JPS58147023A - 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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JPS58147023A
JPS58147023A JP57029862A JP2986282A JPS58147023A JP S58147023 A JPS58147023 A JP S58147023A JP 57029862 A JP57029862 A JP 57029862A JP 2986282 A JP2986282 A JP 2986282A JP S58147023 A JPS58147023 A JP S58147023A
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JP
Japan
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layer
capacitor element
capacitor
solution
oxide layer
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JP57029862A
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English (en)
Inventor
川嶋 裕司
小田 富太郎
雅裕 土屋
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体電解コンデンサの製造方法に関し、特にコ
ンデンサエレメントの表層部に厚膜の酸化層を形成する
方法の改良に関するものである。
一般にこの種固体電解コンデンサは例えば第1図〜第2
図に示すように、タンタル、ニオブ、アルミニウムなど
のように弁作用を有する金属粉末を円柱状に加圧成形し
焼結してなるコンデンサニレメン)Aに予め弁作用を有
する金属線を陽極リードBとして植立し、この陽極リー
ドBの導出部分に第1の外部リード部材Cを溶接すると
共に、)第2の外部リード部材りを、コンデンサエレメ
ントAの周面に酸化層E、半導体層F、グラファイト層
Gを介して形成された電極引出し層Hに半田−付ケシ、
かつコンデンサニレメン)Aを含む主要部分を樹脂材K
にて被覆して構成されている。
ところで、コンデンサエレメントAの酸化層Eはコンデ
ンサニレメン)Aを燐酸水溶液などの化成液に浸漬し、
コンデンサエレメントAが正、化成液が負となるよう、
に所定の直流電圧を長時間に亘って印加することによっ
て形成される関係で、コンデンサニレメン)Aの表層部
及び深層部には膜厚のほぼ均一な酸化層Eが形成される
。そして、酸化層上には半導体層Fが形成されるために
、それから酸化層Eへの酸素補給効果によって耐圧特性
の優れたコンデンサを得ることができる。
しかし乍ら、このコンデンサは等測的には例えば第8図
に示すように、酸化層Eによるコンデンサ分と半導体層
F、グラファイト層Gの抵抗分との直列回路として表わ
すことができるものであるが、コンデンサニレメン)A
が極く微細々多孔質に構成されていることもあって、そ
れの深層部における酸化層Eによって構成されるコンデ
ンサの一方の電極としてのグラフ1イト層Gの電極引出
し層Hに至るまでの経路が長く、その分だけ直列抵抗弁
も増加することになるし、特にグラファイト層Gが充分
に形成されていない場合にはさらに増加する。その反面
、表層部においてはグラファイト層Gの電極引出し層H
に至る経路がそれの膜厚程度ないしそれの近似する程度
となるために、グラファイト層Gによる直列抵抗弁は深
層部に比し格段に小さくなる。
従って、コンデンサエレメントAに陽極リードB及び電
極引出し層Hを介して直流電圧を印加した場合、直列抵
抗弁の大きい深層部よりむしろ直列抵抗弁の小さい表層
部のコンデンサ部における電圧分担が大きくなると考え
られる。このために、コンデンサニレメン)Aに欠陥部
が存在する場合には深層部よりむしろ電圧分担の大きい
表層部において劣化ないし破壊され易く、漏洩電流特性
耐圧特性も損なわれ易い。
それ故に、本出願人は先にコンデンサエレメントを酸性
溶液にて化成処理した後、溶融状態のステアリン酸5浸
漬し、充分に含浸させた後、表層部のステアリン酸のみ
を除去し、再度化成処理することによシ、コンデンサエ
レメントの表層部に深層部に比し厚膜の酸化層を形成す
る方法を提案した。
この方法によれば、コンデンサエレメントの表層部にの
み厚膜の酸化層が形成されるので、仮に表層部に欠陥部
が存在しても酸化層の厚膜化によって単位膜厚当シの電
圧分担を軽減できることによシ、劣化ないし破壊を効果
的に抑制でき、良好な漏洩電流特性、耐圧特性を得るこ
とができるものである。
しかし乍ら、コンデンサエレメントの表層部に厚膜の酸
化層を選択的に形成するための、深層部に含浸させたス
テアリン酸は所望の特性を得るために、化成処理後に一
除去しなければ々らないのであるが、これが除去に長時
間を要し、量産工程への適用が難しいという問題がある
このステアリン酸の除去を大雑把に行えば、量産工程へ
の適用も可能になるのであるが、深層部における酸化層
上に半導体層を確実に形成することができなくなる関係
で、酸化層のヒーリング作用が損なわれ、所望のコンデ
ンサ特性を期待できなくなるという重大な問題が発生す
る。
従っ゛て、コンデンサエレメントの表層部に深層部に比
し厚膜の酸化層を、量産工程への適用性を損なうことな
く、能宰的に形成できれば、漏洩電流特性、゛耐圧特性
などを教養できる上、コンデンサの品位をも著しく高め
ることができ望ましいものである。
本楯明者らは化成液として塩基性溶液が酸化層の生成に
主要幸機能を呈する水酸イオン、(OH)に索むことに
着目して種々の塩基性溶液を化成液として用いた場合の
化成時間に対する酸化層の生成膜厚の関係について検討
した処、第4図に示す結果が得られた。尚、コンデンサ
エレメントにはタンタル粉末を8,5φX4mの円柱状
に加圧成形し焼結したものを、化成液には濃度が−0,
01モルの炭酸アンモニウム溶液((N Ha)* c
ow ・2HIO>’:硼酸アンモニウム溶液((NH
4)!・0.5 B、O,・8nto)、アルミン酸ナ
トリウム溶液(Nahto* ) 、燐酸水溶液(参考
)をそれぞれ用い、電流密度を40m A/fに設定し
た。
同図によれば、炭酸アンモニウム溶液、硼酸アンモニウ
ム溶液、アルミン酸ナトリウム溶液t−化成液どじたも
のでは酸化層(T’xOs)の化成時間に対する生成速
度が早く、10〜20分で1150IN程度に達してい
るのに対し、燐酸水溶液(酸性溶液)では同一の膜厚を
得るのに60分もの化成時間が必要であることを示して
いる。そして、化成処理の完了したコンデンサエレメン
トを真二つに分断した処、それの表層部における化成色
はすべての化成液について同じであったが、深層部にお
いては塩基性溶液を用いたものでは殆んど化成色は認め
られなかったのに対し、燐酸水溶液では表層部、深層部
共に同じ化成色であった。
又、塩基性溶液を用いた場合、化成時の電流密度、化成
電圧を高めることによってコンデンサエレメントの表層
部での酸化層の生成をよシ短時間で、かつ、集中的に行
わせうろこと・も確認した。
このようなことから、塩基性溶液を化成液とすルコトに
よって、コンデンサエレメントの表層部から酸化層が生
成されることが理解できる。
かかる結果から、塩基性溶液を化成液とした場合、それ
のPH値が酸化層の生成の際の重要な因子になることが
考えられる。従って、PH値が酸化層の生成に如何に寄
与しているかについて検討した処、第5図に示す結果が
得られた。尚、コンデンサエレメント及び電流密度は上
述と同一にした。
同図によれば、PH値が8以上において酸化層(’r’
*os)の生成速度が早くなシ、それ未満では遅いこと
を示している。従って、このことから、PH値が8以上
の塩基性溶液を用いることによって短時間でコンデンサ
エレメントの表層部に厚膜の酸化層を形成できることが
理解できる。
本発明はこのような事実に基いて具体化されたもので、
弁作用を有する金属粉末を所望形状に加圧成形し焼結し
てなるコンデンサエレメントを酸性溶液及びPH8以上
の塩基性溶液を用いてそれぞれに化成処理することによ
り、コンデンサエレメントの表層部に深層部に比し厚膜
の酸化層を形成することを特徴とするものである。
さらに詳しくはPH8以上の塩基性溶液にて化成処理す
る場合には化成電圧を酸性溶液による場合に比し充分に
高く設定することによって、コンデンサエレメントの表
層部にのみ厚膜の酸化層を短時間で形成することができ
る。
この発明によれば、コンデンサエレメントの表層部には
深層部に比し厚膜の酸化層が形成されるので、仮に電圧
分担の大きい表層部に欠陥部が存在していても、酸41
層の厚膜化による単位膜厚当りの分担電圧の減少によっ
て劣化ないし破壊を効果的に改善でき、優れた漏洩電流
特性、耐圧特性を得ることができる。
しかも、コンデンサエレメントの膜厚の異なる酸化層の
形成には本出願人が先に提案したようにステアリン酸な
どの部材をコンデンサエレメントに含浸させる必要がな
く、単に化成液の種類を変更するだけでよいので、一連
の化成作業を能率的に遂行することができる上、量産工
程へも容易に適用できる。
又、コンデンサの漏洩電流特性などの劣化要因がコンデ
ンサエレメントの表層部にほぼ集中スルことから、深層
部の酸化層の膜厚を一層薄くできる、このために、峡電
容量を増加させることができる。例え・ば、静電容量を
一定にすれば、静電容量の増加分に見合う分だけ金属粉
末の使用量を減少でき、コンデンサエレメントも小形化
できるし、コストをも低減できる。
次に具体的実施例について説明する。
実施例1 まず、第6図に示すように、タンタル粉末を8.5φX
4mの円柱状に加圧成形し焼結してなるコンデンサエレ
メント1を濃度が0.1容量チでかつPHが2,48の
燐酸水溶液2に浸漬し、コンデンサエレメント1よシ導
出した0、6φ■のタンタル線よシなる陽極リード8が
正、燐酸水溶液2が負となるように105Vの直流電圧
を印加する。尚、電流密度はコンデンサエレメントの単
位重量(lt)当fi 80 mAに設定する。そして
、8時間化成処理した処、第7図に示すように深層部1
a。
表層部1bには膜厚がほぼ160(iJtの酸化層(T
a。
o、)4が形成された。次に、このコンデンサニレメン
)1を煮沸洗浄し乾燥した後、第“8図に示すように、
濃度が0,1容量チでかつPHが8.45の硼酸アンモ
ニウム溶液5に浸漬し、陽極リード8が正、硼酸アンモ
ニウム溶液5が負となるように210vの直流電圧を印
加する。尚、電流密度はsomAに設定した。そして、
コンデンサエレメント1の端子電圧が210Vに到達後
、さらに5分間化成処理゛した処、第9図に示すように
コンデンサエレメント1の表層部lbにのみ!1800
A つ酸化層6が形成された。尚、全体の化成処−理時
間は15分間に設定した。以下、通常の方法にてタンタ
ル固体電解コンデンサを製作する。
次に、このコンデンサを温度が65℃、相対湿度が95
%の雰囲気に無負荷状態で放置し、500時間、too
o時間経過後に46Vで8分間充電し。
漏洩電流、静電容量を測定した処、下表に示す結果が得
られた。
尚、従来品は濃度が0,1容量チでかつPHが2゜48
の燐酸水溶液にコンデンサエレメントを浸漬し、140
vの直流電圧を印加して化成処理したものであり、漏洩
電流は初期値を示す。
上表より明らかなように、本発明品はコンデンサエレメ
ントの表層部に厚膜の酸化層を形成しない従来品に比し
、漏洩電流及び無負荷耐湿時の漏洩電流不良率を格段に
改善できる。
父、これらのコンデンサに定格電圧(35V)を印加し
、雰囲気温度を125°Cに維持して500時間経過後
における漏洩電流の不良発生率を測定した処、従来品は
5%であったが、本発明品は0%であった。
実施例2 実施例1において、硼酸アンモニウム溶液に代−え、濃
度が0.1容量%で、かDPHが11.05のアルミン
酸ナトリウム溶液を用い、コンデンサニレメン)lの端
子電圧が210Vに到達後、さらに12分間化成処理し
た処、実施例1と同様の効果が得られた。
実施例3 実施例1において、釦酸アンモニウム溶fi K 代え
、濃度が0.1容量%でかつPHが9.17の炭酸アン
モニウム溶液を用い、コンデンサエレメント1の端子電
圧が210VK到達後、さらに15分間化成処理した処
、実施例1と同様の効果が得ら   ゛れた。
実施例4 実施例1において、燐酸水溶液と硼酸アンモニウム溶液
による化成処理順序を前後させ、最初にコンデンサエレ
メントの表層部に厚膜の酸化層全形成した処、実施例1
と同様の効果が得られた。
尚、本発明において、酸性溶液は燐酸水溶液の他、硫酸
、塩酸など適宜の溶液を使用できるし、塩基性溶液も上
記実施例以外の苛性ソーダなども使用できる。又、塩基
性溶液の場合の化成電圧はさらには電流密度も適宜に変
更できる。
以上゛のように本発明によれば、化成液として酸性溶液
、塩基性溶液を用いることによりコンデンサエレメント
の表層部に深層部に比し厚膜の酸化層を簡単かつ敏速に
形成することができ、コンデンサ特性を著しく改善でき
志上、量産工程へも容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の固体電解コンデンサの側断面図、第2図
は第1図のX部拡大図、第8図は等価回路図、第4図は
化成時間に対する酸化層の生成膜厚の関係を示す図、第
5図はPH値は対する酸化層の生成速度の関係を示す図
、第6図〜第9図は本発明方法の説明図であって、第6
図は第1の化成処理状態を示す側断面図、第7図はコン
デンサエレメントの要部拡大図、第8図は第2の化成処
理状態を示す側断面図、第9図は第2の化成処理終了後
におけるコンデンサエレメントの要部拡大図である。 第1 図    第2図 H 第3図 一←□ 第7図    第9図 第6図 す 第8図 第4図 cs 0011VI HxPO4 ・0.01M (Nl−に’)2COi2H,000,
01N(N)4:lr051M)r 8H,0() 0
.OlM NaAffiCb 99− 1、事件の表示 昭和57年 特 許願第29862号 2、発明の名称 固体電解コンデンサの製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許   出願人 連絡先 〒520  滋賀県大津市晴嵐2丁目9番1号
新日本電気株式会社 特 許 部 電話大津(ψ)087−21ω番 東京連絡先電話東京(03)藝←う111番屯補正命令
の日付 6補正の内容 (1)  第1頁の特許請求の範囲を別紙のように訂正
する。 (2)  第12頁第20行〜第13頁第4行の「実施
例4・・・・・・得られた。」を削除する0[特許請求
の範囲 弁作用を有する金4粉末を所望形状に加圧成形し焼結し
てなるコンデンサエレメントを酸性溶液1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 弁作用を有する金属粉末を所望形状に加圧成形し焼結し
    てなるコンデンサエレメントを酸性溶液及びPH8以上
    の塩基性溶液を用いてそれぞれに化成処理することによ
    り、コンデンサエレメントの表層部に深層部に比し厚膜
    の酸化層を形成することを特徴とする固体電解コンデン
    サの製造方法。
JP57029862A 1982-02-25 1982-02-25 固体電解コンデンサの製造方法 Pending JPS58147023A (ja)

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