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【発明の名称】 アルミニウム電解コンデンサおよびその製造方法
【発明者】 【氏名】中田 泰彦

【氏名】棚橋 正和

【氏名】井垣 恵美子

【氏名】嶋田 幹也
【要約】 【課題】信頼性が高いアルミニウム電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。

【解決手段】ケース１２と、ケース１２を封口するための封口体１１と、ケース１２内に封入されたセパレータ、陰極、陽極および電解液と、陽極に接続された陽極リード１７とを備えるアルミニウム電解コンデンサであって、陰極がアルミニウム箔を含み、ケース１２内に、電解液のｐＨを一定に保持する働きを有する固体化合物をさらに備える。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ケースと、前記ケースを封口するための封口体と、前記ケース内に封入されたセパレータ、陰極、陽極および電解液と、前記陰極および前記陽極にそれぞれ接続された２つのリードとを備えるアルミニウム電解コンデンサであって、前記陰極および前記陽極がアルミニウム箔を含み、前記リードがアルミニウムからなり、前記ケース内に、前記電解液のｐＨを一定に保持する働きを有する固体化合物をさらに備えることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項２】 前記陰極および陽極から選ばれる少なくとも１つの電極の表面にはピットが形成されており、前記固体化合物が前記ピット内に配置されている請求項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項３】 前記固体化合物が前記セパレータに付着している請求項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項４】 前記固体化合物が前記リードの表面に付着している請求項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項５】 前記封口体が前記固体化合物を含む請求項１に記載のアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項６】 前記固体化合物が金属を含む化合物であり、前記金属が陽イオンに変化する際の酸化電位ＥMと、アルミニウムがアルミニウムイオンに変化する際の酸化電位ＥAとがＥM≦ＥAの関係を満たす請求項１ないし５のいずれかに記載のアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項７】 前記固体化合物が、イットリウムの酸化物、イットリウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの水酸化物、スカンジウムの酸化物、スカンジウムの水酸化物、ランタンの酸化物、ランタンの水酸化物、プラセオジムの酸化物、プラセオジムの水酸化物、ネオジムの酸化物、ネオジムの水酸化物、プロメチウムの酸化物、プロメチウムの水酸化物、セリウムの酸化物、セリウムの水酸化物、ガドリニウムの酸化物、ガドリニウムの水酸化物、テルビウムの酸化物、テルビウムの水酸化物、ジスプロシウムの酸化物、ジスプロシウムの水酸化物、ホルミウムの酸化物、ホルミウムの水酸化物、エルビウムの酸化物、エルビウムの水酸化物、ツリウムの酸化物、ツリウムの水酸化物、ルテチウムの酸化物、ルテチウムの水酸化物、ベリリウムの酸化物、およびベリリウムの水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物を含む請求項１ないし５のいずれかに記載のアルミニウム電解コンデンサ。
【請求項８】 陰極および陽極を備えるアルミニウム電解コンデンサの製造方法であって、（ｉ）表面にピットが形成されたアルミニウム箔を、金属の硝酸塩の水溶液に浸漬する工程と、（ii）前記（ｉ）の工程ののちに、前記アルミニウム箔をアルカリ性水溶液に浸漬することによって前記金属の水酸化物を前記ピット内に形成し、これによって前記陰極および前記陽極から選ばれる少なくとも１つの電極を形成する工程とを含み、前記金属が陽イオンに変化する際の酸化電位ＥMと、アルミニウムがアルミニウムイオンに変化する際の酸化電位ＥAとがＥM≦ＥAの関係を満たすことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサの製造方法。
【請求項９】 前記金属が、イットリウム、アルミニウム、スカンジウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、セリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム、およびベリリウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含む請求項８に記載のアルミニウム電解コンデンサの製造方法。
【請求項１０】 前記アルカリ性水溶液のｐＨが、８〜１２の範囲内である請求項８または９に記載のアルミニウム電解コンデンサの製造方法。
【請求項１１】 陰極および陽極を備えるアルミニウム電解コンデンサの製造方法であって、（Ｉ）表面にピットが形成されたアルミニウム箔を、金属の硝酸塩の水溶液に浸漬する工程と、（II）前記（Ｉ）の工程ののちに、前記アルミニウム箔を熱処理することによって前記金属の酸化物を前記ピット内に形成し、これによって前記陰極および前記陽極から選ばれる少なくとも１つの電極を形成する工程とを含み、前記金属が陽イオンに変化する際の酸化電位ＥMと、アルミニウムがアルミニウムイオンに変化する際の酸化電位ＥAとがＥM≦ＥAの関係を満たすことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサの製造方法。
【請求項１２】 前記金属が、イットリウム、アルミニウム、スカンジウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、セリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム、およびベリリウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含む請求項１１に記載のアルミニウム電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム電解コンデンサを高温雰囲気下において無負荷で放置すると、容量が低下するとともに、ガスが発生して内圧が上昇し液漏れの原因となる。これは、アルミニウムからなる陰極箔の腐食によるものであり、電解液に水を添加した系ではより顕著になる。また、電圧負荷をかけて高温で放置した場合には、アルミニウムからなる陽極リードが電解エッチングされ、最後には断線に至る。
【０００３】このようなアルミニウムの腐食を防止する方法として、従来から、アルミニウムの表面をリン酸で処理して、リン酸アルミニウムの被膜を形成する方法が知られている（特開昭６２−１７１８５号公報参照）。この方法では、リン酸アルミニウムの被膜をあらかじめ形成しておくことによって、腐食反応（Ａｌ→Ａｌ3+＋３ｅ-）が起きることを防止する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのような処理をおこなっても腐食の防止が十分でない場合があった。特に、電解液の水分量を増やした場合には腐食が起こりやすくなるという問題があった。
【０００５】上記課題を解決するため、本発明は、信頼性が高いアルミニウム電解コンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明のアルミニウム電解コンデンサは、ケースと、前記ケースを封口するための封口体と、前記ケース内に封入されたセパレータ、陰極、陽極および電解液と、前記陰極および前記陽極にそれぞれ接続された２つのリードとを備えるアルミニウム電解コンデンサであって、前記陰極および前記陽極がアルミニウム箔を含み、前記リードがアルミニウムからなり、前記ケース内に、前記電解液のｐＨを一定に保持する働きを有する固体化合物をさらに備えることを特徴とする。この構成によれば、電解液のｐＨが小さくなりすぎることを防止できるため、信頼性が高いアルミニウム電解コンデンサが得られる。
【０００７】上記アルミニウム電解コンデンサでは、前記陰極および前記陽極から選ばれる少なくとも１つの電極の表面にはピットが形成されており、前記固体化合物が前記ピット内に配置されていてもよい。この構成によれば、電極の腐食を特に防止することができる。
【０００８】上記アルミニウム電解コンデンサでは、前記固体化合物が前記セパレータに付着していてもよい。この構成によれば、電極の腐食を特に防止することができる。
【０００９】上記アルミニウム電解コンデンサでは、前記固体化合物が前記リードの表面に付着していてもよい。この構成によれば、リードの腐食を特に防止することができる。
【００１０】上記アルミニウム電解コンデンサでは、前記固体化合物が金属を含む化合物であり、前記金属が陽イオンに変化する際の酸化電位ＥMと、アルミニウムがアルミニウムイオンに変化する際の酸化電位ＥAとがＥM≦ＥAの関係を満たすものでもよい。
【００１１】上記アルミニウム電解コンデンサでは、前記固体化合物が、イットリウムの酸化物、イットリウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの水酸化物、スカンジウムの酸化物、スカンジウムの水酸化物、ランタンの酸化物、ランタンの水酸化物、プラセオジムの酸化物、プラセオジムの水酸化物、ネオジムの酸化物、ネオジムの水酸化物、プロメチウムの酸化物、プロメチウムの水酸化物、セリウムの酸化物、セリウムの水酸化物、ガドリニウムの酸化物、ガドリニウムの水酸化物、テルビウムの酸化物、テルビウムの水酸化物、ジスプロシウムの酸化物、ジスプロシウムの水酸化物、ホルミウムの酸化物、ホルミウムの水酸化物、エルビウムの酸化物、エルビウムの水酸化物、ツリウムの酸化物、ツリウムの水酸化物、ルテチウムの酸化物、ルテチウムの水酸化物、ベリリウムの酸化物、およびベリリウムの水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物を含んでもよい。この構成によれば、信頼性が特に高いアルミニウム電解コンデンサが得られる。
【００１２】また、本発明の第１の製造方法は、陰極および陽極を備えるアルミニウム電解コンデンサの製造方法であって、（ｉ）表面にピットが形成されたアルミニウム箔を、金属の硝酸塩の水溶液に浸漬する工程と、（ii）前記（ｉ）の工程ののちに、前記アルミニウム箔をアルカリ性水溶液に浸漬することによって前記金属の水酸化物を前記ピット内に形成し、これによって前記陰極および前記陽極から選ばれる少なくとも１つの電極を形成する工程とを含み、前記金属が陽イオンに変化する際の酸化電位ＥMと、アルミニウムがアルミニウムイオンに変化する際の酸化電位ＥAとがＥM≦ＥAの関係を満たすことを特徴とする。この製造方法によれば、電極が腐食されにくく信頼性が高い電解コンデンサを製造できる。
【００１３】上記第１の製造方法では、前記金属が、イットリウム、アルミニウム、スカンジウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、セリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム、およびベリリウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含んでもよい。
【００１４】上記第１の製造方法では、前記アルカリ性水溶液のｐＨが、８〜１２の範囲内であってもよい。
【００１５】また、本発明の第２の製造方法は、陰極および陽極を備えるアルミニウム電解コンデンサの製造方法であって、（Ｉ）表面にピットが形成されたアルミニウム箔を、金属の硝酸塩の水溶液に浸漬する工程と、（II）前記（Ｉ）の工程ののちに、前記アルミニウム箔を熱処理することによって前記金属の酸化物を前記ピット内に形成し、これによって前記陰極および前記陽極から選ばれる少なくとも１つの電極を形成する工程とを含み、前記金属が陽イオンに変化する際の酸化電位ＥMと、アルミニウムがアルミニウムイオンに変化する際の酸化電位ＥAとがＥM≦ＥAの関係を満たすことを特徴とする。この製造方法によれば、電極が腐食されにくく信頼性が高い電解コンデンサを製造できる。
【００１６】上記第２の製造方法では、前記金属が、イットリウム、アルミニウム、スカンジウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、セリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム、およびベリリウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含んでもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は一例であり、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１８】（実施形態１）実施形態１では、本発明のアルミニウム電解コンデンサについて説明する。
【００１９】まず、アルミニウム電解コンデンサにおいて、電極の腐食およびリードの腐食が進行するメカニズムを説明する。
【００２０】電圧を印加せずにアルミニウム電解コンデンサを放置したときには、主に陰極が腐食する。この陰極の腐食は、以下に説明するように、電解液中の酸素濃度の偏りに基づく電池効果によって発生する。アルミニウム電解コンデンサのコンデンサ素子は、アルミニウム箔からなる陽極、アルミニウム箔からなる陰極、およびセパレータによって構成される。そして、陽極および陰極は、セパレータを挟んでコイル状に固く巻かれている。コイルの外周部分と中心部分とでは、電解液中の溶存酸素の濃度が異なっているために電位差が生じる。その結果、電池効果によってコイルの中心部分の電極（特に陰極）が腐食する。さらに、この腐食によって、コンデンサ素子の中心部では（Ａｌ3+＋Ｈ2Ｏ→Ａｌ(ＯＨ)2+＋Ｈ+）の反応が起こるため、電解液が酸性側にシフトし、腐食がますます加速する。このような電極の腐食を防止するためには、増えようとするＨ+を中和することが最も効果的である。
【００２１】また、アルミニウム電解コンデンサに電圧を印加したときには、主に陽極のリードが腐食しやすくなる。この陽極リードの腐食は、以下に説明するように、電解エッチングによって発生する。アルミニウム電解コンデンサでは、時間の経過とともに内部の電解液が蒸発によって減少していく。このとき、ケース内部の陽極リード表面に付着している電解液は、蒸発にともなって次第にバッファ性を失っていくため、陽極リードが腐食しやすくなる。そして、いったん腐食が生じると、腐食によって形成されたピット（ｐｉｔ）の内部ではＨ+が濃縮してますます腐食が加速する。この陽極リードの腐食に対しても、陰極箔の腐食の場合と同様に、増えようとするＨ+を中和することが効果的である。
【００２２】上記腐食を抑制できる実施形態１のアルミニウム電解コンデンサ１０について、断面図を図１に模式的に示す。
【００２３】図１を参照して、アルミニウム電解コンデンサ１０は、封口体１１で封口されたケース１２と、ケース１２内に封入されたコンデンサ素子１３と、電解液（図示せず）とを備える。コンデンサ素子１３の分解斜視図を図２に模式的に示す。コンデンサ素子１３は、セパレータ１４と、セパレータ１４を挟むように配置された陽極（陽極箔）１５および陰極（陰極箔）１６と、陽極１５に接続された陽極リード１７と陰極１６に接続された陰極リード１８とを備える。以下、陽極１５および陰極１６をまとめて電極箔という場合があり、陽極リード１７および陰極リード１８をあわせてリードと呼ぶ場合がある。セパレータ１４、陽極１５および陰極１６は巻回されてケース１２内に封入されている。電解液は主にセパレータに保持されている。
【００２４】封口体１１は、たとえば、ゴムや樹脂からなる。
【００２５】電解液には、たとえば、アルミニウム電解コンデンサに一般的に使用される電解液を用いることができ、たとえば、エチレングリコール系電解液を用いることができる。具体的には、水と、エチレングリコールと、アジピン酸アンモニウムなどの溶剤とを含む電解液を用いることができる。電解液は、必要に応じて腐食防止剤を含む。電解液の初期のｐＨは、たとえば、５〜７程度である。特に、電解液は、３０質量％〜６０質量％の水を含むことが好ましい。この構成によれば、等価直列抵抗（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ。以下、ＥＳＲという。）が特に低いアルミニウム電解コンデンサが得られる。
【００２６】セパレータ１４には、アルミニウム電解コンデンサに一般的に用いられている電解紙を用いることができ、たとえば、マニラ紙（Ｍａｎｉｌａ ｐａｐｅｒ）を用いることができる。
【００２７】また、陽極１５および陰極１６には、電解コンデンサに一般的に用いられているアルミニウム箔を用いることができる。また、陽極リード１７および陰極リード１８には、電解コンデンサに一般的に用いられているアルミニウムリードを用いることができる。
【００２８】アルミニウム電解コンデンサ１０は、ケース１２内に、電解液のｐＨを一定に保持するための固体化合物（以下、固体化合物Ａという場合がある）をさらに備える。すなわち、アルミニウム電解コンデンサ１０では、その構成部材である電極箔、セパレータ、リード、および封口体からなる群から選ばれる少なくとも１つの表面または内部に固体化合物Ａが配置されている。なお、電解液中に固体化合物Ａが分散されていてもよい。
【００２９】固体化合物Ａは、水溶液中（電解液中）に固体の状態で分散させたとき、水溶液のｐＨを一定に保つように働く機能を有する。すなわち、固体化合物Ａは緩衝剤（バッファ）として機能する。
【００３０】固体化合物Ａには、金属を含み、以下の３つの条件を満たす化合物を用いることができる。第１の条件として、電解液中である程度安定に存在する化合物であることが必要とされる。第２の条件として、金属状体から陽イオンに変化する際の酸化電位ＥMが、アルミニウムがアルミニウムイオンに変化する際の酸化電位ＥAと同等またはそれ以下の金属（以下、金属Ｍという場合がある）を含む化合物であることが必要とされる。すなわち、金属Ｍが陽イオンに変化する際の酸化電位ＥMと、ＥAとは、ＥM≦ＥA（好ましくは、ＥM＜ＥA）の関係を満たす。第３の条件として、電解液中でＨ+を中和する化合物であることが必要とされる。
【００３１】このような条件を満たす固体化合物Ａの具体例としては、たとえば、酸化イットリウムまたは水酸化イットリウムが挙げられる。酸化イットリウムは、電解液が酸性側にシフトしようとすると、それ自身はイットリウムイオンになって水溶液中に溶解し、ｐＨを一定に保つ働きをする（Ｙ2Ｏ3＋６Ｈ+→２Ｙ3+＋３Ｈ2Ｏ）。また、水酸化イットリウムについても同様の働きを有する（Ｙ（ＯＨ）3＋３Ｈ+→Ｙ3+＋３Ｈ2Ｏ）。アルミニウム電解コンデンサ１０では、固体化合物Ａのこのような性質を利用することによって、電解液のｐＨを一定に維持し、腐食を抑制することができる。
【００３２】固体化合物Ａには、上述した条件を満たす化合物であれば、酸化イットリウムや水酸化イットリウム以外の化合物を用いることができる。具体的には、固体化合物Ａは、イットリウムの酸化物、イットリウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、アルミニウムの水酸化物、スカンジウムの酸化物、スカンジウムの水酸化物、ランタンの酸化物、ランタンの水酸化物、プラセオジムの酸化物、プラセオジムの水酸化物、ネオジムの酸化物、ネオジムの水酸化物、プロメチウムの酸化物、プロメチウムの水酸化物、セリウムの酸化物、セリウムの水酸化物、ガドリニウムの酸化物、ガドリニウムの水酸化物、テルビウムの酸化物、テルビウムの水酸化物、ジスプロシウムの酸化物、ジスプロシウムの水酸化物、ホルミウムの酸化物、ホルミウムの水酸化物、エルビウムの酸化物、エルビウムの水酸化物、ツリウムの酸化物、ツリウムの水酸化物、ルテチウムの酸化物、ルテチウムの水酸化物、ベリリウムの酸化物、およびベリリウムの水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物を含むことが好ましい。すなわち、金属Ｍとしては、イットリウム、アルミニウム、スカンジウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、セリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム、およびベリリウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を用いることができる。また、上述した化合物と同様の性質を有する化合物であれば、他の化合物であっても固体化合物Ａとして使用できる。なお、上述した固体化合物の中でも、酸化物または水酸化物からイオンになって溶解するときの溶解速度が比較的大きいため、特に、酸化イットリウムまたは水酸化イットリウムが好ましい。
【００３３】以下に、陰極、セパレータ、リード、または封口体に固体化合物Ａが添加されている場合について、順次説明する。アルミニウム電解コンデンサ１０は、以下で説明する電極、セパレータ、リード、および封口体からなる群より選ばれる少なくとも１つの構成部材を含む。
【００３４】（陰極）陰極１６としては、表面にピット（ｐｉｔ）が形成されており、固体化合物Ａがピット内に配置されているアルミニウム箔を用いることが好ましい。このようなアルミニウム箔３１について、断面図を図３に模式的に示す。アルミニウム箔３１は、その表面３１ｓにピット３１ａが形成されている。ピット３１ａ内には、固体化合物Ａが配置されている。なお、陽極１５にも、陰極１６と同様のアルミニウム箔を用いてもよい。すなわち、陽極１５および陰極１６から選ばれる少なくとも１つの電極の表面にはピットが形成されており、固体化合物Ａがピット内に配置されていてもよい。
【００３５】以下に、固体化合物Ａが水酸化イットリウムの場合について、陰極箔の製造方法の一例を説明する。まず、エッチングによって表面にピットが形成されたアルミニウム箔を用意する。アルミニウム箔の表面のピットは、たとえば、電解エッチングまたは化学エッチングによって形成できる。
【００３６】次に、アルミニウム箔を硝酸イットリウムの水溶液に浸漬することによって、アルミニウム箔のピットに硝酸イットリウム水溶液を含ませる。その後、アルミニウム箔を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する処理を行って、ピット内に水酸化イットリウムを付着させる。このとき、水酸化ナトリウム水溶液のｐＨは８以上であればよいが、アルミニウムはアルカリ水溶液に溶解する性質を有するため、できるだけ中性に近いアルカリ水溶液で処理することが好ましい。具体的には、アルカリ水溶液のｐＨは、８〜１２の範囲内であることが好ましい。また、高温・長時間の処理もアルミニウム箔にダメージを与えるため、低温・短時間で処理を行うことが好ましい。
【００３７】次に、固体化合物Ａが酸化イットリウムである場合について説明する。この場合は、まず、アルミニウム箔を硝酸イットリウム水溶液に浸漬し、アルミニウム箔のピット内に硝酸イットリウム水溶液を含ませる。その後、アルミニウム箔を熱処理することによって硝酸イットリウムを熱分解し、ピット内に酸化イットリウムを付着させる。熱処理は、たとえば、大気中で５００℃、１０分間の条件で行うことができる。
【００３８】なお、固体化合物Ａがイットリウム以外の金属の水酸化物または酸化物である場合にも、同様の方法で固体化合物Ａを形成できる。
【００３９】（セパレータ）セパレータ１４としては、固体化合物Ａが表面に付着したセパレータを用いることが好ましい。このようなセパレータ４１について、断面図を図４に模式的に示す。セパレータ４１の表面４１ｓには、固体化合物Ａが付着している。
【００４０】以下、固体化合物Ａが表面に付着したセパレータは、固体化合物Ａ（たとえば酸化イットリウム）の粉末を直接セパレータに擦り込めばよい。セパレータには、アルミニウム電解コンデンサに一般的に用いられている電解紙を用いることができ、たとえばマニラ紙を用いることができる。
【００４１】固体化合物Ａ（たとえば酸化イットリウム）の粉末は、市販の粉末をそのままの状態で使用してもかまわないが、市販の粉末を乳鉢で粉砕し、粒径をより小さくして使用することが好ましい。粒径を小さくすることによって、セパレータへの付着性を向上でき、かつ固体化合物として機能する際にイオン化しやすくできる。具体的には、粉末の平均粒径が、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００４２】（リード）リード（特に、陽極リード１７）としては、表面に固体化合物Ａが付着したリードを用いることが好ましい。このようなリード５１について、断面図を図５に示す。リード５１は、棒状のアルミニウムからなり、電極箔が巻き付けられる部分５１ａと、封口体の貫通孔内に配置される部分５１ｂとを備える。そして、部分５１ｂの表面には、固体化合物Ａが付着している。
【００４３】固体化合物Ａとして水酸化イットリウムや酸化イットリウムを用いる場合には、上記陰極箔と同様の方法で固体化合物Ａが付着したリードを作製することができる。
【００４４】固体化合物Ａを付着させるリードには、アルミニウム電解コンデンサに一般的に使用されるアルミニウムリードを用いることができる。
【００４５】（封口体）封口体１１としては、固体化合物Ａを含む封口体を用いることが好ましい。具体的には、封口体１１が、固体化合物Ａが添加されているゴムまたは樹脂からなることが好ましい。このような封口体６１について、断面図を図６に模式的に示す。封口体６１は、円盤状の形状を有し、リードが挿入される２つの貫通孔６１ｈが形成されている。封口体６１の内部には、固体化合物Ａが添加されている。
【００４６】ゴムの材料には、たとえば、イソブチレンとイソプレンとジベニルベンゼンとの共重合体であるブチルゴムポリマーを用いることができる。なお、固体化合物Ａの粉末は、封口体の材料となるゴムを製造する段階で、他の材料と一緒に添加することができる。添加する固体化合物Ａの粉末は、平均粒径が１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００４７】アルミニウム電解コンデンサ１０は、電解液のｐＨを一定に保持する働きを有する固体化合物Ａを含む。このため、電極（特に陰極）の腐食による容量の低下を防止でき、また、無負荷放置時にガスが発生することを防止できる。したがって、アルミニウム電解コンデンサ１０によれば、信頼性が高いコンデンサが得られる。さらに、寿命が同等の条件で従来のアルミニウム電解コンデンサと比較した場合、アルミニウム電解コンデンサ１０では、水分量が多く電導度が高い電解液を用いることができるため、ＥＳＲをより低くすることができる。また、固体化合物Ａを添加したリードまたは封口体を用いることによって、リードの断線が生じにくいコンデンサが得られる。
【００４８】（実施形態２）実施形態２では、アルミニウム電解コンデンサを製造するための本発明の第１の製造方法について説明する。
【００４９】実施形態２の製造方法について、工程断面図を図７に示す。この製造方法では、まず、図７（ａ）に示すように、表面にピット（図３参照）が形成されたアルミニウム箔７１を、金属の硝酸塩の水溶液７２に浸漬する（工程（ｉ））。この工程によって、アルミニウム箔７１のピット内に水溶液７２が充填される。水溶液７２には、実施形態１で説明した金属Ｍの硝酸塩の水溶液を用いることができる。具体的には、イットリウム、アルミニウム、スカンジウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、セリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム、およびベリリウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含む硝酸塩の水溶液を用いることができる。水溶液７２中の硝酸塩の濃度は、たとえば、０．０５ｍｏｌ／Ｌ〜０．５ｍｏｌ／Ｌの範囲内である。
【００５０】その後、図７（ｂ）に示すように、アルミニウム箔７１をアルカリ性水溶液７３に浸漬することによって、金属Ｍの水酸化物をピット内に形成する（工程（ii））。このようにして、金属Ｍの水酸化物（化合物Ａ）がピット内に形成されたアルミニウム箔７１を得て、これを陰極および陽極から選ばれる少なくとも１つの電極として用いる。アルミニウム箔７１は、陰極として用いると特に効果が大きい。
【００５１】上記電極の形成方法以外は、通常の製造方法と同様の工程でアルミニウム電解コンデンサを製造する。具体的には、陽極リードおよび陰極リードに、それぞれ、陽極箔および陰極箔を接続する。そして、セパレータを挟んで陽極箔と陰極箔とをコイル状にまいてコンデンサ素子を形成し、セパレータに電解液を含浸させる。その後、コンデンサ素子をケース内に挿入し、封口体でケースを封口する。このようにして、アルミニウム電解コンデンサを製造できる。実施形態２の製造方法によれば、電極に固体化合物Ａが付着した本発明のアルミニウム電解コンデンサを製造できる。
【００５２】（実施形態３）実施形態３では、アルミニウム電解コンデンサを製造するための本発明の第２の製造方法について説明する。なお、実施形態２と同様の部分については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００５３】実施形態３の製造方法では、まず、図７（ａ）に示すように、表面にピット（図３参照）が形成されたアルミニウム箔７１を、金属の硝酸塩の水溶液７２に浸漬する（工程（Ｉ））。工程（Ｉ）は、実施形態２で説明した工程（ｉ）と同様である。この工程によって、アルミニウム箔７１のピット内に水溶液７２が充填される。水溶液７２には、実施形態１で説明した金属Ｍの硝酸塩の水溶液を用いることができる。具体的には、イットリウム、アルミニウム、スカンジウム、ランタン、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、セリウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、ルテチウム、およびベリリウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を含む硝酸塩の水溶液を用いることができる。水溶液７２中の硝酸塩の濃度は、たとえば、０．０５ｍｏｌ／Ｌ〜０．５ｍｏｌ／Ｌの範囲内である。
【００５４】その後、アルミニウム箔７１を水溶液７２から取り出して乾燥させる。そして、アルミニウム箔７１を熱処理することによって、金属Ｍの酸化物をピット内に形成する（工程（II））。この熱処理によって、金属Ｍの硝酸塩が熱分解し金属Ｍの酸化物となる。熱処理は、たとえば、５００℃で１０分間の条件で行うことができる。このようにして、金属Ｍの水酸化物（化合物Ａ）がピット内に形成されたアルミニウム箔７１を得て、これを陰極および陽極から選ばれる少なくとも１つの電極として用いる。アルミニウム箔７１は、陰極として用いると特に効果が大きい。
【００５５】上記電極の形成方法以外は、実施形態２で説明したように、アルミニウム電解コンデンサを製造する。実施形態３の製造方法によれば、電極に固体化合物Ａが付着した本発明のアルミニウム電解コンデンサを製造できる。
【００５６】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
【００５７】（実施例１）実施例１では、陰極箔の表面およびエッチングピットの空洞部に固体化合物Ａを付着させた一例について説明する。
【００５８】まず、濃度が１０質量％の硝酸イットリウム水溶液を用意した。また、陰極箔として、低圧電解コンデンサ用のアルミニウム箔を用意した。次に、硝酸イットリウム水溶液にアルミニウム箔を数秒間浸漬して硝酸イットリウムをアルミニウム箔に十分にしみ込ませた。次に、硝酸イットリウム水溶液からアルミニウム箔を引き上げて余分な液を除去した。次に、アルミニウム箔をアルカリ性の水溶液で処理した。具体的には、アルミニウム箔を水酸化ナトリウム水溶液（ｐＨ８）に１０秒間浸漬した。そして、浸漬後、アルミニウム箔を引き上げて余分な液を除去した。最後に、析出した水酸化イットリウムがアルミニウム箔から流れ落ちない程度にアルミニウム箔を純水で軽く水洗いし、乾燥させた。以上のような手順で水酸化イットリウムをアルミニウム箔の表面および内部のエッチングピット壁面に付着させ、陰極箔を形成した。
【００５９】このようにして形成した陰極箔を用いてアルミニウム電解コンデンサを作製した。なお、陰極箔以外の部分については通常の部材を用いた。
【００６０】（実施例２）実施例２では、セパレータに固体化合物Ａを付着させた一例について説明する。
【００６１】まず、酸化イットリウムの試薬（和光純薬工業株式会社製、純度：９９．９９％以上）を乳鉢で粉砕して微粒子状にした。また、セパレータとして、低圧電解コンデンサ用の電解紙であるマニラ紙を用意した。そして、微粒子状の酸化イットリウムの粉末を、目の細かいふるいを使ってセパレータの上に均一に分散させ、指で擦り込むようにして酸化イットリウム粉末をセパレータに付着させた。その後、残った余分な粉末を払い落とした。このようにして、酸化イットリウムの粉末が付着したセパレータを作製した。なお、本実施例では、セパレータ１ｃｍ2あたり、０．１ｍｇの酸化イットリウムを付着させた。このようにして作製したセパレータを用いて、アルミニウム電解コンデンサを作製した。なお、セパレータ以外の部分は、通常の部材を用いた。
【００６２】（比較例１）比較例１では、固体化合物Ａを付着させる処理を行っていない陰極箔およびセパレータを用いてアルミニウム電解コンデンサを作製した。なお、陰極箔およびセパレータ以外の部分については、実施例１および２のアルミニウム電解コンデンサと同様の構成とした。
【００６３】上記実施例１および２、ならびに比較例１のコンデンサについて、電圧を印加しない状態で高温で放置する試験を行った。試験は、８５℃で５０００時間放置することによって行った。
【００６４】その後、それぞれのコンデンサを分解し、陰極箔の腐食の様子、および陰極箔の容量変化を調べた。なお、陰極箔の腐食の様子は、放置試験前後において陰極箔を目視観察することによって評価した。また、陰極箔の容量変化は、容量維持率（％）＝｛（高温放置試験後の容量）／（高温放置試験前の容量）｝×１００の式で評価した。
【００６５】その結果、実施例１および２のコンデンサでは、陰極箔の外観に変化はなく、容量維持率は９５％であった。一方、比較例１のコンデンサでは、陰極箔の外観が黒色に変化し、容量維持率は６０％であった。このように、比較例１のコンデンサでは高温放置試験によって陰極箔の容量が大きく減少しているのに対し、実施例１および２のアルミニウム電解コンデンサでは陰極箔の容量がほとんど変化しなかった。
【００６６】（実施例３）実施例３では、陽極リードの表面に固体化合物Ａを付着させた一例について説明する。まず、陽極リードとして、低圧電解コンデンサ用のアルミニウムリードを用意した。この陽極リードを硝酸イットリウム水溶液に浸漬し、陽極リード表面にイットリウムイオンを付着させた。次に、この陽極リードをアルカリ水溶液で処理することによって、陽極リードの表面に水酸化イットリウムを付着させた。なお、水酸化イットリウムを付着させる手順や条件は、実施例１で説明したものと同様である。このようにして作製した陽極リードを用いて、アルミニウム電解コンデンサを作製した。なお、陽極リード以外の部分については、通常の部材を用いた。
【００６７】（実施例４）実施例４では、封口体に固体化合物Ａを添加した一例について説明する。実施例４では、封口体に用いるゴムを製造する段階で、酸化イットリウムを添加剤として加え、封口体を作製した。材料となるゴムには、イソブチレン、イソプレン、およびジビニルベンゼンの共重合体からなるブチルゴムポリマーを用いた。また、酸化イットリウムは、ゴム１ｇあたり１０ｍｇ添加した。このゴムからなる封口体を用いて、アルミニウム電解コンデンサを作製した。なお、封口体以外の部分については、通常の部材を用いた。
【００６８】（比較例２）比較例２では、固体化合物Ａを付着させる処理を施していない陽極リードおよび封口体を用いてアルミニウム電解コンデンサを作製した。なお、陽極リードおよび封口体以外の部分については、実施例３および４のアルミニウム電解コンデンサと同様の構成とした。
【００６９】上記実施例３および４、ならびに比較例２のアルミニウム電解コンデンサについて、電圧を印加しながら高温で放置する試験を行った。試験は、６．３Ｖの電圧を印加しながら８５℃において５０００時間放置することによって行った。
【００７０】放置試験ののち、それぞれのコンデンサを分解し、陽極リードの腐食の様子を調べた。なお、陽極リードの腐食の様子は、放置試験前後において陽極リードを目視観察することによって評価した。
【００７１】その結果、比較例２のコンデンサでは、高温放置試験後において、陽極リードの表面に多数の孔食ピットが観察された。これに対し、実施例３および４のアルミニウム電解コンデンサでは、孔食の痕跡がほとんど観察されなかった。
【００７２】以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアルミニウム電解コンデンサによれば、信頼性が高いアルミニウム電解コンデンサが得られる。また、本発明の第１および第２の製造方法によれば、信頼性が高いアルミニウム電解コンデンサを製造できる。
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【代理人】 【識別番号】１０００９５５５５
【弁理士】
【氏名又は名称】池内 寛幸 （外５名）
【公開番号】 特開２００２−５７０７７（Ｐ２００２−５７０７７Ａ）
【公開日】 平成１４年２月２２日（２００２．２．２２）
【出願番号】 特願２００１−１５７５７０（Ｐ２００１−１５７５７０）