DE3634987A1 - Kondensator mit festem elektrolyt - Google Patents
Kondensator mit festem elektrolytInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator mit
festem Elektrolyt und insbesondere einen Kondensator des
vorstehend genannten Typs, welcher einen verbesserten organischen
Halbleiter als festen Elektrolyt enthält.
Infolge der Entwicklung von den verschiedensten elektrischen
Geräten mit digitalem Stromkreis bestand in jüngster Zeit
erhöhte Nachfrage nach für solche digitale Stromkreise geeigneten
Kondensatoren geringer Abmessungen, welche bei hoher
Frequenz und hoher Kapazität niedrige Impedanzen aufweisen.
Bisher wurden Kunststoffilm-Kondensatoren, Glimmer-Kondensatoren,
beschichtete Keramik-Kondensatoren oder dergleichen als
Kondensatoren für Anwendung bei hoher Frequenz eingesetzt.
Bei Kunststoffilm-Kondensatoren und Glimmer-Kondensatoren ist es
jedoch schwierig, zugleich eine große Kapazität und geringe
Abmessungen zu verwirklichen. Wenn man bei beschichteten
Keramik-Kondensatoren die Abmessungen minimieren und die
Kapazität erhöhen will, dann werden die Temperaturkennwerte
schlecht und außerdem sind die Kosten wesentlich höher.
Andererseits ist es bekannt, daß sich als Kondensatoren mit
großer Kapazität Aluminiumelektrolyt-Kondensatoren bzw. Aluminium-
und Tantal-Kondensatoren mit festem Elektrolyt eignen.
Bei derartigen Kondensatoren ist es möglich, den Kapazitätswiderstand
zu erhöhen, weil derartige Kondensatoren als Dielektrikum
einen aniodischen Oxidfilm aufweisen, der außerordentlich
dünn hergestellt werden kann. Andererseits wird ein
solcher Oxidfilm leicht beschädigt, und daher ist es erforderlich,
bei solchen Kondensatoren zwischen dem aniodischen Oxidfilm
und einer Kathode einen Elektrolyten anzuordnen, so daß
der beschädigte Oxidfilm wiederhergestellt werden kann (Ausheilen).
Bei einem Aluminiumelektrolyt-Kondensator des Trockentyps
werden geätze Aluminiumfolien als Anode und Kathode unter
Verwendung einer Zwischenlage aus Papier als Trennmittel aufgewickelt,
wobei die Papierzwischenlage mit dem Elektrolyt getränkt
wird. Ein solcher Kondensatortyp neigt allerdings zu
einem Absinken des Kapazitätswiderstandes und einer Erhöhung
des dielektrischen Verlustes (tanδ) aufgrund von Elektrolytleck-
und -verdampfungsverlusten und darüber hinaus neigt dieser
Katalysatortyp zur Verschlechterung der Hochfrequenzkennwerte
und der Tieftemperaturkennwerte, und zwar infolge einer
Verringerung der Ionenleitfähigkeit des Elektrolyts.
Darüber hinaus ist in Aluminium- oder Tantalelektrolyt-Kondensatoren
Mangandioxid als fester Elektrolyt eingesetzt worden,
um das vorstehend erwähnte, bei Aluminiumelektrolyt-Kondensatoren
des Trockentyps auftretende Problem zu lösen. Dieser
Elektrolyt wird erhalten, indem man ein Anodenelement in eine
wässrige Mangannitratlösung eintaucht und dann das aufgenommene
Nitrat bei etwa 350°C thermisch zersetzt. Bei einem solchen
Kondensator kann keine Leckage des Elektrolyts eintreten,
und daher können auch die Kennwerte bei niedrigen Temperaturen
nicht verschlechtert werden, weil der Elektrolyt keine Flüssigkeit
darstellt sondern ein fester Stoff ist. Ein solcher Kondensatortyp
zeigt daher wesentlich verbesserte Kennwerte in
bezug auf das Frequenzverhalten und das Temperaturverhalten
als Kondensatoren mit flüssigem Elektrolyt. Ein Problem, das
bei solchen Kondensatoren mit festem Elektrolyt auftritt, besteht
jedoch darin, daß die Impedanz im hohen Frequenzbereich
und der dielektrische Verlust um eine Stelleneinheit größer
sind als bei einem beschichteten Keramik-Kondensator und
einem Kunststoffilm-Kondensator, denn bei der thermischen Zersetzung
des Mangannitrats kann der Oxidfilm beschädigt werden
und außerdem hat Mangandioxid eine niedrige elektrische Leitfähigkeit.
Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, ist auch schon
vorgeschlagen worden, einen organischen Halbleiter, beispielsweise
einen 7,7,8,8-Tetracyanchinodimethankomplex (nachstehend
abgekürzt als TCNQ) als festen Elektrolyten einzusetzen.
Dieses TCNQ zeigt ausgezeichnete Eigenschaften in
bezug auf die elektrische Leitfähigkeit und die Fähigkeit,
anodisch oxidierend zu wirken. Dieser organische Halbleiter
kann in den anodischen Oxidfilm eindringen, indem man ihn in
einem organischen Lösungsmittel auflöst oder durch Erhitzen
zum Aufschmelzen bringt, und auf diese Weise läßt sich eine
Beschädigung des Oxidfilms beim Eindringen der Halbleitersubstanz
in den Film infolge thermischer Zersetzung vermeiden,
wie sie beim Eindringen von MnO2 beobachtet wird. Infolgedessen
hat ein solcher Kondensator mit festem Elektrolyt
einen hohen Kapazitätswiderstand, denn der TCNQ-Komplex weist
eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf und verhält sich sehr
günstig in bezug auf die Anodenoxidation, und er zeigt außerdem
sehr gute Kennwerte bei hoher Frequenz. Beispielsweise
wird in der US-Patentschrift 45 80 855 ein organischer
Halbleiter beschrieben, der aus dem N-n-Propylisochinoliniumsalz
von TCNQ als festem Elektrolyten besteht. Gemäß der Lehre
dieses US-Patentes wird das TCNQ-Salz in den Oxidfilm des
Dielektrikums eines Aluminium-Wickelelektrolyt-Kondensators
eingetragen, indem man das TCNQ-Salz aufschmilzt. Auf diese
Weise entsteht eine starke Haftung zwischen dem TCNQ-Salz und
dem Oxidfilm, und das TCNQ-Salz kann seine hohe elektrische
Leitfähigkeit wirksam zur Geltung bringen, wodurch ein Aluminiumelektrolyt-
Kondensator erhalten wird, der außerordentlich
verbesserte Kennwerte in bezug auf das Frequenz- und Temperaturverhalten
zeigt. In dieser Hinsicht unterscheidet sich ein
solcher Kondensator, der das betreffende TCNQ-Salz als festen
Elektrolyten enthält, in sehr günstiger Weise bezüglich des
Frequenz- und Temperaturverhaltens von einem Kondensator, der
MnO2 als festen Elektrolyten enthält, was insbesondere auf der
hohen elektrischen Leitfähigkeit des TCNQ-Salzes und seiner
Fähigkeit zur anodischen Oxidation beruht, wodurch beschädigter
anodischer Oxidfilm sehr schnell wiederhergestellt wird.
Gemäß der in der US-Patentschrift 45 80 855 beschriebenen Arbeitsweise
wird der Oxidfilm mit dem N-Alkylisochinoliniumsalz
von TCNQ getränkt.
Die Wärmestabilität und die Stabilität im aufgeschmolzenen Zustand
von N-Alkylisochinoliniumsalzen von TCNQ variiert jedoch
je nach der Art der substituierenden Alkylgruppe und daher ist
die Art der verwendbaren Alkylgruppe beschränkt. Wenn
die Alkylgruppe weniger als 2 Kohlenstoffstome aufweist, dann
läßt sich das betreffende N-Alkylisochinoliniumsalz von TCNQ
überhaupt nicht durch Erwärmen zum Schmelzen bringen.
Daher werden gemäß der Lehre der US-Patentschrift 45 80 855 nur
Propyl-, Isopropyl- und Butylgruppen als Alkylgruppe in dem Isochinoliniumsalz
verwendet. Wenn TCNQ-Salze mit den vorstehend
erwähnten Alkylgruppen im schmelzflüssigen Zustand gehalten
werden, dann tritt jedoch sehr schnell eine oxidative Zersetzung
ein.
Darüberhinaus ist es erforderlich, die betreffenden TCNQ-Salze
durch rasches Abkühlen nach dem Eindringen der Salzschmelze in
den Oxidfilm in den amorphen Zustand zu überführen, denn ein
solches TCNQ-Salz geht nicht nur schnell in den kristallinen
Zustand über, sondern die elektrische Leitfähigkeit sinkt
ab und der dielektrischen Verlust wird größer, wenn sich solche
Kristalle bilden bzw. wenn oxidative Zersetzung eintritt. Außerdem
hängt der Kapazitätswiderstand der TCNQ-Salze von der Anzahl
der Kohlenstoffstome in der Alkylgruppe ab. Wenn z. B. das betreffende
Salz die Butylgruppe enthält, können nur etwa 80%
des theoretischen Kapazitätswiderstandes realisiert werden.
Wenn die Stabilität des TCNQ-Salzes im erhitzten geschmolzenen
Zustand nicht ausreichend groß ist, verändert sich auch die Zusammensetzung
des Salzes leicht und dadurch tritt eine Dispersion
der Kennwerte des Kondensators ein. Daher muß die Zeit für
das Eindringen der Schmelze des TCNQ-Salzes in die Kondensatoreinheit
(Oxidfilm) so kurz wie möglich gehalten werden. Dies
führt jedoch in der Praxis zu großen Schwierigkeiten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Probleme des
Standes der Technik zu lösen und insbesondere die Verflüssigung
durch Aufschmelzen in der Wärme, die Wärmestabilität und die
Fähigkeit des Eindringens in einen Oxidfilm zu verbessern und
so mit niedrigen Kosten einen Elektrolytkondensator mit sehr
guten Eigenschaften zugänglich zu machen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
die Lebensdauer eines Elektrolyt-Kondensators zu verlängern und
seine Wirkungsdauer zu stabilisieren. Außerdem soll der Kapazitätswiderstand
erhöht werden und eine Dispersion der Kondensatorkennwerte
ausgeschlossen werden.
Der erfindungsgemäße Kondensator mit festem Elektrolyt, dessen
eine Elektrode aus einem Gleichrichtermetall (valve metal) mit
einem Anodenfilm auf seiner Oberfläche besteht und dessen zweite
Elektrode gegenüber der ersten Elektrode angeordnet ist, ist dadurch
gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Elektroden befindliche
feste Elektrolyt aus einem Komplexsalz eines ionischen
Radials in Form des N-Isoamylisochinoliniumsalzes (Kation)
von 7,7,8,8-Tetracyanchinodimethan (Anion) oder aus einer
Mischung dieses Komplexsalzes mit neutralem 7,7,8,8-Tetracyanchinodimethan
besteht. Das betreffende Komplexsalz, gegebenenfalls
in Mischung mit neutralem TCNQ, zeigt als fester Elektrolyt
ausgezeichnete Eigenschaften in bezug auf die Aufschmelzbarkeit
in der Wärme, die Wärmestabilität und die Eignung zum
Eindringen in einen Oxidfilm. Daher werden der Kapazitätswiderstand
und die Lebensdauer des betreffenden Kondensators
wesentlich verbessert, und außerdem verringert sich die Dispersion
der Kondensatorkennwerte.
Nachstehend wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kondensators mit festem Elektrolyt näher erläutert, wobei
zum Vergleich auch ein entsprechender Kondensator untersucht
wird, der N-n-Butylisochinolinium (TCNQ)2 als festen Elektrolyt
enthält.
Der Schmelzpunkt von N-n-Butylisochinolinium (TCNQ)2 liegt,
bestimmt nach der Differentialthermoanalyse (abgekürzt DTA)
oder mittels der Differential-Abtastkalorimetrie (abgekürzt
DSC), im Bereich von 215 bis 220°C. Wenn die Temperatur über
den Schmelzpunkt ansteigt, dann tritt im allgemeinen sehr
schnell thermisch oxidative Zersetzung auf, obwohl auch in
gewissem Ausmaß von den Umgebungsbedingungen beeinflußt.
Zum Aufschmelzen wird das N-n-Butylisochinolinium (TCNQ)2
in ein offenes Gehäuse in einen Aluminiumblock eingebracht,
der auf 220°C konstant gehalten wird, und es dauert dann etwa
30 Sekunden, bevor das N-n-Butylisochinoliniumsalz von TCNQ
schmilzt. Die Schmelze des N-n-Butylisochinoliniums (TCNQ)2
ist nur etwa 45 bis 60 Sekunden nach dem Aufschmelzen im
schmelzflüssigen Zustand stabil und dann beginnt bereits die
Zersetzung.
Wenn andererseits der Schmelzpunkt des erfindungsgemäß als
fester Elektrolyt einzusetzenden N-Isoamylisochinolinium
(TCNQ)2 gemäß der DTA-Methode bestimmt wird, dann liegt dieser
bei etwa 225 bis 230°C. Unter denselben Bedingungen wie vorstehend
für N-n-Butylisochinolinium (TNNQ)2 beschrieben, dauert
es etwa 30 bis 35 Sekunden, ehe das N-Isoamylisochinoliniumsalz
schmilzt, und dieses ist etwa 90 bis 120 Sekunden als flüssige
Schmelze stabil.
Durch Austausch der N-Alkylgruppe in dem TCNQ-Salz wird erfindungsgemäß
außerdem erreicht, daß der Oxidfilm wirkungsvoll
angeätzt wird und er daher porös wird, wodurch das Eindringen
der Schmelze in den Oxidfilm und das Anhaften, nachdem der
Elektrolyt sich verfestigt hat, wesentlich verbessert werden.
Der erfindungsgemäße Kondensator mit festem Elektrolyt besteht
im wesentlichen aus einer ersten Elektrode aus einem Gleichrichtermetall
(valve metal), wie Aluminium, Tantal oder Titan
oder einer Legierung dieser Metalle. Auf dieser ersten Elektrode
befindet sich ein anodischer Oxidfilm, der durch anodische Oxidation
oder chemischen Reaktion auf der Oberfläche formiert worden
ist. Gegenüber dieser ersten Elektrode ist eine zweite
Elektrode angeordnet, und zwischen der ersten und der zweiten
Elektrode befindet sich das vorstehend erwähnte Komplexsalz
N-Isoamylisochinolinium (TCNQ)2 als fester Elektrolyt.
Die Kennwerte dieses Kondensators mit festem Elektrolyt werden
nachstehend beschrieben und verglichen mit dem bekannten Kondensator,
der N-n-Butylisochinolinium (TCNQ)2 als festen Elektrolyt
verwendet.
In beiden Fällen wurde der feste Elektrolyt zu einem feinen
Pulver zerkleinert, dann wurde eine ausreichende Menge dieses
Pulvers in ein Aluminiumgehäuse von 6,5 mm Durchmesser und 6 mm
Höhe eingefüllt und 60 Sekunden lang auf eine Heizplatte von
250°C gestellt, wodurch der feste Elektrolyt in den flüssigen
Zustand durch Aufschmelzen überging.
Anschließend wurde eine Wickeleinheit 3 µF bei 50 V) eines
Aluminium-Wickelelektrolyt-Kondensators in den geschmolzenen
Elektrolyt eingetaucht, so daß der Elektrolyt in den Oxidfilm
gut eindringen konnte. Anschließend wurde das Ganze rasch unter
Verwendung von flüssigem Stickstoff abgekühlt.
Bei dieser Ausführungsform war der Oxidfilm auf der Aluminiumfolie
vorher durch aniodische Oxidation aufgebracht worden.
Anschließend wurde eine Öffnung des Aluminiumgehäuses
mit einem Epoxyharz verschlossen und auf diese Weise der
fertige Elektrolyt-Kondensator erhalten.
In der nachstehenden Tabelle I sind die Kennwerte eines solchen
Kondensators bei Frequenzen von 120 Hz und 1 KHz sowie die
Veränderung des Kapazitätswiderstandes bei einer Freuqenz von
120 Hz und einer Temperatur von 85°C nach 1000 Stunden Betrieb
aufgezeigt und mit denjenigen des bekannten Kondensators verglichen,
der N-n-Butylisochinolinium (TCNQ)2 als festen Elektrolyt
enthält. Alle Daten in Tabelle I sind Mittelwerte von
insgesamt 10 Proben.
Aus den Kennwerten der Tabelle I ist klar ersichtlich, daß der
erfindungsgemäße Kondensator außerordentlich gute Eigenschaften
bei beiden untersuchten Frequenzen von 120 Hz und 1 KHz bezüglich
des Kapazitätswiderstandes zeigt, verglichen mit dem
bekannten Kondensator, und daß außerdem die Veränderung des Kapazitätswiderstandes
nach einem Betrieb von 1000 Stunden, einer
Frequenz von 120 Hz und einer Temperatur von 85°C geringer ist
als bei dem bekannten Kondensator.
Nachstehend wird eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kondensators erläutert, der außer dem betreffenden
Komplexsalz auch noch neutrales TCNQ im festen Elektrolyt enthält.
Bei dieser Ausführungsform besteht also der feste Elektrolyt
aus einer Mischung von N-Isoamylisochinolinium (TCNQ)2
und von neutralem TCNQ. Unter den vorstehend bereits erläuterten
Bedingungen benötigt diese Mischung 60 Sekunden zum Aufschmelzen
und nach dem Aufschmelzen ist sie im schmelzflüssigen
Zustand etwa 150 Sekunden lang stabil.
Auch der Test mit einem Gehäuse in einem Aluminiumblock bei
einer Temperatur von 270°C wird in der vorstehend beschriebenen
Weise durchgeführt. In diesem Fall setzt bei Verwendung von
N-n-Butylisochinolinium (TCNQ)2 eine oxidative Zersetzung und
Verdampfung ein, und daher zeigt dieses Komplexsalz eine Neigung
dazu, sich in der Zusammensetzung zu verändern. Das N-Isoamylisochinolinium
(TCNQ)2 war hingegen 60-90 sek. im schmelzflüssigen Zustand stabil.
Wie vorstehend erwähnt, ist jedoch ein fester Elektrolyt in
Form einer Mischung aus neutralem TCNQ und dem Komplexsalz
N-Isoamylisochinolinium (TCNQ)2 im schmelzflüssigen Zustand
etwa 120 Sekunden stabil. Darüber hinaus zeigt N-Isoamylisochinolinium
(TCNQ)2 bei Zimmertemperatur die niedrigste elektrische
Leitfähigkeit von allen drei untersuchten Feststoffelektrolyten,
wobei die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit
etwa bei Schmelztemperatur
und im festen Zustand bei einer
Temperatur im Bereich von -50°C bis +150°C groß war. Eine solche
Veränderung in der elektrischen Leitfähigkeit läßt sich
verringern, indem man neutrales TCNQ hinzusetzt. Wenn etwa
5 Gewichtsteile des neutralen TCNQ zu 100 Gewichtsteilen N-Isoamylisochinolinium
(TCNQ)2 zugesetzt werden, dann ist der
Mischeffekt und die dadurch erzielten Verbesserungen besonders
groß. Wenn andererseits mehr als 20 Gewichtsteile des neutralen
TCNQ zu 100 Gewichtsteilen des Komplexsalzes N-Isoamylisochinolinium
(TCNQ)2 zugesetzt werden, dann wird die elektrischen Leitfähigkeit
klein, und daher verschlechtern sich die Kennwerte
des Kondensators, weil dann auch der dielektrische Verlust
(tanδ) anwächst.
Auch bei dieser zweiten Ausführungsform besteht der Kondensator
im wesentlichen aus einer ersten Elektrode aus einem Gleichrichtermetall
(valve metal), wie Aluminium, Tantal oder Titan
oder Legierungen dieser Metalle, wobei auf der Oberfläche der
Metalle mittels anodischer Oxidation ein anodischer Oxidfilm
ausgebildet wird. Dieser ersten Elektrode gegenüber ist eine
zweite Elektrode angeordnet, und der feste Elektrolyt befindet
sich zwischen diesen beiden Elektroden. Er besteht aus 10 Gewichtsteilen
des neutralen TCNQ und 100 Gewichtsteilen N-Isoamylisochinolinium
(TCNQ)2.
Der feste Elektrolyt wurde wiederum fein gepulvert und die
erforderliche Menge wurde in ein Aluminiumgehäuse von 11 mm
Höhe und 10 mm Durchmesser eingefüllt, und dieses wurde 60 Sekunden
lang auf eine Heizplatte von 270°C gestellt, wodurch
der Elektrolyt in den schmelzflüssigen Zustand überging.
Eine Windungseinheit (100 µF für 16 V) eines Aluminium-Wickelelektrolyt-
Kondensator wurde in den schmelzflüssigen Elektrolyt
eingetaucht, so daß dieser in ausreichender Weise in
die Oxidschicht eindringen konnte. Anschließend wurde das Ganze
schnell mit flüssigem Stickstoff abgekühlt. Bei dieser Ausführungsform
wurde auf dem Aluminiumfilm vorher ein Oxidfilm aufgebracht.
Zum Abschluß wurde die Öffnung des Aluminiumgehäuse
mit einem Epoxyharz versiegelt und dadurch der fertige Kondensator
mit festem Elektrolyt erhalten.
Auch in diesem Fall wurden die Kennwerte des Kondensators bei
Frequenzen von 120 Hz und 1 KHz bestimmt sowie die Veränderung
des Kapazitätswiderstandes bei einer Temperatur von 105°C,
einer Frequenz von 120 Hz und einer Betriebsdauer von 1000 Stunden.
Die dabei erhaltenen Werte sind nachstehend in der Tabelle
II angegeben.
Die Zahlenwerte von Tabelle II zeigen deutlich auf, daß der
Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung außerordentlich
günstige Kennwerte bei beiden Frequenzbereiches von 120 Hz und
1 KHz aufweist und sich daher vorteilhaft von dem Vergleichskondensator
sowie von dem Kondensator gemäß der ersten Ausführungsform
unterscheidet. Darüber hinaus ist die Veränderung
des Kapazitätswiderstandes nach einer Betriebsdauer von
1000 Stunden bei einer Frequenz von 120 Hz und einer Temperatur
von 105°C kleiner als bei den beiden anderen Kondensatoren.
Die Dispersion des Kapazitätswiderstandes bei dem Kondensator
gemäß Ausführungsform 1, der kein neutrales TCNQ im festen
Elektrolyt enthält, lag im Bereich von ±5 µF und der dielektrische
Verlust (Tanδ) lag im Bereich von 2,5 bis 6%. Für den Kondensator
gemäß Ausführungsform 2 betrug die Dispersion hingegen
±3 µF, und der dielektrische Verlust lag im Bereich von 2,5-4%.
Wenn mam den Zusatz von TCNQ im Bereich von 5 bis 20 Gewichtsteilen
je 100 Gewichtsteile N-Isoamylisochinolinium (TCNQ)2
variierte, so war die Wirkung des Zusatzes an neutralem TCNQ
praktisch der gleiche wie bei einem Zusatz von 10 Gewichtsteilen
je 100 Gewichtsteile Salz.
Durch Verwendung eines festen Elektrolyten, der 5 bis 20 Gewichtsteile
neutrales TCNQ auf 100 Gewichtsteile N-Isoamylisochinoliniumsalz
von TCNQ enthält, lassen sich die Kondensatorkennwerte
ganz wesentlich verbessern und die Lebensdauer wird verlängert
bzw. stabilisiert.
Claims (3)
1. Kondensator mit festem Elektrolyt, dessen eine Elektrode
aus einem Gleichrichtermetall (valve metal) mit einem Anodenfilm
auf seiner Oberfläche besteht und dessen zweite Elektrode
gegenüber der ersten Elektrode angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Elektroden
befindliche feste Elektrolyt aus einem Komplexsalz eines
ionischen Radikals in Form des N-Isoamylisochinoliniumsalzes
(Kation) von 7,7,8,8-Tetracyanchinodimethan (Anion) oder aus
einer Mischung dieses Komplexsalzes mit neutralem 7,7,8,8-
Tetracyanchinodimethan besteht.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anodenfilm durch aniodische Oxidation oder chemische Formierung
gebildet worden ist.
3. Kondensator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der feste Elektrolyt eine Mischung aus 5 bis 20 Gewichtsteilen,
vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsteilen, des neutralen
7,7,8,8-Tetracyanchinodimethan und 100 Gewichtsteilen des Komplexsalzes
ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60233642A JPS6292424A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 固体電解コンデンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3634987A1 true DE3634987A1 (de) | 1987-04-23 |
Family
ID=16958238
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19863634987 Ceased DE3634987A1 (de) | 1985-10-18 | 1986-10-14 | Kondensator mit festem elektrolyt |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4729844A (de) |
| JP (1) | JPS6292424A (de) |
| DE (1) | DE3634987A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0224207A2 (de) * | 1985-11-18 | 1987-06-03 | The Japan Carlit Co., Ltd. | Ladungsübertragungskomplex |
| DE3922852A1 (de) * | 1989-07-12 | 1991-01-24 | Roederstein Kondensatoren | Feststoffelektrolyte und diese enthaltende kondensatoren |
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| EP0558392A1 (de) * | 1992-02-28 | 1993-09-01 | Compagnie Europeenne De Composants Electroniques Lcc | Prozess zur Stabilisierung eines Charge-Transfer-Komplexes basierend auf 7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethan |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2004087829A (ja) * | 2002-08-27 | 2004-03-18 | Shinko Electric Ind Co Ltd | キャパシタ、回路基板、キャパシタの形成方法および回路基板の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US4580855A (en) * | 1981-04-17 | 1986-04-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Solid electrolyte capacitor |
| US4609971A (en) * | 1983-08-11 | 1986-09-02 | North American Philips Corporation | Electrolytic capacitor with polymer conductor |
| US4601853A (en) * | 1984-02-13 | 1986-07-22 | Ciba-Geigy Corporation | (2-fluoro-5,6,11,12-tetraselenotetracene)2 chloride |
| US4590541A (en) * | 1984-04-06 | 1986-05-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Organic semiconductor compositions and solid electrolytic capacitor using the same |
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-
1986
- 1986-10-14 DE DE19863634987 patent/DE3634987A1/de not_active Ceased
- 1986-10-17 US US06/919,999 patent/US4729844A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0224207A2 (de) * | 1985-11-18 | 1987-06-03 | The Japan Carlit Co., Ltd. | Ladungsübertragungskomplex |
| EP0224207A3 (en) * | 1985-11-18 | 1988-09-14 | The Japan Carlit Co., Ltd. | Charge transfer complex |
| DE3922852A1 (de) * | 1989-07-12 | 1991-01-24 | Roederstein Kondensatoren | Feststoffelektrolyte und diese enthaltende kondensatoren |
| DE4029110A1 (de) * | 1989-10-02 | 1991-04-11 | Roederstein Kondensatoren | Verfahren zur herstellung von kondensatoren sowie nach diesem verfahren hergestellte kondensatoren |
| EP0558392A1 (de) * | 1992-02-28 | 1993-09-01 | Compagnie Europeenne De Composants Electroniques Lcc | Prozess zur Stabilisierung eines Charge-Transfer-Komplexes basierend auf 7,7,8,8-Tetracyanoquinodimethan |
| FR2688002A1 (fr) * | 1992-02-28 | 1993-09-03 | Europ Composants Electron | Procede de stabilisation d'un complexe a transfert de charge base sur le 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0553051B2 (de) | 1993-08-09 |
| US4729844A (en) | 1988-03-08 |
| JPS6292424A (ja) | 1987-04-27 |
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