JP2006093423A - Solid-state electrolytic capacitor and its manufacturing method - Google Patents

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公男 高瀬
Yasufumi Yamaguchi
容史 山口
Hideo Yamamoto
秀雄 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state electrolytic capacitor using 7, 7, 8, 8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex salt in a cathode layer, which has a high capacitance impregnation rate and a large electrostatic capacity, and is miniaturized and excellent in electric characteristic, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: In the solid-state electrolytic capacitor, a cathode layer consisting of polyethylenedioxythiophene and 7, 7, 8, 8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex salt is formed on an anode foil of a capacitor element which is formed by winding the anode foil and a cathode foil opposite to the anode foil, wherein a dielectric oxide film is formed via a separator. The cathode layer is formed by impregnating ethylenedioxithiophene monomer with molten and liquified TCNQ complex salt after it is subjected to polymerization reaction by oxidant. Charge transfer complex salt or the like wherein N-n-buthylisoquinolinium is donor and TCNQ is acceptor is used as TCNQ complex salt. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、小型大容量の固体電解コンデンサ及びその製造方法に関し、より詳しくは、誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔と、対向陰極箔とを、セパレータを介して巻回させたコンデンサ素子に、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(以下、「TCNQ」と略記する。)錯塩を主とする陰極層が形成された固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a small-sized and large-capacity solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a capacitor element in which an anode foil formed with a dielectric oxide film and a counter cathode foil are wound through a separator. , 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (hereinafter abbreviated as “TCNQ”) complex salt and a method for producing the same.

従来、有機半導体であるTCNQ錯塩や導電性高分子を陰極層として用いた固体電解コンデンサが種々提案されている。これらの陰極層は、固体電解質とも称され、従来の電解液型コンデンサの電解液と同様に、真の陰極として作用するものである。   Conventionally, various solid electrolytic capacitors using an organic semiconductor TCNQ complex salt or a conductive polymer as a cathode layer have been proposed. These cathode layers are also referred to as solid electrolytes, and act as true cathodes as with the electrolytes of conventional electrolyte type capacitors.

特許文献1には、陽極箔に、N−アルキル置換イソキノリニウムとTCNQとの錯塩を、溶融・液化させ、該溶融液をコンデンサ素子に含浸させた後、冷却、固化して、陰極層を形成させた固体電解コンデンサが開示されている。   In Patent Document 1, a complex salt of N-alkyl-substituted isoquinolinium and TCNQ is melted and liquefied on an anode foil, and after impregnating the molten liquid into a capacitor element, it is cooled and solidified to form a cathode layer. A solid electrolytic capacitor is disclosed.

また、近年電子機器の小型化にともない、コンデンサ特性としては、小型大容量化が要求されており、この対策として、固体電解コンデンサでは、表面を高倍率化させた陽極箔が用いられている。   In recent years, with the downsizing of electronic devices, the capacitor characteristics are required to be small and large in capacity. As a countermeasure, a solid electrolytic capacitor uses an anode foil whose surface has a high magnification.

一般に、表面を高倍率化させた陽極箔を用いて高容量の固体電解コンデンサを得るためには、表面の微細化された細孔内に固体電解質を十分に充填させる必要があり、固体電解質の充填が不十分な場合、容量含浸率(電解液を用いたときの静電容量値に対する固体電解質を用いたときの静電容量値の百分率)が低下することが知られている。   In general, in order to obtain a high-capacity solid electrolytic capacitor using an anode foil whose surface has a high magnification, it is necessary to sufficiently fill the solid electrolyte in fine pores on the surface. It is known that when the filling is insufficient, the capacity impregnation rate (percentage of the capacitance value when using the solid electrolyte with respect to the capacitance value when using the electrolytic solution) decreases.

従来のTCNQ錯塩を用いた固体電解コンデンサは、電解液型コンデンサに比べて、高周波数特性に優れ、製造工程が比較的簡便であり、安価なコンデンサが得られる反面、容量含浸率が未だ不十分であり、表面を高倍率化させた陽極箔の特性を十分に引き出すのが困難であり、静電容量や誘電損失などの電気特性の点で、改善すべき課題が残されていた。   A conventional solid electrolytic capacitor using a TCNQ complex salt has excellent high frequency characteristics and a relatively simple manufacturing process compared to an electrolyte type capacitor, and an inexpensive capacitor can be obtained, but the capacity impregnation rate is still insufficient. Therefore, it is difficult to sufficiently draw out the characteristics of the anode foil whose surface has a high magnification, and there remains a problem to be improved in terms of electrical characteristics such as capacitance and dielectric loss.

特開昭58−191414号公報JP 58-191414 A

本発明の目的とするところは、陰極層にTCNQ錯塩を形成させた固体電解コンデンサにおいて、容量含浸率が高く、小型で静電容量が大きく、かつ電気特性に優れた固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is a solid electrolytic capacitor in which a TCNQ complex salt is formed in a cathode layer, a solid electrolytic capacitor having a high capacity impregnation rate, a small size, a large capacitance, and excellent electrical characteristics, and a method for manufacturing the same. Is to provide.

本発明者らは鋭意検討した結果、ポリエチレンジオキシチオフェン(以下、「PEDOT」と略記する。)及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させた固体電解コンデンサが、上記課題を解決し得ることを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a solid electrolytic capacitor in which a cathode layer made of polyethylene dioxythiophene (hereinafter abbreviated as “PEDOT”) and a TCNQ complex salt can solve the above problems. The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔上に、順次、PEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させてなることを特徴とする固体電解コンデンサである。   That is, the present invention is a solid electrolytic capacitor in which a cathode layer made of PEDOT and a TCNQ complex salt is sequentially formed on an anode foil on which a dielectric oxide film is formed.

また、本発明は上記TCNQ錯塩が、N−n−ブチルイソキノリニウムをドナーとし、TCNQをアクセプターとする電荷移動錯塩(以下、「BIQ・TCNQ」と略記する。)であることを特徴とする固体電解コンデンサである。   Further, the present invention is characterized in that the TCNQ complex salt is a charge transfer complex salt (hereinafter abbreviated as “BIQ · TCNQ”) having Nn-butylisoquinolinium as a donor and TCNQ as an acceptor. It is a solid electrolytic capacitor.

また、本発明は上記TCNQ錯塩が、N,N’−オクタメチレン−ジ−3,5−ルチジニウムをドナーとし、TCNQをアクセプターとする電荷移動錯塩(以下、「ODL・TCNQ」と略記する。)を1〜50質量%含有し、残分がBIQ・TCNQからなる混合電荷移動錯塩であることを特徴とする固体電解コンデンサである。   In the present invention, the TCNQ complex salt is a charge transfer complex salt having N, N′-octamethylene-di-3,5-lutidinium as a donor and TCNQ as an acceptor (hereinafter, abbreviated as “ODL · TCNQ”). Is a mixed charge transfer complex salt containing 1 to 50% by mass of the residue and the balance being BIQ · TCNQ.

また、本発明は上記TCNQ錯塩が、N−n−オクチルイソキノリニウムをドナーとし、TCNQをアクセプターとする電荷移動錯塩(以下、「OIQ・TCNQ」と略記する。)を1〜50質量%含有し、残分がBIQ・TCNQからなる混合電荷移動錯塩であることを特徴とする固体電解コンデンサである。   In the present invention, the TCNQ complex salt is 1 to 50% by mass of a charge transfer complex salt (hereinafter abbreviated as “OIQ · TCNQ”) having Nn-octylisoquinolinium as a donor and TCNQ as an acceptor. It is a solid electrolytic capacitor characterized in that it is a mixed charge transfer complex salt containing BIQ · TCNQ.

また、本発明は、誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔と対向陰極箔とを、セパレータを介して巻回させたコンデンサ素子に、エチレンジオキシチオフェンモノマー(以下、「EDOT」と略記する。)を酸化剤により重合反応させて、PEDOT層を形成させた後、該素子に、加熱・溶融させたTCNQ錯塩を含浸後、冷却することにより、前記陽極箔上にPEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法である。   Further, in the present invention, an ethylene dioxythiophene monomer (hereinafter, “EDOT”) is abbreviated as a capacitor element in which an anode foil having a dielectric oxide film formed thereon and a counter cathode foil are wound through a separator. ) Is polymerized with an oxidizing agent to form a PEDOT layer, and then the element is impregnated with a heated and melted TCNQ complex salt, and then cooled, whereby the cathode made of PEDOT and TCNQ complex salt is formed on the anode foil. A method of manufacturing a solid electrolytic capacitor characterized in that a layer is formed.

本発明は、誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔上に、順次、PEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層が形成された固体電解コンデンサであり、本発明により形成された陰極層は、導電性高分子モノマーであるEDOTを含浸させ、酸化剤により重合反応させることにより、陽極箔のエッチング細孔内にPEDOTを十分に充填することができ、さらに、陽極箔と陰極箔との間にTCNQ錯塩が隙間なく形成されるため、TCNQ錯塩のみを陰極層とする従来品に比べ、容量含浸率が高く、小型で静電容量が大きく、かつ電気特性に優れた固体電解コンデンサが得られる。また、本発明に用いられるPEDOTは、分解温度が高いため、耐熱性、耐久性に優れた固体電解コンデンサが得られる。   The present invention is a solid electrolytic capacitor in which a cathode layer made of PEDOT and TCNQ complex salt is sequentially formed on an anode foil on which a dielectric oxide film is formed. The cathode layer formed according to the present invention has a high conductivity. By impregnating EDOT, which is a molecular monomer, and polymerizing with an oxidizing agent, the etching pores of the anode foil can be sufficiently filled with PEDOT. Further, the TCNQ complex salt is formed between the anode foil and the cathode foil. Since it is formed without a gap, a solid electrolytic capacitor having a high capacity impregnation rate, a small size, a large capacitance and excellent electrical characteristics can be obtained as compared with a conventional product using only the TCNQ complex salt as a cathode layer. Moreover, since PEDOT used for this invention has high decomposition temperature, the solid electrolytic capacitor excellent in heat resistance and durability is obtained.

本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔と対向陰極箔とを、セパレータを介して巻回させたコンデンサ素子に、EDOTを酸化剤により重合反応させて、PEDOT層を形成させた後、該素子に、加熱・溶融させたTCNQ錯塩を含浸後、冷却することにより、PEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を有する固体電解コンデンサを、容易に、かつ効率的に製造することができる。   According to the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, a capacitor element in which an anode foil and a counter cathode foil on which a dielectric oxide film is formed is wound through a separator, and EDOT is polymerized by an oxidizing agent. After the PEDOT layer is formed, the element is impregnated with the heated and melted TCNQ complex salt, and then cooled to easily and efficiently produce a solid electrolytic capacitor having a cathode layer made of PEDOT and TCNQ complex salt. Can be manufactured automatically.

本発明の固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔上に、順次、PEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させてなるものである。   The solid electrolytic capacitor of the present invention is obtained by sequentially forming a cathode layer made of PEDOT and a TCNQ complex salt on an anode foil on which a dielectric oxide film is formed.

上記陽極箔としては、アルミニウム、タンタル、チタン、ジルコニウム、ニオブなどの皮膜形成性金属単体またはその合金が用いられる。   As the anode foil, a film-forming metal simple substance such as aluminum, tantalum, titanium, zirconium, niobium, or an alloy thereof is used.

本発明において、陽極箔上に形成させるPEDOT層は、陽極箔へのEDOT及び酸化剤の含浸量を制御することで所望の厚みを有するPEDOT層を形成することができ、その際、PEDOT層の厚みは、好ましくは0.8mmを上限とし、0.8mm超の場合、コンデンサ特性が悪化すると共に、コスト高となる場合がある。   In the present invention, the PEDOT layer formed on the anode foil can form a PEDOT layer having a desired thickness by controlling the amount of EDOT and oxidant impregnated in the anode foil. The upper limit of the thickness is preferably 0.8 mm. If the thickness exceeds 0.8 mm, the capacitor characteristics may deteriorate and the cost may increase.

本発明に用いられるTCNQ錯塩は、N位を置換した一般式〔1〕で表されるイソキノリニウムTCNQ錯塩(BIQ・TCNQ、OIQ・TCNQ)及び/または一般式〔2〕で表されるルチジニウムTCNQ錯塩(ODL・TCNQ)であり、具体的には、BIQ・TCNQ単独の電荷移動錯体、ODL・TCNQを1〜50質量%含有し、残分がBIQ・TCNQからなる混合電荷移動錯塩、または、OIQ・TCNQを1〜50質量%含有し、残分がBIQ・TCNQからなる混合電荷移動錯塩が用いられる。上記混合電荷移動錯塩におけるODL・TCNQまたはOIQ・TCNQの含有量としては、好ましくは5〜20質量%であり、該含有量が1質量%未満、または50質量%超では、コンデンサ特性が低下する場合がある。   The TCNQ complex salt used in the present invention is an isoquinolinium TCNQ complex salt (BIQ · TCNQ, OIQ · TCNQ) represented by the general formula [1] substituted at the N position and / or a lutidinium TCNQ complex salt represented by the general formula [2]. (ODL / TCNQ), specifically, a charge transfer complex of BIQ / TCNQ alone, a mixed charge transfer complex salt containing 1 to 50% by mass of ODL / TCNQ, and the balance consisting of BIQ / TCNQ, or OIQ A mixed charge transfer complex salt containing 1 to 50% by mass of TCNQ and the balance being BIQ · TCNQ is used. The content of ODL / TCNQ or OIQ / TCNQ in the mixed charge transfer complex salt is preferably 5 to 20% by mass, and if the content is less than 1% by mass or more than 50% by mass, the capacitor characteristics deteriorate. There is a case.

Figure 2006093423
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一般式〔1〕中、nは、3または7の正整数を表す。   In general formula [1], n represents a positive integer of 3 or 7.

Figure 2006093423
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本発明の固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔上に、導電性高分子であるPEDOT層及び上記TCNQ錯塩からなる陰極層が形成されてなり、以下、本発明の固体電解コンデンサの製造方法について、陽極箔としてアルミニウム箔、TCNQ錯塩として、ODL・TCNQ及びBIQ・TCNQの混合電荷移動錯塩を用いた場合を例にとり、詳細に説明する。   The solid electrolytic capacitor of the present invention comprises a PEDOT layer, which is a conductive polymer, and a cathode layer made of the TCNQ complex salt on an anode foil on which a dielectric oxide film is formed. The method of manufacturing the capacitor will be described in detail, taking as an example the case of using an aluminum foil as the anode foil and a mixed charge transfer complex salt of ODL / TCNQ and BIQ / TCNQ as the TCNQ complex salt.

まず、陽極アルミニウム箔表面を、エッチングして粗面化させた後、陽極リードを接続し、ついでアジピン酸2アンモニウム等の水溶液中で化成処理して、誘電体酸化皮膜を形成させる。本発明を実施する上で、エッチング倍率の大きな箔を用いることにより、静電容量の大きなコンデンサを得ることができ、好ましい。   First, after the surface of the anode aluminum foil is roughened by etching, an anode lead is connected, and then a chemical conversion treatment is performed in an aqueous solution of diammonium adipate or the like to form a dielectric oxide film. In practicing the present invention, it is preferable to use a foil having a large etching magnification, whereby a capacitor having a large capacitance can be obtained.

別途、陰極リードを接続した対向陰極アルミニウム箔と、上記陽極アルミニウム箔との間に、マニラ紙等のセパレータを挟み込み、円筒状に巻き取り、ついで熱処理によりセパレータを炭化させて、巻回型のコンデンサ素子を準備する。   Separately, a separator such as manila paper is sandwiched between the facing cathode aluminum foil to which the cathode lead is connected and the anode aluminum foil, wound up in a cylindrical shape, and then carbonized by heat treatment, and the winding type capacitor. Prepare the device.

次に、上記コンデンサ素子の陽極箔上に、PEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させる。PEDOTを形成させる方法としては、コンデンサ素子に導電性高分子モノマーであるEDOTを浸漬、塗布、吹き付けなどの方法により含浸させ、ついで、含浸させたEDOTに、酸化剤を接触させることによって重合反応させてPEDOT層を形成する。なお、先に酸化剤を含浸させ、その後、EDOTを接触させて重合する方法や、EDOTと酸化剤とを一度に含浸させて重合する方法も適用でき、特に限定されない。また、化学重合は、0〜150℃の温度下、気相中または液相中で行われる。該温度以上では、PEDOTが分解し、コンデンサ特性が悪化する場合がある。   Next, a cathode layer made of PEDOT and a TCNQ complex salt is formed on the anode foil of the capacitor element. As a method for forming PEDOT, a capacitor element is impregnated with EDOT, which is a conductive polymer monomer, by a method such as dipping, coating, or spraying, and then the impregnated EDOT is subjected to a polymerization reaction by contacting with an oxidizing agent. To form a PEDOT layer. In addition, the method of impregnating with an oxidizing agent first and then polymerizing by contacting EDOT and the method of polymerizing by impregnating EDOT and an oxidizing agent at a time can be applied, and are not particularly limited. Further, the chemical polymerization is performed in a gas phase or a liquid phase at a temperature of 0 to 150 ° C. Above this temperature, PEDOT may decompose and capacitor characteristics may deteriorate.

本発明に用いられる酸化剤としては、ヨウ素、臭素、ヨウ化臭素、二酸化塩素、ヨウ素酸、過ヨウ素酸、亜塩素酸などのハロゲン化物、5フッ化アンチモン、5塩化リン、5フッ化リン、塩化アルミニウム、塩化モリブデンなどの金属ハロゲン化物、あるいは過マンガン酸塩、重クロム酸塩、無水クロム酸、第二鉄塩、第二銅塩などの高原子価状態金属イオンの塩、硫酸、硝酸、トリフルオロメタン硫酸などのプロトン酸、三酸化硫黄、二酸化窒素などの酸素化合物、過酸化水素、過硫酸アンモニム、過ホウ酸ナトリウムなどのペルオキソ酸及び塩、モリブドリン酸、タングストリン酸、タングストモリブドリン酸等のヘテロポリ酸及び塩があげられる。また、アニオン成分を含む酸化剤を用いることにより、化学重合後に、アニオン成分が導電性高分子に取り込まれてドーパントとして機能し、導電性を向上させた導電性高分子を形成することができる。好ましいアニオン成分としては、有機スルホン酸イオン、カルボン酸イオン、ホウ素化合物イオン、リン酸化合物イオンなどがあげられる。   As the oxidizing agent used in the present invention, halides such as iodine, bromine, bromine iodide, chlorine dioxide, iodic acid, periodic acid, chlorous acid, antimony pentafluoride, phosphorus pentachloride, phosphorus pentafluoride, Metal halides such as aluminum chloride, molybdenum chloride, or salts of high valence state metal ions such as permanganate, dichromate, chromic anhydride, ferric salt, cupric salt, sulfuric acid, nitric acid, Protonic acids such as trifluoromethanesulfuric acid, oxygen compounds such as sulfur trioxide and nitrogen dioxide, hydrogen peroxide, ammonium persulfate, peroxo acids and salts such as sodium perborate, molybdophosphoric acid, tungstophosphoric acid, tungstomolybdophosphoric acid And the like. In addition, by using an oxidant containing an anionic component, the anionic component is incorporated into the conductive polymer after chemical polymerization and functions as a dopant, so that a conductive polymer with improved conductivity can be formed. Preferred anionic components include organic sulfonate ions, carboxylate ions, boron compound ions, phosphate compound ions, and the like.

上記酸化剤の少なくとも1種を用い、コンデンサ素子に含浸させたEDOTと該酸化剤とを接触させた後、0℃〜150℃の温度下で重合反応させ、まずPEDOT層を形成させる。   Using at least one of the above oxidizing agents, EDOT impregnated in the capacitor element and the oxidizing agent are brought into contact with each other, and then a polymerization reaction is performed at a temperature of 0 ° C. to 150 ° C. to first form a PEDOT layer.

上記工程により、陽極アルミニウム箔の微細なエッチング孔内に、PEDOTを十分に充填させた第1の陰極層が形成される。   By the above process, a first cathode layer in which PEDOT is sufficiently filled in the fine etching holes of the anode aluminum foil is formed.

次に、別途用意した有底円筒状のアルミニウム製コンデンサケースに、ODL・TCNQを20質量%含有し、残分がBIQ・TCNQである混合電荷移動錯塩を十分に混合し、所要量詰め込み、温度250〜320℃に加熱して、該コンデンサケース内のTCNQ錯塩を溶融・液化させる。該温度以下の場合、コンデンサ素子へのTCNQ錯塩の形成が不十分となり、不都合である。   Next, in a separately prepared cylindrical aluminum capacitor case with a bottom, 20% by mass of ODL / TCNQ is mixed thoroughly with a mixed charge transfer complex salt containing BIQ / TCNQ, and the required amount is packed. Heat to 250 to 320 ° C. to melt and liquefy the TCNQ complex salt in the capacitor case. Below this temperature, the formation of TCNQ complex salt on the capacitor element becomes insufficient, which is inconvenient.

PEDOT層を形成済みのコンデンサ素子を上記溶融・液化させたTCNQ錯塩中に浸漬した後、直ちに冷却、固化させて、TCNQ錯塩からなる第2の陰極層を形成させる。溶融・液化させたTCNQ錯塩に、コンデンサ素子を浸漬する際に、コンデンサ素子をあらかじめ150℃以上350℃以下に加熱することにより、コンデンサ素子の陽極箔と陰極箔との間にTCNQ錯塩が隙間なく形成される。   The capacitor element in which the PEDOT layer has been formed is immersed in the molten and liquefied TCNQ complex salt, and then immediately cooled and solidified to form a second cathode layer made of the TCNQ complex salt. When the capacitor element is immersed in the melted and liquefied TCNQ complex salt, the capacitor element is preheated to 150 ° C. or more and 350 ° C. or less, so that the TCNQ complex salt does not have a gap between the anode foil and the cathode foil of the capacitor element. It is formed.

ついで、エポキシ樹脂等を用いて、コンデンサケースを封口し、電圧を印加してエージングを行い、本発明の固体電解コンデンサを完成する。   Next, an epoxy resin or the like is used to seal the capacitor case, and voltage is applied to perform aging to complete the solid electrolytic capacitor of the present invention.

本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、陽極箔の微細なエッチング孔内に、PEDOTを十分に充填することができ、さらに、陽極箔と陰極箔との間に、TCNQ錯塩が隙間なく形成されるため、容量含浸率が高く、小型で静電容量が大きく、かつ電気特性に優れた固体電解コンデンサを得ることができ、本発明の固体電解コンデンサは、従来のTCNQ錯塩のみを陰極として用いたコンデンサと比べ、容量含浸率が高く、小型大容量で、優れた電気特性を有している。   According to the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, the fine etching holes of the anode foil can be sufficiently filled with PEDOT, and further, there is no gap between the TCNQ complex salt between the anode foil and the cathode foil. Therefore, a solid electrolytic capacitor having a high capacity impregnation rate, a small size, a large capacitance, and excellent electrical characteristics can be obtained. The solid electrolytic capacitor of the present invention uses only a conventional TCNQ complex salt as a cathode. Compared to the capacitor used, it has a high capacity impregnation rate, a small size, a large capacity, and excellent electrical characteristics.

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。なお、実施例中、「%」は、「質量%」を表し、静電容量(C)及び誘電損失(tanδ)は周波数120Hzで、等価直列抵抗(ESR)は周波数100kHzで測定した。また、容量含浸率は、15%アジピン酸アンモニウム水溶液中での静電容量を基準として測定した。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited at all by an Example. In Examples, “%” represents “% by mass”, capacitance (C) and dielectric loss (tan δ) were measured at a frequency of 120 Hz, and equivalent series resistance (ESR) was measured at a frequency of 100 kHz. The capacity impregnation rate was measured based on the capacitance in a 15% ammonium adipate aqueous solution.

実施例1
アルミニウム箔の表面をエッチングして粗面化させた後、カシメ付けにより、陽極リードを接続させ、ついで、10%アジピン酸アンモニウム水溶液中、電圧4Vで化成処理して、表面に誘電体酸化皮膜を形成させた。
Example 1
After the surface of the aluminum foil is etched and roughened, the anode lead is connected by caulking, followed by chemical conversion treatment at a voltage of 4 V in a 10% ammonium adipate aqueous solution to form a dielectric oxide film on the surface. Formed.

ついで、上記陽極箔と、抵抗溶接により陰極リードを接続させた対向陰極アルミニウム箔との間に、厚さ50μmのマニラ紙をセパレータとして挟み込み、円筒状に巻き取り、ついで、温度400℃で4分間、熱処理して、マニラ紙を炭化させて、コンデンサ素子を準備した。得られたコンデンサ素子の15%アジピン酸アンモニウム水溶液中での静電容量は40μFであった。   Next, 50 μm thick Manila paper is sandwiched as a separator between the anode foil and the counter cathode aluminum foil to which the cathode lead is connected by resistance welding, and then wound into a cylindrical shape, and then at a temperature of 400 ° C. for 4 minutes. The capacitor element was prepared by heat treatment to carbonize the manila paper. The capacitance of the obtained capacitor element in a 15% ammonium adipate aqueous solution was 40 μF.

次に、導電性高分子モノマーであるEDOTと酸化剤である40%p−トルエンスルホン酸鉄/n−ブタノール溶液を1:6の質量比で混合して重合液とし、該液を先に作製したコンデンサ素子に70μL注入し、次いで80℃で1時間の加熱処理により重合反応させ、PEDOT層を形成させた。   Next, EDOT, which is a conductive polymer monomer, and 40% p-toluenesulfonic acid iron / n-butanol solution, which is an oxidizing agent, are mixed at a mass ratio of 1: 6 to obtain a polymerization liquid, and the liquid is prepared first. 70 μL was injected into the capacitor element, and then subjected to a polymerization reaction at 80 ° C. for 1 hour to form a PEDOT layer.

次に、有底円筒状のアルミニウム製コンデンサケース(直径6mmφ×高さ7mm)に、BIQ・TCNQを60mg詰め込み、該コンデンサケースを、温度300℃の熱板上に載置し、ケース内の電荷移動錯塩を溶融・液化させた。   Next, 60 mg of BIQ / TCNQ is packed in a bottomed cylindrical aluminum capacitor case (diameter 6 mmφ × height 7 mm), and the capacitor case is placed on a hot plate at a temperature of 300 ° C. The moving complex salt was melted and liquefied.

上記溶融・液化させたTCNQ錯塩中に、あらかじめ300℃で加熱しておいたPEDOT層形成済みのコンデンサ素子を浸漬した後、直ちに冷却し、該TCNQ錯塩を固化させて、陽極アルミニウム箔上にPEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させた。   In the molten and liquefied TCNQ complex salt, the capacitor element formed with the PEDOT layer previously heated at 300 ° C. is immersed, and then immediately cooled to solidify the TCNQ complex salt, and PEDOT is formed on the anode aluminum foil. And a cathode layer composed of a TCNQ complex salt.

ついで、エポキシ樹脂を用いて、該コンデンサケースを封口し、両極に電圧4Vを印加させてエージングを行い、固体電解コンデンサを完成させた。   Next, the capacitor case was sealed with an epoxy resin, and aging was performed by applying a voltage of 4 V to both electrodes to complete a solid electrolytic capacitor.

得られた固体電解コンデンサの初期電気特性、容量含浸率及び高温負荷(温度260℃の雰囲気に10秒間保持)後の電気特性を表1に示す。   Table 1 shows the initial electrical characteristics, the capacity impregnation rate, and the electrical characteristics after high-temperature loading (held in an atmosphere at a temperature of 260 ° C. for 10 seconds) of the obtained solid electrolytic capacitor.

実施例2
実施例1と同様にして、コンデンサ素子を準備し、該コンデンサ素子に導電性高分子モノマーであるEDOTを10μL注入し、ついで、40% p−トルエンスルホン酸鉄/n−ブタノール溶液を60μL注入して80℃、1時間の熱処理を行い重合反応させ、PEDOT層を形成させた。
Example 2
In the same manner as in Example 1, a capacitor element was prepared, and 10 μL of EDOT, which is a conductive polymer monomer, was injected into the capacitor element, and then 60 μL of 40% p-toluenesulfonic acid iron / n-butanol solution was injected. The PEDOT layer was formed by heat treatment at 80 ° C. for 1 hour to cause a polymerization reaction.

次に、有底円筒状のアルミニウム製コンデンサケース(直径6mmφ×高さ7mm)に、OIQ・TCNQを10%含有し、残分がBIQ・TCNQである混合電荷移動錯塩を60mg詰め込み、該コンデンサケースを、温度300℃の熱板上に載置し、ケース内の電荷移動錯塩を溶融・液化させた。   Next, a bottomed cylindrical aluminum capacitor case (diameter 6 mmφ × height 7 mm) is filled with 60 mg of a mixed charge transfer complex salt containing 10% of OIQ · TCNQ and the balance being BIQ · TCNQ. Was placed on a hot plate having a temperature of 300 ° C., and the charge transfer complex salt in the case was melted and liquefied.

上記溶融・液化させたTCNQ錯塩中に、あらかじめ300℃で加熱しておいたPEDOT層形成済みのコンデンサ素子を浸漬した後、直ちに冷却し、該TCNQ錯塩を固化させて、陽極アルミニウム箔上にPEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させた。   In the molten and liquefied TCNQ complex salt, the capacitor element formed with the PEDOT layer previously heated at 300 ° C. is immersed, and then immediately cooled to solidify the TCNQ complex salt, and PEDOT is formed on the anode aluminum foil. And a cathode layer composed of a TCNQ complex salt.

ついで、エポキシ樹脂を用いて、該コンデンサケースを封口し、両極に電圧4Vを印加させてエージングを行い、固体電解コンデンサを完成させた。   Next, the capacitor case was sealed with an epoxy resin, and aging was performed by applying a voltage of 4 V to both electrodes to complete a solid electrolytic capacitor.

得られた固体電解コンデンサの初期電気特性、容量含浸率及び高温負荷(温度260℃の雰囲気に10秒間保持)後の電気特性を表1に示す。   Table 1 shows the initial electrical characteristics, the capacity impregnation rate, and the electrical characteristics after high-temperature loading (held in an atmosphere at a temperature of 260 ° C. for 10 seconds) of the obtained solid electrolytic capacitor.

比較例
実施例1において、コンデンサ素子にPEDOT層を形成させることなく、TCNQ錯塩のみを陰極層に形成させた以外は、実施例1と同様にして固体電解コンデンサを完成させた。
Comparative Example A solid electrolytic capacitor was completed in the same manner as in Example 1, except that only the TCNQ complex salt was formed in the cathode layer without forming the PEDOT layer in the capacitor element.

得られた固体電解コンデンサの初期電気特性、容量含浸率及び高温負荷(温度260℃の雰囲気に10秒間保持)後の電気特性を表1に示す。   Table 1 shows the initial electrical characteristics, the capacity impregnation rate, and the electrical characteristics after high-temperature loading (held in an atmosphere at a temperature of 260 ° C. for 10 seconds) of the obtained solid electrolytic capacitor.

Figure 2006093423
Figure 2006093423

表1に示すように、PEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させた本発明の固体電解コンデンサ(実施例1及び実施例2)は、従来のTCNQ錯塩のみを陰極層に形成させた比較例の固体電解コンデンサに比べ、容量含浸率が高く、静電容量が大きく、優れた電気特性を有することがわかる。また、本発明の固体電解コンデンサによれば、耐熱性に優れたPEDOTを用いることにより、高温負荷後に電気特性が低下することがなく、耐熱性、耐久性に優れる。
As shown in Table 1, the solid electrolytic capacitors (Example 1 and Example 2) of the present invention in which the cathode layer made of PEDOT and TCNQ complex salt is formed are comparative examples in which only the conventional TCNQ complex salt is formed in the cathode layer. It can be seen that the capacity impregnation rate is high, the capacitance is large, and the electrical characteristics are excellent as compared with the solid electrolytic capacitor. Moreover, according to the solid electrolytic capacitor of the present invention, by using PEDOT having excellent heat resistance, the electric characteristics are not deteriorated after high temperature load, and the heat resistance and durability are excellent.

Claims (10)

誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔上に、順次、ポリエチレンジオキシチオフェン(以下、「PEDOT」と略記する。)及び7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(以下、「TCNQ」と略記する。)錯塩からなる陰極層を形成させてなることを特徴とする固体電解コンデンサ。 Polyethylenedioxythiophene (hereinafter abbreviated as “PEDOT”) and 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (hereinafter “TCNQ”) are sequentially formed on the anode foil on which the dielectric oxide film is formed. A solid electrolytic capacitor in which a cathode layer made of a complex salt is formed. TCNQ錯塩が、N−n−ブチルイソキノリニウムをドナーとしTCNQをアクセプターとする電荷移動錯塩(以下、「BIQ・TCNQ」と略記する。)であることを特徴とする請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 2. The TCNQ complex salt is a charge transfer complex salt (hereinafter abbreviated as “BIQ · TCNQ”) using Nn-butylisoquinolinium as a donor and TCNQ as an acceptor. Solid electrolytic capacitor. TCNQ錯塩が、N,N’−オクタメチレン−ジ−3,5−ルチジニウムをドナーとし、TCNQをアクセプターとする電荷移動錯塩(以下、「ODL・TCNQ」と略記する。)を1〜50質量%含有し、残分がBIQ・TCNQからなる混合電荷移動錯塩であることを特徴とする請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 The TCNQ complex salt is a charge transfer complex salt (hereinafter abbreviated as “ODL · TCNQ”) using N, N′-octamethylene-di-3,5-lutidinium as a donor and TCNQ as an acceptor. 2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolytic capacitor is contained in a mixed charge transfer complex salt containing BIQ · TCNQ. TCNQ錯塩が、N−n−オクチルイソキノリニウムをドナーとし、TCNQをアクセプターとする電荷移動錯塩(以下、「OIQ・TCNQ」と略記する。)を1〜50質量%含有し、残分がBIQ・TCNQからなる混合電荷移動錯塩であることを特徴とする請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 The TCNQ complex salt contains 1 to 50% by mass of a charge transfer complex salt (hereinafter abbreviated as “OIQ · TCNQ”) having Nn-octylisoquinolinium as a donor and TCNQ as an acceptor, and the remainder 2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolytic capacitor is a mixed charge transfer complex salt composed of BIQ and TCNQ. 誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔と対向陰極箔とを、セパレータを介して巻回させたコンデンサ素子に、エチレンジオキシチオフェンモノマー(以下、「EDOT」と略記する。)を酸化剤により重合反応させて、PEDOT層を形成させた後、該素子に、加熱・溶融させたTCNQ錯塩を含浸後、冷却することにより、前記陽極箔上にPEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 Ethylenedioxythiophene monomer (hereinafter abbreviated as “EDOT”) is polymerized with an oxidizing agent in a capacitor element in which an anode foil and a counter cathode foil on which a dielectric oxide film is formed are wound through a separator. After reacting to form a PEDOT layer, the element is impregnated with heated and melted TCNQ complex salt and then cooled to form a cathode layer made of PEDOT and TCNQ complex salt on the anode foil. A method for producing a solid electrolytic capacitor. 誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔と対向陰極箔とを、セパレータを介して巻回させたコンデンサ素子に、EDOTを酸化剤により重合反応させて、厚さ0.8mmを上限とするPEDOT層を形成させた後、該素子に、加熱・溶融させたTCNQ錯塩を含浸後、冷却することにより、前記陽極箔上にPEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 A PEDOT layer having an upper limit of 0.8 mm in thickness is obtained by polymerizing the EDOT with an oxidizing agent to a capacitor element in which an anode foil and a counter cathode foil formed with a dielectric oxide film are wound through a separator. Then, the element is impregnated with a heated and melted TCNQ complex salt and then cooled to form a cathode layer made of PEDOT and TCNQ complex salt on the anode foil. Manufacturing method. 誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔と対向陰極箔とを、セパレータを介して巻回させたコンデンサ素子に、EDOTを酸化剤により重合反応させて、PEDOT層を形成させた後、150℃以上350℃以下に加熱した該素子に、250℃以上320℃以下に加熱・溶融させたTCNQ錯塩を含浸後、冷却することにより、前記陽極箔上にPEDOT及びTCNQ錯塩からなる陰極層を形成させることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 A capacitor element in which an anode foil and a counter cathode foil on which a dielectric oxide film is formed is wound through a separator is subjected to a polymerization reaction of EDOT with an oxidizing agent to form a PEDOT layer, and then 150 ° C. or higher. The element heated to 350 ° C. or lower is impregnated with a TCNQ complex salt heated and melted to 250 ° C. or higher and 320 ° C. or lower and then cooled to form a cathode layer made of PEDOT and TCNQ complex salt on the anode foil. A method for producing a solid electrolytic capacitor characterized by the above. TCNQ錯塩が、BIQ・TCNQであることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 5, wherein the TCNQ complex salt is BIQ · TCNQ. TCNQ錯塩が、ODL・TCNQを1〜50質量%含有し、残分がBIQ・TCNQからなる混合電荷移動錯塩であることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 8. The TCNQ complex salt is a mixed charge transfer complex salt containing 1 to 50% by mass of ODL · TCNQ and the balance being BIQ · TCNQ. 9. A method for producing a solid electrolytic capacitor. TCNQ錯塩が、OIQ・TCNQを1〜50質量%含有し、残分がBIQ・TCNQからなる混合電荷移動錯塩であることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 8. The TCNQ complex salt is a mixed charge transfer complex salt containing 1 to 50% by mass of OIQ · TCNQ, and the balance being BIQ · TCNQ. 9. A method for producing a solid electrolytic capacitor.
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