JPS592315A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

固体電解コンデンサ

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JPS592315A
JPS592315A JP11216782A JP11216782A JPS592315A JP S592315 A JPS592315 A JP S592315A JP 11216782 A JP11216782 A JP 11216782A JP 11216782 A JP11216782 A JP 11216782A JP S592315 A JPS592315 A JP S592315A
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丹羽 信一
博文 井上
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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】 本発明は固体電解コンデンfに関する。固体電解コンデ
ンサは陽極酸化皮膜を有するアルミニウムなどの弁作用
のある金鴎に固体電解質を付看した構aを何している。
従来よシ嵐産化されているとの種コンデンサにおいて、
それを構成する固体“電解質はほとんど二酸化マンガン
であるが、近年、二酸化マンガンの弱点、坤も二酸化マ
ンガン形成のための硝酸マンガンからの熱分解時に上記
金属の陽極酸化皮膜が損傷t−受けること、又二酸化マ
ンガンによる陽極酸化皮膜の修復性が乏しいことなどを
改讐する固体電解質として有゛機千尋体、主1CTCN
Q塩を用いることが提案された。こ賢に、’rcNqと
)17.7 、a 、Bテtうvyノqノpメタンな意
味Tる。
しかし乍ら、Te1(Q塩は通常粉末状の結晶であp%
その結晶自体高いII!4度や上記皮膜の良好な修復性
を示Iものの、粉末状結晶であるがために加工性に難が
ある。即ち、弁作用のある*属にTCNQ塩の結晶をど
の様にして旬着するかという問題がある。特に固体電解
コンデンサに用^る弁作用のある金属は多孔質の場合が
多いが、祈る多孔質金属へoTOIQ塩の一様な含浸的
1着は困難を極める。史にl[要なことは、TCNQ塩
自体がそのU着作業FRvこ常に変質などによる劣化の
危険性をはらんでいることである。
本発明者等は、上記の点r#1にみ、TC!NQ塩を用
いた全く新規な固体題辞コンデンfを既に提案した。そ
の構造は、特願唱56−513816づに詳細に説明さ
れているが、要約すれば、コンデンサ素子と、液化状態
で目口記素子r含浸妊れたTONQ坂からなる固体電解
質とを含むこと?特徴としている。
祈る新規な固体電解コンデンサによれば、TCNQ塩の
コンデンサ素子との含浸率が1圃まp、かつTCNQ塙
不米の優れた性質を活かすことができ、コンデンサ素子
の向tが図れる。
従来の−Mk的な固体庫解コンデンサでは、粉末状の弁
作用のある金@tベンット状に焼結し、それを化成処理
したものをコンデンサ素子とし、所る素子に固体電解質
を含浸している。
TCNQ塩な液化状態でコンデンサ素子に含浸する上記
の新規な技術によれば、上記従来の如き、ペレット状焼
結素子を用いた固体電解コンデンサのみならず、巻取り
型素子を由いた固体゛御所コンデンサへのTCNQ塩の
適用が可能となる。即ち、祈る新規な巻取り型固体亀解
コンデンサの構造的特徴は、li!極箔と陰極箔とをセ
パレータな介して巻取った素子と、液化状態で前記素子
に含浸されたTQIJQ塩からなる固体電解質とを含む
ことであり、特性的特徴は、TCNQ塩使用による優れ
た特性の固体電解コンデンサを、より大なる静鴫容am
において実現できることである。
固体電解質を用いない通常の巻取り型電解コンデンサは
、陽極箔と隙#i、箔と1セバンータを介して巻取りた
素子にペースト状電解液を含浸せるものであるが、従来
の祈るコンデンサの技術vc従えば、陽極箔、#I極箔
ノζに弁作…のある4rt職、例えばrルlニウムで構
成δれる。
TIQ塩V塩体固体電解質る巻取わ型固体電解コンデン
サを得るvc際し、上記通常の巻取り型゛醒解コンテン
ザの技術に従りで、例えばアルし二りムからなる陽極箔
及び陰極箔なセパレータを介して巻取った水子v′c液
化状態のTCNQ塩を含浸しても、得られるコンデンサ
の静′献@μが期待値よりもしばしば低いものとなった
。これは、概ね50V以トの低圧化成箔を用いた場合に
自著になるO この原因は次の理由によることが明らかとなりた。陽極
′#3VCは耐圧形成のための化成被膜が設けられるが
、陰極箔にも自然酸化等による被膜が形成dれ、このた
め陽極箔側に形成される本来の陽極静電容置の他に、陰
極箔(llIにも陰極静“敵容臘が形成される。これら
両静電容皿は直ダU関棒になるため、無用な陰極IIp
電容嵐はその―を十分大にして陽極静電容置への影響を
無くさねばならない。
このため陰隠箔の高倍率粗面化が必要となるが、その様
な高倍率粗面化状態の箔表面へのTCNQ塩液の含浸が
十分なされなくなり、従って陰極静電容−が減少し、陽
極静電容置に接近するため上記両静罐容酸の直列結合と
して現われるコンデンサ素子の静磁容置が小ざくなりて
しまうのである。
従って、本発明の目的は、陽極箔と陰極箔とをセパレー
タを介して巻取った素子と%液化状態で前記素子に含浸
δれたTONQ塩からなる固体電解質とを含む新規な固
体電解コンデンfにおいて、上記の如き不所望な静電容
にの低下を防ぐことにあり、その特徴は、陰極箔に弁作
用のない金−のものを用いることにある。
異種金に4を電解液中に浸したとき、各金属の標r$電
極゛砿位の差によ如、イオン化傾向の大吉な金属〔牢な
金属〕が電解液中に溶は出す現象がある。
従りて、従来の巻取)型電解コンデンサの技術からtま
、本発明の様に陽極箔と陰極箔との材質を違えると17
s:)走ことは全く考えられないことである。
TONQ塩の如き有損牛導体の固体電解質では。
この様な金属溶出現象は認められない。
陰極箔が弁作用のない金属からなる場合、陰極箔と固体
電解質とは微小抵抗を介してほとんど短絡状態となり%
陰極静電容置の影響は実質的に問題とならない。上記微
小抵抗には、陰極箔表面に生じる低抵抗の酸化物膜が含
まれる。
従2で本発明(よれば、TIQ塩な用いてiるにも拘ら
ず、十分な静電容置の巻取シ型固体電解コンデンサを実
現できる。
不発QIIvCおいて用いられる陰極箔用の弁作用のな
い金属としては、TONQ塩液含塩液含浸度(約300
℃以下)に耐え得る。即ち、融点が60口℃以上の金属
が用^られ、具体的には、金、白金、銀、銅、鉄、ニッ
ケル、又は、これらの合金である黄銅、青銅、ステンレ
ス、又はこれF:)ナメッキ被膜した金属である。好ま
しくは、酸化δれ難く、圧延性に富み、かつ安価な点か
ら、銅や黄銅が選ばれる。
本発明おいて、上記の如く、陰極静電各社は問題となら
ず、従って陰極箔はプレーン箔のものでよいが、必要V
C応じである&!度の粗面化処理を施したものも使用で
きる。
不発#JAにおいて用いられる陽極舶用の金縞としては
、アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用を呈する
通常のものが用いられる。
TCNQ及びその檎々の塩、並び(Cその製法自体は、
例tば、J、Am、Chem、Soc、。
VO4゜84.P5574−5387(1962)VC
開示6れている。TCNQ塩としては、Mn’−、+:
(TCNQ  )nTfiわされる単塩とI Mn中(
TCNQ  )n(TCNQ)mで表わδれる錯塩とが
ある。向上記Mは′;fq―カチオン、n−ま力tオン
の価、mは1モルの錯塩に含−まれる中性TCNQのモ
ル数に対応Tる正の数を大々意味する。
本発明では、しかし乍ら、錯塩の使用がコンデンサ特性
にと2てより好ましい。そして、錯塩の上記mは0.5
〜t5が好゛ましく、より好ましくは約1である。
本発明で用いられるTCNQ塩の例としては、N位を置
換したキノリン及びインキノリンのT。
NQ塩が挙げられる。陶、N位の置換体は、Cm〜01
8(炭素数2〜18の)アルキル(Nえはエチル、プロ
ピル、ブチル、ペンチル、オクチル、デシル、オクタデ
シル)、Ci〜C8VミルC8Vクロアルヤルクロペン
チル、Vクロヘキシル〕、C6〜C18アルケン(例え
ばアリル)、フェニル父−まフェニル(C1〜018)
アルキル(例オばフェネチル)の様な炭化水素抵である
本発明で用いられるTCNQ塩のより好ましい例は%N
−n−プロピルキノリンのT ON Q#A。
N−エチルイソキノリンのTCNQ塩%N−イ・ソブロ
ビルキノリンのTCNQm、N−n−〜キシルキノリン
のTCNQ塩、 N−n−プロピルイソキノリンのTC
IU塩、N−イソプロピルイソキノリンのT CN Q
塩、 N−n−’!チルイソキノリンのTCNQ塩であ
る。
これらのTCNQ塩はその液化のために加熱融解しでも
、熱分解するまでに短時間ではあるが、@取り素子への
含浸付着作業にとっては十分な時間的余裕な呈し、従っ
て断る時間内に上記作業をなし、かつ冷却固化丁れば高
い電導度を保持するTCNQ塩からなる固体電解質を得
ることができる・ 完全に融解後、絶縁化するまでの時間及びその分解前1
C冷却固化して得られるTC!NQ塩の電導度の例を次
表に示す。
P1事N−n−プロピ平+/!l’+(TCNQ)(T
CNQ) P21−イングロビルキノリン+(TCNQ−)(T(
INQ) P5XN−n−プロピルイソキノリン+(TCNQ  
)(TCNQ) P41−イソプロピルイソキノリン+(TCl  )(
’I’CNQ) P5gN−n−プfルイVキJ9ン+(TCJk4Q−
)(TCNQ) 上記6塩の製造は例えば次の通りである。N−アルキル
ヨードとキノリン(又はイソキノリン)とを反応させて
得られるN−yルキルキノリン(又はイソキノリン)ヨ
ーダイトとTCNQとを適当な溶媒(例えばアセトニト
リル)中で、適当なモル比(例えば5g4)で反応させ
てTCNQ塩を作る。この塩は不純物が多いので、適当
な溶媒(例えばアセトニトリルにて82℃以下の温度)
での加熱溶解−冷却−晶出からなる再結晶操作【繰り返
丁ことにより塩の鈍度が上げられる。得られる結晶は針
状又はロンド状の粉末である。
以下本発明実施例を説明する。
アルミニウム化成箔な陽極箔とし、銅又は黄銅のプレー
ン箔な陰極箔として、これらをマニラ紙からなるセパレ
ータと共1巻取った巻取り素子を準備する。向陰極箔の
厚みは201℃程度で十分である。この素子は次いで2
40℃の恒温槽中に約4時間放置されて、を記セパレー
タの炭化処理がなされる。向、この処理は素子への固体
峨解質の含浸度をより高めるためのものであり、省略し
得るものである。その後上記素子を250℃程度に予熱
しておく。
一方、既述の方法で作成きれた粉末状のTO1iQ塩(
本実施例では上記P5、P5を使用)を有底円筒状のア
ルミニウムケース内に充填し、このケースを約290℃
に加熱した金属板上に載置することによりケース内のT
CNQ塩を融解液化する。
続く工程として、祈る融解液化後、直ちに、上記予熱保
持されているコンデンサ素子をケース内の液化状態のT
CNQ塩に挿入し、次いでこのケースを水中に浸漬して
急冷する。これによりコンデンサ素子のセパレータにT
O14Q塩が含浸した状態で固化し、そのTCNQ塩は
高電導度な示す固体電解質を形成する。
最後に、ra極り一ド及び陰極リードの先喘を露出した
状態で上記ケースの開口を樹脂封目し、エージングする
ことにより目的とする固体電解コンデンサが完成する。
下表に本実施例並びに比較のための参考例の各固体電解
コンデンサの特性な示す。#参考例では、陰極箔が粗面
化されたアルミニウムからなる点が異なるのみで他の構
成は実施例と同一である。
実施例I TC:NQ塩富土紀P5のもの 陽 極 箔寥化戚電圧10v処理のもの定格電圧s4V 以下余白 6 切期温度特性 高温負荷iit験(95℃x500H,6V印111)
1(’)温度特性 実施例2 TCNQ塩寞上記P3のもの 陽 極 箔;化成電圧15V処理のもの定格電圧s6v 初期温度特性 高温負荷M、h (qh℃X500)I、6V印f[+
3後の温度特性 実施例6 TCNQ塩;上記P5のもの 1ilI  極 箔:化成電圧15V熟理のもの^温負
1sLch (95℃X500H16■印加)後の温度
特性 表中、Cap、tanδは犬考120Hsr+での#1
1電容量、損失、Δoapは+20’Cでのoap1C
対する静峨容量変化率、Lof!定格°唯圧印加後50
秒後の漏れ電流を大々意味する。
以上の説明よりFJiらかな如く、本発明によれば、陽
極箔と陽極箔とをセパレータを介して巻取3た素子と、
液化状態で萌妃素子に含浸δれたTONQ塩からなる固
体電解質とを含む新規な巻取り型固体電解コンデンf(
Cおiて、隘極静電容瞳による不所望な静電容量の低下
を防ぐことができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻取
    りた素子と、液化状態で前記素子に含浸6れたTCIQ
    塩からなる固体電解質とを含み、上記陰極箔は弁作用の
    ない金属からなることを特赦とする固体電解コンデンサ
    。 (2、特許請求の範囲第1項において、上記陰極箔は銅
    又は黄銅からなることを特徴と■る固体電解コンデンサ
JP11216782A 1982-06-28 1982-06-28 固体電解コンデンサ Granted JPS592315A (ja)

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JP3439064B2 (ja) * 1997-03-27 2003-08-25 三洋電機株式会社 固体電解コンデンサ
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