JPH0346215A - タンタル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】 ［発明のぽ的］ （産業上の利用分野） 本発明は、導電性高分子膜を固体電解質としたタンタル
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） 誘電体酸化皮膜を形成したタンタル焼結体の表面に、順
次、化学重合によって形成した導電性高分子膜、電解重
合によって形成した導電性高分子膜を有し、該電解重合
による導電性高分子膜上にカーボン層お上び導電性塗膜
を形成せしめた構造の固体電解コンデンサが提案されて
いる。このコンデンサは従来の固体電解コンデンサに比
べ、静電容量が大きく温度特性、周波数特性が良いなど
の特徴を有するが、漏れ電流が大きい、あるいは損失角
の正接（ｔａｎδ）が大きいなどの改良すべき点が残さ
れていた。

（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
たタンタル焼結体の表面に固体電解質として導電性高分
子膜を形成せしめた構造の固体電解コンデンサ２二おい
て、漏れ電流が小さく、かつ、損失角の正接の小さい、
優れたコンデンサ特性を持つタンタル固体電解コンデン
サの製造方法を提供することである。

［発明の構成］ （Ｒ題を解決するための手段） 本発明者らは鋭意研究の結果、上記目的を達成し得るタ
ンタル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タンタル焼結体素子の表
面に誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜の一部
を耐熱性絶縁体で被覆し、該耐熱性絶縁体の表面および
誘電体酸化皮膜上に化学酸化重合による導電性高分子膜
を形成し、耐熱性絶縁体の表面上に形成した化学酸化重
合による導電性高分子膜の一部に接続させた導電体を陽
極として外部陰極との間で電解重合し、化学酸化重合に
よる導電性高分子膜上に電解重合による導電性高分子膜
を形成することを特徴とするタンタル固体電解コンデン
サの製造方法である。

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７ラン、ポリアニリンを用い、導電性高分子の安定
性の面からポリピロールが好まし〜１゜ 次に本発明の具体例を図面により更に詳しく説明する。

第１図および第２図はタンタル焼結体素子の中心部より
タンタル線により陽極リードを取り出したコンデンサの
概略断面図である。タンタルよりなる焼結体素子（１）
とタンタル線よりなる陽極リード（７）の取り出し部に
、陽極酸化により誘電体酸化皮膜（２）を形成せしめる
０次に、誘電体酸化皮膜（２）の一部を耐熱性絶縁体（
３）で被覆する。被覆する範囲は焼結体素子の一部であ
り、好ましくは素子の上面（！＃１図）あるいは下面（
第２図）の一部である。

次に、該耐熱性絶縁体（３）お上Ｖｔｌ電体酸化皮膜部
分（２）を酸化剤または酸化剤を含む溶液に浸漬し、更
に導電性高分子単量体または該単量体を含む溶液に浸漬
し、耐熱性絶縁体（３）表面及び誘電体酸化皮膜（２〉
上に化学酸化重合による導電性高分子膜（４）を形成せ
しめる。

耐熱性絶縁体（３）上に形成した化学酸化重合導電性高
分子膜（４）の一部に導電体（６）を接続させ、支持電
解質及び導電性高分子単量体を含む電解液に浸漬し、導
電体を陽極とし外部陰極との開で電解重合することによ
り、化学酸化重合による導電性高分子膜上に電解重合に
よる導電性高分子１１（５）を形成する。この時、導電
体の先端は電解液中に浸漬されている。この電解酸化重
合において、耐熱性絶縁体（３）が無いと導電体（６）
の接続により誘電体酸化皮膜（２）が損傷することがあ
り、損傷の結果、できあがったコンデンサの漏れ電流が
大きくなり、また損失角の正接も大きくなる。

本発明に用いる耐熱性絶縁体は、シリコーン樹脂、エポ
キシ樹脂、ポリイミド、７７素樹脂、ポリフェニレンス
ルフィド樹脂などの耐熱性高分子や硫酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、シリカ、アルミナなど鉱物性ｊｌ！ｌ
ｉ機物あるいは耐熱性高分子と鉱物性無機物の混合物を
使用することができ、素子表面の一部にそのまま塗布硬
化したり適当な溶媒に溶解塗布後乾燥硬化して被覆する
。

化学酸化重合の方法は、焼結体素子表面に導電性モノマ
ーを少なくとも０．Ｏ１ｍｏｌ／１含む溶液を均一に分
散させた後、酸化剤を０．００１ｍｏｌ／ｌ〜１０ｍｏ
ｌ／ｊ！含む溶液と接続させるか、または逆に酸化剤を
均一に分散させた後、導電性高分子モノマー溶液と接続
させる方法により化学重合した導電性高分子１！（４）
を形成し表面を導電化する。

化学重合に用いられる酸化剤は、ヨウ素、・臭素ヨウ化
臭素などのハロゲン、五７ツ化ヒ素、五７フ化アンチモ
ン、四７フ化ケイ素、五塩化リン、五７ツ化リン、塩化
アルミニウム、塩化モリブデンなどの金属ハロゲン化物
、硫酸、硝酸、フルオロ硫酸、トリフルオロメタン硫酸
、クロロ硫酸などのプロトン酸、二酸化イオウ、二酸化
窒素などの含酸素化合物、過硫酸す）　＋７ウム、過硫
酸アンモニウムなどの過硫酸塩、過酸化水素、過酢酸な
どの過酸化物などである。　電解重合は、支持電解質０
　、０１　ｍｏｌ／ｌ−２ｍｏｌ／／ｌおよび導電性高
分子モノ？−０，０１ｍｏｌｚＱ！−５ｍｏｌ／Ｚを含
む電解液中で電解液中で行う。

本発明の電解重合に用いられる支持電解質は、陰イオン
がヘキサ７０ロリン、ヘキサ７０ロヒ素、テトラ７０ロ
ホウ素などのハロゲン化物アニオン、ヨウ素、臭素、塩
素などのハロゲンアニオン、過塩素酸アニオン、ベンゼ
ンスルホン酸、フルキルベンゼンスルホン酸などのスル
ーホン陵アニオンであり、また、陽イオンがリチウム、
カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属カチオン、ア
ンモニウム、テトラアルキルアンモニウムなどの４級ア
ンモニウムカチオンである。化合物としてはＬｉＰＦ、
、ＬｉＡｓＦ５．ＬｉＣｌ０．、ＬｉＢＦ、。

Ｋｌ、Ｎ　ａ　Ｐ　Ｆ　ｓ　、　Ｎ　ａ　Ｃ１０＝　、
　　）ルエンスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン
酸テトラブチルアンモニウムなどが挙げられる。

このようにして導電性高分子を形成した素子を、コロイ
ダルカーボンに浸漬して表面にカーボン層を形成する。

更にその上に導電性ペーストにより導電性塗膜を形成し
、その一部に陰極引出し用のリード線が接続される。導
電性ペーストとしては銀ペースト、銅ペースト、アルミ
ペーストなどが使用できる。以上のように構ＩＲされた
コンデンサ素子は、樹脂モールドまたは樹脂ケース、金
属ケースに密封するなどの外装を施すことにより、固体
電解コンデンサを得る。

（作　　用） 本発明の方法により！１を遺した導電性高分子を固体電
解質とするコンデンサでは、従来知られている方法によ
り製造した固体電解コンデンサに比べ、電気特性が優れ
ている。これは電解重合時に導電体が酸化皮膜を損失し
ないためであり、漏れ電流が者しく小さく、かつ損失角
の正接（ｔａｎδ）小さいコンデンサが得られる。また
、耐熱性の絶縁体を使尼しているので高温時に絶縁体が
溶融してコンデンサ特性を損なうことがない。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

及（箆り 陽極リードを取り出したタンタル焼結体素子を３０Ｖで
陽極酸化し誘電体酸化皮膜を形成した。

該素子の下面の一部に第２図に示す様にエポキシ樹脂（
住友ベークライト製スミマック９０６０）を塗布し１５
０℃で１０分間加熱硬化し被覆した。

該素子を過酸化水素１０ｗｔ％および硫酸２ｗｔ％を含
む水溶液に室温で１０分間浸漬した６次に該素子をすば
やくピロールモノマー原液に浸漬し２０分間保持反応さ
せた。素子をビロールモノマーから取り出し洗浄、乾燥
したところ、エポキシ樹脂表面及び誘電体酸化皮膜上に
化学酸化重合によるポリピロール層が生成した。

次に、エポキシ樹脂表面上の化学酸化重合によるポリピ
ロールの一部にステンレスワイヤーを接続し陽極とし、
テトラエチルアンモニウムパラトルエンスルホン酸０．
２ｍｏｌ／１、ビロールモノマー　０　、２　ｍｏｌ／
Ｚ含むアセトニトリル溶液の入ったステンレスビーカー
中に化学酸化重合によるポリピロールの上端まで浸漬し
、ステンレスビーカーを陰極として１ｍＡの定を流で電
解重合を３０分行った。その結果、化学酸化重合による
ポリピロール膜の上に電解重合によるポリピロール膜が
形成した。

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及び銀ペーストをｍ布し陰極リー
ドを取り付け、エポキシ樹脂でモールドして定格電圧６
．３■、公称静電容量３．３μＦのタンタルコンデンサ
を得た。完成したコンデンサの静電容量、損失角の正接
（ｔａｎδ）、６．３■での漏れ電流値（ＬＣ）を第１
表に示す。

エポキシ樹脂を塗布する工程を省略した以外は実施例１
に準じてタンタル固体電解コンデンサを完成した。完成
したコンデンサの静電容量、ｔａｎδ、漏れ電流値を第
１表に示す。

差峯鮭り 陽極リードを取り出したタンタル焼結体素子を３０Ｖで
陽極酸化し誘電体酸化皮膜を形成した。

該素子の上面の一部に第１図に示す様にエポキシ樹脂（
住友ベークライト製スミマック９０６０）とシリカ微粉
（試薬特級二酸化ケイ素）を１：１に混合した耐熱性絶
縁体を塗布し１５０℃で１０分間加熱硬化し、被覆した
。該素子を耐熱性絶縁体塗布面上端まで過酸化水素１０
ｗｔ％および硫酸２ｗｔ％含む水溶液に室温で１０分間
浸漬した後、ビロールモノマー原液に浸漬し２０分間保
持反応させた。素子をピロールモノマーから取り出し洗
浄、乾燥したところ、耐熱性絶縁体表面及び誘電体酸化
皮膜上に化学重合によるポリピロール層が生成した。

次に、エポキシ樹脂表面上の化学酸化重合によるポリピ
ロールの一部にステンレスワイヤーを接続し陽極とし、
テトラエチルアンモニウムパラトルエンスルホン酸０．
２　ｍ　ｏ　ｌ　／　ｌ　、ビロールモア７−０　、２
　ｍｏｌ／　１含むアセトニトリル溶液の入ったステン
レスビーカー中にステンレスワイヤーの接続位置が没す
るように浸漬し、ステンレスビーカーを陰極として１ｍ
Ａの定電流で電解重合を３０分行った。その結果、化学
酸化重合によるポリピロール膜の上に電解重合によるポ
リピロール膜が形成した。

ステンレスワイヤーを取り除き、洗浄、乾燥後、該素子
をフロイダルカーボン及び銀ペーストを塗布し陰極リー
ドを取り付け、エポキシ樹脂でモールドして定格電圧６
．３Ｖ、公称静電容量３．３μＦのタンタルコンデンサ
を得た。完成したコンデンサの静電容量、損失角の正接
（ｔａｎδ）、６．３ｖでの漏れ電流値を第１表に示す
。

また、素子を２６０℃の半田浴中に１０秒間浸漬した後
の漏れ電流値も第１表に示す。

絵竪鮭ｉ エポキシ樹脂のかわりに耐熱性に乏しいポリ塩化ビニル
樹脂を塗布した以外は実施例２に準じてタンタル固体電
解コンデンサを完成した。完成したコンデンサの静電容
量、ｔａｎδ、漏れ電流値及び２６０℃の半田浴中１ご
１０秒間浸漬した後の漏れ電流値も第１表に示す、誘電
体酸化皮膜の損傷防止に耐熱柱ニー乏しい絶縁体を塗布
したものは耐熱性が悪く、半田浴浸漬後の漏れ電流が大
きい。

［発明の効果］ 誘電体酸化皮膜の一部を耐熱性絶縁体で被覆し、この耐
熱性絶縁体表面を導電化し、その一部に導電体を接続さ
せて電解重合を行うことにより誘電体酸化皮膜を損傷す
ることなく漏れ電流が着しく少なく、ｔａｎδの小さい
タンタル固体電解コンデンサを得ることができた。また
、耐熱性絶縁体を使用することにより、半田耐熱性のあ
るタンタル固体電解コンデンサを製造することができた
。

更に、タンタル焼結体の上面あるいは下面などの一部に
導電体を接続させて電解重合を行うので製造の自動化、
量産化が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図および＄２図はタンタル焼結体素子の中心部より
タンタル線により陽極リードを取り出したコンデンサの
概略断面図である。 １・・焼結体素子　　　２・・誘電体酸化皮膜３・・耐
熱性絶縁体　　４・・化学酸化重合による導電性高分子
膜　　５・・電解重合による導電性高分子膜　　　　６
・・導電体 ７・・陽極リード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．陽極リードを接続したタンタル焼結体素子の表面に
   誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜の一部を耐
   熱性絶縁体で被覆し、該耐熱性絶縁体の表面および誘電
   体酸化皮膜上に化学酸化重合による導電性高分子膜を形
   成し、耐熱性絶縁体の表面上に形成した化学酸化重合に
   よる導電性高分子膜の一部に接続させた導電体を陽極と
   して外部陰極との間で電解重合し、化学酸化重合による
   導電性高分子膜上に電解重合による導電性高分子膜を形
   成することを特徴とするタンタル固体電解コンデンサの
   製造方法。
2. ２．導電性高分子がポリピロールである請求項１記載の
   タンタル固体電解コンデンサの製造方法。