JP5305569B2 - 電解コンデンサの製造方法および電解コンデンサ - Google Patents
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Description
また本発明の電解コンデンサの製造方法においては、上記電解液は、上記導電性固体層の隙間に含浸され、上記導電性固体層が形成されていない上記誘電体皮膜表面を覆うとともに、上記誘電体被膜上の欠陥部の中に入り込むことが好ましい。
また本発明の電解コンデンサの製造方法においては、上記分散体含浸工程および上記乾燥工程を複数回繰り返すことで、上記導電性固体層による上記誘電体皮膜の対向陰極箔側表面の被覆率を80%より大きくすることが好ましい。
さらに、本発明は上記いずれかの方法により製造された電解コンデンサをも提供する。
<分散体含浸工程>
本発明の電解コンデンサの製造方法においては、まず、誘電体皮膜が形成された陽極箔と対向陰極箔とがセパレータを介して巻回されてなるコンデンサ素子に、導電性固体の粒子または粉末と溶媒とを含む分散体を含浸させる。
続く工程において、上記含浸によって、導電性固体および溶媒が付着したコンデンサ素子を乾燥し、当該溶媒を蒸発させて、誘電体皮膜の表面に導電性固体層を形成する。この際、誘電体皮膜の表面だけでなく、セパレータの表面および対向陰極箔の表面にも導電性固体層が形成されるのが通常である。このような上記分散体含浸工程および本工程を含む本発明の電解コンデンサの製造方法によれば、誘電体皮膜に損傷を与えることなく導電性固体層を形成することができる。また、導電性固体が誘電体皮膜上の欠陥部の中に入り込まないため、ショートしにくく、漏れ電流の小さい電解コンデンサを提供することが可能となる。このような本発明の電解コンデンサは、耐電圧性に優れる。
続く工程において、上記導電性固体層が形成されたコンデンサ素子に電解液を含浸させる。これにより、誘電体皮膜上に形成された導電性固体層の隙間ならびに、セパレータおよび対向陰極箔の表面にも導電性固体層が形成されている場合には、これらの導電性固体層の隙間に電解液が含浸される。このように、導電性固体層を形成するだけでなく電解液を含浸させることにより、誘電体皮膜の修復性が向上し、漏れ電流をさらに低くすることができ、さらにはESRを低減することができる。すなわち、当該電解液は、上記導電性固体層が形成されていない誘電体皮膜表面を覆うことに加えて、誘電体皮膜上に存在する欠陥部の中に入り込むことができるため、このような欠陥部を修復することが可能となる。電解液が誘電体皮膜上に存在する欠陥部の中に入り込むことができるのは、導電性固体層が当該欠陥部内に形成されていないことに起因する。
誘電体皮膜形成のための化成電圧(V)が表1のとおりであり、完成寸法(アルミニウム製ケースに収納した状態での電解コンデンサの外形寸法)がφ6.3mm×H6.0mmとなるような、定格電圧10V−公称容量100μFのアルミニウム巻回型コンデンサ素子を、ポリエチレンジオキシチオフェンを8重量%含有する水分散体に25℃で10分間、89kPaの高真空下で浸漬し、当該分散体を誘電体皮膜に付着させた。浸漬させている間、超音波処理を行った(分散体含浸工程)。次に、コンデンサ素子を125℃の乾燥炉に入れ、30分保持することにより、水を蒸発させ、導電性固体層を形成した(乾燥工程)。当該分散体含浸工程および乾燥工程をトータル3回繰り返した。ついで、導電性固体層が形成された当該コンデンサ素子を、ボロジサリチル酸トリエチルアミンを18重量%含有するγブチロラクトン電解液に25℃で、10秒浸漬することにより、電解液を含浸させた(電解液含浸工程)。
用いた巻回型コンデンサ素子の定格電圧および公称容量、完成寸法(φmm×Hmm)、化成電圧(V)、導電性高分子、電解液中に含まれる有機塩が表1に示されるとおりであること以外は、実施例1と同様の方法により電解コンデンサを作製した。水分散体中の導電性高分子の濃度(重量%)および電解液中の有機塩濃度(重量%)は、実施例1と同じである。これらの電解コンデンサについて、静電容量、ESR、tanδ(損失角の正接)および漏れ電流(LC)を測定した。その結果を表1に示す。なお、表1における有機塩A、B、C、Dは、それぞれボロジサリチル酸トリエチルアミン、フタル酸エチルジメチルアミン、フタル酸モノ1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、フタル酸モノ1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリニウムを示す。
完成寸法(アルミニウム製ケースに収納した状態での電解コンデンサの外形寸法)が表1に示される値となるようなアルミニウム巻回型コンデンサ素子を、エチレンジオキシチオフェンを20重量%含有するエタノールの溶液に25℃で10秒間浸漬した後、酸化剤としてのパラトルエンスルホン酸鉄を50重量%含有するエタノールの溶液に25℃で2〜3分間浸漬し、酸化重合を行い、コンデンサ素子内にポリエチレンジオキシチオフェンからなる層を形成させた。ついで、水洗により不純物および酸化剤を除去した後、100℃で乾燥した。次に、ポリエチレンジオキシチオフェンの層が形成された当該コンデンサ素子を、ボロジサリチル酸トリエチルアミンを18重量%含有するγブチロラクトン電解液に25℃で、10秒浸漬することにより、電解液を含浸させた。
固体容量出現率の測定および電解液の効果の確認
完成寸法(アルミニウム製ケースに収納した状態での電解コンデンサの外形寸法)が表2に示される値となるようなアルミニウム巻回型コンデンサ素子2つをそれぞれ、ポリエチレンジオキシチオフェンを8重量%含有する水分散体に30℃で10分間、89kPaの高真空下で浸漬し、当該分散体を誘電体皮膜に付着させた。浸漬させている間、超音波処理を行った(分散体含浸工程)。次に、コンデンサ素子を125℃の乾燥炉に入れ、30分保持することにより、水を蒸発させ、導電性固体層を形成した(乾燥工程)。当該分散体含浸工程および乾燥工程をトータル3回繰り返した。ついで、得られた導電性固体層が形成された2つのコンデンサ素子の1つをアルミニウム製ケースに収納し、その開口部にゴムパッキングを装着するとともに絞り加工およびカーリング加工を施した後、表2に示される定格電圧の1.15倍の電圧を印加しながら、約125℃で約1時間エージング処理を行うことにより、電解コンデンサを作製した。この電解コンデンサについて静電容量、ESRおよび漏れ電流(LC)を測定した(これらをそれぞれ、静電容量1、ESR1およびLC1とする。)。その結果を表2に示す。なお、静電容量は、120Hzでの静電容量(μF)であり、ESRは、100kHzでのESR(mΩ)であり、LCは、表2に示される定格電圧を印加してから30秒後のLC(μA)である。
(1)静電容量、tanδおよびESR:Agilent社製LCRメータ 4263Bを用いて測定を行った。
(2)LC:HEWLETT PACKARD社製マルチメータ 3488AおよびHEWLETT PACKARD社製スイッチ/コントロールユニット 34401Aを用いて測定を行った。
Claims (8)
- 誘電体皮膜が形成された陽極箔と対向陰極箔とがセパレータを介して巻回されてなるコンデンサ素子に、導電性高分子としてポリチオフェンおよび/またはその誘導体を含む導電性固体の粒子または粉末と溶媒とを含む分散体を含浸させる分散体含浸工程と、
前記分散体含浸工程の後、前記溶媒を蒸発させて、前記誘電体皮膜の表面に導電性固体層を形成する乾燥工程と、
前記導電性固体層の隙間に、γブチロラクトンおよび/またはスルホランを含む電解液を含浸させる電解液含浸工程と、を含むことを特徴とする電解コンデンサの製造方法。 - 前記溶媒は、水を含み、
前記電解液は、有機塩を含む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。 - 前記有機塩は、有機アミン塩を含む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。
- 前記導電性高分子は、ポリ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1〜3のいずれかに記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記電解液には、前記導電性高分子が実質的に溶解していないことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記電解液は、前記導電性固体層の隙間に含浸され、前記導電性固体層が形成されていない前記誘電体皮膜表面を覆うとともに、前記誘電体皮膜上の欠陥部の中に入り込むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記分散体含浸工程および前記乾燥工程を複数回繰り返すことで、前記導電性固体層による前記誘電体皮膜の対向陰極箔側表面の被覆率を80%より大きくする請求項1〜6のいずれかに記載の電解コンデンサの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかの方法により製造された電解コンデンサ。
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