(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極リードを有する弁作用金属からなる陽極体を陽極酸化液中で陽極酸化することによりその表面に誘電体となる酸化皮膜層を形成する陽極酸化工程と、固体電解質層・陰極引出層からなる陰極部を形成する陰極形成工程とを含む固体電解コンデンサの製造方法において、
前記陽極酸化工程で、前記陽極リードを加熱し、前記加熱時の所要電力量が、前記陽極酸化における積算電力量の０．５〜１．５倍である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】
本発明は、固体電解質を陰極として備えた固体電解コンデンサの新規な製造方法に関し、特に、漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体電解コンデンサの製造方法は、先ず、タンタルからなる弁作用金属粉末に陽極リードを植設して板状に加圧成形した後、高真空雰囲気中で焼結して、陽極体を製造する。そして、これを陽極酸化液中で陽極酸化処理することにより、陽極体表面に誘電体となる酸化皮膜層を形成する。次に、二酸化マンガン、導電性高分子などの固体電解質層、カーボン・銀などからなる陰極引出層を順次形成して、固体電解コンデンサ素子を製造する。その後、この固体電解コンデンサ素子の陽極リードと陽極リードフレーム、陰極引出層と陰極リードフレームとをそれぞれ接続し、これをトランスファーモールドにより外装樹脂で被覆する。
【０００３】
近年、電子機器の小型化、多機能化に伴い固体電解コンデンサのより一層の小型化、高信頼性が要求される。これに伴い、漏れ電流の低減と静電容量の増大が課題となる。固体電解コンデンサの静電容量は、誘電体である酸化皮膜層の表面積に比例し、酸化皮膜層の厚さに反比例する。そのため、弁作用金属粉末の微細化や、酸化皮膜層の薄層化が進んでいる。
【０００４】
しかし、酸化皮膜層の薄層化は、固体電解コンデンサの耐圧性低下を招く問題がある。これにより、高容量化かつ高信頼性化を実現するために、酸化皮膜層の厚さをより均一に形成し、局部的な偏りをなくすことが重要な課題となる。また、弁作用金属粉末の微細化によって、陽極体の空隙部分も微小化する。そのため、陽極体内部への陽極酸化液の供給が遅くなり、部分的に陽極酸化が進みにくくなる。
【０００５】
上記の問題に対して、陽極酸化液に過酸化水素水を添加して酸化皮膜層の形成に必要な酸素成分を補う方法（特許文献２等）や、定期的に超音波振動をかけて酸素成分を供給する方法（特許文献１等）、陽極酸化途中に無電圧無電流の休止時間を定期的に設けるなどして電解液を陽極体内部へ拡散する方法（特許文献３および４等）が提案されている。
【０００６】
酸化皮膜層へ供給される酸素成分は、陽極体の外側に比べて陽極体の内側ほど不足しやすく、酸素成分の欠乏した拡散層が厚くなりやすいため、酸素成分の陽極体界面への移動が陽極酸化反応の律速段階となる。そのため、拡散層の厚さが陽極体表面の凹凸より厚い場合は、陽極体表面の凸部に酸素成分の供給が偏りやすくなり、酸化皮膜層を均一に形成することができない。また、溶液中のイオン（陽極酸化液中の酸素成分）は、その拡散係数が大きいほど溶液中を移動しやすくなり、この拡散係数は温度に比例して大きくなることが知られている（例えば、特許文献１および非特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−３０６７９０号公報
【特許文献２】特開平９−３０６７９１号公報
【特許文献３】特開平８−０６４４８０号公報
【特許文献４】特開２０００−１３３５５７号公報
【非特許文献１】Ｐ．Ｗ．ＡＴＫＩＮＳ、「アトキンス物理化学第４版」、東京化学同人
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記した従来技術では、陽極酸化液中の酸素成分の濃度を高くしたり超音波振動をすることによって、陽極酸化液の滞留を解消することができても、酸素成分を安定して供給することが困難である。また、化成途中に休止時間を設けることによって、生産性が著しく低下するなどの問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するもので、酸化皮膜層の厚さをより均一に形成することができ、漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、陽極リードを有する弁作用金属からなる陽極体を陽極酸化液中で陽極酸化することによりその表面に誘電体となる酸化皮膜層を形成する陽極酸化工程と、固体電解質層・陰極引出層からなる陰極部を形成する陰極形成工程とを含む固体電解コンデンサの製造方法において、陽極酸化工程で、陽極リードを加熱し、加熱時の所要電力量が、陽極酸化における積算電力量の０．５〜１．５倍であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記手段において、陽極リードの熱伝導性を利用して、陽極体の内部へ熱を伝えることにより、陽極体内部の陽極酸化液の温度が、陽極体の外側より高くなる。このように、陽極体内外に温度差を設けることにより、陽極体内部への酸素成分の供給を促進でき、陽極体内部の酸化皮膜層の厚さを均一に形成できる。これによって、酸化皮膜層の薄層化においても、耐圧性が高く、かつ優れた漏れ電流特性を有する固体電解コンデンサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
【００１３】
［実施形態１］
図１は、加熱ヒーターで陽極リードを加熱して陽極酸化する説明図である。
先ず、タンタルからなる弁作用金属粉末に陽極リード１を植設して、板状に加圧成形した陽極体２を高真空雰囲気中で焼結し、６０℃に加熱した０．１モル／Ｌのリン酸水溶液からなる陽極酸化液４中に浸漬した。そして、加熱ヒーター６を、陽極リード１に接触し、この状態で陽極酸化を１２０分間行ない、誘電体となる酸化皮膜層を陽極体２の表面に形成した。
【００１４】
本実施形態では、陽極酸化条件は、陽極酸化電圧２０Ｖ、陽極酸化電流５０Ａ（陽極酸化における積算電力量１０００Ｗ・ｈｒ）で、加熱ヒーター６によって陽極リード１を加熱するための所要電力量を５００Ｗ・ｈｒとした。
【００１５】
続いて、陽極体２の表面に形成した酸化皮膜層の上に、二酸化マンガンからなる固体電解質層を形成した。さらにその上に、カーボン、銀ペーストを順次塗布、硬化して陰極引出層を形成し、固体電解コンデンサ素子を作製した。その後、固体電解コンデンサ素子の陽極リードと陽極リードフレームとを溶接し、陰極引出層と陰極リードフレームとを導電性接着剤を介して接続し、トランスファーモールドにより外装樹脂を形成した。これにより、本実施形態では、定格６．３Ｖ−２２０μＦの固体電解コンデンサを作製した。
【００１６】
［実施形態２］
実施形態２では、陽極酸化条件は、加熱ヒーター６によって陽極リード１を加熱するための所要電力量を１０００Ｗ・ｈｒとした。その他は、上記実施形態１と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
【００１７】
［実施形態３］
実施形態３では、陽極酸化条件は、加熱ヒーター６によって陽極リード１を加熱するための所要電力量を１５００Ｗ・ｈｒとした。その他は、上記実施形態１と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
【００１８】
［比較例１］
比較例１では、陽極リード１は加熱しない。その他は、上記実施形態１と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
【００１９】
［比較例２］
比較例２では、陽極酸化条件は、加熱ヒーター６によって陽極リード１を加熱するための所要電力量を４００Ｗ・ｈｒとした。その他は、上記実施形態１と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
【００２０】
［比較例３］
比較例３では、陽極酸化条件は、加熱ヒーター６によって陽極リード１を加熱するための所要電力量を１６００Ｗ・ｈｒとした。その他は、上記実施形態１と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
【００２１】
［従来例１］
従来例１では、リン酸水溶液（０．１モル／Ｌ）に過酸化水素水１０ｖｏｌ％を添加した陽極酸化液を使用し、陽極酸化を６０分間行った。その後、リン酸水溶液（０．１モル／Ｌ）の陽極酸化液を使用し、陽極酸化を６０分間行った。そして、陽極リード１は加熱せずに、その他は、上記実施形態１と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
【００２２】
［従来例２］
従来例２では、陽極酸化中に、作動時間1秒、休止時間２秒の超音波を印加した。そして、陽極リード１は加熱せずに、その他は、上記実施形態１と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
【００２３】
［従来例３］
従来例３では、陽極酸化電圧が設定値に到達した時点で電源を遮断し、陽極酸化液温度を一定に保持したまま通電休止時間を１４０分間設けた。その後、陽極酸化を再開し、通電休止を除く全体の陽極酸化時間が１２０分間となるようにした。そして、陽極リード１は加熱せずに、その他は、上記実施形態１と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
【００２４】
上記各例で作製した固体電解コンデンサに対して、６．３Ｖのエージング電圧で１３０℃のエージング処理を１２０時間行った後、固体電解コンデンサの漏れ電流値（μＡ）を、測定電圧６．３Ｖ、印加時間１分間の条件で各々１２０個測定した。
【００２５】
また、上記各例で作製した固体電解コンデンサに対して、破壊電圧試験を各々１２０個行った。
【００２６】
上記各例のそれぞれについて、陽極酸化条件および測定結果を下記の［表１］でまとめる。
なお、表１中、（Ａ）〜（Ｆ）項は陽極酸化条件を、（Ｇ）項は赤外放射温度計で測定した陽極酸化時における陽極体の内部と外側の液温差を、（Ｈ）項はエージング後に測定した漏れ電流値の平均値を、（Ｉ）項は破壊電圧試験時に測定した破壊電圧の平均値を示す。
【００２７】
【表１】
0004891186.tif 000002
【００２８】
実施形態１〜３と比較例１〜３とを比較すると、各実施形態では、漏れ電流値（Ｈ）が３．８〜６．９μＡ、破壊電圧（Ｉ）が１７〜１９Ｖの範囲であるのに対し、各比較例では、何れも８．３μＡ以上の漏れ電流値（Ｈ）、１６Ｖ以下の破壊電圧（Ｉ）が実測されており、本発明によって漏れ電流特性と耐圧性が改善されることが明らかである。
【００２９】
また、実施形態１〜３と従来例１〜３とを比較すると、各実施形態では、漏れ電流値（Ｈ）および破壊電圧（Ｉ）が上記のようであるのに対し、各従来例では、何れも７．６μＡ以上の漏れ電流（Ｈ）、１６Ｖ以下の破壊電圧（Ｉ）が実測されており、本発明によって漏れ電流特性、耐圧性が改善されることが明らかである。
【００３０】
ここで、実施形態１〜３と比較例２、３とを比較すると、陽極酸化電圧（Ａ）と陽極酸化電流（Ｂ）との積からなる積算電力（ＡＢ）に対して、陽極リードを加熱する熱量（Ｃ−１）を０．５〜１．５倍の範囲（Ｃ−２）に選定した場合にのみ、漏れ電流特性（Ｈ）、耐圧性の改善効果が得られることが明らかである。
これは、陽極リードの熱伝導性を利用し、陽極体の内部と外側に液温差をつけることで、通常滞りがちな陽極体内部への酸素成分の供給を促進でき、陽極体の外側と同様に均一な酸化皮膜層を陽極体内部に形成できるためであると考えられる。
【００３１】
なお、比較例３のように、陽極酸化における積算電力（ＡＢ）に対して、０．５〜１．５倍の範囲を超えて（Ｃ−２）、過剰な熱量（Ｃ−１）を陽極リードに加えると、陽極酸化液に近接した陽極体表面に過熱点（ホットスポット）が発生し、酸化皮膜層にひび割れ等の欠損が生じ、漏れ電流特性の改善効果が得られないため好ましくない。
【００３２】
また、上記実施形態では、陽極リードを加熱して熱量を加える手段として加熱ヒーターを用いたが、図２に示す通り、ホットエアーを陽極リードに吹き付けるなどして所定の熱量を加えても良い。
【００３３】
なお、上記実施形態では、陽極酸化に使用する陽極酸化液としてリン酸を用いたが、アジピン酸、クエン酸、酢酸、シュウ酸、酒石酸、硝酸、ホウ酸など公知の陽極酸化液を使用できる。
【００３４】
また、上記実施形態では、弁作用金属粉末としてタンタルを使用したが、ニオブなど、固体電解コンデンサに用いる公知の弁作用金属粉末を使用しても、同様の効果が得られる。
【００３５】
酸化皮膜層上に形成する固体電解質には、二酸化マンガン、ＴＣＮＱ錯体、導電性高分子など各種のものが従来通り利用できる。
【００３６】
なお、本発明と過酸化水素水、超音波振動、通電休止時間を設ける等、公知の技術と組み合わせても効果があることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】加熱ヒーターで陽極リードを加熱して陽極酸化する説明図である。
【図２】ホットエアーを陽極リードに吹き付けて所定の熱量を加え、陽極酸化する説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  陽極リード
２  陽極体
３  陰極
４  陽極酸化液
５  陽極酸化処理槽
６  加熱ヒーター
７  陽極体を接続した金属バー（陽極）
８  ホットエアー吹き出し口
【図１】
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【図２】
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