JPS6139727B2 - - Google Patents

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す
る。 現在、固体電解コンデンサは第１図に示すよう
に、陽極導出線２を備えたTa，Alなどの弁作用
金属の電極体１の表面に誘電体性の酸化皮膜３を
形成させ、その上に二酸化マンガンなどの電解質
層４を形成させ、更にコロイダルカーボン層５、
銀塗料層７を形成させ、陽極導出線２とは溶接に
より陽極端子１０を接続し、陰極の銀塗料層７と
は半田８付けにより陰極端子９を接続し、これを
樹脂１１外装として固体電解コンデンサが作られ
ている。このコンデンサの陰極層として用いられ
ている銀塗料は、導電性に非常に優れているこ
と、半田付性に優れていること、及び容易に塗料
化できることなどから広く用いられている。しか
し、このような銀は、酸化，還元が容易に起こ
り、イオンになり易いため特に高湿度環境中でい
わゆる銀の移行（マイグレーシヨン）現象を起こ
し易く、固体電解コンデンサの劣化をもたらす原
因となつている。 本発明は上記の点に鑑み、銀のマイグレーシヨ
ン現象により誘電体酸化皮膜への銀の移行が生じ
ることがなく、コンデンサのtanδをあまり増大
させることなく、高温度，高湿度環境での故障を
大幅に改善することのできる固体電解コンデンサ
を安価に製造できる固体電解コンデンサの製造方
法を得ることを目的とする。 すなわち本発明は、陽極導出線を具備するタン
タル，アルミニウムなどの弁作用金属から成る電
極体の表面に誘電体性酸化皮膜を形成し、更にそ
の表面に二酸化マンガンなどの電解質層を形成
し、更にその表面にコロイダルカーボン層を形成
し、このコロイダルカーボン層の表面に、有機溶
剤型の導電性カーボン塗料にてコロイダルカーボ
ン層の全面を覆うように、厚さ250μ以上の厚い
導電性カーボン塗膜層を形成せしめてこれを最外
周層の陰極層とし、これに陰極端子を近接させ、
導電性接着剤にて前記最外周層の陰極層と陰極端
子とを電気的及び物理的に接続し、前記陽極導出
線に陽極端子を接続した後、樹脂外装を施すもの
であり、高価な銀導電性塗料を全く使用しないの
で安価であり、またtanδは若干増大する傾向に
あるが、耐出性の非常に優れた、Agのマイグレ
ーシヨンの全くない、信頼性の高い固体電解コン
デンサを得ることができる。 以下、図面を参照しながら説明する。第２図は
本発明方法により製造した固体電解コンデンサの
断面図を示すもので、タンタル固体電解コンデン
サの一般的な方法で作られた二酸化マンガン等の
電解質層４の表面に薄いコロイダルカーボン層５
を形成せしめ、その後、有機溶剤型の導電性カー
ボン塗膜層１２を厚く形成せしめ、更に陰極端子
９と導電性カーボン塗膜層１２とを導電性接着剤
１３にて接続したものである。 第１図に示した従来の方法においても、コロイ
ダルカーボン層５を電解質層４の表面に形成させ
ているが、このコロイダルカーボン層５は、微細
な凹凸を有する多孔質の電解質である二酸化マン
ガンの内部まで浸入充填させ、内部から静電容量
を引出す役割と、コロイダルカーボンは種々の物
質にへばり付く性質がありこの性質を利用して二
酸化マンガンとの接触抵抗を小さくする働きと、
更にその表面に積層される陰極の銀塗料層７との
間の接触抵抗値をより小さくする働きとをしてい
る。この様な働きをするのがコロイダルカーボン
溶液であり、コンデンサのtanδを小さくするに
はこのコロイド状のカーボン層５を必要としてい
る。しかしこのコロイダルカーボンは水溶性又は
有機溶剤分散性のコロイド溶液であり、種々の物
質への附着性は優れているが、所謂・塗料ではな
いため、厚い膜又は厚い層を形成することは難か
しく、また接着力は非常に弱いため厚く附着させ
ても容易に剥げてしまう性質のものである。厚く
附着させると熱などのストレスあるいは物理的ス
トレスで割れが生じ、かえつて接触抵抗を増大さ
せる結果となる。従つてほぼ50μ以下の薄い膜を
形成させることが必要となる。 本発明は高価な銀導電性塗料を全く使用せずに
安価な固体電解コンデンサを製造すると共に、
tanδは若干増大する傾向にあるが、耐湿性の非
常に優れた、Agのマイグレーシヨンの全くな
い、信頼性の高い固体電解コンデンサを得るもの
であり、コロイダルカーボン層５と、厚い導電性
カーボン塗膜層１２と、導電性カーボン接着剤又
は銅接着剤などの非銀接着剤１３を用いて固体電
解コンデンサを構成するもので、特に導電性カー
ボン塗料にてコンデンサ素子の陰極部全体にて厚
いカーボン塗膜層１２を形成せしめ、これを陰極
最外周層となし、その後同種の導電性カーボン接
着剤あるいは銅又はニツケル、又は金からなる接
着剤にて陰極端子９とコンデンサ素子陰極最外周
層１２とを強固に接続するものである。 導電性カーボン塗膜層１２及び導電性接着剤１
３を構成する導電性塗料及び接着剤は、微細な黒
鉛粉末，グラフアイト，カーボンブラツク，アセ
チレンブラツクなどを主成分として、これと結合
剤であるフエノールワニス又はエポキシワニス樹
脂と、ブチルカルビトール，メチルエチルケト
ン，ブチルカルビトールアセテートなどの有機溶
剤とをよく混練することによつて得ることができ
る。しかし、この導電性塗料及び接着剤は、銀を
主成分とする導電性塗料及び接着剤と比較する
と、電気電導性は３〜50倍も悪いものであるが、
塗膜を厚くすることによりその欠点をカバーする
ことができる。すなわち、例えば電気低抗値が４
Ω／sq at.25℃で層厚が50μの銀の導電性塗料と
同等の電気抵抗を得ようとすると、電気抵抗値が
20Ω／sq at.25℃のカーボンの導電性塗料の場
合、銀の場合の５倍の250μの層厚にすればよい
のである。またこの塗料及び接着剤の結合剤には
接着力の優れたアルコール系樹脂，塩化ビニール
系樹脂，アクリル系樹脂、フエノール系樹脂，エ
ポキシ系樹脂を用いることによつて強固な塗膜を
形成することができると共に、厚い塗膜も容易に
形成することができる。特にエポキシ系，フエノ
ール系樹脂は金属及びカーボンとの接着力には非
常に優れているものであり、又耐熱性にも優れて
いるので、これを薄いコロイダルカーボン層５の
表面に厚く塗布することにより前述したコロイダ
ルカーボンのように割れや剥離現象などが全く無
く、熱的ストレス，物理的ストレスなどにも非常
に強いものとなる。しかし比較的粘度の高い塗料
及び接着剤なので、多孔性の電解質である二酸化
マンガン４の微細な凹凸の孔にまで充分入り込ま
せてまんべんなく接触させることは難かしい。し
かし、塗膜自身の電気電導性は塗膜厚を250μ以
上に厚くすると、前述したように一般的に用いら
れている膜厚25〜50μ程度の銀塗料のそれにかな
り近づけることができる。従つて粘度100cp以下
のコロイダルカーボン溶液に浸漬して電解質であ
る二酸化マンガン層４の微細な空孔部まで充分充
填せしめ、その後乾燥することにより、薄いコロ
イダルカーボン膜を形成せしめ、二酸化マンガン
の微細な空孔部を薄いコロイダルカーボンで充填
する。その後、前述した有機溶剤型のカーボン塗
料の粘度400〜1500cpの溶液に浸漬し引上げるこ
とにより厚いカーボン塗膜層１２を形成させる。
このカーボン塗膜層１２の厚さは引上げる速度に
よつても附着する量が変化するので、引上げる速
度と上記粘度の範囲内で調整して、250μ以上の
厚さの塗膜層１２を形成させることができる。カ
ーボン塗料の粘度は400〜1500cp（センチポイ
ズ）の範囲が250μ以上の塗膜を形成させるのに
適した粘度であり、250μ以上の塗膜厚を必要と
する理由は、実用的なtanδを得るために必要最
低限度の膜厚であるからである。250μ以上の塗
膜厚みを必要とする理由については前述した。カ
ーボン塗料の前述の粘度は、前述した塗膜厚の関
係の外に浸漬して引上げたときに均一な塗膜を得
るのにも効果のある範囲のものである。浸漬して
引上げたものは風乾により溶剤を揮撥させた後硬
化することにより目的とする均一な塗膜を得るこ
とができる。これをコンデンサ素子とする。カー
ボン塗料としての結合剤であるワニスは、必要と
するコンデンサの耐熱性に応じて、アクリル系樹
脂，ビニール系樹脂，又はアルコール系樹脂など
を用いてもよい。しかし、耐熱体を要求される場
合には、フエノール系樹脂，エポキシ系樹脂を用
いるのが好ましい。又用いるワニスは水溶性のも
のより有機溶剤型の方が耐湿特性に優れているの
で有機溶剤型のワニスを用いるのが好ましい。 次に250μ以上のカーボン塗装膜１２に陰極端
子９の一端部を沿わせて近接させ、粘度5000〜
80000cpの熱硬化性カーボン接着剤にて陰極端子
９の一端部を包むようにして電気的及び物理的に
接続させる。この時に用いる粘度は、コンデンサ
素子と陰極端子９とを接続することを目的とする
ので、高粘度で陰極端子９を包み込み易いもの、
即ち粘着力の強いものでなければならず、又、早
く固形化するものでなければならない。従つて、
使用する導電性接着剤１３は、前述の熱硬化性カ
ーボン塗料と同種のものであつてもよいが、
5000cp以上の粘度の高いものでなければならな
い。更に接着剤１３として用いるカーボン塗料
は、陰極端子９との接着力が良好でなければなら
ないため、塗料としては熱硬化性のフエノール系
樹脂又は、エポキシ系樹脂などを用いるのが好ま
しい。具体的な接着法としては、コンデンサ素子
に陰極端子９の一端部を沿わせて、その接続部分
に上記接着剤の比較的粘度の高い30000〜
80000cp程度のものを塗付して硬化させる方法で
もよいが、比較的粘度の低い5000〜30000cp程度
の粘度の接着剤の入つた槽に浸漬して引上げるこ
とによつて、コンデンサ素子陰極部全体と陰極端
子９の一端部とを覆うように被着させ、これを10
分程度風乾させた後、130〜200℃で30分以上硬化
させることにより固着させる方法をとるのが、生
産性，接着強度，tanδの安定性の面で好まし
い。接着剤としては、導電体に銅又はニツケル又
は金などを主成分とする熱硬化性接着剤を用いて
もよい。又、更に、陰極端子９とコンデンサ素子
との接着をより強固にかつ電気的接続を良好にす
るには、300℃以下の融点を有する半田，錫など
のメツキ処理が接着しようとする陰極端子９の接
着面にほどこされていると、高温度にコンデンサ
がさらされたときに半田，錫が軟化したり、溶融
したりして接触面がゆるみ、接触抵抗を増大させ
たりするので、300℃以上の高融点金属のメツキ
（金，銀，銅等）をほどこすか、又は全くメツキ
処理を行なわない生地のFe，Ni，又はFe―Ni合
金などの面で固着させるのがよい。又更に、接着
しようとする陰極端子９の表面を、ブラスト加
工、又はエツチング加工などにより、粗面化加工
したものを用いることによつて、接着を更に強固
に行うことができる。 以上の如く、電解質である多孔質の二酸化マン
ガン層４の凹部にコロイダルカーボンを充填する
と共に薄い膜５を形成させ、その表面に前述した
条件で有機高分子を結合剤とするカーボン塗料層
の250μ以上の厚い層１２を形成させてコンデン
サ素子となし、その後、前述した条件の高粘度の
カーボン接着剤１３にて陰極端子９とコンデンサ
素子とを電気的及び物理的に接着させることによ
り、必常に耐湿性の優れた、信頼性の高い固体電
解コンデンサを非常に安価に生産することができ
る。 第３図は本発明に係る製造方法により製造した
チツプ状固体電解コンデンサの内部構造を示す斜
視図であり、陰極端子９の素子固定部９ａとコン
デンサ素子１４との間に有機溶剤型の導電性カー
ボン接着剤１３を入れ接続固定したものである。
第４図はさらに別の例を示しており、この例で
は、素子固定部９ａを包むように有機溶剤型導電
性カーボン接着剤１３にて接続固定したものであ
る。 次に具体的な実験例を示す。タンタル固体電解
コンデンサを製造する一般的な方法で、6.3V・
33μＦの二酸化マンガン層までを形成させた素子
を準備し、これを80cpの水溶性コロイダルカー
ボン溶液に浸漬し引上げ乾燥させた後、フエノー
ル樹脂を結合剤とする抵抗値18Ω／sg at.25℃の
カーボン塗料の粘度約800cpの塗液に浸漬し、引
上げ、10分間風乾した後、135℃で60分乾燥硬化
させて、約400μの厚みの導電性カーボン塗膜層
を形成させた。その後、第３図の如きチツプ状固
体電解コンデンサとするため素子固定部を有する
リードフレーム陰極端子とコンデンサ素子とを所
定位置に配置し、導電性カーボン塗膜層と素子固
定部との間にエポキシ樹脂を結合剤とする抵抗値
25Ω／sg at.25℃のカーボン塗料の粘度約
22000cpの接着剤を入れ、加圧しながら125℃で
約60分乾燥させ、接続させた。その後トランスフ
アーモールドを行ない、チツプ状の完成品を得
た。一方従来法として、コロイダルカーボン層の
上にAgの導電性塗料を塗付し、素子固定部とは
半田にて接続し、同様にトランスフアーモールド
を行い、チツプ状の完成品を得た。その耐湿性の
結果すなわち85℃，90％RH条件での短絡故障数
を下記第１表に示す。下記第１表からもわかるよ
うに、本発明にかかるものは耐湿寿命において非
常に優れていることが確認された。

【表】 以上説明したように、本発明にかかる固体電解
コンデンサの製造方法によれば、コンデンサの
tanδをあまり増大させることなく、高湿度，高
湿度環境での故障を大幅に改善することのできる
固体電解コンデンサを安価に製造し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法により製造された固体電解コン
デンサの断面図、第２図は本発明にかる製造方法
により製造された固体電解コンデンサの断面図、
第３図及び第４図はそれぞれ本発明にかかる製造
方法により製造されたチツプタンタルコンデンサ
の内部構造を示す斜視図である。 １…電極体、２…陽極導出線、３…誘電体酸化
皮膜、４…電解層、５…コロイダルカーボン層、
９…陰極端子、１０…陽極端子、１１…樹脂外
装、１２…導電性カーボン塗膜層、１３…導電性
接着剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極導出線を具備するタンタル、アルミニウ
   ムなどの弁作用金属から成る電極体の表面に誘電
   体性酸化皮膜を形成し、更にその表面に二酸化マ
   ンガンなどの電解質層を形成し、更にその表面に
   コロイダルカーボン層を形成し、このコロイダル
   カーボン層の表面に、有機溶剤型の導電性カーボ
   ン途料にてコロイダルカーボン層の全面を覆うよ
   うに、厚さ250μ以上の厚い導電性カーボン塗膜
   層を形成せしめてこれを最外周層の陰極層とし、
   これに陰極端子を近接させ、導電性接着剤にて前
   記最外周層の陰極層と陰極端子とを電気的及び物
   理的に接続し、前記陽極導出線に陽極端子を接続
   した後、樹脂外装を施す固体電解コンデンサの製
   造方法。 ２ 導電性カーボン塗料として、カーボンを主成
   分とし、結合剤としてのワニスにフエノール系樹
   脂、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂あるいは
   アクリル系樹脂などの熱可塑性樹脂を用いた特許
   請求の範囲第１項記載の固体電解コンデンサの製
   造方法。 ３ 導電性カーボン塗料として、400〜1500cp
   （センチポイズ）の粘度範囲のものを用いた特許
   請求の範囲第２項記載の固体電解コンデンサの製
   造方法。 ４ 導電性接着剤として、カーボンを主成分と
   し、結合剤としてのワニスにフエノール系樹脂、
   エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂あるいはアク
   リル系樹脂などの熱可塑性樹脂を用いたものを用
   い、かつ導電性接着剤の粘度範囲を5000〜
   80000cp（センチポイズ）とした特許請求の範囲
   第１項記載の固体電解コンデンサの製造方法。 ５ 導電性接着剤として、銅を主成分とする熱硬
   化性導電性接着剤、又はニツケルを主成分とする
   熱硬化性導電性接着剤、あるいは金を主成分とす
   る熱硬化性導電性接着剤を用いた特許請求の範囲
   第１項記載の固体電解コンデンサの製造方法。 ６ 陰極端子として、その接着面が、融点300℃
   以上の金属がメツキされているか、又はメツキ処
   理がなされていない生地金属面のものを用いた特
   許請求の範囲第１項記載の固体電解コンデンサの
   製造方法。 ７ 陰極端子として、その接着面が、粗面化加工
   されているものを用いた特許請求の範囲第１項記
   載の固体電解コンデンサの製造方法。