JPH02298010A - 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 本発明は導電性高分子を固体電解質として用いた固体電
解コンデンサの製造方法に関するものである。

従来の技術 従来、導電性高分子を固体電解質として使用し念固体電
解コンデンサとしては、特開昭８２−１８４１５号公報
に示されているよりに、弁金属よりなる陽極体の表面に
形成し九陽極化成皮膜上の陰極を取り出す部分全体に、
二酸化マンガンなどの金属酸化物を形成し、さらにその
上に導電性高分子膜の固体電解質層を形成した構成が知
られている。また特開昭６３−１５４Ｂ８２９号公報に
示され穴ものは、陽極酸化皮膜の絶縁物上に二酸化マン
ガンなどの金属酸化物の半導体層を形成し、これによっ
て陽極体の表面が導電化されて導電性高分子を電解重合
することが可能となるようにしたことが特徴となってい
る。また特開昭６４−３２６１９号公報には、導電体を
陽極体に接触あるいは１１１１１以内の距離に配置して
、導電体を陽極として電解重合する方法が示されている
。ま念、電解重合方法としては、陽極体の表面と、七ツ
マ−を含有し之電解液中の陰極の間に定電圧を印加した
状態で重合する、すなわち定電圧重合法が一般的であっ
た。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような定電圧重合法では、複数の陽
極体の表面に、電解重合で同時に導電性高分子の重合膜
を形成する場合、陽極体の表面へのマンガン酸化物々ど
の金属酸化物形成時の表面状態のばらつきによジ、陽極
体の表面に生長する重合膜の生長速度に差が生じるため
、複数の陽極体の表面にそ詐ぞれ均一に同じ時間で重合
膜を効果的に形成することはできず、その結果、同一ロ
ットでの歩留−！りが低下するといり課題があった。

また定電流で電解重合する場合には、−個の陽極体に対
して、それぞ扛−個の定電流電源を持続する必要がある
ため、複数個のコンデンサ素子を同時に作製する場合に
は、電源がコンデンサ素子の数だけ必要となり、その結
果、装置が犬がかジになり、製造コストが高くなるとい
う課題があった。

本発明はこのような課題を解決し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。

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、弁金属よりなる複
数の陽極体の表面に陽極化成皮膜を形成する工程と、前
記陽極化成皮膜上の陰極を取り出す部分全体に、金属酸
化物層を形成する工程と、前記金属酸化物層の上に複素
環式化合物を繰り返し単位とする導電性高分子の固体電
解質層を定電流の電解重合により形成する工程と、グラ
ファイト層、銀ペイント層を順次形成する工程とを備え
之ものである。

作用 上記構成によれば、弁金属よりなる複数の陽極体の表面
に形成された陽極化成皮膜の上に形成されるマンガン酸
化物などの金属酸化物層の上に、ビロール、チオフェン
、フランなどの複素３１式化合物を繰り返し単位とする
導電性高分子の固体電解質層を定電流の電解重合により
形成する工程を設けているため、複数の陽極体のそれぞ
れに強制的に一定電流が流れるように、印加される電圧
は変化することになジ、その結果、従来のような定電圧
重合法の場合のように、陽極体表面へのマンガン酸化物
などの金属酸化物形成時の表面状態のばらつきが、陽極
体表面に生長する重合膜の生長速度に影響することはな
くなり、これにより、複数の陽極体にそれぞれ均一に同
じ時間で重合膜を効果的に形成することができるため、
同一ロットでの歩留まりが向上する。

また定電流の電解重合は定電流素子全使用するため、一
つの定電圧電源に定電流素子をそれぞれ並列に接続する
だけで個別に定電流を得ることができ、その結果、定電
流電源を複数個接続する必要はなくなるため、装置が簡
略化され、製造コストを低減することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図は本発明の実施例に使用した陽極体素子の構造を
斜視図で示し友ものである。

まず、塩酸などで電解エツチングされた弁金属であるア
ルミニウム箔からなる７ｗＸ１０■の陽極体１の一部に
、アルミニウムよりなる陽極引出しリード線２を°溶接
し、アジピン酸アンモニウム３％の水溶液中で７０Ｖの
定電圧化成によって陽極化成皮膜を形成し念。

次に、３０ｗｔ％の酢酸マンガン水溶液に前記陽極体１
を浸漬し、１６６℃で１０分間熱分解して、前記陽極化
底皮膜上にマンガン酸化物層３ｆ：形成し、さらに熱分
解反応で破壊された化成皮膜欠陥部を修復するｔめに、
再びアジピン酸アンモニウム３％の化成液中で５０Ｖｆ
ｔ印加して再化成を行った。そして陽極体１の表面に形
成されたマンガン酸化物層３のＸ線回折による結晶構造
を解析し念結果、大部分は酢酸マンガンが熱分解せずに
残存してい九が、形成され念マンガン酸化物は主にＭｎ
２０．　、　ＭｎＯであることが分かつ九。

このようにして作製した陽極体素子を第２図に示すよつ
な構造の重合装置音用いて、１０個同時に導電性高分子
の電解重合を行う九。すなわち、ポリアセタール樹脂製
の容器にニッケル陰極板４を敷き詰めた構造の重合槽６
中に、支持電解質としてトリイソプロピルナフタレンス
ルフオン酸ナトリウム０．１モル／リットル、ポリアク
リル酸Ｑ、２ｗｔ％、モノマーとしてビロール０．９モ
ル／リットルの水溶液からなる重合液６を満九し、そし
てこの重合液ｅ中にマンガン酸化物層３を形成した陽極
体１を１０個−列に並べて浸漬し友。そして、この陽極
体１の表面のマンガン酸化物層３に軽く接触させるよう
に配置したステンレス電極Ｔに、定電流素子８（石塚電
子株式会社製定電流ダイオード）をそれぞれ−個ずつス
テンレス電極７と直列に接続し、かつ定電流素子８同志
は並列になるようにして、ニッケル陰極板４との間に定
電圧電源９を接続した回路を構成した。

第３図はこの重合装置の回路を示す回路図である。この
回路に電源電圧１ｏＶを印加することにより、各陽極体
１には定電流が流れ、陽極体１の表面全体にポリピロー
ルの導電性高分子膜が完全に覆いつくすまで電解重合し
て、固体電解質層１０を形成した。

さらに、この導電性高分子膜の固体電解質層１ｏの上に
、グラファイト層１１．銀ペイント層１２をそれぞｎ塗
布し、かつ乾燥することによって順次形成し、さらに銀
ペイント、層１２の上にリード線を半田付けすることに
より陰極リード線を引き出した。

第４図は本発明の実施例の固体電解コンデンサ素子の構
成を示す断面図である。

第２図および第３図に示した重合装置の定を流累子８の
定格値を、１１ム（実施例１）、２１ム（実施例２）、
６１ム（実施例３）、１０１１ム（実施例４）、１５１
１ム（実施例５）と６水準の電流値で検討し、それぞれ
固体電解コンデンサ素子を作製し友。また、定電流素子
８を挿入せずに両極間に２ｖの定電圧を印加して、定電
圧重合で固体電解コンデンサ素子を作製したものを比較
例とした。

このようにして形成し次固体電解コンデンサ素子を２０
Ｖで２時間エージング処理し友後、定格電圧の初期特性
を測定した。重合に要した時間と固体電解コンデンサの
初期特性を第１表に示す。

（以　下　余　白） 使用したアルミニウム電極箔の電解液中での容量は６．
８μＦである几め、容量達成率は４１．２％〜９１．２
％となる。

第１表より明らかなよりに、定電流素子８の定格が１０
ｍＡ以下の実施例１〜４では重合時の歩留まりがいずれ
の場合も１００％となジ、比較例の定電圧重合に比べ、
重合時での重合膜被覆不良発生が完全に無くなっている
ことが分かる。またこの場合には容量達成率も７６．４
％以上であった。

ま九、定電流素子８の定格が大きい程重合時間は短くな
る傾向にあるが、容量達成率は低下し、かつｔａｎδも
増大する傾向が認められ、実施例６の１５１１ムでは著
しく容量達成率が低下する傾向を示し之。これは、重合
時の電流が大きいと導電性高分子の生長速度が著しく速
くなるために、緻密な重合膜を生成せず、陽極体１のエ
ツチングビット中に均一に生長しないで、表面上をいち
早く覆ってしまうために起こっていると推定される。

従うて、定電流で重合する場合には１０１ム以下の比較
的小さな電流で電解重合することが必要である。

なお、上記実施例ではマンガン酸化物層３の炸裂に酢酸
マンガン水溶ｇ！を使用し九個で説明したが、そのほか
、硝酸マンガンや硫酸マンガンなどのマンガン塩を使用
しても、同様にマンガン酸化物層３を形成することがで
きる。また導電性高分子の七ツマ−としてビロール、支
持電解質としてトリイソプロピルナフタレンスルフオン
酸ナトリウム等を使用した例で説明し九が、モノマーに
チオフェンやフランまたはその誘導体を、支持電解質と
してその他の塩を使用し九場合も同様の傾向となる。

発明の効果 上記実施例の説明から明らかなように本発明によれば、
複数の陽極体に同時に電解重合により導電性高分子の固
体電解質層を形成する場合、重合工程のばらつきがなく
なジ、その結果、この重合工程での歩留まりが著しく向
上するだけでなく、装置の簡略化により製造コストを低
減することができるという効果を有するものである。

すなわち、定電流素子による定電流重合工程を設けてい
る之め、複数の陽極体のそれぞれに強制的に一定電流が
流れるように、印加される電圧は変化することになり、
その結果、従来のような定電圧重合法の場合のように、
陽極体表面へのマンガン酸化物などの金属酸化物形成時
の表面状態のばらつきが、陽極体表面に生長する重合膜
の生長速度に影響することはなくなり、これにより、複
数の陽極体にそれぞれ均一に同じ時間で重合膜を効果的
に形成することができる。

ま比定電流の電解重合は定電流素子を使用するため、一
つの定電圧電源に定電流素子をそれぞれ並列に・接続す
るだけで個別に定電流を得ることができ、その結果、定
電流電源を複数個接続する必要はなくなる念め、装置が
簡略化され、製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いた陽極体の構造を示す斜
視図、第２図は本発明の実施例で使用し九重合装置の構
造を示す斜視図２第３図は第２図に示し九重合装置の回
路図、第４図は本発明の実施例の固体電解コンデンサ素
子の構成を示す断面図である。 １・・・・・・陽極体、３・・・・・・マンガン酸化物
層（金属酸化物層）、８・・・・・・定電流素子、９・
・・・・・定電圧電源％１０・・・・・・固体電解質層
、１１・・・・・・グラファイト層、１２・・・・・・
銀ペイント層。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第１
図　　　　　　／−７５Ｊ径イネ 第　２　図　　　　　　　　　　　Ｕ一定１代素子７　
　　　°゛−＊　ｔ　％　ｔ　ｎ。 ８　・定１テ罠素子 ｑ・一定を五１ｍ 第　３　因

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁金属よりなる複数の陽極体の表面に陽極化成皮
   膜を形成する工程と、前記陽極化成皮膜上の陰極を取り
   出す部分全体に、金属酸化物層を形成する工程と、前記
   金属酸化物層の上に複素環式化合物を繰り返し単位とす
   る導電性高分子の固体電解質層を定電流の電解重合によ
   り形成する工程と、グラファイト層、銀ペイント層を順
   次形成する工程とを備えた固体電解コンデンサの製造方
   法。
2. （２）金属酸化物層はマンガン酸化物を主成分として含
   有するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の固体電解コンデンサの製造方法。
3. （３）定電流の電解重合は、一つの陽極体に対して一つ
   以上の定電流素子を直列に接続し、複数の陽極体に同時
   に導電性高分子の固体電解質層を形成することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の固体電解コンデンサの
   製造方法。
4. （４）複素環式化合物がピロール，チオフェン，フラン
   のいずれか、またはそれらの誘導体である特許請求の範
   囲第１項記載の固体電解コンデンサの製造方法。
5. （５）一つの陽極体に対して一つ以上の定電流素子を直
   列に接続する定電流の電解重合において、電流容量の合
   計を１０ｍＡ以下とした特許請求の範囲第３項記載の固
   体電解コンデンサの製造方法。