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Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 19. August 2010 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-183556 , auf deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Verweis Bezug genommen wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Festelektrolytkondensator und ein Verfahren zu seiner Herstellung, insbesondere einen hochgradig zuverlässigen Festelektrolytkondensator mit einem niedrigen Ersatz-Serien-Widerstand (ESR) und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Die Entwicklung eines Festelektrolytkondensators, bei dem durch ein anodisches Oxidationsverfahren eine dielektrische Oxidschicht auf einem porösen Körper aus einem Ventilmetall, wie beispielsweise Tantal und Aluminium, und dann mindestens eine als eine Festelektrolytschicht verwendete leitfähige Polymerschicht auf der Oxidschicht ausgebildet ist, ist in Vorbereitung.
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Das Verfahren zum Ausbilden der leitfähigen Polymerschicht, die als die Festelektrolytschicht eines derartigen Festelektrolytkondensators verwendet wird, wird grob in zwei Verfahren eingeteilt, d. h. in ein chemisches Oxidationspolymerisationsverfahren und ein elektrolytisches Oxidationspolymerisationsverfahren. Beispiele bekannter Monomere, die ein leitfähiges Polymermaterial bilden können, sind Pyrrol, Thiophen, 3,4-Ethylendioxythiophen, Anilin und ähnliche.
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Ein derartiger Festelektrolytkondensator hat einen niedrigeren Ersatz-Serien-Widerstand (”ESR”) als herkömmliche Kondensatoren, in denen Mangandioxid als Festelektrolytschicht verwendet wird, und wird seit Kurzem für verschiedene Zwecke genutzt. Weil die Frequenz und der Strom integrierter Schaltungen in den letzten Jahren zugenommen haben, ist die Nachfrage nach Festelektrolytkondensatoren mit einem niedrigeren ESR-Wert, einer größeren Kapazität und einem geringeren Verlust gestiegen.
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In der
JP-A-H09-306788 (Patentdokument 1) ist eine Technik zum Erzielen ausgezeichneter Kondensatorkenngrößen beschrieben, während die Anzahl erforderlicher Verarbeitungsschritte vermindert wird, indem während der Ausbildung einer leitfähigen Polymerschicht eine Kolloidlösung aus Polymerfeinpartikeln hinzugefügt wird.
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In der
JP-A-2005-109252 (Patentdokument 2) ist eine Technik zum Ausbilden einer leitfähigen Polymerschicht auf einer dielektrischen Oxidschicht durch chemische Oxidationspolymerisation und anschließendes Aufbringen und Trocknen einer leitfähigen Polymerlösung beschrieben. Gemäß diesem Patentdokument kann die Dicke der leitfähigen Polymerschicht gewährleistet, eine durch eine Belastung verursachte Beschädigung der dielektrischen Oxidschicht verhindert und die Fertigungszeit vermindert werden.
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Gemäß dem im Patentdokument 1 beschriebenen Verfahren ist ein Kolloid aus Polymerfeinpartikeln vorhanden. Die leitfähige Polymerschicht wird jedoch durch chemische Oxidationspolymerisation ausgebildet. Daher ist es aufgrund der Eigenschaften der chemischen Oxidationspolymerisation sehr schwierig, eine feine leitfähige Polymerschicht mit einem ausgezeichneten Haftvermögen auszubilden.
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Durch das in Patentdokument 2 beschriebene Verfahren kann eine leitfähige Polymerschicht mit einer ausreichenden Dicke durch Aufbringen und Trocknen einer leitfähigen Polymerlösung ausgebildet werden. Aufgrund der Wirkungen der Oberflächenspannung und der Benetzbarkeit der leitfähigen Polymerlösung wird jedoch der Mittenabschnitt der leitfähigen Polymerschicht tendenziell dicker, während der Umfangsabschnitt (Randabschnitt) tendenziell dünner wird. Außerdem besteht, weil das Haftvermögen zwischen der durch die chemische Oxidationspolymerisation ausgebildeten Schicht und der durch Aufbringen und Trocknen der leitfähigen Polymerlösung ausgebildeten Schicht schlecht ist, ein Problem dahingehend, dass die Schichten sich aufgrund von Wärmebelastungen oder mechanischen Belastungen, die während einer Montage oder eines ähnlichen Prozesses verursacht werden, tendenziell voneinander lösen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Festelektrolytkondensator bereitzustellen, der hochgradig zuverlässig ist und in geringerem Maße aufgrund von Leckströmen und oder eines erhöhten ESR-Wertes erzeugte Fehler oder Defekte verursacht, auch wenn während der Einhäusung, der Montage oder ähnlichen Prozessen Wärme erzeugt und Belastungen ausgeübt werden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Die vorliegende Erfindung ist basierend auf der Erkenntnis entwickelt worden, dass ein hochgradig zuverlässiger Festelektrolytkondensator mit einer Festelektrolytschicht mit einer gleichmäßigen Dicke und einem ausgezeichneten Haftvermögen durch Ausbilden einer Aminverbindungsschicht nach der Ausbildung einer ersten Festelektrolytschicht und ferner durch Ausbilden einer zweiten Festelektrolytschicht erhalten werden kann, wobei die Festelektrolytschicht, die durch die Wirkung einer als Dotiermittel aufgenommenen Verbindung auf Sulfonsäurebasis negativ geladen ist, an der positiv geladenen Aminverbindungsschicht fest anhaftet.
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D. h., ein Festelektrolytkondensator gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Anodenleiter, der aus einem porösen Ventilmetallkörper besteht, eine auf einer Oberfläche des Anodenleiters ausgebildete dielektrische Schicht und eine auf einer Oberfläche der dielektrischen Schicht ausgebildete Festelektrolytschicht mit einer leitfähigen Polymerschicht, wobei die Festelektrolytschicht eine erste Festelektrolytschicht und eine zweite Festelektrolytschicht aufweist und mindestens eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Schicht, die eine Aminverbindung enthält, zwischen der ersten und der zweiten Festelektrolytschicht und innerhalb der zweiten Festelektrolytschicht vorhanden ist.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Teil des porösen Körpers mit der ersten Festelektrolytschicht gefüllt und sind mindestens 80% der Oberfläche der dielektrischen Schicht mit der ersten Festelektrolytschicht beschichtet.
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Es ist außerdem bevorzugt, wenn die Aminverbindung wasserunlöslich ist und eine Dicke der Aminverbindungsschicht nicht kleiner ist als 10 nm und nicht größer als 500 nm.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf: Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf einer Oberfläche eines Anodenleiters, der aus einem porösen Ventilmetallkörper besteht, Ausbilden einer ersten Festelektrolytschicht auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht unter Verwendung eines chemischen Polymerisationsverfahrens, eines elektrolytischen Polymerisationsverfahrens oder eines Verfahrens zum Aufbringen und Trocknen einer leitfähigen Polymerlösung, Ausbilden einer Aminverbindungsschicht durch Aufbringen und Trocknen einer Aminverbindungslösung oder einer Aminverbindungsdispersionsflüssigkeit und Ausbilden einer zweiten Festelektrolytschicht durch Aufbringen und Trocknen einer leitfähigen Polymerlösung.
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Die erste Festelektrolytschicht wird vorzugsweise durch Aufbringen und Trocknen einer leitfähigen Polymerdispersionslösung (nachstehend als ”leitfähige Polymerlösung” bezeichnet) ausgebildet, deren Partikeldurchmesser (D90), der einem kumulierten Volumenanteil von 90% des leitfähigen Polymers entspricht, nicht kleiner ist als 5 nm und nicht größer als 100 nm.
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Außerdem wird die zweite Festelektrolytschicht vorzugsweise durch Aufbringen und Trocknen einer leitfähigen Polymerlösung ausgebildet, deren Partikeldurchmesser (D10), der einem kumulierten Volumenanteil von 10% des leitfähigen Polymers entspricht, nicht kleiner ist als 100 nm und nicht größer als 50 μm.
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Der Partikeldurchmesser des leitfähigen Polymers wird vorzugsweise basierend auf einem gemäß dem Standard JIS Z8826 spezifizierten Verfahren gemessen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden eine dielektrische Schicht und eine erste Festelektrodenschicht auf einer Oberfläche eines aus einem porösen Ventilmetallkörper bestehenden Anodenleiters ausgebildet, und dann wird eine Aminverbindungsschicht ausgebildet. Außerdem wird eine Aminverbindungsschicht inmitten der Ausbildung einer zweiten Festelektrolytschicht ausgebildet, so dass eine positiv geladene Aminverbindungsschicht und eine negativ geladene leitfähige Polymerschicht sich gegenseitig elektrostatisch anziehen. Dadurch kann eine Festelektrolytschicht mit einer gleichmäßigen Dicke und einem ausgezeichneten Haftvermögen ausgebildet werden.
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Daher kann durch die vorliegende Erfindung ein hochgradig zuverlässiger Festelektrolytkondensator mit einer hohen Toleranz bezüglich von außen zugeführter Wärme und Belastungen bereitgestellt werden.
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Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, die lediglich zur Erläuterung dienen und die vorliegende Erfindung nicht einschränken sollen.
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1A zeigt einen schematischen Querschnitt zum Darstellen einer exemplarischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Festelektrolytkondensators als Ganzes; und
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1B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines in 1A durch gestrichelte Linien umschlossenen Bereichs in der Nähe einer Festelektrolytschicht 4.
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Die Struktur dieser exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Festelektrolytkondensators gleich grundsätzlich derjenigen eines herkömmlichen Festelektrolytkondensators, mit Ausnahme der Struktur der Festelektrolytschicht 4. D. h., außer für die Festelektrolytschicht 4 können ohne besondere Einschränkung jegliche allgemein bekannten Materialien und Formen für den Festelektrolytkondensator verwendet werden.
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Wie in 1A dargestellt ist, weist diese exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Festelektrolytkondensators einen aus einem porösen Ventilmetall bestehenden Anodenleiter 1 und eine auf einer Oberfläche des Anodenleiters 1 ausgebildete dielektrische Schicht 2 auf. Außerdem ist eine erste Festelektrolytschicht 9 auf einer Oberfläche der dielektrischen Schicht 2 ausgebildet.
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Die erste Festelektrolytschicht 9 wird unter Verwendung mindestens eines Verfahrens unter einem chemischen Polymerisationsverfahren, einem elektrolytischen Polymerisationsverfahren und einem Verfahren zum Aufbringen und Trocknen einer leitfähigen Polymerlösung A (wie später beschrieben wird) ausgebildet. Außerdem wird mindestens ein Teil des porösen Körpers mit der ersten Festelektrolytschicht 9 gefüllt.
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Die erste Festelektrolytschicht 9 enthält beispielsweise ein Polymer, das aus Monomeren besteht, die mindestens eine Komponente unter Pyrrol, Thiophen, Anilin und ihren Derivaten, und vorzugsweise mindestens eine Komponente unter Pyrrol, 3,4-Ethylendioxythiophen und ihren Derivaten enthält. Außerdem enthält die erste Festelektrolytschicht 9 vorzugsweise eine Verbindung auf Sulfonsäurebasis als Dotiermittel.
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Dann wird der Anodenleiter 1 in eine Aminverbindungslösung oder eine Aminverbindungsdispersionsflüssigkeit eingetaucht und dann getrocknet, nachdem er aus der Lösung herausgezogen wurde. Dadurch wird eine Aminverbindungsschicht 10 auf der Oberfläche der ersten Festelektrolytschicht 9 ausgebildet.
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Beispiele der Aminverbindung sind m-Phenylendiamin, 2,3-Diaminotoluol, 2,6-Diaminotoluol, 1,8-Diaminooctan, 1,10-Diaminodecan und 1,12-Diaminododecan.
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Die Aminverbindung ist vorzugsweise unlöslich, weil sie in einem nachfolgenden Prozess zum Ausbilden einer zweiten Festelektrolytschicht 11 unter Verwendung von Wasser als Hauptlösungsmittel (wie später beschrieben wird) in eine leitfähige Polymerlösung B eingetaucht wird. Außerdem beträgt, um zu verhindern, dass die auf der dielektrischen Schicht 2 ausgebildete Aminverbindungsschicht 10 durch Wasser abgewaschen wird, die Beschichtungsrate der ersten Festelektrolytschicht 9 auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht 2 vorzugsweise mindestens 80%.
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Als Lösung, in der die Aminverbindung dispergiert oder gelöst wird, wird vorzugsweise Wasser oder Ethanol verwendet. Außerdem besteht, wenn die ausgebildete Aminverbindungsschicht übermäßig dick ist, die Möglichkeit, dass eine Abschälung zwischen den Schichten auftritt und/oder die Aminverbindungsschicht 10 als ein Widerstand an der Grenzfläche wirkt. Daher beträgt die Dicke der Aminverbindungsschicht 10 vorzugsweise höchstens 500 nm. Andererseits kann, wenn die ausgebildete Aminverbindungsschicht 10 übermäßig dünn ist, kein ausreichendes Haftvermögen erhalten werden. Daher beträgt die Dicke der Aminverbindungsschicht 10 vorzugsweise mindestens 10 nm.
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Dann wird der Anodenleiter 1, auf dem die Aminverbindungsschicht 10 ausgebildet ist, in eine leitfähige Polymerlösung B eingetaucht und dann getrocknet, nachdem er aus der Lösung herausgezogen wurde. Dadurch wird eine zweite Festelektrolytschicht 11 ausgebildet.
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Die leitfähige Polymerlösung A und die leitfähige Polymerlösung B, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, enthalten als Hauptbestandteile ein Polymer, das mindestens eine Komponente unter Pyrrol, Thiophen, Anilin und ihren Derivaten; ein Dotiermittel; und Wasser oder eine Mischlösung aus Wasser und einem (mehreren) organischen Lösungsmittel(n) als ein Lösungsmittel enthält.
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Vorzugsweise weist das Polymer mindestens eine Komponente unter Pyrrol, 3,4-Ethylendioxythiophen und ihren Derivaten auf.
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Vorzugsweise ist das Dotiermittel eine Verbindung auf Sulfonsäurebasis, die aus mindestens einer Komponente unter Naphthalensulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Styrolsulfonsäure und ihren Derivaten besteht.
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Als das Lösungsmittel kann entweder Wasser oder ein Mischlösungsmittel aus Wasser und einem (oder mehreren) wasserlöslichen organischen Lösungsmittel(n) verwendet werden.
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Ein bevorzugtes organisches Lösungsmittel ist ein polares Lösungsmittel, wie beispielsweise Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, Ethylenglykol, Glyzerin und Sorbitol. Durch Mischen eines derartigen organischen Lösungsmittels wird die Auflösung des Polymers in nicht geringer Weise beschleunigt und die Schichtausbildungsfähigkeit verbessert. Daher wird vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel in geeigneter Menge zugegeben.
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Die leitfähige Polymerlösung A, die zum Ausbilden der ersten Festelektrolytschicht 9 verwendet wird, wird in Poren des porösen Körpers eingefüllt. Daher ist es erforderlich, eine leitfähige Polymerlösung mit einem bezüglich des Durchmessers der Poren auf der Oberfläche des porösen Körpers kleinen Partikeldurchmesser zu verwenden. D. h., der Durchmesser D90 des leitfähigen Polymers ist vorzugsweise nicht kleiner als 5 nm und nicht größer als 100 nm.
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Um eine ausreichende Kapazität und einen niedrigen ESR-Wert zu erhalten, können das Eintauchen in die leitfähige Polymerlösung A und der Trocknungsprozess mehr als einmal ausgeführt werden.
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Die zweite Festelektrolytschicht 11 muss den Anodenleiter 1 vollständig bedecken und eine hohe Toleranz bezüglich mechanischen Belastungen und thermischen Belastungen haben, die während des Gießprozesses ausgeübt werden. Daher ist der Partikeldurchmesser der verwendeten leitfähigen Polymerlösung B vorzugsweise größer als derjenige der leitfähigen Polymerlösung A, die zum Ausbilden der ersten Festelektrolytschicht 9 verwendet wird, und der Partikeldurchmesser D10 der leitfähigen Polymerlösung B ist vorzugsweise nicht kleiner als 100 nm und nicht größer als 50 μm.
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Der Partikeldurchmesser des leitfähigen Polymers wird vorzugsweise basierend auf einem gemäß dem Standard JIS Z8826 spezifizierten Verfahren gemessen.
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Durch Ausbilden der Aminverbindungsschicht 10 nach der Ausbildung der ersten Festelektrolytschicht 9 wird das Haftvermögen bezüglich der zweiten Festelektrolytschicht 11 verbessert, und die Beschichtungsfähigkeit am Eckenabschnitt und am Seitenabschnitt des Anodenleiters 1 wird ebenfalls verbessert. Wenn jedoch zu dem Zeitpunkt, zu dem der Anodenleiter 1 in die leitfähige Polymerlösung B eingetaucht und dann getrocknet wird, bestimmt wird, dass die Ausbildung der zweiten Festelektrolytschicht am Eckenabschnitt oder auf dem Seitenabschnitt des Anodenleiters 1, auf dem die erste Festelektrolytschicht 9 ausgebildet ist, unzureichend ist, ist es notwendig, den Prozess zum Ausbilden der Aminverbindungsschicht und der zweiten Festelektrolytschicht 11 zu wiederholen. Es besteht keinerlei Einschränkung dahingehend, wie oft der Prozess wiederholt wird. Anschließend wird die Kathodenschicht 5 unter Verwendung einer leitfähigen Paste ausgebildet, wie beispielsweise einer Graphitpaste und einer Silberpaste. Durch einen leitfähigen Klebstoff 6 oder durch Schweißen oder Löten werden Zuleitungsrahmen 71 und 72 mit der Kathodenschicht 5 bzw. der Anodenschicht 3 verbunden, und diese werden durch Vergießen unter Verwendung eines Außenummantelungsharzes 8 integral eingehäust. Dadurch wird ein Festelektrolytkondensator erhalten.
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Beispiele
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Nachstehend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 1 näher erläutert.
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Beispiel 1
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Ein rechteckiger, quaderförmiger Presskörper mit einer Höhe von 3,5 mm, einer Breite von 3,0 mm und einer Dicke von 1,5 mm, der aus etwa 30000 (μFV/g: CV/g) Tantalpulver ausgebildet wurde, in den ein Tantaldraht mit einem Durchmesser von 0,4 mm als Anodenzuleitung 3 eingebettet war, wurde bei etwa 1500°C gesintert, um einen Tantal-Sinterkörper herzustellen. An diesen Sinterkörper wurde in einer wässerigen Phosphorsäurelösung eine Spannung von 30 V angelegt, um eine anodische Oxidation auszuführen und dadurch eine dielektrische Schicht 2 auszubilden.
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Dann wurde der mit der dielektrischen Schicht 2 beschichtete Tantal-Sinterkörper in eine wässerige Lösung eingetaucht, die Ammoniumperoxydisulfat, das als Oxidationsmittel wirkt, und 1,3,6-Naphthalentrisulfonsäure enthielt. Anschließend wurde der Körper, nachdem er bei Raumtemperatur getrocknet wurde, in 3,4-Ethylendioxythiophen eingetaucht und dann bei Raumtemperatur gehalten, um das 3,4-Ethylendioxythiophen zu polymerisieren. Eine Folge dieser Polymerisationsprozesse wurde dreimal wiederholt, um eine erste Festelektrolytschicht 9 auszubilden, die aus leitfähigem Poly-3,4-ethylendioxythiophen besteht. An dieser Stelle betrug die Beschichtungsrate der ersten Festelektrolytschicht 88%. Die Beschichtungsrate wurde durch Messen des Kapazitätausbildungsverhältnisses (Capacitance Appearance Ratio) nach der Herstellung eines Endproduktes verifiziert.
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Dann wurde der Körper, nachdem er mit Ethanol gewaschen und getrocknet wurde, in eine Ethanollösung eingetaucht, die 5 Gew.-% 1,10-Diaminodecan enthielt, und dann bei 125°C für 10 Minuten getrocknet, um eine Aminverbindungsschicht 10 auszubilden. 1,10-Diaminodecan ist eine wasserunlösliche Aminverbindung.
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Dann wurde der Körper in eine wässerige Mischlösung eingetaucht, die Poly-3,4-Ethylendioxythiophen und Polystyrolsulfonat in einer Menge von 3 Gew.-% enthielt (leitfähige Polymerlösung B) und bei 125°C für 20 Minuten getrocknet, um eine erste leitfähige Polymerschicht der zweiten Festelektrolytschicht 11 auszubilden. Als die leitfähige Polymerlösung B wurde eine handelsübliche leitfähige Polymerlösung verwendet, deren Partikeldurchmesser D10 500 nm betrug. Dann wurde eine Folge von Prozessen von der Ausbildung der Aminverbindungsschicht 10 bis zur Ausbildung der leitfähigen Polymerschicht zweimal wiederholt, um die zweite Festelektrolytschicht 11 auszubilden. Daher wurden im Beispiel 1 drei Aminverbindungsschichten 10 und drei leitfähige Polymerschichten 3 alternierend ausgebildet. An dieser Stelle betrug die mittlere Dicke der Aminverbindungsschicht 10 50 nm.
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Dann wurde eine Anodenschicht 5 unter Verwendung einer Graphitpaste und einer Silberpaste als leitfähige Paste ausgebildet. Zuleitungsrahmen 71 und 72 wurden unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs 6 oder durch Schweißen oder Löten mit der Kathodenschicht 5 bzw. der Anodenschicht 3 verbunden, und sie wurden durch Vergießen unter Verwendung eines Außenummantelungsharzes 8 integral eingehäust. Dadurch wurde ein Festelektrolytkondensator erhalten.
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Beispiel 2
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Eine wässerige Mischlösung, die Poly-3,4-ethylendioxythiophen und Polystyrolsulfonat in einer Menge von 3 Gew.-% (leitfähige Polymerlösung A) enthielt, wurde zum Ausbilden der ersten Festelektrolytschicht 9 verwendet.
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Ein Tantal-Sinterkörper, auf dem im Voraus eine dielektrische Schicht 2 ausgebildet worden ist, wurde in die leitfähige Polymerlösung A eingetaucht und dann bei 125°C für 20 Minuten getrocknet, um eine leitfähige Polymerschicht auszubilden. Diese Prozesse wurden dreimal wiederholt, um die erste Festelektrolytschicht 9 auszubilden. Als leitfähige Polymerlösung A wurde eine handelsübliche leitfähige Polymerlösung verwendet, deren Partikeldurchmesser D90 etwa 30 bis 50 nm betrug. Die von diesen Prozessen verschiedenen Prozesse zum Ausbilden der ersten Festelektrolytschicht 9 waren die gleichen wie in Beispiel 1. An dieser Stelle betrug die Beschichtungsrate der ersten Festelektrolytschicht 87%.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine erste Festelektrolytschicht 9 wurde auf eine ähnliche Weise ausgebildet wie in Beispiel 2, und dann wurde eine zweite Festelektrolytschicht 11 ausgebildet, ohne eine Aminverbindungsschicht 10 auszubilden. D. h., nachdem eine erste Festelektrolytschicht 9 unter Verwendung einer leitfähigen Polymerlösung A ausgebildet wurde, wurde sie in eine leitfähige Polymerlösung B eingetaucht und dann bei 125°C für 20 Minuten getrocknet, um eine erste leitfähige Polymerschicht der zweiten Festelektrolytschicht 11 auszubilden. Eine Folge der Prozesse von dem Eintauchen in die leitfähige Polymerlösung B bis zum Trocknungsprozess wurde dreimal wiederholt, um die zweite Festelektrolytschicht 11 auszubilden. Die von den Prozessen zum Ausbilden der Festelektrolytschicht 4 verschiedenen Prozesse waren die gleichen wie in Beispiel 1.
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Vergleichsbeispiel 2
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Eine Festelektrolytschicht 4 wurde nur durch chemische Oxidationspolymerisation unter Verwendung von 3,4-Ethylendioxythiophen ausgebildet. D. h., ein mit einer dielektrischen Schicht 2 beschichteter Tantal-Sinterkörper wurde in eine wässerige Lösung eingetaucht, die Ammoniumperoxydisulfat, das als Oxidationsmittel wirkt, und 1,3,6-Naphthalentrisulfonsäure enthielt. Dann wurde der Sinterkörper nach einem Trocknungsprozess bei Raumtemperatur in 3,4-Ethylendioxythiophen eingetaucht und bei Raumtemperatur gehalten, um das 3,4-Ethylendioxythiophen zu polymerisieren. Eine Folge dieser Polymerisationsprozesse wurde zehnmal wiederholt, um eine Festelektrolytschicht 4 auszubilden, die aus leitfähigem Poly-3,4-Ethylendioxythiophen besteht. Die von diesen Prozessen zum Ausbilden der Festelektrolytschicht 4 verschiedenen Prozesse waren die gleichen wie in Beispiel 1.
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Einhundert Festelektrolytkondensatoren wurden jeweils gemäß den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellt. Tabelle 1 zeigt die mittlere Leckstromfehlerrate während des Herstellungsprozesses, den mittleren Anfangs-ESR-Wert bei 100 kHz und den mittleren ESR-Wert nachdem bei 125°C für 1000 Stunden ein Wärmebeständigkeitstest ausgeführt worden war.
| | Leckstromfehlerrate (%) | Anfangs-ESR-Wert (mΩ) | ESR-Wert nach Wärmebeständigkeitstest bei 125°C für 1000 Stunden (mΩ) |
| Beispiel 1 | 1 | 32,5 | 45,1 |
| Beispiel 2 | 0 | 34,8 | 40,9 |
| Vergleichsbeispiel 1 | 16 | 35,1 | 52,2 |
| Vergleichsbeispiel 2 | 8 | 31,3 | 98,3 |
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In Beispiel 1, in dem die erste Festelektrolytschicht durch chemische Polymerisation und die zweite Festelektrolytschicht durch Aufbringen und Trocknen einer leitfähigen Polymerlösung ausgebildet wurden, war eine Aminverbindungsschicht dazwischen angeordnet. Daher wird vermutet, dass die hergestellten Festelektrolytkondensatoren ein besseres Haftvermögen aufwiesen, in der Lage waren, den durch einen Gießprozess und ähnliche Prozesse verursachten Belastungen zu widerstehen und bezüglich der Leckstromfehlerrate und der Verschlechterung des ESR-Wertes besser waren.
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In Beispiel 2, in dem sowohl die erste, als auch die zweite Festelektrolytschicht durch Aufbringen und Trocknen einer leitfähigen Polymerlösung ausgebildet wurden, war eine Aminverbindungsschicht dazwischen angeordnet. Daher wird ähnlich wie bei Beispiel 1 vermutet, dass die hergestellten Festelektrolytkondensatoren ein besseres Haftvermögen aufwiesen, in der Lage waren, den durch einen Gießprozess und ähnliche Prozesse verursachten Belastungen zu widerstehen und bezüglich der Leckstromfehlerrate und der Verschlechterung des ESR-Wertes besser waren.
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Vergleichsbeispiel 1 unterscheidet sich von Beispiel 2 dahingehend, dass der Schritt zum Ausbilden einer Aminverbindungsschicht während des Herstellungsverfahrens weggelassen wurde. Daher wird vermutet, dass das Haftvermögen zwischen der ersten und der zweiten Festelektrolytschicht unzureichend war und sie den durch einen Gießprozess und ähnliche Prozesse verursachten Belastungen nicht widerstehen konnten. Infolgedessen war ihre Leckstromfehlerrate größer.
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In Vergleichsbeispiel 2 wurde die Festelektrolytschicht 4 nur durch chemische Polymerisation von 3,4-Ethylendioxythiophen ausgebildet. Weil die Dichte einer leitfähigen Polymerschicht, die durch chemische Polymerisation ausgebildet wird, gering ist, trat eine größere Veminderung des ESR-Wertes im 125°C-Wärmebeständigkeitstest auf als bei den gemäß den erfindungsgemäßen Beispielen hergestellten Festelektrolytkondensatoren.
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Wie anhand der vorstehenden Ergebnisse ersichtlich ist, hat sich gezeigt, dass durch die erfindungsgemäßen Beispiele ein hochgradig zuverlässiger Festelektrolytkondensator erhalten werden kann, der weniger wahrscheinlich Leckstromfehler verursacht und einen höheren ESR-Wert aufweist.
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Obwohl exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Beispielen erläutert worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Anhand der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wird deutlich, dass die Ausführungsformen der Erfindung auf verschiedene Weisen modifiziert werden können. Für Fachleute ist ersichtlich, dass derartige Modifikationen innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung eingeschlossen sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-183556 [0001]
- JP 09-306788 A [0006]
- JP 2005-109252 A [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Standard JIS Z8826 [0018]
- Standard JIS Z8826 [0041]
