固体电解电容器及其制造方法技术

本发明专利技术提供能够防止由无铅回流焊等导致耐电压特性劣化的高耐电压的固体电解电容器及其制造方法。使将阳极电极箔与阴极电极箔隔着隔膜卷绕而得到的电容器元件含浸包含导电性聚合物的粒子或粉末和溶剂的分散体从而形成由导电性聚合物构成的固体电解质层，并且使离子传导性物填充于形成了该固体电解质层的电容器元件内的空隙部而制成固体电解电容器，该离子传导性物质包含混合溶剂和溶质，该混合溶剂包含乙二醇及γ-丁内酯，该溶质选自有机酸、无机酸以及有机酸与无机酸的复合化合物中的至少一种的铵盐、季铵盐、季化脒盐以及胺盐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解电容器及其制造方法
本专利技术涉及固体电解电容器及其制造方法，尤其涉及耐电压特性良好的固体电解电容器及其制造方法。
技术介绍
利用了钽或者铝等这样的具有阀作用的金属的电解电容器通过将作为阳极侧对电极的阀作用金属设定为烧结体或者蚀刻箔等的形状来将电介质面扩大化，从而能够以小型获得大容量，因此通常被广泛使用。尤其，在电解质中使用了固体电解质的固体电解电容器不仅小型、大容量、低等效串联电阻，而且还具备易于芯片化、适于表面安装等特质，因此对电子设备的小型化、高功能化、低成本化是不可欠缺的。对于这种固体电解电容器而言，作为小型、大容量用途，通常具有如下而成的构造：将由铝等阀作用金属构成的阳极箔与阴极箔隔着隔膜卷绕而形成电容器元件，使该电容器元件含浸驱动用电解液，在铝等金属制壳体、合成树脂制的壳体中收纳电容器元件并进行密闭。此外，作为阳极材料，使用以铝为代表的钽、铌、钛等，在阴极材料中使用与阳极材料同种的金属。另外，作为在固体电解电容器中使用的固体电解质，已知有二氧化锰、7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(TCNQ)配合物，近年来，存在着眼于反应速度缓和且与阳极电极的氧化皮膜层之间的密合性优异的聚亚乙基二氧噻吩(以下记为PEDOT)等导电性聚合物的技术(专利文献1)。在这样的卷绕型的电容器元件中形成由PEDOT等导电性聚合物构成的固体电解质层的类型的固体电解电容器可如下那样制造。首先，将由铝等阀作用金属构成的阳极箔的表面以盐化物水溶液中的电化学蚀刻处理进行粗化，从而形成大量的蚀刻坑，然后在硼酸铵等的水溶液中施加电压而形成作为电介质的氧化皮膜层(化成)。与阳极箔同样地，阴极箔也由铝等阀作用金属构成，但是仅对其表面实施蚀刻处理。将这样操作而形成了在表面形成有氧化皮膜层的阳极箔和仅形成有蚀刻坑的阴极箔隔着隔膜卷绕而形成电容器元件。接下来，对实施了修复化成的电容器元件，分别喷出3,4-亚乙基二氧噻吩(以下记为EDOT)等聚合性单体和氧化剂溶液，或者浸渍在两者的混合液中，从而促进在电容器元件内的聚合反应，生成由PEDOT等导电性聚合物构成的固体电解质层。然后，将该电容器元件收纳于有底筒状的外包装壳体来制造固体电解电容器。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平2-15611号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，近年来，上述那样的固体电解电容器开始被用于车载用、一般电源电路用，导致要求其具有25V、63V左右的高耐电压。为了用于这样的用途，迫切期望满足高温下的热稳定性、低温下的充放电性能、更低的ESR化等要求项目的固体电解电容器。另外，近年来，考虑到环境问题，开始使用高熔点的无铅焊料，焊料回流焊温度从200～220℃进一步高温化至230～270℃。在进行处于这样的高温下的焊料回流焊的情况下，耐电压会降低，这据认为是由于电解质层的热劣化或结晶化。此外，这样的问题不仅在使用了EDOT作为聚合性单体的情况下会产生，而且在使用了其他噻吩衍生物、吡咯、苯胺等的情况下也会产生。本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于：提供能够防止由无铅回流焊等导致耐电压特性劣化的高耐电压的固体电解电容器及其制造方法。进而，本专利技术的目的在于：提供在确保低温下的充放电性能的同时降低ESR、在高温下长寿命的固体电解电容器及其制造方法。用于解决课题的手段本专利技术的专利技术者们为了解决上述问题，反复进行了各种研究，结果达成了下述结论。通常，在形成了导电性聚合物之后的电容器元件内，除了导电性聚合物以外，还存在未参与聚合反应的单体、氧化剂及其他的反应残余物。而且，据认为由于这些除了导电性聚合物以外的物质的耐电压比导电性聚合物的耐电压低，因此这些物质使得固体电解电容器的耐电压降低。所以，本专利技术的专利技术者们为了通过含浸包含导电性聚合物的粒子或粉末和溶剂的分散体而形成由导电性聚合物构成的固体电解质层从而使得这样的反应残余物本身不会混入，并且防止由无铅回流焊导致耐电压特性劣化，反复进行了研究，结果完成了本专利技术。即，本专利技术的固体电解电容器的特征在于，使将阳极电极箔与阴极电极箔隔着隔膜卷绕而得到的电容器元件含浸包含导电性聚合物的粒子或粉末和溶剂的分散体从而形成由导电性聚合物构成的固体电解质层，并且使离子传导性物质填充于形成了所述固体电解质层的电容器元件内的空隙部，所述离子传导性物质包含混合溶剂和溶质，所述混合溶剂包含乙二醇及γ-丁内酯，所述溶质选自有机酸、无机酸以及有机酸与无机酸的复合化合物中的至少一种的铵盐、季铵盐、季化脒盐以及胺盐。另外，用于制造上述那样的固体电解电容器的方法也是本专利技术的一个方面。专利技术效果根据本专利技术，能够防止由无铅回流焊等导致耐电压特性劣化。另外，根据本专利技术，能够提供在具有高耐电压特性、确保低温下的充放电性能的同时低ESR且在高温下也长寿命的固体电解电容器。具体实施方式以下，公开用于制造本专利技术的固体电解电容器的代表性的制造顺序，对本专利技术进行更详细的说明。(固体电解电容器的制造方法)本专利技术的固体电解电容器的制造方法的一个例子如下所述。即，将在表面形成有氧化皮膜层的阳极箔与阴极箔隔着隔膜卷绕，从而形成电容器元件，对该电容器元件实施修复化成(第1工序)。接下来，使该电容器元件含浸于包含导电性聚合物的粒子或粉末和溶剂的分散体而形成由导电性聚合物构成的固体电解质层(第2工序)。然后，将该电容器元件浸渍于规定的离子传导性物质，从而将该离子传导性物质填充于电容器元件内的空隙部(第3工序)。接下来，将该电容器元件插入外包装壳体，在开口端部安装封口橡胶，并通过敛缝加工进行密封，然后进行老化，形成固体电解电容器(第4工序)。(第1工序中的修复化成的化成液)作为修复化成的化成液，可以使用磷酸二氢铵、磷酸氢二铵等磷酸系的化成液、硼酸铵等硼酸系的化成液、已二酸铵等已二酸系的化成液，其中，优选使用磷酸二氢铵。另外，浸渍时间优选为5～120分钟。(第2工序中的导电性高分子化合物分散体)导电性高分子化合物分散体优选为将PEDOT的粉末与由聚苯乙烯磺酸构成的掺杂剂的固体成分混合而得到的分散体。另外，导电性高分子化合物分散体的溶剂只要是溶解导电性高分子化合物的粒子或粉末的溶剂就行，主要使用水。其中，根据需要也可以使用乙二醇作为分散体的溶剂。发现了：当使用乙二醇作为分散体的溶剂时，在产品的电气特性之中，尤其能够降低ESR。此外，为了提高导电性高分子化合物分散体的含浸性、导电率，也可以在导电性高分子化合物分散体中添加各种添加剂，或者通过添加阳离子来进行中和。(向导电性高分子化合物分散体的含浸)将电容器元件含浸于导电性高分子化合物分散体的时间根据电容器元件大小而确定，优选φ5×3L左右的电容器元件为5秒以上，φ9×5L左右的电容器元件为10秒以上，最低需要含浸5秒。此外，即使长时间含浸也在特性上无害处。另外，在这样含浸后，适合在减压状态下保持。其理由据认为是由于挥发性溶剂的残留量变少。此外，导电性高分子化合物分散体的含浸以及干燥可以根据需要进行多次。(第3工序中的离子传导性物质)在电容器元件内形成由导电性聚合物构成的固体电解质层后，作为在电容器元件内填充的离子传导性物质，可以使用在通常的状态下离子解离了的(具有解离常数)的电解质溶液(电解电容器用电解液)。作为能够在电解质溶液中使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体电解电容器，其特征在于，使将阳极电极箔与阴极电极箔隔着隔膜卷绕而得到的电容器元件含浸包含导电性聚合物的粒子或粉末和溶剂的分散体从而形成由导电性聚合物构成的固体电解质层，并且使离子传导性物质填充于形成了所述固体电解质层的电容器元件内的空隙部，所述离子传导性物质包含混合溶剂和溶质，所述混合溶剂包含乙二醇及γ‑丁内酯，所述溶质选自有机酸、无机酸以及有机酸与无机酸的复合化合物中的至少一种的铵盐、季铵盐、季化脒盐以及胺盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.31 JP 2012-1696291.一种固体电解电容器，其特征在于，使将阳极电极箔与阴极电极箔隔着隔膜卷绕而得到的电容器元件含浸包含导电性聚合物的粒子或粉末和溶剂的分散体从而形成由导电性聚合物构成的固体电解质层，并且使离子传导性物质填充于形成了所述固体电解质层的电容器元件内的空隙部，所述离子传导性物质包含混合溶剂和溶质，所述混合溶剂包含乙二醇及γ-丁内酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：小关良弥，黑田宏一，川上淳一，坂仓正郎，
申请(专利权)人：日本贵弥功株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP