JPH0262028A - 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】 産業上の利用分野 本発明は小型大容量化に適した固体電解コンデンサに関
するものである。

従来の技術 近年、電解コンデンサは電子機器のデジタル化にともな
って、高周波領域においてインピーダンスが低く、小型
大容量化したものへの要求が高まっている。従来、高周
波領域用のコンデンサとしてはプラスチックフィルムコ
ンデンサ、マイカコンデンサ、積層セラミックコンデン
サなどが用いられている。またその他にアルミニウム乾
式電解コンデンサやアルミニウムまたはタンタル固体電
解コンデンサなどがある。アルミニウム乾式電解コンデ
ンサでは、エツチングを施した陽・陰極アルミニウム箔
をセパレータを介して捲き取シ、液状の電解質を用いて
いる。また、アルミニウムやタンタル固体電解コンデン
サでは前記アルミニウム乾式電解コンデンサの特性改良
のため電解質の固体化が成されている。この固体電解質
層成には硝酸マンガン液に陽極体を浸漬し２５０〜３６
０°Ｃ前後の高温炉中にて熱分解し、二酸化マンガン層
をつくる。また、近年では７，７，８．８−テトラシア
ノキノジメタン塩等の有機半導体を固体電解質として用
いた固体電解コンデンサが開発されている。更に、固体
電解質の高電導度化のためにピロール、チオフェン、フ
ラン等の重合性モノマーを電解重合させて導電性高分子
とし、これを固体電解質とする方法が提案されている。

導電性高分子に関しては、その電導度がおよそ１〜１０
０Ｓ−α−１のものを用いてコンデンサを試作すること
が可能であシ、固体のメリットを活かした高周波領域で
良好な周波数特性及び広範囲での温度特性を実現するこ
とが可能となるものとして期待されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の従来の構成では、固体電解質層を形
成した後、この固体電解質層の表面に陰極引出し部とな
る導電層を形成する必要があり、例えばタンタル固体電
解コンデンサでは、二酸化マンガン層を形成した後、グ
ラファイト層を設け、更にその上に銀ペイント層を形成
し導電性接着剤などで陰極リード線を接続するというか
なり７ｍ雑な工程を有しているだけでなくこのような構
造ではタンタルやアルミニウムの粉末を焼結したものを
素子として使用しているために大容量化には限界があっ
た。また固体電解質として使用する二酸化マンガンは電
導度が低く高周波での低インピーダンス化にも限界があ
った。

一方、導電性高分子を用いた固体電解コンデンサでは誘
電体となる化成皮膜上へ皮膜を破壊せずに固体電解質と
なる導電性高分子膜をつけることが必要でアシ、捲回型
のコンデンサに適用する場合には大面積の陽極箔上に電
解重合で形成する方法や、特開昭６１−４７６２１号公
報に提案されているように陰極箔及び陽極箔の表面に触
媒を利用して気相重合法によシ高分子層を形成した後ド
ーパントを化学的にドーピングする方法で導電性高分子
膜を形成後、陰極を引き出した構造のものを捲き取る必
要があるｏしかしこの場合、前記電極箔を捲き取るとき
に誘電体皮膜である化成皮膜に損傷を与えたシ、重合膜
が化成皮膜から剥離するなどの問題点があった。したが
って導電性高分子層は捲回した状態の電極箔に直接形成
する必要がめり、前記の方法ではこのようなことはでき
なかった。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、予め捲回
した素子をその状態のままで導電性高分子膜を形成させ
ることを可能とし、高周波領域で良好な周波数特性でか
つ漏れ電流の安定した高信頼性の大容量固体電解コンデ
ンサを提供することを目的とする。

課題を解決するだめの手段 この目的を達成するために本発明の固体電解コンデンサ
は、弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によって誘電体皮
膜を設けた陽極箔を有し前記陽極箔に対向するように陰
極箔をセパレータを介して捲回してなるコンデンサ素子
に電解重合性モノマーの溶液に支持電解質を溶解した電
解質を含浸し、前記陰極箔を正極とし前記陽極箔を負極
として電気化学的に固体電解質を形成することを特徴と
した構成を有している。

作用 この構成によって、誘電体皮膜のついた陽極箔を負極と
することで整流作用から誘電体皮膜による電気抵抗を回
避し、誘電体皮膜のついていない陰極箔を正極とするこ
とで陰極箔の表面全体で電流が流れるようにし、電解重
合性モノマーの溶液に支持電解質を溶解した電解質を含
浸することで電導度が高くなり、電解重合できるだけの
電流が流れて電解重合膜が陰極箔全体を覆いさらに膜の
厚さ方向に成長を続け、セパレータを介して対向して負
極となっている陽極箔まで電解重合膜が達する現象を利
用したもので、捲回型コンデンサ素子に直接導電性高分
子の固体電解質層を形成することができ、しかも誘電体
となる化成皮膜上へ皮膜を破壊せずに重合膜をつけるこ
とが可能となるため、固体電解コンデンサの小型大容量
化及び高性能化（高周波領域での低インピーダンス化）
が容易に実現できる。また、陰極の引出しは陰極箔から
直接行うことができ、銀ペイント塗布・硬化などの煩雑
な工程を大幅に簡略化することができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定
するものでないことは言うまでもない。

第１図は本発明の一実施例における固体電解コンデンサ
の捲回型コンデンサ素子を示すものである。第１図にお
いて、１は捲回型コンデンサ素子であり、高純度アルミ
ニウム箔を電気化学的に粗面化しその後陽極酸化を行っ
て誘電体皮膜を形成してなる陽極化成箔２と、粗面化し
ただけの陰極エツチング箔３とをセパレータ４を介して
捲回した構成となっている。このような構成によるアル
ミニウム乾式電解コンデンサ用の定格電圧容量２６ｖ６
８μＦ（６，３φ×ｌ１１１）の捲回型コンデンサ素子
を使用した。

導電性高分子膜を捲回型コンデンサ素子に形成するのに
先立って、捲回した素子をアジピン酸アンモニウム水溶
液などの化成液で陽極箔断面や陽極リード引出し部など
を化成修復処理した。

（実施例１） 支持電解質にパラトルエンスルホン酸テトラエチルアン
モニウム４．５　ｆ、　　モノマーとしてピロール５．
Ｏｆからなる重合液に前記前処理を施した捲回型コンデ
ンサ素子を浸漬して真空含浸処理を行い、室温にて引出
しリードを重合液から離した状態でリード間に一６ｖを
６ｏ分間印加した。その後アセトニ）　ＩＪルで洗浄し
１２０’Ｃで３０分間乾燥した後にφｅ、５ｘ１１１の
円筒型のアルミニウムケースに挿入し封口処理を行った
。

（実施例２） 支持電解質にパラトルエンスルホン酸テトラエチルアン
モニウム４．５９　、モノマートシてピロールｓ、ｏ　
ｙからなる重合液に前記前処理を施した捲回型コンデン
サ素子を浸漬して真空含浸処理を行い、室温にて引出し
リードを重合液から離した状態でリード間に一５ｖを１
０分間、その後１２０°Ｃで一５ＶＳ分間印加した。こ
の後工程は実施例１と同様である。

（実施例３） 支持電解質にマレイン酸テトラエチルアンモニウム３ｇ
、モノマーとしてピロール６ｇからなる重合液に前記前
処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸
処理を行い、室温にて引出しリードを重合液から離した
状態でリード間に一７ｖを２６分間、その後１２０℃で
一５ｒｓ分間印加した。この後工程は実施例１と同様で
ある。

（実施例４） 支持電解質にマレイン酸テトラエチルアンモニウム３ｆ
、モノマーとしてピロール６ｇからなる重合液に前記前
処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸
処理全行い、室温にて引出しリードを重合液から離した
状態でリード間に＝７ｖを２６分間印加した。その後３
％マレイン酸水溶液７０°Ｃ中で１３ｖを１０分間印加
した後、６０°Ｃで真空乾燥を６０分間実施した。この
後工程は実施例１と同様である。

（実施例６） 支持電解質にマレイン酸テトラエチルアンモニウム１．
６ｇとフタル酸テトラエチルアンモニウム１．５ｐ、モ
ノマーとしてピロール８ｆからなる重合液に前記前処理
を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含浸処理
を行い、室温にて引出しリードを重合液から離した状態
でリード間に−ＴＶを２６分間印加した。その後３％マ
レイン酸とフタル酸の混合水溶液７０°Ｃ中で１３ｖを
１０分間印加した後、６０°Ｃで真空乾燥を６０分間実
施した。この後工程は実施例１と同様である。

（実施例６） 支持電解質にマレイン酸テトラエチルアンモニウム３Ｐ
、モノマーとしてチオフェン６ｙからなる重合液に前記
前処理を施した捲回型コンデンサ素子を浸漬して真空含
浸処理を行い、室温にて弓出しリードを重合液から離し
た状態でリード間に−７Ｖを２６分間印加した。その後
３％マレイン酸水溶液７０°Ｃ中で１３Ｖを１０分間印
加した後、６０°Ｃで真空乾燥を６ｏ分間実施した。こ
の後工程は実施例１と同様でらるＱ （実施例７） 支持電解質にパラトルエンスルホン酸テトラエチルアン
モニウム４．ｆ５　ｆ　ｌモノマーとしてフラン６９か
らなる重合液に前記前処理を施した捲回型コンデンサ素
子を浸漬して真空含浸処理を行い、室温にて引出しリー
ドを重合液から離した状態でリード間に−５Ｖ　ｆ　１
０分間、その後に１２０’Ｃで−ｅ’ｉ５分間印加した
。後工程は実施例１と同様である。

このようにして形成したアルミニウム固体電解コンデン
サを１３Ｖで２時間エージングして定格電圧を１０ｖと
して緒特性を測定した。その結果を第１表に示した。

なお、上記実施例では捲回型コンデンサ素子の金属はア
ルミニウムであったが、他のメンタル。

ニオブやチタンなどの弁金属でもよい。

また、捲回してからの重合としたが、重合した後そのま
まの形状にて固体電解コンデンサを形成する場合、捲回
せずに画電極が平板の形で対向していてもよいことは言
うまでもない。

（以下　余　白） 発明の効果 以上のように本発明は弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化
によって誘電体皮膜を設けた陽極箔を有し前記陽極箔に
対向するように陰極箔をセパレータを介して捲回してな
るコンデンサ素子に電解重合性モノマーの溶液に支持電
解質を溶解した電解質を含浸し、前記陰極箔を正極とし
前記陽極箔を負極として電気化学的に固体電解質を形成
することを特徴としたことによフ、捲回型コンデンサ素
子に直接導電性高分子の固体電解質層を形成することが
でき、しかも誘電体となる化成皮膜上へ皮膜を破壊せず
に重合膜をつけることが可能となるため、固体電解コン
デンサの小型犬容素化及び高性能化（高周波領域での低
インピーダンス化）が容易に実現できる。また、陰極の
引出しは陰極箔から直接行うことができ、銀ペイント塗
布・硬化などの煩雑な工程を大幅に簡略化することがで
きる。

更に捲回型コンデンサ素子は、既存のアルミニウム電解
コンデンサの製造工程で製造された素子そのものを直接
導ヱ性高分子コンデンサ用の素子として転用できるので
コストダウンなどの点で製造上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における捲回型コンデンサ素
子の構成を示す斜視図である。 １・・・・・・捲回型コンデンサ素子、２・・・・・・
陽極化成箔、３・・・・・・陰極エツチング箔、４・・
・・・・セパレータ。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第１ 図 １−　掻凹型コンテンプ素子 Ｚ−ｓ種化Ａ箭 ３−　襠諏エツチング頂 ４・−ヤバレーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁金属箔を粗面化し更に陽極酸化によって誘電体
   皮膜を設けた陽極箔を有し前記陽極箔に対向するように
   陰極箔をセパレータを介して捲回してなるコンデンサ素
   子に、電解重合性モノマーの溶液に支持電解質を溶解し
   た電解質を含浸し、前記陰極箔を正極とし前記陽極箔を
   負極として電気化学的に固体電解質を形成することを特
   徴とした固体電解コンデンサ。
2. （２）導電性高分子がパラトルエンスルホン酸テトラエ
   チルアンモニウム、マレイン酸テトラエチルアンモニウ
   ムあるいはフタル酸テトラエチルアンモニウムの１つま
   たは２つから成る支持電解質として重合されたものであ
   る請求項１記載の固体電解コンデンサ。
3. （３）導電性高分子がピロール、チオフェンまたはフラ
   ンをモノマーとして重合されたものである請求項１記載
   の固体電解コンデンサ。