(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極となるタンタル焼結体からなる素体表面に誘電体酸化皮膜を形成してなるコンデンサ素子と、前記誘電体酸化皮膜の表面に形成した導電性高分子層からなる固体電解コンデンサの製造方法において、
誘電体酸化皮膜の表面にポリチオフェン又はその誘導体からなる導電性高分子層を形成する工程と、
次に前記導電性高分子層を形成したコンデンサ素子の表面に未叩解のパルプを主成分とするパルプを付着させる工程と、
次にモノマー溶液および酸化剤溶液に順次浸漬し、化学重合により前記未叩解のパルプを主成分とするパルプを取り込むようにポリチオフェン又はその誘導体からなる導電性高分子層を形成して、前記未叩解のパルプを主成分とするパルプを取り込んだ複合導電性高分子層を形成する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体電解コンデンサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低ＥＳＲ化を目的として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，ポリピロール又はポリアニリン等があり、中でもポリチオフェンは、ポリピロール又はポリアニリンと比較して、導電率が高く熱安定性が特に優れていることから近年注目されており、ポリチオフェンを固体電解質として用いた固体電解コンデンサとして特開平２−１５６１１号公報等に開示されているものがある。
【０００３】
しかして、ポリチオフェンは、化学酸化重合及び電解重合によって製作できるが、電解重合手段を講じた場合、導電性高分子が電極上にフィルム状に形成されるため大量に製造することに困難性が伴う問題を抱えているのに対して、化学酸化重合手段の場合は、そのような問題はなく、電解重合と比較して大量の導電性高分子層を容易に得ることができることは当業者の中では良く知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリチオフェンは、他のポリピロール又はポリアニリン等他の導電性高分子に比べて、化学酸化重合の際の重合速度が小さいため、所望の厚さの導電性高分子層を形成するためには、重合時間を長くしたり、重合回数を多くしなければならず、生産性が悪く、コスト高となる問題を抱え、また、溶媒に水を用いた場合は重合反応が著しく抑制される問題を有し、更に、トランスファーモールド法による樹脂外装構造では、モールド成型時の応力により導電性高分子層が損傷され漏れ電流増大や信頼性低下となる問題をも抱える結果となっていた。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためのもので、コンデンサ素子表面に均一な厚さで諸侯の厚みを有し、機械的強度に優れた導電性高分子層を形成した特性良好にして生産性に優れた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ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来技術の課題を解決すべく検討した結果、完成するに至ったものである。すなわち、固体電解質として導電性高分子層を用いた固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子表面に形成するポリチオフェン又はその誘導体からなる導電性高分子層として、コンデンサ素子表面に付着した未叩解のパルプを主成分とするパルプを取り込んで形成した複合導電性高分子層とすることによって、機械的強度に優れた固体電解質の形成が可能となり、作業性良好にして特性劣化のないことが判明した。
【０００７】
本発明は、陽極となるタンタル焼結体からなる素体表面に誘電体酸化皮膜を形成してなるコンデンサ素子と、前記誘電体酸化皮膜の表面に形成した導電性高分子層からなる固体電解コンデンサの製造方法において、誘電体酸化皮膜の表面にポリチオフェン又はその誘導体からなる導電性高分子層を形成する工程と、次に前記導電性高分子層を形成したコンデンサ素子の表面に未叩解のパルプを主成分とするパルプを付着させる工程と、次にモノマー溶液および酸化剤溶液に順次浸漬し、化学重合により前記未叩解のパルプを主成分とするパルプを取り込むようにポリチオフェン又はその誘導体からなる導電性高分子層を形成して、前記未叩解のパルプを主成分とするパルプを取り込んだ複合導電性高分子層を形成する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法である。
【０００８】
導電性高分子と未叩解のパルプを主成分とするパルプとの複合体を構成することにより、未叩解パルプにて厚さを稼ぎ、重合時間及び回数を低減して生産性を上げると共に、コンデンサ素子表面に均一で厚い導電性高分子層が形成でき、機械的強度が向上し、樹脂外装時の応力にも耐え、漏れ電流増大や信頼性低下のない良好な固体電解コンデンサを得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、陽極となるタンタル焼結体からなる素体表面に誘電体酸化皮膜を形成してなるコンデンサ素子と、前記誘電体酸化皮膜の表面に形成した導電性高分子層からなる固体電解コンデンサの製造方法において、誘電体酸化皮膜の表面にポリチオフェン又はその誘導体からなる導電性高分子層を形成する工程と、次に前記導電性高分子層を形成したコンデンサ素子の表面に未叩解のパルプを主成分とするパルプを付着させる工程と、次にモノマー溶液および酸化剤溶液に順次浸漬し、化学重合により前記未叩解のパルプを主成分とするパルプを取り込むようにポリチオフェン又はその誘導体からなる導電性高分子層を形成して、前記未叩解のパルプを主成分とするパルプを取り込んだ複合導電性高分子層を形成する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法である。
【００１０】
なお、上記請求項１記載の発明において、コンデンサ素子構成としては、微粉末焼結体形を用い、また、誘電体酸化皮膜の形成手段としても特別なものに限定することなく、公知の手段にて行うものである。
【００１１】
パルプの主成分となる未叩解のパルプは太く、長いパルプであり、コンデンサ素子表面に付着した未叩解のパルプの存在で効果的に所望の厚さのパルプ層を形成することができ、膜厚の厚い複合導電性高分子層を形成する際、重合回数及び重合時間を低減でき生産性向上に寄与することができる。また複合導電性高分子層は機械的強度が向上するため樹脂外装時の応力にも耐え、漏れ電流増大や信頼性低下のない良好な固体電解コンデンサが得られる。
【００１２】
また、パルプがコンデンサ素子表面に付着しやすいように、長く太い未叩解のパルプを主成分に、十分に叩解が進んだパルプとを混合したりすることもできる。
【００１３】
本発明は以上のように、電解質としての複合導電性高分子層を形成した後、必要に応じて乾燥を行い、公知の手段でその上にグラファイト層、銀塗料層を形成し、しかる後引出電極を設けて樹脂外装を施し完成品としてなるものである。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の固体電解コンデンサの基本構造について図面を参照して説明する。図１において、１は陽極となる弁作用金属としてタンタル微粉末からなる焼結体表面に陽極酸化皮膜を形成してなるコンデンサ素子で、２はこのコンデンサ素子１の表面に付着した未叩解のパルプ３を取り込んで形成された複合導電性高分子層で、４はこの複合導電性高分子層２上に形成したカーボン層で、５はこのカーボン層４上に形成した陰極となる銀塗料層で、６は前記焼結体に埋設された陽極線で、７はこの陽極線６と接続した陽極引出端子で、８は前記銀塗料層５に接続した陰極引出端子で、９は樹脂外装層である。
【００１５】
次に具体的な実施例について比較例と対比して詳細に説明する。すなわち、以下に示す実施例１〜５及び従来技術に係る比較例１〜３の容量、漏れ電流及びＥＳＲ特性を測定した結果、表１に示す通りであった。
【００１６】
（実施例１）陽極として大きさが３．９×３．３×１．６ｍｍ３のタンタル焼結体を用い、陽極線としてタンタル線を用いた重量が約１００ｍｇの陽極体を０．０５ｗｔ％燐酸水溶液中で９０℃、４０Ｖで１８０分陽極酸化し、脱イオン水の流水により洗浄して、乾燥を行いコンデンサ素子とした。なお、この状態をコンデンサと見立て化成液中の容量を測定した結果１０４μＦであった。
【００１７】
次に、このコンデンサ素子をブチルアルコール５０ｇと３，４−エチレンジオキシチオフェン５０ｇとを混ぜ合わせてなるモノマー溶液に７分間浸漬し、次に遷移金属イオンを含む酸化剤としてパラトルエンスルホン酸第二鉄４０ｇを６０ｇのブタノールに溶解させて得た酸化剤溶液に１５分間浸漬し、化学酸化重合を行い、コンデンサ素子を構成する陽極酸化皮膜上に導電性高分子層を形成し、ブタノールによる洗浄を５分間行った後、１０５℃で５分間乾燥した。導電性高分子層が所望の厚さになるまで、モノマー溶液への浸漬−乾燥までの重合回数を１０回繰り返した。
【００１８】
次に、このようにして導電性高分子層を形成したコンデンサ素子を、未叩解のパルプ２ｗｔ％，合成糊０．０５ｗｔ％懸濁液に浸漬してコンデンサ素子表面にパルプを付着させる。この場合、懸濁液は撹拌され、パルプが流動している中に浸漬することで効果的にコンデンサ素子表面へのパルプの付着を行うことができ、特に機械的強度が求められるコンデンサ素子エッジ部により効果的に付着できる。しかして、このようにパルプを付着したコンデンサ素子を１０５℃で５分間乾燥した。なお、パルプ層が所望の厚さになるまで、懸濁液への浸漬から乾燥までの工程を２回繰り返した。
【００１９】
次に、表面にパルプが付着されたコンデンサ素子を、再びモノマー溶液に７分間浸漬して酸化剤溶液に１５分間浸漬して化学酸化重合を行い、ブタノールによる洗浄を５分間行った後、１０５℃で５分間乾燥する工程を５回繰り返し、コンデンサ素子表面に所望の厚さのパルプを取り込んだ複合導電性高分子層を形成した。しかして、この複合導電性高分子層の上に、カーボン層、このカーボン層の上に陰極となる銀塗料層を形成し、この銀塗料層の上に陰極引出端子を、前記陽極体から引出した陽極線に陽極引出端子をそれぞれ取付け、トランスファーモールドにより樹脂外装を行い、前記陰極引出端子及び陽極引出端子を所定の位置に折曲げてチップ状の固体電解コンデンサを完成した。
【００２０】
（実施例２）実施例１と同様の手段で内部に導電性高分子層を形成したコンデンサ素子を、実施例１と同様の手段でコンデンサ素子にパルプを付着させる。なお、パルプが所望の厚さになるまで、懸濁液への浸漬から乾燥までの工程を８回繰り返した。次に、表面にパルプが付着されたコンデンサ素子に複合導電性高分子層を形成し完成品としてなるものであるが、その手段は実施例１同様である。
【００２１】
（実施例３）実施例１と同様の手段で形成したコンデンサ素子を、実施例１と同様の手段でコンデンサ素子表面にパルプを付着させる。なお、パルプが所望の厚さになるまで、懸濁液への浸漬から乾燥までの工程を２回繰り返した。
【００２２】
次に、表面にパルプが付着されたコンデンサ素子を、実施例１と同様の手段で、モノマー溶液に７分間浸漬して酸化剤溶液に１５分間浸漬して化学酸化重合を行い、ブタノールによる洗浄を５分間行った後、１０５℃で５分間乾燥する工程を１５回繰り返し、コンデンサ素子表面に所望の厚さのパルプを取り込んだ複合導電性高分子層を形成した。しかして、実施例１と同様の手段でチップ状の固体電解コンデンサを完成した。
【００２３】
（実施例４）実施例３と同様の手段で形成したコンデンサ素子を、実施例１と同様の手段でコンデンサ素子表面にパルプを付着させる。なお、パルプが所望の厚さになるまで、懸濁液への浸漬から乾燥までの工程を８回繰り返した。
【００２４】
次に、表面にパルプが付着されたコンデンサ素子を、実施例３と同様の手段で、複合導電性高分子層を形成した。また、複合導電性高分子層形成後、完成品としてなるまでの手段は実施例３と同様である。
【００２５】
（比較例１）コンデンサ素子表面へパルプを付着する工程を除き、実施例１と同様の工程を経て完成品としてなるものであるが、コンデンサ素子表面へパルプが付着されていないため、コンデンサ素子表面の導電性高分子層構成は、パルプとの複合化はされておらず、単なる導電性高分子層であり、この場合の重合回数は６１回である。
【００２６】
（比較例２）重合回数を１５回とする点を除き、比較例１と同様の工程を経て完成したものである。
【００２７】
（比較例３）コンデンサ素子表面へパルプを付着する工程を除き、実施例５と同様の工程を経て完成品としてなるものであるが、コンデンサ素子表面へパルプが付着されていないため、コンデンサ素子表面の導電性高分子層構成は、パルプとの複合化はされておらず、単なる導電性高分子層であり、この場合の重合回数は８回である。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１から明らかなように、実施例１，２，３，４のものは、いずれも漏れ電流及びＥＳＲ特性に優れ信頼性の高い固体電解コンデンサを得ることができるのに対し、比較例１，２，３のものはＥＳＲ特性は問題ないものの、重合回数を比較例１のように６１回行っても漏れ電流特性が芳しくなく実用上好ましくないものであることが分かる。この差は実施例の場合、コンデンサ素子表面に形成される導電性高分子層が、パルプを取り込んだ複合導電性高分子層で構成されてその層厚を稼げるため、導電性高分子層の機械的強度を高めることになり、外装樹脂工程での応力によっても導電性高分子層を損傷することがないと言う結果に基づくものである。また、比較例の中で、漏れ電流特性が最もよい比較例１においても６１回の重合回数を要し、生産性の観点からも好ましくないのに対し、実施例のものは、重合回数を減らしても漏れ電流特性が優れており、生産性向上に大きく貢献できるものであることが分かる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、弁作用金属からなるコンデンサ素子を構成する酸化皮膜の表面に導電性高分子層を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子層をコンデンサ素子表面に付着した未叩解のパルプを主成分とするパルプを取り込んで形成した複合導電性高分子層とすることによって、導電性高分子層の層厚を稼ぎ、重合回数を低減して生産性向上を可能とした漏れ電流特性の良好な固体電解コンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の固体電解コンデンサの基本構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  コンデンサ素子
２  複合導電性高分子層
３  パルプ
４  カーボン層
５  銀塗料層
６  陽極線
７  陽極引出端子
８  陰極引出端子
９  外装樹脂層
【図１】
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