JPH03175608A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、有機半導体を固体電解質として用いた固体電
解コンデンサに係り、特にその製造方法の改良に関する
。

［従来の技術］ 一般に、乾式箔形電解コンデンサは、例えば、高純度ア
ルミニウム箔からなる一対の陽極箔・陰極箔に、同じく
アルミニウムからなる一対の引出端子を接続し、前記一
対の陽極箔・陰極箔相互間にスペーサを介在して巻回し
てコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子に駆動
用電解液を含浸してケースに収納し、このケース開口部
を密閉し、外装を施して製造している。

しかしながら、前記駆動用電解液は、例えばエチレング
リコールなどの有機溶媒にアジピン酸アンモニウムなど
の有機カルボン酸を使用しているため、ｔａｎδ特性改
善に限度があり、また低温で比抵抗が上がり、低温特性
が極度に悪化し、広域温度範囲で使用するには信頼性に
欠けるなど、解決すべき課題を有しており、市場要求を
満足するまでには至っていない。

そのため、近年、駆動用電解１戊に代え、ＴＣＮＱ錯体
からなる有機半導体を用いたものが、種々提案され、一
部実用化を迎えている。

コンデンサ素子にＴＣＮＱ錯体を含浸化する方法として
一般に溶液含浸法、分散含浸法、さらには真空蒸着法が
あるが、ＴＣＮＱ錯体の特性はいろいろの条件で変化し
、極めて扱いにくい物質であるため、使用にあっては種
々の工夫が講じられている。

特に、固体電解質の条件としては、コンデンサ特性とし
てのｔａｎδおよび等価直列抵抗に影響するそれ自体と
しての抵抗値が小さく、且つ温度特に高温下でも安定し
た比抵抗値があることが重要である。

しかしながら、工業的にコンデンサ素子内へＴＣＮＱ錯
体を溝道なく必要量浸透させるための手段としては、従
来提案されている特許公報および技術文献にて公知の通
り、加熱溶融液化処理が有効とされている。この加熱溶
融液化処理においては、外装ケースに入れ、加熱溶融さ
せた所望のＴＣＮＱ錯体液に予め加熱してなるコンデン
サ素子を収納し、この素子を構成する絶縁紙の繊維と電
極箔の微細なエツチングビットを介して含ｄしている。

一方、ＴＣＮＱ錯体は、高温、特に含浸時の溶融状態で
は、その電気的特性が大きく変化することが知られてい
る。

ＴＣＮＱ錯体の比抵抗は一般的に１Ωｃｍ〜１００Ωｃ
ｍの間であるが、溶融状態のような高温では比抵抗は大
きくなり、実際のコンデンサ（製品の特性）では、損失
が増大し、さらには静・Ｂ容量が減少する。

特に、コンデンサ素子が大型の場合には、外装ケース、
有機半導体量が大きくなり、含浸面の完全溶融までに時
間を要する。このように溶融状態に長時間さらされた場
合、ＴＣＮＱ錯体が分解を開始し、ガスが発生するばか
りでなく、素子のアルミニウムからなる電極箔の酸化皮
膜も劣化させ、漏れ電流も増大することがわかっている
。

ＴＣＮＱ錯体を使用した固定電解コンデンサでは、従来
の酸素供給物質が入った駆動用電解ｌ皮を使用していな
いので、エージングにおいても所望のコンデンサ特性を
得るためには長時間のエージングが必要である。

これらのことからＴＣＮＱ錯体の素子への含浸後外装ケ
ース外側から積極的に冷却する方法がとられている。こ
の冷却方法としては、含浸終了後、強制的に冷風を吹か
けるか、含浸終了時の外装ケースの底部または底部とケ
ース円筒状側面まで水に浸漬するか、水を吹きかけるか
、さらには冷却金属ブロックなどの他の冷却媒体を使用
する方法が存在している。

しかしながら、大型のコンデンサ素子の場合、冷却固化
においても時間を要し、たとえ上記のように、外装ケー
ス外側から積極的に冷却する方法を使用した場合でも、
素子中心部まで冷却するまでには時間がかかっていた。

従って、加熱溶融時間と合せて、ＴＣＮＱ錯体の比抵抗
が増大するような高温溶融状態にある時間が長時間化す
るため、製品化されたコンデンサにおける損失の増大、
静電容量の減少、漏れ電流の増加など、各種の特性に悪
い影響を与えていた。さらに、大型のコンデンサ素子の
場合、冷却固化途中における素子外側と内側の固化状態
が異なり、この点からコンデンサ製品の漏れ電流特性に
悪い影響を与える欠点もある。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように、従来の固体電解コンデンサにおい
ては、高温溶融状態のＴＣＮＱ錯体中に長時間さらされ
るため、電気的諸特性が低下する欠点を有していた。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
提案されたものであり、その目的は、ＴＣＮＱ錯体の溶
融含浸時間および冷却固化時間とを含めた全体の高温溶
融状態時間を短時間化することにより、電気的諸特性の
良好な固体電解コンデンサを製造し得るような、優れた
製造方法を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明による固体電解コンデンサの製造方法は、有機半
導体溶融岐を冷却して固化する工程として、ケース開口
部からケース内に水を滴下し、有機半導体溶液ｉ（ｌを
急速に冷却して固化するか、または、このケース内への
水の滴下による冷却固化と同時に、水またはその池の冷
却媒体により、ケース周囲を冷却することを特徴として
いる。

［作用コ 以上のような構成を有する本発明の作用は次の通りであ
る。

すなわち、有機半導体溶液へ直接、水を滴下することに
より、急速な冷却固化を実現でき、有機半導体の比率抵
抗増大を防止し、含浸性発揮に大きく貢献できるため、
コンデンサ素子への良好な半導体含浸が容易に可能とな
り、特性劣化要因が解消される。

特に、ケース内に直接水を滴下すると同時に、水または
その他の冷却媒体により、ケース周囲を冷却すれば、−
面冷却効率を向上でき、より急速な冷却固化を実現でき
る。

［実施例］ 以下に、本発明による固体電解コンデンサの製造方法の
一実施列を、第１図乃至第６図を参照して具体的に説明
する。この場合、第１図は、完成した固体電解コンデン
サの断面図、第２図はコンデンサ素子の巻回途中を示す
展開斜視図、第３図はケースに有機半導体を入れた状態
を示す断面図であり、第４図乃至第６図は、本発明によ
る製品と従来技術による製品における特性の分布を比較
して示すグラフであり、それぞれ静電容量、損失、漏れ
電流の各特性を示している。

まず、アルミニウム箔表面をエツチングｔ＆で粗面化し
、表面積を拡大した後、陽極酸化皮膜を生成して陽極箔
１を形成する一方、アルミニウム箔表面を同様に、エツ
チング液で粗面化し、表面積を拡大して陰極箔２を形成
する。そして、第２図に示すように、これらの陽極箔１
及び陰極箔２の間にクラフト紙またはマニラ紙からなる
スペーサを介在し、且つ、陽極箔１及び陰極箔２の任意
の箇所にそれぞれ陽極引出端子４及び陰極引出端子５を
取付けて巻回し、コンデンサ素子６を形成する。

次に第３図に示すように、アルミニウム製のケース７内
にＴＣＮＱＣＮ用らなる有機半導体を入れ、この有機半
導体を加熱溶融して、有機半導体溶融液８とする。

続いて、第１図に示すように、コンデンサ素子６を予熱
状態でケース７内に収納し、有機半導体溶融液８を含浸
させ、所定時間後、冷却工程を行つ０ この冷却工程としては、ケース７の外側を、冷却金属ブ
ロック、または水などの液体冷媒を使用して冷却すると
同時に、ケース７の上部開口部より水を滴下して、急速
に冷却固化する。そして、ケース７内に滴下された水分
を乾燥除去した後、ケース７開口部を封口体９にて密閉
して、コンデンサを完成させる。

このような本実施例の製造工程においては、従来と同様
にケースの外側から冷却を行うことに加えて、有機半導
体溶融液に直接水を滴下し、冷却しているため、単にケ
ースの外側から冷却を行うだけの従来技術に比べて、ｎ
機半導体の冷却効率を著しく向上でき、固化時間を格段
に短縮できる。

従って、コンデンサ素子に含浸された有機半導体が高温
溶融状態にある全体の時間を従来よりも短縮できる。

より具体的には、有機半導体か高温溶融状態にある時間
が長かった従来の製造工程においては、コンデンサ素子
６中に含浸された有機半導体溶融液８が、高温下で比抵
抗が増大してしまった後に固化されていたのに対し、本
実施例の製造工程においては、高温下で比抵抗が増大す
る前に固化されるため、静電容量並びに損失特性、さ与
に漏れ電流特性改善に大きく貢献できる。

次に、本実施例の方法と従来技術の方法により、固体電
解コンデンサを、それぞれ実施１’ＦＩＪ　Ａ、比較例
°Ｂとして製造し、両者の特性を比較して説明する。

まず、実施例Ａと比較例Ｂの両方共、幅４ｍｍ、長さ２
００ｍｍの陽極箔と、幅４ｍｍ、長さ２１０ｍｍの陰ｔ
ａｉ［を使用し、スペーサと共に毬回してコンデンサ素
子を形成した。そして、ｆｉ−ｆｆ１半導体としては、
共に、Ｎ−メチル−３−ｎプロビルイミタゾルのＴＣＮ
Ｑ錯体を用いて、含浸工程、冷却固化工程の後、定格１
６Ｖ１００μＦのコンデンサをそれぞれ完成した。

この場合、実施例Ａにおいては、有機半導体含浸後、ケ
ース７の底部を１００ｍＭの水に浸漬し、これと同時に
２ｍｌのイオン交換樹脂を通過させた純水を滴下し、冷
却固化後、１００℃で３０分乾燥した。これに対し、比
較例Ｂは、有機半導体含浸後、ケース７の底部を１００
ｍＭの水に浸漬し、冷却固化した。なお、Ａ、Ｂ共、冷
却時間は１０秒間とした。

このようにして得られた、本実施例Ａ、比較例Ｂの固体
電解コンデンサにおける静電容量分布、損失分布並びに
漏れ電流分布を調査した結果、次頁以下の表１乃至表３
に示すような結果が得られた。なお、第４図乃至第６図
は、６表に対応するグラフである。

これらの表１乃至表３、および第４図乃至第６図に示す
ように、いずれの特性においても、本実施例Ａが、比較
例Ｂに比べて優れており、そのばらつきが小さいことは
明らかである。すなわち、表１および第４図に示すよう
に、本実施例Ａの静電容量は比較例Ｂに比べて大きく、
表２および第５図に示すように、本実施σｉｌＡの損失
レベルは比較例Ｂよりも低レベルであり、さらに、表３
および第６図に示すように、本実施ＦｆＩ　Ａの漏れ電
流の量は比較例Ｂよりも小さい。これらの図表から、本
実施例の製造方法における冷却・固化方法が従来技術の
方法に比べて格段に優れていることは明瞭である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明による固体電解コンデンサ
の製造方法においては、有機半導体をコンデンサ素子へ
含浸した後、ケース内へ直接水を滴下して有機半導体を
冷却固化するという画期的な方法により、従来に比べて
、有機半導体の冷却固化時間を著しく短縮可能であるた
め、ばらつきが小さく、値の大きな静電容量を得られ、
損失特性並びに漏れ電流特性の良好な、優れた固体電解
コンデンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明による固体電解コンデンサの
製造方法の一実施例を示す図であり、第１図は、完成し
た固体電解コンデンサの断面図、第２図はコンデンサ素
子の巻回途中を示す展開斜視図、第３図はケースに有機
半導体を入れた状態を示す断面図。 第４図乃至第６図は、本発明の方法による固体電解コン
デンサと従来技術の方法による固体電解コンデンサにお
ける特性の分布を比較して示すグラフであり、それぞれ
静電容量、損失、漏れ電流の各特性を示している。 １・・・陽極箔、２・・・陰極箔、３・・・スペーサ、
４・・・陽極引出端子、５・・・陰極引出端子、６・・
・コンデンサ素子、７・・・ケース、８・・・有機半導
体溶融液、９・・・封口体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔間にスペーサを介在
   して巻回することによりコンデンサ素子を形成する工程
   と、このコンデンサ素子に溶融液化した有機半導体を含
   浸する工程、及びこの有機半導体溶融液を冷却して固化
   する工程を有する固体電解コンデンサの製造方法におい
   て、 前記有機半導体溶融液を冷却して固化する工程として、
   ケース開口部からケース内に水を滴下し、有機半導体溶
   融液を急速に冷却して固化するか、または、このケース
   内への水の滴下による冷却固化と同時に、水またはその
   他の冷却媒体により、ケース周囲を冷却することを特徴
   とする固体電解コンデンサの製造方法。