JP2005294505A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 表面に酸化皮膜層が形成された陽極箔と陰極箔と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修復化成を施す。このコンデンサ素子をポリイミドシリコーン溶液に浸漬して、酸化皮膜の表面にポリイミドシリコーンからなる皮膜を形成する。このコンデンサ素子に、濃度を5wt%以下に調製した導電性ポリアニリン溶液を含浸し、陽極箔に電圧印加した後(あるいは、電圧印加しながら)、溶媒を除去して、コンデンサ素子内で導電性ポリアニリンフィルムを形成する。その後、重合性モノマーと酸化剤を含浸して、導電性ポリマーからなる固体電解質層を形成する。その後、このコンデンサ素子を外装ケースに挿入し、開口端部に封口ゴムを装着して封止した後、エージングを行い、固体電解コンデンサを形成する。
Description
なお、このような問題点は、重合性モノマーとしてEDTを用いた場合に限らず、他のチオフェン誘導体、ピロール、アニリン等を用いた場合にも同様に生じていた。
すなわち、本発明者は、陽極箔の酸化皮膜層と導電性ポリマー層との間に金属の腐食物が存在することを見出し、この金属の腐食物の存在が、固体電解コンデンサの容量出現率を低下させている要因であることを見出した。特に、陽極箔の化成電圧が低いものほど、この容量出現率は低くなることがわかった。
なお、酸化皮膜層の上にポリイミドシリコーン層、導電性ポリアニリンフィルムの順に形成することが好ましい。
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は以下の通りである。すなわち、表面に酸化皮膜層が形成された陽極箔と陰極箔と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、このコンデンサ素子に修復化成を施す。その後、このコンデンサ素子をポリイミドシリコーン溶液に浸漬して、酸化皮膜の表面にポリイミドシリコーンからなる皮膜を形成する。
続いて、このコンデンサ素子に、濃度を5wt%以下に調製した導電性ポリアニリン溶液を含浸し、陽極箔に電圧印加した後(あるいは、電圧印加しながら)、溶媒を除去して、コンデンサ素子内で導電性ポリアニリンフィルムを形成する。
その後、重合性モノマーと酸化剤を含浸して、コンデンサ素子内で導電性ポリマーの重合反応を発生させ、固体電解質層を形成する。その後、このコンデンサ素子を外装ケースに挿入し、開口端部に封口ゴムを装着して、加締め加工によって封止した後、エージングを行い、固体電解コンデンサを形成する。
本発明は、コンデンサ素子として、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属からなる電極箔とセパレータを介して巻回した巻回素子を用いた固体電解コンデンサ、アルミニウム電極箔単板からなる素子を用いた固体電解コンデンサ、タンタル、ニオブの焼結体からなる素子を用いた固体電解コンデンサに適用することができる。
(3−1)耐圧の向上とリフロー後のLC変動の抑制を目的とする場合
(ポリイミドシリコーン溶液)
耐圧の向上とリフロー後のLC変動の抑制を目的とする場合には、コンデンサ素子を浸漬するポリイミドシリコーン溶液は、以下のようにして調製することが好ましい。
ポリイミドシリコーンを溶解する溶媒としては、ポリイミドシリコーンの溶解性の良好なケトン系溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
また、ポリイミドシリコーン溶液の濃度は、2〜10wt%、好ましくは2.0〜9wt%、さらに好ましくは5〜8wt%である。濃度がこの範囲未満では耐圧が十分ではなく、この範囲を超えると静電容量が低下する。
修復化成後、コンデンサ素子を上記のポリイミドシリコーン溶液に浸漬し、引き上げた後、40〜100℃で溶媒を蒸発させ、その後、150〜200℃で熱処理することが好ましい。
本構成により、耐電圧の向上とリフロー後のLC変動の抑制効果が得られる理由は、以下の通りと考えられる。
すなわち、修復化成後にコンデンサ素子をポリイミドシリコーン溶液に浸漬することにより、酸化皮膜の表面に電子の飛び越えを防ぐ皮膜(以下、電子ブロック層という)が形成されると考えられる。
(ポリイミドシリコーン溶液)
静電容量の向上を目的とする場合には、コンデンサ素子を浸漬するポリイミドシリコーン溶液は、以下のようにして調製することが好ましい。
ポリイミドシリコーンを溶解する溶媒としては、ポリイミドシリコーンの溶解性の良好なケトン系溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
また、ポリイミドシリコーン溶液の濃度は、0.05wt%以上、2wt%未満が好ましい。ポリイミドシリコーンの濃度が2wt%以上であると、形成されるポリイミドシリコーン層の絶縁性が高くなるため、静電容量は低下する。一方、0.05wt%未満では、十分な静電容量が得られない。
修復化成後、コンデンサ素子を上記のポリイミドシリコーン溶液に浸漬し、引き上げた後、40〜100℃で溶媒を蒸発させ、その後、150〜200℃で熱処理することが好ましい。
本構成で、静電容量の向上効果が得られる理由は、以下の通りと考えられる。
すなわち、ポリイミドシリコーンの濃度が0.05wt%以上、2wt%未満の範囲内の場合に静電容量が増大する理由は、以下の通りであると考えられる。すなわち、ポリイミドシリコーンを構成するポリイミドとPEDT等の導電性ポリマーは共に有機化合物なので接着性が良く、また、ポリイミドシリコーン中のSiと誘電体酸化皮膜(Al2O3)は共に無機化合物なので接着性が良いため、結果として、ポリイミドシリコーン層を介して導電性ポリマーと誘電体酸化皮膜との接着性が向上して、静電容量が増大すると考えられる。
導電性ポリアニリン溶液の溶媒は、パラキシレンまたは水が好ましい。また、濃度は5wt%以下とすることが好ましい。濃度が10%を超えると均一なポリアニリンフィルムが形成できないからである。
上記のようにして形成したコンデンサ素子に導電性ポリアニリン溶液を含浸する方法としては、以下の2つの方法がある。
第1の方法は、所定の濃度に調製した導電性ポリアニリン溶液を所定の容器に入れ、この溶液中にコンデンサ素子を浸漬し、浸漬した状態で、陽極リードを介して陽極箔に電圧を印加する方法である。なお、この場合、陰極は陰極リード、または容器内に新たに設けた陰極端子板に接続する。電極箔単板からなる素子や焼結体からなる素子等、素子の状態で陰極リードを有しない場合は、前記陰極端子板を用いる。
また、第2の方法は、所定の濃度に調製した導電性ポリアニリン溶液を、ノズル等を用いて直接コンデンサ素子に注入して含浸し、その後、陽極リードを介して陽極箔に電圧を印加する方法である。なお、この場合、陰極は陰極リードに接続する。
また、予め低めの電圧で化成された陽極箔を用い、導電性ポリアニリン溶液中にて陽極箔の化成電圧より高い電圧を印加して、所望の酸化皮膜の厚みになるように陽極箔の化成を実施することもできる。
コンデンサ素子に導電性ポリアニリン溶液を含浸した後、導電性ポリアニリン溶液の溶媒を除去する方法としては、陽極箔に電圧を印加した後、または電圧を印加しながら、コンデンサ素子を容器内に浸漬した状態で、恒温槽中などにおいて加熱処理して溶媒を除去する方法を用いることができる。
なお、上記「(5)導電性ポリアニリン溶液の含浸方法」の項で示した第2の方法は、加熱処理を行いやすいため、より好ましい。
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溶液としては、その濃度が25〜32wt%となるようにEDTを揮発性溶媒に溶解させたものを用いることが好ましい。
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。
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、酸化剤の溶媒に対する濃度は45〜55wt%が好ましく、50〜55wt%がより好ましい。酸化剤の溶媒に対する濃度が高い程、ESRは低減する。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。
修復化成の化成液としては、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム等のリン酸系の化成液、ホウ酸アンモニウム等のホウ酸系の化成液、アジピン酸アンモニウム等のアジピン酸系の化成液を用いることができるが、なかでも、リン酸二水素アンモニウムを用いることが望ましい。また、浸漬時間は、5〜120分が望ましい。
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。
ポリイミドシリコーンからなる皮膜を形成する方法としては、上記(3)の方法の他、以下のような方法を用いることができる。
コンデンサ素子内に、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)等のビニル基を有する化合物を存在させ、その後にポリイミドシリコーンからなる皮膜を形成しても良い。なお、本明細書中において、「ビニル基を有する化合物」と記載するものには、「ビニル基を有する化合物の重合体」をも含むものとする。
ビニル基を有する化合物としては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド等を用いることができるが、なかでもPVAがより好ましい。
ビニル基を有する化合物としてPVAを用いる場合、PVA溶液の溶媒は、PVAが溶解するものであれば良く、主として水が用いられる。また、PVA溶液の濃度は、0.005wt%〜1.5wt%が好ましく、より好ましくは0.01wt%〜0.5wt%である。
PVA溶液への浸漬温度は、PVAが溶媒に溶解し得る温度で良く、常温〜100℃前後が好ましい。また、浸漬時間は5秒以上が好ましい。また、乾燥温度は、PVA溶液の溶媒が蒸発すれば良いので、常温〜150℃が好ましく、乾燥時間は3分以上が好ましい。また、乾燥方法としては、通常、熱風、赤外線方式の乾燥炉等が用いられるが、PVA溶液の溶媒を蒸発させることができるものであれば良く、真空乾燥等を用いることもできる。
上記PVAをコンデンサ素子内に存在させる時期は、導電性ポリマーを形成する工程の前の段階であれば、どの段階でも良い。すなわち、その時期は、修復化成前であっても良いし、コンデンサ素子を形成する前に電極箔に付着させても良く、例えば、以下の(1)〜(3)の方法が考えられる。
なお、下記の(1)〜(3)の方法の中で、PVAを電極箔上及びセパレータ中に良好な状態で存在させることができる(1)の方法が最も好適である。
化成→コンデンサ素子形成→PVA溶液に浸漬→修復化成→ポリイミドシリコーン溶液に浸漬→導電性ポリアニリン溶液の含浸→重合性モノマーと酸化剤の含浸→重合→外装ケースへの挿入→樹脂封止→エージング
化成→両極電極箔の少なくともいずれか一方をPVA溶液に浸漬→コンデンサ素子形成→修復化成→ポリイミドシリコーン溶液に浸漬→導電性ポリアニリン溶液の含浸→重合性モノマーと酸化剤の含浸→重合→外装ケースへの挿入→樹脂封止→エージング
化成→コンデンサ素子形成→修復化成→PVA溶液に浸漬→ポリイミドシリコーン溶液に浸漬→導電性ポリアニリン溶液の含浸→重合性モノマーと酸化剤の含浸→重合→外装ケースへの挿入→樹脂封止→エージング
コンデンサ素子あるいは電極箔をPVA溶液に浸漬し、乾燥することにより、PVAが電極箔に付着する。ただし、PVAが電極箔に付着しただけでは、電極箔の静電容量は上昇しないが、その後、電極箔の表面に導電性ポリマーを形成すると、電極箔に付着したPVAが、導電性ポリマーの電極箔への付着、形成を促進し、また、セパレータ中に存在するPVAが、導電性ポリマーの酸化皮膜への形成性を含めた特性を向上させると考えられる。
また、ポリイミドシリコーン溶液及び導電性ポリアニリン溶液の混合溶液を用いて、酸化皮膜上にこれらの混合層を形成しても良い。
また、PVAからなる層を電極箔の表面に形成すれば良いので、PVAを浸漬する方法以外にも、PVA溶液を電極箔の表面に塗布する方法や、PVA溶液を電極箔の表面に吹き付ける方法等を用いることができる。
セパレータにビニル基を有する化合物を含有させ、このセパレータを用いて巻回したコンデンサ素子を、ポリイミドシリコーン溶液に浸漬して、酸化皮膜の表面にビニル基を有する化合物とポリイミドシリコーンからなる皮膜を形成しても良い。
通常、合成繊維を主体とする固体電解コンデンサ用セパレータは、合成繊維とこれらを接合するバインダーから構成されている。このバインダーとしては、合成樹脂そのものを用いたり、合成樹脂を繊維状にして、セパレータの作成工程で溶融させて主体繊維を接合させている。本発明においては、このようなセパレータの主体繊維又はバインダーにビニル基を有する化合物を含有させたセパレータを用いることにより、良好な結果が得られたものである。
ポリイミドシリコーンを溶解する溶媒としては、ポリイミドシリコーンの溶解性の良好なケトン系溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
また、ポリイミドシリコーンの濃度は、10wt%以下、好ましくは1.5〜9wt%、さらに好ましくは5〜8wt%である。濃度がこの範囲未満では耐圧が十分ではなく、この範囲を超えると静電容量が低下する。
本構成により、耐電圧の向上とリフロー後のLC変動の抑制効果が得られる理由は、以下の通りと考えられる。
すなわち、修復化成後にコンデンサ素子をポリイミドシリコーン溶液に浸漬することにより、酸化皮膜の表面に、PVAとポリイミドシリコーンの2層からなる上記電子の飛び越えを防ぐ皮膜(以下、電子ブロック層という)が形成されると考えられる。
セパレータにビニル基を有する化合物を含有させ、このセパレータを用いて巻回したコンデンサ素子を煮沸処理した後、修復化成を行い、その後にコンデンサ素子をポリイミドシリコーン溶液に浸漬しても良い。
セパレータとしては、上記(11−2)に記載したと同様のセパレータを用いる。
ポリイミドシリコーンを溶解する溶媒としては、ポリイミドシリコーンの溶解性の良好なケトン系溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
また、ポリイミドシリコーンの濃度は、0.05〜20wt%、好ましくは1.5〜9wt%、さらに好ましくは2〜6wt%である。濃度がこの範囲未満では耐圧が十分ではなく、この範囲を超えると静電容量が低下する。
煮沸処理は、100℃に加熱した水にコンデンサ素子を浸漬し、数分間加熱を続けることにより行う。そして、この煮沸処理により、セパレータに含まれるビニル基を有する化合物の残存量を5〜50%とすることが好ましく、5〜25%とすることがより好ましい。
なお、セパレータに含まれるビニル基を有する化合物の残存量の調整は、煮沸回数を変えることにより行うことが好ましい。煮沸処理時間を長くすると、水中のビニル基を有する化合物の濃度が上がって、溶出しにくくなるためである。
本構成により、静電容量が高く、ESR特性が良好で、耐電圧特性をさらに向上させることができる固体電解コンデンサを得ることができる理由は、以下の通りと考えられる。
すなわち、ビニル基を有する化合物を含有するセパレータを用いてコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子を煮沸処理することにより、セパレータに含有されたビニル基を有する化合物が溶出し、溶出したビニル基を有する化合物とポリイミドシリコーンの層が形成され、その結果、酸化皮膜と導電性ポリマーとの密着性が向上し、さらに、この2層構造によって耐電圧が上昇するためであると考えられる。
コンデンサ素子に含浸する重合性モノマーと酸化剤のモル比を、酸化剤を1とした場合に4:1〜10:1とした重合液を用いると、より良好な結果が得られることが分かった。
ポリイミドシリコーンを溶解する溶媒としては、ポリイミドシリコーンの溶解性の良好なケトン系溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
また、ポリイミドシリコーンの濃度は、0.05〜20wt%、好ましくは1.5〜9wt%、さらに好ましくは2〜6wt%である。濃度がこの範囲未満では耐圧が十分ではなく、この範囲を超えると静電容量が低下する。
本構成により、エージング工程でのショートの発生とリフロー後のLC変動の抑制効果が得られる理由は、以下の通りと考えられる。すなわち、修復化成後にコンデンサ素子をポリイミドシリコーン溶液に浸漬することにより、酸化皮膜の表面にポリイミドシリコーン層が形成され、このポリイミドシリコーン層は酸化皮膜との接合性が良い、すなわち、酸化皮膜の被覆性が良好なので、耐圧が上昇し、初期のLCが低減される。また、このポリイミドシリコーンは耐熱性が良好なので、高温リフローによっても劣化せずに耐圧特性が維持されて、リフローでのLCの上昇抑制効果が得られる。
陰極箔として、予めその表面に金属窒化物又は金属炭化物又は金属炭窒化物又はカーボン又はインジウム酸化スズからなる皮膜を形成した陰極箔を用いても良い。
金属窒化物としては、TiN、ZrN、HfN、VN、TaN、NbNのいずれかを用いることが好ましい。また、金属炭化物としては、TiC、WC、ZrC、HfC、VC、TaC、NbCのいずれかを用いることが好ましく、金属炭窒化物としては、TiCN、WCN、ZrCN、HfCN、VCN、TaCN、NbCNのいずれかを用いることが好ましい。
陰極箔の表面に金属窒化物又は金属炭化物又は金属炭窒化物からなる皮膜を形成する方法としては、形成される皮膜の強度、陰極との密着性、成膜条件の制御等を考慮すると、蒸着法が好ましく、なかでも、陰極アークプラズマ蒸着法がより好ましい。
この陰極アークプラズマ蒸着法の適用条件は以下の通りである。すなわち、電流値は80〜300A、電圧値は15〜20Vである。なお、窒化チタンを用いる場合は、窒素を含む全圧が1×10-1〜1×10-4Torrの雰囲気で行う。
ポリイミドシリコーンを溶解する溶媒としては、ポリイミドシリコーンの溶解性の良好なケトン系溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
また、ポリイミドシリコーンの濃度は、0.05〜20wt%、好ましくは1.5〜9wt%、さらに好ましくは2〜6wt%である。濃度がこの範囲未満では耐圧が十分ではなく、この範囲を超えると静電容量が低下する。
本発明の構成により静電容量の向上が可能となる理由は、以下の通りと考えられる。すなわち、導体材料からなる陰極箔に金属窒化物又は金属炭化物又は金属炭窒化物からなる皮膜を形成すると、金属窒化物又は金属炭化物又は金属炭窒化物が陰極箔金属と導通して、陰極箔の容量成分がなくなり、コンデンサの合成容量は最大となって、静電容量が増大すると考えられる。
セパレータとして、その表面にポリイミドシリコーンを付着させたセパレータを用い、このセパレータを陽極箔及び陰極箔と共に巻回したコンデンサ素子を修復化成した後、ポリイミドシリコーンの可溶性溶剤に浸漬し、その後に、導電性ポリアニリン溶液に浸漬しても良い。
セパレータに付着させるポリイミドシリコーンとしては、ポリイミドシリコーン溶液を用いることが好ましく、その溶媒としては、ポリイミドシリコーンの溶解性の良好なケトン系溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
ポリイミドシリコーンのセパレータへの付着方法は、(a)ポリイミドシリコーン溶液にセパレータを浸漬した後、乾燥させる方法、(b)セパレータにポリイミドシリコーン溶液を塗布する方法等を用いることができる。また、セパレータに塗布する方法としては、コーターで塗工する方法、散布する方法等を用いることができる。
セパレータに付着させたポリイミドシリコーンを溶解する溶剤としては、ケトン系溶剤が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
本構成により、エージング工程でのショートの発生とリフロー後のLC変動の抑制効果が得られる理由は、以下の通りと考えられる。
すなわち、予めセパレータにポリイミドシリコーンを付着させておき、コンデンサ素子を形成後、セパレータに付着させたポリイミドシリコーンを可溶性溶剤で溶解させることにより、溶解したポリイミドシリコーンによって、酸化皮膜の表面にポリイミドシリコーン層を形成することができる。このポリイミドシリコーン層は酸化皮膜との接合性が良く、酸化皮膜の被覆性が良好なので、耐圧が上昇し、初期のLCが低減されると考えられる。また、このポリイミドシリコーンは耐熱性が良好なので、高温リフローによっても劣化せずに耐圧特性が維持されて、リフローでのLCの上昇抑制効果が得られると考えられる。
陽極箔及び陰極箔の少なくとも一方の表面に、ポリイミドシリコーン皮膜を形成しても良い。
電極箔表面へのポリイミドシリコーン皮膜の形成方法は、(a)ポリイミドシリコーン溶液に電極箔を浸漬した後、乾燥させる方法、(b)電極箔表面にポリイミドシリコーン溶液を塗布する方法等を用いることができる。また、電極箔表面に塗布する方法としては、コーターで塗工する方法、散布する方法等を用いることができる。なお、ポリイミドシリコーン皮膜を形成する電極箔は、陽極箔あるいは陰極箔の少なくとも一方で良いが、陽極箔の方がより好適である。
電極箔表面にポリイミドシリコーン皮膜を形成するために用いられるポリイミドシリコーンとしては、ポリイミドシリコーン溶液を用いることが好ましく、その溶媒としては、ポリイミドシリコーンの溶解性の良好なケトン系溶媒が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
なお、電極箔に形成するポリイミドシリコーン皮膜の厚さは、ポリイミドシリコーン溶液の濃度を高くしたり、浸漬時間を長くしたり、コータの隙間を広くすることにより、適宜調整することができる。
本発明の製造方法によって固体電解コンデンサを作成したにもかかわらず、所望の耐電圧が得られない場合、コンデンサ素子の形成工程や修復化成工程で、電極箔の表面に形成したポリイミドシリコーン皮膜が損傷を受けた可能性がある。このような場合には、修復化成後に、コンデンサ素子をポリイミドシリコーンの可溶性溶剤に浸漬することが望ましい。その理由は、コンデンサ素子をポリイミドシリコーンの可溶性溶剤に浸漬することにより、電極箔表面に形成されたポリイミドシリコーン皮膜を溶解させて、損傷部にポリイミドシリコーン皮膜を再形成させることができるからである。
なお、ポリイミドシリコーンを溶解する溶剤としては、ケトン系溶剤が好ましく、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
本構成により、エージング工程でのショートの発生を低減し、初期及びリフロー後の漏れ電流特性を改善することができる理由は、以下の通りと考えられる。
通常、印加電圧を上げていくと、陽極酸化皮膜の最も脆弱な部分でショートが発生する。ところが、本発明のように、ポリイミドシリコーン層がこの脆弱部の皮膜表面(陽極箔に形成した場合)か、固体電解質を介した面(陰極箔に形成した場合)に形成されると、この脆弱部が覆われて、次に脆弱な部分でショートすることになるため、ショート電圧は上昇する。また、ポリイミドシリコーンは耐熱性が高いため、リフロー後のショート電圧も高くなる。
アルミニウム箔の表面にエッチング層および酸化皮膜層(化成電圧4V)が形成された陽極箔と、アルミニウム箔の表面にエッチング層が形成された陰極箔とを、セパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成し、修復化成を行った(リン酸二水素アンモニウム溶液、温度60℃)。なお、セパレータとしては、40μmの6−ナイロンのナノ繊維からなる不織布を用いた。
修復化成の後、このコンデンサ素子をポリイミドシリコーンの6wt%シクロヘキサノン溶液に浸漬し、引き上げた後、80℃で乾燥した後、170℃で1時間熱処理した。
続いて、このコンデンサ素子を、導電化された導電性ポリアニリンを含有する溶液を入れた容器内に浸漬し、陽極箔に電圧を印加した(3V)。その後、コンデンサ素子を溶液から引き出し、50℃で90分間熱処理して溶媒を除去した。この導電性ポリアニリンフィルムの形成工程を3回行った。なお、導電性ポリアニリン溶液としては、パラキシレンを溶媒とした2wt%の導電性ポリアニリン溶液を用いた。
続いて、酸化剤(P−トルエンスルホン酸第二鉄)とEDTモノマーの混合溶液(ブタノール溶液)に浸漬し、60℃で30分、150℃で60分の加熱重合を行い、導電性ポリマー層を形成した。
そして、このコンデンサ素子を有底筒状の外装ケース(アルミニウムケース)に挿入し、開口端部に封口ゴム(ブチルゴム)を装着して、加締め加工によって封止した。その後に、150℃、120分、3.5Vの電圧印加によってエージングを行い、固体電解コンデンサを形成した。
実施例1における導電性ポリアニリンフィルムの形成方法を変えたものであって、導電化されたポリアニリンを含有する溶液を、ノズルを用いてコンデンサ素子に含浸した後、コンデンサ素子を恒温槽内に入れ、電圧(3V)印加しながら加熱処理して溶媒を除去した。その他の条件及び工程は、実施例1と同様とした。
アルミニウム箔の表面にエッチング層および酸化皮膜層が形成された陽極箔と、アルミニウム箔の表面にエッチング層が形成された陰極箔とを、PET繊維を主成分として、PVAバインダーを15%含有したセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成し、修復化成を行った(リン酸二水素アンモニウム溶液、温度60℃)。その他の条件及び工程は、実施例1と同様とした。
実施例3における導電性ポリアニリンフィルムの形成方法を変えたものであって、導電化されたポリアニリンを含有する溶液を、ノズルを用いてコンデンサ素子に含浸した後、コンデンサ素子を恒温槽内に入れ、電圧(3V)印加しながら加熱処理して溶媒を除去した。その他の条件及び工程は、実施例3と同様とした。
コンデンサ素子を浸漬するポリイミドシリコーンのシクロヘキサノン溶液の濃度を0.5wt%とした。その他の条件及び工程は、実施例1と同様とした。
実施例5における導電性ポリアニリンフィルムの形成方法を変えたものであって、導電化されたポリアニリンを含有する溶液を、ノズルを用いてコンデンサ素子に含浸した後、コンデンサ素子を恒温槽内に入れ、電圧(3V)印加しながら加熱処理して溶媒を除去した。その他の条件及び工程は、実施例5と同様とした。
導電性ポリアニリンフィルムを形成せずに、コンデンサ素子形成後、重合工程を行った。その他の条件及び工程は、実施例1と同様とした。
上記の方法により得られた実施例及び従来例について、電気的特性を調べたところ表1に示すような結果が得られた。
なお、リフロー試験は、ピーク温度250℃、230℃以上40秒保持の鉛フリーリフローを行った後の漏れ電流を測定した。また、耐電圧の比較は、上記各実施例及び従来例のそれぞれにおいて、陽極箔の化成電圧を42Vにし、導電性ポリアニリンフィルム形成時における陽極箔への電圧印加を35Vとしたものを用いた。
また、導電性ポリアニリンフィルムの形成方法が異なる実施例1と実施例2とを比較すると、電圧印加しながら溶媒を除去した実施例2の方が、より良好な結果が得られた。
また、導電性ポリアニリンフィルムの形成方法が異なる実施例3と実施例4とを比較すると、電圧印加しながら溶媒を除去した実施例4の方が、より良好な結果が得られた。
また、導電性ポリアニリンフィルムの形成方法が異なる実施例5と実施例6とを比較すると、電圧印加しながら溶媒を除去した実施例6の方が、より良好な結果が得られた。
Claims (10)
- 誘電体酸化皮膜を形成した陽極電極体を有するコンデンサ素子の該陽極電極体上に、導電性ポリマーからなる固体電解質層を形成する固体電解コンデンサの製造方法において、
前記コンデンサ素子をポリイミドシリコーン溶液に浸漬して、電子をブロックする皮膜を形成する工程と、
前記誘電体酸化皮膜を形成した陽極電極体に、導電性ポリアニリン溶液を含浸し、この陽極電極体に電圧印加した後、溶媒除去して、導電性ポリアニリンフィルムを形成しつつ、この導電性ポリアニリンフィルムを前記誘電体酸化皮膜上に被着させる工程と、
を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 - 誘電体酸化皮膜を形成した陽極電極体を有するコンデンサ素子の該陽極電極体上に、導電性ポリマーからなる固体電解質層を形成する固体電解コンデンサの製造方法において、
前記コンデンサ素子をポリイミドシリコーン溶液に浸漬して、電子をブロックする皮膜を形成する工程と、
前記誘電体酸化皮膜を形成した陽極電極体に、導電性ポリアニリン溶液を含浸し、この陽極箔に電圧印加しながら溶媒除去して、導電性ポリアニリンフィルムを形成しつつ、この導電性ポリアニリンフィルムを前記誘電体酸化皮膜上に被着させる工程と、
を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記ポリイミドシリコーン溶液の濃度が、2.0wt%〜10wt%であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記ポリイミドシリコーン溶液の濃度が、0.05wt%〜2wt%であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記コンデンサ素子に、ビニル基を有する化合物を存在させたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記コンデンサ素子は、陽極電極体と陰極電極体とをセパレータを介して巻回して形成されたものであり、前記ビニル基を有する化合物が、前記セパレータに含有されていることを特徴とする請求項5に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記ビニル基を有する化合物が、ポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記導電性ポリアニリンフィルム上に、前記導電性ポリマーからなる電解質層を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記導電性ポリマーが、チオフェン誘導体の重合体であることを特徴とする請求項8に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記チオフェン誘導体が、3,4−エチレンジオキシチオフェンであることを特徴とする請求項9に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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