JP4115359B2 - Electrolytic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は、導電性高分子層を固体電解質とする電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electrolytic capacitor using a conductive polymer layer as a solid electrolyte and a method for manufacturing the same.
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。従来、高周波領域用のコンデンサとしては、プラスチックフィルムコンデンサ、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。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。また、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高分子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。(例えば特許文献1)。
しかしながら、近年の電子機器はその高機能化、小型・軽量化の進展に伴って応用分野が急速に拡大しつつある。そしてそれにつれ、電子回路を構成する部品類には、使用環境、条件などが厳しくなり、特に耐電圧性向上の要求が厳しくなっている。従って、本発明は、導電性高分子を陰極材として用いた電解コンデンサにおいて、耐電圧性の高いものを提供することを目的とする。 However, application fields of electronic devices in recent years are rapidly expanding with the progress of higher functionality, smaller size, and lighter weight. As a result, the components that make up electronic circuits have stricter usage environments, conditions, etc., and in particular, demands for improving withstand voltage have become stricter. Therefore, an object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor using a conductive polymer as a cathode material and having high voltage resistance.
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内に、導電性高分子からなる固体電解質層を備える電解コンデンサにおいて、前記導電性高分子は、重合成モノマーの重合物にナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物をドープしたものであり、前記コンデンサ素子内には、前記固体電解質層の他に、電解液が含浸されていることを特徴とする。 The present invention relates to an electrolytic capacitor comprising a solid electrolyte layer made of a conductive polymer in a capacitor element in which an anode foil having a dielectric film formed thereon and a counter cathode foil are wound via a separator. Is a polymer of a polysynthetic monomer doped with sodium naphthalene sulfonate formalin condensate, and the capacitor element is impregnated with an electrolytic solution in addition to the solid electrolyte layer. .
上記構成によれば、導電性高分子中にナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物がドープされることにより、該導電性高分子からなる固体電解質層を形成する工程(重合工程)における酸化皮膜の劣化が抑制され、耐電圧が向上する。 According to the said structure, deterioration of the oxide film in the process (polymerization process) of forming the solid electrolyte layer which consists of this electroconductive polymer by doping sodium naphthalene sulfonate formalin condensate in an electroconductive polymer is carried out. It is suppressed and the withstand voltage is improved.
本発明実施例による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。
In the electrolytic capacitor according to the embodiment of the present invention, a
そして、前記巻回型のコンデンサ素子にピロール等、酸化重合により導電性高分子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とドーピング剤としてのナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物と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高分子とする。なおドーピング剤はあらかじめ水または溶媒に溶解させ乾燥することにより素子の内部に析出させておいてもよい。 The wound capacitor element is impregnated with a monomer that becomes a conductive polymer by oxidative polymerization such as pyrrole, and then the capacitor element is mixed with an oxidizing agent such as ammonium persulfate or sodium persulfate and naphthalenesulfonic acid as a doping agent. By immersing in an aqueous solution with a sodium formalin condensate, the monomer is oxidatively polymerized to form a conductive polymer. Note that the doping agent may be precipitated in the element by dissolving in water or a solvent in advance and drying.
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125℃で約1時間の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。ここで外径φ6.3mm×H6mm、定格16V−22μFのアルミニウム巻回型コンデンサ素子を用い、本発明の実施形態に従いながら実施例について、具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
Finally, as shown in FIG. 2, the
定格16V−22μFのコンデンサ素子を0.1%のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、2%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物水溶液を含浸し、100℃で1時間乾燥する。上記素子にピロールを含浸し、50℃で15分間放置する。その後、上記素子を30%過硫酸アンモニウム水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。 Immerse a capacitor element with a rating of 16V-22μF in about half of a 0.1% phosphoric acid solution, apply the same voltage as the anode foil conversion voltage with the anode foil as plus and the bath as minus, and repair the defective part of the conversion film. To do. After drying the element, it is impregnated with 2% aqueous solution of sodium naphthalene sulfonate formalin condensate and dried at 100 ° C. for 1 hour. The above element is impregnated with pyrrole and left at 50 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the device is immersed in a 30% aqueous solution of ammonium persulfate to form polypyrrole inside the device. Further, in order to remove the oxidant remaining in the element and unreacted pyrrole, it is washed with water and dried. Next, the element is impregnated with an electrolytic solution, assembled by the above-described method, and aged to obtain a finished product.
定格16V−22μFのコンデンサ素子を0.1%のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、5%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物水溶液を含浸し、100℃で1時間乾燥する。上記素子にピロールを含浸し、50℃で15分間放置する。その後、上記素子を30%過硫酸アンモニウム水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。 Immerse a capacitor element with a rating of 16V-22μF in about half of a 0.1% phosphoric acid solution, apply the same voltage as the anode foil conversion voltage with the anode foil as plus and the bath as minus, and repair the defective part of the conversion film. To do. After drying the element, it is impregnated with 5% aqueous solution of sodium naphthalene sulfonate formalin condensate and dried at 100 ° C. for 1 hour. The above element is impregnated with pyrrole and left at 50 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the device is immersed in a 30% aqueous solution of ammonium persulfate to form polypyrrole inside the device. Further, in order to remove the oxidant remaining in the element and unreacted pyrrole, it is washed with water and dried. Next, the element is impregnated with an electrolytic solution, assembled by the above-described method, and aged to obtain a finished product.
定格16V−22μFのコンデンサ素子を0.1%のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、50%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物水溶液を含浸し、100℃で1時間乾燥する。上記素子にピロールを含浸し、50℃で15分間放置する。その後、上記素子を30%過硫酸アンモニウム水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。 Immerse a capacitor element with a rating of 16V-22μF in about half of a 0.1% phosphoric acid solution, apply the same voltage as the anode foil conversion voltage with the anode foil as plus and the bath as minus, and repair the defective part of the conversion film. To do. After the element is dried, it is impregnated with 50% aqueous solution of sodium naphthalene sulfonate formalin condensate and dried at 100 ° C. for 1 hour. The above element is impregnated with pyrrole and left at 50 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the device is immersed in a 30% aqueous solution of ammonium persulfate to form polypyrrole inside the device. Further, in order to remove the oxidant remaining in the element and unreacted pyrrole, it is washed with water and dried. Next, the element is impregnated with an electrolytic solution, assembled by the above-described method, and aged to obtain a finished product.
定格16V−22μFのコンデンサ素子を0.1%のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、50℃で15分間放置する。その後、上記素子を30%過硫酸アンモニウムと2%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物の水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。 Immerse a capacitor element with a rating of 16V-22μF in about half of a 0.1% phosphoric acid solution, apply the same voltage as the anode foil conversion voltage with the anode foil as plus and the bath as minus, and repair the defective part of the conversion film. To do. After the element is dried, it is impregnated with pyrrole and allowed to stand at 50 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the device is immersed in an aqueous solution of 30% ammonium persulfate and 2% sodium naphthalene sulfonate formalin condensate to form polypyrrole inside the device. Further, in order to remove the oxidant remaining in the element and unreacted pyrrole, it is washed with water and dried. Next, the element is impregnated with an electrolytic solution, assembled by the above-described method, and aged to obtain a finished product.
定格16V−22μFのコンデンサ素子を0.1%のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、50℃で15分間放置する。その後、上記素子を30%過硫酸アンモニウムと10%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物の水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。 Immerse a capacitor element with a rating of 16V-22μF in about half of a 0.1% phosphoric acid solution, apply the same voltage as the anode foil conversion voltage with the anode foil as plus and the bath as minus, and repair the defective part of the conversion film. To do. After the element is dried, it is impregnated with pyrrole and allowed to stand at 50 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the device is immersed in an aqueous solution of 30% ammonium persulfate and 10% sodium naphthalene sulfonate formalin condensate to form polypyrrole inside the device. Further, in order to remove the oxidant remaining in the element and unreacted pyrrole, it is washed with water and dried. Next, the element is impregnated with an electrolytic solution, assembled by the above-described method, and aged to obtain a finished product.
定格16V−22μFのコンデンサ素子を0.1%のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、50℃で15分間放置する。その後、上記素子を30%過硫酸アンモニウムと30%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物の水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。 Immerse a capacitor element with a rating of 16V-22μF in about half of a 0.1% phosphoric acid solution, apply the same voltage as the anode foil conversion voltage with the anode foil as plus and the bath as minus, and repair the defective part of the conversion film. To do. After the element is dried, it is impregnated with pyrrole and allowed to stand at 50 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the device is immersed in an aqueous solution of 30% ammonium persulfate and 30% sodium naphthalene sulfonate formalin condensate to form polypyrrole inside the device. Further, in order to remove the oxidant remaining in the element and unreacted pyrrole, it is washed with water and dried. Next, the element is impregnated with an electrolytic solution, assembled by the above-described method, and aged to obtain a finished product.
定格16V−22μFのコンデンサ素子を0.1%のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、50%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物水溶液を含浸し、100℃で1時間乾燥する。さらに上記素子にピロールを含浸し、50℃で15分間放置する。その後、上記素子を30%過硫酸アンモニウムと30%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物の水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。 Immerse a capacitor element with a rating of 16V-22μF in about half of a 0.1% phosphoric acid solution, apply the same voltage as the anode foil conversion voltage with the anode foil as plus and the bath as minus, and repair the defective part of the conversion film. To do. After the element is dried, it is impregnated with 50% aqueous solution of sodium naphthalene sulfonate formalin condensate and dried at 100 ° C. for 1 hour. Further, the element is impregnated with pyrrole and left at 50 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the device is immersed in an aqueous solution of 30% ammonium persulfate and 30% sodium naphthalene sulfonate formalin condensate to form polypyrrole inside the device. Further, in order to remove the oxidant remaining in the element and unreacted pyrrole, it is washed with water and dried. Next, the element is impregnated with an electrolytic solution, assembled by the above-described method, and aged to obtain a finished product.
比較用として、以下に従来の製造方法を記す。
(従来例1)
For comparison, a conventional manufacturing method will be described below.
(Conventional example 1)
定格16V−22μFのコンデンサ素子を0.1%のリン酸水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、50℃で15分間放置する。その後、上記素子を30%過硫酸アンモニウム水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。
(従来例2)
Immerse a capacitor element with a rating of 16V-22μF in about half of a 0.1% phosphoric acid solution, apply the same voltage as the anode foil conversion voltage with the anode foil as plus and the bath as minus, and repair the defective part of the conversion film. To do. After the element is dried, it is impregnated with pyrrole and allowed to stand at 50 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the device is immersed in a 30% aqueous solution of ammonium persulfate to form polypyrrole inside the device. Further, in order to remove the oxidant remaining in the element and unreacted pyrrole, it is washed with water and dried. Next, the element is impregnated with an electrolytic solution, assembled by the above-described method, and aged to obtain a finished product.
(Conventional example 2)
定格16V−22μFのコンデンサ素子を0.1%のアジピン酸アンモニウム水溶液に半分程度浸漬し、陽極箔をプラス、槽をマイナスとして陽極箔の化成電圧と同じ電圧を印加し、化成皮膜の欠損部を修復する。上記素子を乾燥した後、ピロールを含浸し、50℃で15分間放置する。その後、上記素子を30%過硫酸アンモニウムと10%のベンゼンジスルホン酸ジナトリウムの水溶液に浸漬し、素子内部にポリピロールを形成させる。さらに、素子内部に残留する酸化剤、未反応のピロールを除去するために水洗を行い、乾燥させる。次いで、上記素子に電解液を含浸し、前記方法にて組み立て、エージングを行って完成品にする。 Capacitor element with a rating of 16V-22μF is immersed in a half of 0.1% ammonium adipate aqueous solution, the anode foil is positive, the tank is negative, the same voltage as the anode foil formation voltage is applied, and the defective portion of the conversion coating is removed. to repair. After the element is dried, it is impregnated with pyrrole and allowed to stand at 50 ° C. for 15 minutes. Thereafter, the device is immersed in an aqueous solution of 30% ammonium persulfate and 10% disodium benzenedisulfonate to form polypyrrole inside the device. Further, in order to remove the oxidant remaining in the element and unreacted pyrrole, it is washed with water and dried. Next, the element is impregnated with an electrolytic solution, assembled by the above-described method, and aged to obtain a finished product.
表1に実施例1〜7及び従来例1、2で試作したコンデンサに数種類の電圧を印加した時の漏れ電流の値を示す。なお、ESRは100kHz、静電容量は120Hzでそれぞれ測定したものである。 Table 1 shows values of leakage current when several kinds of voltages are applied to the capacitors prototyped in Examples 1 to 7 and Conventional Examples 1 and 2. The ESR was measured at 100 kHz, and the capacitance was measured at 120 Hz.
表1から、従来例1、2では漏れ電流の値も高く、ショートに至る電圧も低い。それに対して実施例ではいずれも漏れ電流が小さく、また耐電圧も向上していることがわかる。 From Table 1, in the conventional examples 1 and 2, the value of the leakage current is high and the voltage leading to the short circuit is also low. On the other hand, it can be seen that in all of the examples, the leakage current is small and the withstand voltage is also improved.
以上のように、本発明の電解コンデンサの製造方法によれば、アルミニウム酸化皮膜の製造工程での劣化を抑制することができ、結果的に耐電圧を向上させ、漏れ電流を低減することができる。 As described above, according to the method for manufacturing an electrolytic capacitor of the present invention, deterioration in the manufacturing process of the aluminum oxide film can be suppressed, and as a result, withstand voltage can be improved and leakage current can be reduced. .
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
7 コンデンサ素子
8 ケース
9 ゴムパッキング
51 リード線
52 リード線
61 リードタブ
62 リードタブ
1
Claims (7)
前記導電性高分子は、重合性モノマーの重合物にナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物をドープしたものであり、
前記コンデンサ素子内には、前記固体電解質層の他に電解液が含浸されていることを特徴とする電解コンデンサ。 In an electrolytic capacitor having a solid electrolyte layer made of a conductive polymer in a capacitor element in which an anode foil and a counter cathode foil formed with a dielectric film are wound through a separator,
The conductive polymer is a polymer of a polymerizable monomer doped with sodium naphthalene sulfonate formalin condensate,
An electrolytic capacitor, wherein the capacitor element is impregnated with an electrolytic solution in addition to the solid electrolyte layer.
前記第1のステップを経たコンデンサ素子に重合性モノマーを含浸して放置する第2のステップと、
前記第2のステップを経たコンデンサ素子を酸化剤の水溶液に浸漬する第3のステップと
を含むことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。 A first step of impregnating a capacitor element comprising an anode member formed with a dielectric film with an aqueous solution of sodium naphthalene sulfonate formalin condensate and then drying;
A second step of impregnating a polymerizable monomer into the capacitor element that has undergone the first step and leaving it to stand;
And a third step of immersing the capacitor element that has undergone the second step in an aqueous solution of an oxidizing agent.
前記第1のステップを経たコンデンサ素子に重合性モノマーを含浸して放置する第2のステップと、
前記第2のステップを経たコンデンサ素子を、酸化剤とナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物との水溶液に浸漬する第3のステップと
を含むことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。 A first step of impregnating a sodium naphthalene sulfonate formalin condensate aqueous solution into a capacitor element including an anode member formed with a dielectric film, and then drying;
A second step of impregnating a polymerizable monomer into the capacitor element that has undergone the first step and leaving it to stand;
And a third step of immersing the capacitor element having undergone the second step in an aqueous solution of an oxidizing agent and a sodium naphthalene sulfonate formalin condensate.
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