JP4978827B2 - Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、誘電体皮膜上に導電性重合体層を含む固体電解コンデンサ及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a solid electrolytic capacitor including a conductive polymer layer on a dielectric film and a method for manufacturing the same.

固体電解コンデンサの基本素子は、例えば、図1に示すように、一般にエッチング処理された比表面積の大きな金属箔からなる陽極基体(1)に誘電体の酸化皮膜層(2)を形成し、この外側に対向する電極として固体の半導体層(以下、固体電解質という。)(4)を形成し、そして望ましくはさらに導電ペーストなどの導電体層(5)を形成して作製される。通常は、固体電解質(4)(陰極部分)と陽極基体(1)との絶縁を確実とするために、絶縁性材料からなるマスキング層(3)がさらに設けられる。次いで、このような素子は単独で、あるいは積層してリード線(6,7)を接合し、全体をエポキシ樹脂(8)等で完全に封止してコンデンサ(9)部品として幅広く電気製品に使用されている。   For example, as shown in FIG. 1, a basic element of a solid electrolytic capacitor is formed by forming a dielectric oxide film layer (2) on an anode substrate (1) generally made of a metal foil having a large specific surface area that has been etched. A solid semiconductor layer (hereinafter referred to as a solid electrolyte) (4) is formed as an electrode facing the outside, and a conductor layer (5) such as a conductive paste is preferably formed. Usually, in order to ensure the insulation between the solid electrolyte (4) (cathode portion) and the anode substrate (1), a masking layer (3) made of an insulating material is further provided. Then, such elements are singly or laminated to join the lead wires (6, 7), and the whole is completely sealed with an epoxy resin (8) or the like to be widely used as a capacitor (9) component in a wide range of electrical products. in use.

近年、電気機器のディジタル化、パーソナルコンピュータの高速化に伴い、小型で大容量のコンデンサ、高周波領域において低インピーダンスのコンデンサが要求されている。最近では、電子伝導性を有する導電性重合体を固体電解質として用いることが提案されている。   In recent years, with the digitization of electrical equipment and the speeding up of personal computers, small and large-capacitance capacitors and low-impedance capacitors in the high-frequency region are required. Recently, it has been proposed to use a conductive polymer having electronic conductivity as a solid electrolyte.

一般的に、誘電体酸化皮膜上に導電性重合体を形成する手法として電解酸化重合法及び化学酸化重合法が知られている。化学酸化重合法は、反応の制御あるいは重合膜形態の制御が難しいが、固体電解質の形成が容易で、短時間に大量生産が可能であるため種々の方法が提案されている。例えば、陽極基体をモノマーを含む溶液に浸漬する工程と酸化剤を含む溶液に浸漬する工程を交互に繰り返すことにより層状構造を有する固体電解質を形成する方法が開示されている(特許文献1:特許第3187380号公報)。この方法によれば、膜厚が0.01〜5μmの層状構造の固体電解質層を形成することによって、高容量、低インピーダンス、かつ耐熱性に優れた固体電解コンデンサを製造することができるが、固体電解質層を形成する層状構造部の層間の空間部分が大きいという問題があり、コンデンサ素子を複数積層する積層型コンデンサ用の素子として、固体電解質層全体の一層の薄膜化が求められている。   In general, an electrolytic oxidation polymerization method and a chemical oxidation polymerization method are known as methods for forming a conductive polymer on a dielectric oxide film. The chemical oxidative polymerization method is difficult to control the reaction or the form of the polymer film, but various methods have been proposed because it is easy to form a solid electrolyte and enables mass production in a short time. For example, there is disclosed a method of forming a solid electrolyte having a layered structure by alternately repeating a step of immersing an anode substrate in a solution containing a monomer and a step of immersing in a solution containing an oxidizing agent (Patent Document 1: Patent) No. 3187380). According to this method, it is possible to produce a solid electrolytic capacitor having a high capacity, low impedance, and excellent heat resistance by forming a solid electrolyte layer having a layered structure with a film thickness of 0.01 to 5 μm. There is a problem that the space between layers of the layered structure portion forming the layer is large, and as a multilayer capacitor element in which a plurality of capacitor elements are stacked, it is required to further reduce the thickness of the entire solid electrolyte layer.

層状構造の固体電解質層を形成することなく、コンデンサ素子の細孔内及び外表面に固体電解質を形成する方法として、モノマー化合物を含む溶液に陽極基体を浸漬した後、酸化剤溶液中で重合し、酸化剤を洗浄した後に乾燥するサイクルを繰り返す方法が開示されているが(特許文献2:特開平9-306788号公報)、この方法で形成される固体電解質層は、層間に空間部が存在しないため外部応力に対する耐性が不十分であった。   As a method for forming a solid electrolyte in the pores and the outer surface of the capacitor element without forming a solid electrolyte layer having a layered structure, the anode substrate is immersed in a solution containing a monomer compound and then polymerized in an oxidizer solution. Although a method of repeating a drying cycle after washing an oxidizing agent is disclosed (Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 9-306788), the solid electrolyte layer formed by this method has a space between the layers. Therefore, the resistance to external stress was insufficient.

固体電解質の形成方法としては、単一の導電性高分子を細孔および外周部に被覆する方法以外に2種類の導電性高分子を陽極と陰極の間に配する方法が開示されている。すなわち、水溶性のスルホン化ポリアニリン溶液に浸漬後、乾燥する工程を繰り返すことによって第一の導電性高分子層を形成した後、電解重合によって第二の導電性高分子層を形成することによって容量が大きく、インピーダンス特性に優れた固体電解コンデンサを製造する方法が提案されている(特許文献3:特開平10-321474号公報)。さらに、当該導電性高分子が第二の導電性高分子を形成する際に溶解するのを防止するためにさらに高温で加熱処理することによって第一の導電性高分子層を不溶化する方法が提案されている(特許文献4:特開2002-313684号公報)。   As a method for forming a solid electrolyte, there is disclosed a method in which two kinds of conductive polymers are arranged between an anode and a cathode, in addition to a method in which a single conductive polymer is coated on pores and outer peripheral portions. That is, after immersing in a water-soluble sulfonated polyaniline solution, the first conductive polymer layer is formed by repeating the drying process, and then the second conductive polymer layer is formed by electrolytic polymerization. Has been proposed (Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 10-321474). Furthermore, in order to prevent the conductive polymer from dissolving when forming the second conductive polymer, a method is proposed in which the first conductive polymer layer is insolubilized by heat treatment at a higher temperature. (Patent Document 4: JP 2002-313684 A).

一方、陽極基体は、固体電解コンデンサを形成するために陽極部と陰極部との間の絶縁分離が必須となる。すなわち、特許文献5(特表2000−67267号公報)には、多孔質層が形成されている陽極基体の表面に固化後の絶縁性および耐熱性が良好な低分子量ポリイミドまたはその前駆体を塗布することによって絶縁分離ができることが開示されている。
しかしながら、絶縁性材料の塗布による陽極部と陰極部の絶縁分離は、陽極基体に形成された多孔質層内への絶縁性材料の浸透にバラツキがあるため、なおも不十分であることを本発明者らは突き止めた。すなわち、陽極基体をモノマーを含む溶液に浸漬する工程および酸化剤を含む溶液に浸漬する工程を交互に繰り返し、陰極部を形成する過程において、モノマー溶液および酸化剤溶液が、陰極側から、陽極基体に形成された多孔質層内への絶縁性材料の浸透が不十分な欠陥箇所を通じて浸透し、固体電解質の形成が陽極近傍にまで到達することによって漏れ電流が増大するか、あるいは陽極に達することによってショートの原因となっていた。本発明者らは、絶縁分離に用いる絶縁性材料の塗布幅を広げることによって絶縁性を向上させることができることを見出しているが、所定のサイズの固体電解コンデンサが有効に活用できる誘電体面積が相対的に低下することから容量発現率が低下し好ましくなかった。
On the other hand, in the anode substrate, in order to form a solid electrolytic capacitor, insulation separation between the anode portion and the cathode portion is essential. That is, in Patent Document 5 (Japanese Patent Publication No. 2000-67267), a low molecular weight polyimide having good insulation and heat resistance after solidification or a precursor thereof is applied to the surface of the anode substrate on which the porous layer is formed. By doing so, it is disclosed that insulation can be separated.
However, the insulation separation of the anode part and the cathode part by the application of the insulating material is still insufficient because there is variation in the penetration of the insulating material into the porous layer formed on the anode substrate. The inventors have found out. That is, in the process of forming the cathode part by alternately repeating the step of immersing the anode substrate in the solution containing the monomer and the step of immersing in the solution containing the oxidant, the monomer solution and the oxidant solution are fed from the cathode side to the anode substrate. Insulation of the insulating material into the porous layer formed in the electrode penetrates through the defective part, and the leakage current increases or reaches the anode due to the formation of the solid electrolyte reaching the vicinity of the anode. Caused a short circuit. The present inventors have found that the insulation can be improved by widening the coating width of the insulating material used for insulation separation, but there is a dielectric area where a solid electrolytic capacitor of a predetermined size can be effectively used. Since it relatively decreased, the capacity expression rate decreased, which was not preferable.

特許第3187380号公報Japanese Patent No. 3187380 特開平9−306788号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-306788 特開平10−321474号公報JP 10-32174 A 特開2002−313684号公報JP 2002-313684 A 特表2000−67267号公報Special Table 2000-67267

自己ドープ型導電性高分子の1種であるスルホン化ポリアニリンは、外来ドーパントを使用するポリピロールやポリエチレンジオキシチオフェンに比べて導電性が低いことが知られている。このため、誘電体層をスルホン化ポリアニリンで被覆すると化学酸化重合や電気化学重合を単独に行いポリピロール誘導体やポリエチレンジオキシチオフェン等の単独の導電性高分子膜を被覆膜として使用する場合に比べて等価直列抵抗が上昇する。さらに、スルホン化ポリアニリンを不溶化する為の高温処理は、スルホン酸基の脱離を伴っているために導電性高分子の脱ドーピングを伴い等価直列抵抗が上昇する。なお、スルホン化ポリアニリンを用いる特許文献3および特許文献4のいずれにおいても等価直列抵抗に関する記載はない。   It is known that sulfonated polyaniline, which is a kind of self-doped conductive polymer, has lower conductivity than polypyrrole or polyethylenedioxythiophene using an exogenous dopant. For this reason, when the dielectric layer is coated with sulfonated polyaniline, chemical oxidation polymerization or electrochemical polymerization is carried out independently, and compared with the case where a single conductive polymer film such as polypyrrole derivative or polyethylenedioxythiophene is used as the coating film. As a result, the equivalent series resistance increases. Furthermore, since the high temperature treatment for insolubilizing the sulfonated polyaniline is accompanied by detachment of the sulfonic acid group, the equivalent series resistance increases with the dedoping of the conductive polymer. In addition, neither Patent Document 3 nor Patent Document 4 using sulfonated polyaniline describes the equivalent series resistance.

一方、所定の容量の固体電解コンデンサとするためには、通常コンデンサ素子を複数個積層して陽極端子に陽極リード線を接続し、導電性重合体を含む導電体層に陰極リード線を接続し、さらに全体をエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で封止して作製されるが、固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子の陰極部分で導電性重合体の重合条件をコントロールして導電性重合体を厚くする必要がある。コンデンサ素子の陰極部分の導電性重合体の重合条件を綿密にコントロールしなければ、導電性重合体の厚さが不均一になり導電性重合体の薄い部分ができ、ペーストなどが誘電体酸化皮膜層と直接接触しやすくなり、漏れ電流の上昇につながるからである。また、所定の大きさの固体電解コンデンサチップに積層できるコンデンサ素子の枚数は素子の厚さによって制限されるため、固体電解コンデンサチップの容量を大きくすることができなかった。さらに、導電性重合体の付着厚さが不均一であると、積層されたコンデンサ素子とコンデンサ素子の接触面積が低下するため、等価直列抵抗(ESR)が大きくなるという問題もある。   On the other hand, in order to obtain a solid electrolytic capacitor having a predetermined capacity, usually a plurality of capacitor elements are laminated, an anode lead wire is connected to the anode terminal, and a cathode lead wire is connected to the conductor layer containing the conductive polymer. Further, the whole is sealed with an insulating resin such as an epoxy resin, but in a solid electrolytic capacitor, the polymerization condition of the conductive polymer is controlled at the cathode portion of the capacitor element to increase the thickness of the conductive polymer. There is a need. Unless the polymerization conditions of the conductive polymer on the cathode part of the capacitor element are carefully controlled, the thickness of the conductive polymer becomes non-uniform so that a thin part of the conductive polymer is formed. This is because direct contact with the layer is facilitated, leading to an increase in leakage current. Further, since the number of capacitor elements that can be stacked on a solid electrolytic capacitor chip of a predetermined size is limited by the thickness of the element, the capacity of the solid electrolytic capacitor chip cannot be increased. Furthermore, when the adhesion thickness of the conductive polymer is not uniform, the contact area between the laminated capacitor element and the capacitor element is reduced, and there is a problem that the equivalent series resistance (ESR) is increased.

したがって、本発明の課題は、等価直列抵抗の増大を伴わずに上記の問題点を解決し、短絡不良を増加させること無く素子形状のバラツキを少なく、かつ薄いコンデンサ素子を安定して作製し、固体電解コンデンサチップ内のコンデンサ素子の積層枚数を増やして高容量化を可能とし、さらに等価直列抵抗のバラツキを小さくし、容量の低下を伴うことなく、陽極と陰極を絶縁分離するために形成されている絶縁性材料の欠陥部分をなくした、積層型固体電解コンデンサ素子及びその製造方法を提供することにある。   Therefore, the problem of the present invention is to solve the above-mentioned problems without increasing the equivalent series resistance, to reduce the variation in element shape without increasing short-circuit failure, and to stably produce a thin capacitor element, It is formed to increase the number of capacitor elements in the solid electrolytic capacitor chip to increase the capacity, further reduce the variation in equivalent series resistance, and insulate and separate the anode and cathode without decreasing the capacity. Another object of the present invention is to provide a multilayer solid electrolytic capacitor element and a method for manufacturing the same, which eliminates a defective portion of the insulating material.

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、
(1)高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子は、可溶性の導電性高分子であり低粘度の溶液であるため、エッチング処理を施され拡面化処理されて形成された微細孔内にも容易に浸透し誘電体皮膜を均一に被覆することができるため容量出現率が向上すること、
(2)上記高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子による弁作用金属の表面への被覆は等価直列抵抗が上昇することがないことから特に有効であること、
(3)さらに、この高分子による被覆膜は、高い硬度、耐水性、耐薬品性を有していることから誘電体皮膜に対する外部応力を緩和することができること、
(4)特に、固体電解質の形成後、集電のために形成されるペーストが導電性重合体の厚さの薄い部分において誘電体酸化皮膜層と直接接触することが防止でき漏れ電流の上昇を防止することができるだけでなく、耐熱性が高いことから鉛フリー対応の高温でのリフロー温度にも耐えうる有用な固体電解コンデンサを提供し得ること、
(5)また、本発明の被覆構造を有することにより微細孔を有しない弁金属表面に対しても、第二層目の固体電解質層形成の過程でモノマー溶液もしくは酸化剤溶液の吸液性および/または液保持性を高めることができ均一な重合膜形成を促進することができること、
(6)および、微細孔を有する弁作用金属における陽極と陰極とを絶縁分離するために形成されている絶縁性材料に隣接する陰極側の誘電体皮膜の少なくとも一部に、高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子を形成させることによって、容量の低下を伴うことなく、陽極と陰極を絶縁分離するために形成されている絶縁性材料の欠陥部分をなくし漏れ電流を低減できることを見出した。
As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have
(1) Self-doped conductive polymer, which is a precursor of self-doped conductive polymer having cross-links between polymer chains, is a soluble conductive polymer and a low-viscosity solution. The capacity appearance rate is improved because it can be easily penetrated into the fine holes formed by the surface enlargement treatment and uniformly coated with the dielectric film,
(2) Covering the surface of the valve metal with the self-doped conductive polymer having a bridge between the polymer chains is particularly effective because the equivalent series resistance does not increase,
(3) Furthermore, the coating film made of this polymer has high hardness, water resistance, and chemical resistance, so that it can relieve external stress on the dielectric film,
(4) In particular, after the formation of the solid electrolyte, it is possible to prevent the paste formed for current collection from coming into direct contact with the dielectric oxide film layer at the thin portion of the conductive polymer, thereby increasing the leakage current. In addition to being able to prevent, it is possible to provide a useful solid electrolytic capacitor that can withstand the reflow temperature at a high temperature corresponding to lead-free because of its high heat resistance,
(5) Also, by having the coating structure of the present invention, the liquid absorbency of the monomer solution or the oxidant solution in the process of forming the second solid electrolyte layer and the valve metal surface having no micropores and / Or can increase liquid retention and promote uniform polymer film formation,
(6) and at least a part of the dielectric film on the cathode side adjacent to the insulating material formed to insulate and separate the anode and the cathode in the valve metal having fine holes, between the polymer chains By forming a self-doped conductive polymer having a crosslink, it is possible to eliminate the defective portion of the insulating material formed to insulate and separate the anode and the cathode without lowering the capacity and reduce the leakage current. I found.

本発明者らは、かくして得られる固体電解コンデンサは、誘電体皮膜上に形成される固体電解質の密着性が向上し、高容量で、誘電損失(tanδ)、漏れ電流、不良率が小さくなることを確認した。さらに、上記の優れた固体電解コンデンサ素子を複数枚積層することによりコンデンサの小型・高容量化ができることを確認して本発明を完成するにいたった。   The present inventors have found that the solid electrolytic capacitor thus obtained has improved adhesion of the solid electrolyte formed on the dielectric film, high capacity, low dielectric loss (tan δ), leakage current, and defective rate. It was confirmed. Furthermore, the present invention was completed by confirming that the capacitor can be reduced in size and increased in capacity by stacking a plurality of the above-mentioned excellent solid electrolytic capacitor elements.

1.弁作用金属表面に形成された誘電体皮膜上に高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子層を含むことを特徴とする固体電解コンデンサ。
2.自己ドープ型導電性高分子がスルホン酸基を含む前記1に記載の固体電解コンデンサ。
3.架橋がスルホン結合を介してされ、そのスルホン結合が高分子の繰返し単位の0.01〜90モル%含まれている自己ドープ型導電性高分子を含む前記2に記載の固体電解コンデンサ。
4.スルホン酸基を有する自己ドープ型導電性高分子であって、X線光電子分光法によるスルホン酸基の結合エネルギーより0.5〜2eV低い結合エネルギーの結合を介して高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を含む前記1〜3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
5.スルホン酸基を有するイソチアナフテン骨格を含む自己ドープ型導電性高分子を含む前記1〜4のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
6.スルホン結合の架橋構造が、一般式(1)

Figure 0004978827
(式中、R1〜R3は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わす。B1およびB2は、それぞれ独立して−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。Arは、高分子鎖を有していてもよい、一価の芳香族基、置換された一価の芳香族基、一価の複素環基もしくは置換された一価の複素環基を表わす。)で示される化学構造である自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする前記5に記載の固体電解コンデンサ。
7.スルホン結合の架橋構造が、一般式(2)
Figure 0004978827
(式中、R1〜R6は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わす。B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造である自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする前記6に記載の固体電解コンデンサ。
8.スルホン結合の架橋構造が、一般式(3)
Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造である自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする前記7に記載の固体電解コンデンサ。
9.自己ドープ型導電性高分子が、スルホン酸基を有する複素五員環骨格を含む自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする前記2〜4のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
10.スルホン結合の架橋構造が、一般式(4)
Figure 0004978827
(式中、Xは−S−、−O−、または−N(−R15)−を表わし、R15は、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基を表わし、B1およびB2は、それぞれ独立して−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。Arは、高分子鎖を有していてもよい、一価の芳香族基、置換された一価の芳香族基、一価の複素環基もしくは置換された一価の複素環基を表わす。)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする前記9に記載の固体電解コンデンサ。
11.スルホン結合の架橋構造が、一般式(5)
Figure 0004978827
(式中、Xは−S−、−O−、または−N(−R15)−を表わし、R15は、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基を表わし、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする前記10に記載の固体電解コンデンサ。
12.スルホン結合の架橋構造が、一般式(6)
Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造である自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする前記10または前記11のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
13.金属表面に形成された誘電体皮膜上に、高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子を含む第一の固体電解質層を有し、その上に第二の固体電解質層を有する前記1〜12のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
14.第一の固体電解質層が水不溶性である前記13に記載の固体電解コンデンサ。
15.金属が微細孔を有する弁作用金属である前記1〜14のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
16.微細孔を有する弁作用金属における陽極と陰極とを絶縁分離する絶縁材料を有し、これに隣接する陰極側の誘電体皮膜の少なくとも一部に、高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子を含む第一の固体電解質層を有し、その上に第二の固体電解質層を有する前記15に記載の固体電解コンデンサ。
17.高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を含む固体電解質層の膜厚が1nm〜1000nmの範囲である前記1〜16のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
18.高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を含む固体電解質層の導電率が0.001〜100S/cmの範囲にある前記1〜17のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
19.高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を含む固体電解質層の鉛筆硬度がHB〜4Hの硬度を有する前記1〜18のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
20.一般式(7)
Figure 0004978827
(式中、R1〜R3は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わすが、R1〜R3のいずれか一つは水素原子である。B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子同士を誘電体皮膜に被覆した後、脱水縮合することによって請求項6に記載の一般式(1)で示される高分子鎖間が架橋した自己ドープ型導電性高分子で誘電体皮膜を被覆することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
21.一般式(7)および/または一般式(8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(式(7)中、R1〜R3、B1、およびM+は請求項20に記載の一般式(7)中と同じ意味を表す。式(8)中、R7〜R10は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わすが、式(7)および式(8)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子を脱水縮合するときはR7〜R10のいずれか一つは水素原子であり、このとき式(7)中のR1〜R3のいずれも水素原子でなくてもよい。式(8)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子を脱水縮合するときはR7〜R10のうち少なくとも一つは−B1−SO3 -+基を表わし、かつ少なくとも一つは水素原子である。B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子同士を誘電体皮膜に被覆した後、脱水縮合することによって請求項6に記載の一般式(1)で示される高分子鎖間が架橋した自己ドープ型導電性高分子で誘電体皮膜を被覆することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
22.一般式(9)
Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を誘電体皮膜に被覆した後、脱水縮合することによって請求項8に記載の一般式(3)で示される高分子鎖間が架橋した自己ドープ型導電性高分子で誘電体皮膜を被覆することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
23.一般式(10)
Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子同士を誘電体皮膜に被覆した後、脱水縮合することによって請求項12に記載の一般式(6)で示される高分子鎖間が架橋した自己ドープ型導電性高分子で誘電体皮膜を被覆することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
24.一般式(11)
Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を誘電体皮膜に被覆した後、脱水縮合することによって請求項12に記載の一般式(6)で示される高分子鎖間が架橋した自己ドープ型導電性高分子で誘電体皮膜を被覆すること特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
25.微細孔を有する弁作用金属を一般式(7)および/または一般式(8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(式(7)および(8)中、R1〜R3、R7〜R10、B1、およびM+は、請求項21に記載の一般式(7)および(8)中と同じ意味を表わす。)で示される自己ドープ型導電性高分子を含む溶液に浸漬した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
26.一般式(7)および/または一般式(8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(式(7)および(8)中、R1〜R3、R7〜R10、B1、およびM+は、請求項21に記載の一般式(7)および(8)中と同じ意味を表わす。)で示される自己ドープ型導電性高分子を含む溶液を微細孔を有する弁作用金属に塗布した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
27.一般式(7)および/または一般式(8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(式(7)および(8)中、R1〜R3、R7〜R10、B1、およびM+は、請求項21に記載の一般式(7)および(8)中と同じ意味を表わす。)で示される自己ドープ型導電性高分子を含む溶液を、微細孔を有する弁作用金属における陽極と陰極とを絶縁分離する絶縁性材料を有するコンデンサの絶縁性材料に隣接する陰極側の誘電体被膜の少なくとも一部に塗布した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
28.一般式(9)
Figure 0004978827
(式中、B1、およびM+は、請求項22に記載の一般式(9)中と同じ意味を表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を含む溶液を微細孔を有する弁作用金属に塗布した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
29.微細孔を有する弁作用金属を一般式(9)
Figure 0004978827
(式中、B1、およびM+は、請求項22に記載の一般式(9)中と同じ意味を表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を含む溶液に浸漬した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
30.微細孔を有する弁作用金属を一般式(9)
Figure 0004978827
(式中、B1、およびM+は、請求項22に記載の一般式(9)中と同じ意味を表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を含む溶液を、微細孔を有する弁作用金属における陽極と陰極とを絶縁分離する絶縁性材料を有するコンデンサの絶縁性材料に隣接する陰極側の誘電体被膜の少なくとも一部に塗布した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
31.脱水縮合反応が、210℃以上350℃以下の範囲内の温度で加熱処理して行われる前記20〜22および前記25〜30のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
32.脱水縮合反応が、120〜250℃の温度で、10秒〜60分加熱処理することによって行われる前記23または前記24に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
33.誘電体皮膜層を有する弁作用金属を、高分子鎖間での架橋が可能な自己ドープ型導電性高分子を含む水溶液に浸漬したのち脱水縮合反応により硬化させ誘電体皮膜層を水不溶性の第一の固体電解質層で被覆する工程(工程1)、第二の固体電解質層を形成させるモノマーを含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程2)、酸化剤を含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程3)を含む方法により、第二の固体電解質層を設けることを特徴とする前記1〜19のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
34.誘電体皮膜層を有する弁作用金属を、高分子鎖間での架橋が可能な自己ドープ型導電性高分子を含む水溶液に浸漬したのち脱水縮合反応により硬化させ誘電体皮膜層を水不溶性の第一の固体電解質層で被覆する工程(工程1)、第二の固体電解質層を形成させるモノマーを含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程2)、酸化剤を含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程3)を複数回繰り返す方法により、第二の固体電解質層を設けることを特徴とする前記33に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
35.誘電体皮膜層を有する弁作用金属に高分子鎖間での架橋が可能な自己ドープ型導電性高分子を含む水溶液を塗布したのち脱水縮合反応により硬化させ誘電体皮膜層を水不溶性の第一の固体電解質層で被覆する工程(工程1)、第二の固体電解質層を形成させるモノマーを含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程2)、酸化剤を含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程3)を複数回繰り返す方法により、第二の固体電解質層を設けることを特徴とする前記33に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
36.酸化剤が過硫酸塩である前記33〜35のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
37.酸化剤を含む溶液が有機微粒子を含む懸濁液である前記33〜36のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
38.有機微粒子の平均粒子径(D50)が、1〜20μmの範囲である前記37に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
39.有機微粒子が脂肪族スルホン酸化合物、芳香族スルホン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物、それらの塩、及びペプチド化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である前記38に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
40.前記20〜39のいずれかに記載の製造方法で製造された固体電解コンデンサ。 1. A solid electrolytic capacitor comprising a self-doped conductive polymer layer having a polymer chain bridge on a dielectric film formed on a valve action metal surface.
2. 2. The solid electrolytic capacitor as described in 1 above, wherein the self-doped conductive polymer contains a sulfonic acid group.
3. 3. The solid electrolytic capacitor as described in 2 above, comprising a self-doped conductive polymer in which crosslinking is carried out via a sulfone bond, and the sulfone bond is contained in an amount of 0.01 to 90 mol% of the repeating unit of the polymer.
4). Self-doped conductive polymer having a sulfonic acid group, in which the polymer chains are cross-linked through a bond having a bond energy 0.5 to 2 eV lower than the bond energy of the sulfonate group by X-ray photoelectron spectroscopy 4. The solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 3 including a doped conductive polymer.
5. 5. The solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 4 above, comprising a self-doped conductive polymer containing an isothianaphthene skeleton having a sulfonic acid group.
6). The crosslinked structure of the sulfone bond is represented by the general formula (1)
Figure 0004978827
(In the formula, R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear or branched alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. , A linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a trihalomethyl group, phenyl A group, a substituted phenyl group, or a —B 1 —SO 3 M + group, wherein B 1 and B 2 each independently represent — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —; And p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion. Ar may have a polymer chain Represents a monovalent aromatic group, a substituted monovalent aromatic group, a monovalent heterocyclic group or a substituted monovalent heterocyclic group). 6. The solid electrolytic capacitor as described in 5 above, comprising a polymer.
7). The crosslinked structure of the sulfone bond is represented by the general formula (2)
Figure 0004978827
(Wherein R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear or branched alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. , A linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a trihalomethyl group, phenyl A group, a substituted phenyl group, or a —B 1 —SO 3 M + group, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, and p and r are Each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion. Including a self-doped conductive polymer 7. The solid electrolytic capacitor as described in 6 above.
8). The crosslinked structure of the sulfone bond is represented by the general formula (3)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion. 7. The solid electrolytic capacitor according to 7.
9. 5. The solid electrolytic capacitor as described in any one of 2 to 4 above, wherein the self-doped conductive polymer includes a self-doped conductive polymer including a hetero five-membered ring skeleton having a sulfonic acid group.
10. The crosslinked structure of the sulfone bond is represented by the general formula (4)
Figure 0004978827
(Wherein X represents —S—, —O—, or —N (—R 15 ) —, and R 15 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, carbon, Represents a linear or branched alkenyl group of 2 to 20, B 1 and B 2 each independently represent — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p And r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion. A monovalent aromatic group, a substituted monovalent aromatic group, a monovalent heterocyclic group or a substituted monovalent heterocyclic group which may have a polymer chain. 10. The solid electrolytic core as described in 9 above, which comprises a self-doped conductive polymer having a chemical structure. Ndensesa.
11. The crosslinked structure of the sulfone bond has the general formula (5)
Figure 0004978827
(Wherein X represents —S—, —O—, or —N (—R 15 ) —, and R 15 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, carbon, Represents a linear or branched alkenyl group of 2 to 20, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, and p and r are each independently And q represents an integer of 0 to 1 and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) 11. The solid electrolytic capacitor as described in 10 above, comprising a type conductive polymer.
12 The crosslinked structure of the sulfone bond is represented by the general formula (6)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion. 10. The solid electrolytic capacitor as described in 10 or 11 above.
13. On the dielectric film formed on the metal surface, the first solid electrolyte layer containing a self-doped conductive polymer having a cross-link between polymer chains is provided, and the second solid electrolyte layer is provided thereon. The solid electrolytic capacitor in any one of 1-12.
14 14. The solid electrolytic capacitor as described in 13 above, wherein the first solid electrolyte layer is insoluble in water.
15. 15. The solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 14 above, wherein the metal is a valve metal having fine holes.
16. Self-doping type having an insulating material for insulating and separating the anode and the cathode of the valve action metal having fine holes, and having a polymer inter-chain bridge on at least a part of the dielectric film on the cathode side adjacent thereto 16. The solid electrolytic capacitor as described in 15 above, which has a first solid electrolyte layer containing a conductive polymer and has a second solid electrolyte layer thereon.
17. The solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 16 above, wherein the thickness of the solid electrolyte layer containing the self-doped conductive polymer in which the polymer chains are crosslinked is in the range of 1 nm to 1000 nm.
18. The solid electrolysis according to any one of 1 to 17 above, wherein the conductivity of the solid electrolyte layer containing the self-doped conductive polymer in which the polymer chains are crosslinked is in the range of 0.001 to 100 S / cm. Capacitor.
19. The solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 18 above, wherein the pencil hardness of the solid electrolyte layer containing the self-doped conductive polymer in which the polymer chains are crosslinked has a hardness of HB to 4H.
20. General formula (7)
Figure 0004978827
(In the formula, R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear or branched alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. , A linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a trihalomethyl group, phenyl group, a substituted phenyl group, or a -B 1 -SO 3 - represents the M + group, .B 1 one of R 1 to R 3 is a hydrogen atom, - (CH 2) p - (O ) Q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represent an integer of 0 or 1 to 3 and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion or an alkali metal ion. Or a quaternary ammonium ion.) The self-doped conductive polymer in which the polymer chains represented by the general formula (1) according to claim 6 are cross-linked by dehydration condensation after coating the self-doped conductive polymers including the structure with each other on the dielectric film. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 19 above, wherein the dielectric film is coated with a conductive polymer.
21. General formula (7) and / or general formula (8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(In the formula (7), R 1 ~R 3 , B 1, and M + is in. The formula represents the same meaning as in the general formula (7) as claimed in claim 20 (8), R 7 ~R 10 is , Independently of each other, a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or a straight chain having 2 to 20 carbon atoms Or a branched alkenyl group, a linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a trihalomethyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group, or -B 1 When dehydrating and condensing a self-doped conductive polymer which represents a —SO 3 M + group and includes a chemical structure represented by the formulas (7) and (8), any one of R 7 to R 10 a hydrogen atom, each is hydrogen atom R 1 to R 3 in this case formula (7) Without at least one of R 7 to R 10 when dehydration condensation of self-doping type electrically conducting polymer containing a chemical structure represented by or formula also (8) is -B 1 -SO 3 -. M + group And at least one is a hydrogen atom, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, and p and r are each independently 0 or 1 represents an integer of 1 to 3, q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) The molecules are coated with a dielectric film, and then dehydrated and condensed to coat the dielectric film with a self-doped conductive polymer in which the polymer chains represented by the general formula (1) according to claim 6 are crosslinked. Any one of said 1-19 characterized by the above-mentioned Method of manufacturing a body electrolytic capacitor.
22. General formula (9)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) A dielectric film is formed from a self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing a monomer represented by The dielectric film is coated with a self-doped conductive polymer in which the polymer chains represented by the general formula (3) according to claim 8 are cross-linked by dehydration condensation after coating. The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor in any one of said 1-19.
23. General formula (10)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) Self-doped conductive polymers having a chemical structure represented by: The dielectric film is then coated with a self-doped conductive polymer in which the polymer chains represented by the general formula (6) according to claim 12 are crosslinked by dehydration condensation. 20. A method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 19 above.
24. General formula (11)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) A dielectric film is formed from a self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing a monomer represented by The dielectric film is coated with a self-doped conductive polymer in which the polymer chains represented by the general formula (6) according to claim 12 are cross-linked by dehydration condensation after the coating. The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor in any one of 1-19.
25. The valve action metal having fine pores is represented by the general formula (7) and / or the general formula (8).
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(In the formulas (7) and (8), R 1 to R 3 , R 7 to R 10 , B 1 , and M + have the same meanings as in the general formulas (7) and (8) according to claim 21. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 19 above, wherein the solid electrolytic capacitor is dehydrated and condensed by heating after being immersed in a solution containing the self-doped conductive polymer represented by .
26. General formula (7) and / or general formula (8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(In the formulas (7) and (8), R 1 to R 3 , R 7 to R 10 , B 1 , and M + have the same meanings as in the general formulas (7) and (8) according to claim 21. Any one of 1 to 19 above, wherein a solution containing a self-doped conductive polymer represented by the formula (1) is applied to a valve metal having fine pores and then dehydrated and condensed by heating. The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of description.
27. General formula (7) and / or general formula (8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(In the formulas (7) and (8), R 1 to R 3 , R 7 to R 10 , B 1 , and M + have the same meanings as in the general formulas (7) and (8) according to claim 21. The cathode side adjacent to the insulating material of the capacitor having the insulating material that insulates and separates the anode and the cathode in the valve action metal having a fine hole from the solution containing the self-doped conductive polymer represented by 20. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 19 above, wherein after applying to at least a part of the dielectric coating, dehydration condensation is performed by heating.
28. General formula (9)
Figure 0004978827
(Wherein B 1 and M + represent the same meaning as in general formula (9) according to claim 22). A self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing a monomer represented by (22) 20. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 19 above, wherein the solution is applied to a valve metal having fine pores and then dehydrated and condensed by heating.
29. A valve action metal having fine pores is represented by the general formula (9)
Figure 0004978827
(Wherein B 1 and M + represent the same meaning as in general formula (9) according to claim 22). A self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing a monomer represented by (22) The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 19 above, wherein the solid electrolytic capacitor is dehydrated and condensed by heating after being immersed in the solution.
30. The valve action metal having fine pores is represented by the general formula (9)
Figure 0004978827
(Wherein B 1 and M + represent the same meaning as in general formula (9) according to claim 22). A self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing a monomer represented by (22) The solution containing is applied to at least a part of the dielectric film on the cathode side adjacent to the insulating material of the capacitor having an insulating material that insulates and separates the anode and the cathode of the valve metal having fine holes, and then heated. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 19 above, wherein dehydration condensation is performed.
31. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 20 to 22 and 25 to 30, wherein the dehydration condensation reaction is performed by heat treatment at a temperature in the range of 210 ° C. to 350 ° C.
32. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 or 24 above, wherein the dehydration condensation reaction is performed by heat treatment at a temperature of 120 to 250 ° C. for 10 seconds to 60 minutes.
33. A valve metal having a dielectric film layer is immersed in an aqueous solution containing a self-doped conductive polymer capable of crosslinking between polymer chains, and then cured by a dehydration condensation reaction to make the dielectric film layer insoluble in water. The step of coating with the first solid electrolyte layer (step 1), the step of drying after immersing in the solution containing the monomer for forming the second solid electrolyte layer (step 2), and the step of drying after immersing in the solution containing the oxidizing agent 20. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 1 to 19 above, wherein the second solid electrolyte layer is provided by a method including a step (step 3).
34. A valve metal having a dielectric film layer is immersed in an aqueous solution containing a self-doped conductive polymer capable of crosslinking between polymer chains, and then cured by a dehydration condensation reaction to make the dielectric film layer insoluble in water. The step of coating with the first solid electrolyte layer (step 1), the step of drying after immersing in the solution containing the monomer for forming the second solid electrolyte layer (step 2), and the step of drying after immersing in the solution containing the oxidizing agent The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 33 above, wherein the second solid electrolyte layer is provided by a method of repeating the step (step 3) a plurality of times.
35. Applying an aqueous solution containing a self-doped conductive polymer capable of cross-linking between polymer chains to a valve metal having a dielectric film layer, and then curing it by dehydration condensation reaction to make the dielectric film layer insoluble in water The step of covering with the first solid electrolyte layer (step 1), the step of drying after immersing in the solution containing the monomer for forming the second solid electrolyte layer (step 2), and the step of drying after immersing in the solution containing the oxidizing agent The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 33 above, wherein the second solid electrolyte layer is provided by a method of repeating (Step 3) a plurality of times.
36. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 33 to 35, wherein the oxidizing agent is persulfate.
37. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in any one of 33 to 36 above, wherein the solution containing the oxidizing agent is a suspension containing organic fine particles.
38. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 37 above, wherein the average particle diameter (D 50 ) of the organic fine particles is in the range of 1 to 20 μm.
39. In the above 38, wherein the organic fine particles are at least one selected from the group consisting of an aliphatic sulfonic acid compound, an aromatic sulfonic acid compound, an aliphatic carboxylic acid compound, an aromatic carboxylic acid compound, a salt thereof, and a peptide compound. The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of description.
40. A solid electrolytic capacitor produced by the production method according to any one of 20 to 39.

本発明によれば、短絡不良が少なく、素子形状のバラツキが少なく、薄いコンデンサ素子を安定して作製でき、固体電解コンデンサチップ内のコンデンサ素子の積層枚数を増やし高容量化可能で、等価直列抵抗のバラツキが小さい積層型固体電解コンデンサに適した固体電解コンデンサ素子を提供することができる。   According to the present invention, there is less short circuit failure, less variation in element shape, stable production of a thin capacitor element, an increase in the number of capacitor elements in a solid electrolytic capacitor chip, a higher capacity, and an equivalent series resistance. It is possible to provide a solid electrolytic capacitor element suitable for a multilayer solid electrolytic capacitor having a small variation.

以下、添付の図面を参照しつつ本発明を説明する。
本発明に使用する固体電解コンデンサは金属からなる陽極基体(以下、基板ともいう。)の表面に誘電体皮膜を有する。基板(1)表面の誘電体皮膜(2)は、通常、弁作用を有する金属の多孔質成形体を化成処理すること等により形成される。
本発明に使用できる弁作用を有する金属は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、珪素などの金属単体、またはこれらの合金である。また多孔質の形態については、圧延箔のエッチング物、微粉焼結体などの多孔質成形体の形態であればいずれでもよい。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The solid electrolytic capacitor used in the present invention has a dielectric film on the surface of a metal anode base (hereinafter also referred to as a substrate). The dielectric film (2) on the surface of the substrate (1) is usually formed by subjecting a metal porous formed body having a valve action to chemical conversion treatment or the like.
The metal having a valve action that can be used in the present invention is a simple metal such as aluminum, tantalum, niobium, titanium, zirconium, magnesium, silicon, or an alloy thereof. Further, the porous form may be any form as long as it is a form of a porous molded body such as an etching product of a rolled foil or a fine powder sintered body.

具体的な陽極基板としては、これら金属の多孔質焼結体、エッチング等で表面処理された板(リボン、箔等を含む。)、線等が使用できるが、好ましくは平板状、箔状のものである。さらに、この金属多孔体の表面に誘電体酸化皮膜を形成する方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、アルミニウム箔を使用する場合には、ホウ酸、リン酸、アジピン酸、またはそれらのナトリウム塩、アンモニウム塩などを含む水溶液中で陽極酸化して酸化皮膜を形成することができる。また、タンタル粉末の焼結体を使用する場合には、リン酸水溶液中で陽極酸化して、焼結体に酸化皮膜を形成することができる。   Specific examples of the anode substrate include porous sintered bodies of these metals, plates (including ribbons, foils, and the like) surface-treated by etching and the like, and preferably have a flat plate shape or a foil shape. Is. Furthermore, a known method can be used as a method of forming a dielectric oxide film on the surface of the porous metal body. For example, when an aluminum foil is used, an oxide film can be formed by anodizing in an aqueous solution containing boric acid, phosphoric acid, adipic acid, or a sodium salt or an ammonium salt thereof. Moreover, when using the sintered compact of a tantalum powder, it can anodize in phosphoric acid aqueous solution and can form an oxide film in a sintered compact.

例えば、弁作用金属箔の厚さは、使用目的によって異なるが、厚みが約40〜300μmの箔が使用される。薄型の固体電解コンデンサとするためには、例えばアルミニウム箔では、80〜250μmのものを使用し、固体電解コンデンサを設けた素子の最大高さを250μm以下となるようにすることが好ましい。金属箔の大きさ及び形状も用途により異なるが、平板状素子単位として幅約1〜50mm、長さ約1〜50mmの矩形のものが好ましく、より好ましくは幅約2〜15mm、長さ約2〜25mmである。   For example, the thickness of the valve action metal foil varies depending on the purpose of use, but a foil having a thickness of about 40 to 300 μm is used. In order to obtain a thin solid electrolytic capacitor, for example, an aluminum foil having a thickness of 80 to 250 μm is preferably used, and the maximum height of the element provided with the solid electrolytic capacitor is preferably 250 μm or less. Although the size and shape of the metal foil vary depending on the application, a rectangular element having a width of about 1 to 50 mm and a length of about 1 to 50 mm is preferable as a flat element unit, more preferably about 2 to 15 mm in width and about 2 in length. ~ 25 mm.

化成に用いる化成液、化成電圧等の化成条件は、製造される固体電解コンデンサに必要な容量、耐電圧等に応じて、予め実験により確認し適当な値に設定する。なお、化成処理に際しては、化成液が固体電解コンデンサの陽極となる部分に滲み上がるのを防止し、かつ後工程で形成される固体電解質(4)(陰極部分)との絶縁を確実とするために一般的にマスキング(3)が設けられる。   Chemical conversion conditions such as chemical conversion liquid and chemical conversion voltage used for chemical conversion are confirmed in advance by experiments and set to appropriate values according to the capacity, withstand voltage, etc. required for the solid electrolytic capacitor to be produced. In addition, in the chemical conversion treatment, the chemical conversion solution is prevented from spreading to the portion that becomes the anode of the solid electrolytic capacitor, and the insulation from the solid electrolyte (4) (cathode portion) formed in the subsequent process is ensured. Generally, masking (3) is provided.

マスキング材としては、陽極と陰極とを絶縁分離する絶縁材料が用いられ、一般的な耐熱性樹脂、好ましくは溶剤に可溶あるいは膨潤しうる耐熱性樹脂またはその前駆体、無機質微粉とセルロース系樹脂からなる組成物などが使用できるが、材料には制限されない。具体例としてはポリフェニルスルホン(PPS)、ポリエーテルスルホン(PES)、シアン酸エステル樹脂、フッ素樹脂(テトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等)、低分子量ポリイミド及びそれらの誘導体及びその前駆体などが挙げられ、特に低分子量ポリイミド、ポリエーテルスルホン、フッ素樹脂及びそれらの前駆体が好ましい。   As the masking material, an insulating material that insulates and separates the anode and the cathode is used. A general heat-resistant resin, preferably a heat-resistant resin that can be dissolved or swelled in a solvent or a precursor thereof, an inorganic fine powder, and a cellulose resin. However, the material is not limited. Specific examples include polyphenylsulfone (PPS), polyethersulfone (PES), cyanate ester resin, fluororesin (tetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, etc.), low molecular weight polyimides and their Examples thereof include derivatives and precursors thereof, and low molecular weight polyimides, polyethersulfones, fluororesins and their precursors are particularly preferable.

以下、本発明における微細孔を有する弁作用金属表面に形成された誘電体皮膜上に高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子層を有する固体電解コンデンサを形成する方法について順を追って説明する。本発明の固体電解コンデンサは、金属表面に形成された誘電体皮膜上に高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子層を有することを特徴とする固体電解コンデンサであり、好ましくは、前記自己ドープ型導電性高分子を含む第一の固体電解質層の上に第二の固体電解質層が設けられている。第一の固体電解質層である高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子は水に不溶であることが好ましい。   Hereinafter, the method for forming a solid electrolytic capacitor having a self-doped conductive polymer layer having a polymer chain bridge on a dielectric film formed on the surface of a valve action metal having fine holes in the present invention will be described in order. explain. The solid electrolytic capacitor of the present invention is a solid electrolytic capacitor characterized by having a self-doped conductive polymer layer having a polymer chain bridge on a dielectric film formed on a metal surface, preferably A second solid electrolyte layer is provided on the first solid electrolyte layer containing the self-doped conductive polymer. The self-doped conductive polymer in which the polymer chains that are the first solid electrolyte layer are cross-linked is preferably insoluble in water.

以下、第一の固体電解質層である高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子について説明する。
本発明に用いられる高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子は、スルホン酸基を含み、架橋がスルホン結合を介して形成され、そのスルホン結合が高分子の繰返し単位の0.01〜90モル%、好ましくは1〜90モル%含まれている自己ドープ型導電性高分子を含むことがより好ましい。
Hereinafter, the self-doped conductive polymer in which the polymer chains that are the first solid electrolyte layer are crosslinked will be described.
The self-doped conductive polymer having a polymer chain bridge used in the present invention contains a sulfonic acid group, the bridge is formed through a sulfone bond, and the sulfone bond is 0.01 of the repeating unit of the polymer. It is more preferable to include a self-doping type conductive polymer contained in an amount of ˜90 mol%, preferably 1 to 90 mol%.

これまで、自己ドープ型導電性高分子に耐溶剤性、特に耐水性を付与する方法としては、水溶性ポリアニリン型の自己ドープ型導電性高分子を200℃程度で15分ほど加熱処理することにより、導電性高分子のカルボン酸基、スルホン酸基等が一部脱離して耐水性が増加するとされている。
しかし、高温で加熱処理することにより、その物質自体が分解するため本来必要な性質である表面抵抗が著しく上昇することも知られていた。
Until now, as a method for imparting solvent resistance, particularly water resistance, to a self-doped conductive polymer, a water-soluble polyaniline-type self-doped conductive polymer is heated at about 200 ° C. for about 15 minutes. The carboxylic acid group, sulfonic acid group and the like of the conductive polymer are partly eliminated to increase the water resistance.
However, it has also been known that the surface resistance, which is an inherently necessary property, significantly increases due to the decomposition of the substance itself by heat treatment at a high temperature.

本発明者らは、このような水溶性自己ドープ型導電性高分子を一部架橋することにより大きな導電性の低下を伴うことなく耐溶剤性が向上することを見出した。
架橋方法としては、どのような方法でも構わないが、架橋性のモノマーを使用して重合すると本来必要な水等の溶剤への溶解性が低下するので、溶液で塗膜した後に架橋する方法が好ましい。
水溶性イソチアナフテン骨格を含む自己ドープ型導電性高分子では、300℃で短時間(5分以内)の加熱により、一部のスルホン酸基が、別のイソチアナフテンのベンゼン環と縮合して架橋構造が生成し、電気的特性が低下せずに耐水性が増加する。
上記のようにイソチアナフテン骨格を含む自己ドープ型導電性高分子のポリマー鎖を架橋することにより、耐水性のみならず耐溶剤性にも優れたものになる。架橋方法は、基本的にはどのような方法でも構わないが、スルホン結合で架橋された化学構造を含有するポリイソチアナフテン型の自己ドープ型導電性高分子が耐熱性、耐水性のみならず耐溶剤性にも優れている。
The present inventors have found that the solvent resistance can be improved without a significant decrease in conductivity by partially crosslinking such a water-soluble self-doped conductive polymer.
Any method may be used as the crosslinking method. However, when the polymerization is performed using a crosslinking monomer, the solubility in a solvent such as water, which is originally necessary, is lowered. preferable.
In a self-doped conductive polymer containing a water-soluble isothianaphthene skeleton, some sulfonic acid groups are condensed with the benzene ring of another isothianaphthene by heating at 300 ° C. for a short time (within 5 minutes). As a result, a crosslinked structure is formed, and the water resistance is increased without deteriorating the electrical characteristics.
By cross-linking the polymer chain of the self-doped conductive polymer containing the isothianaphthene skeleton as described above, not only the water resistance but also the solvent resistance is excellent. The crosslinking method may be basically any method, but the polyisothianaphthene type self-doped conductive polymer containing a chemical structure crosslinked by a sulfone bond is not only heat resistant and water resistant. Excellent solvent resistance.

更に詳しくは、本発明の好ましい実施態様における、高分子鎖間で架橋された自己ドープ型導電性高分子は、π電子共役系高分子の繰返し単位の少なくとも1つの構造単位にブレンステッド酸基を有し、さらに詳細には、化学構造は限定されないが、
好ましくは、一般式(1)

Figure 0004978827
で示されるスルホン結合を介して架橋を形成した化学構造を含有するものであってもよい。 More specifically, in a preferred embodiment of the present invention, the self-doped conductive polymer crosslinked between polymer chains has a Bronsted acid group in at least one structural unit of the repeating unit of the π-electron conjugated polymer. More specifically, the chemical structure is not limited,
Preferably, general formula (1)
Figure 0004978827
It may contain the chemical structure which formed the bridge | crosslinking through the sulfone bond shown by these.

一般式(1)中、R1〜R3は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わす。B1およびB2は、それぞれ独立して−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。 In general formula (1), R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear or branched structure having 1 to 20 carbon atoms. Alkoxy group, linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, hydroxyl group, halogen atom, nitro group, cyano group, trihalomethyl It represents an M + group - group, a phenyl group, a substituted phenyl group or -B 1 -SO 3,. B 1 and B 2 each independently represent — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, and p and r each independently represent an integer of 0 or 1 to 3. Q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.

また、本発明における高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子には、高分子鎖を有していてもよい、一価の芳香族基、置換された一価の芳香族基、一価の複素環基もしくは置換された一価の複素環基との間で架橋している、高分子鎖架橋を有する自己ドープ型導電性高分子が含まれる。すなわち、一般式(1)中のArは、高分子鎖を有していてもよい、一価の芳香族基、置換された一価の芳香族基、一価の複素環基もしくは置換された一価の複素環基を表わす。このような、高分子鎖を有していてもよい、前記一価の芳香族基、一価の複素環基として、より具体的には、フェニル基、置換フェニル基、ナフチル基、置換ナフチル基、アントラニル基、置換アントラニル基、キノリル基、置換キノリル基、キノキサリル基、置換キノキサリル基、チエニル基、置換チエニル基、ピロリル基、置換ピロリル基、フラニル基、置換フラニル基、イソチアナフテニレン基、置換イソチアナフテニレン基、カルバゾリル基、置換カルバゾリル基が好ましく、フェニル基、置換フェニル基、ナフチル基、置換ナフチル基、キノキサリル基、置換キノキサリル基、チエニル基、置換チエニル基、ピロリル基、置換ピロリル基、イソチアナフテニレン基、置換イソチアナフテニレン基が特に好ましい。   Further, the self-doped conductive polymer having a cross-link between polymer chains in the present invention may have a polymer chain, a monovalent aromatic group, a substituted monovalent aromatic group, A self-doped conductive polymer having a polymer chain bridge that is bridged between a monovalent heterocyclic group or a substituted monovalent heterocyclic group is included. That is, Ar in the general formula (1) may have a polymer chain, a monovalent aromatic group, a substituted monovalent aromatic group, a monovalent heterocyclic group or a substituted group. Represents a monovalent heterocyclic group. As such monovalent aromatic group and monovalent heterocyclic group which may have a polymer chain, more specifically, phenyl group, substituted phenyl group, naphthyl group, substituted naphthyl group , Anthranyl group, substituted anthranyl group, quinolyl group, substituted quinolyl group, quinoxalyl group, substituted quinoxalyl group, thienyl group, substituted thienyl group, pyrrolyl group, substituted pyrrolyl group, furanyl group, substituted furanyl group, isothianaphthenylene group, substituted An isothianaphthenylene group, a carbazolyl group, and a substituted carbazolyl group are preferred, and a phenyl group, a substituted phenyl group, a naphthyl group, a substituted naphthyl group, a quinoxalyl group, a substituted quinoxalyl group, a thienyl group, a substituted thienyl group, a pyrrolyl group, a substituted pyrrolyl group, An isothianaphthenylene group and a substituted isothianaphthenylene group are particularly preferred.

さらに、一般式(1)で示されるスルホン結合を介して架橋を形成した化学構造を含む高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子は、好ましくは一般式(2)

Figure 0004978827
で示されるスルホン結合で架橋された化学構造を含有するものであってもよい。 Furthermore, the self-doped conductive polymer having a polymer inter-chain bridge including a chemical structure in which a bridge is formed via a sulfone bond represented by the general formula (1) is preferably the general formula (2).
Figure 0004978827
It may contain the chemical structure bridge | crosslinked by the sulfone bond shown by these.

一般式(2)中、R1〜R6は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、−B1−SO3 -+基を表わす。B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を示し、pおよびrは独立して0または1〜3の整数、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。 In general formula (2), R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Alkoxy group, linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, hydroxyl group, halogen atom, nitro group, cyano group, trihalomethyl group , phenyl group, substituted phenyl group, -B 1 -SO 3 - represents an M + group. B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r independently represent an integer of 0 or 1 to 3, and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.

一般式(2)で示される架橋構造は、一般式(7)および/または一般式(8)

Figure 0004978827
Figure 0004978827
で示される化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子同士(但し、R7〜R10のいずれも−B1−SO3 -+基ではないときは少なくとも一方は一般式(7)の−B1−SO3 -+基を有する化学構造を有し、これと脱水縮合するもう一方のベンゼン環には少なくとも一つの水素原子が置換している)を分子間で脱水縮合することにより製造することができる。 The crosslinked structure represented by the general formula (2) has the general formula (7) and / or the general formula (8).
Figure 0004978827
Figure 0004978827
In self-doping type electrically conducting polymer between (but having a chemical structure represented, none of R 7 ~R 10 -B 1 -SO 3 - is at least one of when it is not M + group of general formula (7) - B 1 -SO 3 - has a chemical structure having a M + group, prepared by dehydrating condensation between molecules at least one hydrogen atom is substituted) on the other benzene ring dehydration condensation therewith can do.

一般式(7)および(8)中、R1〜R3、R7〜R10はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わすが、式(7)および式(8)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子を分子間で脱水縮合するときはR7〜R10のいずれか一つは水素原子であり、このとき式(7)中のR1〜R3のいずれも水素原子でなくてもよい。式(8)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子を分子間で脱水縮合するときはR7〜R10のうち少なくとも一つは−B1−SO3 -+基を表わし、かつ少なくとも一つは水素原子である。B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは独立して0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。 In general formulas (7) and (8), R 1 to R 3 and R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 20 linear or branched alkoxy groups, linear or branched alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, linear or branched alkenyloxy groups having 2 to 20 carbon atoms, hydroxyl groups, halogen atoms, nitro group, a cyano group, a trihalomethyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group or -B 1 -SO 3, - represents the M + group, the self-doping, including the chemical structure represented by the formula (7) and (8) When the type conductive polymer is dehydrated and condensed between molecules, any one of R 7 to R 10 is a hydrogen atom, and at this time, any of R 1 to R 3 in formula (7) is not a hydrogen atom. May be. When the self-doped conductive polymer having the chemical structure represented by the formula (8) is subjected to dehydration condensation between molecules, at least one of R 7 to R 10 represents a —B 1 —SO 3 M + group. , And at least one is a hydrogen atom. B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r independently represent an integer of 0 or 1 to 3, and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.

ここで、前記R1〜R10の特に好ましい例としては、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、フェニルおよび置換フェニル基、スルホン酸基が挙げられる。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エトキシエチル、メトキシエチル、メトキシエトキシエチル、アセトニル、フェナシル等が挙げられ、アルケニル基の具体例としては、アリル、1ーブテニル、アルコキシ基としてはメトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、オクチルオキシ、ドデシルオキシ等が挙げられ、アルケニルオキシ基の具体例としては、アリルオキシ、1−ブテニルオキシ等が挙げられ、置換フェニル基の具体例としてはフロロフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基等が挙げられる。
上記のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル基またはアルケニルオキシ基の鎖中には、カルボニル結合、エーテル結合、エステル結合、スルホン酸エステル結合、アミド結合、スルホンアミド結合、スルフィド結合、スルフィニル結合、スルホニル結合、イミノ結合を有してもよい。これらのうち、例えば、アルキルエステル基の具体例としては、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、ブトキシカルボニル等のアルコキシカルボニル基、アセトキシ、ブチロイルオキシ等のアシルオキシ基、メトキシエトキシ、メトキシエトキシエトキシ等が挙げられる。
Here, particularly preferable examples of R 1 to R 10 include a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group, an alkenyloxy group, a phenyl and substituted phenyl group, and a sulfonic acid group. Specific examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, ethoxyethyl, methoxyethyl, methoxyethoxyethyl, acetonyl, Specific examples of alkenyl groups include allyl, 1-butenyl, and alkoxy groups include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, octyloxy, dodecyloxy, and the like. Specific examples of the alkenyloxy group include allyloxy and 1-butenyloxy. Specific examples of the substituted phenyl group include a fluorophenyl group, a chlorophenyl group, a bromophenyl group, a methylphenyl group, Kishifeniru group, and the like.
In the chain of the above alkyl group, alkoxy group, alkenyl group or alkenyloxy group, carbonyl bond, ether bond, ester bond, sulfonate bond, amide bond, sulfonamide bond, sulfide bond, sulfinyl bond, sulfonyl bond, It may have an imino bond. Among these, for example, specific examples of the alkyl ester group include alkoxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, and butoxycarbonyl, acyloxy groups such as acetoxy, butyroyloxy, methoxyethoxy, methoxyethoxyethoxy, and the like.

+は、水素イオン、Na+、Li+またはK+等のアルカリ金属イオン、N(R11)(R12)(R13)(R14+で表わされる第4級アンモニウムのカチオンを表わし、M+は前記カチオンを一種類以上含む混合物であってもよい。
上記のR11〜R14は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1乃至30の直鎖状もしくは分岐状の置換もしくは非置換アルキル基、または置換もしくは非置換アリール基を表わし、アルコキシ基、ヒドロキシル基、オキシアルキレン基、チオアルキレン基、アゾ基、アゾベンゼン基、p−ジフェニレンオキシ基のごとき炭素、水素以外の元素を含む基を含むアルキルまたはアリール基であってもよい。
M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion such as Na + , Li + or K +, or a quaternary ammonium cation represented by N (R 11 ) (R 12 ) (R 13 ) (R 14 ) +. , M + may be a mixture containing one or more of the cations.
R 11 to R 14 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group, an alkoxy group, a hydroxyl group It may be an alkyl or aryl group containing a group containing an element other than carbon and hydrogen, such as a group, an oxyalkylene group, a thioalkylene group, an azo group, an azobenzene group, and a p-diphenyleneoxy group.

第4級アンモニウムのカチオンとしては、例えばNH4 +、NH(CH33 +、NH(C653 +、N(CH32(CH2OH)(CH2−Z)+等が挙げられる(但し、Zは化学式量が600以下の任意の置換基を表わす。例えば、フェノキシ基、p−ジフェニレンオキシ基、p−アルコキシジフェニレンオキシ基、p−アルコキシフェニルアゾフェノキシ基等の置換基である。)。特定カチオンに変換するために、通常のイオン交換樹脂を用いてもよい。 Examples of quaternary ammonium cations include NH 4 + , NH (CH 3 ) 3 + , NH (C 6 H 5 ) 3 + , N (CH 3 ) 2 (CH 2 OH) (CH 2 —Z) +. (Wherein Z represents an arbitrary substituent having a chemical formula weight of 600 or less. For example, phenoxy group, p-diphenyleneoxy group, p-alkoxydiphenyleneoxy group, p-alkoxyphenylazophenoxy group, etc.) Is a substituent of In order to convert to a specific cation, a normal ion exchange resin may be used.

一般式(1)〜一般式(11)におけるB1もしくはB2は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わし、p=q=r=0の場合は、Bは単結合を表わし、−B1−SO3 -+は、−SO3 -+として硫黄原子が目的結合部位に直接結合する。
1もしくはB2の望ましい例としては、単結合、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、アリーレン、ブタジエニレン、オキシメチレン、オキシエチレン、オキシプロピレン、メチレンオキシエチレン、エチレンオキシエチレン等が挙げられる。
B 1 or B 2 in the general formula (1) to the general formula (11) represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, and p and r are each independently 0. or represents an integer of 1 to 3, q is 0 or 1, in the case of p = q = r = 0, B represents a single bond, -B 1 -SO 3 - M + is, -SO 3 - A sulfur atom directly binds to the target binding site as M + .
Desirable examples of B 1 or B 2 include a single bond, methylene, ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene, arylene, butadienylene, oxymethylene, oxyethylene, oxypropylene, methyleneoxyethylene, ethyleneoxyethylene, and the like. .

1もしくはB2を表わす−(CH2)p−(O)q−(CH2r−において、そのようなとりわけ望ましいBの例としては、単結合、エチレン、プロピレン、オキシエチレン、エチレンオキシエチレンが挙げられる。
本発明の好ましい実施態様における自己ドープ型導電性高分子構成成分のうち一般式(1)で示される架橋構造部分は、高分子の繰り返し単位の1〜90モル%含まれていることが好ましく、20〜80モル%が特に好ましい。1モル%未満であると耐水性が低下する傾向があり、90モル%を超えると導電性が低下する傾向がある。
本発明に係る自己ドープ型導電性高分子は、ポリアニリン構造、ポリピロール構造、ポリチオフェン構造、ポリカルバゾール構造等であってもよい。
本発明の好ましい実施態様における自己ドープ型導電性高分子構成成分のうち一般式(1)で示される架橋構造部分以外の部分は、導電性が損なわれなければ、特に制限はないが、イソチアナフテン骨格を有することが好ましい。すなわち、一般式(7)で示される化学構造の構成成分および/または一般式(8)で示される化学構造の構成成分の(共)重合体であることが好ましい。更に、一般式(7)

Figure 0004978827
(式中、R1〜R3、B1及びM+は前記の通りである。)で示される化学構造が部分的に含まれる自己ドープ型導電性高分子であることが好ましい。この場合スルホン酸基と脱水縮合させてスルホン結合で架橋させるためには前記R1〜R3の内、少なくとも一つは水素原子である必要がある。 Examples of such particularly desirable B in — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r — representing B 1 or B 2 include a single bond, ethylene, propylene, oxyethylene, ethyleneoxy Ethylene is mentioned.
Of the self-doped conductive polymer constituent components in a preferred embodiment of the present invention, the crosslinked structure portion represented by the general formula (1) is preferably contained in an amount of 1 to 90 mol% of the polymer repeating unit, 20 to 80 mol% is particularly preferable. If it is less than 1 mol%, the water resistance tends to decrease, and if it exceeds 90 mol%, the conductivity tends to decrease.
The self-doped conductive polymer according to the present invention may have a polyaniline structure, a polypyrrole structure, a polythiophene structure, a polycarbazole structure, or the like.
In the preferred embodiment of the present invention, among the self-doped conductive polymer constituent components, the portion other than the crosslinked structure portion represented by the general formula (1) is not particularly limited as long as the conductivity is not impaired. It preferably has a naphthene skeleton. That is, a (co) polymer having a chemical structure represented by the general formula (7) and / or a chemical structure represented by the general formula (8) is preferable. Furthermore, the general formula (7)
Figure 0004978827
(Wherein R 1 to R 3 , B 1, and M + are as described above) are preferably self-doped conductive polymers partially including the chemical structure shown. In this case, at least one of R 1 to R 3 must be a hydrogen atom in order to undergo dehydration condensation with a sulfonic acid group and crosslink with a sulfone bond.

更に、本発明の高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子として好ましい化学構造は、一般式(9)

Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させたものであり、これを分子間で脱水縮合させて架橋したものが一般式(3)
Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示されるスルホン結合の架橋構造で架橋したものである。更に、前記B1の構造は存在しないで、硫黄原子が直接ベンゼン環に結合した構造が好ましい。 Furthermore, a preferable chemical structure as a self-doped conductive polymer that serves as a precursor of the self-doped conductive polymer having a bridge between the polymer chains of the present invention is represented by the general formula (9).
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion). Cross-linked by general formula (3)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion. Furthermore, the structure in which the structure of B 1 does not exist and a sulfur atom is directly bonded to the benzene ring is preferable.

本発明における一般式(7)および/または一般式(8)のイソチアナフテン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子は、直接あるいは分子の側鎖を介してスルホン酸基を共有結合した水溶性の導電性高分子である。
イソチアナフテン構造を含む具体的なポリマーとしては、ポリ(イソチアナフテンスルホン酸)またはこれらの各種塩構造体および置換誘導体、ポリ(イソチアナフテンスルホン酸−co−イソチアナフテン)等の繰り返し単位を含む(共)重合体またはこれらの各種塩構造体および置換誘導体等を挙げることができる。
The self-doped conductive polymer having an isothianaphthene skeleton of the general formula (7) and / or the general formula (8) in the present invention is water-soluble with a sulfonic acid group covalently bonded directly or through a side chain of the molecule. It is a conductive polymer.
Specific polymers containing an isothianaphthene structure include poly (isothianaphthenesulfonic acid) or various salt structures and substituted derivatives thereof, and repeating units such as poly (isothianaphthenesulfonic acid-co-isothianaphthene). (Co) polymers containing these, or various salt structures and substituted derivatives thereof.

更に詳しくは、本発明の高分子鎖間で架橋された自己ドープ型導電性高分子は一般式(4)

Figure 0004978827
で示されるスルホン結合で架橋された化学構造を含有することが好ましい。
一般式(4)中、Xは−S−、−O−、または−N(−R15)−を表わし、R15は、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基を表わし、B1およびB2は、それぞれ独立して−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。 More specifically, the self-doped conductive polymer crosslinked between polymer chains of the present invention is represented by the general formula (4)
Figure 0004978827
It is preferable to contain the chemical structure bridge | crosslinked by the sulfone bond shown by these.
In the general formula (4), X represents —S—, —O—, or —N (—R 15 ) —, and R 15 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl having 1 to 20 carbon atoms. A straight chain or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, and B 1 and B 2 each independently represent — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —. P and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.

また、本発明における高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子には、高分子鎖を有していてもよい、一価の芳香族基、置換された一価の芳香族基、一価の複素環基もしくは置換された一価の複素環基との間で架橋している、高分子鎖架橋を有する自己ドープ型導電性高分子が含まれる。すなわち、一般式(4)中のArは、高分子鎖を有していてもよい、一価の芳香族基、置換された一価の芳香族基、一価の複素環基もしくは置換された一価の複素環基を表す。このような、高分子鎖を有していてもよい、前記一価の芳香族基、一価の複素環基として、より具体的には、フェニル基、置換フェニル基、ナフチル基、置換ナフチル基、アントラニル基、置換アントラニル基、キノリル基、置換キノリル基、キノキサリル基、置換キノキサリル基、チエニル基、置換チエニル基、ピロリル基、置換ピロリル基、フラニル基、置換フラニル基、イソチアナフテニレン基、置換イソチアナフテニレン基、カルバゾリル基、置換カルバゾリル基が好ましく、フェニル基、置換フェニル基、ナフチル基、置換ナフチル基、キノキサリル基、置換キノキサリル基、チエニル基、置換チエニル基、ピロリル基、置換ピロリル基、イソチアナフテニレン基、置換イソチアナフテニレン基が特に好ましい。   Further, the self-doped conductive polymer having a cross-link between polymer chains in the present invention may have a polymer chain, a monovalent aromatic group, a substituted monovalent aromatic group, A self-doped conductive polymer having a polymer chain bridge that is bridged between a monovalent heterocyclic group or a substituted monovalent heterocyclic group is included. That is, Ar in the general formula (4) may have a polymer chain, a monovalent aromatic group, a substituted monovalent aromatic group, a monovalent heterocyclic group or a substituted group. Represents a monovalent heterocyclic group. As such monovalent aromatic group and monovalent heterocyclic group which may have a polymer chain, more specifically, phenyl group, substituted phenyl group, naphthyl group, substituted naphthyl group , Anthranyl group, substituted anthranyl group, quinolyl group, substituted quinolyl group, quinoxalyl group, substituted quinoxalyl group, thienyl group, substituted thienyl group, pyrrolyl group, substituted pyrrolyl group, furanyl group, substituted furanyl group, isothianaphthenylene group, substituted An isothianaphthenylene group, a carbazolyl group, and a substituted carbazolyl group are preferred, and a phenyl group, a substituted phenyl group, a naphthyl group, a substituted naphthyl group, a quinoxalyl group, a substituted quinoxalyl group, a thienyl group, a substituted thienyl group, a pyrrolyl group, a substituted pyrrolyl group, An isothianaphthenylene group and a substituted isothianaphthenylene group are particularly preferred.

さらに、一般式(4)で示されるスルホン結合を介して架橋を形成した化学構造を含有する高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子は、好ましくは一般式(5)

Figure 0004978827
で示されるスルホン結合で架橋された化学構造を含有することが好ましい。 Further, the self-doped conductive polymer having a polymer inter-chain bridge containing a chemical structure in which a bridge is formed through a sulfone bond represented by the general formula (4) is preferably the general formula (5).
Figure 0004978827
It is preferable to contain the chemical structure bridge | crosslinked by the sulfone bond shown by these.

一般式(5)中、Xは、−S−、−O−、または−N(−R15)−のいずれかを表わす。R15は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基を表わす。B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは独立して0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオンまたは第4級アンモニウムイオンを表わす。
ここで、前記R15が表わす特に好ましいアルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エトキシエチル、メトキシエチル、メトキシエトキシエチル、アセトニル、フェナシル等が挙げられ、アルケニル基の具体例としては、アリル、1−ブテニル等が挙げられる。
In General Formula (5), X represents any of —S—, —O—, and —N (—R 15 ) —. R 15 each independently represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms. B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r independently represent an integer of 0 or 1 to 3, and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion or a quaternary ammonium ion.
Here, specific examples of the particularly preferred alkyl group represented by R 15 include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, ethoxyethyl. , Methoxyethyl, methoxyethoxyethyl, acetonyl, phenacyl and the like, and specific examples of the alkenyl group include allyl, 1-butenyl and the like.

一般式(6)

Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される架橋構造は、一般式(10)
Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子を分子間で脱水縮合することにより製造することができる。 General formula (6)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) The crosslinked structure represented by the general formula (10)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) Dehydration condensation between molecules of a self-doped conductive polymer having a chemical structure represented by Can be manufactured.

さらに、前記一般式(6)で示される架橋構造は、一般式(11)

Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を分子間で脱水縮合することにより製造することができる。 Furthermore, the crosslinked structure represented by the general formula (6) is represented by the general formula (11).
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) A self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing a monomer represented by It can be produced by dehydration condensation.

前記(共)重合体におけるスルホン酸基を含む化学構造の繰り返し単位は、通常、(共)重合体の全繰り返し単位の100モル%〜50モル%、好ましくは100モル%〜80モル%の範囲であり、他のπ共役系化学構造からなる繰り返し単位を含む(共)重合体であってもよく、2種〜5種の繰り返し単位からなる(共)重合体組成であってもよい。
なお、本発明において、「繰り返し単位を含む(共)重合体」とは、必ずしもその単位を連続して含む(共)重合体に限定されず、π共役系主鎖に基づく所望の導電性が発現される限りにおいてランダムコポリマーのようにπ共役系主鎖に不規則、不連続に繰り返し単位を含む(共)重合体も含む。
The repeating unit of the chemical structure containing a sulfonic acid group in the (co) polymer is usually in the range of 100 mol% to 50 mol%, preferably 100 mol% to 80 mol% of all repeating units of the (co) polymer. And may be a (co) polymer containing repeating units composed of other π-conjugated chemical structures, or a (co) polymer composition consisting of 2 to 5 repeating units.
In the present invention, the “(co) polymer containing repeating units” is not necessarily limited to the (co) polymer containing the units continuously, and has a desired conductivity based on the π-conjugated main chain. As long as it is expressed, it also includes (co) polymers containing random and discontinuous repeating units in the π-conjugated main chain as in random copolymers.

一般式(7)で示される化学構造の好ましい具体例としては、5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、4−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、4−メチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−メチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−メチル−4−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、5−メチル−4−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−エチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−プロピル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−ブチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−ヘキシル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−デシル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−メトキシ−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−エトキシ−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−クロロ−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−ブロモ−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−トリフルオロメチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(スルホメタン)イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(2’−スルホエタン)イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(2’−スルホエトキシ)イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(2’−(2’’−スルホエトキシ)メタン)−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(2’−(2’’−スルホエトキシ)エタン)−イソチアナフテン−1,3−ジイル等もしくはそれらのリチウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、メチルアンモニウム塩、エチルアンモニウム塩、ジメチルアンモニウム塩、ジエチルアンモニウム塩、トリメチルアンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等を挙げることができる。   Preferable specific examples of the chemical structure represented by the general formula (7) include 5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 4-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 4-methyl-5-sulfo Isothianaphthene-1,3-diyl, 6-methyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-methyl-4-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 5-methyl-4- Sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-ethyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-propyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-butyl-5 -Sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-hexyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-decyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-methoxy- -Sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-ethoxy-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-chloro-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-bromo- 5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-trifluoromethyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 5- (sulfomethane) isothianaphthene-1,3-diyl, 5- ( 2′-sulfoethane) isothianaphthene-1,3-diyl, 5- (2′-sulfoethoxy) isothianaphthene-1,3-diyl, 5- (2 ′-(2 ″ -sulfoethoxy) methane) -Isothianaphthene-1,3-diyl, 5- (2 '-(2 "-sulfoethoxy) ethane) -isothianaphthene-1,3-diyl or the like or lithium salt, sodium salt, a Moniumu salts, methyl ammonium salts, ethyl ammonium salts, dimethyl ammonium salts, diethyl ammonium salts, trimethylammonium salts, triethylammonium salts, tetramethylammonium salts, tetraethylammonium salts and the like.

一般式(8)で示される化学構造の好ましい具体例としては、5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、4−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、4−メチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−メチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−メチル−4−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、5−メチル−4−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−エチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−プロピル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−ブチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−ヘキシル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−デシル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−メトキシ−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−エトキシ−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−クロロ−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−ブロモ−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、6−トリフルオロメチル−5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(スルホメタン)イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(2’−スルホエタン)イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(2’−スルホエトキシ)イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(2’−(2''−スルホエトキシ)メタン)−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−(2’−(2''−スルホエトキシ)エタン)−イソチアナフテン−1,3−ジイル等もしくはそれらのリチウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、メチルアンモニウム塩、エチルアンモニウム塩、ジメチルアンモニウム塩、ジエチルアンモニウム塩、トリメチルアンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等、またはイソチアナフテン−1,3−ジイル、4−メチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−メチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、4,5−ジメチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5,6−ジメチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、4,5−ジメトキシ−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5,6−ジメトキシ−イソチアナフテン−1,3−ジイル、4−エチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−エチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、4,5−ジエチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5,6−ジエチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、4,5−ジエトキシ−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5,6−ジエトキシ−イソチアナフテン−1,3−ジイル、4−プロピル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−プロピル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、4,5−ジエチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5,6−ジプロピル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、4−ブチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−ブチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−ヘキシル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−デシル−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−メトキシ−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−エトキシ−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−クロロ−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−ブロモ−イソチアナフテン−1,3−ジイル、5−トリフルオロメチル−イソチアナフテン−1,3−ジイル等を挙げることができる。   Specific preferred examples of the chemical structure represented by the general formula (8) include 5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 4-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 4-methyl-5-sulfo. Isothianaphthene-1,3-diyl, 6-methyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-methyl-4-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 5-methyl-4- Sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-ethyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-propyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-butyl-5 -Sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-hexyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-decyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-methoxy- -Sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-ethoxy-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-chloro-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-bromo- 5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 6-trifluoromethyl-5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, 5- (sulfomethane) isothianaphthene-1,3-diyl, 5- ( 2′-sulfoethane) isothianaphthene-1,3-diyl, 5- (2′-sulfoethoxy) isothianaphthene-1,3-diyl, 5- (2 ′-(2 ″ -sulfoethoxy) methane) -Isothianaphthene-1,3-diyl, 5- (2 '-(2 "-sulfoethoxy) ethane) -isothianaphthene-1,3-diyl or the like, or lithium salts, sodium salts, ammonia Salt, methylammonium salt, ethylammonium salt, dimethylammonium salt, diethylammonium salt, trimethylammonium salt, triethylammonium salt, tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, etc., or isothianaphthene-1,3-diyl, 4- Methyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 5-methyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 4,5-dimethyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 5,6-dimethyl-isothia Naphthene-1,3-diyl, 4,5-dimethoxy-isothianaphthene-1,3-diyl, 5,6-dimethoxy-isothianaphthene-1,3-diyl, 4-ethyl-isothianaphthene-1, 3-diyl, 5-ethyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 4,5-diethyl-i Thianaphthene-1,3-diyl, 5,6-diethyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 4,5-diethoxy-isothianaphthene-1,3-diyl, 5,6-diethoxy-isothianaphthene- 1,3-diyl, 4-propyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 5-propyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 4,5-diethyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 5,6-dipropyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 4-butyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 5-butyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 5-hexyl-isothia Naphthene-1,3-diyl, 5-decyl-isothianaphthene-1,3-diyl, 5-methoxy-isothianaphthene-1,3-diyl, 5-ethoxy-isothianaphthene-1,3- And diyl, 5-chloro-isothianaphthene-1,3-diyl, 5-bromo-isothianaphthene-1,3-diyl, 5-trifluoromethyl-isothianaphthene-1,3-diyl, and the like. it can.

一般式(9)で示される化学構造の好ましい具体例としては、1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、1,3−ジヒドロイソチアナフテン−4−スルホン酸、4−メチル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、4−メチル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−メチル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、5−メチル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−4−スルホン酸、6−メチル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−4−スルホン酸、6−エチル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−プロピル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−ブチル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−ヘキシル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−デシル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−メトキシ−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−エトキシ−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−クロロ−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−ブロモ−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、6−トリフルオロメチル−1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−スルホン酸、1,3−ジヒドロイソチアナフテン−5−メタンスルホン酸、(1’,3’−ジヒドロ−5’−イソチアナフテニル)メタンスルホン酸、2−(1’,3’−ジヒドロ−5’−イソチアナフテニル)エタンスルホン酸、(2−(1’,3’−ジヒドロ−5’−イソチアナフテニル)エチルオキシ)メタンスルホン酸等またはそれらのリチウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、メチルアンモニウム塩、エチルアンモニウム塩、ジメチルアンモニウム塩、ジエチルアンモニウム塩、トリメチルアンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等を挙げることができる。   Preferable specific examples of the chemical structure represented by the general formula (9) include 1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 1,3-dihydroisothianaphthene-4-sulfonic acid, 4-methyl-1 , 3-Dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 4-methyl-1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 6-methyl-1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 5 -Methyl-1,3-dihydroisothianaphthene-4-sulfonic acid, 6-methyl-1,3-dihydroisothianaphthene-4-sulfonic acid, 6-ethyl-1,3-dihydroisothianaphthene-5 Sulfonic acid, 6-propyl-1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 6-butyl-1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 6-hexyl 1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 6-decyl-1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 6-methoxy-1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 6-ethoxy-1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 6-chloro-1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 6-bromo-1,3-dihydroisothianaphthene-5 -Sulfonic acid, 6-trifluoromethyl-1,3-dihydroisothianaphthene-5-sulfonic acid, 1,3-dihydroisothianaphthene-5-methanesulfonic acid, (1 ', 3'-dihydro-5' -Isothianaphthenyl) methanesulfonic acid, 2- (1 ', 3'-dihydro-5'-isothianaphthenyl) ethanesulfonic acid, (2- (1', 3'-dihydro-) '-Isothianaphthenyl) ethyloxy) methanesulfonic acid or the like or lithium salt, sodium salt, ammonium salt, methylammonium salt, ethylammonium salt, dimethylammonium salt, diethylammonium salt, trimethylammonium salt, triethylammonium salt, tetramethyl Examples thereof include ammonium salts and tetraethylammonium salts.

一般式(10)で示される化学構造の好ましい具体例としては、3−スルホチオフェン−2,5−ジイル、3−スルホメチルチオフェン−2,5−ジイル、3−(2’−スルホエチル)チオフェン−2,5−ジイル、3−(3’−スルホプロピル)チオフェン−2,5−ジイル、3−(4’−スルホブチル)チオフェン−2,5−ジイル、3−(5’−スルホペンチル)チオフェン−2,5−ジイル、3−(6’−スルホヘキシル)チオフェン−2,5−ジイル、3−(7’−スルホヘプチル)チオフェン−2,5−ジイル、3−(8’−スルホオクチル)チオフェン−2,5−ジイル、3−(9’−スルホノニル)チオフェン−2,5−ジイル、3−(10’−スルホデシル)チオフェン−2,5−ジイル、3−(2’−スルホエチルオキシ)チオフェン−2,5−ジイル、3−(3’−スルホプロポキシ)チオフェン−2,5−ジイル、3−(4’−スルホブトキシ)チオフェン−2,5−ジイル、3−(5’−スルホペンチルオキシ)チオフェン−2,5−ジイル、3−(6’−スルホヘキシルオキシ)チオフェン−2,5−ジイル、3−(7’−スルホヘプチルオキシ)チオフェン−2,5−ジイル、3−(8’−スルホオクチルオキシ)チオフェン−2,5−ジイル、3−(9’−スルホノニルオキシ)チオフェン−2,5−ジイル、3−(10’−スルホデシルオキシ)チオフェン−2,5−ジイル、3−スルホピロール−2,5−ジイル、3−スルホメチルピロール−2,5−ジイル、3−(2’−スルホエチル)ピロール−2,5−ジイル、3−(3’−スルホプロピル)ピロール−2,5−ジイル、3−(4’−スルホブチル)ピロール−2,5−ジイル、3−(5’−スルホペンチル)ピロール−2,5−ジイル、3−(6’−スルホヘキシル)ピロール−2,5−ジイル、3−(7’−スルホヘプチル)ピロール−2,5−ジイル、3−(8’−スルホオクチル)ピロール−2,5−ジイル、3−(9’−スルホノニル)ピロール−2,5−ジイル、3−(10’−スルホデシル)ピロール−2,5−ジイル等、もしくはそのリチウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、メチルアンモニウム塩、エチルアンモニウム塩、ジメチルアンモニウム塩、ジエチルアンモニウム塩、トリメチルアンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等を挙げることができる。   Preferred specific examples of the chemical structure represented by the general formula (10) include 3-sulfothiophene-2,5-diyl, 3-sulfomethylthiophene-2,5-diyl, 3- (2′-sulfoethyl) thiophene— 2,5-diyl, 3- (3′-sulfopropyl) thiophene-2,5-diyl, 3- (4′-sulfobutyl) thiophene-2,5-diyl, 3- (5′-sulfopentyl) thiophene— 2,5-diyl, 3- (6′-sulfohexyl) thiophene-2,5-diyl, 3- (7′-sulfoheptyl) thiophene-2,5-diyl, 3- (8′-sulfooctyl) thiophene -2,5-diyl, 3- (9'-sulfononyl) thiophene-2,5-diyl, 3- (10'-sulfodecyl) thiophene-2,5-diyl, 3- (2'-sulfoethyloxy) ) Thiophene-2,5-diyl, 3- (3′-sulfopropoxy) thiophen-2,5-diyl, 3- (4′-sulfobutoxy) thiophene-2,5-diyl, 3- (5′-sulfo) Pentyloxy) thiophene-2,5-diyl, 3- (6′-sulfohexyloxy) thiophene-2,5-diyl, 3- (7′-sulfoheptyloxy) thiophene-2,5-diyl, 3- ( 8'-sulfooctyloxy) thiophene-2,5-diyl, 3- (9'-sulfononyloxy) thiophene-2,5-diyl, 3- (10'-sulfodecyloxy) thiophene-2,5-diyl 3-sulfopyrrole-2,5-diyl, 3-sulfomethylpyrrole-2,5-diyl, 3- (2′-sulfoethyl) pyrrole-2,5-diyl, 3- (3′-sulfopropyl) Pyll) pyrrole-2,5-diyl, 3- (4′-sulfobutyl) pyrrole-2,5-diyl, 3- (5′-sulfopentyl) pyrrole-2,5-diyl, 3- (6′-sulfo) (Hexyl) pyrrole-2,5-diyl, 3- (7′-sulfoheptyl) pyrrole-2,5-diyl, 3- (8′-sulfooctyl) pyrrole-2,5-diyl, 3- (9′- Sulfononyl) pyrrole-2,5-diyl, 3- (10′-sulfodecyl) pyrrole-2,5-diyl or the like, or a lithium salt, sodium salt, ammonium salt, methylammonium salt, ethylammonium salt, dimethylammonium salt, Examples include diethylammonium salt, trimethylammonium salt, triethylammonium salt, tetramethylammonium salt, and tetraethylammonium salt. I can make it.

一般式(10)で表される化学構造の好ましい具体例としては、3−チエニルスルホン酸、3−チエニルメタンスルホン酸、2−(3’−チエニル)エタンスルホン酸、3−(3’−チエニル)プロパンスルホン酸、4−(3’−チエニル)ブタンスルホン酸、5−(3’−チエニル)ペンタンスルホン酸、6−(3’−チエニル)ヘキサンスルホン酸、7−(3’−チエニル)ヘプタンスルホン酸、8−(3’−チエニル)オクタンスルホン酸、9−(3’−チエニル)ノナンスルホン酸、10−(3’−チエニル)デカンスルホン酸、2−(3’−チエニル)オキシエタンスルホン酸、3−(3’−チエニル)オキシプロパンスルホン酸、4−(3’−チエニル)オキシブタンスルホン酸、5−(3’−チエニル)オキシペンタンスルホン酸、6−(3’−チエニル)オキシヘキサンスルホン酸、7−(3’−チエニル)オキシヘプタンスルホン酸、8−(3’−チエニル)オキシオクタンスルホン酸、9−(3’−チエニル)オキシノナンスルホン酸、10−(3’−チエニル)オキシデカンスルホン酸等、もしくはそのリチウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、メチルアンモニウム塩、エチルアンモニウム塩、ジメチルアンモニウム塩、ジエチルアンモニウム塩、トリメチルアンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等を挙げることができる。
また、式(1)〜(6)以外の具体例としては、ポリ(カルバゾール−N−アルカンスルホン酸)、ポリ(フェニレン−オキシアルカンスルホン酸)、ポリ(フェニレンビニレン−アルカンスルホン酸)、ポリ(フェニレンビニレン−オキシアルカンスルホン酸)、ポリ(アニリンアルカンスルホン酸)、ポリ(アニリンチオアルカンスルホン酸)、ポリ(アニリン−N−アルカンスルホン酸)、またはこれらの置換誘導体、6−スルホナフト[2,3−c]チオフェン−1,3−ジイルで示される自己ドープ型導電性高分子のスルホン結合で架橋された構造を挙げることができる。
Preferable specific examples of the chemical structure represented by the general formula (10) include 3-thienylsulfonic acid, 3-thienylmethanesulfonic acid, 2- (3′-thienyl) ethanesulfonic acid, and 3- (3′-thienyl). ) Propanesulfonic acid, 4- (3′-thienyl) butanesulfonic acid, 5- (3′-thienyl) pentanesulfonic acid, 6- (3′-thienyl) hexanesulfonic acid, 7- (3′-thienyl) heptane Sulfonic acid, 8- (3′-thienyl) octanesulfonic acid, 9- (3′-thienyl) nonanesulfonic acid, 10- (3′-thienyl) decanesulfonic acid, 2- (3′-thienyl) oxyethanesulfone Acid, 3- (3′-thienyl) oxypropanesulfonic acid, 4- (3′-thienyl) oxybutanesulfonic acid, 5- (3′-thienyl) oxypentanesulfonic acid, 6- (3′- Enyl) oxyhexanesulfonic acid, 7- (3′-thienyl) oxyheptanesulfonic acid, 8- (3′-thienyl) oxyoctanesulfonic acid, 9- (3′-thienyl) oxynonanesulfonic acid, 10- (3 '-Thienyl) oxydecanesulfonic acid or the like, or lithium salt, sodium salt, ammonium salt, methylammonium salt, ethylammonium salt, dimethylammonium salt, diethylammonium salt, trimethylammonium salt, triethylammonium salt, tetramethylammonium salt, Examples thereof include tetraethylammonium salt.
Specific examples other than the formulas (1) to (6) include poly (carbazole-N-alkanesulfonic acid), poly (phenylene-oxyalkanesulfonic acid), poly (phenylene vinylene-alkanesulfonic acid), poly ( Phenylenevinylene-oxyalkanesulfonic acid), poly (anilinealkanesulfonic acid), poly (anilinethioalkanesulfonic acid), poly (aniline-N-alkanesulfonic acid), or substituted derivatives thereof, 6-sulfonaphtho [2,3 -C] A structure crosslinked with a sulfone bond of a self-doped conductive polymer represented by thiophene-1,3-diyl can be given.

本発明の好ましい実施態様における高分子鎖間で架橋された自己ドープ型導電性高分子の製造に用いられるイソチアナフテン骨格もしくはチオフェン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子の分子量は、構成する繰り返し単位の化学構造によって異なるため一概に規定することはできないが、本発明の目的に適うものであればよく特に限定されない。主鎖を構成する繰り返し単位数(重合度)によって表せば、通常、5〜2000、好ましくは10〜1000の範囲の重合度のものが挙げられる。   The molecular weight of a self-doped conductive polymer having an isothianaphthene skeleton or thiophene skeleton used for the production of a self-doped conductive polymer crosslinked between polymer chains in a preferred embodiment of the present invention is a constituent repeat Since it differs depending on the chemical structure of the unit, it cannot be defined unconditionally, but it is not particularly limited as long as it meets the object of the present invention. When expressed by the number of repeating units (polymerization degree) constituting the main chain, those having a polymerization degree in the range of 5 to 2000, preferably 10 to 1000 are usually mentioned.

本発明の一般式(2)または一般式(3)で示される自己ドープ型の導電性高分子の製造に用いられる一般式(7)および/または一般式(8)で示される化学構造のイソチアナフテン骨格を含む自己ドープ型の導電性高分子の特に好ましい具体例としては、
i)一般式(7)で示される化学構造の一例である5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイルの重合体、および/またはそのリチウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、
ii)一般式(7)で示される化学構造の一例である5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイルを80モル%以上含有するランダムコポリマー、ポリ(5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル−co−イソチアナフテン−1,3−ジイル)、および/またはそのリチウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、
等が挙げられる。
The chemical structure represented by the general formula (7) and / or the general formula (8) used for the production of the self-doped conductive polymer represented by the general formula (2) or the general formula (3) of the present invention. As a particularly preferred specific example of a self-doped conductive polymer containing a thianaphthene skeleton,
i) a polymer of 5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl which is an example of a chemical structure represented by the general formula (7), and / or a lithium salt, a sodium salt, an ammonium salt, a triethylammonium salt,
ii) A random copolymer containing at least 80 mol% of 5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl, which is an example of the chemical structure represented by the general formula (7), poly (5-sulfoisothianaphthene-1,3) -Diyl-co-isothianaphthene-1,3-diyl) and / or its lithium salt, sodium salt, ammonium salt, triethylammonium salt,
Etc.

本発明の一般式(5)または一般式(6)で示される自己ドープ型の導電性高分子の製造に用いられる一般式(10)で示される化学構造のチオフェン骨格を含む自己ドープ型の導電性高分子の特に好ましい具体例としては、
i)一般式(10)で示される化学構造の一例である3−(2’−スルホエチル)チオフェン−2,5−ジイルの重合体、および/またはそのリチウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、
ii)一般式(10)で示される化学構造の一例である3−(3’−スルホプロピル)チオフェン−2,5−ジイルの重合体、および/またはそのリチウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩、トリエチルアンモニウム塩、
等が挙げられる。
Self-doped conductivity including a thiophene skeleton having a chemical structure represented by the general formula (10) used for the production of the self-doped conductive polymer represented by the general formula (5) or the general formula (6) of the present invention As particularly preferred specific examples of the conducting polymer,
i) A polymer of 3- (2′-sulfoethyl) thiophene-2,5-diyl which is an example of a chemical structure represented by the general formula (10), and / or its lithium salt, sodium salt, ammonium salt, triethylammonium salt,
ii) A polymer of 3- (3′-sulfopropyl) thiophene-2,5-diyl which is an example of a chemical structure represented by the general formula (10), and / or its lithium salt, sodium salt, ammonium salt, triethyl Ammonium salt,
Etc.

本発明における一般式(2)または一般式(3)で示されるイソチアナフテン骨格を有する架橋された自己ドープ型導電性高分子は、一般式(7)および/または一般式(8)で示される自己ドープ型導電性高分子のスルホン酸が分子間もしくは分子鎖間で脱水縮合反応することによって製造される。
また、本発明における一般式(5)または一般式(6)で示されるチオフェン骨格を有する架橋された自己ドープ型導電性高分子は、一般式(10)で示される自己ドープ型導電性高分子のスルホン酸が分子間もしくは分子鎖間で脱水縮合反応することによって製造される。
The crosslinked self-doped conductive polymer having an isothianaphthene skeleton represented by general formula (2) or general formula (3) in the present invention is represented by general formula (7) and / or general formula (8). The self-doped conductive polymer sulfonic acid is produced by a dehydration condensation reaction between molecules or molecular chains.
The crosslinked self-doped conductive polymer having a thiophene skeleton represented by the general formula (5) or the general formula (6) in the present invention is a self-doped conductive polymer represented by the general formula (10). Is produced by a dehydration condensation reaction between molecules or between molecular chains.

本発明の一般式(7)および/または一般式(8)、もしくは一般式(10)で示される自己ドープ型の導電性高分子を加熱処理した導電性高分子は、スルホン結合を含む、すなわち、一般式(2)または一般式(3)に示されるスルホン結合で架橋されたイソチアナフテン骨格、または一般式(5)もしくは一般式(6)で示されるチオフェン骨格を有する。このことは、基板上に形成された塗膜をX線光電子分光法(以下XPSと略す)により解析するとチオフェン環を構成する硫黄原子のS2p、スピン3/2の結合エネルギーに基づくピーク、スルホン酸基を構成する硫黄原子のS2p、スピン3/2の結合エネルギーに基づくピークの他に、スルホン結合由来のピークが新たに生成していることにより確認される。   The conductive polymer obtained by heat-treating the self-doped conductive polymer represented by the general formula (7) and / or the general formula (8) or the general formula (10) of the present invention includes a sulfone bond. And an isothianaphthene skeleton crosslinked with a sulfone bond represented by the general formula (2) or the general formula (3), or a thiophene skeleton represented by the general formula (5) or the general formula (6). This is because when the coating film formed on the substrate is analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter abbreviated as XPS), the peak based on the S2p of the sulfur atom constituting the thiophene ring and the spin 3/2 binding energy, sulfonic acid This is confirmed by the fact that a peak derived from a sulfone bond is newly generated in addition to the peak based on the binding energy of S2p and spin 3/2 of the sulfur atom constituting the group.

スルホン結合由来の硫黄原子の前記結合エネルギーは、チオフェン環を構成する硫黄原子とスルホン酸基を構成する硫黄原子の中間の結合エネルギーを有する。更に詳しくは、スルホン酸基を構成する硫黄原子のS2p、スピン3/2の結合エネルギーに対して、0.5eV〜2eV低い位置にピークを有している。スルホン結合由来の硫黄原子の結合エネルギーとスルホン酸基を構成する硫黄原子の結合エネルギーとの差が0.5 eV〜1eVのときは、個々の結合エネルギーピークは一体となって広い半値幅のピークとなって現われ、ピークフィッティングによってそれぞれのピークを分離することができる。
本発明における高分子鎖間で架橋された自己ドープ型の導電性高分子は、XPSによる分析でスルホン結合に由来するピークが検出される導電体もしくは導電性組成物が好ましく、より好ましくは、強度比率=スルホン結合の存在に基づくピーク強度/スルホン酸を構成する硫黄原子の存在に基づくピーク強度、で示される強度比率が0.1〜10の範囲にある導電体もしくは導電性組成物である。強度比率としては0.5〜10の範囲が特に好ましい。
本発明における架橋構造のモル含有率は、XPSによる分析で得られた硫黄原子のS2p、スピン3/2の結合エネルギーに基づくピークの強度比率から算出することができる。すなわち、
[(スルホン結合の存在に基づくピーク強度)/{(スルホン結合の存在に基づくピーク強度)+(スルホン酸を構成する硫黄原子の存在に基づくピーク強度)}]×100
によって与えられる。
The bond energy of the sulfur atom derived from the sulfone bond has an intermediate bond energy between the sulfur atom constituting the thiophene ring and the sulfur atom constituting the sulfonic acid group. More specifically, it has a peak at a position 0.5 eV to 2 eV lower than the S2p and spin 3/2 binding energy of the sulfur atom constituting the sulfonic acid group. When the difference between the bond energy of the sulfur atom derived from the sulfone bond and the bond energy of the sulfur atom constituting the sulfonic acid group is 0.5 eV to 1 eV, the individual bond energy peaks are integrated into a broad half-width peak. Each peak can be separated by peak fitting.
The self-doped conductive polymer crosslinked between polymer chains in the present invention is preferably a conductor or a conductive composition in which a peak derived from a sulfone bond is detected by XPS analysis, more preferably strength. A conductor or conductive composition having an intensity ratio in the range of ratio = peak intensity based on the presence of a sulfone bond / peak intensity based on the presence of a sulfur atom constituting the sulfonic acid in the range of 0.1 to 10. The intensity ratio is particularly preferably in the range of 0.5-10.
The molar content of the crosslinked structure in the present invention can be calculated from the peak intensity ratio based on the S2p and spin 3/2 binding energy of the sulfur atom obtained by analysis by XPS. That is,
[(Peak intensity based on the presence of a sulfone bond) / {(peak intensity based on the presence of a sulfone bond) + (peak intensity based on the presence of a sulfur atom constituting the sulfonic acid)}] × 100
Given by.

本発明における一般式(2)で示される架橋構造を有する自己ドープ型導電性高分子は、一般式(7)および/または一般式(8)で示される化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子を加熱することにより得ることが好ましい。特に、一般式(7)および/または一般式(8)で示される化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子を含む導電性組成物を基板の表面に塗布し膜状とした後、基板を210℃〜350℃の温度範囲内で、1秒〜120分の加熱処理をすることによって製造することが好ましい。温度範囲は、好ましくは250〜300℃であり、加熱時間は、10秒〜60分が好ましく、より好ましくは30秒〜30分である。加熱温度が210℃未満であると耐溶剤性、特に耐水性は得られにくく、350℃を超えると導電性が低下する傾向にある。加熱時間も短すぎると耐溶剤性が低下しやすく、長すぎれば、導電性が低下する。   The self-doped conductive polymer having a crosslinked structure represented by the general formula (2) in the present invention is a self-doped conductive polymer having a chemical structure represented by the general formula (7) and / or the general formula (8). It is preferably obtained by heating the molecule. In particular, after a conductive composition containing a self-doped conductive polymer having a chemical structure represented by the general formula (7) and / or the general formula (8) is applied to the surface of the substrate to form a film, It is preferable to manufacture by performing a heat treatment for 1 second to 120 minutes within a temperature range of 210 ° C to 350 ° C. The temperature range is preferably 250 to 300 ° C., and the heating time is preferably 10 seconds to 60 minutes, more preferably 30 seconds to 30 minutes. When the heating temperature is less than 210 ° C, solvent resistance, particularly water resistance is difficult to obtain, and when it exceeds 350 ° C, the conductivity tends to decrease. If the heating time is too short, the solvent resistance tends to decrease, and if it is too long, the conductivity decreases.

本発明における一般式(6)で示される架橋構造を有する自己ドープ型導電性高分子は、一般式(10)で示される化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子を加熱することにより得ることが好ましい。特に、一般式(10)で示される化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子を含む導電性組成物を基板の表面に塗布し膜状とした後、基板を120〜250℃の温度範囲内で、1秒〜60分、好ましくは10秒〜60分の加熱処理をすることによって製造することが好ましい。さらに好ましい温度範囲は150〜200℃である。加熱温度が120℃未満であると耐溶剤性等が低下しやすく、250℃を超えると導電性が低下する傾向がある。加熱時間も、短すぎると耐溶剤性が低下しやすく、長すぎれば導電性が低下する傾向がある。   The self-doped conductive polymer having a crosslinked structure represented by the general formula (6) in the present invention is obtained by heating the self-doped conductive polymer having a chemical structure represented by the general formula (10). Is preferred. In particular, after a conductive composition containing a self-doped conductive polymer having a chemical structure represented by the general formula (10) is applied to the surface of the substrate to form a film, the substrate is within a temperature range of 120 to 250 ° C. In this case, it is preferable to carry out the heat treatment for 1 second to 60 minutes, preferably 10 seconds to 60 minutes. A more preferable temperature range is 150 to 200 ° C. When the heating temperature is less than 120 ° C, the solvent resistance or the like tends to be lowered, and when it exceeds 250 ° C, the conductivity tends to be lowered. If the heating time is too short, the solvent resistance tends to be lowered, and if it is too long, the conductivity tends to be lowered.

なお、加熱処理により架橋構造を形成する場合、溶剤の乾燥工程と架橋反応を区別して実施することができる。すなわち、一旦、架橋反応が進行する温度よりも低く、なおかつ、使用する溶剤が揮発する温度以上に高い温度で溶剤を揮発させた後、架橋反応が進行する温度以上に高い温度で加熱する方法によって製造してもよい。本方法は、溶剤の乾燥過程を経ることによって誘電体被膜との密着性が向上することからより好ましい。より具体的には、前駆体となる自己ドープ型導電性高分子の構造によって異なるために一概に規定できないが、一般式(7)および/または一般式(8)で示される化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子を加熱する場合においては、加熱乾燥過程は、40℃〜210℃未満で実施することが好ましい。なお、加熱乾燥は、1分〜120分の範囲内で実施することができる。また、一般式(10)で示される化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子を加熱する場合においては、加熱乾燥過程は、40℃〜120℃未満で実施することが好ましい。なお、加熱乾燥は、1分〜120分の範囲内で実施することができる。   In addition, when forming a crosslinked structure by heat processing, the drying process of a solvent and a crosslinking reaction can be distinguished and implemented. That is, once the solvent is volatilized at a temperature lower than the temperature at which the crosslinking reaction proceeds and higher than the temperature at which the solvent used volatilizes, the mixture is heated at a temperature higher than the temperature at which the crosslinking reaction proceeds. It may be manufactured. This method is more preferable because the adhesiveness to the dielectric coating is improved by passing through a solvent drying process. More specifically, it cannot be defined unconditionally because it differs depending on the structure of the self-doped conductive polymer that serves as a precursor, but it has a chemical structure represented by the general formula (7) and / or the general formula (8). When heating a dope-type conductive polymer, it is preferable to implement a heat-drying process at 40 to 210 degreeC. In addition, heat drying can be implemented within the range of 1 minute-120 minutes. In the case where the self-doped conductive polymer having the chemical structure represented by the general formula (10) is heated, the heat drying process is preferably performed at 40 ° C. to less than 120 ° C. In addition, heat drying can be implemented within the range of 1 minute-120 minutes.

本発明の好ましい方法によれば、空気中の加熱処理においても酸素酸化による劣化の影響は認められず、空気中でも問題なく実施することができる。加熱によるスルホン結合の形成は、脱水縮合反応のため雰囲気の影響は基本的に受けず不活性ガス雰囲気の中でも実施することができる。
架橋構造の自己ドープ型導電性高分子を得るための加熱方法は、非架橋の一般式(7)、(8)または(10)の化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子を基板上に塗布した後、ホットプレートで加熱する方法、基板全体をオーブンで加熱する方法があるが、熱伝導性が良く効率的に加熱ができるホットプレートを用いる方法が好ましい。
一方、一般式(5)で示されるチオフェン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子は、比較的低温でスルホン架橋体となるため高分子フィルム、高分子繊維、高分子基板、高分子樹脂成型体の表面に被覆後、加熱処理することによって容易に帯電防止膜を形成させることができる。
According to the preferable method of the present invention, the influence of deterioration due to oxygen oxidation is not recognized even in the heat treatment in the air, and the heat treatment in the air can be carried out without any problem. The formation of the sulfone bond by heating is basically not affected by the atmosphere because of the dehydration condensation reaction, and can be carried out in an inert gas atmosphere.
A heating method for obtaining a self-doped conductive polymer having a crosslinked structure is as follows: a self-doped conductive polymer having a chemical structure of the general formula (7), (8) or (10) that is not crosslinked is formed on a substrate. After coating, there are a method of heating with a hot plate and a method of heating the entire substrate in an oven, but a method using a hot plate that has good thermal conductivity and can be heated efficiently is preferred.
On the other hand, since the self-doped conductive polymer having a thiophene skeleton represented by the general formula (5) becomes a sulfone crosslinked body at a relatively low temperature, a polymer film, polymer fiber, polymer substrate, polymer resin molded body An antistatic film can be easily formed by heat treatment after coating the surface.

本発明の高分子鎖間で架橋された自己ドープ型導電性高分子は、基板表面上で最も効率よく製造されるが、成形体表面に塗布された後で、ホットプレート加熱もしくはオーブン加熱することによっても製造することができ、センサーや電極等の有用な導電性被覆物品を製造することができる。
一般式(2)で示されるイソチアナフテン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子は、薄膜であっても非常に高い耐熱性を有する。すなわち、一般式(2)で示されるイソチアナフテン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子の膜厚として好ましくは、1nm〜1000nmの範囲であるが、1nm〜100nmが特に好ましい。一般に薄膜を高温のもと空気中で加熱処理すると酸素酸化による劣化が非常に進行しやすいが、一般式(2)で示されるイソチアナフテン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子薄膜では、1nm〜100nmの膜厚を有する薄膜であっても本発明の製造方法の加熱処理では顕著な導電性の低下は認められない。
The self-doped conductive polymer cross-linked between the polymer chains of the present invention is most efficiently produced on the substrate surface, but after being applied to the surface of the molded body, it is heated by hot plate heating or oven heating. It is also possible to produce useful conductive coated articles such as sensors and electrodes.
The self-doped conductive polymer having an isothianaphthene skeleton represented by the general formula (2) has very high heat resistance even if it is a thin film. That is, the film thickness of the self-doped conductive polymer having an isothianaphthene skeleton represented by the general formula (2) is preferably in the range of 1 nm to 1000 nm, and particularly preferably 1 nm to 100 nm. In general, when a thin film is heat-treated in air at a high temperature, deterioration due to oxygen oxidation is very easy to proceed. Even if it is a thin film which has a film thickness of -100 nm, the remarkable electroconductive fall is not recognized by the heat processing of the manufacturing method of this invention.

一般式(2)で示されるイソチアナフテン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子の表面抵抗値は、組成物の種類、膜厚、加熱方法、加熱温度、加熱時間、基板の種類等によって異なるため一概には規定できないが、1×103Ω/□〜5×109Ω/□の範囲にあることが好ましく、1×104Ω/□〜5×108Ω/□の範囲がより好ましく、1×104Ω/□〜5×107Ω/□の範囲にあることが特に好ましい。一般式(5)および/または一般式(6)で示される化学構造を有する導電性高分子で被覆された基板を加熱処理した後の表面抵抗値は、当該組成物の種類、膜厚、加熱方法、加熱温度、加熱時間、基板の種類等によって異なるため一概には規定できないが、初期(加熱前)の表面抵抗値に対して1/10倍〜1000倍の範囲の表面抵抗値であることが好ましく、1/10倍〜100倍の範囲の表面抵抗値であることが特に好ましい。 The surface resistance value of the self-doped conductive polymer having an isothianaphthene skeleton represented by the general formula (2) varies depending on the type of composition, film thickness, heating method, heating temperature, heating time, type of substrate, etc. For this reason, it cannot be specified unconditionally, but it is preferably in the range of 1 × 10 3 Ω / □ to 5 × 10 9 Ω / □, and more preferably in the range of 1 × 10 4 Ω / □ to 5 × 10 8 Ω / □. A range of 1 × 10 4 Ω / □ to 5 × 10 7 Ω / □ is particularly preferable. The surface resistance value after the heat treatment of the substrate coated with the conductive polymer having the chemical structure represented by the general formula (5) and / or the general formula (6) is the type, film thickness, and heating of the composition. Since it varies depending on the method, heating temperature, heating time, type of substrate, etc., it cannot be specified unconditionally, but the surface resistance value is in the range of 1/10 to 1000 times the initial (before heating) surface resistance value. The surface resistance value is particularly preferably in the range of 1/10 to 100 times.

一般式(5)で示されるチオフェン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子は、低温加熱でも容易に形成されることから薄膜中の水の存在が劣化の原因となる有機デバイスに特に有効である。一般式(5)で示されるチオフェン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子の膜厚として好ましくは、1nm〜1000nmの範囲であるが、1nm〜100nmが特に好ましい。   Since the self-doped conductive polymer having a thiophene skeleton represented by the general formula (5) is easily formed even by low-temperature heating, it is particularly effective for an organic device in which the presence of water in the thin film causes deterioration. . The film thickness of the self-doped conductive polymer having a thiophene skeleton represented by the general formula (5) is preferably in the range of 1 nm to 1000 nm, particularly preferably 1 nm to 100 nm.

一般式(5)で示されるチオフェン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子の表面抵抗値は、組成物の種類、膜厚、加熱方法、加熱温度、加熱時間、基板の種類等によって異なるため一概には規定できないが、1×103Ω/□〜5×109Ω/□の範囲にあることが好ましく、1×104Ω/□〜5×108Ω/□の範囲にあることが特に好ましい。一般式(5)で示される化学構造を有する導電性高分子で被覆された基板を加熱処理した後の表面抵抗値は、当該組成物の種類、膜厚、加熱方法、加熱温度、加熱時間、基板の種類等によって異なるため一概には規定できないが、初期(加熱前)の表面抵抗値に対して1/10倍〜1000倍の範囲の表面抵抗値であることが好ましく、1/10倍〜100倍の範囲の表面抵抗値であることが特に好ましい。 The surface resistance value of the self-doped conductive polymer having a thiophene skeleton represented by the general formula (5) varies depending on the type of composition, film thickness, heating method, heating temperature, heating time, type of substrate, etc. However, it is preferably in the range of 1 × 10 3 Ω / □ to 5 × 10 9 Ω / □, and preferably in the range of 1 × 10 4 Ω / □ to 5 × 10 8 Ω / □. Particularly preferred. The surface resistance value after the heat treatment of the substrate coated with the conductive polymer having the chemical structure represented by the general formula (5) is the kind of the composition, the film thickness, the heating method, the heating temperature, the heating time, Since it differs depending on the type of the substrate, etc., it cannot be specified unconditionally, but it is preferable that the surface resistance value is in the range of 1/10 to 1000 times the initial (before heating) surface resistance value. A surface resistance value in the range of 100 times is particularly preferable.

一般式(2)で示されるイソチアナフテン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子と一般式(5)で示されるチオフェン骨格を有する自己ドープ型導電性高分子とは、通常単独で用いられる。しかしながら、高い導電性が要求される、もしくは、200℃以下の加熱温度でスルホン架橋し耐溶剤性を得るために非架橋の一般式(7)、(8)または(10)の化学構造を有する自己ドープ型導電性高分子を混合し加熱することによって一般式(7)または/および(8)または一般式(10)とが相互にスルホン架橋した自己ドープ型導電性高分子とすることができる。上記2種以上の架橋した自己ドープ型導電性高分子を製造する際の好ましい加熱温度は、個々の自己ドープ型導電性高分子の化学構造、組成比によって一概に規定することはできないが、150℃〜300℃が好ましく、200℃〜250℃が特に好ましい。   The self-doped conductive polymer having an isothianaphthene skeleton represented by the general formula (2) and the self-doped conductive polymer having a thiophene skeleton represented by the general formula (5) are usually used alone. However, high electrical conductivity is required, or it has a non-crosslinked chemical structure of general formula (7), (8) or (10) in order to obtain a solvent resistance by sulfone crosslinking at a heating temperature of 200 ° C. or less. By mixing and heating the self-doped conductive polymer, the self-doped conductive polymer in which the general formula (7) or / and (8) or the general formula (10) is mutually sulfone-crosslinked can be obtained. . A preferable heating temperature in producing the two or more kinds of crosslinked self-doped conductive polymers cannot be generally defined by the chemical structure and composition ratio of each self-doped conductive polymer. C. to 300.degree. C. is preferred, and 200.degree. C. to 250.degree. C. is particularly preferred.

高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子は、陰極部となる誘電体被膜全体または任意の一部に塗布して使用することができる。陰極形成部全体を含浸する一例を図7に示す。図7では、アルミニウム化成箔の陽極形成部(10)とアルミニウム化成箔の陰極形成部(13)とを絶縁分離する絶縁性材料(マスキング)(11)によって絶縁分離されたアルミニウム化成箔の陰極形成部(13)全体を高分子鎖間で架橋した導電性高分子の塗布域(12)としている。さらに、微細孔を有する弁作用金属における陽極部と陰極部とを絶縁分離する絶縁性材料に隣接して、もしくは絶縁性材料に隣接する陰極側の誘電体被膜の少なくとも一部に塗布した後、高分子鎖間で架橋させて使用することもできる。陰極形成部を部分塗布する一例を図6に示す。図6では、前記陽極形成部(10)と前記陰極形成部(13)とを絶縁分離する前記絶縁性材料(11)に隣接する陰極側の誘電体被膜の少なくとも一部に、高分子鎖間で架橋した導電性高分子の塗布域(12)を有する。本発明者らは、当該絶縁性材料が多孔質層には浸透するもののなお残存する欠陥部分に、前記高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子が選択的に浸透し穴埋めをすることにより、あるいは、浸透した前記高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の撥水性・耐水性により、絶縁性材料欠陥部分に起因する酸化剤を含む水溶液の通り抜けを阻み陽極部分への侵入を防ぐことによって、導電性高分子が陽極近傍または陽極部分に第二の固体電解質層を形成することを防止できることを見出した。この場合には、絶縁性材料の欠陥部分を通じた陽極部と陰極部との間の導電パスが形成されなくなることで短絡不良がなくなると共に漏れ電流が低減する。   The self-doped conductive polymer, which is a precursor of the self-doped conductive polymer having a cross-link between polymer chains, can be applied to the entire dielectric film or any part of the cathode part. it can. An example of impregnating the entire cathode forming portion is shown in FIG. In FIG. 7, the cathode formation of the aluminum conversion foil separated by the insulating material (masking) (11) for insulating and separating the anode formation portion (10) of the aluminum conversion foil and the cathode formation portion (13) of the aluminum conversion foil. The whole part (13) is a conductive polymer coating area (12) crosslinked between polymer chains. Furthermore, after applying to at least a part of the dielectric film on the cathode side adjacent to the insulating material that insulates and separates the anode part and the cathode part in the valve action metal having fine holes, It can also be used by crosslinking between polymer chains. An example of partial coating of the cathode forming portion is shown in FIG. In FIG. 6, at least a portion of the dielectric film on the cathode side adjacent to the insulating material (11) that insulates and separates the anode forming portion (10) and the cathode forming portion (13) is provided between polymer chains. It has the application area | region (12) of the conductive polymer bridge | crosslinked by. The present inventors have found that the insulating material penetrates into the porous layer, but the self-doped conductive polymer having a bridge between the polymer chains selectively penetrates and fills in the remaining defective portion. Or by preventing water from passing through an aqueous solution containing an oxidant caused by a defective portion of the insulating material due to water repellency and water resistance of the self-doped conductive polymer having a bridge between the penetrating polymer chains. It has been found that by preventing penetration into the portion, the conductive polymer can be prevented from forming the second solid electrolyte layer in the vicinity of the anode or in the anode portion. In this case, since a conductive path between the anode part and the cathode part through the defective part of the insulating material is not formed, short circuit failure is eliminated and leakage current is reduced.

本発明において使用される高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子は、絶縁性材料の表面に重なりを持たせた状態で塗布することが好ましい。それにより、絶縁性材料に沿って多孔質層に浸透し絶縁性材料の欠陥部分に到達して塗布される。欠陥部分に対して十分な量の固形分が存在する場合は、穴埋めをすることとなる。不十分であったとしても、高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の撥水効果によって酸化剤を含む水溶液の侵入を防ぐことができる。   The self-doped conductive polymer used as a precursor of the self-doped conductive polymer having a bridge between polymer chains used in the present invention is applied in a state where the surface of the insulating material is overlapped. It is preferable. Thus, the porous layer penetrates along the insulating material, reaches the defective portion of the insulating material, and is applied. When there is a sufficient amount of solid content with respect to the defective portion, hole filling is performed. Even if it is insufficient, the penetration of an aqueous solution containing an oxidizing agent can be prevented by the water repellent effect of the self-doped conductive polymer having a cross-link between polymer chains.

高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子を塗布する幅は、多孔質層が存在する陽極基板(1)の範囲内である。前記基板(1)の表面には、通常、誘電体皮膜(2)が形成されている。この外側に、対向する電極として、高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子を塗布して固体の半導体層(4)を形成し、通常は、この固体電解質(4)(陰極部分)と陽極基体(1)との絶縁を確実とするために、絶縁性材料からなるマスキング層(3)が設けられ、本発明の固体電解コンデンサ(素子)は作製される。微細孔を有する弁作用金属における陽極と陰極とを絶縁分離するために形成されている絶縁性材料からなるマスキング層(3)を有するコンデンサ(素子)の絶縁性材料に隣接する陰極側の誘電体皮膜の少なくとも一部に、高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子を形成させるのが好ましい。すなわち、例えば、前記誘電体皮膜の周の任意の一部または全部にわたり、任意の幅で、高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子を周状に塗布するのが好ましい。この場合、例えば、前記図6に対応する態様について言えば、図5(A)に示すように、矩形薄板状のコンデンサ素子の場合、マスキング層(3)に沿ってその陰極側に自己ドープ型導電性高分子からなる第1の固体電解質層(4a)を設け、さらにその上に後述する方法等によって第2の固体電解質層(4b)を設けることができる。図5(B)(図5(A)の矩形部材をその長手方向に沿って切断した断面図)に示すように、典型的には、第1の固体電解質層(4a)を、マスキング層(3)に部分的に重畳するように設ける。第2の固体電解質層(4b)も、典型的には、第1の固体電解質層(4a)に部分的に重畳するように設ける。なお、これらの重畳幅は、一般には0以上でかつ下部層の塗布幅以下であればよい。なお、ここで第1の固体電解質層(4a)を塗布する方法は特に限定されない。適当な幅を有する転写手段(例えば、薄厚のブレード)に材料を転写してこれを該当部位に押し当ててもよいし、刷毛塗り、インクジェット等の印刷方法でもよい。なお、これらの方法は目的に応じて任意に変更可能である。例えば、転写印刷の場合、ブレードに代えてディスク状部材の周に転写してさらにこれをマスキング層(3)近傍に再転写してもよい。なお、前記図7に対応する態様では、第1の固体電解質層(4a)は後述する第2の固体電解質層(4b)と同様に浸漬によって形成してもよい。
前記高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子を塗布する幅は、通常、絶縁性材料の幅の0.1倍〜10倍の範囲内であって、0.1倍〜3倍がより好ましく、0.5倍〜2倍が特に好ましい。なお、前記幅は、前記絶縁性材料の反対側に隣接する陽極側に達しない限り、必ずしも一定の幅である必要はない。また、前記塗布方法は、周状に限られず、高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子の塗布される量が多い場合は、両面からの塗布であっても、実質、周状と同じ効果が得られる。
The width of applying the self-doped conductive polymer that is a precursor of the self-doped conductive polymer having a cross-link between the polymer chains is within the range of the anode substrate (1) where the porous layer exists. A dielectric film (2) is usually formed on the surface of the substrate (1). A solid semiconductor layer (4) is formed on the outside by applying a self-doped conductive polymer serving as a precursor of a self-doped conductive polymer having a bridge between polymer chains as an opposing electrode. Usually, in order to ensure insulation between the solid electrolyte (4) (cathode portion) and the anode substrate (1), a masking layer (3) made of an insulating material is provided, and the solid electrolytic capacitor of the present invention is provided. (Element) is produced. Cathode-side dielectric adjacent to insulating material of capacitor (element) having masking layer (3) made of insulating material formed to insulate and separate anode and cathode in valve metal having fine holes It is preferable to form a self-doped conductive polymer having a bridge between polymer chains on at least a part of the film. That is, for example, a self-doped conductive polymer that can be a precursor of a self-doped conductive polymer having an arbitrary width and a bridge between polymer chains over any part or all of the circumference of the dielectric film. It is preferred that the molecules be applied circumferentially. In this case, for example, referring to the embodiment corresponding to FIG. 6, in the case of a rectangular thin plate capacitor element, as shown in FIG. 5A, a self-doped type is formed on the cathode side along the masking layer (3). A first solid electrolyte layer (4a) made of a conductive polymer can be provided, and a second solid electrolyte layer (4b) can be further provided thereon by a method described later. As shown in FIG. 5B (a cross-sectional view taken along the longitudinal direction of the rectangular member in FIG. 5A), typically, the first solid electrolyte layer (4a) is formed with a masking layer (4a). 3) is provided so as to partially overlap. The second solid electrolyte layer (4b) is also typically provided so as to partially overlap the first solid electrolyte layer (4a). Note that these overlapping widths may generally be not less than 0 and not more than the coating width of the lower layer. Here, the method of applying the first solid electrolyte layer (4a) is not particularly limited. The material may be transferred to a transfer means (for example, a thin blade) having an appropriate width and pressed against the corresponding part, or a printing method such as brushing or ink jet may be used. These methods can be arbitrarily changed according to the purpose. For example, in the case of transfer printing, it may be transferred to the periphery of the disk-shaped member instead of the blade, and further transferred again to the vicinity of the masking layer (3). In the embodiment corresponding to FIG. 7, the first solid electrolyte layer (4a) may be formed by dipping in the same manner as the second solid electrolyte layer (4b) described later.
The width for applying the self-doped conductive polymer that is a precursor of the self-doped conductive polymer having a bridge between the polymer chains is usually within a range of 0.1 to 10 times the width of the insulating material. In addition, 0.1 to 3 times is more preferable, and 0.5 to 2 times is particularly preferable. The width does not necessarily have to be constant as long as it does not reach the anode side adjacent to the opposite side of the insulating material. In addition, the coating method is not limited to the circumferential shape, when the amount of the self-doped conductive polymer to be a precursor of the self-doped conductive polymer having a bridge between polymer chains is large, Even when the coating is applied from both sides, the same effect as the circumferential shape can be obtained.

高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子を塗布する量は、多孔質層の誘電体の表面積によって異なるため一概には規定できないが、0.01〜50mg/cm2の範囲で塗布することが好ましく、0.1〜10mg/cm2の範囲で塗布することがより好ましい。 The amount of the self-doped conductive polymer to be applied as a precursor of the self-doped conductive polymer having a cross-link between the polymer chains varies depending on the surface area of the dielectric of the porous layer, but cannot be specified unconditionally. preferably it is applied in the range of 0.01 to 50 mg / cm 2, and more preferably applied in the range of 0.1 to 10 mg / cm 2.

高分子鎖間に架橋を有する自己ドープ型導電性高分子の先駆体となる自己ドープ型導電性高分子を含む溶液の濃度は、先駆体となる自己ドープ型導電性高分子の化学構造、溶剤の種類等によって異なるため一概に規定できないが、0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%がより好ましい。一般に、マスキング層(3)は図5(B)に模式的に示すように、誘電体皮膜(2)内に浸透しているが、第1の固体電解質層(4a)もこの浸透部分を越えない範囲で浸透していることが好ましい。前記先駆体となる自己ドープ型導電性高分子を含む溶液の濃度は、撥水効果を十分に発揮し、酸化剤を含む水溶液の侵入を阻止するためには0.01質量%以上とすることが好ましい。一方、10質量%を超える場合は、溶液粘度が上昇する場合があるために多孔質層内の微小な欠陥部分へ当該溶液が進入できなくなる可能性がある。   The concentration of the solution containing the self-doped conductive polymer that is a precursor of the self-doped conductive polymer having a cross-link between polymer chains depends on the chemical structure of the self-doped conductive polymer that is the precursor, the solvent However, 0.01 to 10% by mass is preferable, and 0.1 to 5% by mass is more preferable. In general, the masking layer (3) penetrates into the dielectric film (2) as schematically shown in FIG. 5B, but the first solid electrolyte layer (4a) also exceeds this penetration portion. It is preferable that it penetrates within a range. The concentration of the solution containing the self-doped conductive polymer serving as the precursor is preferably 0.01% by mass or more in order to sufficiently exhibit the water-repellent effect and prevent the penetration of the aqueous solution containing the oxidizing agent. . On the other hand, when the amount exceeds 10% by mass, the solution viscosity may increase, and thus there is a possibility that the solution cannot enter a minute defect portion in the porous layer.

以下、第二の固体電解質層の形成方法について説明する。
本発明における第二の固体電解質の形成方法は、弁作用金属多孔体基板を酸化剤溶液に浸漬した後乾燥して、酸化剤溶液濃度を基板上で徐々に高める工程を含む有機重合体モノマーの化学酸化重合を基本とする。本発明の化学酸化重合法では、モノマーを陽極基体の微細孔を有する誘電体皮膜上に付着させ、導電性重合体のドーパントとなり得る化合物の存在下、酸化的重合を生起させ、生じた重合体組成物を該固体電解質として誘電体表面上に形成させる。
Hereinafter, a method for forming the second solid electrolyte layer will be described.
The second method for forming a solid electrolyte in the present invention includes a step of immersing a valve metal porous substrate in an oxidant solution and then drying to gradually increase the oxidant solution concentration on the substrate. Based on chemical oxidative polymerization. In the chemical oxidative polymerization method of the present invention, a monomer is deposited on the dielectric film having fine pores of the anode substrate, and oxidative polymerization is caused in the presence of a compound that can be a dopant of the conductive polymer. A composition is formed on the dielectric surface as the solid electrolyte.

本発明の方法によって形成される導電性重合体の固体電解質層は、フィブリル構造あるいはラメラ(薄い層状)構造をなしており、このような構造では広範囲に亘る重合体鎖間の重なりがある。本発明では、固体電解質層の全体の厚さを約10〜約100μmの範囲にし、重合体の層状構造の空間を0.01〜5μm、好ましくは0.05〜3μm、さらに好ましくは0.1〜2μmの範囲にし、重合膜全体に占める固体電解質の各層間の空間占有率を0.1〜20%の範囲にすることによって、重合体鎖間の電子ホッピングが容易となり電気伝導度が向上し、低インピーダンス等の特性の向上することを見出した。   The solid electrolyte layer of the conductive polymer formed by the method of the present invention has a fibril structure or a lamellar (thin layered) structure, and in such a structure, there is a wide overlap between polymer chains. In the present invention, the total thickness of the solid electrolyte layer is in the range of about 10 to about 100 μm, the space of the layer structure of the polymer is 0.01 to 5 μm, preferably 0.05 to 3 μm, more preferably 0.1 to 2 μm, By setting the space occupancy ratio between the layers of the solid electrolyte in the entire polymer film within the range of 0.1 to 20%, the electron hopping between polymer chains is facilitated, the electrical conductivity is improved, and the characteristics such as low impedance are improved. I found out.

本発明におけるモノマーを含む溶液に浸漬後乾燥する工程2は、誘電体表面上及び重合体組成物上にモノマーを供給するために実施される。さらに、誘電体表面上及び重合体組成物上にモノマーを均一に付着させるためにモノマー含有液を含浸後、一定の時間空気中で放置し溶媒を気化させる。この条件は溶媒の種類によって変わるが、概ね0℃以上から溶媒の沸点までの温度で行う。放置時間は、溶媒の種類によって変わるが、概ね5秒〜15分、例えばアルコール系溶媒では、5分以内でよい。この放置時間を設けることによりモノマーが誘電体表面上に均一に付着し、さらに次工程の酸化剤含有液への浸漬時の汚れを少なくすることができる。
モノマーの供給は、モノマーを含有する溶液に用いられる溶剤の種類、モノマー含有液の濃度、溶液温度、浸漬時間等によって制御することができる。
The step 2 of drying after being immersed in the solution containing the monomer in the present invention is carried out in order to supply the monomer on the dielectric surface and on the polymer composition. Further, in order to uniformly deposit the monomer on the dielectric surface and the polymer composition, after impregnating the monomer-containing liquid, the solvent is allowed to evaporate by being left in the air for a certain period of time. This condition varies depending on the type of solvent, but is generally performed at a temperature from 0 ° C. or higher to the boiling point of the solvent. The standing time varies depending on the type of the solvent, but it is generally about 5 seconds to 15 minutes, for example, within 5 minutes for alcohol solvents. By providing this standing time, the monomer can uniformly adhere to the surface of the dielectric, and contamination during immersion in the oxidizing agent-containing liquid in the next step can be reduced.
The monomer supply can be controlled by the type of solvent used in the solution containing the monomer, the concentration of the monomer-containing liquid, the solution temperature, the immersion time, and the like.

工程2で適用される浸漬時間は、含有液中のモノマー成分が金属箔基板の誘電体表面上に付着するに十分な時間以上であればよく、通常15分未満の時間であり、好ましくは0.1秒〜10分、より好ましくは1秒〜7分である。
また、浸漬温度は、−10〜60℃が好ましく、0〜40℃が特に好ましい。−10℃未満では、溶剤が揮発するのに時間がかかり反応時間が長くなることがある。60℃を超えると、溶剤及びモノマーの揮発を無視することができず濃度管理が難しい。
モノマー含有液の濃度は特に限定されず、任意の濃度のものを用いることができるが、弁作用金属の微細孔内への含浸性が優れた3〜70質量%が好ましく、より好ましくは25〜45質量%で使用される。
The immersion time applied in step 2 may be a time sufficient for the monomer component in the contained liquid to adhere to the dielectric surface of the metal foil substrate, and is usually less than 15 minutes, preferably 0.1 Second to 10 minutes, more preferably 1 second to 7 minutes.
Moreover, -10-60 degreeC is preferable and, as for immersion temperature, 0-40 degreeC is especially preferable. If it is less than -10 degreeC, it may take time for a solvent to volatilize and reaction time may become long. If it exceeds 60 ° C., volatilization of the solvent and monomer cannot be ignored, and concentration control is difficult.
The concentration of the monomer-containing liquid is not particularly limited, and an arbitrary concentration can be used, but it is preferably 3 to 70% by mass, and more preferably 25 to 25%, which is excellent in impregnation into the fine pores of the valve action metal. Used at 45% by weight.

工程2で使用される溶液の溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン(THF)やジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ベンゾニトリル、N−メチルピロリジノン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非プロトン性極性溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン等の非芳香族性の塩素系溶媒;ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類または水あるいはこれらの混合溶媒を用いることができる。好ましくは、アルコール類またはケトン類あるいはそれらの混合系が望ましい。   Examples of the solvent of the solution used in Step 2 include ethers such as tetrahydrofuran (THF), dioxane, and diethyl ether; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; dimethylformamide, acetonitrile, benzonitrile, and N-methylpyrrolidinone (NMP). Aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO); esters such as ethyl acetate and butyl acetate; non-aromatic chlorinated solvents such as chloroform and methylene chloride; nitro compounds such as nitromethane, nitroethane, and nitrobenzene; methanol Further, alcohols such as ethanol and propanol, water, or a mixed solvent thereof can be used. Preferably, alcohols or ketones or a mixed system thereof is desirable.

本発明においてモノマーは、酸化剤含有液への浸漬及び一定の温度範囲において所定時間空気中で保持する工程3により酸化重合されるが、重合膜の形態をより緻密にするためには、空気中で保持する酸化重合を主とする方法が好ましい。空気中で保持する温度は、モノマーの種類により異なるが、例えばピロールでは5℃以下でよく、チオフェン系では約30〜60℃を必要とする。
重合時間は浸漬時のモノマーの付着量による。付着量はモノマー及び酸化剤含有液の濃度や粘度等で変わるので一概に規定できないが、一般に1回の付着量を少なくすると重合時間を短くすることができ、また1回の付着量を多くするとより長い重合時間が必要となる。本発明の方法では、一回の重合時間は10秒〜30分、好ましくは3〜15分とする。
In the present invention, the monomer is oxidatively polymerized by immersing in an oxidant-containing solution and maintaining in air in a predetermined temperature range for a predetermined time in step 3. A method mainly comprising oxidative polymerization held in The temperature maintained in air varies depending on the type of monomer, but may be, for example, 5 ° C. or lower for pyrrole and about 30 to 60 ° C. for thiophene.
The polymerization time depends on the amount of monomer attached during immersion. The amount of adhesion varies depending on the concentration and viscosity of the monomer and oxidant-containing liquid, and thus cannot be specified in general. Longer polymerization times are required. In the method of the present invention, one polymerization time is 10 seconds to 30 minutes, preferably 3 to 15 minutes.

工程3として適用される浸漬時間は、酸化剤成分が金属箔基板の誘電体表面上に付着するに十分な時間以上であればよく、通常15分未満の時間であり、好ましくは0.1秒〜10分、より好ましくは1秒〜7分である。
工程3において用いられる酸化剤としては、水溶液系の酸化剤と有機溶剤系の酸化剤が挙げられる。本発明で好ましく使用される水溶液系の酸化剤としては、ペルオキソ二硫酸及びそのNa塩、K塩、NH4塩、硝酸セリウム(IV)、硝酸セリウム(IV)アンモニウム、硫酸鉄(III)、硝酸鉄(III)、塩化鉄(III)等が挙げられる。また、有機溶剤系の酸化剤としては、有機スルホン酸の第二鉄塩、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸鉄(III)、p−トルエンスルホン酸鉄(III)等が挙げられる。
本発明の工程3において用いられる溶液の溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン(THF)やジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ベンゾニトリル、N−メチルピロリジノン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非プロトン性極性溶媒;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、または水あるいはこれらの混合溶媒を用いることができる。好ましくは、水、アルコール類またはケトン類あるいはそれらの混合系が望ましい。
なお、酸化剤溶液の濃度は5〜50質量%が好ましく、また酸化剤溶液の温度は−15〜60℃が好ましい。
The immersion time applied as step 3 may be a time sufficient for the oxidant component to adhere to the dielectric surface of the metal foil substrate, and is usually a time of less than 15 minutes, preferably 0.1 seconds to 10 seconds. Minute, more preferably 1 second to 7 minutes.
Examples of the oxidizing agent used in Step 3 include an aqueous oxidizing agent and an organic solvent oxidizing agent. Examples of the aqueous oxidizing agent preferably used in the present invention include peroxodisulfuric acid and its Na salt, K salt, NH 4 salt, cerium (IV) nitrate, cerium (IV) ammonium nitrate, iron (III) sulfate, nitric acid Examples thereof include iron (III) and iron (III) chloride. Examples of the organic solvent-based oxidizing agent include ferric salts of organic sulfonic acids such as iron (III) dodecylbenzenesulfonate and iron (III) p-toluenesulfonate.
Examples of the solvent of the solution used in Step 3 of the present invention include ethers such as tetrahydrofuran (THF), dioxane, and diethyl ether; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; dimethylformamide, acetonitrile, benzonitrile, N-methylpyrrolidinone ( NMP), aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO); alcohols such as methanol, ethanol, propanol, water, or a mixed solvent thereof can be used. Preferably, water, alcohols or ketones or a mixed system thereof is desirable.
The concentration of the oxidant solution is preferably 5 to 50% by mass, and the temperature of the oxidant solution is preferably −15 to 60 ° C.

工程3では、有機微粒子を含む懸濁液がより好ましく用いられる。有機微粒子は、誘電体表面上または重合体組成物上に残存することによって、細孔内を重合膜で充填された平滑な重合膜表面への酸化剤及びモノマーの供給を助けるため有効である。特に、可溶性の有機微粒子を使用することによって固体電解質層を形成した後、可溶性の有機微粒子を溶解除去することができ、コンデンサ素子の信頼性を高めることができる。
有機微粒子を溶解除去する過程で用いられる溶剤としては、水;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリジノン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒が用いられるが、水またはアルコール類、もしくはそれらの混合溶剤が好ましく、酸化剤をも溶解させる溶剤であれば、酸化剤の除去と同時に実施できることからより好ましい。
In step 3, a suspension containing organic fine particles is more preferably used. The organic fine particles remain on the dielectric surface or the polymer composition, and thus are effective for assisting the supply of the oxidant and the monomer to the smooth polymer film surface filled with the polymer film in the pores. In particular, after forming the solid electrolyte layer by using soluble organic fine particles, the soluble organic fine particles can be dissolved and removed, and the reliability of the capacitor element can be improved.
Solvents used in the process of dissolving and removing the organic fine particles include water; alcohols such as methanol, ethanol and propanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; and non- solvents such as dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidinone and dimethyl sulfoxide. A protic polar solvent is used, but water, alcohols, or a mixed solvent thereof is preferable, and a solvent that also dissolves the oxidizing agent is more preferable because it can be performed simultaneously with removal of the oxidizing agent.

なお、強酸の使用によって除去可能な可溶性の無機微粒子は、弁作用金属表面の誘電体皮膜をも溶解、もしくは腐食させる等のダメージを与えることから好ましくない。
可溶性の有機微粒子としては、平均粒子径(D50)が0.1〜20μmの範囲であることが好ましく、0.5〜15μmであることがより好ましい。可溶性の有機微粒子の平均粒子径(D50)が、20μmを超えると重合膜に形成される間隙が大きくなるため好ましくなく、0.1μm未満では、付着液の増量効果はなくなり水と同等になる。
可溶性の有機微粒子の具体例としては、脂肪族スルホン酸化合物、芳香族スルホン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物、ペプチド化合物、または/及びその塩等が挙げられ、芳香族スルホン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物、ペプチド化合物が好ましく用いられる。
Soluble inorganic fine particles that can be removed by using a strong acid are not preferable because they cause damage such as dissolution or corrosion of the dielectric film on the surface of the valve metal.
The soluble organic fine particles preferably have an average particle diameter (D 50 ) in the range of 0.1 to 20 μm, and more preferably 0.5 to 15 μm. If the average particle diameter (D 50 ) of the soluble organic fine particles exceeds 20 μm, the gap formed in the polymerized film becomes large, which is not preferable.
Specific examples of the soluble organic fine particles include an aliphatic sulfonic acid compound, an aromatic sulfonic acid compound, an aliphatic carboxylic acid compound, an aromatic carboxylic acid compound, a peptide compound, and / or a salt thereof. Acid compounds, aromatic carboxylic acid compounds, and peptide compounds are preferably used.

芳香族スルホン酸化合物としてより具体的には、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アントラセンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸及び/またはその塩、芳香族カルボン酸化合物としてより具体的には、安息香酸、トルエンカルボン酸、ナフタレンカルボン酸、アントラセンカルボン酸、アントラキノンカルボン酸または/及びその塩、ペプチド化合物としてより具体的には、サーファクチン、アイチュリン、プリパスタチン、セラウエッチン等を挙げることができる。   More specifically, aromatic sulfonic acid compounds include benzene sulfonic acid, toluene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, anthracene sulfonic acid, anthraquinone sulfonic acid and / or salt thereof, and more specifically, aromatic carboxylic acid compounds include benzoic acid. More specific examples of the acid, toluene carboxylic acid, naphthalene carboxylic acid, anthracene carboxylic acid, anthraquinone carboxylic acid or / and salts thereof, and peptide compounds include surfactin, iturin, prepastatin, and serauchen.

本発明の方法では、形成される導電性重合体組成物を湿度、熱、応力等に耐性を有する厚さにするために含浸回数を制御する必要がある。
本発明による第二の固体電解質の好ましい形成工程の1つは、工程2、工程3の工程を1サイクルとして繰り返す方法である。前記サイクルは、1つの陽極基体に対して3回以上、好ましくは8〜30回繰り返すことによって、所望の固体電解質層を形成することができる。なお、工程2と工程3は逆順に行っても良い。
In the method of the present invention, it is necessary to control the number of impregnations so that the conductive polymer composition to be formed has a thickness resistant to humidity, heat, stress, and the like.
One of the preferable formation steps of the second solid electrolyte according to the present invention is a method in which the steps 2 and 3 are repeated as one cycle. A desired solid electrolyte layer can be formed by repeating the cycle three times or more, preferably 8 to 30 times, for one anode substrate. Step 2 and step 3 may be performed in reverse order.

本発明によれば、後述の実施例に示すように、誘電体酸化皮膜を有するアルミニウム箔を、例えば3,4−エチレンジオキシチオフェン(EDT)のイソプロピルアルコール(IPA)溶液に含浸し、これを風乾してIPAを殆ど除去した後、約20質量%の酸化剤(過硫酸アンモニウム)水溶液に含浸後、40℃程度で10分間加熱することで、また、本工程を繰り返し実施することでポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)の重合体を得ることができる。   According to the present invention, an aluminum foil having a dielectric oxide film is impregnated, for example, in an isopropyl alcohol (IPA) solution of 3,4-ethylenedioxythiophene (EDT), as shown in the following examples. After substantially drying IPA to remove IPA, impregnation with about 20% by mass of an oxidizing agent (ammonium persulfate) aqueous solution, followed by heating at about 40 ° C. for 10 minutes, and by repeating this step, poly (3 , 4-ethylenedioxythiophene) polymer can be obtained.

本発明に用いられる固体電解質を形成する導電性重合体はπ電子共役構造を有する有機重合体モノマーの重合体であり、好ましくは重合度2以上2000以下、より好ましくは3以上1000以下、さらに好ましくは5以上200以下である。具体例としては、チオフェン骨格を有する化合物、多環状スルフィド骨格を有する化合物、ピロール骨格を有する化合物、フラン骨格を有する化合物、アニリン骨格を有する化合物等で示される構造を繰り返し単位として含む導電性重合体が挙げられる。   The conductive polymer forming the solid electrolyte used in the present invention is a polymer of an organic polymer monomer having a π-electron conjugated structure, preferably a degree of polymerization of 2 or more and 2000 or less, more preferably 3 or more and 1000 or less, and still more preferably. Is 5 or more and 200 or less. As specific examples, a conductive polymer containing a structure represented by a compound having a thiophene skeleton, a compound having a polycyclic sulfide skeleton, a compound having a pyrrole skeleton, a compound having a furan skeleton, a compound having an aniline skeleton, or the like as a repeating unit. Is mentioned.

チオフェン骨格を有するモノマーとしては、例えば、3−メチルチオフェン、3−エチルオフェン、3−プロピルチオフェン、3−ブチルチオフェン、3−ペンチルチオフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ヘプチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、3−ノニルチオフェン、3−デシルチオフェン、3−フルオロチオフェン、3−クロロチオフェン、3−ブロモチオフェン、3−シアノチオフェン、3,4−ジメチルチオフェン、3,4−ジエチルチオフェン、3,4−ブチレンチオフェン、3,4−メチレンジオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン等の誘導体を挙げることができる。これらの化合物は、一般には市販されている化合物または公知の方法(例えばSynthetic Metals誌, 1986年, 15巻, 169頁)で準備できる。   Examples of the monomer having a thiophene skeleton include 3-methylthiophene, 3-ethyloffene, 3-propylthiophene, 3-butylthiophene, 3-pentylthiophene, 3-hexylthiophene, 3-heptylthiophene, 3-octylthiophene, 3-nonylthiophene, 3-decylthiophene, 3-fluorothiophene, 3-chlorothiophene, 3-bromothiophene, 3-cyanothiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3,4-diethylthiophene, 3,4-butylenethiophene , Derivatives of 3,4-methylenedioxythiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene, and the like. These compounds can be prepared by commercially available compounds or by known methods (for example, Synthetic Metals, 1986, Vol. 15, p. 169).

多環状スルフィド骨格を有するモノマーの具体例としては、1,3−ジヒドロ多環状スルフィド(別名、1,3−ジヒドロベンゾ[c]チオフェン)骨格を有する化合物、1,3−ジヒドロナフト[2,3−c]チオフェン骨格を有する化合物が使用できる。さらには1,3−ジヒドロアントラ[2,3−c]チオフェン骨格を有する化合物、1,3−ジヒドロナフタセノ[2,3−c]チオフェン骨格を有する化合物を挙げることができる。これらは公知の方法、例えば特開平8-3156号公報記載の方法により準備することができる。   Specific examples of the monomer having a polycyclic sulfide skeleton include compounds having a 1,3-dihydropolycyclic sulfide (also known as 1,3-dihydrobenzo [c] thiophene) skeleton, 1,3-dihydronaphtho [2,3 -C] A compound having a thiophene skeleton can be used. Furthermore, a compound having a 1,3-dihydroanthra [2,3-c] thiophene skeleton and a compound having a 1,3-dihydronaphthaseno [2,3-c] thiophene skeleton can be given. These can be prepared by a known method, for example, the method described in JP-A-8-3156.

また、1,3−ジヒドロナフト[1,2−c]チオフェン骨格を有する化合物が、1,3−ジヒドロフェナントラ[2,3−c]チオフェン誘導体や、1,3−ジヒドロトリフェニロ[2,3−c]チオフェン骨格を有する化合物が、1,3−ジヒドロベンゾ[a]アントラセノ[7,8−c]チオフェン誘導体なども使用できる。
縮合環に窒素またはN−オキシドを任意に含んでいる化合物も使用でき、例えば、1,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]キノキサリンや、1,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]キノキサリン−4−オキシド、1,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]キノキサリン−4,9−ジオキシド等を挙げることができる。
A compound having a 1,3-dihydronaphtho [1,2-c] thiophene skeleton is a 1,3-dihydrophenanthra [2,3-c] thiophene derivative or 1,3-dihydrotriphenylo [2]. , 3-c] thiophene skeleton, 1,3-dihydrobenzo [a] anthraceno [7,8-c] thiophene derivatives and the like can also be used.
A compound optionally containing nitrogen or N-oxide in the condensed ring can also be used, such as 1,3-dihydrothieno [3,4-b] quinoxaline, 1,3-dihydrothieno [3,4-b] quinoxaline- 4-oxide, 1,3-dihydrothieno [3,4-b] quinoxaline-4,9-dioxide and the like can be mentioned.

ピロール骨格を有するモノマーとしては、例えば、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−プロピルピロール、3−ブチルピロール、3−ペンチルピロール、3−ヘキシルピロール、3−ヘプチルピロール、3−オクチルピロール、3−ノニルピロール、3−デシルピロール、3−フルオロピロール、3−クロロピロール、3−ブロモピロール、3−シアノピロール、3,4−ジメチルピロール、3,4−ジエチルピロール、3,4−ブチレンピロール、3,4−メチレンジオキシピロール、3,4−エチレンジオキシピロール等の誘導体を挙げることができる。これらの化合物は、市販品または公知の方法で準備できる。   Examples of the monomer having a pyrrole skeleton include 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-propylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-pentylpyrrole, 3-hexylpyrrole, 3-heptylpyrrole, 3-octylpyrrole, 3-nonylpyrrole, 3-decylpyrrole, 3-fluoropyrrole, 3-chloropyrrole, 3-bromopyrrole, 3-cyanopyrrole, 3,4-dimethylpyrrole, 3,4-diethylpyrrole, 3,4-butylenepyrrole , Derivatives of 3,4-methylenedioxypyrrole, 3,4-ethylenedioxypyrrole, and the like. These compounds can be prepared commercially or by known methods.

フラン骨格を有するモノマーとしては、例えば、3−メチルフラン、3−エチルフラン、3−プロピルフラン、3−ブチルフラン、3−ペンチルフラン、3−ヘキシルフラン、3−ヘプチルフラン、3−オクチルフラン、3−ノニルフラン、3−デシルフラン、3−フルオロフラン、3−クロロフラン、3−ブロモフラン、3−シアノフラン、3,4−ジメチルフラン、3,4−ジエチルフラン、3,4−ブチレンフラン、3,4−メチレンジオキシフラン、3,4−エチレンジオキシフラン等の誘導体を挙げることができる。これらの化合物は市販品または公知の方法で準備できる。
アニリン骨格を有するモノマーとしては、例えば、2−メチルアニリン、2−エチルアニリン、2−プロピルアニリン、2−ブチルアニリン、2−ペンチルアニリン、2−ヘキシルアニリン、2−ヘプチルアニリン、2−オクチルアニリン、2−ノニルアニリン、2−デシルアニリン、2−フルオロアニリン、2−クロロアニリン、2−ブロモアニリン、2−シアノアニリン、2,5−ジメチルアニリン、2,5−ジエチルアニリン、2,3−ブチレンアニリン、2,3−メチレンジオキシアニリン、2,3−エチレンジオキシアニリン等の誘導体を挙げることができる。これらの化合物は、市販品または公知の方法で準備できる。
Examples of the monomer having a furan skeleton include 3-methylfuran, 3-ethylfuran, 3-propylfuran, 3-butylfuran, 3-pentylfuran, 3-hexylfuran, 3-heptylfuran, 3-octylfuran, 3-nonylfuran, 3-decylfuran, 3-fluorofuran, 3-chlorofuran, 3-bromofuran, 3-cyanofuran, 3,4-dimethylfuran, 3,4-diethylfuran, 3,4-butylenefuran, 3,4 -Derivatives such as methylenedioxyfuran and 3,4-ethylenedioxyfuran can be mentioned. These compounds can be prepared commercially or by known methods.
Examples of the monomer having an aniline skeleton include 2-methylaniline, 2-ethylaniline, 2-propylaniline, 2-butylaniline, 2-pentylaniline, 2-hexylaniline, 2-heptylaniline, 2-octylaniline, 2-nonylaniline, 2-decylaniline, 2-fluoroaniline, 2-chloroaniline, 2-bromoaniline, 2-cyanoaniline, 2,5-dimethylaniline, 2,5-diethylaniline, 2,3-butyleneaniline , Derivatives of 2,3-methylenedioxyaniline, 2,3-ethylenedioxyaniline, and the like. These compounds can be prepared commercially or by known methods.

これらの中でも、チオフェン骨格または多環状スルフィド骨格を有する化合物が好ましく、3,4−エチレンジオキシチオフェン(EDT)、1,3−ジヒドロイソチアナフテンが特に好ましい。
上記化合物群から選ばれる化合物の重合条件等には特に制限はなく、簡単な実験により予め好ましい条件を確認した上で容易に実施することができる。
また、上記モノマー群から選ばれる化合物を併用し、共重合体として固体電解質を形成させても良い。その時の重合性単量体の組成比などは重合条件等に依存するものであり、好ましい組成比、重合条件は簡単なテストにより確認できる。
例えば、EDTモノマー及び酸化剤を好ましくは溶液の形態において、前後して別々にまたは一緒に金属箔の酸化皮膜層に塗布して形成する方法等が利用できる(特許第3040113号公報、米国特許第6229689号公報)。
Among these, compounds having a thiophene skeleton or a polycyclic sulfide skeleton are preferable, and 3,4-ethylenedioxythiophene (EDT) and 1,3-dihydroisothianaphthene are particularly preferable.
There is no restriction | limiting in particular in the polymerization conditions etc. of the compound selected from the said compound group, It can implement easily, after confirming preferable conditions beforehand by simple experiment.
In addition, a compound selected from the above monomer group may be used in combination to form a solid electrolyte as a copolymer. The composition ratio of the polymerizable monomer at that time depends on the polymerization conditions and the like, and the preferred composition ratio and polymerization conditions can be confirmed by a simple test.
For example, a method in which the EDT monomer and the oxidizing agent are preferably applied in the form of a solution and applied separately or together to the oxide film layer of the metal foil can be used (Patent No. 3040113, US Pat. 6229689).

本発明において好ましく使用される3,4−エチレンジオキシチオフェン(EDT)は、上記の一価アルコールによく溶けるが、水とはなじみが良くないため高濃度の酸化剤水溶液と接触させたときには、EDTはその界面において重合が良好に進行して、フィブリル構造あるいはラメラ(薄い層状)構造の導電性重合体固体電解質層が形成される。
本発明の製造方法においては固体電解質形成後の洗浄用溶媒として、例えば、テトラヒドロフラン(THF)やジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ベンゾニトリル、N−メチルピロリジノン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非プロトン性極性溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン等の非芳香族性の塩素系溶媒;ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類;蟻酸、酢酸、プロピオン酸等の有機酸;該有機酸の酸無水物(例、無水酢酸等)または水あるいはこれらの混合溶媒を用いることができる。好ましくは、水、アルコール類またはケトン類あるいはそれらの混合系が望ましい。
3,4-ethylenedioxythiophene (EDT) preferably used in the present invention dissolves well in the above monohydric alcohol, but is not well-suited with water, so when brought into contact with a high concentration aqueous oxidant solution, In the EDT, polymerization proceeds satisfactorily at the interface, and a conductive polymer solid electrolyte layer having a fibril structure or a lamellar (thin layered) structure is formed.
In the production method of the present invention, as a solvent for washing after formation of the solid electrolyte, for example, ethers such as tetrahydrofuran (THF), dioxane and diethyl ether; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; dimethylformamide, acetonitrile, benzonitrile, N -Aprotic polar solvents such as methylpyrrolidinone (NMP) and dimethyl sulfoxide (DMSO); esters such as ethyl acetate and butyl acetate; non-aromatic chlorinated solvents such as chloroform and methylene chloride; nitromethane, nitroethane, and nitrobenzene Nitro compounds such as: alcohols such as methanol, ethanol, propanol, etc .; organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid; acid anhydrides of the organic acids (eg, acetic anhydride, etc.) or water or mixed solvents thereof Can do. Preferably, water, alcohols or ketones or a mixed system thereof is desirable.

このようにして製造された固体電解質の電気伝導度は、約0.1〜約200S/cmの範囲であるが、好ましくは約1〜約150S/cm、さらに好ましくは約10〜約100S/cmの範囲である。
こうして形成された導電性重合体組成物層の上に、陰極リード端子との電気的接触を良くするために導電体層を設けることが好ましい。導電体層は例えば導電ペースト、メッキや蒸着、導電樹脂フィルムの貼付等により形成される。
The electrical conductivity of the solid electrolyte thus produced is in the range of about 0.1 to about 200 S / cm, preferably about 1 to about 150 S / cm, more preferably about 10 to about 100 S / cm. It is.
On the conductive polymer composition layer thus formed, it is preferable to provide a conductor layer in order to improve electrical contact with the cathode lead terminal. The conductor layer is formed by, for example, a conductive paste, plating, vapor deposition, or a conductive resin film.

本発明では、導電体層を形成した後に圧縮することもできる。例えば弾性体含む導電体層の場合には圧縮により塑性変形してさらに薄くさせることができ、かつ導電体層表面を平滑化させる効果もある。
かくして得られる固体電解コンデンサ素子は、通常、リード端子を接続して、例えば樹脂モールド、樹脂ケース、金属製の外装ケース、樹脂ディッピング等による外装を施すことにより、各種用途のコンデンサ製品とする。
また、本発明では、導電体層を形成した後に、これらを積層し、得られた積層体にリード端子を接続して封止して積層型の固体電解コンデンサとしてもよい。この場合、図2に示すように、リード部(この図に示す態様ではリードフレーム)7の両面にそれぞれ1のコンデンサ素子を積層してもよいし、複数の素子を導電ペースト等により接着してリード部の片面または両面に積層してもよい。
In the present invention, the conductive layer can be compressed after being formed. For example, in the case of a conductor layer including an elastic body, it can be plastically deformed by compression to make it thinner, and also has an effect of smoothing the surface of the conductor layer.
The solid electrolytic capacitor element thus obtained is usually made into a capacitor product for various applications by connecting lead terminals and applying an exterior such as a resin mold, a resin case, a metal outer case, or a resin dipping.
Further, in the present invention, after the conductor layers are formed, they are laminated, and a lead terminal is connected to the obtained laminated body and sealed to form a laminated solid electrolytic capacitor. In this case, as shown in FIG. 2, one capacitor element may be laminated on each side of the lead portion (lead frame in the embodiment shown in this figure) 7, or a plurality of elements may be bonded with a conductive paste or the like. You may laminate | stack on the single side | surface or both surfaces of a lead part.

以下に本発明について代表的な例を示し、さらに具体的に説明する。なお、これらは説明のための単なる例示であって、本発明はこれらに何等制限されるものではない。
1)自己ドープ型導電性高分子化合物の合成:
一般式(7)におけるR1〜R3およびMが水素原子であり、B1が存在せずスルホン酸基が直接結合している自己ドープ型導電性高分子化合物、ポリ(5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル)は、特開平7−48436号公報で開示されている方法を参考にして合成した。
一般式(10)におけるB1がプロピレンおよびMが水素原子である自己ドープ型導電性高分子化合物、ポリ(3−(3’−スルホプロピル)チオフェン−2,5−ジイル)は、特開平2−189333号公報に記載の方法を参考にして合成した。
The present invention will be described in more detail below with typical examples. Note that these are merely illustrative examples, and the present invention is not limited thereto.
1) Synthesis of self-doped conductive polymer compound:
In the general formula (7), R 1 to R 3 and M are hydrogen atoms, B 1 is not present, and a sulfonic acid group is directly bonded, a self-doped conductive polymer compound, poly (5-sulfoisothia Naphthene-1,3-diyl) was synthesized with reference to a method disclosed in JP-A-7-48436.
A self-doped conductive polymer compound, poly (3- (3′-sulfopropyl) thiophene-2,5-diyl), in which B 1 in general formula (10) is propylene and M is a hydrogen atom, is disclosed in The synthesis was carried out with reference to the method described in JP-A-189333.

2)導電性組成物の調製
導電性組成物1:
ポリ(5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル)の2質量%の水溶液100mLに1Nのアンモニア水を7.0g加えてpHを4.4に調整した。
導電性組成物2:
ポリ(5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル)の3質量%の水溶液100mLに1Nのアンモニア水を10.5g加えてpHを4.3に調整した。
導電性組成物3:
ポリ(5−スルホイソチアナフテン−1,3−ジイル)の5質量%の水溶液100mLに1Nのアンモニア水を17.5g加えてpHを4.4に調整した。
導電性組成物4:
ポリ(3−(3’−スルホプロピル)チオフェン−2,5−ジイル)の1質量%の水溶液100mLに1Nのアンモニア水を3.1g加えpHを4.3に調整した。
導電性組成物5:
ポリ(3−(3’−スルホプロピル)チオフェン−2,5−ジイル)の3質量%の水溶液100mLに1Nのアンモニア水を9.3g加えてpHを4.0に調整した。
導電性組成物6:導電性組成物3の75mlと導電性組成物4の25mlを混合して調製した。
3)pH測定:
自己ドープ型の導電性高分子水溶液のpHは、ガラス電極式水素イオン濃度計pH METER F−13((株)堀場製作所製)にて測定した。
2) Preparation of conductive composition Conductive composition 1:
7.0 g of 1N ammonia water was added to 100 mL of a 2 mass% aqueous solution of poly (5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl) to adjust the pH to 4.4.
Conductive composition 2:
10.5 g of 1N aqueous ammonia was added to 100 mL of a 3% by mass aqueous solution of poly (5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl) to adjust the pH to 4.3.
Conductive composition 3:
17.5 g of 1N ammonia water was added to 100 mL of a 5 mass% aqueous solution of poly (5-sulfoisothianaphthene-1,3-diyl) to adjust the pH to 4.4.
Conductive composition 4:
To 100 mL of a 1% by mass aqueous solution of poly (3- (3′-sulfopropyl) thiophene-2,5-diyl), 3.1 g of 1N aqueous ammonia was added to adjust the pH to 4.3.
Conductive composition 5:
To 100 mL of a 3 mass% aqueous solution of poly (3- (3′-sulfopropyl) thiophene-2,5-diyl), 9.3 g of 1N aqueous ammonia was added to adjust the pH to 4.0.
Conductive composition 6: prepared by mixing 75 ml of conductive composition 3 and 25 ml of conductive composition 4.
3) pH measurement:
The pH of the self-doped conductive polymer aqueous solution was measured with a glass electrode type hydrogen ion concentration meter pH METER F-13 (manufactured by Horiba, Ltd.).

4)加熱処理の方法:
導電性組成物を浸漬もしくは塗布したアルミニウム化成箔は、ISUZU SEISAKUSHO製のオーブン型式:ACS−Aに投入することによって加熱処理した。
5)X線光電子分光法(XPS):
XPSは、KRATOS社製のAXIS−Ultraを使用して測定した。
各種硫黄原子のピーク位置を特定するために、チオフェン環由来の硫黄原子の標準サンプルには、チオフェン3量体(ターチオフェン)を使用し、スルホン酸由来の硫黄原子の標準サンプルにはp−トルエンスルホン酸ナトリウムを使用し、スルホン結合由来の硫黄原子の標準サンプルにはフェニルスルホンを使用した(図3)。
6)耐水性および耐溶剤性の評価:
耐水性および耐溶剤性の評価は以下の通り実施した。
加熱後のアルミニウム化成箔を超純水、アセトン、N−メチルピロリジノン、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルに投入し、1時間後に溶出の有無を確認した。
4) Heat treatment method:
The aluminum chemical conversion foil dipped or coated with the conductive composition was subjected to heat treatment by putting it in an oven type: ACS-A made by ISUZU SEISAKUSHO.
5) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS):
XPS was measured using AXIS-Ultra manufactured by KRATOS.
In order to identify the peak positions of various sulfur atoms, a thiophene trimer (terthiophene) is used as a standard sample of sulfur atoms derived from a thiophene ring, and p-toluene is used as a standard sample of sulfur atoms derived from sulfonic acid. Sodium sulfonate was used, and phenylsulfone was used as a standard sample of sulfur atoms derived from sulfone bonds (FIG. 3).
6) Evaluation of water resistance and solvent resistance:
Evaluation of water resistance and solvent resistance was performed as follows.
The aluminum formed foil after heating was put into ultrapure water, acetone, N-methylpyrrolidinone, polyethylene glycol monomethyl ether, and the presence or absence of elution was confirmed after 1 hour.

実施例1:
アルミニウム化成箔を短軸方向3.5mm×長軸方向11mmに切り出し、長軸方向を5mmと5mmの部分に区切るように、両面に幅1mmのポリイミド溶液を周状に塗布、乾燥させマスキングを作成した。この化成箔の3.5mm×5mmの一方(陰極形成部分)を、10質量%のアジピン酸アンモニウム水溶液で3.8Vの電圧を印加して切り口部分に化成し、誘電体酸化皮膜を形成した。次に、前記部分を、導電性組成物1に5秒間含浸し、室温で5分間乾燥した。乾燥後のアルミニウム化成箔の微細孔を有する層の誘電体皮膜の表面をXPSにより測定して得られたS2pの結合エネルギーのスペクトルを図4中の破線で示した。引き続き300℃で15分間脱水縮合反応を行うことによって架橋反応を進行させ誘電体皮膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成した(工程1)。図4から求められた架橋構造のモル含有率は30%であった。本アルミニウム箔の被覆部分を純水に1時間浸漬したが自己ドープ型導電性高分子の溶出は認められなかった。また、加熱処理後のアルミニウム化成箔の微細孔を有する層の誘電体皮膜の表面をXPSにより測定して得られたS2pの結合エネルギーのスペクトルを図4に実線で示した。続いて3,4−エチレンジオキシチオフェンを溶解させた2.0mol/Lのイソプロピルアルコール(IPA)溶液に5秒間含浸し、これを室温で5分間乾燥し(工程2)、2−アントラキノンスルホン酸ナトリウム(D50=11μm;シスメックス(株)製マスターサイザーを用いて測定。)が0.07質量%となるように調整した1.5mol/Lの過硫酸アンモニウム水溶液に5秒間浸漬した。続いてこのアルミニウム箔を40℃の大気中で10分間放置して酸化的重合を行った(工程3)。引き続き、この箔を蒸留水に5秒間含浸させ、アルミニウム箔を取りだし、40℃の大気中で10分間放置することにより酸化的重合を行った。さらにこの浸漬工程及び重合工程を全体で22回となるようにして、導電性重合体の固体電解質層をアルミニウム箔の外表面に形成した。最終的に生成したポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を50℃温水中で洗浄し、その後100℃で30分乾燥を行い、固体電解質層を形成した。
Example 1:
Cut the aluminum conversion foil in the short axis direction 3.5mm x long axis direction 11mm, and apply the polyimide solution with a width of 1mm on both sides to make the long axis direction into 5mm and 5mm parts, and dry to create masking did. One side (cathode forming part) of this conversion foil of 3.5 mm × 5 mm was formed into a cut part by applying a voltage of 3.8 V with a 10 mass% ammonium adipate aqueous solution to form a dielectric oxide film. Next, the part was impregnated with the conductive composition 1 for 5 seconds and dried at room temperature for 5 minutes. The spectrum of the S2p binding energy obtained by measuring the surface of the dielectric film of the layer having fine pores of the aluminum conversion foil after drying by XPS is shown by a broken line in FIG. Subsequently, a dehydration condensation reaction was performed at 300 ° C. for 15 minutes to advance the crosslinking reaction, thereby forming a self-doped conductive polymer in which the polymer chains were crosslinked on the surface of the dielectric film (Step 1). The molar content of the crosslinked structure determined from FIG. 4 was 30%. The coated part of the aluminum foil was immersed in pure water for 1 hour, but no elution of the self-doped conductive polymer was observed. The spectrum of the binding energy of S2p obtained by measuring the surface of the dielectric film of the layer having fine pores of the aluminum conversion foil after the heat treatment by XPS is shown by a solid line in FIG. Subsequently, a 2.0 mol / L isopropyl alcohol (IPA) solution in which 3,4-ethylenedioxythiophene was dissolved was impregnated for 5 seconds, and this was dried at room temperature for 5 minutes (step 2). Sodium 2-anthraquinonesulfonate (D 50 = 11 μm; measured using a master sizer manufactured by Sysmex Corporation) was immersed in an aqueous 1.5 mol / L ammonium persulfate solution adjusted to 0.07% by mass for 5 seconds. Subsequently, the aluminum foil was left in the atmosphere at 40 ° C. for 10 minutes to carry out oxidative polymerization (step 3). Subsequently, this foil was impregnated with distilled water for 5 seconds, the aluminum foil was taken out, and left in the atmosphere at 40 ° C. for 10 minutes to carry out oxidative polymerization. Furthermore, the solid electrolyte layer of the conductive polymer was formed on the outer surface of the aluminum foil so that the dipping process and the polymerization process were performed 22 times in total. The finally produced poly (3,4-ethylenedioxythiophene) was washed in 50 ° C. warm water, and then dried at 100 ° C. for 30 minutes to form a solid electrolyte layer.

次に、固体電解質層を形成した3.5mm×5mmの部分を、15質量%アジピン酸アンモニウム溶液中に浸漬し、固体電解質層を形成していない部分の弁作用金属箔に陽極の接点を設けて3.8Vの電圧を印加し、再化成を行った。
次に、上記アルミニウム箔の導電性重合体組成物層を形成した部分にカーボンペーストと銀ペーストを付着させて上記アルミニウム箔を2枚積層し、陰極リード端子を接続した。また、導電性重合体組成物層の形成されていない部分には陽極リード端子を溶接により接続した。さらに、この素子をエポキシ樹脂で封止した後、125℃で定格電圧(2V)を印加して2時間エージングを行い、合計30個のコンデンサを完成させた。
これら30個のコンデンサ素子について、初期特性として120Hzにおける容量と損失係数(tanδ×100(%))、等価直列抵抗(ESR)、それに漏れ電流を測定した。なお、漏れ電流は定格電圧を印加して1分後に測定した。表1にこれらの測定値の平均値と、0.002CV以上の漏れ電流を不良品としたときの不良率を示した。ここで、漏れ電流の平均値は不良品を除いて計算した値である。
引き続き、良品20個を銅配線が施された基板上にソルダペーストを印刷しその上に当該良品コンデンサをマウントしリフロー炉(ピーク温度:250℃)に通すことによってハンダ付けを行った。本基板上にハンダ付けされたコンデンサについて120Hzにおける容量と損失係数(tanδ×100(%))、等価直列抵抗(ESR)、それに漏れ電流を測定した。なお、漏れ電流は定格電圧を印加して1分後に測定した。表2にこれらの測定値の平均値と、0.002CV以上の漏れ電流を不良品としたときの不良率を示した。ここで、漏れ電流の平均値は不良品を除いて計算した値である。
Next, a 3.5 mm × 5 mm portion on which the solid electrolyte layer is formed is immersed in a 15% by mass ammonium adipate solution, and an anode contact is provided on the portion of the valve-acting metal foil where the solid electrolyte layer is not formed. Then, a voltage of 3.8 V was applied to perform re-chemical conversion.
Next, a carbon paste and a silver paste were adhered to the portion where the conductive polymer composition layer of the aluminum foil was formed, two aluminum foils were laminated, and a cathode lead terminal was connected. Moreover, the anode lead terminal was connected to the part in which the conductive polymer composition layer was not formed by welding. Furthermore, after sealing this element with an epoxy resin, a rated voltage (2 V) was applied at 125 ° C. and aging was performed for 2 hours to complete a total of 30 capacitors.
For these 30 capacitor elements, the capacity and loss factor (tan δ × 100 (%)) at 120 Hz, equivalent series resistance (ESR), and leakage current were measured as initial characteristics. The leakage current was measured 1 minute after applying the rated voltage. Table 1 shows the average value of these measured values and the defective rate when a leakage current of 0.002 CV or more is regarded as a defective product. Here, the average value of the leakage current is a value calculated excluding defective products.
Subsequently, 20 non-defective products were soldered by printing a solder paste on a substrate on which copper wiring was applied, mounting the non-defective capacitors thereon, and passing them through a reflow furnace (peak temperature: 250 ° C.). For the capacitor soldered on this substrate, the capacity and loss factor at 120 Hz (tan δ × 100 (%)), equivalent series resistance (ESR), and leakage current were measured. The leakage current was measured 1 minute after applying the rated voltage. Table 2 shows the average value of these measured values and the defective rate when a leakage current of 0.002 CV or more is regarded as a defective product. Here, the average value of the leakage current is a value calculated excluding defective products.

実施例2:
実施例1と同様にしてマスキングを形成したアルミニウム化成箔の3.5mm×5mmの一方(陰極形成部分)を、実施例1と同様にして切り口部分に化成し、誘電体酸化皮膜を形成した。次に、前記部分を導電性組成物1に5秒間含浸し、室温で5分間乾燥した後、300℃で15分間脱水縮合反応を行うことによって架橋反応を進行させ誘電体皮膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成した(工程1)。さらに、本操作をもう一度繰り返したこと以外には実施例1と同様にして固体電解質を形成した。
次に、再化成、カーボンペーストと銀ペーストの塗布、積層、陰極リード端子の接続、エポキシ樹脂で封止、エージング操作は実施例1と同様に行い、合計30個のコンデンサを完成させた。得られたコンデンサ素子について実施例1と同様に行った特性評価の結果を表1および表2に示す。
Example 2:
One of the 3.5 mm × 5 mm aluminum conversion foils formed with masking in the same manner as in Example 1 (cathode forming portion) was formed into a cut portion in the same manner as in Example 1 to form a dielectric oxide film. Next, the portion is impregnated with the conductive composition 1 for 5 seconds, dried at room temperature for 5 minutes, and then subjected to a dehydration condensation reaction at 300 ° C. for 15 minutes to cause a crosslinking reaction to proceed on the surface of the dielectric film. A self-doped conductive polymer having cross-linked chains was formed (Step 1). Further, a solid electrolyte was formed in the same manner as in Example 1 except that this operation was repeated once more.
Next, re-chemical conversion, application of carbon paste and silver paste, lamination, connection of cathode lead terminals, sealing with an epoxy resin, and aging operation were carried out in the same manner as in Example 1 to complete a total of 30 capacitors. Tables 1 and 2 show the results of characteristic evaluation performed on the obtained capacitor element in the same manner as in Example 1.

実施例3:
実施例1と同様にしてマスキングを形成したアルミニウム化成箔の3.5mm×5mmの一方(陰極形成部分)を、実施例1と同様にして切り口部分に化成し、誘電体酸化皮膜を形成した。次に、前記部分を導電性組成物2に5秒間含浸し、室温で5分間乾燥した後、250℃で30分間脱水縮合反応を行うことによって架橋反応を進行させ誘電体皮膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成したこと以外には実施例1と同様にして合計30個のコンデンサを完成させた。得られたコンデンサ素子について実施例1と同様に行った特性評価の結果を表1および表2に示す。
Example 3:
One of the 3.5 mm × 5 mm aluminum conversion foils formed with masking in the same manner as in Example 1 (cathode forming portion) was formed into a cut portion in the same manner as in Example 1 to form a dielectric oxide film. Next, the portion is impregnated with the conductive composition 2 for 5 seconds, dried at room temperature for 5 minutes, and then subjected to a dehydration condensation reaction at 250 ° C. for 30 minutes to advance a crosslinking reaction, thereby causing a polymer film on the surface of the dielectric film. A total of 30 capacitors were completed in the same manner as in Example 1 except that a self-doped conductive polymer having cross-linked chains was formed. Tables 1 and 2 show the results of characteristic evaluation performed on the obtained capacitor element in the same manner as in Example 1.

実施例4:
実施例1と同様にしてマスキングを形成したアルミニウム化成箔の3.5mm×5mmの一方(陰極形成部分)を、実施例1と同様にして切り口部分に化成し、誘電体酸化皮膜を形成した。次に、前記部分を導電性組成物3に5秒間含浸し、室温で5分間乾燥した後、250℃で30分間脱水縮合反応を行うことによって架橋反応を進行させ誘電体皮膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成したこと以外には実施例1と同様にして合計30個のコンデンサを完成させた。得られたコンデンサ素子について実施例1と同様に行った特性評価の結果を表1および表2に示す。
Example 4:
One of the 3.5 mm × 5 mm aluminum conversion foils formed with masking in the same manner as in Example 1 (cathode forming portion) was formed into a cut portion in the same manner as in Example 1 to form a dielectric oxide film. Next, the conductive composition 3 is impregnated with the conductive composition 3 for 5 seconds, dried at room temperature for 5 minutes, and then subjected to a dehydration condensation reaction at 250 ° C. for 30 minutes to advance the crosslinking reaction, thereby polymerizing the surface of the dielectric film. A total of 30 capacitors were completed in the same manner as in Example 1 except that a self-doped conductive polymer having cross-linked chains was formed. Tables 1 and 2 show the results of characteristic evaluation performed on the obtained capacitor element in the same manner as in Example 1.

実施例5:
実施例1と同様にしてマスキングを形成したアルミニウム化成箔の3.5mm×5mmの一方(陰極形成部分)を、実施例1と同様にして切り口部分に化成し、誘電体酸化皮膜を形成した。次に、前記部分を導電性組成物4に5秒間含浸し、室温で5分間乾燥した後、200℃で30分間脱水縮合反応を行うことによって架橋反応を進行させ誘電体皮膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成した(工程1)。さらに、本操作をもう一度繰り返したこと以外には実施例1と同様にして合計30個のコンデンサを完成させた。得られたコンデンサ素子について実施例1と同様に行った特性評価の結果を表1および表2に示す。
Example 5:
One of the 3.5 mm × 5 mm aluminum conversion foils formed with masking in the same manner as in Example 1 (cathode forming portion) was formed into a cut portion in the same manner as in Example 1 to form a dielectric oxide film. Next, the conductive composition 4 is impregnated with the conductive composition 4 for 5 seconds, dried at room temperature for 5 minutes, and then subjected to a dehydration condensation reaction at 200 ° C. for 30 minutes to promote a crosslinking reaction, and the surface of the dielectric film is polymerized. A self-doped conductive polymer having cross-linked chains was formed (Step 1). Further, a total of 30 capacitors were completed in the same manner as in Example 1 except that this operation was repeated once more. Tables 1 and 2 show the results of characteristic evaluation performed on the obtained capacitor element in the same manner as in Example 1.

実施例6:
実施例1と同様にしてマスキングを形成したアルミニウム化成箔の3.5mm×5mmの一方(陰極形成部分)を、実施例1と同様にして切り口部分に化成し、誘電体酸化皮膜を形成した。次に、前記部分を導電性組成物5に5秒間含浸し、室温で5分間乾燥した後、200℃30分間脱水縮合反応を行うことによって架橋反応を進行させ誘電体皮膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成したこと以外には実施例1と同様にして合計30個のコンデンサを完成させた。得られたコンデンサ素子について実施例1と同様に行った特性評価の結果を表1および表2に示す。
Example 6:
One of the 3.5 mm × 5 mm aluminum conversion foils formed with masking in the same manner as in Example 1 (cathode forming portion) was formed into a cut portion in the same manner as in Example 1 to form a dielectric oxide film. Next, the conductive composition 5 is impregnated with the conductive composition 5 for 5 seconds, dried at room temperature for 5 minutes, and then subjected to a dehydration condensation reaction at 200 ° C. for 30 minutes to advance the crosslinking reaction, thereby polymer chains on the surface of the dielectric film. A total of 30 capacitors were completed in the same manner as in Example 1 except that a self-doped conductive polymer having a crosslinked structure was formed. Tables 1 and 2 show the results of characteristic evaluation performed on the obtained capacitor element in the same manner as in Example 1.

実施例7:
実施例1と同様にしてマスキングを形成したアルミニウム化成箔の3.5mm×5mmの一方(陰極形成部分)を、実施例1と同様にして切り口部分に化成し、誘電体酸化皮膜を形成した。次に、前記部分を導電性組成物6に5秒間含浸し、室温で5分間乾燥した後、250℃で30分間脱水縮合反応を行うことによって架橋反応を進行させ誘電体皮膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成したこと以外には実施例1と同様にして合計30個のコンデンサを完成させた。得られたコンデンサ素子について実施例1と同様に行った特性評価の結果を表1および表2に示す。
Example 7:
One of the 3.5 mm × 5 mm aluminum conversion foils formed with masking in the same manner as in Example 1 (cathode forming portion) was formed into a cut portion in the same manner as in Example 1 to form a dielectric oxide film. Next, the conductive composition 6 is impregnated with the conductive composition 6 for 5 seconds, dried at room temperature for 5 minutes, and then subjected to a dehydration condensation reaction at 250 ° C. for 30 minutes so that a crosslinking reaction proceeds, and the surface of the dielectric film is polymerized. A total of 30 capacitors were completed in the same manner as in Example 1 except that a self-doped conductive polymer having cross-linked chains was formed. Tables 1 and 2 show the results of characteristic evaluation performed on the obtained capacitor element in the same manner as in Example 1.

比較例1
実施例1と同様にして作成した誘電体酸化皮膜を形成したアルミニウム箔の3mm×4mmの部分を、導電性組成物1を塗布および脱水縮合反応を行う工程1を実施しないこと以外は、実施例1と同様にして合計30個のコンデンサを完成させた。得られたコンデンサ素子について実施例1と同様に行った特性評価の結果を表1および表2に示す。
Comparative Example 1
Example 3 Except not applying Step 1 in which a conductive composition 1 is applied and a dehydration condensation reaction is performed on a 3 mm × 4 mm portion of an aluminum foil formed with a dielectric oxide film prepared in the same manner as in Example 1. A total of 30 capacitors were completed in the same manner as in 1. Tables 1 and 2 show the results of characteristic evaluation performed on the obtained capacitor element in the same manner as in Example 1.

比較例2
特開平7−196791号公報に記載の方法を参考にして合成したポリ(2−メトキシ−5−スルホ−1,4−イミノフェニレン)の5.0gに超純水95.0gを加え調製して導電性組成物を得た。
Comparative Example 2
Conductivity is obtained by adding 95.0 g of ultrapure water to 5.0 g of poly (2-methoxy-5-sulfo-1,4-iminophenylene) synthesized with reference to the method described in JP-A-7-196791. A composition was obtained.

実施例1と同様にして作成した誘電体酸化皮膜を形成したアルミニウム箔の3mm×4mmの部分を、本導電性組成物を5秒間含浸し、室温で5分間乾燥した後、300℃で15分間加熱処理を行いスルホン酸基を脱離させて水に不溶の自己ドープ型導電性高分子を誘電体皮膜の表面に形成した(工程1)。本アルミニウム箔の被覆部分を純水に1時間浸漬したが自己ドープ型導電性高分子の溶出は認められなかった。引き続き、工程2および工程3を繰り返す操作は実施例1と同様に行い固体電解質層を形成した。
次に、再化成、カーボンペーストと銀ペーストの塗布、積層、陰極リード端子の接続、エポキシ樹脂で封止、エージング操作は実施例1と同様に行い、合計30個のコンデンサを完成させた。得られたコンデンサ素子について実施例1と同様に行った特性評価の結果を表1および表2に示す。
A 3 mm × 4 mm portion of an aluminum foil formed with a dielectric oxide film prepared in the same manner as in Example 1 was impregnated with the conductive composition for 5 seconds, dried at room temperature for 5 minutes, and then at 300 ° C. for 15 minutes. Heat treatment was performed to remove sulfonic acid groups, and a self-doped conductive polymer insoluble in water was formed on the surface of the dielectric film (step 1). The coated part of the aluminum foil was immersed in pure water for 1 hour, but no elution of the self-doped conductive polymer was observed. Subsequently, steps 2 and 3 were repeated in the same manner as in Example 1 to form a solid electrolyte layer.
Next, re-chemical conversion, application of carbon paste and silver paste, lamination, connection of cathode lead terminals, sealing with an epoxy resin, and aging operation were carried out in the same manner as in Example 1 to complete a total of 30 capacitors. Tables 1 and 2 show the results of characteristic evaluation performed on the obtained capacitor element in the same manner as in Example 1.

Figure 0004978827
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Figure 0004978827
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実施例8
実施例1の工程1において、切り口化成したアルミニウム化成箔のマスキング部分に隣接した一方の3.5mm×5mmの部分(陰極形成部分)側に、シリンジ吐出にて導電性組成物1を1mmの幅で30mg塗布注入し、室温で5分間乾燥した。150℃で30分間乾燥した後、引き続き300℃で30分間脱水縮合反応を行なうことによって架橋反応を進行させ誘電体被膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成した。以下、実施例1と同様にして、合計30個のコンデンサを完成させた。これら30個のコンデンサ素子について実施例1と同様にして測定した初期特性およびリフロー特性をそれぞれ表3および表4に示した。
Example 8
In Step 1 of Example 1, the conductive composition 1 is 1 mm wide by syringe discharge on one 3.5 mm × 5 mm part (cathode forming part) side adjacent to the masking part of the cut aluminum sheet. 30 mg was applied and dried at room temperature for 5 minutes. After drying at 150 ° C. for 30 minutes, a dehydration condensation reaction is subsequently carried out at 300 ° C. for 30 minutes to advance the crosslinking reaction, and the self-doped conductive polymer having a polymer chain crosslinked on the surface of the dielectric film Formed. Thereafter, a total of 30 capacitors were completed in the same manner as in Example 1. Tables 3 and 4 show the initial characteristics and reflow characteristics of these 30 capacitor elements measured in the same manner as in Example 1.

実施例9
実施例1の工程1において、切り口化成したアルミニウム化成箔のマスキング部分に隣接した一方の3.5mm×5mmの部分(陰極形成部分)側に、シリンジ吐出にて導電性組成物2を1mmの幅で30mg塗布注入し、室温で5分間乾燥した。150℃で30分間乾燥した後、引き続き300℃で30分間脱水縮合反応を行なうことによって架橋反応を進行させ誘電体被膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成した。以下、実施例1と同様にして、合計30個のコンデンサを完成させた。これら30個のコンデンサ素子について実施例1と同様にして測定した初期特性およびリフロー特性をそれぞれ表3および表4に示した。
Example 9
In step 1 of Example 1, the conductive composition 2 is 1 mm wide by syringe discharge on one 3.5 mm × 5 mm portion (cathode forming portion) side adjacent to the masking portion of the cut aluminum sheet. 30 mg was applied and dried at room temperature for 5 minutes. After drying at 150 ° C. for 30 minutes, a dehydration condensation reaction is subsequently carried out at 300 ° C. for 30 minutes to advance the crosslinking reaction, and the self-doped conductive polymer having a polymer chain crosslinked on the surface of the dielectric film Formed. Thereafter, a total of 30 capacitors were completed in the same manner as in Example 1. Tables 3 and 4 show the initial characteristics and reflow characteristics of these 30 capacitor elements measured in the same manner as in Example 1.

実施例10
実施例1の工程1において、切り口化成したアルミニウム化成箔のマスキング部分に隣接した一方の3.5mm×5mmの部分(陰極形成部分)側に、シリンジ吐出にて導電性組成物5を1mmの幅で30mg塗布注入し、室温で5分間乾燥した。90℃で30分間乾燥した後、引き続き160℃で30分間脱水縮合反応を行なうことによって架橋反応を進行させ誘電体被膜の表面に高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を形成した。以下、実施例1と同様にして、合計30個のコンデンサを完成させた。これら30個のコンデンサ素子について実施例1と同様にして測定した初期特性およびリフロー特性をそれぞれ表3および表4に示した。
Example 10
In Step 1 of Example 1, the conductive composition 5 is 1 mm wide by syringe discharge on one 3.5 mm × 5 mm part (cathode forming part) side adjacent to the masking part of the cut aluminum sheet. 30 mg was applied and dried at room temperature for 5 minutes. After drying at 90 ° C. for 30 minutes, a dehydration condensation reaction is subsequently carried out at 160 ° C. for 30 minutes, so that a crosslinking reaction proceeds to form a self-doped conductive polymer whose polymer chains are crosslinked on the surface of the dielectric film. Formed. Thereafter, a total of 30 capacitors were completed in the same manner as in Example 1. Tables 3 and 4 show the initial characteristics and reflow characteristics of these 30 capacitor elements measured in the same manner as in Example 1.

比較例3
アルミニウム化成箔を短軸方向3.5mm×長軸方向11mmに切り出し、長軸方向を5mmと4.5mmの部分に区切るように、両面に幅1.5mmのポリイミド溶液を周状に塗布、乾燥させ、マスキングを作成した。この化成箔の3.5mm×4.5mmの部分(陰極形成部分)を、10質量%のアジピン酸アンモニウム水溶液で3.8Vの電圧を引火して切り口部分に化成し、誘電体酸化皮膜を形成した。以下、実施例1と同様にして、合計30個のコンデンサを完成させた。これら30個のコンデンサ素子について実施例1と同様にして測定した初期特性およびリフロー特性をそれぞれ表3および表4に示した。
Comparative Example 3
Cut the aluminum conversion foil into 3.5mm minor axis direction x 11mm major axis direction and apply a 1.5mm wide polyimide solution on both sides in a circular shape to divide the major axis direction into 5mm and 4.5mm parts, and dry, masking It was created. A 3.5 mm × 4.5 mm portion (cathode forming portion) of this conversion foil was formed into a cut portion by igniting a voltage of 3.8 V with a 10 mass% ammonium adipate aqueous solution to form a dielectric oxide film. Thereafter, a total of 30 capacitors were completed in the same manner as in Example 1. Tables 3 and 4 show the initial characteristics and reflow characteristics of these 30 capacitor elements measured in the same manner as in Example 1.

Figure 0004978827
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Figure 0004978827
Figure 0004978827

コンデンサ素子を用いて製造される固体電解コンデンサの一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the solid electrolytic capacitor manufactured using a capacitor | condenser element. コンデンサ素子を積層して製造される固体電解コンデンサの一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the solid electrolytic capacitor manufactured by laminating | stacking a capacitor | condenser element. XPSにより測定して得られたS2pの結合エネルギーのスペクトル図(実線はフェニルスルホン、一点鎖線は2,2’,5’,2’’−ターチオフェン、点線はp−トルエンスルホン酸ナトリウムを示す)。Spectral diagram of S2p binding energy obtained by XPS (solid line indicates phenylsulfone, dashed line indicates 2,2 ′, 5 ′, 2 ″ -terthiophene, dotted line indicates sodium p-toluenesulfonate) . アルミニウム化成箔表面の誘電体層上に本発明の自己ドープ型導電体高分子を塗布し、乾燥のみ行った場合(図中破線)と本発明による架橋処理を行った場合(実線)とにおいてXPSにより得られたS2pの結合エネルギーを示すスペクトル図。By applying the self-doped conductive polymer of the present invention on the dielectric layer on the surface of the aluminum conversion foil and drying only (dashed line in the figure) and when performing the crosslinking treatment according to the present invention (solid line) by XPS The spectrum figure which shows the binding energy of obtained S2p. (A)は、誘電体被膜(2)に設けられたマスキング層(3)に沿ってその陰極側に自己ドープ型導電性高分子からなる第1の固体電解質層(4a)を設け、さらにその上に第2の固体電解質層(4b)を設けた矩形薄板状のコンデンサ素子を示す斜視図。(B)は、前記(A)の矩形部材をその長手方向に沿って切断した断面図。(A) includes a first solid electrolyte layer (4a) made of a self-doped conductive polymer on the cathode side along the masking layer (3) provided on the dielectric coating (2), and further The perspective view which shows the rectangular thin plate-shaped capacitor | condenser element which provided the 2nd solid electrolyte layer (4b) on it. (B) is sectional drawing which cut | disconnected the rectangular member of said (A) along the longitudinal direction. 絶縁性材料(マスキング)(11)によってアルミニウム化成箔の陽極形成部(10)から絶縁分離されたアルミニウム化成箔の陰極形成部(13)を部分塗布した高分子鎖間で架橋した導電性高分子の塗布域(12)の一例を示す模式図。Conductive polymer cross-linked between polymer chains partially coated with aluminum forming foil cathode forming portion (13) insulated from aluminum forming foil anode forming portion (10) by insulating material (masking) (11) The schematic diagram which shows an example of the application area | region (12). 絶縁性材料(マスキング)(11)によってアルミニウム化成箔の陽極形成部(10)から絶縁分離されたアルミニウム化成箔の陰極形成部(13)全体を含浸した高分子鎖間で架橋した導電性高分子の塗布域(12)の一例を示す模式図。Conductive polymer crosslinked between polymer chains impregnating the entire cathode forming part (13) of the aluminum conversion foil insulated and separated from the anode forming part (10) of the aluminum conversion foil by the insulating material (masking) (11) The schematic diagram which shows an example of the application area | region (12).

符号の説明Explanation of symbols

1 陽極基体
2 誘電体(酸化皮膜)層
3 マスキング
4 半導体(固体電解質)層
5 導電体層
6,7 リード線
8 封止樹脂
9 固体電解コンデンサ
10 陽極形成部
11 絶縁性材料
12 塗布域
13 陰極形成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Anode base | substrate 2 Dielectric (oxide film) layer 3 Masking 4 Semiconductor (solid electrolyte) layer 5 Conductor layers 6 and 7 Lead wire 8 Sealing resin 9 Solid electrolytic capacitor 10 Anode formation part 11 Insulating material 12 Application area | region 13 Cathode Forming part

Claims (31)

弁作用金属表面に形成された誘電体皮膜上に高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子層を含み、前記導電性高分子層の導電性高分子がスルホン酸基を有するイソチアナフテン骨格を含む自己ドープ型導電性高分子を含み、前記高分子鎖間架橋がスルホン結合を介して形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。 A dielectric film formed on the valve action metal surface includes a self-doped conductive polymer layer having a polymer chain bridge, and the conductive polymer of the conductive polymer layer has a sulfonic acid group. the solid electrolytic capacitor viewing including the self-doping type electrically conducting polymer, between the polymer chain bridge is characterized in that it is formed through a sulfone bond containing naphthenic backbone. 架橋がスルホン結合を介してされ、そのスルホン結合が高分子の繰返し単位の0.01〜90モル%含まれている自己ドープ型導電性高分子を含む請求項1に記載の固体電解コンデンサ。   2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolytic capacitor includes a self-doped conductive polymer in which crosslinking is performed via a sulfone bond, and the sulfone bond is included in 0.01 to 90 mol% of the repeating unit of the polymer. スルホン酸基を有する自己ドープ型導電性高分子であって、X線光電子分光法によるスルホン酸基の結合エネルギーより0.5〜2eV低い結合エネルギーの結合を介して高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を含む請求項1または2に記載の固体電解コンデンサ。   Self-doped conductive polymer having a sulfonic acid group, in which the polymer chains are cross-linked through a bond having a bond energy 0.5 to 2 eV lower than the bond energy of the sulfonate group by X-ray photoelectron spectroscopy The solid electrolytic capacitor according to claim 1, comprising a doped conductive polymer. スルホン結合の架橋構造が、一般式(1)
Figure 0004978827
(式中、R1〜R3は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わす。B1およびB2は、それぞれ独立して−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。Arは、高分子鎖を有していてもよい、一価の芳香族基、置換された一価の芳香族基、一価の複素環基もしくは置換された一価の複素環基を表わす。)で示される化学構造である自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
The crosslinked structure of the sulfone bond is represented by the general formula (1)
Figure 0004978827
(In the formula, R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear or branched alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. , A linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a trihalomethyl group, phenyl A group, a substituted phenyl group, or a —B 1 —SO 3 M + group, wherein B 1 and B 2 each independently represent — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —; And p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion. Ar may have a polymer chain Represents a monovalent aromatic group, a substituted monovalent aromatic group, a monovalent heterocyclic group or a substituted monovalent heterocyclic group). The solid electrolytic capacitor according to claim 1, comprising a polymer.
スルホン結合の架橋構造が、一般式(2)
Figure 0004978827
(式中、R1〜R6は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わす。B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造である自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
The crosslinked structure of the sulfone bond is represented by the general formula (2)
Figure 0004978827
(Wherein R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear or branched alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. , A linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a trihalomethyl group, phenyl A group, a substituted phenyl group, or a —B 1 —SO 3 M + group, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, and p and r are Each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion. Including a self-doped conductive polymer The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein:
スルホン結合の架橋構造が、一般式(3)
Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造である自己ドープ型導電性高分子を含むことを特徴とする請求項5に記載の固体電解コンデンサ。
The crosslinked structure of the sulfone bond is represented by the general formula (3)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion. Item 6. The solid electrolytic capacitor according to Item 5.
金属表面に形成された誘電体皮膜上に、高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子を含む第一の固体電解質層を有し、その上に第二の固体電解質層を有する請求項1〜6のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。   Claim: Having a first solid electrolyte layer containing a self-doped conductive polymer having a polymer inter-chain bridge on a dielectric film formed on a metal surface, and having a second solid electrolyte layer thereon Item 7. The solid electrolytic capacitor according to any one of Items 1 to 6. 第一の固体電解質層が水不溶性である請求項7に記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to claim 7, wherein the first solid electrolyte layer is insoluble in water. 金属が微細孔を有する弁作用金属である請求項1〜8のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the metal is a valve metal having fine holes. 微細孔を有する弁作用金属における陽極と陰極とを絶縁分離する絶縁材料を有し、これに隣接する陰極側の誘電体皮膜の少なくとも一部に、高分子鎖間架橋を有する自己ドープ型導電性高分子を含む第一の固体電解質層を有し、その上に第二の固体電解質層を有する請求項9に記載の固体電解コンデンサ。   Self-doped conductivity with an insulating material that isolates and separates the anode and cathode of the valve action metal having fine pores, and at least part of the dielectric film on the cathode side adjacent to this has polymer chain cross-linking The solid electrolytic capacitor according to claim 9, further comprising a first solid electrolyte layer containing a polymer and a second solid electrolyte layer thereon. 高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を含む固体電解質層の膜厚が1nm〜1000nmの範囲である請求項1〜10のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 10, wherein the thickness of the solid electrolyte layer containing the self-doped conductive polymer in which the polymer chains are cross-linked is in the range of 1 nm to 1000 nm. 高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を含む固体電解質層の導電率が0.001〜100S/cmの範囲にある請求項1〜11のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 11, wherein the electric conductivity of the solid electrolyte layer containing a self-doped conductive polymer in which polymer chains are cross-linked is in the range of 0.001 to 100 S / cm. . 高分子鎖間が架橋している自己ドープ型導電性高分子を含む固体電解質層の鉛筆硬度がHB〜4Hの硬度を有する請求項1〜12のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 12, wherein a pencil hardness of the solid electrolyte layer containing a self-doped conductive polymer in which polymer chains are crosslinked has a hardness of HB to 4H. 一般式(7)
Figure 0004978827
(式中、R1〜R3は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わすが、R1〜R3のいずれか一つは水素原子である。B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子同士を誘電体皮膜に被覆した後、脱水縮合することによって請求項4に記載の一般式(1)で示される高分子鎖間が架橋した自己ドープ型導電性高分子で誘電体皮膜を被覆することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
General formula (7)
Figure 0004978827
(In the formula, R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear or branched alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms. , A linear or branched alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a trihalomethyl group, phenyl group, a substituted phenyl group, or a -B 1 -SO 3 - represents the M + group, .B 1 one of R 1 to R 3 is a hydrogen atom, - (CH 2) p - (O ) Q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represent an integer of 0 or 1 to 3 and q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion or an alkali metal ion. Or a quaternary ammonium ion.) The self-doped conductive polymer in which the polymer chains represented by the general formula (1) according to claim 4 are cross-linked by dehydration condensation after coating the self-doped conductive polymers including the structure with each other on the dielectric film. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the dielectric film is coated with a conductive polymer.
一般式(7)および/または一般式(8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(式(7)中、R1〜R3、B1、およびM+は請求項14に記載の一般式(7)中と同じ意味を表す。式(8)中、R7〜R10は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、炭素数2〜20の直鎖状もしくは分岐状のアルケニルオキシ基、水酸基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基、置換フェニル基、または−B1−SO3 -+基を表わすが、式(7)および式(8)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子を脱水縮合するときはR7〜R10のいずれか一つは水素原子であり、このとき式(7)中のR1〜R3のいずれも水素原子でなくてもよい。式(8)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子を脱水縮合するときはR7〜R10のうち少なくとも一つは−B1−SO3 -+基を表わし、かつ少なくとも一つは水素原子である。B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示される化学構造を含む自己ドープ型導電性高分子同士を誘電体皮膜に被覆した後、脱水縮合することによって請求項4に記載の一般式(1)で示される高分子鎖間が架橋した自己ドープ型導電性高分子で誘電体皮膜を被覆することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
General formula (7) and / or general formula (8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(In the formula (7), R 1 ~R 3 , B 1, and M + is in. The formula represents the same meaning as in the general formula (7) as claimed in claim 14 (8), R 7 ~R 10 is , Independently of each other, a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or a straight chain having 2 to 20 carbon atoms Or a branched alkenyl group, a linear or branched alkenyloxy group having 2 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a trihalomethyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group, or -B 1 When dehydrating and condensing a self-doped conductive polymer which represents a —SO 3 M + group and includes a chemical structure represented by the formulas (7) and (8), any one of R 7 to R 10 a hydrogen atom, each is hydrogen atom R 1 to R 3 in this case formula (7) Without at least one of R 7 to R 10 when dehydration condensation of self-doping type electrically conducting polymer containing a chemical structure represented by or formula also (8) is -B 1 -SO 3 -. M + group And at least one is a hydrogen atom, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, and p and r are each independently 0 or 1 represents an integer of 1 to 3, q represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) The molecules are covered with a dielectric film, and then dehydrated and condensed to coat the dielectric film with a self-doped conductive polymer having a cross-linked polymer chain represented by the general formula (1) according to claim 4 14. The method according to claim 1, wherein The method for producing a solid electrolytic capacitor.
一般式(9)
Figure 0004978827
(式中、B1は、−(CH2p−(O)q−(CH2r−を表わし、pおよびrは、それぞれ独立して、0または1〜3の整数を表わし、qは0または1を表わす。M+は、水素イオン、アルカリ金属イオン、または第4級アンモニウムイオンを表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を誘電体皮膜に被覆した後、脱水縮合することによって請求項6に記載の一般式(3)で示される高分子鎖間が架橋した自己ドープ型導電性高分子で誘電体皮膜を被覆することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
General formula (9)
Figure 0004978827
(In the formula, B 1 represents — (CH 2 ) p — (O) q — (CH 2 ) r —, p and r each independently represents an integer of 0 or 1 to 3, Represents 0 or 1. M + represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, or a quaternary ammonium ion.) A dielectric film is formed from a self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing a monomer represented by The dielectric film is coated with a self-doped conductive polymer in which the polymer chains represented by the general formula (3) according to claim 6 are cross-linked by dehydration condensation after coating. The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor in any one of Claims 1-13.
微細孔を有する弁作用金属を一般式(7)および/または一般式(8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(式(7)および(8)中、R1〜R3、R7〜R10、B1、およびM+は、請求項15に記載の一般式(7)および(8)中と同じ意味を表わす。)で示される自己ドープ型導電性高分子を含む溶液に浸漬した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
The valve metal having fine holes is represented by the general formula (7) and / or the general formula (8).
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(In the formulas (7) and (8), R 1 to R 3 , R 7 to R 10 , B 1 , and M + have the same meaning as in the general formulas (7) and (8) according to claim 15. The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 13, wherein the solid electrolytic capacitor is dehydrated and condensed by heating after being immersed in a solution containing a self-doped conductive polymer represented by: Method.
一般式(7)および/または一般式(8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(式(7)および(8)中、R1〜R3、R7〜R10、B1、およびM+は、請求項15に記載の一般式(7)および(8)中と同じ意味を表わす。)で示される自己ドープ型導電性高分子を含む溶液を微細孔を有する弁作用金属に塗布した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
General formula (7) and / or general formula (8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(In the formulas (7) and (8), R 1 to R 3 , R 7 to R 10 , B 1 , and M + have the same meaning as in the general formulas (7) and (8) according to claim 15. 14. A solution containing a self-doping type conductive polymer represented by the formula (1) is applied to a valve metal having fine pores and then dehydrated and condensed by heating. The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of description.
一般式(7)および/または一般式(8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(式(7)および(8)中、R1〜R3、R7〜R10、B1、およびM+は、請求項15に記載の一般式(7)および(8)中と同じ意味を表わす。)で示される自己ドープ型導電性高分子を含む溶液を、微細孔を有する弁作用金属における陽極と陰極とを絶縁分離する絶縁性材料を有するコンデンサの絶縁性材料に隣接する陰極側の誘電体被膜の少なくとも一部に塗布した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
General formula (7) and / or general formula (8)
Figure 0004978827
Figure 0004978827
(In the formulas (7) and (8), R 1 to R 3 , R 7 to R 10 , B 1 , and M + have the same meaning as in the general formulas (7) and (8) according to claim 15. The cathode side adjacent to the insulating material of the capacitor having an insulating material that insulates and separates the anode and the cathode in the valve metal having a fine hole from the solution containing the self-doped conductive polymer represented by The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein after applying to at least a part of the dielectric coating, dehydration condensation is performed by heating.
一般式(9)
Figure 0004978827
(式中、B1、およびM+は、請求項16に記載の一般式(9)中と同じ意味を表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を含む溶液を微細孔を有する弁作用金属に塗布した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
General formula (9)
Figure 0004978827
(Wherein B 1 and M + represent the same meaning as in formula (9) according to claim 16). A self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing the monomer represented by (16) The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solution is applied to a valve action metal having fine pores and then dehydrated and condensed by heating.
微細孔を有する弁作用金属を一般式(9)
Figure 0004978827
(式中、B1、およびM+は、請求項16に記載の一般式(9)中と同じ意味を表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を含む溶液に浸漬した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
The valve action metal having fine holes is represented by the general formula (9)
Figure 0004978827
(Wherein B 1 and M + represent the same meaning as in formula (9) according to claim 16). A self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing the monomer represented by (16) The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolytic capacitor is dehydrated and condensed by heating after being immersed in the solution.
微細孔を有する弁作用金属を一般式(9)
Figure 0004978827
(式中、B1、およびM+は、請求項16に記載の一般式(9)中と同じ意味を表わす。)で示されるモノマーを(共)重合させた自己ドープ型導電性高分子を含む溶液を、微細孔を有する弁作用金属における陽極と陰極とを絶縁分離する絶縁性材料を有するコンデンサの絶縁性材料に隣接する陰極側の誘電体被膜の少なくとも一部に塗布した後、加熱することにより脱水縮合することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
The valve action metal having fine holes is represented by the general formula (9)
Figure 0004978827
(Wherein B 1 and M + represent the same meaning as in formula (9) according to claim 16). A self-doped conductive polymer obtained by (co) polymerizing the monomer represented by (16) The solution containing is applied to at least a part of the dielectric film on the cathode side adjacent to the insulating material of the capacitor having an insulating material that insulates and separates the anode and the cathode of the valve metal having fine holes, and then heated. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein dehydration condensation is performed.
脱水縮合反応が、250℃以上300℃以下の範囲内の温度で加熱処理して行われる請求項14〜22のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。   The method for producing a solid electrolytic capacitor according to any one of claims 14 to 22, wherein the dehydration condensation reaction is performed by heat treatment at a temperature within a range of 250 ° C or higher and 300 ° C or lower. 誘電体皮膜層を有する弁作用金属を、高分子鎖間での架橋が可能な自己ドープ型導電性高分子を含む水溶液に浸漬したのち脱水縮合反応により硬化させ誘電体皮膜層を水不溶性の第一の固体電解質層で被覆する工程(工程1)、第二の固体電解質層を形成させるモノマーを含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程2)、酸化剤を含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程3)を含む方法により、第二の固体電解質層を設けることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。   A valve action metal having a dielectric film layer is immersed in an aqueous solution containing a self-doped conductive polymer capable of crosslinking between polymer chains, and then cured by a dehydration condensation reaction to make the dielectric film layer insoluble in water. A step of covering with one solid electrolyte layer (step 1), a step of drying after immersion in a solution containing a monomer for forming the second solid electrolyte layer (step 2), and a step of drying after immersion in a solution containing an oxidizing agent (step 2). The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the second solid electrolyte layer is provided by a method including step 3). 誘電体皮膜層を有する弁作用金属を、高分子鎖間での架橋が可能な自己ドープ型導電性高分子を含む水溶液に浸漬したのち脱水縮合反応により硬化させ誘電体皮膜層を水不溶性の第一の固体電解質層で被覆する工程(工程1)、第二の固体電解質層を形成させるモノマーを含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程2)、酸化剤を含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程3)を複数回繰り返す方法により、第二の固体電解質層を設けることを特徴とする請求項24に記載の固体電解コンデンサの製造方法。   A valve action metal having a dielectric film layer is immersed in an aqueous solution containing a self-doped conductive polymer capable of crosslinking between polymer chains, and then cured by a dehydration condensation reaction to make the dielectric film layer insoluble in water. A step of covering with one solid electrolyte layer (step 1), a step of drying after immersion in a solution containing a monomer for forming the second solid electrolyte layer (step 2), and a step of drying after immersion in a solution containing an oxidizing agent (step 2). The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 24, wherein the second solid electrolyte layer is provided by a method of repeating step 3) a plurality of times. 誘電体皮膜層を有する弁作用金属に高分子鎖間での架橋が可能な自己ドープ型導電性高分子を含む水溶液を塗布したのち脱水縮合反応により硬化させ誘電体皮膜層を水不溶性の第一の固体電解質層で被覆する工程(工程1)、第二の固体電解質層を形成させるモノマーを含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程2)、酸化剤を含む溶液に浸漬後乾燥する工程(工程3)を複数回繰り返す方法により、第二の固体電解質層を設けることを特徴とする請求項24に記載の固体電解コンデンサの製造方法。   After applying an aqueous solution containing a self-doped conductive polymer capable of cross-linking between polymer chains to a valve action metal having a dielectric coating layer, the dielectric coating layer is cured by a dehydration condensation reaction to make the dielectric coating layer insoluble in water. The step of covering with a solid electrolyte layer (step 1), the step of drying after immersion in a solution containing a monomer for forming the second solid electrolyte layer (step 2), the step of drying after immersion in a solution containing an oxidizing agent (step) The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 24, wherein the second solid electrolyte layer is provided by a method of repeating 3) a plurality of times. 酸化剤が過硫酸塩である請求項24〜26のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。   27. The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 24, wherein the oxidizing agent is a persulfate. 酸化剤を含む溶液が有機微粒子を含む懸濁液である請求項24〜27のいずれかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。   The method for producing a solid electrolytic capacitor according to any one of claims 24 to 27, wherein the solution containing the oxidizing agent is a suspension containing organic fine particles. 有機微粒子の平均粒子径(D50)が、1〜20μmの範囲である請求項28に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 28, wherein an average particle diameter (D 50 ) of the organic fine particles is in a range of 1 to 20 µm. 有機微粒子が脂肪族スルホン酸化合物、芳香族スルホン酸化合物、脂肪族カルボン酸化合物、芳香族カルボン酸化合物、それらの塩、及びペプチド化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項29に記載の固体電解コンデンサの製造方法。   30. The organic fine particle is at least one selected from the group consisting of an aliphatic sulfonic acid compound, an aromatic sulfonic acid compound, an aliphatic carboxylic acid compound, an aromatic carboxylic acid compound, a salt thereof, and a peptide compound. Manufacturing method for solid electrolytic capacitor. 請求項14〜30のいずれかに記載の製造方法で製造された固体電解コンデンサ。   The solid electrolytic capacitor manufactured with the manufacturing method in any one of Claims 14-30.
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