JPS63181308A - 固体電解コンデンサの半導体層形成方法 - 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、特に半導体
層の形成方法に関する。

〔従来の技術〕

固体電解コンデンサは、弁作用を存する金属を陽極酸化
し、その陽極酸化膜上に固体電解質の半導体層を形成す
るものであるが、固体電解質としては無機半導体の２酸
化マンガンおよび有機半導体のＴＣＮＱ塩を用いたもの
が周知である。しかし、２酸化マンガン、ＴＣＮＱ塩よ
り優れた高導電度を有するピロール、フラン、チオフェ
ンなどの複素環式化合物のポリマー薄膜を用いることに
より、固体電解コンデンサの特性、製造上に幾多のメリ
ットを得ることができる（たとえば特願昭６０−００３
３２４号）。

本発明は、上記複素環式化合物のポリマー薄膜を半導体
層とする固体電解コンデンサの製造方法に関するもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ポリマー薄膜形成につき、−２５℃ないし一４５℃の低
温において電解酸化重合を行なえば、良好な特性の膜が
得られることが既に提示されている（特願昭６１−３０
７９０号）。

電解酸化重合反応には、発熱が生ずるので、量産的に、
多数の陽極体を同一電解槽で電解を行なわさせると、発
熱量が大きく、電解槽上部と下部との温度が異なってく
る。したがって、液の攪拌を行ない温度の均一化を行な
う必要がある。

本発明の目的は、上記の場合において、最適な半導体層
形成方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体層形成方法は、電解酸化重合反応を、液
撹拌手段を設けた電解槽において電解液が静止している
状態において、かつ陽極体を電解液に浸漬後すみやかに
反応を開始させるようにしたものである。

〔作用〕

前記したように、多数の素子を量産的に生産する場合に
は、発熱量により電解槽内の温度分布が異なってしまう
。このことは−２５℃〜−４５℃のような低温において
特に影Ｃが大きい。上記のことと、また冷却パイプにア
セトニトリル（電解酸化重合液の溶媒）が凝固すること
から、定期的に電解槽内の液の攪拌を常に行なう。しか
し、攪拌状態において電解酸化重合を行なうと、重合化
が妨げられ、かつ膜特性が良好でない。さらに、実験的
に陽極体を電解酸化重合液に浸漬した後放置しておき、
時間経過後電解を行なうと良い特性膜を得られないこと
を実験的に確証した。本発明では、上記の事実に基づい
て、半導体層形成方法の最適条件を定めた。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の一実施例につき説明す
る。第１図は電解槽の模型図である。電解酸化重合液（
以下では電解液という）１０を収容した電解槽１１は、
冷却パイプ１２により所定の低温とする。温度均一化の
ため、ファン１３を定期的に回転する。アルミニウムを
陽極体とする場合には、図示のように、陽極酸化したア
ルミニウムエツチド箔１の両側に陰極１４を配置する。

複数個のアルミニウムエツチド箔１を連結して、電源の
正極に、また複数個の陰極１４を連結して電源の負極に
接続する。

以下の実施例では、定格６．３Ｖ、’４．７μＦのコン
デンサを対象とし、陽極体としてアルミニウムを用い、
表面を粗面化したアルミニウムエツチド箔を５　ｔｍ　
Ｘ　３　Ｑ　ｍに切断し、先ずアジピン酸系化成液中で
２０Ｖで定電圧化成を行ない、箔表面に陽極酸化膜を形
成する。

次に、アルミニウムエツチド箔の陽極リードになる部分
をレジスト部材で保護し、その他の部分にポリピロール
膜の電解酸化重合による形成を行なう、この形成はアセ
トニトリルＩＮを溶媒として、ピロール０．０５ｍｏｌ
　　（３，０ｇ）と支持塩のアンモニウムボロジサリチ
レート約０．０２ｍｏｌ　　（６，０ｇ）とを溶解した
電解液中で、−４３℃、　　１０　ｍＡ／ｃＪの電流を
１０分間流して行なった。

電解酸化重合処理後、再化成処理をなし、再化成を終え
た箔を純水で洗浄、乾燥し、グラファイト層・銀ペース
ト層を順にディップ法で形成した後、銀ペーストで陰極
リードを引出し、コンデンサ素子とする。第２図が断面
図で、１がアルミニウムエツチド箔で先端が陽極リード
になっている。

コンデンサ構成要素部は、アルミニウム酸化ＷＡ２゜ポ
リピロール膜３．グラファイト層４．銀ペースト層５か
らなり、銀ペースト６によって陰極リード７が接続され
ている。８はレジスト層である。

上記製造工程において、電解酸化重合処理における重合
条件を変化して、最適の条件を求めた。

温度は一４３℃一定とするが、電解槽１１内において、
−電解液１０の温度の均一化のために、ファン１３を定
期的に回転させる。重合条件として、電解？＆１０の攪
拌状態で電解を開始した場合、電解液１０の静止状態で
電解を開始した場合とにわけ、さらに静止状態の場合に
は電解開始時間を細かく分けて検討した。結果を第１表
に示す。

第１表 特性としては、リード付は後に、電圧６．３■を印加し
、リーケージ電流が０．３μＡ以上となるものをＬＣ不
良として、各条件につき、５０ケのサンプルにつき、Ｌ
Ｃ不良率（％）として表示した。ポリマー薄膜形成後の
工程はすべて同一であり、また他の工程で、特にポリマ
ー薄膜の特性に影響を与えないように考慮している。第
１表において、ファン１３を回転中にサンプルを電解槽
１１にセットし、すみやかに電源を印加し、重合を開始
した場合（Ｎｌｌｌ）、１００％のＬＣ不良率となる。

電解酸化重合後、サンプルを目視すると、形成された膜
は欠陥が多（、一様でない。

次に、電解液１０が静止状態、ファン１３の回転がとま
り、電解液１０が静止してから、サンプルをセットし、
その重合開始時間をそれぞれ変えた場合を隘２〜ｒｈ５
に示す。ファン１３を止めると、電解槽１１には陰極１
４が複数個あり、隔壁となっているので、比較的早く静
止状態になる。

隘２〜隘５に顕著に実証されたように、重合開始時間が
遅くなると、ＬＣ不良率がそれとともに増大する。なお
、隘６はあらかじめ、電源をアルミニウムエツチド箔１
に印加しておいて、セ、ツトするもので、重合開始時間
が０秒に近いものに相当する。

上記の結果について、電解液１０の攪拌の場合の不良は
、重合のための分子堆積が乱されるためであるが、静止
状態の開始時間による劣化原因は明確でない。しかし、
実験的にはきわめて確実であり、なるべ（早く電解酸化
重合を開始するようにする必要がある。許容開始時間は
、コンデンサの定格を考慮して実験的に定めるようにす
ればよく、設備上の問題がなければ、サンプルをあらか
じめ電源に接続しておいて、電解槽１１に静止状態でセ
ットするようにすればよい。

上記実施例における電解液として、アセトニトリルを溶
媒とし、ピロールおよび支持塩としてアンモニウムボロ
ジサリチレートを用いたが、複素環式化合物として、フ
ラン、チオフェンなどを用い、また支持塩として他の一
般的もなのを用いてもポリマー薄膜形成条件については
同様である。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、複素環式化合物のポリマー薄膜
を半導体層とする固体電解コンデンサにおいて、ポリマ
ー薄膜を形成する電解酸化重合の条件として、電解液を
静止状態にしておき、電解液中に陽極体をセントしてか
ら、可及的にすみやかに重合を開始することが必要であ
ることがわかった。このような条件で形成した半導体層
を有する固体電解コンデンサは特性上問題がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電解酸化重合を行なう電解槽の１例、第２図
は、実施例の固体電解コンデンサの断面図である。 １−アルミニウムエツチド箔、 ２−・アルミニウム酸化膜、 ３−ポリピロール膜、　　４−グラファイト層、５−８
艮ペ一スト層、　　６−１艮ペースト、７−陰極リード
、　　８−　レジスト層、１０−・−電解酸化重合液（
電解液）、１１−・・電解槽、　　１２・−冷却バイブ
、１３−・−・ファン、　　１４−陰極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複素環式化合物のポリマー薄膜を半導体層とする固体
   電解コンデンサにおける、低温の電解酸化重合によるポ
   リマー薄膜の形成において、 前記重合反応が、液撹拌手段を設けた電解槽において電
   解液が静止している状態において、かつ陽極体を電解液
   に浸漬後すみやかに反応を開始させるものであることを
   特徴とする固体電解コンデンサの半導体層形成方法。