專利名稱：電解電容器的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種電解電容器的制造方法，特別涉及一種隔離件使用合成纖維的電解電容器的制造方法。
背景技術：
近年來，伴隨著電子設備的數字化及高頻化，要求小型、大容量且在高頻區域中阻抗也低的電解電容器。作為對應于上述要求的電解電容器，開發了卷繞型電解電容器。卷繞型電解電容器具有在經由隔離件卷繞的陽極箔和陰極箔的間隙浸含有液體或固體的電解質的構成。通過這樣的卷繞型的構成，可以實現小型且大容量的電解電容器。為了提高該電解電容器的性能，進行了各種各樣的研究。例如，在日本特開 2001-284179號公報中公開了一種電解電容器的制造方法，其是為了防止回流時的膨脹以及特性劣化，對使用由維尼綸纖維構成的隔離件的電容器元件，在切口化成工序之后在 175 300°C下進行熱處理的方法。另外，在日本特開2009-71324號公報中公開了一種電解電容器的制造方法，其是為了降低電解電容器的等效串聯電阻(ESR)，對備有由纖維素纖維、丙烯酸纖維及粘合劑構成的隔離件的電容器元件，在切口化成工序后在200°C以上進行熱處理的方法。但是，在上述的電解電容器的制造方法中存在有以下問題，即由于切口化成工序后的熱處理，電解電容器的靜電容量、ESR、漏電流(LC)等電特性及可靠性降低。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種具有高的電特性及可靠性的電解電容器的制造方法。本發明的電解電容器的制造方法包括以下工序將在被粗面化的表面上形成有電介質被膜的陽極箔、陰極箔以及含有合成纖維和水溶性粘合劑的隔離件卷繞而形成電容器元件的工序；將電容器元件浸漬在以水為主溶劑的化成液中進行再化成的工序；對再化成處理后的電容器元件在60°C以上且小于100°C的溫度下進行第1熱處理的工序；對第1熱處理后的電容器元件在150°C以上且小于合成纖維的熔點的溫度下進行第2熱處理的工序。根據本發明，可以提供一種具有高的靜電容量及可靠性的電解電容器的制造方法。
圖1是概略地表示本實施方式中涉及的卷繞型電解電容器的構造的剖面圖；圖2是用于說明本實施方式中涉及的電容器元件的構成的圖。
具體實施例方式作為電解電容器的電特性及可靠性降低的原因之一，在切口化成工序中從隔離件溶出的成分的一部分，有時在熱處理工序中熔敷在電介質被膜上，本發明人等著眼于這一點進行了潛心研究，結果發現，通過階段性地進行熱處理工序，可以制造具有高的靜電容量及可靠性的電解電容器。以下，參照圖對基于上述見解的本發明的實施方式詳細地進行說明。需要說明的是，在以下所示的實施方式中，對相同或對應的部分附加相同的符號，不重復其說明。《形成電容器元件的工序》首先，依照公知的化成處理方法，在實施了蝕刻等粗面化處理后的陽極箔21的表面形成電介質被膜。例如，可以將陽極箔21浸漬在己二酸銨溶液等公知的化成液中，通過熱處理或外加電壓而在陽極箔21的表面形成電介質被膜。作為陽極箔21，可以使用鋁、鉭、 鈮、鈦等閥金屬。另外，實施了蝕刻等粗面化處理的陽極箔21在表面有無數的細孔，有非常大的表面積。而且，經由隔離件23卷繞形成有電介質被膜的陽極箔21和陰極箔22，用止卷帶 24止住從而制作電容器元件10。這里，在陽極箔21及陰極箔22上經由引線片15A、15B分別連接有作為端子的引線14A、14B。作為隔離件23，可以使用含有合成纖維和粘合劑的無紡布。作為合成纖維，優選熔點或分解溫度為150°C以上的合成纖維，特別優選含有維尼綸纖維、尼龍纖維、丙烯酸纖維、 聚酯纖維及芳綸纖維中的至少1種以上。其中，芳綸纖維的耐熱性高，因此特別優選。作為粘合劑，水溶性的粘合劑容易浸入到再化成處理時的隔離件，因此優選。其中，優選聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺，特別是PVA可以降低電解電容器的ESR，因此優選。粘合劑過少時，隔離件23的抗拉強度低，卷繞電容器元件變得困難，因此隔離件 23中的粘合劑的含量優選5重量％以上，粘合劑過多時，在下述再化成工序中溶出的粘合劑堵塞陽極箔的細孔，靜電容量有可能降低，因此隔離件23中的粘合劑的含量優選40重量％以下。《再化成工序》接下來，對卷繞形成的電容器元件10進行再化成處理。一般地，對于陽極箔21而言，對大張的金屬箔進行化成處理，之后使用按期望的大小裁斷的金屬箔，因此在作為陽極箔21的切斷面的切口上不會形成電介質被膜。另外，如上所述形成的電容器元件10，由于卷繞時的應力等有時會損傷電介質被膜。為了在陽極箔21的切口處形成電介質被膜，且為了修復電解質被膜的損傷部分等，進行再化成處理。再化成處理可以將電容器元件10浸漬在化成液中，對電容器元件10的陽極箔21 外加電壓而進行。化成液可以使用含有己二酸、磷酸等公知的化成促進劑、主溶劑為水的溶液(水溶液)。化成促進劑的濃度優選為0. 1 10重量％，化成液的溫度優選在15 35°C 下進行。再化成處理需要的時間優選為30 180分鐘。從化成液中撈出的電容器元件10也可以使用純水等洗滌水進行洗滌。《第1熱處理工序》通過對再化成工序后的電容器元件10進行第1熱處理，蒸發掉殘留在電容器元件 10中的水分。所謂殘留在電容器元件10中的水分，是指在再化成處理中使用的化成液或洗滌液中含有的水分。第1熱處理優選在比作為化成液及洗滌液的溶劑的水的沸點100°C低的溫度下進行。由于在殘留于電容器元件10中的水分中，含有隔離件23的合成纖維或粘合劑等溶出出的溶出成分，因此，在100°c以上進行熱處理的情況下，由于水分的急劇蒸發引起的擴散作用，溶出成分浸入陽極箔21的細孔的深部。浸入的溶出成分受熱而熔敷在電介質被膜的表面上，其結果是，電解電容器的靜電容量降低。本發明通過在小于100°C的溫度下進行第1熱處理，可以減緩殘留在電容器元件 10中的水分的蒸發速度。由此，可以抑制溶出成分向陽極箔21的細孔的深部的浸入，可以防止溶出成分熔敷在電介質被膜上，其結果，可以抑制電解電容器的靜電容量的降低。另外，在隔離件23中所含有的粘合劑量多的情況下，特別是在20%以上的情況下，由于溶出成分變多，顯著地引起靜電容量的降低，但通過進行本工序，可以更有效地抑制靜電容量的降低。另外，為了可靠地除去水分，第1熱處理優選在60°C以上進行。為了可靠地除去水分，第1熱處理需要的時間優選為10分鐘以上，從制造效率的觀點考慮，優選為60分鐘以下。《第2熱處理工序》接著，在比第1熱處理工序更高的溫度下對第1熱處理后的電容器元件10進行第 2熱處理。通過進行本工序，利用陽極箔21及陰極箔22的退火(anneal)效應，電解電容器的可靠性提高。為了充分地帶來陽極箔21及陰極箔22的退火效應，第2熱處理優選在150°C以上進行。第2熱處理溫度過高的情況下，由于隔離件所含有的合成纖維發生熔解或熱分解，電解電容器的ESR或LC等電特性惡化，因此，優選在比隔離件所含有的合成纖維的熔點或分解溫度更低的溫度下進行。另外，為了陽極箔21及陰極箔22的退火效應，第2熱處理需要的時間優選為10 分鐘以上，且從制造效率的觀點考慮，優選為180分鐘以下。《電解質浸含工序》接著，使電解質浸含于第2熱處理后的電容器元件10，在電解質中可以使用包含 Y 丁內酯等電解液、包含二氧化錳、TCNQ錯合物、導電性高分子等的固體電解質。作為導電性高分子可以使用，聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃或聚苯胺、或上述物質的衍生物等高分子。在本發明中，由于耐熱性、熱穩定性的理由，特別優選使用導電性高分子。另外，聚噻吩或其衍生物的導電性高，因此優選含有聚噻吩或其衍生物的高分子，特別優選含有聚乙撐二氧噻吩 (PEDOT)的高分子。另外，作為向電容器元件10浸含導電性高分子的方法，可以使用化學聚合、電解聚合等公知的方法。《密封工序》將通過上述工序制作成的電容器元件10收納于有底容器11中，通過在電容器元件10的上面配置以引線14A、14B貫通的方式形成的密封部件12，使其密封于有底容器11 內。然后，對有底容器11的開口端附近進行橫向擠壓、卷曲(curl)加工，在加工后的卷曲部分配置座板13，由此制作圖1所示的電解電容器100。例
<實施例1>首先，將通過蝕刻處理將表面粗面化后的鋁箔，浸漬在含有己二酸銨溶液的化成液中并外加電壓，從而在鋁箔的表面形成電介質被膜。然后，裁斷該形成有電介質被膜的鋁箔，制作形成有電介質被膜的陽極箔21。之后，在陽極箔21及由鋁箔構成的陰極箔22上， 經由引線片15A、15B，分別連接作為端子的引線14A、14B。需要說明的是，在引線14A、14B中使用包銅鋼線。然后，經由含有90重量％的維尼綸纖維和10重量％的聚乙烯醇(PVA)的隔離件23卷繞陽極箔21和陰極箔22，用止卷帶24停止卷繞，制作電容器元件10。接下來，將電容器元件10浸漬在包含2. 0重量％的己二酸銨水溶液的25°C的化成液中，通過外加8V電壓60分鐘進行再化成處理。 然后，在85°C、30分鐘的條件下對從化成液中撈出的電容器元件10，進行第1熱處理后，在220°C、60分鐘的條件下進行第2熱處理。然后，制備按重量比為1 3混合作為單體的3，4-乙撐二氧噻吩(EDOT)和作為氧化劑的對甲苯磺酸鐵丁醇溶液而成的聚合液。然后，將電容器元件10浸漬在聚合液中， 撈出后，在250°C下加熱，在電容器元件10的內部形成含有聚乙撐二氧噻吩的導電性高分子。然后，將電容器元件10收納于作為有底容器11的鋁容器中，在被收納的電容器元件10的上面以引線14A、14B貫通的方式配置作為密封部件12的橡膠部件。之后，對有底容器11的開口端附近進行橫向擠壓、卷曲加工，在加工后的卷曲部分配置作為座板13的塑料板。最后，在進行引線14A、14B的擠壓加工及折曲加工后進行熟化，制作出圖1所示的電解電容器。<實施例2>隔離件使用含有90重量％的尼龍纖維和10重量％的PVA的隔離件23，除此之外， 通過與實施例1同樣的方法制作電解電容器。<實施例3>隔離件使用含有90重量％的丙烯酸纖維和10重量％的PVA的隔離件23，除此之外，通過與實施例1同樣的方法制作電解電容器。<實施例4>隔離件使用含有90重量％的芳綸纖維和10重量％的PVA的隔離件23，除此之外， 通過與實施例1同樣的方法制作電解電容器。<實施例5>使第1熱處理溫度為120°C，除此之外，通過與實施例1同樣的方法制作電解電容器。<實施例6>使第2熱處理溫度為145°C，除此之外，通過與實施例1同樣的方法制作電解電容器。<實施例7>使第2熱處理溫度為280°C，除此之外，通過與實施例1同樣的方法制作電解電容器。<實施例8>
使第2熱處理溫度為280°C，除此之外，通過與實施例4同樣的方法制作電解電容器。<實施例9>使PVA的含量為40%，除此之外，通過與實施例4同樣的方法制作電解電容器。< 實施例 10>使PVA的含量為50%，除此之外，通過與實施例4同樣的方法制作電解電容器。<比較例1>不進行第1熱處理，在220°C下進行第2熱處理，除此之外，通過與實施例1同樣的方法制作電解電容器。<比較例2>不進行第1熱處理，在85°C下進行第2熱處理，除此之外，通過與實施例1同樣的方法制作電解電容器。<比較例3>不進行第1熱處理，在220°C下進行第2熱處理，除此之外，通過與實施例2同樣的方法制作電解電容器。<比較例4>不進行第1熱處理，在220°C下進行第2熱處理，除此之外，通過與實施例3同樣的方法制作電解電容器。<比較例5>不進行第1熱處理，在220°C下進行第2熱處理，除此之外，通過與實施例4同樣的方法制作電解電容器。<比較例6>使PVA的含量為40%，除此之外，通過與比較例5同樣的方法制作電解電容器。為了容易地對比以上的實施例1 10及比較例1 6，將在各實施例及比較例中使用的各隔離件和各熱處理條件匯總在表1中。[表 1]
權利要求
1.一種電解電容器的制造方法，其包括以下工序將在被粗面化的表面上形成有電介質被膜的陽極箔、陰極箔以及含有合成纖維和水溶性粘合劑的隔離件卷繞而形成電容器元件的工序；將所述電容器元件浸漬在以水為主溶劑的化成液中進行再化成的工序；對所述再化成處理后的電容器元件在60°C以上且小于100°C的溫度下進行第1熱處理的工序；對所述第1熱處理后的電容器元件在150°C以上且小于所述合成纖維的熔點的溫度下進行第 2熱處理的工序。
2.如權利要求1所述的電解電容器的制造方法，其特征在于，所述合成纖維含有維尼綸纖維、錦綸纖維、丙烯酸纖維、聚酯纖維及芳綸纖維中的1種以上。
3.如權利要求1所述的電解電容器的制造方法，其特征在于，所述隔離件含有5 40 重量％的所述水溶性粘合劑。
4.如權利要求1所述的電解電容器的制造方法，其特征在于，所述水溶性粘合劑為聚乙烯醇或聚丙烯酰胺。
5.如權利要求1所述的電解電容器的制造方法，其特征在于，在所述第2熱處理工序之后，具有使含導電性高分子的電解質浸含于所述電容器元件的工序。
全文摘要
本發明的電解電容器的制造方法包含以下工序將在被粗面化的表面上形成有電介質被膜的陽極箔、陰極箔以及含有合成纖維和水溶性粘合劑的隔離件卷繞而形成電容器元件的工序；將電容器元件浸漬在以水為主溶劑的化成液中進行再化成的工序；對再化成處理后的電容器元件在60℃以上且小于100℃的溫度下進行第1熱處理的工序；對第1熱處理后的電容器元件在150℃以上且小于合成纖維的熔點的溫度下進行第2熱處理的工序。
文檔編號H01G9/02GK102222567SQ20111007840
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月24日 優先權日2010年3月26日
發明者古川剛士, 小柳健太郎 申請人:三洋電機株式會社, 佐賀三洋工業株式會社