JP2770276B2 - 電解コンデンサ - Google Patents

電解コンデンサ

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JP2770276B2 JP3349102A JP34910291A JP2770276B2 JP 2770276 B2 JP2770276 B2 JP 2770276B2 JP 3349102 A JP3349102 A JP 3349102A JP 34910291 A JP34910291 A JP 34910291A JP 2770276 B2 JP2770276 B2 JP 2770276B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は基材表面に硬質炭素皮膜
を形成したセパレ−タを使用した電解コンデンサ、特に
は音響用電解コンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウムなどの弁作用金属の陽極箔
と陰極箔をセパレータを介在させて巻回してコンデンサ
素子とした電解コンデンサは、一般にコンデンサ素子に
駆動用電解液を含浸し、アルミニウムなどの金属製ケー
スや合成樹脂製のケースにコンデンサ素子を収納し、密
閉した構造を有する。
【0003】このような電解コンデンサはJIS−04
形、62形、69形などの構造を有する。
【0004】電解コンデンサ用電極箔の一方の陽極箔と
しては、アルミニウム箔を化学的にあるいは電気化学的
にエッチングしてその表面積を拡大し、化成処理により
誘電体酸化皮膜を形成したものが一般的に使用される。
また、エッチングすることなく、プレーン(平坦)なア
ルミニウム箔に誘電体酸化皮膜を形成したものも使用さ
れることがある。
【0005】電解コンデンサ用電極箔の他方の陰極箔と
しては、アルミニウム箔を化学的にあるいは電気化学的
にエッチングしてその表面積を拡大したもの、エッチン
グすることなく、プレーン(平坦)なアルミニウム箔を
そのまま使用するのが普通であるが、誘電体酸化皮膜を
形成したものも使用されることがある。
【0006】電解コンデンサの駆動用電解液としては、
エチレングリコールやγ−ブチロラクトンなどの有機極
性溶媒の単体あるいはその混合物を主溶媒とし、これに
カルボン酸またはその塩を溶質とし、また必要により糖
類、水分、リン酸などを添加剤として溶解した電解液が
一般に使用されている。溶質としてホウ酸またはその塩
を使用することもある。
【0007】電解紙であるセパレータは、電解液を充分
な量保持するとともに両電極の短絡を防止するために使
用される。セパレータを製造するための材料としてはそ
の殆どが植物繊維または合成樹脂繊維である。植物繊維
からなるセパレータの多くはクラフト紙またはマニラ麻
紙である。このほか、インド太陽麻を材料とするもの、
木綿を材料とするものも少量使用されている。クラフト
紙は安価で強い紙であるが、繊維が偏平であるために電
解液を含浸した後の電流通路が長くなり、電気的な抵抗
値が大きくなるという欠点がある。マニラ麻紙は、繊維
の形状がクラフト紙よりやや円に近くて電流通路が短く
なるために、抵抗値を小さくするという利点があるが、
高価である。また、クラフトとマニラ麻との混抄紙も使
用されている。
【0008】合成樹脂繊維からなるセパレータの材料と
してはポリプロピレン、ビニロン、レーヨン、ポリエチ
レン、ポリエステルなどがある。このような合成樹脂繊
維は繊維の形状が真円に近いものが得られるので、電解
液を含浸した後の抵抗値が小さいものが得られるが、紙
としての性質の良いものが得にくいという欠点があり、
クラフトあるいはマニラ麻との混抄紙として使用される
ことが多い。
【0009】また、ガラス繊維も使用されるが、ガラス
繊維単体で使用されることは少なく、植物繊維および合
成樹脂繊維との混抄紙として使用される。
【0010】さらには、動物繊維、例えば真綿繊維も使
用されることがある。真綿の原料はマユであり、一本の
繊維の太さがマニラ麻の1/2 〜1/100 と細く、また繊維
の屈曲は複雑である。このような性質を有する真綿繊維
を例えばマニラ麻、クラフトなどの植物性繊維に漉き込
み、混抄紙として作成した場合には、マニラ麻やクラフ
トの太い繊維の隙間に真綿繊維が緻密に絡みつき、極く
細い隙間を形成する。真綿繊維は合成樹脂繊維またはガ
ラス繊維と混抄されることもある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】音響用に使用される電
解コンデンサは電源回路の2次側のフィルタ用のコンデ
ンサ、アンプ間のカップリング用コンデンサ、あるいは
スピーカネットワーク用コンデンサとして使用される
が、特に優れた再生音質が得られることが要求される。
しかし、従来の音響用として使用されている電解コンデ
ンサは、必ずしも優れた再生音質が得られているとは言
えなかった。
【0012】本発明は優れた音質特性を有した音響用の
電解コンデンサを提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明者らは種々の実験および検討を行なっ
た結果、表面に硬質炭素皮膜を形成したセパレ−タを使
用すると、優れた再生音を得ることができる電解コンデ
ンサを提供することができることが判明した。
【0014】本発明に係る硬質炭素皮膜とは基材表面に
化学気相法(CVD法)や物理蒸着法(PVD法)によ
り得られる機械的に硬い炭素皮膜を言い、非晶質構造、
硬質炭素皮膜中にダイヤモンド粒子が存在するもの、多
結晶質のダイヤモンド膜状のものなどを含む。
【0015】硬質炭素皮膜の合成法には熱的な原料ガス
の分解と放電プラズマを利用したCVD法と、スパッタ
リング、イオンプレ−ティング、真空蒸着などのPVD
法とがあるが、セパレ−タに熱衝撃を与えないという点
では放電プラズマCVD法が最も好ましい。
【0016】プラズマCVD法による場合は、電源に直
流電源を使用するDCプラズマCVD法と、電源に高周
波電源を使用するRFプラズマCVD法とがある。原料
ガスにはメタン、エタンなどの炭化水素ガスと、アルコ
−ル、アセトンなどの有機化合物が好適に使用される。
これらのガスは単独に、またはH2、N2 、He、N
e、Ar、Kr、Xeなどのガスと混合して使用され
る。ガス圧力は10-4Torr〜10Torrの範囲が
好ましい。スパッタリング法は、プラズマ中のイオン種
の衝撃によって蒸発した炭素原子が基材に物理的に付着
して膜が形成される方法である。原料には炭素板が用い
られる。ガスとしてはAr、He、Ne、Krなどのガ
スを単独に、またはH2 、N2 、炭化水素ガスなどと混
合して用いられる。ガス圧力は10-4Torr〜10T
orrの範囲が好ましい。
【0017】イオンプレ−ティング法の場合は、炭化水
素ガス、有機化合物あるいは炭素の蒸気を高周波コイル
で放電させてプラズマを作り、そのうちのイオン種を直
流電界で引き付けて基材上に膜を形成する。この場合、
上述の二法と同様にAr、He、Ne、Kr、H2 、N
2 などのガスと混合させるのが好ましい。ガス圧力は1
-4Torr〜10Torrの範囲が好ましい。真空蒸
着法の場合は、炭素を熱的に蒸着させて基材上に膜を形
成する。10-4Torr〜10-7Torrの範囲の高真
空領域で蒸着するが、H2 ガスを導入するのが好まし
い。
【0018】このような硬質炭素皮膜はCVD法または
PVD法により、特にはCVD法により基材であるセパ
レ−タに付着形成するのが好ましい。この硬質炭素皮膜
はセパレ−タの表面上に10オングストロ−ム〜100
μmの範囲で付着形成するのが好ましい。より好ましく
は50オングストロ−ム〜5000オングストロ−ムの
範囲で付着形成するのがよい。硬質炭素皮膜はセパレ−
タの一方の面のみに形成してもよいが、両面に形成する
のが好ましい。
【0019】セパレ−タとしては、上述した植物繊維、
合成樹脂繊維、ガラス繊維もしくは動物繊維の単体紙
や、これら繊維の混抄紙が適宜使用される。セパレ−タ
の厚さとしては15〜100μmの範囲のものを使用す
ることができる。
【0020】本発明において使用される駆動用電解液の
有機極性溶媒としては、電解コンデンサに通常使用され
る有機極性溶媒であればいずれも使用できる。好ましい
溶媒としては、アミド類、ラクトン類、グリコ−ル類、
硫黄化合物類、ケトン類、エ−テル類または炭酸塩類が
使用できる。好ましい具体例としては、炭酸プロピレ
ン、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルホルム
アミド、γ−ブチロラクトン、N−メチルピロリドン、
ジメチルスルホキシド、エチレンシアノヒドリン、エチ
レングリコ−ル、エチレングリコ−ルモノまたはジアル
キルエ−テル、3−アルキル−1,3−オキサゾリジン
−2−オンなどが使用できる。特に好ましくは、ラクト
ン類、エチレングリコ−ル類などが用いられる。
【0021】本発明において使用される駆動用電解液の
溶質としては、電解コンデンサに通常使用される溶質で
あればいずれも使用できる。
【0022】好ましい溶質としては、ホウ酸やリン酸な
どの無機酸またはその塩、ケイタングステン酸などのヘ
テロポリ酸またはその塩、フェノ−ル性水酸基を有する
有機酸またはその塩、スルホン酸基を有する有機酸また
はその塩、ギ酸やドデシル酸に代表される鎖式モノカル
ボン酸またはその塩、安息香酸やサリチル酸に代表され
る芳香族モノカルボン酸またはその塩、アジピン酸やセ
バシン酸に代表されるる鎖式ジカルボン酸またはその
塩、マレイン酸やシトラコン酸などの不飽和ジカルボン
酸またはその塩、フタル酸やニトロフタル酸やテトラヒ
ドロフタル酸からなる環式ジカルボン酸またはその塩、
クエン酸に代表されるトリカルボン酸またはその塩を例
示することができる。特に好ましくは、芳香族カルボン
酸または不飽和ジカルボン酸の4級アルキルアンモニウ
ム塩、芳香族カルボン酸のアンモニウム塩が採用され
る。
【0023】また、塩としてはアンモニウム塩、第1〜
第3級アミン塩、第4級アンモニウム塩を例示すること
ができる。また、伝導度を高めるために水分を添加する
が、コンデンサ特性の経時変化を抑止するためには15
%以下、好ましくは8%以下、特に好ましくは5%以下
が採用される。
【0024】本発明に係る硬質炭素皮膜は化学的な安定
性、すなわち耐薬品性に優れているために、セパレ−タ
を上述の駆動用電解液の浸蝕から有効的に保護すること
ができる。
【0025】
【実施例】
【0026】<実施例1>マニラ麻と真綿繊維からなる
厚さ50μmの混抄紙の両面にCVD法によりそれぞれ
400オングストロ−ムの硬質炭素皮膜を形成し、セパ
レ−タとした。一方、両面に誘電体酸化皮膜を形成した
厚さ80μmのアルミニウム陽極箔と、厚さ80μmの
陰極箔とを用意した。これら陽極箔と陰極箔とをセパレ
−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作し、このコ
ンデンサ素子に、水分12wt%、エチレングリコ−ル
74wt%、アジピン酸アンモニウム14wt%からな
る駆動用電解液を含浸させ、定格63V56μF、外径
8mm、長さ20mmのJIS−04形の電解コンデン
サを製作した。静電容量は61.4μFであり、1MH
zでのインピ−ダンスは0.17Ωであった。
【0027】<比較例1>両面に誘電体酸化皮膜を形成
した厚さ80μmのアルミニウム陽極箔と、厚さ80μ
mのアルミニウム陰極箔と、マニラ麻と真綿繊維の混抄
紙からなる厚さ50μmのセパレ−タとを用意した。こ
れら陽極箔と陰極箔とをセパレ−タを介して巻回してコ
ンデンサ素子を製作し、このコンデンサ素子に、水分1
2wt%、エチレングリコ−ル74wt%、アジピン酸
アンモニウム14wt%からなる駆動用電解液を含浸さ
せ、定格63V56μF、外径8mm、長さ20mmの
JIS−04形の電解コンデンサを製作した。静電容量
は58.1μFであり、1MHzでのインピ−ダンスは
0.23Ωであった。
【0028】<実施例2>厚さ50μmのマニラ麻紙の
両面にCVD法によりそれぞれ400オングストロ−ム
の硬質炭素皮膜を形成し、セパレ−タとした。一方、両
面に誘電体酸化皮膜を形成した厚さ80μmのアルミニ
ウム陽極箔と、厚さ80μmの陰極箔とを用意した。こ
れら陽極箔と陰極箔とをセパレ−タを介して巻回してコ
ンデンサ素子を製作し、このコンデンサ素子に、水分1
2wt%、エチレングリコ−ル74wt%、アジピン酸
アンモニウム14wt%からなる駆動用電解液を含浸さ
せ、定格63V56μF、外径8mm、長さ20mmの
JIS−04形の電解コンデンサを製作した。静電容量
は61.9μFであり、1MHzでのインピ−ダンスは
0.22Ωであった。
【0029】<比較例2>両面に誘電体酸化皮膜を形成
した厚さ80μmのアルミニウム陽極箔と、厚さ80μ
mのアルミニウム陰極箔と、厚さ50μmのマニラ麻紙
のセパレ−タとを用意した。これら陽極箔と陰極箔とを
セパレ−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作し、
このコンデンサ素子に、水分12wt%、エチレングリ
コ−ル74wt%、アジピン酸アンモニウム14wt%
からなる駆動用電解液を含浸させ、定格63V56μ
F、外径8mm、長さ20mmのJIS−04形の電解
コンデンサを製作した。静電容量は59.0μFであ
り、1MHzでのインピ−ダンスは0.23Ωであっ
た。
【0030】<実施例3>厚さ50μmのクラフト紙の
両面にCVD法によりそれぞれ400オングストロ−ム
の硬質炭素皮膜を形成し、セパレ−タとした。一方、両
面に誘電体酸化皮膜を形成した厚さ80μmのアルミニ
ウム陽極箔と、厚さ80μmの陰極箔とを用意した。こ
れら陽極箔と陰極箔とをセパレ−タを介して巻回してコ
ンデンサ素子を製作し、このコンデンサ素子に、水分1
2wt%、エチレングリコ−ル74wt%、アジピン酸
アンモニウム14wt%からなる駆動用電解液を含浸さ
せ、定格63V56μF、外径8mm、長さ20mmの
JIS−04形の電解コンデンサを製作した。静電容量
は62.1μFであり、1MHzでのインピ−ダンスは
0.50Ωであった。
【0031】<比較例3>両面に誘電体酸化皮膜を形成
した厚さ80μmのアルミニウム陽極箔と、厚さ80μ
mのアルミニウム陰極箔と、厚さ50μmのクラフト紙
のセパレ−タとを用意した。これら陽極箔と陰極箔とを
セパレ−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作し、
このコンデンサ素子に、水分12wt%、エチレングリ
コ−ル74wt%、アジピン酸アンモニウム14wt%
からなる駆動用電解液を含浸させ、定格63V56μ
F、外径8mm、長さ20mmのJIS−04形の電解
コンデンサを製作した。静電容量は58.8μFであ
り、1MHzでのインピ−ダンスは0.68Ωであっ
た。
【0032】<実施例4>マニラ麻とポリプロピレン繊
維からなる厚さ50μmの混抄紙の両面にCVD法によ
りそれぞれ100オングストロ−ムの硬質炭素皮膜を形
成し、セパレ−タとした。一方、両面に誘電体酸化皮膜
を形成た厚さ80μmのアルミニウム陽極箔と、厚さ8
0μmの陰極箔とを用意した。これら陽極箔と陰極箔と
をセパレ−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作
し、このコンデンサ素子に、水分12wt%、エチレン
グリコ−ル74wt%、アジピン酸アンモニウム14w
t%からなる駆動用電解液を含浸させ、定格63V56
μF、外径8mm、長さ20mmのJIS−04形の電
解コンデンサを製作した。静電容量は59.5μFであ
った。
【0033】<実施例5>ポリプロピレン繊維とガラス
繊維からなる厚さ50μmの混抄紙の両面にCVD法に
よりそれぞれ150オングストロ−ムの硬質炭素皮膜を
形成し、セパレ−タとした。一方、両面に誘電体酸化皮
膜を形成た厚さ80μmのアルミニウム陽極箔と、厚さ
80μmの陰極箔とを用意した。これら陽極箔と陰極箔
とをセパレ−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作
し、このコンデンサ素子に、水分12wt%、エチレン
グリコ−ル74wt%、アジピン酸アンモニウム14w
t%からなる駆動用電解液を含浸させ、定格63V56
μF、外径8mm、長さ20mmのJIS−04形の電
解コンデンサを製作した。静電容量は60.4μFであ
った。
【0034】次に、実施例1、2、3および比較例1、
2、3の電解コンデンサをアンプ間のカップリングコン
デンサとして使用し、これらのコンデンサを取り替え
て、CD(コンパクトディスク)を試聴した。
【0035】実施例1と比較例1の試聴結果を対比する
と、実施例1は個々の楽器の分離がよく、また低域の厚
みが増して優れていた。
【0036】実施例2と比較例2の試聴結果を対比する
と、実施例2はノイズ感が大幅に減少し、かつ高域の歪
み感が減少した。
【0037】実施例3と比較例3の試聴結果を対比する
と、実施例3は音の定位感が向上し、パワ−感が増加し
て優れていた。
【0038】
【発明の効果】上述したように本発明ではコンデンサ素
子に使用されるセパレ−タに硬質炭素皮膜を形成したこ
とにより良好なる再生音を得ることができる。また、電
解コンデンサの高周波数帯域でのインピ−ダンスを低く
することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 9/02 301

Claims (2)

    (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に駆動用電解液を含浸した電解コ
    ンデンサにおいて、厚さが15〜100μmのセパレー
    タに厚さが10オングストローム〜100μmの硬質炭
    素皮膜を形成したことを特徴とする電解コンデンサ。
  2. 【請求項2】硬質炭素皮膜はCVD法またはPVD法に
    よりセパレ−タに形成されていることを特徴とする請求
    項1に記載の電解コンデンサ。
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