JP3363664B2 - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テトラシアノキノジメ
タン（以下ＴＣＮＱという）錯体を用いた固体電解コン
デンサとその製造方法、特にセパレータ紙に脱水剤又は
酸化剤を含浸し、従来よりも低温で焼成してセパレータ
紙の繊維を細くすることを特徴とするもので、これによ
ってＴＣＮＱ錯体の導通路を確保できる固体電解コンデ
ンサ及びその製造方法を提供することを目的としたもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年電子情報機器の高度化にともない、
電子部品の小形化、高性能化が求められ、電解コンデン
サでも駆動用電解液を含浸した電解コンデンサよりも小
形化の可能なＴＣＮＱ錯体を固体電解質として用いた固
体電解コンデンサが実用化されている。これらの電解コ
ンデンサは、アルミニウムなどの一対の電極箔間にセパ
レータ紙を挟んで巻回してコンデンサ素子を構成し、予
め加熱しておいたこのコンデンサ素子をケース中で溶融
液化させてあるＴＣＮＱ錯体に浸漬して含浸し、直ちに
冷却した後、ケース開口部をエポキシ樹脂等で封口して
いた。これに電圧を印加してエージングを行い、製造過
程で生じた電極箔の誘電体酸化被膜の欠陥を修復して製
品としていた。

【０００３】しかしながら、この様なＴＣＮＱ錯体を用
いた固体電解コンデンサでは、前記のように一対の電極
箔間にセパレータ紙を介在させているため、ＴＣＮＱ錯
体の導通路が極端に減少し、このためＥＳＲ特性が劣化
する問題があった。この劣化は、高温負荷や熱衝撃など
の試験を行うと顕著に現れる。

【０００４】この問題を解決するために、ＴＣＮＱ錯体
を含浸する前に、コンデンサ素子を高温中に放置してセ
パレータ紙を焼成し、セパレータ紙の繊維を細くしてＴ
ＣＮＱ錯体の含浸が容易に行われるようにすることが行
われている。例えばコンデンサ素子を３３０℃で焼成
し、予め加熱しておいたこのコンデンサ素子をＴＣＮＱ
錯体が溶融液化しているケース中に収納して含浸し、直
ちに冷却した後、ケース封口部を樹脂にて充填して密閉
していた。

【０００５】しかしながら、このような構成からなる固
体電解コンデンサでは、焼成時に陽極箔が高温に曝され
ることによって表面に形成されている誘電体酸化皮膜に
欠陥が生じ、コンデンサの漏れ電流が著しく大きくなる
という問題を有していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、Ｔ
ＣＮＱ錯体を含浸した固体電解コンデンサでは、コンデ
ンサ素子焼成時の高温によって陽極箔の誘電体酸化皮膜
に欠陥を生じ、漏れ電流の増大を招いていた。

【０００７】本発明は、上記の欠点を除去するために成
されたもので、焼成前のセパレータ紙に脱水剤又は酸化
剤を含浸した後２９０℃以下の低温で焼成し、このコン
デンサ素子にＴＣＮＱ錯体を含浸させることによって初
期、高温負荷や熱衝撃後のＥＳＲ特性を向上させ、ま
た、コンデンサ素子の焼成温度を低温にすることによっ
て漏れ電流の増加を抑えることができる固体電解コンデ
ンサを提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子を構成する陽
極箔、陰極箔と、脱水剤又は酸化剤を含浸して焼成した
セパレータ紙と、前記コンデンサ素子に含浸したテトラ
シアノキノジメタン錯体と、該コンデンサ素子を収容し
たケースと、該ケースの開口部を封口した樹脂とからな
ることを特徴としている。

【０００９】請求項２に記載の固体電解コンデンサの製
造方法は、引き出し端子を取着した陽極箔と陰極箔との
間にセパレータ紙を挟み込んで巻回してコンデンサ素子
とし、該コンデンサ素子に脱水剤又は酸化剤を含浸した
後加熱してセパレータ紙を焼成し、該コンデンサ素子を
ケース中で溶融しているテトラシアノキノジメタン錯体
に浸漬して収納し、冷却後ケース開口部を樹脂で封口し
てなるものである。

【００１０】請求項３及び請求項４に記載の発明は、前
記請求項１及び２に記載の脱水剤がしゅう酸、メタリン
酸、ポリリン酸、無水酢酸であり、酸化剤が硝酸アンモ
ニウム、過酸化酢酸、パラニトロフェノールであること
を特徴としている。

【００１１】

【作用】発明者らは、コンデンサ素子の焼成について検
討し、焼成前にセパレータ紙に脱水剤又は酸化剤を含浸
した後に焼成を行えば、脱水剤又は酸化剤を含浸しない
で焼成した場合よりも低温で焼成の効果を得られること
を突き止めたのである。このように低温で焼成できた結
果、ＥＳＲ特性を向上させることができ、また漏れ電流
特性が劣化させないことを見出したのである。詳細に述
べれば、セパレータ紙に脱水剤又は酸化剤を含浸した後
に焼成を行えば、焼成温度が２９０℃以下の場合でも、
これらの含浸を行わずに３００℃以上の高温で焼成した
場合と同様にセパレータ紙の繊維が細くなるということ
を見出した。これによってセパレータ紙中にＴＣＮＱ錯
体の導通路が確保されるので、ＥＳＲ特性が良好で、漏
れ電流が小さい固体電解コンデンサを得ることができた
のである。

【００１２】

【実施例】以下、実施例により本発明の固体電解コンデ
ンサを説明する。

【００１３】実施例Ａ エッチングにより表面積を拡大したのち誘電体酸化皮膜
を生成したアルミニウム箔からなる陽極箔、及び同様に
表面積を拡大したアルミニウム箔からなる陰極箔にそれ
ぞれ引き出し端子を取着し、この陽極箔と陰極箔の間に
マニラ麻を主体とした繊維からなるセパレータ紙を挟み
込んで巻回してコンデンサ素子を形成した。このコンデ
ンサ素子を脱水剤として作用するしゅう酸を３重量％添
加した水溶液に浸漬してコンデンサ素子内部のセパレー
タ紙に含浸させた後溶媒を蒸発させ、２９０℃中に１時
間放置してセパレータ紙を焼成した。次いで３重量％ア
ジピン酸アンモニウム水溶液中にコンデンサ素子を浸漬
して電圧を印加し、前記コンデンサ素子形成時の巻回に
より損傷した誘電体酸化皮膜を修復した。ＴＣＮＱ錯体
をアルミニウムからなるケースに入れ加熱して溶融液化
させ、この中に２６０℃中で３０秒間加熱しておいたコ
ンデンサ素子を浸漬し、ＴＣＮＱ錯体を含浸した。含浸
後即座に冷却し、ケース開口部をエポキシ樹脂で封口し
てコンデンサを作製した。

【００１４】このコンデンサに１０５℃雰囲気中で定格
電圧を印加して１２０分のエージング処理を行った。

【００１５】以上の工程の中で、コンデンサ素子に３重
量％しゅう酸水溶液に浸漬してコンデンサ素子内部のセ
パレータ紙に含浸させた後溶媒を蒸発させるまでを同一
とし、セパレータ紙を焼成した時間と温度を変えた５種
類のコンデンサを各１００個作製し試料とした。なお、
コンデンサの定格は、１６Ｖ−３３μＦである。

【００１６】このようにして作製した前記試料の初期特
性を表１に、１０５℃中に定格電圧を印加して１０００
時間放置した高温負荷試験の結果を表２に、−５５℃３
０分〜＋１０５℃３０分を１サイクルとし、これを１０
０サイクル繰り返した後の特性変化を見た熱衝撃試験の
結果を表３に示した。なお、参考例１及び従来例１は、
コンデンサ素子を３重量％しゅう酸水溶液に浸漬せずに
焼成を行ったもので、温度２８０℃及び３００℃でそれ
ぞれ１時間の焼成を行った以外は実施例と同じ材料、製
造方法、構成からなるものである。

【００１７】なお、表中のＥＳＲは、１００ｋＨｚにお
ける値を示したものである。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】表１から明らかなように、ＥＳＲは実施例
と従来例１では小さいが、参考例１では大きく、また漏
れ電流は従来例１が極端に大きい。参考例１ではＥＳＲ
が高温負荷試験、熱衝撃試験によってさらに大きくな
り、それぞれ１．３倍、１．９倍の値を示した。これに
対し、実施例では高温負荷試験後で１．１倍、熱衝撃試
験後で１．２倍以内の値を示した。

【００２２】以上の現象から、従来例１のような高温焼
成では、ＥＳＲは良好であるが漏れ電流が極端に悪く、
参考例１のような低温焼成では漏れ電流は良好であるが
ＥＳＲに問題があるといえる。

【００２３】これに対し実施例では、焼成温度が参考例
１と同じ又は以下であっても漏れ電流、ＥＳＲともに小
さく、高温負荷試験、熱衝撃試験を行った後でも値の変
化が小さいという結果を得た。これは作用として前述し
たように、セパレータ紙の繊維一本一本が細くなった結
果、セパレータ紙中のＴＣＮＱ錯体の導通路が確保され
たからである。

【００２４】上記実施例では、脱水剤としてしゅう酸を
使用した場合について述べたが、メタリン酸、ポリリン
酸、無水酢酸、その他の脱水剤を使用しても同様の結果
を得ることができる。これらのメタリン酸（実施例
６）、ポリリン酸（実施例７）、無水酢酸（実施例８）
の３重量％水溶液を脱水剤溶液として用いた場合の実施
例について以下述べる。なお、コンデンサの定格、試料
数、材料、製造方法、構成は実施例１〜５の場合と同一
であり、表４に初期特性、表５に高温負荷試験１０００
ｈ後の特性、表６に熱衝撃試験後の特性を示す。

【００２５】

【表４】

【００２６】

【表５】

【００２７】

【表６】

【００２８】表４〜表６から明らかなように、実施例
６、７、８でも前記表１〜表３に示した実施例とほぼ同
様の良好な結果を得た。

【００２９】実施例Ｂ 前記実施例Ａでは、セパレータ紙の繊維を細くするため
に脱水剤を含浸し、コンデンサ素子を焼成する場合につ
いて述べた。本実施例Ｂでは、前記の脱水剤に替えて酸
化剤を使用し、コンデンサ素子を焼成して繊維を細くす
る実施例について述べる。すなわち、実施例Ａと同様に
して作製したコンデンサ素子を酸化剤として作用する硝
酸を３重量％添加した水溶液に浸漬してコンデンサ素子
内部のセパレータ紙に含浸させた後溶媒を蒸発させ、２
９０℃中に１時間放置してセパレータ紙を焼成した。以
下実施例Ａと同様にして定格１６Ｖ−３３μＦのコンデ
ンサを、セパレータ紙の焼成温度と焼成時間を変えて５
種類各１００個ずつ作製した。

【００３０】これらの試料の初期特性を表７に、高温負
荷試験の結果を表８に、熱衝撃試験の結果を表９に示し
た。なお、参考例１及び従来例１は、前記実施例Ａに示
したものを再掲した。

【００３１】なお、表中のＥＳＲは、１００ｋＨｚにお
ける値を示したものである。

【００３２】

【表７】

【００３３】

【表８】

【００３４】

【表９】

【００３５】表７〜表９の結果は、実施例Ａとほぼ同様
である。

【００３６】上記実施例では、酸化剤として硝酸を使用
した場合について述べたが、硝酸カリウム、硝酸アンモ
ニウム等の硝酸関連化合物、過酸化物、ニトロベンゼン
又はパラニトロフェノール等のニトロ化合物、その他の
酸化物を使用しても同様の結果を得ることができる。

【００３７】次に、酸化剤として硝酸アンモニウム（実
施例１４）、過酸化酢酸（実施例１５）、パラニトロフ
ェノール（実施例１６）の３重量％水溶液を酸化剤溶液
として用いた場合の実施例について以下述べる。なお、
コンデンサの定格、試料数、材料、製造方法、構成は実
施例９〜１３の場合と同一であり、表１０に初期特性、
表１１に高温負荷試験１０００ｈ後の特性、表１２に熱
衝撃試験後の特性を示す。

【００３８】

【表１０】

【００３９】

【表１１】

【００４０】

【表１２】

【００４１】表１０〜表１２から明らかなように、実施
例１４、１５、１６でも前記表７〜表９に示した実施例
とほぼ同様の良好な結果を得た。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
パレータ紙に脱水剤又は酸化剤を含浸した後焼成するこ
とによって、セパレータ紙の繊維一本一本を細くできる
ので、セパレータ紙中の空隙が大きくなり、コンデンサ
素子にＴＣＮＱ錯体を含浸したときの導通路が十分に確
保される。したがって、ＴＣＮＱ錯体がコンデンサ素子
内部に確実に含浸されるので、コンデンサの初期特性は
勿論、高温負荷試験、熱衝撃試験を行ってもＥＳＲ値の
増加が抑えられ、他の諸特性も変化の小さい特性良好な
固体電解コンデンサを提供することができる。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンデンサ素子を構成する陽極箔、陰極箔
   と、脱水剤又は酸化剤を含浸して焼成したセパレータ紙
   と、前記コンデンサ素子に含浸したトラシアノキノジメ
   タン錯体と、該コンデンサ素子を収容したケースと、該
   ケースの開口部を封口した樹脂とからなる固体電解コン
   デンサ。
2. 【請求項２】 引き出し端子を取着した陽極箔と陰極箔
   との間にセパレータ紙を挟み込んで巻回してコンデンサ
   素子とし、該コンデンサ素子に脱水剤又は酸化剤を含浸
   した後加熱してセパレータ紙を焼成し、該コンデンサ素
   子をケース中で溶融しているテトラシアノキノジメタン
   錯体に浸漬して収納し、冷却後ケース開口部を樹脂で封
   口してなる固体電解コンデンサの製造方法。
3. 【請求項３】 前記脱水剤がしゅう酸、メタリン酸、ポ
   リリン酸、無水酢酸であり、酸化剤が硝酸アンモニウ
   ム、過酸化酢酸、パラニトロフェノールであることを特
   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】 前記脱水剤がしゅう酸、メタリン酸、ポ
   リリン酸、無水酢酸であり、酸化剤が硝酸アンモニウ
   ム、過酸化酢酸、パラニトロフェノールであることを特
   徴とする請求項２記載の固体電解コンデンサの製造方
   法。