JPS5833686B2 - コタイデンカイコンデンサノセイゾウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体電解質としてマンガン酸化物を使用する固
体電解コンデンサの製造法に関するものでさらに詳細に
説明するならば、マンガン酸化物を付着する熱分解工程
で輻射型熱分解炉を用いて熱分解する方法に関するもの
である。

従来の固体電解コンデンサは一般にタンタル、チタン、
アルミニウムのごとき、通称バルブメタル（弁作用金属
）と呼はれる陽極酸化皮膜を生成し得る金属の多孔質体
を陽極として、その陽極表面を電気化学的に陽極酸化し
て、半導体性の陽極酸化皮膜を生成させ、その後その多
孔質電極に熱分解性の半導体生成材料を含浸させ、つい
で熱分解によりその半導体生成材料を酸化物半導体層と
することにより、陽極酸化皮膜に密接する固体電解質を
構成し、その酸化物半導体層に導電性材料をもうけて固
体電解コンデンサを製造している。

このような方法による半導体生成材料は硝酸マンガンが
多く使用されている。

バルブメタルと呼ばれている陽極基体である多孔質体の
表面上には陽極酸化皮膜の撥水性も伴なって、硝酸マン
ガン溶液が素子の表面上に均一に付着することは極めて
困難である。

また、その付着した硝酸マンガンは熱分解時に２００℃
〜４００℃の高温で急激に熱分解されるため、熱分解に
よって生成される酸化物半導体層であるマンガン酸化物
層は多孔質電極の酸化皮膜上に均一に付着することは従
来の方法では極めて難かしい。

さらに硝酸マンガンが熱分解時に生成するＮＯｘガスあ
るいは硝酸マンガン溶液中に存在する水分が熱分解時に
水蒸気となって飛散するために硝酸マンガン溶液を熱分
解するとき、その熱分解時の状態は極めて高い多孔質を
有している。

したがって熱分解生成したマンガン酸化物層は多孔質な
マンガン酸化物層となる。

このように多孔質電極の陽極酸化皮膜上に均一にかつ緻
密度のすへ°れたマンガン酸化物層の析出は極めて困難
である。

したがって固体電解コンデンサを完了するまでには多孔
質体の表面に陽極酸化皮膜を生成後硝酸マンガン溶液の
含浸、熱分解工程、水洗、再化成の各工程が幾度もくり
返えされて行なわれている。

このように熱分解工程を幾度もくり返えすと、熱分解時
に高温のＮＯｘガスが発生しバルブメタルよりなる陽極
基体の陽極酸化皮膜ぎ熱的にも、化学的にも著しく損傷
されて劣化する。

したがって漏れ電流値が熱分解回数に比例して増加して
さらに耐圧特性も悪くなる。

またこのような熱分解回数を幾度もぐり返えしても、得
られたマンガン酸化物層は相対的に密度も低く、電子電
導性が悪い。

さらに表面の平滑さに欠けているために凹凸が激しく小
型化が困難となり損失値が高くなる。

このように従来法の熱分解によると大きな問題点が幾多
もあった。

このような従来法による熱分解炉の多くは熱風循環式の
熱分解炉が用いられていた。

このような従来の熱風循環式の熱分解炉は熱源ヒーター
に風を吹きつけ熱風を熱の媒体として炉内に熱風を循環
させ、炉内の負荷体に対し主に熱風による対流伝導で伝
熱し、熱分解を行なっていた。

このような熱分解炉では熱源と炉内とが離れているため
、風を媒体として熱風となし、炉内温度を上昇させ、炉
内を高温に保つためには空気の比熱が小であるので相当
強力なファンで送風する必要がある。

したがって熱風循環式の熱分解炉では構造上からも装置
本体が極めて大きなものとなり、炉内温度の制御方法も
、熱風を流線型態で流せないので比較的困難で、炉内の
温度分布も極めて犬となる。

さもなければ相当強力な送風ファンを必要とすることに
なる。

熱風循環方式の熱分解炉は乾燥を目的とする場合には比
較的目的にあっているが、固体電解コンデンサの熱分解
を目的とする場合には従来の熱風循環式熱分解炉は好ま
しくないことが明らかにされている。

本発明の固体電解コンデンサの製造法に用いる熱分解炉
は従来の熱分解炉の欠点を追求し、かつ解析し、従来の
熱分解炉の欠点を改善するために、従来とは異なった構
成としたものである。

すなわち、本発明の熱分解炉は従来のように、炉内に熱
風を循環したり、熱分解炉のドラフト効果を利用して自
然対流による送風効果をさせたりして炉内の負荷体に熱
風を供給し、負荷体を昇温させていたものとは根本的に
構造が異なっているものである。

すなわち本発明による固体電解コンデンサの製造法に用
いる熱分解炉の一例を第１図に示す。

加熱ヒーターを備えた加熱装置２上に温度調整用測温体
３を取り付けた炉本体４を配置し、この炉本体４の開口
部に排気孔５を必要数設けた蓋体６でおおい、内部に保
持体７に保持させたコンデンサ素子８を内蔵するように
構成されている。

次に輻射型熱分解枦の代表的な特徴を説明すると ■ 熱の供給方法。

図面の第１図に示すように、炉本体４が熱の媒体をかね
炉の外部の熱源あるいは炉本体４中に挿入された熱源の
エネルギーと炉本体４が熱の媒体を行ない炉の内部より
炉内中のコンデンサ素子８に対し、主に輻射伝導で伝熱
を行なうものである。

■ 半密閉炉と自己分解ガス圧の利用。

従来の熱風循環式の炉に比較して、炉の内容積が極めて
小で、熱分解によって発生する分解ガス（水蒸気および
ＮＯｘガス）を利用できるよう炉内と炉外との間に微小
の空隙よりなる排気孔５を有する半密閉になっている。

このような構造では熱分解時には熱風の循環は全く行な
われず、熱分解により発生する自己分解ガス圧を利用で
きるような構造になっている。

このように構造的には極めてシンプルな構造で熱分解時
に発生する自己分解ガス圧を利用することが可能となる
が、半密閉炉の最適熱分解炉条件の設定には多くの要因
を満足しなければならなかった。

その要因とは■炉内の内部圧力、■単位時間当りの伝熱
量、■炉内表面積、■素子負荷量、■排気孔面積の要因
が考えられる。

これら５つの要因の組み合わせにより、半密閉炉の条件
が決定される。

すなわち１）炉の内容積に対する排気孔面積の比率の測
定、これにより内部に発生するガス量と炉内容積とによ
り炉内の分解時の内部圧力を決定する。

２）炉の内容積に対する素子負荷量の測定、この条件に
より炉内における素子の昇温特性および分解ガス量の経
時変化が決定される。

３）炉内表面積に対する素子負荷量の測定、これにより
単位時間当りの伝熱量と素子の昇温特性さらに分解ガス
の経時変化が決定されることになる。

以上のように上記５つの条件はそれぞれ独立の関係でな
く炉内の分解時の内部圧力の変化は上記５つの条件がパ
ラメータとなっているものである。

このような半密閉炉をさらに種々検討した結果、輻射伝
熱を供給する炉壁と素子表面との距離が性能と付着状態
に最も大きく起因していることを見つけその特性的な特
徴を実験で確認した。

次に具体的な実施例を述べる。

重量１００′ＩＩＩＩＩノタンタル焼結体を０．０５ｃ
ｌ）のクエン酸中で９０℃で２時間５０Ｖの化成により
陽極酸化皮膜を形成させる。

その後半密閉構造を有した熱分解炉を用い、素子と炉壁
との距離を１間から２０ＣｒＩＬまで間について熱分解
した時の影響について検討した。

なお硝酸マンガン濃度［Ｍｎ（Ｎｏｓ）２の重量パーセ
ントで２０％と６０％〕の異なる二種類の硝酸マンガン
溶液を用いて合計８回の熱分帝帝解を行なった。

その時の性能比較を下表と第５図と第６図に示した。

なお本実験における素子と炉壁の距離とは第２図のグラ
フのｌの部分を示す。

第２図にそれぞれ炉内の一部拡大図面を示した。

性能結果は上記表および第５図と第６図のごとくであっ
た。

付着状態は炉壁と素子の距離が１０榊以上になると熱分
解生成したマンガン酸化物は非常にやわらかくかつ凹凸
の大きいものであった。

それとは対象的に１０ＣｒＩＬ以内だと極めて緻密で硬
いマンガン酸化物が析出することが判明した。

したがってＴａｎδの性能差が明白にあられれてきたと
いえる。

以上のごとく輻射伝導を主体にした熱分解炉では輻射伝
導の主体である炉壁と素子間の距離が性能および付着状
態に極めて大きな影響をもたらすことを思い出し、性能
をより一層向上させかつ種種多くの要因を持ち工業化を
困難とさせていた半密閉構造の熱分解炉の特徴を生かし
つつ、容易に工業化を可能とならしめた輻射型熱分解炉
を用いることを特徴としたものである。

この輻射型熱分解炉を用いた熱分解の特徴は上述のよう
に半密閉炉に限らず前述したように、輻射伝導の主体を
なしている炉壁と素子間の距離が１０（１１７７１以内
にあることである。

なお本実験では炉壁と素子間の距離については第２図の
ｌについて検討をこころみた結果を述べたが、第３図の
ｌとｌ′および第４図の１１と１２の場合における炉壁
と素子間の距離の関係においても同様な傾向であること
を確認した。

また炉壁の材質については本実験ではステンレスを主体
にしたが熱伝導が良好でかつ耐熱性、耐触性のすぐれた
もので、熱容量の大きいものであれば使用可能である。

以上のように本発明の固体電解コンデンサの製造法は、
以上のような条件で熱分解するため、緻密で硬い半導体
酸化物の析出が可能となり、損失などの緒特性の向上が
計れ、小型化も可能となり、工業的価値の犬なるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は最近開発された半密閉構造の熱分解炉の断面図
、第２図は本発明の固体電解コンデンサの製造法におけ
る熱分解時の炉壁と素子の位置関係を示す拡大図、第３
図は他の実施例の炉壁と素子との関係を示す拡大図、第
４図はさらに他の実施例の炉壁と素子との関係を示す拡
大図、第５図は素子と炉壁との距離とＴａｎδとの関係
を示す特性図、第６図は素子と炉壁との距離と漏れ電流
との関係を示す特性図である。 ４・・・・・・炉本体、６・・・・・・蓋体、８・・・
・・・コンデンサ素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部圧調整用の排気孔が設けられた半密閉構造の熱
   輻射型分解炉に半導体生成材料が含浸されたコンデンサ
   素子を上記炉の内壁面からの距離が１０ｃｒｒＬ以内に
   なるように装填し、上記内壁面からの輻射熱により上記
   半導体生成材料の熱分解を行なうことを特徴とする固体
   電解コンデンサの製造法。