JPS62139312A - 固体電解コンデンサの製法 - Google Patents

固体電解コンデンサの製法

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JPS62139312A
JPS62139312A JP28045885A JP28045885A JPS62139312A JP S62139312 A JPS62139312 A JP S62139312A JP 28045885 A JP28045885 A JP 28045885A JP 28045885 A JP28045885 A JP 28045885A JP S62139312 A JPS62139312 A JP S62139312A
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JP
Japan
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tcnq
complex
solid electrolytic
electrolytic capacitor
capacitor
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Pending
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JP28045885A
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English (en)
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田中 幹晃
仲田 穂積
萩原 光一
文良 浦野
名古屋 守
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Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Original Assignee
Wako Pure Chemical Industries Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機半導体を固体電解質とする固体電解コン
デンサの製法に関する。更に詳しくは、本発明は、陽極
酸化皮膜と対向電極の間の導電材料にTCNQ (7,
7,8,8−テトラシアノキノジメタン)錯体を用いる
固体電解コンデンサの新規製法に関する。
〔発明の背景〕
一般に、電解コンデンサはA/−(アルミニウム)。
Ta (タンタル)のような弁金属を陽極とし、その表
面に形成した陽極酸化皮膜(以下、酸化皮膜という)を
誘電体として用い、更にその酸化皮膜上に電解質層を介
在して陰極を対向配置した構造のコンデンサである。こ
のような電解コンデンサは、電解質として液状電解質(
以下、電解液という)を用いたものと、固体電解質を用
いたものとに大別され、何れも大容景化が可能であるこ
とから4種の電子回路に使用されている。
固体電解コンデンサは、電解質として二酸化マンガンの
如き金属酸化物半導体や有機半導体等の固体電解質を用
いたもので、電解液法に比べて高周波特性に優れている
という利点を有する為、近年広く一般に用いられている
固体電解質として用いられる有機半導体のうちで特に高
電導度の有機半導体として有名なものにT CNQ錯体
がある。TCNQCN上含窒素複素環化合物のカチオン
(D+)とTCNQアニオンラジカル(TCNQ7)及
び中性TCNQ (TCNQ”)から成る錯塩で、一般
に、例えば、式D+・TCNQ″・TCNQ’で表わさ
れる。TCNQCN上通常粉末状の結晶であり、その結
晶自体高い電導性を示すものであるが、粉末状であるが
為にその成形に難がある。
TCNQCN上成形方法として、これまでに提案されて
いるものとしては、例えば、(1)溶媒にTCNQCN
上溶かした溶液を所定形状の基板に塗布した後、乾燥さ
せて溶媒を飛散除去する方法。(2) TCNQCN上
微細化してアルコール等に分散せしめ、それを上記基板
に塗布し乾燥する方法。(3) TCNQCN上上記基
板に真空蒸着する方法。等が挙げられる。しかしながら
、これらの方法はこれをより効果的に行なおうとすると
いずれも操作が煩雑であり、また、その上、塗布、乾燥
操作を繰り返し行なう必要がちることから、TCNQC
N上劣化や電導度の低下を余儀なくされる方法であった
り((1)の方法)、付着強度を強化する為、凝固用樹
脂を使用することから電導度が低下するのみならず、多
孔質基板への含浸率が低い方法であったり((2)の方
法)、或いは同多孔質基板への付着には全く不向きな方
法であったり((3)の方法)して実用面での問題点が
あまりにも多い方法ばかりである。一方、これらの問題
点を一挙に解決し得るものとして、TCNQCN上溶融
成形法が提案されている(特開昭57−173932号
、特開昭58−175819号、特開昭59−6360
4号他)。ζ0方法は、T CNQ錯体を加熱融解させ
、これが熱分解するまでの間に冷却固化させることによ
り任意形状のT CNQ錯体からなる半導体物質を得よ
うとするもので、基板への付着力も強く、多孔質基板へ
の含浸率も非常に高いというものである。しかしながら
、TCNQCN上高温での融解液化は錯体の分解を生じ
ないまでも錯体の変質を加速することは紛れもなく、結
果として固体電解質として形成された後のTCNQCN
上、元の化学組成から少なからぬ組成のズレ音生じ、コ
ンデンサの寿命特性等に大きな影響を及ぼすということ
もまた避は難い事実であり、この点に於て問題が存する
〔発明の目的〕
本発明は上記した如き状況に鑑みなされたもので、有機
半導体の劣化も電導度の低下も少なく、また基板への付
着力も強く、多孔質基板への含浸率も非常に高い製法で
あって、且つ、寿命特性に著しく浸れた固体電解コンデ
ンサを与え一得る固体電解コンデンサの新規製法を提供
することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、含窒素複素環化合物のカチオン(D+)ドア
、7,8.8−テトラシアノキノダメタンアニオンラジ
カル(TCNQ7)及び中性TCNQ (TCNQ’)
とからなるTCNQ錯塩(D+・TCNQ”・TCNQ
’ )と中性TCNQとを前者のモル数1に対し、後者
のモル数約0,5〜2.5の割合で混合し、加熱融解反
応させることによりコンデンサ素子にTCNQ錯体から
なる固体電解質層を形成させることを特徴とする、固体
電解コンデンサの製造法である。
即ち、本発明者らは、TCNQCN上固体電解質として
用いた電解コンデンサがいずれも寿命特性の点で今−歩
である点に不満を抱き、より寿命特性に優れた固体電解
コンデンサを製造すべく鋭意研究を重ねた結果、上記し
た如く、D+・TCNQ”・TCNQoなるTCNQ錯
塩と中性TCNQとを前者のモル数1に対し、後者のモ
ル数約0.5〜2.50割合で混合し、加熱融解反応さ
せてコンデンサ素子にTCNQ錯体からなる固体電解質
層を形成させることにより、その目的を達成し得ること
を見出し、本発明を完成するに到った。
本発明で用いられるTCNQ錯塩(D+・T CNQ 
?・TCNQo)の構成成分である含窒素複素環化合物
のカチオンとしては、例えば、インキノリン誘導体、キ
ノリン誘導体、ピリジン誘導体、eコリン誘導体、ピリ
ダジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、1
.10−フェナントロリン誘導体、ベンズイミダプール
誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、イミダゾール誘導体
、チアゾール誘導体、モルホリン誘導体、ピラゾール誘
導体、ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン誘導体、
ヘキサメチレンテトラミン誘導体、4−フェニルピリジ
ン誘導体、4−スチリルピリジン誘導体等のカチオンが
挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の方法では、T CNQ錯塩と中性TCNQとを
加熱融解反応させるので、必然的に分子の運動が活発と
なり攪拌効果が高められて、多孔質基板への含浸完が高
くなり、また付着力も強くなる。
本発明の方法により得られる固体電解コンデンサは、既
存の方法により得られるそれよりも寿命特性が格段に優
れているという点に大きな特徴を有する。本発明の方法
により得られる固体電解コンデンサが寿命特性に著しく
優れている理由の一つとしては、本発明の方法によれば
TCNQ錯塩と中性TCNQとを反応させながら素子に
含浸させるので素子への含浸率が非常に高いことが挙げ
られるが、その他に大きな要因の一つとして、本発明の
方法では中性TCNQが通常のTCNQ錯体に於けるそ
れよりも、遥かに多い割合で用いられている点が挙げら
れる。
即ち、本発明の方法によれば用いた中性TCNQはその
殆どが反応に有効に関与しており、その殆どが得られた
錯体の構成成分となっていて、それが本発明の方法によ
り得られる固体電解コンデンサの寿命特性向上に寄与し
ているものと考えられ、己。
何故ならば、仮りにTCNQ錯塩1モルに対し、中性T
CNQ 2モルの割合で混合し、これを加熱融解反応さ
せてコンデンサ素子に含浸させようとした場合、錯塩が
中性T CNQと反応せず、酎・T CNQ ”・TC
NQ’なる錯体のままであって、2モルの中性TCNQ
は反応せずにそのまま錯体中に混在している状態である
ならば、得られた固体電解コンデンサは不導体である中
性TCNQの影響で比抵抗値が趣端に高くなり、恐らく
電解コンデンサとしての用はなさないであろうと思われ
る。
本発明の方法によれば、特開昭57−173932号他
に記載0溶融法と同様溶媒類は全く用いていないのでT
CNQ錯体の100%溶液を基板に付着含浸させるのと
同じことであるから、通常1回の付着作業で必要な量の
TCNQ塩を基板に付着せしめることができ、作業性の
面のみならず、乾燥の度にTCNQ錯体が劣化するとい
った従来法の欠点が克服される。また、本発明によれば
、成形されたT CNQ錯体は非晶質状態に近いから、
基板への付着力が十分大きく、従って、従来の如き凝固
用樹脂を用いる必要がなく、TCNQ錯体の不所望な電
導度の低下を避けることができる。
本発明で用いられるT CNQ錯体は、ヨードイオンニ
ーの還元性を利用し含窒素複素環化合物カチオンアイオ
ダイドD+I−と中性TCNQをモル比3:4で反応さ
せる方法、或は同カチオンD+のハロケ°ン化物とTC
NQのLi塩とを反応させてD”TCNQ″を得、これ
に中性TCNQをドーピングさせる方法等、自体公知の
方法により合成したものが例外なく用いられる。
本発明の固体電解コンデンサの製法は、電解質としてT
CNQ錯体(TCNQ錯塩)を用いる固体電解コンデン
サの製法に於て、TCNQ錯体の結晶を用いる代りに、
TCNQ錯塩(錯体)と中性TCNQとをモル比1:0
.5〜2.5の割合で粉砕混合して用い、これを加熱融
解反応させてコンデンサ素子に固体電解質層を形成させ
る以外は、全て自体公知の固体電解コンデンサの製法に
準じてこれを行なうことで足りる。TCNQ錯塩と中性
TCNQとを加熱融解反応させてコンデンサ素子に含浸
させる方法としては、例えばTCNQ錯体を溶融含浸さ
せる自体公知の方法に準じた方法が挙げられる。
即ち、例えば、特開昭57−173932号公報に記載
の方法に準じて、アルミニウム容器に、乳鉢等で微粉砕
混合したTCNQ錯塩とTCNQとの混合物を適度の加
圧下で収納し、容器を加熱することにより混合物を融解
反応させ、これに予め加熱保持されているコンデンサ素
子を数秒乃至数分間浸漬した後、引き上げて室温下で放
置する方法。或いは、予めコンデンサ素子を入れた含浸
装置に上記混合物を詰め、その状態で加熱して混合物を
融解反応させながらこれをコンデンサ素子に付着含浸さ
せる方法。更には、これの変形として、例えば特開昭6
0−160111号公報に記載の如き装置(同公報中の
第2図の装置)を用い、含浸用ブロック内にコンデンサ
素子を待機させ、ブロックをヒーターにより所望の温度
に加熱した後、上記混合物を少量ずつ注入し融解反応さ
せてコンデンサ素子に付着含浸させる方法等がそれであ
る。
本発明に用いられるコンデンサ素子は巻回構造のもので
も焼結体構造のものでも、いずれの形状のものにてもよ
く、また、陽極としては自体公知の電解コンデンサの陽
極と同様、タンタル、アルミニウム、チタン等の弁金属
がいずれも用いられ、陰極としては上記弁金属以外に他
の金属等を使用することも可能である。
以下に参考例、実施例を示すが、本発明はこれら参考例
、実施例により何ら制約されるものではない。
〔実施例〕
参考例I N−アルキル第4級アンモニウムアイオダイ
ド(含窒素複素環化合物カチオ ンのアイオダイド)の合成 等モルの有機塩基(含窒素複素環化合物)及びアルキル
アイオダイドを無溶媒又は適当な有機溶媒中で混合し、
溶媒の沸点〜120℃で15分〜10時間反応を行なっ
た。冷却後反応液を処理して粗N−アルキル第4級アン
モニウムアイオダイドを得、適当な溶媒で再結晶しこれ
を精製した。
得られたN−アルキル第4級アンモニウムアイオダイド
の物性値について表1(a)〜(b)に示す。
参考例2  TCNQ錯体の合成 アセトニトリk 150 mlにTCNQ 3.06i
 15m mol、 )を加温溶解し、これに参考例1
で得たN−アルキル第4級アンモニウムアイオダイド(
11,25m mol)を溶解したアセトニトリル溶液
を滴下し、1時間還流を行なった。冷却後析出した結晶
を戸数し、アセトニトリルより再結晶してT CNQ錯
体を得た。得られたT CNQ錯体の物性値について表
2に示す。
表中、中性TCNQ (TCNQ’と表示)とアニオン
ラジカルTCNQ (TCNQ”と表示)の錯体構成比
(TCNQ’/TCNQ′:)は文猷(A−Remba
um etc、、J、Am、Chem、 Soc、+9
3.2532(1971)  )に従い紫外線吸収スペ
クトル測定方法で求めた。また、吸熱点及び発熱分解点
については示差走査熱量(DSC)測定で求めた。
電気的特性値については錯体をペレットとし、以下常法
に従って試料作製後25℃で電流電圧測定(二端子法)
を行ない、計算式に基づいて比抵抗値ρ(Ω・Crn)
を求めた。
実施例1 アルミニウム箔を電気化学的にエツチング処理し、リン
酸塩水溶液中にて陽極酸化して表面に酸化皮膜を形成し
、その後電極引出し用リード線を取り付けてアルミニウ
ム陽極箔を作製した。
別に、アルミニウム箔にエツチング処理を施した後電極
引出し用リード線を取り付けて、アルミニウム陰極箔を
作製した。次いで、上記陽極箔と上記陰極箔間にセパレ
ーター紙を重ね合わせて巻回することによりコンデンサ
素子を作製した。
かくして作製したコンデンサ素子を乳鉢で微粉砕混合し
た(N−n−ブチルイソキノリニウム)e・TCNQ7
・TCNQ0塩とTCNQの所定の割合の混合物を、所
定の温度で加熱融解反応させている中に浸漬し、導電性
錯体をコンデンサ素子に付着含浸させた。
一定時間後、コンデンサ素子を取り出し、冷却固化させ
てコンデンサ素子の陽、陰極間に電解質層を形成せしめ
た。続いて、電解質層が形成されたコンデンサ素子を、
酸化皮膜の修復(再化成)及び漏れ電流の低減と安定化
のためにエージングを行ない、最後にエポキシ樹脂で樹
脂外装して定格電圧16v、定格容量10μFの固体電
解コンデンサを作製した。得られた固体電解コンデンサ
のコンデンサ特性を表3に示す。また、比較の為、N−
n−ブチルイソキノリンTCNQ錯体[(N−n−ブチ
ルイソキノリニウム)e−TCNQ”・TCNQ’〕の
みを用い溶融法で同定格の電解コンデンサを作製した場
合の結果も併せて表3に示す。
但し、表中、静電容量及び−δは120 Hzで測定し
た値、g、s、Rは100 kHzで測定した値、初期
の漏れ電流は定格電圧16V印加1分後の値、尉久試験
は定格電圧16Vで85℃、1000時間印加、ΔCは
、 である。
表3より明らかな如く、本発明の方法により得られる固
体電解コンデンサは、従来の溶融法により得られるそれ
と比ベコンデンサ特性が明らかに優れており、特に寿命
特性の点で著しい。
実施例2゜ 実施例1に於ける( N −n−ブチルイソキノリニウ
ム)■・TCNQ?・TCNQ’の代りに(1−エチル
−3−n−ブチル−IH−ベンズイミダゾリウム)■・
TCNQ’・TCNQ’を用い、実施例2と同様に処理
して、表4の如き結果を得た。
表4より明らかな如く、本実施例に於ても、本発明の方
法で得られる固体電解コンデンサは、従来の溶融法によ
り得られるそれよりもコンデンサ特性が優れ、特に寿命
特性の点でそれが顕著であることがわかる。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明は、固体電解コンデンサの新規
で且つ効果的な製法を提供するものであり、本発明の方
法によれば、TCNQ錯体溶融法と比べ有機半導体の劣
化も電導度の低下も少ない点、基板への付着力が強く、
多孔質基板への含浸率も非常に高い点、及びコンデンサ
特性に優れ、特に寿命特性に著しく優れた固体電解コン
デン°すが得られる点等に甚だ顕著な効果を奏するもの
である。
特許出願人   信英通信工業株式会社和光純薬工業株
式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  含窒素複素環化合物のカチオン(D^+)と7、7、
    8、8−テトラシアノキノジメタンアニオンラジカル(
    TCNQ^−)及び中性TCNQ(TCNQ°)とから
    なるTCNQ錯塩(D^+・TCNQ^−・TCNQ°
    )と中性TCNQとを前者のモル数1に対し、後者のモ
    ル数約0.5〜2.5の割合で混合し、加熱融解反応さ
    せることによりコンデンサ素子にTCNQ錯体からなる
    固体電解質層を形成させることを特徴とする、固体電解
    コンデンサの製造法。
JP28045885A 1985-12-13 1985-12-13 固体電解コンデンサの製法 Pending JPS62139312A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007037591A (ja) * 2005-07-29 2007-02-15 Bambi:Kk バンドの留め構造およびそれを備えた時計バンド,バンド部材並びに腕時計

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007037591A (ja) * 2005-07-29 2007-02-15 Bambi:Kk バンドの留め構造およびそれを備えた時計バンド,バンド部材並びに腕時計

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