DE69115770T2

DE69115770T2 - Festelektrolytkondensator mit organischem Halbleiter und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69115770T2
Application number: DE69115770T
Authority: DE
Inventors: Kenji Kakuma; Katsunori Mizutomi; Shinichi Niwa
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: EP0464605A2; US5117333A; KR920001574A; EP0464605A3; EP0464605B1; KR100199321B1; DE69115770D1; JPH0750663B2; JPH04297012A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Festelektrolytkondensator mit einem organischen Halbleiterelektrolyt und ein Verfahren zur Herstellung desselben, und insbesondere betrifft sie einen Festelektrolytkondensator mit einem organischen Halbleiter, der 7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethan (im nachfolgenden als TCNQ-Komplexsalz bezeichnet) als Elektrolyten hat, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Beschreibung des Standes der Technik

In der japanischen Patentveröffentlichungs-Gazette Nr. 62-52939 (1987) ist die Anwendung eines organischen Halbleiters, insbesondere eines TCNQ-Komplexsalzes bei einem Festelektrolyt für einen Festelektrolytkondensator offenbart. Fig. 3 zeigt in einer Schnittansicht einen derartigen herkömmlichen Festelektrolytkondensator. Bezugnehmend auf die Fig. 3 ist ein organisches Halbleiterpulver 26, das aus TCNQ-Komplexsalz hergestellt ist, in einem Gehäuse 25 aus einem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Aluminium, unter einem geeigneten Druck enthalten. Das organische Halbleiterpulver 26 wird bei einer Temperatur von 250 bis 300º0 geschmolzen und flüssig gemacht, und ein vorher erhitztes Kondensatorelement 21 wird in das flüssig gemachte TCNQ-Komplexsalz getaucht, um mit dem TCNQ-Komplexsalz imprägniert zu werden. Dann werden das Kondensatorelement 21 und das Gehäuse 25 beide abgeschreckt. Danach wird ein unnachgiebiges, wärmehärtendes Harz, wie beispielsweise Epoxidharz, in einen öffnungsteil des Gehäuses 25 eingefüllt und wird für eine lange Zeit auf einer Temperatur von 85 bis 105ºC gehalten, um auszuhärten, wobei eine Abdichtungharzschicht 27 gebildet wird. Die Anode des Kondensatorelements 21 ist durch Formen einer Folie aus einem Metall, wie beispielsweise aus Aluminium, Tantal oder Niob, das eine Ventilwirkung hat, hergestellt. Andererseits ist die Kathode aus einer Folie aus einem solchen Metall hergestellt, das nicht chemisch umgewandelt wird. Zwischen dem Anodenfolienelement und dem Kathodenfolienelement ist ein Abstandsblatt eingesetzt, und dieses Material wird aufgerollt, um das Kondensatorelement 21 zu bilden. An das Kondensatorelement 21 sind ein Anoden-Zuführdraht 22 und ein Kathoden-Zuführdraht 23 angeschlossen. An den Anschlußteilen der Anoden- und Kathoden-Zuführdrähte 22 und 23 sind Anschlußflächen 24 vorgesehen.
In einem derartigen herkömmlichen Festelektrolytkondensator wird das Kondensatorelement mit dem unnachgiebigen, wärmehärtbaren Epoxidharz abgedichtet. Um einen, derartiges TCNQ-Komplexsalz enthaltenden Kondensator an einem Flächenmontageteil anzubringen, ist unvermeidbar ein Lötschritt erforderlich. Der herkömmliche Festelektrolytkondensator kann jedoch thermischer Belastung von ungefähr 230ºC nicht standhalten, die bei dem Lötschritt auftritt und zu Verschlechterungen, wie beispielsweise einem signifikanten Ansteigen eines Kriechstroms führt.
Dies ist bedenklich, weil das Innere des Kondensatorelements mit dem Epoxidharz imprägniert ist, da das herkömmliche Kondensatorelement dieses Typs mit dem wärmehärtbaren Epoxidharz abgedichtet ist, und daher reagiert der als Festelektrolyt dienende organische Halbleiter mit dem Epoxidharz, was zu einer Charakteristikverschlechterung führt.
Weiterhin kann infolge des Zusammenziehens, verursacht durch das Härten des Epoxidharzes, mit dem das Innere des Kondensatorelements impragniert ist, und einer Ausdehnung, verursacht durch das Erwärmen beim Lötschritt, auf einen Oxidfilm eine Belastung ausgeübt werden, wodurch der Kriechstrom erhöht wird. Bei einem Schritt der Spannungsbehandlung (Altern) oder vor und nach dem Lötschritt werden das Epoxidharz, das am Oxidfilm anhaftet, der auf dem Aluminiumfolienelement ausgebildet ist, welches im Kondensatorelement vorgesehen ist, und das hart gewordene TCNQ-Komplexsalz durch eine abrupte Temperaturänderung (Wärmeschock) thermisch ausgedehnt oder zusammengezogen. Dann übt das unnachgiebige Epoxidharz auf den Oxidfilm, der auf dem Aluminiumfolienelement ausgebildet ist, und auf das TCNQ- Komplexsalz eine Belastung aus. Somit können der Oxidfilm und das hart gewordene TCNQ-Komplexsalz zerstört werden, wodurch ein Anstieg des Kriechstroms verursacht wird.
Bei einem Verfahren, das das vorstehend beschriebene Problem lösen soll, ist das Kondensatorelement mit Harz, wie beispielsweise denaturiertem Acrylharz oder Urethanharz, abgedeckt. Fig. 4 zeigt einen derartigen Kondensator im Schnitt. Bezugnehmend auf Fig. 4 ist ein Kondensatorelement 31, das mit TCNQ-Komplexsalz 36 imprägniert ist, mit einer Harzschicht 38, wie beispielsweise denaturiertem Acrylharz oder Urethanharz, abgedeckt. Diese Harzschicht 38 ist mit einer Epoxidharzschicht 37 abgedeckt, die zum Aushärten für eine lange Zeitdauer auf 850 bis 105ºC gehalten wird. Wenn denaturiertes Acrylharz verwendet wird, sind die Charakteristika beim Wärmetest sicher verbessert, aber eine derartige Verbesserung ist immer noch ungenügend. Eine weitere Verbesserung der Wärmebeständigkeit wird dringend erwartet. Ein Aluminium-Festelektrolytkondensator, der TCNQ-Komplexsalz verwendet, hat ausgezeichnete Frequenz- und Temperaturcharakteristika, die denen eines herkömmlichen Trockenkondensators weit überlegen sind.
Bei der aktuellen Miniaturisierung elektrischer Geräte ist ein flächenmontierbares Produkt, bezogen auf einen Kondensator, der TCNQ-Komplexsalz verwendet, sehr erwünscht. Wie jedoch vorstehend beschrieben, kann ein derartiger Kondensator nicht der thermischen Belastung standhalten, die durch einen Lötschritt ausgeübt wird, der bei der Anbringung eines flächenmontierbaren Teils erforderlich ist. Somit wird der Kriechstrom nachteiligerweise erhöht. Bei einem derartigen Kondensator, der TCNQ-Komplexsalz verwendet, ist daher eine Verbesserung der Wärmbeständigkeit sehr erwünscht.
Die GB-A-2 113 916 offenbart einen Kondensator, bei dem ein Kondensatorelement mit einer aufgerollten Baugruppe aus Anodenfohe, Trennfolie und Kathodenfolle mit geschmolzenem TCNQ-Komplexsalz imprägniert wird, das dann abgekühlt und ausgehärtet wird. Das Kondensatorelement wird in einem Gehäuse abgedichtet, dessen öffnung mit einer Harzschicht abgedichtet ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Festelektrolytkondensator mit einem organischen Halbleiterelektrolyt zu schaffen, der eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit hat, dessen Kriechstrom durch thermische Belastung, die bei einem Lötschritt auftritt, kaum geändert wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Ein Festelektrolytkondensator mit einem organischen Halbleiterelektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet. Er umfaßt ein Kondensatorelement, eine Festelektrolytschicht, mit der das Kondensatorelement imprägniert ist, eine Pulverabdeckschicht, die einen oberen Teil des Kondensatorelementes durch einen Spalt abdeckt, und eine Dichtharzschicht, die die Pulverabdeckschicht abdeckt, um das Kondensatorelement abzudichten.
In dem Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Kondensatorelement durch Einsetzen eines Trennblattes zwischen einem Anodenfolienelement, das an seiner Oberfläche mit einem Oxidfilm versehen ist, und einem Kathodenfolienelement, das aus dem gleichen Metall wie das Anodenfolienelement hergestellt ist, gebildet, wobei dieses Material aufgerollt wird.
Bei dem Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Festelektrolytschicht durch Erwärmen und Schmelzen von TCNQ-Komplexsalz, welches eine elektrische Leitfähigkeit hat, die bei einem Elektrolyt für einen Kondensator zu verwenden ist, mit welchem das Kondensatorelement imprägniert ist, und nachfolgendem Abkühlen und Aushärten desselben gebildet.
Das Anodenfolienelement, welches das Kondensatorelement bildet, das bei dem Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist an seiner Oberfläche mit einem Oxidfilm versehen. Dieser Oxidfilm kann durch Eloxieren oder eine anodische, chemische Umwandlung gebildet werden. Das Anodenfolienelement ist vorzugsweise aus einem Metall hergestellt, das eine Ventilwirkung hat. Ein solches Metallmaterial kann beispielsweise aus Aluminium, Tantal oder Niob hergestellt sein.
Die Dichtharzschicht, die bei dem Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann beispielsweise aus Epoxidharz bestehen.
Das TCNQ-Komplexsalz, welches die Festelektrolytschicht bildet, die bei dem Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann aus einem Gemisch mit gleichen Gewichtsanteilen von N-Phenethyllutidin. (TCNQ)&sub2; und N,N- Pentamethylen (Lutidin)&sub2; (TCNQ)&sub4; hergestellt sein. Alternativ kann das TCNQ-Komplexsalz aus N-n-Propylquinolin, N- Ethylisoquinolin, N-Isopropylquinolin oder N-n-Hexylquinolin hergestellt sein.
In dem Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Pulverabdeckschicht an einem oberen Teil des Kondensatorelements, vorzugsweise über einen Spalt, vorgesehen. Daher findet zwischen der Festelektrolytschicht und dem Harz keine Reaktion statt. Weiterhin ist es möglich, zu verhindern, daß das Kondensatorelement mechanisch belastet wird, was durch Zusammenziehen des Harzes während eines Aushärtschrittes und durch Ausdehnen des Harzes bei einem Erwärmungsschritt verursacht werden kann.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Pulverabdeckschicht anorganisches Pulver oder einen anorganischen Bestandteil, der einen Schmelzpunkt von wenigstens 230ºC hat. Das anorganische Pulver kann beispielsweise aus aktivierter Bleicherde, Aktivkohle, Kieselgur oder aktiviertem Aluminium hergestellt werden.
Die Pulverabdeckschicht kann aus einem Harz, wie beispielsweise Expoxidharz, Acrylharz oder Polyesterharz hergestellt sein.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Zeit zum Aushärten des geschmolzenen Pulverbeschichtungsmaterials so verringert, daß es möglich ist, das Abdeckmaterial vollständig auszuhärten, bevor dasselbe das Kondensatorelement imprägniert hat. Somit ist im wesentlichen kein Harz im Kondensatorelement enthalten und die Pulverabdeckschicht kann am oberen Teil des Kondensatorelementes durch einen Spalt vorgesehen sein.
Das anorganische Pulver wird vorzugsweise aus einem porösen Material, wie beispielsweise aktivierter Bleicherde, Aktivkohle, Kieselgur oder aktiviertem Aluminium, hergestellt. Dies ist deshalb der Fall, weil ein derartiges poröses Material verschiedene Gase absorbiert, die beim Erwärmen während eines Lötschrittes etc. erzeugt werden, wodurch der Druckanstieg im Kondensator unterdrückt wird. Auf diese Art und Weise ist es möglich, im wesentlichen eine Verschlechterung des Oxidfilms und einen defekten Abdichtzustand zu verhindern.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators mit einem organischen Halbleiterlektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Schritt zur Herstellung eines Kondensatorelementes durch Einsetzen eines Trennblattes zwischen ein Anodenfolienelement und ein Kathodenfolienelement, das aus dem gleichen Material wie die Anodenfolie hergestellt ist, und Aufrollen dieses Materials, einen Schritt Erwärmen und Schmelzen eines TCNQ-Komplexsalzes in einem Gehäuse für das Kondensatorelement, wobei das Salz eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die bei einem Elektrolyt für einen Kondensator anwendbar ist, und Impragnieren des Kondensatorelementes mit dem Salz, einen Schritt Erzeugen einer Festelektrolytschicht durch Abkühlen und Festwerdenlassen des imprägnierten TCNQ-Komplexsalzes, einen Schritt zum Bilden einer Pulverabdeckschicht, die einen oberen Teil des Kondensatorelementes, vorzugsweise durch einen Spalt, abdeckt, und einen Schritt Erzeugen einer Dichtharzschicht zum Abdecken der Pulverabdeckschicht und Abdichten des Kondensatorelementes.
Gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Pulverabdeckschicht durch ein Abdeckpulver, vorzugsweise ein Abdeckmaterial, das mit anorganischem Pulver vermischt ist, gebildet. Das anorganische Pulver kann aus dem vorstehend genannten Material hergestellt sein.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Dichtharzschicht bei einer Temperatur niedriger als die Schmelztemperatur des Pulverabdeckmaterials erwärmt und ausgehärtet. Nachdem die Dichtharzschicht ausgehärtet ist, wird die Pulverabdeckschicht erwärmt, geschmolzen und ausgehärtet
Das Pulverabdeckmaterial enthält vorzugsweise kein flüchtiges Dispersionsmedium. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist es möglich, im Inneren des Kondensators leicht einen Raum zu bilden. Infolge der Anwesenheit eines derartigen Raumes wird das Element von dem allgemeinen Problem des Einflusses bewahrt, der durch Zusammenziehen oder Ausdehnen der Dichtharzschicht, verursacht durch Wärmebelastung, die während des Lötschrittes auftritt, ausgeübt wird. Daraus folgend ist es möglich ein Erhöhen des Kriechstroms basierend auf einer derartigen Wärmebelastung zu unterdrücken.
Gemäß einer dritten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Pulverabdeckschicht unter Dampf mit wenigstens 1 atm geschmolzen. Gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Kondensatorelement mit dem geschmolzenen und flüssig gemachten TCNQ-Komplexsalz imprägniert und dann wird dieses gekühlt und ausgehärtet. Danach wird das Kondensatorelement mit einem Pulverabdeckmaterial beschichtet. Zu diesem Zeitpunkt wird das Pulverabdeckmaterial unter Dampf von wenigstens 1 atm geschmolzen und ausgehärtet. Das Pulverabdeckmaterial enthält vorzugsweise kein flüchtiges Dispersionsmedium. Unter einem derartigen Dampf von wenigstens 1 atm überschreitet die Temperatur der Atmosphäre 100ºC, um das Pulverabdeckmaterial auf seine Schmelztemperatur zu erwärmen. Bei der dritten Ausführungsform wird vorausgesagt, daß Wassermoleküle auf das TCNQ-Komplexsalz wirken. Beispielsweise induziert TCNQ, das ein Radikalteil des TCNQ-Komplexsalzes ist, eine Disproportionierung durch joule'sche Wärme oder dergleichen, um P-Phenylendimalononitril zu bilden. Weiterhin ist es denkbar, daß durch die Wirkung des Hochdruckdampfes auf den Anodenoxidfilm des Kondensatorelementes y-Al&sub2;O&sub3; H&sub2;O (Boehmit) oder dergleichen gebildet wird, wodurch ein defekter Teil des Anodenoxidfilms abgedichtet wird. Gemäß der dritten Ausführungsform ist es denkbar, daß ein Kriechstrom durch eine derartige Wirkung nach einem Hochtemperatur-Lötschritt stark reduziert werden kann.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand der begleitenden Figuren hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Es zeigt:
Fig. 1 ein Beispiel eines Festelektrolytkondensators mit organischem Halbleiter gemäß einer ersten Ausführungsform und einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;
Fig. 2 ein Beispiel eines organischen Halbleiterelektrolyt-Kondensatores gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt;
Fig. 3 ein Beispiel eines herkömmlichen Festelektrolytkondensators mit organischem Halbleiter im Schnitt; und
Fig. 4 ein anderes Beispiel eines herkömmlichen Festelektrolytkondensators mit organischem Halbleiter im Schnitt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Beispiel 1

Beispiel 1 steht in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Anodenaluminiumfolienelement und ein Kathodenaluminiumfolienelement werden mit einem Trennblatt aus Manilapapier, das zwischen beiden eingesetzt ist, gerollt, um ein Kondensatorelement zu bilden. Dieses Kondensatorelement wird mit einem Festelektrolyt imprägniert, der aus einem Gemisch mit gleichen Gewichtsteilen von N-Phenethyllutidin (TCNQ)&sub2; und N,N-Pentamethylen (Lutidin)&sub2; (TCNQ)&sub4; hergestellt ist.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird eine chemische Umwandlungsflüssigkeit verwendet, um einen Abschnitt eines Anodenfolienelementes eines Kondensatorelementes oder einen defekten Teil eines Oxidfilms zu reparieren, indem eine Spannung, die im wesentlichen identisch der chemischen Anodenumwandlungsspannung ist, angelegt wird. Dann wird bei ungefähr 240ºC eine Wärmebehandlung durchgeführt, um den Durchmesser des Trennblattes zu verringern, wobei das Trennblatt karbonisiert wird. Diese Schritte werden zweioder dreimal wiederholt.
Das Pulver 6 des TCNQ-Komplexsalzes wird in ein zylindrisches Aluminiumgehäuse 5 eingefüllt und dieses Gehäuse 5 wird auf einer heißen Platte plaziert, die auf einer Temperatur von 300 bis 320ºC gehalten wird, um erwärmt zu werden. Das Gehäuse 5 ist so ausgebildet, daß es schließlich ein Gehäuse für den Kondensator bildet. Infolge einer derartigen Erwärmung wird das TCNQ-Komplexsalz 6, welches im Gehäuse 5 enthalten ist, geschmolzen und flussig gemacht. Dann wird ein vorher vorbereitetes Kondensatorelement 1 in das flüssig gemachte TCNQ-Komplexsalz 6, das im Gehäuse 5 enthalten ist, eingetaucht, um mit dem TCNQ-Komplexsalz 6 imprägniert zu werden.
Dann wird das Gehäuse 5 sofort abgeschreckt, um das TCNQ- Komplexsalz 6 festwerden zu lassen. Somit ist das Kondensatorelement 1 mit dem flussig gemachten TCNQ-Komplexsalz 6 imprägniert, das seinerseits durch das Abschrecken rekristallisiert wird, um einen Festelektrolyt zu bilden, der eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat.
Dann wird ein Pulverabdeckmaterial oder ein Gemisch 9 aus einem Pulverabdeckmaterial und einem anorganischen Material in das Gehäuse 5 eingefüllt, um im wesentlichen das Gehäuse 5 auszufüllen, und wird dann auf 125ºC gehalten. Dadurch wird das Pulverabdeckmaterial geschmolzen und ausgehärtet Nachdem das Pulverabdeckmaterial ausgehärtet worden ist, wird Epoxidharz 7 auf die Pulverabdeckschicht injiziert, um den öffnungsteil des Gehäuses 5 durch eine Doppelabdeckung abzudichten. Weiterhin wird das Epoxidharz 7 bei einer Temperatur von ungefähr 105ºC ausgehärtet, um einen Festelektrolytkondensator zu bilden. Dieser Kondensator wird einer Betriebsspannung (Altern) bei 125ºC für eine Stunde unterzogen.
Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Rückflußversuche, die bei erfindungsgemäßen und herkömmlichen Probeexemplaren von Festelektrolytkondensatoren durchgeführt wurden. Die Rückflußversuche wurden durch Rückflußöfen bei 160ºC für zwei Minuten und bei 230ºC für 30 Sekunden durchgeführt, und zwar unter Berücksichtigung der Wärme, die während der Lötschritte beauf schlagt wird. Tabelle 1 Probeexemplar Arifangswert nach dem Rückflußversuch
Unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 wurden die Probeexemplare aus Kondensatoren hergestellt, die Betriebsspannungen von 25 V und Kapazitäten von 1 µF hatten und die in der Tabelle erscheinenden Symbole repräsentieren die folgenden Werte:
ΔC/C: Änderungsgeschwindigkeit der Kapazität (%)
L.C.: Kriechstrom (µA)
E.S.R.: Äquivalent Reihenwiderstand (mΩ) bei 100 KHz
Bezugnehmend auf die Tabelle 1 wurden die Probeexemplare 1- A bis 1-G in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt. Die Probeexemplare 1-H und 1-I sind herkömmliche Probeexemplare.
Die Tabelle 2 zeigt die Pulverabdeckmaterialien (erstes Abdichtmittel) und das Dichtharz (zweites Abdichtmittel) das bei den jeweiligen Probeexemplaren verwendet wurde. Tabelle 2 Probeexemplar Primärabdichtmittel Sekundärabdichtmittel Epoxidpulverabdeckmaterial Polyesterpulverabdeckmaterial Acrylpulverabdeckmaterial Epoxidpulverabdeckmaterial (3 Teile)Aktivton(1 Teil) Epoxidpulverabdeckmaterial (6 Teile) Kieselgur (1 Teil) Epoxidpulverabdeckmaterial (2 Teile) Aktivkohle (1 Teil) Epoxidpulverabdeckmaterial (1 Teil) Aktivaluminium (1 Teil) keines denaturiertes Acrylharz Epoxidharz
Wie aus der Tabelle 1 zu ersehen ist, erzielten die erfindungsgemäßen Probeexemplare 1-A bis 1-G bei allen elektrischen Charakteristika ausgezeichnete Ergebnisse. Bei den herkömmlichen Probeexemplaren 1-H und 1-I andererseits waren die Kondensatorelemente mit dem Abdichtharz impragniert und es ist zu ersehen, daß die Charakteristika durch die mechanische Spannung, die während des Rückflußversuchs ausgeübt wurde, die chemische Reaktion zwischen dem Abdichtharz und dem TCNQ-Komplexsalz und dergleichen signifikant verschlechtert waren.
Wenn somit das Pulverabdeckmaterial mit anorganischem Pulver oder einem anorganischen Bestandteil mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 230ºC vermischt wurde, wurde das Eindringen in das Kondensatorelement wirksam verringert. Wenn das Pulverabdeckmaterial mit anorganischem Pulver oder einem anorganischen Bestandteil mit einem Schmelzpunkt weniger als 230ºC vermischt wurde, wird das anorganische Pulver durch die Wärme, die 230ºC überschreitet und welche während des Lötschrittes auftritt, unvermeidlich geschmolzen, wodurch nachteiligerweise ein defekter Abdichtzustand oder dergleichen bewirkt wird.

Beispiel 2

Beispiel 2 ist in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, enthält eine Aluminiumgehäuse 15 das TCNQ-Komplexsalz 16. Das TCNQ-Komplexsalz 16 kann beispielsweise aus einem Gemisch aus N-Phenethyllutidin (TCNQ)&sub2; und N,N- Pentamethylen (Lutidin)&sub2; (TCNQ)&sub4; zu gleichen Gewichtsanteilen hergestellt sein. Das Gehäuse 15 wird erwärmt, um das TCNQ-Komplexsalz auf 320ºC zu erwärmen und zu schmelzen. Ein chemisch umgewandeltes und karbonisiertes Kondensatorelement 11, welches vorher erwärmt worden ist, wird mit dem TCNQ-Komplexsalz 16 imprägniert und dann abgeschreckt. Danach wird ein Pulverabdeckmaterial 19, welches kein flüchtiges Dispersionsmedium enthält, in das Gehäuse 15 eingefüllt, um das Kondensatorelement 11 abzudecken. Dann wird Epoxidharz 17 in das Gehäuse 15 injiziert und bei einer Temperatur von beispielsweise 85ºC ausgehärtet, die niedriger als die Schmelztemperatur des Pulverabdeckmaterials 19 ist. Danach wird das Pulverabdeckmaterial 19 bei einer Temperatur von ungefähr 150ºC erwärmt, geschmolzen und ausgehärtet Sowohl zwischen dem Gehäuse 15 und dem Kondensatorelement 11 als auch oberhalb des Kondensatorelementes 11 werden Räume 20 gebildet. Infolge der Anwesenheit derartiger Räume 20 ist es möglich, das allgemeine Problem der Beeinflussung des Elementes durch Zusammenziehen oder Ausdehnung, die durch thermische Belastung verursacht wird, welche beim Durchführen eines Lötschrittes verursacht wird, extrem zu verringern. Daraus folgend ist es möglich, die Erhöhung eines Kriechstroms zu unterdrücken, der auf einer derartigen Wärmebelastung basiert.
Die Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Rückflußversuche, die bei den erfindungsgemäßen Probeexemplaren 2-A, 2-B und 2C und den herkömmlichen Probeexemplaren 2-D, 2-E, 2-F, 2-G und 2-H unter Berücksichtigung der Wärme durchgeführt wurden, die bei den Lötschritten für die Flächenmontage erzeugt wurde. Bei derartigen Rückflußversuchen wurde die Kondensatorprobeexemplare in Rückflußöfen zwei Minuten auf 160ºC und dann 30 Sekunden auf 230ºC gehalten. Die Tabelle 3 zeigt die Charakteristikawerte der Kondensatoren mit denen Spannungen von 25 V und Kapazitäten von 1,5 µF. Tabelle 3 Probeexemplar Kriechstrom vor dem Versuch (A/nach 1 min.)
Tabelle 4 zeigt Materialien für die Pulverabdeckschichten 19 und die Dichtharzschichten 17 bezogen auf die jeweiligen Probeexemplare. Tabelle 4 Probeexemplar Pulverabdeckschicht Dichtharzschicht Epoxidpulverabdeckmaterial (vor dem Aushärten der Dichtharzschicht nicht erwärmt/ geschmolzen) Polyesterpulverabdeckmaterial (vor dem Aushärten der Dichtharzschicht nicht erwärmt/ geschmolzen) Acrylpulverabdeckmaterial (vor dem Aushärten der Dichtharzschicht nicht erwärmt/ geschmolzen) denaturiertes Acrylharz Urethanharz Epoxidpulverabdeckmaterial (vor dem Aushärten der Dichtharzschicht erwärmtigeschmolzen/ausgehärtet) Polyesterpulverabdeckmaterial (vor dem Aushärten der Dichtharzschicht erwärmt/geschmolzen/ausgehärtet) Acrylpulverabdeckmaterial (vor dem Aushärten der Dichtharzschicht erwärmtigeschmolzen/ausgehärtet) Epoxdharz
Aus der Tabelle 3 ist klar zu ersehen, daß die erfindungsgemäßen Probeexemplare 2-A, 2-B und 2-C nach dem Aushärten ausgezeichnete Kriechstromcharakteristika zeigen Bei den herkömmlichen Probeexemplaren 2-D bis 2-H waren andererseits die Kriechstromcharakteristika signifikant verschlechtert, weil die Pulverabdeckschichten mit mechanischer Belastung beaufschlagt waren.

Beispiel 3

Beispiel 3 ist in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform wird bevorzugt bei einem Hochspannungs- und Hochkapazitäts-Festelektrolytkondensator mit organischem Halbleiter angewendet, beispielsweise einem Hoch-CV-Produktkondensator, der beispielsweise eine Nennspannung von 25 V und eine Nennkapazität von 3,3 µF hat. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, eine Verbesserung der Wärmebeständigkeit zu erzielen, die für einen derartigen Hoch-CV-Produktkondensator dringend erforderlich ist.
Es wird wiederum auf die Fig. 1 Bezug genommen, aus der zu ersehen ist, daß ein TCNQ-Komplexsalz 6 in ein Gehäuse 5 aus Aluminium eingefüllt ist. Das TCNQ-Komplexsalz 6 kann beispielsweise aus den bei Beispiel 1 oder 2 verwendeten Materialien hergestellt sein. Dieses TCNQ-Komplexsalz 6 wird auf 320ºC erwärmt und geschmolzen. Ein chemisch umgewandeltes und karbonisiertes Kondensatorelement 1, das vorher erwärmt worden ist, wird in das geschmolzene TCNQ-Komplexsalz eingetaucht. Das Kondensatorelement 1 wird mit dem TCNQ-Komplexsalz 6 imprägniert und abgeschreckt. Danach wird beispielsweise ein Polyesterpulverabdeckmaterial 9 in das Gehäuse 5 eingefüllt, um das Kondensatorelement 1 abzudecken. Das Pulverabdeckmaterial 9 wird unter Dampfbedingungen, wie in der Tabelle 5 gezeigt, geschmolzen und ausgehärtet. Danach wird die Pulverabdeckschicht 9 mit Epoxidharz 7 abgedeckt, das einen öffnungsteil des Gehäuses 5 abdichtet. Tabelle 5 Probeexemplar Dampf Behandlungszeit
Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse der Rückflußversuche, die bei den Probeexemplaren der Kondensatoren, die gemäß der dritten Ausführungsform hergestellt wurden und einem Vergleichsprobeexemplare durchgeführt wurden. Die Rückflußversuche wurden in Rückflußöfen unter der Bedingung zwei Minuten auf 160ºC und 30 Sekunden auf 230ºC durchgeführt. Tabelle 6 Probeexemplar Kriechstrom vor dem Versuch (µA/nach 1 min.)
Jeder in der Tabelle 6 gezeigte Kondensator hatte eine Nennspannung von 25 V und eine Kapazität von 3,3 µF. Die Probeexemplare 3-A bis 3-C wurden gemäß der dritten Ausführungsform hergestellt, während das Probeexemplare 3-D gemäß einem herkömmlichen Kondensator hergestellt wurde. Die erfindungsgemäßen Probeexemplare 3-A bis 3-C erzielten bezüglich der Kriechstromcharakteristika nach dem Löten ausgezeichnete Ergebnisse. Andererseits ist zu ersehen, daß die Kriechstromcharakteristik des herkömmlichen Probeexemplares 3-D signifikant verschlechtert war.
Gemäß der dritten Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, wird das Kondensatorelement mit dem erwärmten und flüssig gemachten TCNQ-Komplexsalz imprägniert, abgekühlt und ausgehärtet und danach mit dem Pulverabdeckmaterial abgedeckt, das seinerseits unter Dampf von wenigstens 1 atm. geschmolzen und ausgehärtet wird. Unter einem derartigen Dampf von wenigstens 1 atm. steigt die Temperatur der Atmosphäre über 100ºC, um das Pulverabdeckmaterial zu schmelzen. Im allgemeinen wird ein derartiges Pulverabdeckmaterial aus Hochpolymeren mit einem hohen Grad an Polymerisation gebildet. Daher ist zu bedenken, daß, wenn das Pulverabdeckmaterial unter Dampf bei wenigstens 1 atm. geschmolzen und ausgehärtet wird, in einem derartigen Zustand Wassermoleküle zwischen die Hochpolymere eingeführt werden. Somit ist vorauszusagen, daß die Wassermoleküle auf das TCNQ-Komplexsalz so wirken, daß angenommenes TCNQ, ein Radikalteil im TCNQ-Komplexsalz, beispielsweise durch joule'sche Wärme oder dergleichen, Disproportionierung induziert, um P-Phenylendimalononitril zu bilden. Es ist auch zu bedenken, daß an dem Anodenoxidfilm des Kondensatorelementes durch die Wirkung des Hochdruckdampfes y-Al&sub2;O&sub3; H&sub2;O (Boehmit) oder dergleichen gebildet wird, um einen defekten Teil des Oxidfilms abzudichten. Aus diesem Grund ist der Kriechstrom nach einer denkbaren Hochtemperaturlötung extrem reduziert.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig im einzelnen beschrieben worden ist, ist klar zu ersehen, daß dies nur zur Erläuterung und als ein Beispiel anzusehen ist und nicht der Begrenzung dient, wobei der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung allein durch den Wortlaut der Patentansprüche begrenzt ist.

Claims

1. Festelektrolytkondensator mit einem organischen Halbleiterelektroyt, mit:

Einem Kondensatorelement (1), das durch Einsetzen eines Trennblattes zwischen ein Anodenfolienelement, das an seiner Oberfläche mit einem Oxidfilm versehen ist, und ein Kathodenfolienelement, und Aufrollen dieses Materials, gebildet ist;

einer festen Elektrolytschicht, die durch Erhitzen und Schmelzen von TCNQ-Komplex-Salz (6), das eine elektrische Leitfähigkeit hat, die für einen Elektrolyt für einen Kondensator anwendbar ist, Imprägnieren des TCNQ-Komplex- Salzes in dem Kondensatorelement und nachfolgendes Abkühlen und Festwerden desselben, gebildet ist ; und

einem Gehäuse (5, 15), das für das Kondensatorelement (1) vorgesehen ist, dessen äffnungsteil durch eine Abdichtharzschicht (7) zum Abdichten des Kondensatorelementes abgedichtet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Pulverabdeckschicht (9) ausgebildet ist, um einen oberen Teil des Kondensatorelementes (1) abzudecken; und die Dichtharzschicht (7) die Pulverabdeckschicht (9) abdeckt; und das Kathodenfolienelement des Kondensatorelementes (1) aus dem gleichen Metall wie die Anodenfohe hergestellt ist.

2. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, wobei der Oxidfilm des Anodenfolienelementes durch ein Eloxierverfahren hergestellt ist.

3. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, wobei der Oxidfilm des Anodenfolienelementes durch chemische Anodenumwandlung gebildet ist.

4. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, wobei das Anodenfolienelement und das Kathodenfolienelement aus einem Metall hergestellt sind, das eine Sperrwirkung hat.

5. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 4, wobei das Metall aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminium, Tantal und Niob, ausgewählt ist.

6. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, wobei die Pulverabdeckschicht anorganisches Pulver mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 230ºC enthält.

7. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 6, wobei das anorganische Pulver aus wenigstens einem Element hergestellt ist, gewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aktivton, Aktivkohle, Kieselgur und Aktivaluminium.

8. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, wobei die Pulverabdeckschicht (9) eine anorganische Verbindung aufweist.

9. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, wobei das Material für die Pulverabdeckschicht (9) aus einer Gruppe bestehend aus Epoxydharz, Acrylharz und Polyesterharz ausgewählt ist.

10. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, wobei das TCNQ-Komplex-Salz, welches die Festelektrolytschicht bildet, aus einem Gemisch aus N-phenethyllutidin (TCNQ)&sub2; und N,N-pentamethylen. (Lutidin)&sub2; (TCNQ)&sub4; hergestellt ist.

11. Festelektrolytkondensator nach Anspruch 1, wobei die Abdichtharzschicht (7) aus Epoxydharz hergestellt ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Festelektrolytkondensators mit einem organischen Halbleiterelektrolyt, mit den Schritten:

Herstellen eines Kondensatorelementes (1) durch Einsetzen eines Trennblattes zwischen ein Anodenfolienelement und ein Kathodenfolienelement, das aus dem gleichen Metall wie die Anodenfohe hergestellt ist, und Rollen dieses Materials;

Erhitzen und Schmelzen eines TCNQ-Komplex-Salzes (6) das eine elektrische Leitfähigkeit hat, die bei einem Elektrolyt für einen Kondensator anwendbar ist, in einem Gehäuse (5, 15) für das Kondensatorelement (1), und Imprägnieren des Kondensatorelementes mit dem TCNQ-Komplex-Salz;

Erzeugen einer Festelektrolytschicht durch Abkühlen und Festwerdenlassen des imprägnierten TCNQ-Komplex-Salzes (6); Erzeugen einer Pulverabdeckschicht (9), die einen oberen Teil des Kondensatorelementes (1) abdeckt; und Erzeugen einer Abdichtharzschicht (7), die die Pulverabdeckschicht (9) abdeckt und das Kondensatorelement (1) abdichtet.

13. Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators nach Abspruch 12, wobei der Schritt des Erzeugens einer Pulverabdeckschicht (9) einen Schritt des Erzeugens der Pulverabdeckschicht aus einem Pulverbeschichtungsmaterial vermischt mit anorganischen Pulver oder einem anorganischen Bestandteil, aufweist.

14. Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators nach Anspruch 13, wobei das anorganische Pulver aus wenigstens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aktivton, Aktivkohle, Kieselgur und Aktivaluminium, hergestellt ist.

15. Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators gemäß Anspruchs 12, wobei der Schritt des Erzeugens einer Abdichtharzschicht (7) einen Schritt des Erwärmens und Aushärtens der Abdichtharzschicht (7) bei einer Temperatur niedriger als die Schmelztemperatur des Pulverbeschichtungsmaterials, und nachfolgenden Erwärmens, Schmelzens und Aushärtens der Pulverabdeckschicht (9), aufweist.

16. Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt des Erzeugens einer Pulverabdeckschicht (9) einen Schritt des Schmelzens der Pulverabdeckschicht (9) mit Dampf von wenigstens 1 atm, umfaßt.