JP2005294432A - 電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 固体電解質13上にPTC機能を有する2層構造の陰極14(副電極層14A,主電極層14B)を形成する際に、固体電解質層13の表面にカーボンペーストを供給して膜化することにより副電極層14Aを形成したのち、その副電極層14Aの表面に金属ペースト(液状高分子,導電性粒子)を供給して膜化することにより主電極層14B(膜状高分子,導電性粒子)を形成する。電解コンデンサの製造途中において誘電体層12に過度な外力が加わらないため、その誘電体層12が製造途中において力学的要因に起因して破損しにくくなる。
【選択図】 図2
Description
以下の手順を経ることにより、主電極層のみがPTC機能を有するように陰極を形成した。すなわち、副電極層の形成材料(カーボンペースト)として田中貴金属工業株式会社製のカーボンブラック(CB)ペースト TC−8263を使用し、固体電解質層の表面にカーボンペーストを塗布したのちに125℃で乾燥させることにより副電極層を形成した。また、主電極層の形成材料(金属ペースト)として、液状高分子(膜状高分子)として熱硬化性高分子、具体的には大日本インキ化学工業株式会社製のエポキシ樹脂 EPICLON850(エポキシ当量=190g/eq)と旭電化工業株式会社製のエポキシ樹脂 EP4005(エポキシ当量=510g/eq)との混合物(エポキシ樹脂α;配合重量比(EPICLON850:EP4005)=75:25)を使用すると共に、導電性粒子としてINCO Limited社製のフィラメント状ニッケルパウダ Type255(Niα;平均粒径=2.2μm〜2.8μm,見かけ密度=0.50g/cm3 〜0.65g/cm3 ,比表面積=0.68m2 /g,添加重量比(液状高分子:導電性粒子)=40:60)を使用し、副電極層の表面に金属ペーストを塗布したのちに窒素雰囲気下において130℃で加熱硬化させることにより、0.2mmの厚さとなるように主電極層を形成した。なお、金属ペーストとしては、上記した液状高分子および導電性粒子と共に、硬化補助剤として、大日本インキ化学工業株式会社製の硬化剤 B570(酸無水物当量=168g/eq,液状高分子に対して当量比=1:1)と、味の素ファインテクノ株式会社製の硬化促進剤 PN−40J(添加量=液状高分子の重量に対して1重量%)とを含むものを使用した。
導電性粒子としてNovamet Specialty Products Corporation社製の銀被覆ニッケルフレーク(Niβ;銀被覆率=15%,見かけ密度=2.4g/cc,添加重量比(液状高分子:導電性粒子)=45:55)を使用した点を除き、実施例1と同様の手順を経ることにより陰極を形成した。
主電極層の形成材料(金属ペースト)として、液状高分子(膜状高分子)として可溶性熱可塑性高分子、具体的にはアセトンおよびトルエンの混合溶媒に溶解させたAtofina Chemicals 社製のPVDF Kynar7201(融点=122℃〜126℃,比重=1.88)を使用すると共に、導電性粒子として日本新金属株式会社製のWC(炭化タングステン) WC−F(粒径=0.62μm,添加容量比(液状高分子:導電性粒子)=70:30)を使用し、ボールミルで液状高分子中において導電性粒子を攪拌することにより調製した金属ペーストを副電極層の表面に塗布したのちに100℃で真空乾燥させることにより、0.2μmの厚さとなるように主電極層を形成した点を除き、実施例1と同様の手順を経ることにより陰極を形成した。
以下の手順を経ることにより、副電極層のみがPTC機能を有するように陰極を形成した。すなわち、副電極層の形成材料(カーボンペースト)として、液状高分子(膜状高分子)として熱硬化性高分子、具体的には実施例1で使用したエポキシ樹脂α(硬化補助剤(硬化剤,硬化促進剤)を含む)を使用すると共に、導電性粒子として東海カーボン株式会社製のカーボンブラック(CB) #4500 トーカブラック(粒径=40nm,DBP給油量=168cc/100g,比表面積=58m2 /g,添加重量比(液状高分子:導電性粒子)=67:33)を使用し、液状高分子および導電性粒子を攪拌混合した混合物を固体電解質層の表面に塗布したのちに窒素雰囲気下において130℃で加熱硬化させることにより副電極層を形成した。また、主電極層の形成材料(金属ペースト)として田中貴金属工業株式会社製の銀ペースト NH1429Nを使用し、副電極層の表面に金属ペーストを塗布したのちに乾燥させることにより主電極層を形成した。
液状高分子(膜状高分子)として熱硬化性高分子、具体的には日本化薬株式会社製のエポキシ樹脂 AK−601(エポキシ樹脂β;エポキシ当量=153g/eq)を使用した点を除き、実施例4と同様の手順を経ることにより陰極を形成した。
副電極層の形成材料(カーボンペースト)として、液状高分子(膜状高分子)として実施例3で使用したPVDF(アセトンおよびトルエンの混合溶媒に溶解させたPVDF)を使用すると共に、導電性粒子として実施例4で使用したカーボンブラックを使用し、ボールミルで液状高分子中において導電性粒子を攪拌することにより調製したカーボンペーストを固体電解質層の表面に塗布したのちに100℃で真空乾燥させることにより副電極層を形成した点を除き、実施例4と同様の手順を経ることにより陰極を形成した。
主電極層の形成材料(金属ペースト)として実施例4で使用した銀ペースト(PTC機能無)を使用し、副電極層の表面に金属ペーストを塗布したのちに乾燥させることにより主電極層を形成すると共に、PTC機能を有しないようにした点を除き、実施例1と同様の手順を経ることにより陰極を形成した。
主電極層の形成材料として金属ペーストを使用せず、副電極層に熱可塑性の導電性高分子シートを主電極層として熱圧着した点を除き、実施例1と同様の手順を経ることにより陰極を形成した。なお、導電性高分子シートを作製する際には、不溶性熱可塑性高分子、具体的には日本ポリエチレン株式会社製のHDPE(High Dnsity Polyethylene;高密度ポリエチレン) HY540(融点=135℃,比重=0.961)を使用すると共に、導電性粒子としてINCO Limited社製のフィラメント状ニッケルパウダ Type210(平均粒径=0.5μm〜1.0μm,見かけ密度=0.80g/cm3 ,比表面積=1.50m2 /g〜2.50m2 /g,添加重量比(高分子:導電性粒子)=65:35)を使用し、150℃の混練ミル中で高分子および導電性粒子を加熱溶融して混練させたのち、その混練物を熱プレスでシート状に成形した。この導電性高分子シートを副電極層に熱圧着する際には、その導電性高分子シートを副電極層に150℃で熱プレスした。
副電極層の形成材料としてカーボンペーストを使用せず、固体電解質層に熱可塑性の導電性高分子シートを副電極層として熱圧着した点を除き、実施例4と同様の手順を経ることにより陰極を形成した。なお、高分子シートを作製する際には、不溶性熱可塑性高分子、具体的には比較例2で使用したHDPEを使用すると共に、導電性粒子として実施例4で使用したカーボンブラックを使用し、150℃の混練ミル中で高分子および導電性粒子を加熱溶融して混練させたのち、その混練物を熱プレスでシート状に成形した。また、高分子シートを副電極層に熱圧着する際には、その高分子シートを副電極層に150℃で熱プレスした。
Claims (12)
- 第1の電極層と、誘電体層と、固体電解質層と、その固体電解質層の表面において液状材料が膜化されることにより形成され、所定の温度範囲内において温度の上昇に応じて抵抗が上昇する第2の電極層と、がこの順に積層された積層構造を有する
ことを特徴とする電解コンデンサ。 - 前記第2の電極層が、2層以上の層が積層された積層構造を有しており、
その2層以上の層のうちの少なくとも1つの層において、所定の温度範囲内において温度の上昇に応じて抵抗が上昇する
ことを特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ。 - 前記第2の電極層が、導電性を確保するための主電極層と、その主電極層と前記固体電解質層との間に配設され、前記主電極層を前記固体電解質層に電気的に接合させるための副電極層と、を含む2層構造を有している
ことを特徴とする請求項2記載の電解コンデンサ。 - 前記主電極層が金属を含んで構成されており、前記副電極層がカーボンを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項3記載の電解コンデンサ。 - 前記第2の電極層が、単層構造を有している
ことを特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ。 - 所定の温度範囲内において温度の上昇に応じて抵抗を上昇させるための前記液状材料が、導電性粒子を含む液状高分子であり、
前記第2の電極層が、前記液状高分子が膜化されることにより形成された膜状高分子と、その膜状高分子中に保持された前記導電性粒子とを含んで構成されている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。 - 前記液状高分子が、熱硬化性高分子および可溶性熱可塑性高分子のうちの少なくとも1種を含んでいる
ことを特徴とする請求項6記載の電解コンデンサ。 - 前記第2の電極層が、60℃以上150℃以下の温度範囲内において抵抗が1000倍以上上昇するものである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。 - 前記第1の電極層が弁作用金属を含んで構成されており、
前記誘電体層が、前記第1の電極層の表層が陽極酸化されることにより形成されたものである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。 - 第1の電極層、誘電体層および固体電解質層がこの順に積層された積層構造のうちの前記固体電解質の表面に液状材料を供給して膜化することにより、所定の温度範囲内において温度の上昇に応じて抵抗が上昇するように第2の電極層を形成する
ことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。 - 所定の温度範囲内において温度の上昇に応じて抵抗を上昇させるための前記液状材料として、導電性粒子を含む液状高分子を使用し、
前記液状高分子が膜化した膜状高分子と、その膜状高分子中に保持された前記導電性粒子とを含むように、前記第2の電極層を形成する
ことを特徴とする請求項10記載の電解コンデンサの製造方法。 - 前記液状高分子として、熱硬化性高分子および可溶性熱可塑性高分子のうちの少なくとも1種を含む材料を使用する
ことを特徴とする請求項11記載の電解コンデンサの製造方法。
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