JP2002246270A - 固体電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ - Google Patents

固体電解コンデンサ用セパレータ及び固体電解コンデンサ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体電解質の密着性と接着性に優れ、物理的
強度と耐熱性が高い固体電解コンデンサ用セパレータ
と、このセパレータを用いてインピーダンス特性と漏れ
電流特性に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】 陽極箔１と陰極箔２との間にセパレータ
３を介在させて固体電解質４を設ける固体電解コンデン
サにおいて、前記セパレータ３として、湿式法により作
製されたポリエステル樹脂又はその誘導体を含有する不
織布を用いた固体電解コンデンサ用セパレータと、該セ
パレータを介在させて陽極箔１と陰極箔２を巻回するこ
とにより形成したコンデンサ素子の該陽極箔と陰極箔と
の間に固体電解質を設ける固体電解コンデンサを基本手
段として提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は陽極箔と陰極箔との
間に介在させて固体電解質を設ける固体電解コンデンサ
用セパレータ及び該セパレータを使用した巻回型固体電
解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の高周波化に伴って、電子部品
である電解コンデンサにおいても高周波領域でのインピ
ーダンス特性に優れた大容量の電解コンデンサが求めら
れてきている。最近では、この高周波領域のインピーダ
ンスを低減するために、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
てきており、また大容量化の要求に対しては、電極箔を
積層させる場合と比較して構造的に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）による導電性高分子を用いた固体電解コン
デンサが製品化されている。
【０００３】上記巻回形の構造を採る固体電解コンデン
サは、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り、このセパレータとし
ては、従来の電解液を電解質とする電解コンデンサに用
いられているマニラ麻やクラフト紙からなるいわゆる電
解紙を用いてコンデンサ素子を巻回した後に加熱方法等
によりこの電解紙を炭化処理したもの（以下、炭化紙と
称す）や、ガラス繊維不織布、乾式メルトブロー法によ
る樹脂を主成分とする不織布などが用いられている。
【０００４】さらには、特開平１０−３４０８２９号公
報に記載の技術では、固体電解コンデンサにおいて、セ
パレータが合成繊維を主体とする不織布からなり、この
合成繊維がビニロン（ポリビニルアルコールを基材した
樹脂）からなる不織布およびビニロンを主成分として他
の樹脂を混合した混合不織布であることが提案されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記巻
回形の固体電解コンデンサにおいて、炭化紙をセパレー
タとして用いたものは、電解紙を炭化させるには２５０
℃を超える加熱が必要で、この加熱により誘電体酸化皮
膜が損傷して漏れ電流が大きくなり、たとえエージング
で修復したとしてもショート発生率が高くなるという問
題を有していた。また、この加熱により固体電解コンデ
ンサの引き出しリード線のメッキ層（例えばスズ／鉛
層）が酸化を受け、通常のメッキ線では完成後の製品の
リード線部でのハンダ濡れ性が著しく低下するため、耐
酸化性の強い高価な銀メッキリード線を使用しなければ
ならない等の課題を有していた。
【０００６】ガラス繊維不織布を用いたものは、裁断や
巻回の際に針状ガラス繊維が周囲に飛散することによる
作業環境上の問題が大きく、また巻回に伴う屈曲時の強
度も脆く、製品がショートしやすいという欠点を有して
いた。また、ガラス繊維紙は薄く、例えば、４０〜５０
μｍの厚さで製造することが困難であり、又その厚さで
製造できたとしても強度が極端に低く巻き取りが困難で
あり、最近の電子部品の小型化要求に対応できないとい
う欠点も有している。
【０００７】さらに、乾式法（メルトブロー法など）に
よる樹脂を主成分とする不織布やビニロンからなる不織
布およびビニロンを主成分とする他の樹脂との混合不織
布は、引っ張り強度が電解紙と比較して弱いためにコン
デンサ素子の巻き取り時にセパレータ切れが発生しやす
く、エージング中のショート発生率が高い上、樹脂繊維
どうしを接着してショート化する際に用いられる接着剤
成分の影響により導電性高分子をセパレータに保持させ
難く、高周波領域でのインピーダンスの低い固体電解コ
ンデンサを製造することが困難であるという課題があっ
た。また、ビニロン樹脂は耐熱性に乏しいため、高温で
の固体電解コンデンサの使用や、ハンダ付け時の高温リ
フロー処理時に分解し易く、ガスが発生して内圧上昇す
ることにより封口部が損傷し易い、固体電解コンデンサ
の電気特性を損ねやすいなどの欠点を有している。
【０００８】一方、固体電解質に用いられる導電性高分
子としては、エチレンジオキシチオフェンを最適な酸化
剤により化学酸化重合して形成するポリエチレンジオキ
シチオフェンやポリピロールが知られているが、炭化紙
やガラス繊維不織布、ポリプロピレン等からなる湿式法
により得られた不織布に、これらの導電性高分子を保持
させることは困難であり、熱ストレス等によりセパレー
タとの導電性高分子との剥離によるインピーダンスの増
加や容量の引き出し率が悪いために、電解液を電解質と
した場合のコンデンサに比べて、容量当たりのサイズが
大きくなるという課題を有していた。
【０００９】本発明は上記従来の固体電解コンデンサが
有している各種の課題を解消して、導電性高分子の密着
性と接着性に優れ、物理的強度と耐熱性が高い固体電解
コンデンサ用セパレータと、このセパレータを用いたこ
とによりインピーダンス特性と漏れ電流特性に優れた固
体電解コンデンサを提供することを目的とするものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、請求項１に記載したように陽極箔と陰極箔
との間にセパレータを介在させて固体電解質を設ける固
体電解コンデンサにおいて、前記セパレータとして、湿
式法により作製されたポリエステル樹脂又はその誘導体
を含有する不織布を用いた固体電解コンデンサ用セパレ
ータと、該セパレータを介在させて陽極箔と陰極箔を巻
回することにより形成したコンデンサ素子の該陽極箔と
陰極箔との間に固体電解質を設ける固体電解コンデンサ
を基本手段として提供する。
【００１１】上記セパレータはカルボキシアルコキシベ
ンゼンスルホン酸及びその誘導体を共重合成分として含
有するポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維
を含有しており、カルボキシアルコキシベンゼンスルホ
ン酸及びその誘導体は３，５−ジカルボキシメトキシベ
ンゼンスルホン酸である。また、カルボキシアルコキシ
ベンゼンスルホン酸及びその誘導体を共重合成分として
含有するポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊
維の繊維径が０．０１〜３ｄｔｅｘの範囲にあるように
設定されている。
【００１２】請求項５に記載したように、前記セパレー
タとして、アルキルグリコール及びその誘導体を共重合
成分として含有するポリエチレンテレフタレート系ポリ
エステル繊維を含有する不織布を用いている。このアル
キルグリコール及びその誘導体がジエチレングリコール
であり、アルキルグリコール及びその誘導体を共重合成
分として含有するポリエチレンテレフタレート系ポリエ
ステル繊維の繊維径が０．０１〜３ｄｔｅｘの範囲にあ
るように設定されている。
【００１３】請求項８に記載したように、セパレータは
カルボキシアルコキシベンゼンスルホン酸及びその誘導
体を共重合成分として含有するポリエチレンテレフタレ
ート系ポリエステル繊維とアルキレングリコール及びそ
の誘導体を共重合成分として含有するポリエチレンテレ
フタレート系ポリエステル繊維とを含有している。ま
た、セパレータ中のカルボキシアルコキシベンゼンスル
ホン酸及びその誘導体を共重合成分として含有するポリ
エチレンテレフタレート系ポリエステル繊維の含有率は
５０重量％以上である。上記セパレータ又はセパレータ
の厚みが２０〜１００μｍの範囲にあり、密度が０．３
０〜０．７０ｇ／ｃｍ３の範囲にある。
【００１４】固体電解コンデンサとしては、請求項１１
に記載したように表面をエッチング処理して誘電体酸化
皮膜を形成した陽極箔と、表面を少なくともエッチング
処理した陰極箔とを請求項１〜１０のいずれか記載のセ
パレータを介在させて巻回することによりコンデンサ素
子を形成し、このコンデンサ素子の陽極箔と陰極箔との
間に固体電解質を設けて作製する。
【００１５】固体電解質がテトラシアノキノジメタン錯
塩及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリ
アニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導
体、ポリエチレンジオキシチオフェン及びその誘導体、
ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルフォ
ネート及びその誘導体の少なくとも１つ以上を含有す
る。導電性高分子層が、ポリビニルアルコール，ポリ酢
酸ビニル，ポリカーボネート，ポリアクリレート，ポリ
メタアクリレート，ポリスチレン，ポリウレタン，ポリ
アクリロニトリル，ポリブタジェン，ポリイソプレン，
ポリエーテル，各種ポリエステル類，ポリアミド，ポリ
イミド，ブチラール樹脂，シリコーン樹脂，メラミン樹
脂，アルキッド樹脂，セルロース，ニトロセルロース，
各種エポキシ樹脂及びこれらの誘導体から選択されたバ
インダー成分を少なくとも１つ以上含有している。ポリ
エステル類はポリエチレンテレフタレート，カルボニル
変成ポリエチレンテレフタレート，スルホン酸変成ポリ
エチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレー
ト，カルボニル変成ポリブチレンテレフタレート、スル
ホン酸変成ポリブチレンテレフタレートであり、エポキ
シ樹脂はビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノール
Ｆ型エポキシ、脂環式エポキシ、ニトリルゴム変成エポ
キシである。
【００１６】かかる固体電解コンデンサ用セパレータ及
び該セパレータを使用した固体電解コンデンサによれ
ば、セパレータと導電性高分子等の固体電解質との密着
性・接着性がきわめて良好であるため、高周波領域での
インピーダンス特性は大幅に改善される。また、カルボ
キシアルコキシベンゼンスルホン酸及びその誘導体を共
重合成分として含有するポリエチレンテレフタレート系
ポリエステル繊維は固体電解質であるポリエチレンジオ
キシチオフェン類と相溶性パラメータが接近しているこ
とからセパレータ繊維と固体電解質との密着性・接着性
がきわめて強く、陽極箔と陰極箔間の抵抗を下げて高周
波領域でのインピーダンスをより一層低くすることがで
きる。
【００１７】更にコンデンサ素子の巻回時にはセパレー
タの「切れ」に耐える引張強度が確保され、エージング
中のショート発生率を下げることができるとともに樹脂
繊維を相互に接着する際に用いられる接着剤の影響によ
る導電性高分子の保持性低下を防止することができる。
【００１８】更に陽極箔と陰極箔との間にポリエステル
樹脂又はその誘導体を含有する不織布をセパレータとし
て巻回して得たコンデンサ素子の陽極箔と陰極箔との間
に固体電解質を設け、セパレータ中におけるカルボキシ
アルコキシベンゼンスルホン酸及びその誘導体を共重合
成分として含有するポリエチレンテレフタレート系ポリ
エステル繊維の含有率を５０重量％以上とすることによ
り、耐熱性が向上するとともにコンデンサのリフロー処
理温度の上限値を低減させることが可能となる。
【００１９】特に本発明では、セパレータとして湿式法
により作製されたポリエステル樹脂又はその誘導体を含
有する不織布を用いており、この不織布はその他の樹脂
を主体とする湿式法によって得られた不織布とは異なっ
て繊維自体の強度が大きくなって引張強度が高くなると
ともに巻回性と耐熱性にも優れ、コンデンサ素子の巻回
時のセパレータ切れは極端に減少されてショート発生率
を低減するとともに漏れ電流特性に優れ、面実装品に使
用した場合でも他の電子部品と同等のリフローが可能と
なって電子工業分野での汎用性が高くなるという作用が
得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下本発明にかかる固体電解コン
デンサ用セパレータ及びこのセパレータを用いた固体電
解コンデンサの具体的な実施形態を説明する。先ず電解
質として導電性高分子やＴＣＮＱなどの固体電解質を使
用する巻回型固体アルミ電解コンデンサの代表的な製造
方法を簡単に説明すると、陽極リードを設けた陽極アル
ミ箔と陰極リードを設けた陰極アルミ箔との間にセパレ
ータを介在させて巻付け形成することによりコンデンサ
素子を得て、このコンデンサ素子の内部となる陽極箔と
陰極箔との間に固体電解質層を設ける。固体電解質層を
設ける方法としては、導電性高分子の場合には少なくと
も複素環式モノマーを含有する重合液をコンデンサ素子
に含浸した後に、化学的または電気化学的に複素環式モ
ノマーを重合する方法があげられる。また固体電解質が
ＴＣＮＱの場合には、融点付近で溶融状態にある液状の
ＴＣＮＱをコンデンサ素子に含浸し、その後冷却させる
ことで液状のＴＣＮＱを固化する方法があげられる。こ
の様に固体電解質層が設けられたコンデンサ素子をその
後、有底円筒状のケース内に封入してゴム等の封口材で
封口する。この際、陽極箔と陰極箔より各々導出された
陽極リードと陰極リードは、封口材を貫通して外部リー
ド端子となる。
【００２１】図１は本発明を適用した固体電解コンデン
サの一部を切欠した断面斜視図、図２は同コンデンサ素
子の要部を拡大した概念図である。図中の１は陽極箔、
２は陰極箔、３は不織布でなるセパレータであり、陽極
箔１はエッチング処理により表面を粗面にした後に陽極
酸化処理により誘電体酸化皮膜９が形成されたアルミニ
ウム箔でなり、他方の陰極箔２は少なくともエッチング
処理により表面を粗面にしたアルミニウム箔からなる。
陰極箔２の表面は陽極箔１と同様に陽極酸化処理により
誘電体酸化皮膜９を設けても良い。この陽極箔１と陰極
箔２とを湿式法によって作製した不織布でなるセパレー
タ３を介して巻き取り、陽極箔１と陰極箔２との間に固
体電解質４を形成することによりコンデンサ素子１０が
得られる。
【００２２】このコンデンサ素子１０を有底円筒状のア
ルミニウムケース８内に封入してから該アルミニウムケ
ース８の解放端をゴム製の封口材７で封口するが、この
際、陽極箔１と陰極箔２からそれぞれ導出される陽極リ
ード５と陰極リード６とを封口材７を貫通させて外部に
導出して固体電解コンデンサが構成される。
【００２３】固体電解質の形成方法には特に制限はない
が、固体電解質が導電性高分子の場合の形成方法として
は、単一若しくは複数の導電性高分子層を化学重合で形
成するか、化学重合による形成した導電性高分子層や導
電性の金属酸化物、金属窒化物層をプレコート層として
電解重合により導電性高分子層を成長―形成しても良
い。また、固体電解質を形成したコンデンサ素子をケー
スに入れて封口する作業を行いやすくするため、固体電
解質を形成したコンデンサ素子の内部および／または外
部に樹脂等を設けても良い。
【００２４】上記セパレータ３の具体的な各種構成例及
び作製例を以下に説明する。 ［セパレータＡ］共重合グリコール成分としてジエチレ
ングリコール成分を含有するポリエチレンテレフタレー
ト繊維（０．１ｄｔｅｘ，融点約２６０℃）３５％と、
共重合酸成分としてカルボキシベンゼンスルホン酸と共
重合グリコール成分としてジエチレングリコールを含有
するポリエチレンテレフタレート繊維（０．２ｄｔｅ
ｘ，融点約２４０℃）６５％を配合し、湿式法（抄紙
法）により湿紙を形成した。その後加熱により繊維間を
融着させ、厚さ４０μｍ，坪量２５ｇ／ｍ２，密度０．
６３ｇ／ｃｍ３の固体電解コンデンサ用セパレータを作
製した。
【００２５】［セパレータＢ］共重合グリコール成分と
してジエチレングリコール成分を含有するポリエチレン
テレフタレート繊維（１．７ｄｔｅｘ，融点約２６０
℃）３５％と、共重合酸成分としてカルボキシベンゼン
スルホン酸と共重合グリコール成分としてジエチレング
リコールを含有するポリエチレンテレフタレート繊維
（１．２ｄｔｅｘ，融点約２４０℃）６５％を配合し、
湿式法（抄紙法）により湿紙を形成した。その後加熱に
より繊維間を融着させ、厚さ５０μｍ，坪量２０ｇ／ｍ
２，密度０．４０ｇ／ｃｍ３の固体電解コンデンサ用セ
パレータを作製した。
【００２６】［セパレータＣ］共重合酸成分としてカル
ボキシベンゼンスルホン酸と共重合グリコール成分とし
てジエチレングリコールを含有するポリエチレンテレフ
タレート繊維（０．２ｄｔｅｘ，融点約２４０℃）５０
％を配合し、更にポリプロピレン繊維（０．６ｄｔｅ
ｘ，融点約１７０℃）５０％を配合してから湿式法（抄
紙法）により湿紙を形成した。その後加熱により繊維間
を融着させ、強度を上げるためケミカルバインダとして
ポリエステルエマルジョンを含浸させ、乾燥することで
繊維間を接着させ、厚さ５０μｍ，坪量１６ｇ／ｍ２，
密度０．３２ｇ／ｃｍ３の固体電解コンデンサ用セパレ
ータを作製した。
【００２７】セパレータＡ，Ｂ，Ｃとも一般的な湿式抄
紙法により作製されており、繊維間の接着はサーマルボ
ンドを利用した熱接着、ケミカルボンドによる接着、又
はこれらの組合せで行う。湿式抄紙法による不織布は乾
式法に比して密度のばらつきが少ない上、同じ厚みと坪
量で比較しても引張強度が強いため、コンデンサ素子の
巻回時にセパレータ切れの頻度が少なく、ショート発生
率も低減される。
【００２８】次に上記セパレータＡ，Ｂ，Ｃを利用して
固体電解コンデンサを作製した。その各種実施の形態と
比較例に関して説明する。
【００２９】［実施の形態１］アルミニウム箔でなる陽
極箔の表面をエッチング処理により粗面化した後、陽極
酸化処理により誘電体酸化皮膜（化成電圧３５Ｖ）を形
成し、アルミニウム箔の表面をエッチング処理により粗
面化した陰極箔とをセパレータＡを介在させて巻回する
ことにより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の周波数１２０Ｈｚにおける静
電容量は３００μＦであった。次にこのコンデンサ素子
を複素環式モノマーであるエチレンジオキシチオフェン
１部と酸化剤であるｐ−トルエンスルホン酸第二鉄及び
重合溶剤であるｎ−ブタノール４部を含む溶液に浸漬し
てから引き上げた後、８５℃で６０分間放置することに
より化学重合性導電性高分子であるポリエチレンジオキ
シチオフェンの固体電解質を陽極箔と陰極箔の間に形成
した。引き続いて該コンデンサ素子を水洗，乾燥した
後、樹脂加硫ブチルゴム封口材（ブチルゴムポリマー３
０部，カーボン２０部，無機充填剤５０部から構成、封
口材の硬度：７０ＩＲＨＤ［国際ゴム硬さ単位］）とと
もに有底アルミニウムケースに封入した後、カーリング
処理により開口部を封口し、陽極箔と陰極箔から夫々導
出されたリード線端子をポリフェニレンサルファイド製
の座板に通し、リード線部を扁平に折り曲げ加工するこ
とにより面実装型の固体電解コンデンサを作製した。こ
の固体電解コンデンサのサイズは、直径１０ｍｍ×高さ
１０ｍｍとした。
【００３０】［実施の形態２］上記実施の形態１におい
て、ポリエチレンジオキシチオフェンの固体電解質を形
成する前に、ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチ
レンスルホン酸１．０％水溶液中にコンデンサ素子を浸
漬してから引き上げ、１５０℃，５分間の乾燥処理を行
い、誘電体酸化皮膜上と陰極箔上並びにセパレータ繊維
上にポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスル
フォネートの層を形成した以外は［実施の形態１］と同
様にして固体電解コンデンサを作製した。
【００３１】［実施の形態３］上記の実施の形態１にお
いて、固体電解質であるポリエチレンジオキシチオフェ
ンに代えてテトラシアノキノジメタン錯塩（以下ＴＣＮ
Ｑと略称）を２００℃以上の温度で溶融含浸した後、室
温に冷却することで固体電解質となるＴＣＮＱ導電層を
コンデンサ素子に形成した以外は［実施の形態１］と同
様にして固体電解コンデンサを作製した。
【００３２】［実施の形態４］上記実施の形態１におい
て、複素環式モノマーにピロール１部、酸化剤に過硫酸
アンモニウム２部、重合溶剤にメタノール１部と水３部
との混合溶剤を用いた以外は［実施の形態１］と同様に
して固体電解コンデンサを作製した。
【００３３】［実施の形態５］上記実施の形態１におい
て、セパレータＡに代えてセパレータＢを用いた以外は
［実施の形態１］と同様にして固体電解コンデンサを作
製した。
【００３４】［実施の形態６］上記実施の形態１におい
て、セパレータＡに代えてセパレータＣを用いた以外は
［実施の形態１］と同様にして固体電解コンデンサを作
製した。
【００３５】［実施の形態７］上記実施の形態２におい
て、ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスル
ホン酸１．０％水溶液に代えてポリエチレンジオキシチ
オフェンポリスチレンスルホン酸１．０％水溶液にスル
ホン酸変性ポリエチレンテレフタレートとアクリルとの
グラフト共重合体樹脂を樹脂の溶液中の固形分濃度が２
〜１０重量％の範囲になるように溶解，調整した溶液を
用いた以外は［実施の形態２］と同様にして固体電解コ
ンデンサを作製した。
【００３６】［比較例１］実施の形態１において、セパ
レータＡに代えてガラス繊維でなる不織布（厚さ２１０
μｍ，坪量６０ｇ／ｍ２，密度０．２９ｇ／ｃｍ３，軟
化点約７５０℃）を用いた以外は［実施の形態１］と同
様にして固体電解コンデンサを作製した。しかしなが
ら、巻回時にセパレータ繊維の著しい屈曲によりコンデ
ンサ素子を形成することができなかった。
【００３７】［比較例２］実施の形態１において、セパ
レータＡに代えてポリエチレンテレフタレート樹脂（融
点約２６０℃）でなるメルトブロー不織布（厚さ５０μ
ｍ，坪量２５ｇ／ｍ２，密度０．５０ｇ／ｃｍ３）を用
いた以外は［実施の形態１］と同様にして固体電解コン
デンサを作製した。
【００３８】［比較例３］実施の形態１において、陽極
箔と陰極箔との間にマニラ麻でなる電解紙（厚さ５０μ
ｍ，坪量２５ｇ／ｍ２，密度０．５０ｇ／ｃｍ３）を介
在させて巻回し、得られたコンデンサ素子を窒素雰囲気
中、２７５℃で２時間加熱することで陽極箔と陰極箔と
の間に介在する電解紙を炭化させてコンデンサ素子を形
成した以外は［実施の形態１］と同様にして固体電解コ
ンデンサを作製した。尚、炭化したセルロースには融点
に該当するものが存在しない。
【００３９】［比較例４］実施の形態１において、セパ
レータＡに代えてポリプロピレン樹脂（有底約１７０
℃）からなる湿式法によって得られた不織布（厚さ５０
μｍ，坪量２５ｇ／ｍ２，密度０．５０ｇ／ｃｍ３）を
用いた以外は［実施の形態１］と同様にして固体電解コ
ンデンサを作製した。
【００４０】以上のように作製した本発明の実施の形態
１〜７と、比較例１〜４の固体電解コンデンサの各サン
プルについて、静電容量（測定周波数１２０Ｈｚ），イ
ンピーダンス（測定周波数３００ｋＨｚ），漏れ電流
（定格電圧１６Ｖ印加後２分値），エージング処理中の
ショート発生数及びリフロー処理（ピーク温度２５０
℃、２００℃以上に曝される時間５０秒の条件）を行っ
た後のインピーダンス（測定周波数３００ｋＨｚ）を比
較した結果を表１に示す。試験個数はいずれも５０個で
あり、静電容量，インピーダンス，漏れ電流及びリフロ
ー処理を行った後の静電容量は、ショート品を除いたサ
ンプルについての平均値で示している。
【００４１】
【表１】
【００４２】表１によれば、本発明の実施の形態１〜７
によって得られた各固体電解コンデンサ用のセパレータ
は、（１）ポリエステル樹脂を含有するセパレータ，
（２）カルボキシアルコキシベンゼンスルホン酸及びそ
の誘導体を共重合成分として含有するポリエチレンテレ
フタレート系ポリエステル繊維を含有するセパレータ，
（３）アルキレングリコール及びその誘導体を共重合成
分として含有するポリエチレンテレフタレート系ポリエ
ステル繊維を含有するセパレータであり、固体電解コン
デンサの構成としては、（４）誘電体酸化皮膜を形成し
た陽極箔とエッチング処理されたアルミニウム箔の陰極
箔とを前記（１）（２）（３）に記載したセパレータ又
は前記（１）（２）（３）に記載したセパレータを構成
する繊維を混抄したセパレータを介在して巻回して作製
したコンデンサ素子の陽極箔と陰極箔との間に固体電解
質を設けた構成としたことが特徴となっている。
【００４３】表１中には各本発明の実施の形態１〜７と
比較例１〜４にかかるセパレータの厚さ、坪量、引張強
度、繊維の融点・軟化点と面実装型固体電解コンデンサ
の静電容量、漏れ電流、ショート数、インピーダンスの
測定値を示してあり、特に静電容量と漏れ電流値及びシ
ョート数は実施の形態１〜７が比較例１〜４に較べて格
段に優れていることが分かる。
【００４４】本発明にかかる固体電解コンデンサは導電
性高分子でなる固体電解質とセパレータ繊維との密着性
と接着性が良好であり、特に比較例１，３，４で示した
ガラス繊維でなる不織布、炭化した電解紙、ポリプロピ
レンの湿式不織布をセパレータとして用いた例と比較し
て高周波領域でのインピーダンスを低くすることができ
る。
【００４５】また、固体電解質であるＴＣＮＱ、ポリエ
チレンジオキシチオフェン、ポリエチレンジオキシチオ
フェンポリスチレンスルホン酸、ポリピロール等をこれ
らのセパレータ上に強く密着・接着させることができる
のに加えて、ポリエステル樹脂であるポリエチレンテレ
フタレートの耐熱性が高いため、リフロー処理後のイン
ピーダンスの変化が少なく、面実装型の固体電解コンデ
ンサとしての信頼性を高めることができる。
【００４６】本発明の実施の形態７において、導電性高
分子を構成する溶液中に、セパレータ繊維として密着強
度を高める効果があるバインダー成分としてスルホン酸
変性ポリエチレンテレフタレートとアクリルとのグラフ
ト共重合体樹脂を追加したことにより、導電性高分子中
にこのバインダー成分が含有され、その結果、繊維と導
電性高分子間の密着強度が更に強くなり、リフロー処理
後のインピーダンスの変化が最も少なく、良好な性能を
確保することができる。
【００４７】一方、比較例１〜４のセパレータを用いた
固体電解コンデンサでは、ガラス繊維でなる不織布は厚
くて所定のサイズの固体電解コンデンサが製造できず、
他の比較例でもセパレータの強度不足に起因する陽極箔
と陰極箔との接触によるエージング処理中のショート発
生率が高いという問題点が残っている。また、製品化し
た場合に繊維と導電性高分子間の密着強度やハンダリフ
ロー条件下で溶けてしまったり、ガスを発生する事態が
発生し、リフロー処理後のインピーダンスの変化が大き
いという問題がある。
【００４８】セパレータの繊維径が０．０１ｄｔｅｘ未
満では、巻回時にセパレータ切れが多発する惧れがあ
り、繊維径が３ｄｔｅｘを超えると高周波領域のインピ
ーダンス特性が悪化するため、好ましくない。
【００４９】本発明で用いている導電性高分子層は、ポ
リビニルアルコール，ポリ酢酸ビニル，ポリカーボネー
ト，ポリアクリレート，ポリメタアクリレート，ポリス
チレン，ポリウレタン，ポリアクリロニトリル，ポリブ
タジェン，ポリイソプレン，ポリエーテル，各種ポリエ
ステル類，ポリアミド，ポリイミド，ブチラール樹脂，
シリコーン樹脂，メラミン樹脂，アルキッド樹脂，セル
ロース，ニトロセルロース，各種エポキシ樹脂及びこれ
らの誘導体から選択されたバインダー成分を少なくとも
１つ以上含有している。
【００５０】また、ポリエステル類として、ポリエチレ
ンテレフタレート，カルボニル変成ポリエチレンテレフ
タレート，スルホン酸変成ポリエチレンテレフタレー
ト，ポリブチレンテレフタレート，カルボニル変成ポリ
ブチレンテレフタレート、スルホン酸変成ポリブチレン
テレフタレートが採用可能であり、エポキシ樹脂として
はビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エ
ポキシ、脂環式エポキシ、ニトリルゴム変成エポキシが
採用可能である。
【００５１】以下に本発明によって固体電解コンデンサ
のインピーダンス特性が改善される理由について説明す
る。即ち、ポリエステル樹脂が固体電解質であるポリエ
チレンジオキシチオフェン類と相溶性パラメータが接近
していて馴染みがよいことが挙げられる。相溶性パラメ
ータ値を例示すると、ポリエステル樹脂であるポリエチ
レンテレフタレートは１１，エチレンジオキシチオフェ
ンも１１である。ポリエステル樹脂の中でもカルボキシ
アルコキシベンゼンスルホン酸及びその誘導体を共重合
成分として含有するポリエチレンテレフタレート系ポリ
エステル繊維とアルキルグリコール及びその誘導体を共
重合成分として含有するポリエチレンテレフタレート系
ポリエステル繊維は固体電解質であるポリエチレンジオ
キシチオフェン類と相溶性パラメータが接近しているこ
とからセパレータ繊維との密着性・接着性を強くするこ
とができて、他の合成樹脂のセパレータ繊維と固体電解
質との組合せと比較して高周波領域でのインピーダンス
特性を改善することができる。
【００５２】また、ポリエチレンテレフタレート繊維
（ＰＥＴ）以外の素材の相溶性パラメータ値を例示する
と、セルロースが１６，炭化セルロースは５以下、不織
布に多く使用されているポリプロピレンは８であり、エ
チレンジオキシチオフェンの１１からは大きく相違して
いる。
【００５３】近年は鉛フリーのハンダリフロー工程への
対応として、２５０℃前後の雰囲気に数分曝されても特
性の劣化がない高耐熱性が求められているが、ポリエチ
レンテレフタレートの融点は２６０℃前後と高いため、
セパレータ及び固体電解コンデンサの耐熱性が高くなる
という特徴がある。
【００５４】前記セパレータ繊維を含有する湿式法によ
って得られた混抄セパレータとしては、ポリブチレンテ
レフタレート繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊維、レー
ヨン系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、
トリメチルペンテン繊維、ポリフェニレンサルファイド
繊維、セルロイド（又は硝酸化したセルロース）繊維、
マニラ麻に代表されるセルロース類の少なくとも１種を
含む混抄セパレータがコンデンサの高周波領域でのイン
ピーダンス特性を改善する上で好ましい。この場合にお
いても混抄セパレータ中のカルボキシアルコキシベンゼ
ンスルホン酸及びその誘導体を共重合成分として含有す
るポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維の含
有率は５０重量％以上であることが耐熱性の観点から好
ましい。
【００５５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる固体電解コンデンサ用セパレータ及び該セパレータ
を使用した固体電解コンデンサによれば、固体電解質と
セパレータとの密着性が高く、特に本発明で用いたセパ
レータを形成するカルボキシアルコキシベンゼンスルホ
ン酸及びその誘導体を共重合成分として含有するポリエ
チレンテレフタレート系ポリエステル繊維は、固体電解
質であるポリエチレンジオキシチオフェン類と相溶性パ
ラメータが接近していることからセパレータ繊維と固体
電解質との密着性・接着性がより一層強く、陽極箔と陰
極箔間の抵抗を下げて高周波領域でのインピーダンスを
大幅に改善することができる。更にセパレータ自体の強
度と耐熱性が充分に確保されているため、コンデンサ素
子の巻回時にもセパレータの「切れ」に耐える引張強度
が確保され、エージング処理中とかハンダリフロー処理
後のショート発生率が低く、漏れ電流も抑制可能であ
り、樹脂繊維を相互に接着する際に用いられる接着剤の
影響による導電性高分子の保持力を充分に確保すること
ができる。
【００５６】本発明ではセパレータとして湿式法により
作製されたポリエステル樹脂を含有する不織布を用いた
ことにより、セパレータが他の樹脂を主体とする湿式法
によって得られた不織布よりも繊維自体の強度が大き
く、引張強度が高いという特徴を有しており、更に陽極
箔と陰極箔とをポリエステル樹脂を含有する混抄不織布
をセパレータとして巻回して得たコンデンサ素子の陽極
箔と陰極箔との間に固体電解質を設けることにより、巻
回性と耐熱性が向上してコンデンサのリフロー処理温度
の上限値を低減させることができる。
【００５７】また、鉛フリーハンダを導入したことによ
ってハンダリフロー温度が高くなっても耐熱性及び特性
上の問題が生じないので、従来のハンダに用いられてい
る鉛による環境への悪影響をなくすことができる。更に
従来のように陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在
させて巻付け形成したコンデンサ素子を熱処理した後に
炭化して使用する工程は不要であり、コンデンサ素子形
成後にもバインダーを取り除く必要がないので、製作工
程が簡易化されるとともに素子形状の崩れとか加熱によ
るストレスからコンデンサの漏れ電流が増大する惧れは
生じない。
【００５８】本発明で採用したセパレータ自体は強度が
大きくて巻回性と生産性にも優れており、面実装品に使
用した場合でも製品の膨張現象が発生せずに他の電子部
品と同等のリフローが可能であり、各種の電子機器に使
用される固体電解コンデンサの耐熱性が今まで以上に高
くなるため、電子工業分野での汎用性が高くなるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した固体電解コンデンサの一部を
切欠した断面斜視図。
【図２】コンデンサ素子の要部を拡大した概念図。
【符号の説明】
１…陽極箔 ２…陰極箔 ３…セパレータ ４…固体電解質 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 整理番号 Ｐ３２５７
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新田 幸弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 秦泉寺 輝幸 高知県南国市立田2136番地５号 (72)発明者 柳瀬 正明 高知県高知市大谷公園町20番地23−６号 (72)発明者 溝渕 泰司 高知県香美郡野市町西野1340番地２

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介
    在させて固体電解質を設ける固体電解コンデンサにおい
    て、 前記セパレータとして、湿式法により作製されたポリエ
    ステル樹脂又はその誘導体を含有する不織布を用いたこ
    とを特徴とする固体電解コンデンサ用セパレータ。
  2. 【請求項２】 カルボキシアルコキシベンゼンスルホン
    酸及びその誘導体を共重合成分として含有するポリエチ
    レンテレフタレート系ポリエステル繊維を含有する請求
    項１に記載の固体電解コンデンサ用セパレータ。
  3. 【請求項３】 カルボキシアルコキシベンゼンスルホン
    酸及びその誘導体が３，５−ジカルボキシメトキシベン
    ゼンスルホン酸である請求項２に記載の固体電解コンデ
    ンサ用セパレータ。
  4. 【請求項４】 カルボキシアルコキシベンゼンスルホン
    酸及びその誘導体を共重合成分として含有するポリエチ
    レンテレフタレート系ポリエステル繊維の繊維径が０．
    ０１〜３ｄｔｅｘの範囲にある請求項２又は３に記載の
    固体電解コンデンサ用セパレータ。
  5. 【請求項５】 陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介
    在させて固体電解質を設ける固体電解コンデンサにおい
    て、 前記セパレータとして、アルキルグリコール及びその誘
    導体を共重合成分として含有するポリエチレンテレフタ
    レート系ポリエステル繊維を含有する不織布を用いたこ
    とを特徴とする固体電解コンデンサ用セパレータ。
  6. 【請求項６】 アルキルグリコール及びその誘導体がジ
    エチレングリコールである請求項５に記載の固体電解コ
    ンデンサ用セパレータ。
  7. 【請求項７】 アルキルグリコール及びその誘導体を共
    重合成分として含有するポリエチレンテレフタレート系
    ポリエステル繊維の繊維径が、０．０１〜３ｄｔｅｘの
    範囲にある請求項５又は６に記載の固体電解コンデンサ
    用セパレータ。
  8. 【請求項８】 カルボキシアルコキシベンゼンスルホン
    酸及びその誘導体を共重合成分として含有するポリエチ
    レンテレフタレート系ポリエステル繊維とアルキレング
    リコール及びその誘導体を共重合成分として含有するポ
    リエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維とを含有
    する請求項２，３，４，５，６又は７に記載の固体電解
    コンデンサ用セパレータ。
  9. 【請求項９】 セパレータ中のカルボキシアルコキシベ
    ンゼンスルホン酸及びその誘導体を共重合成分として含
    有するポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維
    の含有率が５０重量％以上である請求項８に記載の固体
    電解コンデンサ用セパレータ。
  10. 【請求項１０】 セパレータの厚みが２０〜１００μｍ
    の範囲にあり、密度が０．３０〜０．７０ｇ／ｃｍ３の
    範囲にある請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は
    ９に記載の固体電解コンデンサ用セパレータ。
  11. 【請求項１１】 陽極箔と陰極箔との間にセパレータを
    介在させて固体電解質を設ける固体電解コンデンサにお
    いて、 表面をエッチング処理して誘電体酸化皮膜を形成した陽
    極箔と、表面を少なくともエッチング処理した陰極箔と
    を請求項１〜１０のいずれか記載のセパレータを介在さ
    せて巻回することによりコンデンサ素子を形成し、この
    コンデンサ素子の陽極箔と陰極箔との間に固体電解質を
    設けたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
  12. 【請求項１２】 固体電解質がテトラシアノキノジメタ
    ン錯塩及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、
    ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその
    誘導体、ポリエチレンジオキシチオフェン及びその誘導
    体、ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスル
    フォネート及びその誘導体の少なくとも１つ以上を含有
    する導電性高分子である請求項１１に記載の固体電解コ
    ンデンサ。
  13. 【請求項１３】 導電性高分子層が、ポリビニルアルコ
    ール，ポリ酢酸ビニル，ポリカーボネート，ポリアクリ
    レート，ポリメタアクリレート，ポリスチレン，ポリウ
    レタン，ポリアクリロニトリル，ポリブタジェン，ポリ
    イソプレン，ポリエーテル，各種ポリエステル類，ポリ
    アミド，ポリイミド，ブチラール樹脂，シリコーン樹
    脂，メラミン樹脂，アルキッド樹脂，セルロース，ニト
    ロセルロース，各種エポキシ樹脂及びこれらの誘導体か
    ら選択されたバインダー成分を少なくとも１つ以上含有
    する請求項１２に記載の固体電解コンデンサ。
  14. 【請求項１４】 ポリエステル類がポリエチレンテレフ
    タレート，カルボニル変成ポリエチレンテレフタレー
    ト，スルホン酸変成ポリエチレンテレフタレート，ポリ
    ブチレンテレフタレート，カルボニル変成ポリブチレン
    テレフタレート、スルホン酸変成ポリブチレンテレフタ
    レートである請求項１３に記載の固体電解コンデンサ。
  15. 【請求項１５】 エポキシ樹脂がビスフェノールＡ型エ
    ポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、脂環式エポキ
    シ、ニトリルゴム変成エポキシである請求項１３に記載
    の固体電解コンデンサ。
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