JP2006140443A - Solid electrolytic capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電解質として導電性高分子化合物を用いた固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer compound as a solid electrolyte and a method for manufacturing the same.
近年、電子機器の小型化、軽量化に伴って、小型で大容量の高周波用のコンデンサが要求されるようになり、かかるコンデンサとして、導電性高分子化合物を用いて固体電解質層を形成した固体電解コンデンサが提案されている。 In recent years, along with the downsizing and weight reduction of electronic devices, there has been a demand for small, high-capacity high-frequency capacitors, and as such capacitors, solids in which a solid electrolyte layer is formed using a conductive polymer compound. Electrolytic capacitors have been proposed.
上記固体電解コンデンサにおいては、タンタル、ニオブ、チタンまたはアルミニウムなどの弁金属の焼結体で形成された陽極体の表面を酸化して形成された誘電体酸化皮膜と、この誘電体酸化皮膜上に形成される固体電解質層との間の密着性の低下によるLC(Leaked Current;漏れ電流)の増大、ESR(Equivalent Series Resistance;等価直列抵抗)の増大による信頼性の低下という問題がある。 In the above solid electrolytic capacitor, a dielectric oxide film formed by oxidizing the surface of an anode body made of a sintered body of a valve metal such as tantalum, niobium, titanium or aluminum, and a dielectric oxide film on the dielectric oxide film There are problems such as an increase in LC (Leaked Current) due to a decrease in adhesion between the formed solid electrolyte layer and a decrease in reliability due to an increase in ESR (Equivalent Series Resistance).
かかる問題を解決するため、陽極体表面に誘電体酸化皮膜を形成し、さらに、その表面をシランカップリング剤により処理した後、その表面に固体電解質層として導電性高分子化合物層を形成することにより、誘電体酸化皮膜と導電性高分子化合物層との間にシランカップリング剤を介在させて誘電体酸化皮膜と導電性高分子化合物層との間の密着性を向上させることが提案されている(たとえば、特許文献1から特許文献3を参照)。 In order to solve such problems, a dielectric oxide film is formed on the surface of the anode body, and further, the surface is treated with a silane coupling agent, and then a conductive polymer compound layer is formed on the surface as a solid electrolyte layer. Proposed to improve the adhesion between the dielectric oxide film and the conductive polymer compound layer by interposing a silane coupling agent between the dielectric oxide film and the conductive polymer compound layer. (For example, see Patent Document 1 to Patent Document 3).
さらに、多孔体である陽極体についても、その陽極体表面に形成された誘電体酸化皮膜と導電性高分子化合物との間の密着性を向上させるために、誘電体酸化皮膜へのシランカップリング剤による処理および導電性高分子化合物層の形成を繰り返すことにより、多孔体内部の誘電体酸化皮膜上にシランカップリング剤の第1の表面処理層を形成し、この第1の表面処理層上に第1の導電性高分子化合物層を形成し、多孔体外周部の誘電体酸化皮膜上にシランカップリング剤の第2の表面処理層を形成し、この第2の表面処理層上に第2の導電性高分子化合物層を形成することにより、誘電体酸化皮膜と導電性高分子化合物層との間の密着性を向上させることが提案されている(たとえば、特許文献4を参照)。 Furthermore, for the anode body which is a porous body, in order to improve the adhesion between the dielectric oxide film formed on the anode body surface and the conductive polymer compound, silane coupling to the dielectric oxide film is performed. The first surface treatment layer of the silane coupling agent is formed on the dielectric oxide film inside the porous body by repeating the treatment with the agent and the formation of the conductive polymer compound layer, and the first surface treatment layer is formed on the first surface treatment layer. A first conductive polymer compound layer is formed, a second surface treatment layer of a silane coupling agent is formed on the dielectric oxide film on the outer periphery of the porous body, and a second surface treatment layer is formed on the second surface treatment layer. It has been proposed to improve the adhesion between the dielectric oxide film and the conductive polymer compound layer by forming the second conductive polymer compound layer (see, for example, Patent Document 4).
しかし、上記の方法によっては、誘電体酸化皮膜と導電性高分子化合物層との間の密着性が向上し、ESRが低く維持され信頼性は向上するものの、誘電体酸化皮膜と導電性高分子化合物層との間に形成されるシランカップリング剤の表面処理層(シランカップリング剤処理層、以下同じ)の存在により静電容量が低下する問題があった。
本発明は、静電容量が大きく、かつ、ESRが低く信頼性の高い固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor having a large capacitance, low ESR and high reliability, and a method for manufacturing the same.
本発明は、固体電解質として導電性高分子化合物を用いた固体電解コンデンサであって、陽極体と、陽極体の表面に形成された誘電体酸化皮膜と、誘電体酸化皮膜上に部分的に形成された第1の導電性高分子化合物層と、少なくとも第1の導電性高分子化合物層が形成されていない誘電体酸化皮膜上に形成されたシランカップリング剤処理層と、第1の導電性高分子化合物層上およびシランカップリング剤処理層上に形成された第2の導電性高分子化合物層とを含む固体電解コンデンサである。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer compound as a solid electrolyte, an anode body, a dielectric oxide film formed on the surface of the anode body, and a part formed on the dielectric oxide film The first conductive polymer compound layer formed, the silane coupling agent-treated layer formed on the dielectric oxide film on which at least the first conductive polymer compound layer is not formed, and the first conductivity A solid electrolytic capacitor including a second conductive polymer compound layer formed on the polymer compound layer and the silane coupling agent treatment layer.
本発明にかかる固体電解コンデンサにおいて、第1の導電性高分子化合物層を構成する一つの部分層とこの部分層に隣り合う部分層との間隔を、10nm以上100μm未満とすることができる。また、第1の導電性高分子化合物層および第2の導電性高分子化合物層をポリピロールまたはポリチオフェンを含むものとすることができる。 In the solid electrolytic capacitor according to the present invention, a distance between one partial layer constituting the first conductive polymer compound layer and a partial layer adjacent to the partial layer can be set to 10 nm or more and less than 100 μm. In addition, the first conductive polymer compound layer and the second conductive polymer compound layer can contain polypyrrole or polythiophene.
本発明は、固体電解質として導電性高分子化合物を用いた固体電解コンデンサの製造方法であって、陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成する工程と、誘電体酸化皮膜上に部分的に第1の導電性高分子化合物層を形成する工程と、少なくとも第1の導電性高分子化合物層が形成されていない誘電体酸化皮膜上にシランカップリング剤処理層を形成する工程と、第1の導電性高分子化合物層上およびシランカップリング剤処理層上に第2の導電性高分子化合物層を形成する工程とを含む固体電解コンデンサの製造方法である。 The present invention relates to a method for producing a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer compound as a solid electrolyte, comprising a step of forming a dielectric oxide film on the surface of an anode body, and a part of the method on the dielectric oxide film. A step of forming one conductive polymer compound layer, a step of forming a silane coupling agent-treated layer on a dielectric oxide film on which at least the first conductive polymer compound layer is not formed, Forming a second conductive polymer compound layer on the conductive polymer compound layer and the silane coupling agent-treated layer.
本発明にかかる固体電解コンデンサの製造方法において、第1の導電性高分子化合物層を構成する一つの部分層とこの部分層に隣り合う部分層との間隔を10nm以上100μm未満とすることができる。また、第1の導電性高分子化合物層を化学酸化重合または電解酸化重合により形成することができる。また、第2の導電性高分子化合物層を化学酸化重合または電解酸化重合により形成することができる。 In the method for producing a solid electrolytic capacitor according to the present invention, the distance between one partial layer constituting the first conductive polymer compound layer and a partial layer adjacent to the partial layer can be set to 10 nm or more and less than 100 μm. . The first conductive polymer compound layer can be formed by chemical oxidative polymerization or electrolytic oxidative polymerization. The second conductive polymer compound layer can be formed by chemical oxidative polymerization or electrolytic oxidative polymerization.
上記のように、本発明によれば、静電容量が大きく、かつ、ESRが低く信頼性の高い固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a solid electrolytic capacitor having a large capacitance, low ESR, and high reliability, and a method for manufacturing the same.
本発明にかかる一の固体電解コンデンサは、図1を参照して、陽極体1と、陽極体1の表面に形成された誘電体酸化皮膜2と、誘電体酸化皮膜2上に部分的に形成された第1の導電性高分子化合物層3と、少なくとも第1の導電性高分子化合物層3が形成されていない誘電体酸化皮膜2上に形成されたシランカップリング剤処理層4と、第1の導電性高分子化合物層3上およびシランカップリング剤処理層4上に形成された第2の導電性高分子化合物層5とを含む。
Referring to FIG. 1, one solid electrolytic capacitor according to the present invention is partially formed on anode body 1, dielectric oxide film 2 formed on the surface of anode body 1, and dielectric oxide film 2. The first conductive
ここで、シランカップリング剤処理層4は誘電体としての機能を有するため、本固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜2上に第1の導電性高分子化合物層3およびシランカップリング剤処理層4がそれぞれ部分的に形成され、第1の導電性高分子化合物層3上およびシランカップリング剤処理層4上に第2の導電性高分子化合物層5が形成されることにより、誘電体酸化皮膜2およびシランカップリング剤処理層4により構成される誘電体層6と、第1の導電性高分子化合物層3および第2の導電性高分子化合物層5により構成される固体電解質層7との接触面積が増大して、静電容量が高くなる。また、第1の導電性高分子化合物層3および第2の導電性高分子化合物層5(すなわち固体電解層7)は、部分的に形成されたシランカップリング剤処理層4により誘電体酸化皮膜2に密着されるため、低いESRを維持することができる。
Here, since the silane coupling agent-treated
これに対して、従来の一の固体電解コンデンサは、図2を参照して、陽極体1と陽極体1の表面に形成された誘電体酸化皮膜2と、誘電体酸化皮膜2上に形成されたシランカップリング剤処理層4と、シランカップリング剤処理層4上に形成された第1の導電性高分子化合物層3と、第1の導電性高分子化合物層3上に形成された第2の導電性高分子化合物層5とを含む。かかる従来の固体電解コンデンサは、シランカップリング剤処理層4の存在により誘電体酸化皮膜2と第1の導電性高分子化合物層3との密着性が向上する(すなわち、誘電体酸化皮膜2と固体電解質層7との密着性が向上する)。しかし、シランカップリング剤処理層4は誘電体としての機能を有することから、誘電体酸化皮膜2上にシランカップリング剤処理層4が形成されると、その分だけ誘電体層6が厚くなり、ESRが高くなるとともに静電容量が低くなっていた。
On the other hand, referring to FIG. 2, one conventional solid electrolytic capacitor is formed on anode body 1, dielectric oxide film 2 formed on the surface of anode body 1, and dielectric oxide film 2. The silane coupling agent-treated
本発明にかかる一の固体電解コンデンサにおいては、上記のように、図1を参照して、誘電体酸化皮膜2上に第1の導電性高分子化合物層3およびシランカップリング剤処理層4をそれぞれ部分的に形成することにより、誘電体層6(誘電体酸化皮膜2およびシランカップリング剤処理層4)と固体電解質層7(第1の導電性高分子化合物層3および第2の導電性高分子化合物層5)との接触面積を増大させて、ESRを低く維持してコンデンサとしての信頼性を高めるとともに、静電容量を高めることができる。
In one solid electrolytic capacitor according to the present invention, as described above, referring to FIG. 1, the first conductive
本固体電解コンデンサにおいて、第1の導電性高分子化合物層3を構成する一つの部分層3aとこの部分層3aに隣り合う部分層3bとの間の間隔は、10nm以上100μm未満であることが好ましい。上記部分層3a,3b間の間隔が10nm未満になると、シランカップリング剤が部分層3a,3b間の間隔に入り込み難くなり、シランカップリング剤処理層4の形成が阻害される。また、部分層3a,3b間の間隔が、100μm以上になると、誘電体酸化皮膜2およびシランカップリング材処理層4により構成される誘電体層6と、第1の導電性高分子化合物層3および第2の導電性高分子化合物層5との接触面積の増大が少なくなり、静電容量の増大が少なくなるとともに十分なESR低減効果が得られなくなる。なお、部分層3a,3b間の間隔は、SEM(走査型電子顕微鏡)またはポロシメータ(細孔分布測定器)により測定することができる。ここで、第1の導電性高分子化合物層を構成する一つの部分層とこれに隣り合う部分層とは、分離していてもよいし、一部で繋がっていてもよい。また、上記一つの部分層とこれに隣り合う部分層との間隔とは、一つの部分層の端部とこれに隣り合う部分層の端部との最短距離をいう。
In this solid electrolytic capacitor, the interval between one partial layer 3a constituting the first conductive
本固体電解コンデンサにおいて、第1の導電性高分子化合物層および第2の導電性高分子化合物層を形成する導電性高分子化合物は、特に制限はないが、導電性が高いことおよび誘電体酸化皮膜2の欠陥の修復(エージングなどにより導電性高分子化合物からドーパントを脱離させて、導電性高分子化合物で形成される固体電解質層の一部を絶縁化すること)が容易であることから、ポリピロールまたはポリチオフェンを含むことが好ましい。 In the present solid electrolytic capacitor, the conductive polymer compound forming the first conductive polymer compound layer and the second conductive polymer compound layer is not particularly limited, but has high conductivity and dielectric oxidation. Because it is easy to repair defects in the film 2 (insulating part of the solid electrolyte layer formed of the conductive polymer compound by detaching the dopant from the conductive polymer compound by aging or the like) , Polypyrrole or polythiophene.
ここで、本固体電解コンデンサを詳細に説明する。図1を参照して、本固体電解コンデンサは、タンタル、ニオブ、チタンまたはアルミニウムなどの弁金属の焼結体からなる陽極体1の表面にこの陽極体1表面を酸化させた誘電体酸化皮膜2が形成され、誘電体酸化皮膜2上に部分的に第1の導電性高分子化合物層3が形成され、第1の導電性高分子化合物層3が形成されていない誘電体酸化皮膜2上にシランカップリング剤処理層が形成され、第1の導電性高分子化合物層3上およびシランカップリング剤処理層4上に第2の導電性高分子化合物層5が形成される。ここで、第1の導電性高分子化合物層3および第2の導電性高分子化合物層5により固体電解質層7が構成される。さらに、第2の導電性高分子化合物層5上に導電性カーボンを含有するカーボン層8が形成され、カーボン層8上に銀ペーストなどからなる陰極引出層9が形成されてコンデンサ素子10が構成されている。さらに、上記陽極体1の一端面に植立された陽極リード部材11に陽極端子21が接続され、上記陰極引出層9に陰極端子22が接続され、上記コンデンサ素子10がエポキシ樹脂などの外装樹脂12によって被覆密封されている。
Here, the solid electrolytic capacitor will be described in detail. Referring to FIG. 1, this solid electrolytic capacitor includes a dielectric oxide film 2 obtained by oxidizing the surface of anode body 1 on the surface of anode body 1 made of a sintered body of a valve metal such as tantalum, niobium, titanium or aluminum. Is formed on the dielectric oxide film 2, the first conductive
本発明にかかる一の固体電解コンデンサの製造方法は、図1を参照して、陽極体1の表面に誘電体酸化皮膜2を形成する工程と、誘電体酸化皮膜2上に部分的に第1の導電性高分子化合物層3を形成する工程と、少なくとも第1の導電性高分子化合物層3が形成されていない誘電体酸化皮膜2上にシランカップリング剤処理層4を形成する工程と、第1の導電性高分子化合物層3上およびシランカップリング剤処理層4上に第2の導電性高分子化合物層5を形成する工程とを含む。
A method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to the present invention includes a step of forming a dielectric oxide film 2 on the surface of an anode body 1 with reference to FIG. Forming the conductive
誘電体酸化皮膜2上に第1の導電性高分子化合物層3およびシランカップリング剤処理層4をそれぞれ部分的に形成し、導電性高分子化合物層3上およびシランカップリング剤処理層4上に第2の導電性高分子化合物層5を形成することにより、誘電体層6(誘電体酸化皮膜2およびシランカップリング剤処理層4)と固体電解質層7(第1の導電性高分子化合物層3および第2の導電性高分子化合物層)との接触面積が増大するため、静電容量が高くなる。
A first conductive
ここで、本固体電解コンデンサの製造方法を詳細に説明する。陽極体1の表面に誘電体酸化皮膜2を形成する工程は、タンタル、ニオブ、チタンまたはアルミニウムなどの弁金属の焼結体からなる陽極体1の表面を酸化させて誘電体層である酸化皮膜を形成する。誘電体酸化皮膜2を形成する方法には、特に制限はないが、たとえば陽極体1をリン酸水溶液中で陽極酸化を行なう方法が好ましく用いられる。 Here, the manufacturing method of this solid electrolytic capacitor is demonstrated in detail. The step of forming the dielectric oxide film 2 on the surface of the anode body 1 includes oxidizing the surface of the anode body 1 made of a sintered body of a valve metal such as tantalum, niobium, titanium, or aluminum to form a dielectric layer. Form. The method of forming the dielectric oxide film 2 is not particularly limited, but for example, a method of anodizing the anode body 1 in a phosphoric acid aqueous solution is preferably used.
誘電体酸化皮膜2上に部分的に第1の導電性高分子化合物層3を形成する方法には、特に制限はないが、化学酸化重合法または電解酸化重合法が好ましく用いられる。ここで、化学酸化重合法は、酸化剤を用いてモノマーを酸化重合する方法であり、陽極体の小さな細孔内まで導電性高分子化合物層を形成できる点で優れた方法である。酸化剤としては、特に制限はないが、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウムなどの過硫酸塩、塩化第二鉄、塩化アルミニウムなどの金属ハロゲン化物、過酸化水素などの過酸化物などが用いられる。電解酸化重合は、アノードで起こる酸化反応を利用してモノマーをアノード上に酸化重合する方法であり、導電性高分子化合物層の厚さおよび物性を制御し易い点で優れた方法である。化学酸化重合または電解酸化重合において、重合液のモノマー濃度、重合液の温度、重合時間などの重合条件を調節することにより、誘電体酸化皮膜2上に部分的に第1の導電性高分子化合物層3を形成することができる。また、導電性高分子化合物層の形成において、導電性の発現および向上のために、モノマー重合の際に、ドーパントが添加される。ドーパントは、導電性高分子に容易に取り込まれその導電性を高めるものであれば特に制限はないが、ベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸などのスルホン酸またはそれらの塩が、導電性が高い観点から好ましく用いられる。
A method for partially forming the first conductive
第1の導電性高分子化合物層3を形成する工程において、第1の導電性高分子化合物層を構成する一つの部分層3aとこの部分層3aに隣り合う部分層3bとの間隔を10nm以上100μm未満とすることが好ましい。上記部分層3a,3b間の間隔が10nm未満になると、シランカップリング剤が部分層3a,3b間の間隔に入り込み難くなり、シランカップリング剤処理層4の形成が阻害される。また、部分層3a,3b間の間隔が、100μm以上になると、誘電体酸化皮膜2およびシランカップリング材処理層4により構成される誘電体層6と、第1の導電性高分子化合物層3および第2の導電性高分子化合物層5との接触面積の増大が少なくなり、静電容量の増大が少なくなるとともに十分なESR低減効果が得られなくなる。ここで、部分層3a,3b間の間隔は、化学酸化重合または電解酸化重合において、重合液の濃度、温度などの重合条件および重合時間を調節することにより制御することができる。たとえば、重合液のモノマー濃度が低く、重合液の温度が低く、重合時間が短くなるほど部分層3a,3b間の間隔は大きくなる。
In the step of forming the first conductive
少なくとも第1の導電性高分子化合物層3が形成されていない誘電体酸化皮膜2上にシランカップリング剤処理層4を形成する方法には、特に制限はないが、作業性に優れる観点から、シランカップリング剤を含有する溶液中に誘電体酸化皮膜2上に部分的に第1の導電性高分子化合物層3を形成する工程後の陽極体1を浸漬後乾燥する方法、または誘電体酸化皮膜2上に部分的に第1の導電性高分子化合物層3を形成する工程後の陽極体1の誘電体酸化皮膜2上にシランカップリング剤を含有する溶液を塗布後乾燥する方法などのシランカップリング剤を用いて誘電体酸化皮膜2を表面処理する方法が好ましく用いられる。上記方法により、シランカップリング剤処理層4は、主として第1の導電性高分子化合物層3が形成されていない誘電体酸化皮膜2上に形成される。なお、第1の導電性高分子化合物層3上にも、シランカップリング剤処理層が形成される場合があるが、固体電解コンデンサとしての特性を低下させるものではない。
There is no particular limitation on the method of forming the silane coupling
シランカップリング剤処理層4の形成に用いられるシランカップリング剤は、誘電性を有し誘電体酸化皮膜2と固体電解質層7との密着性を高めるものであれば特に限定はなく、ビニルトリクロロシラン(ビニルトリクロルシランとも表記される)、ビニル(β−メトキシシラン)、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
The silane coupling agent used for forming the silane coupling agent treated
第1の導電性高分子化合物層3上およびシランカップリング剤処理層4上に第2の導電性高分子化合物層5を形成する方法には、特に制限はないが、化学酸化重合法または電解酸化重合法が好ましく用いられる。上記のように、化学酸化重合法は陽極体の小さな細孔内まで導電性高分子化合物層を形成できる点で優れた方法であり、電解酸化重合は導電性高分子化合物層の厚さおよび物性を制御し易い点で優れた方法である。また、第2の導電性高分子化合物層5は、第1の導電性高分子化合物層3と異なり、第1の導電性高分子化合物層3およびシランカップリング剤処理層4の全面を被覆することが好ましい。かかる観点から、第2の導電性高分子化合物の形成は、第1の導電性高分子化合物層の形成の場合に比べて、重合液のモノマー濃度が高く、重合液の温度が高く、重合時間が長い重合条件で行なうことが好ましい。
The method for forming the second conductive polymer compound layer 5 on the first conductive
(実施例1)
図1を参照して、一端面(2.3mm×1.0mm)に陽極リード部材11が植立されたタンタル(Ta)焼結体で形成された2.3mm×1.8mm×1.0mmの直方体の陽極体1を65℃のリン酸水溶液中で定電圧10Vを印加して10時間電解酸化することにより誘電体酸化皮膜2を形成した。
Example 1
Referring to FIG. 1, 2.3 mm × 1.8 mm × 1.0 mm formed of a tantalum (Ta) sintered body in which
次に、この素子を25℃でピロール3.0M(モル/リットルの濃度を示す、以下同じ)を含むエタノール溶液に5分間浸漬した後、過硫酸アンモニウム0.1M、アルキルナフタレンスルホン酸0.1Mを含む水溶液に5分間浸漬して、誘電体酸化皮膜2上に部分的に第1の導電性高分子化合物層3を形成した。この第1の導電性高分子化合物層3の部分層3a,3b間の間隔をSEMにより測定したところ、10nm以上100μm未満であった。
Next, this element was immersed in an ethanol solution containing pyrrole 3.0M (mol / liter concentration, the same applies hereinafter) at 25 ° C. for 5 minutes, and then ammonium persulfate 0.1M and alkylnaphthalenesulfonic acid 0.1M were added. The first conductive
次に、この素子をγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製シランカップリング剤「KBM−403」)を3.0質量%含む25℃の水溶液に5分間浸漬した後、130℃で20分間乾燥させて、少なくとも第1の導電性高分子化合物層3が形成されていない誘電体酸化皮膜2上にシランカップリング剤処理層4を形成した。次に、この素子をアノードとして、ピロール0.2M、アルキルナフタレンスルホン酸0.2Mを含む25℃の水溶液中で0.5mAの電流を3時間通電することにより、第2の導電性高分子化合物層5を形成した。
Next, the device was immersed in an aqueous solution at 25 ° C. containing 3.0% by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (silane coupling agent “KBM-403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) for 5 minutes, and then 130 ° C. Was dried for 20 minutes to form a silane coupling agent treated
次に、第2の導電性高分子化合物層5上に、導電性カーボンを含有するカーボン層8、陰極引出し層9を順次形成して、コンデンサ素子10とした。さらに、陽極リード部材11に陽極端子21を溶接し、陰極引出層9に陰極端子22を導電性接着剤により接続した後、コンデンサ素子10の外側をエポキシ樹脂で形成される外装樹脂12により被覆密閉した後、エージング処理を施して固体電解コンデンサを作製した。
Next, a
上記のようにして得られた固体電解コンデンサについて、初期のESR、105℃で2.5Vの定電圧を500時間印加した後のESRおよび105℃で2.5Vの定電圧を1000時間印加した後のESRを測定したところ、それぞれ20.8mΩ、24.0mΩおよび26.0mΩであった。ここで、ESRの測定は、LCRメータ(インダクタンス−キャパシタンス−レジスタンス測定装置)を用いて行なった。初期および高温下の電圧印加試験後における固体電解コンデンサのESRの結果を表1にまとめた。 For the solid electrolytic capacitor obtained as described above, initial ESR, ESR after applying a constant voltage of 2.5 V at 105 ° C. for 500 hours, and applying a constant voltage of 2.5 V at 105 ° C. for 1000 hours The ESR was measured and found to be 20.8 mΩ, 24.0 mΩ and 26.0 mΩ, respectively. Here, the ESR was measured using an LCR meter (inductance-capacitance-resistance measuring apparatus). Table 1 summarizes the results of ESR of the solid electrolytic capacitor at the initial stage and after the voltage application test at a high temperature.
また、得られた固体電解コンデンサについて、初期の静電容量出現率を算出したところ86.3%であった。ここで、静電容量出現率とは、誘電体酸化皮膜形成後の素子を30質量%の硫酸水溶液中にて測定した静電容量に対する作製された固体電解コンデンサの実際の静電容量の百分率(%)を意味する。実際の静電容量は、LCRメータを用いて測定した。 Further, regarding the obtained solid electrolytic capacitor, the initial capacitance appearance rate was calculated to be 86.3%. Here, the capacitance appearance rate is the percentage of the actual capacitance of the produced solid electrolytic capacitor with respect to the capacitance obtained by measuring the element after forming the dielectric oxide film in a 30% by mass sulfuric acid aqueous solution ( %). The actual capacitance was measured using an LCR meter.
さらに、得られた固体電解コンデンサについて、初期のLCを測定したところ、1.97μAであった。ここで、LCの測定および算出は、測定対象のコンデンサに1kΩの抵抗を直列につなぎ、その抵抗に対して並列に電圧計を接続して、測定された電圧を抵抗値で除してLCを求めることにより行なった。初期における固体電解コンデンサのESR、静電容量出現率およびLCの結果を表2にまとめた。 Furthermore, when the initial LC of the obtained solid electrolytic capacitor was measured, it was 1.97 μA. Here, the LC is measured and calculated by connecting a 1 kΩ resistor in series to the capacitor to be measured, connecting a voltmeter in parallel to the resistor, and dividing the measured voltage by the resistance value to calculate the LC. It was done by asking. Table 2 summarizes the results of ESR, capacitance appearance rate, and LC of the solid electrolytic capacitor in the initial stage.
(比較例1)
素子をγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン3.0質量%の水溶液に浸漬しないでシランカップリング剤処理層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。得られた固体電解コンデンサの初期のESR、105℃×定電圧2.5V×500時間印加後のESRおよび105℃×2.5V×1000時間印加後のESRは、それぞれ21.5mΩ、35.0mΩおよび54.0mΩであった。初期および高温下の電圧印加試験後における固体電解コンデンサのESRの結果を表1にまとめた。また、得られた固体電解コンデンサの初期の静電容量出現率は82.1%であり、初期のLCは9.45μAであった。初期における固体電解コンデンサのESR、静電容量出現率およびLCの結果を表2にまとめた。
(Comparative Example 1)
A solid electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the device was not immersed in an aqueous solution of 3.0% by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane and the silane coupling agent treatment layer was not formed. . The initial ESR of the obtained solid electrolytic capacitor, ESR after application of 105 ° C. × constant voltage 2.5V × 500 hours, and ESR after application of 105 ° C. × 2.5 V × 1000 hours are 21.5 mΩ and 35.0 mΩ, respectively. And 54.0 mΩ. Table 1 summarizes the results of ESR of the solid electrolytic capacitor at the initial stage and after the voltage application test at a high temperature. The initial capacitance appearance rate of the obtained solid electrolytic capacitor was 82.1%, and the initial LC was 9.45 μA. Table 2 summarizes the results of ESR, capacitance appearance rate, and LC of the solid electrolytic capacitor in the initial stage.
表1から明らかなように、第1の導電性高分子化合物層の形成後にシランカップリング剤処理層を形成した本発明にかかる固体電解コンデンサは高温下で連続して電圧を印化してもESRの増大は少なかったが、シランカップリング剤処理層を形成しなかった従来の固体電解コンデンサは高温下で連続して電圧を印加することによりESRが著しく増大した。電圧の印化により従来の固体電解コンデンサの誘電体酸化皮膜と固体電解質層との密着性が低下したものと考えられる。 As is apparent from Table 1, the solid electrolytic capacitor according to the present invention in which the silane coupling agent-treated layer is formed after the formation of the first conductive polymer compound layer can be subjected to ESR even when voltage is continuously applied at a high temperature. In the conventional solid electrolytic capacitor in which the silane coupling agent treatment layer was not formed, the ESR was remarkably increased by applying a voltage continuously at a high temperature. It is considered that the adhesion between the dielectric oxide film of the conventional solid electrolytic capacitor and the solid electrolyte layer is lowered due to the voltage marking.
(比較例2)
図2を参照して、誘電体酸化皮膜2が形成された素子をγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを3.0質量%含む25℃の水溶液に5分間浸漬した後に130℃で20分間乾燥させて誘電体酸化皮膜2上にシランカップリング剤処理層4を形成したこと、次にこの素子を25℃で、ピロール3.0Mを含むエタノール溶液に5分間浸漬した後、過硫酸アンモニウム0.1M、アルキルナフタレンスルホン酸0.1Mを含む水溶液に5分間浸漬して、シランカップリング剤処理層4上に第1の導電性高分子化合物層3を形成したこと、次にこの素子をアノードとして、ピロール0.2M、アルキルナフタレンスルホン酸0.2Mを含む25℃の水溶液中で0.5mAの電流を3時間通電することにより、第1の導電性高分子化合物層3上に第2の導電性高分子化合物層5を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、固体電解コンデンサを作製した。得られた固体電解コンデンサの初期のESR、静電容量出現率およびLCは、それぞれ21.0mΩ、79.3%および6.88μAであった。結果を表2にまとめた。
(Comparative Example 2)
Referring to FIG. 2, the element on which dielectric oxide film 2 is formed is immersed in an aqueous solution at 25 ° C. containing 3.0% by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane for 5 minutes and then dried at 130 ° C. for 20 minutes. After forming the silane coupling agent-treated
表2から明らかなように、第1の導電性高分子化合物層の形成後にシランカップリング剤処理層を形成した実施例1の固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜と固体電解質層との間にシランカップリング剤処理層を形成しなかった比較例1の固体電解コンデンサに比べて、静電容量発現率が増大し、ESRおよびLCが低減した。これは、実施例1の固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜上に部分的にシランカップリング剤処理層と固体電解質層が形成されているため、誘電体酸化皮膜およびシランカップリング剤処理層により構成される誘電体層と、第1の導電性高分子化合物層および第2の導電性高分子化合物層により構成される固体電解質層との接触面積が大きくなったため、また誘電体酸化皮膜と固体電解質層との密着性が向上したためと考えられる。 As is apparent from Table 2, the solid electrolytic capacitor of Example 1 in which the silane coupling agent-treated layer was formed after the first conductive polymer compound layer was formed was between the dielectric oxide film and the solid electrolyte layer. Compared with the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 1 in which the silane coupling agent-treated layer was not formed, the capacitance expression rate increased and ESR and LC decreased. In the solid electrolytic capacitor of Example 1, the silane coupling agent-treated layer and the solid electrolyte layer are partially formed on the dielectric oxide film, so that the dielectric oxide film and the silane coupling agent-treated layer are used. Since the contact area between the dielectric layer constituted and the solid electrolyte layer constituted by the first conductive polymer compound layer and the second conductive polymer compound layer is increased, the dielectric oxide film and the solid This is thought to be due to improved adhesion to the electrolyte layer.
また、実施例1の固体電解コンデンサは、シランカップリング剤処理層形成後に第1の導電性高分子化合物層を形成した比較例2の固体電解コンデンサに比べても、静電容量発現率が増大し、ESRおよびLCが低減した。これは、図1と図2を対比すると明らかなように、誘電体酸化皮膜2およびシランカップリング剤処理層4により形成される誘電体層6と第1の導電性高分子化合物層3および第2の導電性高分子化合物層5により形成される固体電解質層7との接触面積は、比較例2の固体電解コンデンサに比べて実施例1の固体電解コンデンサが大きくなったためと考えられる。
Further, the solid electrolytic capacitor of Example 1 has an increased capacitance development rate as compared with the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 2 in which the first conductive polymer compound layer is formed after the silane coupling agent treatment layer is formed. ESR and LC were reduced. As is clear from a comparison between FIG. 1 and FIG. 2, the dielectric layer 6 formed by the dielectric oxide film 2 and the silane coupling
また、比較例2の固体電解コンデンサは、比較例1の固体電解コンデンサに比べて、LCは低減したが、静電容量出現率も低減した。これは、シランカップリング剤処理層が誘電体酸化皮膜上に全面的に形成されることにより、誘電体酸化皮膜およびシランカップリング剤処理層により構成される誘電体層が厚くなったためと考えられる。これに対して、実施例1の固体電解コンデンサにおいては、シランカップリング剤処理層が誘電体酸化皮膜上に部分的にしか形成されないため、誘電体酸化皮膜およびシランカップリング剤処理層により構成される誘電体層は厚くならないため、エージング処理の際における固体電解質層を形成する導電性高分子化合物からのドーパントの脱離が容易になり、更なるLC低減効果が得られたものと考えられる。 Moreover, although the solid electrolytic capacitor of the comparative example 2 reduced LC compared with the solid electrolytic capacitor of the comparative example 1, it also reduced the capacitance appearance rate. This is probably because the dielectric layer composed of the dielectric oxide film and the silane coupling agent treatment layer is thickened by forming the silane coupling agent treatment layer entirely on the dielectric oxide film. . On the other hand, in the solid electrolytic capacitor of Example 1, since the silane coupling agent-treated layer is only partially formed on the dielectric oxide film, it is composed of the dielectric oxide film and the silane coupling agent-treated layer. Since the dielectric layer does not become thicker, it is considered that the dopant is easily detached from the conductive polymer compound forming the solid electrolyte layer during the aging treatment, and further LC reduction effect is obtained.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 陽極体、2 誘電体酸化皮膜、3 第1の導電性高分子化合物層、3a,3b 部分層、4 シランカップリング剤処理層、5 第2の導電性高分子化合物層、6 誘電体層、7 固体電解質層、8 カーボン層、9 陰極引出層、10 コンデンサ素子、11
陽極リード部材、12 外装樹脂、21 陽極端子、22 陰極端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Anode body, 2 Dielectric oxide film, 3 1st electroconductive polymer compound layer, 3a, 3b partial layer, 4 Silane coupling agent processing layer, 5 2nd electroconductive polymer compound layer, 6
Anode lead member, 12 exterior resin, 21 anode terminal, 22 cathode terminal.
Claims (7)
陽極体と、前記陽極体の表面に形成された誘電体酸化皮膜と、前記誘電体酸化皮膜上に部分的に形成された第1の導電性高分子化合物層と、少なくとも第1の導電性高分子化合物層が形成されていない誘電体酸化皮膜上に形成されたシランカップリング剤処理層と、前記第1の導電性高分子化合物層上および前記シランカップリング剤処理層上に形成された第2の導電性高分子化合物層とを含む固体電解コンデンサ。 A solid electrolytic capacitor using a conductive polymer compound as a solid electrolyte,
An anode body, a dielectric oxide film formed on the surface of the anode body, a first conductive polymer compound layer partially formed on the dielectric oxide film, and at least a first conductive high A silane coupling agent-treated layer formed on a dielectric oxide film on which no molecular compound layer is formed, and a first layer formed on the first conductive polymer compound layer and the silane coupling agent-treated layer. A solid electrolytic capacitor comprising two conductive polymer compound layers.
陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成する工程と、前記誘電体酸化皮膜上に部分的に第1の導電性高分子化合物層を形成する工程と、少なくとも前記第1の導電性高分子化合物層が形成されていない誘電体酸化皮膜上にシランカップリング剤処理層を形成する工程と、前記第1の導電性高分子化合物層上および前記シランカップリング剤処理層上に第2の導電性高分子化合物層を形成する工程とを含む固体電解コンデンサの製造方法。 A method for producing a solid electrolytic capacitor using a conductive polymer compound as a solid electrolyte,
A step of forming a dielectric oxide film on the surface of the anode body; a step of partially forming a first conductive polymer compound layer on the dielectric oxide film; and at least the first conductive polymer compound A step of forming a silane coupling agent-treated layer on the dielectric oxide film on which no layer is formed, and a second conductive property on the first conductive polymer compound layer and the silane coupling agent-treated layer. A method for producing a solid electrolytic capacitor comprising a step of forming a polymer compound layer.
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