JPH03276619A - 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 この発明は、電解質として固体電解質を用いた固体電解
コンデンサに関する。

従来の技術 近年、電気機器のディジタル化に伴って、コンデンサも
小型で大容量かつ高周波領域でのインピーダンスの低い
ものが要求されるようになってきた。従来、高周波領域
で使用されるコンデンサには、プラスチックコンデンサ
、マイカコンデンサ、積層セラミックコンデンサがある
が、これらのもので犬−容量化を図ろうとしても形状が
大きくなり過ぎて実際には無理である。

一方、大容量コンデンサとして、液体電解質を使った電
解コンデンサがあるが、電解質の液漏れ、蒸発等に伴う
特性劣化という間早がある。

そのため、液体電解質のかわりに固体電解質を用いた電
解コンデンサが開発されている。

例えば、固体電解質コンデンサとして、二酸化マンガン
、高導電性で陽極酸化性に優れた有機半導体、７，７，
８．８−テトラシアノキノジメタンコンブレソクス塩（
ＴＣＮＱ塩）、さらには、誘電体皮膜上に形成された高
導電性高分子膜（例えば、ビロール、チオフェンなどの
複素環式のモノマーを支持電解質を用い電解重合するこ
とで形成された高分子膜であって、支持電解質のアニオ
ンをドーパントとして含む電解重合高分子膜）が挙げら
れる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の固体電解コンデンサは、高周波領
斌で使うのに適してはいるが、高温・高湿下においた時
の特性劣化が大きいという問題がある。固体電解コンデ
ンサの場合、誘電体皮膜を覆う固体電解質を厚くするこ
とが難しく、誘電体皮膜が完全に電解質で覆われた状態
になっていないっそのため、水分が存在すると、誘電体
皮膜における電解質未被覆域表面において水分吸着が起
こる。この場合、損失の増加、容量の変動といった好ま
しくない現象を誘発してしまう。また、水分吸着は、上
記アニオンを導電性発現用ドーパントとして含む電解重
合高導電性高分子膜の場合、ドーパントの脱ドープ現象
を誘発する。ドーパントとしては、通常、過塩素酸イオ
ン、四フッ化はう素イオン、パラトルエンスルフォン酸
イオン等が用いられるが、これらのアニオンは脱ドープ
した場合、固体電解質の導電性が低下したり、あるいは
、誘電体皮膜が損傷されたりして、やはり特性劣化を招
来するようになる。固体電解コンデンサは、通常、樹脂
等の外装材で封じられ水分の侵入を阻止するようになっ
てはいるが、高温・高湿下では上記不都合が極めて微量
の水分で起こるため、不都合を解消することはできなか
った。

この発明は、上記事情に鑑み、高温・高湿下においても
特性劣化の少ない高信頼性固体電解コンデンサを提供す
ることを課題とする。

課題を解決するための手段 前記課題を解決するため、請求項１〜６記載の固体電解
コンデンサは、誘電体の上に固体電解質が設けられてい
るコンデンサ素子本体を、水分吸収剤を保持する外装材
で覆う構成をとっている。

外装材が水分吸収剤を有するという構成の具体的態様と
して、水分吸収剤がコンデンサ素子本体を覆うモルード
樹脂中に分散された構成、あるいは、水分吸収剤がコン
デンサ素子本体を覆うモルード樹脂の表面に付着した構
成などがある。

樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂などが挙げられる
。

この発明における水分吸収剤としては、通常のコンデン
サの使用上限温度１６０’Ｃ程度で融解しない固体水分
吸収剤が好ましく、具体的には、請求項２のように、シ
リカゲル、酸化カルシウム、無水塩化カルシウム、無水
硫酸ナトリウム、無水硫酸銅などが挙げられ、これらが
、単独ないし併用の形で用いられる。

この発明における固体電解質としては、二酸化マンガン
、二酸化鉛、ＴＣＮＱ塩、導電性高分子などが挙げられ
るが、請求項３のように、複素環式化合物を繰り返し単
位とし、アニオンをドーパントとして含む導電性高分子
からなるものが好せしい。この複素環式化合物には、請
求項５のように、ビロール、チオフェンあるいはそれら
の誘導体のうちの少なくともひとつ等が挙げられる。

導電性高分子固体電解質は、化学的酸化重合あるいは電
解重合等により形成できる。後者の電解重合による場合
、請求項４のように、二酸化マンガン層を介して導電性
高分子層を設けるようにすると、良質の導電性高分子層
が容易に形成できるため好ましい。

この発明における誘電体には、請求項６のように、陽極
弁金属表面に（例えば０、いわゆる隣接酸化あるいは陽
極化成）により形成された酸化皮膜であって、この場合
、陽極弁金属にはアルミニウム、タンタル、チタンなど
が挙げられる。

作用 この発明の固体電解質コンデンサでは、外装材が有する
水分吸収剤が侵入してくる水分をコンデンサ素子本体に
到達する前に吸収してしまうため、誘電体などへの水分
吸着が阻止される。まだ、固体電解質がアニオンを導電
性発現用ドーパントとして含む高分子である場合には、
脱ドープ現象が阻止され、誘電体や固体電解質の劣化が
抑制される。特に弁金属がアルミニウムである場合に有
効である。したがって、高温・高湿下での特性劣化の少
ない高信頼性固体電解コンデンサが実現されることにな
る。

実施例 以下、この発明の固体電解コンデンサの実施例について
説明する。

この発明のコンデンサは、具体的には、例えば、図に示
すような構成をとる。

コンデンサ素子本体は、アルミニウム、タンタル、チタ
ン等の陽極弁金属１の表面に形成された誘電体皮膜（誘
電体）２上に固体電解質３が設けられ、固体電解質３の
上にグラファイト層５および銀ペースト層６が積層され
た構成である。そして、図のコンデンサでは、コンデン
サ素子本体全体が水分吸収剤４を含む樹脂（外装材）７
で榎われでいる。８．９は、それぞれ、陽極リード、陰
極リードである。

この発明は、上記例示の構成に限らない。例えば、図に
示したコンデンサでは、外装材の全域にわたって水分吸
収剤が外装材の全域にわたって存在していだが、外装材
の一部域で水分吸収剤が存在していないような構成であ
ってもよい。また、樹脂７の外側に樹脂製等のケースが
ある構成でもよい。この発明にいう外装材とは、コンデ
ンサの最外に直接面している必要はなく、コンデンサ素
子本体の外側に設けられていればよい。

次に本発明の実施例を更に詳細に述べる。なお、この発
明は以下の実施例に限らないことは言う１でもない。

一実施例１ 陽極リード付で８Ｘ１０酎のアルミニウムエツチド箔を
３％アジピン酸アンモニウム水溶液を用い、約７０℃、
印加電圧３５Ｖの条件で陽極酸化することにより誘電体
皮膜を形成した。続いて、硝酸マンガン３０チ水溶液に
浸し、さらに２５０℃、１０分間加熱し熱分解二酸化マ
ンガンを表面に付着させた。

この陽極箔を、ピロール（０，３Ｍ　）、ｐ−）ルエン
スルフォン酸ナトリウム（ｏ、１ｓＭ）　、水からなる
電解液に浸すとともにステンレス製の補助電極を接触さ
せて電解重合を行って、ポリピロールにナフタレンスル
フォン酸アニオンがドープさ１−Ｌｆｃ導電性高分子膜
を形成した。そして、水洗・乾燥し、カーボンペースト
を用いてグラファイト層を積層し、続いて、銀ペースト
層を形成し、その後、陰極リードを取り付はコンデンサ
素子本体を作った。

素子本体の完成後、ポリブチレンテレフタレート製ケー
スを被せ、硬化剤としてジアミノジフェニルメタン（採
土ケ谷化学製）を化学量論的に配合したエポキシ樹脂組
成物（油化シェルエポキシ社製エピコート＃８２８）に
２００メツシユふるいを通したシリカゲルを１０重量添
加し混合してから、ケース内に注入し加熱硬化させて５
個の固体電解コンデンサを得た。作製個数は５個である
。

比較例１ シリカゲルを収納しないようにした他は、実施例１と同
様にして固体電解コンデンサを得た。

実施例２〜５ シリカゲルに代えて、水分吸収剤として下記のものを用
いた他は、実施例１と同様にして固体電解コンデンサを
得た。

実施例２−酸化カルシウム 実施例３・・無水塩化カルシウム 実施例４　無水硫酸ナトリウム 実施例５・・−無水硫酸銅 一実施例６− ピロールに代えて、ピロールとＮ−メチルビロールを０
．１５ずつ含１せるようにした他は、実施例１と同様に
して、固体電解コンデンサを得た。

一実施例７ 溶媒にアセトニトリルを、支持電解質に過塩素酸テトラ
エチルアンモニウムを、また、ピロールに代えてチオフ
ェンを用いた他は、実施例１と同様にして、固体電解コ
ンデンサを得た。

実施例８− エンボス加工後、１０％リン酸水溶液を用いて約９００
Ｃ，印加電圧３５Ｖの条件で陽極酸化したタンタル箔を
用いた他は、実施例１と同様にして、固体電解コンデン
サを得た。

一実施例９一 実施例１においてシリカゲルを添加混合する代わりに、
シリカゲル含まないエポキシ樹脂組成物液にコンデンサ
素子本体を漬けた後、シリカゲルの粉末を振りかけて硬
化させ、これにケースを被せるようにした他は、実施例
１と同様にしてコンデンサを得た。

実施例および比較例の各固体電解コンデンサを１３Ｖで
エージングし、初期の容量（１２０Ｈ７）、初期の損失
係数（１２０Ｈｚ）　の値（平均値）を測定した。さら
に、８０℃、湿度９０％の雰囲気下で１０００時間（無
負荷）放置後の容量（１２０Ｈｚ）　、損失係数（１２
０Ｈｚ）　　の値（平均値）を測定した。

測定結果を、 第１表に記す。

以下余白 実施例の各コンデンサは、比較例のコンデンサに比べ、
高温・高温下放置後の容量および損失係数の変化が極め
てわずかであシ、水分吸収剤による特性劣化阻止効果の
大きいことがよく分かる。

この発明は、上記実施例に限らない。例えば、ポリブチ
レンテレフタレートケースを用い樹脂組成物を注入する
方法をとったが、ケースを使わずにデイツプ法を用いた
り、粉体塗装法を用いたりするようにしてもよい。また
、上記実施例では水分吸収剤の添加量が１０重量部であ
ったが、これよりも多く添加したシ、少なく添加したり
してもよく、設定環境条件、特性許容変動量などに応じ
て添加量を選ぶようにする。

発明の効果 以上に述べたように、この発明の固体電解コンデンサは
、外装材を透過しようとする水分がコンデンサ素子本体
に到達するまでに外装剤が有する水分吸収剤で吸収され
てしまうため、高温・高湿下での特性劣化の程度が著し
く小さくなる。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明にかかる固体電解コンデンサの一例をあ
られす断面図である。 １　陽極弁金属、２・・誘電体皮膜（誘電体）、３・固
体電解質、４−水分吸収剤、５−グラファイト層、６・
・銀ペースト層、７・樹脂、８・陽極リード、９　・陰
極リード。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体の上に固体電解質が設けられているコンデ
   ンサ素子本体が、水分吸収剤を保持する外装材で覆われ
   てなる固体電解コンデンサ。
2. （２）水分吸収剤が、シリカゲル、酸化カルシウム、無
   水塩化カルシウム、無水硫酸ナトリウムおよび無水硫酸
   銅のうちの少なくともひとつである請求項１記載の固体
   電解コンデンサ。
3. （３）固体電解質が、複素環式化合物を繰り返し単位と
   し、アニオンをドーパントとして含む導電性高分子から
   なる請求項１または２記載の固体電解コンデンサ。
4. （４）導電性高分子からなる固体電解質が二酸化マンガ
   ン層を介して設けられている請求項３記載の固体電解コ
   ンデンサ。
5. （５）複素環式化合物が、ピロール、チオフェンあるい
   はそれらの誘電体のうちの少なくともひとつである請求
   項３または４記載の固体電解コンデンサ。
6. （６）誘電体が陽極弁金属表面に形成された酸化皮膜で
   あるとともに、陽極弁金属がアルミニウム、タンタル、
   チタンのうちの少なくともひとつである請求項１から５
   までのいずれかに記載の固体電解コンデンサ。