JP2002299182A - アルミ固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
アルミ固体電解コンデンサおよびその製造方法Info
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Abstract
容量およびESR特性に優れたアルミ固体電解コンデン
サおよびその製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 アルミニウム箔の両面から厚さ方向に形
成されたメインピットの途中および末端から枝状に伸び
るように形成されたサブピットの表面に誘電体酸化皮膜
層9を形成した陽極箔1と、エッチングされたアルミニ
ウム箔の陰極箔2と、樹脂を主体とする不織布のセパレ
ータ3とからなるコンデンサ素子10を有し、このコン
デンサ素子10が上記陽極箔1と陰極箔2をセパレータ
3を介して巻回され、かつ陽極箔1と陰極箔2との間に
導電性高分子の固体電解質層4が形成された構成とす
る。
Description
電解質層として用いたアルミ固体電解コンデンサおよび
その製造方法に関するものである。
であるアルミ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アルミ電解コンデ
ンサが求められてきている。最近では、この高周波領域
のインピーダンス低減のために、電気伝導度の高い導電
性高分子を電解質に用いたアルミ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(陽極箔と陰極箔をその間にセパレータを
介して巻回した構造のもの)による導電性高分子の固体
電解質層を用いたアルミ固体電解コンデンサが製品化さ
れてきている。
おいて、その静電容量を高める或いは小型化を図るには
陽極箔の実効表面積の拡大が必要不可欠になっており、
その陽極箔の実効表面積を拡大させる技術の開発が盛ん
に行われている。
は、80〜100μmのアルミニウム箔を用いて、この
アルミニウム箔を塩酸を主成分とする水溶液に浸漬し、
交流電流を印加してエッチング処理する工程を数回繰り
返し行うことにより実効表面積の拡大を図っており、そ
のエッチング処理する工程における電解液の組成および
交流電流を印加する条件を工夫・改善して行われてい
る。
方法についてこれまで多くの発明がなされており、一般
的には導電性高分子のモノマー溶液と酸化剤溶液で交互
に電解重合または化学重合して固体電解質層を形成する
か、導電性高分子のモノマー溶液と酸化剤溶液の混合溶
液で電解重合または化学重合して固体電解質層を形成し
ている。ここで用いられる導電性高分子のモノマーとし
てはピロール、チオフェン、エチレンジオキシチオフェ
ン、アニリンまたはその誘導体であり、酸化剤溶液とし
てはp−トルエンスルホン酸第二鉄塩、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸第二鉄塩、ナフタレンスルホン酸第二鉄
塩、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸第二鉄塩や
長鎖脂肪族スルホン酸等の第二鉄塩を含有したアルコー
ル(メタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、n−ブタノール、エチレングリコール等)溶液が用
いられている。
形のアルミ固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子
の固体電解質層を巻回形のコンデンサ素子の内部に均一
かつ十分に含浸させることが難しいため、静電容量が低
く、等価直列抵抗(以下、ESRと記す)の値が高いと
いう課題を有していた。
実効表面積を拡大する技術において、交流電流を印加し
てアルミニウム箔をエッチング処理すると、平均細孔径
が約0.1〜0.2μmの海綿状のピットが得られる。
このようなピットの表面に導電性高分子の固体電解質層
を形成しようとすると、導電性高分子が海綿状のピット
の奥深くまで入り込むことができず、アルミニウム箔の
実効表面積と等価の静電容量を得ることができないとい
う問題がある。特に、アルミニウム箔の実効表面積の拡
大を大きくしようとすると、得られるピット径はさらに
小さくなるので、これに固体電解質層を形成しようとす
ると、導電性高分子が海綿状のピットの奥深くまで入り
込みにくくなり、その結果として、静電容量引き出し率
を高くすることができず、ESRも高くなるという問題
がある。
の固体電解質層の形成方法に問題があり、特にエチレン
ジオキシチオフェンを重合してなるポリエチレンジオキ
シチオフェンにおいては、種々の酸化剤条件(より具体
的には酸化剤溶液ロット間での差異)や重合条件の微妙
な変化、さらには酸化剤溶液を調合してから導電性高分
子のモノマーを重合するまでの経過時間等によって、電
気特性のバラツキ(特に導電性高分子の誘電体酸化皮膜
層上への被覆率により決定される静電容量のバラツキや
導電性高分子の充填率により決定される高周波領域での
インピーダンスのバラツキ)が大きくなっていた。
で、静電容量およびESRの特性に優れ、高周波領域で
のインピーダンスのバラツキの少ないアルミ固体電解コ
ンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とす
るものである。
に本発明の請求項1に記載の発明は、両面から厚さ方向
に形成されたメインピットの途中および末端から枝状に
伸びるように形成されたサブピットを有するアルミニウ
ム箔の表面に誘電体酸化皮膜層が形成された陽極箔とア
ルミニウム箔をエッチングした陰極箔をその間に樹脂を
主体とする不織布のセパレータを介して巻回されたコン
デンサ素子と、このコンデンサ素子の陽極箔と陰極箔と
の間に形成された導電性高分子の固体電解質層からなる
ものであり、この構成により、固体電解質層をピットの
最先端まで形成することができるので、静電容量引き出
し率が高くなり、静電容量およびESRの特性に優れた
アルミ固体電解コンデンサを得ることができるという作
用を有する。
の発明において、サブピットがメインピットよりも短い
ピットとしたものであり、この構成により、サブピット
の最先端まで有効利用することができるという作用を有
する。
トの長さよりも長くすると折れ易くなり、全てのサブピ
ットを有効利用することができなくなる。
の発明において、アルミニウム箔の結晶方位率(100
面)が90%以上としたものであり、この構成により、
アルミニウム箔にメインピットおよびサブピットを規則
的に無数に形成することができるという作用を有する。
ピットおよびサブピットの数が少なくなるので好ましく
ない。
の発明において、固体電解質層がポリアニリン、ポリピ
ロール、ポリチオフェンの少なくとも1種の層からなる
ものであり、この構成により、導電性の高い固体電解質
層を得ることができるという作用を有する。
の発明において、樹脂を主体とする不織布がスパンボン
ド法により製造されたポリエチレンテレフタレートを含
有する不織布であり、請求項6に記載の発明は、請求項
1に記載の発明において、樹脂を主体とする不織布が湿
式法により製造されたポリエチレンテレフタレートおよ
び/またはポリブチレンテレフタレートを含有する不織
布であり、これらの構成により、不織布と固体電解質層
との密着性・接着性が極めて良く、高周波領域でのイン
ピーダンスのバラツキをより小さくすることができると
いう作用を有する。
織布は、メルトブロー法やトウ開繊法により作製した不
織布と比較して1本の繊維長が長いため、同じ厚み、秤
量で比較した場合、引っ張り強度が強くなり、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なり、
ショート発生率も少なくなるので好ましい。最も好まし
くは、スパンボンド法により製造されたポリエチレンテ
レフタレートを含有する不織布であり、これは、樹脂の
中でもとりわけポリエチレンテレフタレートを含有する
樹脂と導電性高分子のポリエチレンジオキシチオフェン
類との密着性・接着性が極めて強いため、他の樹脂セパ
レータ/導電性高分子の固体電解質層から成る組み合わ
せのものと比較して、高周波領域でのインピーダンスを
低くすることができ、そのバラツキもより一層小さくす
ることができる。
ンテレフタレートおよび/またはポリブチレンテレフタ
レートを含有する不織布は、その他の樹脂を主体とする
湿式法により得られる不織布と異なり、同じ厚み、同じ
秤量で比較して繊維自身の引っ張り強度を強くできるの
で、コンデンサ素子の巻回時におけるセパレータ切れの
頻度が少なくなり、ショート発生率も低減することがで
きる。
テレフタレートおよび/またはポリブチレンテレフタレ
ートを含有する不織布以外に、ポリエチレンテレフタレ
ート樹脂および/またはポリブチレンテレフタレート樹
脂と、ビニロン系繊維、ナイロン系繊維、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(または硝酸化したセルロース)繊維、マニラ
麻繊維に代表されるセルロース類の少なくとも1種を湿
式法により得られる混抄不織布などを用いることができ
る。
の発明において、陰極箔がエッチングされたアルミニウ
ム箔の表面に10V以下の耐電圧を有する誘電体酸化皮
膜層を形成したものであり、この構成により、陰極箔に
形成された誘電体酸化皮膜層が重合溶液(より具体的に
は水やアルコール等の水素結合性を有する溶剤を多量に
含む溶液)との濡れ性を良くすることができるので、陰
極箔の近傍に存在する重合溶液の量が従来と同じであっ
ても、生成する導電性高分子の固体電解質の陰極箔への
被覆性が著しく高められるために、静電容量引き出し率
が高まり、その結果、陽極箔から引き出された静電容量
との合成直列容量も大きくなり、大容量のアルミ固体電
解コンデンサを得ることができるという作用を有する。
えると陰極箔自身の実質的な容量(溶液の中で測定され
る電極箔自身の静電容量)が低下するので大容量のアル
ミ固体電解コンデンサを構成することはむしろ難しくな
る。
の両面から厚さ方向にメインピットと、このメインピッ
トの途中および末端から枝状に伸びるサブピットを形成
し、この表面に化成処理により誘電体酸化皮膜層を形成
して陽極箔を作製した後、この陽極箔と電気化学的にエ
ッチング処理したアルミニウム箔からなる陰極箔をその
間に樹脂を主体とする不織布のセパレータを介して巻回
することによりコンデンサ素子を作製し、このコンデン
サ素子の陽極箔と陰極箔との間に導電性高分子の固体電
解質層を形成する製造方法としたものであり、この方法
により、固体電解質層をピットの最先端まで形成するこ
とができ、静電容量およびESRの特性に優れたアルミ
固体電解コンデンサを安定して得ることができるという
作用を有する。
の発明において、陽極箔が塩酸と硫酸および/または硝
酸の酸性水溶液のエッチング液中にて直流電流を印加し
てアルミニウム箔の表面から深さ方向にメインピットを
形成する第1のエッチング工程と、中性塩のエッチング
液で直流電流を印加して上記メインピットの途中または
末端から枝状に伸びるサブピットを生成させる第2のエ
ッチング工程と、上記メインピットおよびサブピットの
径を拡大する第3のエッチング工程と、陽極酸化により
誘電体酸化皮膜を形成する化成工程を経て得るものであ
り、この方法により、導電性高分子がメインピットおよ
びサブピットの奥深くまで入り込むことができ、静電容
量引き出し率を高くすることができるという作用を有す
る。
載の発明において、化成工程をアジピン酸アンモニウム
水溶液中で行う製造方法であり、この方法により、欠陥
の少ない無定形の誘電体酸化皮膜層を形成することがで
きるので、導電性高分子の固体電解質層を形成するとき
の重合溶液に誘電体酸化皮膜層が侵されにくいという作
用を有する。
載の発明において、固体電解質層の形成を酸化剤を用い
た化学酸化重合で行う製造方法であり、この方法によ
り、陽極箔と陰極箔をその間にセパレータを介して巻回
したコンデンサ素子に均一な固体電解質層を形成するこ
とができるという作用を有する。
載の発明において、固体電解質層の形成を脂肪族および
/または芳香族スルホン酸の第二鉄塩をアルコール性溶
剤に溶解した酸化剤溶液を用いて複素環式モノマーを化
学酸化重合で形成する製造方法であり、この方法によ
り、導電性の高い導電性高分子を収率良く得られるとと
もに、遊離スルホン酸成分による誘電体酸化皮膜層の損
傷を少なくできるので、漏れ電流を低減できるという作
用を有する。
ン酸の三価の鉄量はモル比で3.0〜3.5の範囲が好
ましい。三価の鉄量のモル比を3.0未満にすると、ド
ーパントとして機能するスルホン酸成分の量が少ないた
めに導電性高分子の導電性が低下してインピーダンス性
能が悪化するので好ましくない。また、脂肪族および/
または芳香族スルホン酸の三価の鉄量がモル比で3.5
を超えると、ドーパントとして機能できる量に対して過
剰なスルホン酸が溶液中で化学的に活性な遊離スルホン
酸となり、誘電体酸化皮膜層を損傷させ、漏れ電流を増
大させてしまうので好ましくない。
ルホン酸としては、p−トルエンスルホン酸第二鉄塩を
用い、これをアルコール溶液に溶解した酸化剤溶液を用
いて化学酸化重合することにより導電性の高い導電性高
分子を収率良く得ることができる。
て詳細に説明する。
電解コンデンサの構成を示した部分断面斜視図および同
素子の要部断面を拡大した概念図であり、同図に示すよ
うに、エッチング処理により表面を粗面化した後に陽極
酸化により誘電体酸化皮膜層9を形成したアルミニウム
箔からなる陽極箔1と、アルミニウム箔をエッチング処
理した陰極箔2とをその間に樹脂を主体とする不織布の
セパレータ3を介して巻取ることによりコンデンサ素子
10を作製し、上記陽極箔1と陰極箔2との間に導電性
高分子の固体電解質層4を形成した。
ルミニウムケース8に収納すると共に、アルミニウムケ
ース8の解放端をゴム製の封口材7により陽極箔1及び
陰極箔2のそれぞれから導出した外部導出用の陽極リー
ド端子5と陰極リード端子6を封口材7を貫通するよう
に封止して構成したものである。
ニウム箔13の両面から厚さ方向に形成されたメインピ
ット11と、このメインピット11の途中および末端に
枝状に伸びたサブピット12が形成され、その表面に誘
電体酸化皮膜層(図示せず)が形成されている。
て説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。以下、部はすべて重量部を示す。
0μmのアルミニウム箔(結晶方位率92%)を用い、
第1のエッチング工程として、液温度85℃の酸性水溶
液(塩酸濃度10%、硫酸濃度10%)のエッチング液
中に上記アルミニウム箔を浸漬し、電流密度20A/d
m2の直流電流を250秒間印加してエッチングを行い
メインピットを形成した。
0.5%の硫酸水溶液中に60秒間浸漬を行った。
0℃の中性塩水溶液(塩化ナトリウム3.0%、蓚酸
0.1%)中に浸漬し、電流密度15A/dm2の直流
電流を250秒間印加してエッチングを行いサブピット
を形成した。このときのメインピットの長さは平均で4
2μm、サブピットの長さは平均で15μmであった。
0℃、濃度3%の硝酸水溶液中に浸漬し、かつ電流密度
10A/dm2の直流電流を300秒間印加してメイン
ピットおよびサブピットの径の拡大を行い、最後に脱C
l処理として液温50℃、濃度10%の硝酸水溶液中で
1分間洗浄してエッチングされたアルミニウム箔を作製
した。
箔をアジピン酸アンモニウム15wt%で温度85℃の
水溶液中で化成電圧32Vで20分間定電圧化成をし、
その後500℃で2分間熱処理して、さらに、アジピン
酸アンモニウム15wt%で温度85℃の水溶液中で化
成電圧32Vで10分間定電圧化成して陽極箔を得た。
処理により粗面化した陰極箔とをその間にスパンボンド
法により製造されたポリエチレンテレフタレート製の不
織布からなるセパレータ(厚さ50μm、秤量25g/
m2、密度0.5g/cm3)を介在させて巻回すること
により巻回形のコンデンサ素子を得た。
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200
μFであった。
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2部と重合溶剤であ
るn−ブタノール4部を含む溶液(三価の鉄量に対する
p−トルエンスルホン酸量の割合はモル比で3.3であ
った)に浸漬して引き上げた後、85℃で60分間放置
することにより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層を陽極箔と陰極箔の間に形
成した。
した後、樹脂加硫ブチルゴム封口材(ブチルゴムポリマ
ー30部、カーボン20部、無機充填剤50部から構
成、封口体硬度:70IRHD[国際ゴム硬さ単位])
と共にアルミニウム製の外装ケースに封入した後、カー
リング処理により開口部を封止し、更に陽極箔、陰極箔
から夫々導出された両リード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アルミ固体電解コンデン
サを作製した(サイズ:直径10mm×高さ10mm、
定格電圧16V)。
電解質層の形成を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
を浸漬して引き上げた後、150℃で5分間乾燥処理を
行い、陽極箔と陰極箔の誘電体酸化皮膜上、ならびにセ
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
スチレンスルホン酸の層を形成した。
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2.4部と重合溶
剤であるn−ブタノール4部を含む溶液(三価の鉄量に
対するp−トルエンスルホン酸量の割合はモル比で3.
5であった)に浸漬して引き上げた後、85℃で60分
間放置することにより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層を形成した以外は実
施例1と同様にして面実装型のアルミ固体電解コンデン
サを作製した。
電解質層の形成を水溶性ポリアニリン(日東化学社製P
AS)にコンデンサ素子を浸漬して引き上げた後、その
後、150℃で5分間乾燥させる工程を5回繰り返して
ポリアニリンスルホン酸を形成した。
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1.8部と重合溶
剤であるn−ブタノール4部を含む溶液(三価の鉄量に
対するp−トルエンスルホン酸量の割合はモル比で3.
1であった)に浸漬して引き上げた後、85℃で60分
間放置することにより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層を形成した以外は実
施例1と同様にして面実装型のアルミ固体電解コンデン
サを作製した。
レータを湿式法により得られたポリエチレンテレフタレ
ート製の不織布(厚さ50μm、秤量25g/m2、密
度0.5g/cm3)を用いた以外は実施例1と同様に
して面実装型のアルミ固体電解コンデンサを作製した。
レータに湿式法により得られたポリブチレンテレフタレ
ート製の不織布(厚さ50μm、秤量25g/m2、密
度0.5g/cm3)を用いた以外は実施例1と同様に
して面実装型のアルミ固体電解コンデンサを作製した。
レータに厚み方向に密度の異なるスパンボンド法により
得られたポリエチレンテレフタレート製の不織布(厚さ
50μmであり、内厚み30μm分は密度0.8g/c
m3、これに連続する残り20μm分は密度0.2g/
cm3)を用い、密度の低い面を陰極箔側に対向させて
巻回した以外は実施例1と同様にして面実装型のアルミ
固体電解コンデンサを作製した。
ミニウム箔の結晶方位率が80、85、90、95%と
それぞれ違うアルミニウム箔を用いた以外は実施例1と
同様にして面実装型のアルミ固体電解コンデンサを作製
した。
5V,1V,5V,10V,15Vと耐電圧のそれぞれ
違う誘電体酸化皮膜層を陽極酸化法により形成した陰極
箔を用いた以外は実施例1と同様に面実装型のアルミ固
体電解コンデンサをそれぞれ作製した。
μmの高純度アルミニウム箔を用い、エッチング液は1
0wt%の塩酸溶液に硼酸を0.5wt%添加した30
℃のエッチング液で、電流密度を0.2A/cm2、周
波数25Hzの条件で交流エッチングを行った。その後
脱Cl処理として10wt%の硝酸で液温50℃の溶液
中に1分間浸漬し、続いて乾燥してエッチングされたア
ルミニウム箔を作製した。
箔をアジピン酸アンモニウム15wt%で温度85℃の
水溶液中で、化成電圧32Vで20分間定電圧化成を
し、その後500℃で2分間熱処理して、さらに、アジ
ピン酸アンモニウム15wt%で温度85℃の水溶液中
で、化成電圧32Vで10分間定電圧化成して陽極箔を
得た。
処理により粗面化した陰極箔とをその間にマニラ麻から
なる電解紙(厚さ45μm)のセパレータ(厚さ50μ
m、秤量25g/m2、密度0.5g/cm3)を介在さ
せて巻回してコンデンサ素子を構成し、このコンデンサ
素子を窒素雰囲気中、275℃で2時間加熱することで
電極箔間に介在する電解紙を炭化させてコンデンサ素子
を得た。
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197
μFであった。
であるN−n−ブチルイソキノリウム(TCNQ)2の
ペレットを加熱溶融した液に含浸させた後、コンデンサ
素子を室温まで冷却することにより固体電解質層を陽極
箔と陰極箔の間に形成した。
チルゴム封口材(ビチルゴムポリマー30部、カーボン
20部、無機充填剤50部から構成、封口体硬度:70
IRHD[国際ゴム硬さ単位])と共にアルミニウム製
の外装ケースに封入した後、カーリング処理により開口
部を封止し、更に陽極箔、陰極箔から夫々導出された両
リード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
実装型のアルミ固体電解コンデンサを作製した(サイ
ズ:直径10mm×高さ10mm、定格電圧16V)。
8および比較例のアルミ固体電解コンデンサについて、
その静電容量(測定周波数120Hz)およびESR
(測定周波数100kHz)と、インピーダンス(測定
周波数100kHz)のばらつきを比較した結果を(表
1)に示す。
静電容量、ESR、インピーダンスは50個の平均値で
示した。
施例1〜6のアルミ固体電解コンデンサは、比較例に比
べて静電容量引き出し率が高くなることから、製品の静
電容量が高くてESRが低く、かつインピーダンスのバ
ラツキの小さいアルミ固体電解コンデンサを得ることが
できた。
の結晶方位率を変化させたものであるが、アルミニウム
箔の結晶方位率を90%未満にすると、アルミニウム箔
に形成されるメインピットの数が少なくなり、静電容
量、ESRが悪くなるので、アルミニウム箔の結晶方位
率を90%以上にするのが良い。
てエッチングされたアルミニウム箔の表面に耐電圧を変
化させた誘電体酸化皮膜層を形成したものであるが、陰
極箔に誘電体酸化皮膜層を形成しないもの(実施例1)
に比べて静電容量が高くてESRが低く、かつインピー
ダンスのバラツキの小さいアルミ固体電解コンデンサを
得ることができる。なお、陰極箔の耐電圧が10Vを超
えると陰極箔自身の容量が低くなるのでアルミ固体電解
コンデンサの静電容量、ESRおよびインピーダンスの
バラツキも悪くなる。
オキシチオフェンと酸化剤であるp−トルエンスルホン
酸第二鉄と重合溶剤であるn−ブタノールを含む溶液の
三価の鉄量に対するp−トルエンスルホン酸量の割合を
モル比で3.3、3.5、3.1と変化させたものであ
るが、三価の鉄量に対するp−トルエンスルホン酸量の
割合がモル比で3.0〜3.5の範囲であれば導電性の
高い固体電解質層を得ることができ、インピーダンスの
バラツキを小さくすることができる。
ウム箔の両面から厚さ方向に形成されたメインピットの
途中および末端から枝状に伸びるように形成されたサブ
ピットの表面に誘電体酸化皮膜層が形成された陽極箔と
アルミニウム箔をエッチングした陰極箔をその間に樹脂
を主体とする不織布のセパレータを介して巻回されたコ
ンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陽極箔と陰極箔
との間に形成された導電性高分子の固体電解質層からな
る構成とすることにより、固体電解質層をピットの最先
端まで形成することができ、静電容量およびESRの特
性に優れてインピーダンスのばらつきの小さいアルミ固
体電解コンデンサを得ることができるという効果を奏す
るものである。
体電解コンデンサの構成を示す一部切り欠き斜視図
(b)同一実施の形態におけるコンデンサ素子の要部断
面を拡大した概念図
箔の断面を拡大した概念図
Claims (12)
- 【請求項1】 両面から厚さ方向に形成されたメインピ
ットの途中および末端から枝状に伸びるように形成され
たサブピットを有するアルミニウム箔の表面に誘電体酸
化皮膜層が形成された陽極箔とアルミニウム箔をエッチ
ングした陰極箔をその間に樹脂を主体とする不織布のセ
パレータを介して巻回されたコンデンサ素子と、このコ
ンデンサ素子の陽極箔と陰極箔との間に形成された導電
性高分子の固体電解質層からなるアルミ固体電解コンデ
ンサ。 - 【請求項2】 サブピットがメインピットよりも短いピ
ットである請求項1に記載のアルミ固体電解コンデン
サ。 - 【請求項3】 アルミニウム箔の結晶方位率(100
面)が90%以上である請求項1に記載のアルミ固体電
解コンデンサ。 - 【請求項4】 固体電解質層がポリアニリン、ポリピロ
ール、ポリチオフェンの少なくとも1種の層からなる請
求項1に記載のアルミ固体電解コンデンサ。 - 【請求項5】 樹脂を主体とする不織布がスパンボンド
法により製造されたポリエチレンテレフタレートを含有
する不織布である請求項1に記載のアルミ固体電解コン
デンサ。 - 【請求項6】 樹脂を主体とする不織布が湿式法により
製造されたポリエチレンテレフタレートおよび/または
ポリブチレンテレフタレートを含有する不織布である請
求項1に記載のアルミ固体電解コンデンサ。 - 【請求項7】 陰極箔がエッチングされたアルミニウム
箔の表面に10V以下の耐電圧を有する誘電体酸化皮膜
層を形成したものである請求項1に記載のアルミ固体電
解コンデンサ。 - 【請求項8】 アルミニウム箔の両面から厚さ方向にメ
インピットと、このメインピットの途中および末端から
枝状に伸びるサブピットを形成し、この表面に化成処理
により誘電体酸化皮膜層を形成して陽極箔を作製した
後、この陽極箔と電気化学的にエッチング処理したアル
ミニウム箔からなる陰極箔をその間に樹脂を主体とする
不織布のセパレータを介して巻回することによりコンデ
ンサ素子を作製し、このコンデンサ素子の陽極箔と陰極
箔との間に導電性高分子の固体電解質層を形成するアル
ミ固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項9】 陽極箔が塩酸と硫酸および/または硝酸
の酸性水溶液のエッチング液中にて直流電流を印加して
アルミニウム箔の表面から深さ方向にメインピットを形
成する第1のエッチング工程と、中性塩のエッチング液
で直流電流を印加して上記メインピットの途中または末
端から枝状に伸びるサブピットを生成させる第2のエッ
チング工程と、上記メインピットおよびサブピットの径
を拡大する第3のエッチング工程と、陽極酸化により誘
電体酸化皮膜層を形成する化成工程を経て得る請求項8
に記載のアルミ固体電解コンデンサの製造方法。 - 【請求項10】 化成工程をアジピン酸アンモニウム水
溶液中にて行う請求項9に記載のアルミ固体電解コンデ
ンサの製造方法。 - 【請求項11】 固体電解質層を酸化剤を用いて化学酸
化重合で形成する請求項8に記載のアルミ固体電解コン
デンサの製造方法。 - 【請求項12】 固体電解質層を脂肪族および/または
芳香族スルホン酸の第二鉄塩をアルコール性溶剤に溶解
した酸化剤溶液を用いて複素環式モノマーを化学酸化重
合で形成する請求項8に記載のアルミ固体電解コンデン
サの製造方法。
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JP2001105455A JP2002299182A (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | アルミ固体電解コンデンサおよびその製造方法 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007095772A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Hitachi Aic Inc | 電気二重層キャパシタ |
JP2008126151A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Alumite Shokubai Kenkyusho:Kk | 陽極酸化アルミニウム皮膜を用いた触媒体 |
JP2009049373A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-03-05 | Panasonic Corp | 固体電解コンデンサ |
CN100570017C (zh) * | 2006-09-25 | 2009-12-16 | 江苏中联科技集团有限公司 | 枝杈孔铝阳极箔的扩面侵蚀方法 |
US8358497B2 (en) | 2008-09-11 | 2013-01-22 | Panasonic Corporation | Electrode foil for capacitor, electrolytic capacitor using the same, and method for manufacturing electrode foil for capacitor |
-
2001
- 2001-04-04 JP JP2001105455A patent/JP2002299182A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007095772A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Hitachi Aic Inc | 電気二重層キャパシタ |
CN100570017C (zh) * | 2006-09-25 | 2009-12-16 | 江苏中联科技集团有限公司 | 枝杈孔铝阳极箔的扩面侵蚀方法 |
JP2008126151A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Alumite Shokubai Kenkyusho:Kk | 陽極酸化アルミニウム皮膜を用いた触媒体 |
JP2009049373A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-03-05 | Panasonic Corp | 固体電解コンデンサ |
US8358497B2 (en) | 2008-09-11 | 2013-01-22 | Panasonic Corporation | Electrode foil for capacitor, electrolytic capacitor using the same, and method for manufacturing electrode foil for capacitor |
JP5293743B2 (ja) * | 2008-09-11 | 2013-09-18 | パナソニック株式会社 | コンデンサ用電極箔とそれを用いた電解コンデンサ |
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