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JPH0241888B2 - - Google Patents
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JPH0241888B2 - - Google Patents

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JPH0241888B2
JPH0241888B2 JP12822684A JP12822684A JPH0241888B2 JP H0241888 B2 JPH0241888 B2 JP H0241888B2 JP 12822684 A JP12822684 A JP 12822684A JP 12822684 A JP12822684 A JP 12822684A JP H0241888 B2 JPH0241888 B2 JP H0241888B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、固体電解コンデンサおよびその製
造方法に係るもので、特に有機物半導体からなる
固体電解質層の形成方法の改良に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same, and particularly to an improvement in a method for forming a solid electrolyte layer made of an organic semiconductor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

固体電解コンデンサは、アルミニウム、タンタ
ル等の被膜形成性金属を陽極に用い、この陽極を
拡面化するために、エツチングあるいは、焼結に
より多孔質化させ、この表面に誘電体となる酸化
被膜層を形成し、次にこの表面に固体電解質層を
形成し、さらにこの外部に導電性陰極引出し層を
形成した構成を有している。
Solid electrolytic capacitors use a film-forming metal such as aluminum or tantalum for the anode, and in order to enlarge the area of the anode, it is made porous by etching or sintering, and an oxide film layer that serves as a dielectric is applied to the surface of the anode. , a solid electrolyte layer is formed on the surface of the solid electrolyte layer, and a conductive cathode extraction layer is further formed on the outside of the solid electrolyte layer.

この固体電解質層としては、従来は二酸化マン
ガンが用いられていた。この二酸化マンガンを誘
電体酸化被膜層の上に形成する手段としては、液
状の硝酸マンガン中に陽極電極を含浸し、その後
300℃前後の温度で硝酸マンガンを熱分解して二
酸化マンガンに変性させていた。
Conventionally, manganese dioxide has been used as this solid electrolyte layer. The method for forming this manganese dioxide on the dielectric oxide film layer is to impregnate the anode electrode in liquid manganese nitrate, and then
Manganese nitrate was thermally decomposed at a temperature of around 300°C and denatured into manganese dioxide.

しかし、この方法によれば、一度の工程での二
酸化マンガンの付着は僅かであるため、同じ処理
を数度ないし十数度繰り返す必要があつた。
However, according to this method, only a small amount of manganese dioxide is deposited in one process, so it is necessary to repeat the same process several to more than ten times.

このため、製造過程が極めて複雑になるととも
に、熱分解時の高温や発生ガスにより、誘電体酸
化被膜を劣化させてしまう欠点があつた。
As a result, the manufacturing process becomes extremely complicated, and the dielectric oxide film deteriorates due to the high temperature and gas generated during thermal decomposition.

そこで最近は、この二酸化マンガンに代えて、
導電性の有機物をこの電解質層に用いることが提
案されている。
Therefore, recently, instead of this manganese dioxide,
It has been proposed to use conductive organic materials in this electrolyte layer.

この有機物電解質として、知られているのがテ
トラシアノキノジメタン(以下TCNQという)
の各種錯塩を用いたものである。
This organic electrolyte is known as tetracyanoquinodimethane (hereinafter referred to as TCNQ).
It uses various complex salts of.

TCNQ錯塩は常温で固体物であるので、これ
を電解質として、コンデンサ電極表面に付着させ
る方法として従来から幾つかのものが提案されて
いる。例えば、米国特許第3214648号のように、
有機溶媒中にTCNQ錯塩を溶解した溶液中に、
陽極体を含浸し、その後溶液から引き上げ、有機
溶媒を蒸発させて、陽極体の表面にTCNQ錯塩
層を形成させることが行われている。しかしこの
方法では、溶媒中のTCNQ錯塩濃度が低いこと
から、一度の含浸では十分なTCNQ錯塩を付着
させることができず、二酸化マンガン層の形成と
同様にこの工程を数度ないし十数度繰り返す必要
があり、製造工程の複雑さは回避できなかつた。
Since TCNQ complex salt is a solid substance at room temperature, several methods have been proposed for attaching it to the surface of a capacitor electrode as an electrolyte. For example, as in U.S. Patent No. 3,214,648,
In a solution of TCNQ complex salt dissolved in an organic solvent,
The anode body is impregnated, then taken out of the solution, and the organic solvent is evaporated to form a TCNQ complex salt layer on the surface of the anode body. However, with this method, due to the low concentration of TCNQ complex salt in the solvent, it is not possible to deposit enough TCNQ complex salt in one impregnation, and this process is repeated several to ten times, similar to the formation of the manganese dioxide layer. was necessary, and the complexity of the manufacturing process could not be avoided.

また特公昭51−32303号のように、高分子物質
とTCNQ錯塩の微粉末とからなる分散体を電極
表面に付着させる方法も提案されている。しか
し、これらの方法では、溶媒が蒸発後、TCNQ
錯塩が結晶化したり、TCNQ錯塩が結晶状態の
まま分散しているため、拡面化処理された複雑な
凹凸を持つ陽極体表面誘電体酸化被膜との間に十
分な接触が得られず、所定の静電容量を得ること
ができない欠点があつた。
Furthermore, as in Japanese Patent Publication No. 51-32303, a method has been proposed in which a dispersion consisting of a polymer substance and fine powder of TCNQ complex salt is adhered to the electrode surface. However, in these methods, after the solvent evaporates, TCNQ
Because the complex salt crystallizes or the TCNQ complex salt is dispersed in a crystalline state, sufficient contact with the dielectric oxide film on the surface of the anode body, which has been enlarged and has complex irregularities, cannot be obtained. The drawback was that it was not possible to obtain a capacitance of .

最近では、特開昭57−173928号のごとく
TCNQ錯塩のみをその融点以上に加熱し融解さ
せ、ここに陽極体を含浸し、その後引き上げて冷
却して、TCNQ錯塩を付着させる方法が提案さ
れている。
Recently, as in JP-A-57-173928,
A method has been proposed in which only the TCNQ complex salt is heated above its melting point to melt, the anode body is impregnated therein, and then the anode body is pulled up and cooled to adhere the TCNQ complex salt.

この方法によれば、濃度の高いTCNQ錯塩自
体を陽極体に付着させるので、一度の含浸工程で
十分なTCNQ錯塩を付着させることができる。
しかし、TCNQ錯塩は加熱に弱く、溶融状態を
続けると極めて短時間に分解をおこし、絶縁体と
化してしまう。このため上記の含浸処理は極めて
短時間のうちに終了させ、その後急激に冷却を行
わなければならないので、急速な処理を行うため
装置が複雑になり、しかも生産性も悪い。また冷
却後、TCNQ錯塩が結晶化し、誘電体酸化被膜
との接触が悪くなり、十分な静電容量を引き出せ
ない欠点があつた。
According to this method, since the highly concentrated TCNQ complex salt itself is deposited on the anode body, sufficient TCNQ complex salt can be deposited in one impregnation step.
However, TCNQ complex salts are sensitive to heat, and if kept in a molten state, they decompose in an extremely short period of time, turning into an insulator. For this reason, the above-mentioned impregnation treatment must be completed within a very short period of time, and then rapid cooling must be performed, which results in a complicated apparatus and poor productivity due to the rapid treatment. Furthermore, after cooling, the TCNQ complex crystallized, resulting in poor contact with the dielectric oxide film, which resulted in the drawback that sufficient capacitance could not be extracted.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この発明は、従来のこのような欠点を改良した
もので、TCNQ錯塩からなる固体電解質層を固
体電解コンデンサの陽極体の誘電体酸化被膜上に
含浸させる作業工程を簡便化させるとともに、含
浸率を向上させ、固体電解コンデンサの特性を改
善することを目的としている。
This invention improves on these conventional drawbacks, and simplifies the work process of impregnating a solid electrolyte layer made of TCNQ complex salt onto the dielectric oxide film of the anode body of a solid electrolytic capacitor, and also improves the impregnation rate. The purpose is to improve the characteristics of solid electrolytic capacitors.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明は、イソプロピル−イソキノリニウム
TCNQ錯塩に、キノリン系化合物を添加してな
る混合物を固体電解質として用いるとともに、前
記固体電解質層の形成を前記イソプロピル−イソ
キノリニウムTCNQ錯塩の融点もしくは分解温
度より低い温度まで加熱して液状化し、この液状
混合物内にコンデンサ素子を含浸し、含浸後冷却
固化させておこなうことを特徴とするもので、混
合物が純物質に比べ融点(凝固点)が降下する現
象に着目し、TCNQ錯塩と添加物との混合物を
加熱溶融し、陽極体への含浸をおこなうものであ
る。以下の実施例に基づきこの発明を詳細に説明
する。
This invention relates to isopropyl-isoquinolinium
A mixture obtained by adding a quinoline compound to a TCNQ complex salt is used as a solid electrolyte, and the solid electrolyte layer is formed by heating to a temperature lower than the melting point or decomposition temperature of the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt to liquefy it. This method is characterized by impregnating a capacitor element in a mixture and cooling and solidifying it after impregnation. Focusing on the phenomenon that the melting point (freezing point) of a mixture is lower than that of a pure substance, we developed a mixture of TCNQ complex salt and additives. The material is heated and melted to impregnate the anode body. This invention will be explained in detail based on the following examples.

〔実施例〕〔Example〕

まず、この発明による固体電極コンデンサの製
造手順について説明する。
First, the manufacturing procedure of the solid electrode capacitor according to the present invention will be explained.

第1図は、この発明の方法により作られた固体
電解コンデンサの完成状態をあらわした断面図で
あり、第2図はこの実施例で用いた陽極体、すな
わちコンデンサ素子をあらわしたものである。
FIG. 1 is a sectional view showing the completed state of a solid electrolytic capacitor manufactured by the method of the present invention, and FIG. 2 shows the anode body, ie, the capacitor element, used in this example.

第2図のコンデンサ素子1は、帯状の電極体を
巻回して形成されており、陽極2は、高純度のア
ルミニウム箔からなつている。この陽極2は、ま
ず拡面化のためのエツチング処理が施されてお
り、その表面に誘電体酸化被膜が、陽極酸化処理
により形成されている。
The capacitor element 1 shown in FIG. 2 is formed by winding a band-shaped electrode body, and the anode 2 is made of high-purity aluminum foil. The anode 2 is first subjected to an etching process to enlarge its surface, and a dielectric oxide film is formed on its surface by anodic oxidation process.

そして、この帯状の陽極2は、ほぼ同じ面積を
有する集電極3を対抗配置し、陽極2と集電極3
との間には、これら電極2,3より僅かに幅の広
いセパレータ紙4を挟み込んだものを、一方端か
ら巻回して円筒状のコンデンサ素子1としてい
る。なお、陽極2、集電極3の各々には、外部と
の電気的接続を得るためのタブ5,6が熔接等の
手段により接続され、一方の端面から並行して突
出している。そしてさらに、これらのタブの先端
には、外部リード7,8が熔接により接続されて
いる。
This strip-shaped anode 2 is arranged with collector electrodes 3 having approximately the same area facing each other, and the anode 2 and the collector electrode 3 are arranged opposite each other.
A separator paper 4, which is slightly wider than the electrodes 2 and 3, is sandwiched between the electrodes 2 and 3 and wound from one end to form a cylindrical capacitor element 1. Note that tabs 5 and 6 for obtaining electrical connection with the outside are connected to each of the anode 2 and the collector electrode 3 by means such as welding, and protrude in parallel from one end surface. Further, external leads 7 and 8 are connected to the tips of these tabs by welding.

第3図は、前記コンデンサ素子1に固体電解質
層を含浸させる方法を示したもので、図の左側に
は予備加熱ブロツク10が置かれている。この予
備加熱ブロツク10は、内部に加熱用のヒーター
が埋設され、上面に凹部11が設けられており、
コンデンサ素子1を凹部11内に載置してコンデ
ンサ素子1を予め加熱し、高温状態を維持させて
おく。
FIG. 3 shows a method of impregnating the capacitor element 1 with a solid electrolyte layer, and a preheating block 10 is placed on the left side of the figure. This preheating block 10 has a heating heater embedded inside and a recess 11 on the top surface.
The capacitor element 1 is placed in the recess 11, and the capacitor element 1 is heated in advance to maintain a high temperature state.

次に、同図右側には、含浸用ブロツク12が置
かれており、この含浸用ブロツク12も内部に加
熱用ヒーターが埋め込まれ、上面には凹部13が
形成されている。そしてこの凹部13には、
TCNQ錯塩と添加物とからなる粉末の混合物1
4が注入され、加熱により前記混合物14が融解
する。そしてここへ、予備加熱ブロツク10に待
機させておいてコンデンサ素子1を移動させ所定
時間含浸を行い、その後コンデンサ素子1を凹部
13から引き上げ、自然冷却により液状の混合物
14を固化させて固体電解質層を形成する。
Next, an impregnating block 12 is placed on the right side of the figure, and this impregnating block 12 also has a heating heater embedded therein and a recess 13 formed in its upper surface. And in this recess 13,
Powder mixture 1 consisting of TCNQ complex salt and additives
4 is injected and the mixture 14 is melted by heating. Then, the capacitor element 1 is placed on standby in the preheating block 10 and impregnated for a predetermined period of time, and then the capacitor element 1 is pulled up from the recess 13 and the liquid mixture 14 is solidified by natural cooling to form a solid electrolyte layer. form.

このようにして、固体電解質層の形成されたコ
ンデンサ素子1は、第1図に示すように、有底筒
状の外装ケース20に収納し、外装ケース20の
開口端部を弾性封口体21で閉じ、外装ケース2
0の開口端を巻き締めして密封を行う。なお、コ
ンデンサ素子1から引き出されされた外部リード
7,8は前記弾性封口体21に設けられた貫通孔
から外部に突出し、コンデンサ素子1と外部との
電気的接続がおこなえるようになつている。
The capacitor element 1 on which the solid electrolyte layer has been formed in this manner is housed in a bottomed cylindrical outer case 20, as shown in FIG. Closed, outer case 2
Tighten the open end of 0 to seal it. Note that the external leads 7 and 8 drawn out from the capacitor element 1 protrude to the outside from the through hole provided in the elastic sealing body 21, so that an electrical connection between the capacitor element 1 and the outside can be established.

次に、上記のような手順により実際の固体電解
コンデンサを作製し、その特性を求めた結果を示
す。なお、従来例として、液体の電解質を使用し
た通常の乾式電解コンデンサおよびイソプロピル
−イソキノリニウムTCNQ錯塩のみを融解含浸
させて作られた固体電解コンデンサとをこの発明
に対比させて示す。
Next, we will show the results of fabricating an actual solid electrolytic capacitor using the procedure described above and determining its characteristics. As a conventional example, a conventional dry electrolytic capacitor using a liquid electrolyte and a solid electrolytic capacitor made by melting and impregnating only isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt are shown in comparison with the present invention.

従来例 1 まず、コンデンサ素子として、幅2.2mm、長さ
10mm、厚さ80μmの高純度アルミニウム(純度
99.99%)を陽極として準備し、この陽極の表面
を交流電流による電解エツチングにより拡面化さ
せた後、その表面に耐電圧9Vの誘電体酸化被膜
を陽極酸化処理により形成した。そして集電用電
極として、前記陽極と同じ大きさのアルミニウム
(純度99.94%)を対抗配置させ、双方の電極の略
中央部に外部引き出し用のアルミニウム製タブを
コールドウエルドにより接続し、マニラ麻繊維混
抄のセパレータ紙を介在させて巻回し、円筒状の
コンデンサ素子とした。(以下の従来例、本発明
例のいずれについても同じコンデンサ素子を用い
ている。) 次に、このコンデンサ素子に、エチレングリコ
ール−アジピン酸アンモニウム系の電解液を含浸
させ、アルミニウム製の外装ケース内に素子を収
納し、開口部をゴム製の封口体で閉じ、外装ケー
ス開口端部を巻き締めて密封し、定格電圧6.3V、
定格容量10μFの電解コンデンサを完成させた。
このとき本体部の外形寸法は、直径3mm、長さ5
mmであつた。
Conventional example 1 First, as a capacitor element, a width of 2.2 mm and a length of
10mm, 80μm thick high purity aluminum (purity
99.99%) was prepared as an anode, and after enlarging the surface of this anode by electrolytic etching using alternating current, a dielectric oxide film with a withstand voltage of 9 V was formed on the surface by anodizing treatment. Aluminum (purity 99.94%) of the same size as the anode is placed oppositely as a current collecting electrode, and an aluminum tab for external extraction is connected approximately at the center of both electrodes by cold welding. A cylindrical capacitor element was obtained by winding the capacitor with a separator paper interposed therebetween. (The same capacitor element is used in both the conventional example and the inventive example below.) Next, this capacitor element is impregnated with an ethylene glycol-ammonium adipate electrolyte and placed inside an aluminum exterior case. The element is housed in the case, the opening is closed with a rubber sealing body, the opening end of the outer case is wrapped tightly and sealed, and the rated voltage is 6.3V.
We have completed an electrolytic capacitor with a rated capacity of 10μF.
At this time, the external dimensions of the main body are 3 mm in diameter and 5 mm in length.
It was warm in mm.

この電解コンデンサを15分定格電圧を印加して
エージングし、その後の電気特性を調べたとこ
ろ、次の結果が得られた。
When this electrolytic capacitor was aged by applying the rated voltage for 15 minutes and its electrical characteristics were investigated, the following results were obtained.

静電容量 9.2μF 損失角の正接 0.30 等価直列抵抗値(100KHz) 25Ω 漏れ電流(2分値) 0.10μA 従来例 2 コンデンサ素子は、従来例1と同じものを用
い、このコンデンサ素子を予備加熱ブロツクの中
で予め250℃で加熱し待機させておいた。次いで
加熱含浸用ブロツクにイソプロピル−イソキノリ
ニウムTCNQ錯塩のみを注入し、加熱したとこ
ろ、240℃で融解し、液体状となつた。
Capacitance 9.2μF Tangent of loss angle 0.30 Equivalent series resistance value (100KHz) 25Ω Leakage current (2-minute value) 0.10μA Conventional example 2 The same capacitor element as in Conventional example 1 is used, and this capacitor element is placed in a preheating block. It was heated in advance at 250°C and kept on standby. Next, only the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt was injected into the heat impregnation block and when heated, it melted at 240°C and became liquid.

そこで、予備加熱ブロツクで待機していたコン
デンサ素子をすばやく移動させて、コンデンサ素
子の本体をタブが突出した上端面を除いて融解し
た状態のTCNQ錯塩中に含浸し、10秒間保持し
た後引き上げて自然冷却させ、イソプロピル−イ
ソキノリニウムTCNQ錯塩を固化させた。
Therefore, the capacitor element that was waiting in the preheating block was quickly moved, and the main body of the capacitor element, except for the upper end surface where the tab protruded, was immersed in the molten TCNQ complex salt, held for 10 seconds, and then pulled out. The isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt was solidified by natural cooling.

次にこのコンデンサ素子を従来例1と同じ大き
さの外装ケースに収納し、同じ手段で開口部を密
閉して固体電解コンデンサを完成させた。
Next, this capacitor element was housed in an exterior case of the same size as in Conventional Example 1, and the opening was sealed using the same means to complete a solid electrolytic capacitor.

そして、定格電圧を1時間印加してエージング
をおこなつた後のこの固体電解コンデンサの特性
は、次のとおりであつた。
The characteristics of this solid electrolytic capacitor after aging by applying the rated voltage for one hour were as follows.

静電容量 5.0μF 損失角の正接 0.10 等価直列抵抗値(100KHz) 2.8Ω 漏れ電流(2分値) 0.13μA 本発明例 1 使用コンデンサ素子は、従来例と同じものを使
用し、予備加熱ブロツクで200℃に加熱保持して
おき、含浸用ブロツクには、イソプルピル−イソ
キノリニウムTCNQ錯塩1重量部に、イソキノ
リン0.5重量部をを添加混合したものを注入し、
加熱した。この混合物は170℃で融解した。そこ
でコンデンサ素子を予備加熱ブロツクから移動さ
せて、溶融槽に10秒間含浸し、その後引き上げて
自然冷却させた。
Capacitance 5.0μF Tangent of loss angle 0.10 Equivalent series resistance value (100KHz) 2.8Ω Leakage current (2-minute value) 0.13μA Example of the present invention 1 The capacitor element used is the same as the conventional example, and the preheating block is used. The mixture was heated and maintained at 200°C, and a mixture of 1 part by weight of isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt and 0.5 part by weight of isoquinoline was injected into the impregnation block.
Heated. This mixture melted at 170°C. Therefore, the capacitor element was removed from the preheating block, immersed in the melting bath for 10 seconds, and then taken out and allowed to cool naturally.

なお固体電解質含浸後の外装処理については、
従来例と全く同じ条件で行つた。
Regarding the exterior treatment after solid electrolyte impregnation,
The test was carried out under exactly the same conditions as the conventional example.

この固体電解コンデンサの特性は次のとおりで
あつた。
The characteristics of this solid electrolytic capacitor were as follows.

静電容量 9.1μF 損失角の正接 0.040 等価直列抵抗値(100KHz) 1.1Ω 漏れ電流(2分値) 0.12μA 本発明例 2 使用コンデンサ素子は、従来例と同じものを使
用し、予備加熱ブロツクは170℃に加熱保持した。
含浸用ブロツクには、イソプルピル−イソキノリ
ニウムTCNQ錯塩1重量部に、ノルマルキノリ
ン2重量部をを添加混合したものを注入し、加熱
した。この混合物は150℃で融解した。そこでコ
ンデンサ素子を予備加熱ブロツクから移動させ
て、溶融槽に10秒間含浸し、その後引き上げて自
然冷却させた。
Capacitance 9.1μF Tangent of loss angle 0.040 Equivalent series resistance value (100KHz) 1.1Ω Leakage current (2-minute value) 0.12μA Example 2 of the present invention The capacitor element used is the same as the conventional example, and the preheating block is It was heated and maintained at 170°C.
A mixture of 1 part by weight of isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt and 2 parts by weight of normal quinoline was poured into the impregnation block and heated. This mixture melted at 150°C. Therefore, the capacitor element was removed from the preheating block, immersed in the melting bath for 10 seconds, and then taken out and allowed to cool naturally.

なお固体電解質含浸後の外装処理については、
従来例と全く同じ条件で行つた。
Regarding the exterior treatment after solid electrolyte impregnation,
The test was carried out under exactly the same conditions as the conventional example.

この固体電解コンデンサの特性は次のとおりで
あつた。
The characteristics of this solid electrolytic capacitor were as follows.

静電容量 9.2μF 損失角の正接 0.039 等価直列抵抗値(100KHz) 1.3Ω 漏れ電流(2分値) 0.15μA 本発明例 3 使用コンデンサ素子は、従来例と同じものを使
用し、予備加熱ブロツクは170℃に加熱保持した。
含浸用ブロツクには、イソプロピル−イソキノリ
ニウムTCNQ錯塩1重量部に、8−オキシキノ
リン2重量部をを添加混合したものを注入し、加
熱した。この混合物は170℃で融解した。そこで
コンデンサ素子を予備加熱ブロツクから移動させ
て、溶融槽に10秒間含浸し、その後引き上げて自
然冷却させた。
Capacitance 9.2μF Tangent of loss angle 0.039 Equivalent series resistance value (100KHz) 1.3Ω Leakage current (2-minute value) 0.15μA Invention example 3 The capacitor element used is the same as the conventional example, and the preheating block is It was heated and maintained at 170°C.
A mixture of 1 part by weight of isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt and 2 parts by weight of 8-oxyquinoline was poured into the impregnation block and heated. This mixture melted at 170°C. Therefore, the capacitor element was removed from the preheating block, immersed in the melting bath for 10 seconds, and then taken out and allowed to cool naturally.

なお固体電解質含浸後の外装処理については、
従来例と全く同じ条件で行つた。
Regarding the exterior treatment after solid electrolyte impregnation,
The test was carried out under exactly the same conditions as the conventional example.

この固体電解コンデンサの特性は次のとおりで
あつた。
The characteristics of this solid electrolytic capacitor were as follows.

静電容量 8.3μF 損失角の正接 0.061 等価直列抵抗値(100KHz) 1.9Ω 漏れ電流(2分値) 0.31μA 本発明例 4 使用コンデンサ素子は、従来例と同じものを使
用し、予備加熱ブロツクは200℃に加熱保持した。
含浸用ブロツクには、イソプロピル−イソキノリ
ニウムTCNQ錯塩1重量部、γ−ブチロラクト
ン0.5重量部、さらにイソキノリン0.1重量部をを
添加混合したものを注入し、加熱した。この混合
物は200℃で融解した。そこでコンデンサ素子を
予備加熱ブロツクから移動させて、溶融槽に10秒
間含浸し、その後引き上げて自然冷却させた。
Capacitance 8.3μF Tangent of loss angle 0.061 Equivalent series resistance value (100KHz) 1.9Ω Leakage current (2-minute value) 0.31μA Invention example 4 The capacitor element used is the same as the conventional example, and the preheating block is It was heated and maintained at 200°C.
A mixture of 1 part by weight of isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt, 0.5 part by weight of γ-butyrolactone, and 0.1 part by weight of isoquinoline was poured into the impregnating block and heated. This mixture melted at 200°C. Therefore, the capacitor element was removed from the preheating block, immersed in the melting bath for 10 seconds, and then taken out and allowed to cool naturally.

なお固体電解質含浸後の外装処理については、
従来例と全く同じ条件で行つた。
Regarding the exterior treatment after solid electrolyte impregnation,
The test was carried out under exactly the same conditions as the conventional example.

この固体電解コンデンサの特性は次のとおりで
あつた。
The characteristics of this solid electrolytic capacitor were as follows.

静電容量 8.3μF 損失角の正接 0.039 等価直列抵抗値(100KHz) 0.90Ω 漏れ電流(2分値) 0.10μA 〔作用〕 これら実施例の結果をみると、従来例1で示し
た液体の電解質を用いた通常の電解コンデンサ
は、電解質が液体状態で電解コンデンサ素子内部
に保持されるため、陽極を拡面化させるためエツ
チング処理による微細なエツチング孔(ピツト)
の最深部まで電解液が浸透しており、誘電体酸化
被膜との接触が十分行われ、高い静電容量値を示
す。
Capacitance 8.3μF Tangent of loss angle 0.039 Equivalent series resistance value (100KHz) 0.90Ω Leakage current (2-minute value) 0.10μA [Operation] Looking at the results of these examples, it is clear that the liquid electrolyte shown in Conventional Example 1 In the ordinary electrolytic capacitor used, the electrolyte is held in a liquid state inside the electrolytic capacitor element, so in order to enlarge the surface of the anode, fine etching holes (pits) are formed by etching.
The electrolyte penetrates to the deepest part of the capacitor, making sufficient contact with the dielectric oxide film and exhibiting a high capacitance value.

しかし、電解液の比抵抗値は、イソプロピル−
イソキノリニウムTCNQ錯塩の比抵抗値が数十
Ω・cm以下であるのに対し、200−300Ω・cm程度
と高いため、製品の損失あるいは等価直列抵抗値
が高くなつている。
However, the specific resistance value of the electrolyte is
While the specific resistance value of isoquinolinium TCNQ complex salt is less than several tens of Ω·cm, it is high at around 200-300 Ω·cm, which results in a high product loss or equivalent series resistance value.

また従来例2で示した、イソプロピル−イソキ
ノリニウムTCNQ錯塩のみを加熱融解させてコ
ンデンサ素子へ含浸させる方法で作られた固体電
解コンデンサは、イソプロピル−イソキノリニウ
ムTCNQ錯塩の比抵抗値が従来の電解液に比べ
て低いので、損失、等価直列抵抗値等の電気特性
は優れているが、静電容量が極めて低い。
Furthermore, in the solid electrolytic capacitor manufactured by heating and melting only the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt and impregnating it into the capacitor element, as shown in Conventional Example 2, the specific resistance value of the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt is higher than that of the conventional electrolytic solution. Although it has excellent electrical properties such as loss and equivalent series resistance value, its capacitance is extremely low.

この理由については、明確ではないが、融解し
たイソプロピル−イソキノリニウムTCNQ錯塩
が、陽極のエツチングピツトの内部まで一応は浸
透するものの、その後の冷却固化の際、イソプロ
ピル−イソキノリニウムTCNQ錯塩が針状結晶
化し、エツチングピツト内の誘電体酸化被膜との
接触が一部分でしか行われないためと考えられ
る。
The reason for this is not clear, but although the molten isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex permeates into the etching pit of the anode, during the subsequent cooling and solidification, the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex crystallizes into needle-like crystals and is removed from the etching pit. This is thought to be because contact with the dielectric oxide film inside is only partially made.

一方、この発明の方法により製作した固体電解
コンデンサは、本発明例1ないし4のいずれにつ
いても含浸率が高く、十分な静電容量値を示す。
これは、この発明の固体電解質がイソプロピル−
イソキノリニウムTCNQ錯塩とキノリン系化合
物の混合物であるため、融解含浸後の冷却時にイ
ソプロピル−イソキノリニウムTCNQ錯塩の結
晶化が妨げられ、非晶質の状態でエツチングピツ
ト内に残留するので、誘電体酸化被膜との接触が
十分に保たれるためと考えられる。また、一部の
イソプロピル−イソキノリニウムTCNQ錯塩が
結晶化しても、結晶体の間にキノリン系化合物が
介在することにより、結晶間の電導度が得られ
て、静電容量が確保されるものと考えられる。
On the other hand, the solid electrolytic capacitors manufactured by the method of the present invention have a high impregnation rate and exhibit sufficient capacitance values in all of Examples 1 to 4 of the present invention.
This is because the solid electrolyte of this invention is isopropyl-
Since it is a mixture of isoquinolinium TCNQ complex salt and quinoline compound, crystallization of the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt is prevented during cooling after melting and impregnation, and it remains in the etching pit in an amorphous state, so that it does not interact with the dielectric oxide film. This is thought to be because sufficient contact is maintained. In addition, even if some isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salts crystallize, it is thought that the presence of quinoline compounds between the crystals provides intercrystalline conductivity and ensures capacitance. It will be done.

このことを裏付けるものとして、融解冷却後の
イソプロピル−イソキノリニウムTCNQ錯塩を
示差熱分析を行つた。第4図は、従来例2で示し
たイソプロピル−イソキノリニウムTCNQ錯塩
のみを融解後固化したもの(A)と、本発明例1のイ
ソプロピル−イソキノリニウムTCNQ錯塩とキ
ノリンとの混合物の融解後の固化物(B)との示差熱
分析の結果をあらわしたグラフで、(A)のTCNQ
錯塩のみのものは、225℃付近に融点を示す吸熱
ピークがあらわれているが、(B)の混合物の方は、
融点を示す吸熱ピークがあらわれておらず、この
発明で使用した混合物が非晶質状態で固化してい
ることを示している。なお、(A)、(B)とも250℃前
後にあらわれている発熱ピークは、分解点を示し
たものである。またこのグラフではあらわしてい
ないが、他のキノリン系化合物を添加した混合物
についても同様の傾向がみられた。
To confirm this, differential thermal analysis was performed on the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt after melting and cooling. FIG. 4 shows the melted and solidified isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt shown in Conventional Example 2 (A) and the melted and solidified mixture of the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt and quinoline in Present Invention Example 1 (A). A graph showing the results of differential thermal analysis with B), TCNQ of (A)
The complex salt alone shows an endothermic peak with a melting point around 225℃, but the mixture of (B)
No endothermic peak indicating the melting point appeared, indicating that the mixture used in this invention was solidified in an amorphous state. Note that the exothermic peak appearing around 250°C in both (A) and (B) indicates the decomposition point. Although not shown in this graph, a similar tendency was observed for mixtures containing other quinoline compounds.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、イソプロピル−イソキノリ
ニウムTCNQ錯塩とキノリン系化合物との混合
物を融解するために、融点降下がおこり、イソプ
ロピル−イソキノリニウムTCNQ錯塩自体の融
点より低い温度で融解液化する。このことは、熱
分解までの時間を延長させ、含浸作業を容易にす
ることができることを示している。
According to this invention, in order to melt the mixture of the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt and the quinoline compound, the melting point is lowered, and the mixture is melted and liquefied at a temperature lower than the melting point of the isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt itself. This indicates that the time until pyrolysis can be extended and the impregnation operation can be facilitated.

具体的にいえば、イソプロピル−イソキノリニ
ウムTCNQ錯塩は、純物質では融点が240℃以上
であり、この温度での、熱分解時間は2分程度で
ある。従つて、この時間内に、含浸、冷却を終了
させなければならず、この工程を2サイクル繰り
返すのが精一杯で、残余のTCNQ錯塩は、導電
性が失われているので廃棄せざるを得なかつた
が、この発明によれば、融解温度を添加物の種
類、混合割合により融解温度が異なるが、いずれ
の場合においても、200℃以下で融解することが
でき、例えば180℃では分解までの時間を10分以
下に、170℃程度になれば1時間以上も安定した
状態を維持することができ、含浸作業もはるかに
多いサイクルをこなすことができ、高価な
TCNQ錯塩を無駄なく含浸することができる。
Specifically, isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt has a melting point of 240° C. or higher in pure form, and the thermal decomposition time at this temperature is about 2 minutes. Therefore, impregnation and cooling must be completed within this time, and it is best to repeat this process two cycles, and the remaining TCNQ complex salt has lost its conductivity and must be discarded. However, according to this invention, the melting temperature differs depending on the type of additive and the mixing ratio, but in any case, it can be melted at 200°C or less, and for example, at 180°C, it can be melted until it decomposes. If the time is reduced to less than 10 minutes and the temperature reaches around 170°C, a stable state can be maintained for more than an hour, and the impregnation work can be completed in a much larger number of cycles.
TCNQ complex salt can be impregnated without waste.

本実施例は、陽極に箔状のアルミニウムを用
い、この表面を拡面処理後、誘電体酸化被膜を形
成したものと、集電用電極とをセパレータ紙を介
在させ巻回したコンデンサ素子を用いたが、コン
デンサ素子は、このような構造のものに限定され
るものではなく、陽極を構成する金属がタンタル
等の他の被膜形成性の金属あるいはそれらの合金
体であつてもよい。またこのような巻回構造に限
らず、被膜形成性金属粉末を焼結した多孔質体で
あつてもよい。また、巻回構造であつても、セパ
レータ紙を省略したもの、集電極にアルミニウム
以外の金属さらには、耐熱性の導電樹脂フイルム
等を使用したものであつてもよい。
This example uses a capacitor element in which foil-shaped aluminum is used as the anode, the surface of which is enlarged and then a dielectric oxide film is formed, and a current collecting electrode is wound with a separator paper interposed. However, the capacitor element is not limited to such a structure, and the metal constituting the anode may be other film-forming metals such as tantalum or alloys thereof. Further, the structure is not limited to such a wound structure, but may be a porous body obtained by sintering film-forming metal powder. Moreover, even if it is a wound structure, the separator paper may be omitted, the collecting electrode may be made of a metal other than aluminum, or a heat-resistant conductive resin film may be used.

また、外装構造についても、本実施例では金属
製の外装ケースに収納したものを例示したが、外
装体は、樹脂ケース、樹脂をデイツプあるいはモ
ールドしたもの、ラミネートフイルムによる外装
などを用いたものであつても、この発明を逸脱す
るものではない。
Regarding the exterior structure, in this example, the case is housed in a metal exterior case, but the exterior body may be a resin case, a resin dip or mold, a laminate film exterior, etc. However, this does not deviate from the scope of this invention.

なお、キノリン系化合物は、実施例で例示した
もの以外のものであつても同様の結果を示す。ま
た実施例では、キノリン系化合物を一種のみ添加
したが、二種以上のキノリン系化合物を混合添加
しても、同様の効果が期待できる。
Note that similar results are obtained even when the quinoline compound is other than those exemplified in the examples. Further, in the examples, only one kind of quinoline compound was added, but the same effect can be expected even if two or more kinds of quinoline compounds are mixed and added.

以上述べたように、この発明によれば、含浸率
の高い、すなわち単位体積あたりの静電容量の多
い固体電解コンデンサを得ることができる。しか
も、含浸された固体電解質の電導度が高いので、
損失が小さく、インピーダンス特性にも優れる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a solid electrolytic capacitor with a high impregnation rate, that is, a high capacitance per unit volume. Moreover, since the impregnated solid electrolyte has high conductivity,
Low loss and excellent impedance characteristics.

そして、一度の含浸工程で十分な特性を得るこ
とができるので、電解質層形成工程の簡略化が可
能である。また、従来より低い温度でTCNQ錯
塩を加熱融解ができるので、熱分解までの時間を
十分に確保でき、含浸工程が容易かつ多量に含浸
できる。しかも、製造装置についても簡単なもの
で済む。また、高価なTCNQ錯塩を無駄なく使
用することができるなどの効果があり、固体電解
コンデンサの特性向上と、作業性向上に極めて有
益なものである。
In addition, since sufficient characteristics can be obtained in a single impregnation process, the electrolyte layer forming process can be simplified. In addition, since the TCNQ complex salt can be heated and melted at a lower temperature than before, sufficient time for thermal decomposition can be secured, and the impregnation process can be easily performed and a large amount can be impregnated. Furthermore, a simple manufacturing device is sufficient. In addition, it has the effect of allowing expensive TCNQ complex salt to be used without wasting it, which is extremely beneficial for improving the characteristics of solid electrolytic capacitors and improving workability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明の固体電解コンデンサの完
成状態をあらわした断面図、第2図は、この発明
の実施例で用いたコンデンサ素子の構造をあらわ
した分解斜視図、第3図は、この発明の固体電解
質の含浸装置をあらわした断面図である。また第
4図は、TCNQ錯塩のみと、キノリンとの混合
物との融解後冷却固化させたものの示差熱分析の
結果をあらわしたグラフである。 1……コンデンサ素子、2……陽極、3……集
電極、4……セパレータ紙、5,6……タブ、
7,8……外部リード、10……予備加熱ブロツ
ク、11,13……凹部、12……含浸用ブロツ
ク、14……混合物、20……外装ケース、21
……弾性封口体。
FIG. 1 is a sectional view showing the completed state of the solid electrolytic capacitor of this invention, FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of a capacitor element used in an embodiment of this invention, and FIG. 1 is a sectional view showing a solid electrolyte impregnation device of the invention. FIG. 4 is a graph showing the results of differential thermal analysis of a mixture of TCNQ complex salt alone and quinoline, which was melted and then cooled and solidified. 1... Capacitor element, 2... Anode, 3... Collector electrode, 4... Separator paper, 5, 6... Tab,
7, 8... External lead, 10... Preheating block, 11, 13... Recess, 12... Impregnation block, 14... Mixture, 20... Exterior case, 21
...Elastic sealant.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 陽極金属表面に誘電体酸化被膜を形成し、さ
らにこの上面に固体電解質層が形成された固体電
解コンデンサにおいて、前記固体電解質層が、テ
トラシアノキノジメタンと、イソプロピル−イソ
キノリニウムとの錯塩に、キノリン系化合物を添
加した混合物を、融解後固化させたものからなる
ことを特徴とする固体電解コンデンサ。 2 キノリン系化合物が、イソキノリン、ノルマ
ルキノリン、8−オキシキノリンの群から選ばれ
た、一種もしくは二種以上のものであるところの
特許請求の範囲第1項記載の固体電解コンデン
サ。 3 陽極金属表面に誘電体酸化被膜を形成し、さ
らにこの上面に固体電解質層を形成してなる固体
電解コンデンサにおいて、前記固体電解質層の形
成が、テトラシアノキノジメタンと、イソプロピ
ル−イソキノリニウムとの錯塩に、キノリン系化
合物を添加してなる混合物を、前記テトラシアノ
キノジメタンと、イソプロピル−イソキノリニウ
ムとの錯塩の融点もしくは熱分解温度より低い温
度まで加熱して液状化し、この液状混合物内にコ
ンデンサ素子を含浸し、含浸後冷却固化させてお
こなわれることを特徴とする固体電解コンデンサ
の製造方法。 4 キノリン系化合物が、イソキノリン、ノルマ
ルキノリン、8−オキシキノリンの群から選ばれ
た、一種もしくは二種以上のものであるところの
特許請求の範囲第3項記載の固体電解コンデンサ
の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A solid electrolytic capacitor in which a dielectric oxide film is formed on the surface of a metal anode, and a solid electrolyte layer is further formed on the upper surface of the solid electrolyte layer, the solid electrolyte layer comprising tetracyanoquinodimethane and isopropyl- A solid electrolytic capacitor comprising a mixture obtained by melting and solidifying a mixture of a complex salt with isoquinolinium and a quinoline compound. 2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the quinoline compound is one or more selected from the group of isoquinoline, normal quinoline, and 8-oxyquinoline. 3. In a solid electrolytic capacitor in which a dielectric oxide film is formed on the surface of the anode metal and a solid electrolyte layer is further formed on the upper surface of the solid electrolyte layer, the solid electrolyte layer is formed by combining tetracyanoquinodimethane and isopropyl-isoquinolinium. A mixture obtained by adding a quinoline compound to a complex salt is liquefied by heating to a temperature lower than the melting point or thermal decomposition temperature of the complex salt of tetracyanoquinodimethane and isopropyl-isoquinolinium, and a capacitor is placed in the liquid mixture. A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor, which comprises impregnating an element and cooling and solidifying the impregnation. 4. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 3, wherein the quinoline compound is one or more selected from the group of isoquinoline, normal quinoline, and 8-oxyquinoline.
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