JPH0378222A - 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】 ［発明の目的］ （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よび導電性塗膜
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
れており、更に電解重合時に導電体（給電電極）の接触
により、誘電体酸化皮膜を損傷することがあるなどの問
題点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本願出願人は、誘電体酸化皮膜の損傷を防止する目的で
、導電体を接触せしめる部分に耐熱性絶縁体を設けるこ
とを提案したが、耐熱性絶縁体は一般に親水性に乏しい
ため、化学酸化重合膜の生成が不均一になることがあり
、このため電解酸化重合膜の生成が不均一になる問題点
があった。

本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、
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
電解コンデンサにおいて、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を目
的とする。

［発明の構成］ （問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、陽極リードの一部を親水
性の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１部に接触させた導電体を
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、
ポリフラン、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い。

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）の一部に、陽極酸化により誘
電体酸化皮膜（２）を形成せしめる。次に、陽極リード
（７）の一部を親水性の耐熱性絶縁体（３）で被覆する
。

被覆する範囲は陽極リードの一部であり、好ましくは陽
極リードの素子に接する一部である。

次に、該耐熱性絶縁体（３）および誘電体酸化皮膜（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）表面および誘電体酸化皮膜（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（８）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導電体（
６）の一部が没するように浸漬し、導電体（６）を陽極
とし外部陰極との間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酸化重合によ−る
導電性高分子膜（５）を形成させる。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
接触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。

本発明に用いる親水性の耐熱性絶縁体は、シリコーン樹
脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリフェ
ニレンスルフィド樹脂などノ耐熱性高分子と、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
性無機物との混合物を使用することができ、陽極リード
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。エポキシ樹脂とシリカ微粉な
どを混練したものは撥水性が小さく化学酸化重合膜の付
着が良いので好ましい。

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０．０１　ｍｏｌ／ｌ含む溶液を均一に
分散させた後、酸化剤を０．００１　ｍｏｌ／ｌ〜１０
ｍｏｌ／ｌ含む溶液と接触させるか、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
触させる方法により化学酸化重合した導電性高分子膜（
４）を形成し表面を導電化する。

化学酸化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、五フッ化ヒ素、五フッ化アン
チモン、四フッ化ケイ素、五塩化リン、五フフ化リン、
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、三酸化イオウ、二
酸化窒素などの含酸素化合物、過硫酸す）　ＩＪ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／１〜２　
ｍｏｌ／Ｉおよび導電性高分子モノマー０．０１　ｍｏ
ｌ／ｌ〜５ｍｏｌ／Ｉを含む電解液中で行なう。

本発明の電解重合に用いられる支持電解質は、陰イオン
がヘキサフロロリン、ヘキサフロロリン、テトラフロロ
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、アルキルベンゼンスルホン酸などのスル
ホン酸アニオンであり、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ＬＩＰＦｅ、
Ｌ　ＩＡｓＦ　ｅ、Ｌ　Ｉ　Ｃ１０４、Ｌ　Ｉ　Ｂ　Ｆ
　４、Ｋ　Ｉ　、ＮａＰＦ６１ＮａＣ１０４、トルエン
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バー。スト、銅ペースト、アル
ミペーストなどが使用できる。以上のように構成された
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） 本発明のソ俵により製造した導電性高分子を固体電解質
とイコンデンサは、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傷しないため
であり、漏れ電流が著しく小さく、かつ損失角の正接（
ｔａｎδ）の小さいコンデンサが得られる。

また、親水性の耐熱性絶縁体を使用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なく、
化学酸化重合膜の付着が良く、量産時の良品率が高い。

（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タンタル焼結体素子を１５０■
で陽極酸化し誘電体酸化皮膜を形成した。

陽極リードの一部に第１図に示すようにエポキシ樹脂（
住友ベークライト製スミマック９０６０）とンリカ微粉
（試薬特級　二酸化ケイ素）を１＝１に混合した親水性
のある耐熱性絶縁体を塗布し１５０、−、；（、で１０
分間加熱硬化し被覆した。該素子を過酸化水素１０ｖｔ
％および硫酸２ｗｔ％を含む水溶液に親水性の耐熱性絶
縁体が中程まで没するように室温で１０分間浸漬した。

次に該素子をすばやくビロールモノマー原液に浸漬し２
０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、乾燥ひ・たところ、陽極リード上の耐熱性
絶縁体表面の中程までと、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、親水性の耐熱性絶縁体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０．２ｍｏｌ／１１　ピロールモノマー〇、２ｍ
ｏｌ／Ｉを含むアセトニトリル溶液の入ったステンレス
ビーカー中にステンレスワイヤー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１ｍＡ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
をコロイダルカーボンおよび銀ペーストラ塗布し陽極リ
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公称静電容量１．５μＦ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）、３５■での罰れ電流値（ＬＣ）および短
絡不良発生率を第１表に示す。

第１表 比較例１ エポキシ樹脂とシリカ微粉の１＝１混合物のかわりにエ
ポキシ樹脂のみを塗布した以外は実施例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（ＬＣ）および短絡
不良発生率を第１表に示す。

エポキシ樹脂のみでは親水性に乏しいので化学酸化重合
時に過酸化水素１０ｗｔ％および硫酸２ｗｔ％を含む水
溶液に浸漬してもエポキシ樹脂への付着が悪く、結果と
して化学酸化重合膜の生成が不均一である。このため電
解重合膜も不均一となり、ｔａｎδ、漏れ電流が増大し
短絡不良発生率も増加する。

［発明の効果コ 陽極リードの一部を親水性のある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、その表面に導電体
を接触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著しく小さく、またｔａ
ｎδ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、親水性の耐熱性絶縁体で被覆しているの
で耐熱性絶縁体表面への化学酸化重合膜の生成が均一で
あり、結果として電解重合膜の生成が均一となり、コン
デンサ特性は向上し、短絡不良発生率が著しく減少する
。

【図面の簡単な説明】

第１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・・タンタル焼結体素子　２・・誘電体酸化皮膜　　
　３・・親水性の耐熱性絶縁体４・拳化学酸化重合によ
る導電性高分子膜５・中篭解重合による導電性高分子膜 ６・・導電体　　　７・拳陽極リート

Claims (3)

【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、陽極リードの一部を親水性の
   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触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。
3. ３．親水性の耐熱性絶縁体が耐熱性高分子と鉱物性無機
   物の混合体である請求項１記載のタンタル固体電解コン
   デンサの製造方法。