JPH11135366A

JPH11135366A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JPH11135366A
Application number: JP31589497A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Narita; 敬弘成田; Akira Hayashi; 彰林; Hideaki Ochiai; 英昭落合
Original assignee: Hitachi AIC Inc
Current assignee: Lincstech Circuit Co Ltd
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】静電容量を増加でき、小形化が可能な固体電
解コンデンサを提供すること。【解決手段】陽極用リード線２を引き出した弁作用金
属からなる焼結体１に、酸化皮膜４、固体電解質層５及
び陰極層を設けた固体電解コンデンサ１２において、陽
極用リード線２の根本に厚さが０．２mmより薄い絶縁板
３を配置することを特徴とする固体電解コンデンサ１
２。

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
に関し、特に静電容量を増大でき、小形化が可能な固体
電解コンデンサに関する。

【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、加圧成型
し、次に、真空中において高温度で焼結して形成した角
形や円筒形の焼結体を用いる。そしてこの焼結体に酸化
皮膜、固体電解質層、カーボン層及び銀層を順次設けて
コンデンサ素子としている。この場合、特に固体電解質
層を形成する際に、硝酸マンガン溶液等に焼結体を浸漬
等する処理を行なうが、液が焼結体から引き出されてい
る陽極用リード線に付着すると短絡不良を生じ易くな
り、また、この陽極用リード線に陽極端子を溶接し難く
なる。このため、通常、陽極用リード線の根本に、テフ
ロン製等の厚さ０．２mmの円板状の絶縁板を配置して液
の這い上がりを防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、焼結体の大
きさは、通常、数mm程度のオーダーである。従って、厚
さ０．２mm程度の絶縁板であっても、コンデンサ素子全
体に占める割合が比較的大きい。そして外装を含めた全
体の寸法が所定値に制限されている固体電解コンデンサ
では、静電容量を増加するためには焼結体を大きくする
手段が考えられる。しかし、焼結体から引き出されてい
る陽極用リード線には陽極端子を接続しなければなら
ず、従って、陽極用リード線を所定値以上に短かくでき
ないため、この陽極用リード線が外装表面から露出し易
くなり、好ましくない。また、静電容量を所定値にして
全体を小形化すると、焼結体の大きさを変えることがで
きないため、その分、外装の肉厚が薄くなり、絶縁耐圧
が低下する。

【０００４】本発明は、以上の欠点を改良し、静電容量
を増加でき、小形化が可能な固体電解コンデンサを提供
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、以上の課題を
解決するために、陽極用リード線を引き出した弁作用金
属からなる焼結体に、酸化皮膜、固体電解質層及び陰極
層を設けた固体電解コンデンサにおいて、陽極用リード
線の根本に厚さが０．２mmより薄い絶縁板を配置するこ
とを特徴とする固体電解コンデンサを提供するものであ
る。

【０００６】すなわち、本発明は、絶縁板の厚さを従来
の厚さの０．２mmよりも薄くしている。従って、外形寸
法を変えることなく、その薄くなった分だけ焼結体の寸
法を大きくでき、静電容量を増加できる。そして焼結体
の大きさを変えないで容量を一定に保持した場合には、
外形寸法を小さくでき、小形化できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１において、１は、焼結体であ
り、弁作用金属の微粉末を、弁作用金属からなる陽極用
リード線２を引き出した状態にして圧縮成形し、焼結し
たものである。

【０００８】陽極用リード線２の根本には、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等の
絶縁板３をはめ込んで配置している。この絶縁板３は、
厚さが０．２mmよりも薄く、その端部３ａが焼結体１の
側面１ａから突出する大きさになっている。そして絶縁
板３は、好ましくは０．１mm程度の厚さがよく、コンデ
ンサの静電容量を増大でき、小形化できる効果がより大
きくなるとともに、薄すぎて陽極用リード線２にはめ込
む作業が困難になることがなく、切断したりする不良を
防止し易い。また、絶縁板３が焼結体１から突出する長
さは０．１０mm以上が好ましく、固体電解質層を形成す
る際に液が這い上がるのを防止し易く、短絡不良等を低
下できる効果が大きくなる。さらに、焼結体が角形の場
合には、一例として図２（イ）に示す通り、絶縁板３−
１を焼結体１−１の対向する２側面１−１ａ，１−１ｂ
のみから突出する構造とする。また、他の例として、図
２（ロ）に示す通り、絶縁板３−２を焼結体１−２の４
つの側面１−２ａ，１−２ｂ，１−２ｃ，１−２ｄの全
部から突出する構造にしてもよい。この場合、後者の絶
縁板３−２の方が前者の絶縁板３−１よりも液の這い上
がりをより効果的に防止し易く、耐圧不良を低下する効
果に優れている。そして焼結体１−３が円筒状の場合に
は、例えば図２（ハ）に示す通り、側面１−３ａの全部
から、絶縁板３−３の端部を突出する構造にする。

【０００９】絶縁板３を配置後、焼結体１を化成処理し
て、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を設けている。酸化皮膜４の表
面には、二酸化マンガン等からなる固体電解質層５を設
けている。また、固体電解質層５の表面には、カーボン
ペーストからなるカーボン層６を設けている。このカー
ボン層６の表面には銀ペーストからなる銀層７を設け、
コンデンサ素子としている。そしてカーボン層６と銀層
７とを合せて陰極層として用いる。

【００１０】銀層７には銀導電性ペースト８により陰極
端子９を接続している。また、陽極用リード線２には陽
極端子１０を接続している。そしてコンデンサ素子、陰
極端子９及び陽極端子１０の一部をエポキシ樹脂等の外
装１１で被覆して、固体電解コンデンサ１２を形成して
いる。

【００１１】次に、上記の固体電解コンデンサ１２の製
造方法を説明する。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、有機溶剤を揮発して除去す
る。次に、この弁作用金属の微粉末を、タンタル等の弁
作用金属からなる陽極用リード線２を引き出した状態に
して、角形や円筒形等の形状にプレス等で圧縮成形す
る。圧縮成形後、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。

【００１２】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。

【００１３】そしてこの焼結体１から引き出されている
陽極用リード線２の先端をアルミニウムやステンレス等
の金属板に溶接する。そしてこの状態で焼結体１を硝酸
やリン酸等の化成液中に目視等により所定のレベルまで
浸漬して化成処理し、厚さ２００オングストローム〜６
０００オングストローム程度の酸化皮膜を形成する。

【００１４】酸化皮膜４を形成後、二酸化マンガンやＴ
ＣＮＱ塩、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を越えない程度に目視
して浸漬する。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。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。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．
０１〜１mol／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。

【００１５】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。

【００１６】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３に陽極端子１０を抵抗溶接等により接続す
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。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。実施例１：焼結体は、タンタル微粉末を圧縮、成形した
ものを真空中で、１３００〜１６００℃の温度で焼結
し、０．４２mm×０．７２mm×０．６５mm角の大きさに
形成したものであり、タンタルからなる陽極用リード線
を引き出している。そして陽極用リード線の根本には厚
さ０．１mm、直径０．８mmの円板状のテフロン製の絶縁
板を配置している。そして酸化皮膜は、焼結体を温度５
０℃の硝酸水溶液中に目視により所定のレベルまで浸漬
し、直流電圧３０Ｖを印加して化成処理して形成する。
また、固体電解質層は、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、再化成し、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形
成する。さらに、カーボン層及び銀層を各々カーボンペ
ースト及び銀ペーストを塗布して形成する。また、陰極
端子は銀導電性ペーストにより銀層に接続する。そして
陽極端子は抵抗溶接により陽極用リード線２に接続す
る。外装は、エポキシ樹脂を材質とし、トランスファー
モールド法により形成する。これらの条件により定格１
０Ｖ，１．５μＦのタンタル固体電解コンデンサを形成
する。

【００１８】実施例２：絶縁板の大きさを厚さ０．１m
m、直径０．６mmとする以外は実施例１と同一とする。

【００１９】実施例３：焼結体の大きさを０．８５mm×
１．０５mm×１．２０mm角とするとともに、絶縁板の大
きさを厚さ０．１mm、直径１．１mmとし、定格１０Ｖ，
１０μＦのタンタル固体電解コンデンサとする以外は、
実施例１と同一の条件とする。

【００２０】実施例４：絶縁板の大きさを厚さ０．１m
m、直径０．７mmとする以外は実施例３と同一とする。

【００２１】実施例５：焼結体の大きさを１．６２mm×
３．２５mm×３．８０mm角とするとともに、絶縁基板の
大きさを厚さ０．１mm、直径１．７mmとし、定格１０
Ｖ，１００μＦのタンタル固体電解コンデンサとする以
外は、実施例１と同一の条件とする。

【００２２】実施例６：絶縁板の大きさを厚さ０．１m
m、直径１．３mmとする以外は実施例５と同一とする。

【００２３】そしてこの実施例１〜実施例６とともに、
従来例と合せて、静電容量の可能な増加率を求め、ま
た、二酸化マンガン層を形成する際の硝酸マンガン溶液
の這い上がりによる不良率を測定した。なお、静電容量
の可能な増加率は、コンデンサの外形寸法を変えずに、
従来の厚さ０．２mmの絶縁板を用いた場合に比較して各
実施例で用いた絶縁板の厚さの差の分だけ焼結体を長く
したとしたときに増加できる静電容量の増加率の値とす
る。また、液の這い上がりによる不良は、二酸化マンガ
ン層を形成した後の焼結体を目視して測定する。さら
に、試料数は実施例１〜実施例４が各々６５００個、そ
して実施例５及び実施例６が各々１０００個とする。ま
た、従来例の条件は次の通りとする。

【００２４】従来例１：絶縁板の大きさを厚さ０．２m
m、直径０．６mmとする以外は実施例１と同一とする。

【００２５】従来例２：絶縁板の大きさを厚さ０．２m
m、直径０．７mmとする以外は実施例３と同一とする。

【００２６】従来例３：絶縁板の大きさを厚さ０．２m
m、直径１．３mmとする以外は実施例５と同一とする。

【００２７】測定結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】この表１から明らかな通り、実施例１〜実
施例６によれば、従来例１〜従来例３よりも静電容量を
２．６〜１５．２％増加できる。

【００３０】なお、同一定格の実施例５と実施例６とを
比較すると、絶縁板の径がより大きく図２（イ）に示す
通り絶縁板の端部が焼結体の２つの側面から突出する構
造の前者のコンデンサの方が、後者の絶縁板の径が小さ
く絶縁板の端部が絶縁体の各側面から突出しない構造の
コンデンサよりも硝酸マンガン溶液の這い上がりによる
不良率が７／１６に低下している。

【００３１】また、同一定格どうしの実施例１と実施例
２及び実施例３と実施例４とを各々比較すると、図２
（ロ）に示す通り絶縁板の端部が焼結体の４つの側面か
ら突出した構造の実施例１及び実施例３の方が、図２
（イ）に示す通りの構造の実施例２及び実施例４より
も、硝酸マンガン溶液の這い上がりによる不良率が２／
７〜５／１６に低下している。

【００３２】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、焼結体か
ら引き出した陽極用リード線の根本に厚さが０．２mmよ
り薄い絶縁板を配置しているため、静電容量を増加で
き、小形化が可能な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。

【図２】本発明の他の実施の形態に用いる絶縁板を設け
た焼結体の平面図を示す。

【符号の説明】

１…焼結体、２…陽極用リード線、３…絶縁板、
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

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極用リード線を引き出した弁作用金属
からなる焼結体に、酸化皮膜、固体電解質層及び陰極層
を設けた固体電解コンデンサにおいて、陽極用リード線
の根本に厚さが０．２mmより薄い絶縁板を配置すること
を特徴とする固体電解コンデンサ。