(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に誘電体酸化皮膜と導電物質が形成された連続した帯状の芯材を電解重合槽に充填された電解液に浸漬して電解重合することにより上記芯材の所望部分に導電性高分子層を形成する固体電解コンデンサの電解重合装置であって、上記帯状の芯材に帯状の導電性テープを貼り付けると共に、この導電性テープに電圧を印加する給電ローラを備えて上記芯材の搬送経路の上流側に配設された第１の給電部と、導電性高分子層を形成して芯材から剥離された上記導電性テープに周囲に設けられた複数の突起状の給電接点を介して電圧を印加する給電ローラを備えて芯材の搬送経路の下流側に配設された第２の給電部と、上記電解重合槽内に配設された陰極部と、上記第１、第２の給電部ならびに陰極部がそれぞれ接続された電源部からなり、上記第２の給電部の突起状の給電接点が導電性テープの内部に喰い込んで接触して給電するようにした固体電解コンデンサの電解重合装置。
【請求項２】
第２の給電部を構成する給電ローラの周面を中心部が径方向に突出する曲面とした請求項１に記載の固体電解コンデンサの電解重合装置。
【請求項３】
第２の給電部が貫通軸とボールベアリングを介して給電ローラを配置し、前記貫通軸に電圧を印加するようにした請求項１に記載の固体電解コンデンサの電解重合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体電解コンデンサのコンデンサ素子に電解重合により導電性高分子層を形成する固体電解コンデンサの電解重合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の電源回路の高周波化に伴い、そこに用いられる電解コンデンサについても高周波特性の優れたものが要求されている。これに対して、高周波領域での低インピーダンスを実現するために、電解重合により得られる高電導度の導電性高分子層を固体電解質として用いた固体電解コンデンサが提案されている。
【０００３】
この種の固体電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子の製造方法は、図１３（ａ）に示すように、まず、表面に誘電体酸化皮膜層および導電物質が形成された弁作用金属箔４１を櫛歯状に成型して、その突出する部分に電気絶縁性を有する樹脂コートもしくは樹脂テープよりなるレジスト層４２を設けて、陽極引出部４３ａと陽極箔部４３ｂとに区分する。
【０００４】
次に、同図１３（ｂ）のように重合液４４中で、個々の陽極箔部４３ｂごとに給電用の電極４５を接触させ、この電極４５を正極とし、陰極４６との間に電圧を印加して電解重合を行い、陽極箔部４３ｂの表面に導電性高分子層を形成する。
【０００５】
その後、図示されていないが、導電性高分子層上に陰極引出層としてのカーボン層および銀層を順次形成してコンデンサ素子としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコンデンサ素子の導電性高分子層の製造方法では、コンデンサ素子１個１個に給電用の電極４５を用意し、それを個々の陽極箔部４３ｂごとに接触させるという煩雑な工程が必要であり、効率よく量産することが困難であるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、効率よく導電性高分子層を形成し、量産化に適した固体電解コンデンサの電解重合装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、表面に誘電体酸化皮膜と導電物質が形成された連続した帯状の芯材を電解重合槽に充填された電解液に浸漬して電解重合することにより上記芯材の所望部分に導電性高分子層を形成する固体電解コンデンサの電解重合装置であって、上記帯状の芯材に帯状の導電性テープを貼り付けると共に、この導電性テープに電圧を印加する給電ローラを備えて上記芯材の搬送経路の上流側に配設された第１の給電部と、導電性高分子層を形成して芯材から剥離された上記導電性テープに周囲に設けられた複数の突起状の給電接点を介して電圧を印加する給電ローラを備えて芯材の搬送経路の下流側に配設された第２の給電部と、上記電解重合槽内に配設された陰極部と、上記第１、第２の給電部ならびに陰極部がそれぞれ接続された電源部からなり、上記第２の給電部の突起状の給電接点が導電性テープの内部に喰い込んで接触して給電するようにした構成としたものであり、この構成により、表面に導電性高分子層が付着した導電性テープが第２の給電部の給電ローラと接触したときに、第２の給電部に設けた突起状の給電接点が導電性テープの表面を喰い込むと共に、第２の給電部の突起状の給電接点に付着した付着物をかきとるため、第２の給電部から導電性テープへの給電不良を低減することができるので、電解重合による導電性高分子層を均一に形成することができ、第２の給電部のメンテナンスの向上を図ることができるという作用効果を有する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第２の給電部を構成する給電ローラの周面を中心部が径方向に突出する曲面とした構成としたもので、この構成により、給電ローラから導電性テープが脱輪することを防止し、導電性テープへの給電不良を低減でき、電解重合装置の稼動率の向上を図ることができるという作用効果を有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第２の給電部が貫通軸とボールベアリングを介して給電ローラを配置し、前記貫通軸に電圧を印加する構成としたもので、この構成により、給電ローラへの給電を貫通軸に電圧を印加し、ボールベアリングを通じて行うため、摩耗による給電不良を低減できるという作用効果を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態における固体電解コンデンサの電解重合装置の構成を示す断面図である。同図において、長尺状の電解重合槽８に重合液９が満たされており、電解重合槽８の上流側に設けられた第１の従動ローラ１３と、下流側に設けられた第１のテンションローラ１４の一部がそれぞれ重合液９内に浸漬する配置となっている。第１の従動ローラ１３のさらに上流側には第１の給電ローラ２０、ローラ２１が配置され、第１のテンションローラ１４の下流側には帯状の芯材１と導電性テープ７を剥離する引剥ローラ２４が設置され、さらに下流側にローラ２５、さらに下流側に第２の給電ローラ２６、ローラ２７が配置されている。また、電解重合槽８内には陰極１０が配置されている。
【００１４】
上記電解重合装置において、導電性テープ７および帯状の芯材１は個々に搬送され、第１の給電ローラ２０とローラ２１で挟み込むことにより、図２（ａ）、（ｂ）に示すように帯状の芯材１の陽極引出部５に導電性テープ７が貼り付けられる。
【００１５】
ここで、３はコンデンサ素子で陽極引出部５と陽極箔部６により構成されている。４は陽極引出部５と陽極箔部６を分離する絶縁テープで、両サイドの表裏に貼り付けられている。２は個々の陽極箔部を分離するスリットである。
【００１６】
このコンデンサ素子３の陽極引出部５に導電性テープ７を貼付された帯状の芯材１は第１の従動ローラ１３、第１のテンションローラ１４により重合液９中に浸漬されたまま搬送される。
【００１７】
そして、電解重合槽８から出た帯状の芯材１は、引剥ローラ２４で導電性テープ７を引き剥がして、ローラ２５、第２の給電ローラ２６、ローラ２７を通るように搬送される。帯状の芯材１が重合液９中を搬送される際、導電性テープ７と陰極１０に電圧を印加することにより、導電性テープ７の表面上から始まった重合反応がコンデンサ素子３の陽極箔部６へと広がり、コンデンサ素子３の陽極箔部６上に導電性高分子層が形成される。
【００１８】
上記電解重合装置において、電解重合槽８は、図３のごとく長尺状でそれを複数並設した構成となっており、重合液９は、図１に示す電解重合槽８の一端側の第１の溢水部１１からこの電解重合槽８内に流入させ、この電解重合槽８の他端側の第２の溢水部１２からこの電解重合槽８外に流出させるようにしている。また、図４に示すごとく長尺状の各電解重合槽８の上面開口部には蓋１８を装着し、この蓋１８の下面側に設けたスペーサ１９の下部を重合液９内に突入させている。
【００１９】
さらに、スペーサ１９の下端より上方に陰極１０を設け、スペーサ１９の下方を導電性テープ７を貼付した帯状の芯材１が通過するようにしている。
【００２０】
また、電解重合槽８の上流側に配置された第１の従動ローラ１３は、図３のごとく複数並設した各電解重合槽８内の一端側にそれぞれ設けられているが、これら複数の第１の従動ローラ１３の中心軸に一本の貫通軸１５を貫通させており、また図５のごとく貫通軸１５と第１の従動ローラ１３間には、複数のボールベアリング１６を設けている。
【００２１】
また、第１の従動ローラ１３のさらに上流側に設置された第１の給電ローラ２０は、図６に示すごとく電圧印加手段を構成する第１の給電ローラ２０を設け、この第１の給電ローラ２０と下方のローラ２１によって帯状の芯材１に導電性テープ７を貼り付けるようにしている。この第１の給電ローラ２０は電圧を印加する手段が設けられており、構成の簡素化が図れるとともに、第１の給電ローラ２０で導電性テープ７を帯状の芯材１に押し付けるので、導電性テープ７が押圧状態となって、この結果として、導電性テープ７に対する電圧印加が安定し、コンデンサ素子３への導電性高分子層の形成も安定して行うことができる。２３は第１の給電ローラ２０をローラ２１側へと付勢するばねである。
【００２２】
なお、図７は図６の第１の給電ローラ２０とローラ２１を示す断面図であり、第１の給電ローラ２０には導電性テープ７の左右のずれを防止するガイド２２を設けており、第１の給電ローラ２０と貫通軸３２の間には複数のボールベアリング３３を、貫通軸３２には電圧を印加する手段３２ａがそれぞれ設けられている。このように第１の給電ローラ２０の貫通軸３２に給電することにより、給電ブラシを用いた給電方法よりも摩耗による給電不良を少なくし、給電を安定化させることができる。
【００２３】
また、電解重合槽８の下流側に配置された第１のテンションローラ１４は、図３のごとく複数並設した各電解重合槽８内の他端側にそれぞれ設けられているが、複数並設した各第１のテンションローラ１４の中心軸には、図８のごとく一本の駆動軸１７がはめ込まれており、駆動軸１７を駆動することにより、帯状の芯材１にテンションを印加することができる。
【００２４】
また、第１のテンションローラ１４の下流側には、図９のごとく引剥ローラ２４、ローラ２５が設けられており、さらに下流側には第２の給電ローラ２６が設けられている。
【００２５】
この第２の給電ローラ２６は、図１０のごとく第２の給電ローラ２６の集面で導電性テープ７を挟み込むようにローラ２７を設けている。また、第２の給電ローラ２６の外周面には突起状の給電接点３１が設けられており、ばね２８により第２の給電ローラ２６がローラ２７に押しつけられ、導電性テープ７を第２の給電ローラ２６とローラ２７で挟み込む際、突起状の給電接点３１が導電性テープ７の表面を突き破る構成となっている。
【００２６】
さらに詳しくは、図１１のごとくローラ２７の外周には第２の給電ローラ２６に設けられた突起状の給電接点３１と干渉しないように溝２７ａが設けられている。また、第２の給電ローラ２６と貫通軸２９の間には、複数のボールベアリング３０を、貫通軸２９には電圧を印加する手段２９ａがそれぞれ設けられている。このように第２の給電ローラ２６の貫通軸２９へ給電することにより、給電ブラシを用いた給電方法よりも摩耗による給電不良を少なくし、給電を安定化させることができる。
【００２７】
また、第２の給電ローラ２６の外周面２６ａは、中心部分を外周方向に突出させた湾曲面としており、これにより導電性テープ７が第２の給電ローラ２６の中心部分から位置ずれすることが少なくなり、装置の稼動率の向上を図ることができる。
【００２８】
また、上記導電性テープ７の表面には電解重合のときの導電性高分子層が付着しており、図１２（ａ）に示すごとく導電性高分子層の付着物３４は第２の給電ローラ２６および突起状の給電接点３１にも付着してしまうが、突起状の給電接点３１が導電性テープ７に突き刺さる際、図１２（ｂ）に示すごとく突起状の給電接点３１の導電性高分子層の付着物３４を導電性テープ７の表面でこすり取ってから導電性テープ７の内部に侵入していくので、図１２（ｃ）に示すごとく突起状の給電接点３１が導電性テープ７に深く突き刺さり、導電性テープ７と突起状の給電接点３１との接触が良好となり、導電性テープ７への給電を安定化し、重合不良を低減することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、図１２（ｃ）に示すように、突起状の給電接点３１が導電性テープ７を貫通する場合を示したが、突起状の給電接点３１の高さの調整により、突起状の給電接点３１の先端が導電性テープ７の途中で止まり、導電性テープ７を貫通しない場合でも実施可能であることは言うまでもない。
【００３０】
（実施例）
表裏面を電気化学的に粗面化し、化成電圧３５Ｖで陽極化成皮膜を形成したアルミニウム箔（厚さ１００μｍ）を、両側に所定間隔ごとにスリットを切断形成することで、両側にコンデンサ素子部を設けた帯状の芯材を得て、表裏面とも絶縁テープを用いて陽極引出部と陽極箔部に分離した。なお、コンデンサ素子部の寸法は３ｍｍ×４ｍｍとした。
【００３１】
次に、帯状の芯材のスリットの側面に陽極酸化皮膜を形成し、続いて硝酸マンガン水溶液を陽極箔部に塗布した後に、３００℃で５分間の熱分解することにより陽極箔部上に導電物質層として二酸化マンガン層を形成した。
【００３２】
以上のようにして準備された帯状の芯材に導電性テープを貼り付けて、図１に示した電解重合槽で帯状の芯材の表面に導電性高分子層を形成した。
【００３３】
重合液としては、ピロール０．２モル／リットル、アルキルナフタレンスルホネート０．１モル／リットル水溶液として、電解重合は重合電極である導電性テープを共通の正極、液面下に配置したステンレス板を陰極として電圧を印加して行い、重合槽に入ってから出るまでの約３０分で表裏面の陽極箔部全体に導電性高分子層を形成した。
【００３４】
次に、電解重合槽からでてきた帯状の芯材は、導電性テープと引き剥がされ、導電性テープは第２の給電ローラを経て巻き取られる。また、帯状の芯材は巻き取られ次工程へ送り込まれ、陽極箔部全体にカーボン塗料層および銀塗料層を形成し陰極引出部を形成してコンデンサ素子となる部分を個別に切断して１個のコンデンサ素子とし、陽極箔部からは陽極リード、陰極引出部からは陰極リードを取り出し、エポキシ樹脂で外装して固体電解コンデンサを作製した。
【００３５】
（比較例）
表裏面を電気化学的に粗面化し、化成電圧３５Ｖで陽極化成皮膜を形成したアルミニウム箔（厚さ１００μｍ）を、両側に所定間隔ごとにスリットを切断形成することで、両側にコンデンサ素子部を設けた帯状の芯材を得て、表裏面とも絶縁テープを用いて陽極引出部と陽極箔部に分離した。なお、コンデンサ素子部の寸法は３ｍｍ×４ｍｍとした。
【００３６】
次に、帯状の芯材のスリットの側面に陽極酸化皮膜を形成した後、帯状の芯材の表面にピロールの化学酸化重合導電性高分子膜を形成して、図１３に示すように、個々の素子に電極を接触させて、化学酸化重合導電性高分子膜上に電解重合を行って、その後、陽極箔部全体にカーボン塗料層および銀塗料層を形成しコンデンサ素子となる部分を個別に切断して１個のコンデンサ素子とし、陽極箔部からは陽極リード、陰極引出部からは陰極リードを取り出し、エポキシ樹脂で外装して固体電解コンデンサを作製した。なお、化学酸化重合の酸化剤としては過硫酸アンモニウムを用いた。
【００３７】
このようにして作製した実施例と比較例の固体電解コンデンサの静電容量、漏れ電流（１０Ｖ印加、２分値）、耐圧（０．２Ｖ／１秒電圧上昇時の製品破壊電圧）の初期特性を（表１）に示す。
【００３８】
【表１】
0003818019.tif 000002
【００３９】
（表１）から明らかなように、本発明による固体電解コンデンサは、漏れ電流が小さく、耐圧が高いという特徴を有しており、さらに、突起状のコンデンサ素子部を帯状の両側に複数個持つ帯状の芯材を用いたこと、および導電性テープを重合開始電極として電解重合槽の両側より確実に給電することにより、比較例に比べて連続して複数個のコンデンサ素子を電解重合するという作業を容易に行うことができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では帯状の芯材としてアルミニウム箔を用いたが、タンタル、チタンなどの箔にも適用できる。また、形状および寸法もこれに限定されるものではない。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明の固体電解コンデンサの電解重合装置によれば、第２の給電ローラの突起が導電性テープの表面を突き破る際、導電性テープの内部組織が初めて表出するとともに、第２の給電ローラの突起状の給電接点に付着した付着物をかき取り、第２の給電ローラと導電性テープの接触不良を低減でき、装置のメンテナンスの向上、小型化、コスト低減ができるとともに、装置の移動率の向上を図ることができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における固体電解コンデンサの電解重合装置の構成を示す断面図
【図２】（ａ）同実施の形態における帯状の芯材の平面図
（ｂ）同断面図
【図３】同実施の形態における電解重合槽の斜視図
【図４】同実施の形態における電解重合槽の断面図
【図５】同実施の形態における第１の従動ローラの断面図
【図６】同実施の形態における第１の給電ローラ部の斜視図
【図７】同実施の形態における第１の給電ローラ部の断面図
【図８】同実施の形態における第１のテンションローラの断面図
【図９】同実施の形態における引剥ローラ部の斜視図
【図１０】同実施の形態における第２の給電ローラ部の斜視図
【図１１】同実施の形態における第２の給電ローラ部の断面図
【図１２】（ａ）同実施の形態における第２の給電ローラの突起が導電性テープに接触する前の状態を示す断面図
（ｂ）同実施の形態における第２の給電ローラの突起が導電性テープの内部に突き刺さった状態を示す断面図
（ｃ）同実施の形態における第２の給電ローラの突起が導電性テープを貫通した状態を示す断面図
【図１３】（ａ）従来の固体電解コンデンサのコンデンサ素子の正面図
（ｂ）同固体電解コンデンサの電解重合装置の断面図
【符号の説明】
１  帯状の芯材
２  スリット
３  コンデンサ素子
４  絶縁テープ
５  陽極引出部
６  陽極箔部
７  導電性テープ
８  電解重合槽
９  重合液
１０  陰極
１１  第１の溢水部
１２  第２の溢水部
１３  第１の従動ローラ
１４  第１のテンションローラ
１５  貫通軸
１６  ボールベアリング
１７  駆動軸
１８  蓋
１９  スペーサ
２０  第１の給電ローラ
２１  ローラ
２２  ガイド
２３  ばね
２４  引剥ローラ
２５  ローラ
２６  第２の給電ローラ
２７  ローラ
２８  ばね
２９  貫通軸
３０  ボールベアリング
３１  突起状の給電接点
３２  貫通軸
３３  ボールベアリング
３４  導電性高分子層の付着物
【図１】
0003818019.tif 000003
【図２】
0003818019.tif 000004
【図３】
0003818019.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003818019.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003818019.tif 000012
【図１１】
0003818019.tif 000013
【図１２】
0003818019.tif 000014
【図１３】
0003818019.tif 000015