JPS63146425A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は固体電解コンデンサの製造方法に関するもので
あり、さらに詳しく言えば固体電解コンデンサの漏れ電
流特性や、耐圧特性の改良に関するものである。

従来の技術 従来の固体電解コンデンサは、第６図に示すように構成
されている。すなわち、タンタル、アルミニウム、ニオ
ブ、チタン等、弁作用を有する金属粉末に、弁作用を有
する金属リードを植設して加圧成形し焼結したコンデン
サエレメントの表面に陽極酸化皮膜ｌ、半導体Ｎ２、カ
ーボン層３、銀ペイント層４を順次形成した後、第１の
外部リード５をコンデンサエレメントのリードに熔接し
、第２の外部リードを銀ペイント層より半田付あるいは
導電性接着剤にて導出し、コンデンサエレメントを含む
主要部分を外装樹脂６にて外装して構成されている。

ところでコンデンサエレメントの表面に形成される陽極
酸化皮膜ｌはコンデンサエレメントをリン酸水溶液に浸
漬し、コンデンサエレメントを正掻、リン酸水溶液を負
極として定格使用電圧に応じた所定の直流電圧を印加し
て長時間保持し、陽極酸化法によって形成されるため、
エレメントの内外部表面には、はぼ均一に誘電体酸化皮
膜が形成されている。そして陽極酸化皮膜表面には固体
電解質である半導体層が形成され、半導体層の酸化皮膜
の修復能力や自己絶縁能力によってコンデンサの耐電特
性を所有することが出来るものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この陽極酸化皮膜はその表面上に形成さ
れる半導体層が、コンデンサエレメントに半導体母液を
含浸させ、それを２００℃以上の高温で熱分解すること
を７〜１０回繰り返し、最終的に析出した半導体の余剰
部分を物理的に除去する工程を経て形成されるため、特
にコンデンサエレメントの外層部表面において著しく劣
化し耐圧を低下させるとともに、その後の組立工程にお
いても物理的ストレスを受は易く、更に、完成品の各種
環境試験においても外装樹脂６や半導体層２の膨張収縮
による物理的ストレスを直接受は易いため、漏れ電流特
性の劣化や短絡故障の発生は殆んどがコンデンサエレメ
ント外表面の陽極酸化皮膜の部分で発生している。

この様なコンデンサエレメント外層部表面の陽極酸化皮
膜を厚膜化する方法として、特開昭５４−１５２１４８
号公報にはコンデンサエレメントを予め均一に所定の膜
厚に陽極酸化皮膜形成した後、溶融状態のステアリン酸
に浸漬し、充分に含浸させた後、外層部のステアリン酸
のみを除去し、再陽極酸化することにより、コンデンサ
エレメントの外層部表面を厚膜化する方法が開示されて
いる。この方法によれば、耐圧特性、漏れ電流特性に良
好な結果が期待出来るものであるが、欠点としては複雑
な多孔性構造を有するコンデンサエレメントに含浸され
たステアリン酸を最終的に完全に除去する必要があり、
この工程が極めて長時間必要とされ工業化が困難である
という問題点がある。又、特開昭５８−２１８１１０公
報に開示されている方法は、コンデンサエレメントをＰ
Ｈ８以上の塩基性溶液に浸漬し、端子電圧が所望の電圧
に到達するまで定電流で陽極酸化することにより、コン
デンサエレメントの表層部表面に深層部表面より充分に
低い電圧で陽極酸化することが開示されている。この方
法は陽極酸化の際に使用する電解液を酸化膜の生成に主
要な機能を持つ水酸イオンに冨むＰＨ８以上の塩基性溶
液を用い、酸化膜の生成速度が高まることを利用したも
のであり、電解質としては炭酸アンニウム溶液、硼酸ア
ンモニウム溶液、アルミン酸ナトリウム溶液等を用いる
ものである。

この方法によれば特開昭５４−１５２１４８号公報に開
示される方法の洗浄工程の課題は解決されるものである
が、陽極酸化の形態はコンデンサエレメントの外層部表
面が先行的に陽極酸化され、その後、急速に陽極酸化が
内部に進行するため、膜厚によって決定されるコンデン
サエレメントの容量特性が極めてバラツキ易いという問
題点が有る。又、アルミン酸ナトリウムの様な電解質を
用いた場合、陽極酸化の際にコンデンサエレメントの表
面に水酸化アルミニウム等の析出物が付着し、耐性溶液
にて新たに洗浄するという別工程が必要となるなどの種
々の問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためのもので、コ
ンデンサエレメントの外層部表面の酸化皮膜を内層部表
面の酸化皮膜より選択的に厚膜に形成する方法であり、
前記特開昭５４−１５２１４８号公報、及び特開昭５８
−２１８１１０号公報に公示される方法の欠点を所有せ
ず、量産性と特性のバラツキが小さく安定性に優れた陽
極酸化方法として提供するとともに、固体電解コンデン
サの製造工程における歩留向上、コンデンサの環境試験
における漏れ電流劣化、短絡故障の発生等の改善を図る
ものである。

問題点を解決するための手段 その技術的手段としては、弁作用を有する金属粉末を加
圧成形するとともに、弁作用を有する金属部材を陽極リ
ードとして植設させ、高温真空中で焼結してなるコンデ
ンサエレメントを含水率３０％以下の有機系溶媒を用い
て陽極酸化とじて誘電体酸化皮膜、半導体層、陰極層を
順次形成して固体電解コンデンサを得るものであり、と
くに有機系溶媒としてエチレングリコール、γブチルラ
クトン、メトキシエタノール、グリセリン、ポリエチレ
ングリコール、ポリカーボネイト、ジメチルホルムアミ
ドのうち１種またはこれらの２種以上を組み合わせて用
いるものである。

作用 このように本発明の方法によれば、コンデンサエレメン
トの外層部表面は内層部表面に比較し、厚膜の陽極酸化
皮膜層が形成されるため、各種物理的ストレス及び電気
ストレスに対し、従来製品と比較し耐久性が改善される
結果漏れ電流特性、耐圧特性に優れたコンデンサを得る
ことが可能である。

更に、コンデンサエレメントの表層部を選択的に、且つ
、バラツキの小さな厚膜の酸化皮膜を形成出来るため、
表層部、内層部の膜厚が異なる構造ながら従来製品と同
レベルの容量精度が得ることが出来る。

実施例 以下、本発明の一実施例につき説明する。

（実施例１） まず、第１図〜第３図の図面を用いて説明する。

コンデンサエレメントは２．８φ×３．０鶴の円柱状タ
ンタル焼結体を、化成液としてはエチレンゲルコール、
γブチロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリカー
ボネイト、グリセリン、ジメチルホルムアミドの含水量
をコントールし、リン酸０．０２モルを添加したものを
用いた。第２図はエチレングリコールの含水量を変化さ
せ、第１図に示す陽極酸化曲線において、点Ａ（昇圧直
後）、点Ｂ（昇圧後３０分）、点Ｃ（昇圧後６０分）で
陽極酸化を終了した場合の容量特性を示したものである
。同図によれば溶媒の含水量が減少するにともない、容
量値が大きく、又、陽極酸化における電圧保持時間に対
する依存性が小さくなっていることが判る。更に、容量
特性のバラツキにおいても電圧保持時間が長時間化する
に伴い、容量値が大きい状態でバラツキが小さくなって
いることが判る。

次に、陽極酸化において電圧保持時間６０分後のコンデ
ンサエレメントの断面を観察すると、外層部表面が内層
部表面よりも厚膜の陽極酸化皮膜が形成されており、外
層部表面と内層部表面の明確な膜厚差が確認出来た。含
水量５０％及び従来のリン酸水溶液における容量値は陽
極酸化の電圧保持時間に対する依存性が大きく、６０分
後の断面観察においても、外層部、内層部表面で膜厚差
は確認出来なかった。第３図は含水量を２％として、他
の有機溶媒、γブチロラクトン、メトキシエタノール、
グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリカーボネイ
ト、ジメチルホルムアミドについて、陽極酸化の電圧保
持時間６０分後の容量特性を示すものであり、いづれの
有機溶媒においても従来のリン酸水溶液と比較し、容量
値が大きく、断面観察は外層部、内層部表面で明確な膜
厚差が確認出来た。

以上の結果から、有機溶媒系電解液の含水量は陽極酸化
の際に主要な機能を所有する水酸イオン（ＯＨ−）の源
泉として作用するとともに、コンデンサエレメントの陽
極酸化皮膜の膜厚に作用する。

（実施例２） コンデンサ用タンタル粉末１００■をφ２．８鶴ｘ１３
．Ｑｆｉに圧縮成形した。これにタンタル陽極リードを
植設したものをＩ　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ真空中１６０
０℃３０分間焼結を行った。これをタンタル電解コンデ
ンサ陽極素子とする。これを、下記三種類の低含水有機
系溶媒化成液中、１２０ｖ／Ｈｒで昇圧し、５０Ｖ６０
分保持することにより、コンデンサエレメント外層部の
陽極酸化皮膜を形成する。水洗した後１　ｍ　ｏ　１．
　／　ｌリン酸水溶液中１２０Ｖ／Ｈｒで昇圧し、１２
ｖ２時間保持して陽極酸化し、エレメント内部の陽極酸
化皮膜を形成した。

（以　下　余　白） 表　１　低含水有機系溶媒化成液 比較用として、従来使用の１ｍｏｌ／ｌリン酸水溶液中
、１２０Ｖ／Ｈｒで昇圧し、１５ｖ２時間保持して、エ
レメント外層部、内部とも均一な陽極酸化皮膜を形成し
たものを使用する。

この後、陽極酸化皮膜表面に半導体層、カーボン層、銀
ペイント層を形成したのち、外部引出陰極リードを半田
付し、外部引出陽極リードをタンタル陽極リードに抵抗
溶接したのち、外装樹脂を施し製品とする。これの容量
、漏れ電流（４Ｖ１分値）、耐圧特性を測定した。結果
を表２に示す。

各化成液使用とも容量特性が同等にもかかわらず、漏れ
電流特性は、低含水有機系溶媒使用の製品が低減してい
る。また、耐圧特性も、低含水有機系溶媒使用の製品が
向上している。

この製品を１２５℃６．３ｖ印加の高温負荷試験、８５
℃９０％耐湿試験に１０００時間供した。

結果を第４図、第５図に示す、高温負荷試験、耐湿試験
とも、従来のリン酸水溶液で化成した製品試料Ｎｏ、１
は、漏れ電流値が増加しているが、本発明の低含水有機
系溶媒を使用した製品試料Ｎｏ。

２〜４は、漏れ電流特性劣化がほとんど無い。

これより、漏れ電流特性、耐圧特性、高温負荷寿命試験
信幀性、耐湿寿命試験信頼性は改善されることが確認で
きた。

発明の効果 本発明のように、低含水有機系溶媒を使用して、コンデ
ンサエレメント外層部に、内部より厚い陽極酸化皮膜を
形成した固体電解コンデンサは、従来のリン酸水溶液を
用いて内、外層部とも均一に化成した固体電解コンデン
サに比べて、漏れ電流特性、耐圧特性は向上しており、
高温負荷寿命試験、耐湿寿命試験に供した際の信顛性が
改善され、その実用的効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は化成電圧曲線を示す特性図、第２図は本発明の
低含水有機系溶媒化成液であるエチレングリコールの含
水量を変化させたときの定圧保持時間と容量の関係を示
す特性図、第３図は本発明の各存機溶媒の含水量を２％
としたときの陽極酸化保持時間６０分後の容量特性図、
第４図は本発明の低含水有機系溶媒使用の製品と、従来
のリン酸水溶液使用の製品の固体電解コンデンサ高温負
荷試験を示す特性図、第５図は本発明の低含水有機系溶
媒使用の製品と、従来のリン酸水溶液使用の製品の固体
電解コンデンサ耐湿試験を示す特性図、第６図は固体電
解コンデンサの概略断面図である。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１図 定圧程持時間（今）□ ｗＳ２図 定圧保持時間（介）　□ 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁作用を有する金属粉末を加工成形するとともに
   、弁作用を有する金属部材を陽極リードとして植設させ
   、高温真空中で焼結してなるコンデンサエレメントを、
   含水率３０％以下の有機系溶媒を用いて陽極酸化して、
   誘電体酸化皮膜、半導体層、陰極属を順次形成してなる
   固体電解コンデンサの製造方法。
2. （２）有機系溶媒として、エチレングリコール、γブチ
   ルラクトン、メトキシエタノール、グリセリン、ポリエ
   チレングリコール、ポリカーボネイト、ジメチルホルム
   アミドのうちの１種又は、これら２種以上を組み合わせ
   て用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   固体電解コンデンサの製造方法。