JP2007134351A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＣ特性のバラツキの小さい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】 ドーパント剤兼酸化剤の溶質であるスルホン酸系金属塩において、金属に対するスルホン酸系化合物のモル比を２．９５以上に調整したスルホン酸系金属塩アルコール溶液をドーパント剤兼酸化剤として使用する。スルホン酸系金属塩中の金属に対するスルホン酸系化合物のモル比を２．９５以上、即ち、スルホン酸系化合物に対する金属の割合を減らすことによって、生成する導電性高分子中に存在する金属の割合（量）を少なくして、コンデンサとしてのＬＣ特性を向上させる。

【選択図】 図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサ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、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１５０〜３００℃の熱処理を行う。次に、前記コンデンサ素子７に、重合により導電性高分子となるモノマーと、ドーパント剤兼酸化剤溶液としてｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)アルコール溶液とを含浸させ、熱化学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。
（例えば、特許文献１）
特開２０００−１０６３３１

固体電解質としてポリピロール・ポリチオフェン等の導電性高分子を用いた固体電解コンデンサ（特に定格電圧２０Ｖ以上品）では、ＬＣ特性のバラツキが大きく、又ショート発生という問題があった。本発明は、ＬＣ特性のバラツキの小さい固体電解コンデンサを提供することを目的とする。

ドーパント剤兼酸化剤の溶質であるスルホン酸系金属塩において、金属に対するスルホン酸系化合物のモル比を２．９５以上に調整したスルホン酸系金属塩アルコール溶液をドーパント剤兼酸化剤として使用する。但し、モル比を大きくし過ぎると、重合度が低くなるために導電度が低くなり、コンデンサとしてのＥＳＲが大きくなる。従って、モル比は６．２を超えないようにするのが好ましい。

ドーパント剤兼酸化剤溶液の溶質であるスルホン酸系金属塩中の金属に対するスルホン酸系化合物のモル比を２．９５以上、即ち、スルホン酸系化合物に対する金属の割合を減らすことによって、生成する導電性高分子中に存在する金属の割合（量）を少なくして、コンデンサとしてのＬＣ特性を向上させる。

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。

エッチング処理、化成処理を行った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と、ドーパント剤兼酸化剤溶液とを含浸し、その後、熱化学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。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が２．９５であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)ブチルアルコール溶液を用いたものである。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が３．０８であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)ブチルアルコール溶液を用いたものである。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が３．４０であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)ブチルアルコール溶液を用いたものである。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が４．０２であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)ブチルアルコール溶液を用いたものである。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するメトキシベンゼンスルホン酸のモル比が２．９５であるメトキシベンゼンスルホン酸鉄(III)ブタノール溶液を用いたものである。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するメトキシベンゼンスルホン酸のモル比が３．０９であるメトキシベンゼンスルホン酸鉄(III)ブタノール溶液を用いたものである。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するメトキシベンゼンスルホン酸のモル比が３．７５であるメトキシベンゼンスルホン酸鉄(III)ブタノール溶液を用いたものである。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が２．９５であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)エチルアルコール溶液を用いたものである。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が３．０８であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)エチルアルコール溶液を用いたものである。

ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が３．４０であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)エチルアルコール溶液を用いたものである。
（比較例１）
ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が２．７５であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)ブチルアルコール溶液を用いたものである。
（比較例２）
ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が２．８６であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)ブチルアルコール溶液を用いたものである。
（比較例３）
ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するメトキシベンゼンスルホン酸のモル比が２．７５であるメトキシベンゼンスルホン酸鉄(III)ブタノール溶液を用いたものである。
（比較例４）
ドーパント剤兼酸化剤溶液として、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸のモル比が２．７５であるｐ−トルエンスルホン酸鉄(III)エチルアルコール溶液を用いたものである。

表１に実施例１〜１０、及び比較例１〜４で試作したコンデンサ（外径φ８．０ｍｍ×Ｌ７．０ｍｍ、定格２５Ｖ−２２μＦ）の検査歩留（それぞれ、ｎ＝２０の平均値）を、表２に電気特性値（それぞれ、ｎ＝２０の平均値）を示す。なお、Ｃａｐ．、ｔａｎ δの測定は１２０Ｈｚ、ＥＳＲの測定は１００ｋＨｚ、ＬＣは定格電圧印加２分後の値である。

表１及び２を見てわかるように、鉄(III)に対するｐ−トルエンスルホン酸又はメトキシベンゼンスルホン酸のモル比が２．９５以上の芳香族スルホン酸鉄(III)アルコール溶液をドーパント剤兼酸化剤溶液に用いることによって、コンデンサのＬＣ特性を向上させることができ、歩留も著しく向上させることができる。

ドーパント剤兼酸化剤溶液の溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコールを単体又は混合で用いても同様な結果が得られる。又、スルホン酸系金属塩としては、芳香族スルホン酸金属塩を、スルホン酸系金属塩の金属塩部分としては、鉄（III）、銅（II）、クロム（VI）、セリウム（IV）、マンガン（VII）、亜鉛（II）を用いても同様な効果が得られる。

尚、本発明の実施例では、コンデンサ素子には巻き取り素子を用いているが、ニオブ、タンタル等の焼結体又はアルミニウム単板等を用いても同様な結果が得られる。

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 (5)

1. 陽極体と、陰極体と、導電性高分子からなる固体電解質とを備えた固体電解コンデンサの製造方法において、重合により導電性高分子となるモノマーと反応させるためのドーパント剤兼酸化剤溶液として、スルホン酸系金属塩溶液を用い、前記スルホン酸系金属塩溶液中の金属に対するスルホン酸系化合物のモル比が２．９５以上であることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
2. 前記ドーパント剤兼酸化剤溶液の溶媒として、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコールを単体又は混合で用い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の製造方法。
3. 前記スルホン酸系金属塩として、芳香族スルホン酸金属塩を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の固体電解コンデンサの製造方法。
4. 前記スルホン酸系金属塩の金属塩部分が、鉄（III）、銅（II）、クロム（VI）、セリウム（IV）、マンガン（VII）、亜鉛（II）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の製造方法。
5. 前記電解質として、ポリチオフェン系導電性高分子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の製造方法。