JP2015118978A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の方法はいずれも、コンデンサ素子上で重合反応を進行させながら導電性高分子層を形成するものであるが、これらの方法には、重合の進行に伴う溶液粘度の変化や、酸化剤とモノマーとの混合が不十分になることなど工程管理上の困難があることも知られていた。
さらに、ポリチオフェン系の水分散液から形成された導電性高分子層は電圧印加時に収縮するため十分な耐充放電性が得られないという問題があった。
本発明はこのような状況に鑑みて、耐充放電性に優れるとともに、高温・高湿度下でも電気特性の変化が少ない、耐湿性に優れた固体電解コンデンサを提供することを課題とする。
なお、導電性高分子層を二層とした場合は、結着剤が二層の導電性高分子層の密着性を高める働きをするため、耐充放電性が悪化することはない。
上記の導電性高分子層を有するコンデンサ素子内にこのような溶媒を含浸することによって、固体電解コンデンサが水分の影響を受け難くなり耐湿性が向上するとともに、リフロー時の製品膨張も抑えられるため、高い耐湿性と電気特性を両立し、さらに製品としての安定性にも優れた固体電解コンデンサが得られる。
所定の幅に切断された陽極箔及び陰極箔に外部引き出し電極用のタブ端子を接続した。陽極箔は、弁金属としてアルミニウム箔を用い、弁金属の表面にエッチング処理及び化成処理を施すことによって、誘電体酸化皮膜が形成されたものを用いた。定格は、35V−150μF、サイズはφ8×9mmLとした。
前記の陽極箔及び陰極箔を、ポリアクリロニトリル100%からなるセパレータを介して巻回し、巻回素子を完成した。
続いて、陽極箔の切り口や外部引き出し電極取り付け時に欠損した誘電体酸化皮膜の修復、いわゆる化成処理を行った。アジピン酸アンモニウムを水溶媒に溶解させた0.5wt%〜3.0wt%の化成液を用いて、誘電体酸化皮膜の化成電圧値に近似した電圧を印加し、化成処理を行った。
まず、巻回素子に1.0wt%ポリアニリン/イソプロピルアルコール溶液を含浸し、150℃で30分乾燥させることで第一の導電性高分子層を形成させた。
その後、2.0wt%のPEDOT/PSSの水分散液に0.2wt%のポリ−N−ビニルアセトアミドを溶解させた分散体水溶液を10kPaの減圧下で15分間浸漬・含浸させ、100℃で60分加熱することによって水分を除去した。この含浸及び乾燥を3回繰り返して、第二の導電性高分子層を形成させた。
さらに、ポリエチレングリコール(分子量600)を10kPa減圧下で30分含浸することによって、素子内に含浸させた。
ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度を0.05wt%としたこと以外は実施例1と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度を0.02wt%としたこと以外は実施例1と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度を0.01wt%としたこと以外は実施例1と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度を0.5wt%としたこと以外は実施例1と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度を1.0wt%としたこと以外は実施例1と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度を1.5wt%としたこと以外は実施例1と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度を2.0wt%としたこと以外は実施例1と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
ポリ−N−ビニルアセトアミドを含まないこと以外は実施例1と同様に、固体電解コンデンサを作製した。
<耐湿性試験>
実施例1〜8及び比較例の固体電解コンデンサについて、85℃−85%R.H.において定格電圧を連続印加した、2000時間後の電気特性を測定した。試験前及び試験後の電気特性の測定結果を表1及び表2に示す。
実施例1〜8及び比較例の固体電解コンデンサについて、常温(28.5℃)で、試験回数10万回、充・放電時間各5秒、充電電圧35Vとして充放電を行い、試験前及び試験後の電気特性を測定した。測定結果を表3及び表4に示す。
また、表1,3から、ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度を0.01〜1.0wt%とすることで、比較例に対して、初期特性を同等かそれ以上にすることができることが分かる。さらに、表2,4から、ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度を0.05〜2.0wt%とすることで、比較例に対して、ESRの変化率を低減することができることが分かる。
よって、初期特性と試験後電気特性の両方を考慮すると、ポリ−N−ビニルアセトアミドの濃度は、0.05〜1.0wt%とすることが好ましいことが分かり、さらに、0.05〜0.5wt%であればより好ましい。
2 セパレータ
3 陰極箔
4 コンデンサ素子
5 陽極リード線
6 陰極リード線
Claims (8)
- 誘電体酸化皮膜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たコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサにおいて、前記誘電体酸化皮膜上に導電性高分子層を有し、当該導電性高分子層はポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸とを含む分散液を含浸及び乾燥させて形成され、当該分散液中に結着剤を含有することを特徴とする、固体電解コンデンサ。
- 前記結着剤が、ポリ−N−ビニルアセトアミドもしくはその誘導体である、請求項1に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記結着剤が、前記分散液中に0.05〜1.0wt%含有されている、請求項1又は2に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記誘電体酸化皮膜と、前記ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸とを含む分散液を含浸及び乾燥させて形成された導電性高分子層との間に、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン又はその誘導体を含む導電性高分子層をさらに有する、請求項1〜3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 前記コンデンサ素子に、沸点が150℃以上の非イオン伝導性有機溶媒が含浸されている、請求項1〜4のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 前記沸点が150℃以上の非イオン伝導性有機溶媒が、γ−ブチロラクトン、ポリエチレングリコール、スルホラン、ジメチルスルホキシド及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される1又は複数の有機溶媒である、請求項5に記載の固体電解コンデンサ。
- 誘電体酸化皮膜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する工程と、
前記コンデンサ素子にポリエチレンジオキシチオフェン、ポリスチレンスルホン酸の分散液中に結着剤を溶解させた分散液を含浸及び乾燥させて、導電性高分子層を形成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。 - 前記結着剤が、ポリ−N−ビニルアセトアミドもしくはその誘導体である、請求項7に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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