JP2531589B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
固体電解コンデンサInfo
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、導電性高分子膜を固体電解質とした固体電
解コンデンサに関する。
解コンデンサに関する。
（従来の技術） 固体電解コンデンサは、通常アルミニウム，タンタル
などの皮膜形成性金属表面に誘電体である酸化皮膜を形
成し、該酸化皮膜上に二酸化マンガン,TCNQ錯体などの
固体電解質層及び導電体層を順次積層形成して構成され
ている。
などの皮膜形成性金属表面に誘電体である酸化皮膜を形
成し、該酸化皮膜上に二酸化マンガン,TCNQ錯体などの
固体電解質層及び導電体層を順次積層形成して構成され
ている。
一般に大容量小形化のため、渦巻状に巻回した構造を
採用しているが、従来の電解液形コンデンサ同様に陰極
箔が不可欠のため小形化には限度があった。また、二酸
化マンガンを固体電解質として用いたコンデンサは、製
造工程上誘電体酸化皮膜を損傷しやすいなどの欠点をも
ち、一方、TCNQ錯体を用いたコンデンサは、熱安定性に
乏しいなどの欠点がある。
採用しているが、従来の電解液形コンデンサ同様に陰極
箔が不可欠のため小形化には限度があった。また、二酸
化マンガンを固体電解質として用いたコンデンサは、製
造工程上誘電体酸化皮膜を損傷しやすいなどの欠点をも
ち、一方、TCNQ錯体を用いたコンデンサは、熱安定性に
乏しいなどの欠点がある。
誘電体酸化皮膜上にピロールなどの複素環式化合物の
重合体を電解重合により形成し固体電解質としたコンデ
ンサが提案されているが、誘電体酸化皮膜は絶縁体であ
るので、その表面に電解重合膜を形成することは非常に
困難であり、均一な皮膜を形成することができなかっ
た。とりわけ陽極箔単体で巻回した構造の素子において
は、渦巻状に密に積層した箔の間に均一な電解重合膜を
形成することは不可能である。また、陽極酸化皮膜上に
酸化剤を用いて化学重合した導電性高分子膜（Ｉ）を形
成し、セパレータ紙及び陰極箔と共に巻回して素子を形
成後、電解重合により導電性高分子膜（II）を形成した
構造の固体電解コンデンサが提案されているが、絶縁体
であるセパレータ紙の影響で導電性高分子膜の生成が不
均一となり、コンデンサの静電容量の減少やバラツキ，
損失角の正接（tanδ）が大きいなどの改良すべき点が
残されていた。
重合体を電解重合により形成し固体電解質としたコンデ
ンサが提案されているが、誘電体酸化皮膜は絶縁体であ
るので、その表面に電解重合膜を形成することは非常に
困難であり、均一な皮膜を形成することができなかっ
た。とりわけ陽極箔単体で巻回した構造の素子において
は、渦巻状に密に積層した箔の間に均一な電解重合膜を
形成することは不可能である。また、陽極酸化皮膜上に
酸化剤を用いて化学重合した導電性高分子膜（Ｉ）を形
成し、セパレータ紙及び陰極箔と共に巻回して素子を形
成後、電解重合により導電性高分子膜（II）を形成した
構造の固体電解コンデンサが提案されているが、絶縁体
であるセパレータ紙の影響で導電性高分子膜の生成が不
均一となり、コンデンサの静電容量の減少やバラツキ，
損失角の正接（tanδ）が大きいなどの改良すべき点が
残されていた。
（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的とするところは、導電性高分子膜を固体
電解質とした構造からなり、小形小容積化を可能とする
とともに、均一な導電性高分子膜を形成せしめ、優れた
コンデンサ特性をもつ固体電解コンデンサを提供するこ
とができる。
電解質とした構造からなり、小形小容積化を可能とする
とともに、均一な導電性高分子膜を形成せしめ、優れた
コンデンサ特性をもつ固体電解コンデンサを提供するこ
とができる。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明者らは、鋭意研究の結果、上記目的を達成し得
る固体電解コンデンサを発生するに至った。
る固体電解コンデンサを発生するに至った。
すなわち、表面に誘電体酸化皮膜を形成した陽極箔及
び化学重合による導電性高分子膜（Ｉ）ならびに電解重
合による導電性高分子膜（II）を電解質とするものから
なり、多孔性紙の表面にあらかじめ化学重合により導電
性高分子膜（Ｉ）を形成して多孔性導電化紙となし、陽
極箔と巻回して素子を構成し、次いで電解重合により導
電性高分子膜（II）を形成し、該導電化紙を陰極とした
固体電解コンデンサである。
び化学重合による導電性高分子膜（Ｉ）ならびに電解重
合による導電性高分子膜（II）を電解質とするものから
なり、多孔性紙の表面にあらかじめ化学重合により導電
性高分子膜（Ｉ）を形成して多孔性導電化紙となし、陽
極箔と巻回して素子を構成し、次いで電解重合により導
電性高分子膜（II）を形成し、該導電化紙を陰極とした
固体電解コンデンサである。
以下、本発明を詳しく説明する。
皮膜形成性金属としては、アルミニウム，タンタル，
ニオブなどが用いられ、必要に応じ表面を電気化学的に
エッチングし粗面化する。更に、りん酸アンモニウムや
ほう酸アンモニウムなどの水溶液中で電解酸化を行い、
表面に誘電体酸化皮膜を形成せしめ、陽極箔を得る。こ
の陽極箔を所定の寸法に切断し、その一部にかしめ付
け，超音波溶接などの方法により陽極引出し用のリード
線を接続する。
ニオブなどが用いられ、必要に応じ表面を電気化学的に
エッチングし粗面化する。更に、りん酸アンモニウムや
ほう酸アンモニウムなどの水溶液中で電解酸化を行い、
表面に誘電体酸化皮膜を形成せしめ、陽極箔を得る。こ
の陽極箔を所定の寸法に切断し、その一部にかしめ付
け，超音波溶接などの方法により陽極引出し用のリード
線を接続する。
次いで、酸化皮膜上に導電性高分子モノマーを少なく
とも0.01mol/含む溶液を均一に分散させた後、酸化剤
0.001〜2mol/含む溶液と接触させるか、又は逆に酸化
剤を均一に分散した後、導電性高分子モノマー溶液と接
触させる方法により、化学重合した導電性高分子膜
（Ｉ）を形成し表面を導電化する。
とも0.01mol/含む溶液を均一に分散させた後、酸化剤
0.001〜2mol/含む溶液と接触させるか、又は逆に酸化
剤を均一に分散した後、導電性高分子モノマー溶液と接
触させる方法により、化学重合した導電性高分子膜
（Ｉ）を形成し表面を導電化する。
次いで、見掛密度が0.3〜0.6g/cm3の範囲にある多孔
性のクラフト紙，マニラ麻紙又はこれらの混抄紙あるい
はこれらと合成繊維との混抄紙を導電性高分子モノマー
を少なくとも0.01mol/含む溶液中に浸漬した後、酸化
剤を0.001mol/〜2mol/含む溶液と接触させるか、又
は逆に酸化剤を均一に分散した後、導電性高分子モノマ
ー溶液と接触させる方法により化学重合した導電性高分
子膜（Ｉ）を形成し、多孔性紙の表面を導電化する。導
電性高分子としては、ポリピロール，ポリアニリン，ポ
リチオフェン，ポリフランを用い、特に好ましくはポリ
ピロールを用いる。
性のクラフト紙，マニラ麻紙又はこれらの混抄紙あるい
はこれらと合成繊維との混抄紙を導電性高分子モノマー
を少なくとも0.01mol/含む溶液中に浸漬した後、酸化
剤を0.001mol/〜2mol/含む溶液と接触させるか、又
は逆に酸化剤を均一に分散した後、導電性高分子モノマ
ー溶液と接触させる方法により化学重合した導電性高分
子膜（Ｉ）を形成し、多孔性紙の表面を導電化する。導
電性高分子としては、ポリピロール，ポリアニリン，ポ
リチオフェン，ポリフランを用い、特に好ましくはポリ
ピロールを用いる。
このようにして得られた多孔性導電化紙を誘電体酸化
皮膜を有する陽極箔と共に渦巻状に巻回し素子を作製す
る。その後、陰イオンがベンゼンスルホン酸，アルキル
ベンゼンスルホン酸などのスルホン酸アニオン，過塩素
酸アニオン，また陽イオンがリチウム，カリウムなどの
アルカリ金属カチオン，テトラアルキルアンモニウムな
どの４級アンモニウムカチオンからなる支持電解質0.01
〜2mol/及び導電性高分子モノマー0.01〜5mol/を含
む電解液中で、前記多孔性導電化紙を陽極とし外部に配
設した陰極との間に直流定電流電解を行い、表面を導電
化した陽極箔と多孔性導電化紙の間に均一に電解重合導
電性高分子膜（II）を形成せしめる。
皮膜を有する陽極箔と共に渦巻状に巻回し素子を作製す
る。その後、陰イオンがベンゼンスルホン酸，アルキル
ベンゼンスルホン酸などのスルホン酸アニオン，過塩素
酸アニオン，また陽イオンがリチウム，カリウムなどの
アルカリ金属カチオン，テトラアルキルアンモニウムな
どの４級アンモニウムカチオンからなる支持電解質0.01
〜2mol/及び導電性高分子モノマー0.01〜5mol/を含
む電解液中で、前記多孔性導電化紙を陽極とし外部に配
設した陰極との間に直流定電流電解を行い、表面を導電
化した陽極箔と多孔性導電化紙の間に均一に電解重合導
電性高分子膜（II）を形成せしめる。
（作用） 以上述べたごとく構成されるコンデンサ素子では、多
孔性導電化紙は陰極として作用し、樹脂モールド又はケ
ースに密封するなどして本発明の固体電解コンデンサを
与える。
孔性導電化紙は陰極として作用し、樹脂モールド又はケ
ースに密封するなどして本発明の固体電解コンデンサを
与える。
（実施例） 実施例１ 誘電体酸化皮膜を形成させた厚さ40μm,幅3mmの高純
度アルミニウム箔に超音波溶接により陽極リードを取付
け陽極箔を得た。該陽極箔を2mol/ピロール／エタノ
ール溶液に５分間浸漬した後、更に0.5mol/過硫酸ア
ンモニウム水溶液に浸漬して化学重合によりポリピロー
ル膜を形成した。
度アルミニウム箔に超音波溶接により陽極リードを取付
け陽極箔を得た。該陽極箔を2mol/ピロール／エタノ
ール溶液に５分間浸漬した後、更に0.5mol/過硫酸ア
ンモニウム水溶液に浸漬して化学重合によりポリピロー
ル膜を形成した。
次いで、厚さ35μm,見掛密度0.35g/cm3のマニラ麻紙
を2mol/ピロール／エタノール溶液に５分間浸漬した
後、更に0.5mol/過硫酸アンモニウム水溶液に５分間
浸漬して化学重合によりポリピロール膜をマニラ麻繊維
の表面に形成し多孔性の導電化紙を得た。この導電化紙
と前記陽極箔とを渦巻状に巻回して素子を作製後、再化
成により誘電体酸化皮膜の修復を行った。更に、この素
子をピロールモノマー1mol/及び支持電解質としてパ
ラトルエンスルホン酸ナトリウム1mol/を含むアセト
ニトリル溶液中に浸漬し、化学重合したポリピロールを
有する導電化紙を陽極とし、外部に配設した陰極との間
に直流定電流を通電し（1mA/cm2,35min），導電化紙と
表面を導電化した陽極箔上の誘電体酸化皮膜との間に電
解重合によるポリピロール膜を形成せしめた。
を2mol/ピロール／エタノール溶液に５分間浸漬した
後、更に0.5mol/過硫酸アンモニウム水溶液に５分間
浸漬して化学重合によりポリピロール膜をマニラ麻繊維
の表面に形成し多孔性の導電化紙を得た。この導電化紙
と前記陽極箔とを渦巻状に巻回して素子を作製後、再化
成により誘電体酸化皮膜の修復を行った。更に、この素
子をピロールモノマー1mol/及び支持電解質としてパ
ラトルエンスルホン酸ナトリウム1mol/を含むアセト
ニトリル溶液中に浸漬し、化学重合したポリピロールを
有する導電化紙を陽極とし、外部に配設した陰極との間
に直流定電流を通電し（1mA/cm2,35min），導電化紙と
表面を導電化した陽極箔上の誘電体酸化皮膜との間に電
解重合によるポリピロール膜を形成せしめた。
しかる後、導電化紙の端面に陰極リードを接続しケー
スに密封して定格電圧33V,公称静電容量15μＦの固体電
解コンデンサを完成した。このコンデンサは、陽極箔，
セパレータ紙及び陰極箔を用いた従来のコンデンサに比
べ約2/3の容積となり、また均一なポリピロール膜が形
成されるため、静電容量やtanδのバラツキを小さくす
ることができる。
スに密封して定格電圧33V,公称静電容量15μＦの固体電
解コンデンサを完成した。このコンデンサは、陽極箔，
セパレータ紙及び陰極箔を用いた従来のコンデンサに比
べ約2/3の容積となり、また均一なポリピロール膜が形
成されるため、静電容量やtanδのバラツキを小さくす
ることができる。
実施例２ 実施例１の紙を厚さ40μm,見掛密度0.6g/cm3のクラフ
ト紙に変更した以外は、実施例１と同様にして行った。
ト紙に変更した以外は、実施例１と同様にして行った。
実施例３ 実施例１の紙を厚さ50μm,見掛密度0.30g/cm3のマニ
ラ麻紙とポリプロピレン繊維の混抄紙に変更した以外
は、実施例１と同様にして行った。
ラ麻紙とポリプロピレン繊維の混抄紙に変更した以外
は、実施例１と同様にして行った。
実施例４ 実施例１において、化学重合により表面を導電化しな
い陽極箔に変更した以外は、実施例１と同様にして行っ
た。
い陽極箔に変更した以外は、実施例１と同様にして行っ
た。
参考例１ 実施例１の紙を厚さ20μm,見掛密度0.75g/cm3のクラ
フト紙に変更した以外は、実施例１と同様にして行っ
た。
フト紙に変更した以外は、実施例１と同様にして行っ
た。
参考例２ 実施例１において、厚さ35μm,見掛密度0.35g/cm3の
マニラ麻紙に化学重合によるポリピロール膜を形成せず
に、陽極箔と渦巻状に巻回して素子を構成し、実施例１
に準じて電解重合を行ったが、ポリピロールは均一に生
成せず、固体電解コンデンサを作製することはできなか
った。
マニラ麻紙に化学重合によるポリピロール膜を形成せず
に、陽極箔と渦巻状に巻回して素子を構成し、実施例１
に準じて電解重合を行ったが、ポリピロールは均一に生
成せず、固体電解コンデンサを作製することはできなか
った。
参考例３ 誘電体酸化皮膜を形成させた厚さ40μm,幅3mmの高純
度アルミニウム箔にかしめ付けにより陽極リードを取付
け50mmに切断して陽極箔を得た。該陽極箔を2mol/ピロ
ール／エタノール溶液に５分間浸漬した後、更に0.5mol
/過硫酸アンモニウム水溶液に５分間浸漬して、化学
重合によりポリピロール膜を形成した。
度アルミニウム箔にかしめ付けにより陽極リードを取付
け50mmに切断して陽極箔を得た。該陽極箔を2mol/ピロ
ール／エタノール溶液に５分間浸漬した後、更に0.5mol
/過硫酸アンモニウム水溶液に５分間浸漬して、化学
重合によりポリピロール膜を形成した。
次いで、この陽極箔を厚さ35μm,見掛密度0.35g/cm3
のマニラ麻紙をセパレータとし陰極箔と重ねて渦巻状に
巻回して素子を作製後、化学重合したポリピロールを陽
極として電解重合を行い、他は実施例１の方法に準じて
コンデンサを作製した。このコンデンサはセパレータ紙
及び陰極箔を有するので、その容積は従来のコンデンサ
と同等である。
のマニラ麻紙をセパレータとし陰極箔と重ねて渦巻状に
巻回して素子を作製後、化学重合したポリピロールを陽
極として電解重合を行い、他は実施例１の方法に準じて
コンデンサを作製した。このコンデンサはセパレータ紙
及び陰極箔を有するので、その容積は従来のコンデンサ
と同等である。
本発明の実施例のデータを参考例と共に第１表に示
す。
す。
なお、第１表中の容積比は、陽極箔，セパレータ紙及
び陰極箔で構成される従来のコンデンサ（参考例３）の
大きさを100として算出した各完成品の容積である。
び陰極箔で構成される従来のコンデンサ（参考例３）の
大きさを100として算出した各完成品の容積である。
［発明の効果］ 導電性高分子膜を固体電解質とした固体電解コンデン
サからなり、誘電体酸化皮膜及び該誘電体酸化皮膜上に
化学重合による導電性高分子膜を形成した陽極箔と、多
孔性紙に化学重合による導電性高分子膜及び電解重合に
よる導電性高分子膜を形成した多孔性導電化紙と巻回さ
れている固体電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔とセパ
レータ紙と巻回されている固体電解コンデンサに比べ、
静電容量やtanδのバラツキを小さく、容積も大幅に小
さくすることが可能となった。
サからなり、誘電体酸化皮膜及び該誘電体酸化皮膜上に
化学重合による導電性高分子膜を形成した陽極箔と、多
孔性紙に化学重合による導電性高分子膜及び電解重合に
よる導電性高分子膜を形成した多孔性導電化紙と巻回さ
れている固体電解コンデンサは、陽極箔と陰極箔とセパ
レータ紙と巻回されている固体電解コンデンサに比べ、
静電容量やtanδのバラツキを小さく、容積も大幅に小
さくすることが可能となった。
第１図は本発明の一実施例に係る素子構造の概略説明
図、第２図は実施例４における素子構造の概略説明図で
ある。 １……陽極アルミニウム箔 ２……誘電体酸化皮膜 ３……化学重合による導電性高分子膜（Ｉ） ４……多孔性導電化紙［多孔性紙＋導電性高分子膜
（Ｉ）］ ５……電解重合による導電性高分子膜（II）
図、第２図は実施例４における素子構造の概略説明図で
ある。 １……陽極アルミニウム箔 ２……誘電体酸化皮膜 ３……化学重合による導電性高分子膜（Ｉ） ４……多孔性導電化紙［多孔性紙＋導電性高分子膜
（Ｉ）］ ５……電解重合による導電性高分子膜（II）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊佐 功 群馬県渋川市半田2470番地 日本カーリ ット株式会社中央研究所内 (72)発明者 山本 秀雄 群馬県渋川市半田2470番地 日本カーリ ット株式会社中央研究所内 (72)発明者 福田 実 群馬県渋川市半田2470番地 日本カーリ ット株式会社中央研究所内 審査官 大澤 孝次
Claims (3)
- 【請求項１】表面に誘電体酸化皮膜及び該誘電体酸化皮
膜上に化学重合による導電性高分子膜を形成した陽極箔
と、多孔性紙に化学重合による導電性高分子膜及び電解
重合による導電性高分子膜を形成した多孔性導電化紙と
が巻回されている固体電解コンデンサ。 - 【請求項２】表面に誘電体酸化皮膜を形成した陽極箔を
使用した請求項（１）記載の固体電解コンデンサ。 - 【請求項３】多孔性紙の密度が0.3〜0.6g/cm3である請
求項（１）又は請求項（２）記載の固体電解コンデン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8830488A JP2531589B2 (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 固体電解コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8830488A JP2531589B2 (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 固体電解コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01260809A JPH01260809A (ja) | 1989-10-18 |
| JP2531589B2 true JP2531589B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=13939189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8830488A Expired - Lifetime JP2531589B2 (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 固体電解コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2531589B2 (ja) |
-
1988
- 1988-04-12 JP JP8830488A patent/JP2531589B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01260809A (ja) | 1989-10-18 |
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