(57)【要約】【課題】  固体電解コンデンサの漏れ電流の低減を図る。【解決手段】  弁金属粉末からなる焼結体に誘電体酸化皮膜を形成したコンデンサ素子に、導電性高分子からなる固体電解質層および陰極層を形成し、さらに樹脂からなる外装を施してなる固体電解コンデンサの製造方法において、陰極層を形成した後、樹脂からなる外装を施す前に、あるいは樹脂からなる外装を施した後に、周囲温度２０〜９０℃、湿度５０〜９５％ＲＨの雰囲気中でエージングを行う。【選択図】  図１
2005079334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁金属粉末からなる焼結体に誘電体酸化皮膜を形成したコンデンサ素子に、導電性高分子からなる固体電解質層および陰極層を形成し、さらに樹脂からなる外装を施してなる固体電解コンデンサの製造方法において、
陰極層を形成した後、樹脂からなる外装を施す前に、周囲温度２０〜９０℃、湿度５０〜９５％ＲＨの雰囲気中でエージングを行ったことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
弁金属粉末からなる焼結体に誘電体酸化皮膜を形成したコンデンサ素子に、導電性高分子からなる固体電解質層および陰極層を形成し、さらに樹脂からなる外装を施してなる固体電解コンデンサの製造方法において、
樹脂からなる外装を施した後に、周囲温度２０〜９０℃、湿度５０〜９５％ＲＨの雰囲気中でエージングを行ったことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は固体電解コンデンサの製造方法に関するもので、特に漏れ電流の低減を図るためのエージング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサは、アルミニウム等からなる陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回してなるコンデンサ素子に、電解液を含浸または固体電解質を保持してなるいわゆる巻回型の電解コンデンサや、タンタル微粉末を焼結してなるコンデンサ素子の表面に固体電解質層を形成してなる焼結型の電解コンデンサが知られている。
【０００３】
このような電解コンデンサに用いられる固体電解質としては、近年、低ＥＳＲ化を目的として導電性高分子が着目され、導電性高分子を固体電解質として用いる固体電解コンデンサが実用化されている。一般に、これら導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン又はそれらの誘導体等があり、中でもポリチオフェンは、ポリピロールやポリアニリンと比較して、導電率が高く、かつ熱安定性が特に優れていることから近年注目されている。
【０００４】
このような固体電解コンデンサの製造方法に関しては、特開２０００−３３１８８９号に開示されたものがある。すなわち、特開２０００−３３１８８９号には、弁作用金属からなる焼結体に誘電体酸化皮膜を形成し、この誘電体酸化皮膜に導電性高分子層および陰極層を順次積層したコンデンサ素子に、樹脂からなる外装を形成し、その後エージング処理する固体電解コンデンサにおいて、高温度の雰囲気で定格電圧の１．５〜２．０倍の電圧を印加してエージング処理することが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３３１８８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
固体電解コンデンサは、特開２０００−３３１８８９号にも示されているように、固体電解コンデンサは樹脂モールドした後、漏れ電流値が上昇してしまうことが知られている。これは、コンデンサ素子に導電性高分子を形成した際や、樹脂による外装を施す際に、誘電体酸化皮膜に圧力が加わり、誘電体酸化皮膜に絶縁欠陥部が生じてしまうためと考えられる。そのため、エージングを行って、誘電体酸化皮膜の微細な欠陥部を修復化成することにより、漏れ電流の低減を図っている。
【０００７】
しかしながら、従来のエージング方法では、ある程度の漏れ電流の低減を図ることができるものの、近年ではさらなる漏れ電流の低減を図ることが要求されている。
【０００８】
すなわち、誘電体酸化皮膜の欠陥部を修復化成するためには、欠陥部に対し酸素を供給する供給源が必要となるが、導電性高分子を固体電解質とした場合、導電性高分子内には酸素供給源が乏しいために、エージングの効果は大きいものではない。そのため、近年の漏れ電流の低減の要求に対し、従来のエージング法では、十分要求に応えられるものではない。
【０００９】
そこで発明者らは、まずコンデンサ素子に導電性高分子層を形成した後に、コンデンサ素子を電解液に浸漬してエージングを行ったところ、コンデンサ素子の状態で漏れ電流を測定した場合には、漏れ電流の低減を図ることができることを確認した。しかし、その後コンデンサ素子にカーボン層および銀ペースト層を形成し、外部端子を取り付けると、再び漏れ電流が上昇することが判明した。
【００１０】
これは、カーボン層や銀ペースト層の形成時に加えられる熱や機械的応力がストレスとなり、コンデンサ素子の誘電体酸化皮膜に再び欠陥部が生じてしまったためと考えられる。
【００１１】
発明者らは、さらに検討を進め、コンデンサ素子にカーボン層および銀層からなる陰極層を形成した後に、漏れ電流を低減しうるエージング方法の検討を行った。
【００１２】
試みとして、カーボン層や銀ペースト層を形成した後に、電解液中でエージングすることを行ったが、電解液に浸漬するとコンデンサ素子に塗布した銀ペースト層を劣化させ、銀ペースト層の導電率を損なうために、実用的ではないことが明らかになった。
【００１３】
そこで、発明者らは気体雰囲気中でのエージング方法について、種々の条件での検討を行った結果、固体電解コンデンサの漏れ電流を低減することのできる製造方法を発明するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明では、固体電解コンデンサの製造方法として、弁金属粉末からなる焼結体に誘電体酸化皮膜を形成したコンデンサ素子に、導電性高分子からなる固体電解質層および陰極層を形成し、さらに樹脂からなる外装を施してなる固体電解コンデンサの製造方法において、陰極層を形成した後、樹脂からなる外装を施す前に、周囲温度２０〜９０℃、湿度５０〜９５％ＲＨの雰囲気中でエージングを行ったことを特徴とする。
【００１５】
陽極酸化工程や、陰極層形成工程（カーボン・銀塗布工程）において、陽極酸化皮膜層には、微細な欠陥部が存在すると考えられる。エージング工程は、この微細な欠陥部を修復化成しているものが考えられるが、水分が存在することにより、この修復化成が効率的に行われると考えられる。
【００１６】
陰極層を形成した後に、周囲温度２０〜９０℃、湿度５０〜９５％ＲＨの雰囲気中でエージングを行った場合には、コンデンサ素子が直接、高湿度雰囲気に晒されるために、エージングが短時間で終了するようになる。
【００１７】
また、この発明の固体電解コンデンサの製造方法は、弁金属粉末からなる焼結体に誘電体酸化皮膜を形成したコンデンサ素子に、導電性高分子からなる固体電解質層および陰極層を形成し、さらに樹脂からなる外装を施してなる固体電解コンデンサの製造方法において、樹脂からなる外装を施した後に、周囲温度２０〜９０℃、湿度５０〜９５％ＲＨの雰囲気中でエージングを行ったことを特徴とする。
【００１８】
樹脂外装を施した後にエージングを行った場合には、外装した樹脂により水分がコンデンサ素子に到達しづらくなるものの、周囲温度２０〜９０℃、湿度５０〜９５％ＲＨのような高温高湿度雰囲気中では、僅かながらもコンデンサ素子に到達する水分があると考えられる。そのため、所定の漏れ電流まで到達するまでエージングする時間は長くなるものの、樹脂外装による機械的ストレスを加えた後にエージングをしているため、固体電解コンデンサとしての漏れ電流は、陰極層形成後、樹脂形成前にエージングしたときよりも低くなる。
【００１９】
水分の存在という観点では、水を溶媒とした電解液中でのエージングにおいても同等と考えられるが、気体状態と液体状態では、気体状態の水分子の方が小さいため、陽極酸化皮膜の微細な欠陥部にまで水分子が到達しやすく、修復性が高くなるものと推定される。また、銀ペースト層と接するのは水であるため、電解液中でのエージングのような電解液の溶質成分による銀ペースト層の劣化が発生しないことも確認した。
【発明の効果】
【００２０】
弁金属粉末からなる焼結体に誘電体酸化皮膜を形成したコンデンサ素子に、導電性高分子からなる固体電解質層および陰極層を形成し、さらに樹脂からなる外装を施してなる固体電解コンデンサの製造方法において、陰極層を形成した後、樹脂からなる外装を施す前に、周囲温度２０〜９０℃、湿度５０〜９５％ＲＨの雰囲気中でエージングを行ったことにより、固体電解コンデンサの漏れ電流を効率的に低減することができる。特に、コンデンサ素子を高温高湿度雰囲気に晒してエージングすることにより、コンデンサ素子に対する水分の供給が十分に行われ、短時間のエージングで漏れ電流を低減することができる。
【００２１】
弁金属粉末からなる焼結体に誘電体酸化皮膜を形成したコンデンサ素子に、導電性高分子からなる固体電解質層および陰極層を形成し、さらに樹脂からなる外装を施してなる固体電解コンデンサの製造方法において、樹脂からなる外装を施した後に、周囲温度２０〜９０℃、湿度５０〜９５％ＲＨの雰囲気中でエージングを行ったことにより、固体電解コンデンサの漏れ電流の低減を図ることができる。特に、コンデンサ素子に樹脂外装を施した後にエージングを行うことにより、樹脂外装時にコンデンサ素子に加わることにより発生したコンデンサ素子に誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部の修復をも行うことができるので、漏れ電流低減効果が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次にこの発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
ニオブ微粉末を直方体形状に成型して焼結し、多孔質体の焼結体を形成する。なおこの焼結体にはニオブよりなる陽極導出線８が植設され、外部に導出されている。この焼結体をリン酸水溶液に浸漬して、陽極酸化を行い、ニオブの表面に誘電体酸化皮膜を形成してコンデンサ素子１とする。
【００２４】
このようなコンデンサ素子１を形成するには、ニオブの他、アルミニウム、タンタル、チタン等の弁作用金属の粉末を用いることができる。
【００２５】
このコンデンサ素子１に固体電解質層となる導電性高分子層２を形成するために、まずコンデンサ素子１を重合性モノマー溶液に浸漬する。重合性モノマー溶液は３，４−エチレンジオキシチオフェンをイソプロピルアルコールで所定の割合で希釈したものである。希釈することによって重合性モノマー溶液の粘性が低くなり、コンデンサ素子１の内部にまで重合性モノマーが含浸しやすくなる。この重合性モノマー溶液にはコンデンサ素子１を３０秒〜１分程度浸漬する。
【００２６】
コンデンサ素子１を重合性モノマー溶液に所定時間浸漬した後、コンデンサ素子１を重合性モノマー溶液より引き上げ、次いで、コンデンサ素子１を酸化剤溶液に浸漬する。酸化剤溶液１２は純水等の所定溶媒に、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩やスルホン酸塩を溶解した溶液を用いることができる。
【００２７】
この酸化剤溶液への浸漬によって、重合性モノマーと酸化剤が接触するようになり、重合性モノマーの重合が進行し始める。以上のような工程によって、コンデンサ素子１の内部で導電性高分子を形成することができる。
【００２８】
そして、導電性高分子の重合を終えたコンデンサ素子を純水による流水で洗浄する。その後コンデンサ素子を乾燥し、１回の重合を終える。
【００２９】
次に、重合性モノマー溶液への浸漬から乾燥までの工程を所定回数繰り返し、コンデンサ素子１の内部および表面に導電性高分子層２を形成する。
【００３０】
さらに、純水洗浄、乾燥まで行った後、導電性高分子層２の上にカーボン層３、銀ペースト層４を形成する。さらに、陽極導出線８に陽極リード線５を溶接するとともに、銀ペースト層４上に銀接着剤を用いて陰極リード線６を取り付ける。
【００３１】
次に、この陽極リード線５、陰極リード線６を接合したコンデンサ素子１を、周囲温度２０〜９５℃、湿度５０％ＲＨ以上の環境でエージングを行う。周囲温度の条件としては、温度が高い方が好ましいが、９５℃を越えると、高湿度の状態を維持することが困難となるため、７０〜９５℃の範囲が好適である。
【００３２】
また、湿度も高湿度条件であることが好ましく、５０％ＲＨ未満の湿度では、水分付与の効果が少ないため、漏れ電流の低減効果が小さい。特には７０％ＲＨ以上の湿度が好ましく、７０％ＲＨ以上の湿度条件では、個々の固体電解コンデンサの漏れ電流のばらつきが小さくなる。
【００３３】
エージングは、定格電圧の１．５〜２．０倍の電圧印加することにより行う。また、エージングは、この陽極リード線５，陰極リード線６を接合したコンデンサ素子１を、周囲温度２０〜９５℃、湿度５０％ＲＨ以上の環境に所定時間放置し、コンデンサ素子１の内部が周囲温度まで上昇した後に、電圧を印加し始めると好適である。エージング電流はエージングの初期はコンデンサ素子１の誘電体酸化皮膜の絶縁欠陥部が比較的多く存在するため、エージング電流もその修復のため、比較的大きな電流が流れるが、絶縁欠陥部の修復が進行するにつれて、エージング電流も減少してくる。しかし、誘電体酸化皮膜そのものを流れる電流もあるため、エージング電流は完全に０とはならず、ほぼ一定の値を示すようになる。そこでエージングの時間はエージングの際に流れるエージング電流が、所定の値のまで減少するまで行うと好適である。このエージング時間は、コンデンサ素子の被膜の欠陥の頻度によって個々に異なってくる。
【００３４】
そして、外装樹脂７で樹脂被覆して、外装樹脂７に沿って陽極リード線５、陰極リード線６を折り曲げて、固体電解コンデンサを得る。
【００３５】
なお、エージングは、コンデンサ素子に樹脂外装を施し、固体電解コンデンサを完成した後に、周囲温度２０〜９５℃、湿度５０％ＲＨ以上の環境に所定時間放置し、コンデンサ素子の内部が周囲温度まで上昇した後に、エージング電圧を印加すると好適である。
【００３６】
上述したような高温高湿度の環境では、コンデンサ素子を樹脂外装したものであっても、外部端子と外装樹脂の間の隙間や、あるいは外装樹脂そのものを通じて、僅かながらも水分がコンデンサ素子まで到達するものと考えられる。そのため、誘電体酸化皮膜を修復する酸素供給源となり、漏れ電流の低下が図られる。このような、高温高湿度環境において、水分を透過しやすい外装樹脂としては、エポキシ樹脂が好適である。
【実施例１】
【００３７】
次にこの発明のより、具体的な実施例について説明する。
実施例１として、上述した製造方法に従い、ケースサイズが、７．３×４．３×２．８ｍｍのニオブコンデンサを得た。なお、定格電圧は２．５Ｖ、定格静電容量は２２０μＦである。
なお、この製造工程の中で、コンデンサ素子に固体電解質層を形成し、コンデンサ素子に陽極リード線および陰極リード線を接合した後に、エージング処理を行った。
エージング処理としては外部リード線を接合したコンデンサ素子を、８５℃、９０％ＲＨの雰囲気に３０分間放置し、コンデンサ素子が周囲温度と同じ温度にまで上昇した後に、直流３．５Ｖの電圧を印加してエージングを行った。このエージングは、エージング中に固体電解コンデンサを流れるエージング電流がほぼ一定の値となるまで行った。
そして、エージング処理を終えた後に、さらに樹脂外装を施して、固体電解コンデンサを完成した。
【実施例２】
【００３８】
実施例２として、上述した製造方法に従い、ケースサイズ、７．３×４．３×２．８ｍｍのニオブコンデンサを得た。なお、定格電圧は２．５Ｖ、定格静電容量は２２０μＦである。
この製造工程の中で、コンデンサ素子を樹脂封止した後に、エージング処理を行った。エージング処理としては固体電解コンデンサを、８５℃、９０％ＲＨの雰囲気に１２０分間放置し、固体電解コンデンサが周囲温度と同じ温度にまで上昇した後に、直流３．５Ｖの電圧を印加してエージングを行った。このエージングは、エージング中に固体電解コンデンサを流れるエージング電流がほぼ一定の値となるまで行った。
【００３９】
（従来例）
従来例として、実施例１と同じコンデンサ素子を、８５℃、大気雰囲気中でエージングを行った。従来例は、エージングを行う雰囲気以外は、実施例１と同条件で行った。
【００４０】
これらの実施例１，実施例２、従来例の固体電解コンデンサの静電容量および漏れ電流を測定した。漏れ電流は定格電圧を印加して、５分後の値である。
その結果を次の表１に示す。なお、サンプル数は実施例１、実施例２、従来例とも１０個である。
【００４１】
【表１】
2005079334.tif 000003
【００４２】
この結果から、判るように、実施例１および実施例２の漏れ電流は、従来例と比較して大きく低減している。また、実施例１と実施例２では、実施例２の方が固体電解コンデンサの漏れ電流が小さくなっている。しかしながら、実施例１は実施例２に比べ、エージング時間（エージング電流がほぼ一定の値となるまでの時間）が短いことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】固体電解コンデンサの内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  コンデンサ素子
２  導電性高分子層
３  カーボン層
４  銀塗料層
５  陽極引出端子
６  陰極引出端子
７  樹脂外装層
【図１】
2005079334.tif 000004