JPS63166204A - 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〕 この発明は、固体電解質に二酸化鉛を用いる固体電解コ
ンデンサの製造方法の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

電解コンデンサは、アルミニウム、タンタル、ニオブ、
チタンなど、絶縁性の酸化皮膜が形成される皮膜形成性
金属、いわゆる弁金属とも呼ばれる金属群を陽極側電極
とし、この金属表面に陽極酸化処理なとの方法により前
記酸化皮膜層を形成し、この酸化皮膜層を誘電体として
用いている。

そしてこの酸化皮膜層の外部に電解質層を介在させて陰
極側電極を配置してコンデンサを形成している。

電解質には、水あるいは各種の極性溶媒中に無機酸、有
機酸もしくはこれらの塩を溶解させた液体の電解質と、
二酸化マンガン、二酸化鉛、テトラシアノキノジメタン
錯塩などの導電性の酸化物あるいは有機物を用いた固体
の電解質がある。そして後者を用いたものを固体電解コ
ンデンサと呼んでいる。

固体電解質として従来から良く知られたものに二酸化マ
ンガンがある。二酸化マンガンは液状の硝酸マンガン中
に表面に酸化皮膜層を生成した弁金属陽極を浸漬し、こ
れを焼成して硝酸マンガンを二酸化マンガンに変成させ
て電解質としている。

しかし、この構造のものは、必要とする二酸化マンガン
層が一度で形成できず、数層ないし十数層浸漬、焼成を
繰り返さなければならない。このため製造が複雑で、し
かも焼成時の加熱や、ガスの発生により誘電体酸化皮膜
が劣化し、電解コンデンサの特性に悪影響を及ぼすなど
の欠点がある。

一方、固体電解質に二酸化鉛を用いたものが（例えば特
公昭４９−２９３７４号公報）知られている。

二酸化鉛は、二酸化マンガンに比べて電導度が高いので
、コンデンサとしての電気特性に優れる。

二酸化鉛層の形成は、酢酸鉛、過硫酸塩等の水溶液中に
陽極体を浸漬し、次いで陽極体を引き上げて常温で乾燥
させれば、陽極体表面に二酸化鉛の薄層が形成される。

このように、二酸化鉛層の形成は、室温程度の溶液中で
おこなうことができるので二酸化マンガンの焼成のよう
に、熱や焼成ガスによる悪影響が出ない。また水溶液の
粘度が低く陽極体への浸漬が容易なため、浸漬の度数は
二酸化マンガンの形成に比べて這かに少ない度数で所望
の特性が得られる。

このように、二酸化鉛を固体電解質として用いた場合、
上述のように優れた面を有している。

しかしながら、陽極体に波面化のためのエツチングが施
された金属箔を巻回もしくは積層したものを用いた場合
には、金属箔が重なり合っているためにエツチング孔の
内部深くまで二酸化鉛層を形成するのは困難で、鉛含有
水溶液への浸漬回数を増やしても十分な層形成ができず
、所望の特性のコンデンサが得られない欠点がある。特
に最近は表面積拡大のため強度のエツチングが施され、
エツチング孔が深（しかも複雑な形状となっており、二
酸化鉛をエツチング孔の最深部までゆきわたらせること
は非常に困難になっている。

また、従来から電極金属箔を巻回もしくは積層する前に
その表面に電解質層を形成しておき、その後巻回もしく
は積層して陽極体を形成し、陽極体外面を導電樹脂で覆
って陰極引出しを図ったものもあるが、この場合も金属
箔のエツチング孔には電解質が入るものの、形成された
電解質層と陰極引出しのための導電樹脂層との接触が十
分でなく、静電容量の不足や高い損失など、要求される
特性が得られなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、上記の欠点を改良したもので、皮膜形成性
金属からなる箔状陽極電極に、エツチング処理、誘電体
皮膜形成処理を施したものを巻回もしくは重ね合わせた
構造からなる陽極体を用いた固体電解コンデンサの電解
質層形成方法を改善することにより、誘電体皮膜層と陰
極引出し層との接触を確実にし、コンデンサの電気的特
性の向上を図ったものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の方法は、皮膜形成性金属からなる箔状陽極電
極に、エツチング処理、誘電体酸化皮膜形成処理を施し
た後、該箔状陽極電極を鉛イオンを含む水溶液に浸漬し
乾燥させたものを、陰極電極とともに巻回もしくは重ね
合わせてコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子
を再度鉛イオンを含む水溶液に浸漬し乾燥させ、その後
その外面に陰極引出しのための導電層や外装手段を設け
る固体電解コンデンサの製造方法である。

〔作　用〕

この発明の方法によれば、まず第１段階の電解質形成を
巻回あるいは積層前の平面状態で、二酸化鉛層を形成す
る。このためエツチング孔内に十分な二酸化鉛の固体電
解質層が形成されることになる。

次いで陰極箔とともに巻回あるいは重ね合わせてコンデ
ンサ素子とした後、第２段階として再び電解質形成の処
理をおこなうことにより、既にエツチング孔内に形成さ
れた電解質層と陰極電極との空隙部に電解質層が形成さ
れることになり、空隙部に十分な電解質が充填される。

　　　　゛この結果、誘電体酸化皮膜層と固体電解質層
との接触面積の増大により静電容量が増加する。また空
隙部が電解質で満たされるので、損失の減少や漏れ電流
が低減することになる。

図は、この電解コンデンサにおける電解質層の状態を模
式的に表したもので、第１図はこの発明の方法によるも
の、第２図、第３図は従来の方法により、固体電解質層
を電極上に形成した状態を表す断面図である。なお各図
の共通の部分には共通の符号が付しである。

図において、皮膜形成性の金属であるアルミニウム、タ
ンタル等の箔状の陽極電極１の表面に、波面化のために
化学的あるいは電気化学的な手段によるエツチング処理
によってエツチング孔２が設けられている。この陽極電
極１の表面には、陽極酸化処理によって、絶縁性の誘電
体酸化皮膜層３が形成されている。そしてこの陽極電極
１に対峙して、陰極電極４が配置され、誘電体酸化皮膜
層３と陰極電極との間の空間部に二酸化鉛の固体電解質
が充填されることになる。

ところで、第２図は陽極電極１と陰極電極４とを重ね合
わせて巻回あるいは積み重ねてコンデンサ素子とした後
、その空間部に二酸化鉛の固体電解質層５を形成する従
来の方法を示したものである。ところがこの方法によれ
ば、鉛イオンを含む水溶液は陽極電極ｌと陰極電極４と
の空隙から、さらにはエツチング孔２の内部まで浸透し
なげればならないが、その浸透距離が長いため、エツチ
ング孔２の底部まで水溶液がゆきわたらず、エツチング
孔２の底部に空間部ができ、誘電体酸化皮膜層３と固体
電解質層５との接触面積が不十分となり、静電容量の低
下や、漏れ電流の増大を引き起こす。

第３図も同様に従来の方法をあられしたもので、陽極電
極１を巻回または積み重ねる前にその表面に固体電解質
層５を形成し、その後陰極電極４を重ね合わせて巻回あ
るいは積み重ねてコンデンサ素子としたものである。こ
の方法によれば、陰極電極４を重ね合わせる前に固体電
解質層５を形成するので、エツチング孔２の内部まで鉛
イオンを含む水溶液が浸透し、誘電体酸化皮膜層３との
接触が十分のおこなわれ、静電容量を所期の値で引き出
すことができる。しかし、陰極電極４との接触は、固体
電解質Ｎ５の表面の一部の接触部７でしかおこなわれな
いので、陰極電極４との十分な電導度が得られず、結果
として内部損失が大きくなる。

第１図はこの発明の方法によって固体電解質層５を形成
したもので、まず巻回または積み重ね前の陽極電極１に
第１の固体電解質層８を形成した後、陰極電極４ととも
に重ね合わせて巻回または積み重ねてコンデンサ素子を
形成し、その後第１の固体電解質層８と陰極電極４との
空間部に第２の固体電解質像９を形成する。この方法に
よれば、第１の固体電解質層８の形成によって陽極電極
１のエツチング孔２の内部の誘電体酸化皮膜Ｎ３との十
分な接触を図るとともに、第２の固体電解質Ｎ９の形成
で、陰極電極４との接触が十分におこなわれることにな
る。

この発明の方法によれば、第１′の固体電解質層８の形
成と、第２の固体電解質層９の形成について、各々の空
間部の形状の違いに対応させて酸化鉛の水溶液の濃度や
粘度を異なる条件で調製して用いることも可能である。

また第１の固体電解質層８の形成と、第２の固体電解質
層９の形成処理は、各に一度づつの浸漬でもよく、電解
質層の形成状態によっては、各々の形成工程を複数回づ
つ実施してもよい。

【実施例〕

次に、この発明の方法により固体電解コンデンサを作成
して特性の比較をおこなった例を示す。

試作した固体電解コンデンサは、本発明例として、この
発明方法を用いて固体電解質層を形成したものと、第２
図、第３図で示した従来の方法で固体電解質層を形成し
た比較例１．２である。

陽極電極には、高純度のアルミニウム箔（純度９９．９
９％、厚さ８０μｍ）を用い、この表面を塩酸水溶液中
で直流電流によるエツチングを施し、水洗乾燥させたも
のを、硼酸水溶液中で７０Ｖの電圧を印加して陽極酸化
処理により、表面を酸化させ、誘電体酸化皮膜層を形成
したものを幅６寵、長さ８５龍に切断して用いた。なお
この電極箔一部には、電極引出し用にやはり陽極酸化処
理をした幅２．５■１のアルミニウムタブを超音波溶接
により接続した。

陰極電極には同様に高純度のアルミニウム箔（厚さ５０
μｍ）の箔を用い、陽極箔と同じ寸法に切断した。

そしてこれら陽極電極、陰極電極を本発明例、比較例共
に共通して用いた。

（本発明例） 上記陽極電極箔を巻回しない前の状態で、酢酸鉛（ｃＡ
度１ｍｏｌ／１）、過硫酸アンモニウム（濃度２　ｍｏ
ｌ／　Ｉりの水溶液中に浸漬し、ついで水溶液から引き
上げ風乾させた。この工程を２度繰り返した後、前記陰
極箔と重ね合わせて箔の一方端から巻回し、巻回終端を
粘着樹脂テープで固定して円筒状のコンデンサ素子とし
た。次いでこのコンデンサ素子の状態で、酢酸鉛（濃度
１ｍ０１／１）、過硫酸アンモニウム（濃度２ｍｏｌ／
β）の水溶液中に浸漬し風乾させる工程を３度繰り返し
た後、コンデンサ素子外周を感電樹脂で被覆し、この４
電樹脂層に引出しリードを接続し、さらにその外表面を
シリコン樹脂で被覆して密閉した。

（比較例１） まず上記陽極箔と、陰極箔とを重ね合わせて巻回し、円
筒状のコンデンサ素子を作成した。次にこのコンデンサ
素子を、酢酸鉛（濃度１　ｍｏｌ／　／ｌ　）、過硫酸
アンモニウム（濃度２　ｍｏｌ／　ｊｉ！　）の水溶液
中に浸漬し風乾させる工程を４度繰り返した後、本発明
例と同様の外装を施した。

（比較例２） 上記陽極電極箔を巻回しない前の状態で、酢酸鉛（濃度
１ｍｏｌ／ｊ２）、過硫酸アンモニウム（濃度２　ｍｏ
１７１　）の水溶液中に浸漬し、ついで水溶液から引き
上げ風乾させた。この工程を５度繰り返した後、前記陰
極箔と重ね合わせて箔の一方端から巻回し、巻回終端を
粘着樹脂テープで固定して円筒状のコンデンサ素子を形
成し、次いで本発明例と同様の陰極引出し手段と外装を
施した。

これら、本発明例ならびに比較例１．２のコンデンサに
３５Ｖの電圧を印加して８時間エージングをおこなった
後、その電気特性を比較した。この結果を次の表に示す
。

−Ｊし− （漏れ電流は２５Ｖ印加３分後の値である）上記の結果
から明らかなように、本発明の固体電解コンデンサは静
電容量が太き（、損失（ｔａｎδ）が低くしかも漏れ電
流も少なく電気特性に優れる。

一方比較例１は、損失については本発明例と差はないが
静電容量が極めて低くかつ漏れ電流値についても高い。

これは固体電解質がエツチング孔内部で十分浸透せずに
誘電体酸化皮膜との十分な接触がとれていないためと思
われる。

また比較例２については、エツチング孔への電解質の浸
透は十分で、本発明例と同様に静電容量値は高い値を示
すが、陰極電極との接触が十分得られず損失値が太き（
なっていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明の方法を用いて電解質層を
形成した固体電解コンデンサは、エツチング孔内部の誘
電体酸化皮膜層と電解質層との接触、ならびに固体電解
質層と陰極電極との接触のいずれもが十分におこなわれ
るので、電気特性に優れた固体電解コンデンサを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を用いて固体電解質層を形成し
た時の状態をあられす断面図、第２図、第３図は従来の
方法によって固体電解質層を形成した時の状態をあられ
した断面図である。 １・・陽極電極、２・・エツチング孔、３・・誘電体酸
化皮膜層、４・・陰極電極、５・・固体電解質層、６・
・空間、７・・接触部、８・・第１の固体電解質店、９
・・第２の固体電解質層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）皮膜形成性金属からなる箔状陽極電極に、エッチ
   ング処理、誘電体酸化皮膜形成処理を施した後、該箔状
   陽極電極を鉛イオンを含む水溶液に浸漬し乾燥させたも
   のを、陰極電極とともに巻回もしくは重ね合わせてコン
   デンサ素子を形成し、このコンデンサ素子状態で再度鉛
   イオンを含む水溶液に浸漬し乾燥させることを特徴とす
   る固体電解コンデンサの製造方法。