(57)【要約】【課題】洗浄工程の低コスト化と環境負荷の低減との両立を実現することが可能な固体電解コンデンサの製造方法を提供する。【解決手段】固体電解コンデンサの製造方法は、陽極体を準備する工程（Ｓ１０）と、陽極体の表面に誘電体皮膜を形成する工程（Ｓ２０）と、誘電体皮膜の表面に、導電性高分子からなる固体電解質層を形成することによりコンデンサ素子を得る工程（Ｓ３０）と、コンデンサ素子を、糖を含有する洗浄液を用いて洗浄する工程（Ｓ４０）とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極体を準備する工程と、
前記陽極体の表面に誘電体皮膜を形成する工程と、
前記誘電体皮膜の表面に、導電性高分子からなる固体電解質層を形成することによりコンデンサ素子を得る工程と、
前記コンデンサ素子を、糖を含有する洗浄液を用いて洗浄する工程とを備えた、固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記糖は、その構造中にグルコースを含むことを特徴とする、請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記糖は、グルコース、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロースおよびデンプンからなる群から選択される少なくとも１種以上の糖を含んでいることを特徴とする、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記洗浄液の溶媒は、水、有機溶媒、または水と有機溶媒との混合物のいずれかであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記洗浄液における前記糖の濃度は０．０１質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記コンデンサ素子を得る工程では、前記固体電解質層は化学重合によって形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体電解コンデンサの製造方法に関し、より特定的には、製造プロセスに含まれる洗浄工程の低コスト化と環境負荷の低減との両立を達成することが可能な固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体電解コンデンサは、弁作用金属（ｖａｌｖｅ  ｍｅｔａｌ）からなる陽極体の表面に、たとえば電解酸化処理にて誘電体酸化皮膜を形成し、さらに当該誘電体酸化皮膜上に、電解液、二酸化マンガン、導電性高分子化合物などの導電性物質を密着させて陰極層を形成することにより製造される。ここで、弁作用金属とは、電解酸化処理により極めて緻密で高い耐久性を有する誘電体酸化皮膜を形成する金属であり、たとえばアルミニウム、タンタル、チタン、ニオブなどが該当する。また、導電性高分子化合物としては、たとえばポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性高分子や、ＴＣＮＱ（７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン）錯塩などを採用することができる。この種の電解コンデンサによれば、誘電体酸化皮膜が非常に薄いため、他の紙コンデンサやフィルムコンデンサなどに比べて、小型で大容量のコンデンサを得ることができる。
【０００３】
上記固体電解コンデンサの製造プロセスにおいて陰極層として固体電解質層を形成する場合、たとえばポリチオフェン、特に３，４−エチレンジオキシチオフェンを用いることにより、ポリピロールなどを用いる場合に比べて高い誘電率による低ＥＳＲ（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；等価直列抵抗）化や、遅い重合反応による材料の高収率化を達成することができる。この場合、酸化剤としては過硫酸アンモニウム塩や第二鉄塩、ドーパントとして有機スルホン酸塩を用いることが有効で、特にパラトルエンスルホン酸第二鉄塩に代表される有機スルホン酸第二鉄塩が有効である。
【０００４】
そして、このような重合反応による固体電解質層の形成においては、生成した固体電解質層上に不純物（たとえば残留ドーパント成分である鉄塩、過剰な有機スルホン酸、未反応のモノマー、ポリマーとモノマーとの中間体であるオリゴマーなど）が残存する。そのため、得られたコンデンサの信頼性、特に高温貯蔵に対する耐性が低下するという問題が生じる。また、このような問題は、有機スルホン酸第二鉄塩を用いた場合に特有の問題ではなく、他の方法によって固体電解質層を形成する場合についても同様に生じる。そのため、固体電解コンデンサの製造プロセスにおいて固体電解質層を形成する工程の後には、上記不純物等を除去し、固体電解コンデンサの信頼性を確保するための洗浄工程が実施されることが好ましい。
【０００５】
そして、上記洗浄工程において用いられる洗浄液としては、たとえばキレート剤を含む洗浄液の使用が有効であることが知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。これにより、固体電解質層の表面に固着している不純物である金属イオン等をキレート剤が取り込んで洗い流すため、高い洗浄効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０４３１４号公報
【特許文献２】特開２００９−１０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１および２に記載のようにキレート剤を含む洗浄液を使用した場合、環境負荷の軽減のため、十分な廃液処理が必要となる。また、キレート剤を含む洗浄液は、比較的高価である。そして、近年の低価格化の要求を考慮すると、廃液処理を簡略化するとともに安価な洗浄液を採用することによる、洗浄工程の低コスト化が求められる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、洗浄工程の低コスト化と環境負荷の低減との両立を実現することが可能な固体電解コンデンサの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】
【０００９】
本発明に従った固体電解コンデンサの製造方法は、陽極体を準備する工程と、陽極体の表面に誘電体皮膜を形成する工程と、誘電体皮膜の表面に、導電性高分子からなる固体電解質層を形成することによりコンデンサ素子を得る工程と、コンデンサ素子を、糖を含有する洗浄液を用いて洗浄する工程とを備えている。
【００１０】
本発明者は、洗浄工程の低コスト化と環境負荷の低減との両立を実現する方策について、検討を行なった。その結果、糖を含む洗浄液を採用することにより、溶質である糖が、固体電解質層の表面に固着している不純物である金属イオン等を取り込んで洗い流すため、溶質にキレート剤を採用する上記従来の洗浄液と同様に、高い洗浄効果を得られることを見出した。さらに、糖を含む洗浄液を採用することにより、キレート剤を含む洗浄液の場合のようにコストの高い廃液処理を実施する必要がなくなるとともに、環境負荷も低減することができる。また、糖を含む洗浄液は、キレート剤を含む洗浄液に比べて安価である。このように、本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、洗浄工程において糖を含む洗浄液を採用することにより、洗浄工程の低コスト化と環境負荷の低減との両立を実現することができる。なお、本願において「糖」には、糖アルコール（たとえばキシリトールなど）を含むものとする。
【００１１】
上記固体電解コンデンサの製造方法においては、上記糖は、その構造中にグルコースを含むものであってもよい。
【００１２】
また、上記固体電解コンデンサの製造方法においては、上記糖は、グルコース、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロースおよびデンプンからなる群から選択される少なくとも１種以上の糖を含んでいてもよい。
【００１３】
また、上記固体電解コンデンサの製造方法においては、洗浄液の溶媒は、水、有機溶媒、または水と有機溶媒との混合物のいずれかとすることができる。
【００１４】
また、上記固体電解コンデンサの製造方法においては、洗浄液における上記糖の濃度は０．０１質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。
【００１５】
また、上記固体電解コンデンサの製造方法においては、コンデンサ素子を得る工程では、固体電解質層は化学重合によって形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、洗浄工程の低コスト化と環境負荷の低減との両立を実現することが可能な固体電解コンデンサの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】固体電解コンデンサの製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図２】固体電解コンデンサに含まれるコンデンサ素子の構造を示す概略断面図である。
【図３】固体電解コンデンサ構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１９】
図１を参照して、本発明の一実施の形態における固体電解コンデンサの製造方法においては、まず工程（Ｓ１０）として陽極体準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、図２を参照して、まず弁作用金属の粉末である原料粉末が準備され、陽極リード１５の長手方向の一端側が原料粉末に埋め込まれた状態で、当該原料粉末が所望の陽極体１１の形状に成形される。そして、成形された上記原料粉末が焼結されることにより、陽極リード１５の一端側が埋め込まれた陽極体１１が得られる。ここで、陽極リード１５と陽極体１１とは同一の弁作用金属からなることが好ましい。
【００２０】
次に、図１に示すように、工程（Ｓ２０）として誘電体皮膜形成工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、図２を参照して、工程（Ｓ１０）において作製された陽極体１１が、たとえば硝酸やリン酸などの酸溶液中に浸漬され、電解化成が実施されることにより、陽極体１１の表層部に誘電体皮膜１２が形成される。
【００２１】
次に、図１を参照して、工程（Ｓ３０）として固体電解質層形成工程が実施される。この工程（Ｓ３０）においては、化学酸化重合法や、電解酸化重合法により、図２に示すように誘電体皮膜１２上に導電性高分子からなる固体電解質層１３が形成される。これにより、コンデンサ素子が完成する。化学酸化重合法にて固体電解質層１３を形成する場合、少なくともモノマーと酸化剤とドーパントとを含む化学重合液に、誘電体皮膜１２が形成された陽極体１１を浸漬する方法、上記化学重合液を誘電体皮膜１２が形成された陽極体１１に塗布する方法、モノマー溶液および酸化剤溶液の各々に誘電体皮膜１２が形成された陽極体１１を浸漬する方法、モノマー溶液および酸化剤溶液の各々を誘電体皮膜１２が形成された陽極体１１に塗布する方法、などを採用することができる。
【００２２】
また、電解酸化重合法にて固体電解質層１３を形成する場合、たとえば少なくともモノマーとドーパントとを含む電解重合液中に誘電体皮膜１２が形成された陽極体１１を浸漬し、当該陽極体１１を陽極として電解酸化する方法を採用することができる。
【００２３】
なお、上記化学酸化重合法においては、必ずしも酸化剤とドーパントとを別の材料とする必要はなく、酸化剤とドーパントとを兼ねる材料を用いることもできる。また、上記化学酸化重合液や電解酸化重合液には、上記材料のほかに、界面活性剤などの添加剤を添加してもよい。さらに、上記化学酸化重合の後に熱を加える熱化学重合を実施してもよい。
【００２４】
次に、図１を参照して、工程（Ｓ４０）として洗浄工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、上記工程（Ｓ１０）〜（Ｓ３０）により作製された図２のコンデンサ素子が洗浄液を用いて洗浄される。そして、本実施の形態における工程（Ｓ４０）では、糖を含有する洗浄液を用いて洗浄が実施される。
【００２５】
次に、工程（Ｓ５０）として陰極引出層形成工程が実施される。この工程（Ｓ５０）では、図３を参照して、工程（Ｓ３０）において形成された固体電解質層１３上に、たとえば導電性カーボン層１４Ａおよび銀ペースト層１４Ｂが順次形成されることにより、陰極引出層１４が作製される。
【００２６】
次に、図１を参照して、工程（Ｓ６０）として端子接続工程が実施される。この工程（Ｓ６０）では、図３を参照して、たとえば銅または銅合金からなる陽極端子１８が陽極リード１５に接続されるとともに、銅または銅合金からなる陰極端子１７が陰極引出層１４に接続される。陰極引出層１４と陰極端子１７とは、たとえば図３に示すように導電性接着剤１６により接続することができる。また、陽極端子１８と陽極リード１５とは、たとえば抵抗溶接により接続することができる。なお、陰極引出層１４と陰極端子１７とを抵抗溶接により接続してもよいし、陽極端子１８と陽極リード１５とを導電性接着剤１６により接続してもよい。
【００２７】
次に、図１を参照して、工程（Ｓ７０）として被覆工程が実施される。この工程（Ｓ７０）では、図３を参照して、陽極端子１８および陰極端子１７の一部が外部に露出するように、上記コンデンサ素子が外装樹脂１９により被覆される。その後、陽極端子１８および陰極端子１７のうち外装樹脂１９から露出している部分が外装樹脂１９に沿って折り曲げられる。以上のプロセスにより、固体電解コンデンサ１が完成する。
【００２８】
本実施の形態における固体電解コンデンサの製造方法では、工程（Ｓ４０）において、糖を含む洗浄液が用いられる。これにより、溶質である糖が、固体電解質層１３の表面に固着している金属イオン等を取り込んで洗い流すため、高い洗浄効果を得られるばかりでなく、洗浄剤のコストも低減されている。また、糖を含む洗浄液が採用されることにより、キレート剤を含む洗浄液の場合のようにコストの高い廃液処理の実施の必要がなく、かつ環境負荷も低減されている。以上のように、本実施の形態における固体電解コンデンサの製造方法は、洗浄工程において糖を含む洗浄液を採用することにより、洗浄工程の低コスト化と環境負荷の低減とを両立した固体電解コンデンサの製造方法となっている。また、上記高い洗浄効果により、不純物の存在によって引き起こされる信頼性の低下、特に高温貯蔵における漏れ電流ショートの発生を有効に抑制することができる。
【００２９】
ここで、上記本実施の形態における固体電解コンデンサの製造方法においては、上記糖は、その構造中にグルコースを含むものであってもよい。
【００３０】
また、上記本実施の形態における固体電解コンデンサの製造方法においては、上記糖として、グルコース、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロースおよびデンプンのいずれか、あるいはこれらの組合せを採用することが好ましい。これにより、高い洗浄効果をより確実に確保することができる。特に、デンプンを採用することにより、高い洗浄効果が得られる。洗浄液の溶媒としては、水、有機溶媒、または水と有機溶媒との混合物のいずれかを採用することができる。
【００３１】
さらに、上記本実施の形態における固体電解コンデンサの製造方法においては、工程（Ｓ４０）において用いられる洗浄液の糖の濃度は０．０１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。糖の濃度が０．０１質量％未満では洗浄液中の糖の割合が不足し、十分な洗浄効果が得られないおそれがある。一方、糖の濃度が２０質量％を超えると、糖が溶媒に対して十分溶解しなくなり、洗浄の際に不純物として固体電解質層１３に付着して残存するおそれがある。そのため、糖の濃度は０．０１質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。
【００３２】
また、工程（Ｓ４０）において用いられる洗浄液の温度は１０℃以上８０℃以下であることが好ましい。洗浄液の温度が１０℃未満では、糖の溶媒に対する溶解が不十分となり、洗浄の際に不純物として固体電解質層１３に付着して残存するおそれがある。また、溶媒の種類によっては溶媒が凝固し、洗浄液として機能しなくなるおそれがある。一方、洗浄液の温度が８０℃を超えると、溶媒の種類によっては溶媒が蒸発し、洗浄液の濃度が必要以上に高くなるおそれがある。
【００３３】
また、上記本実施の形態における固体電解コンデンサの製造方法においては、工程（Ｓ３０）において、固体電解質層１３が化学重合によって形成されてもよい。化学重合によって固体電解質層１３が形成された場合、固体電解質層１３上に残存する不純物による固体電解コンデンサ１の信頼性低下が特に問題となる。そのため、化学重合によって固体電解質層１３を形成する場合、高い洗浄効果を確保しつつ、洗浄工程の低コスト化と環境負荷の低減との両立した本実施の形態における固体電解コンデンサの製造方法の採用が好適である。
【実施例１】
【００３４】
以下、実施例１について説明する。洗浄工程において使用される洗浄液が、固体電解コンデンサの信頼性に及ぼす影響を調査する実験を行なった。実験の手順は以下の通りである。
【００３５】
まず、タンタル粉末を原料粉末として準備し、上記実施の形態の工程（Ｓ１０）〜（Ｓ２０）と同様に、陽極体を準備した後、その表層部に誘電体皮膜を形成した。次に、当該陽極体を、３，４−エチレンジオキシチオフェン、パラトルエンスルホン酸鉄（ＩＩＩ）および１−ブタノールよりなる混合液に浸漬した後に乾燥させる化学酸化重合を数回繰り返すことにより、ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェンからなる固体電解質層を形成した。次に、２０℃に調整した１質量％デンプン水溶液に、上記固体電解質層が形成されたコンデンサ素子を１０分間浸漬した。その後、上記実施の形態における工程（Ｓ５０）〜（Ｓ７０）と同様の工程を実施することにより、固体電解コンデンサを完成させた（実施例１）。
【００３６】
一方、比較のため、上記実施例１と同様の製造工程において、洗浄液として純水を用いたもの（比較例１）、洗浄液として１−ブタノールを用いたもの（比較例２）、洗浄液としてエタノールを用いたもの（比較例３）および洗浄液としてシランカップリング剤のブタノール溶液を用いたもの（比較例４）も作製した。実施例および比較例の固体電解コンデンサは、それぞれ１００個ずつ作製した。
【００３７】
そして、作製された実施例および比較例の固体電解コンデンサを、吸湿（温度６０℃、湿度６０％の条件下で４０時間保持）、およびリフロー（ピーク２５０℃に１０秒間保持、２２５℃以上に７５秒間保持、２００℃以上に１００秒間保持、１５０〜１８０℃に１００〜１２０秒間保持）処理を行ない、信頼性１２５℃１０００時間高温貯蔵試験を実施した。そして、各固体電解コンデンサについて、試験前の特性と試験後の特性とを比較し、漏れ電流ショートの発生個数を調査した。試験結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１に示すように、比較例の固体電解コンデンサでは、それぞれ３〜１２個の固体電解コンデンサに漏れ電流ショートの発生が確認されたのに対し、実施例１の固体電解コンデンサには、漏れ電流ショートは発生しなかった。この結果より、洗浄液として糖（デンプン）を含む洗浄液を採用した本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、高い洗浄効果が得られる結果、信頼性の高い固体電解コンデンサを製造可能であることが確認される。
【実施例２】
【００４０】
次に、実施例２について説明する。洗浄液における糖の濃度が、洗浄効果に及ぼす影響を調査する実験を行なった。実験の手順は以下の通りである。
【００４１】
まず、上記実施例１の場合と同様の手順において、洗浄工程で使用する洗浄液の溶質（糖）としてスクロース、トレハロースおよびデンプンを採用し、糖の濃度を０．０１〜２０質量％の範囲で変化させ、各条件において固体電解コンデンサを１００個ずつ作製した。そして、得られた固体電解コンデンサについて、実施例１の場合と同様の方法で漏れ電流ショートの発生個数を調査した。試験結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】
2011014590.tif 000004
【００４３】
表２を参照して、糖の種類について注目すると、デンプンを採用した場合において固体電解コンデンサの信頼性が最も高くなっている。このことから、洗浄工程において採用する洗浄液の溶媒としての糖には、デンプンを採用することが最も好ましいといえる。
【００４４】
また、洗浄液における糖の濃度に注目すると、糖の濃度が０．０１質量％の場合に比べて、濃度を０．１質量％とすることにより、固体電解コンデンサの信頼性が向上している。一方、糖の濃度が２０質量％の場合に比べて、濃度を１０質量％とすることにより、固体電解コンデンサの信頼性が向上している。このことから、糖の濃度が０．０１質量％未満となった場合、あるいは２０質量％を超えた場合、さらに信頼性が低くなるものと考えられる。したがって、洗浄液に含まれる糖の濃度は０．０１質量％以上２０質量％以下とすることが好ましいといえる。さらに、より高い洗浄効果を確保するためには、洗浄液に含まれる糖の濃度は０．１質量％以上１０質量％以下とすることが好ましい。
【００４５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、製造プロセスに含まれる洗浄工程の低コスト化と環境負荷の低減との両立が求められる固体電解コンデンサに、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００４７】
１  固体電解コンデンサ、１１  陽極体、１２  誘電体皮膜、１３  固体電解質層、１４  陰極引出層、１４Ａ  導電性カーボン層、１４Ｂ  銀ペースト層、１５  陽極リード、１６  導電性接着剤、１７  陰極端子、１８  陽極端子、１９  外装樹脂。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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