JPH0666237B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
固体電解コンデンサInfo
- Publication number
- JPH0666237B2 JPH0666237B2 JP60295225A JP29522585A JPH0666237B2 JP H0666237 B2 JPH0666237 B2 JP H0666237B2 JP 60295225 A JP60295225 A JP 60295225A JP 29522585 A JP29522585 A JP 29522585A JP H0666237 B2 JPH0666237 B2 JP H0666237B2
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- Japan
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- electrode
- electrolytic capacitor
- tcnq
- oxide film
- capacitor
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- Glass Compositions (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は改良された有機半導体を固体電解質として用い
る固体電解コンデンサに関するものである。
る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、電気機器回路のディジタル化にともなって、そこ
に使用されるコンデンサも高周波領域でのインピーダン
スが低く、小型大容量のものへの要求が高まっている。
従来、高周波領域用のコンデンサとしては、プラスチッ
クフィルムコンデンサ、マイカコンデンサ、積層セラミ
ックコンデンサが用いられているが、フィルムコンデン
サおよびマイカコンデンサでは形状が大きくなってしま
うために大容量化がむずかしく、また積層セラミックコ
ンデンサでは、小型大容量になればなるほど、温度特性
が悪くなり、価格が非常に高くなるという欠点がある。
一方、大容量タイプのコンデンサとして知られるもの
に、アルミニウム乾式電解コンデンサあるいはアルミニ
ウムまたはタンタル固体電解コンデンサなどがある。こ
れらのコンデンサは誘電体となる陽極酸化皮膜を非常に
薄くできるために大容量が実現できるのであるが、その
反面、酸化皮膜の損傷がおきやすいために、酸化皮膜と
陰極の間に損傷を修復するための電解質を設ける必要が
ある。アルミニウム乾式電解コンデンサでは、エッチン
グをほどこした陽、陰極アルミニウム箔を紙のセパレー
タを介して巻き取り、液状の電解質をセパレータに含浸
して用いている。このため、電解質の液漏れ、蒸発等の
理由により経時的に静電容量の減少や損失（tanδ）の
増大が起ると同時に、電解質のイオン伝導性により高周
波特性および低温特性が著しく劣る等の欠点を有してい
る。又、アルミニウム、タンタル固体電解コンデンサで
は、上記アルミニウム乾式電解コンデンサの欠点を改良
するために固体電解質として二酸化マンガンが用いられ
ている。この固体電解質は硝酸マンガン水溶液に陽極素
子を浸漬し、350℃前後の温度で熱分解して得られてい
る。このコンデンサの場合、電解質が固体のため、高温
における電解質の流出、低温域での凝固から生ずる性能
の低下などの欠点がなく、液状電解質を用いたコンデン
サに比して良好な周波数特性および温度特性を示すが、
硝酸マンガンの熱分解による酸化皮膜の損傷及び二酸化
マンガンの比抵抗が高いことなどの理由から、高周波領
域のインピーダンスあるいは損失は積層セラミックコン
デンサあるいはプラスチックフィルムコンデンサと比較
して１けた以上高い値となっている。
に使用されるコンデンサも高周波領域でのインピーダン
スが低く、小型大容量のものへの要求が高まっている。
従来、高周波領域用のコンデンサとしては、プラスチッ
クフィルムコンデンサ、マイカコンデンサ、積層セラミ
ックコンデンサが用いられているが、フィルムコンデン
サおよびマイカコンデンサでは形状が大きくなってしま
うために大容量化がむずかしく、また積層セラミックコ
ンデンサでは、小型大容量になればなるほど、温度特性
が悪くなり、価格が非常に高くなるという欠点がある。
一方、大容量タイプのコンデンサとして知られるもの
に、アルミニウム乾式電解コンデンサあるいはアルミニ
ウムまたはタンタル固体電解コンデンサなどがある。こ
れらのコンデンサは誘電体となる陽極酸化皮膜を非常に
薄くできるために大容量が実現できるのであるが、その
反面、酸化皮膜の損傷がおきやすいために、酸化皮膜と
陰極の間に損傷を修復するための電解質を設ける必要が
ある。アルミニウム乾式電解コンデンサでは、エッチン
グをほどこした陽、陰極アルミニウム箔を紙のセパレー
タを介して巻き取り、液状の電解質をセパレータに含浸
して用いている。このため、電解質の液漏れ、蒸発等の
理由により経時的に静電容量の減少や損失（tanδ）の
増大が起ると同時に、電解質のイオン伝導性により高周
波特性および低温特性が著しく劣る等の欠点を有してい
る。又、アルミニウム、タンタル固体電解コンデンサで
は、上記アルミニウム乾式電解コンデンサの欠点を改良
するために固体電解質として二酸化マンガンが用いられ
ている。この固体電解質は硝酸マンガン水溶液に陽極素
子を浸漬し、350℃前後の温度で熱分解して得られてい
る。このコンデンサの場合、電解質が固体のため、高温
における電解質の流出、低温域での凝固から生ずる性能
の低下などの欠点がなく、液状電解質を用いたコンデン
サに比して良好な周波数特性および温度特性を示すが、
硝酸マンガンの熱分解による酸化皮膜の損傷及び二酸化
マンガンの比抵抗が高いことなどの理由から、高周波領
域のインピーダンスあるいは損失は積層セラミックコン
デンサあるいはプラスチックフィルムコンデンサと比較
して１けた以上高い値となっている。
前記の問題点を解決するために固体電解質として導電性
が高く、陽化酸化性のすぐれた有機半導体（７，７，
８，８−テトラシアノキノジメタン錯体：以下ＴＣＮＱ
錯体と記す）を用いることが提案されている。この有機
半導体は有機溶媒に溶解したり、加熱による融解などの
手段を用いて酸化皮膜に含浸塗布することが可能であ
り、MnO2を含浸する際に生ずる熱分解による酸化皮膜の
損傷を防ぐことができる。ＴＣＮＱ錯体は導電性が高
く、陽極酸化性のすぐれたもので、高周波特性が良好で
大容量のコンデンサが可能となる。たとえば、丹羽信一
氏により、Ｎ-n-プロリルあるいはＮ-isoプロピルイソ
キノリンとＴＣＮＱからなる有機半導体を固体電解質と
して用いる発明が出願されている（特開昭58-17609号公
報）。前記発明によると捲回型アルミニウム電解コンデ
ンサへのＴＣＮＱ塩の含浸がＴＣＮＱ塩を加熱溶融する
ことにより行われ、これによりＴＣＮＱ塩と酸化皮膜と
の強固な結合が達成され、ＴＣＮＱ塩の高電導性の寄与
にも助けられて、周波数特性および温度特性が著しく改
良されたアルミニウムコンデンサが製造されるとしてい
る。このようなＴＣＮＱ塩にもとづく有機半導体を固体
電解質として用いることを、すでに同一出願人になる発
明（特公昭56-10777号公報）に示されているように、Ｔ
ＣＮＱ塩が二酸化マンガンに比して高い電導性と高い陽
極酸化能力（修復作用）を有するため二酸化マンガンを
用いた固体電解コンデンサに比して周波数特性と温度特
性共に優れた性能を可能にする。発明によるとＮ位をア
ルキル基で置換したイソキノリウムをカチオンとしてＴ
ＣＮＱ塩を酸化皮膜に加熱溶融することにより含浸する
ことになっている。
が高く、陽化酸化性のすぐれた有機半導体（７，７，
８，８−テトラシアノキノジメタン錯体：以下ＴＣＮＱ
錯体と記す）を用いることが提案されている。この有機
半導体は有機溶媒に溶解したり、加熱による融解などの
手段を用いて酸化皮膜に含浸塗布することが可能であ
り、MnO2を含浸する際に生ずる熱分解による酸化皮膜の
損傷を防ぐことができる。ＴＣＮＱ錯体は導電性が高
く、陽極酸化性のすぐれたもので、高周波特性が良好で
大容量のコンデンサが可能となる。たとえば、丹羽信一
氏により、Ｎ-n-プロリルあるいはＮ-isoプロピルイソ
キノリンとＴＣＮＱからなる有機半導体を固体電解質と
して用いる発明が出願されている（特開昭58-17609号公
報）。前記発明によると捲回型アルミニウム電解コンデ
ンサへのＴＣＮＱ塩の含浸がＴＣＮＱ塩を加熱溶融する
ことにより行われ、これによりＴＣＮＱ塩と酸化皮膜と
の強固な結合が達成され、ＴＣＮＱ塩の高電導性の寄与
にも助けられて、周波数特性および温度特性が著しく改
良されたアルミニウムコンデンサが製造されるとしてい
る。このようなＴＣＮＱ塩にもとづく有機半導体を固体
電解質として用いることを、すでに同一出願人になる発
明（特公昭56-10777号公報）に示されているように、Ｔ
ＣＮＱ塩が二酸化マンガンに比して高い電導性と高い陽
極酸化能力（修復作用）を有するため二酸化マンガンを
用いた固体電解コンデンサに比して周波数特性と温度特
性共に優れた性能を可能にする。発明によるとＮ位をア
ルキル基で置換したイソキノリウムをカチオンとしてＴ
ＣＮＱ塩を酸化皮膜に加熱溶融することにより含浸する
ことになっている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながらＮ位をアルキル基で置換したイソキノリウ
ムを用いたＴＣＮＱ塩は、アルキル基の違いにより、熱
溶融性と熱安定性が異なる。また、酸化皮膜への含浸
性、電導性が異なるので、アルキル基として使用できる
ものは限られる。アルキルがエチル基より短いものは熱
溶融しない。前記発明者が実施例でのべているのは、プ
ロピル、イソプロピル、ブチル基である。これらも、熱
溶融状態で、ある時間以上放置すると酸化分解をおこ
す。また、ＴＣＮＱ塩は、結晶性の高い物質であるた
め、溶融含浸後急冷処理をして非晶質状態としなければ
ならない。
ムを用いたＴＣＮＱ塩は、アルキル基の違いにより、熱
溶融性と熱安定性が異なる。また、酸化皮膜への含浸
性、電導性が異なるので、アルキル基として使用できる
ものは限られる。アルキルがエチル基より短いものは熱
溶融しない。前記発明者が実施例でのべているのは、プ
ロピル、イソプロピル、ブチル基である。これらも、熱
溶融状態で、ある時間以上放置すると酸化分解をおこ
す。また、ＴＣＮＱ塩は、結晶性の高い物質であるた
め、溶融含浸後急冷処理をして非晶質状態としなければ
ならない。
コンデンサ特性はＴＣＮＱ塩が酸化分解したり、結晶性
の高いものとなるととくに電導性が低下して、損失が大
きくなる。容量特性もアルキル基の長さにより異なる
が、容量達成率としては、ブチル基で８０％程度である
等の問題点がある。
の高いものとなるととくに電導性が低下して、損失が大
きくなる。容量特性もアルキル基の長さにより異なる
が、容量達成率としては、ブチル基で８０％程度である
等の問題点がある。
本発明はかかる問題点を解消するもので、電解質の熱溶
融性と酸化皮膜への含浸性を改良して容量特性ならびに
寿命の信頼性の改善をはかることを目的とするものであ
る。
融性と酸化皮膜への含浸性を改良して容量特性ならびに
寿命の信頼性の改善をはかることを目的とするものであ
る。
問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、表
面に酸化皮膜が形成された第１の電極と、前記第１の電
極に対向して設けられた第２の電極と、前記第１の電極
及び前記第２の電極の間に設けられた固体電解質層とを
有し、前記固体電解質層が、Ｎ位をアルキル基で置換し
たイソキノリウムをカチオンとし、７，７，８，８−テ
トラシアノキノジメタンをアニオンとするイオンラジカ
ルコンプレックス塩を含む固体電解コンデンサであっ
て、前記アルキル基がイゾブチル基である固体電解コン
デンサを提供するものである。
面に酸化皮膜が形成された第１の電極と、前記第１の電
極に対向して設けられた第２の電極と、前記第１の電極
及び前記第２の電極の間に設けられた固体電解質層とを
有し、前記固体電解質層が、Ｎ位をアルキル基で置換し
たイソキノリウムをカチオンとし、７，７，８，８−テ
トラシアノキノジメタンをアニオンとするイオンラジカ
ルコンプレックス塩を含む固体電解コンデンサであっ
て、前記アルキル基がイゾブチル基である固体電解コン
デンサを提供するものである。
作用 本発明は熱溶融する固体電解質であるＴＣＮＱ塩のカチ
オンとしてイソキノリウムのＮ位をイソブチル基に置換
したものを用いることにより、熱溶融性，熱安定性が改
良され、かつ酸化皮膜への含浸性と付着性が改良され
て、コンデンサの容量と損失（tanδ）の特性ならびに
信頼性の向上をはかれるようにしたものである。
オンとしてイソキノリウムのＮ位をイソブチル基に置換
したものを用いることにより、熱溶融性，熱安定性が改
良され、かつ酸化皮膜への含浸性と付着性が改良され
て、コンデンサの容量と損失（tanδ）の特性ならびに
信頼性の向上をはかれるようにしたものである。
本発明による固体電解コンデンサの基本構成は、陽極酸
化（化成）により表面に陽極酸化皮膜を有する弁金属
（たとえば、アルミニウム，タンタル，チタンおよびこ
れらの合金）を第１の電極とし、第２の電極（対極）と
この第１の電極との間にＴＣＮＱ塩からなる固体電解質
を有するものである。
化（化成）により表面に陽極酸化皮膜を有する弁金属
（たとえば、アルミニウム，タンタル，チタンおよびこ
れらの合金）を第１の電極とし、第２の電極（対極）と
この第１の電極との間にＴＣＮＱ塩からなる固体電解質
を有するものである。
本発明の特徴はイソキノリウムのＮ位をイソブチル基に
置換したものとＴＣＮＱとのコンプレックス塩を固体電
解質として用いることが特徴である。
置換したものとＴＣＮＱとのコンプレックス塩を固体電
解質として用いることが特徴である。
実用化されている固体電解コンデンサに用いられている
のは、Ｎ−ｎ−ブチルイソキノリウム（ＴＣＮＱ）２で
あり、本発明はＮ−ｎ−ブチルイソキノリウム（ＴＣＮ
Ｑ）２と比較して次のような特徴を有する。
のは、Ｎ−ｎ−ブチルイソキノリウム（ＴＣＮＱ）２で
あり、本発明はＮ−ｎ−ブチルイソキノリウム（ＴＣＮ
Ｑ）２と比較して次のような特徴を有する。
Ｎ−ｎ−ブチルイソキノリウム（ＴＣＮＱ）２の融点は
ＤＴＡ測定によると２１５〜２２０℃にあり、融点より
高い温度になると、同図の環境にもよるが、すぐに酸化
分解されやすい。
ＤＴＡ測定によると２１５〜２２０℃にあり、融点より
高い温度になると、同図の環境にもよるが、すぐに酸化
分解されやすい。
２５０℃の一定になっているアルミのブロック槽の中で
この塩を大気中で溶融させた場合、完全に融解するまで
の時間が３０sec程度で、安定な熱溶融状態は４５〜６
０sec間たもたれる。
この塩を大気中で溶融させた場合、完全に融解するまで
の時間が３０sec程度で、安定な熱溶融状態は４５〜６
０sec間たもたれる。
本発明のＮ−イソブチルイソキノリウム（ＴＣＮＱ）２
の融点はＤＴＡ測定より、２１７℃であり、前記のＮ−
ｎ−ブチルイソキノリウム（ＴＣＮＱ）２の場合と同じ
条件で熱溶融した場合、完全に融解するまでの時間が２
０sec程度であり、安定な溶融した液体状態としては７
０〜１００sec間たもたれる。
の融点はＤＴＡ測定より、２１７℃であり、前記のＮ−
ｎ−ブチルイソキノリウム（ＴＣＮＱ）２の場合と同じ
条件で熱溶融した場合、完全に融解するまでの時間が２
０sec程度であり、安定な溶融した液体状態としては７
０〜１００sec間たもたれる。
本発明はＮ−アルキル基をｎ−ブチル基からイソブチル
基にかえることにより、表面状態を多くの微孔にエッチ
ングされた酸化皮膜への含浸性および酸化皮膜との接着
性が改良される。また、イソブチル基の場合の方が非晶
性が高いために熱溶融含浸後、冷媒を用いてあえて急冷
処理を行わなくても、急冷をしたものと同等のコンデン
サ特性が得られる。
基にかえることにより、表面状態を多くの微孔にエッチ
ングされた酸化皮膜への含浸性および酸化皮膜との接着
性が改良される。また、イソブチル基の場合の方が非晶
性が高いために熱溶融含浸後、冷媒を用いてあえて急冷
処理を行わなくても、急冷をしたものと同等のコンデン
サ特性が得られる。
実施例 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
電解質であるＮ−イソブチルイソキノリウムのＴＣＮＱ
コンプレック塩を粉砕して微粉末にした後、アルミニウ
ム缶ケース（直径１０mm，高さ１１mm）に必要量を充て
んし、２５０℃のホットプレート上で溶融して液状にし
た。
コンプレック塩を粉砕して微粉末にした後、アルミニウ
ム缶ケース（直径１０mm，高さ１１mm）に必要量を充て
んし、２５０℃のホットプレート上で溶融して液状にし
た。
捲回型アルミニウム電解コンデンサの巻取りユニット
（定格３μＦ，１６Ｖ用，定格１００μＦ，１６Ｖ用）
を浸漬して、十分にほどこした、空気中で空冷した。
（定格３μＦ，１６Ｖ用，定格１００μＦ，１６Ｖ用）
を浸漬して、十分にほどこした、空気中で空冷した。
含浸はホットプレートに電解質の充てんされたアルミニ
ウム缶ケースを４０秒間設置後行った。
ウム缶ケースを４０秒間設置後行った。
コンデンサの巻取りユニットのアルミニウム端面はあら
かじめ化成処理をほどこしたものを使用した。最後にア
ルミケース内にユニットを入れ、上部よりエポキシ樹脂
を注入し、熱処理（８０−１００℃，２Ｈ）をすること
により封口を行った。
かじめ化成処理をほどこしたものを使用した。最後にア
ルミケース内にユニットを入れ、上部よりエポキシ樹脂
を注入し、熱処理（８０−１００℃，２Ｈ）をすること
により封口を行った。
周波数１２０Hz，１KHzにおけるコンデンサの初期特性
と、８５℃，１００Ｈ無負荷放置後の容量変化を測定し
た結果をしめす。表の値は各容量のコンデンサとも１０
ケの平均値である。
と、８５℃，１００Ｈ無負荷放置後の容量変化を測定し
た結果をしめす。表の値は各容量のコンデンサとも１０
ケの平均値である。
表から明らかなように、tanδの低減をはかれるととも
に容量変化ΔＣを１％以下にすることが可能となった。
に容量変化ΔＣを１％以下にすることが可能となった。
発明の効果 以上要するに本発明は固体電解質としてＮ−イソブチル
イソキノリウムのＴＣＮＱコンプレックス塩を用いるこ
とにより、コンデンサ特性の向上および寿命の信頼性の
向上がはかられた。
イソキノリウムのＴＣＮＱコンプレックス塩を用いるこ
とにより、コンデンサ特性の向上および寿命の信頼性の
向上がはかられた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 進 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−17609（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−10777（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】表面に酸化皮膜が形成された第１の電極
と、前記第１の電極に対向して設けられた第２の電極
と、前記第１の電極及び前記第２の電極の間に設けられ
た固体電解質層とを有し、前記固体電解質層が、Ｎ位を
アルキル基で置換したイソキノリウムをカチオンとし、
７，７，８，８−テトラシアノキノジメタンをアニオン
とするイオンラジカルコンプレックス塩を含む固体電解
コンデンサであって、前記アルキル基がイソブチル基で
ある固体電解コンデンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60295225A JPH0666237B2 (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 固体電解コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60295225A JPH0666237B2 (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 固体電解コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62152118A JPS62152118A (ja) | 1987-07-07 |
| JPH0666237B2 true JPH0666237B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=17817829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60295225A Expired - Lifetime JPH0666237B2 (ja) | 1985-12-25 | 1985-12-25 | 固体電解コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666237B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62204514A (ja) * | 1986-03-04 | 1987-09-09 | 信英通信工業株式会社 | 固体電解コンデンサ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5610777A (en) * | 1979-07-06 | 1981-02-03 | Ricoh Co Ltd | Running direction display unit of manual reading device |
-
1985
- 1985-12-25 JP JP60295225A patent/JPH0666237B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62152118A (ja) | 1987-07-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |