JP2001167984A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＳＲ特性および漏れ電流特性が低く、製造
歩留まりの良い固体電解コンデンサが得られる固体電解
コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 弁作用を有する金属からなる陽極体の表
面に誘電体酸化皮膜層および導電性高分子からなる固体
電解質層を順次形成し、この固体電解質層上にカーボン
を含み且つ表面張力が２０ｄｙｎ／ｃｍ〜５０ｄｙｎ／
ｃｍの溶液を含浸してカーボン層を形成するようにした
固体電解コンデンサの製造方法とすることにより、導電
性高分子からなる固体電解質層とカーボンを含む溶液と
の親和性が向上し、固体電解質層上に均質で一定厚みの
カーボン層を形成することができるので、ＥＳＲ特性、
漏れ電流特性に優れ、歩留まりを向上させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固体電解コンデンサ
の製造方法に関し、特に導電性高分子の固体電解質を用
いた固体電解コンデンサの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器のポータブル化、高速化
に伴い、電子部品である固体電解コンデンサにも小型高
性能化が求められてきている。

【０００３】この市場の要求に応えるために陽極の表面
状態、酸化皮膜の形成方法、固体電解質層の開発、改
善、陰極の表面状態、コンデンサ素子の構造などさまざ
まな角度から検討がなされている。

【０００４】図１は代表的な固体電解コンデンサ素子の
概略を示す断面図である。図１に示すように、アルミニ
ウムやタンタル等の弁作用を有するエッチングされた金
属箔や焼結体を陽極酸化して誘電体酸化皮膜層１２を形
成した陽極体１１の表面に、導電性高分子の固体電解質
層１３を形成し、この固体電解質層１３の表面にカーボ
ン層１４及び銀層１５を順次積層して陰極層を形成し、
最後に樹脂モールドなどで外装部（図示せず）を形成し
て構成されている。なお、１６は陽極導出線、１７は陰
極引出線である。

【０００５】上記固体電解質層１３は、電荷移動錯体と
してＴＣＮＱ塩を利用した有機半導体や複素環式化合物
であるピロール、チオフェン、フランなどを重合して導
電化してなる導電性高分子などが用いられており、固有
抵抗が著しく低いという特徴を有するため、固体電解コ
ンデンサの低インピーダンス（以下、ＥＳＲと記す）化
には有力な固体電解質層とされている。

【０００６】また、陰極層は固体電解質層１３上にカー
ボン層１４、銀層１５を順次形成することにより構成さ
れており、上記カーボン層１４にはカーボンと凝集安定
剤を含有する水溶液が用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記固
体電解質層１３は複素環式化合物などの有機系材料から
構成されているので、この有機系材料からなる固体電解
質層１３上にカーボンと凝集安定剤を含む水溶液でカー
ボン層１４を形成する場合、水溶液の表面張力が高いた
め、カーボン層１４に斑を生じたり膜厚の薄い部分が生
じたりして、均質なカーボン層１４を形成するのに極め
て困難を有していた。そのため、固体電解コンデンサの
ＥＳＲ特性、漏れ電流特性の悪い製品が多く発生し、製
品の歩留まりが悪いという課題を有していた。

【０００８】本発明はこのような課題を解決し、ＥＳＲ
特性、漏れ電流特性が低く、製造工程での歩留まりを著
しく向上させることができる固体電解コンデンサの製造
方法を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、導電性高分子の固体電解質層上にカーボン
を含み且つ表面張力が２０ｄｙｎ／ｃｍ〜５０ｄｙｎ／
ｃｍの溶液を含浸させてカーボン層を形成する固体電解
コンデンサの製造方法としたものである。

【００１０】この本発明により、ＥＳＲ特性、漏れ電流
特性に優れ、製造工程での歩留まりを著しく向上させた
固体電解コンデンサを得ることができるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、弁作用を有する金属からなる陽極体の表面に誘電体
酸化皮膜層および導電性高分子からなる固体電解質層を
順次形成し、この固体電解質層上にカーボンを含み且つ
表面張力が２０ｄｙｎ／ｃｍ〜５０ｄｙｎ／ｃｍの溶液
を含浸させてカーボン層を形成し、このカーボン層上に
銀ペースト層を形成することによりコンデンサ素子を作
製した後、このコンデンサ素子を電極端子の一部が露出
するように外装樹脂で被覆する製造方法としたもので、
この方法により、導電性高分子からなる固体電解質層と
カーボンを含む溶液との親和性が向上し、固体電解質層
上に均質で一定厚みのカーボン層を形成することができ
るので、ＥＳＲ特性、漏れ電流特性に優れた固体電解コ
ンデンサを得ることができるという作用を有する。

【００１２】なお、上記カーボンとしては、グラファイ
トおよびカーボンブラックなどの微粒子を用いることが
できる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、カーボンを含む溶液がアルコールおよ
び界面活性剤の少なくとも１つ以上を添加したもので、
この方法により、溶液の表面張力が低くなり、均質で一
定厚みのグラファイト層を形成することができるという
作用を有する。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、アルコールがメタノール、エタノー
ル、プロパノール、ブタノールの少なくとも１種類以上
を含むようにしたもので、この方法により、請求項２と
同様の効果を得ることができるという作用を有する。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、界面活性剤が非イオン界面活性剤であ
る方法としたもので、この方法により、グラファイトと
の浸透性が良くなることから固体電解質層に緻密で均一
なグラファイト層を形成させることができるという作用
を有する。

【００１６】なお、非イオン界面活性剤としては、ポリ
エチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレング
リコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、
脂肪酸モノグリセリドなどを用いることができる。

【００１７】次に、本発明の具体的な実施の形態につい
て説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００１８】（実施の形態１）弁作用金属であるタンタ
ル粉末を厚み１．４ｍｍ、幅３．０ｍｍ、長さ３．８ｍ
ｍに加圧成形し、真空焼結して得られた多孔質の陽極体
の表面に、濃度が５重量％のリン酸水溶液中で２０Ｖの
陽極酸化を行って誘電体酸化皮膜層を形成した。

【００１９】次に、この陽極体を複素環式化合物である
ピロールとドーパントであるナフタレンスルホン酸ナト
リウムを含む水溶液に含浸させて引き上げた後、酸化剤
である塩化鉄とナフタレンスルホン酸ナトリウムを含む
水溶液に浸漬して化学酸化重合を行わせ、その後、酸化
剤の残渣をイオン交換水の流水中で洗浄して除去し、１
０５℃中で乾燥を行うという単位操作を１５回繰り返し
て導電性高分子からなる固体電解質層を形成した。

【００２０】次に、この固体電解質層が形成された陽極
体を、グラファイトと凝集安定剤およびエタノールを含
む水溶液（溶液の表面張力を２０ｄｙｎ／ｃｍになるよ
うにエタノールで調整した）に１分間浸漬した後乾燥す
ることでグラファイト層を形成し、続いて銀ペーストを
塗布して陰極層を形成したコンデンサ素子を得た。

【００２１】最後に、このコンデンサ素子を陽極導出線
および陰極導出線の一部を表出させるようにして樹脂な
どで外装部を形成して固体電解コンデンサを作製した
（Ｄサイズ：７．３×４．３×２．８ｍｍ）。

【００２２】（実施の形態２）上記実施の形態１におい
て、グラファイト層を形成する水溶液を表面張力が３５
ｄｙｎ／ｃｍになるようにエタノールで調整した水溶液
を用いた以外は実施の形態１と同様にして固体電解コン
デンサを作製した。

【００２３】（実施の形態３）上記実施の形態１におい
て、グラファイト層を形成する水溶液を表面張力が５０
ｄｙｎ／ｃｍになるようにエタノールで調整した水溶液
を用いた以外は実施の形態１と同様にして固体電解コン
デンサを作製した。

【００２４】（実施の形態４）上記実施の形態１におい
て、グラファイト層を形成する水溶液を表面張力が６０
ｄｙｎ／ｃｍになるようにエタノールで調整した水溶液
を用いた以外は実施の形態１と同様にして固体電解コン
デンサを作製した。

【００２５】（実施の形態５）上記実施の形態１におい
て、グラファイト層を形成する水溶液を表面張力が１０
ｄｙｎ／ｃｍになるようにエタノールで調整した水溶液
を用いた以外は実施の形態１と同様にして固体電解コン
デンサを作製した。

【００２６】（実施の形態６）上記実施の形態１におい
て、グラファイト層を形成する水溶液を表面張力が２０
ｄｙｎ／ｃｍになるようにブタノールで調整した水溶液
を用いた以外は実施の形態１と同様にして固体電解コン
デンサを作製した。

【００２７】（実施の形態７）上記実施の形態１におい
て、グラファイト層を形成する水溶液を表面張力が２０
ｄｙｎ／ｃｍになるようにポリエチレングリコール脂肪
酸エステルの非イオン界面活性剤で調整した水溶液を用
いた以外は実施の形態１と同様にして固体電解コンデン
サを作製した。

【００２８】（比較例）上記実施の形態１において、グ
ラファイト層を形成する水溶液をグラファイトと凝集安
定剤を含む水溶液（溶液の表面張力が８０ｄｙｎ／ｃ
ｍ）を用いた以外は実施の形態１と同様にして固体電解
コンデンサを作製した（Ｄサイズ：７．３×４．３×
２．８ｍｍ）。

【００２９】以上のように作製した本発明の実施の形態
１〜７と比較例の固体電解コンデンサについて、容量
（１ｋＨｚの静電容量値）、ＥＳＲ特性（１００ｋＨｚ
の等価直列抵抗値）、漏れ電流（定格電圧印加後６０秒
値）、エージング処理中のショート発生（不良）数を比
較した結果を（表１）に示す。

【００３０】なお、試験個数は各５０個であり、ＥＳ
Ｒ、漏れ電流は、ショート品を除いたサンプルについて
の平均値で示した。

【００３１】

【表１】

【００３２】（表１）から明らかなように、本発明の実
施の形態１〜３の固体電解コンデンサは、グラファイト
層を形成する水溶液の表面張力を変化させたものである
が、水溶液の表面張力が２０〜７０ｄｙｎ／ｃｍの範囲
の固体電解コンデンサは、ＥＳＲ特性、漏れ電流特性に
優れ、エージング処理中のショート発生（不良）数も無
かった。

【００３３】また、実施の形態４および５の固体電解コ
ンデンサは、グラファイト層を形成する水溶液の表面張
力を６０ｄｙｎ／ｃｍと１０ｄｙｎ／ｃｍにしたもの
で、実施の形態３および１の固体電解コンデンサに比べ
てＥＳＲ特性、漏れ電流特性はやや高くなる程度である
が、エージング処理中のショートが数個発生するので、
カーボン層を形成する水溶液の表面張力は２０〜５０ｄ
ｙｎ／ｃｍの範囲でなければならないことがわかる。

【００３４】さらに、実施の形態６の固体電解コンデン
サはブタノールで表面張力を調整したもの、実施の形態
７の固体電解コンデンサはアルコールの代わりにポリエ
チレングリコール脂肪酸エステルの非イオン界面活性剤
を用いたもので、いずれの固体電解コンデンサも比較例
の固体電解コンデンサに比べてＥＳＲ特性、漏れ電流特
性が優れている。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の固体電解コンデン
サの製造方法は、弁作用を有する金属からなる陽極体の
表面に誘電体酸化皮膜層および導電性高分子からなる固
体電解質層を順次形成し、前記固体電解質層上にカーボ
ンを含み且つ表面張力が２０ｄｙｎ／ｃｍ〜５０ｄｙｎ
／ｃｍの溶液を含浸してカーボン層を形成して、このカ
ーボン層上に銀層を形成することによりコンデンサ素子
を作製する製造方法としたもので、この方法により、導
電性高分子からなる固体電解質層とカーボンを含む溶液
との親和性が向上し、固体電解質層上に均質で一定の厚
みのカーボン層を形成することができるので、ＥＳＲ特
性、漏れ電流特性に優れ、製造工程での歩留まりを著し
く向上させた固体電解コンデンサを得ることができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な固体電解コンデンサ素子の概略を示す
断面図

【符号の説明】

１１ 陽極体 １２ 誘電体酸化皮膜層 １３ 固体電解質層 １４ カーボン層 １５ 銀層 １６ 陽極導出線 １７ 陰極導出線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁作用を有する金属からなる陽極体の表
   面に誘電体酸化皮膜層および導電性高分子からなる固体
   電解質層を順次形成し、この固体電解質層上にカーボン
   を含み且つ表面張力が２０ｄｙｎ／ｃｍ〜５０ｄｙｎ／
   ｃｍの溶液を含浸させてカーボン層を形成し、このカー
   ボン層上に銀ペースト層を形成することによりコンデン
   サ素子を作製した後、このコンデンサ素子を電極端子の
   一部が露出するように外装樹脂で被覆する固体電解コン
   デンサの製造方法。
2. 【請求項２】 カーボンを含む溶液がアルコールおよび
   界面活性剤の少なくとも１種類以上を添加したものであ
   る請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
3. 【請求項３】 アルコールがメタノール、エタノール、
   プロパノール、ブタノールの少なくとも１種類以上を含
   むものである請求項２に記載の固体電解コンデンサの製
   造方法。
4. 【請求項４】 界面活性剤が非イオン界面活性剤である
   請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。