JPH0529180A - 電解コンデンサ - Google Patents

電解コンデンサ

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JPH0529180A
JPH0529180A JP3205529A JP20552991A JPH0529180A JP H0529180 A JPH0529180 A JP H0529180A JP 3205529 A JP3205529 A JP 3205529A JP 20552991 A JP20552991 A JP 20552991A JP H0529180 A JPH0529180 A JP H0529180A
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JP
Japan
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electrolytic capacitor
foil
titanium
aluminum
water content
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Pending
Application number
JP3205529A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyuki Adachi
和幸 安達
Mitsuru Mochizuki
充 望月
Manabu Kazuhara
学 数原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elna Co Ltd
Original Assignee
Elna Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0529180A publication Critical patent/JPH0529180A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/04Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure

Abstract

(57)【要約】 【目的】チタン蒸着膜および/または窒化チタン蒸着膜
を使用した電解コンデンサにおいて、良好なる静電容量
の発現性を得ること、および静電容量の経時低下を防止
すること。 【構成】相隣なるカラム2、2の間隔Tを50〜500
0オングストロ−ムとし、芳香族カルボン酸またはその
アンモニウム塩もしくはアミン塩を溶解した駆動用電解
液を使用し、製品中の水分を0.5ないし8wt%とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は基材表面に蒸着皮膜を形
成した電解コンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウムなどの弁作用金属の陽極箔
と陰極箔をセパレータを介在させて巻回してコンデンサ
素子とした電解コンデンサは、一般にコンデンサ素子に
駆動用電解液を含浸し、アルミニウムなどの金属製ケー
スや合成樹脂製のケースにコンデンサ素子を収納し、密
閉した構造を有する。
【0003】このような電解コンデンサの駆動用電解液
としては従来、エチレングリコールやγ−ブチロラクト
ンなどの極性有機溶媒の単体あるいはその混合物を主溶
媒とし、これにカルボン酸またはその塩を溶質とし、ま
た必要により糖類、水分、リン酸などを添加剤として溶
解した電解液が一般に使用されている。
【0004】また、電解コンデンサの静電容量を高める
ために、電極材料の基材であるアルミニウム箔の表面積
を化学的にあるいは電気化学的にエッチングにより拡大
することが行なわれているが、エッチングが過度になる
とアルミニウム箔表面の溶解が同時に進行して却って拡
面率の増大を妨げることなどの理由から、エッチング技
術による電極材料の静電容量の増大化には限界があっ
た。このような問題点を解決するために、弁作用金属で
あるアルミニウム箔を基材とし該基材表面を粗面化した
後に、この基材表面に蒸着法により蒸着皮膜を形成した
電極材料を陰極として使用することも特開昭61−18
0420号、特開昭61−214420号、特開昭62
−58609号、特開昭62−15813号、特開昭6
4−33918号、特開昭63−100711号、特開
平1−304720号公報などにより知られている。
【0005】予め基材表面に物理的、化学的または電気
化学的に微細な凹凸を形成すると、蒸着箔の静電容量を
増加させる効果が認められる場合があるが、このような
加工は基材の強度、伸度を著しく損ない、また凹凸加工
工程を必要とするのでコスト面で不利な選択を強いられ
ていた。
【0006】また、蒸着方法について種々の提案が特開
昭56−29669号、特開昭64−33915号、特
開昭64−33918号公報などにより知られている。
即ち、蒸着角度を付けたり、基材を冷却しつつ蒸着する
ことによりチタンを柱状に形成させ、静電容量の発現を
達成することが知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】実質的に平滑なアルミ
ニウム箔の基材にチタンを柱状に蒸着により形成させる
場合、即ち、図1にチタン蒸着箔皮膜構造の模式図を示
すが、アルミニウム基材1上に形成されたチタンの柱状
物(以下、カラムという)2と他のカラム2の間隔Tが
密であると、相隣なるカラム2、2間に上述した駆動用
電解液が充分に含浸されずに初期性能における静電容量
の発現性が低下し、さらに電解コンデンサの高温負荷試
験(105℃、1000時間)による静電容量も経時的
に低下し易いという問題点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明者らは種々の実験および検討を行なっ
た結果、チタン薄膜および/または窒化チタン薄膜の相
隣なるカラムの間隔(隙間)が50オングストローム未
満であると、駆動用電解液の含浸性が悪く、静電容量の
発現性が乏しいということが判明した。また、相隣なる
カラムの間隔(隙間)が50オングストロ−ム以上であ
ると、駆動用電解液の含浸性が改善され、静電容量の発
現性が良好になるということが判明した。
【0009】さらに、駆動用電解液として極性有機溶媒
に芳香族カルボン酸、またはそのアンモニウム塩もしく
はアミン塩を溶解して使用し、電解コンデンサ(製品)
中の駆動用電解液の水分を0.5〜8wt%とすると、
電解コンデンサの高温負荷試験(105℃、1000時
間)による静電容量の経時低下も改善でき、かつ電解コ
ンデンサの損失角の正接も低くでき、さらに電解液の火
花電圧を高く保持できることが判明した。
【0010】本発明において、基材としてはアルミニウ
ム箔が好適に使用され、上述のような微細な凹凸が形成
されたアルミニウム箔基材であっても、また実質上平滑
なアルミニウム箔基材であってもよい。平滑なアルミニ
ウム箔を基材に用いることは、引張強度や伸度を損わず
に基材の厚さを薄くすることが可能であり、またコスト
的にも粗面化する工程が不要なために有利である。この
ような基材はコンデンサ素子の陽極箔としても使用でき
るが、陰極箔として使用するのがむしろ好ましい。
【0011】一方、本発明に用いられるコンデンサ素子
の陰極箔としては、5〜60μmの厚さの実質上平滑な
アルミニウム箔が基材として使用されるが、特に10〜
40μmのものが好適に使用される。アルミニウム基材
へのチタンの付着形成法としては抵抗加熱蒸着法、スパ
ッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法など
を例示することができる。また、真空中または酸素ガ
ス、窒素やアルゴンなどの不活性ガスなどの雰囲気中で
0.05〜0.5μmの厚さに付着形成するのが好まし
い。特に窒素ガス中で蒸着条件を選ぶと窒化チタン蒸着
膜を形成させることができる
【0012】本発明において使用される駆動用電解液の
有機極性溶媒としては、電解コンデンサに通常使用され
る有機極性溶媒であればいずれも使用できる。
【0013】好ましい溶媒としては、アミド類、ラクト
ン類、グリコ−ル類、硫黄化合物類、ケトン類、エ−テ
ル類または炭酸塩類が使用できる。好ましい具体例とし
ては、炭酸プロピレン、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N−メチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、N
−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、エチレン
シアノヒドリン、エチレングリコ−ル、エチレングリコ
−ルモノまたはジアルキルエ−テル、3−アルキル−
1,3−オキサゾリジン−2−オンなどが使用できる。
特に好ましくは、ラクトン類、エチレングリコ−ル類な
どが用いられる。
【0014】本発明において使用される駆動用電解液の
溶質としては、芳香族カルボン酸またはその塩などが採
用される。
【0015】好ましい溶質としては、安息香酸やサリチ
ル酸に代表される芳香族モノカルボン酸またはその塩、
フタル酸やニトロフタル酸やテトラヒドロフタル酸から
なる芳香族ジカルボン酸またはその塩を例示することが
できる。特に好ましくは、芳香族カルボン酸のアンモニ
ウム塩が採用される
【0016】また、塩としてはアンモニウム塩、第1〜
第3級アミン塩を例示することができる。アミン塩とし
ては、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、
ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、ジメチルエチルアミンが好ましい。また、伝導度を
高めるために水分を添加するが、コンデンサ特性の経時
変化を抑止するために電解コンデンサ中の水分が8wt
%以下、好ましくは6wt%以下、特に好ましくは4w
t%以下が採用される。
【0017】電解コンデンサとしての製品中の水分は本
発明に記載の溶媒と溶質の組合せにおいて、製品の損失
角の正接を下げる効果および電解液の火花電圧を高める
効果があるので水分が過度に少ないものは好ましくな
く、少なくとも0.2wt%以上、特に好ましくは0.
5wt%以上が採用される。
【0018】製品中の水分は含浸に使用される調製電解
液中の水分、セパレ−タの吸蔵水および含浸時の雰囲気
(空気中)の水分により左右されるので、調製電解液中
の水分管理と同時にセパレ−タの水分、雰囲気湿度を管
理することにより制御される。
【0019】
【実施例】
【0020】<実施例1>厚さ12μm、引張強度1.
2Kg/cm巾の平滑なアルミニウム基材に相隣なるカ
ラムの間隔が100オングストロ−ムであるチタンの蒸
着皮膜を0.1μmの厚さに形成し、これを陰極箔と
し、陽極酸化皮膜の形成された90μmの陽極箔ととも
にセパレ−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作
し、このコンデンサ素子に、水分1wt%、エチレング
リコ−ル74wt%、o−フタル酸アンモニウム25w
t%からなる駆動用電解液を含浸させ、定格25V・3
300μFの電解コンデンサを製作した。製品中の電解
液中水分は3.5wt%であった。静電容量の発現性を
調べるために、電解コンデンサの静電容量を測定したと
ころ、3335μFであった。
【0021】<実施例2>厚さ12μm、引張強度1.
2Kg/cm巾の平滑なアルミニウム基材に相隣なるカ
ラムの間隔が100オングストロ−ムであるチタンの蒸
着皮膜を0.1μmの厚さに形成し、これを陰極箔と
し、陽極酸化皮膜の形成された90μmの陽極箔ととも
にセパレ−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作
し、このコンデンサ素子に、水分0.5wt%、γ−ブ
チロラクトン50wt%、エチレングリコ−ル14.5
wt%、o−フタル酸25wt%、トリエチルアミン1
0wt%からなる駆動用電解液を含浸させ、定格25V
・3300μFの電解コンデンサを製作した。製品中の
電解液中水分は1.5wt%であった。静電容量の発現
性を調べるために、電解コンデンサの静電容量を測定し
たところ、3340μFであった。
【0022】<実施例3>厚さ12μm、引張強度1.
2Kg/cm巾の平滑なアルミニウム基材に相隣なるカ
ラムの間隔が100オングストロ−ムであるチタンの蒸
着皮膜を0.1μmの厚さに形成し、これを陰極箔と
し、陽極酸化皮膜の形成された90μmの陽極箔ととも
にセパレ−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作
し、このコンデンサ素子に、水分1wt%、エチレング
リコ−ル74wt%、安息香酸アンモニウム25wt%
からなる駆動用電解液を含浸させ、定格25V・330
0μFの電解コンデンサを製作した。製品中の電解液中
水分は2.5wt%であった。静電容量の発現性を調べ
るために、電解コンデンサの静電容量を測定したとこ
ろ、3315μFであった。
【0023】<実施例4>厚さ12μm、引張強度1.
2Kg/cm巾の平滑なアルミニウム基材に相隣なるカ
ラムの間隔が100オングストロ−ムである窒化チタン
の蒸着皮膜を0.1μmの厚さに形成し、これを陰極箔
とし、陽極酸化皮膜の形成された90μmの陽極箔とと
もにセパレ−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作
し、このコンデンサ素子に、水分1wt%、エチレング
リコ−ル74wt%、安息香酸アンモニウム25wt%
からなる駆動用電解液を含浸させ、定格25V・330
0μFの電解コンデンサを製作した。製品中の電解液中
水分は4.6wt%であった。静電容量の発現性を調べ
るために、電解コンデンサの静電容量を測定したとこ
ろ、3300μFであった。
【0024】<比較例1>厚さ12μm、引張強度1.
2Kg/cm巾の平滑なアルミニウム基材に相隣なるカ
ラムの間隔が30オングストロ−ムであるチタンの蒸着
皮膜を0.1μmの厚さに形成し、これを陰極箔とし、
陽極酸化皮膜の形成された90μmの陽極箔とともにセ
パレ−タを介して巻回してコンデンサ素子を製作し、こ
のコンデンサ素子に、水分12wt%、エチレングリコ
−ル74wt%、アジピン酸アンモニウム14wt%か
らなる駆動用電解液を含浸させ、定格25V・3300
μFの電解コンデンサを製作した。製品中の電解液中水
分は15wt%であった。静電容量の発現性を調べるた
めに、電解コンデンサの静電容量を測定したところ、2
610μFであった。
【0025】<比較例2>実施例1で用いたものと同じ
アルミニウム基材を用い、実施例1で用いた電解液に水
をさらに添加し、製品中の電解液中水分を11wt%に
保ち、定格25V、3300μFの電解コンデンサを製
作した。電解コンデンサの初期の静電容量は3200μ
Fであった。
【0026】先ず、実施例1〜4および比較例1〜2の
電解コンデンサの静電容量を表1に示す。次に、実施例
1〜4および比較例1〜2の電解コンデンサを105℃
の高温負荷試験(25Vの電圧を1000時間印加す
る)を行ない、試験前と後の静電容量変化を求めた。そ
の結果を表2に示す。
【0027】
【発明の効果】上述したように、本発明ではチタン薄膜
および/または窒化チタン薄膜の相隣なるカラムの間隔
を50〜5000オングストロ−ムとした陰極箔と、極
性有機溶媒に芳香族カルボン酸またはそのアンモニウム
塩もしくはアミン塩を溶解した駆動用電解液を使用し、
電解コンデンサ中の電解液の水分を0.5〜8wt%に
することにより静電容量の良好なる発現性が得られ、か
つ静電容量の経時低下を防止すことができるものであっ
て、これにより高信頼性の優れた電解コンデンサを提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】チタン蒸着箔皮膜構造の模式図。
【符合の説明】
1 アルミニウム基材 2 カラム
【表1】
【表2】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウム箔基材上にチタン薄膜および
    /または窒化チタン薄膜を厚さ0.05〜0.5μmと
    して形成した電極箔を陰極箔とし、この陰極箔と陽極箔
    とをセパレ−タを介して巻回し、駆動用電解液として芳
    香族カルボン酸またはそのアンモニウム塩もしくはアミ
    ン塩を極性有機溶媒に溶解した液を用いたアルミニウム
    電解コンデンサにおいて、当該アルミニウム電解コンデ
    ンサ内の駆動用電解液中の水分が0.5ないし8wt%
    であることを特徴とする電解コンデンサ。
  2. 【請求項2】基材に実質上平滑なアルミニウム箔を使用
    し、かつアルミニウム箔基材上に相隣なるカラムの間隔
    が50〜5000オングストロ−ムのチタン薄膜および
    /または窒化チタン薄膜を形成したことを特徴とする請
    求項1に記載の電解コンデンサ。
  3. 【請求項3】極性有機溶媒がエチレングリコ−ル類また
    はラクトン類であることを特徴とする請求項1に記載の
    電解コンデンサ。
JP3205529A 1991-07-22 1991-07-22 電解コンデンサ Pending JPH0529180A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0905274A1 (en) * 1996-04-03 1999-03-31 Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo "Ross Ltd" Method and device for applying porous coatings and cathode film of an electrolytic condenser
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