JPH118165A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
固体電解コンデンサの製造方法Info
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Abstract
上げることにより、不良品の発生率を抑える。 【解決手段】 Al、Ta等の弁金属からなる陽極体の表
面に誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、
導電性高分子、有機半導体等の固体導電性有機材料から
なる陰極層を形成して、コンデンサ素子を完成させ、該
コンデンサ素子に対し、射出成形等により外殻を形成す
る固体電解コンデンサの製造方法に於て、本発明は、コ
ンデンサ素子に対して、エージング処理を行なった後
に、外殻を形成し、外殻形成後に再度エージング処理を
行なうことを特徴とする。
Description
た高性能固体電解コンデンサの製造方法に関するもので
あり、特に、製造過程におけるエージング工程に関する
ものである。
ミニウム)、Ta(タンタル)等の弁金属(valve meta
l)からなる陽極体の表面に、電解酸化処理にて誘電体
酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、電解液、M
nO2(二酸化マンガン)、導電性有機材料等の導電性材
料からなる陰極層を形成したものである。ここで、弁金
属とは、前記電解酸化処理により、極めて緻密で耐久性
を有する誘電体酸化皮膜を形成する金属を言い、Alや
Taの他にも、Ti(チタン)、Nb(ニオブ)等が該当
する。前記誘電体酸化皮膜の膜厚が非常に薄いことか
ら、電解コンデンサは、他の紙コンデンサやフィルムコ
ンデンサ等に比べて、小型で大容量のコンデンサを作る
ことができる。前記電解コンデンサは、陰極層として、
MnO2、導電性有機材料等、固体の導電性材料を用いた
ものを固体電解コンデンサと称し、さらに、固体の導電
性有機材料を用いたものを有機固体電解コンデンサと称
する。
において内部インピーダンスの低い高周波特性に優れた
小型かつ大容量のコンデンサが必要とされている。コン
デンサの内部インピーダンスは、コンデンサの容量や、
主に陰極層の材料に起因するESR(equivalent serie
s resistance:等価直列抵抗)や、主にリード線に起因
する自己インダクタンス、等からなる。電解コンデンサ
の陰極層に使用される導電性材料のうち、TCNQ
(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン)錯塩、
ポリピロール等の導電性有機材料は、電解液やMnO2に
比べて電気伝導率が高い。従って、導電性有機材料を用
いた有機固体電解コンデンサは、前記ESRが低いか
ら、高周波特性に優れた小型かつ大容量のコンデンサと
して、様々な電子機器に使用されている。また、導電性
有機材料の中でも、ポリピロール等の導電性高分子材料
は、TCNQ錯塩等の有機半導体に比べて電気伝導率が
高い。従って、ポリピロール等の導電性高分子材料を用
いた有機固体電解コンデンサは、前記ESRがいっそう
低く、高周波特性に非常に優れた小型かつ大容量のコン
デンサとなる。
造方法を説明する。まず、前記陽極体に陽極リード線を
取り付け、電解酸化処理にて陽極体の表面に誘電体酸化
皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、固体導電性材料
からなる陰極層を形成し、該陰極層上にカーボン及び銀
ペースト層を形成することにより、コンデンサ素子が完
成する。該コンデンサ素子の陽極のリード線とカーボン
及び銀ペースト層とにそれぞれ金属端子板を取り付け、
射出成形等により、コンデンサ素子と、金属端子板の一
部とを樹脂にて被覆して、外殻を形成することにより、
固体電解コンデンサの組立てが完成する。
サは、製造過程において誘電体酸化皮膜の損傷により増
大した漏れ電流を低減するために、製品の組立完成後に
エージング処理が行なわれる。エージング処理は、コン
デンサの使用最高温度(または、それより高い温度)の
環境中において、コンデンサに直流電圧を印加すること
により行なわれ、このエージング処理により誘電体酸化
皮膜の損傷が修復されて、漏れ電流が低減される。しか
しながら、陰極層に、MnO2、導電性有機材料等の固体
導電性材料を使用する場合は、電解液を使用する場合に
比べて、エージング処理による誘電体酸化皮膜の修復が
困難であるため、漏れ電流を低減させる効果が低い。こ
のため、漏れ電流値が要求スペックを満たさない不良品
の発生率を抑えることができなかった。
に関して種々の実験を行なった結果、外殻を形成する前
にエージング処理を行なうと、漏れ電流を著しく低減で
きることを見出し、以下の解決手段を案出した。本発明
は、漏れ電流の低い有機固体電解コンデンサを製造する
方法を提供することを目的とする。
ンデンサの製造方法は、エージング処理を行なった後
に、外殻を形成し、外殻の形成とコンデンサの組立てを
完成した後に、再度エージング処理を行なうことを特徴
とする。
施例について説明する。本実施形態の固体電解コンデン
サ素子は、Al、Ta等の弁金属からなる陽極体に陽極リ
ード線を取り付け、陽極体と、陽極リード線の一部との
表面に、電解酸化処理にて誘電体酸化皮膜を形成し、導
電性高分子、有機半導体等の導電性有機材料からなる陰
極層を形成し、該陰極層上にカーボン及び銀ペースト層
を形成したものである。本実施形態では、該コンデンサ
素子にエージング処理を行なった後に、コンデンサ素子
の陽極リード線と、カーボン及び銀ペースト層とに金属
端子板をそれぞれ取り付け、射出成形等により、コンデ
ンサ素子と、金属端子板の一部とを樹脂にて被覆して、
外殻を形成し、それから、再度エージング処理を行なう
ことにより、固体電解コンデンサが完成する。陽極体に
は、箔や焼結体等が使用されるが、以下の実施例および
比較例では、弁金属としてTaを用いたTa焼結体が使用
される。また、陰極層を形成する導電性有機材料には、
ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電
性高分子や、TCNQ錯塩等の有機半導体が使用される
が、以下の実施例では、ポリピロールが使用される。
焼結体を、リン酸水溶液中で電解酸化を行ない、Ta焼
結体と、陽極リード線の一部との表面に誘電体酸化皮膜
を形成した。次に、周知の化学重合法、電解重合法等を
用いて、該誘電体酸化皮膜上にポリピロールからなる陰
極層を形成した。そして、前記陰極層上に、カーボン及
び銀ペースト層を形成して、コンデンサ素子を完成させ
た。
トプレートにて加熱し、表面温度を125℃に調節してか
ら、図1に示すように、カーボンフェルト(3)と前記コ
ンデンサ素子(1)のカーボン及び銀ペースト層(11)とが
接触するように、カーボンフェルト(3)上に前記コンデ
ンサ素子(1)を載置し、電源(6)の正極をコンデンサ素
子(1)の陽極リード線(10)に、負極をカーボンフェルト
(3)にそれぞれ接続して、定格電圧を2時間印加するこ
とにより、外殻形成前のエージング処理を行なった。こ
のエージング処理により、漏れ電流は、図3の実線で示
すように、著しく減少した。なお、前記カーボンフェル
ト(3)は、熱伝導および電気抵抗の観点から、厚さが5
〜20mm、嵩密度が0.1〜0.2g/cm3、且つ体積比抵抗が7
Ωcm以下であることが望ましい。本実施例では、厚さが
7mm、嵩密度が0.12g/cm3、且つ体積比抵抗が6.3Ωcmで
あるカーボンフェルト(3)を使用した。次に、前記エー
ジング処理を行なったコンデンサ素子(1)の陽極リード
線(10)及びカーボン及び銀ペースト層(11)に、それぞれ
金属端子板を溶着或いは接着して接続し、コンデンサ素
子(1)と、該金属端子板の一部とにエポキシ樹脂を射出
成形して、外殻を形成し、温度125℃で定格電圧を2時
間印加して完成エージング処理を行なった。このときの
漏れ電流は、図3の実線で示すように、外殻形成前のエ
ージング処理によって到達した漏れ電流よりも若干減少
した。そして、外殻から露出した金属端子板を外殻に沿
って折り曲げることにより、チップ状の固体電解コンデ
ンサを完成させた。
ージング処理を、カーボンフェルト(3)に代えて、金属
槽(5)に粒状カーボン(4)を敷き詰めて、該粒状カーボ
ン(4)とコンデンサ素子(1)のカーボン及び銀ペースト
層(11)とが十分に接触するように、コンデンサ素子(1)
の下部を粒状カーボン(4)に埋設し、電源(6)の正極を
コンデンサ素子(1)の陽極リード線(10)に、負極を金属
槽(5)にそれぞれ接続して、定格電圧を2時間印加する
ことにより、外殻形成前のエージング処理を行なったと
ころ、上記と同様の結果が得られた。
殻形成前のカーボンフェルト(3)によるエージング処理
のみを省略し、その他は実施例と同様にして固体電解コ
ンデンサを完成させた。このときの完成エージング処理
における漏れ電流は、図3の一点鎖線で示すように、若
干減少するのみであり、完成エージング処理によって到
達した漏れ電流は、実施例の漏れ電流よりも遙かに大き
い結果となった。上記実施例および比較例における検査
結果を表1に示す。
ング処理において、陽極体と陰極層間に流れる電流が数
mAとなるものであり、誘電体酸化皮膜が不可逆的に破
損しているため、製品として完成する前に除外される。
従って、ショート不良品は、漏れ電流良品、漏れ電流不
良品、および漏れ電流の平均値の対象には含まれない。
なお、ショート不良品は、実施例および比較例ともに同
程度発生する。漏れ電流良品は、完成したコンデンサに
対して電圧を10秒間印加した後の漏れ電流が、要求さ
れるスペックを満たしているものであり、漏れ電流不良
品は、前記漏れ電流が要求されるスペックを満たさない
ものである。また、漏れ電流の平均値は、漏れ電流良品
と漏れ電流不良品の両方を対象とした平均値である。表
1から、漏れ電流の平均値は、実施例の方が比較例より
も著しく小さく、また、漏れ電流の良品数は、実施例の
方が比較例よりも著しく多いことが分かる。
くなるメカニズムは、損傷した誘電体酸化皮膜は耐電圧
が低いから、エージング処理において電圧を印加する
と、耐電圧の低い領域に電流が集中して、該電流により
酸化されて、誘電体酸化皮膜が修復されるものである。
しかしながら、導電性高分子、有機半導体等の有機導電
性材料を陰極層に用いた有機固体電解コンデンサの場合
は、該電流により発生するジュール熱によって有機導電
性材料が絶縁化されることにより、漏れ電流が小さくな
ると考えられている。上記実施例と比較例の結果から、
外殻形成前のエージング処理においては、大気中の何ら
かの物質と反応することにより、前記有機導電性材料の
絶縁化が促進されて、漏れ電流が大きく減少するのでは
ないかと考えられる。
しく低減できるから、漏れ電流値が要求スペックを満た
さない不良品の発生率を抑えることができ、その結果、
製品の歩留りを上げることができる。
ためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限
定し、或いは範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請
求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であ
ることは勿論である。例えば、本実施例では、外殻形成
前のエージング処理を行なった後にコンデンサ素子に金
属端子板を取り付けたが、該エージング処理は、コンデ
ンサ素子が外気に触れる状態で行なえばよいから、コン
デンサ素子に金属端子板を取り付けてからエージング処
理を行なってもよい。
ング処理を示す斜視図である。
ージング処理を示す斜視図である。
よる漏れ電流の変化を定性的に示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 Al、Ta等の弁金属からなる陽極体の表
面に誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、
導電性高分子、有機半導体等の固体導電性有機材料から
なる陰極層を形成して、コンデンサ素子を完成させ、該
コンデンサ素子に対し、射出成形等により外殻を形成す
る固体電解コンデンサの製造方法に於て、 コンデンサ素子は、エージング処理が行なわれた後に、
外殻が形成され、外殻形成後に再度エージング処理が行
なわれることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方
法。 - 【請求項2】 Al、Ta等の弁金属からなる焼結体であ
る陽極体に、陽極リード線(10)を取り付け、該陽極体の
表面に誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上
に、導電性高分子、有機半導体等の固体導電性有機材料
からなる陰極層を形成し、該陰極層上にカーボン及び銀
ペースト層(11)を形成することにより、コンデンサ素子
(1)を完成させ、該コンデンサ素子(1)に対し、射出成
形等により外殻を形成する固体電解コンデンサの製造方
法に於て、 コンデンサ素子(1)は、エージング処理が行なわれた後
に、外殻が形成され、外殻形成後に再度エージング処理
が行なわれ、 最初のエージング処理は、完成したコンデンサ素子(1)
をカーボンフェルト(3)上又は粒状カーボン(4)内に載
置し、コンデンサ素子(1)の陽極リード線(10)をアノー
ド電極とし、コンデンサ素子(1)のカーボン及び銀ペー
スト層(11)に接触するカーボンフェルト(3)又は粒状カ
ーボン(4)をカソード電極として電圧を印加することに
より行なわれる固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項3】 最初のエージング処理は、周囲の温度を
125℃とするか、或いは、コンデンサ素子(1)と、カー
ボンフェルト(3)又は粒状カーボン(4)との接触面を、
加熱により125℃に維持することによって行なわれる、
請求項2に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項4】 カーボンフェルト(3)は、厚さが5乃至
20mm、嵩密度が0.1乃至0.2g/cm3、且つ体積比抵抗が7
Ωcm以下である、請求項2又は請求項3に記載の固体電
解コンデンサの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16229997A JP3515327B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 固体電解コンデンサの製造方法 |
| US09/098,302 US6139592A (en) | 1997-06-19 | 1998-06-18 | Process and apparatus for producing organic solid electrolyte capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16229997A JP3515327B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 固体電解コンデンサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH118165A true JPH118165A (ja) | 1999-01-12 |
| JP3515327B2 JP3515327B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=15751867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16229997A Expired - Lifetime JP3515327B2 (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 固体電解コンデンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3515327B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007012658A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Rohm Co Ltd | 固体電解コンデンサの製造方法 |
| JP2007012836A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Rohm Co Ltd | 固体電解コンデンサの製造方法 |
| WO2016047868A1 (ko) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | 가톨릭대학교 산학협력단 | 유기 반도체 재료를 포함하는 전극, 전극의 제조 방법 및 상기 전극을 포함하는 슈퍼 커패시터 |
-
1997
- 1997-06-19 JP JP16229997A patent/JP3515327B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007012658A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Rohm Co Ltd | 固体電解コンデンサの製造方法 |
| JP2007012836A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Rohm Co Ltd | 固体電解コンデンサの製造方法 |
| WO2016047868A1 (ko) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | 가톨릭대학교 산학협력단 | 유기 반도체 재료를 포함하는 전극, 전극의 제조 방법 및 상기 전극을 포함하는 슈퍼 커패시터 |
| US10304637B2 (en) | 2014-09-23 | 2019-05-28 | University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University | Electrode comprising organic semiconductor material, method for manufacturing electrode, and supercapacitor comprising electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3515327B2 (ja) | 2004-04-05 |
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