DE69727517T2

DE69727517T2 - Festelektrolytkondensator und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69727517T2
Application number: DE69727517T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Minato-ku Kobayashi; Takashi Minato-ku Fukaumi; Tomohide Minato-ku Date
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: CN1111884C; KR980011547A; JP3235475B2; CN1173029A; DE69727517D1; JPH1032145A; EP0820076A3; EP0820076B1; EP0820076A2; US6229689B1; EP0820076B2; DE69727517T3; KR100254750B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Festelektrolytkondensator und insbesondere einen Festelektrolytkondensator, der einen festen Elektrolyten umfasst, der aus einem elektrisch leitenden Polymermaterial gebildet ist.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Festelektrolytkondensator hat eine solche Konstruktion, dass eine Anode aus einem porös geformten Element aus einem Ventilmetall wie beispielsweise Tantal oder Aluminium gebildet ist, eine dielektrische Materialschicht, bestehend aus einem Metalloxidfilm auf der Oberfläche der Anode ausgebildet ist und eine Kathode, die ihren Teil aus einer Festelektrolytschicht gebildet hat, auf dem Metalloxidfilm gebildet ist. Da die Festelektrolytschicht die Funktion der elektrischen Verbindung zwischen der gesamten Oberfläche des dielektrischen Materials, das auf einer Innenfläche der Poren in dem porös geformten Element ausgebildet ist, und einem externen Kathodenanschluss zum Anschließen an ein externes Gerät, hat, ist die Festelektrolytschicht vorzugsweise aus einem Material mit einer hohen Leitfähigkeit gebildet. Zusätzlich ist die Festelektrolytschicht auch dafür erforderlich, dass sie die Funktion des Heilens eines elektrischen Kurzschlusses hat, der die Folge eines Defektes in dem dielektrischen Film ist. Als Ergebnis kann ein Metall, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat, jedoch nicht die Funktion des Heilens des dielektrischen Films hat, nicht als Festelektrolyt verwendet werden und es wurde Mangandioxid verwendet, das infolge der Wärme, die durch einen Kurzschluss-Strom erzeugt wird, in einen Isolatorumgewandelt wird.
Wenn der Festelektrolytkondensator weiterhin zusammen mit anderen Schaltungskomponenten auf einer Montageplatte, wie beispielsweise einer gedruckten Leiterplatte, montiert wird, ist der Festelektrolytkondensator einer Hitze in einer Höhe von 240°C bis 260°C ausgesetzt, obwohl die Hitze temporär ist. Angesichts dieses Problems ist Mangandioxid im breiten Umfang verwendet worden, da Mangandioxid einen zufriedenstellenden Hitzewiderstand von nicht unter 240°C hat.
Wie aus dem Vorstehenden zu ersehen ist, muss das Material, welches als Festelektrolyt des Festelektrolytkondensators verwendet wird, drei Bedingungen erfüllen: (1) hohe elektrische Leitfähigkeit; (2) die Funktion des Heilens des dielektrischen Materials; und (3) einen Wärmewiderstand von nicht unter 240°C.
Das im breiten Umfang beim Stand der Technik als Festelektrolyt verwendete Mangandioxid hat hierbei zufriedenstellende Charakteristika in Verbindung mit der Funktion des Heilens des dielektrischen Materials und des Widerstandes gegenüber starker Hitze zum Zeitpunkt der Montage. Die elektrische Leitfähigkeit von ungefähr 0,1 S/cm von Mangandioxid als Festelektrolyt des Festelektrolytkondensators kann nicht als zufriedenstellend angesehen werden. Unter diesem Umstand wurde in der Vergangenheit die Entwicklung eines Festelektrolytkondensators mit Druck vorangetrieben, der einen Festelektrolyt enthält, der aus einem leitfähigen Polymermaterial wie beispielsweise Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin bestand, das einen elektrische Leitfähigkeit von 10 S/cm bis 100 S/cm hat und das die drei Bedingungen erfüllt, die für den Festelektrolyt des Festelektrolytkondensators erforderlich sind.
Im Allgemeinen hat der Festelektrolytkondensator, der das vorstehend erwähnte leitfähige Polymermaterial verwendet, einige Probleme, die im Folgenden beschrieben werden. Als Erstes ist es notwendig, auf einer Innenfläche des porös ausgeformten Elementes eine leit fähige Polymerschicht auszubilden, ohne dass ein Oberflächenteil verbleibt, der nicht mit dem leitfähigen Polymer bedeckt ist. Zweitens muss das leitfähige Polymermaterial einen zufriedenstellenden Widerstand gegenüber Hitze von nicht unter 240°C zum Zeitpunkt der Montage haben. Drittens senkt das leitfähige Polymermaterial niemals die elektrische Leitfähigkeit bei hoher Temperatur, was sich von der temporären hohen Hitze von unter 240°C unterscheidet, der es ausgesetzt ist, wenn der Kondensator auf der gedruckten Leiterplatte montiert wird, und das für eine relativ lange Zeit fortgesetzt wird und eine relativ hohe Temperatur im Bereich von 120°C bis 150°C unter tatsächlicher Arbeitsumgebung erreicht, unter welcher eine Schaltung, die den montierten Kondensator hat, in Betrieb ist. Viertens muss die leitfähige Polymerschicht in einer guten Filmqualität so ausgebildet werden, dass sie eine Filmdicke unter einem vorbestimmten Wert hat, so dass der darunter liegende dielektrische Oxidfilm keineswegs durch eine Beanspruchung zerstört wird, die bei der thermischen Ausdehnung und dem Schrumpfen eines aufnehmenden Kunstharzelementes erzeugt wird (thermische Beanspruchung).
Von den vorstehend genannten vier Bedingungen ist die zweite Bedingung, nämlich der Hitzewiderstand zum Zeitpunkt der Montage, eine dem Polymer inhärente Eigenschaft, die durch eine chemische Bindungsbedingung des leitenden Polymers bestimmt ist. Andererseits ist die dritte Bedingung, nämlich der Widerstand gegenüber der Temperatur in der tatsächlichen Arbeitsumgebung durch den Grad einer sogenannten "Entdotierung" bestimmt, bei der Dotiermittel, die dem Polymer die elektrische Leitfähigkeit verleihen, aus dem Polymer verlorengehen. Da diese zweiten und dritten Bedingungen sich bezüglich des Bestimmungsfaktors voneinander unterscheiden, wird der Widerstand gegenüber hoher Hitze zum Zeitpunkt der Montage, auf den sich die zweite Bedingung bezieht, im Folgenden als "Widerstand gegenüber hoher Hitze" bezeichnet und der Widerstand gegenüber hoher Temperatur wird im Folgenden als "hoher Temperaturwiderstand" bezeichnet.
Bezüglich der vorstehend genannten Probleme des Festelektrolytkondensators wird in der japanischen, vorgeprüften Patentveröffentlichung Nr. JP-A-02-015611 und der dazu korrespondierenden US-PS 4,910,645 ein Festelektrolytkondensator vorgeschlagen, der eine Elektrolytschicht aufweist, die aus Polythiophenderivat gebildet ist, das eine elektrische Leitfähigkeit erlangt, indem p-Toluolsulfonsäure oder Methansulfonsäure dotiert wird. In diesem Patent wird zum Ausbilden einer Schicht aus Polythiophenderivat eine Eisen(III)-Verbindung (Ferri-Verbindung) verwendet, so dass das Polythiophenderivat-Monomer durch die oxidative Reaktion von Eisen(III) (Ferri-Ion) in Eisen(II) (Ferro-Ion) oxidativ polymerisiert wird.
Das Polythiophenderivat, das in dem Elektrolytkondensator verwendet wird, der in dem vorstehend genannten Patent offenbart worden ist, hat den "hohen Hitzewiderstand" höher als anderes Polymer, wie beispielsweise Polypyrrolderivat, nämlich es ist bezüglich der zweiten Bedingung ("hoher Hitzewiderstand") der vorstehend genannten vier Bedingungen ausgezeichneter. Zusätzlich hat bezüglich der Filmqualität Polypyrrol die Form von Pulver und daher eine geringe Dichte und im Gegenteil, das Polythiophenderivat bildet einen Film. Zusätzlich ist die Filmqualität des Polythiophenderivats die dichteste, verglichen mit anderen Polymeren, die Polyanilin, anders als Polypyrrol, enthalten. Daher kann der Elektrolytkondensator, der den Festelektrolyt aus Polythiophenderivat enthält, ausreichend einer Beanspruchung widerstehen, die bei der thermischen Ausdehnung und dem Schrumpfen eines Gehäusekunstharzelementes erzeugt wird (thermische Beanspruchung). Da zusätzlich die Polymerschicht dicht ist, kann die Filmdicke, die einen notwendigen Grad an "Widerstand thermischer Beanspruchung" haben soll, gering gemacht werden. Anders ausgedrückt, da der elektrische Widerstand der Festelektrolytschicht kleiner als im Fall, dass andere leitfähige Polymermaterialien verwendet werden, gemacht werden kann, kann die Hochfrequenzcharakteristik des Kondensators angehoben werden.
Wie aus dem Vorstehenden zu ersehen ist, ist der Festelektrolytkondensator, der in dem vorstehend genannten Patent offenbart ist, bezüglich des "hohen Hitzewiderstandes" der zweiten Bedingung und des "Widerstandes gegenüber thermischer Beanspruchung" gemäß der vierten Bedingung der vier Bedingungen, die für diese Art von Kondensator erforderlich ist, ausgezeichnet.
In den zurückliegenden Jahren ist jedoch das Anwendungsgebiet von elektronischen Instrumenten mit dem Fortschritt der Leistung von elektronischen Instrumenten und der Kompaktheit und des leichten Gewichtes von elektronischen Instrumenten stark angestiegen. Angesichts dieses Wunsches ist es äußerst erforderlich, dass elektrische Teile, die in eine elektronische Schaltung eingebaut sind, eine erhöhte Leistung einschließlich verbesserter Charakteristika und eine verbesserte Zuverlässigkeit (Grad des Widerstandes gegenüber Zerstörung im Betrieb, verursacht durch eine irreversible Änderung mit dem Ablauf der Zeit unter einer konstanten Bedingung) haben, obwohl die Arbeitsumgebung und Bedingung die Tendenz haben, dass sie sich verschlechtern. Für den Festelektrolytkondensator wird nachdrücklich, den "hohen Temperaturwiderstand" anzuheben (nämlich die Zerstörung des elektrischen Widerstandes des leitfähigen Polymermaterials bei der Verwendung unter hoher Temperatur zu verhindern) und auch den "Widerstand gegenüber thermaler Beanspruchung" anzuheben. Weiterhin sollte der Festelektrolytkondensator mit ausgezeichneten Charakteristika und hoher Zuverlässigkeit vorzugsweise billig sein und daher ist es vorzuziehen, dass er gemäß einem Verfahren hergestellt wird, das zum Zeitpunkt des Ausbildens der leitfähigen Polymerschicht eine hohe Effizienz der chemischen oxidativen Polymerisation hat, und das den Herstellungsvorgang verkürzen und die Menge des verwendeten Rohmaterials verringern kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Festelektrolytkondensator zu schaffen, der einen Festelektrolyt aufweist, der auf einer leitfähigen Polymerschicht ausgebildet ist, die einen hohen "Widerstand gegenüber hoher Temperatur" hat.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Festelektrolytkondensator zu schaffen, der einen Festelektrolyt aufweist, der aus einer leitfähigen Polymerschicht gebildet ist, die einen hohen "Widerstand gegenüber thermischer Beanspruchung" hat.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Festelektrolytkondensator gelöst, mit einer Festelektrolytschicht, die aus einer Polymerproduktschicht eines polymerisierbaren Monomers ge bildet ist, wobei die polymere Produktschicht mit einer organischen Sulfonsäure dotiert wird, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus aromatischer Polysulfonsäure, organischer Sulfonsäure mit einer Hydroxygruppe, organischer Sulfonsäure mit einer Carboxylgruppe, alicyclischer Sulfonsäure und Benzochinonsulfonsäure.
Die vorstehend aufgelisteten organischen Sulfonsäuren, die in der vorliegenden Erfindung als Dotiermittel verwendet werden, das dem Polymer eine elektrische Leitfähigkeit verleiht, haben eine dreidimensionale Molekularstruktur, die größer als die von anderen Sulfonsäuren ist, wie beispielsweise herkömmlicherweise allgemein bekannten Dodecylbenzolsulfonsäure und p-Tholuolsulfonsäure und Methansulfonsäure, die in dem vorstehend angegebenen Patent offenbart worden sind. Die vorstehend aufgelisteten organischen Sulfonsäuren haben nämlich eine große Molekulargröße.
Hierbei ist unter einer Arbeitsumgebung mit hoher Temperatur die Absenkung der elektrischen Leitfähigkeit des leitfähigen Polymermaterials dem "Entdotieren" zuzuschreiben, bei dem Dotiermittel, die dem Polymer die elektrische Leitfähigkeit verleihen, aus dem Polymer verlorengehen. Wenn die Molekulargröße des Dotiermittels groß ist, ist die Läuterung der Dotiermittel, verursacht durch thermische Vibration des Polymers, infolge der Interaktion zwischen den Dotiermitteln und der Polymerkette eingeschränkt oder verhindert. Es wird nämlich schwierig, dass das Dotiermittel aus dem Polymer entweicht und daher wird es schwierig, dass ein "Entdotieren" auftritt, mit dem Ergebnis, dass die elektrische Leitfähigkeit nur schwer abfällt. Die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit gelöst.
Die aromatische Polysulfonsäure, die gemäß der vorliegenden Erfindung als Dotiermittel verwendet wird, ist nicht besonders begrenzt, wenn sie eine aromatische Verbindung ist, die eine Anzahl von Sulfongruppen in ihrer Molekularstruktur enthält. Beispielsweise können Benzoldisulfonsäure und Naphthalindisulfonsäure verwendet werden.
Die organische Sulfonsäure mit der Hydroxylgruppe ist nicht besonders begrenzt, wenn sie eine Sulfonsäure ist, die eine Hydroxygruppe in ihrer molekularen Struktur enthält. Beispielsweise können Sulfoisophthalsäure und Phenolsulfonsäure verwendet werden.
Die organische Sulfonsäure mit der Carboxylgruppe ist nicht besonders begrenzt, wenn sie eine Sulfonsäure ist, die eine Carboxylgruppe in ihrer molekularen Struktur enthält. Beispielsweise können Sulfosalicylsäure und Sulfobenzoesäure verwendet werden.
Die alicyclische Sulfonsäure ist nicht besonders begrenzt, wenn sie eine Sulfonsäure ist, die eine alicyclische Molekularstruktur hat. Beispielsweise können Kampfersulfonsäure und Adamantansulfonsäure verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung ist der Festelektrolyt, bestehend aus leitfähigem Polymer aus einem Polythiophenderivat gebildet, wenn der Festelektrolyt als eine einzelne Schicht gebildet wird. Wenn der Festelektrolyt aus mehreren Schichten gebildet wird, wird wenigstens die oberste Schicht aus Polythiophenderivat gebildet. Wie zuvor angegeben, hat das Polythiophenderivat eine sehr dichte Filmqualität in Form eines Films. Daher kann, selbst wenn das Polythiophenderivat so ausgebildet ist, dass es eine Filmdicke hat, die ausreicht, um einen extrem dünnen Oxidfilm (der die dielektrische Schicht des Kondensators bildet) gegenüber Beanspruchung zu schützen, die durch eine thermische Ausdehnung und Schrumpfen des Gehäusekunstharzelementes verursacht wird, der Polythiophenderivatfilm den niedrigen "Äquivalentreihenwiderstand (ESR)" aufrechterhalten. Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit gelöst. In diesem Fall können die anderen der Anzahl von Schichten als die oberste Schicht, die die Festelektrolytschicht bilden, aus einem Polymer oder Co-Polymer von wenigstens einem Monomer ausgebildet sein, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Pyrrol, Thiophen, Furen, Anilin und deren Derivaten.
Bei dem Herstellungsvorgang zum Ausbilden der leitfähigen Polymerschicht kann Kupfer(II)-Verbindung (Cupri-Verbindung) und Silberverbindung verwendet werden. Verglichen mit der Eisen(III)-Verbindung (Ferri-Verbindung), die in dem zuvor genannten Patent verwendet worden ist, kann die Kupfer(II)-Verbindung und die Silberverbindung die Erzeugung eines sogenannten Nebenproduktes, anders als dem angestrebten Polymer, reduzieren und daher kann die Polymerisationseffizienz angehoben werden. Wenn andererseits das Gemisch aus Eisenverbindung und Hydrogenperoxidwasser als Oxidationsagens ver wendet wird, wird das Nebenprodukt flüssig und daher wird die Erzeugung eines festen Nebenproduktes gleich null. Daher ist auch die Reaktionseffizienz ebenfalls hoch.
Die als Oxidationsmittel verwendete Kupfer(II)-Verbindung (Cupri-Verbindung) ist nicht besonders begrenzt. Beispielsweise können Kupfer(II)-Chlorid (Cupri-Chlorid) Kupfer(II)-Methylsulfonat, Kupfer(II)-Toluolsulfonat, Kupfer(II)-Benzolsulfonat und Kupfer(II)-Benzoldisulfonat verwendet werden.
Auch die als Oxidationsmittel verwendete Silberverbindung ist nicht besonders begrenzt. Beispielsweise können Silberoxid und Silberfluorid verwendet werden. Auch die Eisenverbindung ist nicht besonders begrenzt. Beispielsweise können reines Eisen wie beispielsweise Eisenpulver und Eisenblech, und Eisennitrat, Eisenhydroxid und Eisenchlorid verwendet werden.
In dem Festelektrolytkondensator ist die chemische oxidative Polymerisation zum Ausbilden der leitfähigen Polymerschicht nicht besonders begrenzt. Beispielsweise ist es möglich, eine Lösung aus einem Gemisch aus einem Monomer und einem Oxidationsmittel, die auf eine Temperatur niedriger als die Reaktionsstarttemperatur abgekühlt worden ist, in einem porös geformten Element aus einem Ventilmetall, das zuvor mit einem Oxidfilm versehen worden ist, zu verwenden und danach eine Atmosphäre von nicht weniger als der Reaktionsstarttemperatur auszusetzen. Alternativ ist es auch möglich, die Lösung eines Gemisches aus Monomer für das leitfähige Polymer und das Oxidationsmittel aufzusprühen und zu trocknen. Weiterhin wird das Oxidationsmittel so wie es ist, oder nachdem es in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst worden ist, in ein porös geformtes Element aus Ventilmetall, das zuvor mit einem Oxidfilm versehen worden ist, eingeleitet und danach wird das porös geformte Element dem Monomer selbst oder einer Monomerlösung und verdampftem Monomergas für das leitfähige Polymer ausgesetzt. Alternativ wird das Monomer für das leitfähige Polymer in ein porös geformtes Element aus Ventilmetall eingeleitet und dann dem Oxidationsmittel ausgesetzt.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren hervor.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine Tabelle, die die Struktur der leitfähigen Polymerschicht in den Ausführungsformen des Festelektrolytkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vergleichsbeispiele des Festelektrolytkondensators zeigt;
2 ist eine schematische Ansicht im Schnitt durch einen Tantal-Festelektrolytkondensator gemäß der Ausführungsformen 1 bis 5 und 7 bis 9 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3;
3 ist eine schematische Ansicht im Schnitt durch den Tantal-Festelektrolytkondensator gemäß der Auführungsform 6; und
4 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Herstellungsvorganges des Tantal-Festelektrolytkondensators gemäß der Ausführungsformen und des Vergleichsbeispiels.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bezug nehmend auf 1 zeigt diese in einer Tabelle die Struktur der leitfähigen Polymerschicht in den Ausführungsformen des Festelektrolytkondensators gemäß der vorliegenden Erfindung und den Vergleichsbeispielen des Festelektrolytkondensators. Es wurden Tantal-Festelektrolytkondensatoren gemäß verschiedener Ausführungsformen der Chip-Bauart, jeweils mit einer Festelektrolytschicht aus einer Kombination aus Oxidationsmittel, dem Dotiermittel und dem in der Tabelle der 1 gezeigten Polymers hergestellt und zum Vergleich wurden die gleiche Anzahl von Vergleichsbeispielen von Tantal-Festelektrolytkondensatoren hergestellt, die jeweils eine Festelektrolytschicht hatten, die aus einer Kombination aus Oxidationsmittel, Dotiermittel und Polymer, wie in der Tabelle der 1 gezeigt, bestand. Zusätzlich wurden der "hohe Temperaturwiderstand" und der "Widerstand gegenüber thermaler Beanspruchung" der Kondensatoren und die Polymerisationseffizienz zum Zeitpunkt des Ausbildens des leitfähigen Polymers zwischen den Ausführungsformen und den Vergleichsbeispielen verglichen.
Die hergestellten Kondensatoren sind in den 2 und 3 gezeigt. 2 ist eine schematische Ansicht im Schnitt durch den Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart, mit der leitfähigen Polymerschicht in einer Einschichtstruktur und 3 ist eine schematische Ansicht im Schnitt durch den Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart mit einer leitfähigen Polymerschicht mit einer Doppelschichtstruktur. Diese Kondensatoren gemäß der Ausführungsformen und der Vergleichsbeispiele wurden gemäß dem in der 4 gezeigten Flussdiagramm des Herstellungsvorganges hergestellt.
In Kürze hat der in der 2 gezeigte Kondensator ein Pellet 2, bestehend aus einem Sinterkörper aus einem Ventilmetall, beispielsweise in Form einer runden Säule. Dieses Sinterkörperpellet 2 hat eine hohe Porösität oder einen hohen Porenanteil. Ein Basisendteil eines Anodendrahtes 1 ist in das Pellet 2 eingesetzt und an diesem befestigt, um elektrisch an das Metall des Pellets 2 angeschlossen zu sein. Das Pellet 2 kann durch Ätzen einer Folie aus Ventilmetall und Rollen desselben zu einer runden Säule hergestellt sein.
Wie in der vergrößerten Ansicht, die in 2 mit einem Kreis umschlossen ist, gezeigt, ist die Oberfläche der Poren in dem Sinterkörperpellet 2 mit einem Oxidfilm 3 beschichtet, der ein dielektrisches Material des Kondensators bildet. Die Poren in dem Sinterkörperpellet 2 sind mit einem leitfähigen Polymermaterial 4 gefüllt. Die Außenfläche des leitfähigen Polymermaterials 4 ist mit einer Kohlepasteschicht 7 abgedeckt, die auch mit einer Silberpastenschicht 8 bedeckt ist. Somit ist das Festelektrolytkondensatorelement vollständig.
Weiterhin wird das äußere Ende des Anodendrahtes 1 an einen Anodenanschluss 10 angeschweißt, der ein Anschluss an eine externe Schaltung ist. Andererseits wird der Basisend teil eines Kathodenanschlusses 11, der ebenfalls ein Anschluss an eine externe Schaltung ist, an der Silberpastenschicht 8 mittels eines elektrisch leitfähigen Klebemittels 9 befestigt, so dass das elektrisch leitfähige Polymermaterial 4 elektrisch an den Kathodenanschluss 11 angeschlossen ist. Die so hergestellte Baugruppe wird dann verkapselt und in einem Epoxydharz 12 aufgenommen. Genauer gesagt, werden das Kondensatorelement, der Anodendraht 1, der Basisendteil des Anodenanschlusses 11, das elektrisch leitfähige Klebemittel 9 und der Basisendteil des Kathodenanschlusses 11 vollständig in einem Körper aus Epoxydharz 12 verkapselt.
In der 3 sind Elemente, die denen in der 2 gezeigten entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen, und deren Erläuterung wird der Vereinfachung der Beschreibung halber weggelassen. Wie aus dem Vergleich zwischen den 2 und 3 zu ersehen ist, ist der in der 3 gezeigte Kondensator dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus elektrisch leitfähigem Polymermaterial 4 aus einer inneren, leitfähigen Polymerschicht 41, die die Poren des Sinterkörperpellets 2 vollständig ausfüllt und einer äußeren elektrisch leitfähigen Polymerschicht 42 gebildet, die so ausgebildet ist, dass sie die innere, leitfähige Polymerschicht 41 vollständig abdeckt. Die Kohlenpasteschicht 7 ist so ausgebildet, dass sie die äußere, leitfähige Polymerschicht 42 abdeckt.
Ausführungsform 1
Es wurde ein Pellet 2, bestehend aus einem Tantal-Sinterkörper in Form einer runden Säule mit einer Länge von 1 mm und einem Durchmesser von 1 mm (Porösität oder Porenanteil von ungefähr 70%) hergestellt (Schritt S1 in 4). Das Pellet 2 wurde mit 20 V in einer 0,05%-igen Salpetersäurelösung anodenoxidiert, so dass auf der gesamten Oberfläche des Tantal-Sinterkörpers einschließlich der Innenfläche der Poren ein Film 3 aus Tantal-Oxid (Ta₂O₅) ausgebildet wird, wie dies in der durch einen Kreis umgebenen, vergrößerten Teilansicht gemäß 2 zu sehen ist (Schritt S2 in 4). Der Tantal-Oxidfilm 3 bildet ein dielektrisches Material des Kondensators. Die elektrostatische Kapazität des so ausge bildeten Pellets 2 mit dem Tantal-Oxidfihn wurde in einer Salpetersäurelösung gemessen. Die Kapazität betrug 10,5 μF (120 Hz).
Das Pellet 2 wurde in einer Methanollösung von 4% 3,4-Ethylendioxythiophen/12% Eisen(III)-Benzoldisulfonat, gekühlt auf eine Temperatur von 0°C, eingetaucht. Dann wurde das Pellet 2 aus der Lösung herausgenommen und wurde für 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 15 Minuten mit Methanol gewaschen und dann bei einer Temperatur von 150°C 30 Minuten getrocknet. Somit wurde eine Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) ausgebildet. Dieser Vorgang des Eintauchens bis zum Trocknen wurde 10 mal wiederholt, so dass eine leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) dotiert mit Benzoldisulfonsäure ausgebildet wurde, wie dies in der 2 gezeigt ist (Schritt S3A in 4).
Danach wurden wie in der mit einem Kreis umgebenen, vergrößerten Teilansicht der 2 gezeigt, eine Kohlepasteschicht 7 und eine Silberpasteschicht 8 ausgebildet, so dass das Kondensatorelement fertiggestellt wurde (Schritt S4 in 4). Weiterhin wurde ein Anodendraht 1, der sich von dem Kondensatorelement aus erstreckt, an den Anodenanschluss 10 angeschweißt, der ein Anschluss an eine externe Schaltung ist, und der Kathodenanschluss 11, der ebenfalls ein Anschluss an eine externe Schaltung ist, wurde an der Silberpasteschicht 8 (an der Kathodenseite) mittels eines elektrisch leitfähigen Klebmittels 9 befestigt (Schritt S5 in 4). Dann wurde die so gebildete Baugruppe verkapselt und in einem Epoxydharz 12 aufgenommen (Schritt S5 in 4). Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chipbauart gemäß dieser Ausführungsform 1 fertiggestellt.
Ausführungsform 2
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 wurde ein mit einem Tantaloxidfilm 3 versehenes Pellet 2 in eine Methanollösung von 10% Eisen(III)-Sulfosalicylat bei Zimmertemperatur eingetaucht. Dann wurde das Pellet 2 aus der Lösung herausgenommen und wurde 30 Mi nuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 in 3,4-Ethylendioxythiophen-Lösung eingetaucht. Das Pellet 2 wurde aus der Lösung herausgenommen und es wurde 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Dann wurde das Pellet 2 mit Methanol 15 Minuten gewaschen und dann bei einer Temperatur von 150°C 30 Minuten getrocknet. Auf diese Art und Weise wurde eine Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) gebildet. Dieser Vorgang vom ersten Eintauchen bis zum Trocknen wurde 10 mal wiederholt, so dass eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Sulfosalicylsäure, gebildet wurde (Schritt S3A in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und Aufnehmen in einem Gehäuse (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator vom Chiptyp gemäß der Ausführungsform 2 fertiggestellt.
Ausführungsform 3
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 wurde ein Pellet 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, in eine Methanollösung von 2% 3,4-Ethylendioxythiophen/12% Eisen(III)-Sulfoisophthalat, auf eine Temperatur von 0°C gekühlt, eingetaucht. Danach wurde das Pellet 2 aus der Lösung herausgenommen und wurde 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Dann wurde das Pellet 2 mit Methanol 15 Minuten gewaschen und dann bei einer Temperatur von 150°C 30 Minuten getrocknet. Auf diese Art und Weise wurde eine Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) ausgebildet. Dieser Vorgang des Eintauchens bis zum Trocknen wurde 10 mal wiederholt, so dass eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Sulfosalicylsäure, gebildet wurde (Schritt S3A in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und in einem Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator vom Chiptyp gemäß der Ausführungsform 3 fertiggestellt.
Ausführungsform 4
Es wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 ein Pellet 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, in eine Methanollösung von 5% Eisen(III)-Kampfersulfonat bei Zimmertemperatur eingetaucht. Dann wurde das Pellet 2 aus der Lösung herausgenommen und wurde 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 in eine 3,4-Ethylendioxythiophen-Lösung eingetaucht und wurde weiterhin aus der Lösung herausgenommen und 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Dann wurde das Pellet 2 mit Methanol 15 Minuten gewaschen und ferner 30 Minuten bei einer Temperatur von 150°C getrocknet. Auf diese Art und Weise wurde eine Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) ausgebildet. Dieser Vorgang des ersten Eintauchens bis zum Trocknen wurde 10 mal wiederholt, so dass eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Kampfersulfonsäure, gebildet wurde (Schritt S3A in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und im Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart gemäß dieser Ausführungsform 4 fertiggestellt.
Ausführungsform 5
Es wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 ein Pellet 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, in eine Methanollösung von 2% 3,4-Ethylendioxythiophen/8% Eisen(III)-Benzochinonsulfonat, gekühlt auf eine Temperatur von 0°C, eingetaucht. Dann wurde das Pellet 2 aus der Lösung herausgenommen und es wurde 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 15 Minuten mit Methanol gewaschen und dann bei einer Temperatur von 150°C 30 Minuten getrocknet. Auf diese Art und Weise wurde eine Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) hergestellt. Dieser Vorgang des Eintauchens bis zum Trocknen wurde 10 mal wiederholt, so dass eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Benzochinonsulfonsäure, gebildet wurde (Schritt S3A in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und im Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart gemäß dieser Ausführungsform 5 fertiggestellt.
Ausführungsform 6
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 wurde ein Pellet 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, in eine Methanollösung von 50% Eisen(III)-Benzoldisulfonat eingetaucht. Dann wurde das Pellet 2 aus der Lösung herausgenommen und wurde 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 in eine Pyrrollösung eingetaucht und das Pellet 2 wurde aus der Lösung herausgenommen und wurde 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Das Pellet 2 wurde 5 Minuten mit Methanol gewaschen und dann 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Somit wurde eine Schicht aus Polypyrrol ausgebildet. Dieser Vorgang des ersten Eintauchens bis zum Trocknen wurde 8 mal wiederholt, so dass, wie in der 3 gezeigt, eine erste elektrisch leitfähige Polymer schicht 41, bestehend aus Polypyrrol, dotiert mit Benzoldisulfonsäure, gebildet wurde (Schritt S3B in 4).
Darauf folgend wurde das Pellet 2, das mit der ersten Schicht 41, bestehend aus Polypyrrol, versehen worden war, in eine Methanollösung von 4% 3,4-Ethylendioxythiophen/12% Eisen(III)-Benzoldisulfonat, gekühlt auf eine Temperatur von 0°C, eingetaucht. Dann wurde das Pellet 2 aus der Lösung herausgenommen und 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 mit Methanol 15 Minuten gewaschen und dann 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Auf diese Art und Weise wurde eine Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) gebildet.
Der vorstehend beschriebene Vorgang wurde 4 mal wiederholt, so dass, wie in der 3 gezeigt, die zweite elektrisch leitfähige Polymerschicht 42, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Benzoldisulfonsäure, gebildet wurde (Schritt S3C in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und im Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart gemäß dieser Ausführungsform 6 fertiggestellt.
Ausführungsform 7
Es wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 ein Pellet 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, in eine Methanollösung von 3% Kupfer(II)-Dodecylbenzolsulfonat bei Zimmertemperatur eingetaucht. Dann wurde das Pellet aus der Lösung herausgenommen und 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 in eine 3,4-Ethylendioxythiophen-Lösung eingetaucht. Weiterhin wurde das Pellet aus der Lösung herausgenommen und 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen.
Dann wurde das Pellet 2 5 Minuten mit Methanol gewaschen und dann 30 Minuten bei einer Temperatur von 150°C getrocknet. Auf diese Art und Weise wurde die Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) hergestellt.
Der vorstehend beschriebene Vorgang wurde 6 mal wiederholt, so dass eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Dodecylbenzolsulfonsäure, gebildet wurde (Schritt S3A in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und im Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart gemäß dieser Ausführungsform 7 fertiggestellt.
Ausführungsform 8
Es wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 ein Pellet 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, in eine Benzonitril-Lösung von 10% Silber(II)oxid (Silberoxid) bei Zimmertemperatur eingetaucht. Dann wurde das Pellet aus der Lösung herausgenommen und 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 in eine 3,4-Ethylendioxythiophen-Lösung eingetaucht. Das Pellet 2 wurde aus der Lösung herausgenommen und 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Dann wurde das Pellet 2 5 Minuten mit Methanol gewaschen und dann 30 Minuten bei einer Temperatur von 150°C getrocknet. Auf diese Art und Weise wurde die Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) gebildet. Weiterhin wurde das Pellet 2 zum Zweck der Dotierung 30 Minuten in eine 10%-ige Toluolsulfonsäurelösung eingetaucht.
Der vorstehend beschriebene Vorgang wurde 6 mal wiederholt, so dass eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Toluolsulfonsäure, gebildet wurde (Schritt S3A in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und im Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart gemäß dieser Ausführungsform 8 fertiggestellt.
Ausführungsform 9
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 wurde ein Pellet 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, in eine Lösung 3,4-Ethylendioxythiophen eingetaucht. Danach wurde das Pellet 2 aus der Lösung herausgenommen und 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Das Pellet 2 wurde in ein 3%-Eisennitrat/30%-Hydrogenperoxidwasser eingetaucht. Das Pellet 2 wurde aus der Lösung herausgenommen und 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Dann wurde das Pellet 2 5 Minuten in einem Lösungsmittelgemisch aus 50% Methanol und 50% Wasser gewaschen und dann 30 Minuten bei einer Temperatur von 150°C getrocknet. Auf diese Art und Weise wurde eine Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) ausgebildet. Weiterhin wurde das Pellet 2 zum Zweck des Dotierens 30 Minuten in eine 10%-ige Toluolsulfonsäurelösung eingetaucht.
Der vorstehend beschriebene Vorgang wurde 6 mal wiederholt, so dass eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Toluolsulfonsäure, hergestellt wurde (Schritt S3A in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und im Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart gemäß dieser Ausführungsform 8 fertiggestellt.
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 ein Pellet 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, in eine 50%-Butanol/50%-Methanol-Lösung von 2% 3,4-Ethylendioxythiophen/12% Eisen(III)-Toluolsulfonat, die auf 0°C abgekühlt worden war, eingetaucht. Dann wurde das Pellet 2 aus der Lösung herausgenommen und wurde 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 15 Minuten mit Methanol gewaschen und dann 30 Minuten bei einer Temperatur von 150°C getrocknet. Somit wurde die Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) gebildet.
Der vorstehend beschriebene Vorgang wurde 10 mal wiederholt, so dass eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Toluolsulfonsäure, gebildet wurde (Schritt S3A in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und im Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart gemäß dieses Vergleichsbeispieles 1 fertiggestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Ähnlich wie bei der in der 3 gezeigten Ausführungsform 6 wurde eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 41, bestehend aus Polypyrrol, dotiert mit Benzoldisulfonsäure, auf der Oberfläche des Pellets 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 ausgebildet. Danach wurde im Unterschied zur Ausführungsform 6 keine zweite elektrisch leitfähige Polymerschicht 42, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) ausgebildet und der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und im Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) wurden durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart gemäß dieses Vergleichsbeispieles 2 fertiggestellt.
Vergleichsbeispiel 3
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 wurde ein Pellet 2, das mit dem Tantaloxidfilm 3 versehen worden war, in eine Methanol-Lösung von 30% Eisen(III)-Dodecylbenzolsulfonat bei Zimmertemperatur eingetaucht. Dann wurde das Pellet aus der Lösung herausgenommen und wurde 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Danach wurde das Pellet 2 in eine 3,4-Ethylendioxythiophen-Lösung eingetaucht. Weiterhin wurde das Pellet aus der Lösung herausgenommen und 30 Minuten bei Zimmertemperatur belassen. Dann wurde das Pellet 2 5 Minuten mit Methanol gewaschen und dann 30 Minuten bei einer Temperatur von 150°C getrocknet. Auf diese Art und Weise wurde eine Schicht aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen) hergestellt.
Der vorstehend beschriebene Vorgang wurde 10 mal wiederholt, so dass eine elektrisch leitfähige Polymerschicht 4, bestehend aus Poly(3,4-ethylendioxythiophen), dotiert mit Dodecylbenzolsulfonsäure, gebildet wurde (Schritt S3A in 4).
Danach wurde ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 der Schritt zum Ausbilden der Kathodenleiterschicht (Schritt S4), der Schritt zum Montieren des externen Anschlusses (Schritt S5) und der Schritt zum Verkapseln und im Gehäuse aufnehmen (Schritt S6) durchgeführt. Auf diese Art und Weise wurde der Tantal-Festelektrolytkondensator der Chip-Bauart gemäß dieses Vergleichsbeispieles 3 fertiggestellt.
TABELLE 1
Die vorstehende Tabelle 1 zeigt das Ergebnis des Hochtemperaturtests bei einer Temperatur von 125°C der in den Beispielen 1 bis 5 und dem Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Kondensatoren. Wie aus der Tabelle 1 zu ersehen ist, ist zu ersehen, dass von dem Hochtemperaturtestdas Vergleichsbeispiel 1 eine Kapazität und einen ESR vergleichbar mit denjenigen bei den Ausführungsformen 1 bis 5 hat. Nach dem Hochtemperaturtest jedoch ist der Wert ESR des Vergleichsbeispieles 1 merklich erhöht. Die Ausführungsformen 1 bis 5 haben einen ESR-Erhöhungsfaktor im Bereich von nur 0,94 bis 1,15, das Vergleichsbeispiel 1 hat jedoch einen ESR-Erhöhungsfaktor von 2,65. Als Grund hierfür wird angenommen,dass die Toluolsulfonsäure im Vergleichsbeispiel 1 als Dotiermittel verwendet worden war, in den Ausführungsformen 1 bis 5 jedoch als Dotiermittel die organische Sulfonsäure verwendet worden war, die eine Molekulargröße hat, die größer als diejenige von Toluolsulfonsäure ist.
TABELLE 2
Die vorstehende Tabelle 2 zeigt das Ergebnis des Hitzeschocktests (zwischen –55°C und +125°C, 100 Wiederholungen) der Kondensatoren, die in der Ausführungsform 6 und im Vergleichsbeispiel 2 erhalten worden waren, mittels der Ermittlung des ESR und des Leckagestroms bei 100 KHz vor und nach dem Test. Wie aus der Tabelle 2 zu ersehen ist, zeigte das Vergleichsbeispiel 2 vor dem Hitzeschocktest eine elektrostatische Kapazität und einen Leckagestrom, vergleichbar mit demjenigen der Ausführungsform 6, aber einen Wert von ESR von ungefähr dem 1,9-fachen desjenigen der Ausführungsform 6. Nach dem Hitzeschocktest hat sich bei der Ausführungsform 6 der Wert ESR und der Leckagestrom nicht wesentlich geändert, aber bei dem Vergleichsbeispiel 2 sind sowohl ESR als auch der Leckagestrom stark erhöht. Insbesondere ist der Leckagestrom merklich auf das ungefähr 8,5-fache erhöht. Als Grund dafür wird betrachtet, dass bei dem Vergleichsbeispiel 2 die elektrisch leitfähige Polymerschicht in nur einer einzigen Schicht aus Polypyrrol hergestellt ist. Wie nämlich vorstehend angegeben, hat die Filmqualität eine geringe Dichte, da Polypyrrol die Eigenschaft hat, dass es in Form von Pulver ausgebildet wird. Um daher zu bewirken, dass der Kondensator einen ausreichenden "Widerstand gegenüber thermischer Beanspruchung" hat, ist es notwendig, den Polypyrrolfilm mit einer ausreichenden Dicke auszubilden, mit dem Ergebnis, dass der Wert ESR unvermeidlich steigt. Um andererseits den Wert ESR auf einen kleinen Wert zu drücken, indem eine Hochfrequenzcharakteristik des Kondensators in Erwägung gezogen wird, muss der Polypyrrolfilm 3 μm dünn ausgebildet werden, wie dies in der Tabelle 2 gezeigt ist, mit dem Ergebnis, dass der "Widerstand gegenüber thermischer Beanspruchung" unvermeidlich abfällt. Andererseits hat die elektrisch leitfähige Polymerschicht der Ausführungsform 6 eine Doppelschichtstruktur, wobei die Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Schicht auf dem der Polypyrrolfilmschicht aus gebildet ist. Da das Poly(3,4-ethylendioxythiophen) eine dichte Filmqualität hat, obwohl die Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Schicht mit einer Dicke ausgebildet ist, die ausreicht, um einen zufriedenstellenden "Widerstand gegenüber thermischer Beanspruchung" zu haben, kann der ESR auf einem kleinen Wert gehalten werden. Das Ergebnis der Tabelle 2 zeigt den Vorteil des Anhebens des "Widerstandes gegenüber thermischer Beanspruchung" unter Verwendung von Poly(3,4-ethylendioxythiophen).
TABELLE 3
Tabelle 3 zeigt die sich wiederholende Anzahl von Vorgängen des Eintauchens in die Lösung des Oxidationsmittels bis zu dem Eintauchen in die Monomerlösung (oder das Eintauchen in die Monomerlösung bis zu dem Eintauchen in die Lösung mit dem Oxidationsmittel) zum Zweck des Ausbildens der elektrisch leitfähigen Polymerschicht, die elektrostatische Kapazität des Kondensators und die Erzeugungsmenge des Nebenproduktes (anders als dem angestrebten Polymer) bei den Ausführungsformen 7 bis 9 und dem Vergleichsbeispiel 3.
Wie aus der Tabelle 3 zu ersehen ist, ist es, um die im wesentlichen gleiche Kapazität zu erzielen, bei den Ausführungsformen 7 bis 9 ausreichend, wenn die Vorgänge 6 mal wiederholt werden, aber bei dem Vergleichsbeispiel 3 ist es notwendig, die Vorgänge 10 mal zu wiederholen. Bei den Ausführungsformen 7 bis 9 beträgt die Menge des erzeugten Nebenproduktes 10,1 (im Molarverhältnis) (Ausführungsform 7) als Maximum und beträgt im selben Fall 0 (bei der Ausführungsform 9). Beim Vergleichsbeispiel 3 andererseits erreicht die Menge des erzeugten Nebenproduktes 14,5 und ist zu hoch. Der Grund hierfür wird darin gesehen, dass beim Vergleichsbeispiel 3 die Oxidationsreaktion von Eisen(III) (Ferri-Ion) in Eisen(II) (Ferro-Ion) verwendet wird.
Die Reaktion in dem Vergleichsbeispiel 3 kann nämlich wie folgt ausgedrückt werden: In dem Folgenden bezeichnet EDT 3,4-Ethylendioxythiophen und PEDT bezeichnet Poly(3,4-ethylendioxythiophen). Und TsO zeigt Dodecylbenzolsulfonsäure.
Andererseits ist das Folgende die Reaktion in der Ausführungsform 7, bei der Kupfer(II) als Oxidationsmittel verwendet wird:
Hierbei wird die Aufmerksamkeit auf das Oxidationsmittel nach der Reaktion gerichtet, die Anzahl von "TsO" bei der Ausführungsform 7 wird um eins weniger als die beim Vergleichsbeispiel 3. Die Menge des erzeugten Nebenproduktes ist nämlich reduziert. Dies gilt auch für die Ausführungsform 8, die Silber(II) (Silber-Ion) verwendet.
Weiterhin wird bei der Ausführungsform 9, bei der das Gemisch aus Hydrogenperoxidwasser und Eisenverbindung als Oxidationsmittel verwendet wird, das Nebenprodukt flüssig und die Menge des festen Nebenproduktes wird 0 wie folgt:
Somit kann die erzeugte Menge des Nebenproduktes merklich reduziert werden und daher kann die Polymerisationseffizienz verbessert werden.
Wie vorstehend erwähnt, ist der Festelektrolytkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Polymerschicht, die den Festelektrolyt bildet, mit einem Dotiermittel mit großer Molekulargröße dotiert ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus aromatischer Polysulfonsäure, organischer Sulfonsäure mit einer Hydroxygruppe, organischer Sulfonsäure mit einer Carboxylgruppe, alicyclischer Sulfonsäure und Benzochinonsulfonsäure. Dieses Merkmal verhindert die Verschlechterung von ESR, wenn der Kondensator einer Atmosphäre mit hoher Temperatur bei dem tatsächlichen Gebrauch in der Umgebung verwendet wird und daher kann die Zuverlässigkeit des Kondensators erhöht werden ("Widerstand gegenüber hoher Temperatur").
Zusätzlich ist der Festelektrolytkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schicht der Festelektrolytschicht aus dem Polymer von Thiophenderivat mit einer dichten Filmqualität gebildet ist. Dies kann die Erhöhung des Leckagestroms und die Verschlechterung von ESR verhindern, die durch die Beanspruchung erfolgen, welche durch die thermische Expansion und das Schrumpfen des Verkapselungs-Kunstharzes verursacht wird.
Weiterhin ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung des Festelektrolytkondensators durch die Verwendung eines anderen Oxidationsmittels als Eisen(III) gekennzeichnet, das nur eine verringerte Menge von Nebenprodukt erzeugt. Dadurch wird die Polymerisationseffizienz zum Zeitpunkt des Ausbildens der elektrisch leitfähigen Polymerschicht, die den Festelektrolyt bildet, erhöht, und daher können die Herstellungszeit verkürzt und die Herstellungskosten vermindert werden.
Die Erfindung ist somit unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden. Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung keineswegs durch die Details der veranschaulichten Strukturen begrenzt ist, sondern dass Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfanges der anhängenden Patentansprüche durchgeführt werden können.

Claims

Ein Festelektrolytkondensator, der eine feste Elektrolytschicht umfasst, die aus einer polymeren Produktschicht eines polymerisierbaren Monomers gebildet ist, wobei das polymere Produkt dotiert ist mit einer organischen Sulfonsäure, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aromatischer Polysulfonsäure; organischer Sulfonsäure, die eine Hydroxygruppe aufweist; organischer Sulfonsäure, die eine Carboxylgruppe aufweist; alicyclischer Sulfonsäure und Benzochinonsulfonsäure.
Ein Festelektrolytkondensator, wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die polymere Produktschicht mindestens eine Schicht umfasst, die aus einem Polymer oder Copolymer mindestens eines Monomers, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pyrrol, Thiophen, Furan, Anilin und ihren Derivaten, gebildet ist und einer äußersten Schicht, die aus Polythiophen oder Polythiophenderivaten, gebildet ist.
Ein Festelektrolytkondensator, wie in Anspruch 1 beansprucht, worin das Polythiophenderivat Poly(3,4-ethylendioxythiophen) ist.