JPS63207116A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

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］ 本発明は固体電解コンデンサに関し、特に陰極端子の取
出し構造に関する。

［従来の技術］ 従来の固体電解コンデンサを構成する陽極基体としでは
、タンタル、アルミニウム、ニオブ、チタン等の弁作用
を有する金属が用いられ、このうち、タンタル、アルミ
ニウムが多く採用されている。

例えば、アルミニウムを陽極基体とする固体電解コンデ
ンサは、アルミ粉の焼結体に誘電体である酸化アルミ皮
膜を形成して陽極基体を構成し、さらに順次、半導体層
、導電体層、半田層を形成した後、陰極を取出している
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来の技術では、陰極の取出
しが煩雑であり、しかも作製したコンデンサ素子に応力
が加わらないように考慮しつつ、陰極リード端子を所定
の形状に加工する必要があった。本発明は、上記の事情
に鑑み、陰極の取出しが容易で堅牢な陰極リード端子の
構造を有する固体電解コンデンサを提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するためになされたものであ
って、その要旨は、陽極リード端子と、該陽極リード端
子に接続され表面に酸化皮膜を有する陽極基体に近接し
て配置された陰極リード端子とを固定支持する電気絶縁
性を有する固定体を設けた固体電解コンデンサ素子にお
いて、前記陽極基体と、該陽極基体に近接して配置され
た前記陰極リード端子の一部との表面に半導体層、さら
にその上に導電体層が順次形成された一体構造体からな
る固体電解コンデンサにある。また、陽極基体は、巻回
された弁金属エツチング箔、または弁金属エツチング箔
の積層体、または焼結体が好ましく、固定体は、電気絶
縁性を有し、かつ、弾性を有する物質や電気絶縁性を有
する高分子材料が好ましく、半導体層は、二酸化鉛、ま
たは二酸化鉛と硫酸鉛を主成分とする混合物からなる層
であるのが好ましい。

［具体的構成および作用］ 以下、本発明の固体電解コンデンサについて説明する。

第４図は、典型的な陽極基体が巻回された弁金属エツチ
ング箔を使用した固体電解コンデンサ素子の断面図を示
しており、陽極基体１、該陽極基体１に近接して置かれ
た陰極リード端子２が陽極リード端子３と共に、固定体
４によって固定されている。

本発明の固体電解コンデンサの陽極として用いられる弁
金属基体として、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チ
タンおよびこれらの金属を基質とする合金等弁作用を有
する金属の何れを用いてもよい。

前述の弁作用を有する金属の中、アルミニウムを使用す
るのが実用上有利である。

陽極基体表面の酸化皮膜層は、基体自体の酸化物層であ
ってもよく、あるいは基体の表面上に設けられた他の誘
電体酸化物の層であってもよい。

望ましくは弁金属自体の酸化物からなる層である。

いずれの場合にも酸化物層を設ける方法としては、従来
公知の方法を用いることができる。

本発明に使用する陽極基体の形状としては、箔、焼結体
等が挙げられる。陽極基体が箔の場合、たとえば市販さ
れている電解コンデンサ用のエツチングされた箔と同等
のものを使用することができる。

陽極り一下端子は、陽極基体の形状が箔の場合、酸化皮
膜層を設ける前または後に、かしめ付けや高周波接合等
の方法により接続される。又陽極基体の形状が、焼結体
の場合、固形に成形する時に同時に接続される。

陰極リード端子は、前述した陽極基体の表面の酸化皮膜
層を破壊しない程度に近接して配置し、陽極リード端子
と共に固定体で固定される。陽極基体に近接して置かれ
た部分の陰極リード端子の形状は、箔状、棒状、板状等
いずれであっても良く、また先端が分枝したものでも良
い。箔状の場合、箔の巻回方向の長さは長くとも陽極基
体の外周表面の長さ以下にすることが好ましく、従来の
電解コンデンサに使用される陰極箔の長さと同程度にし
て、例えば陽極箔と共に巻回する様な方法をとるとコン
デンサ素子の容積が大きくなり不利である。

本発明において使用される電気絶縁性を有する固定体は
、陽極リード端子と陰極リード端子とを固定支持する。

固定体の材質として、電気絶縁性を有し、かつ、弾性を
有する物質、例えば、ゴム、エボナイト、エチレンプロ
ピレンラバー等、あるいは電気絶縁性を有する高分子材
料、例えば、エポキシ樹脂、テフロン（登録商標）、シ
リコン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアセタール樹脂等が
好ましい。

第１図は陽極基体が弁金属エツチング箔を巻回した場合
のコンデンサ素子の斜視図である。図において、陽極基
体１は表面に酸化皮膜層を有する弁金属エツチング箔に
陽極リード端子３をかしめ付けて接続し、それを渦巻状
に巻回する。次に、この陽極基体１に近接して箔状の陰
極リード端子２を配置し、さらにゴム状の固定体４を貫
通させて両極のリード端子２，３を固定体４に固定して
いる。第２図は陽極基体が弁金属エツチング箔の積層体
である場合のコンデンサ素子の斜視図である。図におい
て、陽極基体１は４枚の表面に酸化皮膜層を有する弁金
属エツチング箔をその縦方向の一辺を合体させて積層さ
せたものである。そしてその合体させた陽極基体１に陽
極リード端子３をかしめ付けて接続し、この陽極基体１
に近接して棒状で先端が二叉に分岐している陰極リード
端子２を配置し、さらにゴム状の固定体４を貫通させて
両極のリード端子２，３を固定体４に固定している。第
３図は陽極基体が焼結体である場合のコンデンサ素子の
斜視図である。図において陽極基体１を固形に成形する
過程で陽極リード端子２を接続し、この陽極基体１に近
接して棒状の陰極リード端子２を配置し、さらにこの両
極のリード端子２．３を固定体４に固定している。

次に本発明において使用する半導体層の組成及び作製方
法に、特に制限はないが、コンデンサの性能を高めるた
めには二酸化鉛もしくは、二酸化鉛と硫酸鉛を主成分と
して、従来公知の化学的析出法、或は電気化学的析出法
で作製するのが好ましい。

化学的析出法としては、例えば、鉛含有化合物と酸化剤
を含んだ溶液から化学的に析出させる方法が挙げられる
。

鉛含有化合物としては、例えばオキシン、アセチルアセ
トン、ピロメコン酸、サリチル酸、アリザリン、ポリ酢
酸ビニル、ポルフィリン系化合物、クラウン化合物、ク
リブテート化合物等のキレート形成性化合物に鉛の原子
が配位結合もしくはイオン結合している鉛含有化合物、
クエン酸鉛、酢酸鉛、塩基性酢酸鉛、塩化鉛、臭化鉛、
過塩素酸鉛、塩素酸鉛、リードサルファメイト、六弗化
ケイ索鎖、臭素酸鉛、ホウフッ化鉛、酢酸鉛水和物、硝
酸鉛等があげられる。これらの鉛含有化合物は、反応母
液に使用する溶剤によって適宜選択される。

また、これらの鉛含有化合物は２種以上混合して使用し
ても良い。

反応母液中の鉛含有化合物の濃度は、飽和溶解度を与え
る濃度から０．０５モル／１の範囲であり、好ましくは
飽和溶解度を与える濃度から０．１モル／ｇの範囲内で
あり、より好ましくは飽和溶解度を与える濃度から０．
５モル／ｇの範囲である。

反応母液中の鉛含有化合物の濃度が０．０５モル／Ω未
満では、性能の良好な固体電解コンデンサを得ることが
できない。また反応母液中の鉛含有化合物の濃度が飽和
溶解度を越える場合は、増量添加によるメリットが認め
られない。

酸化剤としては、例えばキノン、クロラニル、ピリジン
−Ｎ−オキサイド、ジメチルスルフォキサイド、クロム
酸、過マンガン酸カリ、セレンオキサイド、酢酸水銀、
酸化バナジウム、塩素酸ナトリウム、塩化第二鉄、過酸
化水素、過酸化ベンゾイル、次亜塩素酸カルシウム、亜
塩素酸カルシウム、塩素酸カルシウム、過塩素酸カルシ
ウム等が挙げられる。これらの酸化剤は、使用する溶剤
によって適宜に選択すればよい。また酸化剤は、２種以
上混合して使用してもよい。

酸化剤の使用割合は、鉛含有化合物の使用モル量の５〜
０．１倍モルの範囲内であることが好ましい。酸化剤の
使用割合が鉛化合物の使用モル量の５倍モルより多い場
合は、コスト的にメリットはなく、また０、１倍モルよ
り少ない場合は、性能の良好な固体電解コンデンサが得
られない。

二酸化鉛を主成分とする半導体層を形成する方法として
は、例えば鉛含有化合物を溶かした溶液と酸化剤を溶か
した溶液を混合して反応母液を調製した後、反応母液に
前記した酸化皮膜を設けた陽極基体を浸漬して化学的に
析出させる方法があげられる。

一方、電気化学的析出法としては、例えば本発明者等が
先に提案した高濃度の鉛イオンを含んだ電解液中で電解
酸化により二酸化鉛を析出させる方法等が挙げられる（
特願昭６１−２６９５２）。

また、半導体層を本来、半導体の役割を果たす二酸化鉛
と絶縁物質である硫酸鉛を主成分とする層で構成すると
硫酸鉛の配合により、コンデンサの漏れ電流値を低減せ
しめることができる。一方、硫酸鉛の配合により半導体
層の電気伝導度が低くなるため損失係数値が大きくなる
が、従来の固体電解コンデンサと比較しても高水準の性
能を維持発現することができる。従って、半導体層を、
二酸化鉛と硫酸鉛の混合物で構成する場合、二酸化鉛を
１０重量部以上１００重量部未満に対して硫酸鉛を９０
重量部以下という広範囲の組成で良好なコンデンサの性
能を維持発現することができるが、好ましくは二酸化鉛
２０〜５０重量部に対して硫酸鉛８０〜５０重量部、よ
り好ましくは二酸化鉛２５〜３５重量部に対して硫酸鉛
７５〜６５重量部の範囲で漏れ電流値と損失係数値のバ
ランスが良好となる。二酸化鉛が１０重量部未満である
と導電性が悪くなるために損失係数が大きくなり、また
容量が充分出現しない。

二酸化鉛と硫酸鉛を主成分とする半導体層は、例えば鉛
イオン及び過硫酸イオンを含んだ水溶液を反応母液とし
て化学的析出によって形成することができる。又、過硫
酸イオンを含まない適当な酸化剤を加えてもよい。

母液中の鉛イオン濃度は、飽和溶解度を与える濃度から
０．０５モル／Ω、好ましくは飽和溶解度を与える濃度
から０．１モル／Ｎ　、より好ましくは飽和溶解度を与
える濃度から０．５モル／ＩＩの範囲内である。鉛イオ
ンの濃度が飽和溶解度より高い場合には、増量添加によ
るメリットがない。また、鉛イオンの濃度が０．０５モ
ル／１より低い場合には、母液中の鉛イオンが薄すぎる
ため反応回数を多くしなければならないという難点があ
る。

一方、母液中の過硫酸イオン濃度は鉛イオンに対してモ
ル比で５から０．０５の範囲内である。過硫酸イオンの
濃度が鉛イオンに対してモル比で５より多いと、未反応
の過硫酸イオンが残るためコスト高となり、また過硫酸
イオンの濃度が鉛イオンに対してモル比で０．０５より
少ないと、未反応の鉛イオンが残り導電性が悪くなるの
で好ましくない。

鉛イオン種を与える化合物としては、例えばクエン酸鉛
、過塩素酸鉛、硝酸鉛、酢酸鉛、塩基性酢酸鉛、塩素酸
鉛、リードサルファメイト、六弗化ケイ素鉛、臭素酸鉛
、塩化鉛、臭化鉛等が挙げられる。これらの鉛イオン種
を与える化合物は２種以上混合して使用してもよい。一
方、過硫酸イオン種を与える化合物としては、例えば、
過硫酸カリ、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等
が挙げられる。これらの過硫酸イオン種を与える化合物
は、２種以上混合して使用してもよい。

一方、酸化剤としては、例えば、過酸化水素、次亜塩素
酸カルシウム、亜塩素酸カルシウム、塩素酸カルシウム
、過塩素酸カルシウム等が挙げられる。

本発明において、半導体層の上には、金属層またはカー
ボン層を形成するか、あるいはカーボン層を形成した上
に金属層を形成することによって導電体層が形成される
。半導体層の上にカーボン層を形成する方法は格別限定
されず、従来公知の方法、例えば、カーボンペーストを
塗布する方法が採用される。カーボン層の上に金属層を
設ける方法としては、例えば、銀、金、ニッケル、銅。

銀コート銅等を含んだペーストを塗布する方法、または
銀、ニッケル、銅等をメッキ又は蒸着する方法が挙げら
れる。

本発明において、陰極リード端子が、陽極基体に近接し
て置かれているため、前述した半導体層および導電体層
を形成する一連の操作の間に陰極リード端子も同時に半
導体層および導電体層が形成される。

以上述べた本発明の固体電解コンデンサ素子は、例えば
、樹脂モールド、樹脂ケース、金属製の外装ケース、樹
脂のディッピングラミネートフィルムによる外装等によ
り、各種用途の汎用コンデンサ製品とすることができる
。

［実　施　例１ 以下、実施例を示して、本発明を説明する。

実施例　１ 長さ２ｃｍ、幅０．５ｃｍのアルミニウム箔を陽極とし
、交流により箔の表面を電気化学的にエツチング処理し
た後、エツチングアルミニウム箔に陽極端子をかしめ付
けし、陽極リード線を接続した。

アルミニウム箔を巻回した後、ゴム製の固定体に陽極リ
ード線を通した。次いで、ホウ酸とホウ酸アンモニウム
の水溶液中で電気化学的に処理してアルミナの酸化皮膜
を形成し、低圧用エツチングアルミニウム化成箔（約０
．５μＦ　／　ｃＪ　）を得た。

次に、先端部分を長さ０．４ｃｍ、幅０．１ｃｍの板状
とした陰極リード端子のうち、先端部分を、巻回したア
ルミニウム箔の外側に近接して置き、下部を陽極リード
線を通した固定体に通して固定しコンデンサ素子を作製
した。さらに、このコンデンサ素子の固定体より上にあ
る陽極基体部を酢酸鉛三水和物１．０モル／ｇ水溶液に
浸漬し、酢酸鉛三水和物に対して０．５倍モルの過酸化
水素の希釈水溶液を加え、１時間放置して酸化皮膜層上
に二酸化鉛層からなる半導体層を形成し、二酸化鉛層を
水洗いし未反応物を除去した後減圧乾燥した。引き続き
、銀ペーストからなる導電ペースト中に浸漬し導電体層
を形成した後乾燥した。最後に、アルミ缶に収納しゴム
製の固定体をかしめて、固体電解コンデンサを作製した
。

実施例　２ 実施例１と同様な方法で作製した固定体に固定されたコ
ンデンサ素子を酢酸鉛三水和物２．４モル／Ωの水溶液
と過硫酸アンモニウム４モル／Ωの水溶液の混合液に浸
漬し８０℃で３０分間反応させた。生じた半導体層を水
洗いし未反応物を除去した後減圧乾燥した。その後、実
施例１と同様な方法で固体電解コンデンサを作製した。

尚、半導体層は、二酸化鉛が約２５重量％、硫酸鉛が約
７５重量％からなることをＸ線分析および赤外分光分析
で確認した。

実施例　３ 実施例２で固定体の材質をエポキシ樹脂にし、またコン
デンサの外側の封止材料をエポキシ樹脂にした以外は、
実施例２と同様にして固体電解コンデンサを作製した。

実施例　４ 実施例３と同様なアルミニウム箔で長さを０．５ｅｍ、
幅０．５ｃｍとして４枚積層して陽極端子をかしめ付け
した以外は実施例３と同様な方法で固定体に固定された
積層型のコンデンサ素子を作製した。

引き続き実施例３と同様にして固体電解コンデンサを作
製した。

実施例　５ 実施例２で陽極基体をアルミニウムのエツチング箔の巻
回箔からタンタル粉末の焼結体にした以外は、実施例２
と同様にして固体電解コンデンサを作製した。

第１表に、実施例１〜５において作製した固体電解コン
デンサの性能値を一括して示す。

第　　　１　　　表 ［発明の効果］ 本発明は、表面に酸化皮膜層を有する陽極基体に陽極リ
ード端子を接続し、この陽極基体に近接して陰極リード
端子を配置し、これらの陽極リード端子と陰極リード端
子を電気絶縁性を有する固定体で固定し、次に陽極基体
と陰極リード線の一部の表面に半導体層、および導電体
層を形成させて一体の構造体とした固体電解コンデンサ
である。

従って陽極基体上および陰極リード線の一部に半導体層
および導電体層が形成され、陰極リード線の一部はこれ
らの半導体層および導電体層を介して陽極基体と合体さ
れるので、陰極リード線の取り出しが極めて容易であり
、また陰極リード端子の一部が堅牢に半導体層および導
電体層に覆われた固体電解コンデンサである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、陽極基体が巻回された弁金属エツチング箔の
場合のコンデンサ素子の斜視図、第２図は、陽極基体が
弁金属エツチング箔の積層体である場合のコンデンサ素
子の斜視図、第３図は陽極基体が焼結体である場合のコ
ンデンサ素子の斜視図、第４図はコンデンサ素子の断面
図である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）陽極リード端子と、該陽極リード端子に接続され
   表面に酸化皮膜を有する陽極基体に近接して配置された
   陰極リード端子とを固定支持する電気絶縁性を有する固
   定体を設けた固体電解コンデンサ素子において、前記陽
   極基体と前記陰極リード端子の一部との表面に半導体層
   、さらにその上に導電体層が順次形成された構造体から
   なることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. （２）陽極基体が、巻回された弁金属エッチング箔であ
   る特許請求の範囲第１項記載の固体電解コンデンサ。
3. （３）陽極基体が、弁金属エッチング箔の積層体である
   特許請求の範囲第１項記載の固体電解コンデンサ。
4. （４）陽極基体が焼結体である特許請求の範囲第１項記
   載の固体電解コンデンサ。
5. （５）固定体が電気絶縁性を有し、かつ弾性体である特
   許請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載の
   固体電解コンデンサ。
6. （６）固定体が、電気絶縁性を有する高分子材料である
   特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載
   の固体電解コンデンサ。
7. （７）半導体層が二酸化鉛を主成分とする層である特許
   請求の範囲第１項から第６項までのいずれかに記載の固
   体電解コンデンサ。
8. （８）半導体層が、二酸化鉛と硫酸鉛を主成分とする混
   合物の層である特許請求の範囲第１項から第６項までの
   いずれかに記載の固体電解コンデンサ。