JPH03276620A

JPH03276620A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JPH03276620A
Application number: JP7604490A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kudo; 康夫工藤; Masao Fukuyama; 正雄福山; Toshikuni Kojima; 小島　利邦; Soji Tsuchiya; 土屋　宗次
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1991-12-06

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、これらのもので大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
性劣化という問題がある。

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プレックス塩（
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（例えハ、ピロール、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
域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
とが雛しく、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。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。１だ、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、誘電体の上に設けられた固体電解質の近
傍に水分吸収剤が配置されてなる構成をとっている。

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
硫酸す）　Ｉ／ウム、無水硫酸鋼などが挙げられ、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
からなるものが好ましい。この複素環式化合物には、請
求項５のように、ピロール、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、いわゆる陽極酸化あるいは陽極
化成）によシ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、固体電解質の近
傍に設置された水分吸収剤が水分を吸収するため、誘電
体への水分吸着が阻止されるようになる。これに伴い、
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も、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
デンサが実現されたことになる。

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。すなわち、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
積層されている。

そして、この固体電解質コンデンサは、ケース７および
樹脂８の外装材で封じられており、内部に水分吸収剤４
が納められている。固体電解質３の近傍に水分吸収剤４
が設置されているのである。

９．１０は、それぞれ、陽極リード、陰極リードである
。

このような構成の固体電解コンデンサについて更に具体
的に説明する。なお、この発明は以下の実施例に限定さ
れないことは言うまでもない。

実施例１陽極リード付で８ｘｌＱｉｍ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、硫酸マンガン３０％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）　、Ｉ）−）ルエ
ンスルフォン酸ナトリウム　（０，１５Ｍ＞　、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れた導電性高分子膜を
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けた。

陰極リードの取り付は後、シリカゲル約１００ｍ９を納
めた状態でポリブチレンテレフタレート製ケースを被せ
るとともにエポキシ樹脂で開口部分を閉じて固体電解コ
ンデンサを得た。作製個数は５個である。

比較例］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。

一実施例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・無水硫酸銅実施例６− ピロールに代えて、ピロールとＮ−メチルピロールを０
．１５ずつ含ま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溶媒にア七ト二トリルを、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９０℃
、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。

実施例および比較例の各固体電解コンデンサを１．３Ｖ
でエージングし、初期の容量（１２０Ｈｚ）、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（
１２０Ｈｚ）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
てわずかであり、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、外装用ケ
ースがポリブチレンテレフタレート以外のもので作られ
ていてもよい。

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
、固体電解質の傍に水分吸収剤が外装を透過してきた侵
入水分を効果的に吸着してしまうため、高温・高湿下で
の特性劣化が少ない。

【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　ケース、８　樹脂、９　・陽極リ
ード、１０・陰極リード。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）誘電体の上に設けられた固体電解質の近傍に水分
吸収剤が配置されてなる固体電解コンデンサ。
（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）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）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）複素環式化合物が、ピロール、チオフェンあるい
はそれらの誘導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）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。