JPH054456U - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小形で大容量の電解コンデンサを得る。 【構成】 拡面化処理が施されたアルミニウム表面に形
成したチタン薄膜を陽極酸化して酸化チタンとした誘電
体層を有する陽極箔と、箔表面に窒化チタン薄膜を形成
した陰極箔とを、セパレータを介して巻回あるいは重ね
合わせ、電解液を含浸し、外装ケースに収納すると共
に、外装ケース開口部を密閉した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、小形で大容量の電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

電解コンデンサは、アルミニウムなどの表面に絶縁性の酸化皮膜が形成され得 る弁金属を陽極に用い、陽極表面に前記の絶縁性酸化薄膜を陽極酸化処理などの 操作によって形成する。この酸化皮膜は誘電体層となり、セパレータに保持され た電解液が実質的な陰極として接触し、さらにアルミニウムなどからなる陰極か ら陰極側電極が引き出されている。

【０００３】 陽極側電極、陰極側電極は一般に帯状に切断された箔からなり、これをセパレ ータと共に巻回あるいは重ね合わせてコンデンサ素子が形成されている。またそ れぞれの電極には、外部との電気的な接続をおこなう引出しリードが接続され、 コンデンサ素子を覆う外装から外部へ引き出されている。

【０００４】 電解コンデンサは、誘電体層が極めて薄い酸化皮膜層からなるので、電極の単 位面積あたりの静電容量値が高く、小形で大容量のものが得られるのが特長であ る。

【０００５】 しかしながら、電子機器の小形化に伴い、電解コンデンサもより小形、大容量 化が求められている。従来から電解コンデンサ容量の増加を図るため、電極表面 をエッチング処理等で粗面化し、表面積の拡大を図ることがおこなわれてきた。 しかし、この粗面化による面積拡大も近年は限界に近づきつつあり、新たな静電 容量増大のための対策が求められている。

【０００６】 また電解コンデンサは、陰極側電極も、電解液との不要な反応によるガスの発 生や腐食の防止のために陽極側と同じ金属、すなわちアルミニウムが使用される 。ところがこのアルミニウムは、大気中で表面が自然酸化し極めて薄い酸化皮膜 が表面に形成される。この自然酸化皮膜はある静電容量を持つことから、電解コ ンデンサは、等価回路からはコンデンサが２個直列に接続されたものとなる。こ のため合成容量によって、陽極のみの静電容量より少なくなる。この影響は陽極 側と陰極側との静電容量の差が少ない低圧領域で顕著となる。

【０００７】 そこでこの影響を防ぐためには、陰極側の静電容量を高くして、陽極側の静電 容量との差を大きくすれば良い。このためには、陰極側の電極箔にもエッチング などの拡面化処理をおこなうなどの対策があるが、陽極側の静電容量も増大し、 しかも低厚領域での使用が増えるに及んで、前述したようにこれらについても限 度があり、更に静電容量を高める方策が求められている。

【０００８】 このような方策として、アルミニウム表面にアルミニウムの酸化物より高い静 電容量の出る別種の金属あるいはその化合物の薄膜を表面に形成することが提案 されている。例えば特開平２−６１０３９号公報のように、アルミニウム箔表面 に弁作用金属薄膜を形成したものを、陽極あるいは、陰極のいずれかに用いるも の。また特開平２−１１７１２３号公報のように、基材表面に金属窒化物の蒸着 皮膜を形成したものを陰極材料に用いるものなど、陽極側あるいは陰極側のいず れかの電極箔を改良したものが提案されている。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

そこでこの考案では、このような静電容量の向上を図った電極箔を陽極側、陰 極側のいずれにも用いることで、従来より小形、大容量の電解コンデンサを得よ うとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この考案の電解コンデンサは、拡面化処理が施されたアルミニウム表面に形成 したチタン薄膜を陽極酸化して酸化チタンからなる誘電体層を形成した陽極箔と 、箔表面に窒化チタン薄膜を形成した陰極箔とを、セパレータを介して巻回ある いは重ね合わせたコンデンサ素子に電解液を含浸し、外装ケースに収納し、外装 ケース開口部を密閉してなることを特徴としている。

【００１１】 図１はこの考案の電解コンデンサの電極間の構成を説明した断面図である。こ の考案の電解コンデンサは、陽極電極となるアルミニウムの陽極箔１の表面が、 表面積拡大のためのエッチングが施され粗面化している。この粗面化面には、イ オンプレーティング法、スパッタリング法、陰極アークプラズマ蒸着法、真空蒸 着法あるいはＣＶＤ法などの物理的あるいは化学的方法により、チタンの薄膜層 ２が形成されている。このチタン薄膜層２は陽極酸化処理により酸化がおこなわ れ、絶縁性の酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）の薄膜となり、誘電体層を構成している。

【００１２】 一方陰極電極となるアルミニウムの陰極箔３は、その表面に窒化チタンの薄膜 層４が形成されている。窒化チタンの薄膜は、窒素ガスをわずかに含む雰囲気中 で前記のチタンの薄膜形成と同様な手段を用いておこなう。

【００１３】 このようにして表面に処理なされた、陽極箔１と陰極箔とは、セパレータ５を 挟んで重ね合わされ、巻回あるいは積み重ねてコンデンサ素子が形成される。そ してセパレータ５には電解液６が含浸保持され、陽極箔１と陰極箔３とに接触し ている。

【００１４】 このコンデンサ素子は、図示しないが既知の方法によって外装ケース等に収納 され、外装ケースの開口部を弾性封口部材等に密閉して電解コンデンサが完成す る。

【００１５】

【作用】

この考案によれば、陽極側電極に表面に酸化チタン薄膜を有するアルミニウム 箔を用い、陰極側電極に窒化チタンの薄膜が表面に形成されたアルミニウム箔を 用いているので、陽極側、陰極側共従来に比べて高い静電容量を有し、この結果 小形大容量の電解コンデンサとすることができる。

【００１６】

【実施例】

以下実施例に基づいてこの考案を説明する。 まず陽極側電極箔として、次の２つのものを準備した。

【００１７】 （１） ９０μｍ厚の高純度（９９．９９％）アルミニウム箔にエッチング処理 を施し、その後陽極酸化処理をおこなった。陽極酸化処理の条件は、６０℃の０ ．１Ｎりん酸水溶液中で６Ｖの電圧で２０分処理をおこなった。 この結果、１３４５μＦ／１０ｃｍ² の陽極箔が得られた。

【００１８】 （２） 使用するアルミニウム箔は、（１）と同じものを用いやはり同じ条件で エッチングをおこなったものに、チタンを真空蒸着した。この箔を（１）と同条 件で陽極酸化をおこなったところ、２２６６μＦ／１０ｃｍ² の陽極箔が得られ た。

【００１９】 次に陰極側電極箔として、次の２つのものを準備した。 （３） ５０μｍ厚の高純度（９９．９７％）アルミニウム箔にエッチング処理 を施した。この箔の静電容量は、５２００μＦ／１０ｃｍ² であった。

【００２０】 （４） （３）と同じ箔に、陰極アークプラズマ蒸着法により表面に窒化チタン の薄膜層を形成した。蒸着条件は、窒素ガス圧５×１０^-3Ｔｏｒｒのもとで蒸着 速度０．１μｍ／分で０．３μｍの窒化チタン層を形成した。得られた電極箔の 静電容量は、１４５００μＦ／１０ｃｍ² であった。

【００２１】 次に、これらの電極箔を組み合わせて電解コンデンサを作成した。陽極箔を１ ０ｍｍ×１１０ｍｍに切断したものに引出しリード線を接続し、セパレータを介 してやはり引出しリード線を接続した上記の陰極箔を重ねて巻回してコンデンサ 素子とした。このコンデンサ素子に低圧用の電解液を含浸し、金属ケースに収納 して、開口部に弾性ゴムを装着し、引出しリード線を封口ゴムの貫通孔から外部 に導出させた状態で封じて電解コンデンサを完成させた。 この電解コンデンサの静電容量を測定したところ、表１の結果であった。

【００２２】

【表１】

【００２３】 この結果から明らかなように、この考案の電解コンデンサ、すなわち陽極箔に 表面にチタン酸化物薄膜が形成されたものと、陰極箔に窒化チタンの薄膜が形成 されたものを用いた電解コンデンサは、従来のものに比べて高い静電容量が得ら れることがわかる。

【００２４】

【考案の効果】

この考案によれば、陽極箔、陰極箔双方に高い静電容量が得られる処理がなさ れた電極箔を用いたので、従来よりはるかに高容量の電解コンデンサが得られる 。また同じ静電容量を得るためには電極箔の面積を小さくすることができるので 、小形化の達成も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の電解コンデンサの素子の構造を説明
する断面図である。

【符号の説明】

１ 陽極箔 ２ チタン薄膜層 ３ 陰極箔 ４ 窒化チタン薄膜層 ５ セパレータ ６ 電解液

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 拡面化処理が施されたアルミニウム表面
   に形成したチタン薄膜を陽極酸化して酸化チタンからな
   る誘電体層を形成した陽極箔と、箔表面に窒化チタン薄
   膜を形成した陰極箔とを、セパレータを介して巻回ある
   いは重ね合わせたコンデンサ素子に電解液を含浸し、外
   装ケースに収納し、外装ケース開口部を密閉してなるこ
   とを特徴とする電解コンデンサ。