体電解コンデンサを提供するこ
とにある。また、本発明の別の目的は、金属ペレットの
表面に均一な固体電解質層を形成することができる、信
頼性の高い固体電解コンデンサの製造方法を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の固体電解コンデンサは、以下の方法で製造
される。すなわち、誘電体酸化皮膜を有する金属ペレッ
トを、所定の濃度のEDT溶液に所定時間浸漬して、誘
電体酸化皮膜上にEDTを付着させた後、前記金属ペレ
ットを所定の濃度の酸化剤溶液に所定時間浸漬し、酸化
剤をEDTに付着させ、酸化剤溶液中で酸化重合を行わ
せる。その後、水、温水、有機溶剤等で洗浄し、乾燥さ
せる。そして、上記EDT溶液に浸漬〜乾燥までの工程
を所定回数繰り返す。その後、カーボン、銀ペーストを
塗布し、銀接着剤で陰極端子を引き出し、樹脂外装して
エージングを行う。この場合、金属ペレットをEDT溶
液と酸化剤溶液に交互に浸漬する回数は1〜20回、好
ましくは3〜10回、酸化剤溶液に浸漬する時間は5分
〜5時間、好ましくは15分〜3時間である。
【0010】また、誘電体酸化皮膜を有する金属ペレッ
トを、EDTと酸化剤の混合溶液に浸漬し、この混合溶
液中で重合を行わせても良い。なお、EDTと酸化剤の
混合溶液中で重合を行う場合には、重合速度を速くし、
また、EDTが溶解する有機溶媒を選ばなければならな
い。例えば、酸化剤がp−トルエンスルホン酸第二鉄
(FePTS)の場合は、溶媒としてγ−ブチロラクト
ンを用いることが望ましい。
【0011】ここで、本発明に用いられる酸化剤のう
ち、水溶液系としては、ペルオクソ二硫酸及びそのNa
塩,K塩,NH4 塩、硝酸セリウム(IV)、硝酸セリウム
(IV)アンモニウム、硫酸鉄(III) 、硝酸鉄(III) 、塩化
鉄(III) 等が挙げられる。また、有機溶剤系としては、
有機スルホン酸の第二鉄塩、例えば、ドデシルベンゼン
スルホン酸鉄(III) 、p−トルエンスルホン酸鉄(III)
等が挙げられる。ここで、有機溶剤としては、γ−ブチ
ロラクトン、及び、ブタノール、プロパノールなどの一
価のアルコールが挙げられる。なお、酸化剤溶液の濃度
は、5〜60wt%、酸化剤溶液の温度は、−15〜6
0℃が好ましい。
【0012】また、EDTの溶媒としては、一価アルコ
ール(メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロ
ピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチル
アルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチル
アルコール等)が用いられる。なお、EDT溶液として
は、任意の濃度のものを用いることができる。
【0013】次に、陽極に使用する弁作用を有する金属
としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンあ
るいはこれら金属を基質とする合金等の弁作用を有する
金属を使用することができる。また、陽極は、これら金
属の多孔質焼結体、エッチング等で表面処理された板
(リボン、箔等を含む)、線等、その形状は特に限定さ
れない。さらに、この金属ペレットの表面に誘電体酸化
皮膜を形成する方法としては、従来から公知の方法を用
いることができる。例えば、タンタル粉末の焼結体を使
用する場合には、リン酸水溶液中で陽極酸化して、焼結
体に酸化皮膜を形成することができる。
【0014】(効果)上述したような本発明の固体電解
コンデンサの製造方法によると、金属ペレットをEDT
溶液に浸漬した後、酸化剤溶液に浸漬し、この酸化剤溶
液中で酸化重合を行わせるか、あるいは、金属ペレット
をEDTと酸化剤の混合溶液に浸漬し、この混合溶液中
で酸化重合を行わせるので、直方体の金属ペレットの各
面及びエッジ部に形成されるPEDT層が均一化され
る。従って、従来から問題になっていた、金属ペレット
のエッジ部においてPEDT層が薄くなるということが
なく、均一なPEDT層が得られるので、コンデンサの
漏れ電流(LC)を低減することができ、また、ショー
トの発生も防止することができる。
【0015】また、EDTと酸化剤の混合溶液を用いず
に、EDT溶液と酸化剤溶液に交互に浸漬する製造方法
の場合には、EDT溶液と酸化剤溶液をそれぞれ別個に
調製するため、酸化剤溶液の濃度・量とは独立して、任
意の濃度のEDT溶液を使用することが可能となる。さ
らに、EDTと酸化剤の混合溶液の寿命を考慮する必要
がないため、固体電解質層の形成工程を高精度で、信頼
性の高いものとすることができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明による固体電解コンデンサの製
造方法の一実施例、及びその製造方法によって得られた
固体電解コンデンサの電気的特性を示す。なお、比較例
としては、EDTとp−トルエンスルホン酸第二鉄(F
ePTS)のブチルアルコール溶液の混合溶液に金属ペ
レットを含浸し、空気中で重合を行った固体電解コンデ
ンサを用いた。
【0017】[1.使用試薬例] モノマー:エチレンジオキシチオフェン(EDT) モノマー溶液の溶媒:一価アルコール(例えば、メチル
アルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、
イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t
ert−ブチルアルコール等) 酸化剤:水溶液系、有機溶剤系を問わない。例えば、ペ
ルオクソ二硫酸アンモニウム、ペルオクソ二硫酸ナトリ
ウム、硫酸鉄(III) 、硝酸鉄(III) 、塩化鉄(III) 、硝
酸セリウム(IV)、硝酸セリウム(IV)アンモニウム、硫酸
セリウム(IV)、硫酸セリウム(IV)アンモニウム、ドデシ
ルベンゼンスルホン酸鉄(III) 、p−トルエンスルホン
酸鉄(III)
【0018】[2.適用条件] 酸化剤溶液濃度:5〜60wt% 酸化剤溶液温度:−15〜60℃
【0019】[3.製造方法]タンタルペレット(30
kCV/g,40FV,3.6μF,Aサイズ)を、室
温で2分間、50%EDTのブチルアルコール溶液に浸
漬する。次に、このタンタルペレットを40%硫酸第二
鉄水溶液(10%PTS,1%硫酸を含む)に浸漬し、
室温で3時間放置し、この酸化剤溶液中で重合する。そ
の後、水洗、再化成、乾燥を行う。この操作を6回繰り
返し、カーボン、銀ペーストを塗布した後、銀接着剤で
陰極端子を引き出し、その後、樹脂外装し、100℃,
16Vで1時間エージングを行った。
【0020】[4.比較例]EDTとp−トルエンスル
ホン酸第二鉄(FePTS)のブチルアルコール溶液の
混合溶液に金属ペレットを含浸し、室温空気中で重合を
行った固体電解コンデンサを比較例とした。なお、重合
は6回行った。
【0021】[5.比較結果]本発明の製造方法により
得られた固体電解コンデンサと比較例の電気的特性を表
1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】表1から明らかなように、本発明による固
体電解コンデンサ(実施例)は、比較例に比べて漏れ電
流(LC)が約0.34%に低減された。また、比較例
においては、10例中3例にショートが発生したが、本
発明による固体電解コンデンサにおいては、ショートが
発生したものは10例中1例もなかった。
【0024】これは、本発明による固体電解コンデンサ
は液中で重合を行ったため、金属ペレットのエッジ部分
にも十分にPEDTが形成されたが、比較例において
は、空気中で重合を行ったために、金属ペレットのエッ
ジ部分のPEDTの厚さが足りず、漏れ電流が大きくな
り、また、ショートする比率が高くなったものと考えら
れる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属ペレットの表面に均一な固体電解質層を形成した、
優れた電気特性を有する固体電解コンデンサを提供する
ことができる。また、金属ペレットの表面に均一な固体
電解質層を形成することができる、信頼性の高い固体電
解コンデンサの製造方法を提供することができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性高分子化合物を形成するモノマー
    と酸化剤溶液を化学酸化重合することによって、誘電体
    酸化皮膜を形成した金属ペレットの表面に固体電解質層
    を形成する固体電解コンデンサの製造方法において、 前記金属ペレットを、前記モノマーと酸化剤溶液のそれ
    ぞれに別々に浸漬し、 前記モノマーと酸化剤溶液の化学酸化重合を、前記酸化
    剤溶液中で行う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】 導電性高分子化合物を形成するモノマー
    と酸化剤溶液を化学酸化重合することによって、誘電体
    酸化皮膜を形成した金属ペレットの表面に固体電解質層
    を形成する固体電解コンデンサの製造方法において、 前記金属ペレットを、前記モノマーと酸化剤溶液の混合
    液に浸漬し、 前記モノマーと酸化剤溶液の化学酸化重合を、前記混合
    液中で行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造
    方法。
  3. 【請求項3】 前記モノマーが、エチレンジオキシチオ
    フェン(EDT)である請求項1または請求項2に記載
    の固体電解コンデンサの製造方法。
  4. 【請求項4】 導電性高分子化合物を形成するモノマー
    と酸化剤溶液を化学酸化重合することによって、誘電体
    酸化皮膜を形成した金属ペレットの表面に固体電解質層
    を形成して成る固体電解コンデンサにおいて、 前記固体電解質層が、前記金属ペレットを前記モノマー
    と酸化剤溶液のそれぞれに所定回数交互に浸漬し、前記
    酸化剤溶液中で重合することにより形成されたものであ
    ることを特徴とする固体電解コンデンサ。
  5. 【請求項5】 導電性高分子化合物を形成するモノマー
    と酸化剤溶液を化学酸化重合することによって、誘電体
    酸化皮膜を形成した金属ペレットの表面に固体電解質層
    を形成して成る固体電解コンデンサにおいて、 前記固体電解質層が、前記金属ペレットを前記モノマー
    と酸化剤溶液の混合液に浸漬し、前記混合液中で重合す
    ることにより形成されたものであることを特徴とする固
    体電解コンデンサ。
  6. 【請求項6】 前記モノマーが、エチレンジオキシチオ
    フェン(EDT)である請求項4または請求項5に記載
    の固体電解コンデンサ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6731497B2 (en) 2001-07-11 2004-05-04 Tdk Corporation Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6731497B2 (en) 2001-07-11 2004-05-04 Tdk Corporation Solid electrolytic capacitor and method for manufacturing the same

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