JP7028481B2 - Electrode members for electrolytic capacitors and electrolytic capacitors - Google Patents
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Description
本発明は、電解コンデンサ用電極部材および電解コンデンサに関する。 The present invention relates to an electrode member for an electrolytic capacitor and an electrolytic capacitor.
コンデンサの静電容量は、電極部材の上に形成された誘電体の表面積に比例する。そこで、電解コンデンサの静電容量を高くするための一手法として、それに用いる電極部材の表面積を大きくすることが従来より行なわれている。その具体的な手法として例えば、電極部材の表面に粗面化処理を行なう、電極部材に焼結体を用いるといったことが挙げられる。 The capacitance of the capacitor is proportional to the surface area of the dielectric formed on the electrode member. Therefore, as a method for increasing the capacitance of the electrolytic capacitor, it has been conventionally performed to increase the surface area of the electrode member used for the electrolytic capacitor. Specific methods thereof include, for example, roughening the surface of the electrode member and using a sintered body for the electrode member.
図15は、従来の電解コンデンサを模式的に表した図である。なお、図15においてはセパレータの表示は省略している。図15に示すように、電解コンデンサは、陽極体1と、陽極体1上に形成された誘電体2と、陽極体1とは反対側にて誘電体2に隣接して配置された電解質3と、陽極体1との間に電解質3を挟み込むようにして陽極体1に向かい合うように配置された陰極体5と、電解質3に隣接するように陰極体5上に形成された誘電体4とを備える。
FIG. 15 is a diagram schematically showing a conventional electrolytic capacitor. In FIG. 15, the display of the separator is omitted. As shown in FIG. 15, the electrolytic capacitor includes an
電解コンデンサの静電容量は、陽極体1、誘電体2および電解質3から構成されるコンデンサと、電解質3、誘電体(自然酸化皮膜)4および陰極体5から構成されるコンデンサとを、直列につなげたときの合成容量である。通常、陰極体5には陽極体1と比較して静電容量が十分高いものが用いられる。このため、電解コンデンサの静電容量は、陽極体1、誘電体2および電解質3から構成されるコンデンサの静電容量の値に大きく影響される。
The capacitance of the electrolytic capacitor is such that a capacitor composed of an
陽極体1の表面をどれだけ複雑な凹凸形状にしたとしても、その上に形成された誘電体2と電解質3とが接していない部分が生じてしまった場合、すなわち、電解質の含浸が十分になされなかった場合には、その分だけ電解コンデンサの静電容量が低くなってしまう。
No matter how complicated the surface of the
電解コンデンサの中でも、特に電解質に導電性高分子などの固体電解質を用いた固体電解コンデンサでは、この電解質の含浸性が重要になってくる。 Among electrolytic capacitors, the impregnation property of this electrolyte is particularly important for solid electrolytic capacitors that use a solid electrolyte such as a conductive polymer as the electrolyte.
図16は、従来の電解コンデンサ用電極部材における固体電解質の含浸の程度を模式的に表した図である。図16は、図15に示す誘電体2と電解質3との接触状態を主として示している。図16に示すように、陽極体1の表面に微細な凹凸を多数形成することで陽極体1の表面積をいかに大きくしたとしても、その凹凸の大きさが導電性高分子の径と比較して十分に大きくない場合には、電解質としての固体電解質6が誘電体2と接していない部分が広範囲に渡って生じてしまう。すなわち、電解液を含浸したときの静電容量に対する固体電解質を含浸したときの静電容量の割合を表す容量出現率が、低くなってしまう。
FIG. 16 is a diagram schematically showing the degree of impregnation of a solid electrolyte in a conventional electrode member for an electrolytic capacitor. FIG. 16 mainly shows the contact state between the dielectric 2 and the
そこで、電解コンデンサ用電極部材について、それが箔状や板状のもの対しては、以下のような提案がこれまでになされている。 Therefore, the following proposals have been made for electrode members for electrolytic capacitors, which are foil-shaped or plate-shaped.
特開2008-078330号公報(特許文献1)では、エッチングのピット径が小さすぎると固体電解質が十分含浸されず、しかも、大きいものも混在していると不均一になってしまい、電解コンデンサにした時のESRが高くなってしまうという問題があった。それに対して、特許文献1では、少なくとも片面が表面から深さ方向で70μm以上のエッチング層を有し、そのエッチング層は、表面から20μmより深い位置の平面断面を画像解析装置で測定したとき、各測定面において、円形に換算したときのピット径で0.01~1μmのピット数がその測定面内における全ピット数の70%以上存在する電解コンデンサ用アルミニウム電極板を提案している。
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-078303 (Patent Document 1), if the etching pit diameter is too small, the solid electrolyte is not sufficiently impregnated, and if a large one is also mixed, the solid electrolyte becomes non-uniform, resulting in an electrolytic capacitor. There was a problem that the ESR at that time became high. On the other hand, in
特開平2-288217号公報(特許文献2)では、化学酸化重合による導電性高分子膜とその上に形成した電解重合による導電性高分子膜からなる導電性高分子膜を固体電解質として用いる固体電解コンデンサにおいて、使用する粗面化電極箔によって得られる静電容量が異なるとの問題があった。それに対して、特許文献2では、導電性高分子膜の形成と弁作用金属の粗面化との関係に着目し、化学酸化重合によって導電性高分子膜を形成することが可能な最大ピット深さを見出し、誘電体酸化皮膜を形成した弁作用金属のピット深さが平均16μm以上である粗面化電極箔を提案している。
In JP-A-2-288217 (Patent Document 2), a solid using a conductive polymer film composed of a conductive polymer film formed by chemical oxidation polymerization and a conductive polymer film formed on the conductive polymer film by electrolytic polymerization as a solid electrolyte. In the electrolytic capacitor, there is a problem that the capacitance obtained differs depending on the roughened electrode foil used. On the other hand,
特開2001-143972号公報(特許文献3)では、箔表面に突起や凹みを付与しただけでは、増大しつつある高静電容量化への要望に応えることができないとの問題があった。それに対して、特許文献3では、表面に円相当径の開口径(d1)が0.1~5μmの一次凹みが多数形成されたアルミニウム箔であって、その一次凹みのうち、その最大内部径(d2)が開口径(d1)よりも大きく内部が膨らんだ形状で、開口径(d1)/最大内部径(d2)が0.9未満であるという条件を満たすものと、その内部に開口する二次凹みを1個以上有し、かつその二次凹みの少なくとも1個の開口径(d3)が一次凹みの開口径(d1)の1/2以下であるという条件を満たすものとが合計数で20%以上存在する電解コンデンサ電極用アルミニウム箔を提案している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-143972 (Patent Document 3) has a problem that it is not possible to meet the increasing demand for high capacitance simply by providing protrusions and dents on the foil surface. On the other hand, in
特開平3-104207号公報(特許文献4)では、従来の直流エッチングと交流エッチングの複合エッチングでは、前段の直流エッチングによるトンネル状のピットの平均開口径が十分に大きくないため、後段の交流エッチングを行なってもトンネル状のピットの内壁面ではほとんどエッチングが進行せず、電極表面部のみを一様に溶解するのみで、所望の拡面効果が得られないとの問題があった。それに対して、特許文献4では、第1の直流エッチングにより1μm未満の開口径を持つピットを形成し、次に第2の直流エッチングによりその開口径を1μmないし4μmに拡大してから、交流エッチングを行なう電解コンデンサ用電極のエッチング方法を提案している。
According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-104207 (Patent Document 4), in the conventional combined etching of DC etching and AC etching, the average opening diameter of the tunnel-shaped pit by the DC etching in the previous stage is not sufficiently large, so that the AC etching in the subsequent stage is performed. However, there is a problem that etching hardly progresses on the inner wall surface of the tunnel-shaped pit, and only the surface portion of the electrode is uniformly melted, and the desired surface expansion effect cannot be obtained. On the other hand, in
特開平11-307400号公報(特許文献5)では、固体電解コンデンサ用電極箔の製造方法として、マスキングによりエッチングを行なうエッチング部とエッチングを行なわない未エッチング部とに分離する工程が先に設けられているが、この場合のエッチング部に対するエッチング方法として、直流エッチングを行ない、続いて交流エッチングの電解液中に浸漬して交流エッチングの電流密度を徐々に上昇させ、その後一定電流で交流エッチングを行なうことが提案されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-307400 (Patent Document 5), as a method for manufacturing an electrode foil for a solid electrolytic capacitor, a step of separating an etched portion that is etched by masking and an unetched portion that is not etched is first provided. However, as an etching method for the etching portion in this case, DC etching is performed, and then the etching is immersed in an electrolytic solution for AC etching to gradually increase the current density of AC etching, and then AC etching is performed with a constant current. Has been proposed.
以上、容量出現率を中心に、静電容量といった観点で従来技術を俯瞰したが、電解コンデンサに求められる特性は、静電容量だけではない。例えば、実用的なコンデンサでは、誘電体には欠陥があり完全な絶縁物ではないため、コンデンサに直流電圧を印加すると微少ではあるが漏れ電流が発生し、回路に悪影響を及ぼすこともある。そのため、漏れ電流についてはそれを低く抑えるようにとの要求が強く、以下のような提案がこれまでになされている。 The above is a bird's-eye view of the conventional technology from the viewpoint of capacitance, focusing on the capacitance appearance rate, but the characteristics required for electrolytic capacitors are not limited to capacitance. For example, in a practical capacitor, the dielectric is defective and is not a perfect insulator. Therefore, when a DC voltage is applied to the capacitor, a small amount of leakage current is generated, which may adversely affect the circuit. Therefore, there is a strong demand to keep the leakage current low, and the following proposals have been made so far.
特開2008-177199号公報(特許文献6)および特開2008-177200号公報(特許文献7)では、電極部材として箔状のものを用いる場合には、小型化のために電極の幅を細くしても、それに従い電極の見かけ面積に対する端面の面積の割合が大きくなり、エージングにより形成された端面の誘電体の悪影響が顕著なものとなってくる、すなわち、小型化するに従い固体電解コンデンサとしての漏れ電流が大きくなってしまうという問題があった。それに対して、特許文献6および特許文献7では、陽極体としてエッチングされたアルミニウム線を用い、その表面に誘電体を形成したものを渦巻き形状に巻回することが提案されている。
In JP-A-2008-177199 (Patent Document 6) and JP-A-2008-177200 (Patent Document 7), when a foil-shaped electrode member is used, the width of the electrode is narrowed for miniaturization. However, the ratio of the area of the end face to the apparent area of the electrode increases accordingly, and the adverse effect of the dielectric of the end face formed by aging becomes remarkable. There was a problem that the leakage current of the capacitor became large. On the other hand, in
特開昭61-278124号公報(特許文献8)では、アルミニウムを陽極材料とした焼結タイプのコンデンサは、タンタルを陽極材料としたものよりも材料としては安価ではあるが、小型大容量化が困難であるばかりでなく、箔型巻回タイプのアルミニウム電解コンデンサに対するコスト面での有利性も見出せないとの問題があった。それに対して、特許文献8では、陽極体の製造方法として、線状の弁作用金属を連続的に供給し、その表面を粗面化処理して、酸化皮膜を形成することが提案されている。 According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-278124 (Patent Document 8), a sintered type capacitor using aluminum as an anode material is cheaper as a material than a capacitor using tantalum as an anode material, but the size and capacity can be increased. Not only is it difficult, but there is also the problem that it is not possible to find a cost advantage over the foil-type winding type aluminum electrolytic capacitor. On the other hand, in Patent Document 8, as a method for manufacturing an anode, it is proposed that a linear valve acting metal is continuously supplied and the surface thereof is roughened to form an oxide film. ..
また、電極部材に用いる材料について、電解コンデンサ用電極部材に関するものではなく、電気二重層コンデンサ集電体に関するものではあるが、以下のような提案がこれまでになされている。 Further, the material used for the electrode member is not related to the electrode member for the electrolytic capacitor but to the electric double layer capacitor current collector, but the following proposals have been made so far.
特開2008-060124号公報(特許文献9)では、物理的な粗面化では電極活物質のアンカー効果を十分に得られるだけの凹凸を形成することができず、交流エッチングでは設備コストがかさんでしまうという問題、および、従来化学エッチングの場合には多量のCuを含有させなければならないとされているところ、Cuは耐食性を低下させてしまうため、電気二重層コンデンサ内で電解液による腐食を招いてしまうとの問題があった。それに対して、特許文献9では、質量比で、Niを50~500ppm含有し、残部が99%以上のアルミニウムと不可避不純物からなる組成を有する電気二重層コンデンサ集電体用アルミニウム箔が提案されている。
According to JP-A-2008-060124 (Patent Document 9), it is not possible to form irregularities sufficient to obtain the anchor effect of the electrode active material by physical roughening, and the equipment cost is high in AC etching. In the case of chemical etching, it is said that a large amount of Cu must be contained, but since Cu reduces corrosion resistance, it is corroded by the electrolytic solution in the electric double layer capacitor. There was a problem of inviting. On the other hand,
特許文献1は、表面から20μmより深い位置での含浸性を改善することを目的とするものである。具体的には、表面から20μmより深い位置で、静電容量に大きく寄与する微細なピットが所定数形成されている。
しかしながら、表面から20μmの深さの位置までの含浸性については一切触れていない。表面近くではピットとピットが連結して、いたずらに径が大きいピットが形成されるといった記載はあるものの、そのいたずらに大きいとされるピット径について具体的な大きさには触れていない。このことからも、表面から静電容量に大きく寄与する微細なピットが形成されている深さの位置までの含浸性も担保されているのか否かについては、不明である。 However, the impregnation property from the surface to a depth of 20 μm is not mentioned at all. Although there is a description that the pits are connected to each other near the surface to form an unnecessarily large pit, the specific size of the unnecessarily large pit diameter is not mentioned. From this, it is unclear whether or not the impregnation property from the surface to the position of the depth where the fine pits that greatly contribute to the capacitance are formed is also guaranteed.
特許文献2は、特許文献2の発明者らが実験によって見出した知見に基づくものである。具体的には、化学酸化重合によって導電性高分子膜を形成することができるのは、表面から深さ平均16μmまでであるとの知見にもとづいたものである。この特許文献2では、容量出現率はピットの形状にはあまり関係しないとして、図面にはトンネル状のピットのみが記載されている。しかしながら、上述のように、電解コンデンサの静電容量にピットの形状も寄与するため、高い容量出現率を得るためには、ピットの形状を考慮する必要がある。
特許文献3は、電極部材の表面積を大きくするために、開口径が異なる凹みを組み合わせた粗面化層を開示するものである。特に図面によれば、凹みの断面形状はいずれも略円形となっている。
また、特許文献4および特許文献5のいずれも、電極部材の表面積を大きくするために、直流エッチングによるトンネル状のピットの内部に、交流エッチングによるピットを形成することを開示するものであって、特に特許文献4においては、トンネル状のピットの開口径の好適な範囲を開示している。
Further, both
しかしながら、特許文献3から特許文献5に開示されている粗面化層・エッチング層の構造は、固体電解質の含浸性まで考慮したものではない。
However, the structures of the roughened layer / etching layer disclosed in
特許文献1から特許文献5は、いずれも電極部材が箔状や板状のものに関するものであるから、特に小型化した場合に問題になり得る、固体電解コンデンサとしての漏れ電流といった観点も踏まえた上での好適な電極部材を提供するには至っていない。
Since
特許文献6および特許文献7は、電極部材として線状の弁作用金属にエッチングを行なったものを用いることを開示している。
なお、特許文献6および特許文献7では、容量出現率には一切触れられていない。また、アルミニウム線に対して行なうエッチングについても、その具体的な処理方法やエッチング層の具体的な構造については一切触れられていない。
In
特許文献8は、電極部材として線状の弁作用金属にエッチングを行なう場合に、それに供する線状の弁作用金属の断面形状の一例として円形、半円形、トラック形状、四角形の4種類を図示している。 Patent Document 8 illustrates four types of circular, semi-circular, track-shaped, and quadrangular as an example of the cross-sectional shape of the linear valve-acting metal used for etching a linear valve-acting metal as an electrode member. ing.
しかし、特許文献6から特許文献8は、いずれもエッチング層の具体的な構造については何ら開示していないため、容量出現率や静電容量といった観点も踏まえた上での好適な電極部材を提供するには至っていない。また、特許文献8については、線状の弁作用金属の断面形状の差異による影響まで考慮したものではない。
However, since
特許文献9では、Niを50~500ppm含有し、残部が99%以上のアルミニウムと不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム箔に対して、もっぱら化学エッチングを行なっているのみである。また、化学エッチングを行なって形成されたエッチング層の具体的な構造については一切触れられていない。
In
本発明はこのような問題点に鑑みたもので、電解コンデンサの製造に際し、電解質の含浸を十分に行なうことができ、高い容量出現率を得ることができる電解コンデンサ用電極部材、および当該電解コンデンサ用電極部材を備えた電解コンデンサを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and is an electrode member for an electrolytic capacitor capable of sufficiently impregnating with an electrolyte and obtaining a high capacity appearance rate when manufacturing an electrolytic capacitor, and the electrolytic capacitor. It is an object of the present invention to provide an electrolytic capacitor provided with an electrode member for use.
本発明に基づく電解コンデンサ用電極部材は、電解コンデンサに含まれる電解コンデンサ用電極部材であって、前記電解コンデンサ用電極部材は、ワイヤー形状を有し、前記電解コンデンサ用電極部材の外表面は、外側に向けて開口する少なくとも1つ以上の第1凹部と、少なくとも前記第1凹部に開口する少なくとも1つ以上の第2凹部を含み、円相当径で表す前記第2凹部の開口径は、円相当径で表す前記第1凹部の開口径よりも小さい。前記電解コンデンサ用電極部材は、芯部と、前記芯部の周囲に位置する多孔質層を有する。前記電解コンデンサ用電極部材の軸方向に垂直な断面形状を巨視的に見た場合に、前記断面形状の周縁が、角張った部分を有さない環状形状となっている。前記第1凹部は、当該第1凹部が有する開口面における最大開口径よりも前記開口面から前記第1凹部が有する底部までの深さが短いクレーター形状を有する。前記第1凹部の前記開口径は、5μmより大きく50μm以下である。前記第1凹部の前記深さは、2μm以上25μm以下である。前記第2凹部は、当該第2凹部が有する開口面における最大開口径よりも前記開口面から前記第2凹部が有する底部までの距離が短いクレーター形状を有する。前記外表面は、前記第2凹部に開口する微細な第3凹部をさらに含む。前記第3凹部は、略キューブ形状、略正三角錐状、または、略球体状を有する。 The electrode member for an electrolytic capacitor based on the present invention is an electrode member for an electrolytic capacitor included in the electrolytic capacitor, the electrode member for the electrolytic capacitor has a wire shape, and the outer surface of the electrode member for the electrolytic capacitor has a wire shape. The opening diameter of the second recess, which includes at least one first recess that opens outward and at least one second recess that opens at least in the first recess, is represented by a circular equivalent diameter. It is smaller than the opening diameter of the first recess represented by the equivalent diameter. The electrode member for an electrolytic capacitor has a core portion and a porous layer located around the core portion. When the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the electrolytic capacitor electrode member is viewed macroscopically, the peripheral edge of the cross-sectional shape is an annular shape having no angular portion. The first recess has a crater shape in which the depth from the opening surface to the bottom portion of the first recess is shorter than the maximum opening diameter of the opening surface of the first recess. The opening diameter of the first recess is larger than 5 μm and 50 μm or less. The depth of the first recess is 2 μm or more and 25 μm or less. The second recess has a crater shape in which the distance from the opening surface to the bottom portion of the second recess is shorter than the maximum opening diameter of the opening surface of the second recess. The outer surface further includes a fine third recess that opens into the second recess. The third recess has a substantially cube shape, a substantially regular triangular pyramid shape, or a substantially spherical shape.
なお、ワイヤー形状とは、線状、棒状、ワイヤー状、繊維状、ひも状、帯状または細長いペレット状を含むものである。なお、ワイヤー形状は、電解コンデンサ用電極部材の軸方向に直交する方向から見た場合に、短軸および長軸を含む形状であることが好ましいが、軸方向に平行な長さ方向における長さと、当該長さ方向に直交する幅方向における幅とが等しい形状であってもよい。 The wire shape includes a linear shape, a rod shape, a wire shape, a fibrous shape, a string shape, a band shape, or an elongated pellet shape. The wire shape is preferably a shape including a short axis and a long axis when viewed from a direction orthogonal to the axial direction of the electrolytic capacitor electrode member, but the wire shape is the length in the length direction parallel to the axial direction. , The shape may be equal to the width in the width direction orthogonal to the length direction.
なお、巨視的に見た場合とは、上記電解コンデンサ用電極部材の軸方向に垂直な断面形状を縮小してみた場合に、断面形状の周方向における凹部の開口面の一端側と他端側とが周方向に接続されて見えることにより、開口面が閉じられたように見える縮小率を示し、好ましくは当該縮小率のうち最大の縮小率を示す。 From a macroscopic point of view, when the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the electrode member for the electrolytic capacitor is reduced, one end side and the other end side of the opening surface of the recess in the circumferential direction of the cross-sectional shape. By appearing to be connected in the circumferential direction, the reduction ratio at which the opening surface appears to be closed is shown, and preferably the maximum reduction ratio among the reduction ratios is shown.
上記本発明に基づく電解コンデンサ用電極部材にあっては、好ましくは、Niを5ppm以上150ppm以下含有するアルミニウム材によって構成されていることが好ましい。 The electrode member for an electrolytic capacitor based on the present invention is preferably made of an aluminum material containing 5 ppm or more and 150 ppm or less of Ni.
上記本発明に基づく電解コンデンサは、上記の電解コンデンサ用電極部材と、上記電解コンデンサ用電極部材に向かい合うように配置される対向電極部材と、上記電解コンデンサ用電極部材と上記対向電極部材との間に配置される電解質とを備える。 The electrolytic capacitor based on the present invention is between the electrolytic capacitor electrode member, the counter electrode member arranged so as to face the electrolytic capacitor electrode member, and the electrolytic capacitor electrode member and the counter electrode member. Equipped with an electrolyte placed in.
上記本発明に基づく電解コンデンサにあっては、好ましくは、上記電解質は、導電性高分子を含む固体電解質である。 In the electrolytic capacitor based on the present invention, the electrolyte is preferably a solid electrolyte containing a conductive polymer.
電解コンデンサの製造に際し、電解質の含浸を十分に行なうことができ、高い容量出現率を得ることができる電解コンデンサ用電極部材、および当該電解コンデンサ用電極部材を備えた電解コンデンサを提供することができる。 When manufacturing an electrolytic capacitor, it is possible to provide an electrode member for an electrolytic capacitor capable of sufficiently impregnating with an electrolyte and obtaining a high capacity appearance rate, and an electrolytic capacitor provided with the electrode member for the electrolytic capacitor. ..
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、以下の説明におけるものは本発明の実施形態の一つにすぎず、本発明はこれらの形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described, but the following description is merely one of the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments and is a gist thereof. It is possible to change and implement as appropriate within the range that does not change.
また、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。 Further, in the embodiments shown below, the same or common parts are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will not be repeated.
1.基材
以下に説明する基材10は、後述の電解コンデンサ用電極部材20(図6等参照)の前駆体である。
1. 1. Base material The
基材10をエッチングして基材10の外表面側に後述する多孔質部22を形成することにより、電解コンデンサ用電極部材20を製造することができる。この場合には、基材10は、電解コンデンサ用電極部材20に含まれる後述する芯部21および多孔質部22の双方を構成するものとなる。
The
また、蒸着および粉体付着等によって基材10の周囲に多孔質部22を形成することによっても、電解コンデンサ用電極部材20を製造することができる。この場合には、基材10は、芯部21を構成するものとなる。
Further, the
図1は、本発明における電解コンデンサ用電極部材の前駆体である基材の第1例を示す斜視図である。図2は、本発明における電解コンデンサ用電極部材の前駆体である基材の第2例を模式的に示す斜視図である。図3は、本発明における電解コンデンサ用電極部材の前駆体である基材の第3例を模式的に示す斜視図である。図1から図3を参照して、本発明における電解コンデンサ用電極部材の前駆体である基材の形状について説明する。 FIG. 1 is a perspective view showing a first example of a base material which is a precursor of an electrode member for an electrolytic capacitor in the present invention. FIG. 2 is a perspective view schematically showing a second example of a base material which is a precursor of an electrode member for an electrolytic capacitor in the present invention. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a third example of a base material which is a precursor of an electrode member for an electrolytic capacitor in the present invention. With reference to FIGS. 1 to 3, the shape of the base material which is the precursor of the electrode member for the electrolytic capacitor in the present invention will be described.
基材10は、線状、棒状、ワイヤー状、繊維状、ひも状、帯状および細長いペレット状等の各種形状を有していてもよい。基材10は、所定の方向に延在しており、軸方向を有する。
The
基材10の長さ方向(軸方向)における長さと、当該長さ方向に直交する厚さ方向の基材10の太さとの関係は、特に限定されるものではない。
The relationship between the length of the
図1から図3に示すように、基材10は、たとえば、略円柱形状を有し、基材10の軸方向に垂直な断面形状は、略円形状を有する。図1に示すように、基材10の太さを示す直径φ1と長さL1との関係は、φ1<L1であってもよい。この場合には、基材10は、細長い形状を有する。また、図2に示すように、基材10の太さを示す直径φ1と長さL1との関係は、φ1=L1であってもよい。さらに、図3に示すように、基材10の太さを示す直径φ1と長さL1との関係は、φ1>L1であってもよい。この場合には、基材10は、扁平なコインのような形状を有する。基材10は、φ1<L1の関係を満たすことが好ましい。この場合、電解コンデンサ用電極部材20においても、電解コンデンサ用電極部材の太さを示す直径φ2と電解コンデンサ用電極の長さL2との関係がφ2<L2の関係を満たすことが容易になり、電解コンデンサを製造したときに断面積に対する表面積の割合が多くなって、容量を取りやすくすることができる。また、漏れ電流を更に低く抑えることもできる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
なお、基材10の軸方向に垂直な断面形状は、円形状に限定されない。基材10の上記断面形状は、楕円形状、長円形状、トラック形状、および卵型形状等のオーバル形状であってもよいし、ピーナッツ形状であってもよい。
The cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the
さらに、基材10の軸方向に垂直な断面形状の周縁は、角張った部分を有さない環状形状を有することが好ましい。当該環状形状には、角部が丸みを帯びた多角形形状、上記オーバル形状、およびピーナッツ形状等が含まれる。
Further, it is preferable that the peripheral edge of the
基材10の軸方向に垂直な断面形状の周縁が上記のような形状を有することにより、後述するように、電解コンデンサを製造する際に、電解コンデンサ用電極部材20の表面に沿うよう固体電解質が形成される。これにより、電解コンデンサ用電極部材20と固体電解質との密着性が確保され、高い容量出現率を得ることができる。
Since the peripheral edge of the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the
図4は、本発明における電解コンデンサ用電極部材の前駆体である基材を、その長さ方向に対して垂直に切断したときの断面形状の一例を示す図である。図4を参照して、基材10の断面形状の一例について説明する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape when a base material, which is a precursor of an electrode member for an electrolytic capacitor in the present invention, is cut perpendicular to the length direction thereof. An example of the cross-sectional shape of the
図4に示すように、基材10の軸方向に垂直な断面形状は、たとえば、角部が丸みを帯びた略三角形状を有する。また、基材10は、外側に向けて突出する突起11および内側に向けて窪む窪み12を有する。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the
突起11は、根元側において、先端側に向かうにつれて突出方向DR1に沿うように湾曲する湾曲部11aを有する。当該湾曲部11aは、内側に凹となるように湾曲する湾曲形状を有する。
The
窪み部12は、開口縁部側において、底部に向かうにつれて窪み方向DR2に沿うように湾曲する湾曲部12aを有する。当該湾曲部12aは、外側に向けて凸となるように湾曲する湾曲形状を有する。
The recessed
上記のように、突起11や窪み12が存在していたとしても、これらが上述のような湾曲部11aおよび湾曲部12aを有することにより、電解コンデンサを製造する際に、電解コンデンサ用電極部材20における突起や窪みと固体電解質との密着性を確保することができる。これにより、基材10が突起11および窪み12を有する場合にも、高い容量出現率を得ることができる。
As described above, even if the
なお、基材10は、その長さ方向に対して垂直に見たときの断面形状が、必ずしも長さ方向に沿って一定である必要はない。
The cross-sectional shape of the
図5は、本発明における電解コンデンサ用電極部材の前駆体である基材の第4例を模式的に示す図である。図5を参照して、基材10の他の形状について説明する。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a fourth example of a base material which is a precursor of an electrode member for an electrolytic capacitor in the present invention. Other shapes of the
図5に示すように、長さ方向における一方側の基材10の端部10aは、角部が丸みを帯びた略三角形状を有し、長さ方向における他方側の基材10の端部10bは、角部が丸みを帯びた略四角形状を有している。
As shown in FIG. 5, the
このように、基材10は、長さ方向における一方側の端部10aの形状と、長さ方向における他方側の端部10bの形状とが異なるものであってもよい。この場合においても、長さ方向に沿った任意の位置における上記断面形状が、角張った部分を有さない環状形状を有することが好ましい。
As described above, the
また、長さ方向における一方の端部10aと長さ方向における他方の端部10bは必ずしも平面形状に限定されるのではなく、曲面形状、または点によって構成されていてもよい。たとえば、基材10は、全体の形状として、表面が二次曲面になっているラグビーボールのような楕円体状の形状を有していてもよい。
Further, one
また、後述するように、基材10をエッチングして電解コンデンサ用電極部材20を製造する場合には、基材10の形状と、電解コンデンサ用電極部材20の形状とは、略同様であることが、電解コンデンサ製造工程の簡略化の観点から、好ましい。なお、この場合における基材10および電解コンデンサ用電極部材20の形状とは、基材10および電解コンデンサ用電極部材20のそれぞれを巨視的に見た場合の形状であり、電解コンデンサ用電極部材20においては、その外表面に有する凹部が見えない程度の縮尺率で観察した場合の形状を指す。
Further, as will be described later, when the
基材10の純度および不純物については、従来の電解コンデンサ用電極部材に用いられている基材と同等のものを、本発明においても用いることができる。
As for the purity and impurities of the
基材10を用いて、電解コンデンサ用電極部材20を製造する場合には、後述する第1凹部7a,7b(図6、図7等参照)と第2凹部8a,8b,8c(図6、図8、図10等参照)を形成した後に、その表面に誘電体2を形成する。この際、基材10と誘電体2との密着性などといった観点から、誘電体2は基材10に由来する金属成分を含む酸化物からなることが好ましい。そのため、本発明において好ましくは、アルミニウム、ニオブ、タンタルなどの弁作用金属からなる基材を用いる。より好ましくは、Niを5ppmから150ppm含有するアルミニウム材を、さらに好ましくは、Niを20ppmから100ppm含有するアルミニウム材を、基材として用いる。
When the
後述するように、凹部をエッチングによって形成する場合には、アルミニウム材にNiを添加することでアルミニウムの溶解が促進されて、電解コンデンサ用電極部材20の表層に大きな凹部を形成しやすくなる。Niの含有量が5ppmから150ppmの場合、中でも20ppmから100ppmの場合には、第1凹部として、後述するクレーター状のものを形成するのに特に適している。
As will be described later, when the concave portion is formed by etching, the dissolution of aluminum is promoted by adding Ni to the aluminum material, and it becomes easy to form a large concave portion on the surface layer of the
なお、このことは、第1凹部として、後述するトンネル状のものを形成する場合には、Niを5ppmから150ppm含有するアルミニウム材はその基材に適していないという趣旨ではない。Niを添加した効果をより得ることができるのが、第1凹部としてクレーター状のものを形成する場合といった趣旨に過ぎない。 This does not mean that the aluminum material containing 5 ppm to 150 ppm of Ni is not suitable for the base material when the tunnel-shaped one described later is formed as the first recess. The effect of adding Ni can be further obtained only for the purpose of forming a crater-like one as the first concave portion.
2.電解コンデンサ用電極部材
(1)電解コンデンサ用電極部材の形状
図6から図10は、本発明の一実施形態、第1変形例、第2変形例、第3変形例、および第4変形例による電解コンデンサ用電極部材をその長さ方向(軸方向)に対して垂直に切断したときの表層近傍の断面形状を、拡大して模式的に表した図である。
2. 2. Electrode member for electrolytic capacitor (1) Shape of electrode member for electrolytic capacitor FIGS. 6 to 10 are based on one embodiment of the present invention, a first modification, a second modification, a third modification, and a fourth modification. It is an enlarged diagram schematically showing the cross-sectional shape near the surface layer when the electrode member for an electrolytic capacitor is cut perpendicular to the length direction (axial direction).
図6から図10に示すように、電解コンデンサ用電極部材20は、芯部21および当該芯部21の周囲に位置する多孔質部22を含む。基材10をエッチングして電解コンデンサ用電極部材20を製造する場合には、多孔質部22は、基材10の粗面化部によって構成されている。
As shown in FIGS. 6 to 10, the
電解コンデンサ用電極部材20の外表面は、外側に向けて開口する少なくとも1つ以上の第1凹部と、少なくとも前記第1凹部に開口する少なくとも1つ以上の第2凹部を含む。なお、凹部の詳細については、後述する。
The outer surface of the electrolytic
上述のように、電解コンデンサ用電極部材20は、基材10をエッチングして電解コンデンサ用電極部材20を製造する場合には、巨視的に見た場合に、基材10の形状と略同様の形状を有する。ここで、巨視的に見た場合とは、電解コンデンサ用電極部材20の外表面が有する凹部が見えない程度の縮尺率で観察した場合の形状を指す。
As described above, when the
具体的には、電解コンデンサ用電極部材20は、基材10同様に、線状、棒状、ワイヤー状、繊維状、ひも状、帯状または細長いペレット状の各種形状を有する。また、電解コンデンサ用電極部材20は、後述するように、基材10が軸方向と垂直な方向に沿って切断されたものも含まれ、上記各種形状が切断された形状であってもよい。上記各種形状および上記各種形状が切断された形状を総称して、ワイヤー形状と称する。電解コンデンサ用電極部材20は、このようなワイヤー形状を有する。
Specifically, the
なお、ワイヤー形状は、基材10の軸方向に直交する方向から見た場合に、短軸および長軸を含む形状であることが好ましいが、軸方向に平行な長さ方向における長さと、当該長さ方向に直交する幅方向における幅とが等しい形状であってもよい。
The wire shape is preferably a shape including a short axis and a long axis when viewed from a direction orthogonal to the axial direction of the
電解コンデンサ用電極部材20の長さ方向(軸方向)における長さと、当該長さ方向に直交する厚さ方向の電解コンデンサ用電極部材20の太さとの関係は、基材10同様に、特に限定されるものではない。
The relationship between the length of the
電解コンデンサ用電極部材20は、巨視的に見た場合に、たとえば、略円柱形状を有していてもよく、この場合において、電解コンデンサ用電極部材20の軸方向に垂直な断面形状は、円形状となる。この場合において、電解コンデンサ用電極部材20の太さを示す直径φ2と長さL2との関係は、基材10同様に、φ2<L2であってもよいし、φ2=L2であってもよいし、φ2>L2であってもよい。
When viewed macroscopically, the
なお、電解コンデンサ用電極部材20の軸方向に垂直な断面形状は、円形状に限定されない。電解コンデンサ用電極部材20の上記断面形状は、楕円形状、長円形状、トラック形状、および卵型形状等のオーバル形状であってもよいし、ピーナッツ形状であってもよい。
The cross-sectional shape of the electrolytic
電解コンデンサ用電極部材20の軸方向に垂直な断面形状の周縁は、巨視的に見た場合に、角張った部分を有さない環状形状を有することが好ましい。当該環状形状には、角部が丸みを帯びた多角形形状、上記オーバル形状、およびピーナッツ形状等が含まれる。
The peripheral edge of the
電解コンデンサ用電極部材20の軸方向に対して垂直な断面形状が、直角のような丸みをまったく帯びていない角を有している、電解コンデンサ用電極部材20を用いて電解コンデンサを製造することを想定した際に、電解質として導電性高分子等の固体電解質を用いる場合には、電解コンデンサ用電極部材20の直角のような丸みをまったく帯びていない角と固体電解質とが接することができる面積はごくわずかでしかない。
Manufacture an electrolytic capacitor using the
そのため、電解コンデンサ用電極部材20の直角のような丸みをまったく帯びていない角における固体電解質と電解コンデンサ用電極部材20との密着性が悪く、固体電解質が電解コンデンサ用電極部材20から剥離してしまったり、そもそも電解コンデンサ用電極部材20の直角のような丸みをまったく帯びていない角においては固体電解質が重合することができなかったりして、容量出現率の低下を招きかねない。
Therefore, the adhesion between the solid electrolyte and the
実施の形態のように、軸方向に垂直な電解コンデンサ用電極部材20の断面形状の周縁が、巨視的に見た場合に、角張った部分を有さない環状形状を有することにより、電解コンデンサ用電極部材20の表面に沿うよう固体電解質が形成される。これにより、電解コンデンサ用電極部材20と固体電解質との密着性が確保され、高い容量出現率を得ることができる。
As in the embodiment, the peripheral edge of the cross-sectional shape of the
なお、上述のように基材10が突起11および/または窪み12を有する場合には、電解コンデンサ用電極部材20も突起および/または窪みを有することとなる。電解コンデンサ用電極部材20が突起を有する場合には、基材10と同様に、突起が、根元側において、先端側に向かうにつれて突出方向に沿うように湾曲する湾曲部を有することにより、突起と固体電解質との密着性を確保することができる。また、電解コンデンサ用電極部材20が窪みを有する場合には、基材10と同様に、底部に向かうにつれて窪み方向に沿うように湾曲する湾曲部を有することにより、窪みと固体電解質との密着性を確保することができる。これにより、電解コンデンサ用電極部材20が突起および/または窪みを有する場合にも、高い容量出現率を得ることができる。
When the
また、本発明における電解コンデンサ用電極部材の形状は、基材の形状から変更することもできる。例えば、基材の形状としては図1のようにφ1<L1である細長いものであったとしても、電解コンデンサを製造する際に切断するなどして、図3のような、電解コンデンサ用電極部材の太さを示す直径φ2と電解コンデンサ用電極の長さL2との関係がφ2>L2である扁平なコインのような形状としたものも、本発明における電解コンデンサ用電極部材に含まれる。電解コンデンサ用電極部材は、φ2<L2の関係を満たすことが好ましい。この場合、断面積に対する表面積の割合が多くなって、容量を取りやすくすることができる。また、漏れ電流を更に低く抑えることもできる。 Further, the shape of the electrode member for the electrolytic capacitor in the present invention can be changed from the shape of the base material. For example, even if the shape of the base material is an elongated one having φ 1 <L 1 as shown in FIG. 1, it may be cut at the time of manufacturing the electrolytic capacitor to be used for the electrolytic capacitor as shown in FIG. The electrode for an electrolytic capacitor in the present invention also has a shape like a flat coin in which the relationship between the diameter φ 2 indicating the thickness of the electrode member and the length L 2 of the electrode for the electrolytic capacitor is φ 2 > L 2 . Included in the member. The electrode member for the electrolytic capacitor preferably satisfies the relationship of φ 2 <L 2 . In this case, the ratio of the surface area to the cross-sectional area becomes large, and it is possible to easily take the capacity. In addition, the leakage current can be further suppressed.
基材10をエッチングすることによって、電解コンデンサ用電極部材20を製造する場合には、アルミニウム材にNiを添加することでアルミニウムの溶解が促進されるため、電解コンデンサ用電極部材20の表層に大きな凹部を形成しやすくなる。そのため、電解コンデンサ用電極部材20もNiを含むことが好ましく、電解コンデンサ用電極部材20のNiの含有量は5ppmから150ppmが適しており、中でも20ppmから100ppmの場合が、特に適している。すなわち、電解コンデンサ用電極部材20は、Niを5ppm以上150ppm以下含有するアルミニウム材によって構成されていることが好ましく、さらに、Ni20ppm以上100ppm以下を含有するアルミニウム材によって構成されていることが好ましい。
(2)凹部の全体構造
本発明における電解コンデンサ用電極部材20は、外表面が少なくとも1つ以上の第1凹部と、少なくとも第1凹部に開口する少なくとも1つ以上の第2凹部を含むものであって、ワイヤー状の基材を用いている。なお、第1凹部とは、電解コンデンサ用電極部材20の外側に向けて開口する凹部であって、電解コンデンサ用電極部材20の表層から深い位置(たとえば芯側)に形成されている凹部と比較して大きいものを言う。さらに、本発明における電解コンデンサ用電極部材20には、第2凹部よりも微細な第3凹部が形成されているものも含まれる。以下、その一例を、図6から図10を用いて説明する。
When the
(2) Overall Structure of Recesses The
図6は、本発明の一実施形態による電解コンデンサ用電極部材を、その長さ方向に対して垂直に切断したときの表層近傍の断面形状を、拡大して模式的に表した図である。 FIG. 6 is an enlarged schematic representation of the cross-sectional shape in the vicinity of the surface layer when the electrode member for an electrolytic capacitor according to the embodiment of the present invention is cut perpendicular to the length direction thereof.
図6に示すように、一実施形態における電極部材においては、電解コンデンサ用電極部材20の外表面が、第1凹部7bおよび第2凹部8aを含む。
As shown in FIG. 6, in the electrode member of one embodiment, the outer surface of the
第1凹部7bは、電解コンデンサ用電極部材20の外部に向けて開口しており、開口面7dを有する。第1凹部7bは、トンネル形状を有する。第1凹部7bにおいて、開口面7dの最大の開口径よりも開口面7dから第1凹部7bの底部7b1までの深さの方が長くなっている。
The
第1凹部7bは、軸心に向かうように延在する。具体的には、たとえば、第1凹部7bは、軸方向に垂直な方向に沿って延在する。なお、第1凹部7bの延在方向は、軸方向に垂直な方向に限定されず、軸方向と捻じれ関係にあるいずれの方向に延在していてもよい。
The
第2凹部8aは、主として第1凹部7bに開口し、開口面8dを有する。第2凹部8aの一部は、電解コンデンサ用電極部材20の外部に向けて開口している。円相当径で表す第2凹部8aの開口径は、円相当径で表す第1凹部7bの開口径よりも小さい。
The
第2凹部8aは、略キューブ形状を有する。なお、第2凹部8aの形状を略キューブ状に限定されず、略正三角錐状、および略球体状等であってもよい。ここで、略キューブ状、略正三角錐状、および略球体状とは、必ずしも幾何学的に立方形状、正三角錐形状および球体形状の要件を満たすものに限定されず、当該要件から幅、高さ、奥行きの比率がある程度ずれたものも許容する。
The
図7は、本発明の第1変形例による電解コンデンサ用電極部材をその長さ方向に対して垂直に切断したときの表層近傍の断面形状を、拡大して模式的に表した図である。 FIG. 7 is an enlarged schematic representation of the cross-sectional shape in the vicinity of the surface layer when the electrode member for an electrolytic capacitor according to the first modification of the present invention is cut perpendicular to the length direction thereof.
図7に示すように、第1変形例における電解コンデンサ用電極部材20の一例は、図6に示す一実施形態による電解コンデンサ用電極部材20と比較した場合に、電解コンデンサ用電極部材20の外表面に含まれる第1凹部7aおよび第2凹部8aのうち、第1凹部7aの形状が相違する。その他の構成は、ほぼ同様である。
As shown in FIG. 7, an example of the
第1凹部7aは、クレーター形状を有する。第1凹部7aにおいて、開口面7dの最大の開口径よりも開口面7dから第1凹部7aの底部7a1までの深さの方が短くなっている。
The
第2凹部8aは、主として第1凹部7aに開口しており、略キューブ形状を有する。第2凹部8aの一部は、外部に向けて開口している。円相当径で表す第2凹部8aの開口径は、円相当径で表す第1凹部7aの開口径よりも小さくなっている。
The
図8は、本発明の第2変形例による電解コンデンサ用電極部材をその長さ方向に対して垂直に切断したときの表層近傍の断面形状を、拡大して模式的に表した図である。 FIG. 8 is an enlarged schematic representation of the cross-sectional shape in the vicinity of the surface layer when the electrode member for an electrolytic capacitor according to the second modification of the present invention is cut perpendicular to the length direction thereof.
図8に示すように、第2変形例における電解コンデンサ用電極部材20の一例は、図6に示す一実施形態による電解コンデンサ用電極部材20と比較した場合に、電解コンデンサ用電極部材20の外表面に含まれる第1凹部7aおよび第2凹部8bの両方の形状が相違する。
As shown in FIG. 8, an example of the electrolytic
第1凹部7aは、クレーター形状を有する。第1凹部7aにおいて、開口面7dの最大の開口径よりも開口面7dから第1凹部7aの底部7a1までの深さの方が短くなっている。
The
第2凹部8bは、主として第1凹部7aに開口しており、略トンネル形状を有する。第2凹部8bの一部は、外部に向けて開口している。第2凹部8bにおいて、開口面8dの最大の開口径よりも開口面8dから第2凹部8bの底部8b1までの深さの方が長くなっている。円相当径で表す第2凹部8bの開口径は、円相当径で表す第1凹部7aの開口径よりも小さくなっている。
The
図9は、本発明の第3変形例による電解コンデンサ用電極部材をその長さ方向に対して垂直に切断したときの表層近傍の断面形状を、拡大して模式的に表した図である。 FIG. 9 is an enlarged and schematically representation of the cross-sectional shape in the vicinity of the surface layer when the electrode member for an electrolytic capacitor according to the third modification of the present invention is cut perpendicular to the length direction thereof.
図9に示すように、第3変形例における電解コンデンサ用電極部材20の一例は、図8に示す第2変形例における電解コンデンサ用電極部材20と比較した場合に、基材10の外表面が第3凹部9をさらに含む点において相違する。
As shown in FIG. 9, an example of the
第3凹部9は、主として第2凹部8bに開口しており、たとえば略キューブ形状を有する。なお、第3凹部9の形状は、略キューブ形状に限定されず、略正三角錐状、および略球体状等であってもよい。第3凹部9は、第2凹部8bよりも微細に構成されている。円相当径で表す第3凹部9の開口径は、円相当で表す第2凹部8bの開口径よりも小さくなっている。
The
図10は、本発明の第4変形例による電解コンデンサ用電極部材をその長さ方向に対して垂直に切断したときの表層近傍の断面形状を、拡大して模式的に表した図である。 FIG. 10 is an enlarged schematic representation of the cross-sectional shape in the vicinity of the surface layer when the electrode member for an electrolytic capacitor according to the fourth modification of the present invention is cut perpendicular to the length direction thereof.
図10に示すように、第4変形例による電解コンデンサ用電極部材20は、第3変形例における電解コンデンサ用電極部材20と比較した場合に、第2凹部8cの形状が主として相違する。
As shown in FIG. 10, the
第1凹部7aは、クレーター形状を有する。第1凹部7aは、第3変形例における第1凹部7aと比較した場合に、円相当の開口径が大きくなっている。
The
第2凹部8cは、主として第1凹部7aに開口しており、クレーター形状を有する。第2凹部8cの一部は、外部に向けて開口していてもよい。第2凹部8cにおいて、開口面8dの最大の開口径よりも開口面8dから第2凹部8cの底部8c1までの深さの方が短くなっている。
The
第3凹部9は、主として第2凹部8cに開口しており、略キューブ形状を有する。第3凹部9の一部は、外部に向けて開口している。第3凹部9は、第2凹部8bよりも微細に構成されている。円相当径で表す第3凹部9の開口径は、円相当で表す第2凹部8bの開口径よりも小さくなっている。
The
なお、電解コンデンサの使用電圧に応じて電解コンデンサ用電極部材20の表面に形成される誘電体の厚さが変化することに鑑みると、図6および図7に示されるような、第2凹部が略キューブ状や略球体状である一実施形態に係る電解コンデンサ用電極部材20および第1変形例に係る電解コンデンサ用電極部材20、ならびに、図9および図10に示されるような第3凹部が形成されている第3変形例に係る電解コンデンサ用電極部材20および第4変形例に係る電解コンデンサ用電極部材20は、どちらかと言うと使用電圧が比較的低いものに適している。
Considering that the thickness of the dielectric formed on the surface of the
一方、図8に示されるように、第2凹部がトンネル状であって、略キューブ状や略球体状の第3凹部が形成されていない第2変形例に係る電解コンデンサ用電極部材20は、どちらかと言うと使用電圧が比較的高いものに適している。
(3)第1凹部
第2凹部は第1凹部と比較すると微細であるため、電解コンデンサ用電極部材20の表面積拡大への寄与が大きい。ここで、第2凹部は、略キューブ形状を有するため、これが所定の方向にずれた状態で連通する場合には、連通方向において部分的に狭くなる箇所が生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the
(3) First recess Since the second recess is finer than the first recess, it greatly contributes to the expansion of the surface area of the electrolytic
このため、電解質に導電性高分子等の固体電解質を用いる場合において、外部に向けて開口する微細な(例えば、開口径が1μm未満の)凹部に複数の微細な凹部が連通する部分に電解質を含浸させる場合には、表層からある深さの位置における微細な凹部が電解質で塞がれて、それより深い位置の微細な凹部には電解質が含浸されなくなる。この場合には、容量出現率が低下してしまう。 Therefore, when a solid electrolyte such as a conductive polymer is used as the electrolyte, the electrolyte is placed in a portion where a plurality of fine recesses communicate with the fine recesses (for example, the opening diameter is less than 1 μm) that open toward the outside. In the case of impregnation, the fine recesses at a certain depth from the surface layer are closed with the electrolyte, and the fine recesses at a deeper position are not impregnated with the electrolyte. In this case, the capacity appearance rate decreases.
そこで、本発明のように、外部に開口し、第2凹部よりも開口径が大きい第1凹部を設け、当該第1凹部に第2凹部を開口させることにより、第1凹部の深さに相当する分だけ、電解コンデンサ用電極部材20の表層の近傍での含浸性を確保することができる。さらに、第1凹部内に含浸された電解質は、第1凹部に開口する第2凹部内に入り込み、第2凹部内に十分に充填される。この結果、高い容量出現率を得ることができる。
Therefore, as in the present invention, a first concave portion having an opening to the outside and a larger opening diameter than the second concave portion is provided, and the second concave portion is opened in the first concave portion, thereby corresponding to the depth of the first concave portion. Therefore, the impregnation property in the vicinity of the surface layer of the
第1凹部としては、好ましくは、開口径が1μmから500μm、および/または、深さが0.5μmから250μmであるものが、1個/mm2から2.0×105個/mm2の密度で存在している。 The first recesses preferably have an opening diameter of 1 μm to 500 μm and / or a depth of 0.5 μm to 250 μm, 1 piece / mm 2 to 2.0 × 10 5 pieces / mm 2 . It exists in density.
電解質に導電性高分子等の固体電解質を用いる場合、固体電解質の粒径に鑑みて、第1凹部の開口径を1μm以上、さらに好ましくは3μm以上とすることにより、第1凹部内に電解質を充填させることができる。これに伴って、第1凹部に開口する第2凹部にも十分に電解質を充填させることができる。そして、500μm以下、さらに好ましくは20μm以下とすることで、第2凹部も適切な密度をもって形成することができる。 When a solid electrolyte such as a conductive polymer is used as the electrolyte, the opening diameter of the first recess is set to 1 μm or more, more preferably 3 μm or more in view of the particle size of the solid electrolyte, so that the electrolyte is contained in the first recess. Can be filled. Along with this, the electrolyte can be sufficiently filled in the second recess that opens in the first recess. The second recess can also be formed with an appropriate density by setting the thickness to 500 μm or less, more preferably 20 μm or less.
さらに、第1凹部に開口するように第2凹部を設けることにより、第1凹部を設けることなく微細な第2凹部を複数形成した場合に第2凹部が密集した部分が基材10の表層から剥離することを抑制できる。この結果、第2凹部を適切な密度をもって形成することができる。
Further, by providing the second recess so as to open in the first recess, when a plurality of fine second recesses are formed without providing the first recess, the portion where the second recess is dense is formed from the surface layer of the
また、好ましくは、第1凹部の深さは、0.5μmから250μmである。また、より好ましくは、第1凹部の深さは、1.5μmから10μmである。 Further, preferably, the depth of the first recess is 0.5 μm to 250 μm. Further, more preferably, the depth of the first recess is 1.5 μm to 10 μm.
上述のように、第2凹部と第2凹部とが連なっている部分は、第2凹部の一部と第2凹部の一部とが重なった部分となることが多い。第2凹部は微細であるため、第2凹部とこれに隣り合う第2凹部とが連なっている部分はさらに微細となる。このため、第1凹部を設けることなく、複数の微細な(例えば、開口径が1μm未満の)凹部のみを外部に開口するように設けて、この微細な凹部に電解質を含浸させる場合には、電解質が微細な凹部と微細な凹部とが連なっている部分を塞いでしまうなどして、それより深いところに位置する微細な凹部まで電解質を含浸することができなくなってしまうということが起こりやすくなる。 As described above, the portion where the second recess and the second recess are connected is often a portion where a part of the second recess and a part of the second recess overlap. Since the second recess is fine, the portion where the second recess and the second recess adjacent to the second recess are connected becomes finer. Therefore, in the case where only a plurality of fine recesses (for example, having an opening diameter of less than 1 μm) are provided so as to open to the outside without providing the first recess, and the fine recesses are impregnated with the electrolyte, the fine recesses are impregnated. It is easy for the electrolyte to block the part where the fine recesses are connected and the electrolyte cannot be impregnated into the fine recesses located deeper than that. ..
このため、第2凹部よりも大きい第1凹部に開口するように第2凹部を設けることにより、第1凹部の深さに相当する分だけ、電解質の含浸性を向上させることができる。 Therefore, by providing the second recess so as to open in the first recess larger than the second recess, the impregnation property of the electrolyte can be improved by the amount corresponding to the depth of the first recess.
一方で、第1凹部の深さを大きくしすぎる場合には、電解コンデンサ用電極部材20の表面積拡大に大きく寄与する微細な凹部を十分な密度をもって形成することが困難になってしまう。
On the other hand, if the depth of the first recess is too large, it becomes difficult to form fine recesses having a sufficient density, which greatly contributes to the expansion of the surface area of the
このため、第1凹部の深さを0.5μmから250μm、より好ましくは1.5μmから10μmとすることにより、容量出現率も静電容量も向上させることができる。 Therefore, by setting the depth of the first recess to 0.5 μm to 250 μm, more preferably 1.5 μm to 10 μm, both the capacity appearance rate and the capacitance can be improved.
さらに、第1凹部の密度を1個/mm2から2.0×105個/mm2、さらに好ましくは3×102個/mm2から150×102個/mm2とすることで、電解コンデンサ用電極部材20の表面積に大きく寄与する第2凹部を適切な密度をもって形成することができる。この結果、第2凹部が密集した部分が基材10の表層から剥離されることを抑制することができる。
Further, the density of the first recess is set to 1 piece / mm 2 to 2.0 × 10 5 pieces / mm 2 , more preferably 3 × 10 2 pieces / mm 2 to 150 × 10 2 pieces / mm 2 . The second recess, which greatly contributes to the surface area of the
また、上記密度で形成される第1凹部の各々に第2凹部が設けられることにより、各々の第1凹部内のみならず、電解コンデンサ用電極部材20の全体的にも、第2凹部に万遍なく電解質を充填することができる。
Further, by providing the second recess in each of the first recesses formed at the above density, not only in each of the first recesses, but also in the
以上のことから、第1凹部に関して、第1開口径が1μmから500μmであり、かつ、密度が1個/mm2から2.0×105個/mm2の場合には、第1凹部に開口する第2凹部に電解質を十分に充填することができるとともに、電解コンデンサ用電極部材20全体で見た場合にも、第2凹部に電解質を満遍なく充填することができる。このため、当該電解コンデンサ用電極部材20を用いた場合には、より高い容量出現率を得ることができる。
(4)第2凹部
第2凹部は、第1凹部と比較すると微細であり、電解コンデンサ用電極部材20の表面積への寄与が大きい。そのため、第1凹部の内壁に形成された第2凹部は、特にその形状が略キューブ状や略球体状の場合には、さらにその内壁に第2凹部を形成し、これを繰り返して第2凹部を連ねることで、電解コンデンサ用電極部材20の表面積の拡大につながり、高い静電容量を得ることができる。
From the above, regarding the first recess, when the first opening diameter is 1 μm to 500 μm and the density is 1 piece / mm 2 to 2.0 × 10 5 pieces / mm 2 , the first recess is formed. The second recess to be opened can be sufficiently filled with the electrolyte, and the second recess can be evenly filled with the electrolyte when viewed as a whole of the
(4) Second recess The second recess is finer than the first recess, and contributes significantly to the surface area of the electrolytic
なお、第2凹部は、必ずしも第1凹部の内壁に形成されているものと、それに連なっているものに限られない。第2凹部は、電解コンデンサ用電極部材20の外部に向けて開口するものであって第1凹部よりも小さいもの、特に開口径が1μm未満のものと、それに連なっているものも含む。
The second recess is not necessarily limited to the one formed on the inner wall of the first recess and the one connected to the inner wall. The second recess includes one that opens toward the outside of the electrolytic
電解コンデンサ用電極部材20の外部に開口するものおよび電解コンデンサ用電極部材20の表層近傍に形成されているものに固体電解質が入り込むことにより、アンカー効果が得られ、電解コンデンサ用電極部材20と固体電解質の密着性を増加させることができる。その結果、固体電解質が電解コンデンサ用電極部材20から脱離してしまうことによる容量出現率の低下を防ぐことができる。
An anchor effect is obtained by allowing the solid electrolyte to enter the one that opens to the outside of the
さらに、第2凹部が第1凹部とは反対方向に向かって幾重にも連なっていることで、電解コンデンサ用電極部材20の表面積(より正確には、電解質が接することが可能な、電解コンデンサ用電極部材20の上に形成される誘電体の表面積)が大きくなり、高い静電容量を得ることができる。
Further, since the second recess is connected in multiple layers in the direction opposite to the first recess, the surface area of the
また、図10のように、第2凹部8cとしては、第3凹部9より大きいが、第1凹部7aよりかは小さいクレーター状のものもある。すなわち、第1凹部の内壁から、その大きさを小さくしながら第1凹部とは反対方向に向かって連なる凹部も本発明における第2凹部に含まれる。
Further, as shown in FIG. 10, there is also a crater-shaped
なお、「その大きさを小さくしながら」というのは、必ずしも連続的に小さくなる場合だけを指すのではない。最深部側における第2凹部の円相当の開口径が、第1凹部に開口している部分における第2凹部の円相当の開口径よりも小さくなっていればよく、第1開口部側から最深部側に至るまでの間に第1凹部に開口している部分における第2凹部の円相当の開口径よりも大きくなる部分が含まれていてもよい。 It should be noted that "while reducing the size" does not necessarily mean only the case where the size is continuously reduced. It is sufficient that the opening diameter corresponding to the circle of the second recess on the deepest side is smaller than the opening diameter corresponding to the circle of the second recess in the portion opened in the first recess, and the deepest from the first opening side. A portion larger than the opening diameter corresponding to the circle of the second recess in the portion opened in the first recess may be included before reaching the portion side.
このように含浸性に寄与するクレーター状の第1凹部とクレーター状の第2凹部が複数連なった構造とすることで、より深いところまで電解質を含浸性することができる。さらに、上記のように凹部の開口側から最深部側にかけて一旦拡径して縮径する第2凹部8cを設けることにより、開口径が一定の状態で深さ方向に延在するように第2凹部を設ける場合と比較して、電解コンデンサ用電極部材20の表面積を大きくすることができる。
By forming a structure in which a plurality of crater-shaped first recesses and crater-shaped second recesses that contribute to impregnation are connected in this way, the electrolyte can be impregnated deeper. Further, by providing the second
好ましくは、円相当径で表した場合の第2凹部の開口径は、50nmから1μmである。 Preferably, the opening diameter of the second concave portion when expressed in terms of the equivalent circle diameter is 50 nm to 1 μm.
一般的に、電解質に導電性高分子等の固体電解質を用いて固体電解質層を形成する場合には、化学酸化重合や電解重合が従来より行なわれている。しかしながら、化学酸化重合にしても電解重合にしても、重合するにあたって重合液が電解コンデンサ用電極部材20と直接反応する。これにより、電解コンデンサ用電極部材20に化学的ストレスを与えることになり、特に耐電圧が高い領域では十分な特性を得ることができない。
Generally, when a solid electrolyte layer such as a conductive polymer is used as an electrolyte to form a solid electrolyte layer, chemical oxidation polymerization or electrolytic polymerization has been conventionally performed. However, in both chemical oxidative polymerization and electrolytic polymerization, the polymerization solution directly reacts with the
そこで近年では、分散溶液を塗布して乾燥させるといった方法でも、固体電解質層の形成が行われている。このような分散溶液を用いると、電解コンデンサ用電極部材20に化学的ストレスを与えることがないため耐電圧が高いところでも十分な特性を得ることができるとともに、製造プロセスが簡易となるメリットがある。ただし、分散溶液は重合液とは異なり、導電性高分子が分散しているに過ぎないため、導電性高分子の粒径が問題になってくる。
Therefore, in recent years, a solid electrolyte layer has also been formed by a method of applying a dispersion solution and drying it. When such a dispersion solution is used, since no chemical stress is applied to the
そこで、分散溶液を用いる方法によって、効果的に固体電解質層を形成するためには、固体電解質の粒径に鑑みて、本実施の形態のように、上記第2凹部の開口径が、50nm以上であることが好ましい。 Therefore, in order to effectively form the solid electrolyte layer by the method using the dispersion solution, the opening diameter of the second recess is 50 nm or more as in the present embodiment in view of the particle size of the solid electrolyte. Is preferable.
一方、第2凹部は電解コンデンサ用電極部材20の表面積拡大に寄与するものであるから、上記開口径を1μm以下とし、第2凹部1つあたりの空隙部分に上限を設けることにより、その分多くの第2凹部を形成することができる。
(5)第3凹部
略キューブ状や略球体状の第3凹部が形成された電解コンデンサ用電極部材20の一例として、たとえば図9に示すように、クレーター状の第1凹部およびトンネル状の第2凹部が形成された第3変形例に係る電解コンデンサ用電極部材20がある。
On the other hand, since the second recess contributes to the expansion of the surface area of the
(5) Third Recessed As an example of the
最も微細な第3凹部が略キューブ状や略球体状であるから、すでに述べたとおり、この場合の電解コンデンサ用電極部材20は電解コンデンサの使用電圧が比較的低いものに適している。電解コンデンサ用電極部材20の表面積をより大きくするためには、微細な第3凹部を幾重にも連ねることになる。しかし、外部に開口する第3凹部に複数の第3凹部が連通する場合には、第2凹部の形状が略キューブ状や略球体状の場合と同様に、第3凹部と第3凹部とが連なっている部分を電解質がそこを塞いでしまうなどして、それより深いところに位置する第3凹部まで電解質を含浸することができなくなってしまうということが起こりやすくなる。
Since the finest third recess is substantially cube-shaped or substantially spherical, the
その一方、第1凹部がクレーター状である場合、クレーターの深さを深くしすぎてしまうと、その分表面積に寄与する微細な凹部を形成することができなくなってしまう。 On the other hand, when the first concave portion is crater-shaped, if the depth of the crater is made too deep, it becomes impossible to form a fine concave portion that contributes to the surface area by that amount.
そこで、電解コンデンサ用電極部材20の表層近傍における容量出現率をクレーター状の第1凹部を形成することで改善し、電解コンデンサ用電極部材20の表層から比較的深い位置における容量出現率はトンネル状の第2凹部を形成することで改善する。その上で、電解コンデンサ用電極部材20の表面積拡大に寄与する第3凹部を形成することで静電容量を高くする。第1凹部、第2凹部、および第3凹部といった3種類の凹部を形成することで、上記のような効果を得ることができる。
Therefore, the capacitance appearance rate near the surface layer of the electrolytic
第4変形として、上述のように、第1凹部7aも第2凹部8cもクレーター状になっている電解コンデンサ用電極部材20を図10に示すが、図9に示すような第3変形例と同様に、第1凹部7aおよび第2凹部8cはどちらかと言うと含浸性向上に大きく寄与するものであるのに対して、第3凹部9は、電解コンデンサ用電極部材20の表面積拡大に寄与するものである。
(6)凹部の形成方法
本発明における電解コンデンサ用電極部材20の第1凹部、第2凹部および第3凹部等の凹部の形成方法として、例えば、エッチング(直流、交流、ケミカル、スパッタ、プラズマなど)、蒸着および粉体付着(付着後、焼結を行なったものも含む)が挙げられる。
As a fourth modification, as described above, the
(6) Method for Forming Recesses As a method for forming recesses such as the first recess, the second recess, and the third recess of the
エッチングの場合について、第1凹部、第2凹部および第3凹部をそれぞれ別々の工程によって形成する場合、例えば、塩酸を含む水溶液中における直流エッチング(例えば、トンネル状の第1凹部および第2凹部を形成する場合)、交流エッチング(例えば、クレーター状の第1凹部および第2凹部を形成する場合には、周波数を低くし、微細な略キューブ状や略球体状の第2凹部および第3凹部を形成する場合には、周波数を高くする)またはケミカルエッチング(例えば、第1凹部を形成する場合には、ケミカルエッチングの前処理として、目的とする第1凹部の大きさと同じ大きさの穴を有するマスキングを行なう)を、各凹部の形状に応じて選択することができる。 In the case of etching, when the first recess, the second recess and the third recess are formed by separate steps, for example, DC etching in an aqueous solution containing hydrochloric acid (for example, a tunnel-shaped first recess and a second recess). (When forming), AC etching (for example, when forming a crater-shaped first recess and second recess, lower the frequency to form fine substantially cube-shaped or substantially spherical second recesses and third recesses. If it is formed, the frequency is increased) or chemical etching (for example, if the first concave portion is formed, it has a hole having the same size as the target first concave portion as a pretreatment for chemical etching). Masking) can be selected according to the shape of each recess.
交流エッチングをする場合には、段階的に、周波数を高くする。具体的には、第1凹部および第2凹部を形成する場合には、2段階に分けて周波数を変化させる。たとえば、第1段階では、0.2~7Hz、好ましくは0.2~6Hzで交流エッチングを行ない、第2段階では、3~120Hz、好ましくは4~60Hzで交流エッチングを実施する。ただし、第1段階よりも第2段階のほうが、周波数を高く設定するものとする。また、第1凹部、第2凹部および第3凹部を形成する場合には、3段階に分けて周波数を変化させる。たとえば、第1段階では、0.2~7Hz、好ましくは0.2~6Hzで交流エッチングを行ない、第2段階では、1~20Hz、好ましくは2~15Hzで交流エッチングを行ない、第3段階では、3~120Hz、好ましくは4~60Hzで交流エッチングを行なう。ただし、第1段階よりも第2段階のほうが、第2段階よりも第3段階のほうが、それぞれ周波数を高く設定するものとする。なお、第1凹部を形成する前に、基材表面の脱脂を目的としてアルカリ処理または酸処理を行なうこともできる。 When performing AC etching, the frequency is gradually increased. Specifically, when the first recess and the second recess are formed, the frequency is changed in two stages. For example, in the first stage, AC etching is performed at 0.2 to 7 Hz, preferably 0.2 to 6 Hz, and in the second stage, AC etching is performed at 3 to 120 Hz, preferably 4 to 60 Hz. However, it is assumed that the frequency is set higher in the second stage than in the first stage. Further, when the first recess, the second recess and the third recess are formed, the frequency is changed in three stages. For example, in the first stage, AC etching is performed at 0.2 to 7 Hz, preferably 0.2 to 6 Hz, in the second stage, AC etching is performed at 1 to 20 Hz, preferably 2 to 15 Hz, and in the third stage, AC etching is performed. AC etching is performed at 3 to 120 Hz, preferably 4 to 60 Hz. However, it is assumed that the frequency is set higher in the second stage than in the first stage, and in the third stage than in the second stage. Before forming the first recess, alkali treatment or acid treatment may be performed for the purpose of degreasing the surface of the base material.
また例えば、エッチングによって形成される個々のピットの大きさは小さくても、それらが結合して1つの大きなピットを形成したり、それらが連なって結ばれた間に存在する基材の一部が基材本体から脱離したりすることで大きなピットを形成することがある。そこで、本発明における電解コンデンサ用電極部材20においても、いずれも塩酸を含む水溶液中におけるエッチングによって形成される個々のピットは第2凹部の大きさと同じであるが、基材の表層において第2凹部と第2凹部が結合した結果、第2凹部よりも大きい第1凹部を、第2凹部とともに形成することができる。
Also, for example, even if the size of each pit formed by etching is small, they may be combined to form one large pit, or a part of the base material existing while they are connected in a row may be present. Large pits may be formed by detaching from the main body of the base material. Therefore, also in the
このような形成方法は、第1凹部の形状をクレーター状とする場合に特に好ましいが、直流エッチング、交流エッチングおよびケミカルエッチングのいずれによっても行なうことができる。 Such a forming method is particularly preferable when the shape of the first recess is crater-shaped, but it can also be performed by any of DC etching, AC etching and chemical etching.
また、第3凹部まで形成する場合も同様に、基材の表層において第3凹部と第3凹部が結合した結果、第1凹部や第2凹部が形成されることもあるが、そのようにして凹部が形成されたものも、本発明における電解コンデンサ用電極部材20に含まれる。
Similarly, in the case of forming up to the third recess, the first recess and the second recess may be formed as a result of the combination of the third recess and the third recess on the surface layer of the base material. Those having recesses are also included in the
なお、凹部を形成する間、ずっと同一の条件で行なわなければならないというものではなく、凹部の形成の進行度合いに応じて適宜条件を変更することも、本発明における電解コンデンサ用電極部材20の製造方法に含まれる。また、その条件を変更する際、例えば交流エッチングと交流エッチングとの間に、凹部を直接形成するものではないエッチング以外の工程を行なうことも、本発明における電解コンデンサ用電極部材20の製造方法に含まれる。
It should be noted that it is not necessary to carry out under the same conditions all the time during the formation of the recesses, and it is also possible to appropriately change the conditions according to the progress of the formation of the recesses in the manufacture of the
また、このような方法で本発明における電解コンデンサ用電極部材20を形成する場合には、Niを添加することでアルミニウムの溶解が促進される。このため、基材として、Niを5ppmから150ppm含有するアルミニウム材を用いるのが好ましい。
Further, when the
また、塩酸を含む水溶液中等でのエッチング以外に、イオンを基材表面に衝突させるスパッタエッチングや電子ビームを用いたプラズマエッチングなどの物理的方法や、小さな粒子を衝突させるブラスト加工などの機械的方法で行なうものも、本発明における電解コンデンサ用電極部材20の製造方法に含まれる。
In addition to etching in an aqueous solution containing hydrochloric acid, physical methods such as sputtering etching in which ions collide with the surface of the substrate and plasma etching using an electron beam, and mechanical methods such as blasting in which small particles collide with each other. Also included in the method for manufacturing the
また、蒸着および粉体付着(焼結を含む)の場合については、例えば、基材の表層近傍では、蒸着粒子や粉体(焼結可能粒子を含む)を空隙が少なくなるよう密に配置し、蒸着層や粉体付着層(焼結層を含む)が目的の厚さに近づいたら、空隙が大きいものも並存するように条件を変更して配置することで、複数の種類の大きさが異なる凹部を形成することができる。 In the case of vapor deposition and powder adhesion (including sintering), for example, vapor-deposited particles and powder (including sinterable particles) are densely arranged in the vicinity of the surface layer of the base material so as to reduce voids. When the vapor-deposited layer or powder-adhered layer (including the sintered layer) approaches the desired thickness, multiple types of sizes can be obtained by changing the conditions so that those with large voids coexist. Different recesses can be formed.
なお、電解コンデンサ製造工程の簡略化の観点から、蒸着および粉体付着(焼結を含む)よりもエッチング、特に塩酸を含む水溶液中等でのエッチングが好ましい。 From the viewpoint of simplifying the electrolytic capacitor manufacturing process, etching is preferable to vapor deposition and powder adhesion (including sintering), and etching in an aqueous solution containing hydrochloric acid is preferable.
3.電解コンデンサ
本発明における電解コンデンサは、上記電解コンデンサ用電極部材と、上記電解コンデンサ用電極部材に向い合うように配置される対向電極部材と、上記電解コンデンサ用電極部材と上記対向電極部材との間に配置される電解質とを備える。好ましくは、電解質は、導電性高分子を含む固体電解質である。
3. 3. Electrolytic capacitor The electrolytic capacitor in the present invention is between the electrolytic capacitor electrode member, a counter electrode member arranged so as to face the electrolytic capacitor electrode member, and the electrolytic capacitor electrode member and the counter electrode member. Equipped with an electrolyte placed in. Preferably, the electrolyte is a solid electrolyte containing a conductive polymer.
具体的には、本発明における電解コンデンサは、陽極体として本実施の形態に係る電解コンデンサ用電極部材が用いられている点を除いて図15に示す電解コンデンサとほぼ同様の構成を有する。 Specifically, the electrolytic capacitor in the present invention has substantially the same configuration as the electrolytic capacitor shown in FIG. 15 except that the electrode member for the electrolytic capacitor according to the present embodiment is used as the anode body.
より具体的には、陽極体と、陽極体上に形成された誘電体と、陽極体とは反対側にて誘電体に隣接して配置された電解質と、陽極体との間に電解質を挟み込むようにして陽極体1に向かい合うように配置された対向電極部材としての陰極体とを備える。
(1)誘電体
本発明における電解コンデンサ用電極部材20を陽極体として用いる場合には、その表面に誘電体皮膜を形成する。その方法として例えば、硼酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウム等の水溶液中での陽極酸化が挙げられる。
(2)電解質
電解コンデンサには、電解質が液体状のもの(駆動用電解液)と固体状のもの(固体電解質)と二種類あるが、本発明における電解コンデンサ用電極部材20はいずれのタイプの電解コンデンサにも用いることができる。そして、本発明における電解コンデンサにおいては、駆動用電解液も固体電解質も、従来より電解コンデンサに用いられているものを用いることができる。
More specifically, the electrolyte is sandwiched between the anode, the dielectric formed on the anode, the electrolyte arranged adjacent to the dielectric on the opposite side of the anode, and the anode. It is provided with a cathode body as a counter electrode member arranged so as to face the
(1) Dielectric When the
(2) Electrolyte There are two types of electrolytic capacitors, one in which the electrolyte is liquid (driving electrolyte) and the other in which the electrolyte is solid (solid electrolyte), and the
例えば、駆動用電解液では、ポリエチレングリコール、γ-ブチロラクトン等を溶媒とするものが、固体電解質のうち導電性高分子として、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、またはその誘導体等が、それぞれ例として挙げられる。
(3)陰極体
本発明における電解コンデンサ用電極部材20を陽極体として用いる場合において、陰極体としては、電解質が駆動用電解液の場合には、陽極体が箔状に構成される場合に電解コンデンサに使用される陰極と同じ構成を有する陰極箔を用いることができる。一方、電解質が固体電解質の場合には、陰極体としては、駆動用電解液を用いると同様に陰極箔を用いることもできるし、例えばカーボン層と銀ペースト層の積層体なども用いることができる。
(4)その他の電解コンデンサの主要材料
陽極体と陰極体の間に挟むセパレータ、陽極体に接続する陽極端子、陰極体に接続する陰極端子、アルミケースおよび封口ゴムは、従来より電解コンデンサに用いられているものを用いることができる。
(5)電解コンデンサの製造方法
本発明における電解コンデンサ用電極部材20を陽極体とし、電解質に駆動用電解液を用いる場合について、その製造方法の一例を説明する。
For example, in the driving electrolyte, polyethylene glycol, γ-butyrolactone and the like are used as solvents, and polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, and derivatives thereof are examples of the conductive polymer among the solid electrolytes. Be done.
(3) Cathode body When the
(4) Other main materials of electrolytic capacitors The separator sandwiched between the anode and the cathode body, the anode terminal connected to the anode body, the cathode terminal connected to the cathode body, the aluminum case and the sealing rubber have been conventionally used for the electrolytic capacitor. Can be used.
(5) Method for Manufacturing an Electrolytic Capacitor An example of the manufacturing method will be described with respect to a case where the
陽極体の表面に陽極酸化によって誘電体を形成し、陽極端子をレーザ溶接等によって誘電体が形成された陽極体に接続する。表面に誘電体が形成された陽極体に、セパレータ、および陰極端子が接続された陰極箔を順次巻き付ける。巻付後の陽極体および陰極箔に電解質としての駆動用電解液を含浸する。駆動用電解液を含浸後の陽極体および陰極箔をアルミケースに収容し、アルミケースの開口部を封口ゴムで封止する。 A dielectric is formed on the surface of the anode by anodization, and the anode terminal is connected to the anode on which the dielectric is formed by laser welding or the like. A separator and a cathode foil to which a cathode terminal is connected are sequentially wound around an anode having a dielectric formed on its surface. The anode and cathode foil after winding are impregnated with a driving electrolyte as an electrolyte. The anode and cathode foil impregnated with the driving electrolyte are housed in an aluminum case, and the opening of the aluminum case is sealed with a sealing rubber.
本発明における電解コンデンサ用電極部材20を陽極体とし、電解質に固体電解質を用いる場合について、その製造方法の他の一例を説明する。
In the case where the
陽極体の表面に陽極酸化によって誘電体を形成し、陽極端子をレーザ溶接等によって誘電体が形成された陽極体に接続する。表面に誘電体が形成された陽極体に、セパレータおよび陰極端子が接続された陰極箔を順次巻き付ける。 A dielectric is formed on the surface of the anode by anodization, and the anode terminal is connected to the anode on which the dielectric is formed by laser welding or the like. A cathode foil to which a separator and a cathode terminal are connected is sequentially wound around an anode having a dielectric formed on its surface.
次いで、巻付後の陽極体と陰極箔との間に固体電解質としての導電性高分子層を形成する。導電性高分子層は、高分子の前駆体である単量体とドーパントおよび酸化剤とからなる反応溶液を交互に塗布して重合反応させる化学酸化重合や、反応溶液内で電気化学的に重合反応を行なう電解重合や、予め導電性が発現している導電性高分子が任意の溶媒中に溶解ないし分散している溶液を塗布して行なう方法などによって形成することができる。また、これらの方法を組み合わせることによっても導電性高分子を形成することができる。 Next, a conductive polymer layer as a solid electrolyte is formed between the wound anode and the cathode foil. The conductive polymer layer is chemically oxidatively polymerized by alternately applying a reaction solution consisting of a monomer which is a precursor of the polymer, a dopant, and an oxidizing agent to carry out a polymerization reaction, or electrochemically polymerizing in the reaction solution. It can be formed by electrolytic polymerization in which a reaction is carried out, or a method in which a solution in which a conductive polymer having previously developed conductivity is dissolved or dispersed in an arbitrary solvent is applied. In addition, a conductive polymer can also be formed by combining these methods.
組み合わせる場合の一例として、電解コンデンサ用電極部材20に与える化学的ストレスに鑑みて、まず分散溶液を用いる方法による層を形成した後に、化学酸化重合や電解重合を行なう。なお、分散溶液としては、例えばポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)分散液などが市販されている。そして、導電性高分子が形成された陽極体および陰極箔をアルミケースに収容し、アルミケースの開口部を封口ゴムで封止する。
As an example of the combination, in consideration of the chemical stress applied to the
また、別の製造方法の例についても説明する。陽極体の表面に陽極酸化によって誘電体を形成する。次いで、該陽極体の一端側において陽極体を覆うように陰極部を設けるために、陽極体の一端側と他端側との間の部分に絶縁帯を形成する。これにより、陽極体は、一端側において陰極部が形成される陰極部形成領域と、他端側において露出する陽極体露出部とに分けられる。 In addition, an example of another manufacturing method will be described. A dielectric is formed on the surface of the anode by anodization. Next, in order to provide a cathode portion on one end side of the anode body so as to cover the anode body, an insulating band is formed in a portion between one end side and the other end side of the anode body. As a result, the anode is divided into a cathode portion forming region in which the cathode portion is formed on one end side and an anode portion exposed portion exposed on the other end side.
絶縁帯を形成する方法としては、基材の表層及び表面積拡大層の内部に絶縁物を形成する方法や、表面積拡大層を除去して絶縁物を形成する方法などが挙げられる。 Examples of the method for forming the insulating band include a method for forming an insulator inside the surface layer and the surface area expanding layer of the base material, a method for removing the surface area expanding layer, and the like for forming the insulating band.
次いで、陰極部形成領域において、誘電体上に固体電解質層を形成したのち、固体電解質層の上に、カーボン層、および銀ペースト層を順に形成する。カーボン層および銀ペースト層によって陰極部が形成される。 Next, in the cathode portion forming region, a solid electrolyte layer is formed on the dielectric, and then a carbon layer and a silver paste layer are sequentially formed on the solid electrolyte layer. The cathode portion is formed by the carbon layer and the silver paste layer.
次いで、導電性接着剤等で銀ペースト層に陰極端子を接続する。また、陽極体露出部を陽極端子に接続する。各端子材は、たとえば金属片や金属リード材、プリント配線板のパターンなどが挙げられ、レーザ溶接、抵抗溶接、超音波溶接などで接続することも可能であるし、導電性樹脂や導電性接着剤、金属めっきなどを各端子材とすることも可能である。 Next, the cathode terminal is connected to the silver paste layer with a conductive adhesive or the like. Further, the exposed portion of the anode body is connected to the anode terminal. Examples of the terminal material include metal pieces, metal lead materials, printed wiring board patterns, etc., and can be connected by laser welding, resistance welding, ultrasonic welding, etc., and conductive resin or conductive adhesive. It is also possible to use an agent, metal plating, etc. as each terminal material.
次いで、樹脂を含む封止材でモールド成型する。なお、この別の製造方法の例による場合において、カーボン層と銀ペースト層からなる陰極体を介して陽極体を並列に並べたもの、さらにそれを複数個積層したものも、本発明における電解コンデンサに含まれる。 Then, it is molded with a sealing material containing a resin. In the case of another example of the manufacturing method, the electrolytic capacitor in the present invention also has an anode body arranged in parallel via a cathode body composed of a carbon layer and a silver paste layer, and a plurality of the anode bodies stacked in parallel. include.
4.評価方法
(1)第1凹部および第2凹部の構造
第1凹部および第2凹部が形成された電解コンデンサ用電極部材20の表層を、走査型電子顕微鏡もしくはマイクロスコープで観察して、画像を取得する。
4. Evaluation method (1) Structure of the first recess and the second recess The surface layer of the
画像解析ソフトを用いて、必要に応じて、取得した画像に2値化処理を行なってから、観察視野の各凹部の円相当径を求める。0.5μmから250μmの範囲に入っている凹部の個数とそれ以外の凹部の個数を求め、mm2あたりに換算する。 If necessary, the acquired image is binarized using image analysis software, and then the equivalent circle diameter of each concave portion in the observation field is obtained. The number of recesses in the range of 0.5 μm to 250 μm and the number of other recesses are calculated and converted per mm 2 .
第1凹部および第2凹部が形成された電解コンデンサ用電極部材20を、その長さ方向に対して垂直に切断し、そのときの表層近傍の断面を、走査型電子顕微鏡で観察する。この断面写真での開口径は必ずしも円形になっているわけではないが、円相当径で表す開口径が略0.5μmから250μmの範囲に入っている凹部の深さを計測する。
(2)静電容量および容量出現率
測定周波数120HzのLCRメーターにて、導電性高分子の溶液に浸漬する前の状態の電解コンデンサ用電極部材20の静電容量を、陽極酸化の際に用いた水溶液に応じて、アジピン酸アンモニウム水溶液中またはホウ酸アンモニウム水溶液中にて測定する。そして、測定周波数120HzのLCRメーターにて、製造されたコンデンサの静電容量を測定する。水溶液中での電解コンデンサ用電極部材20の静電容量とコンデンサの静電容量から、容量出現率を求める。
(3)漏れ電流
固体電解コンデンサに定格電圧を1分間印加後の電流値を測定する。次の式1から、漏れ電流を求める。
The
(2) Capacitance and capacity appearance rate With an LCR meter with a measurement frequency of 120 Hz, the capacitance of the
(3) Leakage current Measure the current value after applying the rated voltage to the solid electrolytic capacitor for 1 minute. The leakage current is obtained from the
漏れ電流=定格電圧1分間印加後の電流値(μA)/(120Hzで測定したコンデンサの静電容量(μF)・定格電圧(V))・・・(式1) Leakage current = current value after applying the rated voltage for 1 minute (μA) / (capacitance (μF) / rated voltage (V) of the capacitor measured at 120 Hz) ... (Equation 1)
以下、本発明の実施例及び比較例によって本発明の詳細な説明を行なうが、これにより本発明が実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited to the examples.
(参考例1)
(1)凹部が形成される前の状態における基材として、以下のものを用いた。
(I)形状:長さ方向に対して垂直な断面形状が円形である、円柱状。
(II)成分:Niを含有しない、純度99.99%のアルミニウム材。
(III)直径:0.2mm。
(IV)長さ:1.0mm。
(2)基材表面の脱脂を目的とした酸処理を行なってから、塩酸4.5wt%と硫酸0.9wt%と塩化アルミニウム2.0wt%を含有する水溶液中にて、凹部が形成されている層の厚さが約65μmになるように、電流密度:280mA/cm2、電流波形(半波):三角波の条件で交流エッチングを行なった。なお、周波数を2段階で変化させることとし、前段1Hz、後段60Hzにそれぞれ設定した。また、液温度は、前段45℃、後段35℃にそれぞれ設定した。交流エッチングが終わったら、次に塩素イオン除去を目的とした酸処理を行なった。これにより、電解コンデンサ用電極部材20(陽極体)を準備した。
(3)アジピン酸アンモニウム水溶液中にて、電圧3Vを電解コンデンサ用電極部材20に印加して、電解コンデンサ用電極部材20を陽極酸化した。
(4)陽極酸化によって誘電体(酸化被膜)が形成された電解コンデンサ用電極部材20に、セパレータおよび電解コンデンサ用陰極箔を順次巻き付けた。
(5)巻付後の電解コンデンサ用電極部材20および陰極箔を市販のSIGMA‐ALDRICH社製、PEDOT/PSS 1.0wt.% in H2O,high‐conductivity grade Orgacon(登録商標) HIL-1005(製品番号:768642)に浸漬して、乾燥した。これを所望の回数繰り返し、電解コンデンサ用電極部材20と陰極箔との間に固体電解質層を形成した。
(6)固体電解質層が形成された電解コンデンサ用電極部材20および陰極箔をアルミケースに収容し、アルミケースの開口部を封口ゴムで封止した。
(Reference example 1)
(1) The following materials were used as the base material in the state before the recesses were formed.
(I) Shape: A columnar shape having a circular cross-sectional shape perpendicular to the length direction.
(II) Component: Aluminum material having a purity of 99.99% and containing no Ni.
(III) Diameter: 0.2 mm.
(IV) Length: 1.0 mm.
(2) After performing acid treatment for the purpose of degreasing the surface of the substrate, recesses are formed in an aqueous solution containing 4.5 wt% hydrochloric acid, 0.9 wt% sulfuric acid and 2.0 wt% aluminum chloride. AC etching was performed under the conditions of current density: 280 mA / cm 2 and current waveform (half wave): triangular wave so that the thickness of the existing layer was about 65 μm. The frequency was changed in two steps, and was set to 1 Hz in the front stage and 60 Hz in the rear stage, respectively. The liquid temperature was set to 45 ° C. in the front stage and 35 ° C. in the rear stage, respectively. After the AC etching was completed, an acid treatment was performed for the purpose of removing chloride ions. As a result, the electrode member 20 (anode body) for the electrolytic capacitor was prepared.
(3) A voltage of 3 V was applied to the electrolytic
(4) The separator and the cathode foil for the electrolytic capacitor were sequentially wound around the
(5) The
(6) The
(実施例2)
交流エッチングの周波数を3段階で変化させることとし、前段1Hz、中段10Hz、後段60Hzにそれぞれ設定するとともに、液温度を前段および中段45℃、後段35℃になるようにそれぞれ設定したことを除いては、参考例1と同様に電解コンデンサ用電極部材20および電解コンデンサを作製した。
(Example 2)
The frequency of AC etching was changed in 3 steps, except that the front stage was set to 1 Hz, the middle stage was set to 10 Hz, and the rear stage was set to 60 Hz, respectively, and the liquid temperature was set to 45 ° C in the front stage, 45 ° C in the middle stage, and 35 ° C in the rear stage, respectively. Made an
(実施例3)
交流エッチングの周波数を3段階に変化させたが、最初の周波数を参考例1の5分の1である0.2Hzにしたことを除いては、実施例2と同様に電解コンデンサ用電極部材20および電解コンデンサを作製した。
(Example 3)
The frequency of the AC etching was changed in three stages, but the
(参考例4)
交流エッチングの周波数を3段階に変化させたが、最初の周波数が参考例1の5倍である5Hzにしたことを除いては、実施例2と同様に電解コンデンサ用電極部材20および電解コンデンサを作製した。
(Reference example 4)
The frequency of the AC etching was changed in three stages, but the
(参考例5)
凹部が形成される前の状態における基材として、長さ方向に対して垂直な断面形状が正方形で、その一辺の長さが0.16mmである角柱状のものを用いたことを除いては、実施例2と同様に電解コンデンサ用電極部材20および電解コンデンサを作製した。
(Reference example 5)
Except for using a prismatic substrate with a square cross-sectional shape perpendicular to the length direction and a side length of 0.16 mm as the substrate in the state before the recess is formed. , The
(実施例6)
基材に、Niを50ppm含有する純度99.99%のアルミニウム材を用いたことを除いては、実施例2と同様に電解コンデンサ用電極部材20および電解コンデンサを作製した。
(Example 6)
An
(比較例1)
交流エッチングの周波数を60Hzに、液温度を45℃にそれぞれ固定したことを除いては、参考例1と同様に電解コンデンサ用電極部材20および電解コンデンサを作製した。
(Comparative Example 1)
An
(参考例7)
(1)凹部を形成する前の状態における基材として、以下のものを用いた。
(I)形状:長さ方向に対して垂直な断面形状が円形である、円柱状。
(II)成分:Niを含有しない、純度99.99%のアルミニウム材。
(III)直径:0.8mm。
(IV)長さ:3.0mm。
(2)基材表面の脱脂を目的とした酸処理を行なってから、塩酸1.8wt%と硫酸23wt%と硫酸アルミニウム15wt%を含有する水溶液中にて、電流密度50mA/cm2、電気量3C/cm2、液温度72℃の条件で直流エッチングを行なった。更に、直流エッチングで形成されたトンネル状の第1凹部を拡大する目的で、硝酸1.0wt%と硝酸アルミニウム12wt%を含有する水溶液中にて、液温度75℃で10分間ケミカルエッチングを行なった。次いで、塩酸4.5wt%と硫酸0.9wt%と塩化アルミニウム2.0wt%を含有する水溶液中にて、液温度:35℃、電流密度:280mA/cm2、周波数:60Hz、電流波形(半波):三角波の条件で交流エッチングを行なった。交流エッチングを行なってから、塩素イオン除去を目的とした酸処理を行なった。これにより、電解コンデンサ用電極部材20を準備した。
(3)ホウ酸アンモニウム水溶液中にて、電圧200Vを電解コンデンサ用電極部材20に印加して、電解コンデンサ用電極部材20を陽極酸化した。
(4)陽極酸化によって誘電体(酸化被膜)が形成された電解コンデンサ用電極部材20に、セパレータおよび電解コンデンサ用陰極箔を順次巻き付けた。
(5)巻付後の電解コンデンサ用電極部材20および陰極箔を市販のSIGMA‐ALDRICH社製、PEDOT/PSS 1.0wt.% in H2O,high‐conductivity grade Orgacon(登録商標) HIL-1005(製品番号:768642)に浸漬して、乾燥した。これを所望の回数繰り返し電解コンデンサ用電極部材20と陰極箔との間に固体電解質層を形成した。
(6)固体電解質層が形成された電解コンデンサ用電極部材20および陰極箔をアルミケースに収容し、アルミケースの開口部を封口ゴムで封止した。
(Reference example 7)
(1) The following materials were used as the base material in the state before forming the recesses.
(I) Shape: A columnar shape having a circular cross-sectional shape perpendicular to the length direction.
(II) Component: Aluminum material having a purity of 99.99% and containing no Ni.
(III) Diameter: 0.8 mm.
(IV) Length: 3.0 mm.
(2) After performing acid treatment for the purpose of degreasing the surface of the substrate, the current density is 50 mA / cm 2 and the amount of electricity is in an aqueous solution containing 1.8 wt% hydrochloric acid, 23 wt% sulfuric acid and 15 wt% aluminum sulfate. DC etching was performed under the conditions of 3 C / cm 2 and a liquid temperature of 72 ° C. Further, for the purpose of enlarging the tunnel-shaped first recess formed by DC etching, chemical etching was performed for 10 minutes at a liquid temperature of 75 ° C. in an aqueous solution containing 1.0 wt% nitric acid and 12 wt% aluminum nitrate. .. Then, in an aqueous solution containing 4.5 wt% hydrochloric acid, 0.9 wt% sulfuric acid and 2.0 wt% aluminum chloride, the liquid temperature: 35 ° C., the current density: 280 mA / cm 2 , the frequency: 60 Hz, and the current waveform (half). Wave): AC etching was performed under the condition of triangular wave. After performing AC etching, acid treatment was performed for the purpose of removing chloride ions. As a result, the
(3) A voltage of 200 V was applied to the electrolytic
(4) The separator and the cathode foil for the electrolytic capacitor were sequentially wound around the
(5) The
(6) The
(比較例2)
直流エッチングおよびケミカルエッチングは行なわずに、交流エッチングのみ行なったことを除いては、参考例7と同様に電解コンデンサ用電極部材20および電解コンデンサを作製した。
(Comparative Example 2)
An
参考例1、4-5、7、実施例2-3、6および比較例1から2について、凹部の構造を表1に、陽極酸化後、導電性高分子溶液浸漬前の電解コンデンサ用電極部材20の水溶液中における静電容量、容量出現率およびコンデンサの漏れ電流を表2に示す。 For Reference Examples 1, 4-5, 7, Examples 2-3, 6 and Comparative Examples 1 to 2, the structure of the recess is shown in Table 1, and the electrode member for the electrolytic capacitor after anodic oxidation and before immersion in the conductive polymer solution. Table 2 shows the capacitance, the capacitance appearance rate, and the leakage current of the capacitor in the 20 aqueous solutions.
なお、表1における各単位は、開口径および深さは「μm」、密度は「×103個/mm2」とする。 For each unit in Table 1, the opening diameter and depth are "μm", and the density is "x10 3 pieces / mm 2 ".
また、表2の静電容量については、参考例1、4-5、および実施例2-3、6は比較例1の値を100としたときの値、参考例7は比較例2の値を100としたときの値とする。容量出現率については「%」とする。漏れ電流については「μA/(μF・V)」とする。 Regarding the capacitance in Table 2, Reference Examples 1, 4-5 and Examples 2-3 and 6 are values when the value of Comparative Example 1 is 100, and Reference Example 7 is a value of Comparative Example 2. Is set to 100. The capacity appearance rate is "%". The leakage current is "μA / (μF · V)".
参考例1の陽極酸化処理前の電解コンデンサ用電極部材20の表層を、軸方向に垂直な方向から走査型電子顕微鏡で観察したところ、図11のような写真が得られた。電解コンデンサ用電極部材20の表層には、約5μmから約10μmのオーダーの開口径を有するクレーター状の第1凹部7aが多数形成されていた。また、クレーター状の第1凹部7aの内壁が凹凸になっていた。すなわち、クレーター状の第1凹部7aの内壁に開口する第2凹部が多数形成されていた。また、電解コンデンサ用電極部材20の表層には、約5μmから約10μmのオーダーには及ばない凹部も形成されていた。すなわち、電解コンデンサ用電極部材20の表層には、外部に開口する第2凹部も形成されていた。
When the surface layer of the
参考例1の陽極酸化処理前の電解コンデンサ用電極部材20を、その長さ方向に対して垂直に切断したときの表層近傍の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図12のような写真が得られた。参考例1においては、電解コンデンサ用電極部材20の表層近傍には、約10μmのオーダーの開口径を有するクレーター状の第1凹部7aが形成されるともに、それよりも小さい凹部8aが多数形成されていた。
When the
参考例7において、直流エッチング後であって、交流エッチング前の状態にて、その長さ方向に対して垂直に切断したときの電解コンデンサ用電極部材20の表層近傍を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図13のような写真が得られた。参考例7においては、電解コンデンサ用電極部材20の表層近傍に約10μmのオーダーの開口径を有するクレーター状の第1凹部7aが形成されるともに、約2μmのオーダーの開口径を有するトンネル状の第2凹部8bの形成が観察された。
In Reference Example 7, the vicinity of the surface layer of the
参考例7において、直流エッチングに加えて交流エッチングを行なった陽極酸化処理前の電解コンデンサ用電極部材20を、その長さ方向に対して垂直に切断したときの表層近傍を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図14のような写真が得られた。電解コンデンサ用電極部材20の表層近傍には、約10μmのオーダーの開口径を有するクレーター状の第1凹部7a、約2μmのオーダーの開口径を有するトンネル状の第2凹部8bが形成されていた。加えて、トンネル状の第2凹部8bの内壁、クレーター状の第1凹部7aの内壁に第2凹部8bよりも微細な第3凹部9が形成されるとともに、外部に開口する第3凹部が形成されていた。
In Reference Example 7, the vicinity of the surface layer when the
参考例1、4-5、および実施例2-3、6と比較例1を、参考例7と比較例2をそれぞれ比較すると、いずれにおいても、実施例は比較例よりも漏れ電流が抑制されるとともに、容量出現率が高くなっていた。ここで、実施例と比較例の相違は、第1凹部が形成されているか否かであって、微細な凹部は、実施例も比較例も略同様に形成されている。従って、これらの比較より、電解コンデンサの使用電圧にかかわらず、電解コンデンサ用電極部材20の表層が、微細な凹部とは別の大きな開口径を有する第1凹部を含むことにより、漏れ電流を抑制しつつ、容量出現率を向上できることが実験的にも確認されたと言える。
Comparing Reference Examples 1, 4-5, and Examples 2-3 and 6 with Comparative Example 1, and Reference Example 7 and Comparative Example 2, the leakage current is suppressed in each of the examples as compared with the comparative example. At the same time, the capacity appearance rate was high. Here, the difference between the examples and the comparative examples is whether or not the first recesses are formed, and the fine recesses are formed in substantially the same manner in the examples and the comparative examples. Therefore, from these comparisons, leakage current is suppressed by including the first recess having a large opening diameter different from the minute recess in the surface layer of the
参考例1と実施例2を比較すると、実施例2のほうが、容量出現率がより高くなっている。このため、クレーター状の第1凹部の内壁に、もっぱら電解コンデンサ用電極部材20の表面積拡大に寄与する微細な凹部を形成するよりも、まず第1凹部よりも小さなクレーター状の第2凹部を形成し、それからさらに微細な凹部を形成したほうが、より高い容量出現率が得られることが確認された。
Comparing Reference Example 1 and Example 2, Example 2 has a higher capacity appearance rate. Therefore, rather than forming a fine recess on the inner wall of the crater-shaped first recess that exclusively contributes to the expansion of the surface area of the electrolytic
実施例2-3、および参考例4の間では、容量出現率は略同等になっていることがわかる。従って、第1凹部の開口径は1μmから50μm、第1凹部の深さは0.5μmから25μmにおいて、同等の容量出現率が得られることが確認された。 It can be seen that the capacity appearance rates are substantially the same between Examples 2-3 and Reference Example 4. Therefore, it was confirmed that the same capacity appearance rate can be obtained when the opening diameter of the first recess is 1 μm to 50 μm and the depth of the first recess is 0.5 μm to 25 μm.
実施例2と参考例5を比較すると、容量出現率は、実施例2のほうが高くなっている。ところで、実施例2および参考例5のいずれにおいても、巨視的に見た場合における電解コンデンサ用電極部材20の長さ方向に対して垂直な断面形状は、基材の長さ方向に対して垂直な断面形状と同じとなる。実施例2における基材の上記断面形状は、円形であり、参考例5における基材の上記断面形状は、正方形である。そうすると、巨視的に見た場合に、実施例2では、電解コンデンサ用電極部材20の上記断面形状が円形となり、参考例5では、電解コンデンサ用電極部材20の上記断面形状が正方形となる。従って、円形のほうが、正方形のような角があるものよりも、より高い容量出現率が得られることが確認された。すなわち、巨視的に見た場合に、軸方向における電解コンデンサ用電極部材20の断面形状が、角張った部分を有さない環状形状を有することにより、より高い容量出現率が得られることが確認された。
Comparing Example 2 and Reference Example 5, the capacity appearance rate is higher in Example 2. By the way, in both Example 2 and Reference Example 5, the cross-sectional shape perpendicular to the length direction of the
実施例2と実施例6は、いずれも第1凹部はクレーター状であるが、その開口径も深さも、実施例6のほうが大きくなっている。このため、クレーター状の第1凹部を形成する場合には、Niを意図的に含有させた基材を用いたほうが、形成しやすいことが確認された。 In both Example 2 and Example 6, the first recess is crater-shaped, but the opening diameter and depth thereof are larger in Example 6. Therefore, when forming the crater-shaped first recess, it was confirmed that it is easier to form by using a base material intentionally containing Ni.
なお、比較例1および比較例2においては、その他の条件が実施例とほぼ同様であり、交流エッチングの周波数を固定した場合に、漏れ電流が大きくなる結果となったが、交流エッチングの周波数を固定した場合であっても、電流密度、温度および水溶液の組成等を適宜変更して、実施の形態に記載のような第1凹部および第2凹部を形成することにより、実施例同様に、容量出現率を向上させつつ、漏れ電流を抑制することができる。 In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, other conditions were almost the same as those in the example, and when the frequency of AC etching was fixed, the leakage current became large, but the frequency of AC etching was changed. Even when fixed, by appropriately changing the current density, temperature, composition of the aqueous solution, etc. to form the first recess and the second recess as described in the embodiment, the capacity is the same as in the embodiment. Leakage current can be suppressed while improving the appearance rate.
以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments and examples disclosed this time are exemplary in all respects and are not limiting. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
本発明は、高い容量出現率が求められる電解コンデンサ、特に固体電解コンデンサを製造するために利用することができる。なお、本発明によって製造される電解コンデンサは、その用途等において特に限定されるものではなく、例えば、ノイズを減衰させるフィルタに用いることもできる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for manufacturing an electrolytic capacitor, particularly a solid electrolytic capacitor, which requires a high capacity appearance rate. The electrolytic capacitor manufactured by the present invention is not particularly limited in its application and can be used, for example, as a filter for attenuating noise.
1 陽極体、2 誘電体、3 電解質、4 誘電体、5 陰極体、6 固体電解質、7a,7b 第1凹部、8a,8b,8c 第2凹部、9 第3凹部、10 基材、11 突起、11a 湾曲部、12 窪み、12a 湾曲部、20 電解コンデンサ用電極部材、21 芯部、22 多孔質部。 1 Anode, 2 Dielectric, 3 Electrolyte, 4 Dielectric, 5 Cathode, 6 Solid Electrolyte, 7a, 7b 1st Recess, 8a, 8b, 8c 2nd Recess, 9 3rd Recess, 10 Substrate, 11 Protrusion , 11a curved part, 12 dent, 12a curved part, 20 electrode member for electrolytic capacitor, 21 core part, 22 porous part.
Claims (4)
前記電解コンデンサ用電極部材は、ワイヤー形状を有し、
前記電解コンデンサ用電極部材の外表面は、外側に向けて開口する少なくとも1つ以上の第1凹部と、少なくとも前記第1凹部に開口する少なくとも1つ以上の第2凹部を含み、
円相当径で表す前記第2凹部の開口径は、円相当径で表す前記第1凹部の開口径よりも小さく、
前記電解コンデンサ用電極部材は、芯部と、前記芯部の周囲に位置する多孔質層を有し、
前記電解コンデンサ用電極部材の軸方向に垂直な断面形状を巨視的に見た場合に、前記断面形状の周縁が、角張った部分を有さない環状形状となっており、
前記第1凹部は、当該第1凹部が有する開口面における最大開口径よりも前記開口面から前記第1凹部が有する底部までの深さが短いクレーター形状を有し、
前記第1凹部の前記開口径は、5μmより大きく50μm以下であり、
前記第1凹部の前記深さは、2μm以上25μm以下であり、
前記第2凹部は、当該第2凹部が有する開口面における最大開口径よりも前記開口面から前記第2凹部が有する底部までの距離が短いクレーター形状を有し、
前記外表面は、前記第2凹部に開口する微細な第3凹部をさらに含み、
前記第3凹部は、略キューブ形状、略正三角錐状、または、略球体状を有する、電解コンデンサ用電極部材。 An electrode member for an electrolytic capacitor included in an electrolytic capacitor.
The electrode member for an electrolytic capacitor has a wire shape and has a wire shape.
The outer surface of the electrode member for an electrolytic capacitor includes at least one first recess that opens outward and at least one second recess that opens into at least the first recess.
The opening diameter of the second recess represented by the diameter equivalent to a circle is smaller than the opening diameter of the first recess represented by the diameter equivalent to a circle.
The electrode member for an electrolytic capacitor has a core portion and a porous layer located around the core portion.
When the cross-sectional shape perpendicular to the axial direction of the electrode member for the electrolytic capacitor is viewed macroscopically, the peripheral edge of the cross-sectional shape is an annular shape having no angular portion.
The first recess has a crater shape in which the depth from the opening surface to the bottom portion of the first recess is shorter than the maximum opening diameter of the opening surface of the first recess.
The opening diameter of the first recess is larger than 5 μm and 50 μm or less.
The depth of the first recess is 2 μm or more and 25 μm or less.
The second recess has a crater shape in which the distance from the opening surface to the bottom portion of the second recess is shorter than the maximum opening diameter of the opening surface of the second recess.
The outer surface further includes a fine third recess that opens into the second recess.
The third recess is an electrode member for an electrolytic capacitor having a substantially cube shape, a substantially regular triangular pyramid shape, or a substantially spherical shape.
前記電解コンデンサ用電極部材に向かい合うように配置される対向電極部材と、
前記電解コンデンサ用電極部材と前記対向電極部材との間に配置される電解質とを備える、電解コンデンサ。 The electrode member for an electrolytic capacitor according to claim 1 or 2,
A counter electrode member arranged so as to face the electrolytic capacitor electrode member,
An electrolytic capacitor including an electrolyte arranged between the electrode member for an electrolytic capacitor and the counter electrode member.
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