(57)【要約】【課題】各種電子機器等に使用される固体電解コンデンサに関し、安価で高性能の固体電解コンデンサを提供することを目的とする。【解決手段】陽極箔１と陰極箔３をその間にセパレータ４を介在させて積層または巻回した素子５と、この素子５の陽極箔１と陰極箔３の間に含浸された導電性高分子の固体電解質６からなり、上記セパレータ４としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用い、かつ、導電性高分子の固体電解質６にＰＳＳＨ（ポリスチレンスルホン酸）を添加した構成により、高容量化、低ＥＳＲ化、高耐電圧化を図った高性能の固体電解コンデンサを実現し、かつ、製造工程を追加することなく安価に提供することができる。【選択図】図１
2009099652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極箔と陰極箔をその間にセパレータを介在させて積層または巻回することにより構成された素子と、この素子の陽極箔と陰極箔の間に含浸された導電性高分子からなる固体電解質と、これらを収容または被覆した外装部材からなる固体電解コンデンサにおいて、上記セパレータとしてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用い、かつ、導電性高分子からなる固体電解質にＰＳＳＨ（ポリスチレンスルホン酸）を添加した固体電解コンデンサ。
【請求項２】
素子を構成するセパレータとして、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）１００％のものを用いた請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
陽極箔と陰極箔をその間にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のセパレータを介在させて積層または巻回することにより素子を作製する工程と、複素環式モノマーであるエチレンジオキシチオフェンと酸化剤溶液からなる重合液に上記素子を浸漬して化学重合することによりポリエチレンジオキシチオフェンの固体電解質を陽極箔と陰極箔の間に形成する工程とを少なくとも有し、上記重合液を構成する酸化剤溶液にＰＳＳＨ（ポリスチレンスルホン酸）を添加するようにした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】
本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサの中で、特に、導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高周波化に伴い、電子部品の一つである電解コンデンサにおいても、従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れた大容量の電解コンデンサが求められてきており、このような要求に応えるために電気伝導度の高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。
【０００３】
また、大容量化の要求に対しては、電極箔を積層させる場合と比較して構造的に大容量化が容易な巻回形（陽極箔と陰極箔とをセパレータを介在させて巻回した構造のもの）による導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが製品化されてきており、このような固体電解コンデンサは、寿命、温度特性に加え、特に優れた高周波特性を有するため、パーソナルコンピュータの電源回路等に広く採用されている。
【０００４】
また、このような巻回形の構造を採る固体電解コンデンサには、陽極箔と陰極箔の接触を避けるために用いるセパレータとして、従来の駆動用電解液を電解質とする電解コンデンサに用いられているマニラ麻やクラフト紙からなる、いわゆる電解紙や、ガラス繊維不織布、乾式メルトブロー法による樹脂を主成分とする不織布等が用いられている。
【０００５】
更には、セパレータにポリビニルアルコールを含有させたものを用いてコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子にホウ酸化合物の溶液を含浸することにより、ビニル基を有する化合物とホウ酸化合物とからなる結合体を生成してコンデンサ素子内に含有させることにより、高耐電圧化を図るという技術が提案されている。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００３−１００５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来の固体電解コンデンサでは、セパレータにポリビニルアルコールを含有させたものを用いたコンデンサ素子内にビニル基を有する化合物とホウ酸化合物とからなる結合体を含有させることによって高耐電圧化を図るようにしたものであるが、このような構成ではコンデンサ素子にホウ酸化合物の溶液を含浸する工程が必要になるため、生産性が低下すると共にコストアップに繋がるという問題があった。
【０００８】
更に、このような固体電解コンデンサが使用される電子機器等の小型化や高性能化に伴い、固体電解コンデンサの更なる高容量化、低ＥＳＲ化、高耐電圧化等が要求されるため、このような要求に応えるための改良が必要であるという課題があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決し、更なる高容量化、低ＥＳＲ化、高耐電圧化を図ると共に、低コスト化をも実現することが可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、陽極箔と陰極箔をその間にセパレータを介在させて積層または巻回した素子と、この素子の陽極箔と陰極箔の間に含浸された導電性高分子の固体電解質からなり、上記セパレータとしてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用い、かつ、導電性高分子の固体電解質にＰＳＳＨ（ポリスチレンスルホン酸）を添加した構成にしたものである。
【００１１】
また、この固体電解コンデンサを製造する方法としては、陽極箔と陰極箔をその間にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のセパレータを介在させて積層または巻回することにより素子を作製する工程と、複素環式モノマーであるエチレンジオキシチオフェンと酸化剤溶液からなる重合液に上記素子を浸漬して化学重合することによりポリエチレンジオキシチオフェンの固体電解質を陽極箔と陰極箔の間に形成する工程とを少なくとも有し、上記重合液を構成する酸化剤溶液にＰＳＳＨ（ポリスチレンスルホン酸）を添加するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明による固体電解コンデンサは、セパレータにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いた素子の陽極箔と陰極箔の間に含浸された導電性高分子からなる固体電解質にＰＳＳＨ（ポリスチレンスルホン酸）を添加した構成により、高容量化、低ＥＳＲ化、高耐電圧化を図った高性能の固体電解コンデンサを実現し、かつ、製造工程を追加することなく安価に提供することができるという効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサの構成を示した一部切り欠き斜視図、図２は同固体電解コンデンサに使用される素子の要部を拡大した概念図であり、図１と図２において、１は表面をエッチング処理することにより粗面化層が形成され、この粗面化層上に化成処理によって誘電体酸化皮膜層２が形成されたアルミニウム箔からなる陽極箔、３はアルミニウム箔からなる陰極箔、４はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート、以下、ＰＥＴと呼ぶ）１００％からなるセパレータであり、このセパレータ４を上記陽極箔１と陰極箔３の間に介在させた状態で巻回することによって素子５が構成されているものである。
【００１５】
なお、上記図２に示した素子５の概念図では、その構成をより分かり易くするために、陽極箔１の表面に形成された誘電体酸化皮膜層２は片面のみに形成された構成で図示したが、両面に形成されているものである。
【００１６】
６は上記素子５の陽極箔１と陰極箔３間に配設されたセパレータ４に含浸されることにより形成された導電性高分子からなる固体電解質、７と８は上記陽極箔１と陰極箔３に夫々接合されて外部へ引き出された陽極リード線と陰極リード線、９はこの陽極リード線７と陰極リード線８が接合された素子５を収容した有底円筒状のアルミニウムケース、１０は上記陽極リード線７と陰極リード線８が挿通する孔を備えて上記アルミニウムケース９の開口部を封止した樹脂加硫ブチルゴム製の封口部材である。
【００１７】
なお、上記セパレータ４として、ＰＥＴ１００％からなるものを用いたのは、一般に用いられるオレフィン系やビニロン等と比較して、強酸性である重合液に対し、耐酸性が向上することと、耐熱性に優れているため、高温、高耐電圧環境での信頼性に優れる、という特徴を有するためである。
【００１８】
なお、上記導電性高分子からなる固体電解質６は、エチレンジオキシチオフェンモノマーと、（耐熱性向上のための）ｐ−ニトロフェノールと、ＰＳＳＨ（ポリスチレンスルホン酸、以下、ＰＳＳＨと呼ぶ）を添加したｐ−トルエンスルホン酸第二鉄のエタノール溶液からなる重合溶液に上記素子５を浸漬して化学重合することにより、ＰＳＳＨを含有したポリエチレンジオキシチオフェンの固体電解質６を形成したものであり、上記ＰＳＳＨを用いたのは、界面活性の効果により含浸性が向上することと、ＳＰ値の関係で、ポリエチレンジオキシチオフェン単体と比較して、セパレータや陽極箔、陰極箔との密着性が良好である、という特徴を有するためであり、以下に具体的な実施例について説明する。
【００１９】
（実施例１）
表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成されたアルミニウム製の陽極箔と、アルミニウム製の陰極箔とを、その間にＰＥＴ１００％（密度：０．４５ｇ／ｃｍ3）からなるセパレータを介在させた状態で巻回することにより素子を作製し、この素子を、エチレンジオキシチオフェンモノマーと、ｐ−ニトロフェノールを５％添加したｐ−トルエンスルホン酸第二鉄のエタノール溶液からなる重合溶液に浸漬して化学重合することにより、ポリエチレンジオキシチオフェンの固体電解質を形成した素子（φ８×Ｌ１０ｍｍ）を作製した。
【００２０】
（実施例２）
重合溶液を構成するｐ−ニトロフェノールを５％添加したｐ−トルエンスルホン酸第二鉄のエタノール溶液に、更にＰＳＳＨを１％（固形分）添加した重合溶液を用いた以外は実施例１と同様にして素子を作製した。
【００２１】
（比較例１）
セパレータとして、ＰＥＴにＰＶＡ（ポリビニルアルコール、以下、ＰＶＡと呼ぶ）を含有したセパレータを用いて素子を作製した以外は実施例１と同様にして素子を作製した。
【００２２】
（比較例２）
セパレータとして、ＰＥＴにＰＶＡを含有したセパレータを用いて素子を作製し、重合溶液を構成するｐ−ニトロフェノールを５％添加したｐ−トルエンスルホン酸第二鉄のエタノール溶液に、更にＰＳＳＨを１％（固形分）添加した重合溶液を用いた以外は実施例１と同様にして素子を作製した。
【００２３】
このようにして得られた本実施の形態による実施例１、２ならびに比較例１、２の静電容量、ｔａｎδ、ＥＳＲ、耐電圧特性を測定した結果を（表１）に示す。
【００２４】
【表１】
2009099652.tif 000003
【００２５】
（表１）から明らかなように、本実施の形態による固体電解コンデンサは、ＰＥＴ１００％からなるセパレータを用い、導電性高分子からなる固体電解質にＰＳＳＨを添加した構成（実施例２による構成のもの）により、静電容量、ｔａｎδ、ＥＳＲ、耐電圧特性の全てにおいて、バランス良く優れた性能を発揮していることが分かる。
【００２６】
また、比較例１、２においては、静電容量、ｔａｎδ、ＥＳＲにおいては優れた性能を発揮しているものの、耐電圧特性においては低い値となっており、更に、導電性高分子からなる固体電解質にＰＳＳＨを添加したことによる効果も見られない結果になっている。
【００２７】
従って、本発明による固体電解コンデンサは、背景技術の項で説明した特許文献に開示された技術のように、コンデンサ素子にホウ酸化合物の溶液を含浸する工程を追加するような必要が無いために生産性が低下することも無く、安価に高性能の固体電解コンデンサを提供することができるようになるという格別の効果を奏するものである。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、重合溶液を構成するｐ−ニトロフェノールを５％添加したｐ−トルエンスルホン酸第二鉄のエタノール溶液にＰＳＳＨを１％（固形分）添加した構成の重合溶液を例にして説明したが、上記ＰＳＳＨの添加量はこれに限定されるものではないが、２％以上添加するとＥＳＲが悪化する傾向が見られることから好ましくなく、また、添加量を大幅に少なくするとその効果が低減することから好ましくない。
【００２９】
また、本実施の形態においては、陽極箔と陰極箔をその間にセパレータを介在させた状態で巻回することにより素子を形成した例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、陽極箔と陰極箔をその間にセパレータを介在させた状態で積層することにより形成した素子であっても良いものである。
【００３０】
また、本実施の形態においては、表面を粗面化して誘電体酸化皮膜層が形成されたアルミニウム製の陽極箔と、アルミニウム製の陰極箔を用いた例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、陰極箔として、ニッケル、チタン、カーボン等の箔を用いても構わないものであり、アルミニウム製の陰極箔を用いた場合と同様の効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明による固体電解コンデンサは、安価で高性能という効果を有し、あらゆる分野のコンデンサとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサの構成を示した一部切り欠き斜視図
【図２】同固体電解コンデンサに使用される素子の要部を拡大した概念図
【符号の説明】
【００３３】
１  陽極箔
２  誘電体酸化皮膜層
３  陰極箔
４  セパレータ
５  素子
６  固体電解質
７  陽極リード線
８  陰極リード線
９  アルミニウムケース
１０  封口部材
【図１】
2009099652.tif 000004
【図２】
2009099652.tif 000005