JPH03280520A

JPH03280520A - 有機半導体固体電解コンデンサの製造方法

Info

Publication number: JPH03280520A
Application number: JP8250290A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Minatomi; 水富　勝則; Kenji Kaguma; 健二鹿熊
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1991-12-11
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JP3030047B2

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】（イ）産業上の利用分野本発明は有機半導体固体電解コンデンサの製造方法に関
するものである。更に詳説すると、本発明は電解質とし
てＴＣＮＱ錯塩を使用する有機半導体固体電解コンデン
サにおける等個直列抵抗や漏れ電流を抑制できるコンデ
ンサの製造方法に関するものである。

（ロ）従来の技術電解質としてＴＣＮＱ錯塩を使用する有機半導体固体電
解コンデンサに関しては、本願出願人より既に種々提案
している。即ち、特開昭５８−１９１４１４号（ＨＯＩ
　Ｇ９１０２）等に開示されているＮ位をアルキル基で
置換したイソキノリンとのＴＣＮＱ錯塩を用いた固体電
解コンデンサは、特に優れた高周波特性をもっているた
め、スイッチング電源用などに広く採用されている。

次にコンデンサ素子について説明する。第１図は従来お
よび本発明に使用されているコンデンサ素子を示す。ま
ず、高純度（９９，９９％以上）のアルミニウム箔を化
学的処理により粗面化し、実効表面積を増加させるため
のいわゆるエツチング処理を行なう。次に電解液中にて
、電気化学的にアルミニウム箔表面に酸化皮膜（酸化ア
ルミニウムの薄膜）を形成する（化成処理）。次にエツ
チング処理、化成処理を行なったアルミニウム箔を陽極
箔（１）とし、対向陰極箔（２）との間にセパレータ（
３）としてマニラ紙を挟み、第１図に示すように円筒状
に巻き取る。こうしてアルミニウム箔に酸化皮膜を形成
した陽極箔（１）及び陰極箔（２）と両電極箔間に介挿
されたセパレータ（３）とを持回してコンデンサ素子（
６）が形成される。なお（４）（４’）はアルミリード
、（５）（５’）はリード線である。

さらにコンデンサ素子（６）に熱処理を施し、セパレー
タ（３）を構成するマニラ紙を炭化して繊維の細径化に
よる密度の低下を計る。

第２図はこのコンデンサ素子（６）をアルミケース（７
）内に収納した状態の断面図である。即ち、所定量のＴ
ＣＮＱＣＮ上８）をケース（７）内に入れ、加熱した熱
板上にアルミケース（７）を載置し、本実施例では３１
０〜３１５℃にてケース（７）中の粉末状ＴＣＮＱ錯塩
を加熱融解させる。

一方、予め加熱しであるコンデンサ素子（６）をアルミ
ケース（７）内に挿入して、融解したＴＣＮＱＣＮ上混
合液をコンデンサ素子（６）に含浸させ、すぐに冷却固
化させる。その後、ＴＣＮＱＣＮ上は反応し難い樹脂（
９）を封入し、さらにエポキシ樹脂等（１０）で成形す
る。前述の如き従来技術においては化成したエツチドア
ルミニウム箔（１）と陰極箔（２）をセパレータ（３）
を介して巻回したコンデンサ素子（６）を素子形成時に
損傷した陽極箔の化成皮膜修復のため再度アジピン酸ア
ンモニウムの水溶液にて再化成並びに熱処理していた。

そして該コンデンサ素子に融解液化したＴＣＮＱ塩（８
）を含浸し、樹脂（９）又はゴムで封口した後、コンデ
ンサの陽極リード線（５）と陰極リード線（５′）間に
正の定格直流電圧（順方向）を印加する工程を経て目的
とする有機半導体固体電解コンデンサを完成させていた
。

しかし、有機半導体固体電解コンデンサは一般の電解液
を用いたコンデンサに比べ酸化皮膜の修復性が若干弱く
、アジピン酸アンモニウムの再度の化成により形成させ
た皮膜においてもＴＣＮＱ塩含浸時の機械的ストレス、
熱的ストレス或いは化学的なストレスにより化成皮膜に
は弱体部が存在することになる。これらの要因により化
成皮膜の弱体部が破壊し、等価直列抵抗や漏れ電流が増
大し、歩留りが低くなるという問題がある。

このような問題を解決するため、従来は有機半導体を含
浸後又は樹脂封口後酸化皮膜を修復し、漏れ電流値を小
さくする目的で１００℃前後の高温で電圧処理（エージ
ング）を行なっている。また、このような漏れ電流の問
題を解決するため、本願出願人は特願昭６３−２６４５
７１号（出願日、昭和６３年１０月２０日）において、
コンデンサ素子に融解液化した有機半導体を含浸させ、
冷却固化した後に、素子の内部に純水を含浸させ、次に
素子の水分を乾燥させる固体電解コンデンサの製造方法
を提案した。そして、この場合、ＴＣＮＱ塩の含浸した
素子内部に純水を含浸後乾燥させることにより、酸化皮
膜の欠損部に入りこんだ有機半導体は絶縁体化しやすく
なり、電圧処理（エージング）での酸化皮膜の修復性が
著しく向上する。

しかし乍ら、このような従来の製造方法においては、水
をＴＣＮＱ塩含浸済み素子内部に含浸するため、等価直
列抵抗の増大を招くという欠点があった。

（ハ）発明が解決しようとする課題本発明は、ＴＣＮＱ塩を固体電解質に用いた有機半導体
固体電解コンデンサにおいて、前述の如き問題、即ち、
水をコンデンサ素子内部に含浸することに起因する等価
直列抵抗の増大化を抑制するものである。

（ニ）課題を解決するための手段本発明はコンデンサ素子に融解液化したＴＣＮＱ塩を含
浸し、冷却固化した後、素子内部に分子における双極子
モーメントの値が水分子の値未満である溶媒、例えばメ
タノール、エタノール、１−フロパノール、２−プロパ
ノール、ベンゼン、ヘキサン、四塩化炭素、クロロホル
ム、トルエン等を水に代えて含浸させるものである。

（ホ）作　用詳細な作用については現在の所、判らない部分があるが
、凡そ次のようであると推測される。即ち、ＴＣＮＱ塩
に液状分子を作用させると、クーロン力、ファンデルワ
ールス力或いは、交換斥力などのＴＣＮＱ塩と液状分子
間における相互作用により漏れ電流は低減するものと考
えられる。しかし液状分子として水又は水分子以上の双
極子モーメントの値をもつ極性分子を用いた場合、各分
子におけるそれぞれのへテロ原子である酸素などには、
非結合電子対を有するため、ＴＣＮＱ塩のカチオン側に
特にこれらの相互作用が強く生じる。従って、漏れ電流
は低減するものの、同時にＴＣＮＱ塩のカチオン側への
必要以上の配位のため、半導体としての機能が弱められ
、その結果、等個直列抵抗が増大するものと考えられる
。

本発明では双極子モーメントの値が水分子の値未満であ
る分子、即ち水分子に比較し、より無極性に近い液状分
子を用いることによりＴＣＮＱ塩のカチオン側への配位
を従来の水の場合より低減し、等個直列抵抗の増大化を
抑制するものである。

（へ）実施例エツチング処理および化成処理を行なったアルミニウム
箔を陽極箔（１）とし、対向陰極箔（２）との間にセパ
レータ（３）を挟み円筒上に巻き取り、コンデンサ素子
（６）を形成する。次にＴＣＮＱ塩の粉末（８）をケー
スに収納し、２９０〜３００℃の温度でＴＣＮＱ塩を融
解液化し、コンデンサ素子（６）を浸漬してＴＣＮＱ塩
を含浸する。含浸後ケース（７）を冷却し、コンデンサ
素子に含浸したＴＣＮＱ塩を冷却固化し、ケース（７）
内にコンデンサ素子（６）を固定する。

次に該ケース（７）の開口部まで、分子における双極子
モーメントの値が水分子の値未満である溶媒、例えばベ
ンゼン、ヘキサン、四塩化炭素、クロロホルム、トルエ
ン、エタノール、メタノール、１−プロパノール、２−
プロパノールの液体を注入し、注入後８５℃の温度にて
放置する。そしてケース内に残留するこの液体の消失後
、ケース開口部を樹脂（９）又は、ゴムにて封止し、１
２５℃にて１時間コンデンサの定格電圧を印加（エージ
ング）して目的とする固体電解コンデンサを完成させる
。

第１表は本発明の実施例である分子における双極子モー
メントの値が水分子の値より大きい溶媒を使用して製造
した場合と、従来例である水の場合の漏れ電流値並びに
等価直列抵抗値の比較データを示すものである。

尚り、Ｃ，は漏れ電流のデータであり、定格電圧印加１
０秒後の値で試料者１０個の値の平均値を示している。

Ｅ、Ｓ、Ｒ，は１００ＫＨｚにおける等価直列抵抗値で
あり、試料者１０個の値の平均値を示している。

第１表において（ａ）は定格電圧３５Ｖ、容量０．６８
μＦ、ＴＣＮＱ塩としてＮ−ｎ−ブチルイソキノリニウ
ム・ＴＣＮＱ、を用いたコンデンサ、（ｂ）は定格電圧
２５Ｖ、容量１μＦ、ＴＣＮＱ塩としてＮ、Ｎ−ペンタ
メチレン・ルチジニウム、・ＴＣＮＱ、とＮ−フェネチ
ル・ルチジニウム・ＴＣＮＱ、の等量混合物を用いたコ
ンデンサである。（Ａ　）（Ｂ　）（Ｃ）（Ｄ　）（Ｅ
　）（Ｆ　）（Ｇ　）（Ｈ）（１）は本発明の実施例で
あり、分子における双極子モーメントの値が水分子の値
未満である溶媒を使用した場合の製造方法によるもので
ある。（Ｊ）は従来の水を使用した場合の製造方法であ
る。参考までに（Ｋ）（Ｌ）に双極子モーメントの値が
水分子の値より大きい分子の溶媒を使用した場合のデー
タを示し、また（Ｍ）には何も使用しなかった場合のデ
ータを記載する。

第１表より次のことが判かる。即ち、双極子モーメント
の値に関係なく、液状分子をＴＣＮＱ塩に作用させた場
合、漏れ電流は著しく低減している。しかし乍ら等個直
列抵抗については、使用した分子（溶媒）の双極子モー
メントの値によりかなりの差が生じている。即ち水分子
以上の双極子モーメントの値を有した分子（溶媒）の使
用（水の使用を含む）においては急激に等価直列抵抗は
劣化し、−力水分子より小さい双極子モーメントの値を
有する分子（溶媒）の使用においては、等価直列抵抗の
劣化は小さい。特に双極子モーメントの値がゼロ近辺で
ある所謂、無極性分子（溶媒）の使用においては等価直
列抵抗の劣化は殆ど生じていない。これらのことからＴ
ＣＮＱ塩に作用させた分子（溶媒）の双極子モーメント
の値とコンデンサの性能（特に等価直列抵抗の劣化）と
は密接な関係があることが分かる。そして、水分子より
小さい双極子モーメントの分子（溶媒）をＴＣＮＱ塩に
作用させれば、従来（水の使用時）に比べて、等価直列
抵抗の増大化は著しく抑制される。

尚、本発明はコンデンサ素子として陽極箔と陰極箔とを
セパレータ紙を介して巻回した巻取り素子を使用した場
合に限られるものではなく、コンデンサ素子として弁作
用を有する金属粉末を加圧成形し焼結した焼結素子を使
用した場合にも適用できるものであることは言うまでも
ない。

（ト）発明の効果このように本発明によれば、ＴＣＮＱ塩を使用する有機
半導体固体電解コンデンサにおいて、水分子より小さい
双極子モーメントの分子（溶媒）をＴＣＮＱ塩に作用さ
せるので、等価直列抵抗の増大が抑制され、漏れ電流も
著しく低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンデンサ素子の斜視図、第２図は固体電解コ
ンデンサの断面図である。（１）（２）・・・陽、陰極箔、（３）・・・セパレー
タ、（６）・・・コンデンサ素子、（７）・・・アルミ
ケース、（８）・・・ＴＣＮＱ錯塩。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用を有
する金属を化成しエッチングした箔よりなる陽極箔と該
金属の薄箔よりなる陰極箔との間にセパレータ紙を介し
て巻回して形成したコンデンサ素子に、加熱融解可能で
且つ冷却固化後コンデンサ用電解質として使用し得る電
導度を有するＴＣＮＱ塩を加熱して含浸させ、冷却固化
させてなる有機半導体固体電解コンデンサにおいて、分
子における双極子モーメントの値が水分子の値未満であ
る溶媒を前記ＴＣＮＱ塩の含浸済みコンデンサ素子内部
に含浸させた後、乾燥させる工程を含むことを特徴とす
る有機半導体固体電解コンデンサの製造方法。
（２）前記分子における双極子モーメントの値が水分子
の値未満である溶媒は、メタノール、エタノール、１−
プロパノール、２−プロパノール、ベンゼン、ヘキサン
、四塩化炭素、クロロホルム、トルエンである特許請求
の範囲第１項に記載の有機半導体固体電解コンデンサの
製造方法。