JP2004296931A

JP2004296931A - 固体電解コンデンサとその製造方法

Info

Publication number: JP2004296931A
Application number: JP2003089339A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamada; 篤山田; Katsumi Abe; 克己阿部
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】端子間におけるショートの発生を防止することができる固体電解コンデンサの製造方法を提供する。
【解決手段】電極タブの丸棒部及び溶接部の内、少なくとも陽極タブの丸棒部を、予め、ケトン系溶媒に溶解した５０ｗｔ％以下のポリイミドシリコン溶液に浸漬し、引き上げた後、４０〜１００℃で乾燥し、１５０〜２００℃、１〜２時間加熱して、この電極タブの表面にポリイミドシリコン層を形成する。そして、この電極タブと両電極箔を溶接によって接合し、この電極箔をセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する。続いて、このコンデンサ素子に重合性モノマーと酸化剤溶液を含浸して加熱し、コンデンサ素子内で導電性ポリマーを化学重合する。その後、封口体と共に外装ケースに収納し、開口部を絞り加工によって封口した後、再化成を行って固体電解コンデンサを作製する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体電解コンデンサとその製造方法に係り、特に、固体電解質を重合した際に、電極引き出し手段の丸棒部間に固体電解質が形成されることに起因する端子間におけるショートの発生を防止すべく改良を施した固体電解コンデンサとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
巻回型の固体電解コンデンサは、一般に、以下のようにして作製されている。すなわち、図１及び図２に示すように、陽極箔１及び陰極箔２には、それぞれの電極を外部に接続するための外部引き出し手段４、５が接続され、両電極箔をセパレータ３と共に巻回してコンデンサ素子１０が形成されている。この外部引き出し手段４、５は、図３に示したように、電極箔と接続される平板部１１、封口手段貫通用の丸棒部１２及び外部接続部（リード線）１３とから構成され、平板部１１及び丸棒部１２はアルミニウムから構成されている。また、丸棒部１２とリード線１３とは溶接により接続されている。以下、この溶接部分を溶接部１４という。なお、前記平板部１１及び丸棒部１２（電極タブ１７）の表面は化成処理され、酸化皮膜層が形成されているため、絶縁状態となっている。
【０００３】
続いて、修復化成を施したコンデンサ素子１０に、３，４−エチレンジオキシチオフェン（以下、ＥＤＴと記す）等の重合性モノマーと酸化剤を含浸した後、重合させ、ポリエチレンジオキシチオフェン（以下、ＰＥＤＴと記す）等の導電性ポリマーからなる固体電解質層を生成する。その後、図４に示したように、コンデンサ素子１０を封口体１６と共に外装ケース１５に収納し、固体電解コンデンサを完成する。
【０００４】
このような固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子内に固体電解質層を形成した場合に、電極タブ部分にも固体電解質が形成されることがある。このような状況下で、電極タブに傷がついていると、この部分に形成された固体電解質を介して漏れ電流が流れてしまうという問題が生じる。このような問題は、特に電解質に固体電解質を用いた場合に顕著である。
【０００５】
また、丸棒部１２とリード線１３の溶接部１４には化成皮膜層（絶縁層）を形成することができないため、固体電解質が溶接部１４にまで付着した場合には、ショートが発生する場合がある。
【０００６】
このような問題点を解消するため、本出願人は特許文献１に示したような発明をすでに提案している。すなわち、前記丸棒部と溶接部の内、少なくとも陽極側の電極引き出し手段の丸棒部を、予めエポキシ、フェノール、セラミックス等の絶縁体でコートして、図３に示すようなコーティング層２０を形成し、その後に導電性ポリマーを重合するものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２８４１７５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような電極タブのうち少なくとも陽極タブの丸棒部を、予めエポキシ、フェノール、セラミックス等の絶縁体でコートした場合には、以下に述べるような問題点があった。すなわち、エポキシ、フェノール等を用いると、丸棒部と絶縁体との接合性、耐溶剤性が悪く、実用には適さないことが分かった。また、セラミックスを用いる場合は、セラミックス層を形成するのに特許文献１に記載されているように煩雑な工程が必要で、さらに、平板部に形成されるセラミックス層を除去しなければならないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、固体電解質を重合した際に、丸棒部間に固体電解質が形成されることによる端子間におけるショートの発生を防止することができる固体電解コンデンサとその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく、固体電解質を重合した際に、丸棒部間に固体電解質が形成されることを防止できる固体電解コンデンサとその製造方法について鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。
【００１１】
すなわち、巻回したコンデンサ素子から導出した電極引き出し手段のうち、少なくとも陽極側の電極引き出し手段の丸棒部を、予め、ポリイミドシリコンによりコートし、その後にコンデンサ素子内で導電性ポリマーを重合することによって、良好な結果が得られることを見出したものである。
【００１２】
（固体電解コンデンサの製造方法）
次に、本発明の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
すなわち、本発明に係る固体電解コンデンサは、電極タブの丸棒部及び溶接部の内、少なくとも陽極タブの丸棒部を、予め、後述するようなポリイミドシリコン溶液に浸漬し、引き上げた後、４０〜１００℃で乾燥し、１５０〜２００℃、１〜２時間加熱して、この電極タブの表面にポリイミドシリコン層を形成する。そして、この電極タブと両電極箔を溶接によって接合し、この電極箔をセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する。続いて、このコンデンサ素子に重合性モノマーを含浸し、さらに酸化剤溶液を含浸して、加熱することにより、コンデンサ素子内で導電性ポリマーを化学重合する。その後、封口体と共に外装ケースに収納し、開口部を絞り加工によって封口した後、再化成を行って固体電解コンデンサを作製する。
【００１３】
（ポリイミドシリコン溶液）
アルミニウムからなる電極タブ上にコーティングするポリイミドシリコンとしては、ケトン系溶媒に溶解した５０ｗｔ％以下、好ましくは５〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは１０〜２５ｗｔ％の溶液を用いる。なお、ケトン系溶媒としては、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることが好ましい。
【００１４】
（ポリイミドシリコンのコーティング方法）
コンデンサの製造工程に先立ち、電極引き出し手段に予めポリイミドシリコンをコーティングする方法は、以下の通りである。すなわち、図３に示したようなリード線１３を接続した電極タブ１７に、上記のポリイミドシリコン溶液を、浸漬処理、ロールコーティング、エキストルージョンコーティング等の適当な塗布手段を用いてコーティングすることにより、電極タブ上にポリイミドシリコン層を形成する。なお、平板部１１部分にポリイミドシリコン層が形成されていたとしても、溶接の際に分解するため、その除去工程は不要である。
【００１５】
（ＥＤＴ、酸化剤）
また、重合性モノマーとしてＥＤＴを用いた場合、コンデンサ素子に含浸する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１：１〜１：３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。
【００１６】
また、酸化剤としては、エ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る。なお、酸化剤の溶媒としては、上記モノマー溶液に用いた揮発性溶媒を用いることができ、なかでもエタノールが好適である。酸化剤の溶媒としてエタノールが好適であるのは、蒸気圧が低いため蒸発しやすく、残存する量が少ないためであると考えられる。
【００１７】
（他の重合性モノマー）
本発明に用いられる重合性モノマーとしては、上記ＥＤＴの他に、ＥＤＴ以外のチオフェン誘導体、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。なお、チオフェン誘導体としては、下記の構造式のものを用いることができる。
【化１】

【００１８】
（作用・効果）
上記のような本発明の製造方法によれば、コンデンサ素子を重合性モノマー溶液と酸化剤溶液に浸漬した際に、電極タブの丸棒部及び溶接部にも溶液が付着して、この部分にも導電性ポリマーが形成された場合でも、電極タブの少なくとも陽極タブの丸棒部は、予めポリイミドシリコン層からなる絶縁体でコートされているために、陽極タブと、陰極箔の裁断されて酸化皮膜が形成されていない部分等の陰極箔の導通部分との導電性ポリマーによる導通が防止されて、端子間でのショートの発生を防止することができる。
【００１９】
また、本発明に用いられるポリイミドシリコンは、接合性、耐溶剤性が良好であるため、丸棒部に簡便に絶縁層を形成することができる。
さらに、平板部に形成されたポリイミドシリコン層は、溶接の際に分解するため、従来のような平板部に形成されたセラミックス層の除去工程が不要となる。その結果、セラミック層の除去のバラツキによる特性のバラツキという問題も生じない。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例をあげて、本発明の効果をさらに具体的に説明する。
すなわち、電極引き出し手段を５ｗｔ％シクロヘキサノン溶液に浸漬した後、引き上げ、１００℃で乾燥し、１５０℃で１時間加熱重合することによりＰＩＳｉ層を形成した電極引き出し手段を実施例とし、ＰＩＳｉ層を形成しない電極引き出し手段を従来例とした。これらの電極引き出し手段をピロール溶液を満たした金属ケースに浸漬し、電極引き出し手段を陽極、金属ケースを陰極として、電極引き出し手段の表面へのポリピロールの電着を行ったところ、表１に示すような結果が得られた。
【表１】

【００２１】
［比較結果］
表１から明らかなように、実施例ではポリピロールの電着はなく、従来例ではポリピロールの電着が見られた。このことから、実施例では、電極引き出し手段の表面に形成されたＰＩＳｉ層が絶縁性を有することが示された。従って、電極タブに傷がついても、この部分に形成された固体電解質を介しての漏れ電流の増大や、溶接部に付着した場合のショートの発生を防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、固体電解質を重合した際に、丸棒部間に固体電解質が形成されることによる端子間におけるショートの発生を防止することができる固体電解コンデンサとその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンデンサ素子の巻回状態を示す斜視図
【図２】コンデンサ素子の一例を示す分解斜視図
【図３】本発明の製造方法によってコーティングを施した電極タブの一例を示す斜視図
【図４】固体電解コンデンサの一例を示す断面図
【符号の説明】
１…陽極箔
２…陰極箔
３…セパレータ
４，５…電極引き出し手段
１０…コンデンサ素子
１１…平板部
１２…丸棒部
１３…リード線
１４…溶接部
１５…金属ケース
１６…封口体
１７…電極タブ
２０…コーティング層

Claims

電極箔と接続される平板部と、封口手段貫通用の丸棒部と、溶接部を介して前記丸棒部と接続された外部接続部とを備えた電極引き出し手段が接続された両電極箔を、セパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成し、前記両電極箔間に導電性ポリマーからなる固体電解質層を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、
前記丸棒部と溶接部の内、少なくとも陽極側の電極引き出し手段の丸棒部を、予めポリイミドシリコンによりコートし、その後に導電性ポリマーを重合したことを特徴とする固体電解コンデンサ。
前記コーティングに用いるポリイミドシリコンが、ケトン系溶媒に溶解した５０ｗｔ％以下の溶液であることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
封口手段貫通用の丸棒部と、溶接部を介して前記丸棒部と接続された外部接続部とを備えた電極引き出し手段の少なくとも陽極側の電極引き出し手段の丸棒部を、ポリイミドシリコンにより予めコートし、この電極引き出し手段を両電極箔に接続し、セパレータと共に巻回してコンデンサ素子を形成し、その後にこのコンデンサ素子に重合性モノマー溶液と酸化剤溶液を含浸して固体電解質を形成することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
前記コーティングに用いるポリイミドシリコンが、ケトン系溶媒に溶解した５０ｗｔ％以下の溶液であることを特徴とする請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法。