JP5813478B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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図1は、本発明の実施の形態1の固体電解コンデンサの構成を説明する概略断面図である。本発明の実施の形態1の固体電解コンデンサは、多孔質層を有する弁作用金属の焼結体からなる陽極体1を有し、タンタル等の弁作用金属のワイヤー等からなる陽極リード2を導出する導出面を備える。多孔質層を有する陽極体1の表面には誘電体層3が形成される。
均一に液体を保持した導電性高分子層は、前述した導電性高分子懸濁溶液法を用いて形成される。予め重合させた上でドーパントを添加した導電性高分子を含有する導電性高分子懸濁溶液に、密着性を確保し、さらに液体を保持する作用を有する有機粘着剤と、加熱により体積膨張を生じる液体等を添加し、均一に分散させて本実施の形態の導電性高分子懸濁溶液を作製する。この導電性高分子懸濁溶液に、誘電体層を形成した陽極体である陽極体素子を浸漬して含浸させ、それを引き上げた後に、加熱により乾燥させることによって、均一に液体を保持した導電性高分子層を形成することが可能となる。なお、浸漬時の導電性高分子懸濁溶液の温度は10℃〜30℃で行う。加熱により乾燥させる、温度としては、25℃〜125℃、処理時間は、1サイクルを15分間〜30分間とし、任意のサイクルを繰り返して実施する。
導電性高分子懸濁溶液を構成する導電性高分子は、導電性を有する高分子材料であれば特に限定されないが、高い導電性を発現する観点から、ピロール、アニリン、チオフェン、あるいはフラン等の環状有機化合物、あるいはそれらの誘導体の重合体が好ましい。またこれらの化合物単一の重合体であってもよいし、複数の化合物の共重合体としてもよい。
本発明の実施の形態2の固体電解コンデンサは、基本構成は実施の形態1と同様であるが、固体電解質層を、誘電体層の表面に形成される第一の導電性高分子層と、第一の導電性高分子層の表面に形成される第二の導電性高分子層の2層構造としている。
陽極体を構成する弁作用金属には、平均粒径が約1μmのタンタル金属微粉末を用いた。直径0.29μmのタンタル線からなる陽極リードをタンタル金属微粉末に埋設し、加圧成型したものを、真空中において焼結して陽極体を得た。その陽極体を、液温60℃に保持した0.06mass%のリン酸水溶液中で100Vにて3時間陽極酸化を行なって、陽極体の表面に誘電体層を形成した陽極体素子を得た。この陽極酸化処理を完了した後に、陽極体素子を30mass%硫酸水溶液に浸漬して、CV積(陽極体素子の有する静電容量と陽極酸化電圧との積)を算出したところ、4900μF×Vであった。
実施例2は、導電性高分子懸濁溶液の構成材料と導電性高分子層の形成時の浸漬と乾燥の工程を変更した以外は、参考例1と同様である。
実施例3は、導電性高分子懸濁溶液の構成材料を変更した以外は、実施例2と同様である。
参考例4は、実施例2で用いた導電性高分子懸濁溶液を使用し、導電性高分子層の形成方法を変更した以外は、参考例1と同様である。
実施例5は、化学酸化重合法によって第一の導電性高分子層を形成する工程までは、参考例4と同様であるが、第一の導電性高分子層の表面に第二の導電性高分子層を形成した
導電性高分子懸濁溶液の構成材料、工法が異なる。その手順を以下に説明する。
導電性高分子層を二層構造とする点は参考例4、実施例5と同様であるが、第一の導電性高分子層を形成した化学酸化重合の液、工程が異なる。また、第二の導電性高分子層を形成した導電性高分子懸濁溶液は実施例3と同様のものを用いたが工程が異なる。その手順を以下に説明する。
比較例として、固体電解コンデンサにおいて、開回路状態を発生する要因として、寄与率が最も高いと考えられる熱膨張性黒鉛の含有比率に注目してサンプルを作製した。
第二の導電性高分子層に混在させる熱膨張性黒鉛の含有率を、10mass%でなく、65mass%とした以外は、比較例1に記載の構成と同様とした。
2、22 陽極リード
3、23 誘電体層
4 導電性高分子層
5、25 グラファイト層
6、26 銀ペースト層
7、27 導電性接着剤
8、9、28、29 リードフレーム
10、30 外装
15、35 コンデンサ素子
18、36 固体電解コンデンサ
24 固体電解質層
Claims (8)
- 陽極リードを導出する多孔質層を設けた弁作用金属からなる陽極体と、前記陽極体の表面に順次形成された誘電体層、固体電解質層、グラファイト層、銀ペースト層とを備えたコンデンサ素子を有し、前記コンデンサ素子は外部接続端子と電気的に接続するとともに、絶縁材料により全面を覆う外装を備える固体電解コンデンサであって、前記固体電解質層が、液体を均一に保持した導電性高分子層を有し、前記導電性高分子層の質量に対する前記液体の含有率が4.8mass%以上15.0mass%以下であることを特徴とする固体電解コンデンサ。
- 前記液体を均一に保持した導電性高分子層は、導電性高分子懸濁溶液法によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記固体電解質層が、第一の導電性高分子層と、前記第一の導電性高分子層の表面に形成された第二の導電性高分子層からなり、前記第一の導電性高分子層は、化学酸化重合法によって形成され、前記第二の導電性高分子層は、前記液体を均一に保持した導電性高分子層からなり、前記導電性高分子懸濁溶液法によって形成されていることを特徴とする請求項2に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記液体を均一に保持した導電性高分子層が、ピロール、アニリン、チオフェン、若しくはフラン等の環状有機化合物、またはそれらの誘導体の重合体からなる導電性高分子の少なくとも1種と、ポリアクリロニトリル、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、メタクリル酸メチルおよびそれらの親水性の誘導体から選ばれる少なくとも1種とを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記液体を均一に保持した導電性高分子層が、ポリエチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸およびそれらの誘導体からなる親水性の高分子アニオンから選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記液体が、水であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記液体が、n−ペンタノール、1−ブタノール、イソブチルアルコール、エチレングリコールおよびそれらの誘導体からなる親水性のアルコールから選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記液体が、酢酸、プロピオン酸、吉草酸およびそれらの誘導体からなる親水性のカルボン酸から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。
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