(57)【要約】【課題】低ＥＳＲ化することができる固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】表面に陽極酸化皮膜が形成された陽極箔と、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、導電性高分子からなる電解質層を形成した固体電解コンデンサにおいて、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を導電性高分子として使用し、ＰＥＤＯＴによって電解質層を形成した後、発生した空隙部にポリピロール（ＰＰｙ）を充填し、ＰＰｙによって電解質層を形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に陽極酸化皮膜が形成された陽極箔と、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、導電性高分子からなる電解質層を形成した固体電解コンデンサにおいて、
ポリエチレンジオキシチオフェンを導電性高分子として電解質層を形成した後、発生した空隙部にポリピロールを充填し、電解質層を形成したことを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
表面に陽極酸化皮膜が形成された陽極箔と、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、導電性高分子からなる電解質層を形成した固体電解コンデンサの製造方法であって、
ポリエチレンジオキシチオフェンを導電性高分子として電解質層を形成した後、発生した空隙部にポリピロールを充填し、電解質層を形成することを特徴とする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】
この発明は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサの陽極電極は、アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用金属からなり、この陽極電極は、弁作用金属にエッチングピットや微細孔を持ち、陽極電極表面に誘電体となる酸化皮膜層を形成し、この酸化皮膜層上に電解質層を形成し電極を引き出して構成される。
電解コンデンサにおける真の陰極はこの電解質層であり、この電解質層が電解コンデンサの電気特性に大きな影響を及ぼすため、数々の電解質層および形成方法が提案されている。
【０００３】
その中でも固体電解コンデンサは、イオン伝導性であるために低温領域や高周波領域でインピーダンス特性が悪化する液状の電解質に替えて、導電性である固体の電解質層を用いるもので、特に７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体が知られており、このＴＣＮＱ錯体を熱溶融して陽極電極に含浸、または塗布して固体の電解質層を形成している（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。
【０００４】
最近、他の手法として、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子によって電解質層を形成することも試みられている（例えば、特許文献２および非特許文献２参照）。
【０００５】
ＰＥＤＯＴによって電解質層を形成する固体電解コンデンサの製造方法としては、モノマーと酸化剤の混合液を調合後、この混合液にコンデンサ素子を浸漬する方法や、コンデンサ素子をモノマー溶液に含浸した後、酸化剤に含浸する方法等が試みられている（例えば特許文献３、４参照）。
【０００６】
この場合、モノマーと酸化剤の混合液を調合後、この混合液にコンデンサ素子を浸漬して含浸する方法は、モノマーの重合反応が混合液を調合した直後から始まってしまうため、コンデンサ素子を含浸する際にはある程度重合が進行した液に含浸させることになる。
この重合度合の進行にバラツキが生じると、コンデンサの電気特性のバラツキに影響することになり、また、混合液の重合が進むと粘度が高くなり、コンデンサ素子を充分に含浸することができなくなってしまうため、混合液交換サイクルが多くなり、コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
したがって、コンデンサの電気特性の安定化および低コストのためには、モノマーと酸化剤を別々にコンデンサ素子に含浸する方法が好ましい（例えば特許文献５参照）といえる。
【０００８】
ところで、モノマーと酸化剤との混合液は、重合反応が調合直後から進行する問題や、粘度が高くなり十分に含浸させることができない問題もあるが、市場の要求は、デジタル関連機器の急速な進歩による精密な電子回路制御に伴い、更なる低ＥＳＲコンデンサが切望されている。
【０００９】
しかしながら、従来の固体電解コンデンサの製造方法において、ＰＥＤＯＴによって電解質層を形成するとき、現状の含浸方法ではモノマーが重合する際、必然的に体積収縮が起こるため、約３０％程度の空隙が存在してしまうことにより、低ＥＳＲ化が困難という問題があった。
【特許文献１】特開昭５８−１９１４１４号公報
【特許文献２】特開平２−１５６１１号公報
【特許文献３】特開平１１−８７１７８号公報
【特許文献４】特開２００１−１９６２７９号公報
【特許文献５】特開平１０−５０５５９号公報
【非特許文献１】無線と実験  １９９８年１０月号  ｐ．９４〜１０３
【非特許文献２】電子材料  ２００３年４月号  ｐ．５７〜６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、上記課題を解決するもので、従来の固体電解コンデンサよりも低ＥＳＲ化することができる固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
優れた電気特性の固体電解コンデンサが得られるかどうかは、電解質層がどのように形成されるかによって決定される。
すなわち、電解質層を電極箔表面、電極間およびその両者に対し三次元的に効率的に形成する必要があるが、ＰＥＤＯＴによって電解質層を形成する際、その反応過程で、必然的に体積収縮が発生してしまう。
【００１２】
これによって生じた空隙を埋めるために重合回数を増やしても、効率的な製造方法とはいえないばかりか、ある一定以上の空隙は埋めることはできず、低ＥＳＲ化は困難となっていた。
【００１３】
本発明は、それらに鑑みて検討を繰り返した結果、得られたものであり、表面に陽極酸化皮膜が形成された陽極箔と、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、導電性高分子からなる電解質層を形成した固体電解コンデンサの製造にあたって、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を導電性高分子として電解質層を形成した後、発生した空隙部にポリピロール（ＰＰｙ）を充填し、電解質層を形成することを見い出したものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ＰＥＤＯＴによって電解質層を形成したとき、必然的に空隙が発生するが、その後、ＰＰｙによって空隙を埋め、電解質層を形成することにより、低ＥＳＲ化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施例について説明する。
図１に示すように、先ず表面に陽極酸化皮膜が形成された陽極箔１と、陰極箔３とを所定の幅と長さに裁断し、両者にそれぞれ陽極リード線５および陰極リード線６を接続し、その陽極箔１と陰極箔３とをセパレータ２を介して巻回したコンデンサ素子４を得た。
【００１６】
続いて、上記のコンデンサ素子４を室温の３重量％のアジピン酸二アンモニウム水溶液に浸漬し、８Ｖの電圧で１時間通電して素子化成を行い、この素子化成済みのコンデンサ素子４を２４０℃の温度で２時間炭化処理して重合前処理を終了させた。
【００１７】
さらに、重合前処理済みコンデンサ素子４に、導電性高分子を電解質層として保持させるとき、導電性高分子としてＰＥＤＯＴによって電解質層を形成した後、導電性高分子としてＰＰｙによって電解質層を形成した。その詳細は次のとおりである。
【００１８】
［実施例１］
重合前処理済みコンデンサ素子４を、４０重量％のｐ−トルエンスルホン酸鉄／ブタノール溶液に３０秒間浸漬後、１２５℃の温度で６０分間加熱し乾燥させた。
その後、メタノールとモノマーの比率を１：１に調製した常温の溶液に当該コンデンサ素子４を１０秒間浸漬後、６０℃の温度で１時間加熱し、更に１５０℃の温度で１時間加熱して化学重合によってＰＥＤＯＴ層（電解質層）を形成した。
続いて、この素子４を常温のアセトニトリル中で３０分間揺動させて洗浄した後、１００℃で３０分加熱し乾燥を行った。
続いて、当該コンデンサ素子４をピロール０．２ｍｏｌ／Ｌとテトラエチルアンモニウムパラトルエンスルホン酸０．１ｍｏｌ／Ｌをアセトニトリル中に溶解させた常温の溶液中で１ｍＡ／素子の電流を１時間通電して電解重合によってＰＰｙ層（電解質層）を形成した後、常温のアセトン中で３０分間揺動させて洗浄した後、１００℃で３０分加熱し乾燥を行った。
このようにして電解質層を形成したコンデンサ素子４を有底筒状の外装ケースに収納し、封口部をゴムパッキング等により密封した後、エージング処理を行い、定格４Ｖ−５６０μＦの固体電解コンデンサを作製した。
【００１９】
さらに、従来の固体電解コンデンサの製造方法により、ＰＥＤＯＴによって電解質層を形成し、比較の目的で作製した。その詳細は次のとおりである。
【００２０】
（従来例１）
重合前処理済みのコンデンサ素子４を、４０重量％のｐ−トルエンスルホン酸鉄／ブタノール溶液に３０秒間浸漬後、１２５℃の温度で６０分間加熱し乾燥させた。
その後メタノールとモノマーの比率を１：１に調製した常温の溶液に当該コンデンサ素子４を１０秒間浸漬後、６０℃で１時間加熱し、更に１５０℃で１時間加熱して化学重合によってＰＥＤＯＴ層（電解質層）を形成した。
このようにして電解質層を形成したコンデンサ素子４を有底筒状の外装ケースに収納し、封口部をゴムパッキング等により密封した後、エージング処理を行い定格４Ｖ−５６０μＦの固体電解コンデンサを作製した。
【００２１】
（従来例２）
重合前処理済みコンデンサ素子４を、ｐ−トルエンスルホン酸鉄／ブタノール溶液とモノマー溶液とを混合した液に浸漬した以外は従来例１と同様である。
【００２２】
実施例１および従来例１、２について、それぞれの電気特性を測定した結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2008034518.tif 000002
【００２４】
表１から明らかなように、実施例１では、従来例１、２よりも低ＥＳＲ化することができた。
【００２５】
実施例１では、電解重合によってＰＰｙ層（電解質層）を形成したが、化学重合によってＰＰｙ層（電解質層）を形成しても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明に係るコンデンサ素子の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  陽極箔
２  セパレータ
３  陰極箔
４  コンデンサ素子
５  陽極リード線
６  陰極リード線
【図１】
2008034518.tif 000003