JP3837297B2 - 電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向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に、固体又は液体の電解質を含浸した電解コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向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に、固体又は液体の電解質を含浸した電解コンデンサとして、図２に示すような構成のものが知られている。
【０００３】
この電解コンデンサは、誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向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７内に、導電性ポリマー、ＴＣＮＱ錯体等からなる固体電解質、或いはγブチロラクトン、エチレングリコール等を主溶媒とする電解液を含浸し、該コンデンサ素子を有底筒状の外装ケース８に収納し、封口ゴム９を装着して密封したものである。符号５１、５２は、陽極箔及び陰極箔から引き出されたリード線を示している。
【０００４】
前記コンデンサ素子に前記固体電解質を含浸するには、例えば、
［１］導電性ポリマーからなる固体電解質の場合：コンデンサ素子を、酸化重合により導電性ポリマーとなるモノマーとドーパント付与剤と酸化剤とを含む溶液に浸漬した後、取り出して約２００℃以上に昇温する。
［２］ＴＣＮＱ錯体からなる固体電解質の場合：約２００℃以上に昇温したコンデンサ素子を、融解液化したＴＣＮＱ錯体に浸漬した後、急冷する。
【０００５】
更に好ましくは、上記［１］［２］いずれの場合においても、コンデンサ素子に固体電解質を含浸する工程の前処理として、コンデンサ素子を約１５０℃〜約３００℃に昇温する（熱処理する）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記セパレータとしてマニラ麻等の天然繊維紙を用いる場合、前述の如く約１５０℃〜約３００℃での熱処理を行うと、該セパレータが低密度化し、コンデンサ素子の巻きズレが生じたり、陽極リード線と陰極リード線との間隔が変動することがあった。一対のリード線間隔が変動すると、前記封口ゴムに設けられたリード線貫通孔にリード線を挿入しにくくなる。
【０００７】
本発明は、従来の電解コンデンサにおける上述の如き問題を解決するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による電解コンデンサの製造方法は、誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向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に固体電解質を含浸した電解コンデンサの製造方法において、前記セパレータとして、アラミド繊維を主成分とする耐熱紙を用い、前記コンデンサ素子に前記固体電解質を含浸する工程の前処理として、該コンデンサ素子を約１５０〜約３００℃に昇温する工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、前記固体電解質が導電性ポリマー又はＴＣＮＱ錯塩からなることが好ましい。
【００１０】
上記本発明の構成及び製法によれば、コンデンサ素子に電解質を含浸する前に約１５０℃〜約３００℃の熱処理を施しても、コンデンサ素子内のセパレータが低密度化し難く、コンデンサ素子の巻きズレが抑制されると共に、陽極リード線と陰極リード線との間隔変動が抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に従って製造される電解コンデンサは、図２に示すように、巻回型のコンデンサ素子７内に陰極電解質としての導電性ポリマー層を形成し、該コンデンサ素子をアルミニウム製の外装ケース８内に収納し、封口ゴム９を装着して密封したものである。
【００１２】
巻回型のコンデンサ素子は、図１に示すように、エッチング処理及び化成処理（誘電体皮膜を形成するための陽極酸化処理）を施したアルミニウム箔１を陽極とし、対向陰極箔２との間にセパレータ３を挟んで円筒状に巻き取ったものであり、前記陽極箔及び陰極箔からは、リード線５１、５２が引き出されている。符号４は、巻き止めテープを示している。
【００１３】
本発明実施例においては、前記セパレータとして、ケブラー（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等のアラミド（芳香族ポリアミド）繊維を主成分とする耐熱紙を用い、該セパレータを陽極箔及び陰極箔と共に巻き取った後、陽極箔の切り口化成処理及び約２８０℃での熱処理を行う。
【００１４】
巻回型のコンデンサ素子内に導電性ポリマー層を形成するには、まず、酸化重合により導電性ポリマーとなるモノマーとしての３，４−エチレンジオキシチオフェンと、酸化剤としてのパラトルエンスルホン酸鉄（III）と、希釈剤としてのｎ−ブチルアルコールとを含有する化学重合液を準備する。そして、該化学重合液に前記コンデンサ素子を浸漬した後、約２００℃×数分間の熱処理を施すことにより、コンデンサ素子内の陽極化成箔及び対向陰極箔に密着した３，４−エチレンジオキシチオフェンのポリマー層が形成される。
【００１５】
導電性ポリマー層を形成したコンデンサ素子７は、前記リード線の根元部分６１、６２に封口ゴム９を装着した状態で、有底筒状のアルミニウム製外装ケース８に収納され、その封口部に横絞り加工及びカール加工が施される。
【００１６】
ここで、前記コンデンサ素子内のセパレータ紙として、パラ型アラミド繊維紙を用いた実施例１、メタ型アラミド繊維紙を用いた実施例２、マニラ麻紙を用いた従来例について、導電性ポリマー層形成前の熱処理によるコンデンサ素子の巻きズレ不良発生状況、導電性ポリマー層形成後の封口ゴム装着不良発生状況を表１に示す。封口ゴム装着不良とは、一対のリード線間隔の変動により、封口ゴムに設けられたリード線貫通孔にリード線を挿入できなくなるという不良である。
【００１７】
【表１】
【００１８】
表１を見ればわかるように、従来例では、巻きズレ不良及び封口ゴム装着不良がかなり発生するのに対して、実施例１〜２では、そのような不良が発生しない。
【００１９】
上記実施例においては、陰極電解質の材料として３，４−エチレンジオキシチオフェンのポリマーを用いたが、他の導電性ポリマー（例えば、ピロール、チオフェン、アニリン、或いはそれらの誘導体を酸化重合させたポリマー）を用いてもよい。又、ＴＣＮＱ錯塩、二酸化マンガン等の固体電解質、或いはγブチロラクトン、エチレングリコール等を主溶媒とする電解液を用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、巻回型のコンデンサ素子に電解質を含浸する前に約１５０℃〜約３００℃の熱処理を施しても、コンデンサ素子内のセパレータが低密度化せず、コンデンサ素子の巻きズレが抑制されると共に、陽極リード線と陰極リード線との間隔変動が抑制される。
【００２１】
特に、陰極電解質として導電性ポリマーやＴＣＮＱ錯体等の有機導電性固体を用いる場合には、該電解質をコンデンサ素子に含浸する工程の前処理として、コンデンサ素子を約１５０℃〜約３００℃で熱処理することが多いので、本発明の効果が顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンデンサ素子の分解斜視図である。
【図２】電解コンデンサの断面図である。
【符号の説明】
１ 陽極箔
２ 陰極箔
３ セパレータ
４ 巻き止めテープ
５１ 陽極リード線
５２ 陰極リード線
７ コンデンサ素子
８ 外装ケース
９ 封口ゴム
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向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に、固体又は液体の電解質を含浸した電解コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向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に、固体又は液体の電解質を含浸した電解コンデンサとして、図２に示すような構成のものが知られている。
【０００３】
この電解コンデンサは、誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向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７内に、導電性ポリマー、ＴＣＮＱ錯体等からなる固体電解質、或いはγブチロラクトン、エチレングリコール等を主溶媒とする電解液を含浸し、該コンデンサ素子を有底筒状の外装ケース８に収納し、封口ゴム９を装着して密封したものである。符号５１、５２は、陽極箔及び陰極箔から引き出されたリード線を示している。
【０００４】
前記コンデンサ素子に前記固体電解質を含浸するには、例えば、
［１］導電性ポリマーからなる固体電解質の場合：コンデンサ素子を、酸化重合により導電性ポリマーとなるモノマーとドーパント付与剤と酸化剤とを含む溶液に浸漬した後、取り出して約２００℃以上に昇温する。
［２］ＴＣＮＱ錯体からなる固体電解質の場合：約２００℃以上に昇温したコンデンサ素子を、融解液化したＴＣＮＱ錯体に浸漬した後、急冷する。
【０００５】
更に好ましくは、上記［１］［２］いずれの場合においても、コンデンサ素子に固体電解質を含浸する工程の前処理として、コンデンサ素子を約１５０℃〜約３００℃に昇温する（熱処理する）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記セパレータとしてマニラ麻等の天然繊維紙を用いる場合、前述の如く約１５０℃〜約３００℃での熱処理を行うと、該セパレータが低密度化し、コンデンサ素子の巻きズレが生じたり、陽極リード線と陰極リード線との間隔が変動することがあった。一対のリード線間隔が変動すると、前記封口ゴムに設けられたリード線貫通孔にリード線を挿入しにくくなる。
【０００７】
本発明は、従来の電解コンデンサにおける上述の如き問題を解決するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による電解コンデンサの製造方法は、誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向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に固体電解質を含浸した電解コンデンサの製造方法において、前記セパレータとして、アラミド繊維を主成分とする耐熱紙を用い、前記コンデンサ素子に前記固体電解質を含浸する工程の前処理として、該コンデンサ素子を約１５０〜約３００℃に昇温する工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、前記固体電解質が導電性ポリマー又はＴＣＮＱ錯塩からなることが好ましい。
【００１０】
上記本発明の構成及び製法によれば、コンデンサ素子に電解質を含浸する前に約１５０℃〜約３００℃の熱処理を施しても、コンデンサ素子内のセパレータが低密度化し難く、コンデンサ素子の巻きズレが抑制されると共に、陽極リード線と陰極リード線との間隔変動が抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に従って製造される電解コンデンサは、図２に示すように、巻回型のコンデンサ素子７内に陰極電解質としての導電性ポリマー層を形成し、該コンデンサ素子をアルミニウム製の外装ケース８内に収納し、封口ゴム９を装着して密封したものである。
【００１２】
巻回型のコンデンサ素子は、図１に示すように、エッチング処理及び化成処理（誘電体皮膜を形成するための陽極酸化処理）を施したアルミニウム箔１を陽極とし、対向陰極箔２との間にセパレータ３を挟んで円筒状に巻き取ったものであり、前記陽極箔及び陰極箔からは、リード線５１、５２が引き出されている。符号４は、巻き止めテープを示している。
【００１３】
本発明実施例においては、前記セパレータとして、ケブラー（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等のアラミド（芳香族ポリアミド）繊維を主成分とする耐熱紙を用い、該セパレータを陽極箔及び陰極箔と共に巻き取った後、陽極箔の切り口化成処理及び約２８０℃での熱処理を行う。
【００１４】
巻回型のコンデンサ素子内に導電性ポリマー層を形成するには、まず、酸化重合により導電性ポリマーとなるモノマーとしての３，４−エチレンジオキシチオフェンと、酸化剤としてのパラトルエンスルホン酸鉄（III）と、希釈剤としてのｎ−ブチルアルコールとを含有する化学重合液を準備する。そして、該化学重合液に前記コンデンサ素子を浸漬した後、約２００℃×数分間の熱処理を施すことにより、コンデンサ素子内の陽極化成箔及び対向陰極箔に密着した３，４−エチレンジオキシチオフェンのポリマー層が形成される。
【００１５】
導電性ポリマー層を形成したコンデンサ素子７は、前記リード線の根元部分６１、６２に封口ゴム９を装着した状態で、有底筒状のアルミニウム製外装ケース８に収納され、その封口部に横絞り加工及びカール加工が施される。
【００１６】
ここで、前記コンデンサ素子内のセパレータ紙として、パラ型アラミド繊維紙を用いた実施例１、メタ型アラミド繊維紙を用いた実施例２、マニラ麻紙を用いた従来例について、導電性ポリマー層形成前の熱処理によるコンデンサ素子の巻きズレ不良発生状況、導電性ポリマー層形成後の封口ゴム装着不良発生状況を表１に示す。封口ゴム装着不良とは、一対のリード線間隔の変動により、封口ゴムに設けられたリード線貫通孔にリード線を挿入できなくなるという不良である。
【００１７】
【表１】
表１を見ればわかるように、従来例では、巻きズレ不良及び封口ゴム装着不良がかなり発生するのに対して、実施例１〜２では、そのような不良が発生しない。
【００１９】
上記実施例においては、陰極電解質の材料として３，４−エチレンジオキシチオフェンのポリマーを用いたが、他の導電性ポリマー（例えば、ピロール、チオフェン、アニリン、或いはそれらの誘導体を酸化重合させたポリマー）を用いてもよい。又、ＴＣＮＱ錯塩、二酸化マンガン等の固体電解質、或いはγブチロラクトン、エチレングリコール等を主溶媒とする電解液を用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、巻回型のコンデンサ素子に電解質を含浸する前に約１５０℃〜約３００℃の熱処理を施しても、コンデンサ素子内のセパレータが低密度化せず、コンデンサ素子の巻きズレが抑制されると共に、陽極リード線と陰極リード線との間隔変動が抑制される。
【００２１】
特に、陰極電解質として導電性ポリマーやＴＣＮＱ錯体等の有機導電性固体を用いる場合には、該電解質をコンデンサ素子に含浸する工程の前処理として、コンデンサ素子を約１５０℃〜約３００℃で熱処理することが多いので、本発明の効果が顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンデンサ素子の分解斜視図である。
【図２】電解コンデンサの断面図である。
【符号の説明】
１ 陽極箔
２ 陰極箔
３ セパレータ
４ 巻き止めテープ
５１ 陽極リード線
５２ 陰極リード線
７ コンデンサ素子
８ 外装ケース
９ 封口ゴム
Claims (3)
- 誘電体皮膜を形成した陽極箔と対向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に固体電解質を含浸した電解コンデンサの製造方法において、
前記セパレータとして、アラミド繊維を主成分とする耐熱紙を用い、
前記コンデンサ素子に前記固体電解質を含浸する工程の前処理として、該コンデンサ素子を約１５０〜約３００℃に昇温する工程を含むことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。 - 前記固体電解質が導電性ポリマー又はＴＣＮＱ錯塩からなることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記導電性ポリマーが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２に記載の電解コンデンサの製造方法。
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2001
- 2001-02-23 JP JP2001047800A patent/JP3837297B2/ja not_active Expired - Fee Related
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