JP2008159941A - Method for manufacturing solid electrolytic capacitor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain low equivalent resistance (ESR) of a solid electrolytic capacitor, using a separator which is formed with cellulose as the main component. <P>SOLUTION: The method for manufacturing a solid electrolytic capacitor 1 includes processes of: repairing a cut end of an anode foil and oxide film of 2a of a capacitor element (S4: a first repair process); heating the capacitor element in a treatment bath in which a gas, such as inert gas, nitrogen gas, having poor reactivity is filled, at 210-420°C for 90 min (S5: heating process); repairing a cut end of an anode foil and oxide film 2a (S6: a second repair process); impregnating the capacitor element with an oxidizing agent (S7: oxidizing agent impregnating process); drying inside the whole exhaust bath at 160°C for 20 min (S8: drying process), impregnating the capacitor element with a monomer (S9: monomer impregnating process); and leaving it standing in the whole exhaust bath of the room temperature for 60 min, and heating in the entire exhaust bath at 230°C for 10 min, to subject the monomer (S10: chemical polymerization process) to chemical polymerization and forming PEDOT5. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体電解コンデンサの製造方法に関し、特に、導電性高分子からなる固体電解質を有する固体電解コンデンサの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor, and more particularly to a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor having a solid electrolyte made of a conductive polymer.

電解コンデンサは、アルミニウム、タンタルまたはニオブ等の弁作用金属からなり、多数のエッチングピットや微細孔が形成された陽極箔を有する。   The electrolytic capacitor is made of a valve metal such as aluminum, tantalum, or niobium, and has an anode foil in which a large number of etching pits and fine holes are formed.

特に、上記の陽極箔の表面には誘電体となる酸化皮膜が形成され、該酸化皮膜から電極が引き出されている。具体的には、酸化皮膜に電解質が接触しており、この電解質が、酸化皮膜からの電極の引き出しを行う真の陰極として機能する。ここで、この真の陰極としての電解質は、電解コンデンサの電気的特性に大きな影響を及ぼすことから、従来より、様々な種類の電解質が採用された電解コンデンサが提案されている。   In particular, an oxide film serving as a dielectric is formed on the surface of the anode foil, and an electrode is drawn from the oxide film. Specifically, the electrolyte is in contact with the oxide film, and this electrolyte functions as a true cathode that draws an electrode from the oxide film. Here, since the electrolyte as the true cathode has a great influence on the electric characteristics of the electrolytic capacitor, electrolytic capacitors employing various types of electrolytes have been proposed.

そのなかでも、固体電解コンデンサは、導電性を有する固体の電解質が用いられた電解コンデンサであり、電解質が液状であるものに比べて低温から高温に至るまでの広い温度領域、および高周波領域においてインピーダンス特性やESR特性に極めて優れている。   Among them, the solid electrolytic capacitor is an electrolytic capacitor using a solid electrolyte having conductivity, and has an impedance in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature and a high frequency range as compared with a liquid electrolyte. Excellent in properties and ESR characteristics.

かかる固体電解質としては、導電性高分子であるポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等が一般的に用いられている。   As such a solid electrolyte, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyethylenedioxythiophene (PEDOT) or the like, which is a conductive polymer, is generally used.

ところで、電気電子回路のデジタル化が進むに伴い、コンデンサの静電容量増加および小形化に対する要求が高まっているが、この相反する2つの要求を満たすことのできるコンデンサとして、巻回型の固体電解コンデンサがある。   By the way, with the progress of digitalization of electric and electronic circuits, there is an increasing demand for increase in capacitance and miniaturization of capacitors. As a capacitor that can satisfy these two conflicting requirements, a winding type solid electrolytic There is a capacitor.

上記の巻回型の固体電解コンデンサは、表面に酸化皮膜が形成された陽極箔と陰極箔とがセパレータを介して巻回され、陽極箔と陰極箔の間隙に導電性高分子からなる固体電解質が保持された構造を有し、電極面積を広く確保することができる。   The winding type solid electrolytic capacitor includes a solid electrolyte made of a conductive polymer in the gap between the anode foil and the cathode foil, in which an anode foil and a cathode foil having an oxide film formed on the surface are wound through a separator. Can be secured, and a large electrode area can be secured.

このような巻回型の固体電解質としてPEDOTを用いた固体電解コンデンサの製造方法としては、予めモノマーと酸化剤とドーパントの混合溶液を調合し、その後、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介し巻回して作製したコンデンサ素子を、前記混合溶液に浸漬してコンデンサ素子にモノマーと酸化剤とドーパントを含浸させる方法が提案されている。
また、コンデンサ素子をモノマー溶液に浸漬してコンデンサ素子にモノマーを含浸させ、その後、コンデンサ素子を酸化剤およびドーパントを含む溶液に浸漬してコンデンサ素子に酸化剤およびドーパントを含浸させる方法等も提案されている(特許文献1および2参照)。
As a method for producing a solid electrolytic capacitor using PEDOT as such a winding type solid electrolyte, a mixed solution of a monomer, an oxidant and a dopant is prepared in advance, and then the anode foil and the cathode foil are wound via a separator. A method has been proposed in which a capacitor element produced by rotating is immersed in the mixed solution so that the capacitor element is impregnated with a monomer, an oxidizing agent, and a dopant.
Also proposed is a method of immersing a capacitor element in a monomer solution to impregnate the capacitor element with a monomer, and then immersing the capacitor element in a solution containing an oxidant and a dopant to impregnate the capacitor element with an oxidant and a dopant. (See Patent Documents 1 and 2).

上記の他、コンデンサ素子に酸化剤およびドーパントを含浸させた後、モノマーを含浸させることも可能である。   In addition to the above, it is also possible to impregnate the capacitor element after impregnating the capacitor element with an oxidizing agent and a dopant.

特開平11−87178号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-87178 特開2001−196279号公報JP 2001-196279 A

このような固体電解コンデンサを製造する際には、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回して作製した、コンデンサ素子の陽極箔および陰極箔の表面に形成された酸化皮膜の欠陥を修復し、コンデンサ素子を加熱した後、再度、陽極箔および陰極箔の酸化皮膜の修復を行ってから、モノマー、酸化剤およびドーパントを含浸させる。   When manufacturing such a solid electrolytic capacitor, repair defects in the oxide film formed on the surface of the anode foil and the cathode foil of the capacitor element produced by winding the anode foil and the cathode foil through a separator. Then, after the capacitor element is heated, the oxide film of the anode foil and the cathode foil is repaired again, and then impregnated with the monomer, the oxidizing agent, and the dopant.

ここで、コンデンサ素子を加熱するのは、セルロースの繊維を蒸散させて細くし、セパレータの密度を小さくすることで固体電解コンデンサの等価直列抵抗(ESR)を低減させるためである。   Here, the reason why the capacitor element is heated is to reduce the equivalent series resistance (ESR) of the solid electrolytic capacitor by evaporating and thinning the cellulose fibers and reducing the density of the separator.

現在、市場では、デジタル関連機器の急速な進歩による精密な電子回路制御の発展に伴い、低ESRの固体電解コンデンサの要求が高まっている。このような要求に応えるためには、上記加熱温度を高くしてセパレータの密度をさらに小さくする必要がある。   Currently, the demand for low ESR solid electrolytic capacitors is increasing in the market with the development of precise electronic circuit control due to the rapid advancement of digital-related equipment. In order to meet such demands, it is necessary to increase the heating temperature to further reduce the density of the separator.

また、セルロースを主成分とするセパレータを用いた場合、セルロースと酸化剤とが反応するため、モノマーの化学重合が速やかに進行しなくなったり、重合反応にばらつきが生じて製造された固体電解コンデンサ素子のESR特性にばらつきが生じたりする虞れがある。   In addition, when a separator mainly composed of cellulose is used, since the cellulose and the oxidizing agent react with each other, the chemical polymerization of the monomer does not proceed rapidly, or the solid electrolytic capacitor element manufactured by causing variations in the polymerization reaction is produced. There is a risk that the ESR characteristics of the scatter will vary.

よって、セルロースと酸化剤との反応を抑制するためにも、上記加熱温度を高くしてセパレータの密度を低下させる必要がある。   Therefore, in order to suppress the reaction between cellulose and the oxidizing agent, it is necessary to increase the heating temperature to reduce the density of the separator.

しかしながら、コンデンサ素子の加熱温度を高くすると、セパレータの主成分であるセルロースは、酸化反応を同時に発生させながらセパレータの低密度化が進行するため、重合反応の阻害因子を完全に取り除くことができないと同時に、コンデンサ素子の巻き緩みが生じ易くなり、製造された固体電解コンデンサにエージングを行う際に、ショートパンクが発生する確率が高くなる等の問題が発生する。   However, when the heating temperature of the capacitor element is increased, cellulose, which is the main component of the separator, progresses in reducing the density of the separator while simultaneously generating an oxidation reaction. At the same time, loosening of the capacitor element is likely to occur, and problems such as a high probability of occurrence of short punctures occur when aging the manufactured solid electrolytic capacitor.

本発明の目的は、セルロースの酸化反応を発生させず効率的にセパレータの密度を小さくでき、それによってESRを小さくしつつ、エージングショートの発生率を小さくすることが可能な、セルロースを主成分とするセパレータを用いた、巻回型の固体電解コンデンサの製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to use cellulose as a main component, which can efficiently reduce the density of the separator without causing an oxidation reaction of cellulose, thereby reducing the rate of occurrence of aging shorts while reducing ESR. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a winding type solid electrolytic capacitor using a separator.

上記目的を達成するため、本発明は、表面に酸化皮膜が形成された陽極箔と陰極箔とを、セルロースを主成分とするセパレータを介して巻回したコンデンサ素子の上記セパレータに、導電性高分子からなる固体電解質を保持させる固体電解コンデンサの製造方法であって、
上記コンデンサ素子の上記陽極箔の酸化皮膜の欠陥を修復する第1修復工程と、上記コンデンサ素子を加熱する加熱工程と、上記コンデンサ素子の上記陽極箔の酸化皮膜の欠陥を再度修復する第2修復工程と、上記コンデンサ素子に酸化剤を含浸させる酸化剤含浸工程と、上記コンデンサ素子を乾燥させる乾燥工程と、上記コンデンサ素子にモノマーを含浸させるモノマー含浸工程と、上記モノマーを全排気炉または相当する処理槽内で化学重合させる化学重合工程と、を含み、上記加熱工程において、上記コンデンサ素子を不活性ガスを充填した処理槽内で加熱するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a separator having a high conductivity and an anode foil and a cathode foil each having an oxide film formed on the surface of the capacitor element wound by a cellulose-based separator. A method of manufacturing a solid electrolytic capacitor for holding a solid electrolyte composed of molecules,
A first repairing process for repairing defects in the oxide film of the anode foil of the capacitor element; a heating process for heating the capacitor element; and a second repair for repairing defects in the oxide film of the anode foil of the capacitor element again. An oxidizing agent impregnation step for impregnating the capacitor element with an oxidizing agent, a drying step for drying the capacitor element, a monomer impregnation step for impregnating the capacitor element with a monomer, and the monomer is fully exhausted or equivalent. A chemical polymerization step in which chemical polymerization is performed in a treatment tank, and in the heating step, the capacitor element is heated in a treatment tank filled with an inert gas.

上記のように、上記加熱工程において、反応性に乏しい不活性ガス等を用いるのは、以下の理由による。   As described above, the inert gas having poor reactivity is used in the heating step for the following reason.

セルロースを主体とするセパレータを熱処理すると、不可避的成分として存在する官能基(カルボキシル基等)の酸化反応による変性に伴い、アルデヒドやケトン等を含むタール等が生成される。このタール等は、後の重合反応において、酸化剤の効果を阻害するものであるため、良好な特性が得られない結果となる。従って、本発明においては、この酸化反応をさせないために「不活性ガス等の酸化反応性の乏しい気体」中で熱処理を行うものである。   When a separator mainly composed of cellulose is heat-treated, tars containing aldehydes, ketones, and the like are generated with the modification of functional groups (carboxyl groups, etc.) present as inevitable components by oxidation reaction. This tar or the like inhibits the effect of the oxidant in the subsequent polymerization reaction, and as a result, good characteristics cannot be obtained. Therefore, in the present invention, in order to prevent this oxidation reaction, the heat treatment is performed in “a gas having poor oxidation reactivity such as an inert gas”.

なお、上記不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムやネオンのうち少なくとも1種以上を例示することができる。   Examples of the inert gas include at least one of nitrogen, argon, helium and neon.

また、上記導電性高分子は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびポリエチレンジオキシチオフェンのうちの何れかである。   The conductive polymer is any one of polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyethylenedioxythiophene.

さらに、上記加熱工程における加熱温度は、210〜420℃が好ましい。   Furthermore, the heating temperature in the heating step is preferably 210 to 420 ° C.

加えて、上記加熱工程における加熱時間は、20〜180分が好ましい。   In addition, the heating time in the heating step is preferably 20 to 180 minutes.

セルロースを主成分とするセパレータを用いた巻回型の固体電解コンデンサを製造する際、不活性ガス等の反応性の乏しい気体を充填した処理槽内で加熱することにより、セルロースの酸化反応を抑制しながら、より高い加熱温度でセパレータ中のセルロースを十分に蒸散させ、セパレータを低密度化させることができる。   When manufacturing a wound-type solid electrolytic capacitor using a cellulose-based separator, the oxidation reaction of cellulose is suppressed by heating in a treatment tank filled with a gas with poor reactivity such as an inert gas. However, the cellulose in the separator can be sufficiently evaporated at a higher heating temperature to reduce the density of the separator.

しかしながら、このとき、セルロースの酸化反応が起こらないため、全量が蒸散することなく、かつ重合反応の阻害因子が無い。よって、ESRが小さく、エージングショートの発生率が小さい固体電解コンデンサを製造することができる。   However, since the oxidation reaction of cellulose does not occur at this time, the whole amount is not evaporated and there is no inhibitory factor for the polymerization reaction. Therefore, a solid electrolytic capacitor having a small ESR and a small occurrence rate of aging short can be manufactured.

以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構成を概略化して示す斜視図、図2は図1の固体電解コンデンサの積層構造を模式的に示す断面図である。   FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a laminated structure of the solid electrolytic capacitor of FIG.

図1に示すように、本実施の形態の固体電解コンデンサ1は、陽極箔2と陰極箔3とを備えており、これら陽極箔2と陰極箔3とをセパレータ4を介して巻回した構造を有する。すなわち、本実施の形態の固体電解コンデンサ1は、いわゆる巻回型の固体電解コンデンサである。   As shown in FIG. 1, the solid electrolytic capacitor 1 of the present embodiment includes an anode foil 2 and a cathode foil 3, and a structure in which the anode foil 2 and the cathode foil 3 are wound via a separator 4. Have That is, the solid electrolytic capacitor 1 of the present embodiment is a so-called winding type solid electrolytic capacitor.

陽極箔2は、アルミニウム等の弁作用金属で形成されている。この陽極箔2の表面は、図2に示すように、エッチング処理により粗面化されるとともに、陽極酸化による酸化皮膜2aが形成されている。また、陰極箔3も陽極箔2と同様にアルミニウム等で形成されており、その表面は粗面化されるとともに、熱処理等によって酸化皮膜3aが形成されている。   The anode foil 2 is made of a valve metal such as aluminum. As shown in FIG. 2, the surface of the anode foil 2 is roughened by an etching process, and an oxide film 2a is formed by anodic oxidation. Similarly to the anode foil 2, the cathode foil 3 is made of aluminum or the like, and its surface is roughened, and an oxide film 3a is formed by heat treatment or the like.

セパレータ4の両面には、導電性高分子からなる固体電解質であるPEDOT5が保持されている。つまり、陽極箔2および陰極箔3とセパレータ4との間にPEDOT5が挟持されている。   PEDOT 5 that is a solid electrolyte made of a conductive polymer is held on both surfaces of the separator 4. That is, PEDOT 5 is sandwiched between anode foil 2 and cathode foil 3 and separator 4.

上記の陽極箔2および陰極箔3からは、それぞれ陽極リード線6および陰極リード線7が引き出されている。   An anode lead wire 6 and a cathode lead wire 7 are drawn from the anode foil 2 and the cathode foil 3, respectively.

次に、本固体電解コンデンサ1の製造方法について図3を用いて説明する。   Next, the manufacturing method of this solid electrolytic capacitor 1 is demonstrated using FIG.

図3は固体電解コンデンサの製造方法をその工程順に示すフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing a solid electrolytic capacitor in the order of steps.

本固体電解コンデンサ1を製造するには、まず、陽極箔2および陰極箔3となるアルミニウム箔の表面にエッチング処理を施し、アルミニウム箔の表面を粗面化する(ステップS1)。   In order to manufacture the present solid electrolytic capacitor 1, first, the surface of the aluminum foil to be the anode foil 2 and the cathode foil 3 is subjected to an etching process to roughen the surface of the aluminum foil (step S1).

次に、化成処理を行い、粗面化された陽極箔用アルミニウム箔の表面に酸化皮膜を形成する(ステップS2)。   Next, a chemical conversion treatment is performed to form an oxide film on the surface of the roughened aluminum foil for anode foil (step S2).

次に、アルミニウム箔を切断することによって、略長方形の陽極箔2および陰極箔3を切り出し、それぞれ陽極リード線6および陰極リード線7を接続し、陽極箔2と陰極箔3との間にセパレータ4を配置して巻回する(ステップS3)。これにより、PEDOT5が形成されていないコンデンサ素子が形成される。因みに、上記セパレータは、セルロースを主成分としたものである。   Next, by cutting the aluminum foil, the substantially rectangular anode foil 2 and cathode foil 3 are cut out, the anode lead wire 6 and the cathode lead wire 7 are connected to each other, and a separator is provided between the anode foil 2 and the cathode foil 3. 4 is placed and wound (step S3). Thereby, a capacitor element in which PEDOT 5 is not formed is formed. Incidentally, the separator is mainly composed of cellulose.

上記のコンデンサ素子を、室温の15重量%のアジピン酸二アンモニウム水溶液中において、陽極箔2と陰極箔3との間に37Vの電圧を印加して1時間通電を行う(ステップS4(第1修復工程))。   The capacitor element is energized for 1 hour by applying a voltage of 37 V between the anode foil 2 and the cathode foil 3 in a 15 wt% diammonium adipate aqueous solution at room temperature (step S4 (first repair) Process)).

続いて、上記のコンデンサ素子を、窒素ガスを充填した熱処理槽内において210〜420℃で90分間加熱する(ステップS5(加熱工程))。これにより、セルロースが蒸散して細くなり、セパレータ4の密度が低下する。   Subsequently, the capacitor element is heated at 210 to 420 ° C. for 90 minutes in a heat treatment tank filled with nitrogen gas (step S5 (heating step)). Thereby, cellulose evaporates and becomes thin, and the density of the separator 4 falls.

ここで、コンデンサ素子の加熱を、窒素ガスを充填した処理槽内で行っており、セルロースの酸化反応を抑制しながら、より高い加熱温度でセパレータ中のセルロースを十分に蒸散させ、セパレータ4の密度を低下させることができる。   Here, the capacitor element is heated in a treatment tank filled with nitrogen gas, and while suppressing the oxidation reaction of cellulose, the cellulose in the separator is sufficiently evaporated at a higher heating temperature, and the density of the separator 4 is increased. Can be reduced.

このように、上記加熱工程において、コンデンサ素子の加熱温度をより高くすることができるので、コンデンサ素子の巻き緩みが生じにくい。   As described above, in the heating step, the heating temperature of the capacitor element can be further increased, so that the winding of the capacitor element is unlikely to occur.

その後、再度室温の15重量%のアジピン酸二アンモニウム水溶液中において、陽極箔2と陰極箔3との間に37Vの電圧を印加して1時間通電を行う(ステップS6(第2修復工程))。これにより、再度、陽極箔2の切り口および酸化皮膜2aの修復が行われる。   Thereafter, in a 15% by weight aqueous solution of diammonium adipate at room temperature again, a voltage of 37 V is applied between the anode foil 2 and the cathode foil 3 to conduct electricity for 1 hour (step S6 (second restoration process)). . Thereby, the cut end of the anode foil 2 and the oxide film 2a are repaired again.

次に、上記コンデンサ素子を、酸化剤とドーパントとを主成分とする混合溶液である、20重量%のp−トルエンスルホン酸第二鉄および20重量%のドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄が溶解したブタノール溶液に室温で30秒間浸漬し、コンデンサ素子に酸化剤およびドーパントを含浸させた後(ステップS7(酸化剤含浸工程))、160℃で20分間加熱して乾燥させる(ステップS8(全排気槽内での乾燥工程))。   Next, 20% by weight of ferric p-toluenesulfonate and 20% by weight of ferric dodecylbenzenesulfonate, which are mixed solutions mainly composed of an oxidizing agent and a dopant, were dissolved in the capacitor element. After immersing in a butanol solution at room temperature for 30 seconds and impregnating the capacitor element with an oxidant and a dopant (step S7 (oxidant impregnation step)), heating at 160 ° C. for 20 minutes to dry (step S8 (all exhaust tanks) In the drying process)).

続いて、上記のコンデンサ素子を、テトラヒドロフランとエチレンジオキシチオフェン(EDOT、モノマー)とを重量比1:1に調合した溶液に室温で10秒間浸漬し、コンデンサ素子にモノマーを含浸させた後(ステップS9(モノマー含浸工程))、室温の全排気槽内に60分間放置し、さらに、全排気槽内において230℃で10分間加熱し、モノマーを化学重合させる(ステップS10(化学重合工程))。これにより、コンデンサ素子にPEDOT5が形成され、本固体電解コンデンサ1が構成される。   Subsequently, the capacitor element is immersed in a solution prepared by mixing tetrahydrofuran and ethylenedioxythiophene (EDOT, monomer) at a weight ratio of 1: 1 at room temperature for 10 seconds, and the capacitor element is impregnated with the monomer (step) S9 (monomer impregnation step)), left in a whole exhaust tank at room temperature for 60 minutes, and further heated at 230 ° C. for 10 minutes in the whole exhaust tank to chemically polymerize the monomer (step S10 (chemical polymerization step)). Thereby, PEDOT 5 is formed in the capacitor element, and the solid electrolytic capacitor 1 is configured.

なお、本明細書中で「全排気槽」とは、槽内での反応気体の滞留を防ぐために積極的に排気を行い、常に新鮮な空気を吸気して、槽内に配置された物質の化学反応を速やかに進行させることができる槽を意味する。   In this specification, the term “all exhaust tank” means that the exhaust gas is actively exhausted in order to prevent the reaction gas from staying in the tank, and fresh air is always inhaled, so that the substance placed in the tank It means a tank that can promptly advance chemical reactions.

これに対し、通常用いられている「循環槽」とは、吸排気を全く行わないか、または最低限の吸排気のみ(稼働時に槽の扉を若干開く程度)を行い、槽内に配置された物質の化学反応により生じた反応気体を槽内に滞留させたまま、槽内の気体を循環(攪拌)させる槽を意味する。   On the other hand, the “circulation tank” that is usually used does not perform intake / exhaust at all or performs only a minimum of intake / exhaust (only the tank door is slightly opened during operation) and is placed in the tank. It means a tank in which the gas in the tank is circulated (stirred) while the reaction gas generated by the chemical reaction of the substance is retained in the tank.

また、「全排気炉」とは、積極的に熱処理を行うための「炉」を備えた「全排気槽」を意味する。   Further, the “all exhaust furnace” means an “all exhaust tank” equipped with a “furnace” for actively performing heat treatment.

そして、上記のように製造された固体電解コンデンサ1は、有底筒状の外装ケースに収納され、開口部がゴムパッキング等により密封される。   The solid electrolytic capacitor 1 manufactured as described above is housed in a bottomed cylindrical outer case, and the opening is sealed with rubber packing or the like.

その後、例えば、150℃の条件下で120分間定格電圧が印加されるエージングが行われる(ステップS11)。   Thereafter, for example, aging is performed in which the rated voltage is applied for 120 minutes under the condition of 150 ° C. (step S11).

ここで、上述した加熱工程において、コンデンサ素子を低い温度で加熱しているので、コンデンサ素子に巻き緩みが生じにくい。したがって、エージングを行う際にショートパンクが発生してしまう確率が低くなる。   Here, since the capacitor element is heated at a low temperature in the above-described heating step, the capacitor element is unlikely to loosen. Therefore, the probability that a short puncture will occur when aging is performed is reduced.

[実施例1〜10]
以上説明した製造方法により、本固体電解コンデンサ1を製造したときの、当該固体電解コンデンサ1の電気的特性(ESR、エージングショート発生率)の一例を表1に示す。ここで、上記加熱工程(S5)における加熱温度は、150〜420℃とし、加熱時間は90分とした。
[Examples 1 to 10]
Table 1 shows an example of electrical characteristics (ESR, aging short-circuit occurrence rate) of the solid electrolytic capacitor 1 when the solid electrolytic capacitor 1 is manufactured by the manufacturing method described above. Here, the heating temperature in the said heating process (S5) was 150-420 degreeC, and the heating time was 90 minutes.

(従来例1〜10)
また、表1には、これらの電気的特性と比較するため、加熱工程において、コンデンサ素子を窒素ガス充填熱処理槽内で加熱する代わりに、循環槽内において150〜420℃で90分間加熱し、固体電解コンデンサを製造した場合の電気特性を示している。
(Conventional Examples 1 to 10)
Also, in Table 1, in order to compare these electrical characteristics, in the heating step, instead of heating the capacitor element in a nitrogen gas-filled heat treatment tank, it was heated in a circulation tank at 150 to 420 ° C. for 90 minutes, The electric characteristic at the time of manufacturing a solid electrolytic capacitor is shown.

Figure 2008159941
Figure 2008159941

表1の結果から、本実施例3〜10では、従来例1〜10と比較してESR値、およびエージング時のショート発生率が小さくなっていることが分かる。   From the results of Table 1, it can be seen that in Examples 3-10, the ESR value and the short-circuit occurrence rate during aging are smaller than those in Conventional Examples 1-10.

つまり、コンデンサ素子を加熱する上記加熱工程において、不活性ガス等(本実施例では窒素ガス)の反応性の乏しい気体を充填した処理槽内で210〜420℃でコンデンサ素子を加熱することにより、循環槽内で210〜420℃で加熱する場合と比べて、コンデンサ素子の巻き緩みが抑えられ、ESR、エージングショート発生率が小さい固体電解コンデンサ1を製造することができることが分かる。   That is, in the heating step for heating the capacitor element, by heating the capacitor element at 210 to 420 ° C. in a treatment tank filled with a gas having poor reactivity such as an inert gas (nitrogen gas in this embodiment), Compared with the case where it heats at 210-420 degreeC in a circulation tank, it turns out that the winding looseness of a capacitor | condenser element is suppressed and the solid electrolytic capacitor 1 with a small incidence rate of ESR and an aging short can be manufactured.

加熱温度が210℃未満では、セパレータの密度が十分小さくならないため、好ましくない。また、加熱温度が420℃を超えると、誘電体皮膜の性状が変化してしまい、他の特性低下を引き起こすため、好ましくない。
そして、加熱時間は、20〜180分が望ましい。20分未満では加熱温度を上げても効果がなく、180分を超えてもさらなる特性向上が見られない。
When the heating temperature is less than 210 ° C., the density of the separator is not sufficiently reduced, which is not preferable. On the other hand, when the heating temperature exceeds 420 ° C., the properties of the dielectric film change and other characteristics are deteriorated.
The heating time is preferably 20 to 180 minutes. If it is less than 20 minutes, even if it raises heating temperature, it will not be effective, and if it exceeds 180 minutes, the further characteristic improvement will not be seen.

なお、本発明は、上述の実施の形態(実施例1〜10を含む)に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment (including Examples 1 to 10).

例えば、本実施の形態では、導電性高分子としてPEDOTを用いて本固体電解コンデンサ1を製造したが、この他、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等、PEDOT以外の導電性高分子を用いて本固体電解コンデンサを製造してもよい。   For example, in the present embodiment, the present solid electrolytic capacitor 1 is manufactured using PEDOT as a conductive polymer, but in addition to this, the present solid electrolysis is performed using a conductive polymer other than PEDOT, such as polyaniline, polypyrrole, and polythiophene. A capacitor may be manufactured.

また、本実施の形態では、酸化剤を全排気槽において乾燥させたが、全排気槽と同等のものであれば、他の処理槽、すなわち、全排気炉で酸化剤の乾燥を行ってもよい。また、これらを併用することもできる。   Further, in this embodiment, the oxidant is dried in the entire exhaust tank. However, as long as it is equivalent to the entire exhaust tank, the oxidant may be dried in another processing tank, that is, the entire exhaust furnace. Good. Moreover, these can also be used together.

さらに、本実施の形態では、陽極箔にエッチング処理を行った後、陽極酸化にて酸化皮膜を形成したものを用いたが、弁金属や弁金属の酸化物を蒸着して粗面化した後、陽極酸化による酸化皮膜を形成した陽極箔を用いてもよい。   Furthermore, in this embodiment, after performing an etching process on the anode foil, an oxide film formed by anodic oxidation was used, but after the valve metal or the valve metal oxide was deposited and roughened Alternatively, an anode foil having an oxide film formed by anodization may be used.

加えて、陰極箔に弁金属、弁金属窒化物、弁金属炭化物を蒸着したものや、弁金属に炭素を塗布または蒸着したものを用いてもよい。   In addition, a cathode foil with a valve metal, a valve metal nitride, or a valve metal carbide vapor-deposited, or a valve metal with carbon applied or vapor-deposited may be used.

その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の変更および修正を加え得ることは勿論である。   In addition, it goes without saying that various changes and modifications within the scope of the claims attached to this specification can be made.

本発明では、セルロースの酸化反応を発生させず、効率的にセパレータの密度を小さくでき、それによってESRを小さくしつつ、エージングショートの発生率を小さくすることが可能であるゆえ、セルロースを主成分とするセパレータを用いた、巻回型の固体電解コンデンサの製造方法として有用である。   In the present invention, since the density of the separator can be efficiently reduced without generating an oxidation reaction of cellulose, thereby reducing the ESR and reducing the occurrence rate of aging short, cellulose is the main component. It is useful as a manufacturing method of a winding type solid electrolytic capacitor using the separator.

本発明の実施の形態に係る固体電解コンデンサの構成を概略化して示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a configuration of a solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention. 図1の固体電解コンデンサの積層構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the laminated structure of the solid electrolytic capacitor of FIG. 固体電解コンデンサの製造方法を工程順に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of a solid electrolytic capacitor in order of a process.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体電解コンデンサ
2 陽極箔
2a 酸化皮膜
3 陰極箔
3a 酸化皮膜
4 セパレータ
5 PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)
6 陽極リード線
7 陰極リード線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid electrolytic capacitor 2 Anode foil 2a Oxide film 3 Cathode foil 3a Oxide film 4 Separator 5 PEDOT (polyethylene dioxythiophene)
6 Anode lead wire 7 Cathode lead wire

Claims (4)

表面に酸化皮膜が形成された陽極箔と陰極箔とを、セルロースを主成分とするセパレータを介して巻回したコンデンサ素子の上記セパレータに、導電性高分子からなる固体電解質を保持させる固体電解コンデンサの製造方法であって、
上記コンデンサ素子の上記陽極箔の酸化皮膜の欠陥を修復する第1修復工程と、
上記コンデンサ素子を加熱する加熱工程と、
上記コンデンサ素子の上記陽極箔の酸化皮膜の欠陥を再度修復する第2修復工程と、
上記コンデンサ素子に酸化剤を含浸させる酸化剤含浸工程と、
上記コンデンサ素子を乾燥させる乾燥工程と、
上記コンデンサ素子にモノマーを含浸させるモノマー含浸工程と、
上記モノマーを全排気炉または相当する処理槽内で化学重合させる化学重合工程と、を含み、
上記加熱工程において、上記コンデンサ素子を不活性ガスを充填した処理槽内で加熱することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
A solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte made of a conductive polymer is held on the separator of a capacitor element in which an anode foil and a cathode foil each having an oxide film formed thereon are wound through a separator mainly composed of cellulose. A manufacturing method of
A first repairing step for repairing defects in the oxide film of the anode foil of the capacitor element;
A heating step of heating the capacitor element;
A second repairing step for repairing a defect of the oxide film of the anode foil of the capacitor element again;
An oxidizing agent impregnation step of impregnating the capacitor element with an oxidizing agent;
A drying step of drying the capacitor element;
A monomer impregnation step of impregnating the capacitor element with a monomer;
A chemical polymerization step of chemically polymerizing the monomer in a full exhaust furnace or a corresponding treatment tank,
In the heating step, the capacitor element is heated in a treatment tank filled with an inert gas.
上記不活性ガスが、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオンのうち少なくとも1種以上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の製造方法。   2. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the inert gas is at least one of nitrogen, argon, helium, and neon. 上記導電性高分子は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびポリエチレンジオキシチオフェンのうちの何れかであることを特徴とする請求項1または2に記載の固体電解コンデンサの製造方法。   The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the conductive polymer is any one of polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyethylenedioxythiophene. 上記加熱工程における加熱温度は、210〜420℃であることを特徴とする請求項1〜3に記載の固体電解コンデンサの製造方法。   The method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the heating temperature in the heating step is 210 to 420 ° C. 5.
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