JPH02137310A - 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生成性金属表面に誘電体である酸化
皮膜を形成し、該酸化皮模上に二酸化マンガン、ＴＣＮ
Ｑ錫体などの固体電解質層及び導電体層を順次形成して
構成されているが、二酸化マンガンを固体電解質として
用いたコンテン１ノは、製造工程上銹電体酸化皮膜を損
傷しやすいなどの欠点をもち、一方、ＴＣＮＱ錯体を用
いたコンデンサは熱安定性に乏しいなどの欠点があった
。

誘電体酸化皮膜上にビロールなど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
ンサも提案されているが、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膜を形成づることは非常に
困難であり、均一な皮膜を形成ケることができなかった
。

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２
Ｊ電性高分子膜（Ｔ）を形成し、セパレータ紙及び陰極
箔とともに巻回して素子を形成後、ａｆ電解重合よりＦ
ＩＪ電性高分子膜（［）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
大ぎく、温度特性１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
から電解手合の生長が生じ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とき、漏れ電流が大
きい、ｎ失色の正接（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づるとともに、
均一な導電性高分子膜を形成せしめて優れた特性をもつ
固体電解コンデンナを提供７ることである。

［発明の構成］ （ｖＲ題を解決するための手段） 本発明は、Ｍ電体酸化皮膜及び化学重合による導電性高
分子膜を形成した皮膜形成性金属箔とカーボン繊維又は
カーボンクロスとを巻回して構成したコンデンサ素子に
電解重合による導電性高分子膜、カーボン層、導電性塗
膜を順次形成した固体電解コンデンサである。

（作　用） 本発明による固体電解コンデンサでは、１１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、また
、スペーサに直径５μｍ以下のカーボン繊維又はカーボ
ンクロスを使用りることでコンデンサ素子容積を小さく
できる。

また、スペーサとして使用するカーボン繊維又はカーボ
ンクロスの比抵抗が１０’（：ｌ・Ｃｔａと低く、該カ
ーボン繊維又はカーボンクロスと電極箔上の化学重合に
よるＳ電性高分子膜を含めて電解重合を行うため、全体
として極めて抵抗の小さい陰極層が十分に形成される。

よって、コンデンサとしてｔａｎδ、ＥＳＲなどの電気
的特性が安定で良好であり、また、漏れ電流が改善され
、耐圧の向上もみられるなどの優れた特徴を右するもの
である。

（実施例） 実施例 第１図に示すように、誘電体酸化皮膜を形成させた厚ざ
４０μｍｒＬ、幅３Ｍの高純度アルミ箔からなる陽極箔
１にかしめ付けにより陽極リド２を取付けたｆｆ１５０
調に明所して陽極箔を得た。該陽極箔を２１ｏｔ／ρビ
ロール／エタノール溶液に５分間浸漬した後、更に０．
５　ｌｏｌ／１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１を直径５μｍ以下、比抵抗１０−
３Ω・備のカーボンｖａ１１１３を４本スベー１−とじ
てはさみ込んで渦巻状に巻回してコンデンサ素子４を作
製後、再化成により誘電体酸化皮膜の修復を行った。更
に、この索子４をビロールモノマー１　　ｍｏｌ／ｊ）
及び支持電解質としてパラトルエンスルホン酸ナトリウ
ム１　　ｍｏｌ／ρを含むアセトニトリル溶液中に浸漬
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Ｉ　Ｍ、　Ｆｉｌｌ化重合（Ｉ　ＴｎＡ／
ｃｄ、　３０１ｎ、）を行い、電解手合によるポリピロ
ニル膜を形成した。この素子４をコロイダルカーボンに
浸漬してカーボン層を形成し、更に銀ベーストを塗布し
て導電性塗膜を形成し、ぞの一部から陰極を取り出した
。この素子４をケースに密封して、定格電圧２５ｖ、公
称静電￥ＶｒＡ１５μＦ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の容積となる他、導
電性高分子膜の陰極層が緻密であり、漏れ電流の改善、
耐圧の向上がみられ、また、陰極層全体としての抵抗値
も小さいのでｔａｎδ、ＥＳＲなどの電気的特性も改善
された。この実施例の特性を第１表に示１“。

比較例 前記実施例と同様に、誘電体酸化皮膜を形成させた厚さ
４０μｍ１幅３ａｍ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麿に切断して陽極箔を得た
。該陽極箔を２　ｇｌｏｔ／１ピロール／エタノール溶
液に５分間浸漬した後、更に０．５　ｓｏｌ／ｊ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、この陽極箔をヒバ
レータ紙及び陰極箔と車ねて渦巻状に巻回して素子を作
製後、実施例の方法に準じ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。この比較例
の特性を第１表に示す。

なお、第１表中の容積比は比較例で得られたコンデンサ
の大きさを１００としで算出した容積比である。

第　　　１　　　表 むお、皮膜形成性金属としてアルミ箔を用いた実施例に
ついて述べたが、タンタル、ニオブなども用いられる。

しかし、巻回型としては、通常アルミ箔が使用される。

化学重合による導電性高分子膜の形成は、陽極１ｉ！１
に形成した酸化皮膜上に導電性高分子Ｅツマ−を少なく
とも０、０１　　ｍｏｌ／、Ｑ含む溶液を均一に分散さ
せた後、酸化剤を０．００１　　ｍａｔ／４１〜２　ｍ
ｏｆ／Ｊ含む溶液と接触させるか、又は逆に酸化剤を均
一に分散した後、導電性高分子モノマー溶液と接触させ
る方法により化学重合した導電性高分子膜を形成し表面
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、特に好ましくはボリ
ビ［Ｉ−ルを用いる。

化学重合に用いられる酸化剤は、］つ索、臭素、ヨーク
化！Ａ素などのハロゲン、五フフ化ヒ素。

五フフ化アンチモン、四フッ化りイ索、五塩化リン、五
フフ化リン、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４ｉＱｓ、　
トリフルオロメタン硫酸。

クロロ１ｉＡｌ！！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、過硫酸ナトリークム、
過硫酸アンモニ１クムなどの過硫酸塩、過酸化水素、過
酢酸などの過酸化物などである。

電解酸化重合は、支持電解質０．０１　１０１／ｊ〜２
　ｍｏｌ／Ｊ及び導電性高分子エノマー０、０１　　ｍ
ｏｌ／ｊ〜５１０１／ρを含む電解液中で行うが、化学
重合した導電性高分子膜上に均陰イオンがヘキサフロロ
リン、ヘキサ゛ノロロヒ素、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、Ｑ素、塩素などのハロ
ゲンアニオン、過塩素酸アニＡ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ＬｉＰＦ　　、ＬｉＡｓト
。。

ＬｉＣＪ）Ｏ、ＬｉＢＦ４．Ｋ１．ＮａＰＦ６゜ＮａＣ
ρ０４．ｌ−ルエンスルホン酸ナトリウム。

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。

このようにして電解重合によって得られノＣ導゛心性高
分子膜を使用した固体電解コンデンサは、比抵抗１０−
３Ω・叱直径５μｍ程度の細いカーボン繊維をスペーサ
としてはさみ込／υで巻回して使用したが、カーボンｍ
Ｈだけでなくカーボンクロスを使用してもよい。そして
カーボンの比抵抗は前述のごとく低いので、コンデンサ
特性としてはＥＳＲが小さく、ｊａｎｂもゆれた値を示
す。

［発明の効果］ 本発明による固体電解コンデンサでは、陰！４箔を用い
た従来のコンデンサと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、しかも緻密に
比抵抗の小さな陰極層を形成することができるので、ｊ
ａｎｂ、漏れ電流などが小さい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】

第１図は本発明になるコンデンサ素子の展開斜視図であ
る。 １・・・陽極箔 ２・・・陽極リード ３・・・カーボンＩＪＭ ４・・・素子 特 許 出 願 人 マルコン電子株式会社 日本カーリッ ト株式会社 ４素子 コンデンサ素子の展開斜視図 第　　１　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体酸化皮膜及び化学重合による導電性高分子
   膜を形成した皮膜形成性金属箔とカーボン繊維又はカー
   ボンクロスとを巻回したコンデンサ素子、このコンデン
   サ素子に順次形成した電解重合による導電性高分子膜、
   カーボン層、導電性塗膜を具備した固体電解コンデンサ
   。
2. （２）導電性高分子膜がポリピロール，ポリチオフェン
   ，ポリフランからなっている請求項（１）記載の固体電
   解コンデンサ。