(57)【要約】【課題】酸化剤溶液中の水分含有率を一定範囲内とすることにより、ＥＳＲ特性を安定させる。【解決手段】モノマーと酸化剤溶液の混合液をコンデンサ素子2に含浸させ、モノマーと酸化剤を重合反応させてコンデンサ素子2内に固体電解質層を形成する工程を有する固体電解コンデンサの製造方法に於いて、酸化剤溶液の水分含有率は、０.５ｗｔ％以上で５.０ｗｔ％以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に固体電解質層が形成されたコンデンサ素子(２)を具え、
モノマーと酸化剤溶液の混合液をコンデンサ素子(２)に含浸させ、モノマーと酸化剤を重合反応させてコンデンサ素子(２)内に固体電解質層を形成する工程を有し、酸化剤溶液の水分含有率が５.０ｗｔ％以下である固体電解コンデンサの製造方法に於いて、
酸化剤溶液の水分含有率は、０.５ｗｔ％以上であ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】
酸化剤溶液の溶媒は、ブチルアルコール、プロピルアルコール、エチルアルコールの何れかの単体物、又はこれらの混合物である請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
酸化剤はスルホン酸系金属塩である請求項１又は２に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
固体電解質は、ＴＣＮＱ錯塩、又は導電性高分子である請求項１乃至３の何れかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
コンデンサ素子(２)は、陽極箔(４)と陰極箔(５)と巻き取って形成される請求項１乃至４の何れか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】
図１は、従来の固体電解コンデンサ(１)のコンデンサ素子(２)の分解斜視図であり、図２は、従来の固体電解コンデンサ(１)の断面正面図である(例えば、特許文献１参照)。
これは、上面が開口したアルミニウム製のケース(３)内に、コンデンサ素子(２)を収納して、ゴム製のパッキング(30)にてケース(３)の開口を封止している。ケース(３)の上端部をカールしてパッキング(30)を固定している。陽極箔(４)と陰極箔(５)からは一対のリードタブ(25)(25)が引き出され、該リードタブ(25)(25)からリード線(21)(21)が延びている。リードタブ(25)(25)は、パッキング(30)を貫通している。
コンデンサ素子(２)は、図１に示すように、誘電体酸化被膜を形成したアルミニウム箔である陽極箔(４)と、アルミニウム箔である陰極箔(５)とを、紙等の絶縁体であるセパレータ(６)を介してロール状に巻回して構成される。コンデンサ素子(２)の内部には、固体電解質層が形成され、固体電解質は、具体的にはＴＣＮＱ錯塩、又はポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子である。
【０００３】
固体電解コンデンサ(１)は、以下の手順で形成される。以下の記載では、固体電解質として、導電性高分子を例示するが、ＴＣＮＱ錯塩であってもよい。
先ず、陽極箔(４)と、陰極箔(５)とを、セパレータ(６)を介してロール状に巻く。陽極箔(４)は誘電体酸化被膜が形成されたアルミニウムシートから切り出されて形成されるのが普通であるから、該陽極箔(４)の端面には、誘電体酸化被膜が形成されていない。従って、コンデンサ素子(２)に再度の化成処理を施して、陽極箔(４)の端面に、誘電体酸化被膜を形成する。以下、この化成処理を切り口化成と呼ぶ。この後、コンデンサ素子(２)を熱処理して、誘電体酸化被膜を安定させる。
次に、チオフェン等のモノマーを、アルコール溶媒に溶かすとともに、金属塩等の酸化剤を加えて電解液を作り、コンデンサ素子(２)を該電解液内に浸漬する。加熱して熱重合反応を起こさせ、コンデンサ素子(２)内に導電性高分子層を生成する。出願人は以前、アルコール溶媒の水分含有率を５.０ｗｔ％以下とすることを提案している(例えば、特許文献２参照)。
該高分子が導電性を持つのは、酸化剤の陰イオンが高分子構造内にドーパントとして取り込まれ、ポーラロンやバイポーラロンが形成されるためである。尚、ポリチオフェンを導電性高分子として用いる固体電解コンデンサは、周知であるが、高分子材料として、ピロール、アニリンを用いてもよい。
この後、コンデンサ素子(２)をケース(３)に入れて、パッキング(30)にてケース(３)の開口を封止する。ケース(３)の上端部をカールしてパッキング(30)を固定する。リード線(21)に座板(31)を挿入した後に、リード線(21)を外向きに折曲する。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１６８８５１号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モノマーと酸化剤溶液の混合液にコンデンサ素子(２)を浸漬して作成する固体電解コンデンサでは、ＥＳＲ(等価直列抵抗)特性のバラ付きが大きい問題があった。即ち、酸化剤溶液中の溶媒の水分含有率が多いと、熱重合反応速度が遅くなる。逆に少なすぎると、熱重合反応が早くなりすぎ、コンデンサ素子(２)に電解液を十分に含浸させることができない。特に熱重合反応の速度が早いと、高分子の分子鎖の接合が乱雑になる。即ち、酸化剤溶液中の水分含有率が多すぎても少なすぎても、生成すべき導電性高分子層の抵抗値が安定しない結果となる。
本願の目的は、酸化剤溶液中の水分含有率を一定範囲内とすることにより、ＥＳＲ特性を安定させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
モノマーと酸化剤溶液の混合液をコンデンサ素子(２)に含浸させ、モノマーと酸化剤を重合反応させてコンデンサ素子(２)内に固体電解質層を形成する工程を有する固体電解コンデンサの製造方法に於いて、
酸化剤溶液の水分含有率は、０.５ｗｔ％以上で５.０ｗｔ％以下である。
【発明の効果】
【０００７】
出願人の実験では後記の如く、酸化剤溶液の水分含有率を、０.５ｗｔ％以上で５.０ｗｔ％以下とすることにより、導電性高分子層の抵抗値が安定させることができる。これにより、ＥＳＲ特性を小さくし、且つ安定させることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一例を図を用いて詳述する。
固体電解コンデンサ(１)の全体形状は、図１に示す従来品と同様である。コンデンサ素子(２)は、誘電体酸化被膜を形成したアルミニウム箔である陽極箔(４)と、アルミニウム箔である陰極箔(５)を、絶縁体であるセパレータ(６)を介してロール状に巻回し、テープ(26)で止めて構成される。コンデンサ素子(２)の内部には、固体電解質層、具体的には、ＴＣＮＱ錯塩、又はポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフラン等の導電性高分子の層が形成されている。
【０００９】
固体電解コンデンサ(１)は、以下の手順で形成される。本例では、酸化剤溶液の溶媒の水分含有率に特徴がある。先ず、リードタブ(25)(25)を取り付けた陽極箔(４)と陰極箔(５)とを、セパレータ(６)を介してロール状に巻く。切り口化成を行い、コンデンサ素子(２)を２８０℃にて熱処理して、誘電体酸化被膜を安定させる。
【００１０】
次に、３，４−エチレンジオキシチオフェン等のモノマーと、酸化剤(ｐ−トルエンスルホン酸鉄(第２鉄))溶液の混合液に、コンデンサ素子(２)を浸漬する。酸化剤の溶媒には、後記のアルコールが使用される。
コンデンサ素子(２)の内部に、導電性高分子層を形成した後に、該コンデンサ素子(２)をケース(３)に入れ、パッキング(30)にてケース(３)の開口を封止する。ケース(３)の上端部をカールしてパッキング(30)を固定する。リード線(21)に座板(31)を挿入した後に、リード線(21)を外向きに折曲する。
【００１１】
出願人は、アルコール溶媒として、ブチルアルコール(ＢｕＯＨ)、プロピルアルコール(ＰｒＯＨ)、エチルアルコール(ＥｔＯＨ)を用意し、夫々について水分含有率が０.３、０.５、２.０、５.０、７.０ｗｔ％のものを準備した。これらを用いて混合液を作り、固体電解コンデンサ(１)を作成し、初期電気的特性を測定した。尚、各酸化剤溶液の酸化剤濃度は何れも４０ｗｔ％である。
初期電気的特性は、静電容量(Ｃａｐ、単位：μＦ)、誘電正接(tanδ、単位％)、等価直列抵抗(ＥＳＲ、単位：ｍΩ)、漏れ電流(ＬＣ、単位：μＡ)について測定しており、何れも２０ヶの平均値である。理想的なコンデンサでは、電流は電圧よりも９０度位相が進むが、実際には遅れを生じる。この遅れた角度δを誘電損角と呼び、一般に誘電正接(tanδ)で示す。
試作した固体電解コンデンサ(１)は、定格電圧４Ｖで、静電容量１５０μＦであり、ケース(３)の外径が６.３ｍｍ、高さが６.０ｍｍである。静電容量及び誘電正接は、１２０Ｈｚ、等価直列抵抗は１００ｋＨｚにて交流電圧を印加して測定した。
また、漏れ電流は、定格電圧を印加して、２分後の値を測定した。初期電気的特性の結果を表１に示す。実施例１−９は、アルコール溶媒の水分含有率が０.５−５.０ｗｔ％である。これに対し、比較例は比較例１、４、７がアルコール溶媒の水分含有率が０.３ｗｔ％、比較例２、５、８が水分含有率が７.０ｗｔ％、比較例３、６、９が水分含有率が１０ｗｔ％である。
【表１】
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【００１２】
表１の結果から判るように、酸化剤溶液の水分含有率を、０.５ｗｔ％以上で５.０ｗｔ％以下とすることにより、導電性高分子層の抵抗値を安定させることができる。これにより、ＥＳＲ特性を小さくし、且つ安定させることができた。
アルコール溶媒は、ブチルアルコール、プロピルアルコール、エチルアルコールを単体で用いたが、これらを混合して用いてもよい。
上記例の実験では、アルコール溶媒の水分含有率を最低０.３ｗｔ％とした。これは、水分含有率が０.３ｗｔ％未満のアルコールはコストが高く、たとえ良好な実験結果が得られたとしても、コンデンサの製造に使用すると、製造コストが掛かるからである。また、沸点が水以下のアルコールでは、アルコール中から完全に水分を除去するのは困難である。従って、アルコール溶媒の水分含有率を最低０.３ｗｔ％として、実験した。
【００１３】
尚、固体電解コンデンサには、上記の如く、陽極箔(４)と陰極箔(５)とを巻き取った所謂巻回型のコンデンサの他に、図３に示すように、チップ型のものがある。
このチップ型のコンデンサは、コンデンサ素子(２)に、リードフレーム(９)(90)が取り付けられ、該コンデンサ素子(２)は合成樹脂製のハウジング(７)にて覆われる。リードフレーム(９)(90)はハウジング(７)の周面に沿って折曲される。
コンデンサ素子(２)は、弁金属からなる陽極体(20)の一端部から陽極リード(22)を突出し、該陽極体(20)の周面に、誘電体酸化被膜(23)を形成している。該誘電体酸化被膜(23)上に、陰極層(８)を形成している。陰極層(８)は、固体電解質層(80)、カーボン層(81)、銀ペースト層(82)を具えている。前記リードフレーム(９)(90)は、夫々銀ペースト層(82)及び陽極リード(22)に取り付けられる。ここで、弁金属とは、電解酸化処理により極めて緻密で耐久性を有する誘電体酸化被膜が形成される金属を指し、Ａｌ(アルミニウム)、Ｔａ(タンタル)、Ｔｉ(チタン)、Ｎｂ(ニオブ)等が該当する。また、コンデンサ素子(２)は複数枚のアルミニウム箔を重ねて形成してもよい。
かかるチップ型のコンデンサの固体電解質層(80)を形成する際にも、本例のアルコール溶媒の水分含有率を０.５−５.０ｗｔ％に設定することにより、ＥＳＲ特性を安定させることができる。
【００１４】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば、ケース(３)の上面開口は、エポキシ樹脂で塞いでも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の固体電解コンデンサのコンデンサ素子の分解斜視図である。
【図２】従来の固体電解コンデンサの断面正面図である。
【図３】別の固体電解コンデンサの断面正面図である。
【符号の説明】
【００１６】
(２)  コンデンサ素子
(４)  陽極箔
(５)  陰極箔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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