JPH01292809A - 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、固体電解質として導電性ポリマーを用いた固
体電解コンデンサに関するものである。

〈従来の技術〉 固体電解コンデンサでは、従来、アルミニウムやタンタ
ルなどの皮膜形成性金属に酸化皮膜を形成したものを陽
極＠電極とし、更にこの酸化皮膜の表面に、二酸化マン
ガンやＴＣＮＱ（７，７，８，８−テトラシアノキノジ
メタン）塩などの固体電解質を付着し、また上記酸化皮
膜の裏面には導電性金属層等を陰極側電極として設けた
ものが用いられていた。

しかしながら、固体電解質として二酸化マンガンを用い
た場合、二酸化マンガン層を形成する際の熱分解作用に
より陽極（Ｉ！Ｉ電極の酸化皮膜が損傷し、また二酸化
マンガンによる酸化皮膜の修復性が低いなどの欠点を有
する。

一方、固体電解質としてＴＣＮＱ塩を用いた場合には、
通常’Ｉ’　ＣＮ　Ｑ塩は粉末状の結晶をなしているの
で高い電導症が得られ、また上記のような酸化皮膜の損
傷がなく、二酸化マンガンに比較して良好な皮膜修復性
を有する等の利点がある。

ところが、このＴＣＮＱ塩はその電導症が固定的である
ために、所望の電気的特性に応じた固体電解コンデンサ
を実現することが困難であるという不都合がある。

そこで、酸化皮膜上に形成させる固体電解質として導電
性ポリマーを用いることにより、酸化皮膜の損傷等がな
く、また抵抗損失を適当な範囲に設定し得るなど所望の
電気的特性が得られるようにした固体電解コンデンサが
開発されている。

このような固体電解コンデンサとしては、例えば、特開
昭６１−１０２３０、特開昭６１−４７６２１、特開昭
６０−７０７１９、特開昭６０−２４５１１１　、特開
昭６０−２４５２０９、特開昭６０−２５０６１４　、
特開昭６０−２４４０１７、特開昭６１−２３１５　、
特開昭６１−４７６２５、特開昭６１−２２６１４、特
開昭６１−２２６１３、特開昭６０−２２３１１、ある
いは特開昭６０−１７９０９などに記載されたものが知
られている。

これらの固体電解コンデンサでは、酸化皮膜上に電解酸
化重合や気相重合等で導電性ポリマー層を形成したもの
が用いられている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、これらの固体電解コンデンサでは、導電
性ポリマー層が酸化皮膜層の表面に層状に形成されてゆ
くことから、酸化皮膜層と導電性ポリマー層がうまく接
着し難く、これら層間に微少な空間が形成され、これが
原因で容量低下が起き易い等の問題があった。

本発明は、酸化皮膜層と電導性ポリマー層との密着性が
良好でこれら層間に微少な空間が形成されることない固
体電解コンデンサを提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 この発明の固体電解コンデンサは、租面処理と陽極酸化
処理を順次施した金属体表面に、プラズマ重合により電
導性ポリマー層を形成してなる電極体を用いることを要
旨とする。

本発明に用いる上記金属体の形状としては、円筒状、平
板状、箔状等積々の形状を用・いることができる。

また、この金属体の材質としてはアルミニウム、タンタ
ル、チタン等の通常の電解コンデンサに使用されている
ものならいずれも使用することができる。

更に、これらの金属体として単体の金属板をそのまま用
いてもよいし、あるいは粉末体をプレス成型後に焼結し
て得られる焼結体等を用いてもよい。

一方、本発明で用いる電導性ポリマーとしては、主鎖に
共役二重結合をもつ高分子、例えばポリアセチレン、ポ
リバラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポ
リパラフェニレン。

ポリアニリン、ポリイミダゾール、ポリチアゾール、ポ
リフラン等が使用できる。またこれらの内でも、窒素原
子、酸素原子もしくは硫黄原子をペテロ原子として有し
、且つ共役π−電子系を有する５員もしくは６員のへテ
ロ環式化合物の群から選ばれたポリマーまたはアニリン
ポリマー、例えばポリピロール、ポリチオフェン。

ポリアニリンが望ましい。

また、これらの導電性ポリマーにドープされるドーパン
トとしては、ＢＦ、−、Ｃぶ０．−７ＰＦｂ　−、ＡＳ
Ｆ６−、ＣＦｓ　ＳＯ３−＋　　Ｉ−＋Ｂｒ−、Ｃｆ−
、Ｆ−等が挙げられる。

これらのドーパントはプラズマ重合中に同時にドープし
ても良いし、またはプラズマ重合後に電気化学的ないし
化学的にドープするようにしても良い。

〈作用〉 導電性ポリマー層を上記のようにプラズマ重合で作製し
た場合、従来の電解重合や化学重合によって作製した場
合に比べ、その厚みを非常に薄くできると共に、基体表
面のの凹凸部にこの導電性ポリマー層が入り込むため、
酸化皮膜と導電性ポリマー層との実質的な接触面積が格
段に増大し、また酸化癒膜と導電性ポリマー層との密着
性が飛躍的に向上する。

そして、接触面積の増大によりコンデンサとしての容量
増大が図れるし、また導電性ポリマー層の膜厚の減少に
より単位体積当りの容量が増大する。

更に、酸化皮膜と導電性ポリマーの密着性の向上により
、振動や経時などによる導電性ポリマーと酸化皮膜との
剥離が防止されてコンデンサの容量低下が抑制される。

即ち、本発明によれば、第１図のように、酸化皮ＷＡ層
１と導電性ポリマー層２が完全に密着しているので、酸
化皮膜層１の表面積が有効に利用されている。

これに対し、従来の固体電解コンデンサでは、第２図の
ように、酸化皮膜層１と電導性ポリマー層２が完全に密
着しておらず、各所に空隙４が存在するので、酸化皮膜
層１の表面積が有効に利用されない、尚、図中３は陰極
＠電極である。

〈実施例〉 以下に実施例を挙げ本発明を具体的に説明する。

火１目１１ 厚み２０μｍのアルミニウム箔を塩酸でエツチングし、
粗面処理を施した０次いで、このアルミニウム箔を陽極
に用い、硼酸水溶液中で１〜５１１＾／−の直流電流密
度で電解し、箔の表面に酸化皮膜層を形成し、この皮膜
層を誘電体とした。

以上のように処理したアルミニウム箔上でアニリン蒸気
圧０．５ｔｏｒｒ、プラズマ放電電力３０Ｗで１０分間
プラズマ重合を行い、誘電体上にポリアニリン層を形成
した後、こうして得た電極体をスパイラル状に巻込んで
本発明の固体電解コンデンサＡを作製した。

また、同様な粗面処理並びに陽極酸化処理を施したアル
ミニウム箔を、アニリンを溶解したホウフッ化水素水溶
液中に漫潰し、電解重合により酸化皮膜面にポリアニリ
ン層を形成して得られた電極体をスパイラル状に巻込ん
で比較用の固体電解コンデンサＢを作製した。

更に、同様な粗面処理及び陽極酸化処理を施したアルミ
ニウム箔上に酸化剤たるＦ　ｅ　ＣＪ　ｓを保持し、ア
ニリン蒸気中にＱＢすることによってアニリンを化学重
合させ、気相重合により表面にポリアニリン層を形成し
た電極体を作り、これをスパイラル状に巻込んで比較用
の固体電解コンデンサＣを制作した。

これらコンデンサＡ、Ｂ、Ｃの容量を測定したところ、
コンデンサＡの容量はコンデンサＢの２．０倍でコンデ
ンサＣの２．３倍であった。

またコンデンサＡ、Ｂ、Ｃにそれぞれ超音波振動試験を
施した所、試験後の容量は試験前の容量に対してそれぞ
れ、コンデンサＡは９９％、コンデンサＢは８０％、コ
ンデンサＣは８３％であった。

火ｍλ 厚み２０μｍのアルミニウム箔を塩酸でエツチングし、
粗面処理を施した０次いで、このアルミニウム箔を陽極
に用い、硼酸水溶液中で１〜５１Ａ／−の直流電流密度
で電解し、箔の表面に酸化皮膜層を形成し、この皮膜層
を誘電体とした。

以上のように処理したアルミニウム箔上でピロー２し蒸
気圧０．５ｔｏｒｒ、プラズマ放電電力３０Ｗで１０分
間プラズマ重合を行い、誘電体上にポリピロール層を形
成した後、こうして得た電極体をスパイラル状に巻込ん
で本発明の固体電解コンデンサＤを作製した。

また、同様な粗面処理並びに陽ｆｉ！酸化処理を施した
アルミニウム箔を、ビロールを溶解したポウフッ化水素
水溶液中に浸漬し、電解重合により皮膜面にポリピロー
ル層を形成して得られた電極体をスパイラル状に巻込ん
で比較用の固体電解コンデンサＥを作製した。

更に、同様な粗面処理及び陽極酸化処理を施したアルミ
ニウム箔上に酸化剤たるＦ　ｅ　ＣＪ　ｓを保持し、と
ロール蒸気中に曝露することによってビロールを化学重
合させ、気相重合により表面にポリピロール層を形成し
た電極体を作り、これをスパイラル状に巻込んで比較用
の固体電解コンデンサＦを制作した。

これらコンデンサＤ、Ｅ、Ｆの容量をそれぞれ測定した
ところ、コンデンサＤの容量はコンデンサＥの１．８倍
でコンデンサＦの２，２倍であった。

またこれらのコンデンサＤ、Ｅ、Ｆに超音波振動試験を
施した所、試験後の容量は試験前の容量に対してそれぞ
れ、コンデンサＤは９８％コンデンサＥは８１％、コン
デンサＦは８２％であった。

犬ｌ自Ｉ旦 厚み２０μｍのアルミニウム箔を塩酸でエツチングし、
粗面処理を施した０次いで、このアルミニウム箔を陽極
に用い、硼酸水溶液中で１〜５１１＾／−の直流電流密
度で電解し、箔の表面に酸化皮膜層を形成し、この皮膜
層を誘電体とした。

以上のように処理したアルミニウム箔上でチオフェン蒸
気圧ｏ、　５ｔＯｒｒ、プラズマ放電電力３０Ｗで１０
分間プラズマ重合を行い、誘電体上にポリチオフェン層
を形成した後、こうして得た電極体をスパイラル状に巻
込んで本発明の固体電解コンデンサＧを作製した。

また、同様な粗面処理並びに陽極酸化処理を施したアル
ミニウム箔を、チオフェンを溶解したホウフッ化水素水
溶液中に浸漬し、電解重合により皮膜面にポリチオフェ
ン層を形成して得られた電極体をスパイラル状に巻込ん
で比較用の固体電解コンデンサＨを作製した。

更に、同様な粗面処理及び陽極酸化処理を施したアルミ
ニウム箔上に酸化剤たるＦｅＣλ３を保持し、チオフェ
ン蒸気中に曝露することによってチオフェンを化学重合
させ、気相重合により表面にポリチオフェン層を形成し
た電極体を作り、これをスパイラル状に巻込んで比較用
の固体電解コンデンサ■を制作しな。

これらコンデンサＧ、Ｈ，Ｉの容量をそれぞれ測定した
所、コンデンサＧの容量はコンデンサＨの１．７倍でコ
ンデンサＩの２．０倍であった。

またこれらのコンデンサＧ、Ｈ，Ｉに超音波振動試験を
施した所、試験後の容量は試験前の容量に対してそれぞ
れ、コンデンサＧは９７％コンデンサＨは７９％、コン
デンサＩは８０％であった。

Ｋ１旦１ 厚み２０μｍのアルミニウム焼結体を塩酸でエツチング
し、粗面処理を施した０次いで、このアルミニウム焼結
体を陽極に用い、硼酸水溶液中で１〜５１１＾／−の直
流電流密度で電解し、焼結体の表面に酸化皮膜層を形成
し、この皮膜層を誘電体とした。

以上のように処理したアルミニウム焼結体上でアニリン
蒸気圧ｏ、５ｔｏｒｒ、プラズマ放電電力３０Ｗで１０
分間プラズマ重合を行い、誘電体上にポリアニリン層を
形成した後、こうして得た電極体をスパイラル状に巻込
んで本発明の固体電解コンデンサＪを作製した。

また、同様な粗面処理並びに陽４ｉｉ！酸化処理を施し
たアルミニウム焼結体を、アニリンを溶解したホウフッ
化水素水溶液中に浸漬し、電解重合により陽極皮膜面に
ポリアニリン層を形成して得られた電極体をスパイラル
状に巻込んで比較用の固体電解コンデンサＫを作製した
。

更に、同様な粗面処理及び陽極酸化処理を施したアルミ
ニウム焼結体上に酸化剤たるＦｅｃｉｓを保持し、アニ
リン蒸気中に曝露することによってアニリンを化学重合
させ、気相重合により表面にポリアニリン層を形成した
電極体を作り、これをスパイラル状に巻込んで比較用の
固体電解コンデンサＬを制作した。

これらコンデンサＪ、に、Ｌの容量をそれぞれ測定した
所、コンデンサＪの容量はコンデンサにの２，２倍でコ
ンデンサＬの２，５倍であった。

またこれらのコンデンサＪ、に、Ｌに超音波振動試験を
施した所、試験後の容量は試験前の容置に対してそれぞ
れ、コンデンサＪは９９％コンデンサには８３％、コン
デンサＬは８０％であった。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明によれば、容量が大きく、また
機械的なストレス等による容量低下の度合いが少ない固
体電解コンデンサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の固体電解コンデンサにおける酸化皮膜層
と導電性ポリマー層との界面の状態を示した模式図、図
２は従来の固体電解コンデンサにおける酸化皮膜層と導
電性ポリマー層との界面の状態を示した模式図である。 １・・・陽極酸化皮膜層、２・・・導電性ポリマー層、
３・・・陰極集電体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．粗面処理と陽極酸化処理を順次施した金属体表面に
   、プラズマ重合により電導性ポリマー層を形成してなる
   電極体を用いることを特徴とする固体電解コンデンサ。