JP2010087091A - Method of manufacturing solid-state electrolytic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種電子機器に利用される巻回形の固体電解コンデンサに関するものであり、特に、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さく、高周波特性に優れた固体電解コンデンサを得るべく改良を施した固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a wound solid electrolytic capacitor used for various electronic devices, and in particular, a solid that has been improved to obtain a solid electrolytic capacitor having a small equivalent series resistance (ESR) and excellent high-frequency characteristics. The present invention relates to a method for manufacturing an electrolytic capacitor.
電子機器の高周波化に伴って、電子部品である電解コンデンサにおいても、高周波領域でのＥＳＲ特性に優れた大容量の電解コンデンサが求められてきている。最近では、この高周波領域のＥＳＲを低減するために、電気伝導度の高い導電性高分子等の固体電解質を用いた固体電解コンデンサが検討されてきており、また大容量化の要求に対しては、電極箔を積層させる場合と比較して構造的に大容量化が容易な巻回形（陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回した構造のもの）による導電性高分子を用いた固体電解コンデンサが製品化されてきている。 Along with the increase in frequency of electronic devices, electrolytic capacitors that are electronic components have been demanded to have large-capacity electrolytic capacitors that are excellent in ESR characteristics in a high frequency region. Recently, in order to reduce the ESR in this high frequency region, solid electrolytic capacitors using a solid electrolyte such as a conductive polymer having a high electrical conductivity have been studied. , Using a conductive polymer of a wound shape (a structure in which an anode foil and a cathode foil are wound through a separator) that can easily increase the capacity in comparison with the case of laminating electrode foils Solid electrolytic capacitors have been commercialized.
そして、前記巻回形の構造を採る固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化のために、巻回素子を作製した後に、約１５０〜４００℃の高温雰囲気中に放置してセパレータに炭化処理を施し、セパレータの空隙を増加させて、固体電解質の含浸性を向上する提案がなされている。
しかしながら、上述したような巻回形の固体電解コンデンサにおいて、セパレータを炭化させるには１５０〜５００℃の加熱が必要であるが、この加熱により誘電体酸化皮膜が損傷して漏れ電流が大きくなり、たとえエージングで修復したとしてもショート発生率が高くなるという問題点があった。 However, in the winding type solid electrolytic capacitor as described above, heating at 150 to 500 ° C. is necessary to carbonize the separator, but this heating damages the dielectric oxide film and increases the leakage current. Even if it is repaired by aging, there is a problem that the occurrence rate of short circuit becomes high.
また、この加熱により固体電解コンデンサの引き出しリード線のメッキ層（例えば、スズ／鉛層）が酸化を受け、通常のメッキ線では完成後の製品のリード線部の半田濡れ性が著しく低下するため、耐酸化性の強い高価な銀メッキリード線を使用しなければならないという問題点があった。 In addition, the plating layer (for example, tin / lead layer) of the lead wire of the solid electrolytic capacitor is oxidized by this heating, and the solder wettability of the lead wire portion of the finished product is remarkably lowered with a normal plating wire. There is a problem that an expensive silver-plated lead wire having high oxidation resistance has to be used.
さらには、高温雰囲気中に放置してセパレータを炭化する場合、炭化処理のコントロールは難しく、炭化ムラによるＥＳＲ特性のばらつきやショート発生率の増加の原因となるという問題点があった。 Further, when the separator is carbonized by being left in a high temperature atmosphere, it is difficult to control the carbonization treatment, which causes a variation in ESR characteristics due to carbonization unevenness and an increase in a short-circuit occurrence rate.
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するために提案されたものであって、その目的は、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さく、高周波特性に優れた固体電解コンデンサの製造方法を提供することにある。 The present invention has been proposed to solve the above-described problems of the prior art, and its object is to produce a solid electrolytic capacitor having a small equivalent series resistance (ESR) and excellent high-frequency characteristics. Is to provide.
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法は、陽極箔と陰極箔を、セパレータを介して巻回してコンデンサ素子を作製し、高周波誘導加熱により前記セパレータを炭化した後、このコンデンサ素子に重合性モノマーと酸化剤を含浸して、導電性高分子を形成することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1 is to produce a capacitor element by winding an anode foil and a cathode foil through a separator, and carbonize the separator by high frequency induction heating. Then, the capacitor element is impregnated with a polymerizable monomer and an oxidizing agent to form a conductive polymer.
請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法によれば、高周波誘導加熱法を用いることにより、コンデンサ素子の所望の加熱部位のみを誘導コイル中央に配置することで、該所望の部位のみを加熱することができるので、リード線などを過熱することなく、セパレータの炭化処理が可能となる。その結果、低ＥＳＲで、高周波特性に優れるばかりでなく、特性バラツキがなく、また、今まで使用できなかった低コストの錫メッキＣＰ線を使用することができる固体電解コンデンサを製造することができる。 According to the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, by using the high frequency induction heating method, only the desired heating portion of the capacitor element is arranged in the center of the induction coil, thereby heating only the desired portion. Therefore, the separator can be carbonized without overheating the lead wire or the like. As a result, it is possible to manufacture a solid electrolytic capacitor that has a low ESR and not only excellent high frequency characteristics but also has no characteristic variation and can use a low-cost tin-plated CP wire that could not be used so far. .
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、前記高周波誘導加熱により、前記セパレータの一部分だけを炭化することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a solid electrolytic capacitor according to the first aspect, only a part of the separator is carbonized by the high-frequency induction heating.
請求項２に記載の固体電解コンデンサの製造方法によれば、セパレータの一部分だけを炭化した固体電解コンデンサを製造することができる。セパレータは、炭化によってその繊維が細るために、巻回強度が低下し、素子形状の安定性が低下してしまう場合があるが、セパレータの一部分だけを炭化して、未炭化部分を残すことで、巻回強度が向上し、素子形状が安定化し、漏れ電流特性の低減及びショート不良の低減を図ることができる。 According to the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 2, it is possible to manufacture a solid electrolytic capacitor in which only a part of the separator is carbonized. The separator is thinned by carbonization, so the winding strength may decrease and the stability of the element shape may decrease, but by carbonizing only a part of the separator and leaving the uncarbonized part. Winding strength is improved, the element shape is stabilized, leakage current characteristics can be reduced, and short-circuit defects can be reduced.
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、前記高周波誘導加熱により、前記コンデンサ素子の上下端部以外のセパレータ部分を炭化することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to the first aspect, the separator portions other than the upper and lower end portions of the capacitor element are carbonized by the high-frequency induction heating. is there.
請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法によれば、コンデンサ素子の上下端部に位置するセパレータ部分を残して炭化することができるので、容量発現部位の導電性高分子の含浸性が向上するばかりでなく、巻回強度は炭化していないセパレータと同等となる。 According to the method of manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 3, since carbonization can be performed leaving the separator portions located at the upper and lower end portions of the capacitor element, the impregnation property of the conductive polymer in the capacity development portion is improved. In addition, the winding strength is equivalent to that of the non-carbonized separator.
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の固体電解コンデンサの製造方法において、前記導電性高分子が、ポリエチレンジオキシチオフェンであることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for producing a solid electrolytic capacitor according to any one of the first to third aspects, the conductive polymer is polyethylenedioxythiophene. Is.
請求項４に記載の固体電解コンデンサの製造方法によれば、導電性高分子としてポリエチレンジオキシチオフェンを用いることにより、重合性モノマーである３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤が、コンデンサ素子の内部に浸透する過程および浸透後に起きる３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤の緩やかな重合反応によりポリエチレンジオキシチオフェンから成る固体電解質層をコンデンサ素子内部においても生成させ、またこの固体電解質層を、その生成過程からセパレータで保持しているので、コンデンサ素子の内部にまで緻密で均一な固体電解質層を形成することができる。 According to the method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 4, by using polyethylenedioxythiophene as the conductive polymer, 3,4-ethylenedioxythiophene that is a polymerizable monomer and the oxidizing agent are converted into a capacitor element. A solid electrolyte layer composed of polyethylene dioxythiophene is generated inside the capacitor element by a gradual polymerization reaction of 3,4-ethylenedioxythiophene and an oxidizing agent that occurs in the interior of the capacitor and after the penetration, and the solid electrolyte layer Is maintained by the separator from the production process, and thus a dense and uniform solid electrolyte layer can be formed even inside the capacitor element.
以上のように、本発明の製造方法を用いることによって、セパレータの所望の部位に必要十分な加熱によって炭化処理を行うことができるので、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さく、高周波特性に優れた固体電解コンデンサを得ることができる。 As described above, by using the manufacturing method of the present invention, carbonization treatment can be performed on a desired portion of the separator by necessary and sufficient heating, so that a solid having a low equivalent series resistance (ESR) and excellent high-frequency characteristics is obtained. An electrolytic capacitor can be obtained.
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して以下に説明する。なお、背景技術や課題で既に説明した内容と共通する事項は適宜説明を省略する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the description common to the contents already described in the background art and problems will be omitted as appropriate.
（固体電解コンデンサの製造方法）
本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の概要は以下の通りである。すなわち、アルミニウム等の弁作用金属からなり表面に酸化皮膜層が形成された陽極電極箔と、陰極電極箔とを、マニラ紙等よりなるセパレータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する。そして、後述する高周波誘導加熱により前記セパレータを炭化した後、このコンデンサ素子に重合性モノマーと酸化剤とを含浸し、該セパレータに浸透した前記重合性モノマーと酸化剤との重合反応により導電性高分子を生成し、これを固体電解質層とした固体電解コンデンサを作製する。
(Method for manufacturing solid electrolytic capacitor)
The outline of the method for producing a solid electrolytic capacitor according to the present invention is as follows. That is, a capacitor element is formed by winding an anode electrode foil made of a valve metal such as aluminum and having an oxide film layer formed on the surface thereof, and a cathode electrode foil through a separator made of manila paper or the like. Then, after carbonizing the separator by high-frequency induction heating, which will be described later, this capacitor element is impregnated with a polymerizable monomer and an oxidizing agent, and a high conductivity is obtained by a polymerization reaction between the polymerizable monomer and the oxidizing agent that has penetrated the separator. A solid electrolytic capacitor is produced by generating molecules and using this as a solid electrolyte layer.
（電極箔）
本発明で用いる陽極電極箔は、アルミニウム等の弁作用金属からなり、その表面を、塩化物水溶液中での電気化学的なエッチング処理により粗面化して多数のエッチングピットを形成し、さらにこの陽極電極箔の表面に、ホウ酸アンモニウム等の水溶液中で電圧を印加して誘電体となる酸化皮膜層を形成したものである。また、陰極電極箔は、陽極電極箔と同様にアルミニウム等からなり、表面にエッチング処理のみが施されているものを用いる。
(Electrode foil)
The anode electrode foil used in the present invention is made of a valve metal such as aluminum, and its surface is roughened by electrochemical etching treatment in an aqueous chloride solution to form a large number of etching pits. On the surface of the electrode foil, an oxide film layer serving as a dielectric is formed by applying a voltage in an aqueous solution of ammonium borate or the like. Further, the cathode electrode foil is made of aluminum or the like as in the case of the anode electrode foil and the surface thereof is subjected only to etching treatment.
上記のような陽極電極箔及び陰極電極箔には、それぞれの電極を外部に接続するためのリード線が、ステッチ、超音波溶接等の公知の手段により接続されている。このリード線は、アルミニウム等からなる陽極電極箔、陰極電極箔との接続部と、錫メッキＣＰ線等からなる外部との電気的な接続を担う外部接続部からなり、巻回したコンデンサ素子の端面から導出されている。 Lead wires for connecting the respective electrodes to the outside are connected to the anode electrode foil and the cathode electrode foil as described above by known means such as stitching or ultrasonic welding. This lead wire is composed of an anode electrode foil made of aluminum or the like, a connection portion with the cathode electrode foil, and an external connection portion responsible for electrical connection with the outside made of tin-plated CP wire or the like. It is derived from the end face.
そして、上記の陽極電極箔と陰極電極箔とを、セパレータを間に挟むようにして巻き取ってコンデンサ素子を形成する。なお、両極電極箔の寸法は、製造する固体電解コンデンサの仕様に応じて任意である。 Then, the anode electrode foil and the cathode electrode foil are wound up with a separator interposed therebetween to form a capacitor element. In addition, the dimension of bipolar electrode foil is arbitrary according to the specification of the solid electrolytic capacitor to manufacture.
（セパレータ）
セパレータとしては、マニラ紙、クラフト紙、エスパルト紙、ヘンプ紙等のセルロース系繊維や、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニロン、ナイロン、レーヨン等の合成繊維、及び、これらの混抄紙を用いることができる。また、セパレータの大きさは、両極電極箔の寸法に応じて、これと同寸法、あるいは、これよりやや大きい幅寸法のものを用いることが好ましい。
(Separator)
As the separator, cellulose fibers such as manila paper, kraft paper, esparto paper and hemp paper, synthetic fibers such as polypropylene, polyester, vinylon, nylon and rayon, and mixed papers thereof can be used. Moreover, it is preferable to use a separator having a width dimension that is the same as or slightly larger than that of the bipolar electrode foil, depending on the dimensions of the bipolar electrode foil.
（高周波誘導加熱）
高周波誘導加熱に用いる装置は、高周波発信部と誘導コイルとを具備するものであり、巻回したコンデンサ素子を誘導コイルの中央部に配置してから、誘導コイルに高周波電流を流すことで、コンデンサ素子を構成する導電性のアルミニウム箔に高周波電流が誘導されてコンデンサ素子が自己発熱し、セパレータを炭化させるものである。
(High frequency induction heating)
An apparatus used for high-frequency induction heating includes a high-frequency transmission part and an induction coil, and after placing the wound capacitor element in the central part of the induction coil, a high-frequency current is passed through the induction coil, so that the capacitor A high frequency current is induced in the conductive aluminum foil constituting the element, the capacitor element self-heats, and the separator is carbonized.
このような高周波誘導加熱法によれば、所望の加熱部位のみを誘導コイル中央に配置することで、該所望の加熱部位のみを加熱することができるので、リード線などを過熱することなく、セパレータの炭化処理が可能である。また、高周波出力および出力周波数をコントロールすることにより温度制御が簡単に行えるため、必要十分な加熱を行うことができ、セパレータの炭化ムラがなく、誘電体酸化皮膜の損傷も抑えることができる。 According to such a high frequency induction heating method, since only the desired heating portion can be heated by arranging only the desired heating portion in the center of the induction coil, the separator can be used without overheating the lead wire or the like. Can be carbonized. Moreover, since temperature control can be easily performed by controlling the high-frequency output and the output frequency, necessary and sufficient heating can be performed, there is no uneven carbonization of the separator, and damage to the dielectric oxide film can be suppressed.
具体的には、図１に示したように、誘導コイル２の中心部にコンデンサ素子１の炭化させたい部位を配置した状態で、図示しない高周波発信部より、高周波出力が１〜１００ｋＷ、出力周波数が５０〜５００ｋＨｚ、通電時間が１０〜１０００ｍｓｅｃの範囲で、コンデンサ素子や誘導コイルの形状に合わせて、適宜適切な値で印加する。これにより、コイル配置部のアルミ箔に高周波電流が誘導され、この部分のセパレータが炭化される。 Specifically, as shown in FIG. 1, the high frequency output is 1 to 100 kW and the output frequency is from a high frequency transmission unit (not shown) in a state where the portion to be carbonized of the capacitor element 1 is disposed at the center of the induction coil 2. In the range of 50 to 500 kHz and energization time of 10 to 1000 msec, an appropriate value is applied in accordance with the shape of the capacitor element and the induction coil. As a result, a high-frequency current is induced in the aluminum foil of the coil placement portion, and the separator in this portion is carbonized.
ここで、電極箔とセパレータの幅が同寸法の場合には、図１に示すように、コンデンサ素子の高さ方向の一部にだけ誘導コイルを配置することにより、コイル配置部のアルミ箔のみに高周波電流が誘導され、この部分のセパレータのみが炭化されるので、コンデンサ素子の上下端部に、炭化されないセパレータ部分４を残すことができる。一方、セパレータの幅が電極箔の幅寸法より大きい場合には、コンデンサ素子の全体を誘導コイルの中心部に配置しても、電極箔よりはみ出した部分のセパレータは炭化されない。 Here, when the widths of the electrode foil and the separator are the same, as shown in FIG. 1, only the aluminum foil of the coil arrangement portion is provided by arranging the induction coil only in a part of the capacitor element in the height direction. Since the high frequency current is induced in this portion and only the separator in this portion is carbonized, the separator portions 4 that are not carbonized can be left at the upper and lower ends of the capacitor element. On the other hand, when the width of the separator is larger than the width of the electrode foil, even if the entire capacitor element is arranged at the center of the induction coil, the portion of the separator that protrudes from the electrode foil is not carbonized.
従来のように、コンデンサ素子を高温雰囲気中に放置してセパレータ全体を炭化した場合、セパレータは炭化によってその繊維が細るために巻回強度が低下し、素子形状の安定性が低下してしまう場合がある。これに対して、本発明の製造方法を用い、セパレータの一部分だけを炭化し、未炭化部分を残すことによって、巻回強度が向上し、素子形状が安定化し、漏れ電流特性の低減及びショート不良の低減を図ることが可能となる。 When the capacitor element is left in a high temperature atmosphere and the separator is carbonized as in the past, the separator is thinned by carbonization, so that the winding strength is reduced and the stability of the element shape is reduced. There is. On the other hand, by using the manufacturing method of the present invention, by carbonizing only a part of the separator and leaving an uncarbonized part, the winding strength is improved, the element shape is stabilized, the leakage current characteristic is reduced, and the short circuit is defective. Can be reduced.
特に、図１に示すように、コンデンサ素子の上下端部の一部を残して炭化すると、容量発現部位の導電性高分子の含浸性が向上するばかりでなく、巻回強度は炭化していないセパレータと同等となる。 In particular, as shown in FIG. 1, when carbonization is performed while leaving a part of the upper and lower ends of the capacitor element, not only the impregnation property of the conductive polymer at the capacity development site is improved, but the winding strength is not carbonized. It is equivalent to a separator.
また、炭化したい部位のみを選択的に加熱することができるので、固体電解コンデンサの引き出しリード線のメッキ層が酸化を受けることも防止できる。さらに、高周波発信部より印加する高周波出力、出力周波数及び通電時間を調整することにより、炭化処理をコントロールすることが容易となるので、炭化ムラを防止することができる。その結果、ＥＳＲ特性のばらつきやショート発生率の増加を大幅に抑制することができる。 In addition, since only the portion to be carbonized can be selectively heated, it is possible to prevent the plated layer of the lead wire of the solid electrolytic capacitor from being oxidized. Furthermore, by adjusting the high frequency output, the output frequency, and the energization time applied from the high frequency transmitter, it becomes easy to control the carbonization treatment, so that carbonization unevenness can be prevented. As a result, variations in ESR characteristics and an increase in the occurrence rate of short circuits can be significantly suppressed.
（導電性高分子）
導電性高分子としてはポリエチレンジオキシチオフェンを用いることが好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンを用いると、重合性モノマーである３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤が、コンデンサ素子の内部に浸透する過程、および浸透後に起きる３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤の緩やかな重合反応によって、ポリエチレンジオキシチオフェン、すなわち固体電解質層をコンデンサ素子内部においても生成させ、また固体電解質層をその生成過程からセパレータで保持しているので、コンデンサ素子の内部にまで緻密で均一な固体電解質層を形成することができる。
(Conductive polymer)
Polyethylene dioxythiophene is preferably used as the conductive polymer. When polyethylenedioxythiophene is used, 3,4-ethylenedioxythiophene, which is a polymerizable monomer, and the oxidizing agent penetrate into the inside of the capacitor element, and 3,4-ethylenedioxythiophene and the oxidizing agent that occur after the penetration As a result of the slow polymerization reaction, polyethylene dioxythiophene, that is, a solid electrolyte layer is also generated inside the capacitor element, and the solid electrolyte layer is retained by the separator from the generation process, so that the inside of the capacitor element is dense. A uniform solid electrolyte layer can be formed.
なお、本発明に用いられる重合性モノマーとしては、上記３，４−エチレンジオキシチオフェンの他に、これ以外のチオフェン誘導体、アニリン、ピロール、フラン、アセチレンまたはそれらの誘導体であって、所定の酸化剤により酸化重合され、導電性ポリマーを形成するものであれば適用することができる。なお、チオフェン誘導体としては、下記の構造式のものを用いることができる。
（固体電解質層の生成工程）
上記のような構成からなるコンデンサ素子に、３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤との混合液を含浸する。酸化剤としては、エチレングリコールに溶解したｐ−トルエンスルホン酸第二鉄を用いることが好ましく、３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤との配合比は、１：３〜１：１５の範囲が好適である。含浸は、一定量の前記混合溶液を貯溜した含浸槽にコンデンサ素子を浸漬し、必要に応じて減圧する。
(Solid electrolyte layer generation process)
The capacitor element having the above configuration is impregnated with a mixed liquid of 3,4-ethylenedioxythiophene and an oxidizing agent. As the oxidizing agent, it is preferable to use ferric p-toluenesulfonate dissolved in ethylene glycol, and the mixing ratio of 3,4-ethylenedioxythiophene and the oxidizing agent is in the range of 1: 3 to 1:15. Is preferred. In the impregnation, the capacitor element is immersed in an impregnation tank storing a certain amount of the mixed solution, and the pressure is reduced as necessary.
次いで、前記混合溶液を含浸したコンデンサ素子を含浸槽から引上げ、２５℃〜１０５℃の重合温度で１５時間〜２時間放置して、重合反応によるポリエチレンジオキシチオフェンから成る固体電解質層を生成させる。この重合温度及び放置時間の範囲は、重合温度が高くなると製造された固体電解コンデンサの電気的特性のうち、静電容量、ｔａｎδ、インピーダンス特性が良くなるものの、漏れ電流特性が悪くなる傾向が見られることから、製造するコンデンサ素子の仕様に応じて前記の範囲内で任意に変更することができる。なお、２５℃の重合温度で１５時間程度、５０℃で４時間程度、１００℃では２時間程度放置するのが適当であり、５０℃の温度下で４時間放置するのが固体電解質層の被覆状態と工程時間との兼ね合いで最適である。 Next, the capacitor element impregnated with the mixed solution is pulled up from the impregnation tank and left at a polymerization temperature of 25 ° C. to 105 ° C. for 15 hours to 2 hours to produce a solid electrolyte layer made of polyethylene dioxythiophene by a polymerization reaction. The range of the polymerization temperature and the standing time is that, when the polymerization temperature increases, among the electrical characteristics of the manufactured solid electrolytic capacitor, the capacitance, tan δ, impedance characteristics are improved, but the leakage current characteristics tend to be deteriorated. Therefore, it can be arbitrarily changed within the above range according to the specifications of the capacitor element to be manufactured. It is appropriate to leave at a polymerization temperature of 25 ° C. for about 15 hours, at 50 ° C. for about 4 hours, and at 100 ° C. for about 2 hours, and to stand at a temperature of 50 ° C. for 4 hours. It is optimal in terms of the balance between condition and process time.
次いで、コンデンサ素子を、水、有機溶媒等を用いて１２０分程度洗浄するとともに１００℃〜１８０℃で３０分程度乾燥させ、その後、常温において、陽極電極箔の耐電圧の４０％〜６０％程度の電圧を印加するいわゆるエージング工程を経て一連の固体電解質層の生成工程は終了する。なお、以上の固体電解質層の生成工程は、必要に応じて複数回繰り返しても良い。 Next, the capacitor element is washed with water, an organic solvent or the like for about 120 minutes and dried at 100 ° C. to 180 ° C. for about 30 minutes, and then at about 40% to 60% of the withstand voltage of the anode electrode foil at room temperature. Through a so-called aging process in which a voltage of 1 is applied, a series of solid electrolyte layer generation processes is completed. In addition, you may repeat the production | generation process of the above solid electrolyte layer in multiple times as needed.
（効果）
上述したように、本発明によれば、セパレータの所望の部位に、必要十分な加熱によって炭化処理を行うことができるので、低ＥＳＲで、高周波特性に優れるばかりでなく、特性のバラツキがなく、また、今まで使用できなかった低コストの錫メッキＣＰ線を使用することができる固体電解コンデンサを製造することができる。
(effect)
As described above, according to the present invention, carbonization treatment can be performed on a desired portion of the separator by necessary and sufficient heating, so that not only is the ESR low and the high frequency characteristics are excellent, but there is no variation in characteristics. Further, it is possible to manufacture a solid electrolytic capacitor that can use a low-cost tin-plated CP wire that could not be used until now.
続いて、以下のようにして製造した実施例及び比較例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。 Subsequently, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples manufactured as follows.
（実施例）
表面に酸化皮膜層が形成された陽極箔と陰極箔にリード線を接続し、両電極箔を厚さ４０μｍのマニラ紙からなるセパレータを介して巻回して、コンデンサ素子を形成した。その後、図１に示すように、このコンデンサ素子の上下端部の一部を残して該コンデンサ素子を誘導コイルの中央部に配置し、高周波出力：１０ｋＷ、出力周波数：３００ｋＨｚ、通電時間：１００ｍｓｅｃで、誘導コイルに高周波電流を流した。
続いて、含浸槽内において、このコンデンサ素子に、３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤との混合液を含浸した。酸化剤は、エチレングリコールに溶解したｐ−トルエンスルホン酸第二鉄を用い、３，４−エチレンジオキシチオフェンと酸化剤との配合比は、１：５とした。
次いで、混合溶液を含浸したコンデンサ素子を含浸槽から引上げ、１００℃の重合温度で、２時間放置して、ポリエチレンジオキシチオフェンから成る固体電解質層を生成させた。
次いで、コンデンサ素子を、水、有機溶媒等を用いて１２０分程度洗浄すると共に、１２０℃で３０分程度乾燥させ、エージング処理後、その外周に外装樹脂を被覆して固体電解コンデンサを作製した。なお、コンデンサ素子の大きさは、径寸法が４φ、縦寸法が７ｍｍのものを用いた。
(Example)
Lead wires were connected to an anode foil and a cathode foil having an oxide film layer formed on the surface, and both electrode foils were wound through a separator made of Manila paper having a thickness of 40 μm to form a capacitor element. Thereafter, as shown in FIG. 1, the capacitor element is disposed at the center of the induction coil while leaving a part of the upper and lower ends of the capacitor element, and the high frequency output is 10 kW, the output frequency is 300 kHz, and the energization time is 100 msec. A high frequency current was passed through the induction coil.
Subsequently, in the impregnation tank, this capacitor element was impregnated with a mixed liquid of 3,4-ethylenedioxythiophene and an oxidizing agent. As the oxidizing agent, ferric p-toluenesulfonate dissolved in ethylene glycol was used, and the blending ratio of 3,4-ethylenedioxythiophene and oxidizing agent was 1: 5.
Next, the capacitor element impregnated with the mixed solution was pulled up from the impregnation tank and allowed to stand at a polymerization temperature of 100 ° C. for 2 hours to produce a solid electrolyte layer made of polyethylene dioxythiophene.
Next, the capacitor element was washed with water, an organic solvent or the like for about 120 minutes and dried at 120 ° C. for about 30 minutes. After aging treatment, the outer periphery was covered with an exterior resin to produce a solid electrolytic capacitor. As the size of the capacitor element, one having a diameter of 4φ and a vertical dimension of 7 mm was used.
（比較例１）
セパレータの炭化処理を、約３７０℃の高温雰囲気中に放置して行った他は、上記実施例と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
（比較例２）
セパレータの炭化処理を行わない他は、上記実施例と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
(Comparative Example 1)
A solid electrolytic capacitor was produced in the same manner as in the above example except that the carbonization treatment of the separator was performed in a high temperature atmosphere of about 370 ° C.
(Comparative Example 2)
A solid electrolytic capacitor was produced in the same manner as in the above example except that the separator was not carbonized.
（試験結果）
上記実施例、比較例１及び比較例２について、初期のＥＳＲ特性（１００ｋＨｚ：ｍΩ）、ＬＣ特性（２．５Ｖ印加：μＡ）及びショート数を調べたところ、表１に示すような結果が得られた。なお、試験個数はいずれも５０個であり、ＥＳＲ特性、ＬＣ特性はショート品を除いたサンプルについての平均値で示した。
When the initial ESR characteristics (100 kHz: mΩ), LC characteristics (2.5 V applied: μA) and the number of short circuits were examined for the above Examples, Comparative Examples 1 and 2, the results shown in Table 1 were obtained. It was. In addition, the number of tests was 50 in all, and the ESR characteristic and LC characteristic were shown by the average value about the sample except a short goods.
表１から明らかなように、実施例ではいずれの特性も良好であり、ショート不良の発生もないが、高温雰囲気中に放置して炭化処理を行った比較例１ではＬＣ、ショート特性が悪化し、また、炭化処理をしていない比較例２ではＥＳＲ特性が悪い。 As is clear from Table 1, all the characteristics are good in the examples and the occurrence of short-circuit defects does not occur. However, in Comparative Example 1 in which carbonization treatment is performed in a high temperature atmosphere, the LC and short-circuit characteristics deteriorate. Moreover, the ESR characteristic is bad in the comparative example 2 which is not carbonized.
１…コンデンサ素子
２…誘導コイル
３…リード線
４…炭化されないセパレータ部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Capacitor element 2 ... Induction coil 3 ... Lead wire 4 ... Separator part which is not carbonized
Claims (4)
高周波誘導加熱により前記セパレータを炭化した後、
このコンデンサ素子に重合性モノマーと酸化剤を含浸して、導電性高分子を形成することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 Anode foil and cathode foil are wound through a separator to produce a capacitor element,
After carbonizing the separator by high frequency induction heating,
A method for producing a solid electrolytic capacitor, wherein the capacitor element is impregnated with a polymerizable monomer and an oxidizing agent to form a conductive polymer.
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