JPH06168855A - 積層形固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

積層形固体電解コンデンサ及びその製造方法

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JPH06168855A
JPH06168855A JP4345478A JP34547892A JPH06168855A JP H06168855 A JPH06168855 A JP H06168855A JP 4345478 A JP4345478 A JP 4345478A JP 34547892 A JP34547892 A JP 34547892A JP H06168855 A JPH06168855 A JP H06168855A
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anode
pits
forming
dielectric oxide
oxide film
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JP4345478A
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Toshiaki Maruyama
俊朗 丸山
Yoko Endo
洋子 遠藤
Yutaka Harashima
豊 原島
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Marcon Electronics Co Ltd
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インピーダンスの周波数特性、漏れ電流特性
などの電気的諸特性に優れ、広い温度範囲にわたって諸
特性の安定した小形・大容量化に貢献する積層形固体電
解コンデンサの提供。 【構成】 貫通型のトンネルピット1形成後、立方体状
のピットを無数に形成することで表面を海綿状のピット
2とした陽極基体3を複数積層し形成した陽極積層体5
を、化成処理してその表面に誘電体酸化皮膜6を形成
し、次に誘電体酸化皮膜6表面全体に化学重合膜と電解
重合膜からなる導電性高分子層7を形成し、この導電性
高分子層7上に陰極引出部としての導電体層8を形成し
コンデンサ素子9を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性高分子を固体電
解質とした積層形固体電解コンデンサ及びその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】固体電解コンデンサとしては、アルミニ
ウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属を陽極体と
し、この弁作用金属に形成した陽極酸化皮膜を誘電体と
し、この陽極酸化皮膜上に、固体電解質として二酸化マ
ンガンやTCNQ錯体からなる有機半導体を形成してな
るものがある。
【0003】また、近年、例えば特開昭62−1814
15号公報に開示された技術に代表されるように、ピロ
ール、チオフェン、フランなどの複素五員環化合物を化
学的、電気化学的な手段を用いて重合形成したポリピロ
ール、ポリチオフェン、ポリフランなどの導電性高分子
を固体電解質とした固体電解コンデンサが開発されてい
る。
【0004】しかして、この導電性高分子は、その電導
度が約102 S/cmと二酸化マンガン(10-2S/c
m)やTCNQ錯体(10S/CM)と比較して非常に
高く、また、熱安定性に優れているなどの特徴を有して
いるため、この導電性高分子を固体電解質として利用す
ることにより、インピーダンスの周波数特性や漏れ電流
などの電気的諸特性に優れ、広い範囲での温度特性に優
れた固体電解コンデンサを得ることが可能である。
【0005】一方、電子部品の軽薄短小化に伴い、固体
電解コンデンサにおいても、単位体積当たりの容量増大
の目的で陽極体を積層一体化する各種の方法が提案され
ている。すなわち、このような目的に応えたものとし
て、例えば、特開昭63−239917号公報に開示さ
れたものがある。
【0006】この公報に開示された技術は、弁作用金属
板の所定部分に、絶縁物層を形成することで区別した金
属基板の一方に誘電体酸化皮膜、半導体層、導電体層を
順次形成したコンデンサ基板を複数枚積層し、導電ペー
ストで固着するとともに、他方の金属基板露出部を加圧
一体化した後、電気溶接により積層体を形成するもので
ある。
【0007】また、特開昭61−30020号公報に開
示されているように、貫通型のトンネルピットを形成し
た陽極基体を積層一体化したものに陽極リードを接続し
た後、酸化皮膜層、半導体層、導電体層を順次形成する
技術などがある。
【0008】しかしながら、上記前者の技術は、コンデ
ンサ基板を積層した後、金属基板露出部を加圧一体化す
るため、誘電体酸化皮膜、半導体層、導電体層を形成し
た部分へのストレスを防ぎきれず、誘電体酸化皮膜に欠
陥部が生じ、漏れ電流が増大し、ショート不良が発生し
てしまう欠点があった。
【0009】また、上記後者の技術は、予め形成した積
層体に陽極酸化皮膜層、半導体層、導電体層を形成する
ため、漏れ電流不良、ショート不良の発生がなく、ま
た、貫通型のトンネルピットが積層体を構成する陽極基
体に形成されているため、積層体全体に半導体層、導電
体層が形成される利点を有しているが、一般に貫通型ト
ンネルピットによる陽極基体の表面積アップは少なく、
単位体積当たりの容量増大という点では限度があり、目
的を満足することができなかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来開示されている積層形固体電解コンデンサ技術では、
製造工程中に加えられるストレスによって誘電体酸化皮
膜に欠陥部が生じ、電気的諸特性を損ねる問題点を抱え
る結果となったり、また、積層体を構成する陽極基体に
貫通型のトンネルピットを形成したとしても、これだけ
で所望の陽極基体の表面積アップを果たすことは不可能
で、解決すべき課題をもつものであった。
【0011】本発明は、上記のような課題を解決するた
めに成されたもので、その目的は、インピーダンスの周
波数特性、漏れ電流特性などの電気的諸特性に優れ、広
い温度範囲にわたって諸特性の安定した小形・大容量化
に貢献する積層形固体電解コンデンサを提供するもので
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の積層形固体電解
コンデンサは、弁作用金属箔に形成した貫通型のトンネ
ルピットと、更に交流エッチングにより形成した立方体
状のピットにて表面を海綿状のピットに粗面化して得ら
れた陽極基体を複数枚積層し形成した陽極積層体と、こ
の陽極積層体を構成する陽極基体表面全体に形成した誘
電体酸化皮膜と、この誘電体酸化皮膜上に形成した導電
性高分子層と、この導電性高分子層上に形成した導電体
層とを具備したことを特徴とするものである。
【0013】また、上記積層形固体電解コンデンサを得
る手段として弁作用金属箔に貫通型のトンネルピットを
形成し、次に交流エッチングにより立方体状のピットを
無数に形成することで表面を海綿状のピットに粗面化し
た陽極基体を得る工程と、この陽極基体を複数枚積層し
陽極積層体を得る工程と、この陽極積層体を構成する陽
極基体それぞれの表面全体に化成処理により誘電体酸化
皮膜を形成する工程と、この誘電体酸化皮膜上に導電性
高分子層を形成する工程と、この導電性高分子層上に導
電体層を形成する工程とを順次経ることを特徴とするも
のである。
【0014】
【作用】本発明によれば、予め形成した陽極積層体を化
成処理し、陽極積層体を構成する陽極基体それぞれの表
面全体に誘電体酸化皮膜を形成するため、製造工程中に
誘電体酸化皮膜に機械的なストレスによる欠陥部を誘発
する要因、又は導電性高分子層を始め導電体層へのスト
レスもなく、諸特性劣化要因が解消できる。
【0015】また、陽極積層体を構成する陽極基体には
貫通型のトンネルピットが形成され、更に交流エッチン
グにより形成した立方体状のピットにて表面を海綿状の
ピットに粗面化しているので、陽極基体積層体内部も含
め表面積が拡大された誘電体酸化皮膜表面全体に、電導
度が高く、熱安定性にも優れた導電性高分子層が、必要
十分な厚さで均一に形成することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。まず、図2に示すように、ミラー指数(1
00)面の占有率が90%以上のアルミニウム箔を用
い、主に塩素イオンを含む溶液中で80℃、10A、1
分直流電解を行うことで貫通型のトンネルピット1を形
成した後、主に塩素イオンと硫酸イオンを含む水溶液中
で5A、10分交流電解を行うことで立方体状のピット
を無数に形成することで表面を海綿状のピット2とした
陽極基体3を得る。
【0017】次に、図3に示すように、この陽極基体3
を複数積層し、必要な大きさに打ち抜き、任意な箇所に
陽極リード線4を溶接等にて固着して陽極積層体5を形
成する。
【0018】しかして、図1(A)及び図1(B)に示
すように、この陽極積層体5を、化成液中で製品定格電
圧に適した電圧で化成処理してその表面に誘電体酸化皮
膜6を形成し、しかる後、2M−ピロール/エタノール
溶液に5分間浸漬し、更に、0.5M−過硫酸アンモニ
ウム水溶液に5分間浸漬して化学酸化重合を施し、前記
誘電体酸化皮膜6表面全体にポリピロールからなる化学
重合膜を形成する。
【0019】その後、支持電解質としてアルキルナフタ
レンスルホン酸塩0.05mol/リットル、及びピロ
ールモノマー0.2mol/リットルを含む電解酸化重
合液中において、前段の処理で形成した化学重合膜を陽
極とし、外部電極との間で定電流電解酸化重合(1mA
/cm2 ,2h)を行い、ポリピロールからなる電解重
合膜を形成し、前記陽極基体3に形成した前記誘電体酸
化皮膜6表面全体に化学重合膜と電解重合膜からなる導
電性高分子層7を形成し、この導電性高分子層7上にグ
ラファイト層及び銀ペースト層を順次形成し陰極引出部
としての導電体層8を形成しコンデンサ素子9を構成す
る。
【0020】次に、図4に示すように、前記陽極リード
線4に陽極外部端子10を、前記導電体層8に陰極外部
端子11をそれぞれ接続固着し、例えば、トランスファ
ーモールドにより樹脂外装12を施しコンデンサ本体1
3を形成し、このコンデンサ本体13の側面から導出し
た前記陽極外部端子10及び陰極外部端子11を前記コ
ンデンサ本体13の側面に沿って底面に至るように折曲
げ加工し完成品としてなるものである。
【0021】以上のような構成になる積層形固体電解コ
ンデンサによれば、陽極積層体5を構成する陽極基体3
には貫通型のトンネルピット1が形成され、更に交流エ
ッチングにより形成した立方体状のピットを無数に形成
することで表面を海綿状のピット2に粗面化しているの
で、陽極積層体5内部も含め表面積が拡大された誘電体
酸化皮膜6表面全体に、電導度が高く、熱安定性にも優
れた化学重合膜と電解重合膜からなる導電性高分子層7
と、その上に導電体層8が、必要十分な厚さで均一に形
成できる。
【0022】したがって、インピーダンスの周波数特性
などの電気的諸特性の向上及び広い温度範囲での特性の
安定化に寄与できるとともに、小形・大容量化が図れる
効果を有する。
【0023】また、陽極基体3に対する誘電体酸化皮膜
6形成を、予め陽極基体3を積層し陽極積層体5とした
状態で行うため、誘電体酸化皮膜6へのストレスもな
く、よって誘電体酸化皮膜6に破損を生じることもな
く、漏れ電流特性の向上及びショート不良の大幅な低減
に寄与する効果も有する。
【0024】次に、本発明の優位性をより明確化するた
めに、本発明による実施例と従来技術による比較例A及
び比較例Bとの特性比較について説明する。
【0025】すなわち、以下に示す実施例と比較例A及
び比較例Bとの静電容量、tanδ、漏れ電流及び周波
数100KHzにおける等価直列抵抗(ESR)初期特
性を調べた結果、表1に示すようになった。また、実施
例と比較例A及び比較例Bそれぞれのインピーダンス−
周波数特性を調べた結果、図5に示すようになった。な
お、試料はそれぞれ100個である。
【0026】(実施例)上記実施例にて述べた技術内容
からなるもので、4枚積層して形成した陽極積層体寸法
として3mm×3mmのものを用い形成した定格電圧1
0V、公称静電容量4.7μFのチップタイプの積層形
固体電解コンデンサ。
【0027】(比較例A)主に塩素イオンと硫酸イオン
を含む水溶液中で5A、10分交流電解を行い立方体状
のピットを無数に形成することで表面を海綿状のピット
に粗面化し、しかる後、化成処理を施し表面に誘電体酸
化皮膜を形成したアルミニウム箔を絶縁性樹脂で、陽極
引出側と3mm×3mmの寸法からなる陰極形成側に区
分して得た陽極基体の陰極形成側に、前記実施例にて延
べたと同様の方法でポリピロールからなる導電性高分子
層を形成し、更に、この導電性高分子層上にグラファイ
ト層、銀ペースト層を順次形成することで導電体層を形
成しコンデンサ素板を形成し、このコンデンサ素板を、
陽極引出部と陰極形成側を互いに対応させて4枚積層
し、次に陰極形成側を銀接着剤にて固着し、陽極引出部
を電気溶接で取りまとめコンデンサ素子とし、その後、
上記実施例と同一手段を講じ完成品とした定格電圧10
V、公称静電容量4.7μFのチップタイプの積層形固
体電解コンデンサ。
【0028】(比較例B)主に、塩素イオンを含む水溶
液中で80℃、10A、1分直流電解を行い貫通型のト
ンネルピットを形成したアルミニウム箔を4枚積層し積
層体とし、この積層体を3mm×3mmの大きさに打ち
抜き、陽極酸化皮膜工程以降は上記実施例と同一手段を
講じて完成品とした定格電圧10V、公称静電容量4.
7μFのチップタイプの積層形固体電解コンデンサ。
【0029】
【表1】
【0030】表1及び図5から明らかなように、比較例
Aのものは、漏れ電流特性、ESR特性、インピーダン
ス特性の劣化がみられ、比較例Bのものは、静電容量が
実施例の約1/4と極端に小さく、また、tanδ、E
SR特性劣化も大きく、共に実用的でないのに対して、
実施例のものは全ての特性において安定した結果を示
し、本発明の優れた作用効果が確認された。
【0031】しかして、この理由は、比較例Aの場合、
コンデンサ素板をまとめる際のストレスにより、誘電体
酸化皮膜が損傷し、更に導電性高分子層及び半導体層に
もクラックが生じ、抵抗値が上昇したためであり、ま
た、比較例Bの場合、アルミニウム箔に形成されるピッ
トが、貫通型のトンネルピットのみで箔倍率が上がらな
いことによるものと考えられる。
【0032】また、本発明は、以上述べた実施例に限定
されるものではなく、アルミニウム箔の他にタンタル、
チタン、ニオブ箔等の使用も可能であり、また、上記実
施例ではチップ形端子を使用し、トランスファーモール
ドにより外装を施したチップ構造のものを例示して説明
したが、電極引出端子としてスズめっきCP線等を用
い、流動浸漬法やデップ法等により外装を施してなるリ
ード線構造とすることも可能であり、更に、導電性高分
子層及び導電体層の形成方法等を適宜選択できることは
勿論である。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、コンデンサ素子内部も
含め表面積が大幅に拡大された誘電体酸化皮膜全体に、
固体電解質としての導電性高分子層が必要十分な所望の
厚さで均一に形成されることにより、インピーダンスの
周波数特性を始め、その他電気的諸特性に優れ、広い温
度範囲にわたって特性の安定した、小形・大容量の積層
形固体電解コンデンサ及びその製造方法を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る積層形固体電解コンデ
ンサを構成するコンデンサ素子を示すもので、(A)は
コンデンサ素子全体の拡大断面図、(B)は(A)のイ
部拡大図。
【図2】図1に示すコンデンサ素子を構成するアルミニ
ウム箔を示す拡大模造図。
【図3】本発明の一実施例に係る陽極積層体を示す正面
図。
【図4】本発明の一実施例に係る積層形固体電解コンデ
ンサを示す断面図。
【図5】周波数に対するインピーダンス特性曲線図。
【符号の説明】 1 貫通型のトンネルピット 2 海綿状のピット 3 陽極基体 4 陽極リード線 5 陽極積層体 6 誘電体酸化皮膜 7 導電性高分子層 8 導電体層 9 コンデンサ素子
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01G 9/24 C 7924−5E

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁作用金属箔に形成した貫通型のトンネ
    ルピットと、更に交流エッチングにより形成した立方体
    状のピットにて表面を海綿状のピットに粗面化して得ら
    れた陽極基体を複数枚積層し形成した陽極積層体と、こ
    の陽極積層体を構成する陽極基体表面全体に形成した誘
    電体酸化皮膜と、この誘電体酸化皮膜上に形成した導電
    性高分子層と、この導電性高分子層上に形成した導電体
    層とを具備したことを特徴とする積層形固体電解コンデ
    ンサ。
  2. 【請求項2】 弁作用金属箔に貫通型のトンネルピット
    を形成し、次に交流エッチングにより立方体のピットを
    無数に形成することで表面を海綿状のピットに粗面化し
    た陽極基体を得る工程と、この陽極基体を複数枚積層し
    陽極積層体を得る工程と、この陽極積層体を構成する陽
    極基体それぞれの表面全体に化成処理により誘電体酸化
    皮膜を形成する工程と、この誘電体酸化皮膜上に導電性
    高分子層を形成する工程と、この導電性高分子層上に導
    電体層を形成する工程とを順次経ることを特徴とする積
    層形固体電解コンデンサの製造方法。
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