JPS62152117A - 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。

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
うだめに大容晴化がむずかしく、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
くできるだ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、エツチング
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。

このだめ、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だめに固体
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浴液に陽極素子を浸漬し、３
５０℃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。ＴＣＮＱＣＮ上導電性が高く
、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−氏
により、Ｎ−ｎ−プロピルあるいはＮ−１ｓｔ−プロピ
ルインキノリンと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’ｒＣＮＱ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５８−１７６０９号公報）
例示されているように、ＴＣＮＱ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たＴＣＮＱ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ンキツリウ
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
融金没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。

本発明はかかる問題点を解消するもので、′電解質の熱
浴融性と酸化皮膜への含浸性を改良して容惜特性ならび
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。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、そ
の技術的手段は表面な酸化皮膜を有する第１の電極と、
前記第１の電極と対向して設けられた第２の電極と、前
記第１及び第２の電極間に設けられた固体電解質とを備
え、前記固体電解質が、一般式 （式中、ローＳｔＯか１の整数、Ｒはカーボン数が１か
ら８までのアルキル基を示す） で表わされるアンモニ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少なくとも含むこと
を特徴とする固体電解コンデンサを提供することにある
。

作用 本発明は熱溶融する固体電解質であるＴＣＮＱ塩のカチ
オンとしてフェニル又はベンジルトリアルキルアンモニ
ウムイオンを用いることにより、安定な熱溶融状態が得
られて、酸化皮膜への含浸性、付着性が改良されて、コ
ンデンサ特性の向上をはかれるようにしだものである。

本発明による固体電解コンデンサは陽極酸化（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。

本発明の特徴はカチオンとして下記に示すようなアンモ
ニウムイオンを用いるのが特徴である。

（式中、ｎは０か１の整数、Ｒはカーボン数が１から８
までのアルキル基を示す） 本発明は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Ｎ−ｎ−ブチルイソキノリウム（ＴＣＮＱ）２
と比較して次のような特徴を有する。

コンデンサのユニットに２５０〜３００℃の範囲で加熱
溶融を行って溶融を行うわけであるが、ある限られた時
間以上に溶融を空気中で行っているとＴＣＮＱ塩は熱分
解をする。その結果、コンデンサの容ｔ、ｔａｎδの特
性とも低下する。小型容量（（１００μＦ）のコンデン
サへの含浸に使用するＴＣＮＱ塩を熱溶融する時間は２
７０℃で３０ｓｅｃ程度で行え、顕著なコンデンサ特性
の劣化はないが大容量タイプのコンデンサを（＞１００
μＦ）を作票する時は多情の電解質を用いるだめ：熱溶
融するまでの時間に、一方では熱分解がおきてしまう。

本発明のＴＣＮＱ塩は熱溶融状態がＮ−ｎ−ブチルイソ
キノリウム（ＴＣＮＱ）、に比べて安定で、含浸性がす
ぐれて、酸化皮まくとの付着性も強い。

（１）式のＲの大きさによって特性が異なりＲが大きく
なるとともｌＩｊ点は下がり、含浸性はすぐれていて、
容量特性はよい。ｔａｎδについてばＲの犬きさによっ
ての一様の傾向はないようであるが、カーボン数が、４
．　６．　８の場合がよい。ｔａｎδについてはＲが異
なったカチオンを用いだＴＣＮＱ塩を２種以上混合して
改善することもできる。

実施例 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

〈実施例１〉 フェニルトエチルアンモニウムをカチオントシたＴＣＮ
Ｑ塩を固体電解質として用いた。

電解質は粉砕して微粉末にしだ後、アルミニウム缶ケー
ス（直径６．５　ｍｍ　＋高さ６朋）に必要量を充てん
し、２７０℃のホットプレート上で浴融して液状にしだ
。

捲回型アルミニウム電解コンデンサの巻取りネニノト（
定格３μＦ、１６Ｖ用と定格１０ｆ）μＦ、１６Ｖ用）
を浸漬して、十分に含浸をほどこした後、液体窒素を冷
媒として用いて急冷した。

最後はエポキシ樹脂を用いて外装処理を行った。

第　　１　　表 周波数１２０８２％　　Ｉ　Ｋ　Ｈ２におけるコンデン
サ特性の測定結果は第１表のようになり、特に大容量の
ものについてｔａｎδ特性の向上がみられた。

〈実施例２〉 ベンジルトリメチルアンモニウムをカチオンとして用い
たＴＣＮＱ塩を固体電解質として用いて実実施例１と同
様に特性を調べたところ第２表の様になった。

第２表 他のアルキル基を導入したアンモニウムイオンを用いだ
ＴＣＮＱ塩でコンデンサ特注を調べたが実施例１．２と
ほぼ同等の特性が得られた。

発明の効果 以上要するに本発明は、固体電解質であるＴ（ＮＱ塩の
カチオンとして、一般式 （式中、口は０か１の整数、Ｒはカーボン数が１から８
までのアルキル基を示す） で表わされるアンモニウムイオンを用いることにより、
熱溶融の安定化がはかられ、大容量の場合のコンデンサ
特性の向上がはかられた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　表面に酸化皮膜を有する第１の電極と、前記第１の電
   極と対向して設けられた第２の電極と、前記第１及び第
   ２の電極間に設けられた固体電解質とを備え、前記固体
   電解質が、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、ｎは０か１の整数、Ｒはカーボン数が１から８
   までのアルキル基を示す） で表わされるアンモニ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少なくとも含むことを特
   徴とする固体電解コンデンサ。