JPH01268111A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、誘電体酸化皮膜の表面に固体電解質を形成し
てなる固体電解コンデンサに関するものである。

（従来の技術） 固体電解コンデンサは、通常、アルミニウム、タンタル
などの皮膜形成性金属表面に誘電体であ　　□る酸化皮
膜を形成し、該酸化皮膜上に二酸化マンガン、ＴＣＮＱ
錯体などの固体電解質層及び導電体層を順次形成して構
成されている。一般に大容量小型化のため、渦巻状に巻
回した構造を採用しているが、従来の電解液型コンデン
サ同様に陰極箔が不可欠のため小型化には限度があった
。また、二酸化マンガンを固体電解質として用し・たコ
ンデンサは製造工程上誘電体酸化皮膜を損傷しやすし１
などの欠点をもち、一方、Ｔ　ＣＮ　Ｑ錯体を用（また
コンデンサは熱安定性に乏しいなどの欠点がある。

誘電体酸化皮膜上に、ピロールなとの複素環式化合物の
重合体を電解重合により形成し固体電解質としたコンデ
ンサが提案されてり）るが、誘電体酸化皮膜は絶縁体で
あるので、その表面に電解重合服を形成することは非常
に困難であり、均一な皮膜を形成することがでたなかっ
た。とりわけ陽極箔を巻回した構造の素子においては、
渦巻状に密に積層した箔の間に均一な電解重合膜を形成
することは不可能である。

また、陽極酸化皮膜上に酸化剤を用いて化学重合した導
電性高分子膜（Ｉ）を形成し、セパレータ紙及び陰極箔
と共に巻回して素子を形成後、電解重合により導電性高
分子膜（ＩＩ）を形成した構造の固体電解コンデンサが
提案されている。このコンデンサは静電容量が大きく温
度特性、周波数特性が良い特徴を有するが、化学重合し
た導電性高分子膜表面及び陰極箔表面の両面から電解重
合の生長が生しるので導電性高分子膜が不均一となり、
コンデンサに組み立てた時、漏れ電流が大きい、損失角
の正接（ｔａｎδ）が大きいなどの改良すべき点が残さ
れていた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的とするところは、誘電体酸化皮膜の表面に
固体電解質として導電性高分子膜を形成せしめた構造の
固体電解コンデンサにおいて、小型小容積化を可能にす
るとともに、均一な導電性高分子膜を形成せしめ優れた
コンデンサ特性を持つ固体電解コンデンサを提供するこ
とである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明者らは鋭意研究の結果、上記目的を達成し得る固
体電解コンデンサを発明するに至った。

すなわち渦巻状に巻回された皮膜形成性金属箔が、その
表面に順次形成された誘電体酸化皮膜、化学重合によっ
て形成した導電性高分子膜（１）、電解重合によって形
成した導電性高分子膜（ｎ）を有しており、該電解重合
による導電性高分子膜（ＴＩ）Ｊ：にカーボン層及び導
電性塗膜を形成したことを特徴とする固体電解コンデン
サである。

皮膜形成性金属としてアルミニウム、タンタル、ニオブ
などが用いられるが、巻回し型としては通常アルミニウ
ム箔が使用される。アルミニウム箔を用いる場合、表面
を電気化学的にエンチングし粗面化する。更に、ホウ酸
ア〕メモニウムなどの水−３＝ 溶液中で電解酸化を行ない表面に誘電体酸化皮膜を形成
せしめ陽極を得る。この陽極箔を所定の寸法に切断し、
その一部にかしめ旬け、あるいは高周波接合等の方法に
より陽極引出し用のリード線を接続する。ついで酸化皮
膜上に導電性高分子モノマーを少なくとも０．０１＋＋
＋ｏｌ／＆含む溶液を均一に分散させた後、酸化剤を０
．００１ｍｏｌ／Ｎ〜２ｍｏｌ／１含む溶液と接触させ
るか、または逆に酸化剤を均一に分散した後、導電性高
分子モノマー溶液と接触させる方法によ１）化学重合し
た導電性高分子膜（１）を形成し表面を導電化する。導
電性高分子としてはポリピロール、ポリチオフェン、ポ
リフランを用い、特に好ましくはポリピロールを用いる
。

化学重合に用いられる酸化剤は、ヨウ素、臭素ヨウ化臭
素などのハロゲン、五フッ化ヒ素、五７ツ化アンチモン
、四７ツ化ケイ素、五塩化リン、五７ツ化リン、塩化ア
ルミニウム、塩化モリブデンなどの金属ハロゲン化物、
硫酸、硝酸、フルオロ硫酸、トリフルオロメタン硫酸、
ンロロ硫酸などのプロトン酸、三酸化イオウ、二酸化窒
素などの含酸素化合物、過硫酸す）　１７ウム、過硫酸
アンモニラ、ムなどの過硫酸塩、過酸化水素、過酢酸な
どの過酸化物などである。

このようにして得られた陽極箔は、単独またはセパレー
タ紙と共に渦巻状に巻回されるが、巻き数、巻き径、巻
きピッチ等はそれぞれ所望により決められ、特に制限は
ない。その後、支持電解質０．０１ｍｏｌ／ｆｆｉ〜２
ｍｏｌ、Ｑ！および導電性高分子モノマー０．０１ｍｏ
ｌ／１−５ｍｏｌ／りを含む電解液中で電解重合を行な
うと化学重合した導電性高分子膜（Ｉ）上に均一な電解
重合導電性高分子膜（ＩＩ）が形成される。

本発明の電解重合に用いられる支持電解質は、陰イオン
がヘキサ７０ロリン、ヘキサフロロヒ素、テトラフロロ
ホウ素などのハロゲン化物アニオン、ヨウ素、臭素、塩
素などのノ１０ゲンアニオン、過塩素酸アニオン、ベン
ゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸などのス
ルホン酸アニオンであり、また、陽イオンがリチウム、
カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属カチオン、ア
ンモニウム、テトラアルキルアンモニウムなどの４級ア
ンモニウムカチオンである。化合物としてはＬ　ｉ　Ｐ
　Ｆ　Ｇ、ＬｉＡｓＦａ、ＬｉＣｌ０．、ＬｉＢＦ、。

Ｋ１．ＮａＰＦ５、ＮａＣｌ０い　ｒ　ルエンスル＊ン
酸ナトリウム、トルエンスルホン酸テトラブチルアンモ
ニウムなどが挙げられる。

しかる後、この素子をコロイグルカーボンに浸漬して表
面にカーボン層を形成する。この時、セパレータ紙を介
在した素子を用いるとセパレータ紙にカーボンが分散し
た複合層が形成される。更にその上に導電性ペーストに
より導電性塗膜を形成し、その一部に陰極引出し用のリ
ード線が接続される。導電性ペーストとしては銀ペース
ト、銅ペースト、アルミペーストなどが使用できる。以
上のように構成されたコンデンサ素子は、樹脂モールド
または樹脂ケース金属ケースに密封するなどの外装によ
り、本発明の固体電解コンデンサを与える。

（作　　用） 本発明による固体電解コンデンサでは、導電性高分子膜
を陰極として作用させるため陰極箔を必要とせず、した
がってコンデンサ素子容積を小さくで終るものである。

（実施例） 実施例１ 誘電体酸化皮膜を形成させた厚さ４０μｍ、幅３ｍｍの
高純度アルミ箔にかしめ付けにより陽極リードを取り付
けた後５０ｍｍに切断して陽極箔を得た。該陽極箔を２
ｍｏｌ／１ピロール／エタノール溶液に５分間浸漬した
後、更に０．５ｍｏｌ／ｎ過硫酸アンモニウム水溶液に
５分間浸漬して、化学重合によりポリピロール膜を形成
した。次いでこの陽極箔を渦巻状に巻回して素子を作製
後、再化成により誘電体酸化皮膜の修復を行なった。更
にこの素子をピロールモア７−１＋ｎｏｌ／１及び支持
電解質としてパラＦルエン入ホン酸すＹリウム１＋ｎｏ
ｌ／１を含むアセトニ）　＋）ル溶液中に浸漬し、化学
重合したポリピロールを陽極とし、外部陰極との間に定
電流電解酸化重合（１ｍＡ／ｃｍ２．３０ｍ１ｎ、）を
行ない、電解重合によるポリピロール膜を形成した。こ
の素子をフロイダルカーボンに浸漬してカーボン層を形
成し、更に銀ペーストを塗布して導電性塗膜を形成し、
その一部から陰極を取り出した。この素子をケースに密
封して、定格電圧２５Ｖ、公称静電容量１５μＦの固体
電解コンデンサを完成した。このコンデンサは、セパレ
ータ紙及び陰極箔が不要なので従来のコンデンサに比べ
約１／２の容積となる。

実施例２ セパレータ紙を介在して陽極箔とセパレータ紙を重ねて
渦巻状に巻回した以外は実施例１に準じてコンデンサを
完成した。このコンデンサは陰極箔が不要であり、実質
的にカーボンを含浸したセパレータ紙が陰極となるので
従来のコンデンサに比べ約２／３の容積となる。

比較例１ 誘電体酸化皮膜を形成させた厚さ４０μｍｎ、幅３ｍｍ
の高純度アルミ箔にかしめ付けにより陽極リードを取り
付けた後、５０ｍｍに切断して陽極箔を得た。この陽極
箔を化学重合ポリピロール膜を形成することな（渦巻状
に巻回して素子を作成後、実施令す１に準して電解重合
を行なった。ポリピロールは部分的にしか生成せず、巻
回し型のコンデンサを作製することはできなかった。　
　−比較例２ 誘電体酸化皮膜を形成させた厚さ４０μ拍、幅３ｍｍの
高純度アルミ箔にかしめ付けにより陽極リードを取り付
け５０＋＋ｕｎに切断して陰極箔を得すこ。

該陽極箔を２ｍｏｌ／１ビロール／エタノール溶液に５
分間浸漬した後、更に０．５ｍｏｌ／（ｌ過硫酸アンモ
ニウム水溶液に５分間浸漬して、化学重合によりポリピ
ロール膜を形成した。次いで、この陽極箔をセパレータ
紙及び陰極箔と重ねて渦巻状に巻回して素子を作製後、
実施例１の方法に準してコンデンサを作製した。このコ
ンデンサはセパレータ紙及び陰極箔を有するので、その
容積は従来のコンデンサと同等である。

本発明の実施例のデータを比較例と共に第１表に示す。

なお、第１表中の容積比は、比較例２で得られたコンデ
ンサのの大きさを１００として算出した容積比である。

［発明の効果１ 本発明による固体電解コンデンサでは、陰極箔を用いた
従来のコンデンサに比較し容積比を大幅に小さくできる
とともに、誘電体酸化皮膜上に均一に導電性高分子膜を
形成することができるので、ｊａｎδなどの小さい優れ
た特性を得ることができる。

特許出願人　マルコン電子株式会社 特許出願人　日本カーリット株式会社 て用布半田２４７０番地　日本カーリット株式会社中央
］

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）渦巻状に巻回された皮膜形成性金属箔が、その表
   面に順次形成した誘電体酸化皮膜、化学重合によって形
   成した導電性高分子膜、電解重合によって形成した導電
   性高分子膜を有しており、該電解重合による導電性高分
   子膜上にカーボン層及び導電性塗膜を形成したことを特
   徴とする固体電解コンデンサ。
2. （２）セパレータ紙を介在して皮膜形成性金属が渦巻状
   に巻回された請求項（１）記載の固体電解コンデンサ。
3. （３）導電性高分子膜がポリピロールである請求項（１
   ）または請求項（２）記載の固体電解コンデンサ。