JPS6031098B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
固体電解コンデンサInfo
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- JPS6031098B2 JPS6031098B2 JP2001777A JP2001777A JPS6031098B2 JP S6031098 B2 JPS6031098 B2 JP S6031098B2 JP 2001777 A JP2001777 A JP 2001777A JP 2001777 A JP2001777 A JP 2001777A JP S6031098 B2 JPS6031098 B2 JP S6031098B2
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- JP
- Japan
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- oxide
- manganese dioxide
- solid electrolyte
- electrolytic capacitor
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体電解コンデンサにおける固体電解質層と陰
極集電のための陰極層との電気的接触を改善し、電気的
諸特性を向上させるものである。
極集電のための陰極層との電気的接触を改善し、電気的
諸特性を向上させるものである。
一般に、従来の固体電解コンデンサは、第１図に示すよ
うに、タンタル，アルミニウム等の弁作用金属の焼結体
，板，箔，棒，薄膜等を陽極基体１とし、この陽極基体
１表面に電気化学的手法によって誘電体酸化皮膜２、例
えば酸化タンタル皮膜を形成し、この誘電体酸化皮膜２
上に固体電解質層３、例えば二酸化マンガン，二酸化鉛
等の半導体性金属酸化物層を形成し、さらにこの上に陰
極集電のためのコロイダルカーボン層等の陰極層４，陰
極導電体層として銀ペイント層５および半田層６を順次
積層形成することにより構成されている。このような構
造の団体電解コンデンサにおいて、コンデンサとしての
諸特性を考えた場合、二酸化マンガン等の固体電解質層
３が及ぼす影響が大きい。
うに、タンタル，アルミニウム等の弁作用金属の焼結体
，板，箔，棒，薄膜等を陽極基体１とし、この陽極基体
１表面に電気化学的手法によって誘電体酸化皮膜２、例
えば酸化タンタル皮膜を形成し、この誘電体酸化皮膜２
上に固体電解質層３、例えば二酸化マンガン，二酸化鉛
等の半導体性金属酸化物層を形成し、さらにこの上に陰
極集電のためのコロイダルカーボン層等の陰極層４，陰
極導電体層として銀ペイント層５および半田層６を順次
積層形成することにより構成されている。このような構
造の団体電解コンデンサにおいて、コンデンサとしての
諸特性を考えた場合、二酸化マンガン等の固体電解質層
３が及ぼす影響が大きい。
この中でも、直列抵抗成分ｔａｎ６は固体電解質層３の
密度、表面平滑性によって大きく左右される。この固体
電解質層３の形成法としては、従来より種々考えられて
いるが、固体電解質層３として二酸化マンガンを用いる
場合は硝酸マンガンの熱分解が一番広範囲に亘つて行な
われており、一般的である。
密度、表面平滑性によって大きく左右される。この固体
電解質層３の形成法としては、従来より種々考えられて
いるが、固体電解質層３として二酸化マンガンを用いる
場合は硝酸マンガンの熱分解が一番広範囲に亘つて行な
われており、一般的である。
ところが、熱分解の方法として熱風循環型の熱分解炉で
熱分解生成した二酸化マンガン層は表面平滑曲こ欠け、
非常に多孔質である。
熱分解生成した二酸化マンガン層は表面平滑曲こ欠け、
非常に多孔質である。
また密度も低く、層としての電気抵抗も大となる。一方
、陰極集電のために陰極層４として現在一般に用いられ
ているコロィダルカーボンは粒径が１仏程度であり、前
述のような多孔質の二酸化マンガン層上にカーボン層を
形成しても、両者の間で完全な電気的接触が得られない
。
、陰極集電のために陰極層４として現在一般に用いられ
ているコロィダルカーボンは粒径が１仏程度であり、前
述のような多孔質の二酸化マンガン層上にカーボン層を
形成しても、両者の間で完全な電気的接触が得られない
。
第２図にこの状態を示しており、二酸化マンガン層７表
面の一部は、カーボン層８のカーボン粒子９の径と、二
酸化マンガン層７表面の凸凹との関係からカーボン層８
に接触できていなく、このためにねｎ６が大となる。
面の一部は、カーボン層８のカーボン粒子９の径と、二
酸化マンガン層７表面の凸凹との関係からカーボン層８
に接触できていなく、このためにねｎ６が大となる。
以上述べたように、固体電解質層３に注目して、コンデ
ンサのｔａｎ６特性を考慮した場合、このｔａｎ６特性
に大きく影響する要因として次の２つがある。
ンサのｔａｎ６特性を考慮した場合、このｔａｎ６特性
に大きく影響する要因として次の２つがある。
■ 固体電解質層３の密度，電気抵抗。
■ 固体電解質層３と陰極層４との電気的援触の良好性
。
。
この２つの要因のうち固体電解質層３と陰極層４との電
気的接触の良好性の要因について詳しく述べる。
気的接触の良好性の要因について詳しく述べる。
前述したように、陰極層４として現在一般に用いられて
いるコロイダルカーボンでは、その粒径から考えて多孔
費の固体電解質としての二酸化マンガン層表面全体との
充分な電気的接触を保つことは困難である。
いるコロイダルカーボンでは、その粒径から考えて多孔
費の固体電解質としての二酸化マンガン層表面全体との
充分な電気的接触を保つことは困難である。
これを解決するためには、表面が平滑な二酸化マンガン
層を形成すればよい。このような点を目的として現在ま
でに次のような方法が提案されている。すなわち、繊密
で平滑な二酸化マンガン層を得るために、硝酸マンガン
の熱分解を韓射熱を利用して行なう方法や、熱分解生成
した二酸化マンガン層の表面をサンドブラストのような
方法で研磨除去し、表面を平滑にする方法等があり、こ
れらの方法はいずれも、陰極層４のコロィダルカーポン
と良好な電気的接触を維持する固体電解質層３の二酸化
マンガン表面の改善に関するものである。
層を形成すればよい。このような点を目的として現在ま
でに次のような方法が提案されている。すなわち、繊密
で平滑な二酸化マンガン層を得るために、硝酸マンガン
の熱分解を韓射熱を利用して行なう方法や、熱分解生成
した二酸化マンガン層の表面をサンドブラストのような
方法で研磨除去し、表面を平滑にする方法等があり、こ
れらの方法はいずれも、陰極層４のコロィダルカーポン
と良好な電気的接触を維持する固体電解質層３の二酸化
マンガン表面の改善に関するものである。
しかしながら、従釆の熱風循環型熱分解炉をそのまま生
かす立場で考えた場合、前者の方法は、設備機械の変更
を要するため不利であり、また後者の方法は素子に考え
る機械的ストレスを考えると、漏れ電流，耐圧等の誘電
体酸化皮膜の劣化に起因する欠陥が生じる恐れがある。
かす立場で考えた場合、前者の方法は、設備機械の変更
を要するため不利であり、また後者の方法は素子に考え
る機械的ストレスを考えると、漏れ電流，耐圧等の誘電
体酸化皮膜の劣化に起因する欠陥が生じる恐れがある。
本発明では、このような従来における問題点に鑑み、固
体電解質層と陰極層との電気的接触を改善してｔａｎ６
特性の良好な固体電解コンデンサを得るものである。前
述したように、陰極層としてのコロィダルカーボン層と
固体電解質層としての二酸化マンガン層との電気的接触
を良好にするために現在までに考えられている技術は、
表面の平滑な二酸化マンガン層を生成することに関する
ものであった。
体電解質層と陰極層との電気的接触を改善してｔａｎ６
特性の良好な固体電解コンデンサを得るものである。前
述したように、陰極層としてのコロィダルカーボン層と
固体電解質層としての二酸化マンガン層との電気的接触
を良好にするために現在までに考えられている技術は、
表面の平滑な二酸化マンガン層を生成することに関する
ものであった。
ところで、両者の接触の改善に観点を変えて考えてみる
と、両者間に粒径の細かい導電層を設けることによって
その目的を達成することができる。すなわち、二酸化マ
ンガン層とカーボン層との電気的接触を二酸化マンガン
表面の平滑性によって改善するのではなく、新物質層の
介在によって改善しようとするものである。以下、本発
明の内容について詳細に説明する。
と、両者間に粒径の細かい導電層を設けることによって
その目的を達成することができる。すなわち、二酸化マ
ンガン層とカーボン層との電気的接触を二酸化マンガン
表面の平滑性によって改善するのではなく、新物質層の
介在によって改善しようとするものである。以下、本発
明の内容について詳細に説明する。
第２図に示す従釆の陰極層と固体電解質層との接触は、
二酸化マンガン層７の多孔性、カーボン粒子９との関係
で必ずしも完全でないことは前述から明らかである。そ
こで本発明では、二酸化マンガン層７とカーボン層８と
の両者の間に導電性の良好な導電層を介在させることに
より、両者間の電気的接触を改善したものであるが、こ
の導電層として、■二酸化マンガン層７の細孔中に形成
することができるもの、■二酸化マンガン層７の紬孔中
に形成された物質の粒径はできるだけ細かいもの、また
■その物質の電気伝導度が大きいものの３つの条件が満
たされた時、カーボン層８と二酸化マンガン層７との電
気的接触が良好となる。
二酸化マンガン層７の多孔性、カーボン粒子９との関係
で必ずしも完全でないことは前述から明らかである。そ
こで本発明では、二酸化マンガン層７とカーボン層８と
の両者の間に導電性の良好な導電層を介在させることに
より、両者間の電気的接触を改善したものであるが、こ
の導電層として、■二酸化マンガン層７の細孔中に形成
することができるもの、■二酸化マンガン層７の紬孔中
に形成された物質の粒径はできるだけ細かいもの、また
■その物質の電気伝導度が大きいものの３つの条件が満
たされた時、カーボン層８と二酸化マンガン層７との電
気的接触が良好となる。
電気伝導性の良好な物質として銀，銅，金等を分散媒に
分散した形の物が種々考えられるが、これらはいずれも
その粒子蓬がカーボンよりも５〜１叫というように大き
く、結局第２図と同様な構造でしか得られず、本発明の
目的を達成することができない。
分散した形の物が種々考えられるが、これらはいずれも
その粒子蓬がカーボンよりも５〜１叫というように大き
く、結局第２図と同様な構造でしか得られず、本発明の
目的を達成することができない。
すなわち、上記■，■の条件を満してし、ない。そこで
、上記■〜■の条件を満足するものとしては、酸化ルテ
ニウム，酸化イリジウム，酸化オスミウム，酸化パラジ
ウム，酸化ロジウム，酸化レニウムを挙げることができ
る。
、上記■〜■の条件を満足するものとしては、酸化ルテ
ニウム，酸化イリジウム，酸化オスミウム，酸化パラジ
ウム，酸化ロジウム，酸化レニウムを挙げることができ
る。
これらの金属酸化物はいずれも電気伝導度。
が。＝１０‐１〜１ぴひ肌‐１というように良好で金属
なみである。そして、これらの酸化物は、それぞれルテ
ニウム，イリジウム，オスミウム，パラジウム，ロジウ
ム，レニウムの塩化物，硝酸塩，炭酸塩，袴酸塩の水溶
液の熱分解によって容易に酸化物を得ることができ、多
孔質の二酸化マンガン層の紬孔中に微粒の金属酸化物層
を形成することができる。次に、前記金属酸化物による
効果について酸化ルテニウムを例に挙げて説明する。
なみである。そして、これらの酸化物は、それぞれルテ
ニウム，イリジウム，オスミウム，パラジウム，ロジウ
ム，レニウムの塩化物，硝酸塩，炭酸塩，袴酸塩の水溶
液の熱分解によって容易に酸化物を得ることができ、多
孔質の二酸化マンガン層の紬孔中に微粒の金属酸化物層
を形成することができる。次に、前記金属酸化物による
効果について酸化ルテニウムを例に挙げて説明する。
酸化ルテニウムは、金属の酸化物であるにもかかわらず
、その電気抵抗が低く、ｆ＝１０‐３〜１０‐ＩＱ弧で
ある。
、その電気抵抗が低く、ｆ＝１０‐３〜１０‐ＩＱ弧で
ある。
そして、塩化ルテニウム水溶液の熱分解によって容易に
得ることができるので、二酸化マンガン紬孔中での形成
も容易である。すなわち、二酸化マンガン層を形成した
コンデンサ素子を塩化ルテニウム水溶液に浸贋すると、
熱分解性母液である塩化ルテニウム水溶液が二酸化マン
ガン層の紬孔中にまで浸透するため、この状態で熱分解
をすると、紬孔中に酸化ルテニウムが形成され、なおか
つ生成した酸化ルテニウムは１仏以下の粒子で微粒であ
る。このようにして形成した酸化ルテニウム層上に従来
と同じ方法でカーボン層を形成すると、第３図に示すよ
うな積層構造のものが得られる。
得ることができるので、二酸化マンガン紬孔中での形成
も容易である。すなわち、二酸化マンガン層を形成した
コンデンサ素子を塩化ルテニウム水溶液に浸贋すると、
熱分解性母液である塩化ルテニウム水溶液が二酸化マン
ガン層の紬孔中にまで浸透するため、この状態で熱分解
をすると、紬孔中に酸化ルテニウムが形成され、なおか
つ生成した酸化ルテニウムは１仏以下の粒子で微粒であ
る。このようにして形成した酸化ルテニウム層上に従来
と同じ方法でカーボン層を形成すると、第３図に示すよ
うな積層構造のものが得られる。
この第３図から明らかなように、本発明によると、二酸
化マンガン層７上に粒径が細かく、かつ二酸化マンガン
層７の細孔中にまで入った酸化ルテニウム層１０が形成
され、この上に従来と同様にカーボン層８が形成されて
おり、カーボン粒子９と酸化ルテニウム層１０との接触
はほとんど第２図に示す従来のものと変らないにもかか
わらず、酸化ルテニウム層１０の電気伝導度が優れてい
ること、および酸化ルテニウム層１０と二酸化マンガン
層７との接触が良好なことから、カーボン層８と二酸化
マンガン層７との接触は酸化ルテニウム層１０を介して
充分に達成することができる。また、カーボン層８と二
酸化マンガン層７とは異質のものであり、カーボン層８
のカーボン粒子９が導電性を有するとはいうものの、両
者の親和性を考えた場合、電気的な接触には限界がある
。これに対して酸化ルテニウムは二酸化マンガンと同じ
く金属酸化物であり、その同種性に起因する接触力はカ
ーボンとの接触に比べて強固となり、結局両者の電気的
接触は非常に優れたものになる。また、酸化ルテニウム
層１０とカーボン層８との接触が、二酸化マンガン層７
とカーボン層８との接触よりも電気的，機械的に優れた
ものであることはいうまでもない。このように、酸化ル
テニウム層１０をカーボン層８と二酸化マンガン層７と
の間に形成したコンデンサは、その両者間の電気的接触
が強固になり、コンデンサの特性、特にｔａｎ６が大幅
に改善される。
化マンガン層７上に粒径が細かく、かつ二酸化マンガン
層７の細孔中にまで入った酸化ルテニウム層１０が形成
され、この上に従来と同様にカーボン層８が形成されて
おり、カーボン粒子９と酸化ルテニウム層１０との接触
はほとんど第２図に示す従来のものと変らないにもかか
わらず、酸化ルテニウム層１０の電気伝導度が優れてい
ること、および酸化ルテニウム層１０と二酸化マンガン
層７との接触が良好なことから、カーボン層８と二酸化
マンガン層７との接触は酸化ルテニウム層１０を介して
充分に達成することができる。また、カーボン層８と二
酸化マンガン層７とは異質のものであり、カーボン層８
のカーボン粒子９が導電性を有するとはいうものの、両
者の親和性を考えた場合、電気的な接触には限界がある
。これに対して酸化ルテニウムは二酸化マンガンと同じ
く金属酸化物であり、その同種性に起因する接触力はカ
ーボンとの接触に比べて強固となり、結局両者の電気的
接触は非常に優れたものになる。また、酸化ルテニウム
層１０とカーボン層８との接触が、二酸化マンガン層７
とカーボン層８との接触よりも電気的，機械的に優れた
ものであることはいうまでもない。このように、酸化ル
テニウム層１０をカーボン層８と二酸化マンガン層７と
の間に形成したコンデンサは、その両者間の電気的接触
が強固になり、コンデンサの特性、特にｔａｎ６が大幅
に改善される。
次に、本発明の団体電解コンデンサの具体的な実施例を
述べる。
述べる。
重量３夕，１００の夕の２つのタンタル金属粉末の焼結
体Ａ，Ｂの表面に電気化学的な方法によってそれぞれ耐
圧６０Ｖの誘電体酸化皮膜（酸化タンタル）を形成し、
この皮膜上に硝酸マンガン（比重＝１．５）の熱分解に
よって二酸化マンガン層を形成する。
体Ａ，Ｂの表面に電気化学的な方法によってそれぞれ耐
圧６０Ｖの誘電体酸化皮膜（酸化タンタル）を形成し、
この皮膜上に硝酸マンガン（比重＝１．５）の熱分解に
よって二酸化マンガン層を形成する。
なお、この硝酸マンガン水溶液への浸涜，熱分解の操作
は５〜１０回行なう。このようにして形成した二酸化マ
ンガン層を外殻に有する素子を塩化ルテニウム１夕を１
０ｃｃの水に溶解してなる塩化ルテニウム水溶液中にデ
ィップし、素子内に充分含浸させた後、２５０〜３００
℃の温度で熱分解して酸化ルテニウム層を形成し、次に
コロィダルカーボン層，銀ペイント層，半田層を陰極集
電のために順次形成して完成品とした。第４図にこのよ
うにして製作された固体電解コンデンサのコンデンサ素
子を示し、１１は陽極基体であるタンタル金属粉末の焼
結体、１２はこの焼結体１１に併設した導出線、１３は
誘電体酸化皮膜である酸化タンタル皮膜、１４は固体電
解質層である二酸化マンガン層、１５は酸化ルテニウム
層、１６は陰極層であるカーボン層、１７は陰極導電体
層である銀ペイント層、１８は同じく陰極導電体層であ
る半田層である。次表に、このようにして製作した本発
明による固体電解コンデンサの諸特性を本発明の効果を
明確にするために、従来と同様の構造で製作した固体電
解コンデンサの諸特性と比較して示す。表この表より明
らかなように、本発明によれば、ねｎ６特性および高周
波における周波数特性を改善することができる。
は５〜１０回行なう。このようにして形成した二酸化マ
ンガン層を外殻に有する素子を塩化ルテニウム１夕を１
０ｃｃの水に溶解してなる塩化ルテニウム水溶液中にデ
ィップし、素子内に充分含浸させた後、２５０〜３００
℃の温度で熱分解して酸化ルテニウム層を形成し、次に
コロィダルカーボン層，銀ペイント層，半田層を陰極集
電のために順次形成して完成品とした。第４図にこのよ
うにして製作された固体電解コンデンサのコンデンサ素
子を示し、１１は陽極基体であるタンタル金属粉末の焼
結体、１２はこの焼結体１１に併設した導出線、１３は
誘電体酸化皮膜である酸化タンタル皮膜、１４は固体電
解質層である二酸化マンガン層、１５は酸化ルテニウム
層、１６は陰極層であるカーボン層、１７は陰極導電体
層である銀ペイント層、１８は同じく陰極導電体層であ
る半田層である。次表に、このようにして製作した本発
明による固体電解コンデンサの諸特性を本発明の効果を
明確にするために、従来と同様の構造で製作した固体電
解コンデンサの諸特性と比較して示す。表この表より明
らかなように、本発明によれば、ねｎ６特性および高周
波における周波数特性を改善することができる。
以上のように本発明による固体電解コンデンサは、二酸
化マンガン等の固体電解質層と陰極集電のためのカーボ
ン層等の陰極層との間に酸化ルテニウム，酸化イリジウ
ム，酸化オスミウム，酸化パラジウム，酸化ロジウム，
酸化レニウム等の金属酸化物層を介在させたものであり
、陰極層と固体電解質層との電気的接触が強固となり、
ｔａｎ６の低い優れた特性を有している。
化マンガン等の固体電解質層と陰極集電のためのカーボ
ン層等の陰極層との間に酸化ルテニウム，酸化イリジウ
ム，酸化オスミウム，酸化パラジウム，酸化ロジウム，
酸化レニウム等の金属酸化物層を介在させたものであり
、陰極層と固体電解質層との電気的接触が強固となり、
ｔａｎ６の低い優れた特性を有している。
また、前記金属酸化物はそれぞれ単体で使用しても、２
種以上を混合して使用してもよく、さらに酸化イリジウ
ム，酸化オスミウム，酸化パラジウム，酸化ロジウム，
酸化レニウムを使用する場合も、酸化ルテニウムと同様
に、本発明の目的を達成することができ、しかもそれら
の金属の炭酸塩，硝酸塩，有機酸塩等の熱分解によって
容易に得ることができる。このように、本発明の固体電
解コンデンサは非常に優れたものである。
種以上を混合して使用してもよく、さらに酸化イリジウ
ム，酸化オスミウム，酸化パラジウム，酸化ロジウム，
酸化レニウムを使用する場合も、酸化ルテニウムと同様
に、本発明の目的を達成することができ、しかもそれら
の金属の炭酸塩，硝酸塩，有機酸塩等の熱分解によって
容易に得ることができる。このように、本発明の固体電
解コンデンサは非常に優れたものである。
第１図は従来の一般的な固体電解コンデンサの概略構成
図、第２図は同コンデンサにおける要部構造の拡大図、
第３図は本発明に係る固体電解コソデンサの要部構造の
拡大図、第４図は本発明の具体的な実施例による固体電
解コンデンサの断面図である。 １・・・・・・陽極基体、２・・・・・・誘電体酸化皮
膜、３・・・・・・固体電解質層、４…・・・陰極層、
５，１７・・・・・・銀ペイント層、６，１８……半田
層、７，１４……二酸化マンガン層、８，１６・…・・
カーボン層、１０，１５…・・・酸化ルテニウム層。 第１図 第２図 第３図 第４図
図、第２図は同コンデンサにおける要部構造の拡大図、
第３図は本発明に係る固体電解コソデンサの要部構造の
拡大図、第４図は本発明の具体的な実施例による固体電
解コンデンサの断面図である。 １・・・・・・陽極基体、２・・・・・・誘電体酸化皮
膜、３・・・・・・固体電解質層、４…・・・陰極層、
５，１７・・・・・・銀ペイント層、６，１８……半田
層、７，１４……二酸化マンガン層、８，１６・…・・
カーボン層、１０，１５…・・・酸化ルテニウム層。 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- １ 弁作用金属からなる陽極基体表面の誘電体酸化皮膜
上に形成した固体電解質層と、前記固体電解質層上に形
成した酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化オスミウ
ム、酸化パラジウム、酸化ロジウム、酸化レニウムのう
ち少なくとも１種の金属酸化物層と、さらに前記金属酸
化物層上に順次形成した陰極層，陰極導電体層とを有す
ることを特徴とする固体電解コンデンサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001777A JPS6031098B2 (ja) | 1977-02-24 | 1977-02-24 | 固体電解コンデンサ |
| GB6065/78A GB1551210A (en) | 1977-02-15 | 1978-02-15 | Solid electrolyte capacitor using low resistivity metal oxide as cathode collector |
| US05/877,839 US4184192A (en) | 1977-02-15 | 1978-02-15 | Solid electrolyte compacitor using low resistivity metal oxide as cathode collector |
| DE2806395A DE2806395C2 (de) | 1977-02-15 | 1978-02-15 | Festelektrolyt-Kondensator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001777A JPS6031098B2 (ja) | 1977-02-24 | 1977-02-24 | 固体電解コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53104851A JPS53104851A (en) | 1978-09-12 |
| JPS6031098B2 true JPS6031098B2 (ja) | 1985-07-20 |
Family
ID=12015322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001777A Expired JPS6031098B2 (ja) | 1977-02-15 | 1977-02-24 | 固体電解コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031098B2 (ja) |
-
1977
- 1977-02-24 JP JP2001777A patent/JPS6031098B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53104851A (en) | 1978-09-12 |
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