JPH03228305A - アルミニウム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アル
ミニウム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） 先に本発明者らは弁作用金属の表面に誘電体酸化皮膜を
形成し、その表面に金属または導電性を有する金属化合
物の薄膜、および、電解重合により形成される導電性高
分子膜を形成してなる固体電解コンデンサを提案した（
特開昭６３−１５８８２９）。このコンデンサは、従来
の電解液タイプのコンデンサに比較して温度特性に優れ
、また高周波で低インピーダンスになるなど電気特性の
優れた特徴を有する。しかし、その製造方法、特に電解
重合について効率化を計るなどの改良すべき点が残って
いた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的とするところは、誘電体酸化皮膜を形成し
たアルミニウムの表面に導電性を有する金属酸化物の薄
膜と電解重合により形成される導電性高分子膜を形成し
てなる固体電解コンデンサにおいて、電解重合の効率が
良く、かつ、漏れ電流や誘電損失の正接（ｔ　ａｎδ）
の小さい優れたコンデンサ特性を持つアルミニウム固体
電解コンデンサの製造方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは鋭意研究の結果、上記目的を達成しうるア
ルミニウム固体電解コンデンサの製造方法を発明するに
至った。

すなわち、陽極リードを接続したアルミニウムの表面に
、順次、誘電体酸化皮膜、導電性を有する金属酸化物及
び導電性高分子膜を形成してなるアルミニウム固体電解
コンデンサの製造方法において、陽極リードおよび／ま
たは誘電体酸化皮膜の一部を絶縁層で被覆し、該絶縁層
表面に導電層を形成し、この導電層に導電体を接触させ
て陽極となし、外部陰極との間で電解重合を行ない導電
性高分子膜を形成することを特徴とするアルミニウム固
体電解コンデンサの製造方法である。

本発明のアルミニウムは、平板型、捲回型、積層型また
は焼結体などの形状で用いる。

次に本発明の具体例を図面により説明する。第１図は焼
結体型アルミコンデンサの概略図である。

陽極リード１を接続したアルミニウム焼結体２の表面を
エツチングした後誘電体酸化皮膜３を形成せしめる。次
に該誘電体酸化皮膜３の表面に導電性を有する金属酸化
物の薄膜４を形成せしめる。

陽極リード１の一部は表面に導電層５を形成した絶縁層
６で被覆されている。絶縁層６上に形成された導電層５
の一部に導電体７を接触させ、支持電解質および導電性
高分子単量体を含む電解液に浸漬し導電体７を陽極とし
外部陰極との間で電解重合を行うことにより、導電性を
有する金属酸化物の薄膜４上に電解重合による導電性高
分子膜８を形成する。この電解重合において、絶縁層６
がないと導電体７の接触により誘電体酸化皮膜３や導電
性を有する金属酸化物の薄膜４を損傷しやすく、できあ
がったコンデンサの漏れ電流や誘電損失の正接が太き（
なる。

本発明に用いる絶縁層の材料は、シリコン樹脂、エポキ
シ樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン
スルフィド樹脂など高分子材料を単独またはシリカ、ア
ルミナなどの無機物と混合して用いる。これらは、接着
、塗布などの方法により陽極リードまたは誘電体酸化皮
膜の一部に形成し被覆する。また熱収縮性シリコンチュ
ーブ、テフロンチューブなどを陽極リードに挿入し収縮
被覆する。

絶縁層表面上に導電層を形成するには、あらかじめ、金
属あるいは金属化合物を蒸着、塗布したり、あるいは導
電性高分子膜を化学酸化重合などの方法により形成せし
める。また、誘電体酸化皮膜上に導電性を有する金属酸
化物を形成する工程において同時に絶縁層表面上に金属
酸化物からなる導電層を形成することもできる。

誘電体酸化皮膜表面に形成される導電性を有する金属酸
化物は、チタン、マンガン、鉛、バナジウム、ルテニウ
ム、スズ、コバルト、ニッケル、インジウムなどの酸化
物が掲げられる。形成方法としでは、蒸着、溶媒に分散
した溶液を浸漬乾燥、塩の溶液を浸漬後加熱分解するな
どの方法がある。

形成の容易さや価格の面から、塩の溶液を浸漬後加熱分
解する方法が好ましく、硝酸マンガン水溶液を浸漬後加
熱分解して二酸化マンガン層を形成する方法は特に好ま
しい。

電解重合は、支持電解質を０．０１ｍｏｌ／１〜２ｍｏ
ｌ／ｌおよび導電性高分子モノマーを０．０１ｍｏｌ／
１〜５ｍｏｌ／ｌ含む電解液中で行う。

本発明に用いる導電性高分子としてはポリピロール、ポ
リチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンおよびこれら
の誘導体を用い、導電性高分子の安定性の面からポリピ
ロールが好ましい。

本発明の電解重合に用いる支持電解質は、通常使用され
ているものでよく、これらは例えば特開昭６３−１５８
８２９に開示されている。完成したコンデンサの高温で
の特性の安定性の面からは、ベンゼンスルホン酸アニオ
ン、トルエンスルホン酸アニオンなどの芳香族スルホン
酸アニオンからなる支持電解質が好ましい。

このようにして固体電解質層を形成した素子をコロイダ
ルカーボンに浸漬してカーボン層を形成し、更にその上
に導電性ペーストにより導電性塗膜層を形成し、その一
部に陰極引出し用のリード線を接続する。以上のように
構成されたアルミニウム固体電解コンデンサ素子は、樹
脂モールドまたは樹脂ケース、金属ケースに密閉するな
どの外装を施し、アルミニウム固体電解コンデンサを得
る。

（作　　用） 本発明の方法のように、陽極リードおよび／または誘電
体酸化皮膜の一部を絶縁層で被覆し、該絶縁層表面に導
電層を形成し、この導電層に導電体を接触させて陽極と
なし電解重合する方法により製造した固体電解質コンデ
ンサは、電解重合時に導電体が酸化皮膜や導電性を有す
る金属酸化物の薄膜を損傷するおそれが少なく、漏れ電
流が著しく小さくかつ誘電損失の正接（ｔａｎδ）の小
さいアルミ固体電解コンデンサが得られる。

（実　施　例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 陽極リードを取り出したアルミニウム焼結体素子を１０
０ｖで化成し表面に誘電体酸化皮膜を形成した。

この素子を２０％の硝酸マンガン水溶液に浸漬したのち
、３００℃で熱分解を行った。この操作を硝酸マンガン
水溶液濃度を３０，４０．５０および８０％と変化させ
合わせて５回繰り返し誘電体酸化皮膜表面に二酸化マン
ガンを形成した。

次に、熱収縮シリコンチューブ（信越シリコン製５Ｔ−
３ＤＧ）を、ビロール溶液に５秒浸漬後０．１Ｍ過硫酸
アンモニウム水溶液に２分間浸漬して洗浄、乾燥し表面
にあらかじめ導電層を形成した。このチューブを１ｍｍ
に切断し、陽極リードに挿入し加熱硬化し第１図のよう
に陽極リードの一部を、表面に導電層を形成した絶縁層
で被覆した。この絶縁層上の化学重合によるポリピロー
ル導電層の一部にステンレスワイヤーを接触させて陽極
とし、ベンゼンジスルホン酸ナトリウム０．２　ｍ　ｏ
　ｌ　／　ｌ　１　ピロールモノ？−０，２ｍｏｌ／ｌ
を含む水溶液からなる電解液の入ったステンレスビーカ
ー中に浸漬し、ステンレスビーカーを陰極とし２ｍＡで
３０分定電流で電解重合した。

その結果、二酸化マンガン層の上に電解重合によるポリ
ピロール膜が形成された。

ステンレスワイヤーを取り除き、洗浄、乾燥後、該素子
をコロイダルカーボンおよび銀ペーストを塗布して陽極
リードを取り付け、エポキシ樹脂でモールドして定格電
圧３５Ｖ１公称容量１．５μＦのアルミコンデンサを得
た。完成したコンデンサの静電容量（Ｃ）、誘電損失の
正接（ｔ　ａｎδ）、３５Ｖでの漏れ電流（ＬＣ）を第
１表に示す。

実施例２ 表面に誘電体酸化皮膜を形成した厚さ７５μｍ１幅３ｍ
ｍのアルミニウム箔に、かしめ付けにより陽極リードを
取り付け２０ｍｍの長さに切断して陽極箔を得た。

陽極箔の上端の一部にエポキシ樹脂（住友ベークライト
製　スミマック９０８０）とシリカ微粉（試薬　二酸化
ケイ素）を１：１に混合した絶縁体を塗布乾燥し絶縁層
を形成した。

この箔を４０％の硝酸マンガン水溶液に浸漬したのち、
３５０℃で熱分解を行った。この操作を２回繰り返した
ところ誘電体酸化皮膜表面及び絶縁層表面に二酸化マン
ガン層が形成した。次に、絶縁層上の二酸化マンガン層
表面の一部にステンレスワイヤーを接触させて陽極とし
、テトラエチルアンモニウムパラトルエンスルホン ｍｏｌ／１１ピロールモノ？−０　、２ｍｏ　ｌ／　１
を含むアセトニトリル溶液の入ったステンレスビーカー
に浸漬し、ステンレスビーカーを陰極として１ｍＡで４
０分定電流電解重合を行った。その結果、二酸化マンガ
ン層の上に電解重合によるポリピロール膜が形成された
。

ステンレスワイヤーを取り除き、洗浄、乾燥後、該素子
をコロイダルカーボンおよび銀ペーストを塗布して陽極
リードを取り付け、エポキシ樹脂でモールドして定格電
圧８．３Ｖ１公称容量６．７μＦのアルミコンデンサを
得た。完成したコンデンサの静電容量（Ｃ）　、Ｍ電損
失の正接（ｔ　ａｎδ）および６．３ｖでの漏れ電流（
ＬＣ）を第１表に示す。

第　　１　　表 実施例３ 表面に誘電体酸化皮膜を形成した厚さ９０μｍ１幅２ｍ
ｍのアルミニウム箔に、かしめ付けにより陽極リードを
取り付け２０ｍｍの長さに切断して陽極箔を得た。

この素子を、酢酸鉛０．０８ｍｏｌ／ｌ及び過硫酸アン
モニウム０．２ｍｏｌ／ｌを含む水溶液に浸漬し７０″
Ｃで３０分反応させ乾燥した。この操作を４回繰返し、
誘電体酸化皮膜表面に二酸化鉛を含む導電性を有する薄
膜層を形成した。次に、熱収縮シリコンチューブ（信越
シリコン製５Ｔ−３ＤＧ）を、ピロール溶液に５秒間浸
漬後０．１Ｍ過硫酸アンモニウム水溶液に２分間浸漬し
て洗浄、乾燥し表面にあらかじめ導電層を形成した。

このチューブを１ｍｍに切断し、陽極リードに挿入し加
熱硬化し第１図のように陽極リードの一部を、表面に導
電層を形成した絶縁層で被覆した。

この絶縁層上の化学重合によるポリピロール導電層の一
部にステンレスワイヤーを接触させて陽極とし、テトラ
エチルアンモニウムパラトルエンスルホン酸０．３　ｒ
ｎ　ｏ　ｌ　／　Ｉ　Ｎ　ピロールモノマー０．３ｍｏ
ｌ／１を含むアセトニトリル溶液の入ったステンレスビ
ーカーに浸漬し、ステンレスビーカーを陰極として１ｍ
Ａで３０分定電流電解重合を行った。その結果、二酸化
鉛を含む導電層の上に電解重合によるポリピロール膜が
形成された。

ステンレスワイヤーを取り除き、洗浄、乾燥後、該素子
をコロイダルカーボンおよび銀ペーストを塗布して陽極
リードを取り付け、エポキシ樹脂でモールドして定格電
圧１０Ｖ１公称容量１．０μＦのアルミコンデンサを得
た。完成したコンデンサの静電容量（Ｃ）、誘電損失の
正接（ｔ　ａｎδ）および１０Ｖでの漏れ電流（ＬＣ）
を第１表に示す。

（発明の効果） 誘電体酸化皮膜を形成したアルミニウムの表面に導電性
を有する金属酸化物の薄膜と電解重合により形成される
導電性高分子膜を形成してなるアルミニウム固体電解コ
ンデンサにおいて、陽極リードおよび／または誘電体酸
化皮膜の一部を絶縁層で被覆し、該絶縁層表面に導電層
を形成し、この導電層に導電体を接触させて陽極となし
電解重合する方法により製造した固体電解質コンデンサ
は、電解重合時に導電体が酸化皮膜や導電性を有する金
属化合物の薄膜を損傷するおそれが少なく、漏れ電流が
著しく小さく、かつ、誘電損失の正接（ｔａｎδ）の小
さいアルミニウム固体電解コンデンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は中心部より陽極リードを引き出した焼結体型ア
ルミニウム固体電解コンデンサの概略断面図である。 １・拳陽極リード　２・・アルミニウム焼結体３・・誘
電体酸化皮膜 ４・Ｏ導電性を有する金属酸化物 ５・・導電層　６・・絶縁層　７・拳導電体８・・電解
重合による導電性高分子膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　陽極リードを接続したアルミニウムの表面に、順次
   、誘電体酸化皮膜、導電性を有する金属酸化物及び導電
   性高分子膜を形成してなるアルミニウム固体電解コンデ
   ンサの製造方法において、陽極リードおよび／または誘
   電体酸化皮膜の一部を絶縁層で被覆し、該絶縁層表面に
   導電層を形成し、この導電層に導電体を接触させて陽極
   となし、外部陰極との間で電解重合を行ない導電性高分
   子膜を形成することを特徴とするアルミニウム固体電解
   コンデンサの製造方法。 ２　導電性を有する金属酸化物が二酸化マンガンまたは
   二酸化鉛である請求項１記載のアルミニウム固体電解コ
   ンデンサの製造方法。 ３　導電性高分子がポリピロールである請求項１記載の
   アルミニウム固体電解コンデンサの製造方法。