JPS63262833A - 固体電解コンデンサ及びその製法 - Google Patents
固体電解コンデンサ及びその製法Info
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- JPS63262833A JPS63262833A JP63083961A JP8396188A JPS63262833A JP S63262833 A JPS63262833 A JP S63262833A JP 63083961 A JP63083961 A JP 63083961A JP 8396188 A JP8396188 A JP 8396188A JP S63262833 A JPS63262833 A JP S63262833A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/15—Solid electrolytic capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
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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。
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、誘電体とし作用する酸化層で被覆された弁作
用金属から成る陽極として使用される焼結体と、陰極と
して使用される半導体電解質と、導電性ラッカによって
構成される陰極接触部とを有する面体電解コンデンサに
関する。
用金属から成る陽極として使用される焼結体と、陰極と
して使用される半導体電解質と、導電性ラッカによって
構成される陰極接触部とを有する面体電解コンデンサに
関する。
第1図はこの種のコンデンサの断面図を示すものである
。陽極1を形成するために弁作用金属2、例えばタンタ
ルの粉末状粒子を圧縮し、熱処理により焼結させる。こ
の焼結体を成形処理し、これにより弁作用金属2の粒子
の表面に誘電的に作用する酸化層3、例えばタンタル−
コンデンサの場合Ta、O,を形成する。
。陽極1を形成するために弁作用金属2、例えばタンタ
ルの粉末状粒子を圧縮し、熱処理により焼結させる。こ
の焼結体を成形処理し、これにより弁作用金属2の粒子
の表面に誘電的に作用する酸化層3、例えばタンタル−
コンデンサの場合Ta、O,を形成する。
次いでこうして形成された成形体上に更に半導体電解質
4、例えばM n Otから成る陰極を形成させる。す
なわち成形体を例えば金属−塩溶液中に浸漬し、半導体
電解質を熱分解により製造する。
4、例えばM n Otから成る陰極を形成させる。す
なわち成形体を例えば金属−塩溶液中に浸漬し、半導体
電解質を熱分解により製造する。
その際陰極は一般に同じ処理工程を数回実施することに
より製造する。
より製造する。
陰極接触部には導電ラシカ層6を使用するが、この場合
一般には一層良好な電流遷移を得るため導電ラッカ層6
と陰極4との間に黒鉛IW5を配設する。陽極接触部は
弁作用金属から圧縮及び焼結された導線7により構成さ
れる。
一般には一層良好な電流遷移を得るため導電ラッカ層6
と陰極4との間に黒鉛IW5を配設する。陽極接触部は
弁作用金属から圧縮及び焼結された導線7により構成さ
れる。
この種のコンデンサは3つの要素、すなわちa) 誘電
損 b) 個々の弁作用金属粒子間における半導体電解質の
抵抗 C) 被覆された陽極の接触 から成る等価直列抵抗(ESR)を有する。
損 b) 個々の弁作用金属粒子間における半導体電解質の
抵抗 C) 被覆された陽極の接触 から成る等価直列抵抗(ESR)を有する。
a)に記載の誘電損は材料との関連において必然的に生
じるが、b)及びC)に記載の要素は陽極を種々の形状
に構成することによって制御することができる。
じるが、b)及びC)に記載の要素は陽極を種々の形状
に構成することによって制御することができる。
次に簡略化した模型で種々の陽極形式の質的比較を行う
。
。
導電ラッカ及び陽極間の抵抗は多くの並列抵抗から成り
、これらは各導電ラッカ表面のそれぞれの点から半導体
電解質を存する溝を介して焼結体のそれぞれの点へ導か
れる。
、これらは各導電ラッカ表面のそれぞれの点から半導体
電解質を存する溝を介して焼結体のそれぞれの点へ導か
れる。
この多数の点の代わりに第2図に示すように1つの中心
点(2P)を焼結体内から選出する。導電ラッカ表面を
等間隔aの各点でマークする。その際これは一定の大き
さの導電ラッカ平面片の代表として1つの点の配列に相
当するや 電気抵抗は次の式で計算する。
点(2P)を焼結体内から選出する。導電ラッカ表面を
等間隔aの各点でマークする。その際これは一定の大き
さの導電ラッカ平面片の代表として1つの点の配列に相
当するや 電気抵抗は次の式で計算する。
1/R,−Σ1/R。
その際R,1は単純化されたESRであり、テスト値と
して1オーム/cIlの抵抗を設定した。
して1オーム/cIlの抵抗を設定した。
二次元的に考察した場合、同じ平面(−同じ容積)の次
に記載するいくつかの単純な陽極寸法でESHに対して
次の値が示される。
に記載するいくつかの単純な陽極寸法でESHに対して
次の値が示される。
第2図には連索の形状の陽極が示されているが、その高
さ、幅及び奥行はほぼ同じである0間隔aを1.51に
設定した。この値によってESRに対し以下の値が得ら
れる。
さ、幅及び奥行はほぼ同じである0間隔aを1.51に
設定した。この値によってESRに対し以下の値が得ら
れる。
1/R1−(4/1.5+4/2.12)/オームー4
.55/オーム、ごれからR7寓0.22オームである
。
.55/オーム、ごれからR7寓0.22オームである
。
第3図には第2図よりも長くて薄いか又は幅があって狭
い陽極体が示されており、これは面体電解コンデンサに
対しても使用できる。この場合等間隔aでESRはR*
−0,16オームである。
い陽極体が示されており、これは面体電解コンデンサに
対しても使用できる。この場合等間隔aでESRはR*
−0,16オームである。
第4図には十字状の陽極体を有する他の形状の陽極が示
されているが、これも従来の技術水準から公知のもので
ある。この形状の場合ESRはR3mm0,12オーム
である。
されているが、これも従来の技術水準から公知のもので
ある。この形状の場合ESRはR3mm0,12オーム
である。
従って陽極体を適当に形成することによってESRは約
2..5分の1に減少させることができる。
2..5分の1に減少させることができる。
上記のように外形によってESRを低くすることは可蛯
である。陽極体の電気抵抗にとって、導電ラッカ上にど
の位多くの点が存在するか(−導電ラッカ接触面)また
陽極体の中心における各点がどの位接近しているかは極
めて重要である。
である。陽極体の電気抵抗にとって、導電ラッカ上にど
の位多くの点が存在するか(−導電ラッカ接触面)また
陽極体の中心における各点がどの位接近しているかは極
めて重要である。
円筒型陽極の最小表面に対する基準点を得るにはF/V
値(表面/容積)を利用することができ(F/V)−i
−””5.54/V”’ (m−’)コレ力ら例えば
V−100m”(7)場合(F/V)、i。
値(表面/容積)を利用することができ(F/V)−i
−””5.54/V”’ (m−’)コレ力ら例えば
V−100m”(7)場合(F/V)、i。
−1,19■−1となる。
直径:長さくφ:h)−1:2の細長い陽極に対し7は
F/V−1,26m−’ (+6%の付加的導電面)テ
アリ、$:h−1:4(7)場合F、;’V−1゜36
−−’(+14%)となる、十字型陽極に対してはF/
V=1.6■−1(+35%)となる。
F/V−1,26m−’ (+6%の付加的導電面)テ
アリ、$:h−1:4(7)場合F、;’V−1゜36
−−’(+14%)となる、十字型陽極に対してはF/
V=1.6■−1(+35%)となる。
これは2種のタンタル−コンデンサの質を比較する場合
に利用することができる(導電面が多ければ多いはどE
SRは小さい)。
に利用することができる(導電面が多ければ多いはどE
SRは小さい)。
しかし出力密度が高い装置はど電気損(熱発生)の少な
い構成部材を必要とすることが示されている0例えば回
路網部分用には100 kl(zまでのできるだけ少な
いESRを存する゛コンデンサが使用される。
い構成部材を必要とすることが示されている0例えば回
路網部分用には100 kl(zまでのできるだけ少な
いESRを存する゛コンデンサが使用される。
従って本発明の課題は冒頭に記載した面体電解コンデン
サを、ESRが更に一層少な(なるように構成すること
にある。
サを、ESRが更に一層少な(なるように構成すること
にある。
この課題は本発明によれば、焼結体が平均直径約0.1
〜約3mmの空洞ををすることによって解決される。
〜約3mmの空洞ををすることによって解決される。
空洞は有利には平均直径が約0.5〜約l1m1までの
ぼぼ球形をしているか又は長さ約10mmまでのホース
形をしている。焼結体の総容量に対する空洞の割合は有
利には約10〜約75容量%である。
ぼぼ球形をしているか又は長さ約10mmまでのホース
形をしている。焼結体の総容量に対する空洞の割合は有
利には約10〜約75容量%である。
焼結体のこの大気孔形状により、空洞は半導体電解質で
被覆された後もそのまま残存することができ、それによ
り焼結体中に導電ラッカが侵入可能となる。こうして導
電ラッカ平面並びに焼結体の中心に対する導電ラッカの
隔たりも改良され、その結果本発明の実施形ではより大
きな導電ラッカ接触面積が得られるだけではなく、半導
体電解質中の電流通路も小さくなる。
被覆された後もそのまま残存することができ、それによ
り焼結体中に導電ラッカが侵入可能となる。こうして導
電ラッカ平面並びに焼結体の中心に対する導電ラッカの
隔たりも改良され、その結果本発明の実施形ではより大
きな導電ラッカ接触面積が得られるだけではなく、半導
体電解質中の電流通路も小さくなる。
本発明によるコンデンサは特に有利には陽極体を形成す
るために使用される弁作用金属粉末に平均直径約0.1
〜3.0mm、有利には約0.5〜1.0−の樟脳粒子
又は平均直径約0.1〜約3.0鵬及び長さ約10m以
下の樟脳糸を付加し、この混合物を陽極体にプレス加工
し、引続き檀I=を加熱することにより蒸発させ、これ
により空洞が圧縮体に残留するように処理することによ
って製造される。
るために使用される弁作用金属粉末に平均直径約0.1
〜3.0mm、有利には約0.5〜1.0−の樟脳粒子
又は平均直径約0.1〜約3.0鵬及び長さ約10m以
下の樟脳糸を付加し、この混合物を陽極体にプレス加工
し、引続き檀I=を加熱することにより蒸発させ、これ
により空洞が圧縮体に残留するように処理することによ
って製造される。
ドイツ連邦共和国特許出順公開第2610224号明細
書から、樟脳粉末をいわゆる圧縮助剖(潤滑剤)として
電解コンデンサ用陽極体を製造する際に使用することは
公知であるが、この場合樟脳粒子の平均直径はマイクロ
メータの範囲内にあり、従って空洞は焼結体中には殆ん
ど存在しない。
書から、樟脳粉末をいわゆる圧縮助剖(潤滑剤)として
電解コンデンサ用陽極体を製造する際に使用することは
公知であるが、この場合樟脳粒子の平均直径はマイクロ
メータの範囲内にあり、従って空洞は焼結体中には殆ん
ど存在しない。
次に本発明によるコンデンサの利点を測定値に基づき記
載する。
載する。
第5図には周波数に対するESR/Z (皮相抵抗)経
過が示されており、これは第2図に示した形状の陽極を
有する従来の56μF/15V−コンデンサにより得ら
れる。100kHzでのER3は221mオームであり
、より高い周波数では200mオーム以下に更に低下す
る。
過が示されており、これは第2図に示した形状の陽極を
有する従来の56μF/15V−コンデンサにより得ら
れる。100kHzでのER3は221mオームであり
、より高い周波数では200mオーム以下に更に低下す
る。
第6図には第5図と同じ定格データ及び同じ陽極形を有
するコンデンサの測定値が記載されているが、陽極体は
本発明により空洞を有する形式のものである。ESRは
l OkHz 〜I MHzで明らかに50mオーム以
下であり、100kHz 〜400kHzでは40mオ
ーム以下である。
するコンデンサの測定値が記載されているが、陽極体は
本発明により空洞を有する形式のものである。ESRは
l OkHz 〜I MHzで明らかに50mオーム以
下であり、100kHz 〜400kHzでは40mオ
ーム以下である。
従って本発明によるコンデンサのZ/ESRは第7図に
示した十字形陽極を有する56μF/15vの従来のコ
ンデンサのZ/ESR値(この場合已SRは10 kH
z 〜I MB2で約80mオームである)をも下回る
。
示した十字形陽極を有する56μF/15vの従来のコ
ンデンサのZ/ESR値(この場合已SRは10 kH
z 〜I MB2で約80mオームである)をも下回る
。
詳細に記載したモデル及び第5図及び第7図からの測定
値を質的に比較した場合、モデルに応じての計算値に対
する上記ESR値の割合は、十分に使用可能である程度
に一致する(理論値220:120、実測値220ニア
7)、この誤差は第4図に示した十字形が第7図で測定
したコンデンサの形状と完全に一致していないことに起
因する。
値を質的に比較した場合、モデルに応じての計算値に対
する上記ESR値の割合は、十分に使用可能である程度
に一致する(理論値220:120、実測値220ニア
7)、この誤差は第4図に示した十字形が第7図で測定
したコンデンサの形状と完全に一致していないことに起
因する。
更に第8図は第2図に示した形状の陽極を存する従来の
20μF/20 VコンデンサのZ/E SR凸曲線示
し、第9図には第3図に示した平面陽極形を存する従来
の20μF/20 VコンデンサのZ/E S R曲線
が示されている。ESR値の理論比22(1160に対
し実測値は256+167であり、これは同様に第3図
に示した陽極形と第9図で使用したものとが完全には一
致していないことによる。
20μF/20 VコンデンサのZ/E SR凸曲線示
し、第9図には第3図に示した平面陽極形を存する従来
の20μF/20 VコンデンサのZ/E S R曲線
が示されている。ESR値の理論比22(1160に対
し実測値は256+167であり、これは同様に第3図
に示した陽極形と第9図で使用したものとが完全には一
致していないことによる。
第1O図には第2図に示したものに相応するが大気孔性
陽極である陽極形を有する20μF/20vコンデンサ
のZ/ESR曲線が示されている。
陽極である陽極形を有する20μF/20vコンデンサ
のZ/ESR曲線が示されている。
このコンデンサは2QkHzで29mオームのESR値
に達するが、これに対して第8図による対照コンデンサ
は約10倍も高いESR値を有する。
に達するが、これに対して第8図による対照コンデンサ
は約10倍も高いESR値を有する。
最後に第11図に定格値27μF/15Vのコンデンサ
を示すが、これはより高い細孔密度及び第2図による陽
極形の陽極を有する。
を示すが、これはより高い細孔密度及び第2図による陽
極形の陽極を有する。
次表は最も重要な測定値をまとめたものである。
本発明に応じて構成されたコンデンサは一層優れたE
S R(aばかりでなく、より優れたZ値をも有してい
ることがこの表及び図面から読み取れる。
S R(aばかりでなく、より優れたZ値をも有してい
ることがこの表及び図面から読み取れる。
同時に損失因子tan δは、例えばjan 61 k
Hzで約10%から3〜4%に改善され(より高い周波
数の場合には一層良好である)、これにより大気孔性陽
極を有するコンデンサはより高い品質を生じる。
Hzで約10%から3〜4%に改善され(より高い周波
数の場合には一層良好である)、これにより大気孔性陽
極を有するコンデンサはより高い品質を生じる。
第6図によるコンデンサの場合空洞は全体の約30容量
%であるが、これに対し第10図及び第11図によるコ
ンデンサでは約50容量%である。
%であるが、これに対し第10図及び第11図によるコ
ンデンサでは約50容量%である。
この細孔密度を調べるために大気孔性陽極及び対比的に
対照陽極を計量し、重量の差から孔の量を推論する。こ
の場合プレス密度は一定であることを前提とする。
対照陽極を計量し、重量の差から孔の量を推論する。こ
の場合プレス密度は一定であることを前提とする。
本発明により形成されたコンデンサの他の利点は、大気
孔性陽極をより高い電圧で成形できることであり1、こ
の場合成形圧力は対照陽極では約120Vであるが、3
0容量%の空洞を有するものの場合には約135V、ま
た40容量%の空洞を有するものでは約150vに達し
得る。
孔性陽極をより高い電圧で成形できることであり1、こ
の場合成形圧力は対照陽極では約120Vであるが、3
0容量%の空洞を有するものの場合には約135V、ま
た40容量%の空洞を有するものでは約150vに達し
得る。
更に半導体電解質の被覆は、この大きな空洞が硝酸マン
ガン貯蔵物質として作用することからより少なくて済む
ことは有利である。
ガン貯蔵物質として作用することからより少なくて済む
ことは有利である。
プレス密度が同じ場合にはまれにC■生成物が増加する
ことが観察されるが、これは微細孔により付加的に露出
面がタンタル上に生ずることに起因する。
ことが観察されるが、これは微細孔により付加的に露出
面がタンタル上に生ずることに起因する。
第1IIは面体電解コンデンサの断面図、第2図は通常
の形状の陽極を示す図、第3図は長くて薄い又は幅があ
って狭い陽極を示す略示図、第4図は十字状の陽極を示
す略示図、第5図は従来の56μF/15Vコアデアす
のZ/ESR曲線図、第6図は大気孔性陽極を有する本
発明の56μF/15vコンデンサのZ/E S R曲
線図、第7図は十字状陽極を有する従来の56μF/1
5VコンデンサのZ/E S R曲線図、第8図は従来
の20μF/20VコンデンサのZ/ESR曲線図、第
9図は平面陽極を存する従来の20μF/20Vコンデ
ンサのZ/ESR曲線図、第10図は大気孔性陽極を有
する従来の20μF/20VコンデンサのZ/ESR曲
線図及び第11図は高い細孔密度の陽極を有する227
μF/15VコンデンサのZ/ESR曲線図である。 1・・・陽極 2・・・弁作用金属 3・・・酸化層 4・・・半導体電解質(MnOt陰極)5・・・黒鉛層 6・・・導電ラッカ層 7・・・導線 IG 1 FIG 11 f→
の形状の陽極を示す図、第3図は長くて薄い又は幅があ
って狭い陽極を示す略示図、第4図は十字状の陽極を示
す略示図、第5図は従来の56μF/15Vコアデアす
のZ/ESR曲線図、第6図は大気孔性陽極を有する本
発明の56μF/15vコンデンサのZ/E S R曲
線図、第7図は十字状陽極を有する従来の56μF/1
5VコンデンサのZ/E S R曲線図、第8図は従来
の20μF/20VコンデンサのZ/ESR曲線図、第
9図は平面陽極を存する従来の20μF/20Vコンデ
ンサのZ/ESR曲線図、第10図は大気孔性陽極を有
する従来の20μF/20VコンデンサのZ/ESR曲
線図及び第11図は高い細孔密度の陽極を有する227
μF/15VコンデンサのZ/ESR曲線図である。 1・・・陽極 2・・・弁作用金属 3・・・酸化層 4・・・半導体電解質(MnOt陰極)5・・・黒鉛層 6・・・導電ラッカ層 7・・・導線 IG 1 FIG 11 f→
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)誘電体として作用する酸化層で被覆された弁作用金
属から成る陽極として使用される焼結体と、陰極として
使用される半導体電解質と、導電性ラッカによって構成
される陰極接触部とを有する面体電解コンデンサにおい
て、焼結体が平均直径約0.1〜約3mmの空洞を有し
ていることを特徴とする固体電解コンデンサ。 2)空洞がほぼ球形であることを特徴とする請求項1記
載の固体電解コンデンサ。 3)空洞の平均直径が約0.5〜約1mmであることを
特徴とする請求項2記載の固体電解コンデンサ。 4)空洞が長さ約10mm以下のホース形であることを
特徴とする請求項1記載の固体電解コンデンサ。 5)焼結体の総容量に対する空洞の容量比が約10〜約
75容量%であることを特徴とする請求項1ないし4の
1つに記載の固体電解コンデンサ。 6)弁作用金属がタンタルから成り、半導体電解質が二
酸化マンガンから成ることを特徴とする請求項1ないし
5の1つに記載の固体電解コンデンサ。 7)誘電体として作用する酸化層で被覆された弁作用金
属から成る陽極として使用される焼結体と、陰極として
使用される半導体電解質と、導電性ラッカによって構成
される陰極接触部とを有する固体電解コンデンサを製造
する方法において、陽極体を形成するのに使用される弁
作用金属粉末に平均直径約0.1〜約0、3mm(有利
には約0.5〜約1.0mm)の樟脳粒子又は平均直径
約0.1〜約0.3mm及び長さ約10mm以下の樟脳
糸を付加し、この混合物を陽極体にプレス加工し、引続
き樟脳を加熱することにより蒸発させ、これによりプレ
ス加工体中に空洞を残すことを特徴とする固体電解コン
デンサの製法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3711973 | 1987-04-09 | ||
DE3711973.7 | 1987-04-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63262833A true JPS63262833A (ja) | 1988-10-31 |
Family
ID=6325215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63083961A Pending JPS63262833A (ja) | 1987-04-09 | 1988-04-05 | 固体電解コンデンサ及びその製法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0286866B1 (ja) |
JP (1) | JPS63262833A (ja) |
DE (1) | DE3874586D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007073946A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-03-22 | Sekisui Chem Co Ltd | 固体電解コンデンサ用陽極体の製造方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4225920A1 (de) * | 1992-08-05 | 1994-02-10 | Roederstein Kondensatoren | Kondensator, insbesondere Elektrolytkondensator |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3316133A (en) * | 1964-01-31 | 1967-04-25 | Sprague Electric Co | Process for aluminum capacitor electrodes |
US3627520A (en) * | 1970-01-29 | 1971-12-14 | Sprague Electric Co | Method of producing porous sintered tantalum |
-
1988
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- 1988-03-18 DE DE8888104370T patent/DE3874586D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-04-05 JP JP63083961A patent/JPS63262833A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007073946A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-03-22 | Sekisui Chem Co Ltd | 固体電解コンデンサ用陽極体の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0286866A1 (de) | 1988-10-19 |
DE3874586D1 (de) | 1992-10-22 |
EP0286866B1 (de) | 1992-09-16 |
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