JP2009231645A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性の向上した導電性高分子陰極層を用いた固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】固体電解コンデンサは、誘電体被膜を形成した陽極箔とこれに対向する陰極箔の間にセパレータ紙を介在させて巻回し、その内部に、Ｃ６０構造を有するフラーレン化合物（導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物および導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物）を含む導電性高分子陰極層を形成したコンデンサ素子１を備える。こうした導電性高分子陰極層は、３，４−エチレンジオキシチオフェンの単量体溶液と、ブチルアルコール溶媒にドーパント兼酸化剤としてスルホン化フラーレンＣ６０の第ニ鉄塩とを溶解した溶液と、を混合した化学重合液を用意し、この化学重合液にコンデンサ素子１を浸漬した後、酸化重合により、フラーレン化合物としてスルホン化フラーレンＣ６０が含まれて形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関し、特に導電性高分子陰極層を有する固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型・高性能化に伴い、製品体積あたりの静電容量が大きく、且つ、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の低い固体電解コンデンサが求められるようになってきた。このようなことを考慮して、固体電解質としてＴＣＮＱ錯塩などの有機半導体やポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどの導電性高分子を用いた固体電解コンデンサが注目されている。これらの導電性高分子は、従来の固体電解コンデンサに用いられてきた固体電解質である二酸化マンガンなどに比べて高い導電率を有することから、固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化に大きく寄与することができる。

上述の導電性高分子には、一般に、その基本骨格であるモノマー（ピロール、チオフェン、フラン、アニリンなど）を化学酸化重合または電解酸化重合することにより得られたものが採用されている。そして、こうした酸化重合を行う際のドーパント剤には、主に有機スルホン酸が用いられ、その中でも特に耐熱性を向上させるために、芳香族スルホン酸（たとえば、アルキルベンゼンスルホン酸やアルキルナフタレンスルホン酸）が採用されている。また、酸化重合を行う際の酸化剤には、酸化作用のある金属が用いられ、その中でも第二鉄が多用されている。こうしたことから、通常、酸化重合におけるドーパント兼酸化剤として芳香族スルホン酸の第二鉄塩が用いられている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。
特開平１０−３２１４５号 特開平１１−３１２６２６号

上記従来の固体電解コンデンサでは、芳香族スルホン酸を添加して導電性高分子の耐熱性の向上を図っているが、近年の鉛フリーはんだリフローなどの高温処理や保障温度の高温化により、導電性高分子のさらなる高耐熱化が求められている。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐熱性の向上した導電性高分子陰極層を用いた固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る固体電解コンデンサは、陽極体の表面に誘電体層および導電性高分子陰極層が順次形成された固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子陰極層には、導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物と、導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物とが含まれることを特徴とする。ここで、導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物は、導電性高分子陰極層のドーパントとして機能する状態にあるフラーレン化合物を意味し、導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物は、導電性高分子陰極層の高分子骨格と結合していないフラーレン化合物（導電性高分子陰極層のドーパントとして機能しない状態にあるフラーレン化合物）を意味する。

上記目的を達成するために、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、陽極体の
表面に誘電体層および導電性高分子陰極層を順次形成する固体電解コンデンサの製造方法において、導電性高分子陰極層を酸化重合で形成する際のドーパント兼酸化剤として、フラーレン化合物と酸化作用のある金属との化合物を溶媒に溶解して用いることにより、導電性高分子陰極層に、導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物と、導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物とを含有させることを特徴とする。

本発明によれば、耐熱性の向上した導電性高分子陰極層を用いた固体電解コンデンサおよびその製造方法が提供される。

以下、本発明を具現化した実施形態について図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図であり、図２は図１の固体電解コンデンサを構成するコンデンサ素子の分解斜視図である。

第１実施形態の固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子１として、図２に示すように、誘電体層として誘電体被膜（図示せず）を形成した陽極箔２とこれに対向する陰極箔３とをセパレータ紙４を介して巻回したものを採用している。陽極箔２にはリードタブ端子６を介して陽極リード線７が引き出され、陰極箔３には別のリードタブ端子６を介して陰極リード線８が引き出されている。そして、図１に示すように、こうしたコンデンサ素子１の内部にフラーレン化合物（導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物および導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物）が含まれた導電性高分子陰極層（図示せず）を形成し、このコンデンサ素子１を有底筒状の金属製のケース９に収納し、このケース９の開口端部に封止用ゴム１０を装着する。封止用ゴム１０は、ケース９の開口端部に横絞り加工とカール加工を施すことにより固定される。その後、コンデンサのカール面にプラスチック製の座板１１を挿入し、コンデンサ素子のリード線（陽極リード線７および陰極リード線８）を電極端子１２としてプレス加工・折り曲げを行ない、チップタイプおよび表面実装（ＳＭＤ）タイプの固体電解コンデンサが完成する。

具体的な固体電解コンデンサの構成は以下の通りである。

陽極箔２には、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用を有する金属からなる箔が採用され、箔表面の粗面化のためのエッチング処理および箔表面への誘電体皮膜（誘電体層）形成のための化成処理が施されている。そして、陽極箔２の上縁に金属製のリードタブ端子６を介して陽極リード線７が接続されている。

陰極箔３としては、陽極箔２と同じ弁作用を有する金属からなる箔が採用される。そして、陰極箔３には、その上縁に金属製のリードタブ端子６を介して陰極リード線８が接続されている。なお、陰極箔３には、陽極箔２と異なる種類の弁作用金属からなる箔を採用してもよい。

コンデンサ素子１は、陽極箔２と、これに対向する陰極箔３とを絶縁体などからなるセパレータ紙４を介して円筒状に巻回し、外周の巻き止めテープ５により巻き止めることにより構成される。

固体電解質には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどの導電性高分子が採用されるが、導電性が良好な固体電解質として、特にポリチオフェンまたはその誘導体からなる導電性高分子を採用することが望ましい。上記から選ばれる固体電解質としての導電性高分子を含浸、塗布などの周知の方法でコンデンサ素子１の内部に形
成させる。本発明の実施形態では、フラーレン（炭素原子が球状のネットワーク構造を成している化合物）が含まれている。なお、フラーレンは分子量が非常に大きいため、高耐熱性であることが特徴の１つであり、たとえば、Ｃ６０構造（６０個の炭素原子が１２個の五員環と２０個の六員環を構成し、サッカーボール状の中空分子となった構造）を有するフラーレン（フラーレンＣ６０）では４００℃以上の高温においても優れた安定性を示す。

金属製のケース９には、通常、成形加工が容易なアルミニウム板などで有底筒状に形成されたアルミニウム製のケースが採用される。前記ケース９内にコンデンサ素子１を収納固定し、封止用ゴム１０をこのケース９の開口端部に装着して封止している。なお、金属製のケース９として、アルミニウム以外に、ステンレス、銅、鉄、真鍮などの金属からなるケースを採用してもよいし、あるいはこれらの合金からなるケースを採用してもよい。

封止用ゴム１０には、弾性体、なかでも耐熱性や密封性の比較的高い材料である、シリコンゴム（ＳＲ）、フッ素ゴム（ＦＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ）、ハイパイロンゴム（ＣＳＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの絶縁ゴムが用いられる。そして、封止用ゴム１０には陽極リード線７および陰極リード線８にそれぞれ接続されたリードタブ端子６を引き出すための貫通孔が形成されている。そして、封止用ゴム１０は、貫通孔内にリードタブ端子６を挿入した状態でケース９の開口端部に装着され、ケース９の開口端部に対して横絞り加工とカール加工を施すことにより固定されている。

プラスチック製の座板１１は、陽極リード線７および陰極リード線８を通過させるための貫通孔を有し、両リード線を挿入した状態で、コンデンサのカール面に装着、固定されている。そして、陽極リード線７および陰極リード線８は、電極端子１２として相反する方向にその先端部を座板１１の板面に沿って折り曲げられている。

（製造方法）
次に、本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサの製造方法について説明する。

工程１：粗面化のためのエッチング処理および誘電体皮膜（誘電体層）形成のための化成処理を施した弁作用金属（アルミニウム、タンタル、ニオブなど）からなる箔を陽極箔２とし、この陽極箔２に対向する陰極箔３とをセパレータ紙４を介して円筒状に巻き取ったコンデンサ素子１を形成する。陽極箔２および陰極箔３にはそれぞれリードタブ端子６を介して陽極リード線７および陰極リード線８を取り付けている。なお、コンデンサ素子１には、陽極箔２の端面に誘電体皮膜を形成するとともに、陽極箔２の巻回による破損部や傷を修復させるために、切り口化成と熱処理を施し、陽極箔２の誘電体皮膜を強化している。

工程２：導電性高分子となる単量体（モノマー）溶液と、アルコール系溶媒にドーパント兼酸化剤としてフラーレン化合物と酸化作用のある金属との化合物を溶解した溶液と、を混合した化学重合液を用意する。その後、この化学重合液にコンデンサ素子１を浸漬し、コンデンサ素子１の内部に酸化重合により導電性高分子陰極層を固体電解質として形成する。この時、温度を上げる熱処理により反応をしやすくする。なお、フラーレン化合物のフラーレンには、フラーレンＣ６０に代表されるフラーレンＣｎ（ｎ＝６０，７０，７６，７８，８２，８４，８６，８８，９２，９４，９６，１１０）の単体やその誘導体または混合物の誘導体が用いられる。また、アルコール系溶媒には、メチルアルコール、エチルアルコール、プリピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコールの単体または混合で用いられ、酸化作用のある金属塩を構成する金属には、たとえば、遷移金属である鉄（ＩＩＩ）、銅（ＩＩ）、クロム（ＶＩ）、マンガン（ＶＩＩ）、亜鉛（ＩＩ）が用いられる。

工程３：所定の貫通孔が形成された封止用ゴム１０を用意する。そして、封止用ゴム１０の貫通孔にコンデンサ素子１のリードタブ端子６を挿入する。

工程４：有底筒状に形成されたアルミニウム製のケース９を用意する。そして、このケース９の内部にコンデンサ素子１を収納し固定する。

工程５：ケース９の開口端部に封止用ゴム１０を配置し、ケース９の開口端部に対して横絞り加工とカール加工を施す。このようにして、封止用ゴム１０は固定され、コンデンサ素子１は封止用ゴム１０によりケース９内に封止される。

工程６：両リード線（陽極リード線７および陰極リード線８）を介して所定の電圧を印加するエージング処理を行う。これにより、コンデンサ素子１の特性を安定化させる。

工程７：最後に、コンデンサのカール面にプラスチック製の座板１１を挿入し、コンデンサ素子１の両リード線（陽極リード線７および陰極リード線８）を電極端子１２としてプレス加工・折り曲げを行う。

以上の工程を経て、第１実施形態における固体電解コンデンサとして、導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物と、導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物とが含まれる導電性高分子陰極層を有する固体電解コンデンサが製造される。

以下の実施例では、上述の第１実施形態に対応した固体電解コンデンサを作製し、特性評価を行った。また、比較例では、従来のドーパント兼酸化剤を用いて形成した導電性高分子陰極層を備える固体電解コンデンサを作製し、特性評価を行った。なお、固体電解コンデンサは、いずれも定格電圧４Ｖで静電容量５６０μＦであり、外形寸法は直径６．３ｍｍ×高さ１２．０ｍｍである。

（実施例）
実施例では、上述の工程（工程１〜工程７）を経て、フラーレン化合物としてスルホン化フラーレンＣ６０が含まれる導電性高分子陰極層を備える固体電解コンデンサＡを作製した。

工程１Ａ：粗面化のためのエッチング処理および誘電体皮膜（誘電体層）形成のための化成処理（印加電圧８Ｖ、電流密度４ｍＡ／ｐｉｅｃｅ、印加時間２時間〜５時間）を施したアルミニウム箔を陽極箔２とし、この陽極箔２に対向する陰極箔３とをセパレータ紙４を介して円筒状に巻き取ってコンデンサ素子１を形成する。なお、電流密度はコンデンサ１個当たりの電流値で管理し、コンデンサのサイズなどに応じて変更している。陽極箔２および陰極箔３にはそれぞれリードタブ端子６を介して陽極リード線７および陰極リード線８が取り付けている。その後、コンデンサ素子１には切り口化成処理と２６０℃の熱処理を施す。

工程２Ａ：３，４−エチレンジオキシチオフェンの単量体（モノマー）溶液と、ブチルアルコール溶媒にドーパント兼酸化剤として４０重量％のスルホン化フラーレン第ニ鉄塩（フラーレンスルホン酸第二鉄塩）を溶解した溶液と、を混合した化学重合液を用意する。なお、上述のフラーレンにはフラーレンＣ６０が採用され、スルホン化フラーレン第二鉄塩は化学構造式Ｆｅ（Ｃ６０−Ｏ−ＳＯ_３）_３で表される。そして、１００℃以上の温度で予熱処理されたコンデンサ素子１をこの化学重合液に浸漬した後、２００℃以上の温度で熱処理を施すことにより単量体（モノマー）を酸化重合させ、コンデンサ素子１の両極電極箔間に約４０μｍの厚みで３，４−エチレンジオキシチオフェンからなる導電性高分子陰極層を形成する。この際、導電性高分子陰極層にはスルホン化フラーレンＣ６０（導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したスルホン化フラーレンＣ６０および導電性高分子陰極層に分散したスルホン化フラーレンＣ６０）が含まれる。

そして、上述の工程３〜工程７を経て、実施例における固体電解コンデンサＡが製造される。

（比較例）
比較例では、３，４−エチレンジオキシチオフェンの単量体（モノマー）溶液と、ブチルアルコール溶媒にドーパント兼酸化剤として４０重量％のｐ−トルエンスルホン酸第ニ鉄塩を溶解した溶液と、を混合した化学重合液を用いて酸化重合を行うことにより導電性高分子陰極層を形成すること以外は、実施例と同様にして固体電解コンデンサＸを作製した。なお、このｐ−トルエンスルホン酸が従来の芳香族スルホン酸に相当する。

（評価）
各固体電解コンデンサについて静電容量（Ｃ）および等価直列抵抗（ＥＳＲ）を評価した。静電容量は各固体電解コンデンサに対して１２０Ｈｚの交流定格電圧を印加して測定し、等価直列抵抗は各電解コンデンサに対して１００ｋＨｚの交流定格電圧を印加して測定した。また、各評価は、耐熱性試験前（初期状態）と、耐熱性試験として固体電解コンデンサを１５０℃に保持した恒温槽中で定格電圧４Ｖを印加して１０００時間経過した後に行った。

表１に各固体電解コンデンサにおける静電容量および等価直列抵抗の評価結果を示す。なお、各特性値は試料数２０個についての平均である。

静電容量変化（Ｃ変化）および等価直列抵抗変化（ＥＳＲ変化）は、耐熱性試験前後での各特性値を用いて、以下の式（１）および式（２）により算出される。

静電容量変化（％）＝（耐熱性験前後での静電容量差ΔＣ／耐熱性試験前の静電容量Ｃ）×１００・・・・（１）
等価直列抵抗変化（倍）＝（耐熱性試験後の等価直列抵抗／耐熱性試験前の等価直列抵抗）・・・・（２）

表１に示すように、実施例（固体電解コンデンサＡ）では、従来の比較例（固体電解コンデンサＸ）に比べて、耐熱性試験による静電容量や等価直列抵抗の変化（劣化）が小さく抑制されている。これは、導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したスルホン化フラーレンＣ６０と、導電性高分子陰極層に分散したスルホン化フラーレンＣ６０とが導電性高分子陰極層に含まれることにより、（ａ）芳香族スルホン酸が含まれる導電性高分子陰極層に比べて、高耐熱性を有するスルホン化フラーレンＣ６０がドーパントとして導電性高分子陰極層に含まれることにより導電性高分子陰極層の耐熱性が向上したこと、（ｂ）フラーレンＣ６０がドーパントとしてではなく抗酸化剤としてラジカル補足作用（熱的に耐えきれずに分解しようとする導電性高分子を補足して分解を抑制する機能）に起因して導電性高分子陰極層の耐熱性が向上したこと、によると推察される。

以上のことから、固体電解コンデンサの耐熱性を向上するには、導電性高分子陰極層を酸化重合する際のドーパント兼酸化剤としてスルホン化フラーレンＣ６０の第二鉄塩を用い、導電性高分子陰極層にフラーレンＣ６０（導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレンＣ６０および導電性高分子陰極層に分散したフラーレンＣ６０）を添加することが有効であることが分かる。

本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサおよびその製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）フラーレンＣ６０などはラジカル補足作用を有し、熱負荷による導電性高分子の分解を抑制するので、フラーレン化合物（スルホン化フラーレン）を含有する導電性高分子陰極層では、従来の芳香族スルホン酸が添加された導電性高分子陰極層に比べて、その耐熱性が向上する。この結果、耐熱性の向上した固体電解コンデンサとすることができる。

（２）導電性高分子となる単量体溶液と、アルコール系溶媒にドーパント兼酸化剤としてスルホン化フラーレンと酸化作用のある金属との化合物を溶解した溶液と、を混合した化学重合液を用いて酸化重合を行ったことで、容易にスルホン化フラーレン（導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したスルホン化フラーレンおよび導電性高分子陰極層に分散したスルホン化フラーレン）を導電性高分子陰極層に含ませることができる。

（３）導電性高分子となる単量体溶液と、アルコール系溶媒にドーパント兼酸化剤としてスルホン化フラーレンと酸化作用のある金属との化合物を溶解した溶液と、を混合した化学重合液にコンデンサ素子１を浸漬し、コンデンサ素子１の内部に酸化重合により導電性高分子陰極層を形成したことで、分子量が大きく高耐熱性を有するスルホン化フラーレンをドーパントとして作用させることができるので、従来のドーパント（たとえば、芳香族スルホン酸）に比べて、導電性高分子陰極層の耐熱性をさらに向上することができる。この結果、固体電解コンデンサの耐熱性をさらに向上させることができる。

（４）スルホン化フラーレンと酸化作用のある金属との化合物として、低コストで製造することが可能なスルホン化フラーレンＣ６０の第二鉄塩を採用したことで、他の構造を有するフラーレン（たとえば、フラーレンＣ７０など）の第二鉄塩を用いる場合に比べて、耐熱性の向上した導電性高分子陰極層を低コスト化で形成することができる。

（５）酸化重合に用いる化学重合液における溶媒として、アルコール系溶媒を用いたことで、下地基材（陽極箔２上に形成された誘電体皮膜）に対する濡れ性が増し、導電性高分子陰極層と下地基材との密着性が向上するので、導電性高分子陰極層の耐熱性をさらに向上することができる。

（６）導電性高分子としてポリチオフェン系材料を用いたことで、ポリピロール系材料やポリアニリン系材料に比べて、分解温度が高く、印加電圧に対する構造安定性の高い導電性高分子陰極層を形成することができる。

（７）コンデンサ素子１として、誘電体皮膜が形成された陽極箔２とこれに対向する陰極箔３とをセパレータ紙４を介して巻回されたものを採用したことで、焼結体からなる陽極体を用いて形成されたコンデンサ素子や、金属板からなる陽極体を用いて形成されたコンデンサ素子に比べて、容易に製造することができる。このため、耐熱性の向上した固体電解コンデンサの低コスト化を実現することができる。

（８）第１実施形態の製造方法によれば、上記（１）〜（７）に記載のような好適な固体電解コンデンサを製造することができる。

（第２実施形態）
次に、弁作用を有する金属粒子の焼結体からなる陽極体の表面に、誘電体皮膜（誘電体層）と、上述の導電性高分子陰極層（導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物と、導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物とが含まれる導電性高分子陰極層）と、陰極引出層とが順次形成されたコンデンサ素子を採用した固体電解コンデンサについて説明する。

図３は本発明の第２実施形態に係る固体電解コンデンサの概略断面図である。

第２実施形態の固体電解コンデンサは、図３に示すように、陽極リード線２１ａが導出された弁作用を有する金属粒子の焼結体からなる陽極体２１と、この陽極体２１の表面に形成された誘電体層２２と、誘電体層２２の上に形成された導電性高分子陰極層２３と、この導電性高分子陰極層２３の上に形成された陰極引出層（導電性カーボン層２４ａおよび銀ペースト層２４ｂの積層膜）２４と、を有するコンデンサ素子１ａを備えている。そして、導電性高分子陰極層２３には、第１実施形態と同様の導電性高分子が採用され、その内部にフラーレン化合物（たとえば、スルホン化フラーレンＣ６０）が添加されている。そして、コンデンサ素子１ａの陰極引出層２４の上に導電性接着材（図示せず）を介して平板状の陰極端子２７が接合され、陽極リード線２１ａに平板状の陽極端子２６が接合されている。そして、陽極端子２６および陰極端子２７の一部が、図３のように外部に引き出される形で、エポキシ樹脂などからなるモールド外装体２８が成形されている。

なお、導電性高分子陰極層２３は、第１実施形態と同様の方法（工程２）で形成される。すなわち、導電性高分子となる単量体（モノマー）溶液と、アルコール系溶媒にドーパント兼酸化剤としてフラーレン化合物と酸化作用のある金属との化合物（たとえば、スルホン化フラーレンＣ６０の第ニ鉄塩）を溶解した溶液と、を混合した化学重合液を用意する。その後、この化学重合液にコンデンサ素子１ａを浸漬し、酸化重合によりコンデンサ素子１ａにおける誘電体層２２の表面上に導電性高分子陰極層２３が形成される。この時、温度を上げる熱処理により反応しやすくする。なお、導電性高分子陰極層の形成のためには、電解重合法を採用することも可能である。

本発明の第２実施形態に係る固体電解コンデンサおよびその製造方法によれば、上記（１）〜（６）の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

（９）巻回型のコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサ（第１実施形態）や、金属板からなる陽極体を用いて形成されたコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサ（第３実施形態）に比べて、容易に小型・大容量化を図ることができる。特に、容量を一定とする場合には、耐熱性の向上した固体電解コンデンサを小型化することができる。

（１０）第２実施形態の製造方法によれば、上記（１）〜（６）、（９）に記載のような好適な固体電解コンデンサを製造することができる。

（第３実施形態）
次に、弁作用を有する金属板の表面に、誘電体皮膜（誘電体層）と、上述の導電性高分子陰極層（導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物と、導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物とが含まれる導電性高分子陰極層）と、陰極引出層とが順次形成されたコンデンサ素子を採用した固体電解コンデンサについて説明する。

図４は第３実施形態に係る積層型の固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図であり、図５は図４の積層型の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の概略断面図である。

第３実施形態に係る積層型の固体電解コンデンサは、図４に示すように、複数枚（本例では４枚）積層されたコンデンサ素子１ｂを備え、積層状態の中央部には外部リード端子
として機能するリードフレーム（陽極端子３６および陰極端子３７）が取り付けられている。そして、陽極端子３６および陰極端子３７の一部が相反する方向の外部に引き出される形で、積層されたコンデンサ素子１ｂ、陽極端子３６、及び陰極端子３７はモールド外装体３８により覆われている構成である。

上記コンデンサ素子１ｂは、図５に示すように、陽極体としての弁作用を有する金属板（金属単板）３１の表面に、誘電体層３２、導電性高分子陰極層３３、及び陰極引出層３４が順次形成されている。誘電体層３２は、金属板３１の酸化物からなる誘電体で構成されている。導電性高分子陰極層３３には、第１実施形態と同様の導電性高分子が採用され、その内部にフラーレン化合物（たとえば、スルホン化フラーレンＣ６０）が含まれている。陰極引出層３４は、導電性カーボン層３４ａと銀ペースト層３４ｂとの積層膜で構成されている。そして、誘電体層３２の上に導電性高分子陰極層３３および陰極引出層３４が形成されている部分が陰極部４２となり、導電性高分子陰極層３３および陰極引出層３４が形成されていない部分が陽極部４１となる。そして、このような構成のコンデンサ素子１ｂを、図４に示すように、リードフレーム（陽極端子３６および陰極端子３７）上に複数（本例では上下面に各２枚）積層し、陽極部４１と陽極端子３６および隣接する陽極部４１同士を抵抗溶接するとともに、陰極部４２と陰極端子３７および隣接する陰極部４２同士を導電性接着剤３５で接着固定して、積層型の固体電解コンデンサが形成されている。

なお、導電性高分子陰極層３３は、第１実施形態と同様の方法（工程２）で形成される。すなわち、導電性高分子となる単量体（モノマー）溶液と、アルコール系溶媒にドーパント兼酸化剤としてフラーレン化合物と酸化作用のある金属との化合物（たとえば、スルホン化フラーレンＣ６０の第ニ鉄塩）を溶解した溶液とを、混合した化学重合液を用意する。その後、この化学重合液にコンデンサ素子１ｂを浸漬し、酸化重合によりコンデンサ素子１ｂにおける誘電体層３２の表面上に導電性高分子陰極層３３が形成される。この時、温度を上げる熱処理により反応しやすくなる。

本発明の第３実施形態に係る固体電解コンデンサおよびその製造方法によれば、上記（１）〜（６）の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

（１１）巻回型のコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサ（第１実施形態）や、金属粒子の焼結体で構成される陽極体を用いて形成されたコンデンサ素子を有する固体電解コンデンサ（第２実施形態）に比べて、等価直列抵抗（ＥＳＲ）および実効直列インダクタンス（ＥＳＬ）を低減することができる。

（１２）第３実施形態の製造方法によれば、上記（１）〜（６）、（１１）に記載のような好適な固体電解コンデンサを製造することができる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうるものである。

上記第１実施形態では、封止用ゴムによる封止後に、固体電解コンデンサの上部にプラスチック製の座板を取り付けた例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、座板を設けなくてもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。

上記第１実施形態では、コンデンサ素子の形状を、２本の電極端子（陽極リード線および陰極リード線）を折り曲げたチップタイプとした例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、電極端子を折り曲げずにそのまま突出させたラジアルリードタイプとしてもよい。この場合にも上記効果を享受することができる。

上記実施形態では、フラーレン化合物（導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物および導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物）が含まれた導電性高分子陰極層を形成する際、導電性高分子となる単量体溶液と、アルコール系溶媒にドーパント兼酸化剤としてスルホン化フラーレンと酸化作用のある金属との化合物を溶解した溶液と、を混合した化学重合液を用いて形成する例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、導電性高分子となる単量体溶液と、アルコール系溶媒にドーパント兼酸化剤として、スルホン化フラーレンと酸化作用のある金属との化合物と、芳香族スルホン酸と酸化作用のある金属との化合物とを溶解した溶液と、を混合した化学重合液を用いて形成してもよい。この場合にも同様の効果を享受することができる。

本発明の第１実施形態に係る固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図。 図１の固体電解コンデンサを構成するコンデンサ素子の分解斜視図。 本発明の第２実施形態に係る固体電解コンデンサの概略断面図。 本発明の第３実施形態に係る固体電解コンデンサの概略断面図。 図４の固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子の概略断面図。

符号の説明

１ コンデンサ素子、２ 陽極箔、３ 陰極箔、４ セパレータ紙、５ 巻き止めテープ、６ リードタブ端子、７ 陽極リード線、８ 陰極リード線、９ ケース、１０ 封止用ゴム、１１ 座板、１２ 電極端子。

Claims (5)

1. 陽極体の表面に誘電体層および導電性高分子陰極層が順次形成された固体電解コンデンサにおいて、
   前記導電性高分子陰極層には、前記導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合したフラーレン化合物と、前記導電性高分子陰極層に分散したフラーレン化合物とが含まれることを特徴とした固体電解コンデンサ。
2. 前記フラーレン化合物は、スルホン化フラーレンから構成されていることを特徴とした請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記導電性高分子陰極層は、ポリチオフェンまたはその誘導体であることを特徴とした請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 陽極体の表面に誘電体層および導電性高分子陰極層を順次形成する固体電解コンデンサの製造方法において、
   前記導電性高分子陰極層を酸化重合で形成する際のドーパント兼酸化剤として、フラーレン化合物と酸化作用のある金属との化合物を溶媒に溶解して用いることにより、前記導電性高分子陰極層に、前記導電性高分子陰極層の高分子骨格に結合した前記フラーレン化合物と、前記導電性高分子陰極層に分散した前記フラーレン化合物とを含有させることを特徴とした固体電解コンデンサの製造方法。
5. 前記ドーパント兼酸化剤の溶媒として、アルコール系溶媒を用いて前記導電性高分子陰極層を形成することを特徴とした請求項４に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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