JP2003109866A - Solid electrolytic capacitor - Google Patents

Solid electrolytic capacitor

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JP2003109866A
JP2003109866A JP2001304345A JP2001304345A JP2003109866A JP 2003109866 A JP2003109866 A JP 2003109866A JP 2001304345 A JP2001304345 A JP 2001304345A JP 2001304345 A JP2001304345 A JP 2001304345A JP 2003109866 A JP2003109866 A JP 2003109866A
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foil
solid electrolytic
electrolytic capacitor
esr
electrode
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Application number
JP2001304345A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Hatanaka
一裕 畑中
Kazuhiro Higuchi
和浩 樋口
Akihiro Inoue
明広 井上
Akio Ishii
明生 石井
Ichihiro Saegusa
一大 三枝
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Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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Publication date
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolytic capacitor having low ESR characteristics. SOLUTION: The solid electrolytic capacitor in which a conductive polymer is formed in a capacitor element which winds an anodic electrode and a cathodic electrode via a separator. An anodic electrode foil or a cathodic foil has a depressed etching layer, and the resistivity of foil per unit area is 0.237 to 0.7 mΩ, a foil width is 1.5 to 4 mm or over, and a foil area is 150 mm<2> or over. Therefore the resistance of the electrode foil is reduced, the resistance of electrolyte between electrodes is reduced, and the contact resistance at a bonded portion of the electrode foil and electrode leading terminal is also reduced. The solid electrolytic capacitor provided in this manner has a low ESR characteristic.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性ポリマーを
電解質として用いた固体電解コンデンサに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer as an electrolyte.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子情報機器はデジタル化され、
さらにこれらの電子情報機器の心臓部であるマイクロプ
ロセッサ(MPU)の駆動周波数の高速化がすすんでい
る。これに伴って、消費電力の増大化が進み、発熱によ
る信頼性の問題が顕在化し、対策として、駆動電圧の低
減化が図られてきた。ここで、マイクロプロセッサに高
精度な電力を供給する回路として、電圧制御モジュール
(VRM)と呼ばれるDC−DCコンバーターが広く使
用されており、その出力側コンデンサには電圧降下を防
ぐため直列等価抵抗(ESR)の低いコンデンサが多数
用いられている。この低ESR特性を有するコンデンサ
として、固体電解質を電解質として用いた固体電解コン
デンサが実用化され、これらの用途に合ったコンデンサ
として広く用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic information devices have been digitized,
Further, the drive frequency of the microprocessor (MPU), which is the heart of these electronic information devices, is being increased. Along with this, the increase in power consumption has progressed, and the problem of reliability due to heat generation has become apparent. As a countermeasure, the drive voltage has been reduced. Here, a DC-DC converter called a voltage control module (VRM) is widely used as a circuit for supplying high-precision power to a microprocessor, and a series equivalent resistance ( Many capacitors with low ESR are used. As the capacitor having this low ESR characteristic, a solid electrolytic capacitor using a solid electrolyte as an electrolyte has been put into practical use, and is widely used as a capacitor suitable for these applications.

【0003】しかしながら、マイクロプロセッサの駆動
周波数の高速化は著しく、それに伴って消費電力が増大
し、それに対応するために電圧降下を防ぐためのコンデ
ンサからの供給電力の増大化が求められている。すなわ
ち、大きな電力を短時間で供給することができなければ
ならず、このために前記の固体電解コンデンサには大容
量化、小型化、低電圧化と共に、これまでよりもさらに
低いESR特性が要求される。
However, the driving frequency of the microprocessor is remarkably increased, the power consumption is increased accordingly, and in order to cope with the increase in the power consumption, it is required to increase the power supplied from the capacitor to prevent the voltage drop. That is, it is necessary to be able to supply a large amount of electric power in a short time. Therefore, the solid electrolytic capacitor is required to have a large capacity, a small size, a low voltage, and an ESR characteristic lower than ever. To be done.

【0004】一方、電子情報機器の小型化、高機能化、
生産性向上のために、電子部品の表面実装が進展し、前
記の固体電解コンデンサにおいても表面実装型のものが
求められている。
On the other hand, downsizing and high functionality of electronic information equipment,
In order to improve productivity, surface mounting of electronic parts has progressed, and the above solid electrolytic capacitor is also required to be of the surface mounting type.

【0005】ここで、固体電解コンデンサについて説明
すると、アルミニウム,タンタル又はニオブなどの弁作
用金属箔にエッチングを施し表面積を拡大した後、陽極
酸化皮膜を形成した陽極箔と、アルミニウム,タンタル
又はニオブなどの弁作用金属箔にエッチングを施して陰
極箔を形成する。この電極箔の間にクラフト紙、マニラ
紙、ガラスセパレータまたはビニロン、ポリエステル繊
維などの合成繊維からなる不織布などのセパレータを介
在し、前記電極箔の任意な箇所に引出端子をそれぞれ取
着した状態で巻回しコンデンサ素子を形成する。このコ
ンデンサ素子に固体電解質を形成して、金属ケース内に
収納し、金属ケース開口部をエポキシ樹脂などからなる
封口樹脂にて密閉、または封口ゴムを挿入、加締め加工
によって密閉してなるものである。
The solid electrolytic capacitor will be described below. A valve metal foil such as aluminum, tantalum or niobium is etched to increase its surface area, and then an anode foil having an anodic oxide film formed thereon, aluminum, tantalum or niobium, etc. Etching is applied to the valve action metal foil of to form a cathode foil. Kraft paper, manila paper, glass separator or vinylon between the electrode foil, a separator such as non-woven fabric made of synthetic fiber such as polyester fiber is interposed, and the lead terminals are attached to arbitrary portions of the electrode foil. A wound capacitor element is formed. A solid electrolyte is formed on this capacitor element and stored in a metal case, and the metal case opening is sealed with a sealing resin such as epoxy resin, or a sealing rubber is inserted and sealed by caulking. is there.

【0006】そして、表面実装型の固体電解コンデンサ
は、以上のようにして作成した固体電解コンデンサを台
座に取り付けて形成される。このような表面実装型固体
電解コンデンサには小型化が要求されるので、前記の電
極箔の箔幅や箔長はできるだけ小さくてはならない。
The surface mount type solid electrolytic capacitor is formed by mounting the solid electrolytic capacitor prepared as described above on a pedestal. Since the surface mounting type solid electrolytic capacitor is required to be downsized, the foil width and foil length of the electrode foil should not be made as small as possible.

【0007】上記構成による固体電解コンデンサは、電
解質として従来の比抵抗が100Ω・cmオーダーの電
解液に比べて10数Ω・cm以下の低い比抵抗を有する
固体電解質を用いているので、前述したようにESR特
性の優れたコンデンサである。
The solid electrolytic capacitor having the above-mentioned structure uses as the electrolyte a solid electrolyte having a low specific resistance of 10's Ω · cm or less as compared with a conventional electrolytic solution having a specific resistance of 100 Ω · cm. It is a capacitor with excellent ESR characteristics.

【0008】ところで、この固体電解質としては、従来
より比抵抗が10数Ω・cmの二酸化マンガンが用いら
れ、その後、比抵抗が10Ω・cm以下のTCNQ錯
体、ポリピロール等の有機半導体を用いた固体電解コン
デンサが実用化されてきたが、さらに比抵抗が0.1Ω
・cm以下のチオフェン誘電体のポリマーを用いた固体
電解コンデンサが実用化されつつある。このチオフェン
誘電体の重合体を用いると、小型の表面実装型固体電解
コンデンサの低ESR化には好適である。しかしなが
ら、MPUの駆動周波数のさらなる高速化が進む中で、
さらなる小型、大容量を有し、かつさらなる低ESRな
コンデンサが求められている。発明者等の研究によれ
ば、そうした固体電解コンデンサでは、電解質の比抵抗
が低いのにも関わらず、コンデンサのESR低減の効果
は十分なものではない。
By the way, as the solid electrolyte, manganese dioxide having a specific resistance of 10 Ω · cm or less has been conventionally used, and thereafter, a solid using an organic semiconductor such as TCNQ complex or polypyrrole having a specific resistance of 10 Ω · cm or less. Electrolytic capacitors have been put to practical use, but the specific resistance is 0.1Ω.
-Solid electrolytic capacitors using thiophene dielectric polymers of cm or less are being put to practical use. The use of this thiophene dielectric polymer is suitable for reducing the ESR of a small surface mount solid electrolytic capacitor. However, as the drive frequency of MPU is further increased,
There is a demand for a capacitor having a smaller size, a larger capacity, and a lower ESR. According to the study by the inventors, the effect of reducing the ESR of the capacitor is not sufficient in such a solid electrolytic capacitor, although the specific resistance of the electrolyte is low.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、固体電
解質の低比抵抗化による改善だけではコンデンサのES
Rを低減するには限界があり、さらなるESRの低減は
難しいといった問題があった。
As described above, the ES of the capacitor cannot be improved by only improving the solid electrolyte by lowering the specific resistance.
There is a problem in that there is a limit in reducing R and it is difficult to further reduce ESR.

【0010】本発明は、上記の問題を解決するために成
されたものであり、比抵抗の低い導電性ポリマーを用い
た固体電解コンデンサにおいて、さらなる低ESRを実
現した固体電解コンデンサを提供するものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer having a low specific resistance, which realizes further low ESR. Is.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、発明者が鋭意検討した結果、比抵抗の低い有機半
導体を用いた固体電解コンデンサにおいては、圧下され
たエッチング層を有する電極箔を用い、電極箔の単位面
積当たりの抵抗値、つまり正四角形の電極箔の端面間の
抵抗値(以下、箔抵抗率)と、箔幅と箔面積の最適化を
図ることにより、コンデンサのさらなるESRの低減が
可能であることを見いだした。
In order to solve the above-mentioned problems, as a result of intensive studies by the inventors, in a solid electrolytic capacitor using an organic semiconductor having a low specific resistance, an electrode foil having a reduced etching layer is used. To optimize the resistance value per unit area of the electrode foil, that is, the resistance value between the end faces of the square-shaped electrode foil (hereinafter referred to as foil resistivity), and the foil width and foil area. It has been found that the ESR can be reduced.

【0012】すなわち、前述したように導電性ポリマー
を用いることによりコンデンサのESRを低減すること
ができるが、電解質の低減にも限界があり、さらにこの
ように導電性ポリマーによって低減されたESRの水準
になると電極箔の箔抵抗率と箔幅と箔面積がコンデンサ
のESRに寄与してくることが判明した。そこで、これ
らの値の最適化を図ることによって大幅なコンデンサの
ESRの低減が実現できたものである。そして、本発明
においては圧下されたエッチング層を有する電極箔を用
いることによって、箔厚を低減して箔長を増大し、最適
な箔面積を得ている。
That is, although the ESR of the capacitor can be reduced by using the conductive polymer as described above, there is a limit to the reduction of the electrolyte, and the level of the ESR reduced by the conductive polymer as described above. Then, it was found that the foil resistivity, foil width and foil area of the electrode foil contribute to the ESR of the capacitor. Therefore, by optimizing these values, the ESR of the capacitor can be significantly reduced. Then, in the present invention, by using the electrode foil having the reduced etching layer, the foil thickness is reduced, the foil length is increased, and the optimum foil area is obtained.

【0013】本発明は比抵抗が0.1Ω・cm以下の導
電性ポリマーを用い、以下の電極箔を用いることによっ
て、導電性ポリマーの低比抵抗特性を最大限に発揮させ
ることができ、従来にない低ESR特性をもつ固体電解
コンデンサを実現したものである。本発明に用いる電極
箔は圧下されたエッチング層を有し、箔抵抗率が0.2
7〜0.7mΩ、さらに好ましくは0.34〜0.55
mΩである。この範囲の電極箔を用いることによって電
極箔の抵抗分が低下して、ESRが低減する。この範囲
未満ではESRの低減効果が少なく、この範囲を越える
とESRの低減率が低下する。
The present invention uses a conductive polymer having a specific resistance of 0.1 Ω · cm or less, and by using the following electrode foil, it is possible to maximize the low specific resistance characteristics of the conductive polymer. This is the realization of a solid electrolytic capacitor having a low ESR characteristic not found in other products. The electrode foil used in the present invention has a reduced etching layer and has a foil resistivity of 0.2.
7 to 0.7 mΩ, more preferably 0.34 to 0.55
It is mΩ. By using the electrode foil in this range, the resistance of the electrode foil is reduced and the ESR is reduced. If it is less than this range, the effect of reducing ESR is small, and if it exceeds this range, the reduction rate of ESR is lowered.

【0014】そして、箔幅は1.5〜4mm、好ましく
は2〜3mmである。この範囲未満では箔抵抗率が低減
しても電解質の抵抗分の寄与が大きくなってESRは低
減しない。この範囲を越えるとESRの低減率が低下
し、さらにコンデンサの高さが大きくなって表面実装型
の許容範囲以上になる。
The foil width is 1.5 to 4 mm, preferably 2 to 3 mm. Below this range, even if the foil resistivity is reduced, the contribution of the resistance component of the electrolyte becomes large and the ESR is not reduced. If it exceeds this range, the reduction rate of ESR is lowered, and the height of the capacitor is increased to exceed the allowable range of the surface mount type.

【0015】そして、箔面積は150mm2 以上、好ま
しくは200mm2 以上が必要である。この範囲未満で
は電極箔と電解質の面積部分が小さく、抵抗値が低減し
ないので、ESRは低減しない。そして、本発明の固体
電解コンデンサは圧下されたエッチング層を有する電極
箔をセパレータを介して巻回してなるコンデンサ素子を
用いているので、電極箔の箔長は長いものを用いること
ができる。このことによって、十分な箔面積を得ること
ができ、ESRは低減する。
The foil area must be 150 mm 2 or more, preferably 200 mm 2 or more. If it is less than this range, the area of the electrode foil and the electrolyte is small and the resistance value is not reduced, so that the ESR is not reduced. Since the solid electrolytic capacitor of the present invention uses the capacitor element formed by winding the electrode foil having the rolled down etching layer through the separator, the electrode foil having a long foil length can be used. This allows a sufficient foil area to be obtained and the ESR to be reduced.

【0016】そして、以上のように電極箔の箔抵抗率を
0.27〜0.7mΩ、さらに好ましくは0.34〜
0.55mΩとするために、残芯厚が40〜100μ
m、さらに好ましくは50〜80μmの電極箔をもちい
ることができる。
As described above, the foil resistivity of the electrode foil is 0.27 to 0.7 mΩ, more preferably 0.34 to
Remaining core thickness is 40 to 100 μm for 0.55 mΩ
m, more preferably 50 to 80 μm electrode foil can be used.

【0017】本発明の電解コンデンサ用電極箔は以下の
ようにして作成する。まず、アルミニウム箔を塩酸水溶
液等からなるエッチング液中でアルミニウム箔の表面部
分を粗面化してスポンジ状のエッチングピットを形成す
る。このようにして形成したエッチング箔を加圧して箔
厚を減少させる、いわゆる圧下処理を行う。この圧下箔
を陰極箔として用いる。
The electrode foil for electrolytic capacitors of the present invention is prepared as follows. First, the surface of the aluminum foil is roughened in an etching solution containing an aqueous solution of hydrochloric acid or the like to form sponge-like etching pits. The etching foil thus formed is pressed to reduce the foil thickness, that is, a so-called reduction treatment is performed. This rolled foil is used as a cathode foil.

【0018】そして、陽極箔はこの圧下箔をさらにリン
酸水溶液等からなる化成液中で通電してこの表面に酸化
皮膜を形成して陽極箔とする。したがってこのような電
極箔はエッチングされないアルミニウムの部分(以下、
残芯)とエッチング部分と、陽極箔の場合はさらに酸化
皮膜部分とからなるが、この残芯の厚みを40〜100
μm、さらに好ましくは50〜80μmとすることによ
って、箔抵抗率を0.27〜0.7mΩ、さらに好まし
くは0.34〜0.55mΩとすることができる。
Then, as the anode foil, this rolled foil is further energized in a chemical conversion solution containing an aqueous solution of phosphoric acid or the like to form an oxide film on its surface to form an anode foil. Therefore, such an electrode foil is not etched in the aluminum part (hereinafter,
(Residual core) and an etched part, and in the case of an anode foil, it further comprises an oxide film part.
By setting it to be μm, more preferably 50 to 80 μm, the foil resistivity can be set to 0.27 to 0.7 mΩ, and more preferably 0.34 to 0.55 mΩ.

【0019】そして、導電性ポリマーとしては(化1)
で示されるチオフェン誘電体の重合体を用いると0.1
Ω・cm以下の低比抵抗特性を有するのでコンデンサの
ESRが低減し、コンデンサの耐熱特性が向上するので
好適である。なかでも反応性、電気特性の良好な3,4
−エチレンジオキシチオフェンが好ましい。
As the conductive polymer,
When the thiophene dielectric polymer shown by
Since it has a low specific resistance characteristic of Ω · cm or less, the ESR of the capacitor is reduced and the heat resistance characteristic of the capacitor is improved, which is preferable. Among them, 3,4 with good reactivity and good electrical properties
-Ethylenedioxythiophene is preferred.

【化1】 ここで、XはOまたはS、XがOのとき、Aはアルキレ
ン、またはポリオキシアルキレン、Xの少なくとも一方
がSのとき、Aはアルキレン、ポリオキシアルキレン、
置換アルキレン、置換ポリオキシアルキレン、ここで、
置換基はアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基であ
る。
[Chemical 1] Here, X is O or S, when X is O, A is alkylene or polyoxyalkylene, and when at least one of X is S, A is alkylene, polyoxyalkylene,
A substituted alkylene, a substituted polyoxyalkylene, where
The substituents are an alkyl group, an alkenyl group and an alkoxy group.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】さらに、具体的に本発明の実施の
形態について説明する。アルミニウム箔を塩酸水溶液等
からなるエッチング液中で交流エッチングで粗面化して
エッチング箔を作成し、その後圧下処理を行って圧下箔
を形成する。このような圧下処理は一般には圧延により
行う。すなわち、コイル状のアルミニウム箔を巻き解き
ながら連続的に圧延を行う。ここで、エッチング処理前
に表面層除去、酸化皮膜形成、焼鈍等のエッチング特性
を向上させるための処理を行ってもよい。また、エッチ
ング処理後に表面洗浄、乾燥等の通常の後処理をするこ
とが好ましい。このようにして形成した圧下箔を陰極箔
として用いる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be specifically described. An aluminum foil is roughened by AC etching in an etching solution composed of an aqueous solution of hydrochloric acid or the like to form an etching foil, and then a reduction treatment is performed to form a reduction foil. Such reduction treatment is generally performed by rolling. That is, rolling is continuously performed while unwinding the coiled aluminum foil. Here, a treatment for improving etching characteristics such as surface layer removal, oxide film formation, and annealing may be performed before the etching treatment. Further, it is preferable to carry out usual post-treatments such as surface cleaning and drying after the etching treatment. The rolled foil thus formed is used as a cathode foil.

【0021】ここで、箔厚の減少率(圧下率)は3〜6
0%、好ましくは5〜55%、この範囲未満ではESR
低減の効果が少なく、この範囲を越えると静電容量が低
下する。
Here, the reduction rate (reduction rate) of the foil thickness is 3 to 6
0%, preferably 5-55%, below this range ESR
The effect of reduction is small, and if it exceeds this range, the capacitance decreases.

【0022】さらに、この圧下箔の表面に誘電体皮膜を
形成するためにリン酸水溶液等からなる化成液中で化成
を施し、陽極箔として用いる。そして本発明において
は、このような電極箔の単位面積当たりの箔抵抗を0.
27〜0.7mΩ、さらに好ましくは0.34〜0.5
5mΩとする。
Further, in order to form a dielectric film on the surface of this rolled foil, it is subjected to chemical conversion in a chemical conversion solution composed of an aqueous solution of phosphoric acid or the like and used as an anode foil. In the present invention, the foil resistance per unit area of such an electrode foil is set to 0.
27 to 0.7 mΩ, more preferably 0.34 to 0.5
It is set to 5 mΩ.

【0023】ここで、エッチングの際にアルミニウム箔
のエッチングしない部分、すなわち残芯部の厚みを40
〜100μm、さらに好ましくは50〜80μmとする
ことによって、以上のような箔抵抗率をもつ電極箔を得
ることができる。
Here, the thickness of the unetched portion of the aluminum foil, that is, the residual core portion, is set to 40 at the time of etching.
It is possible to obtain an electrode foil having the foil resistivity as described above by setting the thickness to -100 μm, and more preferably 50 to 80 μm.

【0024】そして、これらの電極箔を切断して電解コ
ンデンサ用電極箔を形成するが、この際の箔幅は1.5
〜4mm、好ましくは2〜3mmとする。さらに、箔面
積は150mm2 以上、好ましくは200mm2 以上が
必要である。
Then, these electrode foils are cut to form electrode foils for electrolytic capacitors, and the foil width at this time is 1.5.
-4 mm, preferably 2-3 mm. Further, the foil area needs to be 150 mm 2 or more, preferably 200 mm 2 or more.

【0025】また、陰極箔に0.1〜10V、好ましく
は0.3〜5Vの化成皮膜を形成すると、ESRが低減
し、高温寿命特性が向上するので好適である。
Further, it is preferable to form a chemical conversion coating film of 0.1 to 10 V, preferably 0.3 to 5 V on the cathode foil because the ESR is reduced and the high temperature life characteristics are improved.

【0026】また、陰極箔の表面に窒化チタンやチタン
などの酸化性の低い金属化合物や金属からなる層を形成
すると静電容量が増大するので好ましい。ここで、陰極
箔に化成皮膜を形成し、この化成皮膜の上に前記の酸化
性の低い金属や金属化合物からなる層を形成するとさら
に好ましい。
Further, it is preferable to form a layer made of a metal compound or metal having a low oxidizing property such as titanium nitride or titanium on the surface of the cathode foil because the capacitance increases. Here, it is more preferable to form a chemical conversion film on the cathode foil and to form a layer made of the above-mentioned metal or metal compound having low oxidizing property on the chemical conversion film.

【0027】以上の陽極箔と陰極箔に陽極引出端子,陰
極引出端子を取着し、セパレータを介して巻回する。そ
の後、化成液中にて電圧を印加し、これまでの工程で損
傷した誘電体酸化皮膜を修復する。ここで前述した本発
明の陽極箔と従来の陰極箔、従来の陽極箔と本発明の陰
極箔を用いて、本発明の効果を得ることができるが、本
発明の陽極箔と陰極箔の双方を用いることによって、最
大の効果を得ることができる。
An anode lead terminal and a cathode lead terminal are attached to the above anode foil and cathode foil, and they are wound via a separator. After that, a voltage is applied in the chemical conversion liquid to repair the dielectric oxide film damaged in the previous steps. The effects of the present invention can be obtained by using the above-described anode foil of the present invention and the conventional cathode foil, the conventional anode foil and the cathode foil of the present invention, and both the anode foil and the cathode foil of the present invention can be obtained. The maximum effect can be obtained by using.

【0028】ここで、セパレータとしては、マニラ紙、
クラフト紙、ガラスセパレータなど、またはビニロン、
ポリエステルなどの合成繊維からなる不織布、さらには
多孔質セパレータを用いることができる。
Here, as the separator, manila paper,
Kraft paper, glass separator, etc., or vinylon,
A nonwoven fabric made of synthetic fiber such as polyester, and a porous separator can be used.

【0029】なお、電極箔に引出端子を取着する際、本
発明の導電部分が増大した電極箔を用いると、電極箔と
引出端子の接合部分の接触抵抗が下がるので、そのこと
によっても固体電解コンデンサのESR低減の効果は増
大する。
When attaching the lead-out terminal to the electrode foil, the use of the electrode foil having an increased conductive portion according to the present invention lowers the contact resistance of the joint portion between the electrode foil and the lead-out terminal, which also contributes to the solid state. The effect of reducing the ESR of the electrolytic capacitor is increased.

【0030】ついで、導電性ポリマーとして3,4−エ
チレンジオキシチオフェン(EDT)の重合体であるポ
リ−(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PED
T)を用いた場合を説明する。コンデンサ素子をEDT
と酸化剤と所定の溶媒とを混合して調製した混合液に浸
漬し、コンデンサ素子内でEDTの重合反応を発生さ
せ、PEDTからなる固体電解質層を形成する。そし
て、このコンデンサ素子を金属ケースに挿入し、開口端
部に封口ゴムを挿入、加締め加工で封口して、固体電解
コンデンサを完成する。
Then, poly- (3,4-ethylenedioxythiophene) (PED), which is a polymer of 3,4-ethylenedioxythiophene (EDT), is used as a conductive polymer.
The case of using T) will be described. Capacitor element is EDT
The solid electrolyte layer made of PEDT is formed by immersing it in a mixed solution prepared by mixing an oxidizing agent and a predetermined solvent to cause a polymerization reaction of EDT in the capacitor element. Then, this capacitor element is inserted into a metal case, a sealing rubber is inserted into the opening end portion, and a caulking process is performed to seal the solid electrolytic capacitor.

【0031】前記のEDTとしては、EDTモノマーを
用いることができるが、EDTと揮発性溶媒とを1:0
〜1:3の体積比で混合したモノマー溶液を用いること
もできる。前記揮発性溶媒としては、ペンタン等の炭化
水素類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ギ酸エチ
ル等のエステル類、アセトン等のケトン類、メタノール
等のアルコール類、アセトニトリル等の窒素化合物等を
用いることができるが、なかでも、メタノール、エタノ
ール、アセトン等が好ましい。また、酸化剤としては、
ブタノールに溶解したパラトルエンスルホン酸第二鉄、
過ヨウ素酸もしくはヨウ素酸の水溶液を用いることがで
き、酸化剤の溶媒に対する濃度は40〜55wt%が好
ましい。この範囲未満ではESRが上昇し、この範囲を
越えると静電容量が低下する。
As the EDT, an EDT monomer can be used, but the EDT and the volatile solvent are 1: 0.
It is also possible to use a monomer solution mixed in a volume ratio of ˜1: 3. As the volatile solvent, hydrocarbons such as pentane, ethers such as tetrahydrofuran, esters such as ethyl formate, ketones such as acetone, alcohols such as methanol, nitrogen compounds such as acetonitrile and the like can be used. However, among them, methanol, ethanol, acetone and the like are preferable. Also, as the oxidant,
Ferric p-toluenesulfonate dissolved in butanol,
Periodic acid or an aqueous solution of iodic acid can be used, and the concentration of the oxidizing agent in the solvent is preferably 40 to 55 wt%. If it is less than this range, the ESR increases, and if it exceeds this range, the capacitance decreases.

【0032】EDTと酸化剤(溶媒を含まず)の混合比
は、重量比で1:0.9〜1:2.2の範囲が好適であ
り、1:1.3〜1:2.0の範囲がより好適である。
この範囲外ではESRが上昇する。その理由は、以下の
通りであると考えられる。すなわち、モノマーに対する
酸化剤の量が多過ぎると、相対的に含浸されるモノマー
の量が低下するので、形成されるPEDTの量が低下し
てESRが上昇する。一方、酸化剤の量が少なすぎる
と、モノマーを重合するのに必要な酸化剤が不足して、
形成されるPEDTの量が低下してESRが上昇する。
The mixing ratio of EDT and the oxidizing agent (excluding the solvent) is preferably in the range of 1: 0.9 to 1: 2.2 by weight, and 1: 1.3 to 1: 2.0. Is more preferable.
ESR rises outside this range. The reason is considered to be as follows. That is, when the amount of the oxidant with respect to the monomer is too large, the amount of the impregnated monomer relatively decreases, so that the amount of PEDT formed decreases and the ESR increases. On the other hand, if the amount of the oxidizing agent is too small, the oxidizing agent necessary for polymerizing the monomer will be insufficient,
The amount of PEDT formed decreases and the ESR increases.

【0033】ここで説明したEDTと他にも重合性モノ
マーを用いることができる。重合性モノマーとしては、
アニリン、ピロール、フラン、アセチレンまたはそれら
の誘導体であって、所定の酸化剤により酸化重合され、
導電性ポリマーを形成するものであれば適用することが
できる。
In addition to the EDT described here, a polymerizable monomer can be used. As the polymerizable monomer,
Aniline, pyrrole, furan, acetylene or their derivatives, which are oxidatively polymerized by a predetermined oxidizing agent,
Any material can be applied as long as it forms a conductive polymer.

【0034】以上のような本発明の固体電解コンデンサ
は、0.1Ω・cm以下の比抵抗を有する導電性ポリマ
ーを用いた固体電解コンデンサにおいて、コンデンサの
ESRを従来の80〜60%に低減することができ、こ
れまでにない6mΩ以下のESRを得ることができる。
これに対して、これまでの比抵抗が数十Ω・cmの電解
液を用いた電解コンデンサや、数Ω・cmの固体電解質
を用いた固体電解コンデンサにおいては、ESRは30
〜50mΩ程度と非常に高く、さらに本発明の電極箔を
用いても最大でも90%程度にしか低減せず、本発明の
ような大幅なESRの低減という効果を得ることはでき
ない。
The solid electrolytic capacitor of the present invention as described above is a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer having a specific resistance of 0.1 Ω · cm or less, and the ESR of the capacitor is reduced to 80 to 60% of the conventional value. It is possible to obtain an ESR of 6 mΩ or less, which has never been achieved.
On the other hand, the ESR of the electrolytic capacitor using the electrolytic solution having a specific resistance of several tens of Ω · cm and the solid electrolytic capacitor using the solid electrolyte of several Ω · cm is 30.
It is very high, about 50 mΩ, and even when the electrode foil of the present invention is used, it is reduced to only about 90% at maximum, and it is not possible to obtain the effect of greatly reducing ESR as in the present invention.

【0035】さらに、本発明の固体電解コンデンサは箔
幅が小さい範囲でもESRの低減を図ることができるの
で、箔幅の小さいためESRの低減がむつかしかった表
面実装型の固体電解コンデンサにおいて、低ESR特性
を実現することができる。
Further, since the solid electrolytic capacitor of the present invention can reduce the ESR even in the range where the foil width is small, it is difficult to reduce the ESR in the surface mounting type solid electrolytic capacitor which is difficult to reduce because of the small foil width. The characteristics can be realized.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明の固体電解コンデンサについて
具体的な実施例を述べる。導電性ポリマーとしてPED
Tを用いた実施例を説明する。純度99.9%のコイル
状アルミニウム箔を、コイルを巻き解きながら30℃、
10wt%塩酸浴にて,15Hzの交流矩形波でエッチ
ングを施した。このエッチング箔について、圧延速度を
10m/min,圧延機温度を室温として、圧延を行
い、圧下箔を作成した。そして、この圧下箔に0.4V
の化成皮膜を形成し、化成皮膜上に窒化チタンからなる
層を形成して陰極箔とし、一方8Vの化成皮膜を形成し
て陽極箔とした。この陽極箔と陰極箔の間にビニロン繊
維の不織布からなるセパレータを介在し、任意な箇所に
それぞれ陽極引出端子,陰極引出端子を取着して巻回す
る。その後、化成液中にて電圧を印加し、巻回により損
傷した誘電体酸化皮膜を修復化成する。
EXAMPLES Specific examples of the solid electrolytic capacitor of the present invention will be described below. PED as a conductive polymer
An example using T will be described. While coiling the coiled aluminum foil with a purity of 99.9%,
Etching was performed with a 15 Hz AC rectangular wave in a 10 wt% hydrochloric acid bath. This etching foil was rolled at a rolling speed of 10 m / min and a rolling mill temperature of room temperature to produce a rolled foil. And 0.4V to this rolled foil
Was formed, and a layer made of titanium nitride was formed on the chemical conversion film to form a cathode foil, while a 8 V conversion film was formed to form an anode foil. A separator made of non-woven vinylon fiber is interposed between the anode foil and the cathode foil, and an anode lead terminal and a cathode lead terminal are attached and wound at arbitrary positions. After that, a voltage is applied in the chemical conversion liquid to restore the chemical conversion of the dielectric oxide film damaged by the winding.

【0037】そして、固体電解質の形成を以下のように
行った。カップ状の容器に、EDTと45%のパラトル
エンスルホン酸第二鉄のブタノール溶液を、その重量比
が1:0.8となるように注入し、混合液を調製した。
そして、コンデンサ素子を上記混合液に10秒間浸漬し
た。そして、120℃で1時間加熱して、コンデンサ素
子内でPEDTの重合反応を発生させ、固体電解質層を
形成した。そして、このコンデンサ素子を有底筒状のア
ルミニウムケースに挿入し、開口部を絞り加工によって
ゴム封口してエージングを行い、固体電解コンデンサを
作成した。
Then, the solid electrolyte was formed as follows. A mixed solution was prepared by injecting EDT and 45% ferric paratoluenesulfonate butanol solution into a cup-shaped container at a weight ratio of 1: 0.8.
Then, the capacitor element was immersed in the mixed solution for 10 seconds. And it heated at 120 degreeC for 1 hour, the polymerization reaction of PEDT was generated within the capacitor element, and the solid electrolyte layer was formed. Then, this capacitor element was inserted into a bottomed cylindrical aluminum case, the opening was rubber-sealed by drawing, and aging was performed to prepare a solid electrolytic capacitor.

【0038】そして、このようにして形成した固体電解
コンデンサの実施例1〜3、比較例1〜4に用いた陽極
箔と陰極箔の箔抵抗率、箔幅、箔面積、残芯厚とそれぞ
れの固体電解コンデンサのESRを(表1)に示す。な
お、実施例1〜3の箔厚はそれぞれ95μm、90μ
m、120μmであった。また、用いた圧下箔の圧下率
は25〜40%であった。
Then, the foil resistivity, foil width, foil area, and residual core thickness of the anode foil and cathode foil used in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 of the solid electrolytic capacitors thus formed, respectively, The ESR of the solid electrolytic capacitor (1) is shown in (Table 1). The foil thicknesses of Examples 1 to 3 were 95 μm and 90 μm, respectively.
m and 120 μm. The reduction ratio of the used reduction foil was 25 to 40%.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】(表1)から明らかなように、本発明の実
施例1〜3の固体電解コンデンサはESRが15mΩ以
下という低い値を示しており、本発明の効果がわかる。
これに対して、箔抵抗率が0.7mΩ以上の比較例1は
箔面積が180mm2 と実施例3より大きいにもかかわ
らず、19mΩと高い値となっている。また、箔幅が
1.5mm以下の比較例2は、箔抵抗率が0.32mΩ
と実施例1〜3よりも低く、さらに箔面積は360mm
2 と実施例1、3より大きいにもかかわらず、19mΩ
と高い値を示している。また箔面積が150mm2 以下
の比較例3は箔抵抗率が0.31mΩと実施例1〜3よ
り小さいにもかかわらずESRは19mΩと大きい。
As is clear from (Table 1), the solid electrolytic capacitors of Examples 1 to 3 of the present invention have a low ESR of 15 mΩ or less, which shows the effect of the present invention.
On the other hand, Comparative Example 1 having a foil resistivity of 0.7 mΩ or more has a high value of 19 mΩ even though the foil area is 180 mm 2 which is larger than that of Example 3. In Comparative Example 2 in which the foil width is 1.5 mm or less, the foil resistivity is 0.32 mΩ.
And lower than Examples 1 to 3, and the foil area is 360 mm.
Despite being larger than 2 and Examples 1 and 3, 19 mΩ
And shows a high value. Further, in Comparative Example 3 in which the foil area is 150 mm 2 or less, the foil resistivity is 0.31 mΩ, which is smaller than those in Examples 1 to 3, but the ESR is as large as 19 mΩ.

【0041】また、比較例4、5として、実施例1と同
様にしてコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子
に固体電解質としてそれぞれTCNQ錯体、二酸化マン
ガンを形成した。得られたESRはそれぞれ17mΩ、
61mΩと高い値を示しており、本発明の電極箔を用い
ても電解質として低比抵抗特性を有する導電性ポリマー
を用いなければ本発明の効果が得られないことが判明し
た。
Further, as Comparative Examples 4 and 5, capacitor elements were formed in the same manner as in Example 1, and TCNQ complex and manganese dioxide were respectively formed as solid electrolytes on the capacitor elements. The obtained ESR is 17 mΩ,
The value was as high as 61 mΩ, and it was found that the effect of the present invention could not be obtained even if the electrode foil of the present invention was used, unless a conductive polymer having low specific resistance characteristics was used as an electrolyte.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
パレータを介して陽極箔と陰極箔を巻回してなるコンデ
ンサ素子内に導電性ポリマーを形成した固体電解コンデ
ンサであって、陽極箔または陰極箔が圧下されたエッチ
ング層を有しかつ単位面積当たりの箔抵抗率が0.27
〜0.7mΩ、箔幅が1.5〜4mm、箔面積が150
mm2 以上とすることにより、従来にない低ESR特性
を有する固体電解コンデンサを提供することができる。
As described above, according to the present invention, there is provided a solid electrolytic capacitor in which a conductive polymer is formed in a capacitor element formed by winding an anode foil and a cathode foil with a separator interposed therebetween. Alternatively, the cathode foil has a rolled down etching layer and the foil resistivity per unit area is 0.27.
~ 0.7 mΩ, foil width 1.5 ~ 4 mm, foil area 150
By setting it to be 2 mm 2 or more, it is possible to provide a solid electrolytic capacitor having a low ESR characteristic which has not been obtained conventionally.

フロントページの続き (72)発明者 石井 明生 東京都青梅市東青梅1丁目167番地の1日 本ケミコン株式会社内 (72)発明者 三枝 一大 東京都青梅市東青梅1丁目167番地の1日 本ケミコン株式会社内 Fターム(参考) 4J032 BA04 BB01 BC12 Continued front page    (72) Inventor Akio Ishii             One day at 1-167 Higashi Ome, Ome City, Tokyo             Inside this Chemi-Con Corporation (72) Inventor Ichidai Saegusa             One day at 1-167 Higashi Ome, Ome City, Tokyo             Inside this Chemi-Con Corporation F term (reference) 4J032 BA04 BB01 BC12

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セパレータを介して陽極箔と陰極箔を巻
回してなるコンデンサ素子内に導電性ポリマーを形成し
た固体電解コンデンサであって、陽極箔または陰極箔が
圧下されたエッチング層を有しかつ単位面積当たりの箔
抵抗が0.27〜0.7mΩ、箔幅が1.5〜4mm、
箔面積が150mm2 以上であることを特徴とする固体
電解コンデンサ。
1. A solid electrolytic capacitor in which a conductive polymer is formed in a capacitor element formed by winding an anode foil and a cathode foil with a separator interposed therebetween, the anode foil or the cathode foil having an etching layer which is pressed down. And the foil resistance per unit area is 0.27 to 0.7 mΩ, the foil width is 1.5 to 4 mm,
A solid electrolytic capacitor having a foil area of 150 mm 2 or more.
【請求項2】 前記陽極箔または陰極箔の残芯厚が40
〜100μmであることを特徴とする請求項1記載の固
体電解コンデンサ。
2. The residual core thickness of the anode foil or cathode foil is 40.
The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolytic capacitor has a thickness of about 100 μm.
【請求項3】 導電性ポリマーとしてポリエチレンジオ
キシチオフェンを用いた請求項1乃至2記載の固体電解
コンデンサ。
3. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein polyethylenedioxythiophene is used as the conductive polymer.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06204094A (en) * 1993-01-06 1994-07-22 Showa Alum Corp Manufacture of aluminium material for electrode of electrolytic capacitor
JPH10189398A (en) * 1996-12-25 1998-07-21 K D K Kk Aluminum electrode foil for electrolytic capacitor

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