(57)【要約】【課題】固体電解コンデンサにおける漏れ電流の低下を抑制する。【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、化成能力のある化合物であるポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、デンプンの何れかを含むセパレータを介して巻回されたコンデンサ素子を製造する。コンデンサ素子を加熱してセパレータの化合物を融解させ、セパレータと陽極箔とを密着させる。コンデンサ素子に酸化剤およびモノマーを含浸させ、化学重合により、セパレータ上にＰＥＤＴからなる固体電解質を形成する。そして、陽極箔および陰極箔に電圧を印加してエージングを行う。【選択図】図３
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【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、導電性高分子を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、
前記セパレータが、熱処理によって前記陽極箔に密着させていると共に、化成能力のある化合物を含んでいることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記化合物が、含酸素化合物である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。
【請求項３】
前記化合物が、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、および、デンプンの何れかである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。
【請求項４】
前記導電性高分子が、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、およびそれらの誘導体の何れか１種である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。
【請求項５】
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、導電性高分子を形成してなる固体電解コンデンサの製造方法において、
化成能力のある化合物を含むセパレータを介して巻回し、コンデンサ素子を製造するコンデンサ素子製造工程と、
前記化合物を融解させて前記セパレータと前記陽極箔とが密着するように前記コンデンサ素子を加熱する熱処理工程とを備えていることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記熱処理工程において、前記コンデンサ素子を加熱する温度が２００〜３３０℃であることを特徴とする請求項５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、導電性高分子からなる固体電解質を有する固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサのコンデンサ素子は、アルミニウム、タンタル、または、ニオブ等の弁作用金属からなる多数のエッチングピットや微細孔が形成された陽極体（陽極箔または焼結体）を有する。この陽極体の表面には誘電体となる酸化皮膜が形成され、酸化皮膜からは電極が引き出されている。
具体的には、酸化皮膜に電解質が接触しており、この電解質が、酸化皮膜からの電極の引き出しを行う真の陰極として機能する。
ここで、この真の陰極としての電解質は、電解コンデンサの電気特性に大きな影響を及ぼすことから、従来から、様々な種類の電解質が採用された電解コンデンサが提案されている。
【０００３】
その中でも、固体電解コンデンサは、導電性を有する固体の電解質が用いられている電解コンデンサであり、電解質が液状であるものに比べて高周波領域におけるインピーダンス特性に優れている。また、固体電解質としては、導電性高分子であるポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）が広く用いられている。
【０００４】
また、デジタル化に伴い、コンデンサの容量増加および小形化に対する要求が高まってきているが、これらの要求を満たすことのできるコンデンサとして、巻回型の固体電解コンデンサがある。
この巻回型の固体電解コンデンサのコンデンサ素子は、表面に陽極酸化皮膜が形成されている陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻回され、セパレータに導電性高分子からなる固体電解質が保持された構造を有しており、電極面積を広く確保することが可能となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８９２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電解液を用いた電解コンデンサは、電解液にカルボン酸等の化成能力（陽極箔の表面に酸化皮膜を形成する能力）を有する化合物が含まれているため、高い化成能力を有している。このため、製造工程においてエージングを行うことによって、酸化皮膜が修復され、漏れ電流を低下させることができる。
一方、上述した固体電解コンデンサは、固体電解質に含まれているポリマー、ドーパント、酸化剤等が化成能力を有していないため、化成能力が乏しく、製造工程においてエージングを行っても漏れ電流が低下しない場合があり、歩留が悪くなるという問題点があった。
【０００７】
そこで、上記の問題を解決するためにカルボン酸に代表される化成能力のある化合物を酸化剤溶液やモノマー溶液等の溶液に溶解させて、コンデンサ素子内に含有させることが考えられる。
しかしながら、上記の方法では、カルボン酸と各溶液の溶媒であるアルコールとがエステル化反応を起こして化成に必要な酸素が失われるため、化成能力を向上させることが難しい。
【０００８】
本発明の目的は、漏れ電流を低下させることができる固体電解コンデンサおよび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】
本発明の固体電解コンデンサは、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、導電性高分子を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、前記セパレータが、熱処理によって前記陽極箔に密着させていると共に、化成能力のある化合物を含んでいることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、前記化合物が、含酸素化合物であってもよいし、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、および、デンプンの何れかであってもよい。
【００１１】
さらに、本発明においては、前記導電性高分子が、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンおよびそれらの誘導体の何れか１種であってもよい。
【００１２】
そして、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、導電性高分子を形成してなる本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、化成能力のある化合物を含むセパレータを介して巻回し、コンデンサ素子を製造するコンデンサ素子製造工程と、前記化合物を融解させて前記セパレータと前記陽極箔とが密着するように前記コンデンサ素子を加熱する熱処理工程とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
このとき、前記熱処理工程において、前記コンデンサ素子を加熱する温度は、２００〜３３０℃であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱処理を行ったときに、セパレータに含まれる化合物がセパレータと陽極箔とを密着させるため、化合物の酸素が陽極箔の酸化皮膜に確実に接触し、固体電解コンデンサの化成能力を高くすることができる。このため、エージングを行ったときに効率よく酸化皮膜が修復され、漏れ電流を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の巻回型の固体電解コンデンサが有するコンデンサ素子の外観図である。図２は、コンデンサ素子１の断面模式図である。
図１に示すように、コンデンサ素子１は、陽極箔２と陰極箔３とを有しており、これら陽極箔２と陰極箔３とがセパレータ４を介して巻回された構造となっている。
【００１６】
陽極箔２は、アルミニウム等の弁作用金属で形成されている。この陽極箔２の表面は、エッチングや蒸着等の処理により粗面化されるとともに、陽極酸化（化成）による酸化皮膜２ａが形成されている。
また、陰極箔３も陽極箔２と同様にアルミニウム等で形成されており、その表面は粗面化されるとともに、自然酸化皮膜３ａが形成されている。
【００１７】
セパレータ４は、化成能力のある化合物であるポリビニルアルコールを含むセルロースセパレータであり、溶解したポリビニルアルコールがセパレータ４と陽極箔２の酸化皮膜２ａとを密着させている。
セパレータ４の両面には、導電性高分子からなる固体電解質５が保持されている。つまり、陽極箔２および陰極箔３とセパレータ４の間に固体電解質５が挟持されている。固体電解質５を構成する導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）またはそれらの誘導体等を使用でき、これらはモノマーの化学重合により生成される。
さらに、陽極箔２と陰極箔３とにはそれぞれリードタブが接続され、各リードタブを介して陽極箔２と陰極箔３とからリード線６が引き出されている。
【００１８】
次に、固体電解コンデンサの製造方法について、図１〜３を参照しつつ説明する。
図３は、固体電解コンデンサの製造方法を示す工程図である。
図３に示すように、まず、電極の実効表面積を大きくするために、陽極箔２および陰極箔３の表面にエッチング処理を施して粗面化する。
さらに、粗面化された陽極箔２の表面に化成処理を施して酸化皮膜２ａを形成し、陰極箔３の表面に耐水性処理および／または熱処理にて自然酸化皮膜３ａを形成する。そして、酸化皮膜２ａ、３ａが形成された陽極箔２と陰極箔３を所定の寸法に裁断後、それぞれにリードタブを介してリード線６を接続するとともに、これら陽極箔２と陰極箔３とをセパレータ４を介して巻回させ、さらに、切り口化成および必要によりセパレータ４の炭化処理を経て、円筒形のコンデンサ素子１を製造する（コンデンサ素子製造工程）。
【００１９】
そして、ポリビニルアルコールが融解して陽極箔２の酸化皮膜２ａとセパレータ４とが密着するようにコンデンサ素子１を加熱する（熱処理工程）。
【００２０】
さらに、コンデンサ素子１を、酸化剤であるｐ−トルエンスルホン酸鉄（III）（以下ＰＴＳ）のｉ−プロパノール溶液（ＰＴＳとｉ−プロパノールのモル比１：１）に３０秒間浸漬し、酸化剤を含浸させる。
その後、１５０℃にて１０分間加熱しｉ−プロパノールを取り除く。
さらに、コンデンサ素子１を、モノマーである３，４−エチレンジオキシチオフェンのエタノール溶液（３，４−エチレンジオキシチオフェンとエタノールのモル比１：３）に浸漬し、モノマーを含浸させる。
そして、酸化剤およびモノマーを含浸させたコンデンサ素子１を１００℃で６０分間加熱して化学重合を行う。これにより、陽極箔２および陰極箔３とセパレータ４との間に、導電性高分子からなる固体電解質５が形成される。
【００２１】
次に、固体電解コンデンサの組立を行う。すなわち、前述した工程により得られた円筒形のコンデンサ素子１を有底筒状の外装ケースに収納し、開口部を封口ゴム等により密封する。最後に、１００℃、定格電圧にて６０分間エージングを行って製造工程を完了する。
【００２２】
次に、本発明に係る具体的な実施例の電気特性を比較例と比較しつつ説明する。
なお、以下に説明する実施例および比較例は、セパレータ４の材質、および、陽極箔２とセパレータ４とを密着させるための熱処理工程の条件が異なっているものの、その他の工程は全て同じである。
以下、各実施例および各比較例におけるセパレータの材質および熱処理工程の条件のみを順に説明する。
【００２３】
［実施例１］
本発明の実施例１の固体電解コンデンサにおいては、セパレータとしてポリビニルアルコールを２０ｗｔ％含むセルロースセパレータを用いている。そして、コンデンサ素子に対して２５０℃、３０分間の条件で熱処理を行った。
【００２４】
［実施例２］
本発明の実施例２の固体電解コンデンサにおいては、セパレータとしてポリビニルアルコールを２０ｗｔ％含むセルロースセパレータを用いている。そして、コンデンサ素子に対して２００℃、３０分間の条件で熱処理を行った。
【００２５】
（比較例１）
比較例１の固体電解コンデンサにおいては、セルロースのみからなるセパレータを用いた。そして、コンデンサ素子に対して２５０℃、３０分間の条件で熱処理を行った。
【００２６】
（比較例２）
比較例２の固体電解コンデンサにおいては、セパレータとしてポリビニルアルコールを２０ｗｔ％含むセルロースセパレータを用いている。なお、コンデンサ素子に対する熱処理は行わなかった。
【００２７】
［実施例３］
実施例３の固体電解コンデンサにおいては、セパレータとしてポリビニルアルコールを２０ｗｔ％含むセルロースセパレータを用いている。そして、コンデンサ素子に対して１９０℃、３０分間の条件で熱処理を行った。
【００２８】
［実施例４］
実施例４の固体電解コンデンサにおいては、セパレータとしてポリビニルアルコールを２０ｗｔ％含むセルロースセパレータを用いている。そして、コンデンサ素子に対して３３０℃、３０分間の条件で熱処理を行った。
【００２９】
［実施例５］
実施例５の固体電解コンデンサにおいては、セパレータとしてポリビニルアルコールを２０ｗｔ％含むセルロースセパレータを用いている。そして、コンデンサ素子に対して３５０℃、３０分間の条件で熱処理を行った。
【００３０】
上記の実施例１〜５、および比較例１、２において、コンデンサ素子に用いた陽極電極箔、陰極電極箔は全て同じ幅、長さであり、その幅は５ｍｍ、長さは１２５ｍｍである。
【００３１】
上記の実施例１〜５、および比較例１、２のそれぞれの電気特性（静電容量、ｔａｎδ（損失角の正接）、等価直列抵抗（ＥＳＲ）および漏れ電流）を測定し、歩留を計算した。その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2008047783.tif 000003
【００３３】
表１から明らかなように、実施例１、２による本発明の固体電解コンデンサは、比較例１〜４のものより低い漏れ電流値を示している。つまり、固体電解コンデンサの化成能力が高くなっている。
また、セパレータに含まれるポリビニルアルコールを融解させても、静電容量、tanδ、ＥＳＲには影響を及ぼさないことが確認された。
【００３４】
また、上記の実施例においては、化成能力のある化合物としてポリビニルアルコールを用いたが、ポリエチレングリコール、デンプン、および、含酸素化合物のいずれを用いた場合にも同様の効果を得られることが確認された。
【００３５】
さらに、上記の実施例においては、ＰＥＤＴを固体電解質として用いたが、ＰＥＤＴ以外の公知の導電性高分子（例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、これらの誘導体）を固体電解質として用いた場合にも同様の効果を得られることが確認された。
【００３６】
このように、本発明によれば、熱処理を行ったときに、セパレータ４と陽極箔２とが密着するため、セパレータ４に含まれる化成物の酸素が酸化皮膜２ａに確実に接触し、固体電解コンデンサ１の化成能力が高くなる。これにより、エージングを行ったときに効率よく酸化皮膜２ａが修復され、漏れ電流の低下を抑制することができる。
【００３７】
また、熱処理工程における加熱温度を２００〜３３０℃とすることによって、確実に漏れ電流の低下を抑制することができる（実施例１、２、４）。
なお、加熱温度を１９０℃とすると、漏れ電流の改善効果が少なく（実施例３）、３５０℃では、静電容量が低下し、ｔａｎδが増加し、およびＥＳＲが増大する傾向がある（実施例５）。
【００３８】
上記の実施形態においては、巻回型の固体電解コンデンサについて説明したが、本発明は、他の形状を有する固体電解コンデンサにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る固体電解コンデンサが有するコンデンサ素子の概略斜視図である。
【図２】図１に示すコンデンサ素子の積層構造を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示すコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサの製造工程フローを示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    コンデンサ素子
２    陽極箔
２ａ  酸化皮膜
３    陰極箔
３ａ  自然酸化皮膜
４    セパレータ
５    固体電解質
６    リード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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