JP4115359B2

JP4115359B2 - 電解コンデンサ及びその製造方法

Info

Publication number: JP4115359B2
Application number: JP2003279558A
Authority: JP
Inventors: 健二鹿熊; 竜也岡山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sun Electronic Industries Corp
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sun Electronic Industries Corp
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP2005045136A

Description

本発明は、導電性高分子層を固体電解質とする電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。

電子機器のデジタル化に伴い、それに使用されるコンデンサにも小型、大容量で高周波領域における等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと略す）の小さいものが求められるようになってきている。従来、高周波領域用のコンデンサとしては、プラスチックフィルムコンデンサ、積層セラミックコンデンサ等が多用されているが、これらは比較的小容量である。大容量で低ＥＳＲのコンデンサとしては、二酸化マンガン、ＴＣＮＱ錯塩等の電子電導性固体を陰極材として用いた固体電解コンデンサがある。ここで、ＴＣＮＱとは７，７，８，８−テトラシアノキノジメタンを意味する。また、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等の導電性高分子を陰極材として用いた固体電解コンデンサも有望である。（例えば特許文献１）。
特許第３２９６７２４号

しかしながら、近年の電子機器はその高機能化、小型・軽量化の進展に伴って応用分野が急速に拡大しつつある。そしてそれにつれ、電子回路を構成する部品類には、使用環境、条件などが厳しくなり、特に耐電圧性向上の要求が厳しくなっている。従って、本発明は、導電性高分子を陰極材として用いた電解コンデンサにおいて、耐電圧性の高いものを提供することを目的とする。

本発明は、誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子内に、導電性高分子からなる固体電解質層を備える電解コンデンサにおいて、前記導電性高分子は、重合成モノマーの重合物にナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物をドープしたものであり、前記コンデンサ素子内には、前記固体電解質層の他に、電解液が含浸されていることを特徴とする。

上記構成によれば、導電性高分子中にナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物がドープされることにより、該導電性高分子からなる固体電解質層を形成する工程（重合工程）における酸化皮膜の劣化が抑制され、耐電圧が向上する。

本発明実施例による電解コンデンサにおいては、図１に示すような巻回型のコンデンサ素子７が用いられる。巻回型のコンデンサ素子は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属からなる箔に、粗面化のためのエッチング処理及び誘電体皮膜形成のための化成処理を施した陽極化成箔１と、対向陰極箔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る。前記陽極化成箔１及び対向陰極箔２には、それぞれリードタブ６１，６２を介してリード線５１、５２が取り付けられている。４は巻き止めテープである。

そして、前記巻回型のコンデンサ素子にピロール等、酸化重合により導電性高分子となるモノマーを含浸した後、該コンデンサ素子を過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の酸化剤とドーピング剤としてのナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物との水溶液に浸漬することにより、前記モノマーを酸化重合させて導電性高分子とする。なおドーピング剤はあらかじめ水または溶媒に溶解させ乾燥することにより素子の内部に析出させておいてもよい。

最後に、図２に示すように、この素子７を有底筒状のアルミニウム製ケース８に収納し、その開口部にゴムパッキング９を装着するとともに絞り加工及びカーリング加工を施した後、定格電圧を印加しながら１２５℃で約１時間のエージング処理を行うことにより、所望の電解コンデンサが完成する。ここで外径φ６．３ｍｍ×Ｈ6ｍｍ、定格１６Ｖ−２２μＦのアルミニウム巻回型コンデンサ素子を用い、本発明の実施形態に従いながら実施例について、具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

定格１６Ｖ−２２μＦのコンデンサ素子を０．１％のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、２％のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物水溶液を含浸し、１００℃で１時間乾燥する。上記素子にピロールを含浸し、５０℃で１５分間放置する。その後、上記素子を３０％過硫酸アンモニウム水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。

定格１６Ｖ−２２μＦのコンデンサ素子を０．１％のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、５％のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物水溶液を含浸し、１００℃で１時間乾燥する。上記素子にピロールを含浸し、５０℃で１５分間放置する。その後、上記素子を３０％過硫酸アンモニウム水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。

定格１６Ｖ−２２μＦのコンデンサ素子を０．１％のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、５０％のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物水溶液を含浸し、１００℃で１時間乾燥する。上記素子にピロールを含浸し、５０℃で１５分間放置する。その後、上記素子を３０％過硫酸アンモニウム水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。

定格１６Ｖ−２２μＦのコンデンサ素子を０．１％のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、５０℃で１５分間放置する。その後、上記素子を３０％過硫酸アンモニウムと２％のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物の水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。

定格１６Ｖ−２２μＦのコンデンサ素子を０．１％のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、５０℃で１５分間放置する。その後、上記素子を３０％過硫酸アンモニウムと１０％のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物の水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。

定格１６Ｖ−２２μＦのコンデンサ素子を０．１％のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、５０℃で１５分間放置する。その後、上記素子を３０％過硫酸アンモニウムと３０％のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物の水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。

定格１６Ｖ−２２μＦのコンデンサ素子を０．１％のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、５０％のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物水溶液を含浸し、１００℃で１時間乾燥する。さらに上記素子にピロールを含浸し、５０℃で１５分間放置する。その後、上記素子を３０％過硫酸アンモニウムと３０％のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物の水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。

比較用として、以下に従来の製造方法を記す。
（従来例１）

定格１６Ｖ−２２μＦのコンデンサ素子を０．１％のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、５０℃で１５分間放置する。その後、上記素子を３０％過硫酸アンモニウム水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。
（従来例２）

定格１６Ｖ−２２μＦのコンデンサ素子を０．１％のアジピン酸アンモニウム水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、５０℃で１５分間放置する。その後、上記素子を３０％過硫酸アンモニウムと１０％のベンゼンジスルホン酸ジナトリウムの水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。

表１に実施例１〜７及び従来例１、２で試作したコンデンサに数種類の電圧を印加した時の漏れ電流の値を示す。なお、ＥＳＲは１００kHz、静電容量は１２０Hzでそれぞれ測定したものである。

表１から、従来例１、２では漏れ電流の値も高く、ショートに至る電圧も低い。それに対して実施例ではいずれも漏れ電流が小さく、また耐電圧も向上していることがわかる。

以上のように、本発明の電解コンデンサの製造方法によれば、アルミニウム酸化皮膜の製造工程での劣化を抑制することができ、結果的に耐電圧を向上させ、漏れ電流を低減することができる。

従来及び本発明の実施例に係る電解コンデンサ素子の分解斜視図である。従来及び本発明の実施例に係る電解コンデンサ素子の断面図である。

符号の説明

１陽極化成箔
２対向陰極箔
３セパレータ
４巻き止めテープ
７コンデンサ素子
８ケース
９ゴムパッキング
５１リード線
５２リード線
６１リードタブ
６２リードタブ

Claims

誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子内に、導電性高分子からなる固体電解質層を備える電解コンデンサにおいて、
前記導電性高分子は、重合性モノマーの重合物にナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物をドープしたものであり、
前記コンデンサ素子内には、前記固体電解質層の他に電解液が含浸されていることを特徴とする電解コンデンサ。
前記重合物は、ピロール、チオフェン、アニリン及びそれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種類以上のモノマーの重合物または共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ。
前記重合物はポリピロールであることを特徴とする請求項２に記載の電解コンデンサ。
誘電体皮膜を形成した陽極部材を備えるコンデンサ素子にナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物の水溶液を含浸し、次いで乾燥させる第１のステップと、
前記第１のステップを経たコンデンサ素子に重合性モノマーを含浸して放置する第２のステップと、
前記第２のステップを経たコンデンサ素子を酸化剤の水溶液に浸漬する第３のステップと
を含むことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
前記第３のステップを経たコンデンサ素子に、電解液を含浸する第４のステップを含浸することを特徴とする請求項４に記載の電解コンデンサの製造方法。
誘電体皮膜を形成した陽極部材を備えるコンデンサ素子にナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物水溶液を含浸し、次いで乾燥させる第１のステップと、
前記第１のステップを経たコンデンサ素子に重合性モノマーを含浸して放置する第２のステップと、
前記第２のステップを経たコンデンサ素子を、酸化剤とナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物との水溶液に浸漬する第３のステップと
を含むことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
前記第３のステップを経たコンデンサ素子に、電解液を含浸する第４のステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の電解コンデンサの製造方法。