SAL電解コンデンサ

SAL 電解コンデンサ(SAL は固体アルミニウムの略) は、小型パッケージで高容量、長寿命、堅牢なコンデンサとして開発されたコンデンサの一種です。これらは、誘電体として陽極酸化アルミニウム酸化物、電解質として半導体固体二酸化マンガンを使用したアルミニウム電解コンデンサです。これらは、エッチングおよび成形されたアルミニウム陽極で作られており、ディップパールタイプの場合は折り畳まれ、アキシャルスタイルの場合はロールに巻かれます。固体二酸化マンガン電解質は、固体タンタルコンデンサの場合と同様に、熱分解プロセスでこのロール上に形成されます。

SALコンデンサは1960年代にフィリップス社によって開発され、市場に投入されました。2015年12月30日までは、ビシェイ社が製造する単一ソース製品でした。^{[1] [2]} 2015年12月31日現在、これらはすでに寿命を迎えており、生産が中止されています。^[3]

固体アルミニウムコンデンサの基本的な陽極材料は、純度が少なくとも 99.99% の高度に精製されたアルミニウムです。電気化学プロセスでは、陽極材料がエッチング (粗面化) され、有効な電極表面が拡大されます。その後、粗面化されたアルミニウムは陽極酸化プロセスによって酸化または形成されます。これにより、電解槽で正しい極性の電流を流すことで、アルミニウム表面に電気絶縁酸化物層 Al ₂ O ₃が形成されます。

この酸化物形成プロセスは、次の 2 つの反応ステップで実行されます。

• 2 Al + 6 H ₂ O → 2 Al(OH) ₃ + 3 H ₂ ↑
• 2 Al(OH) ₃ → 2 AlO(OH) + 2 H ₂ O → Al ₂ O ₃ + 3 H ₂ O

酸化アルミニウム層は誘電体として機能します。誘電体を形成した後、ディップ型の場合はアルミ箔を折り曲げ、アキシャル型の場合は巻き取り、コンデンサのカソードとなる電解質を塗布します。SAL コンデンサで使用される電解質は、固体酸化物半導体である二酸化マンガン(MnO ₂ ) です。この電解質は、液体硝酸マンガンを固体二酸化マンガンに 熱分解することで生成されます。

• Mn(NO ₃ ) ₂ • 6 H ₂ O → MnO ₂ + 2 NO ₂ + 6 H ₂ O

熱分解処理後、コンデンサセルは再度再形成され、熱分解処理中に生じたすべての不純物や亀裂が修復されます。

二酸化マンガンは、硬い黒色の結晶物質です。導電性が非常に高く、長期安定性に優れています。理想的な場合、誘電体層を 100% 覆い、固体電解コンデンサの固体カソードとして機能します。

接触を目的として、グラファイト分散液からの炭素層がコンデンサセルの表面の MnO ₂コーティング上に置かれます。この上に金属導電性銀エポキシラッカーが塗布されます。グラファイト層は、二酸化マンガンと銀の直接接触も防止します。これら 2 つの材料が直接接触すると、銀を酸化し、二酸化マンガンを高抵抗の酸化マンガン (III)に還元する化学反応が起こり、コンデンサの ESR が増加します。この銀層は、コンデンサのカソード端子と接触できるようになります。

固体アルミ電解コンデンサには、摩耗による故障メカニズムは知られていない。^[4]さらに、固体電解質は、電気的特性と熱的特性の長期安定性を提供する。これらは、時間依存の変化なしに、長期間にわたって一定のままである。低温でのインピーダンスと等価直列抵抗(ESR) の依存性は、非固体電解質に比べて非常に低い。コンデンサは、高突入電流やスイッチオフ電流の影響を受けにくく、直列抵抗なしで動作できるため、高電流負荷での SAL 電解コンデンサは、タンタル電解コンデンサに比べてはるかに高い信頼性を持つ。^[5]さらに、誘電体の酸化アルミニウムと電解質の二酸化マンガンの組み合わせは、逆極性に対して比較的高い耐電圧性を持つ。^[6]

SAL 電解コンデンサは、産業、医療、自動車機器のフィルタリング、平滑化、カップリング、デカップリングの用途に使用されます。SAL コンデンサのアキシャル スタイルは、200 °C までの軍事用途や高度な専門用途に使用されます。

非固体電解コンデンサと比較した場合、SALコンデンサは次のようになります。

• ESRが低い、
• より高いリップル電流に耐えることができる、
• 低温ではインピーダンスとESRの変化が小さい。
• 電解質の蒸発がなく、
• 寿命の制限がより厳しくなり、
• より高い突入電流に耐えることができる
• そしてより高価です。

ポリマー電解コンデンサと比較した場合、SALコンデンサは次のようになります。

• ESRが高い、
• 規定の最大リップル電流負荷が低い、
• 単一ソース製品であり、
• そしてより高価です。

すべての電気・電子部品および関連技術の標準化は、非営利・非政府の国際標準化機構である国際電気標準会議（IEC）^[7]の規則に従います。^{[8] [9]}電子機器に使用されるアルミ電解コンデンサの特性の定義と試験方法の手順は、一般仕様書に記載されています。

• IEC 60384-1、電子機器用固定コンデンサ - パート1：一般仕様

電子機器に使用されるコンデンサが標準タイプとして承認されるために満たすべき試験および要件は、以下のセクション仕様に規定されています。

• IEC 60384-4、電子機器用固定コンデンサ - パート4：セクション仕様 - 固体（MnO ₂）および非固体電解質を備えたアルミニウム電解コンデンサ
• IEC 60384-18、電子機器用固定コンデンサ - パート18：セクション仕様 - 固体（MnO ₂）および非固体電解質を備えた固定アルミニウム電解表面実装コンデンサ

• ポリマーコンデンサ
• コンデンサの種類

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