JPH03237706A - 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、７，７，８．８−テトラシアノキノジメタン
をアクセプターとする有機電荷移動錯体に金属を混合し
たものを固体電解質とした固体電解コンデンサに関する
ものである。

（従来の技術） 近年ディジタル機器の発展に伴なって高周波領域におい
てインピーダンスが低くく小型大容量のコンデンサの要
求が高まっている。

従来、高周波領域で使用されるコンデンサとしてはフィ
ルムコンデンサ、マイカコンデンサおよびセラミックコ
ンデンサが用いられているが、大容量化すると形状が大
きくなり価格も高くなる。

一方大容量のコンデンサとしての電解コンデンサには電
解液式と二酸化マンガンを用いる固体電解質式がある。

前者は経時的コンデンサ特性が悪く、電解液がイオン電
導性であるために高周波領域で充分低いインピーダンス
を得ることができない。

後者は硝酸マンガンの熱分解工程時にコンデンサを形成
している陽極酸化皮膜が損傷し易く、二酸化マンガンの
電導度が低いために高周波領域でのインピーダンスが高
い。

これ等に対し、最近、導電性が高くかつコンデンサ製造
工程が簡便であり、陽極酸化皮膜を損傷しにくい等の理
由により、７，７，８．８−テトラシアノキノジメタン
（以下ＴＣＮＱと略す）をアクセプターとし各種ドナー
との組合せから成る有機電荷移動錯体を固体電解質とす
る固体電解コンデンサが提案されている。特開昭５８−
１９１４１４および特開昭６２−１１８５５２に公表さ
れているＴＣＮＱ電荷移動錯体を用いたアルミニウム固
体電解コンデンサがその例である。両者はすでに実用化
されており、高温長寿命特性に優れ、高周波領域での低
インピーダンス化を実現し好評を博している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこれ等ＴＣＮＱ錯体を固体電解質とする固
体電解コンデンサを製造する場合、次のような問題を生
じてくる。容量出現率を上げるためにＴＣＮＱ錯体を融
点以上に加熱し溶融状態にしてコンデンサ巻回素子に含
浸させる必要があるが、この加熱温度あるいは溶融して
いる時間によっては錯体の一部が分解をし不導体化する
ことがある。錯体の一部が不導体化したものはコンデン
サ特性が低下し、高周波領域でのインピーダンスも増加
する。特に大容量コンデンサを製造する場合、多量のＴ
ＣＮＱ錯体すべてを溶融させる必要があり、ＴＣＮＱ錯
体は高温中に長時開明されることとなるため、不導体化
する可能性が益々増大し、温度管理等の面において微妙
なコントロールが要求され、製造は非常に困難となる。

本発明の目的は上記問題点を解決するもので、ＴＣＮＱ
錯体の熱伝導性を改良することにより大容量の固体電解
コンデンサであっても特性の優れたコンデンサを高良品
率で安価に提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は上記目的を達成するために鋭意研究した結
果、本発明のコンデンサを完成した。

すなわち本発明は、ＴＣＮＱをアクセプターとし、下記
一般式工 （但しＲは炭素数３〜８のアルキル基を表わす）で表わ
されるインキノリニウム誘導体をドナーとする電荷移動
錯体に、金属を混合した金属混合錯体を固体電解質とす
る固体電解コンデンサである。

本発明で使用するＴＣＮＱ錯体は、炭素数が３〜８のア
ルキル基でイソキノリンのＮ位を四級化したものをドナ
ーとする錯体である。該アルキル基として、特にｎ−ブ
チル基、ｎ−アミル基および１ｓｏ−アミル基の場合、
特性の優れたコンデンサが得られ、またドナーに対する
ＴＣＮＱのモル比が１．８〜２．２の場合に特性の優れ
たコンデンサ特性が得られる。

本発明でＴＣＮＱ錯体に混合する金属は、アルミニウム
、錫、ニッケル、チタン、クロム、鉄、コバルト、亜鉛
、モリブデン、鉛および銀等であり、それぞれ単独ある
いは二種類以上の混合物で使用され、中でも熱伝導性、
導電性ならびに価格等を考慮するとアルミニウム、錫お
よびニッケルが好ましい。更に前記金属の一部を炭素な
どの導電性物質に置き替えることもできる。またＴＣＮ
Ｑ錯体との活性が強い銅のような金属は本発明には不適
当である。

なお本発明の金属のサイズはある程度以上大きくなると
、これ等が混合している溶融状態のＴＣＮＱ錯体を巻回
素子に含浸させる際、力学的な粘性抵抗が大きくなり含
浸が不完全となることがあるので、粒状金属の平均直径
は１００μｍ以下、繊維状金属では平均長さ５００μｍ
以下でかつ平均直径５０μｍ以下が好ましい。これ等金
属をＴＣＮＱＣＮ上混合する量は巻回素子への含浸のし
易さ、および熱伝導性から５〜５０重量％である。

（作　　用） 本発明でＴＣＮＱＣＮ上混合される金属は次のような作
用をする。金属混合錯体を加熱溶融する際、熱伝導性の
悪いＴＣＮＱ錯体単独の系よりも熱伝導性が向上するの
でＴＣＮＱＣＮ上すみやかに溶融状態となる。さらにコ
ンデンサ巻回素子に含浸後に冷却固化させる際、放冷が
すみやかになされるので、ＴＣＮＱＣＮ上高温中に晒さ
れる時間はＴＣＮＱ錯体単独の系よりも短縮される。こ
れによりＴＣＮＱＣＮ上熱分解をし不導体化することが
なくなり、加えてＴＣＮＱＣＮ上りも導電性が高い金属
を混合することにより、ＴＣＮＱ錯体単独の系よりもコ
ンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）が低下し、高周波領
域のインピーダンスも低下する。

（実　施　例） 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本
発明は実施例により何ら限定されるものではない。

実施例ｌ Ｎ−ｎ−アミルイソキノリニウム（ＴＣＮＱ）２（日本
カーリット（株）製）に平均直径５０μｍの粒状アルミ
ニウムを２０重量％の割合で加え、乳鉢で混合した。こ
の混合物２５０ｍｇを直径１０ｍｍφで高さ１０ｍｍの
片側が開口した円筒状アルミケースに秤り取り、３００
℃に調温された直径１２ｍｍφで深さ８ｍｍの穴のあい
た金属製加熱ブロック中に入れ、ケース内の錯体すべて
が溶融するまでの溶融時間を測定したら１０サンプルの
平均が３０．５秒であった。

次に誘電体皮膜を有する陽極アルミ箔と陰極アルミ箔を
マニラ紙をセパレーターとして巻回したコンデンサ素子
を用意し、予め３００℃に加熱しておき、これを上記Ｔ
ＣＮＱＣＮ上溶融した直後に挿入し金属混合錯体をコン
デンサ素子に含浸させた。しかる後加熱ブロックからア
ルミニウムケースごとコンデンサ素子を引き上げ、ケー
ス部を水冷させＴＣＮＱＣＮ上固化させた。続いてケー
ス開口部をエポキシ樹脂で封止後、１２５℃で定格電圧
の１０Ｖを１時間印加して固体電解コンデンサを得た。

得られたコンデンサ１０個のコンデンサ特性の平均値と
上記溶融時間を表１に記載した。なお表中、ＥＳＲは１
００ｋＨｚ、室温における等価直列抵抗の測定値であり
、容量および損失は１２０Ｈｚ１室温での測定値である
。

実施例２〜７ 実施例１で使用した平均直径５０μｍの粒状アルミニウ
ムの代わりに、表１に示す形状、サイズおよび混合量の
金属を使用した以外は実施例１と同様にしてコンデンサ
を作製した。金属混合錯体の溶融時間および得られたコ
ンデンサの特性等を表１に示す。

比較例１ 実施例１において粒状アル主ニウムを混合しない以外は
実施例１と同様にしてコンデンサを作製した。得られた
コンデンサの特性等を表１に示す。

表１において良品率とは、各２０サンプルのコンデンサ
特性のそれぞれの値の標準偏差をσとしたときに、各サ
ンプルの測定値が平均値±３σを越えたサンプル数を除
外して残ったサンプル数の全サンプル数に対する割合（
％）を示している。

表１から明らかなように本発明によるとＴＣＮＱ錯体単
独の系である比較例１よりも溶融時間が２０％前後短縮
され、コンデンサ特性、特に損失およびＥＳＲに優れた
コンデンサが得られ、良品率も高くなることが判明した
。

実施例８〜１４ 実施例１〜７で使用したＮ−ｎ−アミルイソキノリニウ
ム（ＴＣＮＱ）２を、Ｎ′−ｎ−ブチルイソキノリニウ
ム（ＴＣＮＱ）２（日本カーリット（株）製）に替えた
以外は実施例１〜７とそれぞれ同様にしてコンデンサを
作製した。得られたコンデンサの特性等を表２に記載し
た。なお表中、ＥＳＲは１００ｋＨｚ１室温における等
価直列抵抗の測定値であり、容量および損失は１２０Ｈ
ｚ１室温での測定値である。

比較例２ 実施例８において粒状アルミニウムを混合しない以外は
実施例８と同様にしてコンデンサを得た。

得られたコンデンサの特性等を表２に記載した。

実施例１５〜２１ 実施例１〜７で用いたＮ−ｎ−アミルイソキノリニウム
（ＴＣＮＱ）２を、Ｎ−ｆｓｏ−アミルインキノリニウ
ム（ＴＣＮＱ）２に替えた以外は実施例１〜７とそれぞ
れ同様にしてコンデンサを得た。得られたコンデンサの
特性等を表３に記載した。表中、ＥＳＲは１００ｋＨｚ
、室温における等価直列抵抗の測定値であり、容量およ
び損失は１２０Ｈｚ、室温での測定値である。

比較例３ 実施例１５において粒状アルミニウムを混合しない以外
は実施例１５と同様にしてコンデンサを作製した。得ら
れたコンデンサの特性等を表３に記載した。

表２〜３からも明らかなように本発明によると、ＴＣＮ
Ｑ錯体単独の系である比較例よりもいずれも溶融時間が
短縮され、損失及びＥＳＲが小さくコンデンサ特性の優
秀なコンデンサが得られ、しかも良品率高く作成される
ことが明瞭である。

（発明の効果） 本発明のＮ位を炭素数３〜８のアルキル基で置換したイ
ソキノリニウム誘導体をドナーとしＴＣＮＱをアクセプ
ターとした電荷移動錯体に金属を混合したものを固体電
解質としたコンデンサは、コンデンサ特性に優れ、特に
大容量、低インピーダンスを可能にした。またＴＣＮＱ
錯体単独の系よりも固体電解質の原価率が低下する。か
くして安価でかつコンデンサ特性の優れた大容量コンデ
ンサの製造が可能となった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　７，７，８，８−テトラシアノキノジメタンをアク
   セプターとし、下記一般式 I ▲数式、化学式、表等があります▼・・ I （但し、Ｒは炭素数３〜８のアルキル基をあらわす）で
   表わされるイソキノリニウム誘導体をドナーとする電荷
   移動錯体に、金属を混合した金属混合錯体を固体電解質
   とすることを特徴とする固体電解コンデンサ。 ２　イソキノリニウム誘導体のアルキル基がｎ−ブチル
   基、ｎ−アミル基あるいはｉＳＯ−アミル基であること
   を特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。 ３　電荷移動錯体に混合する金属が、アルミニウム、錫
   あるいはエッケル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。 ４　電荷移動錯体に混合する金属が、平均直径１００μ
   ｍ以下の粒状であるか、あるいは平均長さ５００μｍ以
   下でかつ平均直径５０μｍ以下の繊維状であることを特
   徴とする請求項１または３記載の固体電解コンデンサ。 ５　電荷移動錯体に混合する金属の割合が５〜５０重量
   ％であることを特徴とする請求項１、３または４のいず
   れか記載の固体電解コンデンサ。