JPH0477451B2 - - Google Patents

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JPH0477451B2
JPH0477451B2 JP20222888A JP20222888A JPH0477451B2 JP H0477451 B2 JPH0477451 B2 JP H0477451B2 JP 20222888 A JP20222888 A JP 20222888A JP 20222888 A JP20222888 A JP 20222888A JP H0477451 B2 JPH0477451 B2 JP H0477451B2
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Japan
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tcnq salt
tcnq
capacitor
salt
solid electrolyte
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JP20222888A
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Japanese (ja)
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JPH01138709A (en
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Shinichi Niwa
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/022Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025Solid electrolytes
    • H01G9/028Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(イ) 産業上の利用分野 本発明は固体電解コンデンサに関する。 (ロ) 従来の技術 固体電解コンデンサは陽極酸化皮膜を有するア
ルミニウムなどの皮膜形成性金属に固体電解質を
付着した構造を有している。従来より量産化され
ているこの種コンデンサにおいて、それを構成す
る固体電解質はほとんど二酸化マンガンである
が、近年、二酸化マンガンの弱点、即ち二酸化マ
ンガン形成のための熱分解時に皮膜形成性金属の
陽極酸化皮膜が損傷を受けること、又二酸化マン
ガンによる陽極酸化皮膜の修復性が乏しいことな
どを改善する固体電解質として有機半導体、主に
TCNQ塩を用いることが提案された。こゝに、
TCNQとは7,7,8,8テトラシアノキノジ
メタンを意味する。 しかし乍ら、TCNQ塩は通常粉末状の結晶で
あり、その結晶自体高い電導度や上記皮膜の良好
な修復性を示すものの、粉末状結晶であるがため
に加工性に難がある。即ち、皮膜形成性金属に
TCNQ塩の結晶をどの様にして付着するかとい
う問題がある。特に固体電解コンデンサに用いる
皮膜形成性金属は多孔質の場合が多いが、斯る多
孔質金属へのTCNQ塩の一様な含浸的付着は困
難を極める。更に重要なことは、TCNQ塩自体
がその付着作業時に常に変質などによる劣化の危
険性にはらんでいることである。 従来、提案されたTCNQ塩の付着方法は次の
3つに分類できる。 (1) DMF(ジメチルホルムアミド)などの溶媒に
TCNQ塩を溶かした溶液を上記金属に塗布し、
その後乾燥させて溶媒を飛散除去する方法。 (2) TCNQ塩をボールミル等により微細化した
結晶をアルコール等に分散せしめ、それを上記
金属に塗布し乾燥する方法。 (3) TCNQ塩を上記金属に真空蒸着する方法。 上記(1)の方法では、TCNQ塩に対する溶解度
の高いDMFを溶媒に用い、斯る溶媒を例えば100
℃に加熱したとしても、その溶解度は10%が限度
である。このことは箔状の上記金属に必要なだけ
の厚みの固体電解質を付着したり、あるいは多孔
質の上記金属に固体電解質を十分含浸的に付着す
るには何度も塗布、乾燥を繰り返す必要のあるこ
とを意味している。例えば定格1μF用の多孔質金
属の場合、5〜10回の塗布、乾燥で達せられる含
浸率は、二酸化マンガンを固体電解質に用いた場
合の含浸率を100%として、高々30%である。こ
の様な低い含浸率では、金属が多孔質であるにも
拘らずコンデンサの容量値を大きくできない。更
に溶媒を塗布した金属は上記乾燥の度に高温中に
放置されるが、このとき多かれ少なかれTCNQ
塩の変質が起こり、固体電解質の電導度劣化を招
く。加えて、この様にして上記金属に付着形成さ
れる固体電解質はTCNQ塩の微細結晶からなる
ため、実際には塗布溶液中にポリビニルピロリド
ンなどの凝固用樹脂が添加されて上記微細結晶の
付着強度の強化が図られるが、斯る凝固用樹脂は
電気的絶縁物であるため、上記電導度劣化と相挨
つて固体電解質の電導度を更に低いもの(800Ω
cm程度(25℃))になす。 上記(2)の方法では、TCNQ塩の微細化にも限
界があり、上記金属への付着強度が特に弱いの
で、コンデンサの寿命試験において、TCNQ塩
からなる固体電解質が上記金属よりはがれたりし
て、特性の劣化、例えば、tanδの増加や容量減少
が見られる。上記付着強度の強化は、上に述べた
様に凝固用樹脂の採用によりある程度改善される
が、同様に固体電解質の電導度の低下を招く。
又、TCNQ塩からなる微細結晶の分散溶液を用
いるので、特に多孔質金属への含浸率が悪く、超
音波拡散含浸法を用いたとしてもその含浸率は
高々上記(1)の方法と同程度である。 上記(3)の方法では、真空蒸着作業の煩雑さはも
とより、特に多孔質金属への付着には全く不向き
である。 (ハ) 発明が解決しようとする課題 本発明は、全く新規な固体電解コンデンサ、よ
り具体的には、陽極酸化皮膜を有する皮膜形成性
金属にTCNQ塩からなる固体電解質を付着する
際に、TCNQ塩のみからなる液体を作り出し、
斯る液体に上記金属を接触させ、その後上記液体
を冷却固化してなる固体電解コンデンサを提供
し、上記問題点を解決するものである。 TCNQ塩のみからなる液体を得る最も実際的
な方法は、当初の形態である粉末状TCNQ塩を
加熱融解により液化することである。しかし乍
ら、単なるTCNQ塩の加熱融解は、TCNQ塩を
熱分解してほとんど電気的絶縁物と化し、コンデ
ンサ用固体電解質の機能を全く無くしてしまう。 本発明は、ある種のTCNQ塩、具体的には、
N−(イソプロピル)−キノリニウムやN−(n−
プロピル)−キノリニウム、N−(n−プロピル)
−イソキノリニウム、N−(イソプロピル)−イソ
キノリニウムのTCNQ塩は加熱融解しても、熱
分解するまでに短時間ではあるが、付着作業にと
つては十分な時間的余裕を呈し、従つて斯る時間
内に冷却固化すれば、高い電導度を保持する
TCNQ塩からなる固体電解質を得られるという
全く新しい知見に基いている。そして、このよう
に本発明の固体電解コンデンサの電解質として使
用するTCNQ塩は冷却固化後コンデンサ用電解
質として使用し得る高い電導度を有することは言
うまでもない。 (ニ) 課題を解決するための手段 本発明の固体電解コンデンサは次のようにして
作られる。即ち、 (A) 容器にTCNQ塩を収納し、該容器を加熱す
ることにより該TCNQ塩を融解液化し、 (B) 該TCNQ塩を融点以上280℃以下の温度に保
持してTCNQ塩浴を設け、 (C) 該TCNQ塩浴に、皮膜形成性金属に陽極酸
化皮膜を形成してなるコンデンサ素子を浸漬し
て該コンデンサ素子に前記TCNQ塩を含浸さ
せ、 (D) 前記容器を冷却することにより、該コンデン
サ素子に含浸した該TCNQ塩を冷却固化させ、 該TCNQ塩を液化後冷却固化するまでの工程
を4分以内(熱分解するまでの時間内)に行なう
ことにより製造される。 更に本発明は、上記TCNQ塩のうち、N−(n
−プロピル)−イソキノニウム 又は、N−(イソプロピル)−イソキノニウム のTCNQ塩を選択している。 (ホ) 作用 即ち、N−(n−プロピル)−イソキノリニウム
やN−(イソプロピル)−イソキノリニウムの
TCNQ塩の融点は210〜220℃であるが、これを
融点以上かつ約280℃以下で液化保持し、熱分解
する前、即ち液化完了後約4分以内に冷却開始す
れば再度結晶化し、20〜30Ωcm(25℃)の高い電
導度を示す固体電解質を形成する。 約280℃以上の温度で、又はそれ以下の温度で
約1分以上、長くても4分以上の間、上記
TCNQ塩を液体状態に保持すれば、TCNQ塩は
激しく発煙し、ほゞ電気的絶縁物となる。 本発明の固体電解コンデンサに使用される固体
電解質は上記従来法(1)や(2)の場合の如きTCNQ
塩の微細結晶の集りではなく、ほゞ非晶質状態に
近い。又本発明のコンデンサに使用される固体電
解質は、TCNQ塩本来の性質、例えば皮膜形成
性金属表面の酸化皮膜に対する優れた修復性を維
持している。 本発明の固体電解コンデンサでは、TCNQ塩
を100%溶解した溶液により皮膜形成性金属への
TCNQ塩の付着をなすのと同じことであるから、
上記従来方法(1)とは全く異なり、ほとんど1回の
付着作業で、上記金属が箔状のみならず多孔質の
場合でも、必要な量の固体電解質を形成すること
ができ、量産性の向上はもとより、乾燥の度に
TCNQ塩が劣化するといつた従来の欠点が克服
される。更に、本発明の固体電解コンデンサにお
いては、固体電解質は非晶質状態に近いから、上
記金属への付着力が十分大きく、従つて、従来の
如き凝固用樹脂を用いる必要がなく、固体電解質
の不所望な電導度の低下を避けることができる。 更に本発明の固体電解コンデンサの如く、N−
(n−プロピル)−イソキノリニウム又はN−(イ
ソプロピル)−イソキノリニウムのTCNQ塩を用
いた電解コンデンサは、他のTCNQ塩、即ちN
−(イソプロピル)−キノリニウム又はN−(n−
プロピル)−キノリニウムの、TCNQ塩を用いた
場合に較べて、静電容量値(即ち含浸率)をより
大きくなし、又高温(+85℃)での静電容量変化
率をより小さくするという改善効果を示す。 (ヘ) 実施例 以下本発明一実施例について説明する。 まずN−(n−プロピル)−イソキノリニウムの
TCNQ塩が準備される。斯るTCNQ塩の作成自
体は、J.Am.Chem.Soc.,Vol.84,P.3374〜3387
(1962)の記載に基いて行えるが、簡単に述べれ
ば、n−プロピルヨードとイソキノリンとを反応
させて得られる。 N−(n−プロピル)−イソキノリニウムヨード とTCNQとをアセトニトリル中でほゞ等モル比、
例えば1:1.3のモル比で反応させることにより
粉末結晶状のN−(n−プロピル)−イソキノリニ
ウムのTCNQ塩が作られる。以後この塩を単に
TCNQ塩と称す。 一方、通常のアルミ焼結型固体電解コンデンサ
の製造方法に従つて、第1図に示す如く、アルミ
ニウム粉末の焼結体を陽極酸化処理し、酸化皮膜
を有する皮膜形成性金属としての多孔質コンデン
サ素子1が作成される。 上記準備の後、実行される工程は、コンデンサ
素子1にTCNQ塩からなる固体電解質を含浸付
着することである。即ち、準備されている粉末状
のTCNQ塩を第2図に示す如くアルミニウム容
器2に収納し、容器2を加熱することにより融解
液化したTCNQ塩浴3が設けられる。この浴の
温度は250℃〜260℃に保持される。 尚、含浸される固体電解質の量は、コンデンサ
素子に応じて決定される。従つて、アルミニウム
容器2の容積が含浸する量に相当する粉末状の
TCNQ塩の総体積より小さい場合には、TCNQ
塩を適度に加圧してアルミニウム容器2内に収納
するようにする。 続く工程では、第3図に示す如く、予め250℃
〜260℃に加熱保持されているコンデンサ素子1
をTCNQ塩浴3に浸漬し、直ちに容器2全体を
室温にて自然冷却する。これにより、多孔質のコ
ンデンサ素子1に含浸したTCNQ塩が冷却固化
し、目的の固体電解質となる。上記TCNQ塩の
液化から冷却固化までの所要時間は約5秒であ
る。尚冷却開始から融点以下になるまでの所要時
間は数秒(例えば4秒)以内である。 残りの工程では、固体電解質を含浸したコンデ
ンサ素子1から容器2を剥がし、その後通常行な
われている様に、第4図に示す如く、含浸済みの
コンデンサ素子1′表面にグラフアイト層4、銀
塗料層5が順次被着され、最後に斯る素子1が陰
極リード線6と共にアルミニウム容器7内に収納
され、半田8及びエポキシ樹脂9にて固定され
る。 上記素子1として、従来の二酸化マンガンを固
体電解質とするコンデンサでは1μFの容量を示す
ものを用いたところ、完成されたコンデンサの容
量は約1μFであつた。これは二酸化マンガンの場
合の含浸率を100%としてそれと同程度の含浸率
を意味する。 第1表及び第2表に本実施例コンデンサの温度
特性及び高温負荷特性を示す。又、同表にて比較
のための参考例として、上記実施例の固体電解質
のみをN−(n−プロピル)−キノリニウムの
TCNQ塩に変更して得られたコンデンサの特性
をも示す。尚、N−(n−プロピル)−キノリニウ
ムのTCNQ塩の作成は同様にして行なわれるが、
液化保持温度は260℃〜270℃であり、液化から冷
却までの時間は10秒程度である。
(a) Industrial Application Field The present invention relates to a solid electrolytic capacitor. (b) Prior Art A solid electrolytic capacitor has a structure in which a solid electrolyte is attached to a film-forming metal such as aluminum having an anodized film. In this type of capacitor, which has traditionally been mass-produced, the solid electrolyte that makes up the capacitor is mostly manganese dioxide, but in recent years, the weak points of manganese dioxide, namely, the anodization of the film-forming metal during thermal decomposition to form manganese dioxide, have been discovered. Organic semiconductors, mainly used as solid electrolytes to improve the damage to the film and the poor repairability of the anodic oxide film with manganese dioxide.
It was proposed to use TCNQ salt. Here,
TCNQ means 7,7,8,8 tetracyanoquinodimethane. However, TCNQ salt is usually a powdered crystal, and although the crystal itself exhibits high electrical conductivity and good repairability of the above-mentioned film, it is difficult to process because it is a powdered crystal. That is, film-forming metals
The problem is how to attach TCNQ salt crystals. In particular, film-forming metals used in solid electrolytic capacitors are often porous, but it is extremely difficult to uniformly impregnate TCNQ salt onto such porous metals. What is more important is that TCNQ salt itself is always at risk of deterioration due to alteration during the deposition process. Conventionally proposed methods for attaching TCNQ salt can be classified into the following three types. (1) In solvents such as DMF (dimethylformamide)
Apply a solution of TCNQ salt to the above metal,
The method is then dried to remove the solvent by scattering. (2) A method in which fine crystals of TCNQ salt are made using a ball mill or the like and dispersed in alcohol, etc., and then applied to the above metal and dried. (3) A method of vacuum evaporating TCNQ salt onto the above metal. In method (1) above, DMF, which has high solubility for TCNQ salt, is used as a solvent, and such a solvent is
Even when heated to ℃, its solubility is limited to 10%. This means that it is necessary to apply and dry the solid electrolyte many times in order to adhere the necessary thickness of solid electrolyte to the foil-shaped metal, or to adhere the solid electrolyte to the porous metal in a sufficient impregnation manner. It means something. For example, in the case of a porous metal with a rating of 1 μF, the impregnation rate achieved by applying 5 to 10 times and drying is at most 30%, assuming the impregnation rate when manganese dioxide is used as the solid electrolyte as 100%. At such a low impregnation rate, the capacitance value of the capacitor cannot be increased even though the metal is porous. Furthermore, the metal coated with a solvent is left in a high temperature during each drying process, and at this time more or less TCNQ
Deterioration of the salt occurs, leading to deterioration of the conductivity of the solid electrolyte. In addition, since the solid electrolyte that is formed on the metal in this way consists of fine crystals of TCNQ salt, a coagulating resin such as polyvinylpyrrolidone is actually added to the coating solution to increase the adhesion strength of the fine crystals. However, since the coagulating resin is an electrical insulator, the electrical conductivity of the solid electrolyte is lowered (800 Ω) due to the deterioration of the electrical conductivity described above.
cm (25℃)). In method (2) above, there is a limit to the miniaturization of the TCNQ salt, and the adhesion strength to the above metal is particularly weak, so the solid electrolyte made of TCNQ salt may peel off from the above metal during the capacitor life test. , deterioration of characteristics, such as an increase in tanδ and a decrease in capacity, is observed. Although the reinforcement of the adhesion strength can be improved to some extent by employing the coagulating resin as described above, it also causes a decrease in the electrical conductivity of the solid electrolyte.
Furthermore, since a dispersion solution of microcrystals made of TCNQ salt is used, the impregnation rate is particularly poor for porous metals, and even if an ultrasonic diffusion impregnation method is used, the impregnation rate is at most the same as method (1) above. It is. In the method (3) above, not only is the vacuum evaporation work complicated, but it is also completely unsuitable for adhesion to porous metals. (c) Problems to be Solved by the Invention The present invention provides a completely new solid electrolytic capacitor, more specifically, when a solid electrolyte made of TCNQ salt is attached to a film-forming metal having an anodized film, TCNQ Creates a liquid consisting only of salt,
The object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor in which the metal is brought into contact with such a liquid, and then the liquid is cooled and solidified, thereby solving the above problems. The most practical way to obtain a liquid consisting only of TCNQ salt is to liquefy the powdered TCNQ salt in its original form by heating and melting it. However, simply heating and melting the TCNQ salt thermally decomposes the TCNQ salt and turns it into almost an electrical insulator, completely eliminating the function of a solid electrolyte for a capacitor. The present invention provides certain TCNQ salts, specifically:
N-(isopropyl)-quinolinium and N-(n-
propyl)-quinolinium, N-(n-propyl)
-Isoquinolinium, N-(isopropyl)-Although it takes a short time for the TCNQ salt of isoquinolinium to thermally decompose even when it is heated and melted, it provides sufficient time for the adhesion process; Maintains high conductivity when cooled and solidified
This is based on the completely new knowledge that a solid electrolyte made of TCNQ salt can be obtained. It goes without saying that the TCNQ salt used as the electrolyte in the solid electrolytic capacitor of the present invention has a high conductivity that can be used as an electrolyte for a capacitor after being cooled and solidified. (d) Means for Solving the Problems The solid electrolytic capacitor of the present invention is manufactured as follows. That is, (A) store TCNQ salt in a container, melt and liquefy the TCNQ salt by heating the container, and (B) maintain the TCNQ salt at a temperature above the melting point and below 280°C to create a TCNQ salt bath. (C) immersing a capacitor element formed by forming an anodized film on a film-forming metal in the TCNQ salt bath to impregnate the capacitor element with the TCNQ salt; and (D) cooling the container. It is manufactured by cooling and solidifying the TCNQ salt impregnated into the capacitor element, and performing the steps of liquefying and cooling and solidifying the TCNQ salt within 4 minutes (within the time required for thermal decomposition). Furthermore, the present invention provides N-(n
-propyl)-isoquinonium or N-(isopropyl)-isoquinonium has selected TCNQ salt. (e) Effects of N-(n-propyl)-isoquinolinium and N-(isopropyl)-isoquinolinium.
The melting point of TCNQ salt is 210 to 220°C, but if it is liquefied and maintained at a temperature above the melting point and below about 280°C, and cooling is started before thermal decomposition, that is, within about 4 minutes after the completion of liquefaction, it will crystallize again. Forms a solid electrolyte with high conductivity of ~30Ωcm (25°C). At a temperature of about 280℃ or higher, or at a temperature lower than that for about 1 minute or more, and at most 4 minutes or more,
If TCNQ salt is kept in a liquid state, it will smoke heavily and become a near-electrical insulator. The solid electrolyte used in the solid electrolytic capacitor of the present invention is TCNQ as in the case of the above conventional methods (1) and (2).
It is not a collection of fine salt crystals, but is almost in an amorphous state. The solid electrolyte used in the capacitor of the present invention also maintains the inherent properties of the TCNQ salt, such as its excellent ability to repair oxide films on film-forming metal surfaces. In the solid electrolytic capacitor of the present invention, a solution containing 100% TCNQ salt is used to coat film-forming metals.
This is the same thing that causes TCNQ salt to adhere.
Completely different from the conventional method (1) above, it is possible to form the required amount of solid electrolyte in almost one deposition operation, not only when the metal is in the form of foil but also when it is porous, improving mass productivity. Not only when drying, but also when drying.
Previous drawbacks such as degradation of TCNQ salts are overcome. Furthermore, in the solid electrolytic capacitor of the present invention, since the solid electrolyte is close to an amorphous state, the adhesion force to the metal is sufficiently large, so there is no need to use a conventional coagulating resin, and the solid electrolyte Undesirable reduction in conductivity can be avoided. Furthermore, like the solid electrolytic capacitor of the present invention, N-
Electrolytic capacitors using TCNQ salts of (n-propyl)-isoquinolinium or N-(isopropyl)-isoquinolinium can be manufactured using other TCNQ salts, namely N
-(isopropyl)-quinolinium or N-(n-
The improvement effect of quinolinium (propyl)-quinolinium is to make the capacitance value (i.e. impregnation rate) larger and to make the rate of capacitance change smaller at high temperature (+85°C) compared to when TCNQ salt is used. shows. (f) Example An example of the present invention will be described below. First, N-(n-propyl)-isoquinolinium
TCNQ salt is prepared. The preparation of such TCNQ salt itself is described in J.Am.Chem.Soc., Vol.84, P.3374-3387.
(1962), but simply stated, it is obtained by reacting n-propyliodine and isoquinoline. N-(n-propyl)-isoquinolinium iodine and TCNQ in approximately equimolar ratio in acetonitrile,
For example, the TCNQ salt of N-(n-propyl)-isoquinolinium in powdered crystal form is prepared by reacting at a molar ratio of 1:1.3. From now on, simply add this salt.
It is called TCNQ salt. On the other hand, as shown in Fig. 1, a porous capacitor as a film-forming metal having an oxide film is produced by anodizing a sintered body of aluminum powder according to the usual manufacturing method of an aluminum sintered solid electrolytic capacitor. Element 1 is created. After the above preparation, the step to be carried out is to impregnate the capacitor element 1 with a solid electrolyte consisting of TCNQ salt. That is, prepared powder TCNQ salt is stored in an aluminum container 2 as shown in FIG. 2, and a TCNQ salt bath 3 is provided in which the container 2 is heated to melt and liquefy. The temperature of this bath is maintained at 250°C to 260°C. Note that the amount of solid electrolyte to be impregnated is determined depending on the capacitor element. Therefore, the volume of the aluminum container 2 is equivalent to the amount of powder to be impregnated.
If less than the total volume of TCNQ salt, TCNQ
Salt is appropriately pressurized and stored in an aluminum container 2. In the following process, as shown in Figure 3, the temperature is set at 250℃ in advance.
Capacitor element 1 heated and maintained at ~260℃
is immersed in the TCNQ salt bath 3, and the entire container 2 is immediately cooled naturally at room temperature. As a result, the TCNQ salt impregnated into the porous capacitor element 1 is cooled and solidified to become the desired solid electrolyte. The time required from liquefaction to cooling solidification of the TCNQ salt is approximately 5 seconds. The time required from the start of cooling until the temperature drops below the melting point is within several seconds (for example, 4 seconds). In the remaining steps, the container 2 is peeled off from the capacitor element 1 impregnated with the solid electrolyte, and then a graphite layer 4 and a silver layer are deposited on the surface of the impregnated capacitor element 1', as shown in FIG. Paint layers 5 are sequentially applied, and finally the element 1 is housed together with the cathode lead wire 6 in an aluminum container 7 and fixed with solder 8 and epoxy resin 9. As the element 1, a conventional capacitor having a capacitance of 1 μF using manganese dioxide as a solid electrolyte was used, and the capacitance of the completed capacitor was approximately 1 μF. This means an impregnation rate comparable to that of manganese dioxide, which is 100%. Tables 1 and 2 show the temperature characteristics and high temperature load characteristics of the capacitor of this example. In addition, in the same table, as a reference example for comparison, only the solid electrolyte of the above example was replaced with N-(n-propyl)-quinolinium.
The characteristics of the capacitor obtained by changing to TCNQ salt are also shown. Note that the TCNQ salt of N-(n-propyl)-quinolinium is prepared in the same manner.
The liquefaction holding temperature is 260°C to 270°C, and the time from liquefaction to cooling is about 10 seconds.

【表】【table】

【表】 上記表より参考例の場合、その容量値は約
0.8μF(20℃)であるから二酸化マンガンでの含浸
率を100%として、80%の含浸率となり、本実施
例の含浸率(100%)の優れていることが判る。
又温度特性においても高温側で本実施例の優位性
が明らかである。 本発明は上記実施例の如き粉末焼結型の素子1
を用いる代りに、アルミニウムのエツチング箔を
陰極とし、同じくその化成箔を陽極とし、これら
をセパレータ紙をはさんで巻取つた巻取り素子を
用いた場合でも有効に適用される。即ち上記実施
例と同じ操作でTCNQ塩からなる固体電解質を
巻取り素子に含浸し、樹脂封口することにより粉
末焼結型とほゞ同様の温度特性、高温負荷特性を
有する電解コンデンサを作成することができる。 尚、この場合、化成箔のカツト部、陽極リード
等の未化成部は予め含浸前に化成しておく必要が
あるが、容器2をそのまゝコンデンサ外皮ケース
とすることができ、又グラフアイト層や銀塗料層
は不要となる。 上記巻取り素子(従来の乾式電解コンデンサ
50V、2.2μFに使用されるのと同等物)にTCNQ
塩を含浸し、完成したコンデンサの特性は
1.45μF,tanδ1.8%,LC/30″0.04μA(25V印加)
である。 上記実施例では、素子1の金属はアルミニウム
であつたが、他の皮膜形成性金属、例えばタンタ
ルやニオブでも良い。 更に、固体電解質として、N−(イソプロピル)
−イソキノリニウムのTCNQ塩を用いた場合に
ついて、以下に説明する。 まずN−(イソプロピル)−イソキノリニウムの
TCNQ塩を前述したように、J.Am.Chem.Soc.,
Vol.84,P.3374〜3387(1962)の記載に基いて作
成する。簡単に述べれば、イソプロピルヨードと
イソキノリンとを反応させて得られるN−(イソ
プロピル)−イソキノリニウムヨードとTCNQと
をアセトニトリル中でほゞ等モル比、例えば1:
1.3のモル比で反応させることにより粉末結晶状
のN−(イソプロピル)−イソキノリニウムの
TCNQ塩が作られる。 このTCNQ塩を、前述と同様の工程で粉末焼
結型のコンデンサ素子に含浸し、冷却固化して固
体電解質を得た後に、前述の工程により容量
2.2μFの固体電解コンデンサが完成する。 このコンデンサの温度特性及び高温負荷特性は
次の第3表及び第4表に示す如く良好であつた。
[Table] From the table above, in the case of the reference example, the capacitance value is approximately
Since it is 0.8 μF (20° C.), the impregnation rate is 80%, assuming that the impregnation rate with manganese dioxide is 100%, and it can be seen that the impregnation rate (100%) of this example is excellent.
Also, in terms of temperature characteristics, the superiority of this example is clear on the high temperature side. The present invention provides a powder sintered element 1 as shown in the above embodiment.
Instead of using etched aluminum foil as a cathode, the same chemically formed foil as an anode, and a winding element in which these are wound with separator paper sandwiched therebetween can be effectively applied. That is, by impregnating a wound element with a solid electrolyte made of TCNQ salt and sealing it with resin in the same manner as in the above embodiment, an electrolytic capacitor having almost the same temperature characteristics and high-temperature load characteristics as the powder sintered type can be created. I can do it. In this case, it is necessary to chemically convert the cut portion of the chemically formed foil, the anode lead, etc. before impregnation, but the container 2 can be used as it is as a capacitor outer case, and graphite layer or silver paint layer is no longer necessary. The above winding element (conventional dry electrolytic capacitor)
TCNQ (equivalent to that used for 50V, 2.2μF)
The characteristics of the completed capacitor impregnated with salt are
1.45μF, tanδ1.8%, LC/30″ 0.04μA (25V applied)
It is. In the above embodiment, the metal of element 1 was aluminum, but other film-forming metals such as tantalum or niobium may be used. Furthermore, as a solid electrolyte, N-(isopropyl)
- The case of using TCNQ salt of isoquinolinium will be explained below. First, N-(isopropyl)-isoquinolinium
As mentioned above, TCNQ salt was prepared by J.Am.Chem.Soc.
Created based on the description in Vol. 84, P. 3374-3387 (1962). Briefly, N-(isopropyl)-isoquinolinium iodine obtained by reacting isopropyliodine with isoquinoline and TCNQ are mixed in acetonitrile in an approximately equimolar ratio, e.g. 1:
By reacting at a molar ratio of 1.3, powdered crystalline N-(isopropyl)-isoquinolinium was prepared.
TCNQ salt is made. This TCNQ salt is impregnated into a powder sintered capacitor element in the same process as above, and after cooling and solidifying to obtain a solid electrolyte, the capacitance is
A 2.2μF solid electrolytic capacitor is completed. The temperature characteristics and high temperature load characteristics of this capacitor were good as shown in Tables 3 and 4 below.

【表】【table】

【表】 (ト) 発明の効果 以上の説明より明らかな如く、本発明の固体電
解コンデンサは、有機半導体からなる固体電解質
を用いた固体電解コンデンサであり、固体電解質
の皮膜形成性金属への付着が簡単な作業で行な
え、かつ斯る作業時に固体電解質の劣化も少な
く、更にコンデンサとしての特性も容量値が大き
く、温度特性にも優れた十分実用的なものが得ら
れる。更にまた、本発明の固体電解コンデンサに
おいては、TCNQ塩を収納した容器を加熱して
該TCNQ塩を融解液化し、この融解液をコンデ
ンサ素子に含浸させ、TCNQ塩をコンデンサ素
子に含浸させる際に用いたその容器(即ち加熱に
用いたのと同一容器)を冷却してTCNQ塩を固
化させているので、次のような大きな効果が得ら
れる。即ち、 (a) 例えばTCNQ塩液の含浸したコンデンサ素
子のみをTCNQ塩浴から空気中に引き上げて
冷却固化する場合には、コンデンサ素子に含浸
したTCNQ塩液が下方に垂れた状態で固化す
るので、コンデンサ素子の下方外周および底部
にTCNQ塩の垂れ状の突出部ができ、この素
子をケースに収納するにはその分だけ本発明に
較べ大きな外装用ケースを必要とし、部品の小
型化の点で不都合となる。また、小型化のため
TCNQ塩の垂下状の突出部を削除するには余
分の工程を要するという欠点があるが、本発明
の場合にはそのような余分な工程を要しない。 (b) コンデンサ素子のサイズ寸法が決まれば、必
要とするTCNQ塩の量が予め判かるので、そ
の量を容器内に入れておけば、TCNQ塩を無
駄なく使用することができる。別の説明をする
と、TCNQ塩の融解温度と熱分解する温度の
範囲は狭く、また、熱分解するまでの時間は極
めて短かいので、大きなTCNQ塩浴にTCNQ
塩を融解した場合、コンデンサ素子のみを
TCNQ塩浴に浸漬して空気中に引き上げて冷
却固化する際、容器に残したTCNQ塩は変質
してしまつて最早や電解質としては使用できな
くなり、値段の高いTCNQ塩を無駄に浪費し
てしまうが、本発明ではそのようなことはな
い。 (c) 本発明の構成の場合は容器を冷却固化後、そ
のまゝコンデンサの外装ケースとして使用する
こともできる。 (d) TCNQ塩液の含浸したコンデンサ素子のみ
をTCNQ塩浴から空気中に引き上げて冷却す
る場合に比較すると、本発明のように容器を直
接冷却した方が容器内のTCNQ塩と冷媒の接
触が避けやすいので、ガス以外の冷媒の使用も
可能となるので、冷却効率がよい。 (e) TCNQ塩液の含浸したコンデンサ素子のみ
をTCNQ塩浴から空気中に引き上げて冷却固
化する場合には、コンデンサ素子に折角含浸し
たTCNQ塩液が下方に垂れ、厳密に比較する
と、含浸効果が悪くなるが、本発明においては
融解したTCNQ塩の中にコンデンサ素子を浸
漬したまゝの状態でTCNQ塩を冷却固化する
ので、TCNQ塩がコンデンサ素子の完全に含
浸した状態で固化し、含浸が完全である。 (f) TCNQ塩の含浸したコンデンサ素子のみを
TCNQ塩浴から空気中に引き上げて冷却固化
する場合には、空気中の塵埃や水蒸気等の不純
物がコンデンサ素子に付着する虞れがあるが、
本発明の如く容器に入れた状態で冷却固化する
場合にはそのような虞れはない。
[Table] (G) Effects of the Invention As is clear from the above description, the solid electrolytic capacitor of the present invention is a solid electrolytic capacitor using a solid electrolyte made of an organic semiconductor, and the solid electrolyte has no adhesion to the film-forming metal. can be carried out with simple operations, the solid electrolyte undergoes little deterioration during such operations, and furthermore, a sufficiently practical capacitor having a large capacitance value and excellent temperature characteristics can be obtained. Furthermore, in the solid electrolytic capacitor of the present invention, the container containing the TCNQ salt is heated to melt and liquefy the TCNQ salt, and the capacitor element is impregnated with this molten liquid. Since the container used (i.e., the same container used for heating) is cooled to solidify the TCNQ salt, the following major effects can be obtained. (a) For example, when only a capacitor element impregnated with TCNQ salt solution is lifted out of the TCNQ salt bath into the air and cooled and solidified, the TCNQ salt solution impregnated into the capacitor element will solidify while dripping downward. , a drip-like protrusion of TCNQ salt is formed on the lower outer periphery and bottom of the capacitor element, and in order to house this element in the case, a larger exterior case is required compared to the present invention, which reduces the size of the components. This is inconvenient. Also, for miniaturization
Although there is a drawback that an extra step is required to remove the drooping protrusion of the TCNQ salt, such an extra step is not required in the case of the present invention. (b) Once the size of the capacitor element is determined, the amount of TCNQ salt required can be determined in advance, and by storing that amount in a container, the TCNQ salt can be used without wasting it. Another explanation is that the melting temperature and thermal decomposition temperature range of TCNQ salt is narrow, and the time to thermal decomposition is extremely short, so TCNQ salt is placed in a large TCNQ salt bath.
If the salt is melted, only the capacitor element
When immersed in a TCNQ salt bath and taken up into the air to cool and solidify, the TCNQ salt left in the container changes in quality and can no longer be used as an electrolyte, resulting in a waste of expensive TCNQ salt. However, this is not the case with the present invention. (c) In the case of the configuration of the present invention, after the container is cooled and solidified, it can also be used as it is as an exterior case for a condenser. (d) Compared to the case where only the capacitor element impregnated with the TCNQ salt solution is lifted from the TCNQ salt bath into the air and cooled, it is better to directly cool the container as in the present invention so that the TCNQ salt in the container and the refrigerant come into contact with each other. Since it is easy to avoid this, it is possible to use refrigerants other than gas, resulting in good cooling efficiency. (e) When only the capacitor element impregnated with the TCNQ salt solution is lifted from the TCNQ salt bath into the air and cooled and solidified, the TCNQ salt solution that has been impregnated into the capacitor element drips downward, and a strict comparison shows that the effect of impregnation is However, in the present invention, the TCNQ salt is cooled and solidified while the capacitor element is immersed in the molten TCNQ salt, so the TCNQ salt solidifies while the capacitor element is completely impregnated, and the impregnation is reduced. is complete. (f) Only capacitor elements impregnated with TCNQ salt.
When the TCNQ salt is lifted into the air and cooled and solidified, there is a risk that impurities such as dust and water vapor in the air may adhere to the capacitor element.
There is no such risk when the material is cooled and solidified in a container as in the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第4図は本発明一実施例を説明する工
程別図であり、第1図はコンデンサ素子の側面
図、第2図はTCNQ塩浴を示す断面図、第3図
はTCNQ塩浴にコンデンサ素子を浸漬している
状態を示す断面図、第4図は完成したコンデンサ
素子の断面図である。 1……コンデンサ素子、3……TCNQ塩浴。
Figures 1 to 4 are step-by-step diagrams illustrating one embodiment of the present invention. Figure 1 is a side view of a capacitor element, Figure 2 is a sectional view showing a TCNQ salt bath, and Figure 3 is a TCNQ salt bath. A cross-sectional view showing a capacitor element immersed in a bath, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a completed capacitor element. 1... Capacitor element, 3... TCNQ salt bath.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 陰極箔と陽極箔の間にセパレータ紙を挟んで
巻回したコンデンサ素子と、融解可能で冷却固化
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塩を前記コンデンサ素子に融解含
浸して冷却固化せしめた固体電解質とを備える固
体電解コンデンサ。 2 陰極箔と陽極箔の間にセパレータ紙を挟んで
巻回したコンデンサ素子と、TCNQ塩を収納し
且つ加熱融解させるための容器と、融解可能で冷
却固化後コンデンンサ用電解質として使用し得る
電導度を有するTCNQ塩を前記コンデンサ素子
に融解含浸して冷却固化せしめた固体電解質とを
備え、前記容器をコンデンサ素子の外装容器とし
て使用してなる固体電解コンデンサ。
[Scope of Claims] 1. A capacitor element wound with a separator paper sandwiched between a cathode foil and an anode foil, and a TCNQ salt that is meltable and has a conductivity that can be used as an electrolyte for a capacitor after being cooled and solidified. A solid electrolytic capacitor comprising: a solid electrolyte which is melted and impregnated with a solid electrolyte, and then cooled and solidified. 2. A capacitor element wound with separator paper sandwiched between cathode foil and anode foil, a container for storing TCNQ salt and heating and melting it, and a conductivity that is meltable and can be used as an electrolyte for a capacitor after cooling and solidifying. and a solid electrolyte obtained by melting and impregnating the capacitor element with a TCNQ salt having the following properties and cooling and solidifying the solid electrolyte, the container being used as an outer container for the capacitor element.
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