JP2022017716A - 電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このように形成した電解質層が真の陰極であり、電解コンデンサの電気特性に大きな影響を及ぼすことから、従来から種々の方法により電解質層を形成することが提案されている。
例えば、下記の特許文献1には、エージング後の常温放置中に漏れ電流(Leakage Current, LC)が増大する固体電解コンデンサを予め排除するために、エージング工程の後に100~150℃で1~5分放置し、その後に漏れ電流を測定して、その値が規定値以上のものを不良品として排除することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法が開示されている。また、下記の特許文献2には、エージング工程でショートが発生するのを防止するために、化学重合タイプの固体電解コンデンサのエージング前に200℃未満の熱処理を行う製造方法が開示されている。
本発明者等は種々検討を行った結果、電解コンデンサのエージング前に製品を封口した状態で高温無負荷処理を実施することによって、ESRの増大を引き起こさずに、LC変動の少ない電解コンデンサ、特にハイブリッドアルミニウム電解コンデンサが製造できることを見出して、本発明を完成した。
前記電解液として、比抵抗が5kΩ・cm以上の電解液を使用すること、および
前記当該金属ケースの開口部を封止した後、エージング処理を行う前に、150~210℃で10~30分間の条件にて熱処理を実施することを特徴とする。
図1に例示したハイブリッドコンデンサ1は、外装ケース2と、外装ケース2に収容されたコンデンサ素子3と、外装ケース2の開口を封止した封口体4とを備えている。
図2に示すセパレータ13は、導電性高分子および電解液を保持している。
先ず最初に、所定の幅に切断された陽極箔および陰極箔を準備し、この陽極箔および陰極箔に外部引出電極用のタブ端子を接続し、陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回することにより巻回素子を作製する。
この際に使用される陽極箔は、表面上に誘電体酸化皮膜が形成された弁金属からなり、陽極箔に用いられる弁金属としてはアルミニウムやタンタル等が挙げられる。また、陽極箔の表面上の誘電体酸化皮膜は、弁金属の表面にエッチング処理および化成酸化処理を施すことにより形成される。一方、陰極箔は、表面に炭化物粒子またはチタン粒子が保持されたアルミニウム箔または、箔表面をエッチング処理したアルミニウム箔からなるものが一般的であるが、これに限定されるものではない。また、巻回素子を作製する際に使用されるセパレータは、セルロース繊維を含むものを用いることができ、セパレータ表面上には導電性高分子が付着してもよい。
このような化成処理を行うことにより、巻回素子における陽極箔の切り口や、外部引き出し電極取り付け部の、誘電体酸化皮膜が欠損した部分が修復される。この化成処理においては、化成液として、カルボン酸基を有する有機酸塩類、リン酸等の無機酸塩類の溶質を有機溶媒または無機溶媒に溶解した化成液が使用され、溶質にアジピン酸アンモニウムを主体とした水溶媒に溶解させ、濃度0.1~2重量%の化成液(例えば、リン酸化成液やホウ酸化成液)を用いることが好ましく、誘電体酸化皮膜の化成電圧値に似した電圧を印加して化成処理を行う。
強靭な誘電体酸化皮膜を形成するには、熱処理と化成処理を数回繰り返すことが好ましく、この際、熱処理は200℃以下の温度範囲で数分~数十分程度行うのが一般的である。
上記の巻回素子を分散体高分子溶液に含浸させる際の浸漬深さは、巻回素子の1/2~2/3とすることが好ましく、浸漬を行った後に減圧含浸を実施することが好ましい。また、この減圧含浸時の減圧度としては90~95kPaの範囲が好ましく、大気開放と減圧を合計3回程度行うことが好ましい。
導電性高分子層を形成する際に使用される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/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)や、自己ドープ型ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどが挙げられる。
本発明においては、上記電解液を注入した後、素子内への電解液浸透性を高めるために、減圧度90~95kPaの減圧環境下で含浸を行うことが好ましい。
LC改善効果は、巻回素子の状態で熱処理を行った場合にも出現するが、組立工程での機械的ストレスによりLCが増大するため、組立後~エージング前に熱処理を行うことが最もLC改善効果が大きい。
以下に、実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
陽極箔として、アルミニウム箔をエッチング処理にて粗面化した後、化成処理を施すことにより、誘電体酸化皮膜が形成されたものを準備し、陰極箔としては、表面がエッチング処理にて粗面化されているアルミニウム箔を準備し、セパレータとして、セルロース繊維を主体としたものを準備した。
そして、所定の幅に切断された上記陽極箔および陰極箔に、それぞれ外部引き出し電極用のリードタブ(アルミニウムで形成)を接続し、上記のセパレータを介して巻回することにより巻回素子を作製した。
その後、化成処理後の巻回素子を、減圧下で、PEDOT/PSSを含む分散体高分子溶液に、浸漬深さが巻回素子の1/2~2/3までとなるようにして3~5分間浸漬させ、浸漬後に減圧度を90~95kPaとし、大気開放と減圧を合計3回行った。そして、分散体高分子溶液から巻回素子を引き上げて乾燥し導電性高分子層を形成した。
そして、上記の電解液を減圧環境下(90~95kPa)にて巻回素子に含浸させてコンデンサ素子を作製し、このコンデンサ素子に密封するための封口部材(ブチルゴム製)を取り付けて金属ケース内に収納し、金属ケースの開口部をカーリング加工して封止した。続いて、表1の前処理条件にて熱処理を加え、その後、カテゴリ上限温度以下の条件にてコンデンサに定格電圧を印加してエージング処理(125℃、1時間)を施し、導電性高分子ハイブリッドアルミニウム電解コンデンサを50個作製した。
前記実施例におけるコンデンサ素子を金属ケース内に収納し、金属ケースの開口部を封止した後、表1の前処理条件を行う以外は、前記実施例1と同様にして、導電性高分子ハイブリッドアルミニウム電解コンデンサを50個作製した。
前記実施例における電解液の代わりに、溶質がアミジン塩で、溶媒がエチレングリコールおよびγ-ブチロラクトンで、溶質濃度が25.0重量%である電解液(比抵抗0.1kΩ・cm)を用いる以外は、前記実施例1と同様にして、導電性高分子ハイブリッドアルミニウム電解コンデンサを50個作製した。
上記実施例、比較例および従来例で作製した電解コンデンサのそれぞれについて、リフロー前後の電気特性、即ち、周波数100kHzにおける等価直列抵抗(ESR)、および定格電圧を1分間印加した後の漏れ電流(LC)を測定し、比較を行った。なお、LC規格は35.28μA以下とした。
その結果を、以下の表1に示す。なお、実施例、比較例および従来例の電解コンデンサはいずれもサイズが直径10mm×長さ10mmで、定格電圧が63V、定格容量が56μFのものであり、N=50の平均値が示されている。
2 外装ケース
3 コンデンサ素子
4 封口体
11 陽極箔(陽極)
12 陰極箔(陰極)
13 セパレータ
14 テープ
21,22 リード端子
31,32 孔
Claims (3)
- 外部引出電極用のタブ端子を接続した陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回することにより巻回素子を作製し、前記陽極箔の切断された断面および前記タブ端子との取り付け部を化成処理し、導電性高分子層を形成させてコンデンサ素子を作製した後、封口部材を取り付けた当該コンデンサ素子と電解液を有底筒状の金属ケース内に収納し、当該金属ケースの開口部を封止した後、エージング処理を行う電解コンデンサの製造方法において、
前記電解液として、比抵抗が5kΩ・cm以上の電解液を使用すること、および
前記当該金属ケースの開口部を封止した後、エージング処理を行う前に、150~210℃で10~30分間の条件にて熱処理を実施することを特徴とする電解コンデンサの製造方法。 - 前記電解液が、溶媒として、ジオール類およびラクトン類からなるグループより選ばれたものを含み、かつ、溶質として、ジカルボン酸、ポリカルボン酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸およびアミン類からなるグループより選ばれたものを含み、当該溶質の濃度が0.5~15.0重量%であることを特徴とする請求項1に記載の電解コンデンサの製造方法。
- 前記電解液の比抵抗が5~100kΩ・cmであることを特徴とする請求項1または2に記載の電解コンデンサの製造方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003017369A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-17 | Nippon Chemicon Corp | 固体電解コンデンサの製造方法 |
JP2015002274A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | テイカ株式会社 | 電解コンデンサおよびその製造方法 |
JP2020072132A (ja) * | 2018-10-30 | 2020-05-07 | ニチコン株式会社 | 電解コンデンサの製造方法 |
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