JPH0550126B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、電極コンデンサを製造する際の陽極
酸化工程の改良に関し、さらに詳しくは、陽極酸
化を行う化成液中の独特の化合物を添加すること
により欠陥の少い強固な酸化被膜を形成する陽極
酸化方法に関する。 〔従来の技術〕 電解コンデサは、小形、大容量、安価で整流出
力の平滑化等に優れた特性を示し各種電気、電子
機器の重要な構成要素の１つであり、一般に表面
を電解酸化（陽極酸化）によつて酸化被膜に変え
たアルミニウムのような弁作用金属のフイルムを
陽極とし、この酸化被膜を誘電体とし集電陰極と
の間に電解液を介在させて作成される。 電解コンデンサは、使用中に化学反応を行わせ
ながら常に誘電体酸化被膜を再生しつつ使用する
ものであるため、表面を酸化被膜とした陽極と電
解液との間で起る化学反応の定常状態を維持し、
誘電体とするアルミニウムのような弁作用金属の
酸化被膜を良好に保持することが性能の安定化に
重要である。 コンデンサ特性の指標としては、静電容量
（Cap）、誘電正接（tanδ）、漏れ電流（LC）等が
ある。充電電流の位相と外部電界の位相との差で
ある損失角の正接すなわち誘電正接は、コンデン
サの消費電力の目安として用いられ、その値が小
さければ消費電力が少いことを示す。充電開始後
一定値に達したときに流れる電流である漏れ電流
は、誘電体の荷電担体の定常的な移動によるもの
で、誘電体中の不純物の解離等によつて生じたイ
オンが荷電担体の主体をなすと考えられており、
漏れ電流の大小は誘電体の電気化学的状態の安定
生を反映する。 一般的にアルミニウム電解コンデンサは、アル
ミ箔を前処理し、食塩等の塩化物水溶液中でエツ
チングし、ホウ酸アンモニウム等を含む電解液中
で陽極酸化（化成）し、裁断し、紙と陰極箔とを
巻回して素子を作成し、これに電解液を含浸し、
封止し、エージングして製造する。この内、陽極
酸化工程はコンデンサの誘電体とする酸化被膜を
形成する工程であつて、前工程でエツチングして
表面積を拡大したアルミニウム箔を陽極として、
連続的に陽極酸化を行うものである。 シリコンやチタンの化合物は、界面活性剤や金
属ポリマとを結合させるカツプリング剤として一
般に使用されている。特にチタンはコンデンサの
電極にも使用可能な金属であり、アルミニウムと
の合金を用いるコンデンサも検討され、コスト的
な面は別にして、アルミニウム単体より特性的に
優れていることが分つている。そこでシリコンや
チタンの化合物を電解コンデンサの製造に応用す
る可能性について検討を続けた結果、陽極酸化を
行う化成液中に特定のシリコンまたはチタン化合
物を添加することにより生成する酸化被膜の特性
が向上することをこの度突き止めた。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、陽極酸化を行う化成液中に特定の化
合物を添加することにより欠陥の少い強固な酸化
被膜を形成する陽極酸化を行つて、低い漏れ電流
と高い耐電圧性とを有する電解コンデンサを得る
ことを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、電解コンデンサの誘電体とす
る弁作用金属の酸化被膜を電解質を含む化成液中
で弁作用金属の陽極体上に形成する陽極酸化を行
うに際し、

【式】または

【式】の 構造を分子鎖中に有する無機ポリマであつて親水
性基を導入して水溶性とした無機ポリマを化成液
中に添加することを特徴とする弁作用金属の陽極
酸化方法が提供される。 電解コンデンサの陽極としての使用し得る金属
は、アルミニウムまたはタンタルのように、電解
液中で陽極酸化を行う際に緻密な絶縁性のよい酸
化物を生成するものに限られる。このような金属
を弁金属あるいは弁作用金属と総称する。 化成液（電解液）として、ホウ酸アンモニウ
ム、リン酸アンモニウム、有機酸＋アンモニアの
ような電解液を用い、コンデンサの定格電圧を約
２倍程度まで上回る電圧で陽極酸化を行えば好適
である。本発明の方法は、一段方式、多段方式、
陽極酸化を行う前に純水中で煮沸して最外表面に
疑似ベーマイト被膜を形成させる方式等のいずれ
の方式においても有用である。所定の工程終了
後、箔を裁断し、紙と陰極箔とを巻回して素子を
作成し、これに電解液を含浸し、封止し、エージ
ングして電解コンデンサを作成する。 置換基をＲとし、無機ポリマを次の式で表す場
合（ｎは整数とする）：

【式】 〔作用〕

化成液に前記した本発明のポリマを添加するこ
とにより、どのような機構で電解コンデンサの誘
電体とする酸化被膜が欠陥の少い強固な被膜とな
るか、そのメカニズム自体は明らかではない。 しかしながら、通常の非金属の界面活性剤を添
加して陽極酸化を行つても、漏れ電流の低下、耐
電圧の上昇等の効果は小さいため、酸化被膜の特
性向上には本発明のポリマにおける疎水部分であ
る。

【式】

【式】が深く関与してい ると推定される。Si、Ti化合物は有機物と無機
物との結合を強めるカツプリング剤として広く使
用されている。このような作用によりポリマの無
機部分が酸化被膜表面に吸着あるいは化学結合
し、場合によつては一部が内部に侵入し、酸化被
膜を欠陥の少い強固なものにしていると推定され
る。 分子鎖中に

【式】 〔発明の効果〕

本発明によれば、陽極酸化を行う化成液中に所
定の構造の化合物を添加することにより欠陥の少
い強固な酸化被膜を形成する陽極酸化を行つて誘
電体とする酸化被膜の特性を改良し、これを用い
て電解コンデンサを作成することにより低い漏れ
電流と高い耐電圧性とを有する電解コンデンサを
得ることができる。 〔実施例〕 以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例にのみ限定される
ものではない。 実施例 １ ホウ酸150ｇ／、アンモニア水1.5ml／を溶
解した化成液にケイ素ポリマ系界面活性剤

【式】を１重量％添加し、液温85℃、電圧 400Vで化成して陽極酸化を行つた。この化成箔
を７×100mmに裁断し、紙と陰極箔とを巻き回し
て素子とし、エチレングリコール88.3重量％、純
水2.8重量％、安息香酸アンモニウム8.9重量％の
組成の電解液を含浸して常法により電解コンデン
サを作成した。定格は250V、5.4μF、サイズは8φ
×11.5であつた静電容量（Cap）、誘電正接
（tanδ）、漏れ電流（LC）の初期値および高温で
の長時間使用（110℃、1000時間）後の値ならび
に不良発生（10個当りのシヨート数）についての
試験結果を第１表に示す。 実施例 ２ ケイ素ポリマ系界面活性剤の代わりにチタンポ
リマ系界面活剤剤

【式】を１重量％添加 する以外は実施例１と同様にして陽極酸化を行
い、電解コンデンサを作成した。試験結果を第１
表に示す。 比較例 １ ケイ素ポリマ系界面活性剤の代わりに炭化水素
系界面活性剤ポリエチレングリコールモノラウリ
ン酸エステルを１重量％添加する以外は実施例１
と同様にして陽極酸化を行い、電解コンデンサを
作成した。試験結果を第１表に示す。 比較例 ２ 界面活性剤は全く添加せず、他は実施例１と同
様にして陽極酸化を行い、電解コンデンサを作成
した。試験結果を第１表に示す。

【表】 第１表から分かるように、本発明による陽極酸
化を行つて作成した電解コンデンサは、漏れ電流
は小さく、耐電圧性と相関するシヨートは全く発
生しなかつた。高温での長時間使用後の消費電力
増加の尺度である誘電正接の増加も従来の電解コ
ンデンサより低く抑えられた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電解コンデンサの誘電体とする弁作用金属の
   酸化被膜を電解質を含む化成液中で弁作用金属の
   陽極体上に形成する陽極酸化を行うに際し、
   【式】または【式】の構造を分子 鎖中に有する無機ポリマであつて親水性基を導入
   して水溶性とした無機ポリマを化成液中に添加す
   ることを特徴とする弁作用金属の陽極酸化方法。