JP2001203128A

JP2001203128A - 固体電解コンデンサの製造方法

Info

Publication number: JP2001203128A
Application number: JP2000008889A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kawahito; 一雄川人; Yoshiro Maruhashi; 吉郎丸橋; Yoshihiro Watanabe; 善博渡辺
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体酸化皮膜層および外装樹脂のクラック
の発生を防ぎ、漏れ電流およびＥＳＲ特性の優れた固体
電解コンデンサを得ることを目的とする。【解決手段】陽極体２の表面に誘電体酸化皮膜層３、
固体電解質層４、陰極層５を順次形成し、上記陽極体２
の陽極導出線１が表出する部分を熱硬化性樹脂６で固定
してコンデンサ素子７とし、このコンデンサ素子７の陽
極導出線１に接続された陽極端子８と陰極層５に接続さ
れた陰極端子１０の少なくとも一部が外表面に露呈する
ように絶縁性の外装樹脂１１で被覆形成する固体電解コ
ンデンサの製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導電性高分子の固体
電解質層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、固体電解
コンデンサを構成する陽極の表面状態、誘電体酸化皮膜
の形成方法、固体電解質層の開発および改善、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２は代表的な固体電解コンデンサの構成
を示す断面図である。陽極導出線２１をその一部が表出
するように埋設したアルミニウムやタンタル等の弁金属
の焼結体からなる陽極体２２の表面に、陽極酸化法によ
り形成された誘電体酸化皮膜層２３が形成されている。
上記陽極導出線２１の一部にフッ素樹脂などの絶縁体２
７を形成した後、この陽極体２２の表面にＭｎ、Ｐｂな
どの遷移金属酸化物を用いた固体電解質層２４、カーボ
ン層及び銀ペースト層からなる陰極層２５を順次形成し
てコンデンサ素子２６とし、このコンデンサ素子２６の
陽極導出線２１に接続された陽極端子２８と陰極層２５
に導電性接着剤２９を介して接続された陰極端子３０の
少なくとも一部が外表面に露呈するように上記コンデン
サ素子２６を絶縁性の外装樹脂３１で被覆して固体電解
コンデンサが構成されている。

【０００５】上記固体電解質層２４の特性を改善したも
のとして、電荷移動錯体であるＴＣＮＱ塩を利用した有
機半導体コンデンサや複素環式化合物であるピロール、
チオフェン、アニリンなどを重合して導電化してなる導
電性高分子を利用した固体電解コンデンサが実用化され
てきている。

【０００６】このような固体電解コンデンサは、導電性
高分子の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等価直列抵抗（以下、ＥＳＲ
と記す）特性の低減化を図ることができるとされてい
る。

【０００７】また、この導電性高分子の固体電解質層２
４の形成方法としては、例えば米国特許第４６９７００
１号明細書並びに図面に開示されているように、多孔質
のコンデンサ素子を、モノマーを含むモノマー溶液と酸
化剤を含む酸化溶液に個々に繰り返し浸漬することによ
り、多孔質体の内部に導電性高分子の固体電解質層２４
を形成される方法が提案されている。

【０００８】また、上記陽極導出線２１の一部に絶縁体
２７を形成する方法としては、特開平１−１０５５２３
号公報、特開平３−７８２２２号公報に開示されている
ように、化学酸化重合後の電解酸化重合の形成を容易に
することと、陽極リードと陰極になる固体電解質の接触
問題を低減する目的で、陽極リードを接続した焼結体素
子の表面に誘電体酸化皮膜を形成した後、陽極リードに
形成された誘電体酸化皮膜の一部分を絶縁性高分子など
の絶縁体で被覆してから導電性高分子を化学酸化重合お
よび電解酸化重合して固体電解質層を形成する提案がさ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記陽
極体２２の表面に誘電体酸化皮膜層２３、固体電解質層
２４、陰極層２５が形成されたコンデンサ素子２６を、
陽極端子２８および陰極端子３０の少なくとも一部が外
表面に露呈するように絶縁性の樹脂などでモールド成形
して外装を形成する際、このモールド成形時の圧力や熱
により、陽極端子２８を通じてコンデンサ素子２６の内
部の誘電体酸化皮膜層２３に欠陥が生じたり、陽極導出
線２１と陽極体２２の接触部に隙間ができてしまうとい
う課題があった。

【００１０】上記コンデンサ素子２６の内部の誘電体酸
化皮膜層２３に生じた欠陥は、高温・高湿中に長時間曝
し、拡散によって内部に水分を浸入させた後、定格電圧
以上の電圧を印加してエージングを行うことにより修復
を図ることはできるが、修復後の水分の除去方法に問題
があり、水分の除去中に誘電体酸化皮膜層２３や外装樹
脂３１の一部にクラックが生じたりして、逆にＥＳＲ特
性、漏れ電流が増加する問題を有していた。

【００１１】また、上記陽極導出部２１と陽極体２２の
接触部に隙間ができてしまう問題については、完全な対
策手法はなく、モールド成形時の条件を最適化すること
により対策を講じているのが現状である。

【００１２】一方、上記特開平１−１０５５２３号公
報、特開平３−７８２２２号公報に開示された技術では
陽極導出線を固定するという記載はなく、陽極導出線に
形成された誘電体酸化皮膜の一部分を絶縁性高分子など
の絶縁体で被覆するだけでは、外装樹脂を成形する際の
圧力や熱による誘電体酸化皮膜層の欠陥や陽極導出線と
焼結体の接触部に隙間ができてしまうという問題につい
ての解決はできないものであった。

【００１３】本発明はこのような従来の課題を解決し、
誘電体酸化皮膜層および外装樹脂のクラックを防ぎ、漏
れ電流およびＥＳＲ特性の優れた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。

【００１４】

【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、陽極体から表出した陽極導出線を陰極層の
形成した後に熱硬化性樹脂で固定する方法としたもので
ある。

【００１５】この方法とすることにより、誘電体酸化皮
膜や外装樹脂のクラックを防ぎ、漏れ電流、ＥＳＲ特性
の優れたものとすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、陽極体の表面に誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、
陰極層を順次形成し、上記陽極体の陽極導出線が表出す
る部分を熱硬化性樹脂で固定してコンデンサ素子とする
固体電解コンデンサの製造方法としたものである。この
方法により、陽極導出線が熱硬化性樹脂で固定されて固
定強度が高められることから、陽極導出線が外装樹脂の
成形圧力に耐えることができるので、誘電体酸化皮膜層
および外装樹脂のクラックがなくなり、漏れ電流および
ＥＳＲ特性の優れた固体電解コンデンサを得ることがで
きるものである。

【００１７】請求項２に記載の発明は、固体電解質層と
して、複素環式モノマーを化学酸化重合することにより
形成する導電性高分子の固体電解質層であるもので、比
較的簡単な生産設備で、導電性の高い導電性高分子の固
体電解質層を形成させることができるので、特にＥＳＲ
特性に優れた固体電解コンデンサを得ることができる。

【００１８】請求項３に記載の発明は、ＮａおよびＣｌ
イオンの総含有量が１０ｐｐｍ以下からなる絶縁性の高
いエポキシ樹脂からなり、この形成方法は熱硬化性樹脂
の粘度が１００〜５００ポイズのものを、塗布量１５〜
５０ｍｇ／ｃｍ²の範囲で塗布して乾燥する方法とした
もので、固体電解質層の劣化や陽極導出部の腐食を防止
し、陽極体の陽極導出線が表出する部分を確実に固定さ
せることができるので、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。

【００１９】請求項５に記載の発明は、陽極導出線を陽
極端子に接続するときに、陽極導出線が陽極端子と接続
される部分に被覆された熱硬化性樹脂を除去し、この除
去部分を陽極端子と接続するようにした方法としたもの
で、熱硬化性樹脂を塗布する際、場合によっては陽極導
出線と陽極端子の接続部分にまで塗布されて接触抵抗が
高くなるので、この熱硬化性樹脂を除去することによ
り、確実に接触抵抗をより小さくすることができる。

【００２０】請求項６に記載の発明は、熱硬化性樹脂の
一部の除去をレーザー照射を用いて除去するものであ
り、生産性よく確実に除去できる。

【００２１】以下、本発明の実施の形態を詳細に説明す
る。

【００２２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１により得られた固体電解コンデンサの構成を示す断
面図である。同図において、まず、陽極導出線１をその
一端部が表出するように埋設したタンタル粉末の成形体
を焼結して陽極体２を得る。次に、この陽極体２の表面
に誘電体酸化皮膜層３、導電性高分子からなる固体電解
質層４、カーボン層および銀ペースト層からなる陰極層
５を順次形成する。その後陽極体２の陽極導出線１が表
出する表面部分を熱硬化性樹脂６で固定してコンデンサ
素子７を得る。次に、陽極導出線１に陽極端子８を接続
し、また、コンデンサ素子７の陰極層５に導電性接着剤
９を介して陰極端子１０を接続して、最後に、この陽極
端子８と陰極端子１０の一部が露呈するようにして外装
樹脂１１で被覆形成して固体電解コンデンサを得る。

【００２３】また、得られた固体電解コンデンサは、よ
り性能を向上させる目的で、高温・高湿中に長時間曝
し、拡散によって内部に水分を浸入させた後、定格電圧
以上の電圧を印加してエージングを行い、その後乾燥に
より水分を除去して完成品が得られる。

【００２４】上記導電性高分子からなる固体電解質層４
の形成方法としては、誘電体酸化皮膜層３が形成された
陽極体２の表面に、複素環式モノマーを含有する重合溶
液と酸化剤を含有する酸化溶液を個々に含浸させて、洗
浄、修復化成する工程を複数回繰り返し行って固体電解
質層４を形成するか、または、複素環式モノマーと酸化
剤を含有する混合溶液を含浸させる工程を複数回繰り返
し行って固体電解質層４を形成する。或いは、複素環式
モノマーを含有する重合溶液と酸化剤を含有する酸化溶
液とを個々に含浸させて、洗浄、修復化成する工程を複
数回繰り返し行った後、複素環式モノマーと酸化剤を含
有する混合溶液を含浸させる工程を複数回繰り返し行っ
て固体電解質層４を形成することもできる。

【００２５】なお、複素環式モノマーとしては、例えば
ピロール、チオフェン、アニリン、フランのいずれか
で、好ましくはピロールおよび３．４−エチレンジオキ
シチオフェンのモノマーで、これらは化学酸化重合する
際比較的容易に導電性の高い固体電解質層４を得ること
ができる。

【００２６】酸化剤としては、例えば第２鉄塩、過硫酸
塩、過マンガン酸塩、過酸化水素などが用いられ、好ま
しくは硫酸鉄、ｐ−トルエンスルホン酸第２鉄が用いら
れる。

【００２７】また、上記熱硬化性樹脂６を形成する方法
としては、例えばペースト状のエポキシ樹脂を陽極体２
の陽極導出線１が表出する部分にディスペンサーなどで
塗布して乾燥させ硬化させる。熱硬化性樹脂６は陽極導
出線１および固体電解質層４と接触するため、高い絶縁
性を有し、かつ腐食性物質をできるかぎり含まないのが
好ましい。従って、熱硬化性樹脂６はＮａおよびＣｌイ
オンの総含有量が１０ｐｐｍ以下のものが良い。１０ｐ
ｐｍを越えると陽極導出線１の腐食や、コンデンサとし
て漏れ電流およびＥＳＲ特性が高くなる。

【００２８】上記熱硬化性樹脂６の塗布において、樹脂
の粘度が１００〜５００ポイズのものを、塗布量１５〜
５０ｍｇ／ｃｍ²の範囲で塗布する。この塗布量にする
ことにより、陽極体２の陽極導出線１が表出する表面部
分に均一に塗布することができて、硬化させた後の陽極
導出線１の固定強度を高めることができる。

【００２９】なお、上記塗布量において、粘度が１００
〜５００ポイズから外れると塗布量を１５〜５０ｍｇ／
ｃｍ²の範囲にコントロールすることが難しくなり、陽
極導出線１の固定強度を高めることができなくなる。ま
た、塗布量が１５ｍｇ／ｃｍ ²未満では、陽極体２の陽
極導出線１が表出する部分の固定強度が不十分になり、
外装樹脂１１の成形圧力により誘電体酸化皮膜層３およ
び外装樹脂１１にクラックが生じてしまう。さらに、塗
布量が５０ｍｇ／ｃｍ²を越えると、コンデンサ素子７
の周辺部まで付着されてしまい、後工程の作業性が悪く
なり、規定の外形寸法に収まらなくなる。

【００３０】以上のように、第１の実施の形態によれば
陽極導出線１が熱硬化性樹脂６で陽極体２に固定されて
固定強度が高められることから、陽極導出線１が外装樹
脂１１の成形圧力に耐えることができて、誘電体酸化皮
膜層３および外装樹脂１１のクラックがなくなり、漏れ
電流およびＥＳＲ特性の小さい固体電解コンデンサを得
ることができるものである。

【００３１】（実施の形態２）上記実施の形態１におい
て、陽極導出線１と陽極端子８の接続を予め陽極導出線
１が陽極端子８と接続される部分に付着した熱硬化性樹
脂６を除去して陽極導出線１の表面を露出させた後、こ
の露出した陽極導出線１と陽極端子８とを接続した以外
は実施の形態１と同様にして固体電解コンデンサを得
た。

【００３２】この除去方法としては、加熱による除去が
好ましく、レーザー照射、熱風加熱などによる除去を用
いることができる。

【００３３】この第２の実施の形態により、陽極導出線
１と陽極端子８の接触抵抗がより小さくなり、固体電解
コンデンサのＥＳＲ特性をより低減させることができ
る。

【００３４】以下、本発明の具体的な実施例について説
明する。

【００３５】（実施例１）まず、タンタル粉末をタンタ
ルリード線からなる陽極導出線の一部が表出するように
成形した後、焼結して厚み１．４ｍｍ、幅３．０ｍｍ、
長さ３．８ｍｍの陽極体を得た。この陽極体の表面をリ
ン酸水溶液を用いて化成電圧２０Ｖで化成して誘電体酸
化皮膜を形成した。

【００３６】次に、この陽極体をエチレングリコールを
１０ｗｔ％含有する水溶液に複素環式モノマーとしてピ
ロールを１．０ｍｏｌ／ｌ、ドーパントとしてアルキル
ナフタレンスルホン酸ナトリウムを０．２５ｍｏｌ／ｌ
となるように調整した重合溶液に５分間浸漬して引き上
げ、直ちにエチレングリコールを１０ｗｔ％含有する水
溶液に酸化剤として硫酸鉄（III）を０．７５ｍｏｌ／
ｌとなるように調整した酸化溶液に１０分間浸漬して引
き上げた後、この陽極体を洗浄して修復化成し乾燥（１
００℃）を行った。この一連の操作を１０回繰り返して
導電性高分子の固体電解質層を形成した。

【００３７】次に、この固体電解質層の表面にカーボン
層、銀層を順次形成してコンデンサ素子を得た。

【００３８】次に、このコンデンサ素子の陽極導出線が
表出した部分に、粘度が１００ポイズのエポキシ樹脂
（Ｎａイオンの含有量１ｐｐｍ、Ｃｌイオンの含有量５
ｐｐｍ）を注射器の付いたディスペンサーを用いて、１
５ｍｇ／ｃｍ²を塗布して乾燥させて硬化させた。その
後、陽極導出線と陽極端子を接続し、また、コンデンサ
素子の陰極層に導電性接着剤を介して陰極端子を接続し
て、この陽極端子と陰極端子の一部が露呈するように外
装樹脂で被覆形成した。最後に、高温・高湿中に２４時
間曝し、拡散によって内部に水分を浸入させた後、２５
Ｖの電圧を印加してエージングを行い、その後１００℃
から徐々に高くして１５０℃まで乾燥して水分を除去し
てタンタル固体電解コンデンサを作製した（Ｄサイズ：
７．３×４．３×２．８ｍｍ）。

【００３９】（実施例２）上記実施例１において、エポ
キシ樹脂の塗布量を５０ｍｇ／ｃｍ²とした以外は実施
例１と同様にしてタンタル固体電解コンデンサを作製し
た。

【００４０】（実施例３）上記実施例１において、エポ
キシ樹脂の粘度が５００ポイズで塗布量を１５ｍｇ／ｃ
ｍ²とした以外は実施例１と同様にしてタンタル固体電
解コンデンサを作製した。

【００４１】（実施例４）上記実施例１において、エポ
キシ樹脂の粘度が５００ポイズで塗布量を５０ｍｇ／ｃ
ｍ²とした以外は実施例１と同様にしてタンタル固体電
解コンデンサを作製した。

【００４２】（実施例５）上記実施例１において、エポ
キシ樹脂のＮａイオンの含有量とＣｌイオンの含有量を
それぞれ５ｐｐｍ、５ｐｐｍのものを用いた以外は実施
例１と同様にしてタンタル固体電解コンデンサを作製し
た。

【００４３】（実施例６）上記実施例１において、陽極
導出線と陽極端子の接続を予め陽極導出線の陽極端子を
接続する部分に付着したエポキシ樹脂を、レーザー照射
（条件：ＯＮ時間８ｍｓｅｃ−ＯＦＦ時間３００ｍｓｅ
ｃを数回繰り返してトータルの熱量を１０Ｗとした）し
て除去した。その後、陽極導出線のレーザー照射した部
分と陽極端子を接続した以外は実施例１と同様にしてタ
ンタンル固体電解コンデンサを作製した。

【００４４】（比較例１）上記実施例１において、エポ
キシ樹脂を塗布する工程を除いた以外は実施例１と同様
にしてタンタル固体電解コンデンサを作製した。

【００４５】（比較例２）上記実施例１において、エポ
キシ樹脂の塗布量を１０ｍｇ／ｃｍ²とした以外は実施
例１と同様にしてタンタル固体電解コンデンサを作製し
た。

【００４６】（比較例３）上記実施例１において、エポ
キシ樹脂の塗布量を５５ｍｇ／ｃｍ²とした以外は実施
例１と同様にしてタンタル固体電解コンデンサを作製し
た。

【００４７】（比較例４）上記実施例１において、エポ
キシ樹脂のＮａイオンの含有量とＣｌイオンの含有量を
それぞれ５ｐｐｍ、１０ｐｐｍのものを用いた以外は実
施例１と同様にしてタンタル固体電解コンデンサを作製
した。

【００４８】以上のように作製した本発明の実施例１〜
６と比較例１〜４のタンタル固体電解コンデンサについ
て、１２０Ｈｚでの静電容量、１００ｋＨｚでのＥＳＲ
特性、漏れ電流値（定格電圧印加後３０秒値）、エージ
ング後のショート数、陽極導出線と陽極端子の接触抵抗
を比較した結果を（表１）に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】なお、試験個数は各５０個であり、ＥＳ
Ｒ、漏れ電流、接触抵抗の値は、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。

【００５１】（表１）から明らかなように、本発明の実
施例１〜５のタンタル固体電解コンデンサは、比較例１
のタンタル固体電解コンデンサに比べて、コンデンサ素
子のタンタルリード線からなる陽極導出線が表出した部
分に、エポキシ樹脂を塗布して乾燥させて硬化させるこ
とにより、ＥＳＲ特性、漏れ電流特性が向上し、エージ
ング後のショート数を激減させることができる。

【００５２】また、本発明の実施例１および実施例５と
比較例４のタンタル固体電解コンデンサは、エポキシ樹
脂のＮａイオンおよびＣｌイオンの含有量を変えたもの
であるが、ＮａイオンおよびＣｌイオンの総含有量が１
０ｐｐｍを越えると、ＥＳＲ特性および漏れ電流特性が
高くなり、エージング後のショート数も増えて、静電容
量は低い。

【００５３】また、本発明の実施例１〜４と比較例２お
よび比較例３のタンタル固体電解コンデンサは、エポキ
シ樹脂の塗布量を変えたものであるが、塗布量を１５〜
５０ｍｇ／ｃｍ²の範囲から外れると、ＥＳＲ特性およ
び漏れ電流特性が高くなり、エージング後のショート数
も増えて、静電容量も低い。

【００５４】さらに、本発明の実施例６のタンタンル固
体電解コンデンサは、予め、陽極導出線の陽極端子を接
続する部分に付着したエポキシ樹脂をレーザー照射して
除去することにより接触抵抗が低くなり、実施例１〜５
のタンタル固体電解コンデンサに比べて、静電容量が高
く、ＥＳＲ特性および漏れ電流特性を向上することがで
きる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように本発明は、陽極体の表面に
誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層を順次形成
し、上記陽極体の陽極導出線が表出する部分を熱硬化性
樹脂で固定してコンデンサ素子とする固体電解コンデン
サの製造方法であり、この方法により、陽極導出線が熱
硬化性樹脂で固定されて固定強度が高められることか
ら、陽極導出線が外装樹脂の成形圧力に耐えることがで
きるので、誘電体酸化皮膜層および外装樹脂のクラック
がなくなり、漏れ電流およびＥＳＲ特性の優れた固体電
解コンデンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１および実施の形態２の固
体電解コンデンサの構成を示す断面図

【図２】従来の固体電解コンデンサの構成を示す断面図

【符号の説明】

１陽極導出線２陽極体３誘電体酸化皮膜層４導電性高分子からなる固体電解質層５陰極層（カーボン層＋銀ペースト層）６熱硬化性樹脂７コンデンサ素子８陽極端子９導電性接着剤１０陰極端子１１外装樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極導出線をその一端部が表出するよう
に埋設したタンタル粉末の成形体を焼結した陽極体の表
面に、誘電体酸化皮膜層、固体電解質層、陰極層を順次
形成し、上記陽極体の陽極導出線が表出した部分を熱硬
化性樹脂で固定してコンデンサ素子とした後、このコン
デンサ素子の陽極導出線に接続された陽極端子と陰極層
に接続された陰極端子の少なくとも一部が外表面に露呈
するように絶縁性の外装樹脂で被覆する固体電解コンデ
ンサの製造方法。
【請求項２】固体電解質層として複素環式モノマーを
化学酸化重合することにより形成する導電性高分子の固
体電解質層である請求項１に記載の固体電解コンデンサ
の製造方法。
【請求項３】熱硬化性樹脂がＮａおよびＣｌイオンの
総含有量が１０ｐｐｍ以下からなるエポキシ樹脂である
請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】熱硬化性樹脂が１００〜５００ポイズの
粘度のものを塗布量１５〜５０ｍｇ／ｃｍ²の範囲で塗
布して乾燥する請求項１に記載の固体電解コンデンサの
製造方法。
【請求項５】陽極導出線の陽極端子への接続が、陽極
導出線に付着された熱硬化性樹脂の一部を除去し、この
陽極導出線の除去部分を陽極端子に接続する請求項１に
記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項６】熱硬化性樹脂の一部の除去がレーザー照
射を用いて除去する請求項５に記載の固体電解コンデン
サの製造方法。