JP2000191906A - ポリアニリン系ペ―スト、これを用いた固体電解コンデンサの製造法及び固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 容量、内部抵抗、誘電損失、インピーダンス
が優れ、工程上のストレスに強く、耐熱性に優れた固体
電解コンデンサを短い工程で作製できる製造方法。 【解決手段】 導電性ポリアニリン系粒子を溶媒中に分
散してなるポリアニリン系ペースト、このポリアニリン
系ペーストを用いて電解質の少なくとも一部を形成する
ことを特徴とする固体電解コンデンサの製造法、弁金属
上に酸化膜を形成した素子にペルオキソ二硫酸アンモニ
ウム水溶液とアニリン化合物及び有機スルホン酸を含有
する溶液を交互に含浸させる工程及び前記工程の後、前
記ポリアニリン系ペーストを含浸させ、乾燥する工程を
含む固体電解コンデンサの製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリアニリン系ペー
スト、これを用いた固体電解コンデンサの製造法及び固
体電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体電解コンデンサは、弁金属と
呼ばれるタンタルペレットや、アルミニウムの拡面され
た成形体を陽極体とし、その表面に酸化皮膜を形成して
誘電体とし、二酸化マンガンや７，７′，８，８′−テ
トラシアノキノジメタン錯塩（ＴＣＮＱ）等を電解質層
とする構造を有している。しかしながら、二酸化マンガ
ン（ＭｎＯ₂）は導電率が０．１S/cmと不充分であるた
め、高周波数域でのインピーダンスが大きく、また、高
い工程温度を必要とするＭｎＯ₂電解質を多数回重ね塗
りする必要があるために、本質的に漏れ電流不良が発生
しやすいという欠点があり、これを避けるために、Ｍｎ
Ｏ₂を一層形成するごとに誘電体である酸化膜の補修を
行うための再化成処理を行う必要があるので、電解質形
成工程が複雑であった。さらにＭｎＯ₂は酸化作用をも
つため故障時に発火しやすい欠点があった。

【０００３】また、ＴＣＮＱを電解質層とするものは、
ＴＣＮＱがはんだ温度以下の温度で融解するために耐熱
性に劣っていた。また、ＴＣＮＱの導電率は１S/cm程度
が限界であるので、より高周波特性の優れたコンデンサ
への要求には答えられるものではなかった。そのため、
ＭｎＯ₂やＴＣＮＱよりも導電率が高く、ＴＣＮＱより
も耐熱性に優れた導電性高分子を電解質層とする固体電
解コンデンサが提案されている。例えば、特開昭６０−
３７１１４号公報にはドープした複素五員環式化合物重
合体からなる導電性高分子を電解質層とするコンデンサ
が開示されている。また、特開昭６３−８０５１７号公
報には複素五員環式化合物重合体の揮発性溶剤溶液の塗
布による薄膜層が形成され、かつドーピングされたもの
を電解質層とするコンデンサが開示されてる。特開昭６
４−２４４１０号公報には酸化皮膜上にアニリンを液相
で導入した後、プロトン酸及び酸化剤の溶液を導入して
ポリアニリンからなる固体電解質層を形成する電解コン
デンサの製造方法が開示されている。

【０００４】しかし、特開昭６０−３７１１４号公報に
記載される導電性高分子からなる電解質形成方法は、電
解重合法であるため、工程が複雑であり、特にタンタル
固体電解コンデンサのように、コンデンサ素子が小さい
ものへ形成するのは量産性が劣っている。また、絶縁性
であるコンデンサの誘電体表面でこのような電極反応を
実施するのは、通常かなりの困難を伴う。また、特開昭
６３−８０５１７号公報に示されているように、絶縁状
態の導電性高分子の揮発性溶剤溶液の塗布による方法で
は、コンデンサ素子の表面の微細な凹凸の内部まで前記
溶液がしみ込まず、充分な厚みで導電性高分子層を形成
する事ができないのでコンデンサの耐熱性が劣り、ま
た、導電性高分子皮膜が緻密すぎるために工程上のスト
レスによる変化が大きく、外装をモールドするなどした
後の特性が低下する傾向があった。特開昭６４−２４４
１０号公報の方法では、工程上のストレスにも強い電解
質層を得ることが可能であるが、充分な厚みで導電性高
分子層を形成するためには、多数回重ね塗りする必要が
あり、工程が長くなる欠点を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】請求項１及び２記載の
発明は、塗布乾燥しただけで導電性を有する膜が形成で
き、この膜は、例えば、電解質等の用途に好適であり、
低周波数から高周波数まで容量、内部抵抗、誘電損失、
インピーダンスが優れ、工程上のストレスに強く、耐熱
性に優れた固体電解コンデンサを短い工程で作製できる
ポリアニリン系ペーストを提供するものである。請求項
３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の効果に加
え、さらに耐熱性に優れた固体電解コンデンサを作製で
きるポリアニリン系ペーストを提供するものである。請
求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の発明の
効果に加え、密着性、成膜性等の優れたポリアニリン系
ペーストを提供するものである。

【０００６】請求項５記載の発明は、耐熱性が高く、し
かも低周波数から高周波数まで容量、内部抵抗、誘電損
失、インピーダンスが優れた固体電解コンデンサを製造
できる固体電解コンデンサの製造法を提供するものであ
る。請求項６記載の発明は、耐熱性が高く、しかも低周
波数から高周波数まで容量、内部抵抗、誘電損失、イン
ピーダンスが優れた固体電解コンデンサを簡便に短い工
程で製造できる固体電解コンデンサの製造法を提供する
ものである。請求項７記載の発明は、耐熱性が高く、し
かも低周波数から高周波数まで容量、内部抵抗、誘電損
失、インピーダンスが優れた固体電解コンデンサを簡便
に作業性よく製造できる固体電解コンデンサの製造法を
提供するものである。請求項８記載の発明は、耐熱性が
高く、しかも低周波数から高周波数まで容量、内部抵
抗、誘電損失、インピーダンスが優れた固体電解コンデ
ンサを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性ポリア
ニリン系粒子を溶媒中に分散してなるポリアニリン系ペ
ーストに関する。また、本発明は、塗布及び乾燥して得
た塗膜の導電率が０．１S/cmを超える前記ポリアニリン
系ペーストに関する。また、本発明は、導電性ポリアニ
リン系粒子のドーパントが、フェノールスルホン酸、フ
ェノールジスルホン酸、ニトロベンゼンスルホン酸、ス
ルホ安息香酸及びスルホコハク酸からなる群より選ばれ
る少なくとも１種である前記ポリアニリン系ペーストに
関する。また、本発明は、さらに結着剤を含有する前記
ポリアニリン系ペーストに関する。

【０００８】また、本発明は、前記ポリアニリン系ペー
ストを用いて電解質の少なくとも一部を形成することを
特徴とする固体電解コンデンサの製造法に関する。ま
た、本発明は、弁金属上に酸化膜を形成した素子にペル
オキソ二硫酸アンモニウム水溶液とアニリン化合物及び
有機スルホン酸を含有する溶液を交互に含浸させる工程
及び前記工程の後、前記ポリアニリン系ペーストを含浸
させ、乾燥する工程を含むことを特徴とする固体電解コ
ンデンサの製造法に関する。また、本発明は、弁金属上
に酸化膜を形成した素子にペルオキソ二硫酸アンモニウ
ム、アニリン化合物及び有機スルホン酸を含有する溶液
を含浸する工程及び前記工程の後、前記ポリアニリン系
ペーストを含浸させ、乾燥する工程を含むことを特徴と
する固体電解コンデンサの製造法に関する。また、本発
明は、前記固体電解コンデンサの製造法により製造され
た固体電解コンデンサに関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明における導電性ポリアニリ
ン系粒子は、導電性のポリアニリン化合物の粒子であ
る。導電性のポリアニリン化合物は、ポリアニリン化合
物（導電性を有しない）に酸等をドーピングし導電性を
発現させたものである。

【００１０】本発明におけるポリアニリン化合物は、特
に制限なく公知のものを使用しうるが、ポリアニリン化
合物が粒子状で得られる点から、アニリン化合物を酸性
溶液中で化学酸化重合することによって得られるものが
好ましい。

【００１１】本発明におけるアニリン化合物としては、
一般式（１）

【化１】 （式中、複数個のＲは各々独立に、アルキル基、アルケ
ニル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、シクロアル
ケニル基、アルカノイル基を示し、ｎは０〜５の整数で
ある）で表される化合物が挙げられ、なかでもアニリン
が、得られる電解質の導電率が高くなる点や、安価等の
点で好ましい。

【００１２】化学酸化重合で用いる酸化剤としては、ペ
ルオキソ二硫酸アンモニウム、塩化鉄（III）、二クロ
ム酸アンモニウム、二クロム酸ナトリウム、過酸化水素
等のアニリン化合物を重合可能なものを用いることがで
きるが、導電率の点から、ペルオキソ二硫酸アンモニウ
ムが好ましい。

【００１３】本発明における導電性ポリアニリン系粒子
は、例えば、上記化学酸化重合法で得た粒子状のポリア
ニリン化合物を、必要に応じて水及び／又は有機溶剤で
洗浄して精製し、必要に応じてアルカリで洗浄して一旦
脱ドープし、次にこれに酸等をドーピングすることによ
って得られる。ポリアニリン系粒子の形状は、特に制限
はなく、例えば、球状、フットボール状、角柱状、円板
状、小判状、角板状等の形状が挙げられる。

【００１４】形成される電解質の導電率の点から、粒子
形状がフットボール状や角柱状であること、あるいは円
板状、小判状、角板状等の偏平状であることが好ましい
場合がある。このような場合の導電性ポリアニリン系粒
子のアスペクト比（粒子の表面をａ点及びｂ点の２点で
貫く任意の直線により規定されるａ点とｂ点との距離
（粒子内）Ｌａｂのうち最も長い距離Ｌａｂ_(max)最も
短い距離Ｌａｂ_(min)について、Ｌａｂ_(max)／Ｌａｂ
_(min)とする）は３〜３０であることが好ましく、５〜
２０あることがより好ましい。

【００１５】フットボール状や角柱状あるいは円板状、
小板状、角板状等の偏平状の形状の導電性ポリアニリン
系粒子は、例えば、溶媒中に本発明における導電性ポリ
アニリン系粒子を分散したものに、粉砕用のビーズを混
ぜ、撹拌するビーズミリング法等によって溶剤との混合
物として得ることができ、これから導電性ポリアニリン
系粒子のみを取り出すには、溶媒との混合物を乾燥すれ
ばよいが、ビーズミリングにより得られた溶媒との混合
物をそのまま本発明のポリアニリン系ペーストとして用
いることもできる。この混合物中の導電性ポリアニリン
化合物粉末の濃度は濃縮又は希釈によって更に調製する
ことができる。

【００１６】本発明における溶媒としては、例えば、
水、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン等
の脂肪族炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族炭
化水素類、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノー
ル、イソプロピルアルコール、ｔ−ブチルアルコール等
のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリ
コール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリ
コール等のグリコール系溶剤、メチルセロソルブ、エチ
ルセロソルブ、ブチルセルソルブ、メチルカルビトー
ル、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、トリエ
チレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレング
リコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピル
エーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
等のモノエーテル系溶剤、エチレングリコールジメチル
エーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエ
チレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコ
ールエチルメチルエーテル、ジグライム、トリグライ
ム、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等のジ
エーテル系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の
環状エーテル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、
シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、乳酸
メチル等のカルボン酸エステル系溶剤が挙げられる。こ
れらは複数種を組み合わせて用いることも可能である。

【００１７】また、溶媒に酸を含ませると導電性ポリア
ニリン系粒子からドーパントが脱離しにくくなり、また
導電性ポリアニリン系粒子の結着性が良好となるため好
ましい。この場合の酸としては、本発明における導電性
ポリアニリン系粒子のドーパントとして好適に用いられ
るもの（後述）が好ましい。溶媒に含ませる酸の配合量
は１〜２５重量％であることが好ましく、２〜２０重量
％であることがより好ましく、３〜１０重量％であるこ
とが特に好ましい。

【００１８】本発明のポリアニリン系ペーストは、導電
性ポリアニリン系粒子と溶媒とを混合し攪拌することで
調製でき、また前記のように特定形状の導電性ポリアニ
リン系粒子を得る際に用いた溶媒をそのまま利用して調
製してもよい。

【００１９】本発明のポリアニリン系ペーストは、これ
をガラス板等の基板に塗布し、乾燥した皮膜の導電率
が、０．１S/cmを超えるものであることが好ましく、
０．３S/cmを超えるものであることがより好ましい。導
電率が０．１S/cm未満の場合、固体電解コンデンサの内
部抵抗が高くなる傾向がある。本発明で達成可能な導電
率は１０００S/cm程度である。

【００２０】本発明における導電性ポリアニリン系粒子
のドーパントとして用いる酸としては、特に制限なく公
知のものを使用できるが、得られる導電性ポリアニリン
系粒子の耐熱性や、導電性の点から、有機スルホン酸が
好ましい。有機スルホン酸としては、耐熱性や、導電性
の点から、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、
ｎ−ヘキサンスルホン酸、ｎ−オクチルスルホン酸、ド
デシルスルホン酸、セチルスルホン酸、４−ドデシルベ
ンゼンスルホン酸、カンファースルホン酸、ポリ（ビニ
ル）スルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ナフ
タレンスルホン酸、ｐ−クロロベンゼンスルホン酸、フ
ェノールスルホン酸、フェノールジスルホン酸、トリク
ロロベンゼンスルホン酸、４−ニトロトルエン−２−ス
ルホン酸、１−オクタンスルホン酸、スルホン化ポリス
チレン、スルホン化ポリエチレン、２−スルホ安息香
酸、３−ニトロベンゼンスルホン酸、４−オクチルベン
ゼンスルホン酸、２−メチル−５−イソプロピルベンゼ
ンスルホン酸、スルホコハク酸から好ましく、これらの
内、フェノールスルホン酸、フェノールジスルホン酸、
スルホ安息香酸、スルホコハク酸、ニトロベンゼンスル
ホン酸がより好ましい。また、これら有機スルホン酸に
硫酸を併用するのも好ましい方法である。

【００２１】本発明のポリアニリン系ペーストには、密
着性、成膜性の点からは、結着剤を含ませることが好ま
しい。ただし、ノボラック型フェノール樹脂等の塩基性
成分を含む結着剤を用いると、導電性ポリアニリン系粒
子からドーパントが脱離して、導電性が低下する傾向が
あるので、塩基性成分を含まない結着剤を使用すること
が好ましい。

【００２２】結着剤として好適なものを例示すると、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート
樹脂、アルキド樹脂、ポリアミドイミド、ケイ素樹脂、
イオノマー等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリスチレン、ポリエチルビニルアセテート、
ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレンビニレン共
重合体、エチレンプロピレン共重合体、ポリシロキサ
ン、ポリスルホン、ポリカルボネート、ポリエチレンテ
レフタレート、アクリロニトリルの共重合体やホモポリ
マ、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン１２、ナイ
ロン８、ナイロン６、ナイロン６．６、ナイロン４．
６、アモルファスナイロン、ポリビニルアセテート、ポ
リビニルアルコール、ポリエーテル、ポリエーテルイミ
ド、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸
ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリレート、エチ
ルセルロース、メチルセルロース等の熱可塑性樹脂等が
挙げられ、これらは複数種を組み合わせて使用してもよ
く、また、結着剤には官能基含有オリゴマ、不飽和オリ
ゴマ、橋架け剤、硬化剤、熱硬化開始剤等の硬化成分を
含ませてもよい。

【００２３】結着剤を使用する場合は、溶媒は結着剤を
溶解可能なものを使用する子田が好ましく、そのとき
は、本発明のポリアニリン系ペーストは、導電性ポリア
ニリン系粒子が結着剤の溶媒溶液中に分散したものとな
る。

【００２４】本発明のポリアニリン系ペースト中の各成
分の割合は、導電性ポリアニリン系粒子１００重量部に
対して、溶媒を１００〜４０００重量部とすることが好
ましい。１００重量部未満では、粘度が高く、導電性が
劣る傾向があり、４０００重量部を超えると所定の膜厚
とするのに浸漬、乾燥の回数が増えて作業性が劣る傾向
がある。結着剤を使用する場合は、その使用量は導電性
ポリアニリン系粒子１００重量部に対して１０〜１００
重量部とすることが好ましい。１０重量部未満では、密
着性、成膜性を向上させる効果が低い傾向があり、１０
０重量部を超えると導電率が低下する傾向がある。

【００２５】本発明のポリアニリン系ペーストにより形
成される膜の膜厚は２〜５０μｍとすることが好まし
く、４〜３０μｍとすることがより好ましく、６〜２０
μｍとすることが特に好ましい。膜厚が２μｍ未満で
は、コンデンサの漏れ電流が大きくなる傾向があり、５
０μｍを超えるとコンデンサの内部抵抗が高くなる傾向
がある。

【００２６】本発明の固体電解コンデンサに用いる弁金
属は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、
チタン、ジルコニウム等が挙げられるが、誘電率や酸化
皮膜の形成し易さ等の点から、拡面化したアルミニウム
箔またはタンタル焼結体が好ましい。

【００２７】本発明における弁金属表面に酸化皮膜を形
成する方法は、通常、電解コンデンサ製造時に使用され
る方法であれば特に制限無く用いることができ、例え
ば、エッチングによって拡面したアルミニウム箔をアジ
ピン酸アンモニウム水溶液中で電圧をかけることによっ
て酸化皮膜を形成する。タンタル微粉末焼結体ペレット
を硝酸水溶液中で電圧をかけることによって酸化皮膜を
形成する等の公知方法が用いられる。

【００２８】本発明の固体電解コンデンサは、ポリアニ
リン系ペーストを用いて電解質の少なくとも一部を形成
して製造される。本発明の固体電解コンデンサの製造に
ついて図１を用いて説明を加える。図１はタンタルを弁
金属にした本発明の固体電解コンデンサの一例を示した
断面図であり、タンタル微粉末を焼結してなりリード端
子１を備えたタンタルペレット２の表面に酸化皮膜３を
形成し、この上にポリアニリン化合物からなる電解質４
を形成し、次いでカーボンペースト層５、銀ペースト層
６を順次形成して、この銀ペースト層６に、導電ペース
トを用いて陰極リード７を接続し、また、リード端子１
を陽極リード９に接続し、次いでエポキシ樹脂等の封止
材８でモールド外装し、タンタルを弁金属にした本発明
の固体電解コンデンサを得ることができる。

【００２９】本発明における電解質とは、電解コンデン
サの陽極に用いる金属（弁金属）表面に誘電体皮膜とす
る薄い酸化皮膜を形成した後に、誘電体皮膜と陰極との
電気的なコンタクトを得るための導電性の物質のことを
いう。電解質の形成は、（１）アニリン化合物の化学酸
化重合で電解質を形成する方法、（２）ポリアニリン化
合物をこれを溶解可能な溶媒に溶解した溶液を塗布又は
含浸させ、必要により乾燥することで電解質を形成する
方法、（３）本発明の電解質形成用ポリアニリン系ペー
ストを塗布又は含浸させ、必要により乾燥することで電
解質を形成する方法等を、上記（３）の方法を必ず含ん
で適宜組み合わせて行うことができる。もちろん上記
（３）の方法のみでも行えるが若干皮膜形成性が悪い。

【００３０】上記（１）の方法及び（３）の方法を組み
合わせる場合、例えば、弁金属上に酸化膜を形成した素
子にペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液とアニリン化
合物及び有機スルホン酸を含有する溶液を、交互に含浸
させる（２液法）工程及び前記工程の後、本発明のポリ
アニリン系ペーストを含浸させ、乾燥する工程を少なく
とも行うことにより電解質を形成し固体電解コンデンサ
を製造することができる。また、例えば、弁金属上に酸
化膜を形成した素子にペルオキソ二硫酸アンモニウム、
アニリン化合物及び有機スルホン酸を含有する溶液を含
浸させる（１液法）工程及び前記工程の後、本発明のポ
リアニリン系ペーストを含浸させ、乾燥する工程を少な
くとも行うことにより電解質を形成し固体電解コンデン
サを製造することができる。

【００３１】上記２液法で用いるペルオキソ二硫酸アン
モニウム水溶液は、ペルオキソ二硫酸アンモニウムをイ
オン交換水に溶解して得ることができる。この水溶液は
常温以上で保管すると、ペルオキソ二硫酸アンモニウム
が分解して酸化力が衰える傾向があるので、使用直前に
調製するかもしくは冷蔵保管したものを用いるのが好ま
しい。このペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液中のペ
ルオキソ二硫酸アンモニウムの配合量は、用いるアニリ
ン化合物及び有機スルホン酸を含有する溶液中のアニリ
ン化合物の配合量に依存し、アニリン化合物及び有機ス
ルホン酸を含有する溶液中のアニリン化合物の配合量に
対してモル濃度比で０．４〜１．４倍とすることが好ま
しく、０．６〜１．２倍とすることがより好ましく、
０．７〜１．０倍とすることが特に好ましい。０．４倍
未満又は１．４倍を超えると得られる電解質の導電率が
低くなり、コンデンサの内部抵抗が高くなる傾向があ
る。

【００３２】上記２液法で用いるアニリン化合物及び有
機スルホン酸を含有する溶液中の有機スルホン酸は、特
に制限なく公知のものを使用できるが、ポリアニリン系
ペーストにより得られる塗膜の耐熱性や、導電性の点
で、前記ポリアニリン系ペーストの説明でポリアニリン
系粒子のドーパントの有機スルホン酸として例示したも
のと同様のものが好ましい。

【００３３】このアニリン化合物及び有機スルホン酸を
含有する溶液は、アニリン化合物及び有機スルホン酸を
溶媒に溶解して得られる。溶媒は水又は水と有機溶剤の
混合溶媒が得られる電解質の導電性の点で好ましい。水
より沸点の低い溶剤、例えば、メタノール、エタノー
ル、プロパノール、アセトン、アセトニトリル等を１０
〜７５容積％、好ましくは２５〜６０容積％含んだ水と
有機溶剤の混合溶媒を用いると、水だけの場合よりアニ
リン化合物の溶解性が向上する上、電解質の形成性も向
上するので望ましい。

【００３４】このアニリン化合物及び有機スルホン酸を
含有する溶液中のアニリン化合物の配合量は、１〜１２
重量％とすることが好ましく、１．５〜１０重量％とす
ることがより好ましく、２〜９重量％とすることが特に
好ましい。１重量％未満では、溶液の含浸を多数回繰り
返す必要が生じ、工程が長くなったり、電解質の外層部
の結着性が悪くなる傾向がある。また、１２重量％を超
えると得られる電解質の導電率が低くなり、コンデンサ
の内部抵抗が高くなる傾向がある。

【００３５】このアニリン化合物及び有機スルホン酸を
含有する溶液中の有機スルホン酸の配合量はアニリン化
合物に依存し、アニリン化合物の配合量に対してモル濃
度比で０．２〜１．５倍とすることが好ましく、０．２
５〜１．２倍とすることがより好ましく、０．３〜１．
０倍とすることが特に好ましい。０．２倍未満又は１．
５倍を超えると得られる電解質の導電率が低くなり、コ
ンデンサの内部抵抗が高くなる傾向がある。

【００３６】上記２液法におけるペルオキソ二硫酸アン
モニウム水溶液とアニリン化合物及び有機スルホン酸を
含有する溶液を交互に含浸する工程では、ペルオキソ二
硫酸アンモニウム水溶液を含浸した後必要に応じて乾燥
し、その後アニリン化合物及び有機スルホン酸を含有す
る溶液を含浸し、酸化膜上でアニリン化合物を化学重合
した後必要に応じて乾燥する。順番に逆にしてアニリン
化合物及び有機スルホン酸を含有する溶液を先に含浸さ
せてもよい。

【００３７】上記１液法におけるペルオキソ二硫酸アン
モニウム、アニリン化合物及び有機スルホン酸を含有す
る溶液を含浸させる工程では、例えば、ペルオキソ二硫
酸アンモニウム水溶液（２液法で説明したのと同様のも
が使用できる）と、アニリン化合物及び有機スルホン酸
を含有する溶液（２液法で説明したのと同様のもが使用
できる）とを混合後、未反応の段階で素子に含浸させ、
酸化膜上でアニリン化合物を化学重合させた後、適宜乾
燥することができる。ここで、ペルオキソ二硫酸アンモ
ニウム水溶液とアニリン化合物及び有機スルホン酸を含
有する溶液を混合後、含浸させる工程においては溶液を
混合する前に液温を−５〜−２０℃に冷却しておくと、
溶液を混合後、含浸前にポリアニリン化合物が溶液中に
析出してしまうのを抑制できるので好ましい。溶液混合
後直ちに素子に含浸させ、酸化膜上でアニリン化合物を
化学重合させた後、適宜乾燥することができる。

【００３８】本発明の固体電解コンデンサの電解質を形
成するにあたって、好ましい態様は、弁金属上に酸化膜
を形成した素子に、ペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶
液とアニリン化合物及び有機スルホン酸を含有する溶液
を交互に含浸させ必要に応じ乾燥するか、あるいはペル
オキソ二硫酸アンモニウム水溶液と、アニリン化合物及
び有機スルホン酸を含有する溶液とを混合後、この混合
液に含浸させ必要に応じ乾燥する操作を１０〜３０回程
度繰り返して酸化膜に直接接する電解質の内層部を形成
しておき、次いで固体電解質コンデンサの電解質形成用
ポリアニリン系ペーストを含浸させ、乾燥して電解質の
外層部を形成し、その上から再びペルオキソ二硫酸アン
モニウム水溶液とアニリン化合物及び有機スルホン酸を
含有する溶液を交互に含浸させ必要に応じ乾燥するか、
あるいはペルオキソ二硫酸アンモニウム液と、アニリン
化合物及び有機スルホン酸を含有する溶液とを混合後、
この混合液に含浸させ必要に応じ乾燥する操作を１〜５
回程度行って電解質の最外層部を形成する態様である。

【００３９】タンタル電解コンデンサのように多孔質焼
結体からなる素子では、多孔質焼結体の細孔内部の電解
質（すなわち内層部の電解質）を前記１液法又は２液法
で形成するようにすることが好ましい（本発明の固体電
解質コンデンサの電解質形成用ポリアニリン系ペースト
は、導電性ポリアニリン系粒子が細孔内部に入っていき
にくく、複雑な表面への追従性が不足する傾向があり、
電解質の内層部を形成するのには必ずしも適さない）。
内層部の電解質を前記１液法又は２液法で形成し、その
上（外層部）に電解質を形成する際に本発明の固体電解
質コンデンサの電解質形成用ポリアニリン系ペーストを
使用するのが好ましい。

【００４０】本発明における固体電解質コンデンサの電
解質形成用ポリアニリン系ペーストは比較的少ない含浸
操作回数で、充分な厚みの電解質を形成できるので、工
程短縮に寄与する。また固体電解質コンデンサの電解質
形成用ポリアニリン系ペーストから得られる電解質は高
純度のポリアニリン化合物とすることができるため、コ
ンデンサの内部抵抗を低減できる。なお、固体電解質コ
ンデンサの電解質形成用ポリアニリン系ペーストから形
成した電解質は導電性ポリアニリン系粒子間の結着性が
若干弱いため、導電性ポリアニリン系粒子間の抵抗が高
くなったり、後の工程で電解質が崩れたりしてコンデン
サの内部抵抗の低減効果が充分に発揮できない場合があ
る。そこで、固体電解質コンデンサの電解質形成用ポリ
アニリン系ペーストで電解質の外層部を形成した後、前
記１液法又は２液法により電解質の最外層部を形成する
と、結着性が向上し、導電性ポリアニリン系粒子間の抵
抗が低くできる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００４２】合成例１ １２０mlのアニリン（和光純薬工業(株)製、特級）と１
５０mlの３５重量％塩酸（和光純薬工業(株)製、特級）
と１２０mlの蒸留水を３リットルの三角フラスコにい
れ、０℃に冷やした。０℃に保ったまま、三角フラスコ
内の溶液を撹拌しながら、３００mlの蒸留水に溶かした
１３８ｇのペルオキソ二硫酸アンモニウム（和光純薬工
業(株)製、特級）を２時間かけて加えてアニリンの重合
を行った。ペルオキソ二硫酸アンモニウムを加え終った
後、撹拌したまま３時間０℃に保ち続けた。ポリアニリ
ンは粉末状となるので、これをろ過、蒸留水で充分に洗
浄した後メタノール洗浄、エーテル洗浄を行った。充分
に洗浄した粉末状のポリアニリンを次に真空乾燥機中で
減圧下５０℃で乾燥した。

【００４３】次に、前記乾燥した粉末状のポリアニリン
１００ｇを１０リットルの３重量％アンモニア水に入れ
て、２時間撹拌し、得られた塩基性としたポリアニリン
粉末をろ過後、充分に蒸留水洗浄、メタノール洗浄、エ
ーテル洗浄を行い、次いで、真空乾燥機中で減圧下５０
℃で乾燥した（収率は３６重量％）。

【００４４】合成例２ 合成例１で得られた塩基性としたポリアニリン１０ｇを
ｐ−フェノールスルホン酸（日本化学産業(株)製）の５
０重量％水溶液１００ｇに分散し、撹拌しながら温度を
６５℃に８時間保った。こうして得られた導電性ポリア
ニリン系粒子をろ過後、充分にアセトンで洗浄を行って
過剰なｐ−フェノールスルホン酸を除き、次いで、真空
乾燥機中で減圧下５０℃で乾燥し導電性ポリアニリン系
粒子１を得た。

【００４５】合成例３ 合成例１で得られた塩基性ポリアニリン１０ｇをスルホ
コハク酸（Aldrich社製）の５０重量％水溶液１００ｇ
に分散し、撹拌しながら温度を６５℃に８時間保った。
こうして得られた導電性ポリアニリン粉末をろ過後、充
分にアセトンで洗浄を行って過剰なスルホコハク酸を除
き、次いで、真空乾燥機中で減圧下５０℃で乾燥し導電
性ポリアニリン系粒子２を得た。

【００４６】実施例１ 合成例２で得た導電性ポリアニリン系粒子１を１０ｇ、
エタノール（和光純薬工業(株)製）４０ｇ、イオン交換
水５４ｇ、６５重量％ｐ−フェノールスルホン酸水溶液
（日本化学産業(株)製）６ｇをホモミキサで１時間分散
混合してポリアニリン系ペースト１を得た。このポリア
ニリン系ペースト１をガラス板に塗布し、１２０℃で１
時間乾燥して得られた皮膜の導電率は、１７S/cmであっ
た。また、ペルオキソ二硫酸アンモニウム（和光純薬工
業(株)製、試薬）１０ｇをイオン交換水９０ｇに溶解し
てペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液１を得た。次
に、３０分間窒素でパブリングして得た脱気したアニリ
ン（和光純薬工業(株)製、試薬）４ｇ、脱気したイオン
交換水４６ｇ、脱気したエタノール（和光純薬工業(株)
製、試薬を脱気）４６ｇ、及びフェノールスルホン酸
（和光純薬工業(株)製、試薬）４ｇを混合し、アニリン
及び有機スルホン酸を含有する溶液１を得た。

【００４７】硝酸水溶液中２６Ｖで酸化膜を形成した長
さ３．２mm、奥行き１．６mm、高さ３．８mmの角柱状の
タンタル微粉末焼結体ペレット（設計容量１５０μＦ）
に、ペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液１を含浸し、
熱風乾燥機で５０℃で２０分乾燥し、次いで、アニリン
及び有機スルホン酸を含有する溶液１を含浸し、室温で
１０分放置した後、熱風乾燥機で８０℃で２０分乾燥し
た。この２つの液への含浸、乾燥工程を交互に１５回ず
つ繰り返して、ポリアニリンからなる電解質の内層部を
形成した。これにポリアニリン系ペースト１を含浸後１
２０℃で１時間乾燥してポリアニリンからなる電解質の
外層部を形成した。次に、ペルオキソ二硫酸アンモニウ
ム水溶液１を含浸し、熱風乾燥機で５０℃で２０分乾燥
し、アニリン及び有機スルホン酸を含有する溶液１を含
浸し、室温で１０分放置した後、熱風乾燥機で８０℃で
２０分乾燥した。この２つの液への含浸、乾燥工程を交
互に２回ずつ繰り返し、導電性ポリアニリンからなる電
解質の最外層部を形成した。更にカーボンペースト層、
銀ペースト層を順次形成して、この銀ペースト層に、銀
ペーストを用いて陰極リードを接続し、封止材でモール
ド外装し、タンタルを弁金属にした本発明の固体電解コ
ンデンサを得た。得られた固体電解コンデンサの電気的
特性及び電解質の形成に要した含浸回数を表１に示す。

【００４８】実施例２ 合成例３で得た導電性ポリアニリン系粒子２を５ｇ、ジ
グライム（和光純薬工業(株)製、試薬）を５５ml、ホモ
ミキサで１時間分散混合してポリアニリン系ペースト２
を得た。このポリアニリン系ペースト２をガラス板に塗
布し、１２０℃で１時間乾燥して得られた皮膜の導電率
は、１５S/cmであった。また、ペルオキソ二硫酸アンモ
ニウム（和光純薬工業(株)製、試薬）４．５ｇをイオン
交換水１０．５ｇに溶解してペルオキソ二硫酸アンモニ
ウム水溶液２を得た。次に、３０分間窒素でバブリング
して得た脱気したアニリン（和光純薬工業(株)製、試
薬）１．８ｇ、脱気したイオン交換水１５．５ｇ、脱気
したエタノール（和光純薬工業(株)製、試薬を脱気）２
２ｇ、及び７０重量％スルホコハク酸（Aldrich社製）
４．５ｇを混合し、アニリン及び有機スルホン酸を含有
する溶液２を得た。

【００４９】ペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液２と
アニリン及び有機スルホン酸を含有する溶液２を０℃〜
１℃に冷却した上で混合し、よく振り混ぜた。この混合
液を直ちに実施例１と同様のタンタル微粉末焼結体ペレ
ット（設計容量１５０μＦ）に含浸し、４０℃の乾燥機
中で１０分放置した後、熱風乾燥機で１２０℃で２０分
乾燥した。この含浸工程を２５回繰り返して、ポリアニ
リンからなる電解質の内層部を形成した。以下ポリアニ
リン系ペースト２を用いた点以外は実施例１と同様にし
て固体電解コンデンサを得た。得られた固体電解コンデ
ンサの電気的特性及び電解質の形成に要した含浸回数を
表１に示す。

【００５０】比較例１ 本発明のポリアニリン系ペースト１を使用しない点以外
は実施例１と同様にして、タンタルを弁金属とする固体
電解コンデンサを作製した。ポリアニリンからなる電解
質層を充分な厚みで形成するのにペルオキソ二硫酸アン
モニウム水溶液１とアニリン及び有機スルホン酸を含有
する溶液１の含浸工程はそれぞれ３０回繰り返す必要が
あった。得られた固体電解コンデンサの電気的特性及び
電解質の形成に要した含浸回数を表１に示す。

【００５１】実施例３ 合成例２で得た導電性ポリアニリン系粒子１を５ｇ、ジ
グライム（和光純薬工業(株)製）を５５ml、１φのジル
コニアビーズを嵩体積で１５０mlそれぞれセパブルフラ
スコに入れ、３時間撹拌して取り出し、６０メッシュの
ふるいを通してジルコニアビーズを除き、導電性ポリア
ニリン系粒子と溶剤の混合物を得た。混合物の一部を１
００℃で１時間真空乾燥し、導電性ポリアニリン系粒子
の形状をＳＥＭで観察し、粒子５個について平均をとっ
たアスペクト比が１５の小判状の扁平形状であることを
確認した。この混合物５ｇに対し、ポリエーテルアミド
系樹脂０．１ｇを加えて混合し、ポリアニリン系ペース
ト３を得た。このポリアニリン系ペースト３をガラス板
に塗布し、１２０℃で１時間乾燥して得られた皮膜の導
電率は、０．４S/cmであった。このポリアニリン系ペー
スト３をポリアニリン系ペースト１に代えて使用した以
外は実施例１と同様にして固体電解コンデンサを得た。
得られた固体電解コンデンサの電気的特性及び電解質の
形成に要した含浸回数を表１に示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１から明らかなように、実施例１〜３に
よる固体電解コンデンサは低周波特性及び高周波数特性
のいずれも優れ、比較例１による固体電解コンデンサに
比べて少ない含浸回数で電解質層が形成できる。

【００５４】

【発明の効果】請求項１及び２記載のポリアニリン系ペ
ーストは、塗布乾燥しただけで導電性を有する膜が形成
でき、この膜は、例えば、電解質等の用途に好適であ
り、低周波数から高周波数まで容量、内部抵抗、誘電損
失、インピーダンスが優れ、工程上のストレスに強く、
耐熱性に優れた固体電解コンデンサを短い工程で作製で
きるものである。請求項３記載のポリアニリン系ペース
トは、請求項１又は２記載の発明の効果に加え、さらに
耐熱性に優れた固体電解コンデンサを作製できるもので
ある。請求項４記載のポリアニリン系ペーストは、請求
項１、２又は３記載のポリアニリン系ペーストの効果に
加え、密着性、成膜性等の優れものである。

【００５５】請求項５記載の固体電解コンデンサの製造
法は、耐熱性が高く、しかも低周波数から高周波数まで
容量、内部抵抗、誘電損失、インピーダンスが優れた固
体電解コンデンサを製造できるものである。請求項６記
載の固体電解コンデンサの製造法は、耐熱性が高く、し
かも低周波数から高周波数まで容量、内部抵抗、誘電損
失、インピーダンスが優れた固体電解コンデンサを簡便
に短い工程で製造できるものである。請求項７記載の固
体電解コンデンサの製造法は、耐熱性が高く、しかも低
周波数から高周波数まで容量、内部抵抗、誘電損失、イ
ンピーダンスが優れた固体電解コンデンサを簡便に作業
性よく製造できるものである。請求項８記載の固体電解
コンデンサは、耐熱性が高く、しかも低周波数から高周
波数まで容量、内部抵抗、誘電損失、インピーダンスが
優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体電解コンデンサの一例の断面図で
ある。

【符号の説明】

１ リード端子 ２ タンタルペレット ３ 酸化皮膜 ４ 電解質 ５ カーボンペースト ６ 銀ペースト層 ７ 陰極リード ８ 封止剤 ９ 陽極リード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 晶市 茨城県日立市東町四丁目13番１号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 (72)発明者 西山 信乃 茨城県日立市東町四丁目13番１号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 (72)発明者 清水 健博 千葉県市原市五井南海岸14番地 日立化成 工業株式会社五井工場内 (72)発明者 堂々 隆史 千葉県市原市五井南海岸14番地 日立化成 工業株式会社五井工場内 Ｆターム(参考） 4J002 AB021 AC061 BB031 BB121 BB151 BC031 BD031 BD101 BE021 BE061 BF011 BF021 BF051 BG091 BL011 CD001 CF061 CF071 CF211 CF281 CG011 CH001 CL011 CL031 CM041 CM052 CN031 CP031 EV236 GQ00 4J043 PA02 QB02 RA02 SA05 SB01 UA121 XA12 ZB47 5G301 DA28 DA42 DD01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性ポリアニリン系粒子を溶媒中に分
   散してなるポリアニリン系ペースト。
2. 【請求項２】 塗布及び乾燥して得た塗膜の導電率が
   ０．１S/cmを超える請求項１記載のポリアニリン系ペー
   スト。
3. 【請求項３】 導電性ポリアニリン系粒子のドーパント
   が、フェノールスルホン酸、フェノールジスルホン酸、
   ニトロベンゼンスルホン酸、スルホ安息香酸及びスルホ
   コハク酸からなる群より選ばれる少なくとも１種である
   請求項１又は２記載のポリアニリン系ペースト。
4. 【請求項４】 さらに結着剤を含有する請求項１、２又
   は３記載のポリアニリン系ペースト。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４記載のポリアニ
   リン系ペーストを用いて電解質の少なくとも一部を形成
   することを特徴とする固体電解コンデンサの製造法。
6. 【請求項６】 弁金属上に酸化膜を形成した素子にペル
   オキソ二硫酸アンモニウム水溶液とアニリン化合物及び
   有機スルホン酸を含有する溶液を交互に含浸させる工程
   及び前記工程の後、請求項１、２、３又は４記載のポリ
   アニリン系ペーストを含浸させ、乾燥する工程を含むこ
   とを特徴とする固体電解コンデンサの製造法。
7. 【請求項７】 弁金属上に酸化膜を形成した素子にペル
   オキソ二硫酸アンモニウム、アニリン化合物及び有機ス
   ルホン酸を含有する溶液を含浸する工程及び前記工程の
   後、請求項１、２、３又は４記載のポリアニリン系ペー
   ストを含浸させ、乾燥する工程を含むことを特徴とする
   固体電解コンデンサの製造法。
8. 【請求項８】 請求項５、６又は７記載の固体電解コン
   デンサの製造法により製造された固体電解コンデンサ。