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JP2010245150A - Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

【課題】導電性高分子の形成量を高めて静電容量特性とESR特性の優れた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】誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウムからなる陽極箔1とアルミニウムからなる陰極箔2とをセパレータ3を介して巻回して形成されたコンデンサ素子10と、前記セパレータ3が繊維径1μm以下の繊維からなり、前記セパレータ3の繊維及びその繊維間にポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルフォネートのフィルム状の導電性高分子4が形成されたことを特徴とする固体電解コンデンサを提供する。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor having an excellent capacitance characteristic and ESR characteristic by increasing the amount of conductive polymer formed.
A capacitor element 10 formed by winding an anode foil 1 made of aluminum on which a dielectric oxide film is formed and a cathode foil 2 made of aluminum through a separator 3, and the separator 3 having a fiber diameter of 1 μm. It is composed of the following fibers, and a conductive polymer 4 in the form of a film of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonate is formed between the fibers of the separator 3 and the fibers. A solid electrolytic capacitor is provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は各種電子機器に利用される巻回形の固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a wound solid electrolytic capacitor used in various electronic devices and a method for manufacturing the same.

電解コンデンサは各種電子機器を構成する電子部品として広く用いられている。従来は電解液を電解質とする電解コンデンサが用いられてきたが、電子機器の高周波化に伴って、高周波領域でのインピーダンス特性に優れた大容量かつ低等価直列抵抗(以下ESRと称す)の電解コンデンサが求められてきている。   Electrolytic capacitors are widely used as electronic components constituting various electronic devices. Conventionally, electrolytic capacitors using an electrolytic solution as an electrolyte have been used. However, with the increase in the frequency of electronic equipment, electrolysis with a large capacity and low equivalent series resistance (hereinafter referred to as ESR) excellent in impedance characteristics in a high frequency region. Capacitors have been demanded.

最近では、この高周波領域のESRを低減するために、高周波領域にて電気電導度の高い導電性高分子等の固体電解質を用いた固体電解コンデンサが検討されている。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(積層形)と比較して、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して巻回した構造のもの)が製品化されている。コンデンサの形状としての巻回形は積層形のそれに比べ、電極箔の高面積化と低サイズ化を両立したままコンデンサの大容量化を図ることができるという利点を持つ。このような巻回形固体電解コンデンサは寿命、温度特性も優れている。また、高周波特性が非常に優れているため、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。   Recently, in order to reduce the ESR in the high frequency region, a solid electrolytic capacitor using a solid electrolyte such as a conductive polymer having a high electric conductivity in the high frequency region has been studied. In addition, in response to the demand for higher capacity, compared to the case of laminating electrode foils (laminated type), it is easier to increase the capacity (anode foil and cathode foil are wound via a separator). Of the structure) has been commercialized. Compared to the laminated type, the wound shape as the shape of the capacitor has the advantage that the capacity of the capacitor can be increased while the area and size of the electrode foil are reduced. Such a wound solid electrolytic capacitor has excellent life and temperature characteristics. In addition, since the high frequency characteristics are very excellent, it is widely used in power supply circuits of personal computers.

また、固体電解コンデンサはそれを構成する誘電体に印加される電圧が高いほど、より多くの電荷を前記誘電体表面に蓄えることができる。そのため、固体電解コンデンサを適用可能な電圧が高いこと、いわゆる定格電圧を高めることも要求されている。そのためには、固体電解コンデンサに高電圧を印加しても電気的にショートするといった不具合をおこさないこと、いわゆる耐ショート性が求められている。   Further, the higher the voltage applied to the dielectric that constitutes the solid electrolytic capacitor, the more electric charge can be stored on the surface of the dielectric. Therefore, it is also required that the voltage applicable to the solid electrolytic capacitor is high, that is, so-called rated voltage is increased. For this purpose, there is a need for a so-called short-circuit resistance that does not cause a short circuit, even when a high voltage is applied to the solid electrolytic capacitor.

前記巻回形の構造では、陽極箔と陰極箔との接触を避けるためにセパレータを介在させることが必須である。このセパレータの材料は、電解紙を炭化処理したもの(以下、炭化紙)や、不織布が用いられている。電解紙の材料は、マニラ麻やクラフト紙などがある。不織布の材料にはガラス繊維や合成樹脂が用いられている。   In the wound structure, it is essential to interpose a separator in order to avoid contact between the anode foil and the cathode foil. As the material of the separator, a carbonized electrolytic paper (hereinafter, carbonized paper) or a non-woven fabric is used. Electrolytic paper materials include Manila hemp and kraft paper. Glass fiber and synthetic resin are used for the material of the nonwoven fabric.

この導電性高分子を巻回形コンデンサ素子に形成する方法としては、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回して巻回形コンデンサ素子を形成した後、前記巻回形コンデンサ素子を重合性モノマーと酸化剤の混合溶液に浸漬し、乾燥・加熱して形成する方法、または前記巻回形コンデンサ素子を前記重合性モノマーの溶液と前記酸化剤の溶液とに別々に浸漬する方法がある。また前記重合性モノマーとしては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリエチレンジオキシチオフェン(以下、PEDOT)等が用いられている。前記酸化剤としては、1,5−ナフタレンジスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸(以下、p−TSA)などがある。この方法では、前記重合性モノマー溶液に前記巻回形コンデンサ素子を浸漬した後、続いて前記巻回形コンデンサ素子を酸化剤溶液に浸漬することにより、巻回形コンデンサ素子の内部に浸透した前記重合性モノマーと前記酸化剤が接触する。これにより、前記重合性モノマーが化学的に重合し、陽極箔と陰極箔との間に導電性高分子を均一に形成することができるとされている(特許文献1〜3)。   As a method of forming this conductive polymer in a wound capacitor element, an anode foil and a cathode foil are wound through a separator to form a wound capacitor element, and then the wound capacitor element is polymerized. There is a method of immersing in a mixed solution of a polymerizable monomer and an oxidizing agent, drying and heating, or a method of separately immersing the wound capacitor element in the polymerizable monomer solution and the oxidizing agent solution. . As the polymerizable monomer, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyethylenedioxythiophene (hereinafter, PEDOT) or the like is used. Examples of the oxidizing agent include 1,5-naphthalenedisulfonic acid, benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid (hereinafter, p-TSA). In this method, after immersing the wound capacitor element in the polymerizable monomer solution, and subsequently immersing the wound capacitor element in an oxidant solution, the inside of the wound capacitor element penetrated. The polymerizable monomer comes into contact with the oxidizing agent. Thus, the polymerizable monomer is chemically polymerized, and a conductive polymer can be uniformly formed between the anode foil and the cathode foil (Patent Documents 1 to 3).

この導電性高分子を巻回形コンデンサ素子に形成する方法としては、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回して巻回形コンデンサ素子を形成した後、前記巻回形コンデンサ素子を前記重合性モノマーと前記酸化剤の混合溶液に浸漬し、乾燥・加熱して形成する方法、または前記巻回形コンデンサ素子を前記重合性モノマーの溶液と前記酸化剤の溶液とに別々に浸漬する方法がある。   As a method of forming this conductive polymer in a wound capacitor element, an anode foil and a cathode foil are wound through a separator to form a wound capacitor element, and then the wound capacitor element is A method of immersing in a mixed solution of a polymerizable monomer and the oxidizing agent, drying and heating, or a method of separately immersing the wound capacitor element in the polymerizable monomer solution and the oxidizing agent solution There is.

また、前記導電性高分子の形成方法として、ポリピロール微粒子またはPEDOT微粒子等を水等の分散媒中に分散した、微粒子分散液を電極箔上に塗布する方法も知られている。この方法は、前記の微粒子分散液(特許文献4中では、分散液を溶液と記載)に添加剤を加えたものへ前記巻回形コンデンサ素子を浸漬して、セパレータ上にフィルム状の導電性高分子を形成する。ここでは添加剤として、酸化皮膜を形成する機能を有する燐酸または燐酸エステル等を用いている。   Further, as a method for forming the conductive polymer, there is also known a method in which polypyrrole fine particles or PEDOT fine particles are dispersed in a dispersion medium such as water and a fine particle dispersion is applied onto an electrode foil. In this method, the wound capacitor element is immersed in a fine particle dispersion (in which the dispersion is described as a solution in Patent Document 4) and an additive is added to form a film-like conductive material on the separator. Form a polymer. Here, phosphoric acid or phosphoric acid ester having a function of forming an oxide film is used as an additive.

前記の方法で作製した固体電解コンデンサでは、陽極箔の誘電体酸化皮膜の欠陥部分に酸化皮膜が再形成され、耐圧性の高い固体電解コンデンサを得ることができるとされている(特許文献4)。   In the solid electrolytic capacitor manufactured by the above method, it is said that an oxide film is re-formed on the defective portion of the dielectric oxide film of the anode foil, and a solid electrolytic capacitor having high pressure resistance can be obtained (Patent Document 4). .

さらに、特許文献4に記された添加剤として、絶縁性を有する高分子の前駆体を用いる方法がある。この方法では、皮膜欠陥部分を絶縁化することにより、耐圧性の高い固体電解コンデンサを得ることができるとされている(例えば、特許文献5)。
特開2007−273751号公報 特開平10−340829号公報 特許第3606137号公報 特許第3551038号公報 特開2003−100561号公報
Furthermore, as an additive described in Patent Document 4, there is a method of using a polymer precursor having insulating properties. According to this method, it is said that a solid electrolytic capacitor with high pressure resistance can be obtained by insulating a film defect portion (for example, Patent Document 5).
JP 2007-273751 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-340829 Japanese Patent No. 3606137 Japanese Patent No. 3551038 JP 2003-1000056 A1

特許文献1の固体電解コンデンサは、セパレータを構成する混抄紙の繊維径が数μmでかつ不均一なため、セパレータの密度を低くするまたは厚みを薄くすると、セパレータの欠陥が生じる。その結果、固体電解コンデンサの定格電圧が16V以上になると、ショート率が増大するという課題がある。   In the solid electrolytic capacitor of Patent Document 1, since the fiber diameter of the mixed paper constituting the separator is several μm and non-uniform, defects in the separator occur when the density of the separator is reduced or the thickness is reduced. As a result, when the rated voltage of the solid electrolytic capacitor is 16 V or more, there is a problem that the short-circuit rate increases.

また、特許文献2の固体電解コンデンサは、セパレータのビニロン繊維の繊維径が2〜8μmと幅広い分布であること、バインダーの溶解除去率が一定でないことから、得られる固体電解コンデンサの特性がばらつくという課題がある。   Further, the solid electrolytic capacitor of Patent Document 2 has a wide distribution of the fiber diameter of the vinylon fiber of the separator as 2 to 8 μm, and the dissolution and removal rate of the binder is not constant, so that the characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor vary. There are challenges.

また特許文献3の固体電解コンデンサも、セパレータの繊維径が大きいため、固体電解コンデンサのさらなる低ESR化に課題がある。   Further, the solid electrolytic capacitor of Patent Document 3 also has a problem in further reducing the ESR of the solid electrolytic capacitor because the fiber diameter of the separator is large.

特許文献1〜3に示された重合性モノマーを化学酸化重合する方法は、酸化剤溶液が陽極箔の誘電体酸化皮膜を腐蝕するため、固体電解コンデンサの耐電圧性を低くするという課題がある。   The method of chemically oxidatively polymerizing polymerizable monomers disclosed in Patent Documents 1 to 3 has a problem that the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor is lowered because the oxidant solution corrodes the dielectric oxide film of the anode foil. .

図6に前記化学酸化重合によりセパレータ上に形成された導電性高分子を示す。図では導電性高分子粒子が凝集して、セパレータの至る所に空隙が存在している様子が分かる。この空隙の存在により、固体電解コンデンサのさらなるESR低減が難しくなっている。   FIG. 6 shows a conductive polymer formed on the separator by the chemical oxidative polymerization. In the figure, it can be seen that the conductive polymer particles agglomerate and voids exist throughout the separator. The presence of this void makes it difficult to further reduce the ESR of the solid electrolytic capacitor.

また、特許文献4の固体電解コンデンサは、ポリピロール微粒子、ポリエチレンジオキシチオフェン微粒子等の水分散体液を用いてフィルム状の導電性高分子を被着させたものである。特許文献4の導電性高分子形成方法では特許文献1〜3とは異なり、酸化剤溶液が陽極箔の誘電体酸化皮膜に接触しない。これにより耐電圧は向上するものの、導電性高分子の溶媒である水とセパレータの繊維との親和性が十分でないため、固体コンデンサのESRが高くなるという課題がある。   Further, the solid electrolytic capacitor of Patent Document 4 is obtained by depositing a film-like conductive polymer using an aqueous dispersion liquid such as polypyrrole fine particles and polyethylene dioxythiophene fine particles. Unlike the patent documents 1 to 3, the oxidant solution does not contact the dielectric oxide film of the anode foil in the conductive polymer forming method of the patent document 4. Although the withstand voltage is thereby improved, there is a problem in that the ESR of the solid capacitor is increased because the affinity between water, which is a solvent for the conductive polymer, and the fibers of the separator is not sufficient.

また、特許文献5の固体電解コンデンサも、特許文献4と同様に耐電圧は向上するものの、添加剤により固体コンデンサのESRが上昇するという課題がある。   The solid electrolytic capacitor of Patent Document 5 also has a problem that the ESR of the solid capacitor increases due to the additive although the withstand voltage is improved as in Patent Document 4.

本発明はこのような従来の課題を解決し、ESR特性、静電容量特性、漏れ電流特性、定格電圧値等の優れた固体電解コンデンサを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such conventional problems and to provide a solid electrolytic capacitor having excellent ESR characteristics, capacitance characteristics, leakage current characteristics, rated voltage values, and the like.

前記課題を解決するために本発明の固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウムからなる陽極箔とアルミニウムからなる陰極箔とをセパレータを介して巻回して形成されたコンデンサ素子と、前記セパレータにポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルフォネート(以下、PEDOT/PSS)の導電性高分子が形成され、前記セパレータが繊維径1μm以下の繊維から形成され、かつ繊維及び繊維間にフィルム状の導電性高分子が空隙無く被着されたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a solid electrolytic capacitor of the present invention is a capacitor element formed by winding an anode foil made of aluminum on which a dielectric oxide film is formed and a cathode foil made of aluminum through a separator; A conductive polymer of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonate (hereinafter referred to as PEDOT / PSS) is formed on the separator, the separator is formed of fibers having a fiber diameter of 1 μm or less, and fibers In addition, a film-like conductive polymer is deposited between the fibers without a gap.

また、本発明の製造方法はセルロースまたは樹脂を溶剤に溶解し、この溶液を噴射するノズルに直流電圧を印加して繊維径が1μm以下の長繊維の非フィブリル化繊維を堆積させてセパレータを形成する工程と、前記セパレータを陽極箔と陰極箔との間に介在させて巻回することによりコンデンサ素子を形成する工程と、PEDOT/PSSの分散液に前記コンデンサ素子を浸漬させ、分散媒を乾燥することにより前記セパレータの繊維及び繊維間にフィルム状の導電性高分子を被着させる工程とを備える。   In the production method of the present invention, cellulose or resin is dissolved in a solvent, and a DC voltage is applied to a nozzle for injecting this solution to deposit non-fibrillated fibers having a fiber diameter of 1 μm or less to form a separator. A step of forming a capacitor element by interposing and winding the separator between an anode foil and a cathode foil, immersing the capacitor element in a PEDOT / PSS dispersion, and drying the dispersion medium And a step of depositing a film-like conductive polymer between the fibers of the separator and the fibers.

本発明の固体電解コンデンサによれば、繊維径1μm以下の均一な繊維で形成したセパレータを用いてコンデンサ素子を形成することにより、前記セパレータの密度を低く保ちつつその厚みを薄くすることができる。それにより、前記セパレータの繊維及びその繊維間にPEDOT/PSSの導電性高分子が空隙無く被着されるので、セパレータの導電性が向上する。その結果、ESR特性と静電容量特性に優れた固体電解コンデンサを得ることができる。   According to the solid electrolytic capacitor of the present invention, by forming a capacitor element using a separator formed of uniform fibers having a fiber diameter of 1 μm or less, the thickness of the separator can be reduced while keeping the density of the separator low. Thereby, since the PEDOT / PSS conductive polymer is deposited without gaps between the fibers of the separator and the fibers, the conductivity of the separator is improved. As a result, a solid electrolytic capacitor having excellent ESR characteristics and capacitance characteristics can be obtained.

また本発明の固体コンデンサの形成方法によれば、3,4−エチレンジオキシチオフェン(以下、EDOT)にパラトルエンスルホン酸(以下、pTSA)を加えて化学酸化重合させてPEDOT/PSSの分散液を得る。次に前記分散液をコンデンサ素子に含浸させ、その後乾燥することでセパレータにフィルム状の導電性高分子を形成する。以上の工程を経ることにより、陽極箔の誘電体酸化皮膜の腐蝕無しに、フィルム状の導電性高分子をセパレータに形成することができる。そのため、漏れ電流が低い固体電解コンデンサが得られ、また、耐ショート性に優れるため定格電圧の高いものが得られる。   Further, according to the method for forming a solid capacitor of the present invention, 3,4-ethylenedioxythiophene (hereinafter referred to as EDOT) is added with p-toluenesulfonic acid (hereinafter referred to as pTSA) and subjected to chemical oxidative polymerization, whereby a dispersion of PEDOT / PSS. Get. Next, the dispersion liquid is impregnated into the capacitor element, and then dried to form a film-like conductive polymer on the separator. Through the above steps, a film-like conductive polymer can be formed on the separator without corrosion of the dielectric oxide film of the anode foil. Therefore, a solid electrolytic capacitor having a low leakage current can be obtained, and a capacitor having a high rated voltage can be obtained because of excellent short circuit resistance.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
図1は本発明の固体電解コンデンサの構成を示した部分断面斜視図、図2は前記固体電解コンデンサの要部を拡大した部分断面概念図である。図1において、コンデンサ素子10は、陽極箔1と陰極箔2とをセパレータ3を介して巻き取ることにより形成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing the configuration of the solid electrolytic capacitor of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional conceptual view of the main part of the solid electrolytic capacitor. In FIG. 1, the capacitor element 10 is formed by winding an anode foil 1 and a cathode foil 2 through a separator 3.

前記陽極箔1はエッチング処理により表面を粗面化した後に陽極酸化処理により誘電体酸化皮膜9を形成したアルミニウム箔からなる。前記陰極箔2はエッチング処理により表面を粗面化したアルミニウム箔からなる。   The anode foil 1 is made of an aluminum foil having a dielectric oxide film 9 formed by roughening the surface by etching and then anodizing. The cathode foil 2 is made of an aluminum foil whose surface is roughened by an etching process.

前記コンデンサ素子10を有底円筒状のアルミニウムケース8に収納すると共に、アルミニウムケース8の開口端をゴム製の封口材7により陽極箔1及び陰極箔2のそれぞれから導出した外部導出用の陽極リード5と陰極リード6が封口材7を貫通するように封止されている。   The capacitor element 10 is accommodated in a cylindrical aluminum case 8 with a bottom, and the open end of the aluminum case 8 is led out from each of the anode foil 1 and the cathode foil 2 by a rubber sealing material 7. 5 and the cathode lead 6 are sealed so as to penetrate the sealing material 7.

図2において、導電性高分子4が前記陽極箔1と前記陰極箔2との間を隙間なく充填している。ここで図1のセパレータ3は導電性高分子4のアンカーとなり、前記陽極箔1と前記陰極箔2の間に保持されている。以上の構成により巻回形の固体電解コンデンサが構成される。   In FIG. 2, the conductive polymer 4 fills the space between the anode foil 1 and the cathode foil 2 without any gap. Here, the separator 3 in FIG. 1 serves as an anchor for the conductive polymer 4 and is held between the anode foil 1 and the cathode foil 2. The above configuration constitutes a wound solid electrolytic capacitor.

図3は本実施の形態1におけるセパレータ3の平面SEM写真(×3000倍)である。この図で示したように、本実施の形態1のセパレータ3は繊維径が1μm以下の長繊維の非フィブリル化繊維を堆積させたもので、繊維径が均一であり、前記セパレータ3の繊維及び繊維間にPEDOT/PSSの分散体を含浸させ乾燥することにより、前記セパレータ3に導電性高分子4を形成することができる。   FIG. 3 is a planar SEM photograph (× 3000 times) of the separator 3 in the first embodiment. As shown in this figure, the separator 3 according to the first embodiment is formed by depositing long non-fibrillated fibers having a fiber diameter of 1 μm or less, the fiber diameter is uniform, and the fibers of the separator 3 and The conductive polymer 4 can be formed on the separator 3 by impregnating a dispersion of PEDOT / PSS between the fibers and drying.

前記コンデンサ素子10に用いるセパレータ3は、セルロース繊維またはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アラミド、ポリイミド、ナイロン、変性PP、変性PE、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)から選択された少なくとも1種の合成繊維である。   Separator 3 used for capacitor element 10 is made of cellulose fiber or polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS), polyacrylonitrile (PAN), aramid, It is at least one synthetic fiber selected from polyimide, nylon, modified PP, modified PE, polyvinylidene fluoride (PVDF), and polytetrafluoroethylene (PTFE).

図4は本実施の形態1におけるセパレータ3を作製する基本的な装置の概略図である。図4を用いて、本実施の形態1におけるセパレータ3の製造方法について説明する。   FIG. 4 is a schematic view of a basic apparatus for producing the separator 3 in the first embodiment. The manufacturing method of the separator 3 in this Embodiment 1 is demonstrated using FIG.

まず、セルロースまたは樹脂を有機溶媒または水に溶解した溶液を作製し、この溶液を溶液槽15、16に注入する。次に前記溶液槽15、16に接続したノズル13、14と基板11の上面にセットした集電板12との間に10〜50kVの直流電圧を印加する。次に、前記ノズル13、14から前記溶液を噴射させることにより、繊維径が1μm以下の長繊維が集電板の表面に堆積される。最後に集電板12の上面に堆積した長繊維の集合体を成型する。その後、用途に応じて鹸化や加熱の処理を行う。   First, a solution in which cellulose or resin is dissolved in an organic solvent or water is prepared, and this solution is poured into the solution tanks 15 and 16. Next, a DC voltage of 10 to 50 kV is applied between the nozzles 13 and 14 connected to the solution tanks 15 and 16 and the current collector plate 12 set on the upper surface of the substrate 11. Next, by ejecting the solution from the nozzles 13 and 14, long fibers having a fiber diameter of 1 μm or less are deposited on the surface of the current collector plate. Finally, an aggregate of long fibers deposited on the upper surface of the current collector plate 12 is molded. Thereafter, saponification or heating is performed according to the application.

以上の工程を経て、本実施の形態1のセパレータ3を得る。   Through the above steps, the separator 3 according to the first embodiment is obtained.

なお、本実施の形態1のセパレータ3を構成する繊維の繊維径は、直流電圧を調整することにより任意のものを得ることができる。   In addition, the fiber diameter of the fiber which comprises the separator 3 of this Embodiment 1 can obtain arbitrary things by adjusting DC voltage.

前記セルロースの溶液は、銅アンモニアセルロースや、セルロースエステルである硝酸セルロース、酢酸セルロース、酢酸−酪酸セルロースなどの溶液を用いることができる。溶液に対するセルロース濃度は5〜20wt%の範囲が好ましい。   As the cellulose solution, copper ammonia cellulose, cellulose esters such as cellulose nitrate, cellulose acetate, and acetic acid-butyric acid cellulose can be used. The cellulose concentration with respect to the solution is preferably in the range of 5 to 20 wt%.

次に、銅アンモニアセルロース溶液を作製する方法について述べる。まず硫酸銅溶液にアンモニアを溶解させた溶液に再生セルロースを添加する。次にこれを十分に撹拌させて溶解させ、さらにポリアルキレングリコールと界面活性剤を添加することにより作製できる。   Next, a method for producing a copper ammonia cellulose solution will be described. First, regenerated cellulose is added to a solution in which ammonia is dissolved in a copper sulfate solution. Next, it can be prepared by sufficiently stirring and dissolving it, and further adding polyalkylene glycol and a surfactant.

前記樹脂の溶液は、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アラミド、ポリイミド、ナイロン、変性PP、変性PE、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)から選ばれる少なくとも1種の樹脂からなり、それを有機溶媒または水に溶解した溶液を用いる。   The resin solution includes polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS), polyacrylonitrile (PAN), aramid, polyimide, nylon, modified PP, A solution comprising at least one resin selected from modified PE, polyvinylidene fluoride (PVDF), and polytetrafluoroethylene (PTFE), which is dissolved in an organic solvent or water is used.

前記有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロパノール、アセトン、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、シクロヘキサン、プロピレンカーボネート、N−メチルピロリジン、ジメチルアセトアミドなどを用いることができ、樹脂によって選択する。   Examples of the organic solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropanol, acetone, benzene, toluene, acetonitrile, cyclohexane, propylene carbonate, N-methylpyrrolidine, dimethylacetamide, and the like, which are selected depending on the resin.

なお樹脂を有機溶媒または水に溶解して溶液としているが、必ずしも樹脂は溶剤に溶けている必要はない。例えば微細化された樹脂が溶媒に分散されたもの、またはエマルジョンになっているものでも使用できる。   Although the resin is dissolved in an organic solvent or water to form a solution, the resin does not necessarily have to be dissolved in the solvent. For example, a fine resin dispersed in a solvent or an emulsion can be used.

本実施の形態1のセパレータにおいて、繊維径は1μm以下、好ましくは0.1〜0.8μmであり、厚さは1〜20μm、好ましくは5〜15μmである。繊維径が0.1μm未満では十分なセパレータの強度が得られず、コンデンサ素子の形成の際、セパレータが断裂してコンデンサ素子が形成できない。また、繊維径が1μmを超えるとセパレータ繊維及びその繊維間に被着される導電性高分子の付着量が少なくなり、固体電解コンデンサのESR特性が悪くなる。また、セパレータの厚さが1μm未満ではセパレータの絶縁性が低下し、コンデンサ素子の耐電圧性が低下する。また、セパレータの厚みが20μmを超えると固体電解コンデンサの小型化を図ることができない。また、陽極と陰極の極間距離が長くなることにより、その間の電気抵抗値が上昇する。その結果、固体電解コンデンサのESR特性が悪化する。   In the separator of Embodiment 1, the fiber diameter is 1 μm or less, preferably 0.1 to 0.8 μm, and the thickness is 1 to 20 μm, preferably 5 to 15 μm. If the fiber diameter is less than 0.1 μm, sufficient separator strength cannot be obtained, and the capacitor element cannot be formed due to the separator tearing when the capacitor element is formed. On the other hand, when the fiber diameter exceeds 1 μm, the amount of the separator fibers and the conductive polymer deposited between the fibers decreases, and the ESR characteristics of the solid electrolytic capacitor deteriorate. On the other hand, if the thickness of the separator is less than 1 μm, the insulation of the separator is lowered and the voltage resistance of the capacitor element is lowered. Further, if the thickness of the separator exceeds 20 μm, the solid electrolytic capacitor cannot be reduced in size. Moreover, when the distance between the anode and the cathode is increased, the electrical resistance value therebetween increases. As a result, the ESR characteristic of the solid electrolytic capacitor is deteriorated.

また、本実施の形態1のセパレータの密度は0.1〜1g/cm3であり、好ましくは0.3〜0.7g/cm3である。秤量は10〜70g/m2であり、好ましくは30〜50g/m2である。ここに示した密度と秤量の下限値未満ではセパレータの強度および絶縁性が低下する。また、ここに示した密度と秤量の上限値を超えると本実施の形態1のセパレータ3に十分な量の導電性高分子が形成されない。そのため、陽極と陰極の間の電気抵抗値が上昇するため、ESR特性が低下する。 The density of the separator of the first embodiment is 0.1 to 1 g / cm 3, preferably 0.3 to 0.7 g / cm 3. The weighing is 10 to 70 g / m 2 , preferably 30 to 50 g / m 2 . If it is less than the lower limit value of the density and weighing shown here, the strength and insulation of the separator are lowered. Further, if the density and the upper limit values of weighing are exceeded, a sufficient amount of conductive polymer is not formed in the separator 3 of the first embodiment. For this reason, the electrical resistance value between the anode and the cathode is increased, so that the ESR characteristic is degraded.

前記セパレータ3に前記導電性高分子4を被着させる方法について述べる。まず、EDOT溶液とpTSA溶液を準備する。ここでpTSAはEDOTの化学酸化重合反応の酸化剤であると同時に、重合反応後にEDOTと結合してドーパントとなる。次にEDOT溶液を化学酸化重合したのち、それを分散媒と混合してPEDOT/PSSの分散体の溶液を作製する。以下これを分散液と称する。次にこの分散液にコンデンサ素子10を含浸、その後乾燥することにより、PEDOT/PSSがセパレータ3の繊維及びその繊維間に被着される。以上の工程を経ることで、セパレータ3に導電性高分子4を被着させることができる。   A method for depositing the conductive polymer 4 on the separator 3 will be described. First, an EDOT solution and a pTSA solution are prepared. Here, pTSA is an oxidant for the chemical oxidative polymerization reaction of EDOT, and at the same time, combines with EDOT after the polymerization reaction to become a dopant. Next, after chemical oxidation polymerization of the EDOT solution, it is mixed with a dispersion medium to prepare a PEDOT / PSS dispersion solution. Hereinafter, this is referred to as a dispersion. Next, the capacitor element 10 is impregnated in this dispersion, and then dried, so that PEDOT / PSS is deposited between the fibers of the separator 3 and the fibers. Through the above steps, the conductive polymer 4 can be applied to the separator 3.

ここでセパレータに導電性高分子を被着させるとは、前記セパレータ3の繊維及びその繊維間をPEDOT/PSSからなる薄いフィルム状の膜で覆われることを指す。前記セパレータ3に導電性高分子が被着した状態を観察すると、セパレータ3の全体に導電性高分子があたかも広がるように付着しているような状態となる。   Here, attaching the conductive polymer to the separator means that the fibers of the separator 3 and the space between the fibers are covered with a thin film film made of PEDOT / PSS. When the state in which the conductive polymer is deposited on the separator 3 is observed, the conductive polymer is attached to the entire separator 3 so as to spread.

本発明の導電性高分子4は、特許文献1〜3に記載されている従来の形成方法で得られるそれとは形状が異なる。従来の方法で形成した導電性高分子は粒子状膜となり、本発明の導電性高分子4は透明に近いフィルム状の膜となる。その好ましい厚みはおよそ0.05〜5.0μmであり、より好ましくは0.1〜1.5μmである。   The conductive polymer 4 of the present invention is different in shape from that obtained by the conventional forming methods described in Patent Documents 1 to 3. The conductive polymer formed by the conventional method becomes a particulate film, and the conductive polymer 4 of the present invention becomes a film-like film that is nearly transparent. The preferable thickness is about 0.05 to 5.0 μm, more preferably 0.1 to 1.5 μm.

ここで用いるセパレータは、マニラ麻やヘンプ材を用いたセルロース系のものや合成繊維セパレータが良く知られている。それらは繊維径が数μmの不均一な繊維で形成され、その繊維間の距離が長いため導電性高分子のフィルム状膜を保持することができなかった。その結果、導電性高分子膜の欠陥が多いものしか得られず、固体電解コンデンサのESR特性が悪かった。   As the separator used here, a cellulose-based separator using manila hemp or hemp material and a synthetic fiber separator are well known. They are formed of non-uniform fibers having a fiber diameter of several μm, and since the distance between the fibers is long, the conductive polymer film-like film cannot be held. As a result, only conductive polymer membranes with many defects were obtained, and the solid electrolytic capacitor had poor ESR characteristics.

本発明の固体電解コンデンサは、PEDOT/PSSからなる前記導電性高分子4を繊維径が1μm以下の長繊維の非フィブリル化繊維を堆積させたセパレータ3に形成させ、前記セパレータ3の繊維及びその繊維間に前記導電性高分子4をフィルム状に被着することにより、導電性高分子膜の欠陥が少なくなる。その結果、固体電解コンデンサの静電容量を高くし、ESR特性及び漏れ電流特性の優れたものを得ることができる。また、前記導電性高分子4を前記セパレータ3に形成する際、導電性高分子分散液のpHを中性付近に調整したものを用いることにより、分散液がコンデンサ素子10を構成する陽極箔を腐蝕しない。そのことにより、漏れ電流が低い固体電解コンデンサが得られる。また、得られる固体電解コンデンサは耐ショート性に優れるため、定格電圧が高いものが得られる。   In the solid electrolytic capacitor of the present invention, the conductive polymer 4 made of PEDOT / PSS is formed on a separator 3 on which non-fibrillated fibers having a fiber diameter of 1 μm or less are deposited, and the fibers of the separator 3 and its By applying the conductive polymer 4 between the fibers in the form of a film, defects in the conductive polymer film are reduced. As a result, the capacitance of the solid electrolytic capacitor can be increased, and an excellent ESR characteristic and leakage current characteristic can be obtained. Further, when forming the conductive polymer 4 on the separator 3, an anode foil in which the dispersion constitutes the capacitor element 10 can be obtained by using a conductive polymer dispersion whose pH is adjusted to near neutral. Does not corrode. As a result, a solid electrolytic capacitor with low leakage current can be obtained. Moreover, since the obtained solid electrolytic capacitor is excellent in short circuit resistance, a capacitor with a high rated voltage can be obtained.

次に、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Next, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
まず、硫酸銅溶液にアンモニアを溶解させた溶液にコットンリンターを添加した(濃度10wt%)。これを十分に撹拌させて溶解させ、さらにポリアルキレングリコール5wt%と界面活性剤0.5wt%を添加することにより、銅セルロース溶液を作製した。
Example 1
First, cotton linter was added to a solution in which ammonia was dissolved in a copper sulfate solution (concentration: 10 wt%). This was sufficiently stirred and dissolved, and further 5 wt% of polyalkylene glycol and 0.5 wt% of a surfactant were added to prepare a copper cellulose solution.

次に、図4で示した装置を用いてセパレータを作製した。まず、作製した溶液を溶液槽に注入した。注入後、ノズルと集電板の間に20kVの電圧を印加して前記の銅セルロース溶液を集電板に向けて噴射することにより、集電板上に長繊維の集合体を堆積した。それを成型して200℃で30分間加熱処理することにより、セパレータA(繊維径0.2μm、厚さ15μm、秤量60g/m2)を作製した。 Next, a separator was produced using the apparatus shown in FIG. First, the prepared solution was poured into a solution tank. After the injection, an aggregate of long fibers was deposited on the current collector plate by applying a voltage of 20 kV between the nozzle and the current collector plate and spraying the copper cellulose solution toward the current collector plate. The separator A (fiber diameter 0.2 μm, thickness 15 μm, weighing 60 g / m 2 ) was produced by molding and heat-treating it at 200 ° C. for 30 minutes.

次に、アルミニウム箔をエッチング処理により表面を粗面化した。続いて前記アルミニウム箔の陽極酸化処理を化成電圧32Vにて充分な時間行った。陽極酸化処理を経て、その表面に誘電体酸化皮膜を形成した後、短冊状(65×5mm)に切断して陽極箔を作製した。   Next, the surface of the aluminum foil was roughened by etching. Subsequently, the aluminum foil was subjected to an anodic oxidation treatment at a formation voltage of 32 V for a sufficient time. After anodizing treatment, a dielectric oxide film was formed on the surface, and then cut into strips (65 × 5 mm) to produce an anode foil.

次に、陽極箔作製に用いたものとは別のアルミニウム箔のエッチング処理を行い、表面を粗面化した。次に短冊状(50×6mm)に切断して陰極箔を作製した。   Next, the aluminum foil different from that used for the anode foil preparation was etched to roughen the surface. Next, it cut | disconnected to strip shape (50x6 mm), and produced the cathode foil.

先ほど作製した陽極箔と陰極箔にそれぞれのリードを溶接した後、陽極箔と陰極箔との間に前記セパレータAを介在させて巻回してコンデンサ素子を得た(このコンデンサ素子にアジピン酸アンモニウムの10重量%エチレングリコール溶液を含浸させた際、周波数120Hzにおける静電容量値は100μFであった。)。   After welding the respective leads to the anode foil and the cathode foil prepared earlier, the separator A was interposed between the anode foil and the cathode foil and wound to obtain a capacitor element. When impregnated with 10 wt% ethylene glycol solution, the capacitance value at a frequency of 120 Hz was 100 μF.)

続いて、先ほど作製したコンデンサ素子をリン酸二水素アンモニウム水溶液中で陽極酸化処理(化成電圧32V)を30分間行い、その後200℃で熱処理を行った。   Subsequently, the capacitor element prepared above was anodized (formation voltage 32 V) for 30 minutes in an aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate, and then heat-treated at 200 ° C.

次に、EDOTとp−TSAをイオン交換水に混合し、この混合溶液に過硫酸アンモニウムと硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とを添加・撹拌して化学重合反応を行った。次に得られた反応液について遠心分離と塩析の処理を行い、未反応のEDOT、PSSA、過硫酸アンモニウム及び硫酸第二鉄を除去した。これにより、PEDOT/PSS(分子量;約150,000)からなる導電性高分子分散液を作製した。   Next, EDOT and p-TSA were mixed with ion-exchanged water, and ammonium persulfate and an oxidation catalyst solution of ferric sulfate were added to and stirred in this mixed solution to carry out a chemical polymerization reaction. Next, the obtained reaction solution was centrifuged and salted out to remove unreacted EDOT, PSSA, ammonium persulfate and ferric sulfate. As a result, a conductive polymer dispersion composed of PEDOT / PSS (molecular weight; about 150,000) was produced.

前記コンデンサ素子を作製した導電性分散液に含浸し、分散液から引き上げた後に120℃で乾燥した。これにより、フィルム状のPEDOT/PSSがセパレータに被着し、陽極箔と陰極箔の間に導電性高分子を形成した。   The capacitor element was impregnated in the conductive dispersion, lifted from the dispersion, and dried at 120 ° C. Thereby, the film-like PEDOT / PSS was deposited on the separator, and a conductive polymer was formed between the anode foil and the cathode foil.

続いてフィルム状の導電性高分子を形成したコンデンサ素子を、樹脂加硫ブチルゴム封口材(ブチルゴムポリマー30部、カーボン20部、無機充填剤50部から構成したもの。封口体硬度:70IRHD[国際ゴム硬さ単位])と共に有底筒状のアルミニウムケースに封入した。最後にカーリング処理により開口部を封止して、固体電解コンデンサを作製した(サイズ:直径8mm、高さ8mm)。   Subsequently, a capacitor element formed with a film-like conductive polymer was composed of a resin vulcanized butyl rubber sealing material (30 parts butyl rubber polymer, 20 parts carbon, 50 parts inorganic filler. Sealing body hardness: 70 IRHD [international rubber Hardness unit]) and enclosed in a bottomed cylindrical aluminum case. Finally, the opening was sealed by curling treatment to produce a solid electrolytic capacitor (size: diameter 8 mm, height 8 mm).

(実施例2)
実施例2ではセパレータを作製する溶液として、酢酸セルロースをジアセトンアルコールに溶解した溶液(セルロース濃度10wt%)を作製した。その溶液を用いて実施例1と同様の装置・手順を経て集電板上に長繊維の集合体を堆積した。次にそれを苛性ソーダ/メタノール溶液に浸漬してアルカリ鹸化処理を行った。それを成型して200℃で30分間加熱処理を行い、セパレータB(繊維径0.3μm、厚さ15μm、秤量50g/m2)を作製した。セパレータBを用いたこと以外は実施例1と同様の手順により、固体電解コンデンサを作製した。
(Example 2)
In Example 2, a solution in which cellulose acetate was dissolved in diacetone alcohol (cellulose concentration: 10 wt%) was prepared as a solution for producing a separator. Using the solution, an assembly of long fibers was deposited on the current collector plate through the same apparatus and procedure as in Example 1. Next, it was immersed in a caustic soda / methanol solution for alkali saponification. This was molded and subjected to a heat treatment at 200 ° C. for 30 minutes to prepare a separator B (fiber diameter 0.3 μm, thickness 15 μm, weighing 50 g / m 2 ). A solid electrolytic capacitor was produced by the same procedure as in Example 1 except that the separator B was used.

(実施例3)
実施例3ではセパレータを作製する溶液として、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂(10wt%)を有機溶媒に溶解した溶液を作製した。その溶液を用いて実施例1と同様の装置・手順を経て集電板上に長繊維の集合体を堆積した。それを成型して250℃で30分間加熱処理を行い、セパレータC(繊維径0.5μm、厚さ15μm、秤量40g/m2)を作製した。セパレータCを用いたこと以外は実施例1と同様の手順により、固体電解コンデンサを作製した。
Example 3
In Example 3, a solution in which polybutylene terephthalate (PBT) resin (10 wt%) was dissolved in an organic solvent was prepared as a solution for producing a separator. Using the solution, an assembly of long fibers was deposited on the current collector plate through the same apparatus and procedure as in Example 1. This was molded and subjected to a heat treatment at 250 ° C. for 30 minutes to produce a separator C (fiber diameter 0.5 μm, thickness 15 μm, weighing 40 g / m 2 ). A solid electrolytic capacitor was produced by the same procedure as in Example 1 except that the separator C was used.

(実施例4)
実施例4ではセパレータを作製する溶液として、ポリフッ化ビリニデン(PVDF)樹脂(10wt%)を有機溶媒に溶解した溶液を作製した。その溶液を用いて実施例1と同様の装置・手順を経て集電板上に長繊維の集合体を堆積した。それを成型して120℃で20分間加熱処理を行い、セパレータD(繊維径0.7μm、厚さ15μm、秤量20g/m2)を作製した。セパレータDを用いたこと以外は実施例1と同様の手順により、固体電解コンデンサを作製した。
Example 4
In Example 4, a solution in which poly (vinylidene fluoride) (PVDF) resin (10 wt%) was dissolved in an organic solvent was prepared as a solution for producing a separator. Using the solution, an assembly of long fibers was deposited on the current collector plate through the same apparatus and procedure as in Example 1. It was molded and subjected to a heat treatment at 120 ° C. for 20 minutes to produce a separator D (fiber diameter 0.7 μm, thickness 15 μm, weighing 20 g / m 2 ). A solid electrolytic capacitor was produced by the same procedure as in Example 1 except that the separator D was used.

(比較例1)
比較例1ではセパレータとして、コットンリンターを抄紙したセパレータE(繊維径8μm、厚さ20μm、秤量15g/m2)を用いてコンデンサ素子を形成した。図5にセパレータEの表面SEM写真(×3000倍)を示す。ここから、セパレータEの繊維径が7〜10μmの不均一な繊維から形成されていることが分かった。次に、比較例1の固体電解コンデンサの作製手順を下記に示す。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a capacitor element was formed using Separator E (fiber diameter 8 μm, thickness 20 μm, weighing 15 g / m 2 ) made of cotton linter as a separator. FIG. 5 shows a surface SEM photograph (× 3000 magnification) of the separator E. From this, it was found that the separator E was formed of non-uniform fibers having a fiber diameter of 7 to 10 μm. Next, the manufacturing procedure of the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 1 is shown below.

まず、アルミニウム箔をエッチング処理により表面を粗面化した。続いて前記アルミニウム箔の陽極酸化処理を化成電圧32Vにて充分な時間行った。陽極酸化処理を経て、その表面に誘電体酸化皮膜を形成した後、短冊状(65×5mm)に切断して陽極箔を作製した。   First, the surface of the aluminum foil was roughened by etching. Subsequently, the aluminum foil was subjected to an anodic oxidation treatment at a formation voltage of 32 V for a sufficient time. After anodizing treatment, a dielectric oxide film was formed on the surface, and then cut into strips (65 × 5 mm) to produce an anode foil.

次に、陽極箔作製に用いたものとは別のアルミニウム箔のエッチング処理を行い、表面を粗面化した。次に短冊状(50×6mm)に切断して陰極箔を作製した。   Next, the aluminum foil different from that used for the anode foil preparation was etched to roughen the surface. Next, it cut | disconnected to strip shape (50x6 mm), and produced the cathode foil.

先ほど作製した陽極箔と陰極箔にそれぞれのリードを溶接した後、陽極箔と陰極箔との間に前記セパレータEを介在させて巻回してコンデンサ素子を得た(このコンデンサ素子にアジピン酸アンモニウムの10重量%エチレングリコール溶液を含浸させた際、周波数120Hzにおける静電容量値は75μFであった。)。   After welding the respective leads to the anode foil and the cathode foil prepared earlier, the separator E was interposed between the anode foil and the cathode foil and wound to obtain a capacitor element (ammonium adipate was added to this capacitor element). When impregnated with 10 wt% ethylene glycol solution, the capacitance value at a frequency of 120 Hz was 75 μF.)

次に、EDOT1部とp−TSA第二鉄塩2部とをn−ブタノール4部に溶解して、EDOT/p−TSA第二鉄塩混合溶液を作製した。次に、前記コンデンサ素子を前記混合溶液に浸漬して引き上げた後、85℃で60分間化学重合を行い、セパレータEにPEDOT/PSSAからなる導電性高分子微粒子を被着させた。図6に導電性高分子微粒子を形成した後のセパレータEの表面SEM写真(×300倍)を示す。ここから、比較例1の導電性高分子には空隙が存在し、所々で凝集していることが分かった。以上の手順により、固体電解コンデンサを作製した。   Next, 1 part of EDOT and 2 parts of p-TSA ferric salt were dissolved in 4 parts of n-butanol to prepare an EDOT / p-TSA ferric salt mixed solution. Next, after the capacitor element was immersed in the mixed solution and pulled up, chemical polymerization was performed at 85 ° C. for 60 minutes, and conductive polymer fine particles made of PEDOT / PSSA were deposited on the separator E. FIG. 6 shows a surface SEM photograph (× 300 times) of the separator E after the conductive polymer fine particles are formed. From this, it was found that the conductive polymer of Comparative Example 1 had voids and was agglomerated in some places. A solid electrolytic capacitor was produced by the above procedure.

(比較例2)
比較例2ではセパレータとして、マニラ麻の混抄したセパレータF(繊維径15μm、厚さ20μm、秤量15g/m2)を用いてコンデンサ素子を形成した。セパレータFを用いてコンデンサ素子を形成したこと以外は比較例1と同様の手順により、固体電解コンデンサを作製した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a capacitor element was formed using a separator F (fiber diameter 15 μm, thickness 20 μm, weighing 15 g / m 2 ) mixed with Manila hemp as a separator. A solid electrolytic capacitor was produced by the same procedure as in Comparative Example 1 except that the capacitor element was formed using the separator F.

(比較例3)
比較例3ではセパレータとして、ポリエチレンテレフタレート繊維を湿式法により形成して作製した不織布セパレータG(繊維径10μm、厚さ20μm、秤量10g/m2)を用いてコンデンサ素子を形成した。セパレータGを用いてコンデンサ素子を形成した以外は比較例1と同様の手順により、固体電解コンデンサを作製した。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, a capacitor element was formed using a nonwoven fabric separator G (fiber diameter 10 μm, thickness 20 μm, weigh 10 g / m 2 ) prepared by forming a polyethylene terephthalate fiber by a wet method as a separator. A solid electrolytic capacitor was produced by the same procedure as in Comparative Example 1 except that the capacitor element was formed using the separator G.

表1に本発明の実施例1〜4と比較例1〜3の固体電解コンデンサの電気特性を示す。固体電解コンデンサの電気特性として、静電容量(測定周波数120Hz)、ESR(測定周波数100kHz)及び漏れ電流(定格電圧16V印加後2分値)の値を示した。また表1の左側には初期値を、右側には高温電圧印加試験(105℃雰囲気で16Vの直流電圧を、固体電解コンデンサに印加)を2000時間経過した後の固体電解コンデンサの電気特性を示した。   Table 1 shows the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitors of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention. As the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitor, values of capacitance (measurement frequency 120 Hz), ESR (measurement frequency 100 kHz), and leakage current (2 minutes value after application of the rated voltage 16V) are shown. The left side of Table 1 shows the initial values, and the right side shows the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitor after 2000 hours of the high-temperature voltage application test (applying a DC voltage of 16 V to the solid electrolytic capacitor at 105 ° C). It was.

なお試験個数はいずれも50個で行った。また、表1の静電容量、インピーダンス及び漏れ電流の値は、ショート品を除いたサンプルの平均値で示した。   The number of tests was 50. In addition, the values of capacitance, impedance, and leakage current in Table 1 are shown as average values of samples excluding short products.

表1から実施例1〜4の固体電解コンデンサは初期特性、高温電圧印加試験後ともに、比較例1〜3の固体電解コンデンサよりも優れた電気特性を示した。   From Table 1, the solid electrolytic capacitors of Examples 1 to 4 exhibited electrical characteristics superior to the solid electrolytic capacitors of Comparative Examples 1 to 3 both at the initial characteristics and after the high temperature voltage application test.

以上のことから、コンデンサ素子のセパレータを繊維径1μm以下の繊維から構成することにより、静電容量特性、ESR特性の優れた固体電解コンデンサを得られたことが示された。   From the above, it was shown that a solid electrolytic capacitor having excellent capacitance characteristics and ESR characteristics was obtained by constituting the separator of the capacitor element from fibers having a fiber diameter of 1 μm or less.

また未反応のEDOT、PSSA、過硫酸アンモニウム及び硫酸第二鉄を除去したことにより、漏れ電流特性と耐ショート性に優れた固体電解コンデンサを得られたことが示された。   Moreover, it was shown that a solid electrolytic capacitor excellent in leakage current characteristics and short-circuit resistance was obtained by removing unreacted EDOT, PSSA, ammonium persulfate and ferric sulfate.

実施例1〜4において、前記セパレータの材料としてコットンリンター、酢酸セルロース、PBT樹脂及びPVDF樹脂を用いた例を述べたが、その他、ポリイミド、PET等のポリエステル、PTFE等のフッ素樹脂を用いても同様の効果が得られる。   In Examples 1 to 4, the example using cotton linter, cellulose acetate, PBT resin, and PVDF resin as the material of the separator was described. However, polyimide, polyester such as PET, and fluorine resin such as PTFE may be used. Similar effects can be obtained.

本発明は各種電子機器に利用される巻回形の固体電解コンデンサにおいて、静電容量、ESR及び漏れ電流特性に優れ、耐ショート性に優れた固体電解コンデンサを提供することにより、高周波及び高電圧で使用する電子部品に応用することができる。   The present invention relates to a wound solid electrolytic capacitor used in various electronic devices. By providing a solid electrolytic capacitor excellent in capacitance, ESR and leakage current characteristics, and excellent in short-circuit resistance, high frequency and high voltage are provided. It can be applied to electronic parts used in.

本発明の実施の形態1における固体電解コンデンサの構成を示す部分断面斜視図The partial cross section perspective view which shows the structure of the solid electrolytic capacitor in Embodiment 1 of this invention 図1のコンデンサ素子の要部を拡大した概念図The conceptual diagram which expanded the principal part of the capacitor element of FIG. 本発明の実施の形態1におけるセパレータの表面SEM写真Surface SEM photograph of separator in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1におけるセパレータ作製装置の概略図Schematic of separator manufacturing apparatus in Embodiment 1 of the present invention 比較例1におけるセパレータの表面SEM写真Surface SEM photograph of separator in Comparative Example 1 比較例1のセパレータに形成した導電性高分子の表面SEM写真Surface SEM photograph of conductive polymer formed on separator of Comparative Example 1.

1 陽極箔
2 陰極箔
3 セパレータ
4 導電性高分子
5 陽極リード
6 陰極リード
7 封口材
8 アルミニウムケース
9 誘電体酸化皮膜
10 コンデンサ素子
11 基板
12 集電板
13,14 ノズル
15,16 溶液槽
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Anode foil 2 Cathode foil 3 Separator 4 Conductive polymer 5 Anode lead 6 Cathode lead 7 Sealing material 8 Aluminum case 9 Dielectric oxide film 10 Capacitor element 11 Substrate 12 Current collector plate 13, 14 Nozzle 15, 16 Solution tank

Claims (6)

誘電体酸化皮膜が形成されたアルミニウムからなる陽極箔とアルミニウムからなる陰極箔とをセパレータを介して巻回して形成されたコンデンサ素子と、前記セパレータが繊維径1μm以下の繊維からなり、前記セパレータの繊維およびその繊維間にポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルフォネートのフィルム状の導電性高分子を被着させることを特徴とする固体電解コンデンサ。 A capacitor element formed by winding an anode foil made of aluminum on which a dielectric oxide film is formed and a cathode foil made of aluminum through a separator, and the separator is made of fibers having a fiber diameter of 1 μm or less, A solid electrolytic capacitor characterized in that a conductive polymer in the form of a film of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonate is deposited between the fibers and the fibers. 前記セパレータは、セルロースを溶剤に溶解し、この溶液を噴射するノズルに直流電圧を印加して繊維径が1μm以下の長繊維を堆積させたものからなる請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the separator is formed by dissolving cellulose in a solvent and applying a DC voltage to a nozzle for injecting the solution to deposit long fibers having a fiber diameter of 1 μm or less. 前記セパレータは、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアクリロニトリル(PAN)、アラミド、ポリイミド、ナイロン、変性PP、変性PE、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフロロエチレン(PTFE)から選択された少なくとも1種の樹脂を有機溶媒または水に溶解し、この溶液を噴射するノズルに直流電圧を印加して繊維径が1μm以下の長繊維の非フィブリル化繊維を堆積させたものからなる請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 The separator is polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyphenylene sulfide (PPS), polyacrylonitrile (PAN), aramid, polyimide, nylon, modified PP, modified PE. At least one resin selected from polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE) is dissolved in an organic solvent or water, and a direct current voltage is applied to a nozzle for injecting this solution to obtain a fiber diameter of 1 μm. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, which is formed by depositing the following long-fiber non-fibrillated fibers. セルロースまたは樹脂を有機溶媒または水に溶解した溶液を作製し、この溶液を噴射するノズルに直流電圧を印加して繊維径が1μm以下の長繊維を堆積させてセパレータを形成する工程と、このセパレータを陽極箔と陰極箔との間に介在させて巻回することによりコンデンサ素子を形成する工程と、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルフォネートの導電性高分子分散液に前記コンデンサ素子を浸漬して乾燥することにより前記セパレータの繊維及びその繊維間にフィルム状の導電性高分子を被着させる工程とを備えた固体電解コンデンサの製造方法。 Forming a separator by preparing a solution in which cellulose or resin is dissolved in an organic solvent or water, applying a direct current voltage to a nozzle for injecting the solution to deposit long fibers having a fiber diameter of 1 μm or less, and the separator A capacitor element is formed by winding a metal foil between an anode foil and a cathode foil, and a conductive polymer dispersion of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / polystyrene sulfonate. A method for producing a solid electrolytic capacitor, comprising: dipping the capacitor element and drying to deposit a fiber of the separator and a film-like conductive polymer between the fibers. フィルム状の導電性高分子を形成する工程であって、3,4−エチレンジオキシチオフェンにポリスチレンスルホン酸のドーパント及び酸化剤を加えて化学酸化重合して得られたポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルフォネートの導電性高分子分散液に前記コンデンサ素子を浸漬し、その後乾燥してセパレータの繊維及びその繊維間にフィルム状の導電性高分子を被着させる請求項4に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 A step of forming a film-like conductive polymer, which is obtained by adding a polystyrene sulfonic acid dopant and an oxidant to 3,4-ethylenedioxythiophene and subjecting it to chemical oxidative polymerization. 5. The capacitor element is immersed in a conductive polymer dispersion of dioxythiophene) / polystyrene sulfonate, and then dried to deposit a separator fiber and a film-like conductive polymer between the fibers. The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of description. セパレータを形成する工程であって、溶液を噴射させるノズルを少なくとも2本用意し、有機溶媒または水に樹脂を溶解させる樹脂濃度が異なる溶液をそれぞれ噴霧することにより、繊維径が1μm以下からなる複数の非フィブリル化繊維が樹脂粒子に結合された3次元立体構造に繊維径が1μm以下の長繊維を絡み合せて前記セパレータを形成する請求項5に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 A step of forming a separator, in which a plurality of nozzles each having a fiber diameter of 1 μm or less are prepared by preparing at least two nozzles for injecting a solution and spraying solutions having different resin concentrations for dissolving the resin in an organic solvent or water. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 5, wherein the separator is formed by intertwining long fibers having a fiber diameter of 1 μm or less into a three-dimensional structure in which the non-fibrillated fibers are bonded to resin particles.
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