JP2696982B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
固体電解コンデンサInfo
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- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
- H01G9/025—Solid electrolytes
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/48—Conductive polymers
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- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/56—Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は小型大容量化に適した巻回型固体電解コンデ
ンサの製造方法に関するものである。
ンサの製造方法に関するものである。
従来の技術 最近電子機器のデジタル化に伴って、そこに使用され
るコンデンサも高周波領域においてインピーダンスが低
く、小型大容量化したものへの要求が高まっている。従
来、高周波領域用のコンデンサとしてはプラスチックフ
ィルムコンデンサ、マイカコンデンサ、積層セラミック
コンデンサなどが用いられている。またその他にアルミ
ニウム乾式電解コンデンサやアルミニウムまたはタンタ
ル固体電解コンデンサなどがある。アルミニウム乾式電
解コンデンサでは、エッチングを施した陽極箔と陰極箔
をその間にセパレータを介在させて巻回することにより
コンデンサ素子を構成し、そしてこのコンデンサ素子に
液状の電解質を含浸させている。また、アルミニウムや
タンタル固体電解コンデンサでは前記アルミニウム乾式
電解コンデンサの特性改良のため電解質の固体化がなさ
れている。この固体電解質の形成においては、硝酸マン
ガン溶液に陽極体を浸浸し、250〜350℃前後の高温炉中
で熱分解することにより、二酸化マンガン層を形成して
いる。また、近年では7,7,8,8−テトラシアノキノジメ
タン（以下TCNQと記す）塩等の有機半導体を固体電解質
として用いた固体電解コンデンサが開発されている。さ
らに固体電解質の高電導度化のためにピロール、チオフ
ェン、フランなどの重合性モノマーを電解重合させて導
電性高分子とし、この導電性高分子を固体電解質とする
方法が提案されている。導電性高分子に関しては、その
電導度がおよそ１〜100S・cm-1のものを用いてコンデン
サを試作することが可能であり、固体のメリットを活か
した高周波領域で良好な周波数特性および広範囲での温
度特性を実現することが可能となるものとして期待され
ている。
るコンデンサも高周波領域においてインピーダンスが低
く、小型大容量化したものへの要求が高まっている。従
来、高周波領域用のコンデンサとしてはプラスチックフ
ィルムコンデンサ、マイカコンデンサ、積層セラミック
コンデンサなどが用いられている。またその他にアルミ
ニウム乾式電解コンデンサやアルミニウムまたはタンタ
ル固体電解コンデンサなどがある。アルミニウム乾式電
解コンデンサでは、エッチングを施した陽極箔と陰極箔
をその間にセパレータを介在させて巻回することにより
コンデンサ素子を構成し、そしてこのコンデンサ素子に
液状の電解質を含浸させている。また、アルミニウムや
タンタル固体電解コンデンサでは前記アルミニウム乾式
電解コンデンサの特性改良のため電解質の固体化がなさ
れている。この固体電解質の形成においては、硝酸マン
ガン溶液に陽極体を浸浸し、250〜350℃前後の高温炉中
で熱分解することにより、二酸化マンガン層を形成して
いる。また、近年では7,7,8,8−テトラシアノキノジメ
タン（以下TCNQと記す）塩等の有機半導体を固体電解質
として用いた固体電解コンデンサが開発されている。さ
らに固体電解質の高電導度化のためにピロール、チオフ
ェン、フランなどの重合性モノマーを電解重合させて導
電性高分子とし、この導電性高分子を固体電解質とする
方法が提案されている。導電性高分子に関しては、その
電導度がおよそ１〜100S・cm-1のものを用いてコンデン
サを試作することが可能であり、固体のメリットを活か
した高周波領域で良好な周波数特性および広範囲での温
度特性を実現することが可能となるものとして期待され
ている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら前記した固体電解コンデンサは固体電解
質層を形成した後、この固体電解質層の表面に陰極引出
し部となる導電層を形成する必要があり、例えばタンタ
ル固体電解コンデンサでは、二酸化マンガン層を形成し
た後、グラファイト層を設け、さらにその上に銀ペイン
ト層を形成し導電性接着剤などで陰極リード線を接続す
るというかなり煩雑な工程を有しているだけでなく、こ
のような構造ではタンタルやアルミニウムの粉末を焼結
したものを素子として使用しているために大容量化には
限界があった。また固体電解質として使用する二酸化マ
ンガンは電導度が低く高周波での低インピーダンス化に
も限界があった。
質層を形成した後、この固体電解質層の表面に陰極引出
し部となる導電層を形成する必要があり、例えばタンタ
ル固体電解コンデンサでは、二酸化マンガン層を形成し
た後、グラファイト層を設け、さらにその上に銀ペイン
ト層を形成し導電性接着剤などで陰極リード線を接続す
るというかなり煩雑な工程を有しているだけでなく、こ
のような構造ではタンタルやアルミニウムの粉末を焼結
したものを素子として使用しているために大容量化には
限界があった。また固体電解質として使用する二酸化マ
ンガンは電導度が低く高周波での低インピーダンス化に
も限界があった。
一方、導電性高分子を用いた固体電解コンデンサで
は、誘電体となる酸化皮膜上へ皮膜を破壊せずに固体電
解質となる導電性高分子膜をつけることが必要であり、
巻回型の固体電解コンデンサに適用する場合には、大面
積の陽極箔上に電解重合で形成する必要があるととも
に、特開昭61−47621号公報に示されているように陰極
箔および陽極箔の表面に触媒を使用して気相重合法によ
り高分子層を形成した後ドーパントを化学的にドーピン
グする方法で導電性高分子膜を形成し、そして陰極を引
き出した構造のものを巻き取る必要がある。しかし、こ
の場合、その電極箔を巻き取るときに誘電体酸化皮膜に
損傷を与えたり、重合皮膜が誘電体酸化皮膜から剥離す
るなどの問題点があった。従って導電性高分子層は巻回
した状態の電極箔に直性形成する必要があり、前記の方
法ではこのようなことはできなかった。
は、誘電体となる酸化皮膜上へ皮膜を破壊せずに固体電
解質となる導電性高分子膜をつけることが必要であり、
巻回型の固体電解コンデンサに適用する場合には、大面
積の陽極箔上に電解重合で形成する必要があるととも
に、特開昭61−47621号公報に示されているように陰極
箔および陽極箔の表面に触媒を使用して気相重合法によ
り高分子層を形成した後ドーパントを化学的にドーピン
グする方法で導電性高分子膜を形成し、そして陰極を引
き出した構造のものを巻き取る必要がある。しかし、こ
の場合、その電極箔を巻き取るときに誘電体酸化皮膜に
損傷を与えたり、重合皮膜が誘電体酸化皮膜から剥離す
るなどの問題点があった。従って導電性高分子層は巻回
した状態の電極箔に直性形成する必要があり、前記の方
法ではこのようなことはできなかった。
本発明は固体電解コンデンサの小型大容量化および高
性能化を容易に実現することを目的とする。
性能化を容易に実現することを目的とする。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の巻回型固体電解コ
ンデンサの製造方法は、弁金属箔を粗面化し更に陽極酸
化によって誘電体酸化皮膜を設けた陽極箔とこの陽極箔
に対向する陰極箔をその間にセパレータを介在させて巻
回することにより巻回型コンデンサユニットを構成し、
この後、巻回型コンデンサユニットを導電性高分子を形
成する反応溶液中にディップすることにより、溶媒可溶
性の導電性高分子からなる固体電解質を巻回型コンデン
サユニットに直接形成したものである。
ンデンサの製造方法は、弁金属箔を粗面化し更に陽極酸
化によって誘電体酸化皮膜を設けた陽極箔とこの陽極箔
に対向する陰極箔をその間にセパレータを介在させて巻
回することにより巻回型コンデンサユニットを構成し、
この後、巻回型コンデンサユニットを導電性高分子を形
成する反応溶液中にディップすることにより、溶媒可溶
性の導電性高分子からなる固体電解質を巻回型コンデン
サユニットに直接形成したものである。
作用 上記した本発明の巻回型固体電解コンデンサの製造方
法によれば、巻回型コンデンサユニットを構成した後、
この巻回型コンデンサユニットを導電性高分子を形成す
る反応溶液中にディップするようにしているため、溶媒
可溶性の導電性高分子からなる固体電解質を巻回型コン
デンサユニットに直接形成することができ、しかも誘電
体となる酸化皮膜上へ皮膜を破壊せずに導電性高分子膜
をつけるとが可能となるため、固体電解コンデンサの小
型大容量化および高性能化（高周波領域で低インピーダ
ンス）を容易に実現することができ、また、陰極の引き
出しは陽極箔との間にセパレータを介在させて陽極箔と
ともに巻回された陰極箔から直接行うことができるた
め、銀ペイント塗布・硬化などの煩雑な工程を大幅に簡
略化することができるものである。
法によれば、巻回型コンデンサユニットを構成した後、
この巻回型コンデンサユニットを導電性高分子を形成す
る反応溶液中にディップするようにしているため、溶媒
可溶性の導電性高分子からなる固体電解質を巻回型コン
デンサユニットに直接形成することができ、しかも誘電
体となる酸化皮膜上へ皮膜を破壊せずに導電性高分子膜
をつけるとが可能となるため、固体電解コンデンサの小
型大容量化および高性能化（高周波領域で低インピーダ
ンス）を容易に実現することができ、また、陰極の引き
出しは陽極箔との間にセパレータを介在させて陽極箔と
ともに巻回された陰極箔から直接行うことができるた
め、銀ペイント塗布・硬化などの煩雑な工程を大幅に簡
略化することができるものである。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明す
る。
る。
第１図において、１は巻回型コンデンサユニットで、
この巻回型コンデンサユニット１は高純度アルミニウム
箔を電気化学的に粗面化しその後陽極酸化を行って誘電
体酸化皮膜を形成してなる陽極箔２と、粗面化したアル
ミニウム箔よりなる陰極箔３をその間にセパレータ４を
介在させて巻回することにより構成されている。このよ
うな構成によるアルミニウム乾式電解コンデンサ用の定
格25V1μＦの巻回型コンデンサユニット１を使用し、第
１表に示す構造を有する溶媒可溶性の導電性高分子を固
体電解質として巻回型固体電解コンデンサを形成した。
この巻回型コンデンサユニット１は高純度アルミニウム
箔を電気化学的に粗面化しその後陽極酸化を行って誘電
体酸化皮膜を形成してなる陽極箔２と、粗面化したアル
ミニウム箔よりなる陰極箔３をその間にセパレータ４を
介在させて巻回することにより構成されている。このよ
うな構成によるアルミニウム乾式電解コンデンサ用の定
格25V1μＦの巻回型コンデンサユニット１を使用し、第
１表に示す構造を有する溶媒可溶性の導電性高分子を固
体電解質として巻回型固体電解コンデンサを形成した。
以下、溶媒可溶性の導電性高分子を巻回型コンデンサ
ユニット１に形成する方法について一例を述べる。
ユニット１に形成する方法について一例を述べる。
導電性高分子はそれぞれに対応するモノマーを合成し
た後、第２図に示すような単槽の電解槽５で電解重合し
て合成した。すなわち、陽極６として表面積30cm2の白
金プレート（Pt）またはITO（indium−tin oxide）、陰
極７としてアルミニウム箔を、支持塩としてテトラブチ
ルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェイトを用いた
重合液８を使用し、窒素雰囲気下、電流密度1.0〜2.5mA
・cm-2、10℃で約40分間重合した。モノマー、支持塩お
よび溶媒等の濃度条件を第１表（J.CHEM.SOC.,CHEM.COM
MUM.,466,1987）に示した。
た後、第２図に示すような単槽の電解槽５で電解重合し
て合成した。すなわち、陽極６として表面積30cm2の白
金プレート（Pt）またはITO（indium−tin oxide）、陰
極７としてアルミニウム箔を、支持塩としてテトラブチ
ルアンモニウムヘキサフルオロフォスフェイトを用いた
重合液８を使用し、窒素雰囲気下、電流密度1.0〜2.5mA
・cm-2、10℃で約40分間重合した。モノマー、支持塩お
よび溶媒等の濃度条件を第１表（J.CHEM.SOC.,CHEM.COM
MUM.,466,1987）に示した。
以上のような条件で陽極材上に重合した導電性高分子
層を陽極材から引き剥がし、そしてテトラヒドロフラン
−ジクロロメタン−トリクロロエタンを4:1:1の割合で
混合した混合溶媒に前記導電性高分子層を溶解させて導
電性高分子の反応溶液を調製し固体電解質形成用の材料
とした。
層を陽極材から引き剥がし、そしてテトラヒドロフラン
−ジクロロメタン−トリクロロエタンを4:1:1の割合で
混合した混合溶媒に前記導電性高分子層を溶解させて導
電性高分子の反応溶液を調製し固体電解質形成用の材料
とした。
次にアジピン酸アンモニウム水溶液などの化成液で陽
極箔断面や陽極リード引出し部等を電気化学的にユニッ
ト化成処理した前記巻回型コンデンサユニット１を前記
導電性高分子の反応溶液中に数回ディップ、乾燥すると
いう操作を繰り返した後、第３図に示すように、巻回型
コンデンサユニット１を直径が4mmで、かつ長さが50mm
の縦長の円筒型のアルミニウムケース10内に挿入し、そ
の中に前記導電性高分子の反応溶液を満たした後、60
℃、真空中で２時間放置して溶媒を蒸発させることによ
り、溶媒可溶性の導電性高分子からなる固体電解質12を
巻回型コンデンサユニット１に直接形成した。この後、
巻回型コンデンサユニット１を前記アルミニウムケース
10から取り出し、そして直径が4mmで、かつ長さが7mmの
アルミニウムケース内に再び挿入し、その開口部をエポ
キシ樹脂11等で封口して巻回型アルミニウム固体電解コ
ンデンサを構成した。
極箔断面や陽極リード引出し部等を電気化学的にユニッ
ト化成処理した前記巻回型コンデンサユニット１を前記
導電性高分子の反応溶液中に数回ディップ、乾燥すると
いう操作を繰り返した後、第３図に示すように、巻回型
コンデンサユニット１を直径が4mmで、かつ長さが50mm
の縦長の円筒型のアルミニウムケース10内に挿入し、そ
の中に前記導電性高分子の反応溶液を満たした後、60
℃、真空中で２時間放置して溶媒を蒸発させることによ
り、溶媒可溶性の導電性高分子からなる固体電解質12を
巻回型コンデンサユニット１に直接形成した。この後、
巻回型コンデンサユニット１を前記アルミニウムケース
10から取り出し、そして直径が4mmで、かつ長さが7mmの
アルミニウムケース内に再び挿入し、その開口部をエポ
キシ樹脂11等で封口して巻回型アルミニウム固体電解コ
ンデンサを構成した。
このようにして構成した巻回型アルミニウム固体電解
コンデンサを20Vで２時間エージングして定格16Vとして
諸特性を測定し、その測定結果を第２表に示した。
コンデンサを20Vで２時間エージングして定格16Vとして
諸特性を測定し、その測定結果を第２表に示した。
但し（１）のポリマーに関しては３位の置換基をＲ＝
−（CH2）5CH3のもので試作した例で示した。
−（CH2）5CH3のもので試作した例で示した。
この巻回型コンデンサユニットの電解液中の容量は1.
03μＦであったため、47.6〜88.3％の容量達成率が得ら
れた。特に（４）のポリマーを使用したものに関しては
第２表に示す全ての特性において非常に優れた値を得る
ことができた。
03μＦであったため、47.6〜88.3％の容量達成率が得ら
れた。特に（４）のポリマーを使用したものに関しては
第２表に示す全ての特性において非常に優れた値を得る
ことができた。
今回の実施例では、重合槽の陽極に白金またはITOを
使用した例で示したが、グラファイト、酸化鉛、ステン
レス、鉄などの金属を使用しても構わない。また、支持
塩としてテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォ
スフェイトを用いた例で示したが、そのほかの支持塩を
使用しても、溶媒可溶性の導電性高分子を合成すること
ができる。
使用した例で示したが、グラファイト、酸化鉛、ステン
レス、鉄などの金属を使用しても構わない。また、支持
塩としてテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロフォ
スフェイトを用いた例で示したが、そのほかの支持塩を
使用しても、溶媒可溶性の導電性高分子を合成すること
ができる。
発明の効果 以上のように本発明の巻回型固体電解コンデンサの製
造方法は、巻回型コンデンサユニットを構成した後、こ
の巻回型コンデンサユニットを導電性高分子を形成する
反応溶液中にディップするようにしているため、溶媒可
溶性の導電性高分子からなる固体電解質を巻回型コンデ
ンサユニットに直接形成することができ、しかも誘電体
となる酸化皮膜上へ皮膜を破壊せずに導電性高分子膜を
つけることが可能となるため、固体電解コンデンサの小
型大容量化および高性能化（高周波領域で低インピーダ
ンス）を容易に実現することができ、また、陰極の引き
出しは陽極箔との間にセパレータを介在させて陽極箔と
ともに巻回された陰極箔から直接行うことができるた
め、銀ペイント塗布・硬化などの煩雑な工程を大幅に簡
略化することができ、さらに巻回型コンデンサユニット
は、既存のアルミニウム電解コンデンサの製造工程で製
造されたものを直接導電性高分子コンデンサ用のユニッ
トとして転用できるため、製造コストなどの点で大きな
メリットがあるなど種々のすぐれた効果を有するもので
ある。
造方法は、巻回型コンデンサユニットを構成した後、こ
の巻回型コンデンサユニットを導電性高分子を形成する
反応溶液中にディップするようにしているため、溶媒可
溶性の導電性高分子からなる固体電解質を巻回型コンデ
ンサユニットに直接形成することができ、しかも誘電体
となる酸化皮膜上へ皮膜を破壊せずに導電性高分子膜を
つけることが可能となるため、固体電解コンデンサの小
型大容量化および高性能化（高周波領域で低インピーダ
ンス）を容易に実現することができ、また、陰極の引き
出しは陽極箔との間にセパレータを介在させて陽極箔と
ともに巻回された陰極箔から直接行うことができるた
め、銀ペイント塗布・硬化などの煩雑な工程を大幅に簡
略化することができ、さらに巻回型コンデンサユニット
は、既存のアルミニウム電解コンデンサの製造工程で製
造されたものを直接導電性高分子コンデンサ用のユニッ
トとして転用できるため、製造コストなどの点で大きな
メリットがあるなど種々のすぐれた効果を有するもので
ある。
第１図は本発明の一実施例における巻回型固体電解コン
デンサにおける巻回型コンデンサユニットの構成を示す
斜視図、第２図は電解重合槽の構成を示す断面図、第３
図は同巻回型固体電解コンデンサの断面図である。 １……巻回型コンデンサユニット、２……陽極箔、３…
…陰極箔、４……セパレータ、12……固体電解質。
デンサにおける巻回型コンデンサユニットの構成を示す
斜視図、第２図は電解重合槽の構成を示す断面図、第３
図は同巻回型固体電解コンデンサの断面図である。 １……巻回型コンデンサユニット、２……陽極箔、３…
…陰極箔、４……セパレータ、12……固体電解質。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 賢二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−47625（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−15611（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によって
誘電体酸化皮膜を設けた陽極箔とこの陽極箔に対向する
陰極箔をその間にセパレータを介在させて巻回すること
により巻回型コンデンサユニットを構成し、この後、巻
回型コンデンサユニットを導電性高分子を形成する反応
溶液中にディップすることにより、溶媒可溶性の導電性
高分子からなる固体電解質を巻回型コンデンサユニット
に直接形成したことを特徴とする巻回型固体電解コンデ
ンサの製造方法。 - 【請求項２】溶媒可溶性の導電性高分子が次の構造式１
または構造式２で表わされることを特徴とする請求項１
記載の巻回型固体電解コンデンサの製造方法。 （構造式１） 但しＲは Ｒ＝−（CH2）mCH3〔ｍ＝３〜19〕 Ｒ＝−CH2OCH3 Ｒ＝−CH2O（CH2）2OCH3 Ｒ＝−CH2O（CH2）2O（CH2）2OCH3 Ｒ＝−CH2NHC（Ｏ）（CH2）10CH3 Ｒ＝−Ｏ（CH2）2O（CH2）2OCH3 （構造式２） 但しｌ＝10〜16
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63219057A JP2696982B2 (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 固体電解コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63219057A JP2696982B2 (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 固体電解コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266923A JPH0266923A (ja) | 1990-03-07 |
| JP2696982B2 true JP2696982B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=16729593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63219057A Expired - Lifetime JP2696982B2 (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 固体電解コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2696982B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10340831A (ja) * | 1997-06-06 | 1998-12-22 | Nippon Chemicon Corp | 固体電解コンデンサの製造方法 |
| BRPI0905319B1 (pt) * | 2009-12-04 | 2020-09-24 | Cláudio Lourenço Lorenzetti | Aperfeiçoamento em chuveiro elétrico |
| JP2012191178A (ja) * | 2011-02-22 | 2012-10-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 電解コンデンサおよび電解コンデンサの製造方法 |
| JP6519982B2 (ja) * | 2014-04-22 | 2019-05-29 | 日本ケミコン株式会社 | コンデンサの製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6147625A (ja) * | 1984-08-14 | 1986-03-08 | 昭和電工株式会社 | 固体電解コンデンサ |
| DE3814730A1 (de) * | 1988-04-30 | 1989-11-09 | Bayer Ag | Feststoff-elektrolyte und diese enthaltende elektrolyt-kondensatoren |
-
1988
- 1988-09-01 JP JP63219057A patent/JP2696982B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0266923A (ja) | 1990-03-07 |
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