JPH0266923A - 巻回型固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は小型大容量化に適し友固体電解コンデンサに関
するものである。

従来の技術 最近電子機器のデジタル化にともなって、そこに使用さ
れるコンデンサも高周波領域においてインピーダンスが
低く、小型大容量化したものへの要求が高まっている。

従来、高周波領域用のコンデンサとしてハフラスチック
フィルムコンデンサ、マイカコンデンサ、積層セラミッ
クコンデンサなどが用いられている。またその他にアル
ミニウム乾式電解コンデンサやアルミニウムまたはメン
タル固体電解コンデンサなどがある。アルミニウム乾式
電解コンデンサでは、エツチングを施した陽・陰極アル
ミニウム箔をセパレータを介して巻取り、液状の電解質
を用いている。また、アルミニウムやタンタル固体電解
コンデンサでは前記アルミニウム乾式電解コンデンサの
特性改良のため電解質の固体化がなされている。この固
体電解質形成には硝酸マンガン液に陽罹体を浸漬し、２
５０〜３５０”（：、前後の高温炉中にて熱分解し、二
酸化マンガン層をつくる。また、近年では７，７，８．
８−テトラシアノキノジメタン（以下ＴＣＮＱと記す〕
塩等の有機半導体全固体電解質として用い之固体電解コ
ンデンサが開発されている。さらに固体電解質の高電導
度化のためにビロール、チオフェン、フランなどの重合
性モノマーを電解重合させて導電性高分子とし、これを
固体電解質とする方法が提案されている。導電性高分子
に関しては、その電導塵がおよそ１〜１００Ｓ＊ｃｍ−
”のものを用いてコンデンサを試作することが可能であ
シ、固体のノリッ）１−活かした高周波領域で良好な周
波数特性および広範囲での温度特性を実現することが可
能となるものとして期待されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら前記の固体電解コンデンサは固体電解質層
を形成した後、この固体電解質層の表面に陰極引出し部
となる導電層を形成する必要があり、例えばタンタル固
体電解コンデンサでは、二酸化マンガン層を形成した後
、グラファイト層を設け、さらにその上に銀ペイント層
を形成し導電性接着剤などで陰極リード線を接続すると
いうかなり煩雑な工程を有しているだけでなく、この様
な構造ではタンタルやアルミニウムの粉末を焼結し念も
のを素子として使用しているために大容量化には限界が
あった。また固体電解質として使用する二酸化マンガン
は電導塵が低く高周波での低インピーダンス化にも限界
があった。

一方、導電性高分子を用いた固体電解コンデンサでは、
誘電体となる化成皮膜上へ皮膜を破壊せずに固体電解質
となる導電性高分子膜をつけることが必要であり、捲回
型のコンデンサに適用する場合には大面積の陽極箔上に
電解重合で形成する方法や、特開昭６１−４７６２１号
公報に提案されているように陰極箔および陽極箔の表面
に触媒を使用して気相重合法により高分子層を形成した
後ドーパント’を化学的にドーピングする方法で導電性
高分子膜を形成後、陰極を引き出した構造のものを巻取
る必要がある。しかしこの場合、その電極箔全巻取ると
きに化成皮膜に損傷を与えたり、重合皮膜が化成皮膜か
ら剥離するなどの問題点があった。従って導気性高分子
層は捲回した状態の電極箔に直接形成する必要があり、
前記の方法ではこの様なことはできなかった。

本発明は固体電解コンデンサの小型大容量化および高性
能化を容易に実現することを目的とする。

課題を解決するための手段 以上のような課題を解決するために本発明は、弁金属箔
を粗面化し更に陽極酸化によって誘電体皮膜を設けた陽
極箔を有し、前記陽極箔と陰極箔とをセパレータを介し
て捲回１７てコンデンサユニットを構成し、かつ固体電
解質として溶媒可溶性の導電性高分子を用いて固体電解
コンデンサを構成するものである。

作用 このような本発明の構成により、溶媒可溶な導電性高分
子を固体電解質に用いることで、捲回型のコンデンサユ
ニットに直接導電性高分子の固体電解質層を形成するこ
とができ、しかも誘電体となる化成皮膜上へ皮膜を破壊
せずに重合膜をつけることが可能となるため、固体電解
コンデンサの小型大容量化および高性能化（高周波領域
で低インピーダンス）が容易に実現できる。また、陰極
の引出しは陰極箔から直接行うことができ、銀ベイ／ト
塗布・硬化などの煩雑な工程を大幅に簡略化することが
できる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する
。

第１図において、１は捲回型コンデンサユニットであり
、高純度アルミニウム箔を電気化学的に粗面化しその後
陽極酸化を行って誘電体皮膜を形成してなる陽極化成箔
２と、粗面化した陰極アルミニウム箔３とをセパレータ
４を介して捲回して構成されている。この様な構成によ
るアルミニウム乾式電解コンデンサ用の定格２６ｖ１μ
Ｆの捲回型コンデンサユニットを使用し、第１表に示す
構造を有する溶媒可溶性の導電性高分子を固体電解質と
して固体電解コンデンサを形成した。

以下、溶媒可溶な導電性高分子を合成し該導電性高分子
を捲回型コンデンサユニットに形成する方法について順
次述べる。

導電性高分子はそれぞれに対応するモノマーを合成した
後、第２図に示すような単槽の電解槽６で電解重合して
合成した。即ち、陽極６として表面積３０−白金プレー
トまたはＩ　Ｔ　Ｏ（ｉｎｄｉｕｍｔｉｎ　ｏｘｉｄｅ
）、陰極７としてアルミニウム箔を、支持塩としてテト
ラブチルアンモニウムへキサフルオロフォスフエイトを
用いた重合液８を使用し、窒素雰囲気下、電流密度１．
０〜２５　ｍＡ　−ｃｍ’−２１０℃で約４０分間重合
した。モノマー、支持塩および溶媒等の濃度条件を第１
表（Ｊ、ＣＨＥＭ、ＳＯＣ；、。

ＣＨＥＭ、ＣＯＭＭＵＭ、、　４６６　、１９８７　）
に示した。

第１表 （構造式１）　　　　　　（構造式２）但し構造式１に
関しては （１）Ｒ＝−（ＯＨ２）ｍＭｅ（ｍ＝３〜１９）Ｇ２）
Ｒ＝−（ＩＩ２０Ｍｅ （３）Ｒ＝−ＯＨ２０（ＯＨ２）２０Ｍｅ（４）Ｒ＝−
ＣＨ２０（ＣＨ２）２０（ＣＨ２）２０Ｍθ（５）Ｒ＝
−ＣＨ２ＮＨＣ（（１）（ＣＨ２）１ｏＭｅ（６ンＲ＝
−０（（ｊＨ２）　２０ＣＯＨ２）　２０Ｍｅ構造式２
に関しては （ａ）ｔ＝１０ （ｂ）ｔ＝１６ （Ｘ＝ＰＦ６） 以上のような条件で陽極材上に重合した導電性高分子層
を陽極材から引き剥しテトラヒドロフラン−ジクロロメ
タン−トリクロロエタンの４＝１：１の混合溶媒に飽和
溶液となるように溶解し導電性高分子の飽和溶液を調製
し固体電解質形成用の材料とした。

次にアジピン酸アンモニウム水溶液などの化成液で陽極
箔断面や陽極リード引出し部等を電気化学的にユニット
化成処理した前記捲回型コンデンサユニット９を前記導
電性高分子の飽和溶液中に数回デイツプ、乾燥を繰り返
した後、コンデンサユニット９が隙間なく入るφ４Ｘｔ
５０の縦長の円筒型のアルミニウムケース１０に挿入し
、その中に前記導電性高分子の飽和溶液を満たした後、
６０℃、真空中で２時間放置して溶媒を蒸発させ、固体
電解質１２をコンデンサユニット９中に形成した。第３
図にこの固体電解コンデンサの断面図を示す。この固体
電解コンデンサのコンデンサユニット９を前記アルミニ
ウムケース１０から取シ出シ、φ４Ｘ１７のアルミニウ
ムケース１ｏに再び挿入し、開口部をエポキシ樹脂１１
等で封口してアルミニウム固体電解コンデンサを形成し
た。

この様にした形成したアルミニウム固体電解コンデンサ
ｆ２０Ｖで２時間エージングして定格１６ｖとして諸特
性を測定し第２表に示した。

但しく１）のポリマーに関しては３位の置換基をＲ＝−
（（Ｈ２）　５ＭｅＯもので試作した例で示した。

第２表 このコンデンサユニットの電解液中の容量は１．０３７
ｚＦｆあツタのテ４７．６〜８８．３％の容量達成率が
得られた。特に（４）ｎＸのポリマーを使用したものに
関しては第２表に示す全ての特性において非常に優れた
値を得ることができた。

今回の実施例では、重合槽の陽極に白金またはＩ　ＴＯ
ｉ使用した例で示したが、グラファイト、酸化鉛、ステ
ンレス、鉄などの金属を使用しても構わない。また、支
持塩としてテトラブチルアンモニウムへキサフルオロフ
ォスフエイトを用いた例で示したが、そのほかの支持塩
を使用しても、溶媒可溶な導電性高分子を合成すること
ができる。

発明の効果 本発明によれば、溶媒可溶な導電性高分子を固体電解質
に用いることで、捲回型のコンデンサユニットに直接導
電性高分子の固体電解質層を形成することができ、しか
も誘電体となる化成皮膜上へ皮膜を破壊せずに重合膜を
つけることが可能となるため、固体電解コンデンサの小
型大容量化および高性能化（高周波領域で低インピーダ
ンス）が容易に実現できる。また、陰極の引出しは陰極
箔から直接行うことができ、銀ペイント塗布・硬化など
の煩雑な工程を大幅に簡略化することができる。

さらに捲回型コンデンサユニノ）は、既存のアルミニウ
ム電解コンデンサの製造工程で製造されたものを直接導
電性高分子コンデンサ用のユニットとして転用できるの
で製造コストなどの点で大きなメリットがあるなどの製
造上の効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における捲回型コンデンサ素
子の構成を示す斜視図、第２図は電解重合槽の構成を示
す断面図、第３図は同実施例の固体電解コンデンサの断
面図である。 １・・・・・・捲回型コンデンサユニット、２・・・・
・・陽極化成箔、３・・・・・・陰極アルミニウム箔、
４・・・・・・セパレータ、１２・・・・・・固体電解
質。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第３
図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によって誘電体
   皮膜を設けた陽極箔を有し、この陽極箔と陰極箔とをセ
   パレータを介して捲回してコンデンサユニットを構成し
   、かつ固体電解質として溶媒可溶性の導電性高分子を用
   いた固体電解コンデンサ。
2. （２）溶媒可溶性の導電性高分子が次の構造式１または
   構造式２で表わされることを特徴とする請求項１記載の
   固体電解コンデンサ。 （構造式１） ▲数式、化学式、表等があります▼但しＲは Ｒ＝−（ＣＨ＿２）＿ｍＭｅ〔ｍ＝３〜１９〕Ｒ＝−Ｃ
   Ｈ＿２ＯＭｅ Ｒ＝−ＣＨ＿２Ｏ（ＣＨ＿２）＿２ＯＭｅ Ｒ＝−ＣＨ＿２Ｏ（ＣＨ＿２）＿２Ｏ（ＣＨ＿２）＿２
   ＯＭｅＲ＝−ＣＨ＿２ＮＨＣ（Ｏ）（ＣＨ＿２）＿１＿
   ０ＭｅＲ＝−Ｏ（ＣＨ＿２）＿２Ｏ（ＣＨ＿２）＿２Ｏ
   Ｍｅ（構造式２） ▲数式、化学式、表等があります▼ 但しｌ＝１０〜１６
3. （３）溶媒可溶性の導電性高分子がピロールまたはチオ
   フェンの３位に置換基を有するモノマーによって電気化
   学的に重合して合成することを特徴とする請求項１記載
   の固体電解コンデンサ。