DE102006006306A1

DE102006006306A1 - Festelektrolyt-Kondensator und Verfahren zu dessen Herstellung

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Publication number: DE102006006306A1
Application number: DE102006006306A
Authority: DE
Original assignee: Saga Sanyo Industry Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Saga Sanyo Industry Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2006-08-31
Also published as: JP5328870B2; CN1822266A; KR20060091247A; TW200629314A; KR101140012B1; JP2012044212A; TWI282567B; US7233485B2; US20060179625A1; CN1822266B

Abstract

Ein Festelektrolytkondensator hat: ein Kondensatorelement, bestehend aus einer Anode aus einem Ventilmetall, die auf einer Oberfläche einen Oxidfilm ausgebildet hat; einer Kathode, die mit einem Ventilmetall versehen ist, und einem Separator, der zwischen der Anode und der Kathode vorgesehen ist, wobei die Anode und die Kathode und der Separator zusammen aufgewickelt sind; zwischen der Anode und der Kathode ein Festelektrolyt angeordnet ist; an der Anode eine Anodenleiterfahne befestigt ist, die auf einer Oberfläche einen Oxidfilm ausgebildet hat, und an der Kathode eine Kathodenleiterfahne befestigt ist. Der Oxidfilm der Anodenleiterfahne hat einen Teil, dessen Dicke gleich oder größer als 75%, jedoch kleiner als 100%, der Dicke des Oxidfilms der Anode ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Festelektrolytkondensator mit einem Kondensatorelement mit einer Anode, in welcher auf einer Oberfläche eines Ventilmetalls ein Oxidfilm ausgebildet ist, einer Kathode, die mit einem Ventilmetall versehen ist, und einem Separator, der zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist, wobei die Anode und die Kathode und der Separator zusammen aufgewickelt sind, wobei zwischen der Anode und der Kathode ein Festelektrolyt angeordnet ist, an der Anode eine Anodenleiterfahne befestigt ist, die auf einer Oberfläche einen Oxidfilm ausgebildet hat und an der Kathode eine Kathodenleiterfahne befestigt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Festelektrolytkondensators.

Elektrolytkondensatoren, die die Verwendung von Ventilmetallen wie beispielsweise Tantal und Aluminium verwenden, werden in breitem Umfang verwendet, da sie mit kleiner Baugröße eine große Kapazität erzielen können. Unter den Elektrolytkondensatoren haben Festelektrolytkondensatoren, die leitfähige Polymere, wie beispielsweise Polypyrrole, Polythiophene und Polyaniline oder TCNQ-Komplexsalze als ihre Elektrolyte verwenden, an Aufmerksamkeit gewonnen.

Ein Festelektrolytkondensator der vorstehenden Bauart wird auf die folgende Weise hergestellt (siehe ungeprüfte, veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 6-310381).

Zunächst werden eine Anodenleiterfahne, die einem Ausbildungsprozess unterzogen worden ist und eine Kathodenleiterfahne an einer Anode, die aus einer Aluminiumfolie besteht und einem Ätzvorgang und einem Ausbildungsprozess unterzogen worden ist, bzw. an einer Kathode befestigt. Danach werden die Anode und die Kathode mit einem dazwischen angeordneten Separatorpapier in einer zylindrischen Form aufgewickelt, um ein Kondensatorelement zu bilden. Ferner wird an dem Kondensatorelement eine Schneidkantenausbildung und eine Wärmebehandlung durchgeführt. Als nächstes wird das Kondensatorelement in eine Lösung eingetaucht, die ein oxidierendes Agens und Monomer enthält und danach wird eine thermische Polymerisation bewirkt, wodurch zwischen der Anode und der Kathode des Kondensatorelementes eine leitfähige Polymerschicht (eine Festelektrolytschicht) ausgebildet wird. Darauf folgend wird das Kondensatorelement in einem Aluminiumgehäuse aufgenommen und befestigt, dann wird das Aluminiumgehäuse abgedichtet und weiterhin wird ein Vergütungsvorgang durchgeführt. Zum Schluss wird eine Basisplatte eingesetzt, um mit der gewundenen Oberfläche des Kondensators in Kontakt zu gelangen und die Anschlussleitungen des Kondensators werden durch Pressen bearbeitet und gebogen, um die Elektrodenanschlüsse zu bilden, so dass der Festelektrolytkondensator fertig gestellt ist.

Auf dem Markt sind die Nachfragen nach Produkten mit hoher Überschlagspannung dieser Festelektrolytkondensatoren eskaliert. Die Festelektrolytkondensatoren haben jedoch ein Problem, dass sie gegenüber Leckagestrom (LC) ein geringeres Selbstheilungsvermögen als Elektrolytkondensatoren vom Flüssigelektrolyttyp haben. Um zu ermöglichen, dass solche Festelektrolytkondensatoren eine höhere Überschlagspannung haben, ist es notwendig, dass die Überschlagspannung des dielektrischen Oxidfilms der Anodenfolie hoch ist (anders ausgedrückt, die Ausbildungsspannung für die Anodenfolie muss hoch sein). Darüber hinaus müssen beim Herstellungsvorgang die Kanten der Anodenfolie noch mal aus dem gleichen Grund einem Ausbildungsvorgang unterzogen werden. Es jedoch anzumerken, dass die Ausbildung der Kanten ein typischer Vorgang für Festelektrolytkondensato ren ist und kein Vorgang ist, der insbesondere dafür ausgeführt wird, um die Überschlagspannung zu erhöhen.

Normalerweise wird die Schneidkantenausbildung, die während des Herstellungsvorgangs ausgeführt wird, mit der gleichen Ausbildungsspannung wie die Ausbildungsspannung für die Anodenfolie durchgeführt. Wenn jedoch die Ausbildungsspannung für die Schneidkantenausbildung 200 V (insbesondere über 230 V) übersteigt, wird die Schneidkantenausbildung unstabil, wenn eine herkömmliche Anodenleiterfahne (Ausbildungsspannung ungefähr 160 V) verwendet wird, wodurch an vielen Orten in dem geschweißten Teil der Anodenleiterfahne Korrosion erzeugt wird. Als Ergebnis werden die LC-Charakteristika des Festelektrolytkondensators unstabil.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um solche Probleme wie vorstehend beschrieben zu lösen und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Festelektrolytkondensator und ein Verfahren zur Herstellung des Kondensators zu schaffen, bei dem es möglich ist, die LC-Charakteristika zu stabilisieren, indem die Schneidkantenausbildung stabilisiert wird, und die Korrosion eines geschweißten Teils der Anodenleiterfahne behindert wird.

Um die vorstehenden und weitere Aufgaben zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung einen Festelektrolytkondensator mit: einem Kondensatorelement bestehend aus einer Anode, die aus einem Ventilmetall besteht, das auf seiner Oberfläche einen Oxidfilm ausgebildet hat, einer Kathode, die mit einem Ventilmetall versehen ist und einem Separator, der zwischen der Anode und der Kathode vorgesehen ist, wobei die Anode und die Kathode und der Separator aufgewickelt werden; einem zwischen der Anode und der Kathode angeordneten Festelektrolyt; einer an der Anode befestigten Anodenleiterfahne, die auf einer Oberfläche einen Oxidfilm ausgebildet hat; und einer an der Kathode befestigten Kathodenleiterfahne; wobei der Oxidfilm der Anodenleiterfahne einen Teil hat, dessen Dicke gleich oder größer als 75 %, jedoch kleiner als 100 % der Dicke des Oxidfilms auf der Anode ist.

Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass eine Ursache der Instabilität der Schneidkantenausbildung und der Korrosion des geschweißten Teils der Anodenleiterfahne ist, dass die Ausbildungsspannung der Anodenleiterfahne mit Bezug auf die Ausbildungsspannung für die Schneidkantenausbildung zu niedrig ist. Normalerweise ist die Ausbildungsspannung für eine Anodenleiterfahne, die für einen Festelektrolytkondensator verwendet wird, 160 V, so dass, wenn bei der Schneidkantenausbildung eine Spannung über 200 V angelegt wird (insbesondere über 230 V), die Anodenleiterfahne selbst der Ausbildung stark unterzogen wird, was bewirkt, dass die Schneidkantenausbildung instabil wird und gleichzeitig fließt ein großer Strom durch die Anodenleiterfahne, weil diese der Ausbildung unterliegt, was das Korrodieren des geschweißten Teils der Anodenleiterfahne verursacht.

Angesichts dieses Problems wird die Anodenleiterfahne bei einer Spannung ausgebildet, die bei 75 % oder darüber der Ausbildungsspannung für die Anodenausbildung liegt, anders gesagt, der Prozentsatz des Oxidfilms der Anodenleiterfahne mit Bezug auf die Dicke des Oxidfilms der Anode wird gesteuert, damit er 75 % oder größer ist, um die Schneidkantenausbildung zu stabilisieren (um zu bewirken, dass der Festelektrolytkondensator eine erhöhte Überschlagspannung hat). Dies lässt eine Stabilisierung der Schneidkantenausbildung zu und verhindert gleichzeitig, dass ein großer Strom durch die Anodenleiterfahne fließt, verhindert die Korrosion des geschweißten Teils der Anodenleiterfahne selbst wenn die Ausbildungsspannung bei der Schneidkantenausbildung (die im Wesentlichen auf die gleiche Spannung wie die Ausbildungsspannung für die Anode gesetzt ist) hoch ist.

In dem vorstehenden Festelektrolytkondensator kann der Festelektrolyt ein leitfähiges Polymer auf Polythiophenbasis, ein leitfähiges Polymer auf Polypyrrolbasis, ein leitfähiges Polymer auf Polyanilinbasis oder ein TCNQ-Komplexsalz sein.

Das leitfähige Polymer auf Polythiophenbasis, das leitfähige Polymer auf Polypyrrolbasis, das leitfähige Polymer auf Polyanilinbasis und das TCNQ-Komplexsalz sind lediglich als illustrierende Beispiele für den Festelektrolyt gegeben und dienen nicht zur Begrenzung der vorliegenden Erfindung.

In diesem Festelektrolytkondensator kann der Festelektrolyt ein leitfähiges Polymer auf Polythiophenbasis sein.

Bei dem vorstehenden Festelektrolytkondensator kann die Dicke des Oxidfilms der Anode 3,5 × 10^–7 m oder dicker sein und die Dicke des Oxidfilms der Anodenleiterfahne kann 2,8 × 10^–7 m oder dicker sein.

In diesem Festelektrolytkondensator kann ein Teil des Oxidfilms der Anodenleiterfahne im Wesentlichen die gleiche Dicke wie die Dicke des Oxidfilms der Anode haben.

Da die Anodenleiterfahne, die einer Ausbildung unterzogen worden ist, einen Teil hat, der mit einer Ausbildungslösung in Berührung gelangt, wenn darauf folgend die Schneidkantenausbildung durchgeführt wird, ist dieser Teil noch einmal bei der Schneidkantenausbildung einer Ausbildung unterzogen. Daraus folgend erhält dieser Teil im Wesentlichen die gleiche Dicke wie die Dicke des Oxidfilms der Anode. Selbst wenn ein Teil der Anodenleiterfahne noch einmal bei der Schneidkantenausbildung der Ausbildung unterzogen wird, wird ungeachtet dessen kein Problem auftreten, da der Unterschied zwischen der Ausbildungsspannung bei der Schneidkantenausbildung und der Ausbildungsspannung, wenn die Anodenleiterfahne der Ausbildung unterzogen wird, klein ist.

Bei diesem Festelektrolytkondensator kann die Nennspannung 50 V oder höher sein.

Die Erfindung ist insbesondere für Kondensatoren mit hohen Überschlagspannungen mit einer Nennspannung von 50 V oder darüber geeignet.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators mit den Schritten: Durchführen eines Ausbildungsvorgangs zum Ausbilden eines Oxidfilms auf einer Oberfläche eines Ventilmetalls, um eine Anode herzustellen und um einen Oxidfilm auf einer Oberfläche einer Anodenleiterfahne auszubilden; Befestigen einer Anodenleiterfahne an der Anode bzw. einer Kathodenleiterfahne an einer Kathode, die mit einem Ventilmetall versehen ist; Aufwickeln der Anode, der Kathode und eines Separators, der zwischen der Anode und der Kathode vorgesehen ist, um ein Kondensatorelement herzustellen; Durchführen einer Schneidkantenausbildung des Kondensatorelements; und Imprägnieren des Kondensatorelementes mit einem Festelektrolyt, wobei in dem Schritt Durchführen eines Ausbildungsprozesses der Prozentsatz der Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anodenleiterfahne mit Bezug auf die Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anode auf 75 % oder darüber gesteuert wird.

Es ist bekannt, dass die Dicke der Dicke des Oxidfilms proportional zur Ausbildungsspannung ist. Daher kann dieser Elektrolytkondensator leicht durch das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellt werden.

Vorzugsweise ist der Prozentsatz der Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anodenleiterfahne mit Bezug auf die Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anode kleiner als 100 %. Der Grund besteht darin, dass wenn der Prozentsatz der Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anodenleiterfahne mit Bezug auf die Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anode 100 % oder darüber wird, die Ausbildungsvorgangsleistung so groß ist, dass die Dicke des Oxidfilms in der Anodenfolie ebenfalls größer wird.

In dem Schritt Imprägnieren mit einem Festelektrolyt bei dem vorstehenden Verfahren kann das Kondensatorelement mit dem Festelektrolyt imprägniert werden, indem der Kondensator mit einem Monomer imprägniert wird und danach eine thermische Polymerisation bewirkt wird.

Bei dem vorstehenden Verfahren kann die Nennspannung 50 V oder darüber sein.

Die Erfindung ist insbesondere für Kondensatoren mit hoher Überschlagspannung mit einer Nennspannung von 50 V oder darüber geeignet.

Bei dem vorstehenden Verfahren kann die Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anode 300 V oder höher sein und die Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anodenleiterfahne kann 225 V oder höher sein.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass eine vorteilhafte Wirkung erzielt wird, dass die LC-Charakteristika des Festelektrolytkondensators stabilisiert werden können, indem die Schneidkantenausbildung stabilisiert wird und die Korrosion des geschweißten Teils der Anodenleiterfahne verhindert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Kondensatorelements, das für einen Festelektrolytkondensator gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
2 ist eine Ansicht im Schnitt zur Veranschaulichung des Festelektrolytkondensators gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung; und
3 ist eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Kathodenleiterfahne des Festelektrolytkondensators gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Kondensatorelement veranschaulicht, das für einen Festelektrolytkondensator gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und 2 ist eine Ansicht im Schnitt zur Veranschaulichung des Festelektrolytkondensators gemäß einem Bespiel der vorliegenden Erfindung.
Wie in der 2 dargestellt, ist ein Kondensatorelement 1 in einem Aluminiumgehäuse 9 angeordnet und eine Gummiabdichtung 10 ist an der Oberseite des Kondensatorelements 1 eingesetzt. Das Aluminiumgehäuse 9 wird durch seitliches reduzieren seiner Öffnung und einbördeln derselben abgedichtet und an der Oberseite des abgedichteten Teils wird eine Kunststoffbasisplatte 10 eingesetzt. Oberhalb der Basisplatte 11 sind Elektrodenanschlüsse 12, die durch die später beschriebene Pressbearbeitung und das Biegen des Kathodenleiterdrahtes 8 und des Anodenleiterdrahtes 7 gebildet sind, welche mit der Kathode 2 bzw. der Anode 3 elektrisch verbunden sind.
Das Kondensatorelement 1 hat wie in der 1 dargestellt, eine Anode 3, bei der auf einer Oberfläche einer Aluminiumfolie mit rauen Oberflächen ein Oxidfilm ausgebildet ist, eine Kathode 2 bestehend aus einer Aluminiumfolie mit rauen Oberflächen und einem Papierseparator 4, der zwischen Anode 2 und Kathode 3 vorgesehen ist. Die Anode 2, die Kathode 3 und der Separator 4 werden zusammen zu einer Rollenform aufgewickelt, um ein zylindrisches Kondensatorelement 1 zu bilden, und an einem Kantenteil des Kondensatorelements 1 ist ein um dieses herumgewickeltes Befestigungsband 5 befestig. Zwischen der Anode 2 und der Kathode 3 ist eine leitfähige Polymerschicht auf Polythiophenbasis ausgebildet.
In der 1 bezeichnet die Bezugsziffer 6 eine Anodenleiterfahne und die Bezugsziffer 7 bezeichnet einen Anodenleiterdraht. Im Einzelnen haben sie eine solche Struktur, dass wie in 3 dargestellt, der Anodenleiterdraht 7 an die Anodenleiterfahne 6, die aus Aluminium besteht und aus einem Ansatzteil 61, einem Rippenteil 62 und einem flachen Teil 63 besteht, angeschweißt ist. In der 3 bezeichnet die Bezugsziffer 70 einen geschweißten Teil. In der 1 bezeichnet die Bezugsziffer 14 eine Kathodenleiterfahne und die Bezugsziffer 8 bezeichnet einen Kathodenleiterdraht. Deren spezifische Strukturen sind ähnlich wie die der in der 3 gezeigten Anodenleiterfahne 6 und dem Anodenleiterdraht 7. Die Kathodenleiterfahne 7 wird jedoch anders als die Anodenleiterfahne 6 einem Ausbildungsvorgang unterzogen.
Ein Festelektrolytkondensator mit dieser Konfiguration wird auf die folgende Art und Weise hergestellt.
Zunächst wird eine blattförmige Aluminiumfolie, die aus einer Aluminiumfolie ausgeschnitten worden ist, einem Ätzvorgang unterzogen. Der Ätzvorgang wird durchgeführt, um die Oberflächen der Aluminiumfolie aufzurauen und dadurch die Oberfläche zu vergrößern, so dass die Kapazität erhöht werden kann. Als nächstes wird die Aluminiumfolie in eine Ausbildungslösung eingetaucht und an diese wird eine Spannung von 250 V angelegt (d.h. die Ausbildungsspannung ist auf 250 V gesetzt), wodurch das Aluminium oxidiert wird und ein Aluminiumoxidfilm (geformter Film) ausgebildet wird. Auf diese Weise ist die Anode 3 hergestellt. Bekannte Beispiele der Ausbildungslösung umfassen Lösungen von Phosphaten, Boraten und Adipaten, aber es ist auch möglich Lösungen anderer Säurechloride zu verwenden.
Die Dicke des Aluminiumoxidfilms beträgt 14 × 10^–10 m pro 1 V Ausbildungsspannung (angelegte Spannung) und ist proportional zur Ausbildungsspannung und daher wird die Dicke des Aluminiumoxidfilms, der auf der Anode 3 ausgebildet wird, durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt: 250 × 14 × 10–10 m = 3,5 × 10–7 m Gleichung (1)
Parallel zu dem vorstehend beschriebenen Vorgang der Herstellung der Anode wird auch für die Anodenleiterfahne 6 ein Aluminiumoxidfilm (ausgebildeter Film) so ausgebildet, indem an die Anodenleiterfahne 6 (durch Unterziehen der Aluminiumanodenleiterfahne 6 einem Ausbildungsprozess) unter den untenstehend angegebenen Bedingungen eine Spannung angelegt wird. Anzumerken ist, dass in diesem Fall die angelegte Spannung 200 V ist, und daher die Dicke des Aluminiumoxidfilms, welcher auf der Anodenleiterfahne 6 ausgebildet wird, durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt wird. 200 × 14 × 10–10 m = 2,8 × 10–7 m Gleichung (2)
Dennoch wird, da ein Teil 64 der Anodenleiterfahne 6 (der Teil, der in der 3 links von der Zwei-Punkt-Strich-Linie liegt) bei der später beschriebenen Schneidkantenausbildung mit einer Ausbildungslösung in Berührung gelangt, der Teil 64 wieder bei der Schneidkan tenausbildung ausgebildet, die mit der gleichen Spannung (250 V) wie der Ausbildungsspannung für die Anode 3 durchgeführt wird. Daraus folgt, dass die Dicke des Aluminiumoxidfilms an dem Teil 64 der Anodenleiterfahne 6 mit der Dicke des Aluminiumoxidfilms, der auf der Anode 3 ausgebildet wird, zu 3,5 × 10^–7 m wird.
Als nächstes wird die Anodenleiterfahne 6 an der Anode 3 durch Plansenken befestigt und gleichzeitig wird die Kathodenleiterfahne 14 an der Kathode 2, die aus Aluminiumfolie besteht, befestigt.
Danach werden die Anode 3 und die Kathode 2 zusammen zu einer Rollenform mit dem Separator 4 aus einem Isolator dazwischen aufgewickelt und die Endkante wird durch das Band 5 gesichert, wodurch der Kondensator 1 hergestellt ist. Da die Anode 3 wie vorstehend beschrieben durch Ausschneiden aus einer Aluminiumfolie hergestellt ist, ist an der Schneidkantenfläche der Anode 3 kein Aluminiumoxidfilm (dielektrischer Oxidfilm) ausgebildet. Aus diesem Grund wird die Schneidkantenausbildung für das Kondensatorelement 1 mit einer angelegten Spannung 250 V (die gleiche Spannung wie die Ausbildungsspannung für die Anode 3) durchgeführt, so dass auch an der Schneidkantenfläche der Anode ein Aluminiumoxidfilm ausgebildet wird. Danach wurde das Kondensatorelement 1 bei 280°C wärmebehandelt, um die Eigenschaften des Aluminiumoxidfilms zu stabilisieren.
Als nächstes wird das Kondensatorelement 1 in eine Butylalkohofllösung, die 3,4-ethylendioxidthiophen als Monomer und eisenhaltiges p-Toluensulfonat als oxidierende Agenslösung enthält, getaucht und danach wird eine thermische Polymerisation durchgeführt, um zwischen der Anode 2 und der Kathode 3 eine leitfähige Polymerschicht auszubilden, wodurch das Kondensatorelement 1 fertig gestellt ist.
Danach wird das auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Kondensatorelement 1 wie in der 2 dargestellt, in einem Aluminiumgehäuse 9 aufgenommen und es wird in das Aluminiumgehäuse 9 an der Oberseite des Kondensatorelementes 1 eine Gummidichtung 10 eingesetzt und befestigt. Danach wurde das Aluminiumgehäuse 9 durch seitliches Verringern der Öffnung und Bördeln derselben abgedichtet. Zum Schluss wurde nach Ausführung eines Vergütungsprozesses die Basisplatte 11 bestehend aus einem Kunststoffmaterial auf die gebördelte Oberfläche des Kondensators gesetzt und die Elektrodenanschlüsse 12 sind durch Pressbearbeitung und Biegen von Leiterdrähten 7 und 8 des Kondensators gebildet, wodurch ein Festelektrolytkondensator hergestellt ist.
Der so hergestellte Festelektrolytkondensator hat eine Nennspannung von 50 V und die Außenabmessungen des Aluminiumgehäuses 9 betragen 10,0 mm im Durchmesser und 8,0 mm in der Höhe.
BEISPIELE
Beispiel 1
Es wurde ein Festelektrolytkondensator gemäß der vorstehend beschriebenen Art hergestellt.
Der so hergestellte Festelektrolytkondensator wird im Folgenden als ein Kondensator A1 gemäß der Erfindung bezeichnet.
Beispiel 2
Es wurde ein Festelektrolytkondensator auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme, dass die angelegten Spannungen bei den Ausbildungsvorgängen für die Anode 3 (der Begriff "Anode 3" soll hierbei die Schneidkanten der Anode umfassen und dies gilt in gleicher Weise für das unten stehende Beispiel 3 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 3) und die Anodenleiterfahne 6 wurde an 400 V bzw. 300 V gesetzt.
Der so hergestellte Festelektrolytkondensator wird im Folgenden als Kondensator A2 gemäß der Erfindung bezeichnet.
Die Dicke des Aluminiumoxidfilms, der auf der Anode 3 ausgebildet ist, wird durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt und die Dicke des auf der Anodenleiterfahne 6 ausgebildeten Aluminiumoxidfilms durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt. 400 × 14 × 10–10 m = 5,6 × 10–7 m Gleichung (3) 300 × 14 × 10–10 m = 4,2 × 10–7 m Gleichung (4)
Beispiel 3
Es wurde ein Festelektrolytkondensator auf die gleiche Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dass die in den Ausbildungsvorgängen für die Anode 3 und die Anodenleiterfahne 6 angelegten Spannungen auf 450 V bzw. 400 V gesetzt wurden.
Der so hergestellte Festelektrolytkondensator wird im Folgenden als Kondensator A3 gemäß der Erfindung bezeichnet.
Die Dicke des auf der Anode 3 ausgebildeten Aluminiumoxidfilms ist durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt und die Dicke des auf der Anodenleiterfahne 6 ausgebildeten Aluminiumoxidfilms ist durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt. 450 × 14 × 10–10 m = 6,3 × 10–7 m Gleichung (5) 400 × 14 × 10–10 m = 5,6 × 10–7 m Gleichung (6)
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 ein Festelektrolytkondensator hergestellt, mit Ausnahme dass die bei den Ausbildungsvorgängen für die Anode 3 und die Anodenleiterfahne 6 angelegten Spannungen auf 250 V bzw. 160 V gesetzt waren.
Der so hergestellte Festelektrolytkondensator wird im Folgenden als Vergleichskondensator X1 bezeichnet.
Die Dicke des auf der Anode 3 ausgebildeten Aluminiumoxidfilms wird durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt und die Dicke des auf der Anodenleiterfahne 6 ausgebildeten Aluminiumoxidfilms wird durch die folgende Gleichung (8) ausgedrückt. 250 × 14 × 10–10 m = 3,5 × 10–7 m Gleichung (7) 160 × 14 × 10–10 m = 2,24 × 10–7 m Gleichung (8)
Vergleichsbeispiel 2
Es wurde auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 ein Festelektrolytkondensator hergestellt, mit Ausnahme dass die bei den Ausbildungsvorgängen für die Anode 3 und die Anodenleiterfahne 6 angelegten Spannungen auf 400 V bzw. 200 V gesetzt waren.
Der so hergestellte Festelektrolytkondensator wird im Folgenden als Vergleichskondensator X2 bezeichnet.
Die Dicke des auf der Anode 3 ausgebildeten Aluminiumoxidfilms ist durch die folgende Gleichung (9) ausgedrückt und die Dicke des auf der Anodenleiterfahne 6 ausgebildeten Aluminiumoxidfilms ist durch die folgende Gleichung (10) ausgedrückt. 400 × 14 × 10–10 m = 5,6 × 10–7 m Gleichung (9) 200 × 14 × 10–10 m = 2,8 × 10–7 m Gleichung (10)
Vergleichsbeispiel 3
Es wurde auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel 1 ein Festelektrolytkondensator hergestellt, mit Ausnahme dass die bei den Ausbildungsvorgängen für die Anode 3 und die Anodenleiterfahne 6 angelegten Spannungen auf 450 V bzw. 300 V gesetzt waren.
Der so hergestellte Festelektrolytkondensator wird im Folgenden als Vergleichskondensator X3 bezeichnet.
Die Dicke des auf der Anode 3 ausgebildeten Aluminiumoxidfilms ist durch die folgende Gleichung (11) ausgedrückt und die Dicke des auf der Anodenleiterfahne 6 ausgebildeten Aluminiumoxidfilms ist durch die folgende Gleichung (12) ausgedrückt. 450 × 14 × 10–10 m = 6,3 × 10–7 m Gleichung (11) 300 × 14 × 10–10 m = 4,2 × 10–7 m Gleichung (12)
Versuch 1
Es wurden bei den Kondensatoren A1 bis A3 und den Vergleichskondensatoren X1 bis X3 die Prozentsätze des Auftretens von Korrosion beim Schneidkantenausbildungsvorgang untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt. Die Anzahl der Proben betrugt für jeden der Kondensatoren A1 bis A3 und der Vergleichskondensatoren X1 bis X3 20.
TABELLE 1
Die in der Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse zeigen klar, dass bei den Kondensatoren A1 bis A3 keine Korrosion beobachtet wurde, während viele Proben der Vergleichskondensatoren X1 bis X3 beobachtet wurden, die an Korrosion litten. Demgemäß ist gezeigt, dass der Prozentsatz der Filmdicke des Aluminiumoxidfilms der Anodenleiterfahne mit Bezug auf die Filmdicke des Aluminiumoxidfilms der Anode (der Prozentsatz der Ausbildungsspannung für die Anodenleiterfahne bezogen auf die Ausbildungsspannung für die Anode) so gesteuert werden sollte, dass er 75 % oder darüber beträgt.
Versuch 2
Bei den Kondensatoren A1 bis A3 und den Vergleichskondensatoren X1 bis X3 wurden die anfänglichen LC-Charakteristika untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt.
Anzumerken ist, dass für jeden der Kondensatoren A1 bis A3 und der Vergleichskondensatoren X1 bis X3 die Anzahl der Proben 20 betrug und die Werte, welche in der Tabelle 2 aufgeführt sind, Mittelwert der Proben sind.
TABELLE 2
Die in der Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse zeigen klar, dass die Kondensatoren A1 bis A3 gemäß der Erfindung im Vergleich zu denen der Vergleichskondensatoren X1 bis X3 merklich verbesserte anfängliche LC-Charakteristika zeigen. Demgemäß ist anzugeben, dass der Prozentsatz der Filmdicke des Aluminiumoxidfilms der Anodenleiterfahne mit Bezug auf die Filmdicke des Aluminiumoxidfilms der Anode (der Prozentsatz der Ausbildungsspannung für die Anodenleiterfahne bezogen auf die Ausbildungsspanung für die Anode) so gesteuert werden sollte, dass er 75 % oder darüber liegt.
Variationen

(1) Obwohl bei den vorstehenden Ausführungsformen geätzte Aluminiumfolie als das Ausgangsmaterial für die Elektroden verwendet worden ist, ist es selbstverständlich möglich eine ebene (nicht geätzte) Aluminiumfolie zu verwenden.
(2) Obwohl als Festelektrolyt ein leitfähiges Polymer auf Polythiophenbasis verwendet wurde, dient dies nur zur veranschaulichenden Zwecken und es ist selbstverständlich möglich ein leitfähiges Polymer auf Polypyrrolbasis, ein leitfähiges Polymer auf Polyanilinbasis und ein TCNQ-Komplexsalz zu verwenden.
(3) Der Ausbildungsvorgang für die Anodenleiterfahne kann entweder vor oder nach der Herstellung der Anodenleiterfahne durchgeführt werden. Anders ausgedrückt, die Anodenleiterfahne wird durch Stanzen aus einem Metallblech aus Aluminium und dergleichen gebildet und der Ausbildungsvorgang kann entweder vor oder nach dem Ausstanzen durchgeführt werden. Obwohl in den vorstehenden Ausführungsformen der Ausbildungsvorgang nur für die Anodenleiterfahne durchgeführt worden ist, ist es zusätzlich selbstverständlich möglich, für die Kathodenleiterfahne einen Ausbildungsvorgang durchzuführen. Wenn die Kathodenleiterfahne, die einem Ausbildungsvorgang unterzogen worden ist, verwendet wird, können beide Leiterfahnen auf die gleiche Weise hergestellt sein und daher kann die Produktivität verbessert werden.
(4) Das Ventilmetall ist nicht wie vorstehend angegeben auf Aluminium begrenzt, sondern kann Tantal, Niob und dergleichen sein.
(5) Obwohl es nicht notwendig ist, bei dem Ausbildungsvorgang für die Anode und die Schneidkante der Anode die gleiche Spannung zu verwenden, ist es wünschenswert, dass beide Ausbildungsvorgänge mit der gleichen Spannung durchgeführt werden, um die Schneidkantenausbildung zu stabilisieren und die Korrosion des geschweißten Teils der Anodenleiterfahne zu verhindern.

Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise bei oberflächenmontierten Elektronikkomponenten von gedruckten Leiterplatten für Elektronikvorrichtungen, wie beispielsweise Mobiltelefone, Notebook-Computer und PDAs, angewandt werden.
Zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung wurden nur gewählte Ausführungsformen gewählt. Für den Fachmann ist jedoch aus der vorstehenden Offenbarung klar zu ersehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne das vom Umfang der Erfindung wie in den anhängenden Patentansprüchen definiert, abgewichen wird. Weiterhin dient die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Veranschaulichung und nicht zur Begrenzung der Erfindung, wie sie in den anhängenden Patentansprüchen und deren Äquivalenten definiert ist.

Claims

Festelektrolytkondensator, der mit einem Kondensatorelement ausgerüstet ist, bestehend aus: einer Anode aus einem Ventilmetall mit einem auf einer Oberfläche desselben ausgebildeten Oxidfilm; einer Kathode, die mit einem Ventilmetall versehen ist; und einem Separator, der zwischen der Anode und der Kathode vorgesehen ist, wobei die Anode und die Kathode und der Separator aufgewickelt sind, wobei: zwischen der Anode und der Kathode ein Festelektrolyt angeordnet ist; an der Anode eine Anodenleiterfahne befestigt ist, auf deren einer Oberfläche ein Oxidfilm ausgebildet ist; und an der Kathode eine Kathodenleiterfahne befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidfilm der Anodenleiterfahne einen Teil hat, dessen Dicke gleich oder größer als 75 % jedoch kleiner als 100 % der Dicke des Oxidfilms der Anode ist.
Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, wobei der Festelektrolyt ein auf Polythiophen basierendes leitfähiges Polymer, ein auf Polypyrrol basierendes leitfähiges Polymer, ein auf Polyanilin basierendes Polymer oder ein TCNQ-Komplexsalz ist.
Festelektrolytkondensator nach Anspruch 2, wobei der Festelektrolyt ein auf Polythiophen basierendes leitfähiges Polymer ist.
Festelektrolytkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dicke des Oxidfilms der Anode 3,5 × 10^–7 m oder größer ist und der Oxidfilm der Anodenleiterfahne einen Teil hat, dessen Dicke 2,8 × 10^–7 m oder größer, jedoch kleiner als 3,5 × 10^–7 m ist.
Festelektrolytkondensator nach Anspruch 4, wobei ein Teil des Oxidfilms der Anodenleiterfahne im Wesentlichen die gleiche Dicke wie die Dicke des Oxidfilms der Anode hat.
Festelektrolytkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nennspannung 50 V oder höher ist.
Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators mit den Schritten: Durchführen eines Ausbildungsvorgangs zum Ausbilden eines Oxidfilms auf einer Oberfläche eines Ventilmetalls zur Herstellung einer Anode und zum Ausbilden eines Oxidfilms auf einer Oberfläche einer Anodenleiterfahne; Befestigen der Anodenleiterfahne an der Anode bzw. der Kathodenleiterfahne an der Kathode, die mit einem Ventilmetall versehen ist; Aufwickeln der Anode, der Kathode und eines Separators, der zwischen Anode und Kathode vorgesehen ist, um ein Kondensatorelement herzustellen; Durchführen einer Schneidkantenausbildung des Kondensatorelements; und Imprägnieren des Kondensatorelements mit einem Festelektrolyt, dadurch gekennzeichnet, dass: im Schritt Durchführen eines Ausbildungsvorgangs der Prozentsatz einer Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anodenleiterfahne mit Bezug auf die Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anode so gesteuert ist, dass diese 75 % oder höher beträgt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei in dem Schritt Imprägnieren mit dem Festelektrolyt das Kondensatorelement mit dem Festelektrolyt imprägniert wird, indem der Kondensator mit einem Monomer imprägniert wird und danach eine thermische Polymerisation bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Nennspannung 50 V oder höher beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anode 300 V oder höher ist und die Ausbildungsspannung beim Herstellen der Anodenleiterfahne 225 V oder höher ist.