JPH10275746A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 等価直列抵抗を低下でき、tanδ特性を向上
できる固体電解コンデンサの製造方法を提供すること。 【解決手段】 バインダーを混合した弁作用金属の粉末
を焼結して焼結体１を形成し、この焼結体１に酸化皮膜
４及び陰極層を順次形成する固体電解コンデンサ１２の
製造方法において、粒径が５０μｍ以下の顆粒状のバイ
ンダーを混合した弁作用金属の粉末を用いて焼結体１を
形成することを特徴とする固体電解コンデンサ１２の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固体電解コンデンサ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】タンタル固体電解コンデンサ等の固体電
解コンデンサには、例えば、タンタルやアルミニウム等
の弁作用金属の微粉末に、カンファやアクリル系樹脂等
を有機溶剤と混合したバインダーを添加して混合し、そ
の後、有機溶剤を揮発して除去した粉末を用いる。そし
てこの粉末を、予じめタンタル等の弁作用金属からなる
陽極用リード線の一端を埋め込んで、プレス加圧成型す
る。成型後、真空中で高温度で加熱して焼結し、焼結体
を形成する。次に、この焼結体に酸化皮膜、二酸化マン
ガン又はポリピロールやポリアニリン等の有機導電性高
分子からなる固体電解質層、グラファイト層及び銀層を
順次形成してコンデンサ素子を形成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、タンタル等の
微粉末と、カンファやアクリル系樹脂等を溶剤と混合し
たバインダーとを混合した粉末を用いて焼結体を形成す
る従来の方法では、空孔形状が微細化するため溶液を含
浸し難くなり、酸化皮膜や、二酸化マンガン等の固体電
解質層を形成し難くなる。その結果、固体電解コンデン
サの等価直列抵抗を低下し難く、かつ、tanδ特性を向
上し難い欠点がある。

【０００４】本発明は、以上の欠点を改良し、等価直列
抵抗を低下でき、tanδ特性を向上できる固体電解コン
デンサの製造方法を提供することを課題とするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、バインダーを混合した弁作用金属の粉
末を焼結して焼結体を形成し、この焼結体に酸化皮膜及
び陰極層を順次形成する固体電解コンデンサの製造方法
において、粒径が５０μｍ以下の顆粒状のバインダーを
混合した弁作用金属の粉末を用いて焼結体を形成するこ
とを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法を提供す
るものである。

【０００６】本発明によれば、粒径が５０μｍ以下の顆
粒状のバインダーを混合した弁作用金属の粉末を用いて
焼結体を形成しているが、焼結時にバインダーが除去さ
れるため、バインダーの跡が空孔として残り、溶液を含
浸し易い焼結体が得られる。従って、焼結体に酸化皮膜
や固体電解質層を形成し易くなる。そして固体電解コン
デンサの等価直列抵抗やtanδ特性を改善できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
に基づいて説明する。先ず、タンタルやアルミニウム、
ニオブ等の弁作用金属の微粉末に、カンファやアクリル
系樹脂等を有機溶剤で溶かしたバインダーを添加し、混
合する。混合した後、加熱して有機溶剤を揮発して除去
する。有機溶剤を除去後、粒径が５０μｍ以下の顆粒状
のバインダーを添加して混合する。この場合、有機溶剤
を除去した後、顆粒状バインダーを混合するのは、有機
溶剤が残っていると、混合した顆粒状バインダーが溶け
て顆粒状の形態を維持できず、焼結体に顆粒状バインダ
ーによる空孔を形成できなくなるためである。顆粒状バ
インダーとしては、例えば、ポリビニルアルコールやポ
リビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンカ
ーボネイト、メタクリル酸メチル、ポリエチレン系樹
脂、ポリエステル系樹脂、メタクリル系樹脂等を用い
る。なお、このバインダーの粒径は、５０μｍ以下であ
るが、好ましくは５〜５０μｍとする方がよい。すなわ
ち、顆粒状バインダーの粒径が５μｍより小さい場合に
は、焼結後に空孔ができても、陰極層を形成し難く、ta
nδ特性等を改善し難い。また、顆粒状バインダーの粒
径が５０μｍより大きい場合には、圧縮成型時の粉末量
が同一製品の範囲で一定であるから、この顆粒状バイン
ダーを除去した後に形成される空孔は大きくなるが、そ
れ以外の空孔は逆に小さくなる。従って、同様にtanδ
特性等を改善し難くなる。顆粒状バインダーを添加し
て、混合するには、例えば、容器回転型や容器固定型、
容器振動型、気流・重力型等の装置を用いる。この混合
の際、顆粒状バインダーの混合量は好ましくは１〜１０
wt％にする。すなわち、このバインダーの混合量が１wt
％より少ないと、tanδ特性等を改善する効果が低くな
る。また、混合量が１０wt％より多いと、焼結の際に除
去した顆粒状バインダーの後に形成される空孔が多くは
なるが、この空孔以外の空孔が少なくなるため、結果的
にtanδ特性等を改善し難くなる。

【０００８】次に、顆粒状バインダーを混合した後の弁
作用金属の粉末を、タンタル等の弁作用金属からなる陽
極用リード線を引き出した状態にして、円筒形や角形等
の形状にプレス等で圧縮成型する。

【０００９】圧縮成型後、真空中等の雰囲気中において
高温度で焼結して焼結体１を形成する。焼結後、陽極用
リード線２の根本に、テフロンやシリコーンゴム、シリ
コーン樹脂等からなる円板状の絶縁板３を配置する。

【００１０】そしてこの焼結体１を硝酸やリン酸等の化
成液中に浸漬して陽極化成し、厚さ２００オングストロ
ーム〜６０００オングストローム程度の酸化皮膜４を形
成する。

【００１１】酸化皮膜４を形成後、二酸化マンガンや有
機導電性高分子からなる固体電解質層５を形成する。こ
の固体電解質層５を形成するには、陽極用リード線２の
引き出し面側を上にして焼結体１を硝酸マンガン溶液中
等に、液面が陽極用リード線２の引き出し面のわずかに
上であって絶縁板３を越えない程度に浸漬する。これに
より、液を焼結体１に付着し含浸する。含浸後、溶液の
種類に応じた処理を行ない、固体電解質層５を形成す
る。

【００１２】すなわち、溶液が硝酸マンガン溶液であれ
ば、焼結体１を硝酸マンガン溶液中に浸漬して液を含浸
した後、加熱分解し、さらに再化成処理する。そして硝
酸マンガン溶液の濃度を順次高くして、これらの含浸、
加熱分解及び再化成処理の工程を繰り返し行ない、所定
の厚さの二酸化マンガンからなる固体電解質層５を形成
する。

【００１３】また、有機導電性高分子からなる固体電解
質層５を形成するには次の各種の方法により行なう。す
なわち、第１の方法は、有機導電性高分子の溶液中に焼
結体１を浸漬する。浸漬後、アルコール等の有機溶剤で
洗浄する。洗浄後、乾燥して溶媒を蒸発させる。そして
必要に応じてこの浸漬から乾燥までの工程を繰り返して
行ない、所定の厚さに形成する。また、第２の方法は、
脱ドープした高分子の溶液中に焼結体１を浸漬する。浸
漬後、洗浄し、乾燥する。そしてこの浸漬から乾燥まで
の工程を必要に応じて所定回数繰り返して行ない、所定
の厚さの脱ドープした高分子の膜を形成する。この膜を
形成後、焼結体１をドーピング溶液中に数１０分〜数時
間浸漬して接触し、高分子の膜をドーピングして導電性
を付与し、有機導電性高分子の膜を形成する。さらに、
第３の方法は、アニリンやピロール、チオフェン等のモ
ノマーにドーピングイオンを含む溶液中に焼結体１を浸
漬する。次に、酸化剤の溶液中に焼結体１を浸漬して化
学重合反応させて、有機導電性高分子の膜を形成する。
そして第４の方法は、ドーピングイオンを含まないアニ
リンやピロール等のモノマーの溶液中に焼結体１を浸漬
する。次に、酸化剤の溶液中に焼結体１を浸漬して化学
重合反応させ、高分子の膜を形成する。高分子の膜を形
成後、焼結体１をドーピング溶液中に浸漬して接触し、
導電性を付与して有機導電性高分子の膜を形成する。な
お、ドーパントは、解離定数がナフタレンスルホン酸又
はその誘導体とほぼ同一か又はより小さく、かつドーパ
ントの陰イオンがナフタレンスルホン酸又はその誘導体
の陰イオンよりも小さい物質とする。このようなドーパ
ントとしては、例えば、スルホイソフタル酸やスルホコ
ハク酸、メタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、ス
ルホサリチル酸、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスル
ホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸及びその誘導体、
カンファースルホン酸、スルホ酢酸、スルホアニリン、
ジフェノールスルホン酸等の酸又はこれらの酸の塩を用
いる。また、ドーピング溶液は、例えばドーパントある
いはドーパントと酸化剤とを有機溶媒に溶解した組成に
する。液中のドーパントや酸化剤の濃度は０．０１〜１
mol／ｌの範囲が好ましい。そして有機溶媒は、例え
ば、ケトン類やエステル類、アルコール類、芳香族炭化
水素類、ニトリル酸、セルソルブ類、含チッ素化合物等
を用いる。さらに、酸化剤の溶液は、酸化剤だけではな
く、他にドーパントを加えた溶液や、酸化剤とドーパン
トとの塩の溶液を用いてもよい。そして酸化剤には、第
２の鉄塩や過硫酸塩、バナジン酸塩等の水素基準電極に
対して０．８Ｖ以上の酸化電位を有する塩を用いる。と
ころで、タンタル粉末により素子を形成した場合には、
タンタル粉末のＣＶ値が大きくなり体積当りの静電容量
が大きくなるほど、素子内部に液が含浸し難くなる。従
って、特性の良好な導電性高分子の膜を形成するために
は、導電性高分子の溶液等に濃度の高いものを用いる必
要がある。そして高分子のなかでポリアニリンは、溶媒
への溶解度が大きく、比較的高濃度の溶液を調製でき、
適当な物質である。

【００１４】固体電解質層５を形成後、カーボンペース
トを塗布してカーボン層６を形成する。また、カーボン
層６の表面には銀ペーストを塗布して銀層７を形成す
る。そして固体電解質層５、カーボン層６及び銀層７を
陰極層として用いる。

【００１５】銀層７を形成後、この銀層７に銀導電性ペ
ースト８により陰極端子９を接続するとともに、陽極用
リード線２に陽極端子１０を抵抗溶接等する。そして樹
脂モールド法や樹脂ディップ法等により外装１１を形成
する。外装１１を形成後、エージング処理し、さらに陰
極端子９と陽極端子１０とを外装１１の表面に沿って折
り曲げて、固体電解コンデンサ１２を形成する。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。先
ず、タンタルの微粉末に、メタクリル系樹脂を有機溶剤
で溶かしたバインダーを混合する。そして混合した後、
加熱して有機溶剤を除去する。有機溶剤を除去後、顆粒
状のバインダーとして、メタクリル系樹脂である粒径が
５〜５０μｍのポリメチルメタクリレートを１〜１０wt
％混合する。次に、この顆粒状のバインダーを混合した
タンタル粉末を、タンタル製の陽極用リード線を引き出
した状態にして、角形にプレス圧縮成型する。圧縮成型
後、真空中で２０００℃程度の温度で焼結し、１．１０
mm×１．８０mm×１．４５mm角の焼結体を形成する。焼
結体を形成後、陽極用リード線の根本にテフロン製の円
板状の絶縁板を配置する。次に、焼結体を硝酸溶液中に
浸漬して陽極酸化処理して、酸化皮膜を形成する。酸化
皮膜を形成後、硝酸マンガン溶液中に焼結体を浸漬して
液を含浸し、その後、熱分解し、再化成する。そしてこ
の含浸から再化成までの工程を数回繰り返して行ない、
二酸化マンガンからなる固体電解質層を形成する。固体
電解質層を形成後、カーボンペースト及び銀ペーストを
順次塗布して、カーボン層及び銀層を形成し、固体電解
質層とあわせて陰極層とする。陰極層を形成後、銀層に
導電性接着剤により陰極端子を接続するとともに、陽極
用リード線に陽極端子を抵抗溶接する。この後、トラン
スファーモールド法により外装を形成する。外装を形成
後、エージング処理等を行い、図１に示す構造の定格１
０Ｖ、３３μＦのタンタル固体電解コンデンサとする。

【００１７】次に、上記実施例と、従来例及び比較例と
につき、１００ＫＨｚの交流電圧を印加したときの等価
直列抵抗と、１２０Ｈｚの交流電圧を印加したときのta
nδを測定し、その結果を表１に示した。

【００１８】なお、従来例と比較例の製造条件は次の通
りとする。 従来例：実施例において、顆粒状バインダーを混合しな
いタンタル粉末を用いて焼結体を形成する以外は同一条
件とする。 比較例：実施例において、顆粒状バインダーの粒径を１
００μｍとする以外は同一の条件とする。

【００１９】

【表１】

【００２０】この表１から明らかな通り、実施例１〜実
施例１２は、従来例に比較して等価直列抵抗が４０〜約
９１．１％にそしてtanδが５０〜約９７．７％に各々
低下している。また、比較例１〜比較例４と比べても等
価直列抵抗が約３１．０〜８７．２％にそしてtanδが
約４２．２〜９２．３％に低下している。

【００２１】

【発明の効果】以上の通り、本発明の製造方法によれ
ば、粒径が５０μｍ以下の顆粒状のバインダーを混合し
た弁作用金属の粉末を用いて焼結体を形成しているた
め、等価直列抵抗を低下でき、tanδ特性を向上できる
固体電解コンデンサが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の断面図を示す。

【符号の説明】 １…焼結体、 ４…酸化皮膜、 ５…固体電解質層、
６…カーボン層、７…銀層、 １２…固体電解コンデン
サ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バインダーを混合した弁作用金属の粉末
   を焼結して焼結体を形成し、この焼結体に酸化皮膜及び
   陰極層を順次形成する固体電解コンデンサの製造方法に
   おいて、粒径が５０μｍ以下の顆粒状のバインダーを混
   合した弁作用金属の粉末を用いて焼結体を形成すること
   を特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。