JP2005101155A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 今後市場で要求されるであろう大容量の固体電解コンデンサを提供することを目的とする。
【解決手段】 プレーン（未エッチド）アルミニウム箔又はエッチドアルミニウム箔をシュウ酸系チタン金属塩の水溶液に数回浸漬して、その熱分解によりアルミニウムより高誘電率の酸化チタン皮膜を前記プレーン（未エッチド）アルミニウム箔又は前記エッチドアルミニウム箔上に形成させ、固体電解コンデンサの陽極箔及び／又は陰極箔として使用する。

【選択図】 図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。

固体電解質において、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン等の導電性高分子又はＴＣＮＱ錯塩を用いた固体電解コンデンサが注目されている。これらの電解質を用いた従来例のアルミニウム巻回型固体電解コンデンサの製造方法を下記に示す。

まず、図１に示すように、弁作用金属であるアルミニウムからなる箔に、粗面化のためのエッチング処理及び誘電体皮膜形成のための化成処理を施した陽極箔１と、対向陰極箔２とをセパレータ３を介して巻き取り、コンデンサ素子７を形成する。前記陽極化成箔１及び対向陰極箔２には、それぞれリードタブ６１，６２を介して陽極リード線５１及び陰極リード線５２が取り付けられている。４は巻き止めテープである。

その後、前記コンデンサ素子７の切り口化成と２８０℃の熱処理を行う。次に、前記コンデンサ素子７を、酸化剤溶液として５０ｗｔ％のｐ−トルエンスルホン酸第二鉄アルコール溶液に、モノマーとして３，４−エチレンジオキシチオフェンに浸漬後、熱重合させることにより、コンデンサ素子７の両電極間に導電性高分子層を形成させる。

そして、図２に示すように、前記コンデンサ素子７に封止用ゴムパッキング９を装着し、有底筒状のアルミケース８に収納固定後、前記アルミケース８の開口部を横絞りとカールすることで封止を行い、エージング処理を行う。

その後、前記アルミケース８のカール面にプラスチック製の座板１０を装着し、前記リード線５１、５２を電極端子１１としてプレス加工・折り曲げを行い、固体電解コンデンサが完成する。

市場では大容量・低ＥＳＲの電解コンデンサが求められているが、電解コンデンサのサイズを維持したまま大容量化する手段として、特許文献１及び特許文献２に示されているように陰極箔の表面にＴｉＮ等の金属窒化物の皮膜を形成させて、容量出現率を向上させるといった方法がある。

しかしながら、これらの手法を用いても、今後市場から要求されるであろう大容量化に対しては、十分対応できるものではない。従って、本発明は、大容量の固体電解コンデンサを提供することを目的とする。
特許第３０１６４２１号 特開２０００−１１４１０８号

これらの課題を解決するために、アルミニウム陽極箔及び陰極箔をシュウ酸系チタン金属塩の水溶液に数回浸漬して、その熱分解によりアルミニウムより高誘電率の酸化チタン皮膜を形成させる。そのシュウ酸系チタン金属塩の水溶液としては、シュウ酸チタンカリウムＫ₂［ＴｉＯ（Ｃ₂Ｏ₄）₂］をシュウ酸チタンアンモニウム（ＮＨ₄）₂［ＴｉＯ（Ｃ₂Ｏ₄）₂］を用いる。

エッチドアルミニウム箔の細孔内部にシュウ酸チタンカリウムＫ₂［ＴｉＯ（Ｃ₂Ｏ₄）₂］、シュウ酸チタンアンモニウム（ＮＨ₄）₂［ＴｉＯ（Ｃ₂Ｏ₄）₂］を析出、熱分解させることにより高誘電率を有する酸化チタンＴｉＯ₂が生成するために箔静電容量が向上する。従って、その固体電解コンデンサの大容量化が可能となる。

更に、次の工程として、酸化チタン皮膜が生成したコンデンサ素子を化成処理することにより、エッチドアルミニウム箔と酸化チタン皮膜の間に酸化アルミニウム層及び／又は酸化チタン・酸化アルミニウム複合層を形成させても同様に箔静電容量が向上する。

以下に本発明の実施例について図面に沿って詳述する。図１は、本発明による固体電解コンデンサ内に収納されたコンデンサ素子の斜視図である。

エッチドアルミニウム箔を０．６３Ｍシュウ酸チタンカリウム水溶液に浸漬して、３０分間４００℃に加熱する。この浸漬・熱処理の操作を５回繰り返してエッチドアルミニウム箔上に酸化チタン膜層を形成する。次いで、酸化チタン膜層が形成されたエッチドアルミニウム箔を陽極箔１とし、陰極箔２との間にセパレータ３を介して円筒状に巻き取ってコンデンサ素子７を形成する。前記陽極箔１及び前記陰極箔２には、それぞれリードタブ６１，６２を介して陽極リード線５１及び陰極リード線５２が取り付けられている。４は巻き止めテープである。

その後、前記コンデンサ素子７の切り口化成と２８０℃の熱処理を行う。次に前記コンデンサ素子７にモノマーとして３，４−エチレンジオキシチオフェンを、酸化剤溶液として５０ｗｔ％のｐ−トルエンスルホン酸第二鉄ブチルアルコール溶液を含浸し、その後、熱重合することにより前記コンデンサ素子７の両電極間に導電性高分子層を形成させる。そして、図２に示すように、前記コンデンサ素子７に封止用ゴムパッキング９を装着し、有底筒状のアルミケース８に収納固定後、前記アルミケース８の開口部を横絞りとカールすることで封止を行い、エージング処理を行う。その後、前記アルミケース８のカール面にプラスチック製の座板１０を装着し、前記陽極リード線５１及び陰極リード線５２を電極端子１１としてプレス加工・折り曲げを行い、固体電解コンデンサとして完成させる。

実施例１に従って、浸漬・熱処理の操作を５回繰り返してエッチドアルミニウム箔上に酸化チタン膜層を形成する。更に、５Ｖでの化成処理を行った前記エッチドアルミニウム箔を陽極箔１とし、実施例１と同様に固体電解コンデンサとして完成させる。

エッチドアルミニウム箔を０．６３Ｍシュウ酸チタンアンモニウム水溶液に浸漬して、３０分間４００℃に加熱する。この浸漬・熱処理の操作を５回繰り返してエッチドアルミニウム箔上に酸化チタン膜層を形成する。次いで、酸化チタン膜層が形成されたエッチドアルミニウム箔を陽極箔１とし、実施例１と同様に固体電解コンデンサとして完成させる。

実施例３に従って、浸漬・熱処理の操作を５回繰り返してエッチドアルミニウム箔上に酸化チタン膜層を形成する。更に、５Ｖでの化成処理を行った前記エッチドアルミニウム箔を陽極箔１とし、実施例１と同様に固体電解コンデンサとして完成させる。

表１に実施例１〜４、及びに記載した従来例で試作したコンデンサ（外径φ６．３ｍｍ×Ｈ６．０ｍｍ、定格２．５Ｖ−１８０μＦ）の電気特性値（それぞれ、ｎ＝２０の平均値）を示す。なお、静電容量は１２０Ｈｚ、ＥＳＲは１００ｋＨｚでそれぞれ測定したものである。

表１を見てわかるように、シュウ酸系チタン金属塩の水溶液に複数回浸漬して、その熱分解によって酸化アルミニウムより高誘電率を有する酸化チタン皮膜を形成させた電極箔を陽極として使用することによって、大容量化を達成することが可能となった。以上のように、本発明によれば、固体電解コンデンサの大幅な大容量化を実現することができる。従って、今後市場で要求されるであろう大容量の固体電解コンデンサを市場に供給することが可能となる。

尚、本発明の実施例では、電極箔には陽極箔のみにエッチドアルミニウム箔を、電解質にはポリチオフェン系導電性高分子を用いているが、電極箔においては陽極箔若しくは陰極箔、又はその両方にエッチド又は未エッチドアルミニウム箔を用いても、同様の効果が得られる。又、電解質においては、ポリピロール系、ポリアニリン系等の導電性高分子、又はＴＣＮＱ錯塩を用いても同様の効果が得られる。

従来例及び本発明の実施例に係る電解コンデンサ素子の分解斜視図である。 従来例及び本発明の実施例に係る電解コンデンサの断面図である。

符号の説明

１ 陽極箔
２ 陰極箔
３ セパレータ
４ 巻き止めテープ
７ コンデンサ素子
８ アルミケース
９ ゴムパッキング
１０ 座板
１１ 電極端子
５１ 陽極リード線
５２ 陰極リード線
６１ リードタブ
６２ リードタブ

Claims (8)

1. 陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子内に導電性有機物からなる固体電解質層を形成した固体電解コンデンサにおいて、前記陽極箔及び陰極箔の少なくとも一方がシュウ酸系チタン金属塩の熱分解により形成された酸化チタン皮膜を有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記酸化チタン皮膜を有する電極箔の基材と、前記酸化チタン皮膜との間に、電極箔基材酸化物層及び／又は酸化チタン・電極箔基材酸化物複合層を有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。
3. 陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子内に導電性有機物からなる固体電解質層を形成した固体電解コンデンサにおいて、前記陽極箔及び陰極箔の少なくとも一方が酸化チタン皮膜を有し、前記酸化チタン皮膜を有する電極箔基材と、前記酸化チタン皮膜との間に、電極箔基材酸化物層及び／又は酸化チタン・電極箔基材酸化物複合層を更に有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
4. 前記酸化チタン皮膜を有する電極箔基材がアルミニウムであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の固体電解コンデンサ。
5. 固体電解質として、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系導電性高分子、ＴＣＮＱ錯塩のうちのいずれか１つを用いることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の固体電解コンデンサ。
6. 陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回した固体電解コンデンサにおいて、前記陽極箔及び陰極箔の少なくとも一方が、金属箔をシュウ酸系チタン金属塩の水溶液に浸漬後に熱処理する操作を複数回繰り返して前記金属箔に酸化チタン皮膜を形成させることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
7. 酸化チタン皮膜が形成された前記電極箔を更に化成処理することを特徴とする請求項６記載の固体電解コンデンサの製造方法。
8. 前記シュウ酸系チタン金属塩として、シュウ酸チタンカリウムＫ₂［ＴｉＯ（Ｃ₂Ｏ₄）₂］又はシュウ酸チタンアンモニウム（ＮＨ₄）₂［ＴｉＯ（Ｃ₂Ｏ₄）₂］を用いることを特徴とする請求項６又は７記載の固体電解コンデンサの製造方法。
   

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