JP2874018B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、誘電体酸化皮膜の表面に固体電解質を形成
してなるチップ形の固体電解コンデンサの製造方法に関
するものである。

［従来の技術］ 固体電解コンデンサは、通常、アルミニウム、タンタ
ルなどの皮膜形成性金属表面に誘電体である酸化皮膜を
形成し、この酸化皮膜上に二酸化マンガン、TCNQ錯体な
どの固体電解質及び導電体層を順次形成して構成されて
いる。

この場合、二酸化マンガンを固体電解質として用いた
コンデンサは、製造工程上、誘電体酸化皮膜を損傷し易
いなどの欠点を持ち、一方、TCNQ錯体を用いたコンデン
サは熱安定性に乏しいなどの欠点がある。

これらの欠点をなくすために、誘電体酸化皮膜上にピ
ロールなどの複素環式化合物の重合体を電解酸化重合に
より形成し、固体電解質としたコンデンサが提案されて
いる。

さらに、陽極箔の誘電体酸化皮膜上に酸化剤を用いて
化学酸化重合により第１の導電性高分子膜を形成し、セ
パレータ紙及び陰極箔と共に巻回してコンデンサ素子を
形成後、電解酸化重合により第２の導電性高分子膜を形
成した構造の固体電解コンデンサが提案されており、有
望視されている。

このように、誘電体酸化皮膜上に化学酸化重合及び電
解酸化重合で導電性高分子膜を形成し、固体電解質とし
てなるコンデンサは、静電容量が大きく、温度特性、周
波数特性が良いという特徴を有している。このようなコ
ンデンサは、チップ形の場合、外装をモールド樹脂で行
う場合が多く、一般的には角形の物が多いため、端子と
なる金属フレームに接続したコンデンサ素子を金型に入
れた状態で、この金型に高温で溶融した樹脂を圧力を加
えて流し込み、固化させている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、以上のような従来の固体電解コンデン
サの製造方法においては、次のような欠点が存在してい
た。

すなわち、巻回状に形成したコンデンサ素子に高温高
圧の溶融樹脂を流し込むと、コンデンサ素子に大きな熱
的・機械的ストレスが加わるため、コンデンサ素子に変
形を生じる。このような変形が固体電解質を形成した後
に発生すると、固体電解質と、化成により生成した酸化
皮膜との間で歪みが生じ、両者が剥離したり、酸化皮膜
に亀裂、劣化などの欠陥を生じてしまう。

このような酸化皮膜の欠陥に対し、駆動用電解液内に
酸化皮膜が存在している場合は、最終工程のエージング
で皮膜が修復されるが、固体電解質は、皮膜生成能力ま
たは修復能力がないか、或いはあっても極わずかなの
で、欠陥部はそのまま残されて製品化され、漏れ電流の
増大などの不具合を生じる。

この場合、素子製造工程途中であれば、再化成によ
り、皮膜修復を行うことが可能であるが、外装モールド
時の皮膜欠陥は修復のしようがない。また、良品であっ
ても、チップ形コンデンサを基板に実装する際の熱によ
る樹脂の膨脹・収縮などの熱的・機械的ストレスが、コ
ンデンサ素子に加わり、酸化皮膜に亀裂、劣化などの欠
陥を生じ易い。

従って、以上のような固体電解コンデンサの製造方
法、すなわち、誘電体酸化皮膜上に導電性高分子膜を形
成してコンデンサ素子を形成し、且つこのコンデンサ素
子を金属フレームに取付けた状態で金型に入れ、高温溶
融樹脂を圧力を加えて流し込み固化させることで製造す
る方法においては、皮膜欠陥に起因する不具合により、
製品歩留が低下してしまう上、完成した製品においても
信頼性を格段に低下させてしまうという欠点を有してい
た。

一方、このような技術の欠点を解消する観点から、導
電性高分子膜を固体電解質として用いた固体電解コンデ
ンサにおいて、端子となる金属フレームにコンデンサ素
子を取付けた後、外装モールドの前に一旦エポキシなど
の樹脂で被覆硬化させてから、高温・高圧の樹脂を流し
込み、モールドを完了させる方法が存在している。

しかしながら、この方法の場合、作業性が極端に悪
く、しかも、モールド前の樹脂被覆は寸法を増大させ、
外装モールドの形状つまり角形を維持するためにはさら
に寸法を増大しなければならないという欠点を有してい
た。また、モールド前の樹脂被覆は、厚みにむらを生じ
易く、さらに、被覆の欠陥部を生じ易いという欠点を有
していた。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するた
めに提案されたものであり、その目的は、導電性高分子
膜を固体電解質として使用する固体電解コンデンサの製
造方法において、特にコンデンサ素子の誘電体酸化皮膜
の欠陥発生を防止することを可能とすることにより、諸
特性及び歩留に優れ、信頼性の高い、コンパクトな固体
電解コンデンサを実現し得るような、優れた製造方法を
提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明による固体電解コンデンサの製造方法は、誘電
体酸化皮膜を有し、この上に化学酸化重合膜を生成して
なる皮膜形成性金属箔をスペーサと巻回してコンデンサ
素子を形成するステップと、このコンデンサ素子に少な
くとも電解酸化重合膜及び導電性塗膜を形成するステッ
プと、このコンデンサ素子を、端子となる金属フレーム
に対して、陽極側は電気溶接、超音波またはその他の方
法で接続し、陰極側は導電性接着剤またはその他の方法
で接続するステップ、及びこの金属フレームの陰極側素
子接続部の両端部を、コンデンサ素子の外周面を覆うよ
うに折曲げるステップとを有することを特徴としてい
る。

［作用］ 以上のような構成を有する本発明の固体電解コンデン
サの製造方法においては、コンデンサ素子を取付けた金
属フレームの陰極側素子接続部の両端部を折曲げてコン
デンサ素子の外周面を覆うため、この折曲げ部によって
コンデンサ素子を保護することができる。すなわち、外
装の際の高温、高圧の溶融樹脂による熱的・機械的スト
レス、或いは製品の基板実装時の熱的・機械的ストレス
に対して、折曲げ部によってコンデンサ素子を保護でき
るため、誘電体酸化皮膜の亀裂、劣化がなくなり、諸特
性を安定且つ良好にでき、歩留を向上でき、信頼性も高
くなる。

［実施例］ 以下に、本発明による固体電解コンデンサの製造方法
を適用してなる一実施例を、第１図乃至第３図を参照し
て具体的に説明する。

まず、第１図に示すように、誘電体酸化皮膜を生成し
てなる厚さ40μｍ、幅3mmの高純度アルミニウム箔に、
かしめ付けにより陽極リード２を取付けた後、20mm幅に
切断して陽極箔１を得た。この陽極箔１を2mol/のピ
ロール・エタノール溶液に５分間浸漬した後、さらに、
0.5mol/過硫酸アンモニウム水溶液に５分間浸漬して
化学酸化重合によりポリピロール膜３を形成した。続い
て、この陽極箔１にセパレータ紙（スペーサ）４を重ね
て渦巻き状に巻回して円筒状コンデンサ素子５を形成し
た。この後、巻回時の機械的ストレスによる酸化皮膜の
劣化部分を修復するため再化成を行った。さらに、この
コンデンサ素子５をピロールモノマー1mol/及び支持
電解質としてパラトルエンスルホン酸ナトリウム1mol/
を含むアセトニトリル溶液中に浸漬し、化学酸化重合
したポリピロールを陽極とし、外部陰極との間に定電流
電解酸化重合（1mA/cm²・30min）を行い、電解酸化重合
によるポリピロール膜を形成した。このコンデンサ素子
５をコロイダルカーボンに浸漬してカーボン層（図示せ
ず）を形成し、さらに銀ペーストを塗布して導電性塗膜
（図示せず）を形成して、コンデンサ素子５を完成し
た。

次に、第２図に示すように、完成したコンデンサ素子
５にリードフレーム（金属フレーム）６を接続した。こ
の場合、リードフレーム６の陰極側素子接続部6aの両端
部は、コンデンサ素子５の外周面を覆うように予め垂直
に折曲げ成形して、垂直壁6bとし、水平な陰極側素子接
続部6aと両側の垂直壁6bとによるコ字状の素子収納部を
形成しておいた。そして、このようなリードフレーム６
の陰極側素子収納部にコンデンサ素子５を収納し、この
コンデンサ素子５を陰極側素子接続部6aの上に銀接着剤
によって接続する一方、陽極リード２を、リードフレー
ム６の陽極側に溶接によって固定した。

最後に、第３図に示すように、外装として、エポキシ
樹脂モールド７を施した。この場合、エポキシ樹脂モー
ルドのゲートは図中側面とし、モールド条件は、金型温
度150〜170℃、圧力10〜20kg/cm²、時間は３分間とし
た。

以上のようにして完成した本発明の製造方法に従う定
格電圧16V、静電容量3.3μＦの固体電解コンデンサを本
実施例品とする一方、比較用として、従来技術による固
体電解コンデンサを次のようにして製造した。

すなわち、コンデンサ素子を完成するまでの工程は、
本実施例品の工程と全く同様とし、このコンデンサ素子
をリードフレームに接続するに際して、リードフレーム
の陰極側素子接続部に、垂直側面を形成せず、単に銀接
着剤にてコンデンサ素子を接続するのみとする一方、陽
極リードは本実施例品と同様に溶接によってリードフレ
ームに固定した。さらに、この後の樹脂モールドも、前
述した本実施例品の樹脂モールド条件と全く同様の条件
で行い、本実施例品と同定格、同容量で、リードフレー
ムの陰極側にコンデンサ素子を覆う垂直壁を持たない点
についてのみ本実施例品と異なる固体電解コンデンサを
完成し、これを従来品とした。

そして、以上のように完成した本実施例品と従来品と
の比較特性試験を行ったところ、次の第１表に示すよう
な結果が得られた。

この第１表に示すように、本発明による固体電解コン
デンサは、従来技術による固体電解コンデンサに比べ、
特に漏れ電流不良や短絡不良の発生率が格段に低減して
おり、その結果、本実施例品における良品歩留は、従来
品の39.1％に比べ、91.6％と大幅に向上している。これ
は、本実施例品における従来品と異なる構成、すなわ
ち、リードフレーム６の垂直壁6bによってコンデンサ素
子５を覆っているという構成により、外装モールド時
に、高温・高圧のエポキシ溶融樹脂がコンデンサ素子５
に直接接触することを防止できるため、コンデンサ素子
５に加わる熱的・機械的ストレスを著しく低減できるこ
とによるものと考えられる。これに対し、従来品におけ
る漏れ電流不良や短絡不良の発生率の高さは、樹脂モー
ルド時における高温・高圧のエポキシ溶融樹脂にコンデ
ンサ素子がそのまま晒されてしまうため、前述の通り、
コンデンサ素子に大きな熱的・機械的ストレスが加わ
り、素子の変形に従って酸化皮膜に欠陥を生じるためで
あると考えられる。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、どのような定格、容量の固体電解コンデンサにも適
用可能であり、また、具体的な材料や樹脂モールドの条
件は適宜選択可能である。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明の固体電解コンデンサの製
造方法によれば、チップコンデンサの端子となる金属フ
レームの陰極側素子接続部の両端部を、コンデンサ素子
の外周面を覆うように折曲げることにより、外装の際の
高温、高圧の溶融樹脂による熱的・機械的ストレス、或
いは製品の基板実装時の熱的・機械的ストレスに対して
コンデンサ素子を保護できるため、コンデンサ素子の誘
電体酸化皮膜の欠陥発生を防止することが可能となり、
従来に比べて諸特性及び歩留に優れ、信頼性の高い、コ
ンパクトな固体電解コンデンサを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明による固体電解コンデンサの
製造方法の一実施例を段階的に示す図であり、第１図は
コンデンサ素子の巻回工程を示す斜視図、第２図はリー
ドフレーム（金属フレーム）にコンデンサ素子を接続し
た状態を示す斜視図、第３図は外装モールド状態を示す
斜視図である。 １……陽極箔、２……陽極リード、３……ポリピロール
膜、４……セパレータ紙（スペーサ）、５……コンデン
サ素子、６……リードフレーム（金属フレーム）、6a…
…陰極側素子接続部、6b……垂直壁、７……樹脂モール
ド。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電体酸化皮膜を有し、この上に化学酸化
   重合膜を生成してなる皮膜形成性金属箔をスペーサと巻
   回してコンデンサ素子を形成するステップと、このコン
   デンサ素子に少なくとも電解酸化重合膜及び導電性塗膜
   を形成するステップと、このコンデンサ素子を、端子と
   なる金属フレームに対して、陽極側は電気溶接、超音波
   またはその他の方法で接続し、陰極側は導電性接着剤ま
   たはその他の方法で接続するステップ、及びこの金属フ
   レームの陰極側素子接続部の両端部を、コンデンサ素子
   の外周面を覆うように折曲げるステップとを有すること
   を特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。