JP4809417B2 - Manufacturing method of solid electrolytic capacitor - Google Patents

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Description

本発明は、導電性高分子を電解質に用いた固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer as an electrolyte.

電解コンデンサは、アルミニウムやタンタルやニオブ等の弁作用金属からなる陽極を備えており、この陽極の表面にはエッチングピットや微細孔が形成されている。また、陽極の表面には誘電体となる酸化皮膜が形成されている。
ここで、陰極側の電気的な引出しは、導電性を有する電解質層によって行われ、電解コンデンサにおいて真の陰極はこの電解質層が担うこととなる。この真の陰極として機能する電解質層は、電解コンデンサの電気特性に大きな影響を及ぼすため、数々の電解質層の形成方法が提案されている。
The electrolytic capacitor includes an anode made of a valve metal such as aluminum, tantalum, or niobium, and etching pits and fine holes are formed on the surface of the anode. An oxide film serving as a dielectric is formed on the surface of the anode.
Here, electrical extraction on the cathode side is performed by an electrolyte layer having conductivity, and this electrolyte layer serves as a true cathode in the electrolytic capacitor. Since the electrolyte layer functioning as a true cathode has a great influence on the electrical characteristics of the electrolytic capacitor, a number of methods for forming the electrolyte layer have been proposed.

このような電解コンデンサのうち、固体電解コンデンサは、導電性を有する固体の電解質を用いるもので、導電性高分子であるポリエチレンジオキシチオフェン(PEDT)などが用いられている(例えば、特許文献1参照)。   Among such electrolytic capacitors, the solid electrolytic capacitor uses a solid electrolyte having conductivity, and polyethylenedioxythiophene (PEDT) which is a conductive polymer is used (for example, Patent Document 1). reference).

近年、各種電子機器などでデジタル化が進み、固体電解コンデンサには、高周波領域での低インピーダンス化、大容量化、小形化が求められている。
このような要求を満たすために様々な取り組みが行われており、例えば、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回し、当該セパレータに導電性高分子を保持させて巻回型アルミニウム固体電解コンデンサとすることが検討されている。このような巻回型では電極面積を広く確保できるという利点がある。
特開2001−189242号公報
In recent years, digitalization has progressed in various electronic devices, and solid electrolytic capacitors are required to have low impedance, large capacity, and small size in a high frequency region.
Various efforts have been made to satisfy such demands. For example, an anode foil and a cathode foil are wound through a separator, and a conductive polymer is held in the separator to form a wound aluminum solid electrolyte. Capacitors are being considered. Such a winding type has an advantage that a wide electrode area can be secured.
JP 2001-189242 A

また、固体電解コンデンサは車両用などにも展開され、それに伴って高耐電圧化の要求が高まっている。一般的に耐電圧を向上させるには、陽極に対する化成電圧を高くする方法が用いられる。
一方、低インピーダンス化に向けては、セパレータに対して熱処理を行うことにより密度を小さくすることが検討されているが、このような低密度化を図ると、素子の巻き緩みなどが起こる。
このため、化成電圧を高くしてもエージング工程におけるショートパンク発生率が高くなり、歩留が低下するという問題がある。
In addition, solid electrolytic capacitors have been developed for vehicles and the like, and the demand for higher withstand voltage is increasing accordingly. In general, in order to improve the withstand voltage, a method of increasing the formation voltage with respect to the anode is used.
On the other hand, to reduce the impedance, it has been studied to reduce the density by performing a heat treatment on the separator. However, when such a reduction in density is achieved, loosening of the element occurs.
For this reason, even if the formation voltage is increased, there is a problem that the occurrence rate of short puncture in the aging process is increased and the yield is lowered.

ここで、耐電圧を高くするには熱処理による繊維の形状変化の少ないアクリル繊維からなるセパレータを用いることも可能だが、アクリル繊維からなるセパレータの場合には、熱処理を行っても低密度化を図ることができないため、セルロース繊維からなるセパレータを用いた場合と比較して、ESR(等価直列抵抗)が高いという問題点がある。   Here, in order to increase the withstand voltage, it is possible to use a separator made of acrylic fiber with little change in the shape of the fiber due to heat treatment, but in the case of a separator made of acrylic fiber, the density is reduced even if heat treatment is performed. Therefore, there is a problem that ESR (equivalent series resistance) is high as compared with the case where a separator made of cellulose fiber is used.

さらに、固体電解コンデンサでは、導電性高分子自身に化成能力がないため、使用電圧が高くなるほど漏れ電流が大きくなるという問題点がある。   Further, in the solid electrolytic capacitor, since the conductive polymer itself has no chemical conversion ability, there is a problem that the leakage current increases as the operating voltage increases.

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、良好な耐電圧特性を有するとともに、ESRが低く、かつ、漏れ電流も低い固体電解コンデンサの製造方法を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a solid electrolytic capacitor having good withstand voltage characteristics, low ESR, and low leakage current.

上記課題を解決するために、本発明では、化成済みの陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回する素子形成工程と、前記セパレータに導電性高分子を保持させる導電性高分子形成工程とを有する固体電解コンデンサの製造方法において、前記セパレータは、セルロース繊維と、20〜40wt%のアクリル繊維と、10〜30wt%のバインダとを含む不織布であって、当該バインダは、化成能力を有する含酸素化合物からなり、前記素子形成工程の後、前記導電性高分子形成工程の前に、前記コンデンサ素子を温度が200℃を超える条件で加熱する熱処理を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, an element forming step of winding a formed anode foil and a cathode foil through a separator, and a conductive polymer forming step of holding a conductive polymer in the separator The separator is a non-woven fabric including cellulose fibers, 20 to 40 wt% acrylic fibers, and 10 to 30 wt% binder, and the binder has chemical conversion ability. It is made of an oxygen-containing compound, and is characterized in that heat treatment is performed by heating the capacitor element under a condition that the temperature exceeds 200 ° C. after the element forming step and before the conductive polymer forming step.

本発明に係る固体電解コンデンサでは、セルロース繊維と合成繊維とが混抄されたセパレータを用いているので、熱処理により低ESR化を図った場合でも高い耐電圧を確保できる。
すなわち、コンデンサ素子に200℃を超える温度の熱処理を行うと、セルロース繊維の繊維径が細くなるので、セパレータの空隙が広がる結果、セパレータ自身の抵抗値が下がる。
また、熱処理によってセパレータの空隙が広がると、導電性高分子の保持量が増えるので、固体電解コンデンサのESRを低減することができる。
また、セパレータには合成繊維が混抄されており、かかる合成繊維は、熱処理による形状変化が小さい。このため、熱処理によりセパレータの空隙が広がった場合でも、合成繊維がセパレータの形状を維持するので、固体電解コンデンサの耐電圧が高い。
さらに、セパレータに用いたバインダが化成能力を有する含酸素化合物からなるため、陽極箔に誘電体として形成されている酸化皮膜を修復できるので、漏れ電流が低い。
In the solid electrolytic capacitor according to the present invention, since a separator in which cellulose fibers and synthetic fibers are mixed is used, a high withstand voltage can be ensured even when a low ESR is achieved by heat treatment.
That is, when heat treatment at a temperature exceeding 200 ° C. is performed on the capacitor element, the fiber diameter of the cellulose fibers is reduced, and as a result, the separator gap is widened, resulting in a decrease in the resistance value of the separator itself.
Further, when the gap of the separator is widened by the heat treatment, the amount of conductive polymer retained increases, so that the ESR of the solid electrolytic capacitor can be reduced.
Further, synthetic fibers are mixed in the separator, and the synthetic fibers have a small shape change due to heat treatment. For this reason, even when the gap of the separator is expanded by the heat treatment, the synthetic fiber maintains the shape of the separator, so that the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor is high.
Furthermore, since the binder used for the separator is made of an oxygen-containing compound having chemical conversion ability, the oxide film formed as a dielectric on the anode foil can be repaired, so that the leakage current is low.

本発明において、前記バインダは、例えば、ポリビニルアルコールまたはポリエチレングリコールである。本発明において、前記バインダは、ポリビニルアルコールであることが好ましい。 In the present invention, before Symbol binder, such as polyvinyl alcohol or polyethylene glycol. In the present invention, the binder is preferably polyvinyl alcohol.

本発明において、前記導電性高分子としては、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、またはポリチオフェン若しくはその誘導体(重合膜)を用いることができる。   In the present invention, polyaniline or a derivative thereof, polypyrrole or a derivative thereof, or polythiophene or a derivative thereof (polymerized film) can be used as the conductive polymer.

本発明に係る固体電解コンデンサでは、セルロース繊維と合成繊維とが混抄されたセパレータを用いているので、熱処理により低ESR化を図った場合でも高い耐電圧を確保できる。
すなわち、コンデンサ素子に200℃を超える温度の熱処理を行うと、セルロース繊維の繊維径が細くなるので、セパレータ自身の抵抗値が下がる。
また、熱処理によってセパレータの空隙が広がると、導電性高分子の保持量が増えるので、固体電解コンデンサのESRを低減することができる。
また、熱処理によりセパレータの空隙が広がった場合でも、合成繊維がセパレータの形状を維持するので、固体電解コンデンサの耐電圧が高い。
さらに、セパレータに用いたバインダが化成能力を有する含酸素化合物からなるため、陽極箔に誘電体として形成されている酸化皮膜を修復できるので、漏れ電流が低い。
In the solid electrolytic capacitor according to the present invention, since a separator in which cellulose fibers and synthetic fibers are mixed is used, a high withstand voltage can be ensured even when a low ESR is achieved by heat treatment.
That is, if the capacitor element is heat-treated at a temperature exceeding 200 ° C., the fiber diameter of the cellulose fiber becomes thin, and the resistance value of the separator itself decreases.
Further, when the gap of the separator is widened by the heat treatment, the amount of conductive polymer retained increases, so that the ESR of the solid electrolytic capacitor can be reduced.
In addition, even when the gap of the separator is widened by the heat treatment, the synthetic fiber maintains the shape of the separator, so that the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor is high.
Furthermore, since the binder used for the separator is made of an oxygen-containing compound having chemical conversion ability, the oxide film formed as a dielectric on the anode foil can be repaired, so that the leakage current is low.

以下、図1を参照して、本発明を適用した固体電解コンデンサの製造方法を説明しながら、本発明に係る固体電解コンデンサの構造を説明する。   Hereinafter, the structure of the solid electrolytic capacitor according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 while explaining the method of manufacturing the solid electrolytic capacitor to which the present invention is applied.

図1は、本発明を適用した固体電解コンデンサに用いたコンデンサ素子の説明図である。本発明に係る固体電解コンデンサを製造するには、まず、素子形成工程において、図1に示すようなコンデンサ素子4を準備する。
このコンデンサ素子4は、陽極箔1と陰極箔3とがセパレータ2を介して巻回された構造を有している。
陽極箔1および陰極箔3からは、それぞれ樹脂コーティングを施した陽極リードタブおよび陰極リードタブを介して陽極リード線5および陰極リード線6がコンデンサ素子4の端面から引き出されている。
陽極箔1は、アルミニウム等の弁作用金属からなる箔に対して、エッチングにより粗面化を施した後、化成により酸化皮膜を形成してなる。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a capacitor element used in a solid electrolytic capacitor to which the present invention is applied. In order to manufacture the solid electrolytic capacitor according to the present invention, first, a capacitor element 4 as shown in FIG. 1 is prepared in an element forming step.
The capacitor element 4 has a structure in which an anode foil 1 and a cathode foil 3 are wound via a separator 2.
From the anode foil 1 and the cathode foil 3, the anode lead wire 5 and the cathode lead wire 6 are led out from the end face of the capacitor element 4 through the resin-coated anode lead tab and cathode lead tab, respectively.
The anode foil 1 is formed by roughening a foil made of a valve metal such as aluminum by etching and then forming an oxide film by chemical conversion.

本形態において、セパレータ2は、セルロース繊維と、20〜40wt%の合成繊維と、10〜30wt%のバインダとを備えた不織布である。本形態では、合成繊維としては、アクリル繊維、ナイロン繊維、またはポリエステル繊維が用いられている。
また、バインダは、溶融、固化することにより、セルロース繊維と合成繊維とを繋いでいる。本形態では、バインダとして、化成能力を備えた含酸素化合物、例えば、ポリビニルアルコールまたはポリエチレングリコールが用いられている。
In this embodiment, the separator 2 is a nonwoven fabric provided with cellulose fibers, 20 to 40 wt% synthetic fibers, and 10 to 30 wt% binder. In this embodiment, acrylic fiber, nylon fiber, or polyester fiber is used as the synthetic fiber.
Moreover, the binder has connected the cellulose fiber and the synthetic fiber by melting and solidifying. In this embodiment, an oxygen-containing compound having a chemical conversion ability, such as polyvinyl alcohol or polyethylene glycol, is used as the binder.

次に、コンデンサ素子4に対して切り口化成を行い、洗浄する。これにより、陽極箔1の切断端面に誘電体酸化皮膜が形成される。なお、切り口化成は、熱処理工程の後に行ってもよく、熱処理工程の前後双方において行ってもよい。
また、化成液の温度は、セパレータのバインダが化成液に溶出しないように80℃以下にすることが望ましい。
Next, the capacitor element 4 is cut and cleaned. Thereby, a dielectric oxide film is formed on the cut end face of the anode foil 1. In addition, the cut formation may be performed after the heat treatment step, or may be performed both before and after the heat treatment step.
The temperature of the chemical conversion liquid is desirably 80 ° C. or lower so that the separator binder does not elute into the chemical conversion liquid.

次に、熱処理工程において、コンデンサ素子4に対して、200℃を超える温度条件下で熱処理を施す。ここで、温度条件としては、300℃を超える条件であることが好ましい。   Next, in the heat treatment step, the capacitor element 4 is heat treated under a temperature condition exceeding 200 ° C. Here, the temperature condition is preferably a condition exceeding 300 ° C.

次に、導電性高分子形成工程において、コンデンサ素子4に導電性高分子を形成する。このような導電性高分子を形成するには、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体を化学重合させる。
ポリチオフェン誘導体としては、チオフェン骨格3位、3位と4位、またはS位に、水酸基、アセチル基、カルボキシル基、アルキル基、アルコキシ基のうち少なくとも1種を置換基として有するチオフェン誘導体、または3,4−アルキレンジオキシチオフェンを挙げることができる。
ポリアニリン誘導体として、アニリン骨格を有しアルキル基、フェニル基、アルコキシ基、エステル基、チオエーテル基のうち少なくとも1種を置換基として有するアニリン誘導体を挙げることができる。
ポリピロール誘導体としては、ピロール骨格の3位、3位と4位またはN位に、水酸基、アセチル基、カルボキシル基、アルキル基、アルコキシ基のうち少なくとも1種を置換基として有するピロール誘導体を挙げることができる。
Next, in the conductive polymer forming step, a conductive polymer is formed on the capacitor element 4. In order to form such a conductive polymer, polythiophene or a derivative thereof, polyaniline or a derivative thereof, or polypyrrole or a derivative thereof is chemically polymerized.
As the polythiophene derivative, a thiophene derivative having at least one of a hydroxyl group, an acetyl group, a carboxyl group, an alkyl group, and an alkoxy group as a substituent at the 3-position, 3-position and 4-position, or S-position of the thiophene skeleton, or 3, 4-Alkylenedioxythiophene can be mentioned.
Examples of the polyaniline derivative include an aniline derivative having an aniline skeleton and having at least one of a alkyl group, a phenyl group, an alkoxy group, an ester group, and a thioether group as a substituent.
Examples of the polypyrrole derivative include a pyrrole derivative having at least one of a hydroxyl group, an acetyl group, a carboxyl group, an alkyl group, and an alkoxy group as a substituent at the 3-position, 3-position, 4-position or N-position of the pyrrole skeleton. it can.

ここで、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体は、以下に説明する方法により化学重合させると、導電性高分子を形成する。また、導電性高分子を形成するにあたっては、電解重合を組み合わせることもある。   Here, when polythiophene or a derivative thereof, polyaniline or a derivative thereof, polypyrrole or a derivative thereof is chemically polymerized by a method described below, a conductive polymer is formed. In forming a conductive polymer, electrolytic polymerization may be combined.

まず、1液法では、モノマー、ドーパント、酸化剤を混合した溶液、またはモノマーと酸化作用を有するドーパントとを混合した溶液をコンデンサ素子に含浸し、この状態で化学重合を行わせる。   First, in the one-component method, a capacitor element is impregnated with a solution in which a monomer, a dopant and an oxidizing agent are mixed, or a solution in which a monomer and a dopant having an oxidizing action are mixed, and chemical polymerization is performed in this state.

次に、2液法では、モノマー溶液をコンデンサ素子に含浸し、続いて、ドーパントと酸化剤との混合液をコンデンサ素子に含浸し、化学重合させる。
また、モノマーとドーパントとを混合した溶液をコンデンサ素子に含浸し、続いて、モノマーと酸化剤との混合溶液をコンデンサ素子に含浸し、化学重合させてもよい。
さらに、モノマー液をコンデンサ素子に含浸し、続いて、ドーパントと酸化剤とを混合した液をコンデンサ素子に含浸し、化学重合させてよい。
さらに、ドーパントと酸化剤を混合した溶液をコンデンサ素子に含浸し、続いて、モノマー溶液をコンデンサ素子に含浸し、化学重合させてもよい。
Next, in the two-component method, a capacitor solution is impregnated in a capacitor element, and subsequently, a mixed solution of a dopant and an oxidizing agent is impregnated in the capacitor element and chemically polymerized.
Alternatively, the capacitor element may be impregnated with a solution in which a monomer and a dopant are mixed, and then the capacitor element may be impregnated with a mixed solution of a monomer and an oxidant and chemically polymerized.
Furthermore, the capacitor element may be impregnated with the monomer solution, and then the capacitor element may be impregnated with a liquid obtained by mixing the dopant and the oxidizing agent and chemically polymerized.
Furthermore, the capacitor element may be impregnated with a solution in which a dopant and an oxidizing agent are mixed, and then the monomer solution may be impregnated with the capacitor element and chemically polymerized.

次に、3液法では、ドーパントを含む液をコンデンサ素子に含浸し、続いて、モノマー液をコンデンサ素子に含浸し、最後に、酸化剤を含む液をコンデンサ素子に含浸して、化学重合を行わせる。   Next, in the three-component method, a capacitor element is impregnated with a liquid containing a dopant, subsequently, a monomer liquid is impregnated into the capacitor element, and finally, a liquid containing an oxidizing agent is impregnated into the capacitor element, and chemical polymerization is performed. Let it be done.

本発明において、ドーパントは、特に限定されないが、良好な特性を持つ固体電解コンデンサを得るためにはスルホン酸化合物が好ましい。たとえば、1,5−ナフタレンジスルホン酸、1,6−ナフタレンジスルホン酸、1−オクタンスルホン酸、1−ナフタレンスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸、2,6−ナフタレンジスルホン酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、2−メチル−5−イソプロピルベンゼンスルホン酸、4−オクチルベンゼンスルホン酸、4−ニトロトルエン−2−スルホン酸、m−ニトロベンゼンスルホン酸、n−オクチルスルホン酸、n−ブタンスルホン酸、n−ヘキサンスルホン酸、o−ニトロベンゼンスルホン酸、p−エチルベンゼンスルホン酸、p−クロロベンゼンスルホン酸、p−デシルベンゼンスルホン酸、p−ドデシルベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、p−ニトロベンゼンスルホン酸、p−ペンチルベンゼンスルホン酸、エタンスルホン酸、カンファースルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、アセチルスルホン酸、ドデシルスルホン酸、トリクロロベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ハイドロオキシベンゼンスルホン酸、ブチルナフタレンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、メタンスルホン酸などがあり、その塩としては、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、銀塩、銅塩、鉄塩、アルミニウム塩、セリウム塩、タングステン塩、クロム塩、マンガン塩、スズ塩、メチルアンモニウム塩、ジメチルアンモニウム塩、トリメチルアンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、エチルアンモニウム塩、ジエチルアンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、エチルメチルアンモニウム塩、ジエチルメチルアンモニウム塩、ジメチルエチルアンモニウム塩、トリエチルメチルアンモニウム塩、トリメチルエチルアンモニウム塩、ジエチルジメチルアンモニウム塩、プロピルアンモニウム塩、ジプロピルアンモニウム塩、イソプロピルアンモニウム塩、ジイソプロピルアンモニウム塩、ブチルアンモニウム塩、ジブチルアンモニウム塩、メチルプロピルアンモニウム塩、エチルプロピルアンモニウム塩、メチルイソプロピルアンモニウム塩、エチルイソプロピルアンモニウム塩、メチルブチルアンモニウム塩、エチルブチルアンモニウム塩、テトラメチロールアンモニウム塩、テトラ−n−ブチルアンモニウム塩、テトラ−sec−ブチルアンモニウム塩、テトラ−t−ブチルアンモニウム塩、ピペリジウム塩、ピロリジウム塩、モノホリニウム塩、ピペラジニウム塩、ピリジニウム塩、α−ピコリニウム塩、β−ピコリニウム塩、γ−ピコリニウム塩、キノリニウム塩、イソキノリニウム塩、ピロリニウム塩、アンモニウム塩などがある。   In the present invention, the dopant is not particularly limited, but a sulfonic acid compound is preferable in order to obtain a solid electrolytic capacitor having good characteristics. For example, 1,5-naphthalenedisulfonic acid, 1,6-naphthalenedisulfonic acid, 1-octanesulfonic acid, 1-naphthalenesulfonic acid, 2-naphthalenesulfonic acid, 2,6-naphthalenedisulfonic acid, 2,7-naphthalenedisulfonic acid Acid, 2-methyl-5-isopropylbenzenesulfonic acid, 4-octylbenzenesulfonic acid, 4-nitrotoluene-2-sulfonic acid, m-nitrobenzenesulfonic acid, n-octylsulfonic acid, n-butanesulfonic acid, n-hexane Sulfonic acid, o-nitrobenzenesulfonic acid, p-ethylbenzenesulfonic acid, p-chlorobenzenesulfonic acid, p-decylbenzenesulfonic acid, p-dodecylbenzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, p-nitrobenzenesulfonic acid, p-pentyl Benzenesulfonic acid Ethanesulfonic acid, camphorsulfonic acid, dinonylnaphthalenesulfonic acid, acetylsulfonic acid, dodecylsulfonic acid, trichlorobenzenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, hydroxybenzenesulfonic acid, butylnaphthalenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid , Methanesulfonic acid, etc., and the salts include lithium salt, potassium salt, sodium salt, silver salt, copper salt, iron salt, aluminum salt, cerium salt, tungsten salt, chromium salt, manganese salt, tin salt, methyl Ammonium salt, dimethylammonium salt, trimethylammonium salt, tetramethylammonium salt, ethylammonium salt, diethylammonium salt, triethylammonium salt, tetraethylammonium salt, ethylmethylan Nium salt, diethylmethylammonium salt, dimethylethylammonium salt, triethylmethylammonium salt, trimethylethylammonium salt, diethyldimethylammonium salt, propylammonium salt, dipropylammonium salt, isopropylammonium salt, diisopropylammonium salt, butylammonium salt, dibutyl Ammonium salt, methylpropylammonium salt, ethylpropylammonium salt, methylisopropylammonium salt, ethylisopropylammonium salt, methylbutylammonium salt, ethylbutylammonium salt, tetramethylolammonium salt, tetra-n-butylammonium salt, tetra-sec- Butyl ammonium salt, tetra-t-butyl ammonium salt, piperidinium salt, pyrrolidi Umum salts, monoforinium salts, piperazinium salts, pyridinium salts, α-picolinium salts, β-picolinium salts, γ-picolinium salts, quinolinium salts, isoquinolinium salts, pyrrolinium salts, ammonium salts, and the like.

しかる後には、コンデンサ素子4を有底筒状の外装ケースに収納し、開口部を封口ゴム等により密封した後、エージングを行うことにより、固体電解コンデンサが得られる。エージングでは、例えば、温度が50℃の条件下で60分間、定格電圧を印加する。   Thereafter, the capacitor element 4 is housed in a bottomed cylindrical outer case, the opening is sealed with a sealing rubber or the like, and then subjected to aging, whereby a solid electrolytic capacitor is obtained. In aging, for example, a rated voltage is applied for 60 minutes under the condition of a temperature of 50 ° C.

[実施例]
本発明の実施例に係る固体電解コンデンサ(アルミニウム固体電解コンデンサ)では、マニラ繊維(セルロース繊維)50wt%、アクリル繊維30wt%、ポリビニルアルコール20wt%(バインダ)を混抄した密度0.35g/cm3、厚さ30μmのセパレータ2を用いて、以下のように固体電解コンデンサを作製した。
[Example]
In the solid electrolytic capacitor (aluminum solid electrolytic capacitor) according to the example of the present invention, a density of 0.35 g / cm 3 obtained by mixing 50 wt% of Manila fiber (cellulose fiber), 30 wt% of acrylic fiber and 20 wt% of polyvinyl alcohol (binder), Using the separator 2 having a thickness of 30 μm, a solid electrolytic capacitor was produced as follows.

まず、素子形成工程において、表面にエッチングおよび化成を施した電解コンデンサ用の陽極箔1と、表面にエッチングを施した電解コンデンサ用の陰極箔3とをセパレータ2を介して巻回し、コンデンサ素子4を形成する。
このコンデンサ素子4において、陽極箔1および陰極箔3からは、それぞれ樹脂コーティングを施した陽極リードタブおよび陰極リードタブを介して陽極リード線5および陰極リード線6がコンデンサ素子4の端面から引き出された状態にある。
ここで、実施例、及び後述する比較例1、2において、コンデンサ素子の作製に用いた陽極箔、陰極箔は全て同じ幅、長さであり、その幅は2.4mm、長さは195mmである。
First, in an element formation step, an anode foil 1 for an electrolytic capacitor whose surface is etched and formed and a cathode foil 3 for an electrolytic capacitor whose surface is etched are wound through a separator 2 to form a capacitor element 4. Form.
In this capacitor element 4, the anode lead wire 5 and the cathode lead wire 6 are drawn from the end face of the capacitor element 4 from the anode foil 1 and the cathode foil 3 through the resin-coated anode lead tab and cathode lead tab, respectively. It is in.
Here, in Examples and Comparative Examples 1 and 2 to be described later, the anode foil and the cathode foil used for producing the capacitor element all have the same width and length, and the width is 2.4 mm and the length is 195 mm. is there.

次に、コンデンサ素子4を例えば、pH6.0、温度40℃に調整した10wt%アジピン酸アンモニウム水溶液を化成液として切り口化成を行う。なお、切り口化成は、熱処理工程の後に行ってもよく、熱処理工程の前後双方において行ってもよい。   Next, the capacitor element 4 is cut and formed using, for example, a 10 wt% ammonium adipate aqueous solution adjusted to pH 6.0 and a temperature of 40 ° C. as a chemical conversion solution. In addition, the cut formation may be performed after the heat treatment step, or may be performed both before and after the heat treatment step.

次に、加熱工程において、コンデンサ素子4を温度330℃の条件下で30分間加熱処理する。   Next, in the heating step, the capacitor element 4 is heat-treated for 30 minutes at a temperature of 330.degree.

次に、導電性高分子形成工程において、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・ドーパントとしてのp−トルエンスルホン酸鉄(III)とをi−プロパノールに溶解した溶液(モノマーと酸化剤のモル比1:1)にコンデンサ素子を浸漬後、100℃の温度で60分間保持し、化学重合により、導電性高分子としてのポリエチレンジオキシチオフェン(PEDT)を形成する。   Next, in the conductive polymer formation step, a solution (monomer) of 3,4-ethylenedioxythiophene as a monomer and iron (III) p-toluenesulfonate as an oxidizing agent / dopant dissolved in i-propanol After immersing the capacitor element in a molar ratio of 1: 1 to the oxidizing agent, the capacitor element is held at a temperature of 100 ° C. for 60 minutes to form polyethylenedioxythiophene (PEDT) as a conductive polymer by chemical polymerization.

このようにして得られたコンデンサ素子4を有底筒状の外装ケースに収納した後、開口部を封口ゴムにより密封し、50℃、定格電圧にて60分間エージングを行う。このように構成した固体電解コンデンサの電気特性を測定した結果を表1に示す。   After the capacitor element 4 thus obtained is stored in a bottomed cylindrical outer case, the opening is sealed with a sealing rubber and aged at 50 ° C. and a rated voltage for 60 minutes. Table 1 shows the measurement results of the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitor configured as described above.

Figure 0004809417
Figure 0004809417

(比較例1)
比較例1では、密度0.30g/cm3、厚さ30μmのマニラ紙からなるセパレータを用いて以下のようにして固体電解コンデンサを作製した。その際、セパレータの構成以外は、実施例と同様とした。このように構成した固体電解コンデンサの電気特性を測定した結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a solid electrolytic capacitor was manufactured as follows using a separator made of Manila paper having a density of 0.30 g / cm 3 and a thickness of 30 μm. In that case, it was set as the same as the Example except the structure of the separator. Table 1 shows the measurement results of the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitor configured as described above.

(比較例2)
比較例2では、アクリル繊維の不織布からなる密度0.35g/cm3、厚さ35μmのセパレータを用いて固体電解コンデンサを作製した。その際、セパレータの構成以外は、実施例と同様とした。このように構成した固体電解コンデンサの電気特性を測定した結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a solid electrolytic capacitor was produced using a separator made of a nonwoven fabric of acrylic fibers and having a density of 0.35 g / cm 3 and a thickness of 35 μm. In that case, it was set as the same as the Example except the structure of the separator. Table 1 shows the measurement results of the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitor configured as described above.

(評価結果)
表1から明らかなように、本発明の実施例に係る固体電解コンデンサは、比較例1、2と比較して歩留が高い。本発明の実施例に係る固体電解コンデンサは、比較例1、2と比較して、ESRが低いとともに、漏れ電流も低い。
(Evaluation results)
As is clear from Table 1, the solid electrolytic capacitors according to the examples of the present invention have a higher yield than Comparative Examples 1 and 2. Compared with Comparative Examples 1 and 2, the solid electrolytic capacitor according to the example of the present invention has low ESR and low leakage current.

(その他の実施例)
上記の実施例においては、化成能力のある含酸素化合物(バインダ)としてポリビニルアルコールを用いたが、ポリビニルアルコールに代えて、ポリエチレングリコールを用いた場合にも同様の効果が得られることが確認された。
また、実施例では、合成繊維にアクリル繊維を用いたが、ナイロン繊維、ポリエステル繊維を用いても同様の効果が得られることが確認された。
(Other examples)
In the above examples, polyvinyl alcohol was used as the oxygen-containing compound (binder) having chemical conversion ability, but it was confirmed that the same effect can be obtained when polyethylene glycol is used instead of polyvinyl alcohol. .
In the examples, acrylic fiber was used as the synthetic fiber, but it was confirmed that the same effect could be obtained even when nylon fiber or polyester fiber was used.

また、前記の実施例においては、PEDTを導電性高分子として用いたが、PEDT以外の公知の導電性高分子(例えばポリアニリンやポリピロール)を導電性高分子として用いた場合にも同様の効果が得られることが確認された。   In the above-described embodiments, PEDT is used as the conductive polymer. However, when a known conductive polymer other than PEDT (for example, polyaniline or polypyrrole) is used as the conductive polymer, the same effect can be obtained. It was confirmed that it was obtained.

なお、重合前の熱処理温度が、200℃以下の場合、熱処理によるセルロース繊維の形状変化が少ないため、低ESR化の効果が少ない。従って、200℃を超える温度が好ましい。特に、温度が300℃以上の場合には、セルロース繊維が炭素繊維状になるため、より好ましい。   In addition, when the heat processing temperature before superposition | polymerization is 200 degrees C or less, since there is little shape change of the cellulose fiber by heat processing, the effect of low ESR reduction is few. Therefore, a temperature exceeding 200 ° C. is preferred. In particular, when the temperature is 300 ° C. or higher, the cellulose fibers become carbon fibers, which is more preferable.

本発明の固体電解コンデンサに用いたコンデンサ素子の説明図である。It is explanatory drawing of the capacitor | condenser element used for the solid electrolytic capacitor of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 陽極箔
2 セパレータ
3 陰極箔
4 コンデンサ素子
5 陽極リード棒
6 陰極リード棒
1 Anode foil 2 Separator 3 Cathode foil 4 Capacitor element 5 Anode lead bar 6 Cathode lead bar

Claims (3)

化成済みの陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回する素子形成工程と、前記セパレータに導電性高分子を保持させる導電性高分子形成工程とを有する固体電解コンデンサの製造方法において、
前記セパレータは、セルロース繊維と、20〜40wt%のアクリル繊維と、10〜30wt%のバインダとを含む不織布であって、当該バインダは、化成能力を有する含酸素化合物からなり、
前記素子形成工程の後、前記導電性高分子形成工程の前に、前記コンデンサ素子を温度が200℃を超える条件で加熱する熱処理を行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
In a method for producing a solid electrolytic capacitor, comprising an element forming step of winding a formed anode foil and a cathode foil through a separator, and a conductive polymer forming step of holding a conductive polymer in the separator,
The separator is a nonwoven fabric containing cellulose fibers, 20 to 40 wt% acrylic fibers, and 10 to 30 wt% binder, and the binder is made of an oxygen-containing compound having chemical conversion ability,
A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor, comprising performing heat treatment for heating the capacitor element under a condition that the temperature exceeds 200 ° C. after the element forming step and before the conductive polymer forming step.
前記バインダは、ポリビニルアルコールまたはポリエチレングリコール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 manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the binder is polyvinyl alcohol or polyethylene glycol. 前記導電性高分子は、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、またはポリチオフェン若しくはその誘導体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 method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the conductive polymer is polyaniline or a derivative thereof, polypyrrole or a derivative thereof, or polythiophene or a derivative thereof.
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