JPH0255929B2 - - Google Patents

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JPH0255929B2
JPH0255929B2 JP16862984A JP16862984A JPH0255929B2 JP H0255929 B2 JPH0255929 B2 JP H0255929B2 JP 16862984 A JP16862984 A JP 16862984A JP 16862984 A JP16862984 A JP 16862984A JP H0255929 B2 JPH0255929 B2 JP H0255929B2
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JP
Japan
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complex salt
tcnq
anode
capacitor element
tcnq complex
Prior art date
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JP16862984A
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Japanese (ja)
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JPS6147624A (en
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Takahito Ito
Akihiro Shimada
Kimio Uchama
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Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 この発明は、固体電解コンデンサに係るもの
で、特に有機物半導体からなる固体電解質層を有
するコンデンサの改良に関するものである。 〔従来の技術〕 固体電解コンデンサは、アルミニウム、タンタ
ル等の被膜形成性金属を箔状あるいはブロツク状
に形成して陽極に用い、この陽極を拡面化するた
めに、エツチングあるいは、微細粉を焼結により
多孔質化させこの表面に誘電体となる酸化被膜層
を形成し、この表面に固体電解質層を形成し、さ
らにこの外部に導電性陰極引出しの手段を設けた
構成を有している。 この固体電解質層としては、従来は二酸化マン
ガンが用いられていた。この二酸化マンガンを誘
電体酸化被膜層の上電解質層として形成するの
は、液状の硝酸マンガン中に陽極電極を含浸しそ
の後、300℃前後の温度で硝酸マンガンを熱分解
して二酸化マンガンに変性させていた。 しかし、この形成手段によれば、一度の工程で
の二酸化マンガンの付着は僅かであるため、同じ
処理を数度ないし十数度繰り返す必要があつた。 このため、製造過程が極めて複雑になるととも
に、熱分解時の高温や発生ガスにより、誘電体酸
化被膜を劣化させてしまう欠点があつた。 そこで最近は、この二酸化マンガンに代えて、
導電性の有機物をこの電解質層に用いることが提
案されている。 この有機物電解質として、知られているのがテ
トラシアノキノジメタン(以下TCNQという)
の各種錯塩を用いたものである。 TCNQの錯塩は常温で固体物であるので、こ
れを電解質として、コンデンサ素子に付着させる
方法として従来から提案されているものに、例え
ば(米国特許第3214648号)のように、有機溶媒
中にTCNQ錯塩を溶解した溶液中に、陽極体を
含浸し、その後溶液から引き上げ、有機溶媒を分
散させて、陽極体の表面にTCNQ錯塩層を形成
させることが行われている。しかし、この方法で
は、溶媒中のTCNQ錯塩濃度が低いことから、
一度の含浸では十分なTCNQ錯塩を付着させる
ことができず、二酸化マンガン層の形成と同様に
この工程を数度ないし十数度繰り返す必要があ
り、やはり製造工程が複雑になる。 また(特公昭51−32303号)のように、高分子
物質とTCNQ錯塩の微粉末とからなる分散体を
電極表面に付着させる方法も提案されている。 しかし、これらの方法では、溶媒が蒸発後
TCNQ錯塩が結晶状態のまま分散しているので、
拡面化された複雑な凹凸を持つ、陽極体の表面の
誘電体酸化被膜との間に十分な接触が得られず、
所望の静電容量を得ることができない欠点があつ
た。 最近では、(特開昭57−173928号)のごとく
TCNQ錯塩のみをその融点以上に加熱し液化さ
せ、ここに陽極体を含浸し、その後引き上げて冷
却して、TCNQ錯塩を付着させる方法が提案さ
れている。 この方法によれば、濃度の高いTCNQ錯塩自
体を陽極体に付着させるので、一度の含浸工程で
十分なTCNQ錯塩を付着させることができる。
しかしTCNQ錯塩は加熱に弱く、多くのTCNQ
錯塩の中には加熱により、融点を示さないうちに
分解を起こしてしまい、実質的にこの方法を用い
ることができないものがある。例えば、4,4′−
ジメチルビピリジニウムもしくは、4,4′−イソ
プロピルビピリジニウムとTCNQとの錯塩など
がこの例で、240℃以上に加熱すると、これらの
錯塩は融解前に発煙して分解し、絶縁物となつて
しまう。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この発明は、このような欠点を改良したもの
で、従来加熱融解含浸が不可能であつた4,4′−
ジメチルビピリジニウムもしくは、4,4′−イソ
プロピルビピリジニウムとTCNQとの錯塩を加
熱融解含浸により固体電解質層を形成し、優れた
特性の固体電解コンデンサを得ることを目的とし
ている。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、4,4′−ジメチルビピリジニウム
TCNQ錯塩もしくは、4,4′−イソプロピルビピ
リジニウムTCNQ錯塩に、γ−ヘキサラクトン、
γ−オクタラクトン、γ−ノナラクトン、γ−デ
カラクトン、γ−ウンデカラクトン、γ−ドデカ
ラクトンの群から選ばれた一種もしくは二種以上
のラクトン系化合物を添加してなる混合物を固体
電解質形成材料として用い、この混合物を前記
TCNQ錯塩の融点もしくは分解温度より低い温
度まで加熱して液状化し、この液状混合物内にコ
ンデンサ素子を含浸し、含浸後冷却固化させて所
望の固体電解質層を得ることを特徴とするもの
で、混合物が純物質に比べ融点(凝固点)が降下
する現象に着目し、TCNQ錯塩と添加物との混
合物状態で加熱溶融し陽極体への含浸をおこなう
ものである。 以下の実施例に基づきこの発明を詳細に説明す
る。 〔実施例〕 まず、この発明による固体電解コンデンサを製
造手順の一例にそつて説明する。 第1図は、この発明により作られた固体電解コ
ンデンサの断面図であり、第2図はこの実施例で
用いた陽極体、すなわちコンデンサ素子をあらわ
している。 第2図において、コンデンサ素子1は、帯状の
電極体を巻回して形成されており、陽極2は、高
純度のアルミニウム箔からなつている。この陽極
2には、表面に誘電体酸化被膜が陽極酸化処理に
より、形成されている。 そして、この帯状の陽極2は、ほぼ同じ大きさ
の集電極3を対抗配置し、陽極2と集電極3との
間には、これら陽極2,3より僅かに幅の広いセ
パレータ紙4を挟み込んだものを、一方端から巻
回して円筒状のコンデンサ素子1としている。な
お陽極2、集電極3の各々には、外部との電気的
接続を得るためのタブ5,6が熔接等の手段によ
り接続され、一方の端面から並行して突出してい
る。そしてさらにこれらのタブの先端には、外部
リード7,8が熔接により接続されている。 第3図は、前記コンデンサ素子1に固体電解質
層を含浸させる方法の一例を示したもので、図の
左側には予備加熱ブロツク10が置かれている。
この予備加熱ブロツク10は、内部に加熱用のヒ
ーターが埋設され、上面に凹部11が設けられて
おり、コンデンサ素子1を凹部11内に載置して
コンデンサ素子1を予め加熱し、高温状態を維持
させておく。 次に、同図右側には、含浸用ブロツク12が置
かれており、この含浸用ブロツク12も内部に加
熱用ヒーターが埋め込まれ、上面には凹部13が
形成されている。そしてこの凹部13には、
TCNQ錯塩と添加物とからなる粉末の混合物1
4が注入され、加熱により前記混合物14が融解
する。そしてここへ、予備加熱ブロツク10に待
機させておいたコンデンサ素子1を移動させ所定
時間含浸を行い、その後コンデンサ素子1を凹部
13から引き上げ、自然冷却により液状の混合物
14を固化させて固体電解質層を形成する。 このようにして、固体電解質層の形成されたコ
ンデンサ素子1は、第1図に示すように、有底筒
状の外装ケース20に収納し、外装ケース20の
開口端部を弾性封口体21で閉じ、外装ケース2
0の開口端を巻き締めして密封を行う。なお、コ
ンデンサ素子1から引き出されされた外部リード
7,8は前記弾性封口体21に設けられた貫通孔
から外部に突出し、コンデンサ素子1と外部との
電気的接続がおこなえるようになつている。 次に、上記のような手順により実際の固体電解
コンデンサを作製し、その特性を求めた結果を示
す。 なお、従来例として、液体の電解質を使用した
通常の乾式電解コンデンサと、TCNQ錯塩のみ
で融解含浸可能なイソプロピル−イソキノリニウ
ムTCNQ錯塩を用いて作られた固体電解コンデ
ンサの例および、4,4′−ジメチルビピリジニウ
ムTCNQ錯塩と、4,4′−イソプロピルビピリジ
ニウムTCNQ錯塩各々のみを加熱融解させ含浸
を試みたものとを、この発明に対比させて示す。 まず、用いたコンデンサ素子は、幅2.2mm、長
さ10mm、厚さ80μmの高純度アルミニウム(純度
99.99%)を陽極として準備し、この陽極の表面
を交流電流による電解エツチングにより拡面化さ
せた後、その表面に耐電圧9Vの誘電体酸化被膜
を陽極酸化処理により形成した。そして集電用電
極として、前記陽極と同じ大きさのアルミニウム
(純度99.94%)を対抗配置させ、双方の電極の略
中央部に外部引き出し用のアルミニウム製タブを
コールドウエルドにより接続し、マニラ麻繊維混
抄のセパレータ紙を介在させて巻回し、円筒状に
したものである。 次に、このコンデンサ素子に、従来例1につい
ては、エチレングリコール−アジピン酸アンモニ
ウム系の電解液を含浸させた。また、従来例2な
いし4および本発明例1ないし6については、第
3図の含浸装置を用いて、コンデンサ素子を予備
加熱ブロツクで300℃に加熱し、待機させておき、
含浸用ブロツクには、TCNQ錯塩単体もしくは
これとラクトン系添加物との混合物を注入し、こ
れを加熱融解し、この中にコンデンサ素子を10秒
間浸漬し、その後融解槽から引き上げて自然冷却
させて固体電解質の含浸をおこなつた。 そして、含浸済みのコンデンサ素子を、アルミ
ニウム製の外装ケース内に素子を収納し、開口部
をゴム製の封口体で閉じ、外装ケース開口端部を
巻き締めて密封し、定格電圧6.3V、定格容量
10μFの電解コンデンサを完成させた。このとき
コンデンサ本体部の外形寸法は、直径3mm、長さ
5mmであつた。 このコンデンサのうち、従来例1のものについ
ては15分、固体電解質を使用したものについては
1時間、各々のコンデンサに定格電圧を印加して
エージングし、その後電気特性を調べた。 電気特性は、静電容量(μF)、120Hzにおける
損失角の正接、100KHzにおける等価直列抵抗値
〔ESR〕、(Ω)、漏れ電流値(μA/2分値)を測
定したところ、表1、表2の結果が得られた。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to solid electrolytic capacitors, and particularly to improvements in capacitors having a solid electrolyte layer made of an organic semiconductor. [Prior art] Solid electrolytic capacitors use a film-forming metal such as aluminum or tantalum in the form of a foil or block as an anode, and in order to enlarge the area of the anode, the anode is etched or fine powder is burned. It has a structure in which the surface is made porous by bonding, an oxide film layer serving as a dielectric is formed on this surface, a solid electrolyte layer is formed on this surface, and a means for extracting a conductive cathode is provided on the outside. Conventionally, manganese dioxide has been used as this solid electrolyte layer. This manganese dioxide is formed as the electrolyte layer on the dielectric oxide film by impregnating the anode electrode in liquid manganese nitrate, and then thermally decomposing the manganese nitrate at a temperature of around 300°C to denature it into manganese dioxide. was. However, according to this forming method, only a small amount of manganese dioxide is deposited in a single process, so it is necessary to repeat the same process several times to more than ten times. As a result, the manufacturing process becomes extremely complicated, and the dielectric oxide film deteriorates due to the high temperature and gas generated during thermal decomposition. Therefore, recently, instead of this manganese dioxide,
It has been proposed to use conductive organic materials in this electrolyte layer. This organic electrolyte is known as tetracyanoquinodimethane (hereinafter referred to as TCNQ).
It uses various complex salts of. Since the complex salt of TCNQ is a solid substance at room temperature, a conventional method of attaching it to a capacitor element using it as an electrolyte has been proposed. The anode body is impregnated in a solution in which a complex salt is dissolved, and then the anode body is removed from the solution and an organic solvent is dispersed to form a TCNQ complex salt layer on the surface of the anode body. However, in this method, the concentration of TCNQ complex salt in the solvent is low, so
It is not possible to deposit enough TCNQ complex salt in a single impregnation, and as with the formation of the manganese dioxide layer, it is necessary to repeat this process several to ten times, which again complicates the manufacturing process. A method has also been proposed in which a dispersion of a polymer substance and fine powder of TCNQ complex salt is attached to the electrode surface, as in (Japanese Patent Publication No. 51-32303). However, in these methods, the solvent is
Since TCNQ complex salt is dispersed in a crystalline state,
Sufficient contact cannot be obtained with the dielectric oxide film on the surface of the anode body, which has an enlarged surface and complex irregularities.
There was a drawback that the desired capacitance could not be obtained. Recently, as in (Unexamined Japanese Patent Publication No. 57-173928)
A method has been proposed in which only the TCNQ complex salt is heated above its melting point to liquefy, the anode body is impregnated with the liquefied material, and then the anode body is pulled up and cooled to adhere the TCNQ complex salt. According to this method, since the highly concentrated TCNQ complex salt itself is deposited on the anode body, sufficient TCNQ complex salt can be deposited in one impregnation step.
However, TCNQ complex salts are sensitive to heat, and many TCNQ
Some complex salts decompose when heated before they reach their melting point, making it virtually impossible to use this method. For example, 4,4'-
An example of this is a complex salt of dimethylbipyridinium or 4,4'-isopropylbipyridinium and TCNQ. When heated above 240°C, these complex salts emit smoke and decompose before melting, becoming an insulator. [Problems to be Solved by the Invention] This invention improves the above-mentioned drawbacks.
The purpose is to form a solid electrolyte layer by heating and melting impregnation with a complex salt of dimethylbipyridinium or 4,4'-isopropylbipyridinium and TCNQ, and to obtain a solid electrolytic capacitor with excellent characteristics. [Means for solving the problems] The present invention provides 4,4'-dimethylbipyridinium
TCNQ complex salt or 4,4′-isopropylbipyridinium TCNQ complex salt, γ-hexalactone,
A mixture obtained by adding one or more lactone compounds selected from the group of γ-octalactone, γ-nonalactone, γ-decalactone, γ-undecalactone, and γ-dodecalactone is used as a solid electrolyte forming material. Use this mixture as described above.
It is characterized by heating to a temperature lower than the melting point or decomposition temperature of TCNQ complex salt to liquefy it, impregnating a capacitor element in this liquid mixture, and cooling and solidifying after impregnation to obtain a desired solid electrolyte layer. Focusing on the phenomenon that the melting point (freezing point) of TCNQ is lower than that of pure substances, the mixture of TCNQ complex salt and additives is melted by heating and impregnated into the anode body. This invention will be explained in detail based on the following examples. [Example] First, a solid electrolytic capacitor according to the present invention will be explained along with an example of a manufacturing procedure. FIG. 1 is a sectional view of a solid electrolytic capacitor manufactured according to the present invention, and FIG. 2 shows the anode body, ie, the capacitor element, used in this embodiment. In FIG. 2, a capacitor element 1 is formed by winding a band-shaped electrode body, and an anode 2 is made of high-purity aluminum foil. A dielectric oxide film is formed on the surface of this anode 2 by anodizing treatment. This strip-shaped anode 2 has a collector electrode 3 of approximately the same size disposed oppositely, and a separator paper 4 slightly wider than the anodes 2 and 3 is sandwiched between the anode 2 and the collector electrode 3. The capacitor element 1 is wound from one end to form a cylindrical capacitor element 1. Note that tabs 5 and 6 for obtaining electrical connection with the outside are connected to each of the anode 2 and the collector electrode 3 by means such as welding, and protrude in parallel from one end surface. Furthermore, external leads 7 and 8 are connected to the tips of these tabs by welding. FIG. 3 shows an example of a method for impregnating the capacitor element 1 with a solid electrolyte layer, and a preheating block 10 is placed on the left side of the figure.
This preheating block 10 has a heating heater buried inside and a recess 11 on the top surface, and the capacitor element 1 is placed in the recess 11 to preheat the capacitor element 1 and bring it to a high temperature state. I'll keep it. Next, an impregnating block 12 is placed on the right side of the figure, and this impregnating block 12 also has a heating heater embedded therein and a recess 13 formed in its upper surface. And in this recess 13,
Powder mixture 1 consisting of TCNQ complex salt and additives
4 is injected and the mixture 14 is melted by heating. The capacitor element 1, which has been kept on standby in the preheating block 10, is moved here and impregnated for a predetermined period of time.Then, the capacitor element 1 is pulled up from the recess 13, and the liquid mixture 14 is solidified by natural cooling to form a solid electrolyte layer. form. The capacitor element 1 on which the solid electrolyte layer has been formed in this manner is housed in a bottomed cylindrical outer case 20, as shown in FIG. Closed, outer case 2
Tighten the open end of 0 to seal it. Note that the external leads 7 and 8 drawn out from the capacitor element 1 protrude to the outside from the through hole provided in the elastic sealing body 21, so that an electrical connection between the capacitor element 1 and the outside can be established. Next, we will show the results of fabricating an actual solid electrolytic capacitor using the procedure described above and determining its characteristics. As conventional examples, examples of a normal dry electrolytic capacitor using a liquid electrolyte, a solid electrolytic capacitor made using an isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt that can be melted and impregnated with only a TCNQ complex salt, and a 4,4'- In comparison with the present invention, attempts were made to impregnate dimethylbipyridinium TCNQ complex salt and 4,4'-isopropylbipyridinium TCNQ complex salt by heating and melting each of them. First, the capacitor element used was made of high-purity aluminum (purity
99.99%) was prepared as an anode, and after enlarging the surface of this anode by electrolytic etching using alternating current, a dielectric oxide film with a withstand voltage of 9 V was formed on the surface by anodizing treatment. Aluminum (purity 99.94%) of the same size as the anode is placed oppositely as a current collecting electrode, and an aluminum tab for external extraction is connected approximately at the center of both electrodes by cold welding. It is wound into a cylindrical shape with a separator paper interposed between them. Next, for Conventional Example 1, this capacitor element was impregnated with an ethylene glycol-ammonium adipate based electrolyte. In addition, for Conventional Examples 2 to 4 and Invention Examples 1 to 6, the capacitor element was heated to 300°C in a preheating block using the impregnation apparatus shown in FIG. 3, and was kept on standby.
Into the impregnation block, TCNQ complex salt alone or a mixture of it and a lactone additive is injected, heated and melted, and the capacitor element is immersed in this for 10 seconds, then taken out from the melting tank and allowed to cool naturally. Impregnation with solid electrolyte was performed. Then, the impregnated capacitor element is stored in an aluminum exterior case, the opening is closed with a rubber sealing body, and the opening end of the exterior case is wrapped tightly to seal the rated voltage of 6.3V. capacity
Completed a 10μF electrolytic capacitor. At this time, the external dimensions of the capacitor main body were 3 mm in diameter and 5 mm in length. Among these capacitors, the rated voltage was applied to each capacitor for aging for 15 minutes for the conventional example 1, and for 1 hour for the capacitor using a solid electrolyte, and then the electrical characteristics were examined. The electrical characteristics were determined by measuring capacitance (μF), tangent of loss angle at 120Hz, equivalent series resistance [ESR] at 100KHz (Ω), and leakage current value (μA/2 minute value), Table 1, The results shown in Table 2 were obtained.

【表】【table】

【表】【table】

〔作用〕[Effect]

これらの実施例の結果をみると、従来加熱溶融
させると、融解前に熱分解を起こし固体電解質と
して使用できなかつた4,4′−ジメチルビピリジ
ニウムあるいは、4,4′−イソプロピルビピリジ
ニウムTCNQ錯体が、ラクトン系化合物を添加
加熱することにより、分解に至らない温度で液状
化できコンデンサ素子に含浸可能となることがわ
かる。 4,4′−ジメチルビピリジニウムもしくは4,
4′−イソプロピルビピリジニウムTCNQ錯塩は、
従来例3および4で示したように、その塩の加熱
溶融して用いようとしても、融解前に熱分解を起
こしてしまう。 因に4,4′−ジメチルビピリジニウムTCNQ錯
塩、4,4′−イソプロピルビピリジニウムTCNQ
錯塩のいずれについても、単独で加熱すると、ほ
ぼ240℃を越えるあたりから、発煙を伴いながら
熱分解を起こし、分解後のTCNQ錯塩は、抵抗
値の高い絶縁体に化してしまう。 ところが、実施例からわかるように、添加物の
種類、混合比により違いはあるが、ラクトン系化
合物を添加した本発明例各例では、200℃以下の
低い温度で融解液化し、コンデンサ素子への含浸
が可能となつている。 また、含浸後の固体電解コンデンサの特性を比
べると、従来例1で示した液体の電解質を用いた
通常の乾式電解コンデンサは、電解質が液体状態
でコンデンサ素子内部に保持されるので、陽極の
拡面化のためのエツチング処理による微細なエツ
チング孔(ピツト)の内部まで電解液が浸透し、
誘電体酸化被膜との接触が十分におこなわれ、高
い静電容量値を示す。しかし、電解液の比抵抗値
はTCNQ錯塩の比抵抗値が数十Ω・cm程度であ
るのに対し、200−300Ω・cm程度と高いため、製
品の損失あるいは等価直列抵抗値が高くなつてい
る。 また従来例2で示した、添加物を加えないで加
熱溶融含浸可能なイソプロピル−イソキノリニウ
ムTCNQ錯塩を含浸した固体電解コンデンサは、
損失、等価直列抵抗値は、前述のようにTCNQ
錯塩の比抵抗値が電解液に比べて低いので、優れ
た特性を得ているが、静電容量が十分得られてい
ない。 この理由については明確ではないが、融解した
イソプロピル−イソキノリニウムTCNQ錯塩が、
陽極のエツチングピツトの内部まで一応は浸透す
るものの、その後の冷却固化の際、イソプロピル
−イソキノリニウムTCNQ錯塩が針状結晶化し、
エツチングピツト内の誘電体酸化被膜との接触が
一部分しかおこなわれないためと考えられる。 一方、この発明の方法により製作した固体電解
コンデンサは、いずれについても従来例2と比べ
て大きな静電容量値を示す。これは、この発明の
固体電解質が、TCNQ錯塩とラクトン系化合物
の混合物であるため、融解含浸後の冷却時に結晶
化が妨げられ、非晶質の状態でエツチングピツト
内に残留するので、誘電体酸化被膜との接触が十
分に保たれるためと考えられる。また、一部の
TCNQ錯塩が結晶化しても、結晶体の間にラク
トン系化合物が介在することにより、結晶間の電
導度が得られて、静電容量が確保されるものと考
えられる。 なお、本実施例は、陽極に箔状のアルミニウム
を用い、この表面を拡面処理後、誘電体酸化被膜
を形成したものと、集電用電極とをセパレータ紙
を介在させ巻回したコンデンサ素子を用いたが、
コンデンサ素子は、このような構造のものに限定
されるものではなく、陽極を構成する金属がタン
タル等の他の被膜形成性の金属あるいはそれらの
合金体であつてもよい。またこのような巻回構造
に限らず、被膜形成性金属粉末を焼結した多孔質
体であつてもよい。また、巻回構造であつても、
セパレータ紙を省略したもの、集電極にアルミニ
ウム以外の金属さらには、耐熱性の導電樹脂フイ
ルム等を使用したものであつてもよい。 また、外装構造についても、本実施例では金属
製の外装ケースに収納したものを例示したが、外
装体は、樹脂ケース、樹脂をデイツプあるいはモ
ールドしたもの、ラミネートフイルムによる外装
などを用いたものであつても、この発明を逸脱す
るものではない。 また、添加するラクトン系化合物については、
本実施例で例示したもの以外の他のラクトン化合
物でもよい。さらには、実施例では、添加物を一
種のみとしたが、二種以上のラクトン化合物を混
合添加しても、同様の効果が期待できる。 〔効果〕 以上述べたように、この発明によれば、従来不
可能であつた、4,4′−ジメチルビピリジニウム
もしくは、4,4′−イソプロピルピリジニウム
TCNQ錯塩の加熱融解によるコンデンサ素子へ
の含浸による固体電解質層を有する固体電解コン
デンサを得ることが可能となる。 また、この発明によれば、TCNQ錯塩の含浸
率が向上し、単位体積あたりの静電容量値を高め
ることができるので、固体電解コンデンサの小型
化にも寄与する。 さらには、TCNQ錯塩が誘電体酸化被膜と十
分に接しているので、損失のすくない、インピー
ダンス特性に優れた固体電解コンデンサを得るこ
とができ、固体電解コンデンサの特性向上に極め
て有益なものである。
Looking at the results of these examples, it was found that 4,4'-dimethylbipyridinium or 4,4'-isopropylbipyridinium TCNQ complex, which could not be used as a solid electrolyte due to thermal decomposition before melting when conventionally heated and melted, It can be seen that by adding and heating a lactone compound, it can be liquefied at a temperature that does not lead to decomposition and can be impregnated into capacitor elements. 4,4'-dimethylbipyridinium or 4,
4′-isopropyl bipyridinium TCNQ complex salt is
As shown in Conventional Examples 3 and 4, even if the salt is heated and melted for use, thermal decomposition occurs before melting. Incidentally, 4,4'-dimethylbipyridinium TCNQ complex salt, 4,4'-isopropylbipyridinium TCNQ
When any of the complex salts is heated alone, it thermally decomposes with smoke emission at a temperature exceeding approximately 240°C, and after decomposition, the TCNQ complex salt turns into an insulator with high resistance. However, as can be seen from the examples, although there are differences depending on the type of additive and the mixing ratio, in each example of the present invention in which a lactone-based compound was added, it melted and liquefied at a low temperature of 200°C or less, and did not affect the capacitor element. Impregnation is now possible. In addition, when comparing the characteristics of solid electrolytic capacitors after impregnation, it is found that in conventional dry electrolytic capacitors using a liquid electrolyte as shown in Conventional Example 1, the electrolyte is held in a liquid state inside the capacitor element, so the anode expands. The electrolyte penetrates into the fine etching holes (pits) created by the etching process to create a surface.
It has sufficient contact with the dielectric oxide film and exhibits a high capacitance value. However, the specific resistance value of the electrolyte is as high as 200-300 Ω cm, whereas the specific resistance value of the TCNQ complex salt is about several tens of Ω cm, resulting in product loss or high equivalent series resistance. There is. In addition, the solid electrolytic capacitor impregnated with isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt, which can be heat-melted and impregnated without adding additives, shown in Conventional Example 2,
Loss, equivalent series resistance value is TCNQ as mentioned above.
Since the specific resistance value of the complex salt is lower than that of the electrolyte, excellent characteristics are obtained, but sufficient capacitance is not obtained. Although the reason for this is not clear, the molten isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt
Although it penetrates into the etching pit of the anode, during subsequent cooling and solidification, the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex crystallizes into needle-like crystals.
This is thought to be because contact with the dielectric oxide film in the etching pit is only partially made. On the other hand, all of the solid electrolytic capacitors manufactured by the method of the present invention exhibit larger capacitance values than Conventional Example 2. This is because the solid electrolyte of this invention is a mixture of a TCNQ complex salt and a lactone compound, so crystallization is prevented during cooling after melting and impregnation, and it remains in the etching pit in an amorphous state, resulting in dielectric oxidation. This is thought to be due to sufficient contact with the film being maintained. Also, some
Even if the TCNQ complex salt crystallizes, the presence of the lactone compound between the crystals is thought to provide intercrystalline conductivity and ensure capacitance. In this example, a capacitor element is constructed in which foil-shaped aluminum is used for the anode, and a dielectric oxide film is formed on the surface after surface expansion treatment, and a current collecting electrode is wound with a separator paper interposed. I used
The capacitor element is not limited to such a structure, and the metal constituting the anode may be other film-forming metals such as tantalum or alloys thereof. Further, the structure is not limited to such a wound structure, but may be a porous body obtained by sintering film-forming metal powder. In addition, even if it is a wound structure,
The separator paper may be omitted, the collecting electrode may be made of a metal other than aluminum, or a heat-resistant conductive resin film may be used. Regarding the exterior structure, in this example, the case is housed in a metal exterior case, but the exterior body may be a resin case, a resin dip or mold, a laminate film exterior, etc. However, this does not deviate from the scope of this invention. Regarding the lactone compounds to be added,
Lactone compounds other than those exemplified in this example may also be used. Furthermore, in the examples, only one type of additive was used, but the same effect can be expected even if two or more types of lactone compounds are mixed and added. [Effect] As described above, according to the present invention, 4,4'-dimethylbipyridinium or 4,4'-isopropylpyridinium
It becomes possible to obtain a solid electrolytic capacitor having a solid electrolyte layer by impregnating a capacitor element by heating and melting TCNQ complex salt. Further, according to the present invention, the impregnation rate of the TCNQ complex salt can be improved and the capacitance value per unit volume can be increased, which contributes to miniaturization of the solid electrolytic capacitor. Furthermore, since the TCNQ complex salt is in sufficient contact with the dielectric oxide film, a solid electrolytic capacitor with low loss and excellent impedance characteristics can be obtained, which is extremely useful for improving the characteristics of solid electrolytic capacitors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明の固体電解コンデンサの完
成状態をあらわした断面図、第2図はこの発明の
実施例で用いたコンデンサ素子の構造をあらわし
た分解斜視図、第3図は、この発明の実施例で用
いた固体電解質の含浸装置をあらわした断面図で
ある。 1……コンデンサ素子、2……陽極、3……集
電極、4……セパレータ紙、5,6……タブ、
7,8……外部リード、10……予備加熱ブロツ
ク、11,13……凹部、12……含浸用ブロツ
ク、14……混合物、20……外装ケース、21
……弾性封口体。
FIG. 1 is a sectional view showing the completed state of the solid electrolytic capacitor of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of a capacitor element used in an embodiment of the invention, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a solid electrolyte impregnation device used in Examples. 1... Capacitor element, 2... Anode, 3... Collector electrode, 4... Separator paper, 5, 6... Tab,
7, 8... External lead, 10... Preheating block, 11, 13... Recess, 12... Impregnation block, 14... Mixture, 20... Exterior case, 21
...Elastic sealant.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 陽極金属表面に誘電体酸化被膜を形成し、さ
らにこの上面に固体電解質層が形成された固体電
解コンデンサにおいて、前記固体電解質層が、テ
トラシアノキノジメタンと、4,4′−ジメチルビ
ピリジニウムもしくは、4,4′−イソプロピルビ
ピリジニウムとからなる錯塩に、ラクトン系化合
物を添加した混合物からなることを特徴とする固
体電解コンデンサ。 2 ラクトン系化合物が、γ−ヘキサラクトン、
γ−オクタラクトン、γ−ノナラクトン、γ−デ
カラクトン、γ−ウンデカラクトン、γ−ドデカ
ラクトンの群から選ばれた一種もしくは二種以上
のものであるところの特許請求の範囲第1項記載
の固体電解コンデンサ。
[Scope of Claims] 1. A solid electrolytic capacitor in which a dielectric oxide film is formed on the surface of the anode metal, and a solid electrolyte layer is further formed on the upper surface of the solid electrolyte layer, the solid electrolyte layer comprising tetracyanoquinodimethane, 4, A solid electrolytic capacitor comprising a mixture of a complex salt of 4'-dimethylbipyridinium or 4,4'-isopropylbipyridinium and a lactone compound. 2 The lactone compound is γ-hexalactone,
The solid according to claim 1, which is one or more selected from the group of γ-octalactone, γ-nonalactone, γ-decalactone, γ-undecalactone, and γ-dodecalactone. Electrolytic capacitor.
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