JP3184337B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

固体電解コンデンサ

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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、導電性高分子膜を固体
電解質とする固体電解コンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、コンデンサの小形高性能化の要請
に応え得たものとして、ポリピロール,ポリチオフェ
ン,ポリフランなどの導電性高分子膜を固体電解質とし
て用いた固体電解コンデンサが注目を集めている。
【0003】従来、一般化しているこの種固体電解コン
デンサは、例えば誘電体酸化皮膜を生成した弁作用金属
からなる陽極体の誘電体酸化皮膜上に化学重合を行い、
化学重合膜を形成し、この化学重合膜を陽極として電解
液中に浸漬して電解重合を行い、化学重合膜上に電解重
合膜を形成し、次に、陰極を引き出す手段として、前記
電解重合膜表面にカーボン層を形成し、更にその上に導
電性塗膜からなる陰極層を形成し、その一部から陰極引
出端子を取り出して、最後に外装を施してなるものであ
る。
【0004】前記電解重合膜を形成する方法としては、
例えば導電性高分子モノマー及びパラトルエンスルホン
酸塩又はナフタレンスルホン酸の支持電解質を含む電解
液中で電解重合を行う方法がある。
【0005】しかして、導電性高分子モノマーにピロー
ル,皮膜形成性金属にタンタル焼結体を用いて、上記の
ような構成になるポリピロール型タンタル電解コンデン
サにおいて、電解重合の支持電解質にパラトルエンスル
ホン酸塩を用いて電解重合を行って製作したポリピロー
ル型タンタル電解コンデンサでは、tanδ,漏れ電
流,ESRの初期特性は良好となるが、耐湿性が悪く、
湿度により容量減少,tanδ増大,等価直列抵抗(以
下ESRと称す)増大となる欠点を有していた。また、
同じく上記のような構成になるポリピロール型タンタル
電解コンデンサにおいて、電解重合の支持電解質に、例
えばナフタレンスルホン酸塩や、又はアルキルナフタレ
ンスルホン酸などのナフタレンスルホン酸塩誘導体を用
いて電解重合を行って製作したポリピロール型タンタル
電解コンデンサでは、パラトルエンスルホン酸塩を用い
た場合の耐湿性が悪いという欠点は改善できるが、電解
重合膜が均一に成長せず焼結体全体に所望の厚さの導電
性高分子膜厚が得られないばかりでなく、局部的にポリ
ピロールが成長し、コンデンサ素子全体がかさ高くな
り、モールドなどの外装が不可能となるという欠点を有
していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のように上記構成
になるポリピロール型タンタル電解コンデンサにおい
て、電解重合の支持電解質にパラトルエンスルホン酸塩
を用いたものでは、120Hz下のtanδ,100K
Hz下のESRなどの初期特性は良好であるが、耐湿性
に乏しく、また、電解酸化重合の支持電解質にナフタレ
ンスルホン酸塩又はその誘導体を用いたものでは耐湿性
は良好であるが、電解酸化重合がある程度進行すると局
部的に進行しはじめ針状に成長したり、あるいは電解液
面に沿って酸化重合が円盤状に成長するため重合膜が均
一に成長せず、焼結体全体に均一で、なお且つ所望の厚
さの膜を得ることが困難なため、モールドなどの外装が
不可能となるばかりか短絡不良多発になるという問題を
かかえていた。
【0007】本発明は、上記の問題を解決するために成
されたもので、その目的はモールド外装化容易にし、短
絡不良発生の危険性のない静電容量、tanδ及びES
Rなどの初期及び寿命特性良好な導電性高分子膜を固体
電解質として用いた固体電解コンデンサを提供するもの
である。
【0008】
【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、表面に誘電体酸化皮膜を生成したタンタル
焼結体からなる陽極体の前記誘電体酸化皮膜上に導電性
高分子であるポリピロールの化学重合膜,電解重合膜を
順次形成して固体電解質とする固体電解コンデンサにお
いて、前記電解重合膜の化学重合膜側が支持電解質とし
てナフタレンスルホン酸塩又はその誘導体を用いて重合
した電解重合膜で形成されその外側が支持電解質として
パラトルエンスルホン酸塩を用いて重合した電解重合膜
で形成された構造を特徴とするものである。
【0009】
【作用】このように構成された固体電解コンデンサによ
れば、電解重合膜の化学重合膜を介して誘電体酸化皮膜
と密着する側が支持電解質としてナフタレンスルホン酸
塩又はその誘導体を用いて重合して得られた耐湿性に優
れたポリピロールである電解重合膜で、その外側を支持
電解質としてパラトルエンスルホン酸塩を用いて重合し
て得られた焼結体全体に均一に形成されたポリピロール
である電解重合膜で形成しているため、湿度による容量
の減少,tanδ,ESRの増大がほとんどなく、なお
且つ電解重合膜が局部的に針状又は円盤状に成長するこ
となく、焼結体全体に均一に所望の導電性高分子膜厚を
もって形成されるため、短絡不良並びにモールドなどの
外装不可能となることはない。
【0010】
【実施例】
(実施例1)図1に示すように、直径0.3mmのタン
タル線からなる陽極線1を植え込んだタンタル粉末を
4.0mm×3.0mm×1.3mmの大きさに成型
し、これを1600℃で焼結して焼結体2を形成する。
次に、この焼結体2に70Vを印加して化成処理を行
い、誘電体酸化皮膜3を形成し、次に、過酸化水素水6
M,硫酸3Mを含む水溶液である酸化剤溶液に5分間浸
漬し、その後直ちにピロール液に20分間浸漬して化学
重合を行い、前記誘電体酸化皮膜3上に導電性高分子膜
であるポリピロールからなる化学重合膜4を形成する。
【0011】次いで、電解液としてピロール0.2M,
支持電解質のn−オクタデシルナフタレンスルホン酸ナ
トリウム0.5Mを含む水溶液中に浸漬し、前記化学重
合膜4の一部に接触した白金線(図示せず)から給電し
て化学重合膜4を陽極として外部電極との間に定電流電
解重合(20mA/cm3 ,2時間)を行い、前記化学
重合膜4上に導電性高分子膜であるn−オクタデシルナ
フタレンスルホン酸アニオンを含む電解重合ポリピロー
ル膜5を形成した後、続いて電解液としてピロール0.
2M,支持電解質のパラトルエンスルホン酸テトラエチ
ルアンモニウム0.5Mを含むアセトニトリル溶液中に
浸漬し、前記n−オクタデシルナフタレンスルホン酸ア
ニオンを含む電解重合ポリピロール膜5を陽極として外
部電極との間に定電流電解重合(20mA/cm3 ,1
時間)を行い、前記n−オクタデシルナフタレンスルホ
ン酸アニオンを含む電解重合ポリピロール膜5上に導電
性高分子膜であるパラトルエンスルホン酸アニオンを含
む電解重合ポリピロール膜6を形成した後、コロイダル
カーボンに浸漬してカーボン層7を形成し、更にこのカ
ーボン層7の上に銀ペーストを塗布して陰極導電体層8
を形成し、コンデンサ素子9を構成する。
【0012】次に、このコンデンサ素子9を用いチップ
構造の固体電解コンデンサを得る場合、このコンデンサ
素子9の陰極導電体層8の一部に陰極外部端子(図示せ
ず)を導電性銀接着剤にて接続し、前記陽極線1に陽極
外部端子(図示せず)を溶接によって接続した後、少な
くとも前記陰極外部端子の前記陰極導電体層8との接続
部及び陽極線1と陽極外部端子の接続部を含む前記コン
デンサ素子9全体を外装樹脂層(図示せず)にて被覆
し、コンデンサ本体(図示せず)を形成し、このコンデ
ンサ本体側面から導出した前記陽極外部端子及び陰極外
部端子をコンデンサ本体の側面に沿ってコンデンサ本体
の底面まで延在するように折曲げ加工して定格電圧25
V,公称静電容量33μFのポリピロール型タンタル固
体電解コンデンサを得た。 (従来例1)電解液としてピロール0.2M,支持電解
質のn−オクタデシルナフタレンスルホン酸ナトリウム
0.5Mを含む水溶液中に浸漬し、前記化学重合膜4の
一部に接触した白金線(図示せず)から給電して化学重
合膜4を陽極として外部電極との間に定電流電解重合
(20mA/cm3 ,3時間)を行い、前記化学重合膜
4上に導電性高分子膜であるn−オクタデシルナフタレ
ンスルホン酸アニオンを含む電解重合ポリピロール膜5
を形成してポリピロール電解重合膜の形成とする以外は
実施例1と同様にして製作した定格電圧25V,公称静
電容量33μFのポリピロール型タンタル固体電解コン
デンサを得た。 (従来例2)支持電解質としてパラトルエンスルホン酸
テトラエチルアンモニウム溶媒としてアセトニトリルを
用いた以外は、従来例2と同様にして定格電圧25V,
公称静電容量33μFのポリピロール型タンタル固体電
解コンデンサを得た。
【0013】しかして、上記実施例1と従来例1及び従
来例2からなる各コンデンサのモールド不可能品率,短
絡不良率、更には静電容量,120Hz下のtanδ,
100KHz下のESRの初期特性及び温度40℃,湿
度95%で1000時間放置後の寿命特性を測定した結
果表1及びに表2示すようになった。
【0014】なお、表1及び表2中の数値は100個の
平均値である。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表1及び表2から明らかなように、従来例
1のものはモールド不可能品率及び短絡不良率が高く、
また従来例2のものは寿命特性において、静電容量の減
少が大きく、tanδ及びESR値が極端に大きく、実
用上大きな問題を抱える結果となるのに対して、実施例
1のものは上記全ての特性分野において安定した結果を
示し本発明の優れた効果を実証した。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、モ
ールド不可能品や短絡不良品がほとんど発生せず、初期
特性は元より恒温恒湿放置後の静電容量、tanδ、E
SR特性の優れた固体電解コンデンサを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る固体電解コンデンサの
製造途中の正断面図。
【符号の説明】
1 陽極線 2 焼結体 3 誘電体酸化皮膜 4 化学重合膜 5 n−オクタデシルナフタレンスルホン酸アニオンを
含む電解重合ポリピロール膜 6 パラトルエンスルホン酸アニオンを含む電解重合ポ
リピロール膜 7 カーボン層 8 陰極導電体層 9 コンデンサ素子

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に誘電体酸化皮膜を形成した弁作用
    金属焼結体の誘電体酸化皮膜の上に導電性高分子膜であ
    るポリピロールの化学重合膜,電解重合膜を順次形成し
    て固体電解質とした固体電解コンデンサにおいて、前記
    電解重合膜の化学重合膜側が支持電解質としてナフタレ
    ンスルホン酸塩又はその誘導体を用いたポリピロールで
    形成され、その外側が支持電解質としてパラトルエンス
    ルホン酸塩を用いたポリピロールで形成されたものであ
    ることを特徴とする固体電解コンデンサ。
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