JPH1050560A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極箔とＴＣＮＱ錯体等の有機半導体層の剥
離を抑制し、高信頼性の固体電解コンデンサを提供す
る。 【解決手段】 ＴＣＮＱ錯体等の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おいて、コンデン
サ素子の液測静電容量値を定格静電容量値に対して１．
３倍以下に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機半導体を固体
電解質として用いた固体電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子情報機器の高度化に伴い、電
子部品の小形化、高性能化が求められるようになってき
ており、電解コンデンサでも、従来の駆動用電解液を含
浸した電解コンデンサよりも小形化の可能なＴＣＮＱ錯
体からなる有機半導体を固体電解質として用いた固体電
解コンデンサが実用化されている。

【０００３】従来、ＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体を
固体電解質として用いた固体電解コンデンサは、アルミ
ニウム、タンタル又はニオブなどの弁作用金属箔表面を
エッチング液で粗面化し表面積を拡大した後、陽極酸化
皮膜を生成した陽極箔と、同様の弁作用金属箔の表面を
前記同様にエッチング液で粗面化し表面積を拡大した陰
極箔とを作製し、これらの陽極箔と陰極箔との間にクラ
フト紙又はマニラ紙などからなるスペーサを介在し、前
記陽極箔及び陰極箔の任意な箇所に陽極引出端子及び陰
極引出端子を取着した状態で巻回してコンデンサ素子を
形成していた。

【０００４】金属ケースの中にＴＣＮＱ錯体からなる有
機半導体を入れ、この有機半導体を加熱して溶融状態と
なったところに、予熱状態にしてある前記コンデンサ素
子を挿入してコンデンサ素子に有機半導体を含浸し、し
かる後、冷却固化し、前記金属ケース開口部をエポキシ
樹脂などからなる封口樹脂にて密閉していた。

【０００５】上記構成になる固体電解コンデンサは、固
体電解質として用いる有機半導体としてのＴＣＮＱ錯体
は、その伝導度が約１０Ｓ／ｃｍと、従来の電解コンデ
ンサに使用されている電解液（０．０１Ｓ／ｃｍ）に比
べ非常に高く、このＴＣＮＱ錯体を固体電解質として用
いることにより、インピーダンスの周波数特性、漏れ電
流特性、温度特性などの諸特性が優れており、注目され
ている。

【０００６】しかしながら、上記構成になる固体電解コ
ンデンサは、本来このコンデンサが有している静電容量
値よりも、有機半導体を含浸した後の静電容量値が小さ
くなるのが普通である。これは電解箔のエッチングピッ
ト内部に有機半導体が十分に入り込んでいないことを意
味しており、この本来のコンデンサ容量に対する固体化
後のコンデンサ容量の比（以下容量出現率と呼ぶ）は通
常６５％程度である。このことは電極箔に対する有機半
導体の密着強度が小さいことを示しており、熱衝撃や高
温中でこれらが剥離しやすく、静電容量の減少を引き起
こす要因となっており、信頼性に欠けるものとなってい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、上
記構成になるＴＣＮＱ錯体からなる有機半導体を用いた
固体電解コンデンサでは、電極箔のエッチングピット内
部に有機半導体が十分に浸透しておらず、電極箔と有機
半導体層の密着強度が小さいため、両者が剥離しコンデ
ンサ特性が経時劣化して信頼性に欠ける欠点をもってい
た。

【０００８】本発明は、上記の問題を解決するために成
されたものであり、電極箔と有機半導体層の剥離を抑制
し、高信頼性の固体電解コンデンサを提供することを目
的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明になる固体電解コ
ンデンサは、任意な箇所に引出端子を取着した弁作用金
属からなる陽極箔と陰極箔間にスペーサを介して巻回し
たコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する金
属ケースと、この金属ケース内で溶融液化し前記コンデ
ンサ素子に含浸してなる有機半導体と、前記金属ケース
開口部を密閉する封口樹脂からなる固体電解コンデンサ
において、コンデンサ素子の液測静電容量値を定格静電
容量値に対して１．３倍以下に設定することを特徴とす
るものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。すなわち、アルミニウム箔を
エッチング液で粗面化し表面積を拡大した後、誘電体酸
化皮膜を生成して陽極箔を得、同様にアルミニウム箔を
エッチング液で粗面化し表面積を拡大して陰極箔を得
た。この陽極箔と陰極箔との間にクラフト紙からなるス
ペーサを介在させ、前記陽極箔と陰極箔の任意な箇所に
それぞれ陽極引出端子及び陰極引出端子を取着して巻回
しコンデンサ素子を形成した。このコンデンサ素子をア
ジピン酸アンモニウム水溶液を用いて再化成して、前記
の巻回工程で生じた誘電体酸化皮膜の損傷を修復し、次
いでコンデンサ素子を加熱して予熱状態に維持する。一
方、アルミニウムケースにＴＣＮＱ錯体を一定量入れて
加熱溶融し、このアルミニウムケース内に前記予熱状態
に維持してあるコンデンサ素子を収納して溶融している
ＴＣＮＱ錯体を含浸し、しかる後、冷却固化した。含浸
されない残余のＴＣＮＱ錯体溶融液は、コンデンサ素子
底面とアルミニウムケースの内底面との間に固化する。

【００１１】次に前記アルミニウムケースの開口部に、
エポキシ樹脂を注入して硬化させ、封口した。しかる
後、高温雰囲気中で陽極端子及び陰極端子間に定格電圧
を印加してエージング処理を行い、外装スリーブを被覆
して固体電解コンデンサを完成した。

【００１２】以上の固体電解コンデンサを構成する際、
電極箔のエッチング条件及び化成条件を制御して、定格
静電容量の１．３倍以下の液測静電容量を有する電極箔
を使用する。

【００１３】以上のような構成になる固体電解コンデン
サによれば、電極箔のエッチング条件及び化成条件を制
御して、定格静電容量の１．３倍以下の液測静電容量を
有する電極箔を使用したため、エッチングピットの内部
に十分に充填されたＴＣＮＱ錯体のため、ＴＣＮＱ錯体
と電極箔との密着強度が高まり、熱衝撃や高温中でＴＣ
ＮＱ錯体が電極箔から剥離する現象を抑制することがで
き、結果的に信頼性の高いコンデンサを提供することが
できる。

【００１４】次に、上記構成において、液測静電容量を
定格静電容量の１．３倍以下に設定する理由について説
明する。

【００１５】前記のような構成の固体電解コンデンサに
おいて、液測静電容量を定格静電容量の１．７倍、１．
５倍、１．３倍に設定した陽極箔及び陰極箔を使用して
コンデンサ素子を作製し、１０５℃の高温雰囲気中に放
置したときの容量減少を調査した。その結果、図１に示
すとおり液測静電容量を定格静電容量の１．７倍及び
１．５倍とした場合には静電容量の減少が大きく、１．
３倍の場合はほとんど変化がなかった。

【００１６】次に、定格１０Ｖ−２２０μＦのコンデン
サ各１００個を試作した本発明による実施例と従来技術
による従来例Ａ及び従来例Ｂの特性比較について述べ
る。

【００１７】

【実施例】アルミニウム箔をエッチング液で粗面化し表
面積を拡大した後、化成処理を行って誘電体酸化皮膜を
生成した陽極箔と、アルミニウム箔を前記同様エッチン
グ液で粗面化し表面積を拡大した陰極箔との間に、クラ
フト紙からなるスペーサを介在させ、任意な箇所にそれ
ぞれ陽極引出端子及び陰極引出端子を取着して巻回して
コンデンサ素子を形成した。このコンデンサ素子の液測
静電容量を定格静電容量に対して１．３倍、すなわち２
８６μＦとした。

【００１８】このコンデンサ素子を３％アジピン酸アン
モニウム水溶液からなる化成液中に浸漬した状態で電圧
を印加し、巻回により損傷した誘電体皮膜を修復した。
一方、ＴＣＮＱ錯体を入れた円筒形のアルミニウムケー
スを、３１０℃に加熱してある平面ヒーター上に載せて
ＴＣＮＱ錯体を溶融液化させる。次に、３００℃に予備
加熱させた前記コンデンサ素子をアルミニウムケース内
収容し、溶融液化しているＴＣＮＱ錯体を含浸した。含
浸後直ちにアルミニウムケースを冷却水に浸して、ＴＣ
ＮＱ錯体を冷却し固化させた。次に、アルミニウムケー
スの開口部にエポキシ樹脂を必要量注入して高温雰囲気
中で加熱硬化させた後、１２５℃雰囲気中で両極端子間
に定格電圧を１時間印加してエージングを行った。

【００１９】

【従来例】従来例は、コンデンサ素子の液測静電容量を
定格静電容量に対して従来例Ａは１．５倍従来例Ｂは
１．７倍とした以外は前記実施例と同様の手段により資
料を作製したものである。

【００２０】上記のようにして作製した実施例及び従来
例Ａ、従来例Ｂの試料各１００個を１０５℃中に２００
０時間無負荷放置した後の静電容量減少率の平均値とバ
ラツキを比較したところ、表１に示すような結果が得ら
れた。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１から明らかなように、従来例Ａは静電
容量減少率の平均値が大きく、長期的な使用に対する信
頼性に欠けるものであり、従来例Ｂはこの傾向がさらに
顕著である。これはＴＣＮＱ錯体と電極箔の密着強度が
低く、高温雰囲気中でこれらが剥離してしまい、静電容
量が大幅に低下することによるものである。

【００２３】これに対して実施例の場合は、電極箔のエ
ッチングピット内に十分なＴＣＮＱ錯体を充填させるこ
とができるので、ＴＣＮＱ錯体と電極箔の密着強度が大
幅に向上し、その結果静電容量出現率を従来よりも約１
０％程度引き上げることができた。その結果、高温雰囲
気中でこれらが剥離する現象が減少したので、長期的な
使用においても静電容量減少率が小さく、長寿命で信頼
性の高い固体電解コンデンサを得ることができる効果を
実証した。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、コンデンサ素子の液測
静電容量を定格静電容量に対して１．３倍以下に設定す
ることにより、長期間の使用においても諸特性劣化のな
い高信頼性の有機半導体を固体電解質として用いた固体
電解コンデンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び従来例Ａ、従来例Ｂになるコンデン
サを１２５℃中に放置したときの静電容量の減少を示す
曲線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意な箇所に引出端子を取着した弁作用
   金属からなる陽極箔と陰極箔間にスペーサを介して巻回
   したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を収納する
   金属ケースと、この金属ケース内で溶融液化し前記コン
   デンサ素子に含浸してなる有機半導体と、前記金属ケー
   ス開口部を密閉する封口樹脂からなる固体電解コンデン
   サにおいて、コンデンサ素子の液測静電容量値を定格静
   電容量値に対して１．３倍以下に設定することを特徴と
   する固体電解コンデンサ。