JP2009252913A - Method of manufacturing solid electrolytic capacitor - Google Patents

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大輔 小野
Akihiro Matsuda
晃啓 松田
Takahiro Umehara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a solid electrolytic capacitor by which the solid electrolytic capacitor with good electrical characteristic can be manufactured by controlling a polymerization speed of oxidant and monomer. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the solid electrolytic capacitor comprises the steps of forming a capacitive element with a positive electrode, in which an anode oxidation coating is formed on a front surface thereof (S1 to S4); impregnating the oxidant and the monomer into the capacitive element in a cooling atmosphere, in the order (S5, S6); and forming a solid electrolyte consisting of a conductive polymer on the anode oxidation coating, by carrying out a chemical polymerization of the oxidant and the monomer (S7). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体電解コンデンサの製造方法であって、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.

電解コンデンサのコンデンサ素子は、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、表面に多数のエッチングピットや微細孔が形成された陽極体(陽極箔または焼結体)を有する。さらに、陽極体の表面には誘電体となる酸化皮膜、即ち陽極酸化皮膜が形成されており、この陽極酸化皮膜からは、リード線等により電極が引き出されている。また、陽極酸化皮膜上には電解質が接触しており、この電解質が、陽極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特性に大きな影響を及ぼすことから、従来から、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。
A capacitor element of an electrolytic capacitor is made of a valve metal such as aluminum, tantalum, or niobium, and has an anode body (anode foil or sintered body) having a large number of etching pits and fine holes formed on the surface. Furthermore, an oxide film serving as a dielectric, that is, an anodic oxide film is formed on the surface of the anode body, and electrodes are drawn from the anodic oxide film by lead wires or the like. In addition, an electrolyte is in contact with the anodic oxide film, and this electrolyte functions as a true cathode for drawing an electrode from the anodic oxide film.
Here, since the electrolyte as the true cathode has a great influence on the electrical characteristics of the electrolytic capacitor, electrolytic capacitors employing various types of electrolytes have been proposed conventionally.

上述の電解コンデンサの中でも、高周波領域でインピーダンス特性が劣るイオン電導性を有する液体状の電解質の代わりに、優れた電子伝導性を有する固体状の電解質を用いた固体電解コンデンサがある。この固体電解コンデンサの固体電解質を形成するため、コンデンサ素子に酸化剤およびモノマーを含浸させる含浸工程がある。例えば、特許文献1〜4に記載されている固体電解コンデンサの製造方法のように、この含浸方法には、あらかじめ酸化剤とモノマーとの混合液を作製し、作製した混合液にコンデンサ素子を浸漬する方法、コンデンサ素子に酸化剤を含浸させた後、モノマーを含浸させる方法、コンデンサ素子にモノマーを含浸させた後、酸化剤を含浸させる方法、などが知られている。   Among the above-described electrolytic capacitors, there is a solid electrolytic capacitor using a solid electrolyte having excellent electronic conductivity instead of a liquid electrolyte having ionic conductivity having poor impedance characteristics in a high frequency region. In order to form the solid electrolyte of the solid electrolytic capacitor, there is an impregnation step in which the capacitor element is impregnated with an oxidizing agent and a monomer. For example, as in the solid electrolytic capacitor manufacturing methods described in Patent Documents 1 to 4, this impregnation method involves preparing a liquid mixture of an oxidant and a monomer in advance and immersing the capacitor element in the prepared liquid mixture. For example, a method of impregnating a capacitor element with an oxidant and then impregnating with a monomer, and a method of impregnating a capacitor element with a monomer and then impregnating with an oxidant are known.

さらに、コンデンサ素子に含浸させる酸化剤およびモノマーの量が、コンデンサ製品の電気的特性に大きな影響を与えることが知られており、特許文献5に記載の固体電解コンデンサの製造方法では、コンデンサ素子への酸化剤の含浸量を調整して電気的特性の良好な固体電解コンデンサを作製している。   Furthermore, it is known that the amount of oxidant and monomer impregnated in the capacitor element has a great influence on the electrical characteristics of the capacitor product. In the method of manufacturing a solid electrolytic capacitor described in Patent Document 5, the capacitor element The solid electrolytic capacitor having good electrical characteristics is manufactured by adjusting the amount of the oxidant impregnated.

特開2003−272953号公報JP 2003-272953 A 特開平10−340830号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-340830 特開平10−12497公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-12497 特開平6−314639公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-314639 特開2001−102254号公報JP 2001-102254 A

しかしながら、特許文献1〜5に記載の固体電解コンデンサの製造方法では、含浸工程が室温中、例えば常温(25℃)で行われるが、常温でも重合反応が進むため、その後の加熱による重合工程で、コンデンサ素子内に含浸された酸化剤とモノマーとの重合反応速度が急激に高まり、各部の重合速度が制御できない。そのため、例えば、一部の重合反応がコンデンサ素子内の箔の表面、即ちエッチングピットの入り口付近で急速に進行してしまった場合、エッチングピットの細部にまで十分な固体電解質層を形成することができない。その結果、固体電解質層が陽極酸化皮膜の特性を引き出す真の陰極としての役割を十分に果たすことができず、電気的特性の良好な固体電解コンデンサを製造することができない問題がある。   However, in the method for producing a solid electrolytic capacitor described in Patent Documents 1 to 5, the impregnation step is performed at room temperature, for example, at room temperature (25 ° C.). However, since the polymerization reaction proceeds even at room temperature, The polymerization reaction rate between the oxidant impregnated in the capacitor element and the monomer increases rapidly, and the polymerization rate of each part cannot be controlled. Therefore, for example, when a part of the polymerization reaction proceeds rapidly on the surface of the foil in the capacitor element, that is, near the entrance of the etching pit, a sufficient solid electrolyte layer can be formed to the details of the etching pit. Can not. As a result, there is a problem that the solid electrolyte layer cannot sufficiently fulfill the role as a true cathode for extracting the characteristics of the anodic oxide film, and a solid electrolytic capacitor having good electrical characteristics cannot be manufactured.

そこで、本発明の目的は、酸化剤とモノマーとの重合速度を制御し、特にエッチングピットの細部で固体電解質層を形成してから、コンデンサ素子外部に固体電解質層を形成することで、電気的特性が良好な固体電解コンデンサの製造方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to control the polymerization rate of the oxidant and the monomer, and in particular, by forming the solid electrolyte layer in the details of the etching pit and then forming the solid electrolyte layer outside the capacitor element, The object is to provide a method for producing a solid electrolytic capacitor having good characteristics.

上記目的を達成するための第1の発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、表面に陽極酸化皮膜が形成された陽極体を有するコンデンサ素子に、酸化剤を含浸した後、冷却雰囲気中でモノマーを滴下により含浸させ、化学重合させることにより、陽極酸化皮膜上に導電性高分子からなる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である。   According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a method for producing a solid electrolytic capacitor, comprising impregnating a capacitor element having an anode body having an anodized film formed on the surface thereof with an oxidizing agent, and then in a cooling atmosphere A solid electrolyte made of a conductive polymer is formed on the anodized film by impregnating with a drop and chemically polymerizing the solid electrolytic capacitor.

第1の発明によれば、酸化剤含浸後のコンデンサ素子に、冷却雰囲気中でモノマーを含浸する。この際、モノマーを滴下してコンデンサ素子に含浸後、加熱して重合を完了させることにより、モノマーがコンデンサ素子内の箔のエッチングピットの細部にまで入りながら重合がゆっくりと行われるため、十分かつ均一な固体電解質を形成した後、重合反応を完了させることが可能になる。その結果、常温(25℃)で含浸後、加熱して重合を行うよりも、より電気的特性(静電容量、等価直列抵抗など)が良好な固体電解コンデンサを製造することができる。   According to the first invention, the capacitor element after impregnation with the oxidizing agent is impregnated with the monomer in a cooling atmosphere. At this time, the monomer is dropped and impregnated into the capacitor element, and then heated to complete the polymerization, so that the monomer slowly enters the details of the etching pits of the foil in the capacitor element. After forming a uniform solid electrolyte, the polymerization reaction can be completed. As a result, it is possible to produce a solid electrolytic capacitor having better electrical characteristics (capacitance, equivalent series resistance, etc.) than impregnation at room temperature (25 ° C.) and then polymerization by heating.

さらに、第2の発明に係る固体電解コンデンサの製造方法における含浸工程の冷却雰囲気は、−80〜0℃である。   Furthermore, the cooling atmosphere of the impregnation step in the method for producing a solid electrolytic capacitor according to the second invention is −80 to 0 ° C.

第2の発明によれば、−80〜0℃の冷却雰囲気中で含浸を行うと、電気的特性が良好な固体電解コンデンサを製造することができる。   According to the second invention, when impregnation is performed in a cooling atmosphere of −80 to 0 ° C., a solid electrolytic capacitor having good electrical characteristics can be manufactured.

また、第3の発明に係る固体電解コンデンサの製造方法における酸化剤は、p−トルエンスルホン酸第二鉄塩、ナフタレンスルホン酸第二鉄塩、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸第二鉄塩およびドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄塩の何れか1種または2種以上の混合物であってよい。   Further, the oxidizing agent in the method for producing a solid electrolytic capacitor according to the third invention includes p-toluenesulfonic acid ferric salt, naphthalenesulfonic acid ferric salt, triisopropylnaphthalenesulfonic acid ferric salt, and dodecylbenzenesulfone. Any one or a mixture of two or more of ferric acid salts may be used.

また、第4の発明に係る固体電解コンデンサの製造方法におけるモノマーは、アニリン、ピロール、チオフェンおよびこれらの誘導体の何れか1種であってよい。   Further, the monomer in the method for producing a solid electrolytic capacitor according to the fourth invention may be any one of aniline, pyrrole, thiophene and derivatives thereof.

さらに、第5の発明に係る固体電解コンデンサの製造方法におけるモノマーがチオフェンの場合、そのチオフェンの誘導体は、エチレンジオキシチオフェンであってよい。   Furthermore, when the monomer in the method for producing a solid electrolytic capacitor according to the fifth invention is thiophene, the thiophene derivative may be ethylenedioxythiophene.

第3〜第5の発明による物質を材料に用いると、より電気的特性が良好な固体電解コンデンサを製造することができる。   When the substances according to the third to fifth inventions are used as materials, a solid electrolytic capacitor having better electrical characteristics can be manufactured.

本発明によれば、常温(25℃)で含浸後、加熱して重合を行うよりも、より電気的特性(静電容量、等価直列抵抗など)が良好な固体電解コンデンサを製造することができる。   According to the present invention, it is possible to produce a solid electrolytic capacitor having better electrical characteristics (capacitance, equivalent series resistance, etc.) than impregnation at room temperature (25 ° C.) and then polymerization by heating. .

本発明の実施の形態を図1〜図3および表1、表2に基づいて以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 and Tables 1 and 2.

[固体電解コンデンサの構造]
本実施の形態における製造方法により製造した固体電解コンデンサ1について、図1を用いて説明する。図1は、固体電解コンデンサ1が有するコンデンサ素子6の分解斜視図である。コンデンサ素子6は、陽極箔2と陰極箔3とセパレータ4とにより構成されている。また、陽極箔2と陰極箔3からは、図示しないリードタブが接続され、リードタブを介して陽極箔2および陰極箔3からリード線5がそれぞれ引き出されている。
[Structure of solid electrolytic capacitor]
A solid electrolytic capacitor 1 manufactured by the manufacturing method in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an exploded perspective view of a capacitor element 6 included in the solid electrolytic capacitor 1. The capacitor element 6 includes an anode foil 2, a cathode foil 3, and a separator 4. Further, lead tabs (not shown) are connected from the anode foil 2 and the cathode foil 3, and lead wires 5 are drawn from the anode foil 2 and the cathode foil 3 through the lead tabs, respectively.

コンデンサ素子6は、陽極箔2と陰極箔3とを、セパレータ4を間に挟むようにして巻回して形成されている。また、コンデンサ素子6は、酸化剤およびモノマーが順に含浸されており、冷却雰囲気中で酸化剤とモノマーとが化学重合されることで、後述する陽極酸化皮膜2a上に導電性高分子からなる固体電解質が均一に形成されている。   The capacitor element 6 is formed by winding the anode foil 2 and the cathode foil 3 with the separator 4 interposed therebetween. Capacitor element 6 is impregnated with an oxidant and a monomer in order, and the oxidant and the monomer are chemically polymerized in a cooling atmosphere, so that a solid made of a conductive polymer is formed on an anodic oxide film 2a described later. The electrolyte is uniformly formed.

また、図2は、固体電解コンデンサ1の積層構造の概略図である。陽極箔2は、アルミニウムなどの弁作用金属で形成されている。図2に示すように、陽極箔2の表面は、エッチング処理により粗面化(エッチングピット形成)されており、さらに、陽極酸化(化成)による陽極酸化皮膜2aが形成されている。   FIG. 2 is a schematic diagram of the laminated structure of the solid electrolytic capacitor 1. The anode foil 2 is formed of a valve metal such as aluminum. As shown in FIG. 2, the surface of the anode foil 2 is roughened (etching pit formation) by an etching process, and an anodized film 2a is formed by anodic oxidation (chemical conversion).

陰極箔3は、陽極箔2と同様にアルミニウムなどの弁作用金属で形成されており、陰極箔3の表面は、粗面化(エッチングピット形成)されるとともに自然酸化皮膜3aが形成されている。   The cathode foil 3 is formed of a valve metal such as aluminum like the anode foil 2, and the surface of the cathode foil 3 is roughened (etching pits formed) and a natural oxide film 3a is formed. .

また、セパレータ4は、絶縁性を有する帯状を有しており、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7が保持されている。即ち、陽極箔2の陽極酸化皮膜2aおよび陰極箔3の自然酸化皮膜3aとセパレータ4との間に固体電解質7が狭持されている。なお、固体電解質7を構成する導電性高分子は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)などが使用され、これらは酸化剤とモノマーとの化学重合により生成される。   The separator 4 has a strip shape having insulating properties, and a solid electrolyte 7 made of a conductive polymer is held on both surfaces of the separator 4. That is, the solid electrolyte 7 is sandwiched between the anodic oxide film 2 a of the anode foil 2 and the natural oxide film 3 a of the cathode foil 3 and the separator 4. In addition, polyaniline, polypyrrole, polyethylenedioxythiophene (PEDOT), etc. are used for the conductive polymer which comprises the solid electrolyte 7, These are produced | generated by the chemical polymerization of an oxidizing agent and a monomer.

[固体電解コンデンサの製造方法]
次に、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。図3は、固体電解コンデンサ1の製造方法を示す工程フロー図である。先ず、電極の実効表面積を大きくするために、陽極箔2および陰極箔3にエッチング処理を施して表面を粗面化する(S1)。さらに、粗面化された陽極箔2の表面に化成処理を施して陽極酸化皮膜2aを形成し、粗面化された陰極箔3の表面には、自然酸化皮膜3aを形成する(S2)。
なお、陰極箔3の表面には、チタン、窒化チタン、炭化チタン、カーボン等を蒸着や塗布にて形成してもよい。
次に、陽極酸化皮膜2aが形成された陽極箔2および自然酸化皮膜3aが形成された陰極箔3を所定の寸法に裁断し、それぞれにリードタブを介してリード線5を接続するとともに、これら陽極箔2と陰極箔3とをセパレータ4を介して巻回する(S3)。その後、アジピン酸アンモニウム水溶液中で、電圧を印加して素子化成(切り口化成)を行い、セパレータ4の炭化処理を施して、円筒形のコンデンサ素子6を作製する(S4)。
[Method of manufacturing solid electrolytic capacitor]
Next, the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor 1 is demonstrated using FIG. FIG. 3 is a process flow diagram showing a method for manufacturing the solid electrolytic capacitor 1. First, in order to increase the effective surface area of the electrode, the anode foil 2 and the cathode foil 3 are etched to roughen the surface (S1). Further, the surface of the roughened anode foil 2 is subjected to chemical conversion treatment to form an anodic oxide film 2a, and the natural oxide film 3a is formed on the roughened surface of the cathode foil 3 (S2).
Note that titanium, titanium nitride, titanium carbide, carbon, or the like may be formed on the surface of the cathode foil 3 by vapor deposition or coating.
Next, the anode foil 2 on which the anodic oxide film 2a is formed and the cathode foil 3 on which the natural oxide film 3a is formed are cut into predetermined dimensions, and lead wires 5 are connected to the anode foil 2 through lead tabs, respectively. The foil 2 and the cathode foil 3 are wound through the separator 4 (S3). Thereafter, in the ammonium adipate aqueous solution, a voltage is applied to perform element formation (cut formation), and the separator 4 is carbonized to produce a cylindrical capacitor element 6 (S4).

S4において、コンデンサ素子6を作製すると、作製したコンデンサ素子6を酸化剤に浸漬することにより、コンデンサ素子6に酸化剤を含浸させる(S5)。次に、酸化剤を含浸させたコンデンサ素子6に、−80〜0℃の冷却雰囲気中において、モノマー溶液を滴下して含浸させる(S6)。ここで、S5およびS6の工程を含浸工程といい、この含浸工程において、コンデンサ素子6に酸化剤を含浸させた後、上記温度の冷却雰囲気中でモノマーを滴下することにより、コンデンサ素子内の箔のエッチングピットの細部にまで十分かつ均一なポリマーを形成することが可能になる。   In S4, when the capacitor element 6 is manufactured, the capacitor element 6 is impregnated with the oxidizing agent by immersing the manufactured capacitor element 6 in the oxidizing agent (S5). Next, the capacitor element 6 impregnated with the oxidizing agent is dropped and impregnated with the monomer solution in a cooling atmosphere of −80 to 0 ° C. (S6). Here, the steps S5 and S6 are referred to as an impregnation step. In this impregnation step, the capacitor element 6 is impregnated with an oxidant, and then a monomer is dropped in a cooling atmosphere at the above temperature, whereby a foil in the capacitor element is obtained. It becomes possible to form a polymer that is sufficiently and uniform up to the details of the etching pits.

次に、上述のS5およびS6の含浸工程を行い、コンデンサ素子6を加熱することにより酸化剤およびモノマーがさらに化学重合し、陽極箔2の陽極酸化皮膜2aおよび陰極箔3の自然酸化皮膜3aとセパレータ4との間に導電性高分子からなる固体電解質7を形成する(S7)。次に、円筒形のコンデンサ素子6を図示しない有底筒状の外装ケースに収納し、図示しない封ロゴム等により開口部を密封して固体電解コンデンサ1の形状に組み立てる(S8)。最後にエージング処理を行い(S9)、固体電解コンデンサ1の完成となる。   Next, the impregnation step of S5 and S6 described above is performed, and the oxidant and the monomer are further chemically polymerized by heating the capacitor element 6, and the anodic oxide film 2a of the anode foil 2 and the natural oxide film 3a of the cathode foil 3 A solid electrolyte 7 made of a conductive polymer is formed between the separator 4 (S7). Next, the cylindrical capacitor element 6 is housed in a bottomed cylindrical outer case (not shown), and the opening is sealed with a sealing rubber (not shown) and assembled into the shape of the solid electrolytic capacitor 1 (S8). Finally, an aging process is performed (S9), and the solid electrolytic capacitor 1 is completed.

上述した固体電解コンデンサ1の製造方法における含浸工程において、モノマー溶液を滴下して含浸する際の冷却雰囲気の温度を変化させた場合に、固体電解コンデンサ1の電気的特性が変化する様子を表1および表2を用いて説明する。なお、以下に説明する実施例1〜7および比較例は、モノマー溶液を滴下して含浸する際の冷却雰囲気の温度のみが異なり、その他の工程は全て同じである。   Table 1 shows how the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitor 1 change when the temperature of the cooling atmosphere when the monomer solution is dropped and impregnated in the impregnation step in the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor 1 is changed. This will be described with reference to Table 2. Note that Examples 1 to 7 and Comparative Examples described below differ only in the temperature of the cooling atmosphere when the monomer solution is dropped and impregnated, and the other steps are the same.

[実施例1]
実施例1は、含浸工程において、コンデンサ素子6に酸化剤としてp−トルエンスルホン酸第二鉄塩を溶媒で溶解させた溶液を含浸した後引き上げ、−60℃の冷却雰囲気中でモノマー溶液を滴下した。さらに、コンデンサ素子6を60℃で60分間加熱し、化学重合により導電性高分子であるPEDOTを生成し、固体電解質7を形成した。(以下、実施例1の製造方法によって製造された固体電解コンデンサ1を単に、実施例1による固体電解コンデンサ1と呼称する。)
[Example 1]
In Example 1, in the impregnation step, the capacitor element 6 was impregnated with a solution prepared by dissolving ferric salt of p-toluenesulfonic acid as a oxidant in a solvent, and then pulled up, and the monomer solution was dropped in a cooling atmosphere at −60 ° C. did. Furthermore, the capacitor element 6 was heated at 60 ° C. for 60 minutes to produce PEDOT as a conductive polymer by chemical polymerization, and the solid electrolyte 7 was formed. (Hereinafter, the solid electrolytic capacitor 1 manufactured by the manufacturing method of Example 1 is simply referred to as the solid electrolytic capacitor 1 of Example 1.)

[比較例]
次に、比較例は、実施例1と同様に含浸工程において、コンデンサ素子6に酸化剤としてp−トルエンスルホン酸第二鉄塩を溶媒で溶解させた溶液を含浸した。その後、比較例では、室温中の常温(25℃)でモノマー溶液を滴下した。次に、実施例1と同様にコンデンサ素子6を60℃で60分間加熱し、化学重合により導電性高分子であるPEDOTを生成し、固体電解質7を形成した。(以下、比較例の製造方法によって製造された固体電解コンデンサ1を単に、比較例による固体電解コンデンサ1と呼称する。)
[Comparative example]
Next, in the impregnation process, the comparative example impregnated the capacitor element 6 with a solution in which p-toluenesulfonic acid ferric salt was dissolved in a solvent as an oxidizing agent in the impregnation step as in Example 1. Thereafter, in the comparative example, the monomer solution was dropped at room temperature (25 ° C.) in room temperature. Next, the capacitor element 6 was heated at 60 ° C. for 60 minutes in the same manner as in Example 1 to produce PEDOT as a conductive polymer by chemical polymerization, and the solid electrolyte 7 was formed. (Hereinafter, the solid electrolytic capacitor 1 manufactured by the manufacturing method of the comparative example is simply referred to as the solid electrolytic capacitor 1 of the comparative example.)

以上の実施例1および比較例による固体電解コンデンサ1の電気的特性(静電容量、等価直列抵抗および漏れ電流)を測定した結果を比較した一覧表を表1に示す。ここで、静電容量(Cap)とは、コンデンサが電荷を蓄えられる容量であり、値が大きい程優れている。また、等価直列抵抗(ESR)とは、コンデンサに交流信号を流した時の損失抵抗およびリアクタンスの等価直列抵抗値を表し、理想コンデンサの等価直列抵抗(ESR)は0Ωとなる。
従って等価直列抵抗(ESR)は、値が小さい程優れている。漏れ電流(LC)とは、絶縁物に電圧を印加したときに流れる電流を言い、絶縁されている部分に電流が流れてしまうと、消費電力が大きくなり、発熱量も増えてコンデンサが焼損したり、回路を傷めやすくなってしまう。そのため、コンデンサの理想の漏れ電流(LC)は0Aであり、この値が小さい程優れている。なお、本実施の形態の固体電解コンデンサ1の漏れ電流(LC)の規格値は、上限値を960μAとしている。
Table 1 shows a list comparing the results of measuring the electrical characteristics (capacitance, equivalent series resistance, and leakage current) of the solid electrolytic capacitor 1 according to Example 1 and the comparative example. Here, the capacitance (Cap) is a capacitance in which the capacitor can store electric charge, and the larger the value, the better. The equivalent series resistance (ESR) represents the equivalent series resistance value of loss resistance and reactance when an AC signal is passed through the capacitor, and the equivalent series resistance (ESR) of the ideal capacitor is 0Ω.
Therefore, the equivalent series resistance (ESR) is better as the value is smaller. Leakage current (LC) refers to the current that flows when a voltage is applied to an insulator. If a current flows through an insulated part, the power consumption increases, the amount of heat generation increases, and the capacitor burns out. Or damage the circuit. Therefore, the ideal leakage current (LC) of the capacitor is 0A, and the smaller this value, the better. Note that the standard value of the leakage current (LC) of the solid electrolytic capacitor 1 of the present embodiment has an upper limit of 960 μA.

Figure 2009252913
Figure 2009252913

表1に示すように、実施例1による固体電解コンデンサ1の静電容量(Cap)は1350μFとなり、比較例による固体電解コンデンサ1の静電容量(Cap)の1200μFよりも大きい値となっている。また、実施例1による固体電解コンデンサ1の等価直列抵抗(ESR)は7.5mΩとなり、比較例による固体電解コンデンサ1の等価直列抵抗(ESR)の9.0mΩよりも小さい値となっている。
これにより、実施例1による固体電解コンデンサ1のように、含浸工程において−60℃の冷却雰囲気中でモノマー溶液を滴下した方が、静電容量(Cap)を大きく、等価直列抵抗(ESR)を小さくすることができ、より電気的特性が良い固体電解コンデンサを製造することができることが分かる。なお、漏れ電流(LC)は、実施例1および比較例による固体電解コンデンサ1の双方とも、規格の上限値960μAよりも遥かに小さい値となるため、問題はない。
As shown in Table 1, the capacitance (Cap) of the solid electrolytic capacitor 1 according to Example 1 is 1350 μF, which is larger than 1200 μF of the capacitance (Cap) of the solid electrolytic capacitor 1 according to the comparative example. . The equivalent series resistance (ESR) of the solid electrolytic capacitor 1 according to Example 1 is 7.5 mΩ, which is smaller than the equivalent series resistance (ESR) of the solid electrolytic capacitor 1 according to the comparative example.
Thereby, like the solid electrolytic capacitor 1 according to Example 1, when the monomer solution was dropped in a cooling atmosphere of −60 ° C. in the impregnation step, the capacitance (Cap) was increased and the equivalent series resistance (ESR) was increased. It can be seen that a solid electrolytic capacitor that can be made smaller and has better electrical characteristics can be manufactured. The leakage current (LC) is a value much smaller than the standard upper limit value of 960 μA in both the solid electrolytic capacitor 1 according to Example 1 and the comparative example, and thus there is no problem.

[実施例2〜7]
次に、含浸工程における冷却雰囲気を上下限に振ってモノマー溶液を滴下した際の電気的特性(静電容量、等価直列抵抗および漏れ電流)を測定した結果を比較した一覧表を表2に示す。ここで、実施例2〜7においては、モノマー滴下温度をそれぞれ−85℃、−80℃、−40℃、−20℃、0℃、5℃とし、その他の条件は上述した実施例1と同様である。
[Examples 2 to 7]
Next, Table 2 shows a list comparing the results of measuring the electrical characteristics (capacitance, equivalent series resistance and leakage current) when the monomer solution was dropped while the cooling atmosphere in the impregnation step was changed to the upper and lower limits. . Here, in Examples 2 to 7, the monomer dropping temperature was −85 ° C., −80 ° C., −40 ° C., −20 ° C., 0 ° C., and 5 ° C., respectively, and other conditions were the same as in Example 1 described above. It is.

Figure 2009252913
Figure 2009252913

表2に示すように、実施例の製造方法によって製造された固体電解コンデンサ1は、比較例の常温(25℃)と比較し、電気的特性の改善が見られる。さらに、モノマー滴下温度を−80〜0℃の間とした実施例1および実施例3〜6の製造方法によって製造された固体電解コンデンサ1は、特に、比較例による固体電解コンデンサ1よりも静電容量(Cap)は大きく、等価直列抵抗(ESR)は小さくなっている。これは、含浸工程(図3のS6)において、−80〜0℃の冷却雰囲気でモノマーを滴下すると、コンデンサ素子内の箔のエッチングピットの細部にまで十分かつ均一なポリマーを形成することができるため、より電気的特性が良い固体電解コンデンサを製造することができると考えられる。
一方、含浸工程(図3のS6)において、比較例のように常温(25℃)でモノマーを滴下すると、その後の加熱する工程(図3のS7)において、酸化剤とコンデンサ素子内に滴下されて保持された全てのモノマーを一度に重合させることになり、各部の重合速度が制御できなくなるため、例えば一部の重合反応がコンデンサ素子内の箔の表面、即ちエッチングピットの入り口付近で急速に進行してしまった場合、エッチングピットの細部にまで十分な固体電解質層を形成することができなくなる。その結果、実施例1および実施例3〜6の製造方法によって製造された固体電解コンデンサ1ほど電気的特性が良い固体電解コンデンサ1は得られにくいと考えられる。
As shown in Table 2, the solid electrolytic capacitor 1 manufactured by the manufacturing method of the example shows improved electrical characteristics as compared with the normal temperature (25 ° C.) of the comparative example. Furthermore, the solid electrolytic capacitor 1 manufactured by the manufacturing method of Example 1 and Examples 3 to 6 in which the monomer dropping temperature is between −80 to 0 ° C. is more electrostatic than the solid electrolytic capacitor 1 according to the comparative example. The capacity (Cap) is large and the equivalent series resistance (ESR) is small. In the impregnation step (S6 in FIG. 3), when a monomer is dropped in a cooling atmosphere of −80 to 0 ° C., a sufficient and uniform polymer can be formed up to the details of the etching pits of the foil in the capacitor element. Therefore, it is considered that a solid electrolytic capacitor having better electrical characteristics can be manufactured.
On the other hand, in the impregnation step (S6 in FIG. 3), when the monomer is dropped at room temperature (25 ° C.) as in the comparative example, it is dropped into the oxidizer and the capacitor element in the subsequent heating step (S7 in FIG. 3). The polymerization rate of each part becomes uncontrollable and the polymerization rate of each part becomes uncontrollable.For example, a part of the polymerization reaction occurs rapidly on the surface of the foil in the capacitor element, that is, near the entrance of the etching pit. If it has progressed, it becomes impossible to form a solid electrolyte layer sufficient for the details of the etching pits. As a result, it is considered that it is difficult to obtain the solid electrolytic capacitor 1 having better electrical characteristics as the solid electrolytic capacitor 1 manufactured by the manufacturing method of Example 1 and Examples 3 to 6.

なお、実施例2〜7の製造方法によって製造された固体電解コンデンサ1の漏れ電流(LC)は、何れの場合も規格の上限値960μAよりも遥かに小さい値となるため、問題はない。
以上の結果より、含浸工程におけるモノマーの滴下温度は、−80〜0℃の冷却雰囲気で実施することが好適であり、特に、−60〜−20℃の冷却雰囲気で実施することがより好適であることが確認できた。
Note that the leakage current (LC) of the solid electrolytic capacitor 1 manufactured by the manufacturing methods of Examples 2 to 7 is a value much smaller than the standard upper limit value of 960 μA in all cases, so there is no problem.
From the above results, the monomer dropping temperature in the impregnation step is preferably performed in a cooling atmosphere of −80 to 0 ° C., and more preferably in a cooling atmosphere of −60 to −20 ° C. It was confirmed that there was.

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、固体電解コンデンサ1の製造方法は、以下の内容を上述の実施の形態に加えて、或いは重複、置き換えてもよい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to this, The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor 1 adds the following content to the above-mentioned embodiment. Alternatively, it may be duplicated or replaced.

本実施の形態では、酸化剤としてp−トルエンスルホン酸第二鉄の溶液を用いているが、これに限定する必要はなく、p−トルエンスルホン酸鉄溶液以外の公知のスルホン酸系金属塩(例えばナフタレンスルホン酸第二鉄塩、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸第二鉄塩およびドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄塩)を酸化剤として用いてもよい。また、これらの2種以上の混合物を用いてもよい。   In the present embodiment, a solution of ferric p-toluenesulfonate is used as the oxidizing agent, but it is not necessary to be limited to this, and any known sulfonic acid-based metal salt other than the iron p-toluenesulfonate solution ( For example, naphthalenesulfonic acid ferric salt, triisopropylnaphthalenesulfonic acid ferric salt and dodecylbenzenesulfonic acid ferric salt) may be used as the oxidizing agent. Moreover, you may use these 2 or more types of mixtures.

さらに、本実施の形態では、モノマーとして、エチレンジオキシチオフェンを用いているが、これに限定する必要は無く、エチレンジオキシチオフェン以外の公知の溶液(例えばアニリンやピロール、およびこれらの誘導体)をモノマーとして用いてもよい。   Furthermore, in the present embodiment, ethylenedioxythiophene is used as a monomer, but it is not necessary to limit to this, and a known solution other than ethylenedioxythiophene (for example, aniline, pyrrole, and derivatives thereof) is used. It may be used as a monomer.

また、本実施の形態では、図3の固体電解コンデンサ1の製造方法を示す工程フロー図の含浸工程(S5、S6)において、S4で作製したコンデンサ素子6に酸化剤を含浸した後に(S5)、冷却雰囲気中においてモノマーを滴下しているが(S6)、これにこだわることもなく、モノマーを含浸した後に、酸化剤を冷却雰囲気中において滴下してもよい。
即ち、酸化剤およびモノマーの一方を先に、他方を後にして、順に冷却雰囲気中で含浸することにより、酸化剤またはモノマーを滴下したと同時に、酸化剤とモノマーとを重合させることができ、重合速度を制御することが可能となる。
In the present embodiment, after impregnating the capacitor element 6 produced in S4 with an oxidant in the impregnation step (S5, S6) of the process flow diagram showing the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor 1 of FIG. 3 (S5) Although the monomer is dropped in the cooling atmosphere (S6), the oxidant may be dropped in the cooling atmosphere after impregnating the monomer without being particular about this.
That is, by impregnating one of the oxidant and the monomer first and the other afterwards and sequentially in a cooling atmosphere, the oxidant and the monomer can be dropped at the same time, and the oxidant and the monomer can be polymerized. It is possible to control the polymerization rate.

また、本実施の形態では、巻回型のコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサ1について説明したが、これにこだわることもなく、アルミニウム箔の積層型のコンデンサ素子、タンタルやニオブの焼結体によるコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサについても適用可能である。   Further, in the present embodiment, the solid electrolytic capacitor 1 having a winding type capacitor element has been described. However, without particular attention to this, a laminated capacitor element of aluminum foil, a capacitor made of a sintered body of tantalum or niobium The present invention can also be applied to a solid electrolytic capacitor having an element.

固体電解コンデンサが有するコンデンサ素子の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the capacitor | condenser element which a solid electrolytic capacitor has. 固体電解コンデンサの積層構造の概略図である。It is the schematic of the laminated structure of a solid electrolytic capacitor. 固体電解コンデンサの製造方法を示す工程フロー図である。It is a process flow figure showing a manufacturing method of a solid electrolytic capacitor.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体電解コンデンサ
2 陽極箔
2a 陽極酸化皮膜
3 陰極箔
3a 自然酸化皮膜
4 セパレータ
5 リード線
6 コンデンサ素子
7 固体電解質
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid electrolytic capacitor 2 Anode foil 2a Anodized film 3 Cathode foil 3a Natural oxide film 4 Separator 5 Lead wire 6 Capacitor element 7 Solid electrolyte

Claims (5)

表面に陽極酸化皮膜が形成された陽極体を有するコンデンサ素子に、酸化剤を含浸した後、冷却雰囲気中でモノマーを滴下により含浸させ、化学重合させることにより、前記陽極酸化皮膜上に導電性高分子からなる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。   A capacitor element having an anode body with an anodized film formed on the surface is impregnated with an oxidant and then impregnated with a monomer dropwise in a cooling atmosphere, followed by chemical polymerization. A method for producing a solid electrolytic capacitor, comprising forming a solid electrolyte composed of molecules. 前記含浸工程の冷却雰囲気は、−80〜0℃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。   The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein a cooling atmosphere in the impregnation step is −80 to 0 ° C. 前記酸化剤は、p−トルエンスルホン酸第二鉄塩、ナフタレンスルホン酸第二鉄塩、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸第二鉄塩およびドデシルベンゼンスルホン酸第二鉄塩の何れか1種または2種以上の混合物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 oxidizing agent is one or more of p-toluenesulfonic acid ferric salt, naphthalenesulfonic acid ferric salt, triisopropylnaphthalenesulfonic acid ferric salt and dodecylbenzenesulfonic acid ferric salt. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolytic capacitor is a mixture of 前記モノマーは、アニリン、ピロール、チオフェンおよびこれらの誘導体の何れか1種であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項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 any one of claims 1 to 3, wherein the monomer is any one of aniline, pyrrole, thiophene, and derivatives thereof. 前記チオフェンの誘導体が、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4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 4, wherein the derivative of thiophene is ethylenedioxythiophene.
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