(57)【要約】【課題】  静電容量特性の良好な固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】  本発明の固体電解コンデンサは、陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレータを介して巻回するとともに、導電性ポリマーをセパレータで保持したコンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサにおいて、陰極電極箔として表面にＩＴＯからなる皮膜を形成したエッチング箔、プレーン箔等のアルミニウム箔を用いているので、ＩＴＯの良好な導通性によって、静電容量、ＥＳＲ特性が良好である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレータを介して巻回するとともに、導電性ポリマーをセパレータで保持したコンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサにおいて、陰極電極箔として表面にＩＴＯからなる皮膜を形成したアルミニウム箔を用いた固体電解コンデンサ。
【請求項２】
アルミニウム箔がエッチング箔、またはプレーン箔であることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
アルミニウム箔が表面に化成皮膜を形成したエッチング箔、または表面に化成皮膜を形成たプレーン箔であることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】
導電性ポリマーが３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤の化学重合によって形成したポリエチレンジオキシチオフェンである請求項１ないし３記載の固体電解コンデンサ。
【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にかかり、特に導電性ポリマーを電解質に用いた固体電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサは、タンタル、アルミニウム等の弁作用金属からなるとともに微細孔やエッチングピットを備える陽極電極の表面に、誘電体となる酸化皮膜層を形成し、この酸化皮膜層から電極を引き出した構成からなる。そして、酸化皮膜層からの電極の引出しは、導電性を有する電解質層により行っている。したがって、電解コンデンサにおいては電解質層が真の陰極を担うことになる。このような真の陰極として機能する電解質層は、酸化皮膜層との密着性、緻密性、均一性などが求められる。特に、陽極電極の微細孔やエッチングピットの内部における密着性が電気的な特性に大きな影響を及ぼしており、従来数々の電解質層が提案されている。
【０００３】
ところで、近年、電子機器のデジタル化、高周波化に伴い、小型大容量で高周波領域でのインピーダンスの低いコンデンサが要求されている。
【０００４】
これらの要求に対して、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電解コンデンサによって、小型大容量を実現することができる。そして、低インピーダンスに対しては、電解質として固体電解質を用いることで対応することができる。このような固体電解質としては、７、７、８、８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体、ポリピロール、ポリチオフエン等の高導電性を有する導電性ポリマーが知られている。そして、現在では反応速度が緩やかで、かつ陽極電極の酸化皮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）に着目し（特許文献１参照）、その結果、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、モノマーと酸化剤とを含浸し、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ポリエチレンジオキシチオフェン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（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平２−１５６１１号公報
【特許文献２】特開平１０−３４０８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、電子情報機器はデジタル化され、さらにこれらの電子情報機器の心臓部であるマイクロプロセッサの駆動周波数の高速化が進んでいる。これに伴って、消費電力の増大化が進み、発熱による信頼性の問題が顕在化してきたため、その対策として駆動電圧の低減化が図られてきた。
【０００６】
上記駆動電圧の低減化を図るため、マイクロプロセッサに高精度な電力を供給する電源の出力側コンデンサには、ＥＳＲの低いコンデンサが多数用いられている。このような低ＥＳＲ特性を有するコンデンサとして、上述したような固体電解コンデンサが用いられている。
【０００７】
しかしながら、マイクロプロセッサの駆動周波数の高速化は著しく、それに伴って消費電力がさらに増大し、コンデンサからの供給電力のさらなる増大化が求められ、このために固体電解コンデンサには大容量化が要求されている。
【０００８】
そこで、本発明は、前述のような問題点を解決するために、静電容量の高い固体電解コンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレータを介して巻回するとともに、導電性ポリマーをセパレータで保持したコンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサにおいて、陰極電極箔として表面にＩＴＯからなる皮膜を形成したアルミニウム箔を用いている。
【００１０】
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）とは酸化 インジウム Ｉｎ2Ｏ3中に酸化 スズ ＳｎＯ2をドープしたインジウム ・スズ 酸化 物であり、高導電性、高透過率を有する。
【００１１】
本発明の固体電解コンデンサについて説明する。アルミニウム等の弁作用金属からなり表面に酸化皮膜層が形成された陽極電極箔と、陰極電極箔とを、セパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する。そして、このコンデンサ素子のセパレータに導電性ポリマーを保持している。
【００１２】
陽極電極箔は、アルミニウム等の弁作用金属からなり、陽極電極箔の表面には、アジピン酸アンモニウム等の水溶液中で電圧を印加して誘電体となる酸化皮膜層を形成している。陰極電極箔は、陽極電極箔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ものを用いる。
【００１３】
陽極電極箔及び陰極電極箔にはそれぞれの電極を外部に接続するための陽極引出し手段、陰極引出し手段が、ステッチ、超音波溶接等の公知の手段により接続されている。これらの電極引出し手段は、巻回したコンデンサ素子の端面から導出される。
【００１４】
コンデンサ素子は、上記の陽極電極箔と陰極電極箔とを、セパレータを間に挟むようにして巻き取って形成している。両極電極箔の寸法は、製造する固体電解コンデンサの仕様に応じて任意であり、セパレータも両極電極箔の寸法に応じてこれよりやや大きい幅寸法のものを用いればよい。
【００１５】
このコンデンサ素子内に導電性ポリマーを形成するが、導電性ポリマーとしてポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）を用いると、大容量、低ＥＳＲ特性を有する固体電解コンデンサを得ることができるので好適である。このＰＥＤＴは、モノマーである３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＴ）を酸化剤であるｐ−トルエンスルホン酸第二鉄で重合させて得ることができる。重合はＥＤＴまたはＥＤＴ溶液と酸化剤溶液をコンデンサ素子に注入して加熱して行うこともできるし、ＥＤＴと酸化剤の混合液をコンデンサ素子に注入、または混合液にコンデンサ素子を浸漬して含浸し加熱して行うこともできる。
【００１６】
そして、この導電性ポリマーを形成したコンデンサ素子を有底筒状の金属ケースに収納し、封口ゴムで加締め封止して固体電解コンデンサが形成される。
【００１７】
ここで、本発明においては、陰極電極箔として、表面にＩＴＯからなる皮膜を形成したアルミニウム箔を用いる。ＩＴＯからなる皮膜の形成方法はスプレー熱分解法、ＣＶＤ法等の化学的成膜法と電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の物理的成膜法が挙げられる。中でもスパッタリング法が大面積化が容易でかつ高性能の膜が得られる成膜法であるので好ましい。
【００１８】
スパッタリング法によりＩＴＯ からなる皮膜を形成する場合、金属インジウムおよび金属スズからなる合金ターゲットあるいは酸化インジウムと酸化スズからなる複合酸化物ターゲットをスパッタリングターゲットとして用い、通常のスパッタリング法により形成することができる。
【００１９】
アルミニウム箔としては、エッチング箔、またはプレーン箔、さらには表面に化成皮膜を形成したエッチング箔、または表面に化成皮膜を形成したプレーン箔を用いることができる。中でもプレーン箔を用いるとエッチング箔に比べてエッチング部がない分、箔厚を小さくすることができ、箔面積を拡大して静電容量を増大することができる。またこれらのアルミニウム箔に化成皮膜を形成すると導電性ポリマーのアルミニウム箔への密着性が向上するためと思われるが、ＥＳＲが低減する。
【００２０】
以上の固体電解コンデンサにおいては、陰極箔の表面に形成したＩＴＯの比電気抵抗が低いので、導電性ポリマーと陰極箔が導通状態となって、コンデンサの合成容量が最大となり、静電容量が増大となる。さらに、ＩＴＯと導電性ポリマーとの接着性が良好なので、ＥＳＲが低減する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレータを介して巻回するとともに、導電性ポリマーをセパレータで保持したコンデンサ素子を備えた固体電解コンデンサにおいて、陰極電極箔として表面にＩＴＯからなる皮膜を形成したアルミニウム箔を用いているので、静電容量特性、ＥＳＲ特性が良好である。
【実施例】
【００２２】
次に本発明の固体電解コンデンサについて具体的に説明する。
陽極電極箔及び陰極電極箔は、弁作用金属、例えばアルミニウム、タンタルからなり、その表面には予めエッチング処理が施されて表面積が拡大されている。陽極電極箔については、更に化成処理が施され、表面に酸化アルミニウムからなる酸化皮膜層が形成されている。この陽極電極箔及び陰極電極箔を、セパレータを介して巻回し、コンデンサ素子を得る。
【００２３】
次いで、コンデンサ素子に、ＥＤＴと酸化剤とを含浸する。酸化剤は、ｐ−トルエンスルホン酸第二鉄のブタノール溶液を用い、１５０℃、１時間加熱重合して、導電性ポリマーであるＰＥＤＴを生成する。
【００２４】
このようにして陽極電極箔と陰極電極箔の間に介在したセパレータに導電性ポリマー層が形成されたコンデンサ素子は、有底筒状のケースに収納され、ブチルゴムからなる封口ゴムで封止して固体電解コンデンサを形成する。定格は２．５ＷＶ−８２０μＦである。
【００２５】
ここで、実施例１として０．５μｍのＩＴＯ皮膜を形成した５０μｍのエッチング箔を、実施例２として０．５μｍのＩＴＯ皮膜を形成した３０μｍのプレーン箔を、実施例３として０．５μｍのＩＴＯ皮膜を形成した５０μｍの２Ｖ化成エッチング箔を、実施例４として０．５μｍのＩＴＯ皮膜を形成した３０μｍの２Ｖ化成プレーン箔を陰極箔として用いた。
【００２６】
また、比較例１として、０．３μｍの窒化チタン皮膜を形成した５０μｍのエッチング箔、比較例２として、０．３μｍの窒化チタン皮膜を形成した５０μｍの２Ｖ化成エッチング箔を用いた。
【００２７】
次に、これらの固体電解コンデンサの初期特性を（表１）に示す。
【００２８】
(表１)
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│                │静電容量（μＦ )│ ＥＳＲ（ｍΩ） │
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│    実施例１    │      854       │      7.3       │
├────────┼────────┼────────┤
│    実施例２    │      927       │      6.6       │
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│    実施例３    │      853       │      5.3       │
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│    実施例４    │      923       │      6.5       │
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│    比較例１    │      849       │      10.8      │
├────────┼────────┼────────┤
│    比較例２    │      849       │       8        │
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【００２９】
以上のように、実施例は比較例に比べて、静電容量、ＥＳＲ共に良好である。