JPS6065519A - 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】 産業上の利用分野 本発明は新規な有機半導体を固体電解質として有し、周
波数特性の改良された大容量の固体電解コンデンサに関
するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、ディジタル機器の発展に仲々い、高周波領域でイ
ンピーダンスの低い大容量コンデンサへの要望が高まり
つつある。

従来知られている高周波コンデンサには、■マ、ヘ−＝
　−−ｅ−、−ｈ　−ｗ　、＋＋、　ｔ、Ｖ＋　Ｙ（（
’ｈ　傭展七七ミンクコンデンサがある。しかしながら
、これらのコンデンサでは１μＦ以上の大容量を達成す
るにはサイズが極端に犬きくなり、たとえ実現できだと
しても価格が非常に高く斤る。まだ、■のセラミックコ
ンデンサは現状では温度特性の良好なものが得られ難い
。

一方、大容量コンデンサとして知られる電解コンデンサ
に、アルミニウム乾式電解コンデンサと、タンタルある
いはアルミニウム焼結形固体電解コンデンサがある。

前者のアルミニウム電解コンデンサは、エツチングを確
したアルミニウム箔を捲回して大容量を達成しているが
、非常に薄い陽極酸化皮膜を保護するために液体状の電
解質を用いている。この電解質は当然イオン伝導性であ
るため、高周波領域および低温領域で著しく抵抗が増大
し、コンデンサの損失およびインピーダンスを増大させ
る。

後者のタンタルあるいはアルミニウム固体電解コンデン
サは硝酸マンガンを熱分解して得られる二酸化マンガン
（１１ｎＯ２）を固体電解質として有するため、ペース
ト電解質を用いたコンデンサよりは改良されだ周波数、
温度特性を有す。しかし外から、このコンデンサではＭ
ｎＯ，、の比抵抗が比較的高く、硝酸マンガンの熱分解
による酸化皮膜の損傷が著しい斤どの理由から、高周波
領域のインピーダンス、損失は十分には小さくなら々い
。

これらの従来のコンデンサの欠点を解決するために、７
，７，８．８−テトラシアノキノジメタン（以下ＴＯＮ
Ｑと略す）から成るイオンラジカル塩を固体電解質とす
る固体電解コンデンサが提案されている。上記有機半導
体は溶液あるいは溶融体からアルミニウムあるいはタン
タルの陽極酸化皮膜上に塗布することが可能で、ＭｎＯ
２の場合のように、塗布時に酸化皮膜に損傷を与えるこ
とが全くない。

もし有機半導体として、■酸化皮膜に対する陽極酸化性
を有し、■比抵抗値が低いものが選ばれれば、目的とす
る大容量で周波数特性の良好なコンデンサが得られるこ
とになる。

従来使用されているＴＣＮＱ化合物としては、本出願人
の提案になる、Ｎ位をｎ−プロピル基、ｉｓｏプロピル
基、またはｔａｒブチル基で置換したキノリニウムある
いは、ピリジニウムをカチオンとするＴＣＮＱコンプレ
ックス塩（特公昭５６−１０７７７公報）がある。

また最近では、Ｎ位をｎ−プロピル基あるいはｉｓｏフ
ｏヒル基で置換したイソキノリンをカチオンとするＴＣ
ＮＱ塩（特開昭６８−１７６０９公報）も提案されてい
る。

これらの材料は確かに固体電解コンデンサ用電解質とし
て利用され、ある程度の特性の改良をもたらすものであ
るが、ともにいくつかの欠点を有するものである。特に
、溶融法により、エツチングを施されたアルミニウム箔
あるいはタンタル焼結体に含浸させる場合、上記の材料
では溶融状態の安定性に乏しいため、十分に高い容量値
および低い損失を有する固体電解コンデンサが得られな
いという欠点がある。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、Ｎ位をｎ−
ブチル基で置換したピコリンをカチオンとするＴＣＮＱ
コンプレックス塩を固体電解質として用いることにより
、大容量で周波数特性の改良された固体電解コンデンサ
を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、Ｎ
位をノルマルブチル基で置換したピコリンをカチオンと
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、ンブレソクス塩を用いた
ことを特徴とする固体電解コンデンサを提供するもので
ある。

実施例の説明 本発明の実施例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、Ｔ
ＣＮＱ塩からなる固体電解質を有するものである。本実
施例によるＴ　Ｃ，Ｎ　Ｑ塩はＮ位をｎ−ブチル基で置
換したピコリンである。その合成方法は次のとおりであ
る。

先ず、１モルのヨウ化ｎ−ブチル（１８４ｇ）と１モル
のピコリン（９３ｇ）をフラスコ中で混合しつつウォー
ターバスで熱する。溶液温度が約８゜℃に達すると、急
激に発熱して４級化が起こる（収率１００％　）。この
溶液を冷却して得られる褐色の液体（ヨウ化Ｎ−ｎ−ブ
チルピコリン）を１モル（２７７ｇ）をアセトニ）　ｌ
）ルに沸騰状態で溶解し、１モル（２０４９）のＴＣＮ
Ｑを溶解したア十ト二トリル溶液（８０’Ｃ）と混合す
る。

約１０時間５　′Ｃに放置することにより、収率約６０
係で所望のＮ−ｎ−ブチルピコリニウム（ＴＣＮＱ）Ｘ
（以下ＮＢＰｃＴと略す）の針状結晶が得られる。

この結晶は更に、ボールミル、ジェットミルあるいはル
ーレットミルで４Ｑ○メツシュ寸で粉砕され、固体電解
コンデンサに適用される。

上記方法で得られた有機半導体ＮＢＰｏＴを固体電解コ
ンデンサに適用する方法は従来知られた方法の中からい
くつかを選択することができる。たとえばＮＢＰｃＴ　
をバインダーとなる高分子と共如アセトニトリル、ジメ
チルフォルムアミド等の溶剤に溶かし、加熱された溶液
中に陽極ユニットをぺ潰し、引上げて乾燥させる方法が
ある。またＮＢＰｏＴ　の融点は約２１０’Ｃであるの
で、これ以上の温度で溶解した液体中に陽極ユニットを
浸漬し、冷却して含浸させる方法などがある。特に後者
の方法を用いた場合、本実施例の有機半導体は熱安定性
が良好であるため、高い静電容量達成率および良好外周
波数特性を与えることが判明した。

以下に本実施例をさらに詳細に説明する。

ＮＢＰｃＴの粉末を１００＃ｉｐ、直径６．３間の７／
Ｌ＝ミケースに充填し、２５０　’Ｃまで約１０秒で加
熱し溶融さぜた。そこに捲取形アルミ電解コンデンサユ
ニットを浸漬きせ、３・漬後約２０秒で急激に冷却させ
た。この際、コンデンサユニットはアルミニウム端面を
化成処理して酸化皮膜を形成させたものを用い、有機半
導体の含浸直前に２７０　’Ｃの温度まで上昇させてお
いた。定格４７μＦの陽極に対し、４３μＦ、損失９．
０％の固体電解コンデンサが得られた。

同様の条件で、Ｎ−ｎ−プロピルキノリニウム（ＴＣＮ
Ｑ）２およびＮ−ｎ−プロピルインキノリニウム（ＴＣ
ＮＱ）２を含浸させた従来の場合の容量、損失はそれぞ
れについて３８μＦ、１０％および４６μＦ、１５％で
あったので、本実施例による有機半導体の効果が著しい
ことが分る。また４、７μＦ級の小容量コンデンサに対
しては、容量は４．２μＦ以上、損失は４．０係以下の
良好外結果が得られた。

次に焼結形タンタル固体電解コンデンサに本発明の有機
半導体を適用した例を示す。

二酸化マンガンを付着させた場合に１００７７Ｆの容量
を有する焼結形ベレットを用い、前実施例と同様の方法
でＮ　Ｂ　ＰｃＴを含浸させた。

この場合含浸温度は２７０　’Ｃとし、時間を１５秒と
した。陰極として、ポリビニルブチラールをバインダー
とするコロイド状グラファイトをアルコール分散液より
塗布し、次にアクリル系バインダを４−１つ銀ペースト
を塗布し、更にハンダにてリード線を接着した。得られ
たコンデンサの特性は静電容滑か９５μＦ　、損失８％
、漏れ電流０．１μ人であった。

さらに他の実施例として、ＮＢＰｏＴを５０ｒｎｇ用い
、前実施例と同様の方法で、捲取形のアルミ電解コンデ
ンサを試作した。

定格容量３．３μＦに対し、３．２μＦ、損失３％のコ
ンデンサが得られた。１ＭＨｚ　での等個直列抵抗を測
定したところ０．ｏ３Ωで、従来例の有機半導体を用い
た場合の値、約１Ωよりはるかに低い値であり、高周波
特性が極めて良好であることが証明された。

発明の効果 以上型するに本発明はＮ位をノルマルブチル基で置換し
たピリコンをカチオンとし、７　、７　、８゜８−テト
ラシアノギ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用いたことを特徴とする固体電解コ
ンデンサを提供するもので、大容量で高周波特性の改良
された固体電解コンデンサが得られる利点を有する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎ位をノルマルブチル基で置換したピコリンをカチオン
   とし、了、了、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用いた
   ことを特徴とする固体電解コンデンサ。