JP2775762B2 - 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
- H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
- H01G9/151—Solid electrolytic capacitors with wound foil electrodes
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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
- H01G11/52—Separators
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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
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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固体電解コンデンサに
関するものである。
関するものである。
従来の技術 近年、電解コンデンサは電子機器のデジタル化にとも
なって、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・陰極アルミニウム
箔をセパレータを介して捲き取り、液状の電解質を用い
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成されている。この固体電解
質形成には硝酸マンガン液に陽極体を浸漬し250〜350℃
前後の恒温炉中にて熱分解し、二酸化マンガン層をつく
る。また、近年では7,7,8,8−テトラシアノキノジメタ
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。更に、固体電解質の高電導
度化のためにピロール，チオフェン，フラン等の重合性
モノマーを電解重合させて導電性高分子とし、これを固
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、その導電度がおよそ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及び
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。
なって、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・陰極アルミニウム
箔をセパレータを介して捲き取り、液状の電解質を用い
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成されている。この固体電解
質形成には硝酸マンガン液に陽極体を浸漬し250〜350℃
前後の恒温炉中にて熱分解し、二酸化マンガン層をつく
る。また、近年では7,7,8,8−テトラシアノキノジメタ
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。更に、固体電解質の高電導
度化のためにピロール，チオフェン，フラン等の重合性
モノマーを電解重合させて導電性高分子とし、これを固
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、その導電度がおよそ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及び
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 しかしながら上記の従来の構成では、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、更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。
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、更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
誘電体となる化成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、捲回
型の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方法や、特開昭61−47621号公報に
提案されているように陰極箔及び陽極箔の表現に触媒を
利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
形成後、陰極を引き出した構造のもの捲き取る必要があ
る。しかしこの場合、前記電極箔を捲き取るときに誘電
体皮膜である化成皮膜に損傷を与えたり、重合膜が化成
皮膜から剥離するなどの問題点があった。したがって導
電性高分子層は捲回した状態の電極箔に直接形成する必
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。
誘電体となる化成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、捲回
型の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方法や、特開昭61−47621号公報に
提案されているように陰極箔及び陽極箔の表現に触媒を
利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
形成後、陰極を引き出した構造のもの捲き取る必要があ
る。しかしこの場合、前記電極箔を捲き取るときに誘電
体皮膜である化成皮膜に損傷を与えたり、重合膜が化成
皮膜から剥離するなどの問題点があった。したがって導
電性高分子層は捲回した状態の電極箔に直接形成する必
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。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、予め捲
回した素子をその状態のままで導電性高分子膜を形成さ
せることを可能とし、高周波領域で良好な周波数特性で
かつ漏れ電流の安定した高信頼性の大容量固体電解コン
デンサを提供することを目的とする。
回した素子をその状態のままで導電性高分子膜を形成さ
せることを可能とし、高周波領域で良好な周波数特性で
かつ漏れ電流の安定した高信頼性の大容量固体電解コン
デンサを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の固体電解コンデン
サは、弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によって誘電体
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構成されたコンデンサ
素子に、前記陰極箔を正極とし前記陽極箔を負極として
電気化学的に重合することにより構成された導電性高分
子の固体電解質を形成したものである。
サは、弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によって誘電体
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構成されたコンデンサ
素子に、前記陰極箔を正極とし前記陽極箔を負極として
電気化学的に重合することにより構成された導電性高分
子の固体電解質を形成したものである。
作用 この構成によって、誘電体皮膜のついた陽極箔を負極
とすることで整流作用から誘電体皮膜による電気抵抗を
回避し、誘電体皮膜のついていない陰極箔を正極とする
ことで陰極箔の表面全体で電流が流れるようにし、そし
て電解重合膜が陰極箔全体を覆いさらに膜の厚さ方向に
成長を続け、セパレータを介して対向して負極となって
いる陽極箔まで電解重合膜が達する現象を利用したもの
で、捲回型コンデンサ素子に直接導電性高分子の固体電
解質層を形成することができ、しかも誘電体となる化成
皮膜上へ皮膜を破壊せずに重合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及び高性
能化（高周波領域での低インピーダンス化）が容易に実
現できる。また、陰極の引出しは陰極箔から直接行うこ
とができ、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。
とすることで整流作用から誘電体皮膜による電気抵抗を
回避し、誘電体皮膜のついていない陰極箔を正極とする
ことで陰極箔の表面全体で電流が流れるようにし、そし
て電解重合膜が陰極箔全体を覆いさらに膜の厚さ方向に
成長を続け、セパレータを介して対向して負極となって
いる陽極箔まで電解重合膜が達する現象を利用したもの
で、捲回型コンデンサ素子に直接導電性高分子の固体電
解質層を形成することができ、しかも誘電体となる化成
皮膜上へ皮膜を破壊せずに重合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及び高性
能化（高周波領域での低インピーダンス化）が容易に実
現できる。また、陰極の引出しは陰極箔から直接行うこ
とができ、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。
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
明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定
するものでないことは言うまでもない。
明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定
するものでないことは言うまでもない。
第１図は本発明の実施例における固体電解コンデンサ
の捲回型コンデンサ素子を示すものである。第１図にお
いて、１は捲回型コンデンサ素子であり、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
て誘電体皮膜を形成してなる陽極化成箔２と、粗面化し
ただけの陰極エッチング箔３とをセパレータ４を介して
捲回した構成となっている。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電圧容量25V68μ
Ｆ（6.3φ×l11）の捲回型コンデンサ素子を使用した。
の捲回型コンデンサ素子を示すものである。第１図にお
いて、１は捲回型コンデンサ素子であり、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
て誘電体皮膜を形成してなる陽極化成箔２と、粗面化し
ただけの陰極エッチング箔３とをセパレータ４を介して
捲回した構成となっている。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電圧容量25V68μ
Ｆ（6.3φ×l11）の捲回型コンデンサ素子を使用した。
導電性高分子膜を捲回型コンデンサ素子に形成するの
に先立って、捲回した素子を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な
どを化成修復処理した。
に先立って、捲回した素子を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な
どを化成修復処理した。
（実施例１） 支持電解質にパラトルエンスルホン酸テトラエチルア
ンモニウム4.5g,モノマーとしてピロ−ル5.0gからなる
重合液に前記前処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸
漬して真空含浸処理を行い、室温にて引出しリードを重
合液から離した状態でリード間に−5Vを60分間印加し
た。その後アセトニトリルで洗浄し120℃で30分間乾燥
した後にφ6.3×l11の円筒型のアルミニウムケースに挿
入し封口処理を行った。このようにして形成したアルミ
ニウム固体電解コンデンサを13Vで２時間エージングし
て定格電圧を10Vとして諸特性を測定し、その測定結果
を第１表に示した。
ンモニウム4.5g,モノマーとしてピロ−ル5.0gからなる
重合液に前記前処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸
漬して真空含浸処理を行い、室温にて引出しリードを重
合液から離した状態でリード間に−5Vを60分間印加し
た。その後アセトニトリルで洗浄し120℃で30分間乾燥
した後にφ6.3×l11の円筒型のアルミニウムケースに挿
入し封口処理を行った。このようにして形成したアルミ
ニウム固体電解コンデンサを13Vで２時間エージングし
て定格電圧を10Vとして諸特性を測定し、その測定結果
を第１表に示した。
（実施例２） 支持電解質にパラトルエンスルホン酸テトラエチルア
ンモニウム4.5g,モノマーとしてピロール5.0gからなる
重合液に前記前処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸
漬して真空含浸処理を行い、室温にて引出しリードを重
合液から離した状態でリード間に−5Vを10分間、その後
120℃で−5V5分間印加した。この後工程は実施例１と同
様である。
ンモニウム4.5g,モノマーとしてピロール5.0gからなる
重合液に前記前処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸
漬して真空含浸処理を行い、室温にて引出しリードを重
合液から離した状態でリード間に−5Vを10分間、その後
120℃で−5V5分間印加した。この後工程は実施例１と同
様である。
（実施例３） 支持電解質にマレイン酸テトラエチルアンモニウム3
g,モノマーとしてピロール6gからなる重合液に前記前処
理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸処
理を行い、室温にて引出しリードを重合液から離した状
態でリード間に−7Vを25分間、その後120℃で−5V5分間
印加した。この後工程は実施例１と同様である。
g,モノマーとしてピロール6gからなる重合液に前記前処
理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸処
理を行い、室温にて引出しリードを重合液から離した状
態でリード間に−7Vを25分間、その後120℃で−5V5分間
印加した。この後工程は実施例１と同様である。
（実施例４） 支持電解質にマレイン酸テトラエチルアンモニウム3
g,モノマーとしてピロール6gからなる重合液に前記前処
理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸処
理を行い、室温にて引出しリードを重合液から離した状
態でリード間に−7Vを25分間印加した。その後３％マレ
イン酸水溶液70℃中で13Vを10分間印加した後、60℃で
真空乾燥を60分間実施した。この後工程は実施例１と同
様である。
g,モノマーとしてピロール6gからなる重合液に前記前処
理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸処
理を行い、室温にて引出しリードを重合液から離した状
態でリード間に−7Vを25分間印加した。その後３％マレ
イン酸水溶液70℃中で13Vを10分間印加した後、60℃で
真空乾燥を60分間実施した。この後工程は実施例１と同
様である。
（実施例５） 支持電解質にマレイン酸テトラエチルアンモニウム1.
5gとフタル酸テトラエチルアンモニウム1.5g,モノマー
としてピロール6gからなる重合液に前記前処理を施した
捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸処理を行い、
室温にて引出しリードを重合液から離した状態でリード
間に−7Vを25分間印加した。その後３％マレイン酸とフ
タル酸の混合水溶液70℃中で13Vを10分間印加した後、6
0℃で真空乾燥を60分間実施した。この後工程は実施例
１と同様である。
5gとフタル酸テトラエチルアンモニウム1.5g,モノマー
としてピロール6gからなる重合液に前記前処理を施した
捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸処理を行い、
室温にて引出しリードを重合液から離した状態でリード
間に−7Vを25分間印加した。その後３％マレイン酸とフ
タル酸の混合水溶液70℃中で13Vを10分間印加した後、6
0℃で真空乾燥を60分間実施した。この後工程は実施例
１と同様である。
（実施例６） 支持電解質にマレイン酸テトラエチルアンモニウム3
g,モノマーとしてチオフェン6gからなる重合液に前記前
処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸
処理を行い、室温にて引出しリードを重合液から離した
状態でリード間に−7Vを25分間印加した。その後３％マ
レイン酸水溶液70℃中で13Vを10分間印加した後、60℃
で真空乾燥を60分間実施した。この後工程は実施例１と
同様である。
g,モノマーとしてチオフェン6gからなる重合液に前記前
処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸
処理を行い、室温にて引出しリードを重合液から離した
状態でリード間に−7Vを25分間印加した。その後３％マ
レイン酸水溶液70℃中で13Vを10分間印加した後、60℃
で真空乾燥を60分間実施した。この後工程は実施例１と
同様である。
（実施例７） 支持電解質にパラトルエンスルホン酸テトラエチルア
ンモニウム4.5g,モノマーとしてフラン6gからなる重合
液に前記前処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬し
て真空含浸処理を行い、室温にて引出しリードを重合液
から離した状態でリード間に−5Vを10分間、その後に12
0℃で−5V5分間印加した。後工程は実施例１と同様であ
る。
ンモニウム4.5g,モノマーとしてフラン6gからなる重合
液に前記前処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬し
て真空含浸処理を行い、室温にて引出しリードを重合液
から離した状態でリード間に−5Vを10分間、その後に12
0℃で−5V5分間印加した。後工程は実施例１と同様であ
る。
なお、上記実施例では捲回型コンデンサ素子の金属は
アルミニウムであったが、他のタンタル，ニオブやチタ
ンなどの弁金属でもよい。
アルミニウムであったが、他のタンタル，ニオブやチタ
ンなどの弁金属でもよい。
また、捲回してからの重合としたが、重合した後その
ままの形状にて固体電解コンデンサを形成する場合、捲
回せずに両電極が平板の形で対向していてもよいことは
言うまでもない。
ままの形状にて固体電解コンデンサを形成する場合、捲
回せずに両電極が平板の形で対向していてもよいことは
言うまでもない。
発明の効果 以上のように本発明の固体電解コンデンサは、弁金属
箔を粗面化し更に陽極酸化によって誘電体皮膜を設けた
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構成されたコンデンサ素子に、前記
陰極箔を正極とし前記陽極箔を負極として電気化学適に
重合することにより構成された導電性高分子の固体電解
質を形成したもので、コンデンサ素子に直接導電性高分
子の固体電解質層を形成することができ、しかも誘電体
となる化成皮膜上へ皮膜を破壊せずに重合膜をつけるこ
とが可能となるため、固体電解コンデンサの小型大容量
化及び高性能化（高周波領域での低インピーダンス化）
が容易に実現できる。また、陰極の引出しは陰極箔から
直接行うことができ、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。
箔を粗面化し更に陽極酸化によって誘電体皮膜を設けた
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構成されたコンデンサ素子に、前記
陰極箔を正極とし前記陽極箔を負極として電気化学適に
重合することにより構成された導電性高分子の固体電解
質を形成したもので、コンデンサ素子に直接導電性高分
子の固体電解質層を形成することができ、しかも誘電体
となる化成皮膜上へ皮膜を破壊せずに重合膜をつけるこ
とが可能となるため、固体電解コンデンサの小型大容量
化及び高性能化（高周波領域での低インピーダンス化）
が容易に実現できる。また、陰極の引出しは陰極箔から
直接行うことができ、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。
更に捲回型コンデンサ素子は、既存のアルミニウム電
解のコンデンサの製造工程で製造された素子そのものを
直接導電性高分子コンデンサ用の素子として転用できる
のでコストダウンなどの点で製造上の効果は大きい。
解のコンデンサの製造工程で製造された素子そのものを
直接導電性高分子コンデンサ用の素子として転用できる
のでコストダウンなどの点で製造上の効果は大きい。
第１図は本発明の実施例における捲回型コンデンサ素子
の構成を示す斜視図である。 １……捲回型コンデンサ素子、２……陽極化成箔、３…
…陰極エッチング箔、４……セパレータ。
の構成を示す斜視図である。 １……捲回型コンデンサ素子、２……陽極化成箔、３…
…陰極エッチング箔、４……セパレータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−251605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−74711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01G 9/025 - 9/028
Claims (3)
- 【請求項１】弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によって
誘電体被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構成されたコン
デンサ素子に、前記陰極箔を正極とし前記陽極箔を負極
として電気化学的に重合することにより構成された導電
性高分子の固体電解質を形成した固体電解コンデンサ。 - 【請求項２】導電性高分子がパラトルエンスルホン酸テ
トラエチルアンモニウム、マレイン酸テトラエチルアン
モニウムおよびフタル酸テトラエチルアンモニウムの中
から選択された１種類以上から成る支持電解質を用いて
重合されたものである請求項１記載の固体電解コンデン
サ。 - 【請求項３】導電性高分子がピロール、チオフェンまた
はフランをモノマーとして重合されたものである請求項
１または２記載の固体電解コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213908A JP2775762B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 固体電解コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63213908A JP2775762B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 固体電解コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0262028A JPH0262028A (ja) | 1990-03-01 |
| JP2775762B2 true JP2775762B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=16647019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63213908A Expired - Lifetime JP2775762B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 固体電解コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2775762B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003109853A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Nippon Chemicon Corp | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP63213908A patent/JP2775762B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0262028A (ja) | 1990-03-01 |
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