JPH026211B2 - - Google Patents
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- JPH026211B2 JPH026211B2 JP2824484A JP2824484A JPH026211B2 JP H026211 B2 JPH026211 B2 JP H026211B2 JP 2824484 A JP2824484 A JP 2824484A JP 2824484 A JP2824484 A JP 2824484A JP H026211 B2 JPH026211 B2 JP H026211B2
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- solid electrolytic
- tcnq complex
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Description
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
固体電解質層ならびにその形成方法の改良に関す
るものである。
固体コンデンサは、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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
TCNQ錯塩は常温で固体物であるので、これ
を電解質として、コンデンサ素子に付着させる方
法として従来から提案されているものに、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
分散させて、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、やはり製造工程が複雑になる。また溶媒が蒸
発後、TCNQ錯塩が結晶化するため、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。
最近では、TCNQ錯塩のみをその融点以上に
加熱し液化させ、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。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、多くのTCNQ錯塩の中には加熱により、
融点を示さないうちに分解を起こしてしまい、実
質的にこの方法を用いることができないものがあ
る。例えば、4,4′―ジメチルビピリジニウムあ
るいは、4,4′―ジメチルビピリジニウムなどの
ビピリジニウムとTCNQとの錯塩などがこの例
で、260℃を越えて加熱すると、融解前に発煙し
て分解し、絶縁物となつてしまう。
この発明は、このような欠点を改良したもの
で、従来加熱融解含浸が不可能であつたTCNQ
錯塩を加熱融解含浸可能にするとともに、あわせ
て優れた特性の固体電解コンデンサを得ることを
目的としている。
この発明は、4,4′―ジメチルビピリジニウム
TCNQ錯塩もしくは、4,4′―イソプロピルビピ
リジニウムTCNQ錯塩に、ラクトン系化合物を
添加してなる混合物を、前記TCNQ錯塩の分解
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。
まず、この発明による固体電解コンデンサの製
造手順について説明する。
第1図は、この実施例で用いたコンデンサ素子
をあらわしたものである。
このコンデンサ素子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には、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。
そして、この帯状の陽極2は、ほぼ同じ大きさ
の集電極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を挾み込んだものを、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。
第2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。
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
機させておいたコンデンサ素子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。
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3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。
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TCNQ錯塩
のみで融解含浸可能なイソプロピル―イソキノリ
ニウムTCNQ錯塩を用いて作られた固体電解コ
ンデンサとを、従来例としてこの発明に対比させ
て示す。
まず、用いたコンデンサ素子は、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、円筒状に
したものである。
次に、このコンデンサ素子に、従来例1につい
ては、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た。また、従来例2に
ついては、TCNQ錯塩のみで加熱融解可能なイ
ソプロピル―イソキノリニウムTCNQ錯塩のみ
を240℃で加熱融解させ、コンデンサ素子への含
浸をおこなつたものであり、従来例3および4に
ついては、この発明で使用している4,4′―ジメ
チルビピリジニウムTCNQ錯塩と、4,4′―イソ
プロピルビピリジニウムTCNQ錯塩をこれら錯
塩のみを加熱して含浸を試みたものである。
本発明例1ないし14については、第2図の含浸
装置を用いて、コンデンサ素子を予備加熱ブロツ
クで210℃に加熱し、待機させておき、含浸用ブ
ロツクには、TCNQ錯塩もしくはこれと添加物
との混合物を注入し、これを加熱融解し、この中
にコンデンサ素子を10秒間浸漬し、その後融解槽
から引き上げて自然冷却させて固体電解質の含浸
をおこなつた。
そして、含浸済みのコンデンサ素子を、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10μ
下の電解コンデンサを完成させた。このときコン
デンサ本体部の外形寸法は、直径3mm、長さ5mm
であつた。
このコンデンサのうち、従来例1のものについ
ては15分、固体電解質を使用したものについては
1時間、各々のコンデンサに定格電圧を印加して
エージングし、その後電気特性を調べた。
電気特性は、静電容量(μF)、損失角の正接、
100KHzにおける等価直列抵抗値〔ESR〕、(Ω)、
漏れ電流値(μA/2分値)を測定したところ、
次表の結果が得られた。なお、表1については、
4,4′―ジメチルビピリジニウムTCNQ錯塩とラ
クトン系化合物との混合物を用いた事例、表2に
ついては、4,4′―イソプロピルビピリジニウム
TCNQ錯塩とラクトン系化合物との混合物を用
いた事例を示している。
The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same, and particularly to improvements in a solid electrolyte layer made of an organic semiconductor and a method for forming the same. Solid capacitors use a film-forming metal such as aluminum or tantalum for the anode, and in order to enlarge the surface of the anode, it is made porous by etching or sintering, and an oxide film layer that serves as a dielectric is formed on the surface. However, it has a structure in which a solid electrolyte layer is formed on this surface, and a conductive cathode extraction layer is further formed on the outside of this solid electrolyte layer. Conventionally, manganese dioxide has been used as this solid electrolyte layer. As a means of forming this manganese dioxide on the dielectric oxide film layer, the anode electrode is impregnated in liquid manganese nitrate, and then,
Manganese nitrate was thermally decomposed at a temperature of around 300°C and denatured into manganese dioxide. 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. 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. Therefore, recently, instead of this manganese dioxide,
It has been proposed to use conductive organic materials in this electrolyte layer. This organic electrolyte is known as tetracyanoquinodimethane (hereinafter referred to as TCNQ).
This method uses various complex salts of Since TCNQ complex salt is a solid substance at room temperature, the conventional method of attaching it to capacitor elements using it as an electrolyte is to impregnate the anode body in a solution of TCNQ complex salt dissolved in an organic solvent. After that, the anode is removed from the solution and an organic solvent is dispersed to form a TCNQ complex salt layer on the surface of the anode. However, in this method, the concentration of TCNQ complex salt in the solvent is low, so
It is not possible to deposit enough TCNQ complex salt in a single impregnation, and as with the formation of the manganese dioxide layer, it is necessary to repeat this process several to ten times, which again complicates the manufacturing process. Furthermore, since the TCNQ complex salt crystallizes after the solvent evaporates, sufficient contact with the dielectric oxide film on the surface of the anode body cannot be obtained, resulting in the drawback that a predetermined capacitance cannot be obtained. Recently, a method has been proposed in which only the TCNQ complex salt is heated above its melting point to liquefy, the anode body is impregnated with it, and then the liquefied TCNQ complex salt is pulled out and cooled to adhere the TCNQ complex salt. 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 heating, and many TCNQ complex salts are
Some substances decompose before they reach a melting point, making it virtually impossible to use this method. An example of this is 4,4'-dimethylbipyridinium or a complex salt of bipyridinium such as 4,4'-dimethylbipyridinium and TCNQ. It becomes a thing. This invention improves on these drawbacks, and it is possible to improve TCNQ, which has conventionally been impossible to heat-melt and impregnate.
The aim is to make it possible to impregnate complex salts by heating and melting, and to obtain solid electrolytic capacitors with excellent characteristics. This invention relates to 4,4'-dimethylbipyridinium
A mixture formed by adding a lactone compound to TCNQ complex salt or 4,4'-isopropylbipyridinium TCNQ complex salt is heated to a temperature lower than the decomposition temperature of the TCNQ complex salt to liquefy it, and a capacitor element is placed in this liquid mixture. It is characterized by impregnation and cooling and solidification after impregnation.
Focusing on the phenomenon that the melting point (freezing point) of a mixture is lower than that of a pure substance, a mixture of TCNQ complex salt and additives is heated and melted and impregnated into the anode body. This invention will be explained in detail based on the following examples. First, the manufacturing procedure of the solid electrolytic capacitor according to the present invention will be explained. FIG. 1 shows the capacitor element used in this example. This capacitor element 1 is formed by winding a band-shaped electrode body, and the anode 2 is made of high-purity aluminum foil. A dielectric oxide film is formed on the surface of this anode 2 by anodizing treatment. This strip-shaped anode 2 has a collector electrode 3 of approximately the same size disposed oppositely, and a separator paper 4, which is slightly wider than the electrodes 2 and 3, is sandwiched between the anode 2 and the collector electrode 3. The stuffed material is 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. Furthermore, external leads 7 and 8 are connected to the tips of these tabs by welding. FIG. 2 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. 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. The capacitor element 1, which has been kept on standby in the preheating block 10, is moved here and impregnated for a predetermined period of time.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. The capacitor element 1 on which the solid electrolyte layer has been formed in this manner is housed in a cylindrical outer case 20 with a bottom, 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. Next, we will show the results of fabricating an actual solid electrolytic capacitor using the procedure described above and determining its characteristics. In addition, as conventional examples, a normal dry electrolytic capacitor using a liquid electrolyte and a solid electrolytic capacitor made using an isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt that can be melted and impregnated only with a TCNQ complex salt are used as conventional examples in this invention. A comparison will be shown. First, the capacitor element used was made of 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. It is wound into a cylindrical shape with a separator paper interposed between them. Next, for Conventional Example 1, this capacitor element was impregnated with an ethylene glycol-ammonium adipate based electrolyte. In addition, in Conventional Example 2, only isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex salt, which can be heated and melted by TCNQ complex salt, was heated and melted at 240°C and impregnated into the capacitor element. An attempt was made to impregnate the 4,4'-dimethylbipyridinium TCNQ complex salt and the 4,4'-isopropylbipyridinium TCNQ complex salt used in this invention by heating only these complex salts. For Examples 1 to 14 of the present invention, the capacitor element was heated to 210°C in a preheating block using the impregnating apparatus shown in Fig. 2 and kept on standby. The capacitor element was immersed in the mixture for 10 seconds, and then taken out of the melting tank and allowed to cool naturally to impregnate the solid electrolyte. Then, the impregnated capacitor element is stored in an aluminum exterior case, the opening is closed with a rubber sealing body, and the opening end of the exterior case is wrapped tightly to seal the rated voltage of 6.3V. Capacity 10μ
I completed the electrolytic capacitor below. At this time, the external dimensions of the capacitor body are 3 mm in diameter and 5 mm in length.
It was hot. Among these capacitors, the rated voltage was applied to each capacitor for aging for 15 minutes for the conventional example 1, and for 1 hour for the capacitor using a solid electrolyte, and then the electrical characteristics were examined. Electrical characteristics include capacitance (μF), tangent of loss angle,
Equivalent series resistance value [ESR] at 100KHz, (Ω),
When the leakage current value (μA/2 minute value) was measured,
The results shown in the table below were obtained. Regarding Table 1,
For an example using a mixture of 4,4'-dimethylbipyridinium TCNQ complex salt and a lactone compound, Table 2, 4,4'-isopropylbipyridinium
An example using a mixture of TCNQ complex salt and a lactone compound is shown.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
これらの実施例の結果をみると、従来例3ある
いは、従来例4に示されるように、従来加熱融解
させると、融解前に熱分解を起こし固体電解質と
して使用できなかつた4,4′―ジメチルビピリジ
ニウムTCNQ錯塩あるいは、4,4′―イソプロピ
ルビピリジニウムTCNQ錯塩が、ラクトン系化
合物を添加加熱することにより、分解に至らない
温度で液状化できコンデンサ素子に含浸可能とな
ることがわかる。
4,4′―ジメチルビピリジニウムもしくは4,
4′―イソプロピルビピリジニウムとTCNQとの錯
塩は、前述したように、この塩のみを加熱する
と、260℃を越えると、発しながら絶縁物と化し
てゆくことが認められる。
ところが、実施例からもわかるように、添加物
の種類、混合比により違いはあるが、いずれの実
施例においても、210℃以下の温度で融解液化が
おこなわれ、コンデンサ素子への含浸が可能とな
つていることがわかる。
また、電解質含浸後の固体電解コンデンサの特
性を調べると、従来例1で示した液体の電解質を
用いた通常の乾式電解コンデンサは、電解質が液
体状態でコンデンサ素子内部に保持されるので、
陽極の拡面化のためのエツチング処理による微細
なエツチング孔(ピツト)の内部まで電解液が浸
透し、誘電体酸化被膜との接触が十分におこなわ
れ、高い静電容量値を示す。しかし、電解液の比
抵抗値は、TCNQ錯塩の比抵抗値が数十Ω・cm
程度であるのに対し、200−300Ω・cmと高いた
め、損失値あるいは等価直列抵抗値が高くなつて
いる。
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、損失、等価直列抵抗値は、前
述のように、TCNQ錯塩の比抵抗値が電解液に
比べて低いので、優れた特性を得ているが、静電
容量値は十分に得られていない。
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。
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、いずれについても従来例2と比べ
て大きな静電容量値を示す。これは、この発明の
固体電解質が、TCNQ錯塩とラクトン系化合物
の混合物であるため、融解含浸後の冷却時に結晶
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
TCNQ錯塩が結晶化しても、結晶体の間にラク
ト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。
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。
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。
また、添加するラクトン系化合物については、
本実施例で例示したもの以外の他のラクトン化合
物でもよい。さらには、実施例では、添加物を一
種のみとしたが、二種以上のラクトン化合物を混
合添加しても、同様の効果が期待できる。
以上述べたように、この発明によれば、従来不
可能であつた、4,4′―ジメチルビピリジニウム
TCNQ錯塩もしくは、4,4′―イソプロピルビピ
リジニウムTCNQ錯塩の加熱融解によるコンデ
ンサ素子への含浸をおこなうことができる。
また、この発明によれば、TCNQ錯塩の含浸
率を向上させることができ、単位体積あたりの静
電容量値を高めることができるので、固体電解コ
ンデンサの小型化にも寄与する。
しかも、TCNQ錯塩自体の濃度が従来の溶媒
に溶解させたものに比べはるかに高いので、一度
の含浸工程で十分な特性を引き出すことができ
る。
さらには、TCNQ錯塩の分解温度より低い温
度で、液状になるので加熱によるTCNQ錯塩の
特性変化までの時間を十分に確保でき、含浸作業
が容易になるとともに、高価なTCNQ錯塩を無
駄無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。[Table] Looking at the results of these examples, as shown in Conventional Example 3 or Conventional Example 4, when conventionally heated and melted, thermal decomposition occurred before melting and it could not be used as a solid electrolyte4,4 It can be seen that by adding and heating a lactone compound, the '-dimethylbipyridinium TCNQ complex salt or the 4,4'-isopropylbipyridinium TCNQ complex salt can be liquefied at a temperature that does not lead to decomposition and can be impregnated into a capacitor element. 4,4'-dimethylbipyridinium or 4,
As mentioned above, when the complex salt of 4'-isopropyl bipyridinium and TCNQ is heated to a temperature exceeding 260°C, it is recognized that it turns into an insulator while emitting light. However, as can be seen from the examples, although there are differences depending on the type of additive and the mixing ratio, in all examples, the additive is melted and liquefied at a temperature below 210°C, making it possible to impregnate capacitor elements. I can see that I am getting used to it. In addition, when examining the characteristics of the solid electrolytic capacitor after electrolyte impregnation, it was found that in the conventional dry electrolytic capacitor using a liquid electrolyte shown in Conventional Example 1, the electrolyte is held in a liquid state inside the capacitor element.
The electrolyte penetrates into the fine etched holes (pits) created by etching to enlarge the surface of the anode, making sufficient contact with the dielectric oxide film, resulting in a high capacitance value. However, the specific resistance value of the electrolyte and the specific resistance value of the TCNQ complex salt are several tens of Ω・cm.
However, since it is high at 200-300Ωcm, the loss value or equivalent series resistance value is high. In addition, 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 loss and equivalent series resistance value are as follows: Since the specific resistance value is lower than that of the electrolytic solution, excellent characteristics are obtained, but the capacitance value is not sufficiently obtained. The reason for this is not clear, but although the molten isopropyl-isoquinolinium TCNQ complex permeates into the etching pit of the anode, during 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. On the other hand, all of the solid electrolytic capacitors manufactured by the method of the present invention exhibit larger capacitance values than Conventional Example 2. This is because the solid electrolyte of this invention is a mixture of a TCNQ complex salt and a lactone compound, so crystallization is prevented during cooling after melting and impregnation, and it remains in the etching pit in an amorphous state, resulting in dielectric oxidation. This is thought to be due to sufficient contact with the film being maintained. Also, some
Even if the TCNQ complex salt crystallizes, the presence of the lactone compound between the crystals is thought to provide intercrystalline conductivity and ensure capacitance. 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. 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. Regarding the lactone compounds to be added,
Lactone compounds other than those exemplified in this example may also be used. Furthermore, in the examples, only one type of additive was used, but the same effect can be expected even if two or more types of lactone compounds are mixed and added. As described above, according to the present invention, 4,4'-dimethylbipyridinium
The capacitor element can be impregnated by heating and melting TCNQ complex salt or 4,4'-isopropylbipyridinium TCNQ complex salt. Further, according to the present invention, the impregnation rate of TCNQ complex salt can be improved and the capacitance value per unit volume can be increased, which contributes to miniaturization of solid electrolytic capacitors. Furthermore, since the concentration of the TCNQ complex salt itself is much higher than that dissolved in conventional solvents, sufficient properties can be brought out in a single impregnation process. Furthermore, since it becomes liquid at a temperature lower than the decomposition temperature of TCNQ complex salt, sufficient time can be secured for the properties of TCNQ complex salt to change due to heating, making impregnation work easier and allowing the use of expensive TCNQ complex salt without wasting it. There are effects such as being able to
This is extremely useful for improving the characteristics of solid electrolytic capacitors and improving workability.
第1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2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、第3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 an exploded perspective view showing the structure of a capacitor element used in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a solid electrolyte impregnation device of the present invention, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a completed state of the solid electrolytic capacitor. 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)
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、4,4′―ジメチル
ビピリジニウムもしくは、4,4′―イソプロピル
ビピリジニウムとの錯塩に、ラクトン系化合物を
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 ラクトン系化合物が、γ―ブチロラクトン、
γ―バレロラクトン、δ―バレロラクトン、ε―
カプロラクトン、γ―ヘプタラクトン、δ―ノナ
ラクトン、DL―パントイルラクトンの群から選
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、4,4′―ジ
メチルビピリジニウムもしくは、4,4′―イソプ
ロピルビピリジニウムとの錯塩に、ラクトン系化
合物を添加してなる混合物を、前記テトラシアノ
キノジメタン錯塩の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 ラクトン系化合物が、γ―ブチロラクトン、
γ−バレロラクトン、δ―バレロラクトン、ε―
カプロラクトン、γ―ヘプタラクトン、δ―ノナ
ラクトン、DL―パントイルラクトンの群から選
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。[Claims] 1. A solid electrolytic capacitor in which a dielectric oxide film is formed on a metal surface of an anode, and a solid electrolyte layer is further formed on the upper surface of the solid electrolyte layer, the solid electrolyte layer comprising:
It is characterized by consisting of a mixture obtained by adding a lactone compound to a complex salt of tetracyanoquinodimethane and 4,4'-dimethylbipyridinium or 4,4'-isopropylbipyridinium, which is melted and then solidified. Solid electrolytic capacitor. 2 The lactone compound is γ-butyrolactone,
γ-valerolactone, δ-valerolactone, ε-
The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolytic capacitor is one or more selected from the group of caprolactone, γ-heptalactone, δ-nonalactone, and DL-pantoyllactone. 3. 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, in which the solid electrolyte layer is formed using tetracyanoquinodimethane and 4,4′- A mixture obtained by adding a lactone compound to a complex salt of dimethylbipyridinium or 4,4'-isopropylbipyridinium is liquefied by heating to a temperature lower than the decomposition temperature of the tetracyanoquinodimethane complex salt, and this liquid mixture is 1. A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor, which comprises impregnating a capacitor element inside the solid electrolytic capacitor, and cooling and solidifying the capacitor element after impregnation. 4 The lactone compound is γ-butyrolactone,
γ-valerolactone, δ-valerolactone, ε-
The method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 3, wherein the solid electrolytic capacitor is one or more selected from the group of caprolactone, γ-heptalactone, δ-nonalactone, and DL-pantoyllactone.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2824484A JPS60171718A (en) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | Solid electrolytic condenser and method of producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2824484A JPS60171718A (en) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | Solid electrolytic condenser and method of producing same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60171718A JPS60171718A (en) | 1985-09-05 |
| JPH026211B2 true JPH026211B2 (en) | 1990-02-08 |
Family
ID=12243167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2824484A Granted JPS60171718A (en) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | Solid electrolytic condenser and method of producing same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60171718A (en) |
-
1984
- 1984-02-17 JP JP2824484A patent/JPS60171718A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60171718A (en) | 1985-09-05 |
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