JP3851294B2 - 電解コンデンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器のデジタル化に伴い、それに使用されるコンデンサにも小型、大容量で高周波領域における等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと略す）の小さいものが求められるようになってきている。
【０００３】
従来、高周波領域用のコンデンサとしてはプラスチックフイルムコンデンサ、積層セラミックコンデンサ等が多用されているが、これらは比較的小容量である。
【０００４】
小型、大容量で低ＥＳＲのコンデンサとしては、二酸化マンガン、ＴＣＮＱ錯塩等の電子電導性固体を陰極材として用いた固体電解コンデンサがある。ここでＴＣＮＱとは７，７，８，８−テトラシアノキノジメタンを意味する。
【０００５】
又、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等の導電性ポリマーを陰極材として用いた固体電解コンデンサも有望である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記導電性ポリマーを陰極材として用いた固体電解コンデンサの従来製法においては、アルミニウム、タンタル等の弁作用金属からなる陽極焼結体あるいは陽極箔の表面に、化成皮膜、導電性ポリマー層、グラファイト層、銀ペイント層が順次形成され、そこへ陰極リード線が導電性接着剤等により接続されるが、この製法は、化成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電解液を含浸するという通常の電解コンデンサの製法に比べて、かなり煩雑である。又、上述の如き陰極引き出し法では、対向陰極箔を用いる場合に比べてＥＳＲが大きくなる。
【０００７】
一方、前記導電性ポリマーは電解重合法や気相重合法、浸漬重合法等により形成されるが、巻回型のコンデンサ素子内に電解重合法や気相重合法により導電性ポリマー層を形成するのは容易でない。陽極箔上に化成皮膜及び導電性ポリマー層を形成した後、対向陰極箔とともに巻き取るという製法も考えられるが、化成皮膜や導電性ポリマー層を損傷することなく巻き取るのは困難である。
【０００８】
又、気相重合法や浸漬重合法により形成される導電性ポリマーは、微粒子が堆積したような構造を有し、該微粒子間には微細な隙間が散在する。そして、斯かる構造の導電性ポリマーを陰極材とした固体電解コンデンサにおいては、ＥＳＲがあまり小さくならない。
【０００９】
更に、導電性ポリマーを陰極材とした固体電解コンデンサにおいては、電解液を陰極材として用いた電解コンデンサに比べて、化成皮膜の欠陥部の修復作用が乏しく、漏れ電流が大きくなり易い。
【００１０】
本発明は、巻回型のコンデンサ素子を用いた電解コンデンサにおいて、小型、大容量でＥＳＲが小さく、漏れ電流も小さい電解コンデンサを提供するものである。
【００１１】
【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は、陽極化成箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回してなるコンデンサ素子内に導電性ポリマー層が形成されると共に、当該導電性ポリマー層の隙間に電解液が含浸されたことを特徴とするものである。
【００１２】
上記本発明によれば、コンデンサ素子内に形成された導電性ポリマー層の隙間に電解液が入り込み、電解コンデンサの陰極材としての導電性が向上してＥＳＲが小さくなるとともに、電解液の作用により化成皮膜欠陥部の修復が促進され、漏れ電流も小さくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に従った電解コンデンサにおいては、図１に示すような巻回型のコンデンサ素子７が用いられる。巻回型のコンデンサ素子は、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箔に粗面化のためのエッチング処理及び誘電体皮膜形成のための化成処理を施した陽極化成箔１と、対向陰極箔２とをセパレータ３を介して巻き取ることにより形成される。前記陽極化成箔１及び対向陰極箔２には、それぞれリードタブ６１、６２を介してリード線５１、５２が取り付けられている。４は巻き止めテープである。
【００１４】
そして、前記巻回型のコンデンサ素子にピロール等の酸化重合により導電性ポリマーとなるモノマーを含浸した後、該コンデンサ素子を過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の酸化剤の水溶液に浸漬することにより、前記モノマーを酸化重合させて導電性ポリマーとする。・・・・・導電性ポリマー層の形成法［Ａ］
あるいは、前記巻回型のコンデンサ素子に過硫酸アンモニウム又は過硫酸ナトリウム等の酸化剤の水溶液を含浸し、乾燥して酸化剤を析出させた後、ピロール等の酸化重合により導電性ポリマーとなるモノマーに浸漬することにより、前記モノマーを酸化重合させて導電性ポリマーとする。・・・・・導電性ポリマー層の形成法［Ｂ］
上記導電性ポリマー層の形成法［Ａ］［Ｂ］は、いずれか一方を採用して複数回繰り返してもよいし、両者を組み合わせて複数回繰り返してもよい。
【００１５】
次に、上述の如く導電性ポリマー層を形成したコンデンサ素子を水洗し、乾燥炉内で乾燥させた後、電解液を含浸する。該電解液の溶媒としては、γブチロラクトン又はエチレングリコール等が用いられ、前記電解液の溶質としては、フタル酸アミジン塩又はフタル酸テトラメチルアンモニウム又はアジピン酸アンモニウム又はフタル酸トリエチルアミン等が用いられる。
【００１６】
最後に、図２に示すように、この素子７を有底筒状のアルミニウム製ケース８に収納し、その開口部にゴムパッキング９を装着するとともに絞り加工及びカーリング加工を施した後、定格電圧を印加しながら約８５℃で約１時間エージング処理を行うことにより、所望の電解コンデンサが完成する。
【００１７】
ここで、外形φ６.３ｍｍ×Ｈ７ｍｍ、定格６.３Ｖ-４７μＦのアルミニウム巻回型コンデンサ素子を用い、上記本発明の実施形態に従いながら、表１及び表２に示すような条件で試作した実施例１〜７の電解コンデンサと、導電性ポリマー層は形成したが電解液は含浸していない比較例１、２の電解コンデンサと、導電性ポリマー層を形成しないで電解液を含浸した比較例３の電解コンデンサについて、１０５℃×１０００時間の高温負荷試験を行った。高温負荷試験前の静電容量：Ｃ、高温負荷試験前後における静電容量変化率：ΔＣ／Ｃ、損失角の正接：ｔａｎδ、定格電圧を印加してから１５秒後の漏れ電流：ＬＣ、１００ｋＨｚでの等価直列抵抗：ＥＳＲの測定結果を表３に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
【表３】

【００２１】
表１〜３を対照すればわかるように、本発明に従った実施例１〜７の高温負荷試験の前後いずれにおいても、電解液を含浸していない比較例１、２に比べて漏れ電流が著しく小さくなっており、導電性ポリマー層を形成していない比較例３に比べてＥＳＲが著しく小さくなっている。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、巻回型コンデンサ素子の内部に容易に導電性ポリマー層が形成され、更に電解液を含浸することによりＥＳＲ及び漏れ電流が小さくなり、小型、大容量でＥＳＲが小さく、漏れ電流も小さい電解コンデンサが提供される。
【００２３】
又、本発明に用いられるコンデンサ素子は、既存のアルミニウム電解コンデンサ用の巻回型コンデンサ素子そのものを転用することが可能であるので、部品の共通化によるコストダウンが図れる。
【００２４】
又、封口方法についても、ゴムパッキングによる封口が可能になるので、樹脂封口に比べて生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例に用いられるコンデンサ素子の分解斜視図である。
【図２】本発明実施例による電解コンデンサの断面図である。
【符号の説明】
１ 陽極化成箔
２ 対向陰極箔
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
６１ 陽極リードタブ
６２ 陰極リードタブ
７ コンデンサ素子
８ 外装ケース
９ ゴムパッキング

Claims (3)

1. 陽極化成箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回してなるコンデンサ素子内に、複数回の酸化重合にて導電性ポリマー層が形成されると共に、当該導電性ポリマー層の隙間に電解液が含浸されたことを特徴とする電解コンデンサ。
2. 陽極化成箔と対向陰極箔とをセパレータを介して巻回してなるコンデンサ素子内に、複数回の酸化重合にて導電性ポリマー層が陰極材として形成されると共に、当該導電性ポリマー層の隙間に電解液が含浸されたことを特徴とする電解コンデンサ。
3. 前記導電性ポリマー層は、気相重合法又は浸漬重合法により導電性ポリマーとなるモノマーを酸化重合させ、前記コンデンサ素子内に形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電解コンデンサ。

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