JP2001332451A - 巻回型電解コンデンサ - Google Patents

巻回型電解コンデンサ

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JP2001332451A JP2000153173A JP2000153173A JP2001332451A JP 2001332451 A JP2001332451 A JP 2001332451A JP 2000153173 A JP2000153173 A JP 2000153173A JP 2000153173 A JP2000153173 A JP 2000153173A JP 2001332451 A JP2001332451 A JP 2001332451A
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正明 柳瀬
Teruyuki Shinsenji
輝幸 秦泉寺
Kozaburo Okubo
公三郎 大久保
Makoto Hatanaka
誠 畑中
Kiichi Bessho
毅一 別所
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波での等価直列抵抗が低く、面実装型と
して使用した場合のはんだ付け温度に耐える巻回型電解
コンデンサを実現する。 【解決手段】 表面に酸化膜を有する陽極箔と陰極箔と
の間に、50%以上のアクリル繊維と5〜50%のポバ
ールバインダーとを含有するセパレータを介在させて巻
回し、これにポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフ
ェン、またはこれらの誘導体の少なくとも1種類を電解
質として含浸させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は巻回型の電解コンデ
ンサのセパレータに関するものであり、特に導電性高分
子化合物よりなる電解質を保持させるのに適したセパレ
ータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、電解コンデンサに、タンタ
ル、アルミニウム等の弁作用金属箔の表面を粗面化する
と共に陽極酸化層を形成した陽極箔と、表面を粗面化し
た弁作用金属箔よりなる陰極箔とを相互間に電解紙を挟
んで巻回したコンデンサ素子に、電解質としてアジピン
酸、マレイン酸、フタル酸等のカルボン酸や、ニトロ化
合物、リン酸化合物等の溶質を水、エチレングリコー
ル、γ−ブチロラクトン等の溶媒に溶解した駆動用電解
液を含浸したものが存在している。
【0003】しかし、このように電解質として駆動用電
解液を使用した電解コンデンサは、高周波での等価直列
抵抗を十分低くすることができなかった。近年、電子機
器は、動作の高速化、省電力化が求められ、そのために
等価直列抵抗を引下げることが要求されているが、上述
の駆動用電解液を用いた電解コンデンサはこれに対応す
るのが困難であった。そこで近年は電解質に二酸化マン
ガンやTCNQ錯体を使用する電解コンデンサが開発さ
れた。
【0004】電解質として二酸化マンガンを用いた電解
コンデンサの場合は、硝酸マンガン等を含浸してから、
これを300〜400℃に加熱して二酸化マンガンに変
化させる熱処理工程が必要であるが、その際に電解紙が
炭化してコンデンサ素子の形状が崩れ易くなり、またリ
ード端子が変色する等の問題があった。
【0005】電解質としてTCNQ錯体を使用した電解
コンデンサは、温度が高くなるとTCNQ錯体の再溶融
や熱分解が起こるため熱管理が難かしく、面実装の際の
溶融はんだ温度を他の部品より低くしなければならなか
った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電解コ
ンデンサの電解質の欠点を改善するために、近年、ピロ
ール、アニリン、チオフェン等の機能性高分子材料を電
解質として使用する電解コンデンサが開発されている。
機能性高分子材料を使用した電解コンデンサは、二酸化
マンガンやTCNQ錯体を使用した従来の電解コンデン
サに較べて、等価直列抵抗を引下げることが可能で、電
解質の含浸工程で300℃以上の熱処理を行う必要がな
く、耐熱性も260〜300℃と高い長所を有してい
る。
【0007】しかし、コンデンサ素子のセパレータとし
て通常の電解紙を使用すると、電解紙中のマニラ麻繊維
等のセルロース繊維が機能性高分子材料の重合反応を阻
害したり、コンデンサ素子内への電解質の浸透が困難な
ために含浸に長時間を要したりする。このようなセルロ
ース繊維の影響を抑えるためにコンデンサ素子を熱処理
して電解紙を炭化させると、含浸性は改善されるがコン
デンサ素子の形状が崩れ易くなる。
【0008】また、マニラ麻繊維の代わりにガラス繊維
を混抄したセパレータを使用し、これに上述の機能性高
分子材料を電解質として含浸させることが提案されてい
るが、ガラス繊維の混抄紙は厚みを薄くできないことに
加え、巻回し難い欠点がある。
【0009】特開平10−340829号公報にはビニ
ロン繊維を電解コンデンサのセパレータとして使用し、
これに機能性高分子材料を電解質として含浸させること
が示されているが、ビニロン繊維を抄紙する際に添加さ
れるバインダーをコンデンサ素子に巻回後に除去しない
と、電解質の保持が不十分なために充分な電気特性が得
られず、また製品は耐熱性が不十分なために面実装に使
用した場合にはんだ付けの温度で製品が膨張する欠点が
あった。
【0010】従って、本発明は、電解質として上述の機
能性高分子材料を使用する際に、セルロース繊維やガラ
ス繊維やビニロン繊維をセパレータに用いたことに伴う
諸問題を解決し、機能性高分子材料の持つ長所を十分発
揮させようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、電解質として
ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、または
これらの誘導体の少なくとも1種類を使用する巻回型の
電解コンデンサにおいて、陽極箔と陰極箔との間に介在
するセパレータとして50%以上のアクリル繊維を含有
する不織布状シートを使用することを特徴とするもので
ある。
【0012】上記不織布状シートには、アクリル繊維以
外の合成繊維を混抄することができるが、この合成繊維
ははんだ付け温度である240℃に耐えることが必要で
ある。この要件に適合する好ましい合成繊維としては、
ポリエステル繊維、6−6ナイロン繊維、ポリフルオロ
エチレン繊維などが挙げられる。
【0013】上述のアクリル繊維を始めとする合成繊維
を不織布状に結合するためにバインダーが添加される
が、最も望ましいバインダーはポバール(ポリビニール
アルコール)であり、繊維状または粉末状のものを使用
する。セパレータへのポバールの添加量は5〜50%で
あることが望ましい。
【0014】上記ポリピロール誘導体としては、ピロー
ル骨格を有し、その3位、3位と4位またはN位に、水
酸基、アセチル基、カルボキシル基、アルキル基、アル
コキシ基のうちの少なくとも1種を置換基として有する
ものを挙げることができる。
【0015】上記ポリアニリン誘導体としては、アニリ
ン骨格を有し、アルキル基、フェニル基、アルコキシ
基、エステル基、チオエーテル基のうちの少なくとも1
種を置換基として有するものを挙げることができる。
【0016】また、ポリチオフェン誘導体としては、チ
オフェン骨格を有し、その3位、3位と4位またはS位
に、水酸基、アセチル基、カルボキシル基、アルキル
基、アルコキシ基のうちの少なくとも1種を置換基とし
て有するポリチオフェン誘導体、またはポリ3、4−ア
ルキレンジオキシチオフェンを挙げることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】アクリル繊維に必要に応じ他の耐
熱性合成繊維を加え、バインダーとしてポバールの繊維
または粉末を加えて抄紙し、加熱乾燥して不織布状のシ
ートを得る。この間、ポバールの繊維または粉末は、乾
燥過程の前半には熱水に溶けて糊状になるが、乾燥過程
の後半では水分を失って耐熱性に富む不織布状のシート
となる。このシートははんだ付け温度に耐える耐熱性を
有する。
【0018】上述のようにして製造した厚さ40μmの
シートを2.7mm×75mmの寸法に切断し、それぞ
れ2.2mm×75mmの陽極箔と陰極箔の間に挟んで
巻回し、直径約6mmの巻回物を得た。陽極箔の切断端
面には酸化膜が形成されていないので、この巻回物を6
0℃、10wt%のアジピン酸アンモニウム水溶液中で
化成処理を行った。次に3、4−エチレンジオキシチオ
フェンとp−トルエンスルホン酸鉄(III)とをi−
プロパノールに溶解した溶液(モノマー対酸化剤のモル
比1:1.5)に浸漬後、100℃に60分間保持して
化学重合によるポリエチレンジオキシチオフェン(PE
DT)の固体電解質層を形成させた。このようにして得
たコンデンサ素子をケースに入れ、開口部を封口部材で
封止後、封口部材に面実装用の合成樹脂製座板を取付
け、実施例1及び2と比較例1乃至3として表1に示す
定格電圧4V、定格静電容量100μFの面実装型固体
電解コンデンサを各100個製作した。
【0019】
【表1】
【0020】表1に示されているように、実施例及び比
較例の各コンデンサについて初期の静電容量と100k
Hzにおける等価直列抵抗を測定した後、はんだ耐熱試
験を行った。この試験は、試料コンデンサを240℃で
10秒間加熱する操作を2回反覆して行うものであり、
試験後に再び100kHzにおける等価直列抵抗を測定
すると共に、外観を調べた。これらにより、実施例の試
料コンデンサは比較例の試料コンデンサに較べて初期の
静電容量が大きく、高周波における等価直列抵抗が小さ
く、はんだ耐熱試験による等価直列抵抗特性の劣化が少
なく、外観にも変化がないことが確認できた。
【0021】次に、実施例1に準ずる方法で、セパレー
タ中のアクリル繊維とポバール繊維の比率を表2に示す
ように変化させたコンデンサを実施例3、4及び比較例
4として製作し、その初期特性を測定した。
【0022】
【表2】
【0023】表2に基づき、アクリル繊維含有量と等価
直列抵抗の初期値との関係を図1に示し、ポバールバイ
ンダー含有量と静電容量の初期値との関係を図2に示
す。これらの図面から明らかなように、アクリル繊維の
含有量は50%以上が好ましく、ポバールバインダーの
含有量は5〜50%の範囲が好ましいことが判明した。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明による巻回型電解
コンデンサは、セパレータの強度、巻回性及び電解質の
保持性が優れ、高周波での等価直列抵抗が低く、耐熱温
度が高いために特に面実装に用いた場合に他の電子部品
と同等の温度ではんだ付けが可能になる等の長所を有し
ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるセパレータのアクリル繊維含有
量と製品の高周波等価直列抵抗との関係を示す線図であ
る。
【図2】本発明におけるセパレータのポバールバインダ
ー含有量と製品の静電容量との関係を示す線図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C08L 79/02 H01G 9/02 301 H01G 9/02 301 331F 331G (72)発明者 秦泉寺 輝幸 高知県南国市立田2143番地 (72)発明者 大久保 公三郎 京都府京都市中京区御池通烏丸東入一筋目 仲保利町191番地の4 上原ビル3階 ニ チコン株式会社内 (72)発明者 畑中 誠 京都府京都市中京区御池通烏丸東入一筋目 仲保利町191番地の4 上原ビル3階 ニ チコン株式会社内 (72)発明者 別所 毅一 京都府京都市中京区御池通烏丸東入一筋目 仲保利町191番地の4 上原ビル3階 ニ チコン株式会社内 Fターム(参考) 4F072 AA01 AA02 AA06 AA08 AB04 AC05 AC08 AD11 AD46 AE06 AE14 AE26 AG03 AG12 AG22 AH31 AJ02 AJ04 AK05 AL11 4J002 BE023 BG101 CE002 CM012 FA041 FA043 FD013 GQ02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に陽極酸化膜が形成されている陽極
    箔と陰極箔とを相互間に不織布状のセパレータを挟んで
    巻回し、このセパレータにポリピロール、ポリアニリ
    ン、ポリチオフェンまたはこれらの誘導体の少なくとも
    1種類からなる機能性高分子化合物を保持させてなり、
    上記セパレータは50%以上のアクリル繊維を含有して
    いることを特徴とする巻回型電解コンデンサ。
  2. 【請求項2】 上記アクリル繊維は断面の径が0.1〜
    30.0μmであることを特徴とする請求項1記載の巻
    回型電解コンデンサ。
  3. 【請求項3】 上記アクリル繊維は繊維長が0.5〜1
    5.0mmであることを特徴とする請求項1記載の巻回
    型電解コンデンサ。
  4. 【請求項4】 上記セパレータはアクリル繊維と共にバ
    インダーとしてポバールを含有することを特徴とする請
    求項1記載の巻回型電解コンデンサ。
  5. 【請求項5】 上記セパレータはポバールを5〜50%
    含有することを特徴とする請求項4記載の巻回型電解コ
    ンデンサ。
  6. 【請求項6】 上記ポバールは繊維状であることを特徴
    とする請求項4または5記載の巻回型電解コンデンサ。
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