JP2594101B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

固体電解コンデンサ

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JP2594101B2
JP2594101B2 JP63097318A JP9731888A JP2594101B2 JP 2594101 B2 JP2594101 B2 JP 2594101B2 JP 63097318 A JP63097318 A JP 63097318A JP 9731888 A JP9731888 A JP 9731888A JP 2594101 B2 JP2594101 B2 JP 2594101B2
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    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture

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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、有機半導体の一種であるTCNQ塩を電解質と
して用いた固体電解コンデンサに関する。
(ロ) 従来の技術 有機半導体の一種であるTCNQ塩を電解質として用いた固
体電解コンデンサは、特公昭62−52939号公報(H01G 9
/02)に開示されている。ここでTCNQとは、7,7,8,8テト
ラシアノキノジメタンを意味する。
上記従来技術においては、TCNQ塩の粉末を熱伝導性に
優れたケース(アルミニウム製ケース)に装填し、これ
を250〜300℃に昇温して融解液化し、予熱しておいたコ
ンデンサ素子を融解液化したTCNQ塩中に浸漬した後、急
冷却し、ケースの開口部にエポキシ系樹脂を充填し、85
〜105℃に昇温して長時間保持することによりエポキシ
系樹脂を硬化させ、第5図に示すような断面構造を有す
る固体電解コンデンサを製造していた。第5図におい
て、(1)はコンデンサ素子、(2)はTCNQ塩、(3)
はケース、(4)はエポキシ系樹脂、(5)はリードボ
ス、(6)は陽極リード線、(7)は陰極リード線であ
る。
このような従来の固体電解コンデンサにおいては、エ
ポキシ系樹脂を硬化するための加熱時やプリント基板等
に半田付けするための加熱時に、エポキシ系樹脂(4)
とTCNQ塩(2)とが反応してTCNQ塩の固体電解質として
の特性が劣化するばかりでなく、前記反応に起因してコ
ンデンサ素子(1)の陽極に形成された酸化被膜も弱体
化し、高電圧印加時に漏れ電流が増大したり、極端な場
合にはショートに至ることがあった。
(ハ) 発明が解決しようとする課題 本発明は、従来の固体電解コンデンサにおける上述の
ような問題点、すなわちエポキシ系樹脂とTCNQ塩との反
応に起因する漏れ電流の増大やショート不良の問題を解
決するものである。
(ニ) 課題を解決するための手段 本発明による固体電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔
とをセパレータを介して巻回したコンデンサ素子と、該
コンデンサ素子に含浸後冷却固化されたTCNQ塩とを備え
る固体電解コンデンサにおいて、 前記コンデンサ素子及びTCNQ塩が筒状ケースの底部に
収納され、該コンデンサ素子及びTCNQ塩が前記ケースの
開口部側から第1の樹脂層にて被覆されるとともに、該
第1の樹脂層の上に第2の樹脂層が形成されて前記ケー
スの開口部が封止され、 前記第1の樹脂層が前記第2の樹脂層に比べてTCNQ塩
と反応しにくい樹脂材料(例えば変性アクリレート系樹
脂、シアノアクリレート系樹脂、ナイロン樹脂等)から
なるとともに、前記第2の樹脂層が前記第1の樹脂に比
べて耐湿性に優れた樹脂材料(例えばエポキシ系樹脂
等)からなり、 前記ケースの開口部において、該ケースの深さ方向に
沿った前記第2の樹脂層の厚さが該方向に沿った前記第
1の樹脂層の厚さに比べて厚いことを特徴とするもので
ある。
(ホ) 作 用 上記本発明の構成によれば、第2の樹脂層がケースの
開口部に十分に厚く形成されることによって固体電解コ
ンデンサとしての耐湿性が確保され、TCNQ塩を含浸した
コンデンサ素子と第2の樹脂層との間に第1の樹脂層が
介在することによってTCNQ塩と第2の樹脂層との反応が
阻止される。
(ヘ) 実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。尚、従来技術による構成と同一の個所には同一
の符号を付して説明を省略する。
第1図は本発明第1実施例による固体電解コンデンサ
の断面図である。この固体電解コンデンサは、以下に述
べるような工程を経て製造される。
すなわち、先ずエッチング処理、化成処理を行なった
アルミニウム箔を陽極箔とし、対向陰極箔との間にセパ
レータを挟んで円筒状に巻き取り、コンデンサ素子
(1)を形成する。
次にTCNQ塩(2)、例えばN−n−ブチルイソキノリ
ニウムのTCNQ塩((N−n−ブチルイソキノリニウム)
(TCNQ)(TCNQ))の粉末を有底筒状のケース
(3)に装填し、融点(210〜230℃)以上の温度、例え
ば290〜300℃の温度で融解液化する。
そして融解液化したTCNQ塩(2)に前記コンデンサ素
子(1)を浸漬した後、急冷却し、コンデンサ素子に含
浸したTCNQ塩を固化するとともに該コンデンサ素子をケ
ース(3)の底部に固定する。尚、TCNQ塩(2)を融解
液化後冷却固化するまでの時間は約4分以内にする必要
があり、この時間を越えるとTCNQ塩は電気的絶縁物とな
ってしまう。
次にケース(3)の開口部側から第1の樹脂層となる
変性アクリレート系樹脂(8)(例えば高圧ガス工業株
式会社製商品名「ベガロツク」、品番9073)を注入し
て、コンデンサ素子(1)及びTCNQ塩(2)を被覆す
る。尚、上記変性アクリレート系樹脂(8)は室温(20
℃〜30℃)で2時間程度放置することにより硬化するも
のである。
さらにその上に第2の樹脂層となるエポキシ系樹脂
(4)(例えば田辺化学工業株式会社製商品名「エピコ
ートン」)を注入し、該エポキシ系樹脂(4)を85℃で
2時間の硬化条件による一次硬化と105℃で15時間の硬
化条件による二次硬化を経て硬化させ、ケースの開口部
(3a)を封止する。
こうして完成した本発明第1実施例による固体電解コ
ンデンサと、従来の固体電解コンデンサの初期特性の20
℃における比較を第1表に示す。
第1表において、(A),(B)は定格電圧25V,容量
3.3μF、(C),(D)は定格電圧35V,容量4.7μFの
コンデンサで、(A),(C)は前述した本発明第1実
施例(第1図)の構造、(B),(D)は前述した従来
例(第5図)の構造である。尚、Cap.は120Hzにおける
静電容量、tanδは120Hzにおける誘電正接、LCは定格電
圧印加15秒後の漏れ電流(μA)とその歩留り(%)、
ESRは100kHzにおける等価直列抵抗を示すものである。
また数値はLCを除き、いずれも各10個の平均値である。
LCについては規格内の良品10個の平均値を示し、歩留り
は試料50個中の歩留りを示しているが、各機種のLC規格
は定格25V,3.3μFの場合は1.6μA以下、定格35V,4.7
μFの場合は3.3μA以下である。
第1表からわかるように、本発明品は従来品に比べて
漏れ電流に関する歩留まりが著しく改善され、良品のみ
について比較しても漏れ電流の平均値が小さくなってい
る。
第2図は本発明第2実施例による固体電解コンデンサ
の断面図である。この固体電解コンデンサにおいては、
コンデンサ素子(1)にTCNQ塩(2)を含浸させてケー
ス(3)の底部に固定した後、ケースの開口部側から第
1の樹脂層となるシアノアクリレート系樹脂(9)(例
えば2−シアノアクリレートモノマー、東亜合成化学工
業株式会社製商品名「アロンアルファ」、セメダイン株
式会社製商品名「セメダイン3000ゴールド」等)を0.03
〜0.2cc滴下してコンデンサ素子(1)及びTCNQ塩
(2)の表面を完全に被覆し、さらにその上に第2の樹
脂層となるエポキシ系樹脂(4)を注入してケースの開
口部(3a)を封止する。
ここで、上記シアノアクリレート系樹脂(9)の滴下
量はコンデンサ素子(1)の外径にほぼ比例し、上記2
−シアノアクリレートモノマーの硬化(2−シアノアク
リレートモノマーの重合による2−シアノアクリレート
ポリマーの形成)は室温(20℃〜30℃)で約12時間放置
することにより完了する。
こうして完成した本発明第2実施例による固体電解コ
ンデンサと、従来の固体電解コンデンサの初期特性の20
℃における比較を第2表に示す。
第2表において、(E),(F)は定格電圧25V,容量
1μF、(G),(H)は定格電圧25V,容量10μF、
(I),(J)は定格電圧25V,容量10μF、(K),
(L)は定格電圧35V,容量4.7μF、(M),(N)は
定格電圧35V,容量2.2μFのコンデンサである。また、
(E),(G),(I),(K),(M)は前述した本
発明第2実施例(第2図)の構造、(F),(H),
(J),(L),(N)は前述した従来例(第5図)の
構造である。さらに、(E)は前述した東亜合成化学工
業株式会社製「アロンアルファ」、(G)は同社製「ア
ロンアルファ201」、(I)はセメダイン株式会社製
「セメダイン3000ゴールド」、(K)は同社製「セメダ
イン3000マルチ」、(M)は同社製「セメダイン木工用
3000」をシアノアクリレート系樹脂(9)として使用し
たものである。
尚、各特性値の説明は前述した第1表のものと同様で
あるから省略するが、LCは第1表の場合と異なり定格電
圧印加30秒後の値(μA)と歩留り(%)を示してい
る。また数値はLCを除き、いずれも各20個の平均値であ
る。LCについては規格内の良品20個の平均値を示し、歩
留りは試料各100個中の歩留りを示しているが、各機種
のLC規格は定格25V,1μFの場合は0.25μA以下、定格2
5V,10μFの場合は2.5μA以下、定格35V,4.7μFの場
合は1.6μA以下、定格35V,2.2μFの場合は0.77μA以
下である。
第2表からわかるように、本発明品は従来品に比べて
漏れ電流に関する歩留まりが著しく改善されている。
第3図は本発明第3実施例による固体電解コンデンサ
の断面図である。この固体電解コンデンサにおいては、
コンデンサ素子(1)にTCNQ塩(2)を含浸させてケー
ス(3)の底部に固定した後、該コンデンサ素子(1)
及びTCNQ塩(2)を第1の樹脂層となるナイロン樹脂
(10)(例えばゼネラル通商株式会社製商品名「ナイコ
ートMT−25」)にて被覆し、さらにその上に第2の樹脂
層となるエポキシ系樹脂(4)を注入してケースの開口
部(3a)を封止する。ここで上記ナイロン樹脂(10)
は、低級アルコールを主溶剤とした液体ナイロン樹脂を
ケースの開口部(3a)にまで充填した後、室温(20℃〜
30℃)で1〜8時間程度(素子の外径にほぼ比例)放置
して液体ナイロン樹脂中の溶剤を蒸発させることによ
り、コンデンサ素子(1)及びTCNQ塩(2)の上に厚さ
1mm以下の皮膜として形成される。
こうして完成した本発明第3実施例による固体電解コ
ンデンサと、従来の固体電解コンデンサと、前記本発明
第1実施例による固体電解コンデンサのリフロー式半田
付け装置による半田付け前後における各特性の比較を第
3表に示す。
第3表において、(O),(P),(Q)は、定格電
圧25V,容量1μFのコンデンサで、(O)は前述した本
発明第3実施例(第3図)の構造、(P)は前述した従
来例(第5図)の構造、(Q)は前述した本発明第1実
施例(第1図)の構造である。尚、Cap.は120Hzにおけ
る静電容量、tanδは120Hzにおける誘電正接、LCは漏れ
電流のデータで定格電圧印加15秒後の値を示し、ESRは1
00kHzにおける等価直列抵抗を示すものである。また数
値は、いずれも各10個の平均値である。
第3表からわかるように、半田付け前の漏れ電流は規
格内の良品ばかりを選別しているので本発明品と従来品
でほとんど差がないが、半田付け後の漏れ電流は本発明
品の方が従来品に比べて極めて小さくなっている。
一方、第4表は本発明品と従来品のプレッシャークッ
カー試験(条件:120℃,2atm,32時間)による耐湿特性の
比較を示すものである。
第4表において、(R),(S),(T)は、定格電
圧25V,容量1μFのコンデンサで、(R)は前述した本
発明第3実施例(第3図)の構造、(S)は前述した従
来例(第5図)の構造、(T)は前述した本発明第1実
施例(第1図)の構造である。尚、各特性値の説明は前
述した第3表のものと同様である。
第4表によれば、第1の樹脂層としてナイロン樹脂を
用いた本発明第3実施例は、変性アクリレート系樹脂を
用いた本発明第1実施例に比べて耐湿正に優れ、第1の
樹脂層が形成されていない従来品と同レベルの耐湿特性
となっている。このことからわかるように、本発明の固
体電解コンデンサにおいて耐湿性を向上させるために
は、耐湿性に優れた第2の樹脂層をなるべく厚く、すな
わち第1の樹脂層をなるべく薄く形成することが望まし
い。
尚、コンデンサ素子を樹脂で被覆した固体電解コンデ
ンサの構造としては、第4図に示すような所謂樹脂ディ
ップタイプのものも考えられるが、この場合、コンデン
サ素子(1)の周囲全体に厚い樹脂層(4),(8)が
形成されるため、コンデンサ素子の巻回径方向に関する
外形寸法dが本発明のようなケース収納タイプにおける
当該外形寸法、すなわちケースの外径(第1図に示した
c)に比べて大きくなり、プリント基板等に実装する際
の占有面積が大きくなって不利である。
(ト) 発明の効果 上述の如く、本発明の固体電解コンデンサにおいて
は、第2の樹脂層がケースの開口部に十分な厚さに充填
されることによって耐湿性が確保されるとともに、TCNQ
塩を含浸したコンデンサ素子と第2の樹脂層との間に第
1の樹脂層が介在することによってTCNQ塩と第2の樹脂
層との反応が阻止されてコンデンサ素子の陽極酸化被膜
の弱体化が抑制され、実用上、半田リフロー工程等を経
ても漏れ電流特性がほとんど劣化しない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第1実施例の固体電解コンデンサの断面
図、第2図は本発明第2実施例の固体電解コンデンサの
断面図、第3図は本発明第3実施例の固体電解コンデン
サの断面図、第4図は比較例の固体電解コンデンサの断
面図、第5図は従来例の固体電解コンデンサの断面図で
ある。 (1)……コンデンサ素子、(2)……TCNQ塩、(3)
……ケース、(4)……エポキシ系樹脂、(8)……変
性アクリレート系樹脂、(9)……シアノアクリレート
系樹脂、(10)……ナイロン樹脂。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻
    回したコンデンサ素子と、該コンデンサ素子に含浸後冷
    却固化されたTCNQ塩とを備える固体電解コンデンサにお
    いて、 前記コンデンサ素子及びTCNQ塩が筒状ケースの底部に収
    納され、該コンデンサ素子及びTCNQ塩が前記ケースの開
    口部側から第1の樹脂層にて被覆されるとともに、該第
    1の樹脂層の上に第2の樹脂層が形成されて前記ケース
    の開口部が封止され、 前記第1の樹脂層が前記第2の樹脂層に比べてTCNQ塩と
    反応しにくい樹脂材料からなるとともに、前記第2の樹
    脂層が前記第1の樹脂に比べて耐湿性に優れた樹脂材料
    からなり、 前記ケースの開口部において、該ケースの深さ方向に沿
    った前記第2の樹脂層の厚さが該方向に沿った前記第1
    の樹脂層の厚さに比べて厚いことを特徴とする固体電解
    コンデンサ。
  2. 【請求項2】前記第1の樹脂層が変性アクリレート系樹
    脂からなり、前記第2の樹脂層がエポキシ系樹脂からな
    ることを特徴とする請求項(1)記載の固体電解コンデ
    ンサ。
  3. 【請求項3】前記第1の樹脂層がシアノアクリレート系
    樹脂からなり、前記第2の樹脂層がエポキシ系樹脂から
    なることを特徴とする請求項(1)記載の固体電解コン
    デンサ。
  4. 【請求項4】前記第1の樹脂層がナイロン樹脂からな
    り、前記第2の樹脂層がエポキシ系樹脂からなることを
    特徴とする請求項(1)記載の固体電解コンデンサ。
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