JPS63268240A - 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、特にその耐電
圧特性、漏れ電流特性を改良するだめの方法に関するも
のである。

従来の技術 従来のこの種の固体電解コンデンサはタンタル。

ニオブ、チタン、アルミニウム等の皮膜形成性金属の陽
極体の表面を陽極酸化して誘電体酸化皮膜を形成し、次
いでその表面を硝酸マンガン水溶液で濡らし熱分解する
ことによって酸化皮膜上に二酸化マンガン半導体層を形
成し、次に再化成を行ない、熱分解の際の誘電体酸化皮
膜の劣化部分を修復した後、さらにグラファイト層、導
電性ペイント層、半田層を順次重ね、そして外部リード
を引き出し、金属ケースへの封入または樹脂外装被覆を
施して完成品としている。

この半導体としての二酸化マンガン層の形成に関しては
、従来より種々の工夫が施されており、例えば先に形成
された誘電体酸化皮膜をできるだけ傷めないようにする
べく熱分解条件を緩和する効果をもたらす物質を予じめ
硝酸マンガン溶液に加えたり、あるいは形成された二酸
化マンガンの改質をはかるべく多くの試みがだめされて
いる。

また、二酸化マンガン層の形成の際に種々のストレスを
受けて劣化した誘電体酸化皮膜を修復する再化成におい
ても、改良が施されており、例えば再化成液にイオン集
中を防ぐため各種増粘剤を添加したり、電解質濃度を検
討したり、捷だ二酸化マンガンを変質させず洗浄が容易
でかつ修復能力の高い電解質が選ばれている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の方法で作成された固体電解コンデ
ンサは、一般に耐電圧が低くバラツキも犬なるものがあ
った。さらに、漏れ電流特性においても、バラツキが大
きく、レベルが高いものであった。

以上の問題点はコンデンサの性能において重要な意味を
持っており、その信頼性への影響は極めて犬なるもので
ある。しかしながら、これらの問題点は、従来の製造方
法で作成される固体電解コンデンサとしては避けること
ができないものである。例えば、熱分解の際に受ける種
々のストレスに対して誘電体酸化皮膜が劣化する程度は
、各固体電解コンデンサ素子において大きなバラツキが
あり、それを修復する再化成における液抵抗が高いもの
であるため、修復される程度も各固体電解コンデンザ素
子において、バラツキは必然的に犬なるものと々ること
、また再化成において誘電体酸化皮膜を被覆している二
酸化マンガン層がこの状態では誘電体酸化皮膜の修復能
力はほとんどなく、むしろ誘電体酸化皮膜の劣化部分の
修復の妨５ヘーノ げになってし才うことなどが原因として上げられる。

問題点を解決するだめの手段 本発明はこのような問題点を改良するものであり、その
方法は固体電解コンデンサの製造に際し、二酸化マンガ
ン層を形成した後、温度○℃〜４０℃、相対湿度７０％
以上の雰囲気において、二酸化マンガンの化成能が最も
高い範囲で熱分解の際劣化した誘電体酸化皮膜の劣化部
分を、二酸化マンガン層を陰極、皮膜形成性金属を陽極
として固相陽極酸化を行ない劣化部分を直接二酸化マン
ガン層で修復する方法である。

作用 本発明はこのように二酸化マンガンの化成性の最も発揮
できる雰囲気条件下で固体電解コンデンサの誘電体酸化
皮膜の劣化部分について、それを被覆している二酸化マ
ンガンで直接修復するものであり、本発明によれば従来
の製造方法における再化成液と比較して極めて低抵抗の
二酸化マンガンで誘電体酸化皮膜の劣化部分を修復する
だめ、６ヘーノ 再化成液中で皮膜修復する場合と比較し、各素子間に印
加される電圧差が小さく、各素子の誘電体酸化皮膜の劣
化部分局部を集中的に修復することが可能であり、完成
された固体電解コンデンサは耐電圧特性が優れバラツキ
も極めて小さく、また漏れ電流もバラツキが小さくレベ
ルも著しく低下することができるものである。このこと
は一般に固体電解コンデンサを使用する場合、定格電圧
を下回る軽減電圧で使用し、その信頼性の向上が図られ
る。

実施例 以下、本発明の一実施例につき図面を用いて説明する。

第１図は硝酸マンガンを熱分解することにより形成され
た二酸化マンガンを粉砕して粉末とし、その粉末を用い
てタンタル線１が埋めこまれた状態に成形された成形体
２である。この成形体２において、第２図に示すように
タンタル線１を陽極、二酸化マンガンの成形体２を陰極
とし、雰囲気温度２℃において湿度を種々変化させ、電
圧を毎分７　ｂ−＞ ２ｖの定速電圧上昇法で電圧印加した場合の電流−電圧
特性を示したのが第３図である。なお、第２図において
、３は導電板である。

この第３図から判るように湿度７Ｑ％以上からは電圧上
昇にともない電流がピーク値を示して降下しており、固
相陽極酸化が効率よく進行し、高い破壊電圧を示してい
ることが判る。

丑だ、同様に第４図は雰囲気温度を５０℃とし、湿度を
種々変化させた場合の電流−電圧特性である。この第４
図から判るように雰囲気温度が５０℃では湿度が高くな
っても電圧が上昇するにともない電流は増加するのみで
あり、固相陽極酸化が起ったとしても、効率は極めて悪
いものであることが判る。

このようにして温度、湿度をパラメータとして雰囲気を
種々変化させ、その雰囲気中でタンタル線を二酸化マン
ガンで化成し、その破壊電圧値を示したのが第１表であ
る。第１表より判るように二酸化マンガンの化成能は温
度、湿度共に大きく影響されるが、二酸化マンガンの化
成能は温度は０℃以上、４０℃以下、湿度は７０％以上
で良好であることが判る。これは、おそらく二酸化マン
ガンが水分の吸着性に対して強い温度依存性を持ってい
るためか、あるいは温度が高くなると電解質としての半
導体二酸化マンガンの電子伝導性が増し、吸着水分を活
性化しイオン化する能力が極端に低下するためと考えら
れる。

第　　　１　　　表 次に、本発明の具体的実施例について説明する。

〔実施例１〕 重量９０　ｍｆのタンタル焼結体を１０％リン酸９′・
−７ 水溶液中で１００Ｖ、３時間の陽極酸化を行ない誘電体
酸化皮膜を形成する。その後、比重１．３５（３０℃）
の硝酸マンガン水溶液を含浸し、温度２５０℃、時間１
０分にて熱分解する。この含浸−熱分解操作を適宜再化
成と組み合せながら数回性なう。さらに、比重１．８５
（６０℃）の硝酸マンガン水溶液を含浸し、同様に熱分
解を打力い、二酸化マンガン層を形成し再化成を行なう
。次に、雰囲気温度２℃、相対湿度７０％の環境条件下
に約３Ｑ分間放置後、タンタルを陽極、二酸化マンガン
を陰極として８０Ｖの電圧を３０分間印加する。次に、
従来の製造方法に従ってグラファイト層、銀層、半田層
、外部引き出しリードを設け、樹脂外装を施し完成品と
する。

このものについて耐電圧特性、漏れ電流特性。

静電容量、損失を本発明の方法を実施しない以外は全く
同様に作成した従来品と比較した。この結果を示すのが
第６図、第６図および第２表の実施例／ＩＧ、　１であ
る。なお、第５図が耐電圧特性、第６図が漏れ電流特性
、第２表が静電容量、損失特性を示す。

この第５図、第６図および第２表より明らかなように、
静電容量、損失特性には何の影響もなく、耐電圧特性、
漏れ電流特性に顕著な改良効果が得られている。

第　　　２　　　表 〔実施例２〕 実施例１と全く同様にして二酸化マンガン層を形成し、
さらにカーボン層を設けた後、雰囲気温度２６℃、相対
湿度９８％の環境条件下に約３０分間放置し、タンタル
を陽極、カーボン層を陰極として電圧８０Ｖを３０分間
印加した。その他は、従来法と全く同条件にて固体電解
コンデンサを作成して特性を比較した。この結果を第５
図、第６図および第２表の実施例７＋；２に示す。

１１　へ−／゛ 実施例１と同様に静電容量、損失には差異は認められず
、耐電圧特性、漏れ電流特性の顕著な改良が加えられた
ことが判る。

〔実施例３〕 実施例１と全く同様にして、二酸化マンガン層を形成し
、さらにカーボン層、銀層を設けた後、雰囲気温度４０
℃、相対湿度７０％の環境条件下に約３０分放置し、タ
ンタルを陽極、銀層を陰極として電圧８０Ｖを約３０分
間印加した。その他は従来法を全く同条件にて、固体電
解コンデンサを作成して特性を比較した。この結果を第
５図。

第６図および第２表の実施例Ｓ３に示す。

静電容量、損失には差異は認められず、耐電圧特性、漏
れ電流特性の顕著な改良が加えられたことが明らかであ
る。

〔実施例４〕 実施例１と全く同様にして二酸化マンガン層を形成し、
さらにカーボン層、銀層、半田層を設けた後、雰囲気温
度４０℃、相対湿度９８％の環境条件下に約３０分間放
置し、タンタルを陽極、半田層を陰極として電圧ＳＯＶ
を３０分間印加した。

その他は、従来法と全く同条件にて固体電解コンデンサ
を作成して特性を比較した。この結果を第５図、第６図
および第２表の実施例部４に示す。

静電容量、損失には差異が認められず、耐電圧特性、漏
れ電流特性の顕著な改良が加えられたことが明らかであ
る。

〔実施例５〕 実施例１と全く同様にして二酸化マンガン層を形成し、
さらにカーボン層、銀層、半田層を設け、タンタル陽極
リードより外部引き出し陽極リード線を溶接することに
より引き出し、半田層より半田付にて外部引き出し陰極
リード線を引き出した後、雰囲気温度２℃、相対湿度９
８％の環境条件下にて約３０分放置し、陽極リードを陽
極、陰極リードを陰極として電圧８０Ｖを３０分間印加
した他は全〈従来例と同条件にて固体電解コンデンサを
作成し、特性を比較した。この結果を第５図。

第６図および第２表の実施例部５に示す。

静電容量、損失には差異は認められず耐電王将性９漏れ
電流特性の顕著な改良が加えられたことが明らかである
。

〔実施例６〕 実施例１と全く同様にして二酸化マンガン層を形成し、
外部リード引き出し工程まで全〈従来例と同条件にて作
成した後、シリコン系下塗り樹脂層を設け、雰囲気温度
３０℃、相対湿度９８％の環境条件下にて約５時間放置
し、陽極リード線を陽極、陰極リード線を陰極として電
圧ＳＯＶを３０分間印加した。その他は従来例と同条件
にて固体電解コンデンサを作成し特性を比較した。この
結果を第６図、第６図および第２表の実施例部５に示す
。

上記実施例の場合と同様に静電容量、損失には差異は認
められず、耐電圧特性、漏れ電流特性の解コンデンサの
耐電圧特性、漏れ電流特性を改善することができひいて
はタンタル粉末等の材料削減にもつながり本発明の工業
的価値は高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はタンタル線を埋めこんだ二酸化マンガンの成形
体を示す概略図、第２図はその成形体を用いた固相陽極
酸化方法を示す構成図、第３図は雰囲気温度２℃におけ
る定速電圧上昇法による固相陽極酸化の電流−電圧特性
を示す特性図、第４図は雰囲気温度５０℃における定速
電圧上昇法による固相陽極酸化の電流−電圧特性を示す
特性図、第６図および第６図は本発明の製造方法を実施
した固体電解コンデンサの耐電圧特性、漏れ電流特性を
従来品と比較して示す図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名綜　
　　　　　　　−ヨ１樽

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）皮膜形成性金属を陽極体とし、その表面に誘電体
   酸化皮膜を形成し、その上に二酸化マンガン層、陰極層
   を順次積層して形成することにより素子を構成する固体
   電解コンデンサの製造方法において、二酸化マンガン層
   を形成した後における工程段階で０℃以上４０℃以下の
   温度、７０％以上の相対湿度の雰囲気中で前記皮膜形成
   性金属を陽極、前記二酸化マンガン層側を陰極として電
   圧を印加する電圧印加処理を施こすことを特徴とする固
   体電解コンデンサの製造方法。
2. （２）電圧印加処理を二酸化マンガン層を形成し、再化
   成を行なった後に行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
3. （３）電圧印加処理を陰極層を形成した後に行なうこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の固体電解コ
   ンデンサの製造方法。
4. （４）電圧印加処理を素子の外装を行なった後に行なう
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の固体電
   解コンデンサの製造方法。
5. （５）皮膜形成性金属がタンタルである特許請求の範囲
   第１項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。