JP2730345B2 - コンデンサの製造方法 - Google Patents

コンデンサの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は誘電体皮膜を介して対向
している電極の、少なくとも一方の電極に導電性高分子
膜を用い、高性能、高信頼特性に優れたコンデンサの製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、電気機器のディジタル化にともな
って、そこに使用されるコンデンサも高周波領域におい
てインピーダンスが低く、小型大容量化への要求が高ま
っている。
【0003】従来、高周波用のコンデンサとしてはプラ
スチックフィルムコンデンサ、マイカコンデンサ、積層
セラミックコンデンサなどが用いられている。またその
他にアルミニウム乾式電解コンデンサやアルミニウムま
たはタンタル固体電解コンデンサなどがある。
【0004】アルミニウム乾式電解コンデンサでは、エ
ッチングを施した陽、陰極アルミニウム箔を紙のセパレ
ータを介して巻取り、液状の電解質を用いている。
【0005】また、アルミニウムやタンタル固体電解コ
ンデンサでは前記アルミニウム電解コンデンサの特性改
良のため電解質の固体化がなされている。この固体電解
質形成には硝酸マンガン液に陽極箔を浸漬し、350℃
前後の高温炉中にて熱分解し、二酸化マンガン層を作
る。このコンデンサの場合、電解質が固体のために高温
における電解液の揮散、低温域での凝固から生ずる機能
低下などの欠点がなく、液状電解質と比べて良好な周波
数特性、温度特性を示す。アルミ電解コンデンサはタン
タル電解コンデンサと同様誘電体となる酸化皮膜を非常
に薄くできるために大容量を実現できる。
【0006】更に、近年では7,7,8,8−テトラシ
アノキノジメタン(TCNQ)塩等の有機半導体を固体
電解質として用いた固体電解コンデンサ(特開昭58−
17609号公報)が開発されている。さらにピロー
ル、チオフェン、フランなどの重合性モノマーを電解重
合させて導電性高分子とし、これをコンデンサの電極の
少なくとも一方に用いる方法もあり、電極表面に誘電体
となるポリイミド薄膜を電着法によって形成し、化学重
合導電性高分子膜を積層してさらに電解重合導電性高分
子膜を積層してなるコンデンサを1991年春の電気化
学協会第58回大会で開示されている(講演要旨集P2
51及びP252)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように種々のコン
デンサが使用されているが、フィルムコンデンサおよび
マイカコンデンサでは形状が大きくなってしまうために
大容量化が難しく、また積層セラミックコンデンサは小
型大容量の要望から生まれたものであるが価格が非常に
高くなるということと、温度特性が悪いことなどの欠点
を有している。
【0008】また、アルミ電解コンデンサは酸化皮膜の
損傷が起き易いために酸化皮膜と陰極の間に電解質を施
し随時損傷を修復する必要がある。このため電解質に液
状のものを使用しているものは、電解質の液漏れやイオ
ン伝導性などの理由から経時的に静電容量の減少や損失
の増大をもたらす事と高周波特性、低温領域での損失が
大きいなどの欠点を有している。
【0009】次に固体電解質のものについて述べると、
高温で数回熱分解することによる酸化皮膜の損傷及び二
酸化マンガンの比抵抗が高いことなどの理由から高周波
域での損失は十分に小さいとは言えない。また、TCN
Q塩などの有機半導体を用いた固体電解コンデンサは、
二酸化マンガンを用いたものに比して優れた高周波特性
を示すが、有機半導体を塗布する際の比抵抗の上昇、陽
極箔への接着性が弱いことなどが原因で理想的な特性を
示すとは言えない。さらに導電性高分子薄膜をコンデン
サの電極として用いると、周波数特性,温度特性、高温
寿命特性などが優れている。しかし、誘電体皮膜が水分
に侵され易いので高温恒湿寿命特性に欠点を有してい
る。
【0010】本発明は上記従来の課題に鑑み、耐湿特性
及び耐熱特性の優れたコンデンサを実現する製造方法を
提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するもので、その製造方法は、誘電体皮膜、マンガン酸
化物層を順次形成させた電極を、ケイ酸またはケイ酸塩
の水溶液中に浸漬処理し、その後電解重合を行い、前記
電極表面上に電解重合導電性高分子膜を積層させ対極と
するものである。
【0012】
【作用】本発明は上記構成のように、誘電体皮膜、マン
ガン酸化物層を順次形成させた電極を、ケイ酸またはケ
イ酸塩の水溶液中に浸漬処理するので、誘電体皮膜の水
和が抑制され、さらにその表面に熱安定性の優れた電解
重合導電性高分子膜を積層させ対極とするので、高温恒
湿中に放置しても特性の劣化が小さいコンデンサができ
る。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
【0014】(実施例1)以下第1の実施例として、本
発明をアルミ電解コンデンサへ応用したことについて、
図面を参照しながら説明する。
【0015】弁作用金属2の表面に耐熱絶縁テープ8を
貼り二つの領域に分割し、面積の小さい領域を陽極リー
ド取り付け面にし、面積の大きい領域(4mm×5mm)を
誘電体皮膜形成面とした。弁作用金属箔2(アルミニウ
ムエッチド箔)を7%アジピン酸アンモニウム水溶液を
用い、約70℃、40分間、印加電圧42Vの条件で陽
極酸化し誘電体皮膜3を形成し、つぎに硝酸マンガン水
溶液を塗布し300℃、20分の条件で熱分解しマンガ
ン酸化物膜4からなる導電層を形成した。
【0016】次に、図1に示すごとく誘電体皮膜3、マ
ンガン酸化物膜4を形成した面を、ケイ酸ナトリウム水
溶液9(0.01mol/l、25℃)に24時間浸漬
した。 更に図2に示すごとくピロール(0.25mol/
l)、トリイソプロピルナフタレンスルフォネート
(0.1mol/l)、水からなる電解重合溶液10に弁金
属箔を浸し、重合開始用電極7をマンガン酸化物膜4に
近接させ、2.5Vの定電圧を30分印加し、マンガン
酸化物4上に対極用の導電性高分子膜5(ポリピロール
膜)を形成し、図3に示すようにカーボンペイント層1
1、銀ペイント層12を積層し、陽極リード1と陰極リ
ード6を設けてコンデンサを得た。試料数は10個であ
る。
【0017】本実施例によるケイ酸ナトリウム水溶液で
処理した電極に、電解重合導電性高分子膜を積層してな
るコンデンサの特性を(表1)に示している。また比較
例1として電極処理を行わずに電解重合導電性高分子膜
を積層したコンデンサの特性を(表1)に示している。
(表1)から明らかなように、本実施例によるコンデン
サは、初期特性に対し長時間高温恒湿下に放置した特性
の劣化が著しく小さく比較例1に比べ優れた効果が得ら
れる。
【0018】以上のように本実施例によれば、誘電体皮
膜の水和を抑制し、電極に用いる電解重合導電性高分子
膜が熱安定性に優れているので、寿命特性の優れた高性
能のコンデンサを実現させることができる。
【0019】なお本実施例では弁金属を電極としその陽
極酸化皮膜を誘電体とする電解コンデンサについて述べ
たが、他の形態のコンデンサでも、電解重合導電性高分
子が電極として使用されるものであれば含まれることは
いうまでもない。なお、実施例では硝酸マンガンを用い
てマンガン酸化物を形成した場合についてのみ述べた
が、硝酸マンガンに限らず、マンガン酸化物を形成でき
るものであれば他の物でも使用可能である。
【0020】(実施例2)ケイ酸ナトリウム水溶液の濃
度を(イ)0.0005mol/l、(ロ)0.000
1mol/l、(ハ)0.00005mol/lとした
こと以外は実施例1と同様にしてコンデンサを作製し
た。試料数は各々10個である。
【0021】本実施例によるコンデンサの特性を(表
1)に示している。これら(表1)から明らかなよう
に、本実施例による濃度が0.0005mol/l、ま
たは0.0001mol/lのケイ酸ナトリウム水溶液
で処理した電極に、電解重合導電性高分子膜を積層して
なるコンデンサは、初期特性に対し長時間高温恒湿下に
放置した特性の劣化が著しく小さく実施例1同様優れた
効果が得られたが、濃度を0.00005mol/lに
すると特性劣化の抑制効果がないことがわかり、濃度は
0.0001mol/l以上が望ましいと判断される。
【0022】(実施例3)ケイ酸ナトリウム0.05m
ol/lを水中で撹拌し、不溶分はろ過して除去した飽
和濃度のケイ酸ナトリウム水溶液を用いたこと以外は
(実施例1)と同様にしてコンデンサを作製した。試料
数は10個である。
【0023】本実施例によるコンデンサの特性を(表
1)に示している。これら(表1)から明らかなよう
に、本実施例による飽和濃度のケイ酸ナトリウム水溶液
で処理した電極に、電解重合導電性高分子膜を積層して
なるコンデンサは、初期特性に対し長時間高温恒湿下に
放置した特性の劣化が著しく小さく実施例1同様優れた
効果が得られる。
【0024】(実施例4)電極の浸漬時間を48時間に
したこと以外は実施例1と同様にしてコンデンサを作製
した。試料数は10個である。
【0025】本実施例によるコンデンサの特性を(表
1)に示している。これら(表1)から明らかなよう
に、本実施例によるケイ酸水溶液で処理した電極に、電
解重合導電性高分子膜を積層してなるコンデンサは、初
期特性に対し長時間高温恒湿下に放置した特性の劣化が
著しく小さく実施例1同様優れた効果が得られる。
【0026】(実施例5)電極の浸漬時間を(イ)1
分、(ロ)3分、(ハ)5分にしたこと以外は実施例1
と同様にしてコンデンサを作製した。試料数は各々10
個である。
【0027】本実施例によるコンデンサの特性を(表
1)に示している。これら(表1)から明らかなよう
に、本実施例によるケイ酸水溶液で5分処理した電極
に、電解重合導電性高分子膜を積層してなるコンデンサ
は、初期特性に対し長時間高温恒湿下に放置した特性の
劣化が著しく小さく実施例1同様優れた効果が得られる
が、電極処理時間が1分、3分では特性劣化を抑制する
ことは出来ず、浸漬時間は5分以上が望ましいと判断さ
れる。
【0028】(実施例6)ケイ酸ナトリウム水溶液の液
温を(イ)99℃、(ロ)100℃にし、浸漬時間を5
分にしたこと以外は実施例1と同様にしてコンデンサを
作製した。試料数は各々10個である。
【0029】本実施例によるコンデンサの特性を(表
1)に示している。これら(表1)から明らかなよう
に、本実施例によるケイ酸水溶液の温度を99℃にして
処理した電極に、電解重合導電性高分子膜を積層してな
るコンデンサは、初期特性に対し長時間高温恒湿下に放
置した特性の劣化が著しく小さく実施例1同様優れた効
果が得られるが、温度を100℃にすると、特性劣化の
抑制効果が下がってしまうので、処理温度は99℃まで
が望ましいと判断される。
【0030】(実施例7)ケイ酸ナトリウム水溶液の液
温を1℃にし、浸漬時間を24時間にしたこと以外は実
施例1と同様にしてコンデンサを作製した。試料数は1
0個である。
【0031】本実施例によるコンデンサの特性を(表
1)に示している。なお、ケイ酸ナトリウム水溶液の液
温を0℃にすると水が凝固してしまい電極の浸漬処理は
不可能であった。これら(表1)から明らかなように、
本実施例によるケイ酸水溶液の温度を1℃にして処理し
た電極に、電解重合導電性高分子膜を積層してなるコン
デンサは、電極処理を行わない比較例1と比べて初期特
性に対し長時間高温恒湿下に放置した特性の劣化が著し
く小さく実施例1同様優れた効果が得られる。
【0032】(実施例8)ケイ酸が0.01mol/l
溶けている水溶液を用いること以外は実施例1と同様に
してコンデンサを作製した。試料数は10個である。
【0033】本実施例によるコンデンサの特性を(表
1)に示している。これら(表1)から明らかなよう
に、本実施例によるケイ酸水溶液で処理した電極に、電
解重合導電性高分子膜を積層してなるコンデンサは、電
極処理を行わない比較例1と比べて、初期特性に対し長
時間高温恒湿下に放置した特性の劣化が著しく小さく実
施例1同様優れた効果が得られる。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明は、ケイ酸またはケ
イ酸塩の水溶液に浸漬処理した電極に、電解重合導電性
高分子膜を積層し対極とするコンデンサの製造方法にあ
り、高温恒湿下に長時間放置しても特性の劣化が少ない
優れたコンデンサを作製できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるコンデンサの製造方
法の一工程である誘電体皮膜、マンガン酸化物膜を形成
した電極を、ケイ酸またはケイ酸塩の水溶液に浸漬した
工程図
【図2】同実施例におけるコンデンサの製造方法の一工
程である表面処理を終えた電極に、電解重合導電性高分
子膜を形成する工程図
【図3】同実施例におけるコンデンサの製造方法で作製
したコンデンサの断面図
【図4】同実施例におけるコンデンサの製造方法で作製
したコンデンサの平面図
【符号の説明】
1 陽極リード 2 弁作用金属 3 誘電体皮膜 4 マンガン酸化物膜 5 電解重合導電性高分子膜 6 陰極リード 7 重合開始用電極 8 耐熱絶縁テープ 9 ケイ酸またはケイ酸塩の水溶液 10 重合溶液 11 カーボンペイント膜 12 銀ペイント膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 七井 識成 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番 1号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−184811(JP,A) 特開 平5−234822(JP,A) 特開 平5−234821(JP,A) 特開 平5−234820(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体皮膜、マンガン酸化物層を順次形
    成させた電極を、ケイ酸またはケイ酸塩の水溶液中に浸
    漬処理した後電解重合を行い、前記電極表面上に電解重
    合導電性高分子膜を積層させ対極とすることを特徴とす
    るコンデンサの製造方法。
  2. 【請求項2】 ケイ酸またはケイ酸塩水溶液の濃度が
    0.0001mol/l以上であり、浸漬処理の液温1
    〜99℃、浸漬処理時間5分以上であることを特徴とす
    る請求項1記載のコンデンサの製造方法。
  3. 【請求項3】 誘電体皮膜、マンガン酸化物層を順次形
    成させた電極が、弁作用金属であることを特徴とする請
    求項1記載のコンデンサの製造方法。
  4. 【請求項4】 弁作用金属がアルミニウムもしくはタン
    タルから選ばれる一種である請求項3記載のコンデンサ
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 電解重合導電性高分子膜が、ピロール、
    チオフェンあるいはそれらの誘導体の少なくとも一種と
    支持電解質とを含む溶液中で形成されることを特徴とす
    る請求項1から4のいずれかに記載のコンデンサの製造
    方法。
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CN113840812B (zh) * 2019-05-24 2023-07-25 株式会社村田制作所 表面改性玻璃、电子部件和硅酸盐被膜的形成方法

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