JPH0547607A - 電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機半導体の冷却固化工程を改善することに
より、電解コンデンサの諸特性の向上に貢献可能な、優
れた電解コンデンサの製造方法を提供する。 【構成】 弁作用金属からなる陽極箔１と陰極箔２間に
スペーサ３を介在すると共に、各電極箔にそれぞれ陽極
端子４及び陰極端子５を取着して巻回してコンデンサ素
子６を形成する。有機半導体材料を上部開口型のケース
７内に収納し、加熱溶融して、有機半導体溶融液８（図
３）とする。コンデンサ素子６に有機半導体溶融液８を
含浸した後、複数の温度段階の冷媒を使用して有機半導
体を段階的に冷却する。少なくとも、６０℃〜１５０℃
の第１の冷媒９（図４）を使用して冷却した後、０℃〜
６０℃の第２の冷媒１１（図４）を使用して冷却し、固
化状態の有機半導体１３とする。ケース７の開口部を封
口体１４にて密封する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機半導体材料を含浸
させてなる電解コンデンサの製造方法に係り、特に、コ
ンデンサ素子に含浸した後の有機半導体材料の冷却固化
方法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、乾式箔形電解コンデンサにおい
ては、高純度アルミニウム箔からなる一対の陽極・陰極
箔に、同じくアルミニウムからなる一対の引き出し端子
を接続し、前記一対の陽極・陰極箔相互間にスペーサを
介在して巻回してなるコンデンサ素子を使用している。
このようなコンデンサ素子を使用してなる電解コンデン
サとして、例えば、コンデンサ素子に駆動用電解液を含
浸してケースに収納し、このケース開口部を密閉するな
どの外装を施してなる電解コンデンサが存在している。

【０００３】しかしながら、上記駆動用電解液として
は、例えば、エチレングリコールなどの有機溶媒にアジ
ピン酸アンモニウムなどの有機カルボン酸塩を使用して
いるため、ｔａｎδ特性改善に限度があり、また、低温
で比抵抗が上がり、低温特性が極度に悪化してしまうた
め、広域温度範囲で使用するには信頼性に欠ける。従っ
て、駆動用電解液を使用してなる電解コンデンサによっ
て市場要求を満足することは不可能である。そのため、
近年では、駆動用電解液に代えて、ＴＣＮＱ錯体からな
る有機半導体を用いた電解コンデンサが種々提案され、
その一部は実用化されている。

【０００４】以上のように、コンデンサ素子にＴＣＮＱ
錯体からなる有機半導体を含浸化する方法としては、一
般に、溶液含浸法、分散含浸法、さらには真空蒸着法が
あるが、ＴＣＮＱ錯体は、多種多様の条件で特性が変化
し、極めて扱い難い物質であるため、使用に当たっては
各種の工夫が講じられている。特に、固体電解質の条件
としては、コンデンサ特性としてのｔａｎδ及び等価直
列抵抗に影響するそれ自体としての抵抗値が小さく、且
つ、広範囲の温度範囲においても、安定した比抵抗値が
あることが重要である。そして、コンデンサ素子に対す
るＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体の含浸に際しては、
コンデンサ素子内部に一様に必要量浸透させることが要
求される。

【０００５】このようなコンデンサ素子へのＴＣＮＱ錯
体からなる有機半導体の含浸方法としては、特許公報や
技術文献によって従来提案されているように、加熱溶融
液化処理が有望視されている。この加熱溶融液化処理の
具体的な方法としては、一般的に、外装ケースに入れ、
加熱溶融させた所望のＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体
溶融液に、予め加熱してなるコンデンサ素子を収納し、
この素子を構成する絶縁紙の繊維と電極箔の微細なエッ
チングピットを介して含浸する方法が採用されている。
また、コンデンサ素子に含浸した後に、有機半導体を冷
却固化する方法としては、通常、ケースの外面を、水そ
の他の冷媒を用いて急激に冷却する方法が採用されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の電解コンデンサの製造方法には、次のよう
な欠点があった。すなわち、含浸した後の有機半導体の
冷却固化処理において、有機半導体は、約１５％の比率
で収縮する。そのため、前記のような急激な冷却を行う
と、有機半導体が急激に収縮することによって、電極箔
の微細で且つ複雑なエッチングピットが破壊してしま
う。この場合、ＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体は、駆
動用電解液と異なり、最終工程における酸化皮膜の修復
が期待できないため、完成した電解コンデンサにおいて
は、漏れ電流の増大や短絡不良発生率の増大などの諸特
性低下を生じる。また、有機半導体が急激に収縮した場
合には、固化した有機半導体に歪みが生じる。この場合
には、高温で長時間の高信頼性試験の後で歪みが緩み、
特性の低下、特に、静電容量特性が低下するなどの不都
合を生じてしまう。

【０００７】以上のように、従来の電解コンデンサの製
造方法においては、含浸した有機半導体の冷却固化工程
における急激な収縮により、漏れ電流の増大や短絡の発
生などの諸特性の低下を生じてしまうという欠点があっ
た。

【０００８】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するために提案されたものであり、その目的は、有機
半導体の冷却固化工程を改善することにより、電解コン
デンサの諸特性の向上に貢献可能な、優れた電解コンデ
ンサの製造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による電解コンデ
ンサの製造方法は、弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔
間にスペーサを介在して巻回してコンデンサ素子を形成
し、このコンデンサ素子をケース内に収納すると共に、
コンデンサ素子に有機半導体材料を含浸し、その後、有
機半導体材料を冷却固化して電解コンデンサを製造する
方法において、特に、以下の特徴を有するものである。
すなわち、本発明は、有機半導体材料の冷却固化工程と
して、複数の温度段階の冷媒を使用して有機半導体材料
を段階的に冷却し、少なくとも、６０℃〜１５０℃の第
１の冷媒を使用して有機半導体材料を冷却する段階と、
この後に、０℃〜６０℃の第２の冷媒を使用して有機半
導体材料を冷却する段階とを有することを特徴としてい
る。

【００１０】具体的には、第１の冷媒としては、６０℃
〜１００℃の水、または、６０℃〜１５０℃のエチレン
グリコール、シリコン油などが使用可能である。また、
第２の冷媒としては、０℃〜６０℃の水、より限定的に
は２０℃以下の水を使用する。

【００１１】

【作用】以上のような構成を有する本発明の製造方法に
おいては、コンデンサ素子に含浸した有機半導体を、高
温の第１の冷媒を使用して一旦冷却した後、低温の第２
の冷媒を使用して冷却することにより、有機半導体の冷
却固化の速度が低く抑制される。すなわち、高温の有機
半導体溶融液は、高温の第１の冷媒によって緩やかに冷
却され、第１の冷媒と同程度の温度まで緩やかに温度下
降した後、低温の第２の冷媒によって再び緩やかに冷却
される。

【００１２】従って、有機半導体は緩やかに冷却固化さ
れ、緩やかに収縮するため、有機半導体が急激に収縮し
た場合に生ずるような、電極箔の微細なエッチングピッ
トの破壊を生ずることがなくなり、完成した電解コンデ
ンサにおける漏れ電流や短絡不良発生率を低減でき、諸
特性を向上できる。また、有機半導体の収縮に伴って生
じる歪みも、収縮速度の低速化に伴い、高速で収縮した
場合に比べて格段に緩和されるため、この点からも諸特
性を向上できる。

【００１３】

【実施例】以下には、本発明による電解コンデンサの製
造方法の一実施例に関して、図１乃至図４を参照して具
体的に説明する。この場合、図１は、本発明の一実施例
によって製造した電解コンデンサを示す断面図、図２
は、同じ実施例において形成したコンデンサ素子の構造
を示す展開斜視図、図３は、同じ実施例における有機半
導体の加熱溶融工程を示す断面図、図４は、同じ実施例
における有機半導体の含浸・冷却固化工程を示す断面図
である。

【００１４】まず、図２に示すように、アルミニウム箔
表面をエッチング液で粗面化し、表面積を拡大した後、
陽極酸化皮膜を生成して陽極箔１を用意する。同様に、
アルミニウム箔表面をエッチング液で粗面化し、表面積
を拡大して陰極箔２を用意する。これらの陽極箔１、陰
極箔２間に、クラフト紙またはマニラ紙などからなるス
ペーサ３を介在すると共に、陽極箔１及び陰極箔２の任
意の箇所それぞれに陽極端子４及び陰極端子５を取着し
て巻回し、コンデンサ素子６を形成する。

【００１５】次に、図３に示すように、例えば、アルミ
ニウムなどからなる上部開口型のケース７内に、ＴＣＮ
Ｑ錯体からなる有機半導体を必要な一定量だけ収納し、
加熱溶融して、有機半導体溶融液８とする。この後、図
４に示すように、コンデンサ素子６を予熱状態でケース
７内に収納することにより、有機半導体溶融液８をコン
デンサ素子６に含浸する。

【００１６】そして、十分な含浸時間の後、２段階の冷
却固化処理を行う。すなわち、第１の段階として、図４
の（ａ）に示すように、１００℃のエチレングリコール
（第１の冷媒）９を充填してなる冷媒槽１０中に、ケー
ス７を１０秒間浸漬する。続いて、第２の段階として、
図４の（ｂ）に示すように、２０℃の水（第２の冷媒）
１１を充填してなる冷媒槽１２中に、ケース７を１０秒
間浸漬する。この一連の冷却固化処理により、有機半導
体を固化し、固化状態の有機半導体１３とする。最終的
に、ケース７の開口部を封口体１４にて密封して電解コ
ンデンサを完成する。

【００１７】以上の工程においては、高温の有機半導体
溶融液８は、１００℃のエチレングリコール（第１の冷
媒）９によって緩やかに冷却され、１００℃に近い温度
まで緩やかに温度下降した後、２０℃の水（第２の冷
媒）１１によって再び緩やかに冷却される。すなわち、
本実施例において、有機半導体は緩やかに冷却固化さ
れ、緩やかに収縮するため、有機半導体の急激な収縮に
伴って従来生じていた電極箔のエッチングピットの破壊
を生ずることがなくなっている。従って、完成した電解
コンデンサにおける漏れ電流や短絡不良発生率を低減で
き、諸特性を従来よりも向上できる。また、有機半導体
の高速な収縮に伴って従来生じていた大きな歪みも、本
実施例においては、収縮速度の低速化に伴い、格段に緩
和されるため、この点からも諸特性を向上できる。

【００１８】続いて、実際に、前記の工程に基づいて、
本発明の製造方法により電解コンデンサ（本発明品Ａ）
を製造すると共に、従来の製造方法により電解コンデン
サ（従来品Ｂ）を製造した。すなわち、本発明及び従来
例共に、幅５ｍｍ、長さ２５ｍｍの陽極箔と、幅５ｍ
ｍ、長さ３５ｍｍの陰極箔を使用し、これらの陽極箔・
陰極箔間に、幅６ｍｍ、厚さ５０μｍのマニラ紙をスペ
ーサとして介在させ、巻回してコンデンサ素子を形成し
た。

【００１９】次に、有機半導体材料として、本発明及び
従来例共に、Ｎ−ｎアミルイソキノリニウムのＴＣＮＱ
錯体を用意した。そして、本発明及び従来例共に、直径
５ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒状アルミケースを用意し、
コンデンサ素子への含浸に必要な一定量のＴＣＮＱ錯体
をそれぞれ収納した。この状態で、有機半導体を加熱溶
融し、有機半導体溶融液中に、予熱したコンデンサ素子
を浸漬し、有機半導体溶融液を含浸した。

【００２０】十分な含浸時間の後、本発明においては、
１００℃のエチレングリコール中に、ケースを１０秒間
浸漬し、続いて、２０℃の水中に、ケースを１０秒間浸
漬して、有機半導体を固化し、固化状態の有機半導体と
した。これに対し、従来例においては、含浸時間の後
に、直ちに２０℃の水にケースを浸漬し、有機半導体を
冷却固化した。最終的に、本発明及び従来例共に、ケー
スの開口部を封口体にて密封して、定格１６Ｖ−１０μ
Ｆの電解コンデンサを完成した。

【００２１】このようにして完成した本発明による電解
コンデンサ（本発明品Ａ）と従来技術による電解コンデ
ンサ（比較品Ｂ）における漏れ電流分布を調査したとこ
ろ、図５に示すような結果が得られた。図５から明らか
なように、従来品Ｂに比べて、本発明品Ａの漏れ電流特
性は、格段に高いレベルでしかも均一化されている。

【００２２】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、有機半導体の種類や冷媒の種類及び冷媒の
温度設定は、自由に選択可能である。例えば、第１の冷
媒としては、６０℃〜１５０℃のエチレングリコールの
代わりに、同じ温度範囲のシリコン油または６０℃〜１
００℃の水などの他の冷媒を自由に使用可能である。同
様に、第２の冷媒としては、水以外の他の冷媒を自由に
使用可能である。また、冷却固化の段階は、２段階に限
らず、温度をより細かく段階化して、３段階以上の多数
段階の冷却を行う構成も同様に可能であり、前記実施例
と同様の作用効果を得られるものである。

【００２３】さらに、本発明は、前記実施例の寸法及び
定格を有する電解コンデンサに限定されるものではな
く、多種多様な寸法及び定格を有する各種電解コンデン
サに適用可能であり、その場合にも、前記実施例と同様
の優れた作用効果を得られるものである。すなわち、本
発明は、有機半導体材料の冷却固化工程において、複数
の温度段階（６０℃〜１５０℃及び０℃〜６０℃）の冷
媒を使用して、有機半導体材料を段階的に冷却すること
に特徴を有するものであるため、この特徴を有する製造
方法である限り、他の各種工程の具体的な構成は自由に
選択可能であり、これらの他の工程の構成に拘らず、前
記実施例と同様の優れた作用効果を得られるものであ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
有機半導体材料の冷却固化工程において、有機半導体材
料を、複数の温度段階の冷媒を使用して段階的に冷却す
ることにより、従来に比べて、電解コンデンサの諸特性
の向上に貢献可能な、優れた電解コンデンサの製造方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う電解コンデンサの製造方法の一実
施例によって製造した電解コンデンサを示す断面図。

【図２】図１の製造方法において形成したコンデンサ素
子の構造を示す展開斜視図。

【図３】図１の製造方法における有機半導体の加熱溶融
工程を示す断面図。

【図４】図１の製造方法における有機半導体の含浸・冷
却固化工程を示す断面図。

【図５】本発明の製造方法による電解コンデンサ（本発
明品Ａ）と従来の製造方法による電解コンデンサ（従来
品Ｂ）における漏れ電流分布を示す特性図。

【符号の説明】

１…陽極箔 ２…陰極箔 ３…スペーサ ４…陽極端子 ５…陰極端子 ６…コンデンサ素子 ７…ケース ８…有機半導体溶融液 ９…エチレングリコール（第１の冷媒） １０，１２…冷媒槽 １１…水（第２の冷媒） １３…固化状態の有機半導体 １４…封口体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁作用金属からなる陽極箔と陰極箔間に
   スペーサを介在して巻回してコンデンサ素子を形成し、
   このコンデンサ素子をケース内に収納すると共に、コン
   デンサ素子に有機半導体材料を含浸し、その後、有機半
   導体材料を冷却固化して電解コンデンサを製造する方法
   において、 前記有機半導体材料の冷却固化工程として、複数の温度
   段階の冷媒を使用して有機半導体材料を段階的に冷却
   し、少なくとも、６０℃〜１５０℃の第１の冷媒を使用
   して有機半導体材料を冷却する段階と、この後に、０℃
   〜６０℃の第２の冷媒を使用して有機半導体材料を冷却
   する段階とを有することを特徴とする電解コンデンサの
   製造方法。