JPH10321476A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陽極化成箔と対向陰極箔とをセパレータを介
して巻回してなるコンデンサ素子内に導電性ポリマー層
を形成するための新たな手段を提示し、小型、大容量、
低ＥＳＲの固体電解コンデンサを提供する。 【解決手段】 前記コンデンサ素子に酸化重合により導
電性ポリマーとなるモノマーを過剰に含浸した後、過剰
に含浸したモノマーの一部を遠心分離法、吸引法等によ
り除去して含浸量を調整し、該コンデンサ素子を比較的
高濃度の酸化剤水溶液に浸漬することにより、前記モノ
マーを酸化重合させて導電性ポリマーとする。あるい
は、前記コンデンサ素子に酸化重合により導電性ポリマ
ーとなるモノマーの溶液を含浸した後、前記モノマー溶
液中の溶媒成分を蒸発させ、該コンデンサ素子を比較的
高濃度の酸化剤水溶液に浸漬することにより、前記モノ
マーを酸化重合させて導電性ポリマーとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導電性ポリマーを陰
極材として用いた固体電解コンデンサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子機器のデジタル化に伴い、それに使
用されるコンデンサにも、小型、大容量で高周波領域に
おける等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと略す）の小さいも
のが求められるようになってきている。

【０００３】従来、高周波領域用のコンデンサとして
は、プラスチックフイルムコンデンサ、積層セラミック
コンデンサ等が多用されているが、これらは比較的小容
量である。

【０００４】小型、大容量で低ＥＳＲのコンデンサとし
ては、二酸化マンガン、ＴＣＮＱ錯塩等の電子伝導性固
体を陰極材として用いた固体電解コンデンサがある。こ
こでＴＣＮＱとは、７，７，８，８−テトラシアノキノ
ジメタンを意味する。また、ポリピロール、ポリチオフ
ェン、ポリフラン、ポリアニリン等の導電性ポリマーを
陰極材として用いた固体電解コンデンサも有望である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記導電性ポリマーを
陰極材として用いた固体電解コンデンサの従来製法にお
いては、アルミニウム、タンタル等の弁作用金属からな
る陽極焼結体あるいは陽極箔の表面に、化成皮膜、導電
性ポリマー層、グラファイト層、銀ペイント層が順次形
成され、そこへ陰極リード線が導電性接着剤等により接
続されるが、この製法は、化成皮膜を形成した陽極箔と
対向陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ
素子に電解液を含浸するという通常の電解コンデンサの
製法に比べて、かなり煩雑である。また、上述の如き陰
極引き出し法では、対向陰極箔を用いる場合に比べてＥ
ＳＲが大きくなる。

【０００６】一方、前記導電性ポリマー層は電解重合法
や気相重合法等により形成されるが、巻回型のコンデン
サ素子内に電解重合法や気相重合法により導電性ポリマ
ー層を形成するのは容易でない。陽極箔上に化成皮膜及
び導電性ポリマー層を形成した後、対向陰極箔とともに
巻き取るという製法も考えられるが、化成皮膜や導電性
ポリマー層を損傷することなく巻き取るのは困難であ
る。

【０００７】本発明は、陽極化成箔と対向陰極箔とをセ
パレータを介して巻回してなるコンデンサ素子内に導電
性ポリマー層を形成するための新たな手法を提示し、小
型、大容量で低ＥＳＲの固体電解コンデンサを提供する
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の局面に従
った固体電解コンデンサの製造方法は、陽極化成箔と対
向陰極箔とをセパレータを介して巻回してなるコンデン
サ素子内に導電性ポリマー層を形成した固体電解コンデ
ンサの製造方法において、前記コンデンサ素子に酸化重
合により導電性ポリマーとなるモノマーを過剰に含浸し
た後、過剰に含浸したモノマーの一部を遠心分離法、吸
引法等により除去して含浸量を調整し、該コンデンサ素
子を比較的高濃度の酸化剤水溶液に浸漬することによ
り、前記モノマーを酸化重合させて導電性ポリマーとす
ることを特徴とするものである。

【０００９】本発明の第２の局面に従った固体電解コン
デンサの製造方法は、陽極化成箔と対向陰極箔とをセパ
レータを介して巻回してなるコンデンサ素子内に導電性
ポリマー層を形成した固体電解コンデンサの製造方法に
おいて、前記コンデンサ素子に酸化重合により導電性ポ
リマーとなるモノマーの溶液を含浸した後、前記モノマ
ー溶液中の溶媒成分を蒸発させ、該コンデンサ素子を比
較的高濃度の酸化剤水溶液に浸漬することにより、前記
モノマーを酸化重合させて導電性ポリマーとすることを
特徴とするものである。

【００１０】上記本発明の製法によれば、コンデンサ素
子に適量含浸されたモノマーの略全量が高濃度の酸化剤
水溶液の作用によって急速に酸化重合し、モノマーの素
子外部への流出は、ほとんどない。

【００１１】斯くして、コンデンサ素子内の陽極化成箔
及び対向陰極箔に密着して必要かつ十分な量の導電性ポ
リマー層が形成され、導電性ポリマー層の陰極材として
の優れた特性を生かした巻回型の固体電解コンデンサが
提供される。

【００１２】なお、コンデンサ素子に含浸するモノマー
の量が少なすぎると、コンデンサ素子内部にポリマー層
が均一に生成されず、またその生成量も少ないので等価
直列抵抗が大きくなり、静電容量も小さくなる。一方、
コンデンサ素子に含浸するモノマーの量が多すぎると、
酸化剤の水溶液がコンデンサ素子内部に十分に浸入でき
ず、素子外周部のモノマーのみが酸化重合されて素子内
部のモノマーが十分に酸化重合されないので等価直列抵
抗が大きくなり、静電容量も小さくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に従った固体電
解コンデンサの製造方法においては、図１に示すような
巻回型のコンデンサ素子７が用いられる。巻回型のコン
デンサ素子は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタ
ン等の弁作用金属からなる箔に粗面化のためのエッチン
グ処理及び誘電体皮膜形成のための化成処理を施した陽
極化成箔１と、対向陰極箔２とをセパレータ３を介して
巻き取ることにより形成される。前記陽極化成箔１及び
対向陰極箔２には、それぞれリードタブ６１、６２を介
してリード線５１、５２が取り付けられている。４は巻
き止めテープである。

【００１４】そして、前記巻回型のコンデンサ素子にピ
ロール、アニリン及びそれらの誘導体等、酸化重合によ
り導電性ポリマーとなるモノマーを過剰に含浸した後、
過剰に含浸したモノマーの一部を遠心分離法、吸引法等
により除去して含浸量を調整し、このコンデンサ素子を
過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の酸化剤の水
溶液に約５分間浸漬することにより、前記モノマーを酸
化重合させて導電性ポリマーとする。

【００１５】あるいは、前記巻回型のコンデンサ素子に
ピロール、アニリン及びそれらの誘導体等、酸化重合に
より導電性ポリマーとなるモノマーを有機溶媒に適量溶
解した溶液を含浸した後、前記モノマー溶液中の溶媒成
分を蒸発させ、このコンデンサ素子を比較的高濃度の酸
化剤水溶液に浸漬することにより、前記モノマーを酸化
重合させて導電性ポリマーとする。

【００１６】次いでこの素子を水洗し、約８５℃の炉内
で約３０分間乾燥した後、図２に示すように有底筒状の
アルミニウム製ケース８に収納し、その開口部をエポキ
シ樹脂９により封口し、定格電圧を印加しながら約１２
０℃で約１時間のエージング処理を行うことにより、所
望の固体電解コンデンサが完成する。

【００１７】ここで、外形φ６．３ｍｍ×Ｈ７ｍｍ、定
格６．３Ｖ−３３μＦのアルミニウム巻回型コンデンサ
素子を用い、上記本発明の実施形態に従いながら、表１
に示すような条件で試作した実施例１〜１１の固体電解
コンデンサについて、１０５℃×１０００時間の高温負
荷試験を行った。高温負荷試験の前後における静電容
量：Ｃ、損失角の正接：ｔａｎδ、定格電圧を印加して
１５秒後の漏れ電流：ＬＣ、１００ｋＨｚでの等価直列
抵抗：ＥＳＲの測定結果を表２に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】表１に示したモノマーの残留含浸量とは、
モノマー含浸前のコンデンサ素子の体積に対するモノマ
ー残留含浸量の体積比を意味し、表２における高温負荷
試験後のＣについては、試験前のＣを基準とした変化
率：ΔＣ／Ｃの値を掲載している。

【００２１】表１及び表２を対照すればわかるように、
本発明に従った実施例１〜１１の高温負荷試験の前後い
ずれにおいても、ＬＣは約１．２μＡ以下と小さく、Ｅ
ＳＲも約１５０ｍΩ以下と小さい。

【００２２】さらに詳述すれば、ＥＳＲが特に小さくな
るのは、モノマーの残留含浸量が３〜５０ｖｏｌ％、酸
化剤水溶液の濃度が２０ｗｔ％以上の場合である。

【００２３】モノマーの含浸量が３ｖｏｌ％未満の場合
にＥＳＲがやや大きくなるのは、コンデンサ素子内部に
ポリマー層が均一に生成されず、またその生成量も少な
いためと考えられ、モノマーの含浸量が５０ｖｏｌ％を
越える場合にＥＳＲがやや大きくなるのは、酸化剤の水
溶液がコンデンサ素子内部に十分に浸入できず、素子内
部のモノマーが十分に酸化重合されないためと考えられ
る。

【００２４】一方、酸化剤水溶液の濃度が２０ｗｔ％未
満の場合にＥＳＲがやや大きくなるのは、酸化剤水溶液
の濃度が低いと酸化重合反応の速度が遅くなり、重合が
完了するまでにモノマーがコンデンサ素子の外部（酸化
剤水溶液中）に拡散するためと考えられる。

【００２５】従って、本発明の好ましい実施形態におい
ては、コンデンサ素子へのモノマーの含浸量を適量にコ
ントロールした上で、該モノマーを飽和濃度に近いよう
な高濃度の酸化剤水溶液の作用により迅速に酸化重合さ
せることが望ましい。

【００２６】なお、上記実施例におけるコンデンサ素子
へのモノマーの含浸から、酸化重合、水洗、乾燥までの
工程は、必要に応じて複数回繰り返してもよい。

【００２７】また、コンデンサの外装に関して、上記実
施例においてはコンデンサ素子をアルミケースに収納し
て樹脂封口したが、ディッピング法等により外装樹脂層
を形成してもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、陽極化成箔と対向陰極
箔とを備えるコンデンサ素子の内部に導電性ポリマー層
を形成することが可能となるため、製造工程中における
化成皮膜や導電性ポリマー層の損傷が抑制され、陰極引
き出しのための銀ペイント層等も不要になり、小型、大
容量、低ＥＳＲの固体電解コンデンサが提供される。

【００２９】また、本発明に用いられるコンデンサ素子
は、既存のアルミニウム電解コンデンサ用の巻回型コン
デンサ素子そのものを転用することが可能であるので、
部品の共通化によるコストダウンも図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例に用いられるコンデンサ素子の分
解斜視図である。

【図２】本発明実施例による固体電解コンデンサの断面
図である。

【符号の説明】

１ 陽極化成箔 ２ 対向陰極箔 ３ セパレータ ４ 巻き止めテープ ５１ 陽極リード線 ５２ 陰極リード線 ６１ 陽極リードタブ ６２ 陰極リードタブ ７ コンデンサ素子 ８ 外装ケース ９ 封口樹脂

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極化成箔と対向陰極箔とをセパレータ
   を介して巻回してなるコンデンサ素子内に導電性ポリマ
   ー層を形成した固体電解コンデンサの製造方法におい
   て、 前記コンデンサ素子に酸化重合により導電性ポリマーと
   なるモノマーを過剰に含浸した後、過剰に含浸したモノ
   マーの一部を除去して含浸量を調整し、 該コンデンサ素子を酸化剤の水溶液に浸漬することによ
   り、前記モノマーを酸化重合させて導電性ポリマーとす
   ることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】 前記過剰モノマーの除去を、遠心分離法
   又は吸引法により行う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。
3. 【請求項３】 陽極化成箔と対向陰極箔とをセパレータ
   を介して巻回してなるコンデンサ素子内に導電性ポリマ
   ー層を形成した固体電解コンデンサの製造方法におい
   て、 前記コンデンサ素子に酸化重合により導電性ポリマーと
   なるモノマーの溶液を含浸した後、前記モノマー溶液中
   の溶媒成分を蒸発させ、 該コンデンサ素子を酸化剤の水溶液に浸漬することによ
   り、前記モノマーを酸化重合させて導電性ポリマーとす
   ることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
4. 【請求項４】 前記モノマーとして、ピロール又はアニ
   リンを用いることを特徴とする請求項２又は３記載の固
   体電解コンデンサの製造方法。
5. 【請求項５】 前記酸化剤として、過硫酸アンモニウム
   又は過硫酸ナトリウムを用いることを特徴とする請求項
   ４記載の固体電解コンデンサの製造方法。