JPS6120126B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、複数の電気二重層容量セルを直列に
結合した薄形のキヤパシタに関する。 従来、一般のキヤパシタとして使われているも
のは、半導体の空間電荷を応用したもの、誘電体
の両側に誘起された電荷を応用したものであつ
た。これらのうち、容量のごく小さいものは、集
積回路のように同一回路基板上に組込まれている
が、大きな容量のものは回路に外付けされた形で
使用されて来ている。電気二重層容量は、これら
キヤパシタに較べて容量密度が高く、キヤパシタ
を小型化できる可能性がある。最近、分極性電極
と固体電解質との界面で形成される電気二重層を
利用した素子が、検討され商品化されている。し
かし、これらは何れもタイマーとか積分素子のよ
うに機能素子として使われるものであり、同一基
板上にキヤパシタとして組込まれ使用さるもので
はなかつた。その理由は、電極及び電解質に銀お
よび銀塩を用いているので、高価であり、また分
解電圧が低くて耐圧が高くできなかつたためと考
えられる。 発明者らは、ハロゲン化第一銅にトリエチレン
ジアミンあるいはヘキサメチレンテトラミンのメ
チルハライドを所定量加え、所定の温度で加熱反
応させてから急冷して得た固体電解質が、ほぼ銀
塩のそれと同程度のイオン伝導性を示し、経時劣
化も少なく、分解電圧も0.72V（銀塩0.67V）と
高いことを見出した。また従来の銀塩の素子の電
解質と対極を単に前記の銅塩固体電解質と銅に置
き換えただけでは、繰返し使用に耐え、リーク電
流の小さいものが得られないが、キヤパシタ構成
要素を外気に触れないようにし、両極ともカーボ
ンを用いると有効であることを見出した。 本発明は、以上のようなキヤパシタ構成要素を
利用して、回路内に内蔵させることも可能な薄形
キヤパシタを提供するものである。 以下、本発明の実施例を説明する。 第１図及び第２図は本発明によるキヤパシタの
構成例を示す。 １及び２はフエノール樹脂、ポリエステル、エ
ポキシ樹脂、ポリイミドなどの耐熱性樹脂からな
るシートである。これら樹脂シートの内側にキヤ
パシタ要素を配し、両面接着テープ３，４等によ
り貼り合わせることにより密封する。キヤパシタ
を回路に内蔵する場合は、シート１が回路基板と
なる。 キヤパシタの製造法を詳しく説明すると、まず
樹脂シート１及び２に表面紙つきの両面接着テー
プ３及び４をそれぞれ貼り付ける。テープには貫
通孔が設けてあり、その貫通孔に蒸着、あるいは
スパツタでニツケル、ステンレス鋼、金あるいは
白金のような化学的、電気化学的に安定な金属の
層５及び６を設ける。これらの金属には通常経済
的に安価なニツケルあるいはステンレス鋼を用い
る。これによつて電極の集電体部とコネクタの一
部を形成する。７及び８はそれぞれ金属層５及び
６上に設けたカーボン塗着層からなる電極部であ
る。 これらの電極部は、活性炭と電解質とを重量比
３：７の割合で混合したもの100重量部に、15重
量部のエポキシ樹脂またはレゾール系の結着剤を
加えたブチルセロソルブを加えて練合したペース
トを層５または６上に充填し、自然乾燥後130℃
で５分間ホツトプレスすることによつて形成し
た。 その後、テープ３，４の表面紙を剥ぎ取り、一
方のシート上の電極を覆うように電解質を充填す
るための貫通孔を設けた両面接着テープ１０を貼
り、その貫通孔に電解質100重量部に15重量部の
結着剤を加えたブチルセロソルブを加えて練合し
たペーストを充填し、自然乾燥して電解質層９を
形成する。その後テープ１０の表面紙を剥し、電
解質層９を介してカーボン電極７と８が対向する
よう樹脂シート１と２を貼り合わせ、130℃で５
分間ホツトプレスする。貼り合わせによつて個々
のセルが直列に接続されるように両面接着テープ
の貫通孔の位置合わせを正確に行なつておく。 なお、電解質には例えばハロゲン化第一銅にト
リエチレンジアミンのメチルブロマイド
C₆H₁₂N₂・（CH₃Br）₂またはヘキサメチレンテト
ラミンのメチルブロマイドC₆H₁₂N₄・CH₃Brを
12.5モル％の割合で混合し、230℃または150℃で
加熱反応させてから急冷して得たものを用いた。 次に上記のようにして10セルを直列接続した56
μＦ、7.2Vの本発明のキヤパシタＡの特性を10
μＦ、16Vのタイマー用アルミ電解コンデンサＢ
と比較した結果を表に示す。 なお、本発明のキヤパシタＡにおいて、個々の
セルの電極は大きさ２mm×２mmとし、充填厚さは
両面接着テープの厚さを50μとすることで調整し
た。また、電解質は大きさ2.6mm×2.6mmとし、充
填厚さは両面接着テープの厚さを20μとすること
で調整した。電解質充填層の間隔はカツトが可能
な１mmとし、電極の間隔は1.6mmとした。

【表】

【表】 以上の結果から、本発明のキヤパシタは、小型
で蓄積エネルギー密度が高く、リーク電流が小さ
く、高温まで使用できる特徴を有することがわか
る。 また、製造に当たつて、金属層及びカーボン電
極、さらには固体電解質の付着及び充填パターン
に両面接着テープを用いれば、テープ厚みによつ
て充填量を正確に制御できるばかりでなく、充填
物を密に結着するためにホツトプレスする場合に
も充填物が拡がることなくプレスされ、さらに貼
り合わせの際にも、充填物以外の所がすべて貼り
着けられ、付着強度を上げられ、充填物各層の剥
れが起こりにくい。他の手段、例えばスクリーン
印刷では、充填物が拡がらないようにしてプレス
することが難しく、またフオトレジストではプレ
スすら難しい。さらに、これら他の手段では、充
填物以外の所に接着剤を塗布することが難しい欠
点を有し、直列抵抗をバラツキなく小さくし得な
い。 容量は、第３図のように電極のカーボン混合物
の重量に比例するが、両面接着テープの貫通孔の
大きさと厚みを変えることにより、任意の容量の
ものを作ることが可能である。 以上のように本発明によれば小型で蓄積エネル
ギー密度が高いキヤパシタを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるキヤパシタ
の縦断面図、第２図は同要部を除いた平面図、第
３図は同キヤパシタの電極のカーボンの重量と単
セルの容量の関係を示す特性図、第４図はキヤパ
シタの等価回路図である。 １，２……樹脂シート、３，４……両面接着テ
ープ、５，６……金属層、７，８……カーボン電
極、９……電解質、１０……両面接着テープ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に集電体部とコネクタ部となる複数の金
   属層を形成するとともに前記金属層上にカーボン
   塗着層からなる電極部を形成した２枚の樹脂シー
   トを、固体電解質層を介して前記電極部が対向す
   るように貼り合わせて、直列に結合された複数の
   電気二重層容量セルを構成し、かつこれらセルを
   密封したキヤパシタ。 ２ 前記樹脂シート上の金属層が、樹脂シート上
   に貼り合わせた両面接着テープの貫通孔部分に形
   成され、かつ隣接する金属層と前記接着テープに
   よつて隔離されている特許請求の範囲第１項記載
   のキヤパシタ。 ３ 前記電解質層が、前記両樹脂シートの電極部
   形成面を貼り合わせる両面接着テープの貫通孔部
   分に形成され、隣接する電解質層とは前記接着テ
   ープにより隔離されている特許請求の範囲第１項
   記載のキヤパシタ。