JP4548730B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器に利用される固体電解コンデンサの製造方法に関し、特に、酸化皮膜層を形成するための陽極酸化の方法に関するものである。

従来の固体電解コンデンサは、タンタルまたはニオブ等の弁作用を有する金属粉末を加圧成形した後、焼結して多孔質焼結体を形成し、更に、誘電体となる酸化皮膜層、陰極となる導電性高分子または二酸化マンガンなどの固体電解質層、グラファイト層、および陰極銀層などの陰極引出層を順次形成した後、陽極リード線と陽極リードフレームとを抵抗溶接で接続し、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た後、トランスファーモールドにより外装樹脂を形成して構成されている。

一般に、酸化皮膜層を形成する工程では、多孔質焼結体を陽極酸化液であるリン酸などの酸性電解質溶液に浸漬し、電解質溶液中で電圧を印加する方法が使用されている。しかし、従来の方法では、細孔径の小さい多孔質焼結体を陽極酸化する場合、多孔質焼結体の内部は電気的に抵抗が高く、陽極酸化電流が流れにくいため、陽極酸化を長時間行わなければならなかった。

そこで、陽極酸化電流を流れやすくするため、陽極酸化液の溶質濃度を高めて電気伝導度を高くする方法や、陽極酸化液を振動させて、多孔質焼結体内部への陽極酸化液の供給を高めて、酸化皮膜層の形成を促進する方法などが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２８３３８０号公報

しかしながら、上記の陽極酸化液の電気伝導度を高くする方法では、酸化皮膜層が陽極酸化液中の溶質イオンをより多く取り込むこととなり、酸化皮膜中に多くの欠陥が発生して、漏れ電流特性が悪化するという問題があった。

また、陽極酸化液を振動させる特許文献１記載の方法では、陽極酸化槽に超音波発生装置を取り付ける必要があり、設備コストの増大を招いていた。
更に、陽極酸化を行う際、多孔質焼結体から突出した陽極リードを金属バーに接続して陽極酸化液中に浸漬し、金属バーを介して当該多孔質焼結体に電圧を付加するが、陽極酸化槽の振動によって陽極酸化液が金属バーまではい上がり、そこから直接陽極酸化液に電流が流れてしまうため、酸化皮膜層の形成が不十分となる問題があった。また、これを防ぐためには、陽極リードを長くする必要があり、生産コストの増大を招いていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、長時間の陽極酸化および生産コストの増大を招くことなく、漏れ電流特性および耐圧特性の良好な固体電解コンデンサの製造方法を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、弁作用金属からなる多孔質焼結体に対し、陽極酸化によって酸化皮膜層を形成する工程において、前記陽極酸化を複数回行い、少なくとも１回、初回よりも電気伝導度の高い陽極酸化液によって陽極酸化を行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法である。

上記構成において、前記弁作用金属は、タンタルまたはニオブ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である。

上記のように構成された本発明によれば、初回の陽極酸化によって欠陥のない酸化皮膜層を形成した後、電気伝導度の高い陽極酸化液によって多孔質焼結体の細孔の内部まで十分な酸化皮膜層を形成できるため、長時間の陽極酸化および生産コストの増大がなく、漏れ電流特性および耐圧特性の良好な固体電解コンデンサを製造することができる。

以下、本発明の実施例数例について説明し、これらの特性と従来例の特性とをそれぞれ比較検討する。

［実施例１］
陽極リードの一方を埋設したタンタル粉末を加圧成形した後、高温で真空焼結して形成した多孔質焼結体に対し、電気伝導度３ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを２時間印加して１回目の陽極酸化を行った。
続いて、上記多孔質焼結体に対し、電気伝導度６ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを１時間印加して２回目の陽極酸化を行い、酸化皮膜層を形成した。
そして、上記多孔質焼結体を硝酸マンガン水溶液に含浸した後、２００〜４００℃での熱分解を複数回行い、誘電体酸化皮膜層上に二酸化マンガンからなる固体電解質層を充分に形成した。
更に、黒鉛粉末を懸濁させたグラファイト液に浸潰して高温槽で乾燥し、カーボン層を形成した後、陰極銀層を形成し、陰極引出層とした。その後、陽極リードと陽極端子とを抵抗溶接により接続すると共に、陰極引出層と陰極端子とを導電性接着剤で接続し、トランスファーモールドにて外装樹脂を被覆後、陽極端子と陰極端子とを外装樹脂に沿って折り曲げ、実施例１のチップ状タンタル固体電解コンデンサを得た。

［実施例２］
電気伝導度３ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを２時間印加して１回目の陽極酸化を行い、続いて、電気伝導度１５ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを１時間印加して２回目の陽極酸化を行った点を除き、実施例１と同一の要領で、実施例２のチップ状タンタル固体電解コンデンサを得た。

［実施例３］
電気伝導度３ｍＳ／ｃｍの硝酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを２時間印加して１回目の陽極酸化を行い、続いて、電気伝導度６ｍＳ／ｃｍの硝酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを１時間印加して２回目の陽極酸化を行った点を除き、実施例１と同一の要領で、実施例３のチップ状タンタル固体電解コンデンサを得た。

［実施例４］
電気伝導度３ｍＳ／ｃｍの硝酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを２時間印加して１回目の陽極酸化を行い、続いて、電気伝導度６ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを１時間印加して２回目の陽極酸化を行った点を除き、実施例１と同一の要領で、実施例４のチップ状タンタル固体電解コンデンサを得た。

［実施例５］
電気伝導度３ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを２時間印加して１回目の陽極酸化を行い、続いて、電気伝導度６ｍＳ／ｃｍの硝酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを１時間印加して２回目の陽極酸化を行った点を除き、実施例１と同一の要領で、実施例５のチップ状タンタル固体電解コンデンサを得た。

［比較例１］
電気伝導度３ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを２時間印加して１回目の陽極酸化を行い、続いて、電気伝導度３ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを１時間印加して２回目の陽極酸化を行った点を除き、実施例１と同一の要領で、比較例１のチップ状タンタル固体電解コンデンサを得た。

［比較例２］
電気伝導度６ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを２時間印加して１回目の陽極酸化を行い、続いて、電気伝導度３ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを１時間印加して２回目の陽極酸化を行った点を除き、実施例１と同一の要領で、比較例２のチップ状タンタル固体電解コンデンサを得た。

［従来例１］
電気伝導度３ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを８時間印加して１回のみで陽極酸化を行った点を除き、実施例１と同一の要領で、従来例１のチップ状タンタル固体電解コンデンサを得た。

［従来例２］
電気伝導度６ｍＳ／ｃｍのリン酸水溶液中にて、陽極酸化電圧３０Ｖを３時間印加して１回のみで陽極酸化を行った点を除き、実施例１と同一の要領で、従来例２のチップ状タンタル固体電解コンデンサを得た。

上記のチップ状タンタル固体電解コンデンサの漏れ電流値（１０Ｖ印加、１分後）、耐電圧、高温負荷試験後（８５℃、１０Ｖ、１０００時間印加）の漏れ電流値（１０Ｖ印加、１分後）を比較した結果を表１に示す。

表１より明らかなように、２回目の陽極酸化液の電気伝導度を１回目の陽極酸化液の電気伝導度より高くした実施例１〜５では、短時間の陽極酸化で、漏れ電流値、耐電圧および高温負荷試験後の漏れ電流値において、従来例１と同等以上の特性が得られる。

また、実施例１と比較例１、２との比較により、２回目の陽極酸化液の電気伝導度を１回目の陽極酸化液の電気伝導度以下とした場合、陽極酸化を複数回実施しても、漏れ電流値、耐電圧、高温負荷試験後の漏れ電流値のいずれも改善しないことが分かる。

さらに、実施例３〜５と従来例１との比較により、１回目と２回目の陽極酸化の液種を変更しても、初回の陽極酸化液の電気伝導度よりも２回目の陽極酸化液の電気伝導度を高くすることで、漏れ電流値、耐電圧、高温負荷試験後の漏れ電流値において、従来例１と同等以上の特性が得られる。

また、本発明の実施例は、陽極酸化液としてリン酸、硝酸を用いたが、アジピン酸、クエン酸、酢酸、蓚酸、酒石酸、ホウ酸を用いても同様の効果が得られる。

なお、実施例では、陽極酸化を２回行ったが、３回以上行い、少なくとも１回、初回よりも電気伝導度の高い陽極酸化液によって陽極酸化を行えばよく、例えば、２回目の陽極酸化液の電気伝導度を１回目より高くし、３回目の陽極酸化液の電気伝導度を２回目より低くしたり、２回目の陽極酸化液の電気伝導度を１回目より高くし、３回目の陽極酸化液の電気伝導度を２回目よりさらに高くしたり、２回目の陽極酸化液の電気伝導度を１回目より高くし、３回目の陽極酸化液の電気伝導度を２回目と同じにした場合も、上記実施例と同様の効果が得られる。

Claims (2)

1. 弁作用金属からなる多孔質焼結体に対し、陽極酸化によって酸化皮膜層を形成する工程において、
   前記陽極酸化を複数回行い、少なくとも１回、初回よりも電気伝導度の高い陽極酸化液によって陽極酸化を行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
2. 前記弁作用金属は、タンタルまたはニオブであることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサの製造方法。