JPH0645199A

JPH0645199A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JPH0645199A
Application number: JP21857592A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Shimada; 晶弘島田; Norihito Fukui; 典仁福井; Yutaka Yokoyama; 豊横山
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 1994-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】安定した電気的特性を有するとともに、製造
工程を簡略にした固体電解コンデンサを提供する。【構成】誘電体となる酸化皮膜層２と、化学重合によ
り酸化皮膜層２の表面に生成したポリピロール膜３ａ及
びこのポリピロール膜上に生成したポリアニリン膜３ｂ
からなる少なくとも複数の電解質層３と、カーボンペー
ストおよび／または銀ペーストからなる導電層４とを、
陽極体１の表面に順次生成した。各電解質層３ａ及び３
ｂが相互に表面状態を均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固体電解コンデンサ
に関し、特に有機導電性化合物を電解質に利用した固体
電解コンデンサにかかる。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化、プリント基板
への実装の効率化等の要請から電子部品のチップ化が進
められている。これに伴い、電解コンデンサのチップ
化、低背化の要請が高まっている。また、電子機器の多
様化から電解コンデンサに対して様々な特性が要求され
るようになっている。

【０００３】固体電解コンデンサにおいては、二酸化マ
ンガン等の金属酸化物半導体からなる固体電解質以外
に、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ポリピロ
ール、ポリアニリン等の有機導電性化合物を固体電解コ
ンデンサに応用したものが提案されている。これらの有
機導電性化合物を使用した固体電解コンデンサは、二酸
化マンガン等と比較して電導度が高いことから、他の電
解コンデンサと比較してＥＳＲ特性が改善されている。
更にポリピロール、ポリアニリン等は電解質がポリマー
化しているため、耐熱性にも優れ、チップ化に最適とも
言われている。

【０００４】ポリピロール等のポリマーからなる電解質
層は、例えば、酸化剤を含有するピロール溶液中に陽極
体を浸漬し、陽極体の表面にポリピロール膜を形成した
のち（化学重合）、ピロールを溶解した電解液中に浸漬
しつつ電圧を印加して（電解重合）生成している。

【０００５】このような、化学重合と電解重合という複
数の重合工程によってポリピロール膜を生成しているの
は、化学重合によるポリピロール膜は非常に脆弱であ
り、かつ皮膜としての定着性に欠けており、その表面状
態も均一ではなかったことがその理由となっている。一
方、電解重合では、ピロール溶液中において皮膜を生成
すべき対象物に通電させる必要があるが、陽極体の表面
には絶縁体である酸化皮膜層が形成されているため、電
解重合だけでポリピロール膜を生成することも困難であ
った。そこで、化学重合によるポリピロール膜を生成
し、このポリピロール膜に通電することにより強固で定
着性に優れた電解重合によるポリピロール膜を生成して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、ポリピロ
ール等の固体電解質層を陽極体の表面に生成するにあた
っては、化学重合によるポリピロール膜の表面に一方の
電極を接触させて電圧を印加しているが、この電解重合
によっても均一な固体電解質層を生成することはなお困
難となる場合があった。すなわち、電解重合において
は、電極の周辺からポリピロール膜が生成される傾向が
あり、この状態は、化学重合によるポリピロール膜の不
均一さと相俟って、電極の周囲にのみ電解重合によるポ
リピロール膜が生成されるに至る。そのため、広範囲に
わたって均一な固体電解質層を生成することができず、
大量生産を妨げる原因となっていた。

【０００７】これを是正するには、複数の電極を配置す
るか、あるいは陽極体を所望寸法に成形した状態で電解
重合を施す等の手段が考えられるものの、製造工程及び
製造設備が煩雑かつ複雑になってしまう。すなわち、例
えば図３に示したような、針状に形成した複数の電極８
を、電解質層を生成すべき個々の位置にそれぞれ配置す
れば、化学重合によるポリピロール膜１０の表面にある
程度均一な電解重合によるポリピロール膜１１を生成す
ることができる。したがって、このような針状の電極８
を多数設ければよいことになる。しかし、針状の電極８
の先端部分にも電解重合によるポリピロール膜１１が生
成されてしまうことから、定期的にこの電極８を洗浄す
る必要があり、あまり多数の針状電極８を設けることは
できない。また、電圧印加時間も１時間ないし２時間以
上かかるほか、位置合わせ等も必要となり、たとえ多数
の針状電極８を用いても、大量生産に適するとは必ずし
も言えない。

【０００８】更に、電解重合の際に、化学重合によるポ
リピロール膜１０上に配置した針状の電極８から電圧を
印加した場合、針状の電極８と陽極体１との間に電位差
が生じて、陽極体１表面の酸化皮膜層に逆電流が流れる
ことになる。そのため、酸化皮膜層２が破損して漏れ電
流特性の低下を招くほか、このような破損を修復するた
めに行なう再化成工程を、通常の電解コンデンサを製造
する場合と比較して、より長時間必要とする不都合があ
った。

【０００９】この発明の目的は、上記のような状態に鑑
み、安定した電気的特性を有するとともに、製造工程を
簡略にした固体電解コンデンサを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、有機固体電
解質を用いた固体電解コンデンサにおいて、誘電体とな
る酸化皮膜層と、化学重合により酸化皮膜層の表面に生
成したポリピロール膜及びこのポリピロール膜上に生成
したポリアニリン膜からなる少なくとも複数の電解質層
と、カーボンペーストおよび／または銀ペーストからな
る導電層とを、陽極体の表面に順次生成したことを特徴
としている。

【００１１】この発明において陽極体は、アルミニウ
ム、タンタル等の弁作用金属からなり、その形状は板状
あるいは箔状のいずれであってもよいが、その表面には
予めエッチング処理が施されている。また、この発明に
よる固体電解コンデンサにおいて、化学重合により生成
されるポリピロール膜は、ピロール溶液に陽極体を３〜
１０分浸漬したのち、０．１〜０．５ｍｏｌ／ｌの過硫
酸アンモン水溶液からなる酸化剤溶液に１〜５分浸漬し
て生成すると好適である。更に、ポリアニリン膜は、Ｎ
−メチルピロリドンに溶解した５〜２０％のポリアニリ
ン溶液を陽極体の表面に塗布し、乾燥処理を施したの
ち、０．１〜３．０ｍｏｌ／ｌの過硫酸アンモン／Ｐ−
トルエンスルホン酸水溶液からなる酸化剤溶液に１０〜
２０分浸漬して生成すると好適である。

【００１２】

【作用】この発明による固体電解コンデンサでは、図１
に示すように、酸化皮膜層２が形成された陽極体１の表
面に、少なくとも２種類の有機固体電解質からなる複数
の電解質層３ａ、３ｂが生成されているため、化学重合
による電解質層３であっても、各層が互いに補完的に作
用して均一な表面状態を実現することができる。また一
種類の固体電解質での定着性に問題がある場合でも、他
方の固体電解質によって陽極体１の表面に強固に定着す
ることができるようになる。

【００１３】また、その製造工程においては、従来のよ
うな電解重合を行なわないため、陽極体１表面の酸化皮
膜層２の破損が減少するとともに、針状の電極等、特殊
な治具を必要としなくなる。更に、電解重合による電圧
印加時間がなくなることになり、酸化皮膜層２の劣化の
減少による再化成工程の時間短縮と相俟って、全体とし
ての製造工程が大幅に縮小される。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面にしたがい説
明する。図１は、この発明の実施例による固体電解コン
デンサの概念構造を示す断面図、図２は実施例の固体電
解コンデンサを製造する工程を示す説明図である。

【００１５】陽極体１は、平板状のアルミニウムからな
り、その表面はエッチング処理により粗面化されてい
る。そして、図２（Ａ）に示したように、粗面化された
表面に化成処理を施して酸化皮膜層２を形成している。
この酸化皮膜層２は、アルミニウムの表層が酸化したも
ので、コンデンサの誘電体となる。なお、この実施例で
は陽極体１としてアルミニウムからなる平板を用いた
が、アルミニウム箔を用いてもよい。その場合も、表面
に粗面化処理を施したのち酸化皮膜層を形成することに
なる。

【００１６】酸化皮膜層２が形成された陽極体１の表面
には、図２（Ｂ）に示したように、化学重合による電解
質層３ａが生成され、更に、この電解質層３ａの表面
に、図２（Ｃ）に示したように、電解質層３ａとは異な
る電解質層３ｂが生成されている。すなわち、陽極体１
の表面に生成される電解質層３ａとしてポリピロール膜
を用い、その表面の電解質層３ｂとしてポリアニリン膜
を用いている。これら２種類の固体電解質からなる複数
層の電解質層３を、図１に示したように陽極体１の両面
に生成した。そして、電解質層３の表面には、コンデン
サの陰極引出し手段となるカーボンペーストまたは銀ペ
ースト、あるいはこれらの二層からなる導電層４を配置
している。このように形成した陽極体１の両端には、両
極電極を外部に導出するキャップ状の外部端子６が、導
電性の接着剤５によって接続され、陽極体１の周囲と共
に外装樹脂７によって覆われている。

【００１７】この実施例では、２種類の固体電解質から
なる複数の電解質層３を、第１の固体電解質としてポリ
ピロール膜（電解質層３ａ）、第２の固体電解質として
ポリアニリン（電解質層３ｂ）としたが、これらの固体
電解質をを交互に３層、あるいは４層以上設けてもよ
い。ただし、例えばポリピロール膜からなる固体電解質
を化学重合により複数層設けても、定着性が悪い等の不
都合を解消することはできないため適当ではない。

【００１８】前記のように、化学重合による生成された
ポリマーは、一般的にその表面状態が粗く、均一な皮膜
を生成することは困難である。しかしながら、この実施
例によれば、少なくとも２種類の固体電解質が互いに相
互補完的に表面状態を良好に保ち、均一な皮膜が実現さ
れる。また、ポリピロール膜からなる固体電解質（電解
質層３ａ）は、特にその定着性に劣る欠点があったが、
ポリピロール膜の表面を覆うポリアニリン膜（電解質層
３ｂ）がその欠点を補い、安定した表面状態を長期にわ
たり維持することができる。

【００１９】次いで、この発明の実施例による固体電解
コンデンサの製造方法について説明する。まず、酸化皮
膜層が表面に形成された陽極体１を、エタノール等の溶
媒にピロールを溶解させたピロール溶液に５分間浸漬し
たのち、０．３ｍｏｌ／ｌの過硫酸アンモン水溶液から
なる酸化剤溶液に３分浸漬してドーピングする。次い
で、Ｎ−メチルピロリドンに１０％の濃度で溶解したポ
リアニリンを、例えばスクリーン印刷等の手段で陽極体
１の表面に塗布し、乾燥処理を施した後、０．３ｍｏｌ
／ｌの濃度の過硫酸アンモン及び１ｍｏｌ／ｌのパラト
ルエンスルホン酸水溶液からなる酸化剤溶液に１５分浸
漬する。その結果、陽極体１の表面に第１の固体電解質
としてのポリピロール膜、第２の固体電解質としてのポ
リアニリン膜が生成され、２種類の固体電解質からなる
２層の電解質層３が形成されることになる。

【００２０】この製造方法によれば、２種類の固体電解
質からなる電解質層３は、共に化学重合により生成され
ているため、電解重合のように長時間にわたって電圧を
印加する必要がなく、大幅な時間短縮となる。また、電
圧を印加するための針状の電極を設ける必要もなくな
り、電解重合工程毎にこの電極を洗浄する等の煩雑な作
業もなくなる。

【００２１】次に、従来の固体電解コンデンサとの電気
的特性の比較を行なう。比較例として、先の実施例にお
いて用いたものと同じように、表面に酸化皮膜層が形成
された陽極体を用意した。そして、この陽極体の表面
に、化学重合によるポリピール膜を生成するとともに、
その表面に電解重合によるポリピロール膜を生成する。
電解重合は、０．２ｍｏｌ／ｌのピロールを０．０５ｍ
ｏｌ／ｌの濃度のパラトルエンスルホン酸テトラエチル
アンモニウム・アセトニトリル溶液で溶解した溶液中に
陽極体を浸漬し、針状の電極を配置したうえで１ｍＡの
定電流を１時間通電して行なった。このようにして生成
した電解質層の表面に、カーボンペースト・銀ペースト
からなる導電層を形成して比較例とし、実施例共に静電
容量、損失角の正接、漏れ電流及びＥＳＲ特性を測定し
た。なお、実施例、比較例共に定格電圧は１０Ｖ、定格
静電容量は６．８μＦとした。以下にその結果を示す。

【００２２】静電容量損失角の正接ＥＳＲ漏れ電流 (Cap／μＦ） (tanδ） (100KHz/Ω）（LC／μＡ）実施例６．８２０．０１５０．０７００．１１比較例６．８２０．０１００．０６８０．１５

【００２３】この結果からも明らかなように、この発明
の実施例による固体電解コンデンサは、電解重合による
電解質層を設けた従来例と比較して、ほぼ同等の電気的
特性を示しており、電解質層の表面状態が均一で定着性
に優れており、なおかつ製造工程を簡略にできることが
理解される。

【００２４】

【発明の効果】以上のようにこの発明は、誘電体となる
酸化皮膜層と、化学重合により酸化皮膜層の表面に生成
したポリピロール膜及びこのポリピロール膜上に生成し
たポリアニリン膜からなる少なくとも複数の電解質層
と、カーボンペーストおよび／または銀ペーストからな
る導電層とを、陽極体の表面に順次生成したことを特徴
としているので、電解質層の表面が均一でかつ定着性に
優れた状態となり、安定した電気的特性を維持すること
ができる。

【００２５】またその製造工程においては、電解重合を
伴わないので、電解重合による電解質層の生成工程と比
較して、短時間で電解質層を生成することが可能とな
り、また針状等の特殊な電極を設ける必要もなくなるの
で、製造工程の簡略化とともに製造コストの削減を図る
ことが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例による固体電解コンデンサの
概念構造を示す断面図

【図２】実施例の固体電解コンデンサを製造する工程を
示す説明図

【図３】従来の電解重合による製造工程の説明図

【符号の説明】

１陽極体２酸化皮膜層３電解質層４導電層５接着剤６外部端子７外装樹脂８針状電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体となる酸化皮膜層と、化学重合に
より酸化皮膜層の表面に生成したポリピロール膜及びこ
のポリピロール膜上に生成したポリアニリン膜からなる
少なくとも複数の電解質層と、カーボンペーストおよび
／または銀ペーストからなる導電層とを、陽極体の表面
に順次生成した固体電解コンデンサ。