JPWO2018038201A1 - 固体電解コンデンサ素子、固体電解コンデンサ、固体電解コンデンサ素子の製造方法、及び、固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を2つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
まず、本発明の固体電解コンデンサ素子について説明する。
本発明の固体電解コンデンサ素子は、多孔質層を表面に有する弁作用金属基体と、上記多孔質層の表面に形成された誘電体層と、上記誘電体層上に設けられた固体電解質層とを備える。上記固体電解質層は、上記誘電体層の細孔を充填する内層と、上記誘電体層を被覆する外層とを含む。本発明の固体電解コンデンサ素子において、固体電解質層の内層は、誘電体層の細孔の全体を充填していてもよいし、誘電体層の細孔の一部を充填していてもよい。また、固体電解質層の外層は、誘電体層の全体を被覆していてもよいし、誘電体層の一部を被覆していてもよい。なお、固体電解質層の外層は、誘電体層を直接的に被覆していてもよいし、誘電体層を間接的に被覆していてもよい。
図1(a)に示す固体電解コンデンサ素子1は、弁作用金属基体11と、誘電体層14と、固体電解質層15と、導電体層16とを備えている。図1(a)に示すように、弁作用金属基体11は、金属芯部12を中心に有し、エッチング層等の多孔質層13を表面に有している。誘電体層14は、多孔質層13の表面に形成されている。図1(a)では、弁作用金属基体11上に、絶縁部として、所定幅の絶縁層17が周設されており、絶縁層17によって陽極部21と陰極部22とが分離されている。固体電解質層15は、陰極部22の誘電体層14上に設けられており、導電体層16は、固体電解質層15上に設けられている。なお、誘電体層14は、少なくとも陰極部22に形成されていればよい。
固体電解質層の外層中のスルホン化ポリエステルのスルホン化率が8mol%以上40mol%以下である場合、固体電解質層の外層に占めるスルホン化ポリエステルの割合を40重量%以上95重量%以下とすることにより、ESRの変化を小さくすることができる。なお、固体電解質層の外層に占めるスルホン化ポリエステルの割合が95重量%を超えると、ESRの初期値が大きくなるため好ましくない。
以下、本発明の固体電解コンデンサ素子の製造方法について説明する。
本発明の固体電解コンデンサ素子の製造方法は、多孔質層を表面に有し、上記多孔質層の表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体を準備する工程と、上記誘電体層上に固体電解質層を形成する工程とを備える。上記固体電解質層を形成する工程は、上記誘電体層の細孔を充填する内層を形成する工程と、上記誘電体層を被覆する外層を形成する工程とを含む。本発明の固体電解コンデンサ素子の製造方法において、固体電解質層の内層は、誘電体層の細孔の全体を充填していてもよいし、誘電体層の細孔の一部を充填していてもよい。また、固体電解質層の外層は、誘電体層の全体を被覆していてもよいし、誘電体層の一部を被覆していてもよい。なお、固体電解質層の外層は、誘電体層を直接的に被覆していてもよいし、誘電体層を間接的に被覆していてもよい。
導電性ポリマー配合液中のスルホン化ポリエステルのスルホン化率が8mol%以上40mol%以下である場合、導電性ポリマー配合液中のスルホン化ポリエステルの割合を40重量%以上95重量%以下とすることにより、ESRの変化を小さくすることができる。なお、導電性ポリマー配合液中のスルホン化ポリエステルの割合が95重量%を超えると、ESRの初期値が大きくなるため好ましくない。
以下、本発明の固体電解コンデンサについて説明する。
本発明の固体電解コンデンサは、[固体電解コンデンサ素子]で説明した固体電解コンデンサ素子と、上記固体電解コンデンサ素子を封止する外装樹脂と、上記固体電解コンデンサ素子と電気的に接続された一対の外部電極とを備える。本発明の固体電解コンデンサが複数の固体電解コンデンサ素子を備える場合、[固体電解コンデンサ素子]で説明した固体電解コンデンサ素子以外の固体電解コンデンサ素子を備えてもよい。
図2に示す固体電解コンデンサ100は、複数の固体電解コンデンサ素子1(以下、単にコンデンサ素子1ともいう)と外装樹脂31とを備えており、さらに、外部電極としての陽極端子32及び陰極端子33を備えている。
以下、本発明の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、[固体電解コンデンサ素子の製造方法]で説明した方法によって固体電解コンデンサ素子を作製する工程と、上記固体電解コンデンサ素子を外装樹脂によって封止する工程と、上記固体電解コンデンサ素子と一対の外部電極とを電気的に接続する工程とを備える。
まず、弁作用金属基体として、表面にエッチング層を有するアルミニウム化成箔を準備した。アルミニウム化成箔を覆うように、酸化皮膜からなる誘電体層を形成した。具体的には、アルミニウム化成箔の表面をアジピン酸アンモニウム水溶液に浸漬して電圧を印加することで、アルミニウム化成箔のエッチング層の表面に誘電体層を形成した。
PEDOT:PSS及びスルホン化ポリエステルの配合量を一定とし、スルホン化ポリエステルのスルホン化率を表1に示す値に変更した以外は、実施例1と同様に固体電解コンデンサ素子を作製した。
PEDOT:PSS及びスルホン化ポリエステルの配合量を表2に示す値に変更した以外は、実施例5と同様に固体電解コンデンサ素子を作製した。
スルホン化ポリエステルのスルホン化率を表2に示す値に変更した以外は、それぞれ実施例5、実施例6及び実施例7と同様に固体電解コンデンサ素子を作製した。
PEDOT:PSS及びスルホン化ポリエステルの配合量を表3に示す値に変更した以外は、実施例2と同様に固体電解コンデンサ素子を作製した。
スルホン化ポリエステルを配合せず、PEDOT:PSSのみを含む導電性ポリマー配合液を使用した以外は、実施例2と同様に固体電解コンデンサ素子を作製した。
PEDOT:PSSに代えて、3,4−エチレンジオキシチオフェン(EDOT)とスルホン化ポリエステル(SPE)とを用いて合成したPEDOT:SPEを使用した。具体的には、実施例2のスルホン化ポリエステル(スルホン化率:20mol%)をドーパントとして、EDOTに対して固形分比で2.5倍量になるように用いて、PEDOT:SPEを合成した。上記PEDOT:SPEに実施例2のスルホン化ポリエステル(スルホン化率:20mol%)を配合した導電性ポリマー配合液を使用し、PEDOT:SPE及びスルホン化ポリエステルの配合量を表4に示す値に変更した以外は、実施例2と同様に固体電解コンデンサ素子を作製した。
表5に示すように、ジカルボン酸としてイソフタル酸を用いて合成したスルホン化ポリエステルと市販のPEDOT:PSSとを含む導電性ポリマー配合液を使用した以外は、実施例2と同様に固体電解コンデンサ素子を作製した。
表5に示すように、ジカルボン酸として2,6−ナフタレンジカルボン酸を用いて合成したスルホン化ポリエステルと市販のPEDOT:PSSとを含む導電性ポリマー配合液を使用した以外は、実施例2と同様に固体電解コンデンサ素子を作製した。
表5に示すように、ジアルコールとしてジエチレングリコールを用いて合成したスルホン化ポリエステルと市販のPEDOT:PSSとを含む導電性ポリマー配合液を使用した以外は、実施例2と同様に固体電解コンデンサ素子を作製した。
11 弁作用金属基体
12 金属芯部
13 多孔質層(エッチング層)
14 誘電体層
15 固体電解質層
15a 固体電解質層の内層
15b 固体電解質層の外層
16 導電体層
17 絶縁層
21 陽極部
22 陰極部
10a 第1のコンデンサ素子積層体
10b 第2のコンデンサ素子積層体
31 外装樹脂
32 陽極端子(陽極部側のリードフレーム)
33 陰極端子(陰極部側のリードフレーム)
100 固体電解コンデンサ
Claims (10)
- 多孔質層を表面に有する弁作用金属基体と、
前記多孔質層の表面に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に設けられた固体電解質層とを備える固体電解コンデンサ素子であって、
前記固体電解質層は、前記誘電体層の細孔を充填する内層と、前記誘電体層を被覆する外層とを含み、
前記固体電解質層の外層は、導電性ポリマー及びスルホン化ポリエステルを含み、
前記固体電解質層の外層中の前記スルホン化ポリエステルのスルホン化率が3mol%以上40mol%以下であることを特徴とする固体電解コンデンサ素子。 - 前記固体電解質層の外層中の前記スルホン化ポリエステルのスルホン化率が8mol%以上40mol%以下であり、
前記固体電解質層の外層に占める前記スルホン化ポリエステルの割合が40重量%以上95重量%以下である請求項1に記載の固体電解コンデンサ素子。 - 前記固体電解質層の外層中の前記スルホン化ポリエステルのスルホン化率が20mol%以上40mol%以下であり、
前記固体電解質層の外層に占める前記スルホン化ポリエステルの割合が10重量%以上95重量%以下である請求項1に記載の固体電解コンデンサ素子。 - 前記固体電解質層の外層中の前記スルホン化ポリエステルのスルホン化率が3mol%以上8mol%未満であり、
前記固体電解質層の外層に占める前記スルホン化ポリエステルの割合が60重量%以上95重量%以下である請求項1に記載の固体電解コンデンサ素子。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ素子と、
前記固体電解コンデンサ素子を封止する外装樹脂と、
前記固体電解コンデンサ素子と電気的に接続された一対の外部電極とを備えることを特徴とする固体電解コンデンサ。 - 多孔質層を表面に有し、前記多孔質層の表面に誘電体層が形成された弁作用金属基体を準備する工程と、
前記誘電体層上に固体電解質層を形成する工程とを備える固体電解コンデンサ素子の製造方法であって、
前記固体電解質層を形成する工程は、前記誘電体層の細孔を充填する内層を形成する工程と、前記誘電体層を被覆する外層を形成する工程とを含み、
前記外層を形成する工程では、前記誘電体層上に導電性ポリマー配合液を付与し、
前記導電性ポリマー配合液は、導電性ポリマー及びスルホン化ポリエステルを含み、
前記導電性ポリマー配合液中の前記スルホン化ポリエステルのスルホン化率が3mol%以上40mol%以下であることを特徴とする固体電解コンデンサ素子の製造方法。 - 前記導電性ポリマー配合液中の前記スルホン化ポリエステルのスルホン化率が8mol%以上40mol%以下であり、
前記導電性ポリマー配合液中、前記導電性ポリマー及び前記スルホン化ポリエステルの合計に対する前記スルホン化ポリエステルの割合が40重量%以上95重量%以下である請求項6に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法。 - 前記導電性ポリマー配合液中の前記スルホン化ポリエステルのスルホン化率が20mol%以上40mol%以下であり、
前記導電性ポリマー配合液中、前記導電性ポリマー及び前記スルホン化ポリエステルの合計に対する前記スルホン化ポリエステルの割合が10重量%以上95重量%以下である請求項6に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法。 - 前記導電性ポリマー配合液中の前記スルホン化ポリエステルのスルホン化率が3mol%以上8mol%未満であり、
前記導電性ポリマー配合液中、前記導電性ポリマー及び前記スルホン化ポリエステルの合計に対する前記スルホン化ポリエステルの割合が60重量%以上95重量%以下である請求項6に記載の固体電解コンデンサ素子の製造方法。 - 請求項6〜9のいずれか1項に記載の方法によって固体電解コンデンサ素子を作製する工程と、
前記固体電解コンデンサ素子を外装樹脂によって封止する工程と、
前記固体電解コンデンサ素子と一対の外部電極とを電気的に接続する工程とを備えることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
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