JP2009123876A - 固体電解コンデンサ用素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体電解コンデンサ用素子の導電性高分子層に均一の厚さをもたせる。
【解決手段】比作用金属によって陽極体１を形成し、陽極体１の表面に誘導体酸化皮膜を形成し、陽極体１を処理溶液に浸漬し、その溶液から引き上げ、化学酸化重合により、酸化皮膜の表面に導電性高分子層を形成する固体電解コンデンサ素子の製造方法において、前記陽極体１の一端を軸にして、陽極体を鉛垂方向に１〜１２ｒｐｍの速度で回転させて導電性高分子層を形成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサ用素子の製造方法に関するものである。

近年、電子機器のデジタル化にともない、固体電解コンデンサは、優れた高周波特性を有することが求められ、固体電解質層には導電性高分子層が用いられている。その目的は低ＥＳＲ化の実現である。導電性高分子には、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンまたはそれらの誘導体があるが、導電率が高く、熱安定性に優れるという理由でポリチオフェン、特にポリエチレンジオキシチオフェンが使用されることが多い。

導電性高分子層を形成する方法には、電解重合または化学酸化重合による方法がある。電解重合の場合、各コンデンサ素子に重合用電極を設置する必要があるため、大量生産には不利とされている。一方、化学酸化重合は容易に大量生産できる手法として当業者間で広く使用されている。

化学酸化重合では、まず、弁作用金属によって陽極体を形成し、陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成する。その後、陽極体を酸化剤とモノマーの混合溶液に浸漬させ、その溶液から引き上げると、化学酸化重合により、酸化皮膜の表面に導電性高分子層を形成することができる（例えば、特許文献１参照）。また、陽極体を酸化剤溶液およびモノマー溶液に浸漬させ、その溶液から引き上げてもよい。

また、外装樹脂形成時に陽極体表面の誘電体酸化皮膜が機械的ストレスを受けないように、ある程度の厚さの導電性高分子層を形成する必要がある。例えば、陽極体の外部表面の導電性高分子層の厚さが１０μｍ以下では、漏れ電流不良率が急激に増大する。
一方、逆に導電性高分子層の厚さを大きくすると、素子露出不良率および等価直列抵抗（ＥＳＲ）が悪化し、特に、導電性高分子層の厚さが５０μｍ以上では、素子露出不良率および等価直列抵抗（ＥＳＲ）が急激に悪化する。従って、導電性高分子層の厚さは１０〜５０μｍの範囲であることが望ましく、さらに、１５〜２５μｍの範囲であることがより望ましい（例えば、特許文献２、３参照）。

特許第３０４０１１３号公報 特開２００１―１４３９６８号公報 特開２００３―１８８０５２号公報

ところで、化学酸化重合により、酸化皮膜の表面に導電性高分子層を形成するとき、コンデンサ素子の一端を金属バーに溶接し、陽極体を処理溶液に浸漬し、その溶液から引き上げる従来の方法では、重力により処理溶液が陽極体下部に溜まり、導電性高分子層の厚さが陽極体の上部（金属バーの溶接側）で減少し、下部で増大することが避けられないため、導電性高分子層に均一の厚さをもたせることが困難であるという問題があった。この導電性高分子層が不均一な厚さに形成されると、等価直列抵抗や漏れ電流が上昇する問題があった。

本発明は、上記課題を解決するもので、固体電解コンデンサ用素子の導電性高分子層を均一の厚さに形成することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本発明によれば、弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、前記陽極体を処理溶液に浸漬させ、その溶液から引き上げ、化学酸化重合により、前記酸化皮膜の表面に導電性高分子層を形成する固体電解コンデンサ用素子の製造方法において、
前記陽極体の一端を軸にして、前記陽極体を鉛垂方向に１〜１２ｒｐｍの速度で回転させて、前記導電性高分子層を形成することを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法が提供される。

また、上記陽極体を金属バーに溶接した後、該金属バーを軸にして鉛垂方向に陽極体を１〜１２ｒｐｍの速度で回転させて導電性高分子層を形成することが好ましい。

上記処理溶液は酸化剤とモノマーの混合溶液であることが好ましい。

本発明によれば、導電性高分子層を形成するとき、陽極体を鉛垂方向にゆっくりと回転させることにより、重力で処理溶液が陽極体下部に溜まることがないため、均一の厚さを有する導電性高分子層を形成することができる。

以下、本発明の実施例を説明する。

〔実施例１〕
本実施例では、弁作用金属としてアルミニウムを使用し、このアルミニウム箔をエッチング処理し、比表面積の大きい多孔質アルミニウム箔を形成した後、１０ｍｍ×２０ｍｍの大きさに切断した。陽極体１はこの切断したアルミニウム箔からなる。
その後、図１に示すように、陽極体１の一端を金属バーに抵抗溶接にて接続した。さらに、陽極酸化により、陽極体１の表面に酸化アルミニウムからなる誘電体酸化皮膜を形成した。

その後、陽極体１を、酸化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄、モノマーとしてポリチオフェンを使用したアルコール系溶媒からなる混合溶液に浸漬させた後、溶液から引き上げた。

さらに、温度２５°Ｃ、湿度６０％の雰囲気中で、図１に示すように、金属バー３を軸にして、１ｒｐｍの速度で回転させながら、２０分間乾燥させ、化学酸化重合により、酸化皮膜の表面に導電性高分子層２を形成した。

さらに、この浸漬、引き上げおよび乾燥の工程を５回繰り返し、導電性高分子層２を所望の厚さまで漸次増大させた。なお、陽極体１は、乾燥毎に金属バー３を軸にして、１ｒｐｍの速度で回転させた。導電性高分子層を形成した固体電解コンデンサ素子の断面模式図を図２に示した。

その後、導電性高分子層２上にカーボンペーストおよび銀ペーストを順次塗布、乾燥させ、カーボン層および銀層を形成した。以上の工程により固体電解コンデンサ用素子を作製した。

〔実施例２〕
化学酸化重合を行うための乾燥時に、金属バー３を軸にして、陽極体１を１２ｒｐｍの速度で回転させた。それ以外は実施例１と同様にして固体電解コンデンサ用素子を作製した。

（比較例１）
化学酸化重合を行うための乾燥時に、金属バー３を軸にして、陽極体１を１５ｒｐｍの速度で回転させた。それ以外は実施例１と同様にして固体電解コンデンサ用素子を作製した。比較例１による固体電解コンデンサ素子の断面模式図を図３に示した。

（比較例２）
化学酸化重合を行うための乾燥時に、金属バー３を軸にして、陽極体１を０．１ｒｐｍの速度で回転させた。それ以外は実施例１と同様にして固体電解コンデンサ用素子を作製した。比較例２による固体電解コンデンサ素子の断面模式図を図４に示した。

〔従来例〕
化学酸化重合を行うための乾燥時に、陽極体１を回転させずに垂直に保ち、その状態で乾燥させた。それ以外は実施例１と同様にして固体電解コンデンサ用素子を作製した。

上記の実施例、比較例および従来例により作製した固体電解コンデンサ用素子の導電性高分子層２の最小部分の厚さおよび最大部分の厚さを測定した。その後、素子をリードフレームと接続し、外装樹脂にて被覆して定格電圧２．５Ｖの固体電解コンデンサを作製し、漏れ電流、１００ｋＨｚにおける等価直列抵抗（ＥＳＲ）を測定した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１および２は、比較例、従来例と比較し、導電性高分子層２全体において、その厚さがほぼ均一に形成され、かつ漏れ電流値、等価直列抵抗とも低い。これは、導電性高分子層２を形成するとき、陽極体１を金属バー３を軸にして１〜１２ｒｐｍの速度で回転させることで、重力により、処理溶液が陽極体下部に溜まることがないためである。

ここで、陽極体１を１５ｒｐｍの速度で回転させると、導電性高分子層２を均一に形成することができず、漏れ電流値、等価直列抵抗とも高くなる（比較例１）。これは、回転速度が速すぎるため遠心力により、処理液が陽極体下部に移動し、従来例同様、図３に示すように、導電性高分子層２の厚さが陽極体１の上部（金属バー溶接側）で減少し、下部で増大し、導電性高分子層２に均一の厚さをもたせることができないことによる。

反対に、陽極体１を０．１ｒｐｍの速度で回転させると導電性高分子層２を均一に形成することができず、漏れ電流値、等価直列抵抗とも高くなる（比較例２）。これは、回転速度が遅すぎるため、図４に示すように、導電性高分子層２の厚さが陽極体１の上部（金属バー溶接側）または下部で増大し、導電性高分子層２に均一の厚さをもたせることができないことによる。

さらに、従来例では、導電性高分子層２を形成するとき、陽極体１が垂直に保たれ、その状態で乾燥するため、重力により、処理溶液が陽極体下部に下降する。このため、導電性高分子層２の厚さが陽極体１の上部（金属バー溶接側）で減少し、下部で増大し、導電性高分子層２に均一の厚さをもたせることができない。

なお、上記の実施例では、陽極体１を２５℃の温度、６０％の湿度の雰囲気中で乾燥させたが、他の温度・湿度雰囲気中で乾燥させてもよい。

さらに、モノマーおよび酸化剤としてチオフェンおよびドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄を使用したが、モノマーとしてピロール、アニリンなどのモノマー、酸化剤としてブチルナフタレンスルホン酸第二鉄、パラトルエンスルホン酸第二鉄などの酸化剤を使用してもよい。さらに、陽極体１を酸化剤とモノマーの混合溶液ではなく、酸化剤溶液およびモノマー溶液に別々に浸漬させた後、その溶液から引き上げてもよい。

また、弁作用金属としてアルミニウムを使用したが、タンタルやニオブを使用してもよい。

本発明の実施例の回転方向を示す図である。 実施例１および２で作製した固体電解コンデンサ素子の断面模式図である。 比較例１で作製した固体電解コンデンサ素子の断面模式図である。 比較例２で作製した固体電解コンデンサ素子の断面模式図の一例である。

符号の説明

１ 陽極体
２ 導電性高分子層
３ 金属バー

Claims (3)

1. 弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、前記陽極体を処理溶液に浸漬し、その溶液から引き上げ、化学酸化重合により、前記酸化皮膜の表面に導電性高分子層を形成する固体電解コンデンサ用素子の製造方法において、
   前記陽極体の一端を軸にして、陽極体を鉛垂方向に１〜１２ｒｐｍの速度で回転させて導電性高分子層を形成することを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法。
2. 前記陽極体を金属バーに溶接した後、該金属バーを軸にして鉛垂方向に陽極体を１〜１２ｒｐｍの速度で回転させて導電性高分子層を形成することを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ用素子の製造方法。
3. 前記処理溶液は酸化剤とモノマーの混合溶液であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ用素子の製造方法。

Images