JPH0255932B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、電解コンデンサ用陰極、詳言すれば
タンタルの湿式電解コンデンサ用の金属複合陰極
の製法に関する。 従来の技術 タンタルの湿式電解コンデンサ用陰極は、逆極
性電圧に耐えることができるべきである。先行技
術の銀陰極を使用する場合、かかる逆極性は銀の
溶解を惹起し、銀イオンが電解液の溶液に入る。
長い運転条件下では、銀が針状晶の形で溶液から
析出する傾向があり、該針状晶は陰極と陽極との
間の空間を橋絡してコンデンサを短絡しうる。 この銀の移動問題を解決するために、金、銀・
金の合金または金・白金の合金層がさほど高価で
ない基材、たとえば銅に適用され、先行技術にお
いて陰極として使用された。また、高価なオール
タンタルの容器も先行技術において使用された
が、タンタル上に直ちに形成する空気による酸化
物膜がタンタル陰極と電解液との間の良好な電気
的接触を阻止する。タンタルと白金黒のような材
料との間の付着上の問題も存在する。これらの理
由で、先行技術においては良好な電気的接触を提
供する炭化タンタル層が、タンタル容器上に使用
された。 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、先行技術の伴なう欠点を有せ
ず、逆極性電圧に耐え、すぐれた低温特性を有す
るコンデンサを形成するタンタルの湿式電解コン
デンサ用陰極を得ることである。 問題点を解決するための手段 この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲
第１項に記載された特徴によつて達成される。 本発明による複合金属陰極容器はタンタル内側
層、銅中間層およびニツケル外側層を有し、陰極
のタンタル内側層上に形成する炭化タンタルの層
は、細分されたカーボンの層によつて覆われてい
る。 本発明による電解コンデンサ用陰極容器は、銅
層に結合せるタンタル層を有し、銅層がまたニツ
ケル層に結合している金属複合材料から形成され
ている。タンタル層は陰極容器の内側を形成し、
ニツケルは外側を形成する。タンタル内側層の少
なくとも一部は、陰極上に空気による酸化物層の
形成を阻止するため炭化タンタルの層で覆われて
おり、炭化物は陰極表面積を増加するため細分さ
れたカーボンの層で覆われている。 経済上の理由およびその導電率のための双方か
ら、中間層には銅が選択される。銅は見ぐるしい
酸化生成物を形成するので、美観上の理由で外側
層としてはニツケルが使用される。 陰極容器またはカンは有利に、公知技術により
金属複合材料を絞り加工することによつて形成さ
れる。次いで炭化タンタルの層が、タンタル表面
の少なくとも一部に細分されたカーボンの分散液
を適用することにより、たとえば容器を分散液で
満たし、それを空にして容器上にカーボンの膜を
残留させ、次いで非反応性雰囲気中でせいぜい
1080℃に加熱してカーボンとタンタルとを熱によ
つて反応させることによつて形成される。 反応の温度は1080℃または複合陰極容器の銅層
が溶融する温度を越えてはならずかつ反応生起の
ため900℃より上であるべきである。ほぼ1040℃
の温度は、容器の完全な状態を損なうことのない
経済的温度で反応が十分迅速に生起するので有利
である。つくられる炭化タンタル層は比較的滑ら
かであり、細分されたカーボンの層は、容器を再
びカーボン分散液で満たし、流動させ、容器を乾
燥することによつて炭化タンタル上へ適用され
る。カーボンは炭化タンタルに良く付着し、摩擦
落ちしない。 細分されたカーボンの分散液は、アチソンコロ
イドカンパニー（Acheson Colloid Company）
から商品名“アカダグ（Aguadag）”および“エ
レクトロダグ”（Electrodag）”で利用しうるよ
うな、カーボンブラツクの水性分散液またはアル
コール性分散性であつてもよい。 次に添付図面につき、本発明の実施態様を詳述
する。 第１図は、本発明の陰極１０を用いる完全なコ
ンデンサを示す。多孔性のタンタル陽極２０は、
容器１０の底にある振動スペーサ３０中に取付け
られている。ガスケツト３１は陽極２０をスペー
サ３０に押しつける。陽極柱（riser）２１は、
ガスケツト３１およびエラストマーのシール３２
を通つて延びている。陽極リード線２２は、有利
に溶接によつて陽極柱２１に結合されている。陰
極リード線２３は、再び有利に溶接によつて容器
１０の外側に結合されている。 炭化タンタル層１４およびカーボン層１５（双
方共第２図に拡大部分４０に示した）は、容器１
０の内側を少なくともガスケツト３１の部分にま
で延びている。電解液は、スペーサ３０とガスケ
ツト３１との間の空間を満たして陽極２０を含浸
しかつ陰極容器１０との電気的接触を生じる。電
解液は有利に常用の硫酸系のものである。 第２図に示したように、本発明の陰極１０は、
銅１２の層に結合しているニツケルの層１１を有
し、該銅層が陰極容器１０の内側を形成するタン
タルの層１３に結合している金属複合材料からつ
くられている。タンタル内側層１３上には、有利
に細分されたカーボンとタンタル表面とを熱によ
り反応させることによつて炭化タンタルの層１４
がつくられている。炭化タンタル層１４を細分さ
れたカーボンの最終層１５が覆う。 炭化タンタル層１４は、容器１０の少なくとも
２／３に細分されたカーボンの分散液を満たし、空
にし、水切りし、カーボン層を空気乾燥すること
によつてつくられる。次いで容器１０を非反応性
雰囲気中で加熱してタンタル層１３とカーボン層
とを熱により反応させ、これによりタンタルに強
固に結合した炭化タンタル層１４をつくる。非反
応性雰囲気はヘリウム、アルゴンまたは他の非反
応性ガスであつてもよく、加熱は真空中で実施し
てもよい。用語「非反応性」は、タンタルと反応
して炭化物層の形成を妨げる、窒素のようなガス
の使用を排除するために使用されている。 容器１０は冷却し、目で欠陥を検査する。次い
で、細分されたカーボンの層１５を上記のように
適用し、最終的にオーブン乾燥して分散液に使用
された溶媒を除去する。この溶媒は水または有機
溶媒、有利にアルコールであつてもよい。 本発明の複合陰極１０は、良好な電気的性質を
有し、銀の欠点なしにコンデンサ電解液との良好
な電気的接触を生じかつ通常容器の内面上へめつ
きされる他の銀代替物、たとえば白金を被せた層
よりもはるかに低廉である。めつきは、電解液が
基材金属に接触するのを許す微細なピンホールを
残すことがあり、基材金属が銀または銅である場
合には電解液によつて侵される。 本発明においては基材金属は熱硫酸によつて侵
される銅であるので、銅がその大部分を形成する
被着複合材料が使用される。たとえば、厚さ15ミ
ル（0.38mm）の絞り陰極容器においては、タンタ
ルおよびニツケル層はそれぞれ厚さ2.5ミル
（0.05mm）であり、残り約10ミル（0.25mm）が銅
である。このような複合材料は経済的であるとと
もに絞り加工可能である。複合材料は、公知の金
属被着技術によつて製造され、容器は複合材料か
ら公知の金属絞り技術によつて形成される。 ニルケル層１１は容器１０の外側を形成し、上
述したように、銅のくもりは見ぐるしい生成物を
形成するので美装の目的のために使用される。タ
ンタル１３は容器１０の内側を形成し、硫酸およ
び湿式タンタル陽極コンデンサに使用される他の
電解液に対して抵抗性である。 しかし、タンタルは空気による酸化物層を形成
し、これがタンタル層のキヤパシタンスを減少す
る。その形成を阻止するために、内側のきれいな
容器を細分されたカーボンの分散液で塗布し、空
気乾燥し、次いで非反応性雰囲気中で1080℃にま
で焼成し、カーボンを熱によつて炭化タンタル１
４に変える。銅層を損なうことなしに所望の反応
を得るためには約1040℃で30分間焼成するのが有
利である。 冷却後、カーボンの第２層１５を容器１０の内
側に適用し、85℃で約30分間オーブン乾燥する。
この層１５は陰極の表面積を増加して所望の陰極
キヤパシタンスを生じる。 下記の実施例において、本発明の陰極を用いて
つくつたコンデンサを、代替しようと意図する先
行技術の銀陰極を用いてつくつたコンデンサと比
較する。 実施例 ２セツトの15Vコンデンサを製造した。試験セ
ツトは、内側の炭化タンタルおよびカーボン層を
有する金属複合陰極を使用した。対照セツトは、
白金被覆層を有する先行技術の銀陰極を使用し
た。μFのキヤパシタンス（Cap）およびミリオ
ームの等価直列抵抗（ESR）は25℃、−55℃およ
び85℃で測定し、オームのインピーダンス（Ｚ）
は−55℃で測定した。表1aは平均的結果ならび
にキヤパシタンスの変化（％△Ｃ）を表わす。

【表】 また、実験グループ（本発明）には0.8Vの逆
電圧を加えた。上述したように、銀陰極は逆電圧
条件下では推奨できない。初期(I)および最終(F)キ
ヤパシタンスおよびESRは、２分、５分および
10分の逆電圧におけるマイクロアンペアでの直流
漏れ電流として測定した。

【表】 これらのデータから認められるように、本発明
の陰極を用いてつくつたコンデンサは、すぐれた
低温特性を有し、容器は逆極性に耐える。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施態様を示すもので、第
１図は本発明による陰極を利用するコンデンサの
断面図であり、第２図は陰極の若干の層および陽
極ペレツトの一部を示す第１図の一部分の拡大図
である。 １０……容器、１１……ニツケル層、１２……
銅層、１３……タンタル層、１４……炭化タンタ
ル層、１５……細分されたカーボン層、２０……
陽極、２１……陽極柱、２２……陽極リード線、
２３……陰極リード線、３０……スペーサ、３１
……ガスケツト、３２……エラストマーのシー
ル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３つの層を有し、該層の１つは容器の内側を
   形成するタンタルであり、１つの層はニツケルで
   あつて容器の外側を形成し、第３の層は銅であ
   り、ニツケル層とタンタル層の中間にあつてそれ
   に結合されている金属複合材料から容器を絞り加
   工し、容器を細分されたカーボンの分散液で塗布
   し、熱により容器内側と塗膜とを非反応性雰囲気
   中でせいぜい1080℃の温度で反応させて炭化タン
   タル層をつくり、炭化物層を細分されたカーボン
   の分散液で塗布することを特徴とする、タンタル
   の電解コンデンサ用陰極の製法。 ２ 分散液が水性またはアルコール性分散液であ
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 非反応性雰囲気が真空である、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ４ 非反応性雰囲気がヘリウムまたはアルゴンで
   ある、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 温度が約1040℃である、特許請求の範囲第１
   項記載の方法。