JPS6025219A - 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】 産業上の利用分野 この発明は固体電解コンデンサの製造方法に関する。

従来例の構成とその問題点 従来の固体電解コンデンサ（以下タンク／ｌ／固体電解
コンデンサを例にとる）は第１図に示すような構成から
なる。タンク／Ｉ／１を金属基体としその表面上に誘電
性陽極金属酸化物としての酸化タンタル２を、さらに半
導′ｒｒｒ、ｐＨ：金属酸化物（固体電解質〕としての
二酸化マンガン３を積層後、対向電極としてのカーボン
層４の上に銀べ、インド層５、はんだ層６を形成し、さ
らにはんだ層６上にクリームはんだ７等を使用し陰極リ
ード８を接続している。

このような構造のコンデンサでは、カーボン層４と銀ペ
イント層５との接着強度が十分満足できるものではなく
、はんだ耐熱性や周波数特性に大きな影響をあたえてい
る。

また、クリームはんだ７を介して陰極リード８がスポ９
ト溶接されていたシ、チップ型のコンデンサでは、銀ペ
イントを介して陰極端子へ物理的に結合されていたシす
るが、このような構成による陰極の取シ出し法では次の
点で問題がある。

ｆｉｌ　６ｍリード８取シ出しに銀ペイント、クリーム
はんだ７を使用しなければならず、銀ペイントを使用す
ると、銀ペイントと下地となるカーボン層４との接着強
度が十分でないため、第２図の＋ａ＋、　［ｂｌに示し
たように１０　ＫＨｚ以上の周波数領域で容量が著しく
低下し誘電正接−δの増大が見られる。

また、銀ペイントのバインダーであるツウ素あるいはア
クリ／Ｉ／樹脂の自然酸化による特注の経時変化、高温
高湿雰囲気下で特に顕著な銀のマイグＶ−Ｖヨン（原子
の移動）が見られ、この銀のマイグレーションは漏れ電
流ＬＣ不艮の大きな要因となる、 ［２１銀ペイントの耐熱性が艮ぐないし、陰極金属との
熱膨張係数の相違によシはんだの耐熱性、も良くない。

従来、上記以外の陰極取シ出し法として、Ｆｌ（Ｐコン
デンサで電極に亜鉛かはんだのメタリコン（金属を溶融
してこれを素子に吹きつけて電極とする操作〕を施しリ
ード線を溶接し接続していた。このような構成では、リ
ード線と溶接しうる金属が低融点で容易にリード線と接
続可能な金属しか使用できないし、また作業効率も艮く
ない。

なお、「陰極として金属材料の溶射層をもうける」とい
う記載が特開昭５２−５８８５９号公報にあるが、この
公報には陰極リードを具体的にどのようにして取り出す
かについてはまったく触れていない。

以上のように、従来の陰極リード取シ出しには陰極リー
ドを接触させる下地の層、あるいはその接続方法などが
大きく関係して十分に優れたコングンサ特性を得ること
ができないでいる。

発明の目的 この発明は、上記のような問題に鑑み、固体電解コンデ
ンサの陰極および陰極リード取シ出し法を改善し、周波
数特性、はんだ耐熱性、漏れ電流ＬＣ特性の艮好な、し
かも生産性の高い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 本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、上記の目的
を達成するため、金属基体上に誘電性陽極酸化皮膜と半
導電注金屈酸化物層とを順次設け、前記半導電性金属酸
化物層上に対向電極としてカーボン層を形成し、そのカ
ーボン層の表面に陰極リード端部を接触または近接させ
た状態で前記カーボン層上に溶射法により陰極金属層を
形成し、同時に溶射金属中に前記陰極リード端子をうめ
込み、上記陰極金属層と陰極リードの取シ出しを一挙に
行うものでおる。このような構成では、溶射法によシカ
−ボン層と陰極金属層との接着強度が強く、周波数特性
、はんだ耐熱性の向上が図れる他、従来使用していた銀
ペイントやはんだを使用しないため、銀のマイグレーシ
ョン対策等を考える必要が外（、ＬＣ特注の改善ができ
る。

なお、前記溶射法としては、プラズマ溶射、ガス溶射、
アークＭ射、爆裂溶射、線爆溶射の何れもが使える。丑
だ、溶射層Ｊｆ７ｇとしては銅、鉛、アル、ミニツムな
どが適している。

実施例の説明 この発明の固体電解コンデンサのｔ￥４準的選的製造方
法す。

■　まず２００メツシュ程度のタンクμの粉本を型に入
れ、１〜５ｔｏｎ／ｄ程度の圧力で成形する。。

その後１０　ｔｍｎＨｇ　、　１，８００〜２，０００
℃程度の６１度で焼結して多孔性素体に布り上げる。

■　さらに硫酸、リン酸などを用いて焼結体を陽極酸化
し誘電体酸化皮膜を形成させる。

■　続いて硝酸マンガン溶液中に紫体を浸漬後炉中で水
分を蒸発させたのち、亜硝酸ガスが生成しなくなるまで
熱分解し、酸化皮膜上に二酸化マンガン層を形成する。

■　さＣ）にカーボンの微粒子を分散させたコロイダル
カーボン水溶液に浸漬し、熱風乾燥によりカーボン層を
形成する。

■　次に第３図の（ａｔ、ｌイ）に示すように、カーボ
ン層４上に陰極・す２−ド！８・を置くかまきつけ陽極
側番マスク９し短絡を防止する。

■　陰極金属層１０として、アルミニウムをアルゴンガ
ス雰囲気下でプラズマ溶射法によυ溶射し、陰極金属層
ｌＯの形成と、陰（瓦リード８の取シ出しとを同時に行
う、プラズマ溶射法により高密度、高引張９強度および
高結合力を有する陰極金属層１０が得られる。

■　さらに素子を樹脂にデ・・ノブしたシ、モールドし
たりして外装した後、素子の特性安定をはかるため、温
度と電圧を加えエージングする。

上記工程により製造されたコンデンサの構成断面図を第
４図に示す。第４図は直方体状のものの新訂図であり、
図中１〜４は第１図と同じであシ、８は陰極リード、１
０は溶射による陰極金属層である。

第５図のコンデンサはガラス等を基盤１２としてスバ、
フタリング法によりタンタＩＶ層１を形成し、その後は
前記製法によシ素子を製造した′も・のであシ、素子の
薄膜化、小型軽量化を目ざしたものである０図中１〜４
は第１図と同じであり、８は陰極リード、１１が陽極と
９出し、１２はガラスあるいはセラミ・ツク基板、１０
は溶射による陰極金属層である。

次にこの発明の具体的な実施例を示す。

（実施例１） ２０ｗｖのタンタμ焼結体表面を１９６Ｖユウ酸水溶液
を用い陽極酸化法によシ酸化タンタ／ｌ’膜を形成す、
る、この基体に比重１．５の硝酸マンガン水浴液を含ま
せ、３００℃で熱分解し二酸化マンガン層を形成させる
。この含浸、熱分解操作を３回くり返し、再びシュウ酸
１９６液で酸化タンクｙｖＨを電気化学的に修復させた
後、コロイダルカーボンへ浸漬し、乾燥し、カーボン層
４を形成する。

さらに、このカーボン層４上に、カーボン層４にうまく
接続できるような空間的位置を保てるような形状に加工
した陰極リード８をおき、アルゴンガスをキャリアとし
て用いてアルミニウムをプラズマ層射し、陰極金属層１
０を形成するとともに陰極リード８の取り出しを行う。

このような工程を経て製造されたタンタル固体電解コン
デンサの特性と、従来の銀ペイント、はんだを用いたコ
ンデンサの特性を比較する。

第６図［ａｌ、　ｔｂｌは、１２０１とＩＫＨｚ　にお
けるこの発明１ａｌと従来ｔｂｌのタンタル固体電解コ
ンデンサの―δ値を示したものである０図ニジ明らかに
この発明のコンデンサの方が−δ変化が小さいが、それ
は素子構成材料間が強固に接着しているために接触抵抗
が小さく、−δの周波数依存性も小さくなったと考えら
れる。

第７図はこの発明１ａｌと従来１ｂｌのタンタル固体電
解コンデンサの周波数依存性を示したものである。

縦軸は１００比での容量を基準とした時の各周波数にお
ける容量減少率を示す、第６図の−δの周波数依存性か
らも推察されるように、この発明（ａｌのコンデンサは
、従来１ｂｌのものと比べ極めて良好な容認の周波数特
性を示している。さらに２５℃で測定した漏れ電流ＬＣ
は第１表のようになｆｉ、ＬＣ特性も従来よシ改善でき
る。

第１表 さらに完成した素子を２６０℃のはんだ槽中に５秒、３
０秒間浸漬し、１２０１−１ｘでｔａｎδを測定しその
変化を調べ第８図［ａｌ、　［ｂｌに示した。同図よシ
この発明１ａｌのコンデンサ素子は、従来１ｂｌのもの
と比べはんだ耐熱特性に優れていることがわかる。

以上のようにこの発明のコンデンサは従来のものと比較
して、周波数特性、はんだ耐熱特性ルＣ特性ともに著し
く改善されている。これは、この発明の陰極形成法であ
るプラズマ俗射技術によシ、■　陰極層が従来のものと
比べ物理的に強固に接着しているため界面間の接触抵抗
が小さくなっていること、 ＠　銀ペイントを使用していないだめ、銀のマイグレー
シづンがないこと、 θ　また溝成材料四での熱膨張係数の違いによる熱的歪
が小さくなっていることによるためであると考えられる
・ （実施例２） アルミナ基板の上にスバ・’Ｊタリノグによりグンタル
膜を５Ｘ１０（訂）の大きさで形成し、（実施例１）と
同様に１％シュウ酸氷水浴液陽極酸化し、酸化タンタμ
膜を形成する。この基体を比重１．５の硝酸マンガン水
廖液に浸漬し、３００℃で品分解し二酸化マンガン層を
形成する。この言浸、熱分解操作を３回〈シ返し、再び
シェラ酸１％液で酸化タンタル膜を電気化学的に修復後
、素子をアクアダ・ツクカーボンに浸漬しカーボン層を
形成する。

アルゴンガスをキャリアガスに用いアルミニウムをプラ
ズマ溶射すると同時に浴射金属中に陰極リード端子をう
め込み陰極の取り出しを行う。

このようにして作製されたタンタル固体電解コンデンサ
は、非常に薄くかつ大容量を得ることができる。さらに
（実施例１）で述べた理由によシ、周波数特性、はんだ
耐熱特性が従来のものよシ向上する。第２表にこの発明
の素子の２５℃における代表的特性例を示しておく。

第２表 （試験例１） （実施例１）で述べた方法によシ製直したコンデンサの
信頼性試験を行い、従来のものと比較した。試験方法は
各素子を１００個任意に選択し、５５℃、９０％ＲＨの
多湿雰囲気下に１０００時間放置後の特性変化を初期値
と比べ第３表に示した。

この発明のコンデンサは従来のものに比べ周波数特性、
はんだ耐熱性が著しく改善されたことを（実施例１）で
述べたが、多湿雰囲気下の信頼性試験においても第３表
の結果を得、ＬＣ，―δ値の変化が従来のものと比べ小
さく、この発明のコンデンサの性能の良さ全ものがたっ
ている。これハ銀（７）−ｑイグレーションによるＬＣ
の増大や銀ペイントの界面間でのはく離によるーδの増
大がないためである。

第３表 （試験例２） （実施例１）で述べた方法により製造したコンデンサの
信頼性試験の一環として温度サイクル試験を行った。す
なわち８５℃雰囲気下に１０時間放置、−５５℃雰囲気
下に１０時間放置を１サイクルとし、これを５サイクル
〈υ返し行った後の一δ、ＬＣ，容量の値を初期値と比
べ第４表に示す結果を得た。表よりこの発明のコンデン
サは、銀ペイントを用いていないため温度サイクルにも
非常に強いことがわかる。

第４表 発明の効果 本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、溶射
技術を用い陰極金属と同時に陰極リードのと９だしを行
ったため、カーボン層と陰極金属層との物理的接着強度
が改善され、従来の固体電解コンデンサに比べ、周波数
特注、はんだ耐ｉｔｉ。

ＬＣ特性の良好なしかも高湿雰囲気、温度サイクｐ試験
にも強い固体電解コンデンサを得ることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のグンタル固体電解−ｌンデンサの１成断
面図、■２図＋ａ＋、　（ｂｌは従来のタンタル固体電
解コンデンサの周波数特性を示す図、第３図（ａ）。 ｌｂｌ　Ａ−よびｆｆ１．　ｔｔｆｌの夫々はこの発明
の固体電解コンデンサの陰極とりだし工程図、第４図は
この発明の固体電解コンデンサの断面図、第５図はこの
発明の同伴電解コンデンサの薄膜形の構成図、第６図ｔ
ａ１．　［ｂｌはこの発明と従来のコンデンサの誘電正
接と周波数の関係を示す図、第７図はこの発明と従来の
コンデンサの周波数特性図、第８図［ａｌ、　ｔｂｌは
この発明と従来のコンデンサのはんだ耐熱性性を示す図
である。 １・・・タノタル基体（金属基体）、２・・・酸化タン
ク／Ｉ／（誘電性陽極酸化皮膜）、３・・・二酸化マン
ガン（半４電注金属酸化物１ｉ　）、４・・・カーボン
層、第１図 一浸淘聯（ｓ　ｅ　ｃ　）　−浸漬時順５ｅｃ）（ａ）
　（ｂ） 第８図 −思　支数　（にＨｚ） 第２図 ２１２ （ａ）　（ａ’） 第３図 １０８１２ 第５図 一膳友殻（にＨｚ）　−目：！Ｌ設（にＨｚ）（ａ）　
（ｂ） 第６図 第７図 手続補正書（方式） １、事件の表示 昭和５８年　特　許　願第１３３９５３号２、発明の名
称 固体電解コンデンサの製造方法 ３、補正をする者 ・ＩＩ−件との関係　出力；！ｌ′ｉ人住　所　大阪府
門真市大字門真１００６番地名　称　（５８２）松下電
器産業株式会社代表者　山　下　俊　彦 ４、代　理　人 ノー１ １’、；−”ｉ 胆 ５、？ｌｌｌ’！Ｂｉｉ令ノ日付昭和５８　年１０　月
　１　口６．１山正の文→象 明細蕾および図面 ７、補正の内容 （１）明ｍ普第７頁第８行目、ｒ　（ａ）　、　（ａ’
）　ｊとあるを「（ａ）または（Ｃ）」と訂正する。 （２）明細備＝第７頁第９行目、「まきつけ」とあるつ
ぎに「、次いで第３図の０〕）または（ｄ）に示すよう
に」と加入する。 （３）明細缶第１５頁第７行目、「（給、（団」とある
を［忙）　、　（ｄ）　Ｊと訂正する。 （４）図面の第３図を別紙のとおシ訂正する。 代　理　人　弁理士　官　井　暎　夫１．−。 ｊ−１，：、）、・、″、 （ａ） 第　３ （ｃ） （ｄ） 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）　金属基体上に誘電性陽極酸化皮膜を形成する工
   程と、前記酸化皮膜上に半導電性金属酸化物層を形成す
   る工程と、前記牛導電性金属酸化物層上に対向電極とし
   てのカーボン層を形成する工程と、前記カーボン層の表
   面に陰極リードの端部を接触または近接させた状態で前
   記カーボン層上に溶射法によシ陰極金属層を形成すると
   同時に溶射陰極金属層中に前記陰極リードの端部をうめ
   込み固定する工程とを含む固体電解コンデンサの製造方
   法。 （２１前記陰極リードの端部をカーボン層上に単に置い
   た状態で金属溶射を行う特許請求の範囲第（１）項記載
   の固体電解」ンデンサの製造方法。 （３１前記陰極リードの端部をカーボン層上にまきつけ
   た状態で金属溶射を行う特許請求の範囲第ｉ１１項記載
   の固体電解コンデンサの製造方法。 （４１前記溶射法として、グヲズマ溶射、ガス溶射、ア
   ーク溶射、爆裂溶射、線爆溶射のうちの何れかの方法を
   用いる特許請求の範囲第（１）項記載の固体電解コンデ
   ンサの製造方法。 （５１前記プラズマ洛射法によシ溶射する金属としての
   銅、鉛、アルミニウムのうちの何れかを用いる特許請求
   の範囲第（４）項記載の固体電解コンデンサの製造方法
   。