JPS63166206A - 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どの方法により前
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、さ
らに電解質層の外面に陰極引出し手段を配置してコンデ
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が形成され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知られてい
る（例えば特公昭４９−２９３７４号公報）。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、
酢酸鉛に過硫酸塩等を加えた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、室温程度の溶液中に
浸漬し、自然乾燥させればよい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温かに少ない度
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、陽極体に拡開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
の内部深くまで鉛含有水溶液をゆきわたらせて二酸化鉛
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、エツチング孔が深くし
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、巻回あるいは積層させた陽極側の電極金属箔の隣
接した眉間であっても、電極箔が近接したり接触状態に
あると、二酸化鉛層が十分形成されず隣接層間での短絡
や、漏れ電流の増大などの不都合が起きる恐れがあった
。

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
特性が得られない。

〔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構造の固体電解コンデンサ
において、電解質層形成とその保持方法を改善すること
により、コンデンサの電気的特性と信鯨性の向上を図っ
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、多孔質セパレータとともに巻回もし
くは積層し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
、その後その外面に陰極引出しのための導電層や外装手
段を設けることを特徴とした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。

次いで多孔質のセパレータとともに巻回あるいは積層し
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多孔質セパレータが介在する空
隙部に電解質層が形成されることになり、この空隙部に
は多孔質セパレータに保持されて十分な電解質が存在す
ることになる。

この結果、誘電体酸化皮膜層と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。また空隙部が多孔質セ
パレータによって、層間の陽極電極が分離されているこ
とと、電解質で満たされていることで、短絡が防止でき
るとともに、損失の減少や漏れ電流が低減することにな
る。

この発明で用いることのできる多孔質セパレータは、鉛
イオンを含む水溶液を吸収し、乾燥後それを保持できる
ものであればよ（、電解コンデンサ用のコンデンサ紙や
、不織布、ガラス繊維布など各種の多孔質体を用いるこ
とができる。

〔実施例〕

図は、この発明の方法によって作られた固体電解コンデ
ンサの固体電解質層の状態をあられしたもので、アルミ
ニウム、タンタルなどの皮膜形成性の金属を箔状に加工
した陽極電極１の表面には、電気化学的方法などによっ
て、表面積拡大のためのエツチング処理が施され、工・
７チング孔２が多数形成されている。

そして、エツチング孔２の内面を含む全ての表面には、
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。

この陽極電極１には、まずコンデンサ素子に形成する前
に、例えば酢酸鉛と過硫酸塩を溶解させた水溶液に浸漬
、乾燥させて二酸化鉛とした、第１の固体電解質層５を
形成しておく。

次いでこのような処理の終わった陽極電極１を多孔質セ
パレーク４を介在させて図のように層状に重ね合わせて
コンデンサ素子を形成する。

この時点では、多孔質セパレータ４が位置する空間部に
は固体電解質層は形成されていない。そこで第２の段階
として、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、乾燥をおこない、第２の固体電解質層６
を形成することにより、陽極電極１の眉間を固体電解質
５．６で埋めたものである。

この場合、第１の固体電解質層５と、第２の固体電解質
層６の形成条件は、エツチング孔２の形状や陽極電極ｌ
の層間部の距離や多孔質セパレータ４の空間部の違いに
対応させて、鉛イオンの水溶液の濃度、配合、粘度など
を異ならせて用いることも可能である。また第１の固体
電解質層５の形成と、第２の固体電解質Ｍ６の形成処理
は、各々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、各々の形成工程を蝋数回づつ実施してもよ
いン 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、比較
例として、あらかじめコンデンサ素子を形成し、コンデ
ンサ素子状態で初めて固体電解質層の形成をおこなった
ものである。

まず、いずれの陽極電極にも、高純度のアルミニウム箔
（純度９９．９９％、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鶴、長さ８５鶴に切断し
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ＩＩ　２　、５　＋ｎのアルミ
ニウムタブを超音波溶接により接続した。

（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（濃度
１ａ＋ｏｌ／ｊり、過硫酸アンモニウム（濃度２＠ｏｌ
／　ｌ　）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、厚さ８
０μｍのガラス繊維布を幅８龍の帯状に切断したものと
重ね合わせて電極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１ｍｏｌ／ｊり、過硫酸アンモニウムＣｔＭ度２ｍ
ｏｌ／　−’　）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導電樹脂で被
覆し、この導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） 上記陽極箔に二酸化鉛層を形成しない状態で、本発明例
と同一のセパレータとを重ね合わせて同様に巻回して円
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１ｍｏｌ／
ｉり、過硫酸アンモニウム（濃度２　ｍｏｌ／　１　）
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。

これら、本発明例と比較例のコンデンサに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。

一表一 （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
電容量が大きく、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。

一方比較例は、損失については本発明例とに大きな差は
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。

〔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舷のいずれもが十分におこなわれ
るので、静電容量の増大を図ることができる。

また、セパレータがあることによって、固体電解質が十
分な量で保持されるとともに、電極間が一定の距離をお
いて保持されているので、劣化皮膜の修復能が優れ、漏
れ電流の低減が図れるとともに、短絡事故を防止できる
。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の固体電解コンデンサの固体電解質の形成
状態をあられした電極部の断面図である。

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、多孔質セパレータとともに巻回もしくは積層して
   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。