JP2002270474A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解
コンデンサの初期の漏れ電流の低減を図る。 【解決手段】 陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻
回したコンデンサ素子２に、３，４−エチレンジオキシ
チオフェンと酸化剤を含浸し、コンデンサ素子内でポリ
エチレンジオキシチオフェンを重合して固体電解質層と
して保持させ、該コンデンサ素子２を外装ケース３に収
納するとともに、外装ケース３の開口端部を弾性部材か
らなる封口体４で封口して固体電解コンデンサ１を形成
し、リード線５，６を所定形状に変形加工した後に、リ
ード線５，６間に所定の電圧を印加した。リード線５，
６を変形加工する際の機械的ストレスにより固体電解コ
ンデンサの漏れ電流が増加した後に、所定電圧を印加す
ることにより、初期の漏れ電流を低減させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固体電解コンデ
ンサの製造方法に関し、特に導電性を固体電解質とした
固体電解コンデンサのリード線を所定形状に変形加工し
てなる固体電解コンデンサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より導電性高分子を固体電解質に用
いた固体電解コンデンサとしては、ポリピロール、７，
７、８、８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）を
固体電解質として使用したもの固体電解コンデンサが知
られているが、近年は、３，４−エチレンジオキシチオ
フェンのようなモノマーを酸化剤とともにコンデンサ素
子内に含浸し、コンデンサ素子内で、モノマーを酸化重
合させて、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤ
Ｔ）のような導電性高分子を形成し、この導電性高分子
を固体電解質として用いた固体電解コンデンサが知られ
ている。

【０００３】このような導電性高分子を固体電解質に用
いた固体電解コンデンサついて、図２の固体電解コンデ
ンサの断面図とともに説明する。まず、陽極箔と陰極箔
をセパレータを介して巻回してコンデンサ素子２を形成
し、このコンデンサ素子２に固体電解質層を形成する。

【０００４】このような固体電解質の形成においては、
前述した３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＥＤ
Ｔ）のようなモノマーを酸化剤とともにコンデンサ素子
内に含浸し、コンデンサ素子内で３，４−エチレンジオ
キシチオフェンを酸化重合させて、ポリエチレンジオキ
シチオフェン（ＰＥＤＴ）のような導電性高分子を形成
する方法が好適である。すなわち、モノマーと酸化剤を
含浸して、コンデンサ素子内で酸化重合するようにする
と、コンデンサ素子の内部、特に陽極箔のエッチングピ
ットにまで、十分にモノマー及び酸化剤が入り込む。そ
して、その状態で酸化重合により固体化するため、固体
電解質がコンデンサの内部、特に陽極箔のエッチングピ
ット内にも十分に形成されるようになる。このため、固
体電解質と陽極箔との接触面積が大きくなり、固体電解
コンデンサの静電容量の増加が図られるようになる。

【０００５】コンデンサ素子内で酸化重合させるモノマ
ーとしては、３，４−エチレンジオキシチオフェンが特
に好適である。３，４−エチレンジオキシチオフェンは
酸化剤と接触しても重合反応の速度が緩やかであるた
め、急激な固体化によりコンデンサ素子の内部へのへの
モノマー及び酸化剤の浸透を妨げるという問題が起こり
づらい。そのため、陽極箔のエッチングピット内にも十
分にポリエチレンジオキシチオフェンが存在するように
なる。その結果として、固体電解質層と陽極箔の接触面
積が大きくなり、固体電解コンデンサの静電容量の増大
を図ることができる。

【０００６】さらに、このコンデンサ素子をアルミニウ
ムやアルミニウム合金等からなる有底筒状の外装ケース
３に収納し、外装ケース３の開口端部を弾性部材からな
る封口体４で封口して、固体電解コンデンサ１を得る。

【０００７】この固体電解コンデンサ１は、例えば、図
１に示すように固体電解コンデンサ本体１を外装枠７に
収納し、さらにリード線５、６を外装枠７に沿って折り
曲げ加工して、表面実装が可能なチップ型固体電解コン
デンサとして用いられる。

【０００８】また、図２に示すように、固体電解コンデ
ンサ１のリード線５、６をクランク状に折り曲げて使用
される場合もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような固体電解コ
ンデンサ１では、リード線５、６を折り曲げる等の変形
加工すると、漏れ電流が大きくなってしまうという問題
がある。これは、リード線５、６を加工する際の機械的
ストレスが、コンデンサ素子２に加わり、電極箔の陽極
酸化皮膜に損傷を与えてしまうためと考えられる。特
に、導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデ
ンサでは、固体電解質層の導電性が高いということもあ
り、漏れ電流値は電解液を用いた電解コンデンサと比較
しても、漏れ電流値は大きくなってしまう。

【００１０】特に弾性部材からなる封口体４を用いて固
体電解コンデンサ１の開口端部を封口したものについて
は、封口体４が弾性変形するため、リード線５、６の加
工時の機械的ストレスを封口体４で吸収することができ
ず、コンデンサ素子２に大きな機械的ストレスが加わっ
てしまう。このため、弾性部材を封口体４として用いた
固体電解コンデンサは漏れ電流の増加が顕著であった。

【００１１】しかも、前述したように、３，４−エチレ
ンジオキシチオフェンをモノマーとして酸化剤とともに
コンデンサ素子に含浸して、コンデンサ素子内で重合さ
せて、ポリエチレンジオキシチオフェンからなる固体電
解質層を形成した場合には、ポリエチレンジオキシチオ
フェンと陽極箔の接触面積が大きくなっているため、漏
れ電流の増加も大きなものとなってしまっていた。

【００１２】一般に電解液を用いた電解コンデンサの場
合には、初期の漏れ電流が高い場合でも、電圧が印加さ
れる環境で使用することにより、陽極酸化皮膜が修復さ
れ、漏れ電流は減少する。しかし、導電性高分子を固体
電解質に用いた固体電解コンデンサでは、固体電解質の
再化成性、すなわち皮膜修復性能が低いため、固体電解
コンデンサの保証条件（最高使用温度、定格電圧）の範
囲内で電圧を印加しても、漏れ電流の低減は望めない。
そのため、初期の漏れ電流が大きい場合には、固体電解
コンデンサを使用している間には、大きな漏れ電流が流
れ続けるという固体電解コンデンサ固有の問題があっ
た。

【００１３】そこで、この発明では固体電解コンデンサ
の初期の漏れ電流の低減を図ることのできる製造方法を
提供するものである。

【００１４】

【課題を解決しようとする手段】この発明では陽極箔と
陰極箔をセパレータを介して巻回したコンデンサ素子
に、導電性高分子を固体電解質層として保持させ、該コ
ンデンサ素子を外装ケースに収納するとともに、外装ケ
ースの開口端部を封口して固体電解コンデンサを形成し
た後に、リード線を所定形状に変形加工してなる固体電
解コンデンサの製造方法において、リード線を所定形状
に変形加工した後に、リード線間に電圧印加を行ったこ
とを特徴としている。

【００１５】リード線を所定形状に変形加工した後に、
リード線間に電圧を印加して、再化成することにより、
漏れ電流を低減することができる。この漏れ電流を低減
するメカニズムについての詳細は現在のところ不明であ
るが、リード線を加工する際の機械的ストレスにより生
じた陽極酸化皮膜の損傷を修復する、あるいは、酸化皮
膜の欠陥部と接触している導電性高分子が局所的に絶縁
化するといった考え方が示されている。また、再化成後
には、リード線に機械的ストレスが加わることが無く、
陽極酸化皮膜の損傷が起こらない。このため、漏れ電流
の低い固体電解コンデンサが得られる。

【００１６】また、この発明は、固体電解コンデンサを
封口する封口部材が、弾性部材よりなる封口体であるこ
とを特徴としている。

【００１７】弾性部材よりなる封口体を封口部材として
用いると、コンデンサ素子に加わる機械的ストレスも大
きく、陽極箔の陽極酸化皮膜の損傷も大きくなる場合が
あったが、リード線の加工の後に再化成を行うことによ
り、漏れ電流の低減を図ることができる。

【００１８】そして、この発明では、モノマーが３，４
−エチレンジオキシチオフェンであり、導電性高分子が
ポリエチレンジオキシチオフェンであることを特徴とし
ている。

【００１９】３，４−エチレンジオキシチオフェンは酸
化剤と接触しても重合反応の速度が緩やかであるため、
急激な固体化によりコンデンサ素子の内部へのへのモノ
マー及び酸化剤の浸透を妨げるという問題が起こりづら
い。そのため、エッチングピット内にも十分にポリエチ
レンジオキシチオフェンが存在するようになる。また、
ポリエチレンジオキシチオフェンは陽極箔との密着性も
良好であり、その結果として、固体電解質層と陽極箔の
接触面積が大きくなり、固体電解コンデンサの静電容量
の増大を図ることができる

【００２０】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について図
面とともに説明する。この実施の形態での固体電解コン
デンサは従来の固体電解コンデンサの構造と変わるとこ
ろは無いため、従来例の図面を参照する。図１はこの発
明のチップ型固体電解コンデンサの製造方法によって製
造されたチップ型固体電解コンデンサの外観を示す斜視
図である。図２は固体電解コンデンサの本体を示す断面
図である。

【００２１】次にこのチップ型固体電解コンデンサの製
造方法を工程を追って説明する。

【００２２】コンデンサ素子２は、高純度のアルミニウ
ムからなり、表面がエッチング処理されるとともに、陽
極酸化被膜が形成された陽極箔と、アルミニウムからな
り表面がエッチング処理された陰極箔とをセパレータを
介して巻回して構成されたもので、一方の巻回端面より
２本のリード線５、６が導出されている。このコンデン
サ素子２を、３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸
化剤としてｐ−トルエンスルホン酸第二鉄を混合した混
合液に浸漬し、コンデンサ素子２内に混合液を含浸す
る。そして、コンデンサ素子２内での重合反応により、
ポリエチレンジオキシチオフェンよりなる固体電解質を
形成する。

【００２３】コンデンサ素子に３，４−エチレンジオキ
シチオフェンと酸化剤を含浸する方法としては、上記の
ような混合液にコンデンサ素子を浸漬する方法の他、コ
ンデンサ素子をそれぞれの液に交互に浸漬する方法や、
一定量の３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤
をそれぞれコンデンサ素子に吐出して含浸する方法によ
っても良い。

【００２４】その後、固体電解質を形成したコンデンサ
素子２に、封口体４を装着し、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金よりなる有底筒状の外装ケース３に収納す
る。

【００２５】封口体４はブチルゴム等の弾性部材からな
り、収納する外装ケース３の内径に適合するように円盤
状に形成されている。また、リード線５、６を貫通する
貫通孔が形成されている。

【００２６】封口体４が装着されたコンデンサ素子２を
外装ケース３に収納した後、外装ケース３の側面からの
横溝加工と外装ケース３の開口端部のカーリング加工に
より、固体電解コンデンサ１を封口し、密封状態を得
る。

【００２７】さらに、この固体電解コンデンサ１は、固
体電解コンデンサ本体１の外観形状に適合する収納空間
を有する外装枠７に収納する。外装枠７は内部に固体電
解コンデンサ本体１の外径寸法および外観形状に適合し
た円筒状の収納空間を有し、一方の開口端面には開口端
面の一部を覆う壁部８が設けられている。

【００２８】固体電解コンデンサを外装枠７に収納し、
固体電解コンデンサ本体１のリード線５、６の導出端面
を壁部８に当接させて固体電解コンデンサ１本体と外装
枠２の位置決めを行った後、リード線５、６を外装枠７
の開口端面の壁部８、突起部１０および底面に沿うよう
に折り曲げて、表面実装が可能なチップ型固体電解コン
デンサを得る。このリード線５、６の折り曲げによっ
て、外装枠７から固体電解コンデンサ１本体が脱落する
ことを防止する機能も担っている。

【００２９】リード線５、６の折り曲げ加工を行うと、
リード線５、６の折り曲げ加工の際の機械的ストレスが
コンデンサ素子２に伝達し、コンデンサ素子２の陽極箔
の陽極酸化皮膜を損傷する。そして、固体電解コンデン
サの漏れ電流の増加を引き起こす。

【００３０】そこで、リード線の折り曲げ加工が終了し
たチップ型固体電解コンデンサを、高温環境に５分間放
置し、コンデンサ素子の内部まで十分に熱せられた状態
で、固体電解コンデンサのリード線間に所定の電圧を印
加して、再化成を行う。

【００３１】チップ型固体電解コンデンサの放置環境と
しては、１２０℃から２００℃の範囲が好ましい。１２
０℃未満の温度範囲で電圧を印加しても、漏れ電流を所
定の値以下に減少させるのに時間がかかってしまう。ま
た、２００℃を超える温度に固体電解コンデンサを放置
すると、固体電解コンデンサの内部で何らかの化学反応
によりガスが発生し、固体電解コンデンサの内部の内圧
が上昇する。ガス発生が大きい場合には、外装ケースを
変形させるおそれがある。また、再化成中には固体電解
コンデンサに異常がなかった場合でも、その後、チップ
型固体電解コンデンサをリフロー等により高温環境に晒
されたときに、内圧が上昇し、外装ケースの変形を引き
起こしやすくなるという問題がある。

【００３２】印加する電圧としては、固体電解コンデン
サの定格電圧の１．０〜１．５倍の電圧に設定して行
う。

【００３３】印加する電圧が、定格電圧より低い場合に
は、漏れ電流を所望の値まで低下させるのに非常に時間
がかかってしまい、作業効率が悪化してしまう。ただ
し、定格電圧を印加する場合には、比較的高温の環境、
例えば１５０℃以上の環境で行うと良い。一方、定格電
圧の１．５倍を超える電圧を印加すると、再化成中の漏
れ電流（再化成電流）が大きくなり過ぎ、コンデンサ素
子が発熱する。この結果、コンデンサ素子が高温とな
り、コンデンサ素子内より何らかのガスが発生し、固体
電解コンデンサの内圧を上昇させ、固体電解コンデンサ
の外装ケースの変形を引き起こす可能性がある。

【００３４】電圧印加を行うと、徐々に漏れ電流値が減
少する。所望の漏れ電流値に達したところで、電圧印加
を止め、再化成を終了する。以上のような工程で製造さ
れた固体電解コンデンサは、漏れ電流が小さい固体電解
コンデンサとなる。

【００３５】なお、以上の発明の実施の形態では、固体
電解コンデンサのリード線を変形する例として、横型の
チップ型固体電解コンデンサを用いて説明してきたが、
固体電解コンデンサはこの形状に限定されるものではな
く、縦型のチップ型固体電解コンデンサや、リード線を
図２に示すようにクランク状に折り曲げたものであって
も良く、リード線の折り曲げ形状には特に限定はない。

【００３６】

【発明の効果】この発明では、陽極箔と陰極箔をセパレ
ータを介して巻回したコンデンサ素子に、モノマー溶液
と酸化剤を含浸し、コンデンサ素子内で導電性高分子を
重合して固体電解質層として保持させ、該コンデンサ素
子を外装ケースに収納するとともに、外装ケースの開口
端部を封口部材で封口して固体電解コンデンサを形成、
リード線を所定形状に変形加工した後に、リード線間に
電圧印加を行うことにより、リード線の固体電解コンデ
ンサの漏れ電流の低減を図ることができる。

【００３７】また、固体電解コンデンサを封口する封口
部材が、弾性部材よりなる封口体であると、リード線の
加工時の機械的ストレスがコンデンサ素子に伝わりやす
く、陽極酸化皮膜が損傷する場合が多かったが、リード
線を所定形状に変形加工した後に、リード線間に電圧印
加を行うことにより、リード線の加工時に発生した陽極
酸化皮膜を修復し、固体電解コンデンサの漏れ電流の低
減を図ることができる。

【００３８】さらに、前記モノマーが３，４−エチレン
ジオキシチオフェンであり、導電性高分子がポリエチレ
ンジオキシチオフェンであると、静電容量が大きく、か
つ等価直列抵抗の低いという電気的特性に良い固体電解
コンデンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の製造方法によって製造させる固体電
解コンデンサを示す斜視図である。

【図２】固体電解コンデンサの内部構造を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 固体電解コンデンサ本体 ２ コンデンサ素子 ３ 外装ケース ４ 封口体 ５ リード線 ６ リード線 ７ 外装枠 ８ 壁部 ９ チップ型固体電解コンデンサ １０ 突起部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回
   したコンデンサ素子に、モノマー溶液と酸化剤を含浸
   し、コンデンサ素子内で導電性高分子を重合して固体電
   解質層として保持させ、該コンデンサ素子を外装ケース
   に収納するとともに、外装ケースの開口端部を封口部材
   で封口して固体電解コンデンサを形成し、リード線を所
   定形状に変形加工した後に、リード線間に所定の電圧を
   印加した固体電解コンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】前記固体電解コンデンサを封口する封口部
   材が、弾性部材よりなる封口体である請求項１記載の固
   体電解コンデンサの製造方法。
3. 【請求項３】前記モノマーが３，４−エチレンジオキシ
   チオフェンであり、導電性高分子がポリエチレンジオキ
   シチオフェンである請求項１ないし請求項３記載の固体
   電解コンデンサの製造方法。