JPS593916A - 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】 本発明は固体電解コンダンｆ−（：関する。

固体電解コンデンサは陽極酸化皮膜を有するアルミニワ
ムなどの金属に固体電解質を付着した構造？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素子おい
て、それ！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硝酸マンガンからの熱分解時１ユ
上記金属の陽極酸化皮膜が損傷ン受けること、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ＴＧＮＱ
塩乞用いることが提案された。こ＼に。

ＴＯＮＱとは７％７，８．８テトラシアノキノジメタン
老意味する。

しかし乍ら、ＴＯＮＱ塩は通常粉末状の結晶であり、そ
の結晶自体高い電等度や上記皮膜の良好な修復性ン示す
ものの、粉末状結晶であるがため６：加工性（二難があ
る。即ち、弁作用のある金属にＴＯＮＱ塩め結晶ンどの
様ζ：して付着するかという問題がある。特に固体電解
コンダン−１に用いる弁作用のある金属は多孔質の場合
が多いが、斯る多孔質金属へのＴＯＮＱ塩の一様な含浸
的付層は困難に極める。更（二重姿なことは、Ｔ　Ｏ、
Ｎ　Ｑ塩山゛体がその付着作業時Ｃ二常（：変質などＣ
二よる劣化の危険性りはらんでいることである。

本発明者等は、上記の点（二鑑み、ＴＯＮＱ塩を用いた
全く新規な固体電解コンデンサな既（：提案した。その
構造は、特願昭５６−５８８１６号（：詳細Ｃ：説明さ
れているが、要約すれば、コンデンサ素子と、液化状態
で前記素子に含浸されたＴ。

ＮＱ塩からなる固体電解質とを含むことを特徴としてい
る。

斯る新規な固体電解コンデンサによれば、Ｔ。

ＮＱｊＭのコンデンサ素子への含浸率が高まり、かつＴ
ＯＮＱ塩本来の浸れた性質ン活かすことができ、コンデ
ンサ特性の同上が図れる。

従来の一般的な固体電解コンデンサでは、粉末状の弁°
作用のある金属９焼結し、それン化成処理したものｔコ
ンデンサ素子とし、斯る素子（：固体電解質χ含浸して
いる。

第１図は斯る従来の典型的な固体電解フンデンサ全示し
、（１）はアルミニクム粉末を円柱状に焼結し、化成処
理Ｚ施した多孔性のコンデンサ素子、（２）は該素子≦
二含浸された二環化マンガンからなる固体″電解質、（
３）及び（４）は固体電解質（２）外周に順次被層され
たグラファイト層及びｍｄインド層、（５）はアルミニ
クムプース、（６）はケース（５１の底部に充填された
ハンダ、（７）はクース開Ｉ］乞封止する樹脂。

（８）及び（９）は夫々素子＋１１及びハンダ（６）（
二電気的に連なる陽極リード及び陰極リードである。

本発明は、’ｒ　ＯＮ　Ｑ塩を液比状態でコンデンサ素
子（二含浸する上記の新規な技術全利用し、上記従来の
コンデンサの構造の簡易化全図ったものである。即ち、
本０発明Ｃ二よれば第１図Ｃ二本す如く、従来必要であ
ったグラファイト層ｉ３）、　ｍｄインド層（４）及び
ハンダ（６）が不要となる。更に本発明は、この様な簡
易構造全実現する際に伴う不所望な静電容置低下の解決
を図ったものである。

本発明の′固体″窺解コンデンサの構成的特徴は、粉末
状の弁作用のある金属を焼結し、化成処理！なした多孔
性コンデンサ素子、弁作用乞宵しない金属からなり、上
記コンデンサ素子を収容するケース、上記コンデンサ素
子内部及び該素子と上記゛ケース内面との間（＝充填さ
れたＴＯＮＱ塩からなる固体電解質を具備せること（＝
ある。

この様（−％本発明Ｃ：よれば、コンデンサ素子と金属
ケースとの間Ｃ二は固体電解質のみが存在するから構造
が極めて簡単Ｃ：なる。

この場合、金属ケースの材料を弁作用を有しないもの１
−選択したことは重要である。従来技術Ｃ；従って、金
属ケースをアルミニクムで構成すれば、アルミニクムの
弁作用Ｃ：起因する不所望な静電容量の低下が認められ
る。即ち、本発明ζ；よる構成では、金属ケース（二陰
極リードが取着されることになるが、ケースが弁作用を
有すると、自然酸化等（−よりケース内面に形成された
被膜ζ二より、ケース内面で付加的静電容量が形成され
る。斯る付加的静電容量はコンデンサ素子Ｃ；おいて形
成される本来の静電容量と直列関係（−あり、しかも上
記本来の静電容量Ｃ；比して十分大きくないため、上記
両静電容量の直列結合として現われるコンデンサ自体の
静電容量が低下してしまうのである。

本発明の如く、ケースが弁作用を有しない金属からなる
場合、ケースと固体電解質とは微小抵抗を介してほとん
ど短絡状態となり、上記付加的静電容量の影響は実質的
Ｃ二問題とならない。上記微小抵抗Ｃ二は、ケース内面
Ｃ二おける接触抵抗等が含まれる。

本発明Ｃ：おいて用いられるケース用の弁作用を有しな
い金属としては、ＴＯＮＱ塩の液化時の温度（約６００
℃以下）に耐え得る、即ち、融点が５００’Ｃ以上の金
属が用いられ、具体的（：は、余。

白金、銀、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、又は、これらの合
金である声調、青銅、ステンレス、又はこれらをメッキ
被膜した金属である。好ましくは、酸化され難く、圧延
性が良く、安価な点で銅、黄銅が挙げられる。

本発明（二おいて用いられるコンデンサ素子用の金属と
して°は、アルミニワム、タンタル、ニオブ等の弁作用
を呈する通常のものが用いられる。

ＴＯＮＱ及びその種々の塩、並び≦二その製法自体は、
例えば、Ｊ　−Ａ　Ｉ　、　Ｑｈｅｍ−８０ｃ　、　、
ｖＯ、ｌ：、８４．Ｐ３３７４−３．５８７（１９６２
）ｌ二開示されている。ＴＣＮＱ塩としては、Ｍｔｌ＋
（’ｒＧＮＱ−）ｎで表わされる単塩と、Ｍｎ＋（Ｔ。

ＮＱ−）ｎ（ＴＯＮＱ）ｍで表ワサレル錯塩トカある。

尚上記Ｍは有機カチオン、ｎはカチオンの価、ｍは１モ
ルの錯塩（−含まれる中性ＴＯＮＱのモル数に対応する
正の数を夫々意味する。

本発明では、しかし乍ら、錯塩の使用がコンデンサ特性
Ｃ：とってより好ましい。そして、錯塩の上’ｄｍは０
．５〜１．５が好ましく、より好ましくは約１である。

本発明で用いられるＴＣＮＱ塩の例としては、Ｎ位を置
換したキノリン及びイソキノシンのＴ。

ＮＱ塩が挙げられる。尚、Ｎ位の置換体は、０２〜０１
Ｂ（炭素数２〜１８の）アルキル（例えばエチル、プロ
ヒル、ブチル、ペンチル、オクチル、デシル、オクタデ
シル）、０５〜ＣＢシグロアルキル（例えばシクロイン
テル、シクロへキシル）、０５〜０１８アルγン（例え
ばアｙｌν）、フェニル又はフェニル（Ｃ％〜０１８）
アルキル（例えばフェネテル）の様な炭化水素基である
。

本発明で用いられるＴＣＮＱ塩のより好ましい例は、Ｎ
−ｎ−１０ビルキノシンのＴＣＮＱ塩、Ｎ−エテルイソ
キノリンのＴＣＮＱ塩、Ｎ−イソプロピルキノリンの’
Ｉ’０ＮＱＩｉ、Ｎ−ｎ−へキシルキノシンのＴＣＮＱ
塩、Ｎ−ｎ−プロピルイソキノシンのＴＯＮＱｉ舖、Ｎ
−イソプロピルイソキノシンのＴＣＮＱ塩、Ｎ−ｎ−ブ
チルイソキノシンのＴＣＮＱ塩である。

これらの’Ｉ”ＯＮＱ塩はその液化のために加熱融間的
余裕ン呈し、従って斯る時間内１：上記作業Ｚなしかつ
冷却固化すれば高い磁導度Ｙ保持するＴＣＮＱ塩からな
る固体電解質を得ることができる。

完全６−融解後、絶縁化するまでの時間及びその分解前
１：冷却固化して得られるＴＣＮＱ塩の電導度の例を次
表書；示す。

）（Ｔ（３ＮＱ） Ｐ２　：Ｎ−イソプロピルキノリン　＋（Ｔ　ＯＮ　Ｑ
−）（ＴＯＮＱ） Ｐ３　：Ｎ−ｎ−プロピルイソ＋／！ｌｙ”（Ｔ。

ＮＱ”−）（ＴＯＮＱ） Ｐ４　：Ｎ−イソプロピルイソキノシン＋（ＴＯＮＱ−
）（ＴＯＮＱ） Ｐ５：Ｎ−ｎ−ブチルイソキノ９７　　（’ｒＯＮ込−
）（’ｒＯＮＱ） 上記各１豆の製造は例えば次の通りである。Ｎ−アルキ
ルヨードとキノリン（又はイソキノシン）とを反応させ
て得られるＮ−アルキルキノシン（又はイソキノシン）
ヨーダイトとＴＣＮＱとを適当な溶媒（例えばアセトニ
トリル）中で、適当なモル比（例えば６：４）で反応さ
せてＴＣＮＱ塩を作る。この塩は不純物が多いので、適
当な溶媒（例えばアセトニトリル１二で８２℃以下の温
度）での加熱溶解−冷却−晶出からなる再結晶操作を繰
り返Ｔことにより塩の純度が上げられる。得られる結晶
は針状又はロンド状の粉末である。

以下本発明実施例〉説明する。

第２図は本冥施例固体電解コンデンサの構造を示し、（
１■は従来と同様（二、アルミニヮム粉末を円柱状に焼
結し、化成処理を施した多孔性のコンデンサ素子、ｌ１
１１鵡該素子（二１部が埋設され、同様に化成処理され
たアルミニウム線、シ【４は該アｌシミニクム線に溶接
接続されたＯＰ線寺のハンダ付可能な陽極リード線、（
１３１は銅又は黄銅からなり、コンデンｆ素子＋１０１
’＆収容せるケース、■はコンデンサ素子０ωの円部及
び該素子とケース０３１の内面との間に充填されたＴＣ
ＮＱ塩からなる固体電解質、１１９はケース＋１３の開
口を封止する樹脂、（１ｅはケース（１３の外幅に溶接
固着されたｃｐ線からなる陰）伍す−ド礫である。

上記・ｒＯＮ　Ｑｌ盆の充填方法はα下のＩ由りである
。

既述の方法で作成された粉末状のＴＯＮＱｊＩＣ本実施
例では上記Ｐ５のものｔ使用）！ケース（１３１内に充
填し、このケース７約２９０　”Ｃ＋：ＩＩＯ熱した金
属板上（二装置−「ろこと（二よりケース内のＴＯＮＱ
塩？融塩液融解液化 続く工程として、所ろ融解液でヒ復、直も（−１予めア
ルミニウム線ｆＦｌｌ及び陽（屓す−ド線ｔ１３＆有し
、つ１つ予熱されているコンデンサ素子ＣＧヲケース０
内の液化状態のＴｃＮＱＩｉ（−抽入し、次いでこのケ
ース２　ｖｆ＜中に浸漬して急冷する。これＣ二よりコ
ンデンサ素子Ｑｌ内（二Ｔ　ＣＮ　Ｑｌ算が含浸した状
態で固イしし、そのＴ　Ｃ，Ｎ　Ｑ　、＋３は高電導度
を示−「固体電【Ｚ 解質７形成する。同時２、斯る固体電解質は素子間）と
ケースｑ（８）内面との間を充填する。

下表（二本実徐例並び（−比較のための参考（（１］の
各固体電解コンデンサの特性を示す。尚参考例ではケー
ス（１３Ｉがアルミニウムからなる点（−おいて異なす
、４１！’！の構成は全て実施例と同一である。父、実
施例及び浴ζ例共（＝、使用されたコンデンサ素子（二
は、二【ン１ヒマンガン？固体電解四とする従来の固体
直前コンデンサ（−おいて１，０μＦの静這谷璧をボす
ものが使用された。

表中、ｃａｐ、ｔａｎδは夫／／１２０Ｈ２での静砿妙
計、損失、ＬＯは定格磁圧（１０Ｖ）印加イ１３０秒復
の漏れ４流、Ｅ８Ｒは１００ＫＨｚでの等価直タ１ｊ抵
抗ン夫々意味する。

以上の説明より明らかな如く、本発明（二よれば　、粉
末状の弁作用のある金ｊ萬を焼結し、化成α理７なした
コンデンサ素子（二固体虜解質乞含浸せる固体尾解コン
デンサにおいて、コンデンサ素子とケースとの１１勺に
ＴＯＮＱ塩からなる固体４解Ｗを充填したものであるか
ら４１１］Ｍが画めで簡単なものとなり、かつケースと
固体電解質とが接触するにもかかわらず不所望な静電谷
憤のイ氏下が現われない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例乞示す断面図、第２図は本発明第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉末状の弁作用のある金属を焼結し、化成処理Ｙ
   なした多孔性コンデンサ素子、弁作用を有しない金属か
   らなり、上記コンデンサ素子を収容するケース、上記コ
   ンデンサ素子内部及び該素子と上記ケース内面との間４
   二充填されたＴＯＮＱ塩からなる固体電解質乞具備せる
   固体′峨解コンデンサ。
2. （２）　　特許請求の範囲第１項において、上記Ｔ。 ＮＱ塩は液化状態で熱分解するまでに実質的な時間ン９
   Ｔるものであることを特徴とする固体電解コンデンサ。 （３１特許請求の範囲第１項又は第２項において、上記
   ケースを構成する金属は銅又は黄銅であることを特徴と
   する固体電解コンデンサ。