(57)【要約】【課題】従来品より漏れ電流が低く、電気特性の安定した巻回型固体電解コンデンサを製造するための方法を提供すること。【解決手段】本発明の方法は、陽極箔１と陰極箔３とをセパレータ２を介して巻回して成る巻回体４に導電性高分子を保持させた構成のコンデンサ素子を準備する準備工程と、次いで当該コンデンサ素子を外装ケースに収納する収納工程とを含む巻回型固体電解コンデンサの製造方法において、前記準備工程後で、かつ前記収納工程前と前記収納工程後に、エージング処理を行い、前記収納工程の前に行うエージング処理を、前記巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度未満の温度雰囲気下で行い、前記収納工程の後に行うエージング処理を前記巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度を超える温度雰囲気下で行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回して成る巻回体に導電性高分子を保持させた構成のコンデンサ素子を準備する準備工程と、次いで当該コンデンサ素子を外装ケースに収納する収納工程とを含む巻回型固体電解コンデンサの製造方法において、
前記準備工程後で、かつ前記収納工程前と、前記収納工程後に、エージング処理を行い、前記収納工程の前に行うエージング処理を、前記巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度未満の温度雰囲気下で行い、前記収納工程の後に行うエージング処理を前記巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度を超える温度雰囲気下で行うことを特徴とする巻回型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記収納工程の前に行うエージング処理を、前記巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度に対して−２５℃以上で−５℃以下の範囲の温度雰囲気下で行い、前記収納工程の後に行うエージング処理を前記巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度に対して＋５℃以上で＋５５℃以下の範囲の温度雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１に記載の巻回型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記収納工程の前に行うエージング処理を、前記巻回型固体電解コンデンサの定格電圧の０．７５〜１．３倍の電圧を、前記陽極箔と前記陰極箔との間に少なくとも１回印加することにより行うことを特徴とする請求項１または２に記載の巻回型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
前記収納工程の後に行うエージング処理を、前記巻回型固体電解コンデンサの定格電圧の０．７５〜１．３倍の電圧を、前記陽極箔と前記陰極箔との間に少なくとも１回印加することにより行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の巻回型固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記導電性高分子が、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンおよびポリエチレンジオキシチオフェンからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の巻回型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、巻回型固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解コンデンサは、アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用金属からなる、エッチングピットや微細孔を持つ陽極電極の表面上に誘電体となる酸化皮膜層を形成した後、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。
このように形成した電解質層が真の陰極であり、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、従来から種々の方法により電解質層を形成することが提案されている。
【０００３】
中でも、固体電解コンデンサは、高周波領域でインピーダンス特性を改善するために、イオン伝導性であ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ある。例えば、かかる固体電解質として７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体を用い、このＴＣＮＱ錯体を熱溶融して陽極電極に浸漬、塗布し、固体電解質層を形成したもの（特許文献１）や、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たもの（特許文献２）が公知である。
【０００４】
ところで、かかる固体電解コンデンサに関し、その漏れ電流を低くするために、所定の条件下で、当該電解コンデンサの両電極間に所定の電圧を適切な時間だけ印加することによるエージング処理がなされるのが一般的である。
ここで、特にＰＥＤＴを固体電解質とした固体電解コンデンサについては、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（特許文献３、特許文献４等）。
【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】
【０００５】
例えば、ＰＥＤＴを固体電解質とした固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子を外装ケースに収納した後に、高温下で定格電圧より高い電圧を製品に印加するエージング方法が種々検討されている。
しかし、このような方法では、次のような種々の問題があった。すなわち、エージング初期に大電流が製品に流れてしまい、発熱が大きくなり、製品がエージングのための設定温度以上になってしまうことがあった。また、高温によるガスの発生により、製品の電気特性、特に静電容量やＥＳＲが劣化してしまうことがあった。さらに、ショートパンクが発生したり、漏れ電流が絞れない等の問題が生じることがあった。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決し、漏れ電流が低く、電気特性の安定した巻回型固体電解コンデンサの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち、本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してなる巻回体に導電性高分子を保持させた構成のコンデンサ素子を準備する準備工程と、次いで当該コンデンサ素子を外装ケースに収納する収納工程とを含む固体電解コンデンサの製造方法において、前記収納工程の前と後に、エージング処理を行い、前記収納工程の前に行うエージング処理を、前記巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度未満の温度雰囲気下で行い、前記収納工程の後に行うエージング処理を前記巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度を超える温度雰囲気下で行うことを特徴とする。
ここで、本明細書中において、固体電解コンデンサの連続使用が可能な最高周囲温度を、当該固体電解コンデンサの「カテゴリ上限温度」と規定するものとする。かかる最高周囲温度は、一般的に、製造メーカ等により、実用に供される固体電解コンデンサの品質保証試験の際に、当該最高周囲温度で当該固体電解コンデンサに定格電圧を一定時間印加する等により決定され、例えば、８５℃、１０５℃、１２５℃等の温度が最高周囲温度として保証される。
【０００８】
本発明では、コンデンサ素子の外装ケース収納後におけるエージング処理に加えて、前記コンデンサ素子を外装ケースに収納する前にもエージング処理を行っている。具体的には、前記収納工程の前に行うエージング処理（以下、「前エージング処理」と称する）を、最終製品の巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度未満の温度雰囲気で行い、前記コンデンサ素子を外装ケースに収納する後に行うエージング処理（以下、「後エージング処理」と称する）を、最終製品の巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度を超える温度雰囲気で行っている。このため、エージング時に生じる過度の温度上昇を抑制することができ、ひいては、得られる巻回型固体電解コンデンサにおいて、漏れ電流の上昇を低減することができる。さらに、静電容量の低下を抑制するとともに、ＥＳＲも低減することができる。
【０００９】
ここで、前記コンデンサ素子に対して前エージング処理を、最終製品の巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度に対して−２５℃以上で−５℃以下の範囲の温度雰囲気下で行い、かつ、後エージング処理を、当該巻回型固体電解コンデンサのカテゴリ上限温度に対して＋５℃以上で＋５５℃以下の範囲の温度雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、漏れ電流が低減され、かつ静電容量、ＥＳＲ特性も改善された、優れた電気特性の巻回型固体電解コンデンサを得ることができる。
【００１０】
前エージング処理および後エージング処理はいずれも、最終製品の巻回型固体電解コンデンサの定格電圧の０．７５〜１．３倍の電圧を、前記陽極箔と前記陰極箔との間に少なくとも１回印加することにより行うことが好ましい。電圧の印加を複数回行う場合、上記した電圧の範囲内で同じ大きさの電圧を印加しても、異なる大きさの電圧を印加してもよい。
特に、前エージング処理において、最終製品の巻回型固体電解コンデンサの定格電圧の０．７５〜１．３倍の電圧を印加することにより、ケースに収納する前に予め漏れ電流を絞ることができ、大電流の発生を抑制して製品の発熱を抑えることができる。このため、製品の温度が過度に高まることがなく、エージング時のショートパンクを抑えることができ、その結果、電気特性の安定した漏れ電流の低い巻回型固体電解コンデンサを得ることができる。
【００１１】
エージング処理を行う時間は、前エージング処理および後エージング処理のいずれについても、最終製品の漏れ電流を確実に低減し、かつ、優れた電気特性を確保するために適宜調節できるが、例えば、前エージング処理および後エージング処理を各々２０分〜１２０分間行うことにより、漏れ電流が低減され、優れた電気特性を有する巻回型固体電解コンデンサを得ることができる。
また、前エージング処理および後エージング処理はいずれも、通常の方法により、例えば市販のエージング装置を用いる等して、適切に行うことができる。
【００１２】
本発明の製造方法は、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回してなる巻回体に導電性高分子を保持させた構成のあらゆる巻回型の固体電解コンデンサ素子に対して適用することができる。
また、前記導電性高分子としては、固体電解質層のために通常使用されるあらゆるものを使用できるが、特に、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンおよびポリエチレンジオキシチオフェンから成る群から選択される少なくとも１種を好適に使用できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ショートパンクが少なく、漏れ電流が低く、電気特性の安定した巻回型固体電解コンデンサを製造することができる。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明の実施例について説明する。
図１は、実施例で使用するコンデンサ素子を構成する巻回体の分解斜視図である。
[実施例１]
まず、アルミニウム等の弁作用金属から成る陽極電極箔１の表面をエッチングにより粗面化後、酸化皮膜層を形成すると共に、同様に、陰極電極箔３の表面をエッチングにより粗面化し、その後、陽極電極箔１および陰極電極箔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、カテゴリ上限温度１０５℃、定格電圧２５Ｖの固体電解コンデンサ用の巻回体４を作製した。
次いで、この巻回体４に対し、アジピン酸アンモニウム水溶液中で電圧を印加する素子化成処理を行い、素子化成処理後の巻回体に、重合前処理として熱処理を行った。
【００１５】
こうして得られた重合前処理後の巻回体をｐ−トルエンスルホン酸鉄溶液に浸漬後、１００℃で３０分間加熱し乾燥させた。この後、エチレンジオキシチオフェンモノマーの溶媒（エタノール）による希釈液にこの巻回体を浸漬して引き上げた後、１００℃で６０分間加熱してモノマーを化学重合により重合させてＰＥＤＴとして巻回体に保持させて、コンデンサ素子を得た。
その後、得られたコンデンサ素子に対して、９５℃（カテゴリ上限温度−１０℃）雰囲気下で３０分間２５Ｖ（定格電圧の１．０倍）の電圧を印加してエージング処理（前エージング処理）を行った後、コンデンサ素子を有底筒状の外装ケースに収納し、次いで開口部をゴムパッキング等により密封した後、１２５℃雰囲気下（カテゴリ上限温度＋２０℃）で６０分間２９Ｖ（定格電圧の１．１６倍）の電圧を印加してエージング処理（後エージング処理）を行い、巻回型固体電解コンデンサを作製した。
【００１６】
[実施例２〜５]
前エージング処理の温度雰囲気を、表１の第１欄に示すように各々変更した以外は、実施例１と同様の方法でエージング処理を行い、実施例２〜５の巻回型固体電解コンデンサを作製した。
[実施例６〜１０]
後エージング処理の温度雰囲気を表１の第２欄に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法でエージング処理を行い、実施例６〜１０の巻回型固体電解コンデンサを作製した。
【００１７】
[実施例１１〜１６]
前エージング処理の電圧を表１の第１欄に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法でエージング処理を行い、実施例１１〜１６の巻回型固体電解コンデンサを作製した。
[実施例１７〜２２]
後エージング処理の電圧を表１の第２欄に示すように変更した以外は、実施例１と同様の方法でエージング処理を行い、実施例１７〜２２の巻回型固体電解コンデンサを作製した。
【００１８】
[実施例２３]
後エージング処理を、３０分間２５Ｖの電圧を印加し、次いで３０分間２９Ｖの電圧を印加することにより行った以外は、実施例１と同様の方法でエージング処理を行い、実施例２３の巻回型固体電解コンデンサを作製した。
【００１９】
［比較例１］
前エージング処理の温度雰囲気を、１０５℃（カテゴリ上限温度）に変更した以外は、実施例１と同様の方法でエージング処理を行い、比較例１の巻回型固体電解コンデンサを作製した。
【００２０】
［比較例２］
後エージング処理の温度雰囲気を、１０５℃（カテゴリ上限温度）に変更した以外は、実施例１と同様の方法でエージング処理を行い、比較例２の巻回型固体電解コンデンサを作製した。
【００２１】
[従来例]
前エージング処理を行わずに、実施例１の後エージング処理と同じ条件で、後エージング処理のみを行った以外は実施例１と同様の方法でエージング処理を行い、従来例の巻回型固体電解コンデンサを作製した。
【００２２】
[電気特性の評価]
上記、実施例１〜２３、比較例および従来例の巻回型固体電解コンデンサについて、それぞれの電気特性、即ち、周波数１２０Ｈｚにおける静電容量、周波数１００ｋＨｚにおける等価直列抵抗（ＥＳＲ）、および定格電圧を１分間印加した後の漏れ電流を測定した。結果を表１の第３欄に示す。なお、全実施例、比較例および従来例の巻回型固体電解コンデンサは、いずれもサイズが直径８ｍｍ×長さ９ｍｍで、定格電圧が２５Ｖ、定格容量が２０μＦのものである。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１から、実施例１〜２３と従来例を比較すると、実施例のコンデンサは、漏れ電流が低く、静電容量およびＥＳＲ共、良好な電流特性を有することが分かる。
ここで、前エージング処理の温度雰囲気は、８０℃〜１００℃の範囲が好ましい（実施例１、２、４、５）。この温度範囲とすることで、漏れ電流が低く、静電容量およびＥＳＲ共、良好な巻回型固体電解コンデンサを得ることができる。特に、８５℃〜９５℃の範囲であることがいっそう好ましいことが分かる（実施例１、５）。
【００２５】
また、後エージング処理の温度雰囲気は、１１０℃〜１６０℃の範囲が好ましい（実施例１、６〜９）。この温度範囲とすることで、漏れ電流が低く、静電容量およびＥＳＲ共、良好な巻回型固体電解コンデンサを得ることができる。特に、１２５℃〜１５０℃の範囲であることがいっそう好ましいことが分かる（実施例１、７、８）。
【００２６】
また、前エージング処理の電圧は定格電圧の０．７５〜１．３倍の範囲が好ましい（実施例１、１２〜１５）。この電圧範囲とすることで、漏れ電流が低く、静電容量およびＥＳＲ共、良好な巻回型固体電解コンデンサを得ることができる。特に、定格電圧の０．８〜１．２倍の範囲であることがいっそう好ましいことが分かる（実施例１、１３、１４）。
【００２７】
また、後エージング処理の電圧は定格電圧の０．７５〜１．３倍の範囲であることが好ましい（実施例１、１８〜２１）。この電圧範囲とすることで、漏れ電流が低く、静電容量およびＥＳＲ共、良好な固体電解コンデンサを得ることができる。特に、定格電圧の０．８〜１．２倍の範囲であることがいっそう好ましいことが分かる（実施例１、１９、２０）。
【００２８】
さらに、実施例２３と比較例を比較して、実施例２３のコンデンサは、漏れ電流が低く、静電容量およびＥＳＲ共、良好な電気特性が得られることが明らかであり、また、実施例２３と実施例１を比較して、後エージング処理を、複数回異なる電圧を印加することにより行っても、１回電圧を印加することにより行っても、同程度の良好な電気特性が得られることが分かる。
【００２９】
なお、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。さらに、本発明の実施例は、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用いたが、予め酸化剤とモノマーを混合・調合した溶液をコンデンサ素子に含浸する方法を用いても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、コンデンサ素子を構成する巻回体の分解斜視図を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１  陽極箔
２  セパレータ
３  陰極箔
４  巻回体
５  陽極リード線
６  陰極リード線
【図１】
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