JP4822362B2 - Method for manufacturing element for solid electrolytic capacitor - Google Patents
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Description
本発明は、固体電解コンデンサ用素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an element for a solid electrolytic capacitor.
近年、電子機器のデジタル化にともない、固体電解コンデンサは、優れた高周波特性を有することが求められ、固体電解質層には導電性高分子層が用いられている。その目的は低ESR化の実現である。導電性高分子には、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンまたはそれらの誘導体があるが、導電率が高く、熱安定性に優れるという理由でポリチオフェン、特にポリエチレンジオキシチオフェンが使用されることが多い。 In recent years, with the digitization of electronic devices, solid electrolytic capacitors are required to have excellent high frequency characteristics, and a conductive polymer layer is used as the solid electrolyte layer. The purpose is to realize low ESR. Examples of the conductive polymer include polythiophene, polypyrrole, polyaniline, or derivatives thereof, but polythiophene, particularly polyethylene dioxythiophene, is often used because of its high conductivity and excellent thermal stability.
導電性高分子層を形成する方法には、電解重合または化学酸化重合による方法がある。電解重合の場合、各コンデンサ素子に重合用電極を設置する必要があるため、大量生産には不利とされている。一方、化学酸化重合は容易に大量生産できる手法として当業者間で広く使用されている。 As a method for forming the conductive polymer layer, there is a method by electrolytic polymerization or chemical oxidation polymerization. In the case of electrolytic polymerization, it is necessary to install a polymerization electrode on each capacitor element, which is disadvantageous for mass production. On the other hand, chemical oxidative polymerization is widely used among those skilled in the art as a technique that can be easily mass-produced.
化学酸化重合では、まず、弁作用金属によって陽極体を形成し、陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成する。その後、陽極体を酸化剤とモノマーの混合溶液に浸漬させ、その溶液から引き上げると、化学酸化重合により、酸化皮膜の表面に導電性高分子層を形成することができる(例えば、特許文献1参照)。また、陽極体を酸化剤溶液およびモノマー溶液に浸漬させ、その溶液から引き上げてもよい。 In chemical oxidative polymerization, first, an anode body is formed with a valve metal, and a dielectric oxide film is formed on the surface of the anode body. Thereafter, when the anode body is immersed in a mixed solution of an oxidant and a monomer and pulled up from the solution, a conductive polymer layer can be formed on the surface of the oxide film by chemical oxidative polymerization (see, for example, Patent Document 1). ). Alternatively, the anode body may be immersed in the oxidant solution and the monomer solution and pulled up from the solution.
また、外装樹脂形成時に陽極体表面の誘電体酸化皮膜が機械的ストレスを受けないように、ある程度の厚さの導電性高分子層を形成する必要がある。例えば、陽極体の外部表面の導電性高分子層の厚さが10μm以下では、漏れ電流不良率が急激に増大する。
一方、逆に導電性高分子層の厚さを大きくすると、素子露出不良率および等価直列抵抗(ESR)が悪化し、特に、導電性高分子層の厚さが50μm以上では、素子露出不良率および等価直列抵抗(ESR)が急激に悪化する。従って、導電性高分子層の厚さは10〜50μmの範囲であることが望ましく、さらに、15〜25μmの範囲であることがより望ましい(例えば、特許文献2、3参照)。
Further, it is necessary to form a conductive polymer layer having a certain thickness so that the dielectric oxide film on the surface of the anode body is not subjected to mechanical stress when forming the exterior resin. For example, when the thickness of the conductive polymer layer on the outer surface of the anode body is 10 μm or less, the leakage current defect rate increases rapidly.
On the other hand, when the thickness of the conductive polymer layer is increased, the element exposure failure rate and the equivalent series resistance (ESR) are deteriorated. And the equivalent series resistance (ESR) deteriorates rapidly. Therefore, the thickness of the conductive polymer layer is desirably in the range of 10 to 50 μm, and more desirably in the range of 15 to 25 μm (see, for example,
ところで、化学酸化重合により、酸化皮膜の表面に導電性高分子層を形成するとき、コンデンサ素子の一端を金属バーに溶接し、陽極体を処理溶液に浸漬し、その溶液から引き上げる従来の方法では、重力により処理溶液が陽極体下部に溜まり、導電性高分子層の厚さが陽極体の上部(金属バーの溶接側)で減少し、下部で増大することが避けられないため、導電性高分子層に均一の厚さをもたせることが困難であるという問題があった。この導電性高分子層が不均一な厚さに形成されると、等価直列抵抗や漏れ電流が上昇する問題があった。 By the way, when a conductive polymer layer is formed on the surface of an oxide film by chemical oxidative polymerization, one end of the capacitor element is welded to a metal bar, the anode body is immersed in a processing solution, and then pulled up from the solution. Because of the gravity, the treatment solution accumulates in the lower part of the anode body, and the thickness of the conductive polymer layer decreases at the upper part of the anode body (welding side of the metal bar) and increases at the lower part. There was a problem that it was difficult to give the molecular layer a uniform thickness. If the conductive polymer layer is formed with a non-uniform thickness, there is a problem that the equivalent series resistance and the leakage current increase.
本発明は、上記課題を解決するもので、固体電解コンデンサ用素子の導電性高分子層を均一の厚さに形成することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to form a conductive polymer layer of a solid electrolytic capacitor element with a uniform thickness.
上記課題を解決するため、本発明によれば、弁作用金属からなる陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、前記陽極体を処理溶液に浸漬させ、その溶液から引き上げ、化学酸化重合により、前記酸化皮膜の表面に導電性高分子層を形成する固体電解コンデンサ用素子の製造方法において、
前記陽極体の一端を軸にして、前記陽極体を鉛垂方向に1〜12rpmの速度で回転させて、前記導電性高分子層を形成することを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法が提供される。
In order to solve the above problems, according to the present invention, a dielectric oxide film is formed on the surface of an anode body made of a valve action metal, the anode body is immersed in a treatment solution, pulled up from the solution, and subjected to chemical oxidative polymerization. In the method for producing a solid electrolytic capacitor element in which a conductive polymer layer is formed on the surface of the oxide film,
A method for producing an element for a solid electrolytic capacitor, characterized in that the conductive polymer layer is formed by rotating the anode body at a speed of 1 to 12 rpm in the lead-down direction with one end of the anode body as an axis. Is provided.
また、上記陽極体を金属バーに溶接した後、該金属バーを軸にして鉛垂方向に陽極体を1〜12rpmの速度で回転させて導電性高分子層を形成することが好ましい。 Further, after the anode body is welded to the metal bar, the conductive polymer layer is preferably formed by rotating the anode body at a speed of 1 to 12 rpm in the lead droop direction around the metal bar.
上記処理溶液は酸化剤とモノマーの混合溶液であることが好ましい。 The treatment solution is preferably a mixed solution of an oxidizing agent and a monomer.
本発明によれば、導電性高分子層を形成するとき、陽極体を鉛垂方向にゆっくりと回転させることにより、重力で処理溶液が陽極体下部に溜まることがないため、均一の厚さを有する導電性高分子層を形成することができる。 According to the present invention, when the conductive polymer layer is formed, the anode body is slowly rotated in the direction of lead droop so that the treatment solution does not accumulate under the anode body due to gravity. A conductive polymer layer can be formed.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
〔実施例1〕
本実施例では、弁作用金属としてアルミニウムを使用し、このアルミニウム箔をエッチング処理し、比表面積の大きい多孔質アルミニウム箔を形成した後、10mm×20mmの大きさに切断した。陽極体1はこの切断したアルミニウム箔からなる。
その後、図1に示すように、陽極体1の一端を金属バーに抵抗溶接にて接続した。さらに、陽極酸化により、陽極体1の表面に酸化アルミニウムからなる誘電体酸化皮膜を形成した。
[Example 1]
In this example, aluminum was used as the valve action metal, and this aluminum foil was etched to form a porous aluminum foil having a large specific surface area, and then cut into a size of 10 mm × 20 mm. The
Thereafter, as shown in FIG. 1, one end of the
その後、陽極体1を、酸化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄、モノマーとしてポリチオフェンを使用したアルコール系溶媒からなる混合溶液に浸漬させた後、溶液から引き上げた。
Thereafter, the
さらに、温度25°C、湿度60%の雰囲気中で、図1に示すように、金属バー3を軸にして、1rpmの速度で回転させながら、20分間乾燥させ、化学酸化重合により、酸化皮膜の表面に導電性高分子層2を形成した。
Furthermore, in an atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 60%, as shown in FIG. 1, it is dried for 20 minutes while rotating at a speed of 1 rpm around the
さらに、この浸漬、引き上げおよび乾燥の工程を5回繰り返し、導電性高分子層2を所望の厚さまで漸次増大させた。なお、陽極体1は、乾燥毎に金属バー3を軸にして、1rpmの速度で回転させた。導電性高分子層を形成した固体電解コンデンサ素子の断面模式図を図2に示した。
Further, the steps of dipping, pulling up and drying were repeated 5 times, and the
その後、導電性高分子層2上にカーボンペーストおよび銀ペーストを順次塗布、乾燥させ、カーボン層および銀層を形成した。以上の工程により固体電解コンデンサ用素子を作製した。
Thereafter, a carbon paste and a silver paste were sequentially applied on the
〔実施例2〕
化学酸化重合を行うための乾燥時に、金属バー3を軸にして、陽極体1を12rpmの速度で回転させた。それ以外は実施例1と同様にして固体電解コンデンサ用素子を作製した。
[Example 2]
At the time of drying for performing the chemical oxidative polymerization, the
(比較例1)
化学酸化重合を行うための乾燥時に、金属バー3を軸にして、陽極体1を15rpmの速度で回転させた。それ以外は実施例1と同様にして固体電解コンデンサ用素子を作製した。比較例1による固体電解コンデンサ素子の断面模式図を図3に示した。
(Comparative Example 1)
At the time of drying for performing the chemical oxidative polymerization, the
(比較例2)
化学酸化重合を行うための乾燥時に、金属バー3を軸にして、陽極体1を0.1rpmの速度で回転させた。それ以外は実施例1と同様にして固体電解コンデンサ用素子を作製した。比較例2による固体電解コンデンサ素子の断面模式図を図4に示した。
(Comparative Example 2)
At the time of drying for performing the chemical oxidative polymerization, the
〔従来例〕
化学酸化重合を行うための乾燥時に、陽極体1を回転させずに垂直に保ち、その状態で乾燥させた。それ以外は実施例1と同様にして固体電解コンデンサ用素子を作製した。
[Conventional example]
At the time of drying for performing the chemical oxidative polymerization, the
上記の実施例、比較例および従来例により作製した固体電解コンデンサ用素子の導電性高分子層2の最小部分の厚さおよび最大部分の厚さを測定した。その後、素子をリードフレームと接続し、外装樹脂にて被覆して定格電圧2.5Vの固体電解コンデンサを作製し、漏れ電流、100kHzにおける等価直列抵抗(ESR)を測定した。結果を表1に示す。
The thickness of the minimum part and the thickness of the maximum part of the
表1から明らかなように、実施例1および2は、比較例、従来例と比較し、導電性高分子層2全体において、その厚さがほぼ均一に形成され、かつ漏れ電流値、等価直列抵抗とも低い。これは、導電性高分子層2を形成するとき、陽極体1を金属バー3を軸にして1〜12rpmの速度で回転させることで、重力により、処理溶液が陽極体下部に溜まることがないためである。
As is clear from Table 1, in Examples 1 and 2, compared to the comparative example and the conventional example, the
ここで、陽極体1を15rpmの速度で回転させると、導電性高分子層2を均一に形成することができず、漏れ電流値、等価直列抵抗とも高くなる(比較例1)。これは、回転速度が速すぎるため遠心力により、処理液が陽極体下部に移動し、従来例同様、図3に示すように、導電性高分子層2の厚さが陽極体1の上部(金属バー溶接側)で減少し、下部で増大し、導電性高分子層2に均一の厚さをもたせることができないことによる。
Here, when the
反対に、陽極体1を0.1rpmの速度で回転させると導電性高分子層2を均一に形成することができず、漏れ電流値、等価直列抵抗とも高くなる(比較例2)。これは、回転速度が遅すぎるため、図4に示すように、導電性高分子層2の厚さが陽極体1の上部(金属バー溶接側)または下部で増大し、導電性高分子層2に均一の厚さをもたせることができないことによる。
On the contrary, when the
さらに、従来例では、導電性高分子層2を形成するとき、陽極体1が垂直に保たれ、その状態で乾燥するため、重力により、処理溶液が陽極体下部に下降する。このため、導電性高分子層2の厚さが陽極体1の上部(金属バー溶接側)で減少し、下部で増大し、導電性高分子層2に均一の厚さをもたせることができない。
Further, in the conventional example, when the
なお、上記の実施例では、陽極体1を25℃の温度、60%の湿度の雰囲気中で乾燥させたが、他の温度・湿度雰囲気中で乾燥させてもよい。
In the above embodiment, the
さらに、モノマーおよび酸化剤としてチオフェンおよびドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄を使用したが、モノマーとしてピロール、アニリンなどのモノマー、酸化剤としてブチルナフタレンスルホン酸第二鉄、パラトルエンスルホン酸第二鉄などの酸化剤を使用してもよい。さらに、陽極体1を酸化剤とモノマーの混合溶液ではなく、酸化剤溶液およびモノマー溶液に別々に浸漬させた後、その溶液から引き上げてもよい。
In addition, thiophene and ferric dodecylbenzene sulfonate were used as monomers and oxidizing agents, but monomers such as pyrrole and aniline as monomers, ferric butylnaphthalene sulfonate and ferric paratoluene sulfonate as oxidizing agents, etc. An oxidizing agent may be used. Further, the
また、弁作用金属としてアルミニウムを使用したが、タンタルやニオブを使用してもよい。 Moreover, although aluminum was used as the valve action metal, tantalum or niobium may be used.
1 陽極体
2 導電性高分子層
3 金属バー
1
Claims (3)
前記陽極体の一端を軸にして、陽極体を鉛垂方向に1〜12rpmの速度で回転させて導電性高分子層を形成することを特徴とする固体電解コンデンサ用素子の製造方法。 A dielectric oxide film is formed on the surface of an anode body made of a valve metal, the anode body is immersed in a treatment solution, pulled up from the solution, and a conductive polymer layer is formed on the surface of the oxide film by chemical oxidative polymerization. In the method of manufacturing a solid electrolytic capacitor element to be formed,
A method for producing an element for a solid electrolytic capacitor, wherein an electroconductive polymer layer is formed by rotating the anode body in the lead-down direction at a speed of 1 to 12 rpm with one end of the anode body as an axis.
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