(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させ、該セパレータに導電性を有する機能性高分子からなる電解質層を保持させる電解コンデンサにおいて、
前記セパレータは、主体繊維として繊維径がともに０．２〜０．７ｄｔｅｘの範囲内にあるポリエチレンテレフタレート繊維とホモアクリル繊維を配合した湿式不織布からなることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
ホモアクリル繊維に代えて、ナイロン６，６繊維を配合した請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項３】
ホモアクリル繊維に代えて、アラミド繊維を配合した請求項１に記載の電解コンデンサ。
【請求項４】
セパレータの密度が０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲内にある請求項１，２又は３に記載の電解コンデンサ。
【請求項５】
コンデンサ素子に含浸する機能性高分子の重合用溶液として、３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＴ）と酸化剤の混合溶液を使用し、３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＴ）と酸化剤との混合比を、重量比で１：０．５〜１：２．５の範囲とする請求項１，２，３又は４に記載の電解コンデンサ。
【請求項６】
前記電解質層としての機能性高分子として、ポリピロール，ポリチオフェン，ポリアニリン又はこれらの誘導体の少なくとも１種を使用する請求項１，２，３，４又は５に記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させ、該セパレータに導電性を有する機能性高分子からなる電解質層を保持させた電解コンデンサにかかり、特には繊維径が一定の範囲にある複数種の特定の合成繊維を含有する湿式不織布をセパレータとして用いたことによって耐熱性、ＥＳＲ特性、耐電圧、ＬＣ特性及び生産性を高めるとともに高温のハンダリフローにも対応することができる電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電解コンデンサ、具体的には巻回型アルミ電解コンデンサは、陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間にセパレータを介在させて巻付け形成することによりコンデンサ素子を作成し、このコンデンサ素子を液状の電解液中に浸漬して電解質を含浸させ、封口して製作している。上記電解液としては、通常エチレングリコール（ＥＧ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）又はγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）等を溶媒とし、これらの溶媒に硼酸やアジピン酸アンモニウム、マレイン酸水素アンモニウム等の溶質を溶解したものを用いてコンデンサ素子の両端から浸透させて製造している。
【０００３】
近年、デジタル化された電子情報機器は、心臓部であるマイクロプロセッサの動作周波数の高速化が飛躍的に進み、電子情報機器全体としての省電力化も強く求められている現状にある。上記マイクロプロセッサに高精度な電力を供給する回路として電圧制御モジュール（ＶＲＭ）と呼ばれるＤＣ−ＤＣコンバータが使用されており、これらの電子情報機器を構成する部品としては、上記の電解液を電解質とする電解コンデンサではＥＳＲが高いため対応できない。そこで固体電解質を電解質とする固体電解コンデンサが用いられているが、この固体電解コンデンサにも、動作周波数の高速化及び省電力化のために、更なるインピーダンス特性、特に等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと略称する）の低いものが求められている。
【０００４】
固体電解コンデンサの小型大容量化の要求に対しては、陰極箔と陽極箔をセパレータを介して巻回したコンデンサ素子を金属ケースに収納し、封口ゴムによって封止する巻回型の固体電解コンデンサが広く用いられている。使用される固体電解質として二酸化マンガンや７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体が知られている。しかしながら、形成された電解質層そのものの導電性が低く、得られた電解コンデンサのインピーダンス特性は十分なものではないという問題がある。
【０００５】
上記に対処して、近時はポリピロールやポリチオフェン等の高導電性を有する機能性高分子を電解質層に使用した固体電解コンデンサが開発されている。これらの機能性高分子の比抵抗は、二酸化マンガンやＴＣＮＱ錯体の比抵抗よりも小さく、固体電解コンデンサ自体のＥＳＲが良好なものを製作することが可能であり、特に反応速度が緩やかで陽極電極の酸化被膜層との密着性に優れたポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）錯体が着目され（特開平２−１５６１１号公報参照）、陽極電極箔と陰極電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モノマーと酸化剤を含浸し、その後緩やかに起きるモノマーと酸化剤との化学重合反応で固体電解質であるＰＥＤＴをコンデンサ素子内部で生成させる固体電解コンデンサが実現されている（特開平１０−３４０８２９号公報参照）。得られた固体電解コンデンサには、導電性ポリマーの保持性や耐熱性の良好なビニロン繊維もしくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維からなるセパレータが用いられている。
【０００６】
一方で近年ハンダ中の鉛が環境に悪影響を及ぼすことから、鉛フリーハンダの導入が進められている。鉛フリーハンダは融点が高く、これに伴ってハンダリフロー温度が従来の１８０℃から２００℃〜２７０℃程度まで上がっており、必然的に固体電解コンデンサの封口ゴムとか金属ケースその他の電子情報機器に使用される各種電子部品の耐熱性を今まで以上に高くすることが必須の要件となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
電解質層として機能性高分子を使用した電解コンデンサ、特には巻回型固体アルミ電解コンデンサを製造しようとした場合、従来の電解質として電解液を使用するアルミ電解コンデンサにおいて用いられているセルロースを原料とするセパレータをそのまま使用することができないという問題がある。これはセパレータ中のセルロースが機能性高分子の重合溶液の含浸、あるいは機能性高分子の重合を阻害するため、ｐ−トルエンスルホン酸第２鉄等の酸化剤と化学反応を起こして酸化剤の酸化作用を損なうばかりか、セパレータの損傷による短絡事故を引き起こすことが原因と考えられる。
【０００８】
このようなセルロースの影響を抑制するため、巻回したコンデンサ素子を熱処理し、セパレータを炭化して使用する試みが行われている。しかしコンデンサ素子中のセパレータを炭化することは工程が複雑になり、使用する部材に耐熱性、耐酸化性が必要である上、炭化により素子の形状が崩れたり、加熱によるストレスからコンデンサのＬＣ（漏れ電流）が増大する弊害があるため、改善が求められている。
【０００９】
特に前記電子情報機器に用いられているマイクロプロセッサの駆動周波数の高速化が著しく、それに伴って消費電力も増大するとともに電圧降下を防止するための供給電力の増大化が求められている。即ち、大電力を短時間で供給することが必要であるため、固体電解コンデンサには従来よりも更に低いＥＳＲ特性が要求される。
【００１０】
高周波域でのＥＳＲの低減を実現するためには、比抵抗の小さい機能性高分子を電解質層として使用することが有効な手段であり、その開発が試みられているが、機能性高分子を含浸・重合させるための生産性が悪い上、該機能性高分子との相性がよいセパレータがないため、このセパレータを開発することが機能性高分子を電解質層として使用する電解コンデンサの課題となっている。
【００１１】
また、セルロース繊維の代わりにガラス繊維を用いたセパレータを使用することも提案されているが、ガラス繊維紙は厚みを薄くすることが困難であり、そのためコンデンサ素子が大きくなったり巻回が難しくなるという問題が生じる。
【００１２】
従来のセルロース繊維を配合したセパレータは、該セパレータの密度をコントロールすることで電解コンデンサの耐電圧の要求に対処している。電解質層に導電性高分子を使用する巻回型アルミ電解コンデンサにおいても導電性高分子とセパレータとの馴染みが良く、ＥＳＲが低いことが必要であり、更に機能性高分子重合用溶液の含浸性とか電解コンデンサの耐電圧、漏れ電流（ＬＣ）対策のため、セパレータの密度をコントロールすることが必要である。
【００１３】
セルロース繊維の場合には、原料の調製時に叩解することでセパレータの密度を０．３〜０．９ｇ／ｃｍ３程度までコントロールすることができるが、合成繊維を用いた湿式不織布では、原料配合によりセパレータの密度がほぼ決まるため、叩解という調製手段でセパレータの密度をコントロールすることが困難である。例えば同じ種類の繊維でセパレータの密度を変化させようとすると、繊維径を違えたり二次加工として熱カレンダーを施すなどの手段が必要になる。しかし何れの手段も重合用溶液の含浸性が悪化したり、ＥＳＲや耐電圧、ＬＣなどのコンデンサ特性を満足しない結果になりやすい。
【００１４】
そのため他方では、ビニロン繊維やＰＥＴ繊維からなる湿式不織布をセパレータに使用した電解コンデンサが提案されている。このような合成繊維を用いる湿式不織布をセパレータに用いる際には、配合する繊維として希望の大きさの繊維径のものを使用し、熱カレンダーなどの二次加工を必要とせず、セパレータの密度を目的の密度に合わせることができれば機能性高分子重合用溶液の含浸性が変化せず、ＥＳＲ特性とＬＣ特性及び耐電圧の良い小型化された電解コンデンサが生産可能になる。
【００１５】
そこで本発明は上記の課題を解消して、繊維径が一定の範囲にある複数種の特定の合成繊維を配合することで湿式不織布の密度をコントロールし、該湿式不織布をセパレータとして用いることによって巻回型アルミ固体電解コンデンサの耐熱性、ＥＳＲ特性、耐電圧、ＬＣ特性及び生産性を高めるとともに高温のハンダリフローにも対応することができる電解コンデンサを提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させ、該セパレータに導電性を有する機能性高分子からなる電解質層を保持させる電解コンデンサにおいて、前記セパレータは、主体繊維として繊維径がともに０．２〜０．７ｄｔｅｘの範囲内にあるポリエチレンテレフタレート繊維とホモアクリル繊維を配合した湿式不織布からなる電解コンデンサを実現している。
【００１７】
また、ホモアクリル繊維に代えて、ナイロン６，６繊維、或いはアラミド繊維を配合した電解コンデンサを提供する。セパレータの密度は０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲内にある。コンデンサ素子に含浸する機能性高分子の重合用溶液として、３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＴ）と酸化剤の混合溶液を使用し、３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＴ）と酸化剤との混合比を、重量比で１：０．５〜１：２．５の範囲とする。更に前記電解質層としての機能性高分子として、ポリピロール，ポリチオフェン，ポリアニリン又はこれらの誘導体の少なくとも１種を使用する。
【００１８】
かかる電解コンデンサは、セパレータの主体繊維として何れも融点が２００℃を超えるポリエチレンテレフタレート繊維とホモアクリル繊維、ナイロン６，６繊維もしくはアラミド繊維を配合したことにより、得られたコンデンサ素子の耐熱性が高くて巻回性に優れ、しかも耐電圧、ＥＳＲ特性、ＬＣ特性を満足するとともに電解質層の保持性、ハンダリフロー後の高周波域でのＥＳＲ特性も優れており、各種電子情報機器に使用した場合でも他の電子部品と同等のリフローが可能となって電子工業分野での汎用性が高くなるという作用が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかる電解コンデンサの各種実施形態を説明する。本発明者はセパレータとして使用する主体繊維と湿式不織布の密度には以下に記す相関があるという知見を得た。即ち、セパレータの主体繊維としてビニロン繊維とかポリエチレンテレフタレート繊維を使用すると、湿式不織布の密度は０．４〜０．５ｇ／ｃｍ３程度まで高くすることができる。しかしながら、ビニロン繊維はハンダリフロー工程の高温でガスが発生することがあり、耐熱性が不十分となる。一方ポリエチレンテレフタレート繊維を使用すると、耐熱性はビニロン紙繊維よりも高くすることができる。しかし、重合用溶液を大きな素子に含浸するためにセパレータの密度を低く、例えば密度を０．４ｇ／ｃｍ３よりも低くしようとすると、素子の巻き取りに必要な強度（好ましくは１．５ｋｇ／１５ｍｍ以上）を保持することができない。そのため、素子の巻き取りを行うためには固体電解コンデンサのセパレータとしては密度の高いものを使わざるを得ない。他方でセパレータの主体繊維としてアクリル繊維やナイロン６，６繊維、アラミド繊維を用いると、湿式不織布の密度は０．２〜０．３ｇ／ｃｍ３と低くなる傾向がある。
【００２０】
図１は本発明で用いるコンデンサ素子の分解斜視図であり、電解質層として機能性高分子を使用する巻回型固体アルミ電解コンデンサは、陽極アルミ箔と陰極アルミ箔との間にセパレータを介在させて巻付け形成することによりコンデンサ素子を作成する。即ち、１はアルミニウム等の弁作用金属でなる陽極電極箔、２は同様な金属でなる陰極電極箔であり、この陽極電極箔１と陰極電極箔２とをセパレータ３を介して巻回し、各電極箔からリード線４，４を導出してコンデンサ素子５を作製する。陽極電極箔１はホウ酸アンモニウム等の水溶液中で電圧を印加して表面に誘電体となる酸化被膜層が形成されており、陰極電極箔２は陽極電極箔１と同様にアルミニウム等からなり、表面にエッチング処理が施されている。リード線４，４はステッチ、超音波溶接等の手段により各陽極電極箔１と陰極電極箔２から導出されている。
【００２１】
陽極電極箔１と陰極電極箔２の寸法は、製造する電解コンデンサの仕様に応じて任意に変更可能であり、セパレータ３は両極電極箔１，２の寸法よりもやや大きい幅寸法のものを用いる。得られたコンデンサ素子５を修復化成した後、このコンデンサ素子５を重合性モノマーと酸化剤と溶媒を混合して調製した混合液内に浸漬し、コンデンサ素子５内で導電性ポリマーの重合反応を発生させ、固体電解質層を形成する。得られたコンデンサ素子５を外装ケースに挿入して固体電解コンデンサを完成する。導電性モノマーとしては化学式１で示されるチオフェン誘導体を挙げることができる。そのなかでも反応性及び電気的特性の良好な３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＴ）が最適である。
【００２２】
【化１】
0004646462.tif 000002
【００２３】
ここでＸはＯ又はＳであり、ＸがＯの時はＡはアルキレン又はポリオキシアルキレン、Ｘの少なくとも一方がＳの時はＡはアルキレン、ポリオキシアルキレン、置換アルキレン、置換ポリオキシアルキレンである。置換基はアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基である。
【００２４】
機能性高分子とは導電性を有して電解コンデンサの電解質層として利用できる特性を有する高分子を指しており、このような特性を有する高分子で有れば使用可能である。具体的にはポリピロール，ポリチオフェン，ポリアニリン又はこれらの誘導体の少なくとも１種を使用することができる。
【００２５】
機能性高分子の重合用溶液は、チオフェンやポリピロールのモノマー溶液と酸化剤の溶液を混合することで調製する。バイエル株式会社のバイトロンＭ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）や、バイトロンＣ（パラトルエンスルホン酸鉄のブタノール溶液）がそれぞれモノマー溶液及び酸化剤溶液として広く使用されている。溶剤としては、イソプロピルアルコール，メタノール，エタノール，ブタノール，アセトンが使用可能である。
【００２６】
重合性モノマーとして３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＴ）を用いた場合はコンデンサ素子５に含浸するＥＤＴとしてはＥＤＴモノマーを用いることができるが、ＥＤＴと揮発性溶媒とを１：０〜１：３の体積比で混合したモノマー溶液を用いても良い。揮発性溶媒としてはペンタン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ギ酸エチル等のエステル類、アセトン等のケトン類、メタノール等のアルコール類、アセトニトリル等の窒素化合物を用いることができるが、中でもメタノール、エタノール、アセトン類が好ましい。酸化剤としてはブタノールやエタノール等のアルコールに溶解したパラトルエンスルホン酸第二鉄、過ヨウ素酸もしくはヨウ素酸の水溶液を用いることができ、酸化剤の溶媒に対する濃度は４０〜５５重量％が好ましい。
【００２７】
上記ＥＤＴと酸化剤との混合比は、重量比で１：０．５〜１：２．５の範囲が好適であり、この範囲以外ではＥＳＲが上昇する。即ち、モノマーに対する酸化剤の量が多すぎると相対的に含浸されるモノマーの量が低下するので、形成されるポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）の量が低下してＥＳＲが上昇する。また、酸化剤の量が少なすぎてもモノマーを重合するのに必要な酸化剤が不足して形成されるＰＥＤＴの量が低下してＥＳＲが上昇する。
【００２８】
混合液をコンデンサ素子５に含浸する方法としては、混合液にコンデンサ素子５を浸漬する方法、混合液を吐出法等によってコンデンサ素子５内に注入する方法がある。コンデンサ素子５を混合液内に浸漬する時間は最低でも５秒間が必要であり、これ以上長時間浸漬しても特性面での弊害は発生しない。
【００２９】
修復化成用の化成液としては、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素ニアンモニウム等のリン酸系の化成液の外、ホウ酸アンモニウム等のホウ酸系の化成液及びアジピン酸アンモニウム等のアジピン酸系の化成液を用いることができる。また、これらの混合液を用いてもよい。中でもリン酸二水素アンモニウムを用いることが好ましい。浸漬時間は５〜１２０分が必要である。
【００３０】
かかる電解コンデンサは、セパレータの主体繊維としてポリエチレンテレフタレート繊維とホモアクリル繊維、ナイロン６，６繊維もしくはアラミド繊維を配合したことにより、何れも融点が２００℃を超える繊維を使用していることからコンデンサ素子の耐熱性が高いという特徴がある。また、使用する合成繊維の繊維径が小さいとセパレータ自体が緻密になり、機能性高分子の重合用溶液の含浸性が悪くなり、該合成繊維の繊維径が大きくなると機能性高分子の重合用溶液の含浸性は良くなるが、セパレータ自体の緻密性が低下するのでコンデンサ素子の耐電圧を高くすることができない。従って合成繊維の繊維径は０．２〜０．７ｄｔｅｘが最適である。
【００３１】
このような繊維径を持つ合成繊維を使用し、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をバインダとして湿式不織布を製造した場合には、合成繊維にＰＥＴ繊維を用いるとセパレータの密度は０．５ｇ／ｃｍ３程度にまで高くすることができる。製造条件をコントロールすれば、湿式不織布の密度を低くすることも可能であるが、例えば密度を０．４ｇ／ｃｍ３よりも低くすると、素子の巻き取りに必要な強度（好ましくは１．５ｋｇ／１５ｍｍ以上）を保持することができない。そのため、固体電解コンデンサのセパレータとしては密度の高いものを使わざるを得ない。一方で合成繊維としてホモアクリル繊維、ナイロン６，６繊維もしくはアラミド繊維を用いると、セパレータの密度は０．２〜０．２５ｇ／ｃｍ３程度になる。酸化剤を含む重合用溶液をセパレータに含浸することになるが、本発明では重合用溶液の溶媒との親和性及び耐酸化剤性の高いＰＥＴ繊維、ホモアクリル繊維、ナイロン６，６繊維、アラミド繊維及びＰＶＡを用いたことにより含浸性は良好であり、酸化剤との反応による短絡等の問題が発生しない。
【００３２】
他方でコンデンサ素子の小型化の要求からセパレータは４０〜５０μｍの厚さが求められており、巻回時に必要な強度（好ましくは１．５ｋｇ／１５ｍｍ以上）を保持しているとともに耐電圧、ＬＣ特性及び機能性高分子の重合用溶液の含浸性を満足するにはセパレータの密度は０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ３ 、更に０．３〜０．４５ｇ／ｃｍ３の範囲内にあることが好ましい。
【００３３】
ＰＥＴ繊維として通常の溶融紡糸方法によって製造したものが使用可能であるが、延伸工程を行わない未延伸のＰＥＴ繊維及びＰＥＴバインダを使用することもできる。更に繊維径が０．２〜０．７ｄｔｅｘ、好ましくは０．３〜０．５ｄｔｅｘの大きさを持つ複数種の合成繊維を配合することでバインダにＰＶＡを用いる湿式不織布の密度を前記０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲に調整することができる。
【００３４】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。先ず陽極電極箔１と陰極電極箔２をセパレータ３を介して巻回し、径寸法が５φ、縦寸法が３ｍｍのコンデンサ素子５を得て、化成液中で修復化成を行った。そして固体電解質層を形成するため、カップ状の容器にＥＤＴと４５％のパラトルエンスルホン酸第二鉄のブタノール溶液を重量比が１：２となるように注入し、混合液を調製した。コンデンサ素子５を該混合液内に１０秒間浸漬し、１２０℃で１時間加熱してコンデンサ素子５内でＰＥＤＴの重合反応を進行させ、固体電解質層を形成した。このコンデンサ素子５を有底筒状のアルミニウムケースに挿入し、開口部を絞り加工によってゴム封口してからエージングを行い、定格電圧１６ＷＶ、定格静電容量３９μＦ、サイズが６．３φ×６．６Ｌの固体電解コンデンサを作製した。以下にセパレータ３の形成方法についての実施例と比較例を説明する。
【００３５】
［セパレータＡ−本発明］
ＰＥＴ繊維（０．３ｄｔｅｘ）４９％，ホモアクリル繊維（０．４ｄｔｅｘ）２１％，ＰＶＡバインダ（１．１ｄｔｅｘ）を配合し、通常の湿式法により不織布を製造した。
【００３６】
［セパレータＢ−本発明］
ＰＥＴバインダ（０．５ｄｔｅｘ）４９％，ホモアクリル繊維（０．４ｄｔｅｘ）２１％，ＰＶＡバインダ（１．１ｄｔｅｘ）を配合し、通常の湿式法により不織布を製造した。密度は０．３８６ｇ／ｃｍ３とした。
【００３７】
［セパレータＣ−本発明］
セパレータＢと同一の材料を用いて通常の湿式法により不織布を製造した。密度は０．４４６ｇ／ｃｍ３とした。ＰＥＴ繊維は抄紙時の温度により軟化するため、抄紙条件により密度を調整することができる。今回の配合では０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ３中の０．３８〜０．４５ｇ／ｃｍ３の範囲でセパレータ３を作製した。
【００３８】
［セパレータＤ−比較例］
ビニロン繊維（０．５ｄｔｅｘ）８０％，ＰＶＡバインダ（１．１ｄｔｅｘ）２０％を配合し、通常の湿式法により不織布を製造した。
【００３９】
［セパレータＥ−比較例］
ＰＥＴ繊維（０．５ｄｔｅｘ）５０％，ＰＥＴバインダ（１．１ｄｔｅｘ）５０％を配合し、通常の湿式法により不織布を製造した。密度は０．４８５ｇ／ｃｍ３である。
【００４０】
［セパレータＦ−比較例］
ＰＥＴ繊維（０．５ｄｔｅｘ）５０％、ＰＥＴバインダ（１．１ｄｔｅｘ）５０％を配合し、通常の湿式法により不織布を製造した。セパレータＥの抄紙条件を変更することで、密度を０．３２２ｇ／ｃｍ３とした。
【００４１】
表１は本発明に係るセパレータＡ，Ｂ，Ｃ及び比較例としてのセパレータＤ，Ｅ，Ｆのセパレータ特性を測定した結果を示している。更に表２により、上記各セパレータを用いて作製した固体電解コンデンサの初期特性とリフロー特性及びサージ特性を示す。なお、素子巻きのＬ寸法は３ｍｍである。表３には、本発明に係るセパレータＡ及び比較例としてのセパレータＥ及びＦを用いて作成した素子巻きのＬ寸法１０ｍｍの固体電解コンデンサの初期特性とリフロー特性及びサージ特性を示す。リフロー試験条件は、ピーク電圧２５０℃以上で３０秒保持し、サージ試験条件はリフロー試験後にサージ電圧１８．４Ｖの充放電を１２０℃の温度条件下で１０００回行った。尚、ＣａＰは静電容量、ＥＳＲは等価直列抵抗、ＬＣは漏れ電流である。
【００４２】
【表１】
0004646462.tif 000003
【００４３】
【表２】
0004646462.tif 000004
【００４４】
【表３】
0004646462.tif 000005
【００４５】
表１から明らかなように、本発明に係るセパレータＡ，Ｂ，Ｃの引張強度はコンデンサ素子を巻回するのに十分な強さを有しており、吸水度もＰＥＴ繊維を用いた比較例としてのセパレータＥよりも大きく、ビニロン繊維を用いたセパレータＤと同等であり、各比較例としてのセパレータと同等以上のモノマーと酸化剤の混合溶液を含浸することにより、セパレータ内に形成される導電性ポリマーの量が増加してコンデンサ素子のＥＳＲを低減することができる。比較例としてのセパレータＦはＰＥＴ繊維を用いて０．３２２ｇ／ｃｍ３と低密度のセパレータを製造した例であるが、強度が０．７ｋｇ／１５ｍｍと弱い。
【００４６】
次に上記したセパレータを使用して製造した実施例及び比較例としての固体電解コンデンサの比較を行う。表２は素子巻きのＬ寸法が３ｍｍと小さなサイズの固体電解コンデンサの例であるが、表２から明らかなように、セパレータＡ，Ｂ，Ｃを使用した実施例１，２，３の固体電解コンデンサのＥＳＲはビニロン繊維を用いたセパレータＤを使用した比較例１に較べて低減しており、ＰＥＴ繊維からなるセパレータＥを用いた比較例２と同等の低ＥＳＲを実現している。低密度のＰＥＴ繊維からなるセパレータＦを用いた比較例３はセパレータの強度が弱く、素子を巻き取ることが出来なかった。また、静電容量、漏れ電流特性及びリフロー特性も良好であり、鉛フリーリフロー条件を満たしている。更にリフロー後のサージ特性も良好であって耐電圧特性に優れた固体電解コンデンサが得られる。
【００４７】
表３は、素子巻きのＬ寸法が１０ｍｍと大きなサイズの固体電解コンデンサの例であるが、表３から明らかなように、セパレータＡを使用した実施例４の固体電解コンデンサのＥＳＲはセパレータＥを用いた比較例４に較べて低減しており、従来の固体電解コンデンサでは得られない低ＥＳＲを実現している。密度の高いＰＥＴ紙は素子のサイズが大きくなると重合用溶液の含浸が悪くなるため、ＥＳＲが高くなるものと考えられる。低密度のＰＥＴ紙からなるセパレータＦを用いた比較例５は、セパレータの強度が弱く、素子を巻き取ることが出来なかった。また、実施例４は静電容量、漏れ電流特性及びリフロー特性も良好であり、鉛フリーリフロー条件を満たしている。更にリフロー後のサージ特性も良好であって耐電圧特性に優れた固体電解コンデンサが得られる。
【００４８】
ビニロン繊維からなるセパレータＤを用いた比較例１は初期のＥＳＲが高く、リフロー試験後の静電容量変化の増大、ＥＳＲと漏れ電流の上昇と全ての特性において良好でない結果となっている。ＰＥＴ繊維からなるセパレータＥを用いた比較例２においては、初期並びにリフロー試験後のＥＳＲと漏れ電流が比較例１よりも低く、鉛フリーリフロー条件も満たしている。しかし、素子のサイズが大きくなると密度の高いＰＥＴ紙では重合用溶液の含浸が不十分であり、密度の低いＰＥＴセパレータでは、強度が弱く巻き取りが困難である。ＰＥＴバインダを用いた実施例２，３はＰＥＴ繊維を用いた実施例１と較べて密度が高く、引張強度も大きくなっている。また、リフロー後の静電容量変化及び漏れ電流が小さく、リフロー特性の良好な固体電解コンデンサが得られている。
【００４９】
また、繊維径が一定の範囲にある複数種の特定の合成繊維を配合することで湿式不織布の密度をコントロールすることが可能であり、従来のように陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて巻付け形成したコンデンサ素子を熱処理した後に炭化して使用する工程は不要であるとともにコンデンサ素子形成後にバインダーを取り除く必要がなく、製作工程が簡易化されるとともに素子形状の崩れとか加熱によるストレスからコンデンサの漏れ電流が増大する惧れは生じない。
【００５０】
本発明に係るセパレータＡ，Ｂ，Ｃの密度は０．２５〜０．５ｇ／ｃｍ３の範囲にある。セパレータＡ，Ｂ，Ｃを用いた実施例１，２，３から分かるように、ＰＥＴ繊維とホモアクリルとＰＶＡの混抄紙は密度が変わっても、固体電解コンデンサのＥＳＲはほぼ一定である。このことから、素子巻きのＬ寸法（即ち、セパレータの幅）に応じて、重合用溶液の含浸と巻き取りの生産性に最適な密度のセパレータを選定することができる。尚、各実施例のセパレータはバインダとしてＰＶＡを用いているため、コンデンサ素子の巻回時には引張強度を高く保持することができて、その後の修復化成等の工程でＰＶＡが溶解してセパレータの密度が小さくなり、その結果として導電性ポリマーの保持量が増大してコンデンサ素子のＥＳＲをより低減することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によればセパレータが、繊維径が一定の範囲にある複数種の特定の合成繊維を配合した湿式不織布でなり、主体繊維として融点が２００℃を超えるポリエチレンテレフタレート繊維とホモアクリル繊維、ナイロン６，６繊維もしくはアラミド繊維を配合したことにより、得られたコンデンサ素子の耐熱性が高くて巻回性にも優れ、しかも耐電圧、ＥＳＲ特性、ＬＣ特性を満足するとともに電解質層の保持性、ハンダリフロー後の高周波域でのＥＳＲ特性を満足することができる。特に鉛フリーハンダを導入したことによってハンダリフロー温度が高くなっても耐熱性及び特性上の問題が生じないので、従来のハンダに用いられている鉛による環境への悪影響をなくすことができる。
【００５２】
また、繊維径が一定の範囲にある複数種の特定の合成繊維を配合することで湿式不織布の密度をコントロールすることが可能であり、従来のように陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて巻付け形成したコンデンサ素子を熱処理した後に炭化して使用する工程は不要であるとともにコンデンサ素子形成後にバインダーを取り除く必要がなく、製作工程が簡易化されるとともに素子形状の崩れとか加熱によるストレスからコンデンサの漏れ電流が増大する惧れは生じない。
【００５３】
本発明で採用したセパレータはセパレータ自体の強度が大きくて巻回性と生産性にも優れている。そのため、面実装品に使用した場合でも製品の膨張現象が発生せずに他の電子部品と同等のリフローが可能であって、各種の電子機器に使用される電解コンデンサの耐熱性も高くなるため、電子工業分野での汎用性が高いという効果が得られる。
【００５４】
従って本発明によれば電解コンデンサの小型化に対応できるように薄く、炭化しなくてもセパレータに対する機能性高分子の重合溶液の含浸性がよく、機能性高分子の重合を阻害しないことにより、耐熱性、ＥＳＲ特性、耐電圧、ＬＣ特性及び生産性を高めた電解コンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いるコンデンサ素子の分解斜視図。
【符号の説明】
１…陽極電極箔
２…陰極電極箔
３…セパレータ
４…リード線
５…コンデンサ素子
整理番号  Ｐ３３１５
【図１】
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