JP2000299253A

JP2000299253A - コンデンサの製造方法

Info

Publication number: JP2000299253A
Application number: JP11106271A
Authority: JP
Inventors: Kenji Akami; 研二赤見; Yasuo Kudo; 康夫工藤; Yasue Matsuka; 安恵松家; Hiroki Kusayanagi; 弘樹草柳
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】タンタル焼結体や、アルミの陽極電極箔と陰
極電極箔をセパレ−タを介して巻回したコンデンサ素子
に、冷却された重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を混合
した混合溶液を含浸させてから、化学重合により導電性
高分子層を形成するコンデンサの製造方法において、容
量達成率が高く、特性の優れたコンデンサを得ることを
目的とする。【解決手段】混合溶液をコンデンサ素子に含浸させた
後、溶媒の沸点以上に速やかに加熱することによって、
容量達成率が高く、損失特性やインピ−ダンス特性の優
れたコンデンサを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性高分子を用
いた小型大容量のコンデンサの製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気機器のデジタル化に伴って、
コンデンサについても小型大容量で高周波領域でのイン
ピーダンスの低いものが要求されている。

【０００３】従来、コンデンサの電解質に電気伝導度の
高い導電性高分子を用いて、高周波領域でのインピ−ダ
ンスを低くしたコンデンサが多く提案されている。

【０００４】誘電体皮膜を設けたアルミニウムに３、４
ーエチレンジオキシチオフェンを繰り返し単位としｐ−
トルエンスルホン酸アニオンをド−パントとして含む導
電性高分子を化学重合により形成したコンデンサが提案
されている（特開平２−１５６１１号公報）。３，４−
エチレンジオキシチオフェンモノマ−と酸化剤を溶媒に
より溶解した溶液を、酸化が施されたアルミニウム電極
に塗布し、次いで室温あるいは加熱して溶媒を除去し、
化学重合反応により導電性高分子層を形成し、次いで水
を用いて導電性高分子層から過剰な酸化剤を洗い去り、
最後に乾燥させてコンデンサを得る製造方法が記述され
ている。

【０００５】また、エッチドアルミ箔上に電着ポリイミ
ド薄膜からなる誘電体を形成した後、化学重合及び電解
重合により、順次導電性高分子層を形成して電極とする
大容量フィルムコンデンサが提案されている（電気化学
会第５８回大会講演要旨集２５１〜２５２頁（１９９１
年））。

【０００６】さらに、３、４ーエチレンジオキシチオフ
ェンと酸化剤とを混合した混合溶液を、陽極電極箔と陰
極電極箔とをガラスペ−パ−からなるセパレ−タを介し
て巻回したコンデンサ素子に含浸し、セパレ−タに浸透
した混合溶液中の重合反応により生成したポリエチレン
ジオキシチオフェンを電解質層としてセパレ−タで保持
した固体電解コンデンサが提案されている（特開平９−
２９３６３９号公報）。

【０００７】酸化剤にはｐ−トルエンスルホン酸第二鉄
を、溶媒にはエチレングリコ−ルを用い、混合溶液を含
浸したコンデンサ素子を、２５℃ないし１００℃の温度
に放置して、重合反応によりポリエチレンジオキシチオ
フェンからなる導電性高分子層を生成させ、次いで水、
有機溶媒等を用いて洗浄し、最後に乾燥させてコンデン
サを得る製造方法が記述されている。

【０００８】さらに、冷却されたピロ−ルモノマ−と酸
化剤とを混合した混合溶液をタンタル焼結体からなるコ
ンデンサ素子に含浸してから、空気中２５℃で重合させ
る製造方法が提案されている（特開平６−３２５９８４
号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘電体
層が形成された焼結体金属からなるコンデンサ素子に、
冷却させた重合性モノマ−と酸化剤との混合溶液を含浸
し、溶媒の沸点未満の温度で重合反応させた場合、溶媒
は焼結体金属表面の空孔から蒸発する。表面の空孔には
内部から少なからず混合溶液が供給されるために、重合
反応により形成された導電性高分子層が表面近傍に集ま
る。混合溶液の含浸、重合、洗浄のプロセスを少ない回
数（極端な場合には１回）繰り返す内に表面の空孔を塞
いでしまう。

【００１０】表面の空孔が塞がれると、混合溶液を含浸
させようとしてもコンデンサ素子内部に浸透しないの
で、プロセスをより多く繰り返して、コンデンサ素子内
部に導電性高分子層を緻密に形成することができないた
めと、また、導電性高分子層形成後に十分な洗浄を施し
て過剰な酸化剤を取り除くことができないために、高い
容量達成率と優れたコンデンサ特性が得られないという
課題を抱えていた。

【００１１】また、陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレ
−タを介して円筒状に巻回したコンデンサ素子に冷却さ
せた混合溶液を含浸させた後に、溶媒の沸点未満の温度
で重合反応させた場合、溶媒は円筒状の両側の開放され
た端面から蒸発する。端面には内部から少なからず混合
溶液が供給されるために、重合反応により形成された導
電性高分子層が端面近傍に集まる。混合溶液の含浸、重
合、洗浄のプロセスを少ない回数（極端な場合には１
回）繰り返す内に端面を塞いでしまう。端面が塞がれる
と、混合溶液を含浸させようとしてもコンデンサ素子内
部に浸透しないので、プロセスをより多く繰り返して、
コンデンサ素子内部に導電性高分子層を緻密に形成する
ことができないためと、また、導電性高分子層形成後に
十分な洗浄を施して過剰な酸化剤を取り除くことができ
ないために、高い容量達成率と優れたコンデンサ特性が
得られないという課題を抱えていた。

【００１２】さらに、導電性高分子層を電解質に用いた
場合、高い耐電圧特性が得られないという課題を抱えて
いた。

【００１３】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、高容量達成率で、コンデンサ特性に優れたコン
デンサを得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するもので、本発明による第一のコンデンサの製造方
法は、重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を冷却する工程
と、冷却された前記重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を
混合した混合溶液を用意する工程と、焼結体金属に誘電
体層を形成したコンデンサ素子を用意する工程と、前記
コンデンサ素子に前記混合溶液を含浸する工程と、前記
混合溶液が含浸されたコンデンサ素子を前記混合溶液中
の溶媒の沸点以上に速やかに加熱する工程と、前記重合
性モノマ−と前記酸化剤との化学重合反応により導電性
高分子層を形成する工程とを有する構成である。

【００１５】コンデンサ素子に混合溶液を含浸させた
後、溶媒の沸点以上に速やかに加熱することにより、溶
媒が蒸発して体積が膨張し、焼結体金属表面の空孔から
噴出する。重合反応により生成された導電性高分子層が
表面近傍に集まって空孔を塞ごうとしても、噴出する力
により押し破り、導電性高分子層によって焼結体金属表
面の空孔が塞がれることを防止できるので、混合溶液の
含浸、重合、洗浄のプロセスを繰り返してコンデンサ素
子内部に導電性高分子層を緻密に形成することができる
ため、また、導電性高分子層形成後に十分な洗浄を施し
て過剰な酸化剤を取り除くことができるために、容量達
成率が高く、損失特性やインピ−ダンス特性の優れたコ
ンデンサが得られる。

【００１６】本発明による第二のコンデンサの製造方法
は、重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を冷却する工程
と、冷却された前記重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を
混合した混合溶液を用意する工程と、誘電体層を形成し
た陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレ−タを介して巻回
したコンデンサ素子を用意する工程と、前記コンデンサ
素子に前記混合溶液を含浸する工程と、前記混合溶液中
の溶媒の沸点以上に速やかに加熱する工程と、前記重合
性モノマ−と前記酸化剤との化学重合反応により、前記
コンデンサ素子内に導電性高分子層を形成する工程とを
有する構成である。

【００１７】コンデンサ素子に混合溶液を含浸させた
後、溶媒の沸点以上に速やかに加熱することにより、溶
媒が蒸発して体積が膨張し、陽極電極箔、セパレ−タ、
及び陰極電極箔の間隙を通って端面から噴出する。重合
反応により生成された導電性高分子層が端面近傍に集ま
って端面を塞ごうとしても、噴出する力により押し破
り、導電性高分子層によって端面が塞がれることを防止
できるので、混合溶液の含浸、重合、洗浄のプロセスを
繰り返してコンデンサ素子内部に導電性高分子層を緻密
に形成することができるため、また、導電性高分子層形
成後に十分な洗浄を施して過剰な酸化剤を取り除くこと
ができるために、容量達成率が高く、損失特性やインピ
−ダンス特性の優れたコンデンサが得られる。

【００１８】本発明による第三のコンデンサの製造方法
は、重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を冷却する工程
と、冷却された前記重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を
混合した混合溶液を用意する工程と、誘電体層を形成し
た陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレ−タを介して巻回
したコンデンサ素子を用意する工程と、前記コンデンサ
素子に前記混合溶液を含浸する工程と、前記混合溶液中
の溶媒の沸点以上に速やかに加熱する工程と、前記重合
性モノマ−と前記酸化剤との化学重合反応により、前記
コンデンサ素子内に導電性高分子層を形成する工程と、
前記導電性高分子層に電解液を含浸する工程とを有する
構成である。

【００１９】コンデンサ素子内部に導電性高分子層を緻
密に形成した後、導電性高分子層に電解液を含浸させる
ことにより、誘電体層欠陥の修復能力を高めることがで
きるために、耐電圧特性の優れたコンデンサが得られ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を冷却する工程と、冷
却された前記重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を混合し
た混合溶液を用意する工程と、焼結体金属に誘電体層を
形成したコンデンサ素子を用意する工程と、前記コンデ
ンサ素子に前記混合溶液を含浸する工程と、前記混合溶
液が含浸されたコンデンサ素子を前記混合溶液中の溶媒
の沸点以上に速やかに加熱する工程と、前記重合性モノ
マ−と前記酸化剤との化学重合反応により導電性高分子
層を形成する工程とを有するコンデンサの製造方法とし
たものであり、コンデンサ素子に混合溶液を含浸させた
後、溶媒の沸点以上に速やかに加熱することにより、溶
媒が蒸発して体積が膨張し、焼結体金属表面の空孔から
噴出する。

【００２１】重合反応により生成された導電性高分子層
が表面近傍に集まって空孔を塞ごうとしても、噴出する
力により押し破り、導電性高分子層によって焼結体金属
表面の空孔が塞がれることを防止できるので、混合溶液
の含浸、重合、洗浄のプロセスを繰り返してコンデンサ
素子内部に導電性高分子層を緻密に形成することができ
るため、また、導電性高分子層形成後に十分な洗浄を施
して過剰な酸化剤を取り除くことができるために、容量
達成率が高く、損失特性やインピ−ダンス特性の優れた
コンデンサを実現できる。

【００２２】ここで、重合性モノマ−には、チオフェ
ン、ピロ−ル、アニリンまたは、それらの誘導体が用い
られる。

【００２３】また、重合性モノマ−溶液の溶媒として
は、水、メタノ−ル、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、
ブタノ−ル、あるいはそれらを混合したものがあげられ
るが、溶媒を用いないで重合性モノマ−原液でもよい。

【００２４】また、酸化剤には、アルキルベンゼンスル
ホン酸第二鉄、ナフタレンスルホン酸第二鉄、アルキル
ナフタレンスルホン酸第二鉄、アントラキノンスルホン
酸第二鉄等があげられるが、好適にはナフタレンスルホ
ン酸第二鉄が用いられる。

【００２５】また、酸化剤溶液の溶媒には、水、メタノ
−ル、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ブタノ−ル、あ
るいはそれらを混合したものが用いうる。

【００２６】また、速やかに加熱する工程としては、オ
−ブン中で加熱する方法や、ホットプレ−ト上に接触さ
せて加熱する方法が用いうる。

【００２７】また、請求項２記載のように、誘電体層
が、弁金属の酸化物皮膜であってもよい。

【００２８】本発明の請求項３記載の発明は、重合性モ
ノマ−溶液と酸化剤溶液を冷却する工程と、冷却された
前記重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を混合した混合溶
液を用意する工程と、誘電体層を形成した陽極電極箔と
陰極電極箔とをセパレ−タを介して巻回したコンデンサ
素子を用意する工程と、前記コンデンサ素子に前記混合
溶液を含浸する工程と、前記混合溶液中の溶媒の沸点以
上に速やかに加熱する工程と、前記重合性モノマ−と前
記酸化剤との化学重合反応により、前記コンデンサ素子
内に導電性高分子層を形成する工程とを有するコンデン
サの製造方法としたものであり、コンデンサ素子に混合
溶液を含浸させた後、溶媒の沸点以上に速やかに加熱す
ることにより、溶媒が蒸発して体積が膨張し、陽極電極
箔、セパレ−タ、及び陰極電極箔の間隙を通って端面か
ら噴出する。

【００２９】重合反応により生成された導電性高分子層
が端面近傍に集まって端面を塞ごうとしても、噴出する
力により押し破り、導電性高分子層によって端面が塞が
れることを防止できるので、混合溶液の含浸、重合、洗
浄のプロセスを繰り返してコンデンサ素子内部に導電性
高分子層を緻密に形成することができるため、また、導
電性高分子層形成後に十分な洗浄を施して過剰な酸化剤
を取り除くことができるために、容量達成率が高く、損
失特性やインピ−ダンス特性の優れたコンデンサを実現
できる。

【００３０】ここで、陽極電極箔と陰極電極箔には、ア
ルミニウム箔、タンタル箔、ニオブ箔、チタン箔等の弁
金属にエッチング処理が施され、陽極電極箔にはさらに
誘電体層が形成されたものが用いられる。

【００３１】また、セパレ−タには、マニラ紙、クラフ
ト紙、合成繊維紙、ガラスペ−パ−等が用いられる。

【００３２】本発明の請求項４記載の発明は、重合性モ
ノマ−溶液と酸化剤溶液を冷却する工程と、冷却された
前記重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を混合した混合溶
液を用意する工程と、誘電体層を形成した陽極電極箔と
陰極電極箔とをセパレ−タを介して巻回したコンデンサ
素子を用意する工程と、前記コンデンサ素子に前記混合
溶液を含浸する工程と、前記混合溶液中の溶媒の沸点以
上に速やかに加熱する工程と、前記重合性モノマ−と前
記酸化剤との化学重合反応により、前記コンデンサ素子
内に導電性高分子層を形成する工程と、前記導電性高分
子層に電解液を含浸する工程とを有するコンデンサの製
造方法としたものであり、コンデンサ素子内部に導電性
高分子層を緻密に形成した後、導電性高分子層に電解液
を含浸させることにより、誘電体層欠陥の修復能力を高
めることができるために、耐電圧特性の優れたコンデン
サを実現できる。

【００３３】また、請求項５記載のように、誘電体層
が、弁金属の酸化物皮膜であってもよい。

【００３４】また、請求項６記載のように、誘電体層
が、高分子膜であってもよい。

【００３５】また、請求項７記載のように、高分子が、
ポリイミドまたはアクリル酸とメタクリル酸とスチレン
の共重合体であることが好適である。

【００３６】また、請求項８記載のように、γ−ブチロ
ラクトンとフタル酸塩からなる電解液を用いうる。

【００３７】以下、本発明の各実施の形態について詳細
に説明する。

【００３８】（実施の形態１）以下、本発明の第１の実
施の形態について説明する。大きさが３．６×２．９×
１．４ｍｍで、タンタルのリ−ド線が配された重量約９
０ｍｇのタンタル焼結体金属のコンデンサ素子に対し
て、リン酸５ｍｌを１０００ｍｌの脱イオン水に溶解し
た約９０℃の溶液を用い、まず５ｍＶ／ｓｅｃの速度で
０から４２Ｖまで上げ、続けて４２Ｖの定電圧を３時間
印加し、陽極酸化により酸化皮膜誘電体層を形成した。
この構成をコンデンサと見立て、化成液中の容量を測定
したところ、６８μＦであった。

【００３９】重合性モノマ−の３，４−エチレンジオキ
シチオフェン（ＥＤＯＴ）をメタノ−ルの中に入れたモ
ノマ−溶液を−３０℃の恒温槽の中に入れて冷却する。
次にナフタレンスルホン酸第二鉄をメタノ−ルの中に入
れ、スタ−ラで撹拌して溶かした酸化剤溶液を−３０℃
の恒温槽の中に入れて冷却する。モノマ−溶液と酸化剤
溶液を混合した混合溶液を用意する。このとき、混合溶
液としたときにＥＤＯＴ１ｍｏｌ／ｌ、ナフタレンスル
ホン酸第二鉄０．１８ｍｏｌ／ｌの濃度となるように調
合した。

【００４０】混合溶液の中にコンデンサ素子を２分浸漬
して含浸させてから引き上げ、溶媒の沸点より高い１５
０℃のホットプレ−ト上に直方体形状であるコンデンサ
素子の一面を３０秒接触させてから、１３０℃のオ−ブ
ン中に２０分放置した。ホットプレ−トにはフッ素系樹
脂のテ−プを貼るか、またはフッ素系樹脂のコ−ティン
グを施しており、接触によるコンデンサ素子の損壊を防
止している。加熱によって溶媒が速やかに蒸発し、化学
重合反応が進行してコンデンサ素子の内部及び表面にポ
リ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯ
Ｔ）からなる導電性高分子層を形成した。

【００４１】エタノ−ルによる洗浄を１０分間、脱イオ
ン水による洗浄を１０分間した後、１２０℃のオ−ブン
中で乾燥を３０分間行った。コンデンサ素子の内部に導
電性高分子層が充填され、かつ表面に導電性高分子層が
覆われるまで、混合溶液への浸漬から乾燥までの一連の
工程を１５回繰り返した。

【００４２】次に、導電性高分子層の上にカ−ボン層と
銀ペイント層で陰極層を形成すると共に、陰極リ−ド線
を取り付けた。

【００４３】さらに、エポキシ樹脂を用いて外装してか
ら、エ−ジング処理を行い、合計で１０個のコンデンサ
を完成させた。

【００４４】これら１０個のコンデンサについて、１ｋ
Ｈｚにおける容量、損失係数、４００ｋＨｚにおけるイ
ンピ−ダンスを各々測定した。それらの平均値を以下の
（表１）に示した。

【００４５】

【表１】

【００４６】本実施の形態によれば、コンデンサ素子に
混合溶液を含浸させた後、溶媒の沸点以上に速やかに加
熱することにより、溶媒が蒸発して体積が膨張し、焼結
体金属表面の空孔から噴出する。重合反応により生成さ
れた導電性高分子層が表面近傍に集まって空孔を塞ごう
としても、噴出する力により押し破り、導電性高分子層
によって焼結体金属表面の空孔が塞がれることを防止で
きるので、混合溶液の含浸、重合、洗浄のプロセスを繰
り返してコンデンサ素子内部に導電性高分子層を緻密に
形成することができるため、また、導電性高分子層形成
後に十分な洗浄を施して過剰な酸化剤を取り除くことが
できるために、容量達成率が高く、損失特性やインピ−
ダンス特性の優れたコンデンサを得ることができる。

【００４７】（比較例１）比較例１として、加熱条件を
変更した以外、実施の形態１と同様の操作でコンデンサ
を作製した。変更したところを以下説明する。加熱条件
は、混合溶液に浸漬してから引き上げ、溶媒の沸点より
低い６０℃のオ−ブン中に６０分放置してから、１３０
℃のオ−ブン中に２０分放置するように変更した。

【００４８】特性を測定した結果を前述の（表１）に示
す。

【００４９】比較例１では、コンデンサ素子に混合溶液
を含浸した後、溶媒の沸点以上に速やかに加熱しなかっ
たために、溶媒が徐々に蒸発し焼結体金属表面の空孔か
ら噴出する力が弱いので、表面の空孔が導電性高分子層
によって塞がれるのを防止できず、混合溶液の含浸、重
合、洗浄のプロセスを少ない回数（極端な場合には１
回）繰り返す内に表面の空孔が塞がれる。表面の空孔が
塞がれると、混合溶液を含浸させようとしてもコンデン
サ素子内部に浸透しないので、プロセスをより多く繰り
返して、コンデンサ素子内部に導電性高分子層を緻密に
形成することができないためと、また、導電性高分子層
形成後に十分な洗浄を施して過剰な酸化剤を取り除くこ
とができないために、比較例１では（表１）に示すよう
に、容量達成率が低く、損失特性やインピ−ダンス特性
が悪かった。

【００５０】この（表１）における比較例１と実施の形
態１との比較から明らかなように、実施の形態１では、
コンデンサ素子に混合溶液を含浸させた後、溶媒の沸点
以上に速やかに加熱することによって、容量達成率が高
く、損失特性やインピ−ダンス特性の優れたコンデンサ
を得られたことが判明した。

【００５１】（実施の形態２）以下、本発明の第２の実
施の形態について図１をもとに説明する。

【００５２】陽極電極箔１には、アルミニウムエッチド
箔２の両面に陽極酸化によって誘電体層３が設けられた
ものを、幅２．３ｍｍ、長さ１５４ｍｍの大きさに切断
して用いた。また、陰極電極箔４には、幅２．３ｍｍ、
長さ１８０ｍｍのアルミニウムエッチド箔を用いた。

【００５３】次に、陽極電極箔１及び陰極電極箔４を、
厚さ４０μｍのマニラ紙からなるセパレ−タ５を介して
巻回し、巻き止めテ−プ６により止めて、コンデンサ素
子７を得る。ここで用いた巻回したコンデンサ素子７の
外形寸法は、直径が約７ｍｍ、端面上部８と端面下部９
の両端面間の寸法が３．４ｍｍのものである。なお、陽
極電極箔１、陰極電極箔４には、予め陽極リ−ド線１０
と陰極リ−ド線１１が陽極リ−ド用タブ１２と陰極リ−
ド用タブ１３を介して接続されており、端面上部８から
突出している。

【００５４】次に、陽極電極箔１を形成したときの切断
面と陽極リ−ド用タブ１２に陽極酸化処理を施した。陽
極リ−ド線１０を支持して、コンデンサ素子７を７０℃
の３％アジピン酸アンモニウム水溶液の中に浸漬させ
た。まず１０ｍＶ／ｓｅｃの速度で０から１４Ｖまで上
げ、続けて１４Ｖの定電圧を１０分間印加し、陽極酸化
により切断面と陽極リ−ド用タブ１２に誘電体層を形成
した。そして、脱イオン水の流水により１０分洗浄して
から、１０５℃で５分乾燥を行った。

【００５５】この構成をコンデンサと見立て、化成液中
の容量を測定したところ、２２０μＦであった。

【００５６】重合性モノマ−のＥＤＯＴをメタノ−ルの
中に入れたモノマ−溶液を−３０℃の恒温槽の中に入れ
て冷却する。次にナフタレンスルホン酸第二鉄をメタノ
−ルの中に入れ、スタ−ラで撹拌して溶かした酸化剤溶
液を−３０℃の恒温槽の中に入れて冷却する。モノマ−
溶液と酸化剤溶液を混合した混合溶液を用意する。この
とき、混合溶液としたときにＥＤＯＴ１ｍｏｌ／ｌ、ナ
フタレンスルホン酸第二鉄０．１８ｍｏｌ／ｌの濃度と
なるように調合した。

【００５７】混合溶液の中にコンデンサ素子７を２分浸
漬して含浸させてから引き上げ、溶媒の沸点より高い１
５０℃のホットプレ−ト上にコンデンサ素子の端面下部
９を３０秒接触させてから、１３０℃のオ−ブン中に２
０分放置した。加熱によって溶媒が速やかに蒸発し、化
学重合反応が進行してコンデンサ素子７の内部にＰＥＤ
ＯＴからなる導電性高分子層１４を形成した。

【００５８】次に、有機溶剤のエタノ−ルの中にコンデ
ンサ素子７を１５分浸漬して洗浄を行った。続けて脱イ
オン水の中にコンデンサ素子７を１５分浸漬して洗浄を
行った。そして、オ−ブン中に入れて１２０℃で３０分
乾燥した。

【００５９】導電性高分子層１４がコンデンサ素子７の
内部に所定の量形成されるまで、浸漬含浸から乾燥まで
の一連の工程を１３回繰り返した。

【００６０】導電性高分子層１４形成の後、コンデンサ
素子７を有底筒状のアルミニウムケ−スに収納し、その
開口部をエポキシ樹脂により封口してから、エ−ジング
処理を行い、合計で１０個のコンデンサを完成させた。
実施の形態１と同様の特性評価を行い、それらの平均値
を（表１）に示した。

【００６１】本実施の形態によれば、コンデンサ素子に
混合溶液を含浸させた後、溶媒の沸点以上に速やかに加
熱することにより、溶媒が蒸発して噴出する力で、導電
性高分子層によって端面が塞がれることを防止できるの
で、混合溶液の含浸、重合、洗浄のプロセスを繰り返し
てコンデンサ素子内部に導電性高分子層を緻密に形成す
ることができるため、また、導電性高分子層形成後に十
分な洗浄を施して過剰な酸化剤を取り除くことができる
ために、（表１）に示すように容量達成率が高く、損失
特性やインピ−ダンス特性の優れたコンデンサを得るこ
とができる。

【００６２】（比較例２）比較例２として、加熱条件を
変更した以外、実施の形態２と同様の操作でコンデンサ
を作製した。加熱条件は、コンデンサ素子を混合溶液に
浸漬して含浸させてから引き上げ、溶媒の沸点より低い
６０℃のオ−ブン中に６０分放置してから、１３０℃の
オ−ブン中に２０分放置するように変更した。

【００６３】特性を測定した結果を前述の（表１）に示
す。

【００６４】比較例２では、コンデンサ素子に混合溶液
を含浸させた後、溶媒の沸点以上に速やかに加熱しなか
ったために、溶媒が徐々に蒸発し端面から噴出する力が
弱いので、端面が導電性高分子層によって塞がれるのを
防止できず、混合溶液の含浸、重合、洗浄のプロセスを
少ない回数（極端な場合には１回）繰り返す内に端面が
塞がれる。端面が塞がれると、混合溶液を含浸させよう
としてもコンデンサ素子内部に浸透しないので、プロセ
スをより多く繰り返して、コンデンサ素子内部に導電性
高分子層を緻密に形成することができないためと、ま
た、導電性高分子層形成後に十分な洗浄を施して過剰な
酸化剤を取り除くことができないために、比較例２では
（表１）に示すように、容量達成率が低く、損失特性や
インピ−ダンス特性が悪かった。

【００６５】この（表１）における比較例２と実施の形
態２との比較から明らかなように、実施の形態２では、
コンデンサ素子に混合溶液を含浸させた後、溶媒の沸点
以上に速やかに加熱することによって、容量達成率が高
く、損失特性やインピ−ダンス特性の優れたコンデンサ
を得られたことが判明した。

【００６６】（実施の形態３）以下、本発明の第３の実
施の形態について説明する。

【００６７】本実施の形態では、実施の形態２の構成に
おいて、混合溶液の組成と重合条件を変更した以外、実
施の形態２と同様にしてコンデンサを完成させた。変更
したところを以下説明する。まず、混合溶液の組成は、
メタノ−ルを溶媒として重合性モノマ−のピロ−ル０．
６２ｍｏｌ／ｌ、酸化剤のナフタレンスルホン酸第二鉄
０．３５ｍｏｌ／ｌに変更した。次に、重合条件は、混
合溶液の中にコンデンサ素子を１０秒浸漬して含浸させ
てから引き上げ、溶媒の沸点より高い１１０℃のホット
プレ−ト上にコンデンサ素子の端面下部を２０秒接触さ
せてから、室温の約２５℃で２０分放置に変更して、コ
ンデンサ素子の内部にポリピロ−ルからなる導電性高分
子層を形成した。なお、導電性高分子層がコンデンサ素
子の内部に所定の量形成されるまで、浸漬含浸から乾燥
までの一連の工程を８回繰り返した。

【００６８】実施の形態１と同様の特性評価を行い、そ
れらの平均値を（表１）に示した。

【００６９】本実施の形態によれば、導電性高分子層と
してポリピロ−ルを形成した場合にも、表１に示すよう
に、容量達成率が高く、損失特性やインピ−ダンス特性
の優れたコンデンサを実現できることが分かった。

【００７０】（実施の形態４）以下、本発明の第４の実
施の形態について説明する。

【００７１】本実施の形態では、誘電体層として陽極酸
化皮膜に替えて高分子のポリイミドを用いた以外、実施
の形態２と同様にしてコンデンサを完成させた。誘電体
層をポリイミドに変更し、導電性高分子層を形成する前
までの工程を以下説明する。

【００７２】アルミニウムエッチド箔の両面に電着によ
ってポリイミドからなる誘電体層を設ける。まず、ビフ
ェニルテトラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジア
ミンをＮ−メチルピロリドン中、窒素還流化で反応させ
てポリアミック酸を得た。このポリアミック酸をＮ，Ｎ
−ジメチルアミドに希釈し、トリエチルアミンを加えて
ポリアミック酸塩溶液を得た。そして、メタノ−ルを添
加して最終的にポリアミック酸を０．１５％含むように
調整し電着液とした。

【００７３】この電着液にアルミニウムエッチド箔を浸
してこれを陽極とし、隔離して設けた電極との間に３０
Ｖの電圧を印加してポリアミック酸膜を電着させた。そ
の後、２５０℃で１時間加熱してポリアミック酸をポリ
イミド化した。この電着並びに加熱を３回繰り返してポ
リイミドからなる誘電体層を形成した。

【００７４】誘電体層が設けられたアルミニウムエッチ
ド箔を、幅２．３ｍｍ、長さ１５４ｍｍの大きさに切断
して陽極電極箔に用いた。また、陰極電極箔には、幅
２．３ｍｍ、長さ１８０ｍｍのアルミニウムエッチド箔
を用いた。

【００７５】次に、陽極電極箔及び陰極電極箔を、厚さ
４０μｍのマニラ紙からなるセパレ−タを介して巻回
し、巻き止めテ−プにより止めて、コンデンサ素子を得
る。なお、陽極電極箔、陰極電極箔には、予め陽極リ−
ド線と陰極リ−ド線が陽極リ−ド用タブと陰極リ−ド用
タブを介して接続されており、端面上部から突出してい
る。

【００７６】次に、陽極リ−ド線を支持して、コンデン
サ素子を上記と同様の電着液の中に浸漬させる。陽極電
極箔を陽極とし、隔離して設けた電極との間に３０Ｖの
電圧を印加してポリアミック酸膜を電着させた。その
後、２５０℃で１時間加熱してポリアミック酸をポリイ
ミド化した。このようにして、陽極電極箔を形成したと
きの切断面と陽極リ−ド用タブにポリイミドからなる誘
電体層を形成した。

【００７７】この構成をコンデンサと見立て、アジピン
酸水溶液からなる化成液中の容量を測定したところ、９
μＦであった。

【００７８】実施の形態１と同様の特性評価を行い、そ
れらの平均値を（表１）に示した。本実施の形態によれ
ば、誘電体層として高分子のポリイミドを用いた場合に
も、表１に示すように、容量達成率が高く、損失特性や
インピ−ダンス特性の優れたフィルムコンデンサを実現
できることが分かった。

【００７９】（実施の形態５）以下、本発明の第５の実
施の形態について説明する。

【００８０】本実施の形態では、誘電体層として陽極酸
化皮膜に替えて高分子のアクリル酸とメタクリル酸とス
チレンの共重合体を用いた以外、実施の形態２と同様に
してコンデンサを完成させた。誘電体層をアクリル酸と
メタクリル酸とスチレンの共重合体に変更し、導電性高
分子層を形成する前までの工程を以下説明する。

【００８１】アルミニウムエッチド箔の両面に電着によ
ってアクリル酸とメタクリル酸とスチレンの共重合体か
らなる誘電体層を設ける。まず、用いた電着液組成は、
固形分１０重量％、脱イオン水８６重量％、ブチルセロ
ソルブ４重量％である。その中の固形分は、分子量約３
万のアクリル酸とメタクリル酸とスチレンの共重合体と
ベンゾクアナミン系樹脂を７対３で混合し、電着液中に
分散させるため、カルボン酸基の５０％をトリメチルア
ミンにより中和したものを用いた。

【００８２】この電着液にアルミニウムエッチド箔を浸
してこれを陽極とし、隔離して設けた電極との間に電圧
を印加し、０．３ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で１０Ｖに達
するまで定電流電着を行い、さらに１０Ｖで１５分間定
電圧電着を行った。

【００８３】次に、８０℃の脱イオン水による洗浄を２
０分間行ってから、１８０℃で３０分間熱処理すること
により、ベンゾグアナミン系樹脂との間で架橋反応させ
た。これら一連の処理を３回繰り返して誘電体層を形成
した。

【００８４】誘電体層が設けられたアルミニウムエッチ
ド箔を、幅２．３ｍｍ、長さ１５４ｍｍの大きさに切断
して陽極電極箔に用いた。また、陰極電極箔には、幅
２．３ｍｍ、長さ１８０ｍｍのアルミニウムエッチド箔
を用いた。

【００８５】次に、陽極電極箔及び陰極電極箔を、厚さ
４０μｍのマニラ紙からなるセパレ−タを介して巻回
し、巻き止めテ−プにより止めて、コンデンサ素子を得
る。なお、陽極電極箔、陰極電極箔には、予め陽極リ−
ド線と陰極リ−ド線が陽極リ−ド用タブと陰極リ−ド用
タブを介して接続されており、端面上部から突出してい
る。

【００８６】次に、陽極リ−ド線を支持して、コンデン
サ素子を上記と同様の電着液の中に浸漬させる。陽極電
極箔を陽極とし、隔離して設けた電極との間に電圧を印
加し、０．３ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で１０Ｖに達する
まで定電流電着を行い、さらに１０Ｖで１５分間定電圧
電着を行った。

【００８７】次に、８０℃の脱イオン水による洗浄を２
０分間行ってから、１８０℃で３０分間熱処理すること
により、ベンゾグアナミン系樹脂との間で架橋反応させ
た。

【００８８】このようにして、陽極電極箔を形成したと
きの切断面と陽極リ−ド用タブにアクリル酸とメタクリ
ル酸とスチレンの共重合体からなる誘電体層を形成し
た。

【００８９】この構成をコンデンサと見立て、アジピン
酸水溶液からなる化成液中の容量を測定したところ、
９．５μＦであった。

【００９０】実施の形態１と同様の特性評価を行い、そ
れらの平均値を（表１）に示した。

【００９１】本実施の形態によれば、誘電体層として高
分子のアクリル酸とメタクリル酸とスチレンの共重合体
を用いた場合にも、表１に示すように、容量達成率が高
く、損失特性やインピ−ダンス特性の優れたフィルムコ
ンデンサを実現できることが分かった。

【００９２】（実施の形態６）以下、本発明の第６の実
施の形態について説明する。本実施の形態では、陽極酸
化の化成電圧を１４Ｖから８０Ｖに変更したことと、導
電性高分子層に電解液を含浸する以外、実施の形態２と
同様にしてコンデンサを完成させた。電解液の含浸方法
を以下説明する。

【００９３】実施の形態２と同様にして導電性高分子層
を形成した後、電解液の中にコンデンサ素子を浸漬し、
減圧して電解液を導電性高分子層に含浸した。電解液と
しては、フタル酸モノメチルトリエチルアンモニウムを
２０％含むγ−ブチロラクトン溶液を用いた。

【００９４】コンデンサを完成させた後、電圧を印加し
て耐電圧を調べたところ、３８Ｖまで耐えることが分か
った。ちなみに、電解液を導電性高分子層に含浸させな
い場合には、２６Ｖまでの耐電圧であった。

【００９５】本実施の形態によれば、コンデンサ素子内
部に導電性高分子層を緻密に形成した後、導電性高分子
層に電解液を含浸させることにより、誘電体層欠陥の修
復能力を高めることができるために、耐電圧特性の優れ
たコンデンサを実現できる。

【００９６】なお、溶媒にはメタノ−ルの場合について
述べたが、水、エタノ−ル、イソプロパノ−ル、ブタノ
−ル、その他の溶媒、及び種々の混合系を適用すること
もでき、その種類に限定されない。

【００９７】なお、実施の形態では、誘電体層となる高
分子として、ポリイミド、及びアクリル酸とメタクリル
酸とスチレンの共重合体を用いる場合について述べた
が、薄膜を形成できる高分子材料であればそれ以外のも
のを用いることもでき、本発明はその種類に限定されな
い。

【００９８】なお、実施の形態では、弁金属がタンタル
とアルミニウムの場合についてのみ述べたが、その他、
ジルコニウム、ニオブ、ハフニウム及びチタンさらには
それらの金属間化合物等も使用可能である。

【００９９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンデン
サ素子に混合溶液を含浸させた後、溶媒の沸点以上に速
やかに加熱することによって、容量達成率が高く、損失
特性やインピ−ダンス特性の優れたコンデンサを得るこ
とができるという有利な効果が得られる。

【０１００】また、導電性高分子層に電解液を含浸させ
ることによって、誘電体層欠陥の修復能力を高めること
ができるために、耐電圧特性の優れたコンデンサを得る
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】本発明の実施の形態２におけるコンデンサ素子
外観図と内部拡大図

【符号の説明】

１陽極電極箔２アルミニウムエッチド箔３誘電体層４陰極電極箔５セパレ−タ６巻き止めテ−プ７コンデンサ素子８端面上部９端面下部１０陽極リ−ド線１１陰極リ−ド線１２陽極リ−ド用タブ１３陰極リ−ド用タブ１４導電性高分子層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｇ 9/035 Ｃ０８Ｊ 5/00 ＣＦＪ // Ｃ０８Ｊ 5/00 ＣＦＪＨ０１Ｇ 9/02 ３１１Ｃ０８Ｌ 65:00 79:02 (72)発明者松家安恵神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１号松下技研株式会社内 (72)発明者草柳弘樹神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１号松下技研株式会社内Ｆターム(参考） 4F071 AA59 AA69 AC14 AE06 AG02 AG06 AG12 AG28 AG29 AH12 BA02 BB12 BC02 4J032 BA03 BA04 BA13 BA14 BB01 BC02 BC03 BC13 4J043 PA02 QB02 RA08 SA05 SB01 UA121 XA03 XA29 XB21 XB26 XB31 XB35 ZA44 ZB49 5E082 AA07 AB01 AB04 AB09 BC14 BC30 BC35 EE04 EE15 EE23 EE24 EE27 EE28 EE29 EE30 EE35 FG03 FG27 FG38 FG41 FG44 GG06 HH03 HH07 HH08 HH25 HH30 HH48 LL05 LL21 LL23 LL35 MM24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を冷却
する工程と、冷却された前記重合性モノマ−溶液と酸化
剤溶液を混合した混合溶液を用意する工程と、焼結体金
属に誘電体層を形成したコンデンサ素子を用意する工程
と、前記コンデンサ素子に前記混合溶液を含浸する工程
と、前記混合溶液が含浸されたコンデンサ素子を前記混
合溶液中の溶媒の沸点以上に速やかに加熱する工程と、
前記重合性モノマ−と前記酸化剤との化学重合反応によ
り導電性高分子層を形成する工程とを有するコンデンサ
の製造方法。
【請求項２】誘電体層が、弁金属の酸化物皮膜である
請求項１記載のコンデンサの製造方法。
【請求項３】重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を冷却
する工程と、冷却された前記重合性モノマ−溶液と酸化
剤溶液を混合した混合溶液を用意する工程と、誘電体層
を形成した陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレ−タを介
して巻回したコンデンサ素子を用意する工程と、前記コ
ンデンサ素子に前記混合溶液を含浸する工程と、前記混
合溶液中の溶媒の沸点以上に速やかに加熱する工程と、
前記重合性モノマ−と前記酸化剤との化学重合反応によ
り、前記コンデンサ素子内に導電性高分子層を形成する
工程とを有するコンデンサの製造方法。
【請求項４】重合性モノマ−溶液と酸化剤溶液を冷却
する工程と、冷却された前記重合性モノマ−溶液と酸化
剤溶液を混合した混合溶液を用意する工程と、誘電体層
を形成した陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレ−タを介
して巻回したコンデンサ素子を用意する工程と、前記コ
ンデンサ素子に前記混合溶液を含浸する工程と、前記混
合溶液中の溶媒の沸点以上に速やかに加熱する工程と、
前記重合性モノマ−と前記酸化剤との化学重合反応によ
り、前記コンデンサ素子内に導電性高分子層を形成する
工程と、前記導電性高分子層に電解液を含浸する工程と
を有するコンデンサの製造方法。
【請求項５】誘電体層が、弁金属の酸化物皮膜である
請求項３、４のいずれかに記載のコンデンサの製造方
法。
【請求項６】誘電体層が、高分子膜である請求項３、
４のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
【請求項７】高分子がポリイミドまたはアクリル酸と
メタクリル酸とスチレンの共重合体である請求項３、４
のいずれかに記載のコンデンサの製造方法。
【請求項８】電解液が、γ−ブチロラクトンとフタル
酸塩からなる請求項４記載のコンデンサの製造方法。