(57)【要約】【課題】従来の固体電解コンデンサより、漏れ電流が低く、かつ、電気特性の安定した固体電解コンデンサの製造方法を提供すること。【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、導電性高分子を保持させ、当該コンデンサ素子を所定のケースに収納した後にエージングを行う際に、エージング電圧として互いに異なる値の電圧を複数回印加し、前段階で印加するエージング電圧より高いエージング電圧を、次段階で印加する。【選択図】図２
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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コンデンサ素子をケースに収納後、エージングを行う固体電解コンデンサの製造方法であって、
エージング工程において、上記コンデンサ素子に、エージング電圧として前段階で印加したエージング電圧より高いエージング電圧を、次段階で印加す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２】
最初に印加するエージング電圧は、定格電圧未満であり、かつ、最終に印加するエージング電圧は、定格電圧以上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の製造方法。
【請求項３】
上記導電性高分子は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンまたはポリエチレンジオキシチオフェンであ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。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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るが、この陽極電極は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、数々の形成方法が提案されている。
【０００３】
固体電解コンデンサは、イオン伝導性であるために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、電子伝導性である固体の電解質を用いるもので、なかでも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浸漬、塗布し、固体電解層を形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の手法としてポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）等の導電性高分子を固体電解質として用いることが試みられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
一般的に、コンデンサは、その漏れ電流を低くするために、ある一定の下で電圧を印加するエージング工程を行う。ＰＥＤＴを固体電解質とした固体電解コンデンサは、他のコンデンサと比較して漏れ電流が大きいため、様々なエージング方法が検討されている（例えば、特許文献３および特許文献４参照）。
【０００６】
【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２００３−２８９０１９号公報
【特許文献４】特開２００５−１０９０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記ＰＥＤＴを固体電解質とした固体電解コンデンサのエージング方法としては、高温下で定格電圧より高い電圧を印加する方法が種々検討されているが、定格電圧より高い電圧を製品に印加すると、酸化皮膜が修復される前に大電流が製品に流れてしまい、発熱が大きくなる。この発熱によって製品が設定している温度以上になり、製品の電気特性（特に、静電容量や等価直列抵抗（ＥＳＲ））が悪化し、漏れ電流が絞れなかったりする現象が起こる。
【０００８】
本発明は、上記技術的課題に鑑みなされたもので、従来の固体電解コンデンサに比して、漏れ電流が低く、かつ、電気特性が安定する、固体電解コンデンサの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、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コンデンサ素子をケースに収納後、エージングを行う固体電解コンデンサの製造方法であって、エージング工程において、上記コンデンサ素子に、エージング電圧として前段階で印加したエージング電圧より高いエージング電圧を、次段階で印加するものである。
【００１０】
具体的には、最初に印加するエージング電圧は、定格電圧未満であり、かつ、最終に印加するエージング電圧は、定格電圧以上である。
【００１１】
上記の最初に印加するエージング電圧は、定格電圧の０．２５〜１．０倍であり、かつ、上記の最終に印加するエージング電圧は、定格電圧の１．０〜１．５倍であることが好ましい。
【００１２】
また、上記エージング工程における雰囲気温度（エージング温度）は、１００〜１７５℃であることが好ましい。
【００１３】
なお、上記導電性高分子は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンまたはポリエチレンジオキシチオフェンである。
【発明の効果】
【００１４】
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、当該コンデンサ素子をケースに収納した後にエージングを行う際に、エージング電圧として前段階で印加したエージング電圧より高いエージング電圧を、次段階で印加することにより、従来の固体電解コンデンサよりも、漏れ電流が低く、かつ、電気特性の安定した固体電解コンデンサを製造することができる。
【００１５】
特に、上記のエージングで最初に印加する電圧を、定格電圧未満の電圧を印加することで、大電流の発生を抑制し、製品の発熱を抑えることができるため、製品が過度な温度になることが無い。したがって、電気特性の安定した漏れ電流の低い固体電解コンデンサが得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサ素子の分解斜視図である。同図において、１は陽極箔、２はセパレータ、３は陰極箔、４はコンデンサ素子、５は陽極リード線、６は陰極リード線である。
【００１８】
陽極箔１は、アルミニウム等の弁作用金属箔をエッチング処理することにより表面を粗面化した後、陽極酸化処理して誘電体酸化皮膜が形成されている。他方、陰極箔３は、アルミニウム等の弁作用金属箔をエッチング処理することにより表面が粗面化されている。
【００１９】
コンデンサ素子４は、陽極リード線５および陰極リード線６をそれぞれ接続した陽極箔１と陰極箔３とをセパレータ２を介して巻回してなる。
【００２０】
図２は本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサの製造方法の工程フローである。図２に示すように、本実施の形態に係る固体コンデンサの製造方法では、コンデンサ素子作製工程１１、素子化成・酸化処理工程１２、酸化剤含浸工程１３、モノマー含浸工程１４、固体電解質形成工程１５、組立工程１６およびエージング工程１７の順で実行される。
【００２１】
特に、エージング工程１７では、コンデンサ素子４に値の異なるエージング電圧が３回印加される。すなわち、エージング工程１７には、第１のエージング電圧ＥＶ１を印加する第１のステップ、第２のエージング電圧ＥＶ２を印加する第２のステップ、および第３のエージング電圧ＥＶ３を印加する第３のステップが含まれる。
【００２２】
以下、具体的な実施例について説明する。
【００２３】
［実施例１］
（コンデンサ素子作製工程１１）
アルミニウム等の弁作用金属からなる陽極箔１の表面をエッチングにより粗面化し、酸化皮膜層を形成した。同様に、陰極箔３の表面をエッチングにより粗面化した。その後、陽極箔１および陰極箔３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、セパレータ２を介して巻回してコンデンサ素子４を作製した。
【００２４】
（素子化成・酸化処理工程１２）
アジピン酸二アンモニウム水溶液中で、上記のコンデンサ素子４に電圧を印加して素子化成を行い、さらに当該素子化成済みのコンデンサ素子４に炭化処理を行い、コンデンサ素子４を重合前処理した。
【００２５】
（酸化剤含浸工程１３〜固体電解質形成工程１５）
上記の重合前処理済みコンデンサ素子を、ｐ−トルエンスルホン酸鉄溶液に浸漬後、１００℃で３０分間加熱して乾燥させた。その後、モノマー（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を溶媒で１／２の濃度に希釈調合した液に当該コンデンサ素子４を浸漬し、１００℃で６０分間加熱して化学重合によるＰＥＤＴを含浸した。
【００２６】
（組立工程１６）
上記の固体電解質形成後のコンデンサ素子４を有底筒状の外装ケースに収納し、開口部をゴムパッキング等により密封した。
【００２７】
（エージング工程１７）
上記の組立済みコンデンサ素子４を１２５℃雰囲気下でエージング処理し、定格１６Ｖ−８２μＦの固体電解コンデンサを作製した。具体的には、まず、第１のエージング電圧ＥＶ１として１２Ｖを２０分間印加した（第１のステップ）。続いて、第２のエージング電圧ＥＶ２として１６Ｖを２０分間印加した（第２のステップ）。さらに、第３のエージング電圧ＥＶ３として１８Ｖを２０分間印加した（第３のステップ）。
【００２８】
＜従来例１＞
エージング工程１７において、１２５℃雰囲気下でエージング電圧として１８Ｖを６０分間印加した以外は、実施例１と同様な方法で行い、同仕様の固体電解コンデンサを作製した。
【００２９】
上記の実施例１および従来例１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。サンプル数は各２０個でデータは平均値である。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１から明らかなように、実施例１で作製した固体電解コンデンサは、従来例１の固体電解コンデンサと比較し、漏れ電流が低く、かつ、静電容量およびＥＳＲの良好な電流特性が得られた。
【００３２】
［実施例２〜４］  エージング工程１７において、コンデンサ素子４に対するエージング電圧印加処理を表２に示す電圧で処理した以外は、実施例１と同様な方法で行い、それぞれの電気特性を測定した。その結果を表２に示す。サンプル数は各２０個でデータは平均値である。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
表２に示すように、実施例２では、第１のステップで第１のエージング電圧ＥＶ１として１２Ｖ（定格電圧（１６Ｖ）の０．７５倍）を印加し、第２のステップで第２のエージング電圧ＥＶ２として１４Ｖ（定格電圧（１６Ｖ）の０．８８倍）を印加し、第３のステップで第３のエージング電圧ＥＶ３として１６Ｖ（定格電圧（１６Ｖ）の１．００倍）を印加して、エージング処理を行った。電圧印加時間は各２０分とし、実施例３、４も同様とした。
【００３５】
実施例３では、第１のステップで第１のエージング電圧ＥＶ１として１６Ｖ（定格電圧（１６Ｖ）の１．００倍）を印加し、第２のステップで第２のエージング電圧ＥＶ２として１２Ｖ（定格電圧（１６Ｖ）の０．７５倍）を印加し、第３のステップで第３のエージング電圧ＥＶ３として１８Ｖ（定格電圧（１６Ｖ）の１．１３倍）を印加して、エージング処理を行った。
【００３６】
実施例４では、第１のステップで第１のエージング電圧ＥＶ１として１７．０Ｖ（定格電圧（１６Ｖ）の１．０６倍）を印加し、第２のステップで第２のエージング電圧ＥＶ２として１７Ｖ（定格電圧（１６Ｖ）の１．０６倍）を印加し、第３のステップで第３のエージング電圧ＥＶ３として１８Ｖ（定格電圧（１６Ｖ）の１．１３倍）を印加して、エージング処理を行った。
【００３７】
表２に示すように、実施例１と実施例３とを比較すると、各ステップのエージング電圧は、実施例１のように、前段階で印加した電圧より高い電圧を次段階で印加した方が漏れ電流が低いことが判明した。
【００３８】
また、実施例１と実施例４を比較すると、実施例１のように、第１のステップで印加するエージング電圧ＥＶ１を定格電圧よりも低くするのではなく、実施例４のように、第１ステップで印加するエージング電圧ＥＶ１を定格電圧以上とすると、漏れ電流が高く、静電容量およびＥＳＲが悪化してしまうことが確認された。
【００３９】
実施例１、２のように、前ステップで印加したエージング電圧より高いエージング電圧を次ステップで印加し、かつ、最初に印加するエージング電圧を定格電圧未満とする一方で最終に印加するエージング電圧を定格電圧以上とすれば、漏れ電流が低く抑えられ、かつ、電気特性（特に、静電容量およびＥＳＲ）が安定することが判明した。
【００４０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【００４１】
例えば、上記実施例では、３ステップでエージング電圧印加処理を行ったが、これに限らず、２ステップ以上のエージング電圧印加処理を行うことで同様の効果が得られる。
【００４２】
また、上記実施例では、ＰＥＤＴを固体電解質に用いたが、公知の導電性高分子（ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン）を用いても同様の効果が得られる。
【００４３】
さらに、上記実施例では、酸化剤とモノマーをコンデンサ素子に別々に含浸する方法を採用したが、予め酸化剤とモノマーとを混合調合した溶液をコンデンサ素子に含浸する方法を採用しても同様の効果が得られる。
【００４４】
その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明では、作製した固体電解コンデンサの漏れ電流が低く、かつ、電気特性が安定するゆえ、固体電解コンデンサの製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサ素子の分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサの製造方法の工程フロー
【符号の説明】
【００４７】
１  陽極箔
２  セパレータ
３  陰極箔
４  コンデンサ素子本体
５  陽極リード線
６  陰極リード線
【図１】
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【図２】
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