JP2006156904A - Valve action metal body and its production process, electrolytic capacitor and its manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弁作用金属体及びその製造方法、並びに、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 valve action metal body and a manufacturing method thereof, and an electrolytic capacitor and a manufacturing method thereof.
近年、電子機器のデジタル化、小型化、高速化がますます加速されている。このような状況下、各種電子機器に多用される高周波用途に適した電子部品の一つである電解コンデンサには、従来にも増して大容量化、高周波動作時の低インピーダンス化が要求されるとともに、動作安定性、信頼性、及び、更なる長寿命化が熱望されている。 In recent years, digitization, downsizing, and speeding up of electronic devices have been increasingly accelerated. Under such circumstances, an electrolytic capacitor that is one of the electronic components suitable for high frequency applications frequently used in various electronic devices is required to have a larger capacity and a lower impedance during high frequency operation than ever before. At the same time, there is a strong desire for operational stability, reliability, and a longer life.
電解コンデンサは、一般に、アルミニウム、タンタル等からなるいわゆる弁作用金属層と、その表面が陽極酸化されることにより形成される酸化皮膜からなる誘電体層と、電解質層と、グラファイトや銀等からなる導電体層とが順次積層された構造を有している。 An electrolytic capacitor is generally composed of a so-called valve action metal layer made of aluminum, tantalum or the like, a dielectric layer made of an oxide film formed by anodizing the surface, an electrolyte layer, graphite, silver, or the like. It has a structure in which conductor layers are sequentially stacked.
このような電解コンデンサは、電解質層を構成する電解質材料の性状により、電解コンデンサは液体電解コンデンサと固体電解コンデンサの2種に大別される。前者は、電解質材料として液状の電解質(電解液)を含有する電解質層を備えるものであり、後者は、電解質材料として固体状の電解質(錯塩、導電性ポリマー等)を含有する電解質層を備えるものである。これらを諸特性の観点から比較すると、前者は、電解質の漏洩あるいは蒸発(ドライアップ)に起因する経時劣化を本質的に引き起こし易いのに対し、後者はそのようなおそれが殆どない。 Such electrolytic capacitors are roughly classified into two types, that is, a liquid electrolytic capacitor and a solid electrolytic capacitor, depending on the properties of the electrolyte material constituting the electrolyte layer. The former includes an electrolyte layer containing a liquid electrolyte (electrolytic solution) as an electrolyte material, and the latter includes an electrolyte layer containing a solid electrolyte (complex salt, conductive polymer, etc.) as an electrolyte material. It is. Comparing these from the viewpoints of various characteristics, the former is inherently likely to cause deterioration over time due to leakage or evaporation (dry up) of the electrolyte, whereas the latter has almost no such fear.
かかる利点に基づいて、最近では固体電解コンデンサの研究開発が活発に行われており、特に、漏れ電流値、インピーダンス特性、耐熱性等の観点から、開発・実用化の焦点は、二酸化マンガンや錯塩を用いたものからポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等に電子供与性や電子吸引性の物質(ドーパント)をドープさせた共役系の導電性高分子を用いたものへと急速に移行しつつある。 Based on these advantages, research and development of solid electrolytic capacitors has been actively carried out recently. In particular, from the viewpoint of leakage current value, impedance characteristics, heat resistance, etc., the focus of development and practical application is manganese dioxide and complex salts. There is a rapid shift from those using a conjugated conductive polymer in which an electron donating or electron withdrawing substance (dopant) is doped into polypyrrole, polythiophene, polyaniline or the like.
ところで、上述した一般的な構成の電解コンデンサでは、通常、高容量化のために弁作用金属層が粗面化・拡面化され、その表面は微細な凹凸形状となっている。よって、その弁作用金属層上に形成される誘電体層も同様に微細凹凸形状となっている。 By the way, in the electrolytic capacitor having the general configuration described above, the valve metal layer is usually roughened and widened to increase the capacity, and the surface thereof has a fine uneven shape. Therefore, the dielectric layer formed on the valve action metal layer has a fine uneven shape as well.
ここで、誘電体層は、上述のように弁作用金属層の表面を陽極酸化(化成)することにより形成される酸化皮膜からなる層である。そして、化成処理、すなわち、弁作用金属層の陽極酸化は、一般的にアジピン酸アンモニウム等の溶液を化成液として用い、この化成液中に弁作用金属を浸漬して所定の電圧を印加することにより行われる(例えば、特許文献1参照)。これにより、弁作用金属層と誘電体層とからなる弁作用金属体が形成されている。
しかしながら、上述したアジピン酸アンモニウム等の化成液を用いて誘電体層が形成された弁作用金属体を備える従来の電解コンデンサでは、理論容量に近い容量を得ること、すなわち、十分な容量出現率を得ることが困難であることを本発明者らは見出した。 However, a conventional electrolytic capacitor including a valve action metal body in which a dielectric layer is formed using a chemical conversion liquid such as ammonium adipate described above can obtain a capacity close to the theoretical capacity, that is, a sufficient capacity appearance rate. The inventors have found that it is difficult to obtain.
更に、電解コンデンサには、優れた耐電圧性も要求されている。耐電圧性を向上させるためには、例えば、弁作用金属体における誘電体層の厚みを厚くすることが有効であるが、誘電体層の厚みを厚くすると容量が小さくなる傾向があり、優れた耐電圧性と十分な容量とを同時に得ることが困難である。そして、誘電体層の厚みを、電解コンデンサに要求される容量が得られる程度の厚みとした場合、上述したアジピン酸アンモニウム等の化成液を用いて誘電体層が形成された弁作用金属体を備える従来の電解コンデンサでは、優れた耐電圧性を得ることが困難であることを本発明者らは見出した。 Furthermore, the electrolytic capacitor is also required to have excellent voltage resistance. In order to improve the voltage resistance, for example, it is effective to increase the thickness of the dielectric layer in the valve action metal body, but when the thickness of the dielectric layer is increased, the capacity tends to decrease, which is excellent. It is difficult to obtain voltage resistance and sufficient capacity at the same time. Then, when the thickness of the dielectric layer is set to such a thickness that the capacity required for the electrolytic capacitor is obtained, the valve action metal body in which the dielectric layer is formed using the above-described chemical conversion liquid such as ammonium adipate is used. The present inventors have found that it is difficult to obtain excellent voltage resistance with the conventional electrolytic capacitor provided.
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、電解コンデンサを構成した場合に十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることが可能な弁作用金属体及びその製造方法、並びに、電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and a valve action metal body capable of obtaining a sufficient capacity appearance rate and excellent withstand voltage when an electrolytic capacitor is configured, and its An object of the present invention is to provide a manufacturing method, and an electrolytic capacitor and a manufacturing method thereof.
上記目的を達成するために、本発明は、弁作用金属層を、プロトン供与性高分子化合物を含む化成液中で化成し、上記弁作用金属層表面に誘電体層を形成することにより得られることを特徴とする弁作用金属体を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention can be obtained by forming a valve metal layer in a chemical conversion solution containing a proton donating polymer compound and forming a dielectric layer on the surface of the valve metal layer. The valve action metal body characterized by the above is provided.
かかる弁作用金属体は、誘電体層が、プロトン供与性高分子化合物を含む化成液を用いて弁作用金属層を化成することで形成されており、この弁作用金属体を用いて電解コンデンサを構成した場合、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることができる。 In such a valve metal body, the dielectric layer is formed by forming a valve metal layer using a chemical conversion liquid containing a proton donating polymer compound, and an electrolytic capacitor is formed using the valve metal body. When configured, a sufficient capacity appearance rate and excellent voltage resistance can be obtained.
本発明はまた、弁作用金属層と該弁作用金属層の少なくとも一部の表面に形成された誘電体層とを有する積層体を、プロトン供与性高分子化合物を含む化成液中で再化成し、上記弁作用金属層表面に誘電体層を形成することにより得られることを特徴とする弁作用金属体を提供する。 The present invention also re-forms a laminate having a valve action metal layer and a dielectric layer formed on at least a part of the valve action metal layer in a chemical conversion liquid containing a proton donating polymer compound. The valve action metal body is obtained by forming a dielectric layer on the surface of the valve action metal layer.
このように、弁作用金属層の少なくとも一部の表面に予め誘電体層が形成された積層体に対して、プロトン供与性高分子化合物を含む化成液を用いて再化成することで得られる弁作用金属体によれば、電解コンデンサを構成した場合に、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることができる。 In this way, a valve obtained by re-forming a laminated body in which a dielectric layer is previously formed on at least a part of the surface of the valve action metal layer using a chemical conversion liquid containing a proton donating polymer compound. According to the working metal body, when an electrolytic capacitor is configured, a sufficient capacity appearance rate and excellent voltage resistance can be obtained.
これらの弁作用金属体において、誘電体層を形成する際の化成液中に含有されるプロトン供与性高分子化合物は、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するポリフルオロエチレン又はその誘導体であることが好ましい。 In these valve action metal bodies, the proton donating polymer compound contained in the chemical conversion liquid when forming the dielectric layer is polyfluoroethylene having a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group or a derivative thereof. It is preferable that
このように、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するポリフルオロエチレン又はその誘導体を含む化成液中で弁作用金属層の化成、又は積層体の再化成を行って得られる弁作用金属体によれば、電解コンデンサを構成した場合に、より十分な容量出現率とより優れた耐電圧性とを得ることができる。 Thus, the valve action metal obtained by performing formation of a valve action metal layer in a chemical conversion liquid containing polyfluoroethylene which has a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group, or its derivative, or re-formation of a layered product According to the body, when an electrolytic capacitor is configured, it is possible to obtain a more sufficient capacity appearance rate and better voltage resistance.
本発明は更に、弁作用金属層を、プロトン供与性高分子化合物を含む化成液中で化成し、上記弁作用金属層表面に誘電体層を形成する化成工程を有することを特徴とする弁作用金属体の製造方法、を提供する。 The present invention further includes a chemical conversion step in which the valve metal layer is formed in a chemical conversion liquid containing a proton donating polymer compound, and a dielectric layer is formed on the surface of the valve metal layer. A method for producing a metal body is provided.
また、本発明は、弁作用金属層と該弁作用金属層の少なくとも一部の表面に形成された誘電体層とを有する積層体を、プロトン供与性高分子化合物を含む化成液中で再化成し、上記弁作用金属層表面に誘電体層を形成する化成工程を有することを特徴とする弁作用金属体の製造方法を提供する。 In addition, the present invention provides a laminate comprising a valve action metal layer and a dielectric layer formed on at least a part of the valve action metal layer in a chemical conversion liquid containing a proton donating polymer compound. And the manufacturing method of the valve action metal body characterized by having the chemical conversion process which forms a dielectric material layer on the said valve action metal layer surface.
これらの製造方法によれば、電解コンデンサを構成した場合に十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることが可能な弁作用金属体を得ることができる。 According to these manufacturing methods, it is possible to obtain a valve metal body capable of obtaining a sufficient capacity appearance rate and excellent voltage resistance when an electrolytic capacitor is configured.
これらの弁作用金属体の製造方法において、誘電体層を形成する際の化成液中に含有されるプロトン供与性高分子化合物は、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するポリフルオロエチレン又はその誘導体であることが好ましい。 In these valve action metal body production methods, the proton-donating polymer compound contained in the chemical conversion liquid when forming the dielectric layer is polyfluoroethylene having a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group. Or a derivative thereof.
スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するポリフルオロエチレン又はその誘導体を含む化成液中で弁作用金属層の化成、又は積層体の再化成を行うことにより、電解コンデンサを構成した場合により十分な容量出現率とより優れた耐電圧性とを得ることが可能な弁作用金属体を得ることができる。 Depending on the case where the electrolytic capacitor is configured by forming the valve action metal layer or re-forming the laminate in the chemical solution containing polyfluoroethylene having a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group or a derivative thereof. A valve action metal body capable of obtaining a sufficient capacity appearance rate and a superior voltage resistance can be obtained.
本発明はまた、上述した本発明の弁作用金属体と、上記弁作用金属体に対向して配置された電極層と、上記弁作用金属体と前記電極層との間に配置された電解質層と、を備えることを特徴とする電解コンデンサを提供する。 The present invention also includes the above-described valve action metal body of the present invention, an electrode layer disposed to face the valve action metal body, and an electrolyte layer disposed between the valve action metal body and the electrode layer. And an electrolytic capacitor comprising:
かかる電解コンデンサは、本発明の弁作用金属体を備えているため、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることができる。 Since this electrolytic capacitor includes the valve action metal body of the present invention, a sufficient capacity appearance rate and excellent voltage resistance can be obtained.
ここで、上記電解質層は、固体電解質からなる層であることが好ましい。すなわち、本発明の電解コンデンサは、固体電解質層を備える固体電解コンデンサであることが好ましい。 Here, the electrolyte layer is preferably a layer made of a solid electrolyte. That is, the electrolytic capacitor of the present invention is preferably a solid electrolytic capacitor having a solid electrolyte layer.
本発明の電解コンデンサが固体電解コンデンサであることにより、電解液の漏洩や蒸発に起因する経時劣化といった液体電解コンデンサの場合に生じる問題点を改善することができる。また、固体電解コンデンサにおいては、弁作用金属層の表面に誘電体層が形成されてなる弁作用金属体の粗面化・拡面化された部分に導電性高分子化合物を完全に充填することが困難であるため、容量出現率が不十分となりやすいが、上記本発明の弁作用金属体を備えていることにより、固体電解コンデンサであっても十分な容量出現率を得ることができ、且つ、優れた耐電圧性を得ることができる。 When the electrolytic capacitor of the present invention is a solid electrolytic capacitor, it is possible to improve problems caused in the case of a liquid electrolytic capacitor, such as deterioration over time due to leakage or evaporation of the electrolytic solution. In a solid electrolytic capacitor, the conductive polymer compound is completely filled in the roughened / expanded portion of the valve action metal body in which the dielectric layer is formed on the surface of the valve action metal layer. However, since the capacity appearance rate is likely to be insufficient, it is possible to obtain a sufficient capacity appearance rate even with a solid electrolytic capacitor by providing the valve action metal body of the present invention, and Excellent voltage resistance can be obtained.
本発明は更に、弁作用金属体と、上記弁作用金属体に対向して配置された電極層と、上記弁作用金属体と上記電極層との間に配置された電解質層と、を備える電解コンデンサの製造方法であって、上記弁作用金属体を上述した本発明の弁作用金属体の製造方法により形成する弁作用金属体形成工程を有することを特徴とする電解コンデンサの製造方法を提供する。 The present invention further provides an electrolysis comprising a valve metal body, an electrode layer disposed opposite to the valve metal body, and an electrolyte layer disposed between the valve metal body and the electrode layer. There is provided a method for producing an electrolytic capacitor, the method comprising the step of forming a valve action metal body, wherein the valve action metal body is formed by the above-described method for producing a valve action metal body of the present invention. .
かかる製造方法によれば、本発明の弁作用金属体の製造方法により弁作用金属体を形成する弁作用金属体形成工程を有しているため、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることが可能な電解コンデンサを得ることができる。 According to this manufacturing method, since it has the valve action metal body formation process which forms a valve action metal body by the manufacturing method of the valve action metal body of the present invention, it has sufficient capacity appearance rate and excellent voltage resistance. It is possible to obtain an electrolytic capacitor capable of obtaining
ここで、上記電解質層は、固体電解質からなる層であることが好ましい。すなわち、本発明の製造方法により製造する電解コンデンサは、固体電解質層を備える固体電解コンデンサであることが好ましい。 Here, the electrolyte layer is preferably a layer made of a solid electrolyte. That is, the electrolytic capacitor manufactured by the manufacturing method of the present invention is preferably a solid electrolytic capacitor including a solid electrolyte layer.
これにより、電解液の漏洩や蒸発に起因する経時劣化といった液体電解コンデンサの場合に生じる問題点を改善することができ、且つ、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることが可能な固体電解コンデンサを得ることができる。 As a result, it is possible to improve the problems that occur in the case of a liquid electrolytic capacitor, such as deterioration over time due to electrolyte leakage and evaporation, and it is possible to obtain a sufficient capacity appearance rate and excellent withstand voltage. A solid electrolytic capacitor can be obtained.
本発明によれば、電解コンデンサを構成した場合に十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることが可能な弁作用金属体及びその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを有する電解コンデンサ及びその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when an electrolytic capacitor is comprised, the valve action metal body which can obtain sufficient capacity | capacitance appearance rate and the outstanding voltage resistance, and its manufacturing method can be provided. In addition, according to the present invention, it is possible to provide an electrolytic capacitor having a sufficient capacity appearance rate and excellent voltage resistance and a method for manufacturing the same.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、図面の位置関係に基づくものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted. The positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship in the drawing.
[電解コンデンサ]
まず、本発明の電解コンデンサについて説明する。なお、本実施形態では、電解コンデンサが固体電解コンデンサである場合について説明する。図1は、本発明の固体電解コンデンサの一例を示す模式断面図である。図1に示すように、固体電解コンデンサ1は、陽極導出部8及び陰極導出部10が接続された固体電解コンデンサ素子18が、樹脂モールド層16で覆われた構成を有している。また、陽極導出部8、陰極導出部10には外部陽極端子12、外部陰極端子14がそれぞれ接続されている。そして、固体電解コンデンサ素子18は、交互に一定間隔で配置された電極(弁作用金属層)2と電極6との間に誘電体層4が設けられたものである。また、電極2及び誘電体層4から弁作用金属体5が構成されている。
[Electrolytic capacitor]
First, the electrolytic capacitor of the present invention will be described. In the present embodiment, the case where the electrolytic capacitor is a solid electrolytic capacitor will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the solid electrolytic capacitor of the present invention. As shown in FIG. 1, the solid
図2は、固体電解コンデンサ1の要部を模式的に示す断面図であり、電極2、誘電体層4、電極6及び樹脂モールド層16が積層されている状態をより詳細に示すものである。図2において、固体電解コンデンサ1は、電極2、誘電体層4、固体電解質層20及び導電体層22,24が順次積層された構成を有している。このように導電体層22,24から電極26(第2の電極層)が構成されており、また固体電解質層20及び電極26から電極6が構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the main part of the solid
(陽極)
電極(弁作用金属層)2は、固体電解コンデンサ1において陽極として機能するものである。その表面には粗面化又は拡面化処理が施されて微細な凹凸形状が形成されており、これにより表面積が増大されて固体電解コンデンサ1の高容量化が図られている。電極2を構成する材料としては、電解コンデンサに一般に用いられるものであれば特に制限されず、例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等のいわゆる弁作用金属が挙げられる。これらの中ではアルミニウム又はタンタルが比較的好ましく用いられる。また、電極2の厚さは通常好ましくは1〜500μm程度とされる。
(anode)
The electrode (valve action metal layer) 2 functions as an anode in the solid
(誘電体層)
誘電体層4は、電極2表面の凹凸形状に沿ってその表面を覆うように形成されている。誘電体層4は、通常電気絶縁性を有する金属酸化皮膜(例えば、電極2がアルミニウムである場合は酸化アルミニウム皮膜)から成り、電極2の表層部を所定の方法で酸化することで簡易に形成される。また、誘電体層4の厚さは、通常1nm〜1μmとされる。
(Dielectric layer)
The
(弁作用金属体)
本発明の弁作用金属体5は、上記電極(弁作用金属層)2と上記誘電体層4とにより構成されている。そして、弁作用金属体5は、電極2を、プロトン供与性高分子化合物を含む化成液中で化成し、電極2表面に誘電体層4を形成することにより得られるもの、又は、表面に予め誘電体層4が形成された電極2を切断することにより酸化皮膜4が形成されていない面(切断面)を露出させた後に、上記化成液中でその切断面に酸化皮膜4を再化成し、電極2表面に誘電体層4を形成することにより得られるものである。
(Valve action metal body)
The
ここで、化成又は再化成は、電極2を陽極酸化して酸化皮膜を生じさせ、誘電体層4を形成することにより行われる。このときの陽極酸化は、具体的には、電極2を化成液に浸漬し、その電極2を正極として一定の電圧を印加することにより実施することができる。また、印加電圧は、形成する酸化皮膜の膜厚に応じて適宜決定することができ、通常数ボルト〜数百ボルト程度の電圧に設定される。
Here, chemical conversion or re-chemical conversion is performed by anodizing the
化成液としては、プロトン供与性高分子化合物を含むものが用いられる。プロトン供与性高分子化合物は、プロトンを供与する(プロトンを自由に移動させる)ことが可能な、いわゆるプロトン伝導性高分子化合物である。このプロトン供与性高分子化合物は、例えば、主鎖としての高分子骨格に、プロトンを供与可能な官能基(以下、「プロトン供与性官能基」という)を含む側鎖が結合されたものである。 As the chemical conversion liquid, one containing a proton donating polymer compound is used. The proton donating polymer compound is a so-called proton conducting polymer compound capable of donating a proton (moving the proton freely). This proton-donating polymer compound is, for example, a compound in which a side chain containing a functional group capable of donating protons (hereinafter referred to as “proton-donating functional group”) is bonded to a polymer skeleton as a main chain. .
主鎖としての高分子骨格としては、例えば、ポリフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸(ポリアクリル酸又はポリメタクリル酸)、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン及びこれらの誘導体等が挙げられる。 Examples of the polymer skeleton as the main chain include polyfluoroethylene, polystyrene, poly (meth) acrylic acid (polyacrylic acid or polymethacrylic acid), polyimide, polyethylene, polypropylene, polybutadiene, and derivatives thereof.
また、プロトン供与性官能基としては、スルホン酸基、リン酸基、カルボキシル基等が挙げられ、これらの中では比較的強酸基であるスルホン酸基又はリン酸基がより好ましい。 Examples of the proton-donating functional group include a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a carboxyl group, and among these, a sulfonic acid group or a phosphoric acid group that is a relatively strong acid group is more preferable.
上述の高分子骨格及びプロトン供与性官能基を有するものとしては、スルホン酸基が結合した、ポリフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリイミド及びこれらの誘導体、並びに、リン酸基が結合した、ポリ(メタ)アクリル酸及びその誘導体が好ましく用いられる。 As those having the above-described polymer skeleton and proton-donating functional group, polyfluoroethylene, polystyrene, poly (meth) acrylic acid, polyimide and derivatives thereof having sulfonic acid groups bonded thereto, and phosphoric acid groups are bonded. Poly (meth) acrylic acid and its derivatives are preferably used.
そして、プロトン供与性高分子化合物としては、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するものが更に好ましく、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するポリフルオロエチレン及びその誘導体が特に好ましい。この種のポリフルオロエチレンとしては、末端にスルホン酸基を有するパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するフルオロエチレン及びテトラフルオロエチレンを単量体単位とする共重合体であることが好ましく、具体的には、例えば、下記式(1)で表される繰り返し単位を有する化合物が挙げられる。 As the proton-donating polymer compound, those having a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group are more preferable, and polyfluoroethylene having a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group and derivatives thereof are particularly preferable. preferable. This type of polyfluoroethylene is preferably a copolymer having fluoroethylene having a perfluoroalkyl ether side chain having a sulfonic acid group at the terminal and tetrafluoroethylene as a monomer unit, specifically, For example, the compound which has a repeating unit represented by following formula (1) is mentioned.
式(1)中、pは概ね3〜20、好ましくは5〜15、qは概ね1〜1000、好ましくは1〜500、mは概ね1〜5、好ましくは1〜3、nは概ね1〜5、好ましくは1〜3の整数である。 In formula (1), p is approximately 3 to 20, preferably 5 to 15, q is approximately 1 to 1000, preferably 1 to 500, m is approximately 1 to 5, preferably 1 to 3, and n is approximately 1 to 1. 5, preferably an integer from 1 to 3.
これらのプロトン供与性高分子化合物を含む化成液中で電極2の化成、又は積層体の再化成を行って得られる弁作用金属体5によれば、電解コンデンサを構成した場合に、より十分な容量出現率とより優れた耐電圧性とを得ることができる。
According to the
なお、化成液中には、上述のプロトン供与性高分子化合物以外に、例えば、ホウ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、有機酸アンモニウム等の通常化成液に使用されるものを添加してもよい。このうち有機酸アンモニウムとしては、アジピン酸アンモニウムが好ましい。 In addition to the above-described proton-donating polymer compound, for example, those used in normal chemical conversion liquids such as ammonium borate, ammonium phosphate, and organic acid ammonium may be added to the chemical conversion liquid. Of these, the organic acid ammonium is preferably ammonium adipate.
また、化成液におけるプロトン供与性高分子化合物の濃度は、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜7質量%であることがより好ましい。濃度が0.01質量%未満であると、濃度が上記範囲内である場合と比較して、十分な酸化皮膜を形成できず、耐電圧性の向上が不十分となる傾向がある。一方、濃度が10質量%を超えると、濃度が上記範囲内である場合と比較して、電解コンデンサを構成した場合に、プロトン供与性高分子化合物が誘電体層4と後述する固体電解質層20との間に多く介在してしまい、電子伝導性が低下して容量出現率及び耐電圧性の向上が不十分となる傾向がある。
Further, the concentration of the proton donating polymer compound in the chemical conversion liquid is preferably 0.01 to 10% by mass, and more preferably 0.05 to 7% by mass. When the concentration is less than 0.01% by mass, a sufficient oxide film cannot be formed compared to the case where the concentration is within the above range, and the voltage resistance tends to be insufficiently improved. On the other hand, when the concentration exceeds 10% by mass, the proton-donating polymer compound is mixed with the
弁作用金属体5が、上記積層体を再化成することで得られるものである場合、上記積層体は、電極2を化成して、該電極2の少なくとも一部の表面に誘電体層4を形成することによって準備することができる。ここでの化成は、例えば、電極2を化成液に浸漬し、その電極2を正極として一定の電圧を印加することにより実施することができる。また、印加電圧は、形成する酸化皮膜の膜厚に応じて適宜決定することができ、通常数ボルト〜数百ボルト程度の電圧に設定される。なお、ここでの化成において使用する化成液は特に制限されず、公知の化成液を用いてもよく、上記プロトン供与性高分子化合物を含む化成液を用いてもよい。また、このような化成に要する手間を省くために、上記積層体として、電極2の少なくとも一部の表面に予め誘電体層4が形成された状態で市販されているものを用いてもよい。
When the valve
このようにして準備する積層体は、弁作用金属体5として要求される大きさに切断して用いてもよい。この場合、積層体を切断することにより、電極2の誘電体層4が形成されていない面(切断面)が露出することとなるが、上記の再化成を行うことによって、切断面に誘電体層4が別途形成され、電極2の必要な部分全体を覆うように誘電体層4が形成されることとなる。
The laminated body prepared in this way may be cut into a size required for the valve
以上のようにして形成される弁作用金属体5は、プロトン供与性高分子化合物を含む化成液を用いた化成又は再化成により誘電体層4が形成されているため、かかる弁作用金属体5を備える固体電解コンデンサ1は、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることができる。
In the valve
(陰極)
固体電解質層20は、拡面化により形成された電極2の微細凹凸面上の誘電体層4に沿ってその凹部を埋めるように形成されている。固体電解質層20の厚さは、上記凹凸面を覆うことができるような厚さが望ましく、好ましくは1〜100μm程度とされる。かかる固体電解質層20は、少なくとも導電性高分子化合物を含有して成るものである。
(cathode)
The
ここで、導電性高分子化合物としては、通常使用されるものを使用することができ、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン及びこれらの誘導体等を用いることができ、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)が特に好ましく用いられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Here, as the conductive polymer compound, those usually used can be used, for example, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, and derivatives thereof can be used, and poly (3,4-ethylene Dioxythiophene) is particularly preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.
固体電解質層20は、更にプロトン供与性高分子化合物を含有することが好ましい。このプロトン供与性高分子化合物としては、先に説明したものと同様のものを使用することができる。
The
これらのプロトン供与性高分子化合物は、優れたイオン伝導性を有し、固体電解質層20において酸化種として機能し、或いは、周囲に不可避的に存在する水又は酸素による金属の酸化反応触媒等として機能するものと考えられる。そのため、上述した誘電体層4を構成する酸化皮膜が熱衝撃又は物理的若しくは化学的な衝撃等を受けて損傷した場合には、その損傷部位において固体電解質層20が陽極と接触するようになり、上記のプロトン供与性高分子化合物による酸化作用又は触媒作用によって陽極が酸化され、酸化皮膜の再生が可能となる。これにより誘電体層4の絶縁性が回復・保持される。すなわち、プロトン供与性高分子化合物を固体電解質層20に含有させることにより、固体電解コンデンサ1に自己修復機能を付与することができる。その結果、固体電解コンデンサは、より優れた耐電圧性とより十分な容量出現率とを得ることができる。
These proton-donating polymer compounds have excellent ionic conductivity and function as oxidizing species in the
また、固体電解質層20におけるプロトン供与性高分子化合物の含有量は、導電性高分子化合物100質量部に対して0.01〜50質量部であることが好ましく、0.1〜45質量部であることがより好ましく、0.2〜40質量部であることが更に好ましい。この含有量が0.01質量部未満であると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、自己修復機能が不十分となる傾向がある。一方、含有量が50質量部を超えると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、固体電解コンデンサとしての諸特性(容量、漏れ電流値、インピーダンス特性、耐熱性等)が低下する傾向がある。
In addition, the content of the proton-donating polymer compound in the
固体電解質層20中には、上記のプロトン供与性高分子化合物に加えて、更にスルホサリチル酸等のスルホン酸系化合物、リン酸尿素、モノn−ブトキシエチルホスフェート等のリン酸エステル化合物、マレイン酸、安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸、ヒドロキシカルボン酸等のカルボン酸化合物を添加してもよい。これらの添加により、自己修復機能が向上する傾向がある。
In the
固体電解質層20は、上記のプロトン供与性高分子化合物とともに、更に水溶性高分子化合物を含有することが好ましい。水溶性高分子化合物は、水を保有し、プロトン供与性高分子化合物を分散させることが可能なものであり、例えば、ポリビニルアルコール及びセルロース等が挙げられる。
The
これらの水溶性高分子化合物は、プロトン供与性高分子化合物を分散させるための媒体として機能し、固体電解質層20におけるプロトン供与性高分子化合物の分散性を飛躍的に向上させて優れたイオン伝導性を得ることができる。これにより、固体電解コンデンサに優れた自己修復機能を付与することができる。
These water-soluble polymer compounds function as a medium for dispersing the proton-donating polymer compound, and greatly improve the dispersibility of the proton-donating polymer compound in the
この水溶性高分子化合物の固体電解質層20における含有量は、導電性高分子化合物100質量部に対して0.01〜50質量部であることが好ましく、0.1〜45質量部であることがより好ましく、0.2〜40質量部であることが特に好ましい。この水溶性高分子化合物の含有量が0.01質量部未満であると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、自己修復機能が不十分となる傾向がある。一方、含有量が50質量部を超えると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、固体電解コンデンサとしての諸特性(容量、漏れ電流値、インピーダンス特性、耐熱性等)が低下する傾向がある。
The content of the water-soluble polymer compound in the
固体電解質層20は、更にドーパントを含有することが好ましい。ドーパントは、導電性高分子化合物の導電性を高めるためのものであり、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩(例えば、パラトルエンスルホン酸ナトリウム等)、アルキルナフタレンスルホン酸及びその塩(例えば、イソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム等)、並びにリン酸等が挙げられる。
The
これらのドーパントを含有させることにより、固体電解質層20は優れた電子伝導性を得ることができ、高い容量を得ることができる。また、低いESRを得ることができる。
By containing these dopants, the
この固体電解質層20上に形成された電極26を構成する導電体層22,24の材料としては、例えば、カーボンや金属等を用いることができ、導電体層22としてカーボン、導電体層24として銀を用いることができる。なお、電極26は、導電体層22,24の2層構造に限定されず、3層以上で構成されていてもよい。
As a material of the conductor layers 22 and 24 constituting the
陽極導出部8、陰極導出部10、外部陽極端子12及び外部陰極端子14は、固体電解コンデンサ素子18を通電させるために利用されるものであり、例えば、いずれも鉄(Fe)または銅(Cu)などの導電性材料や、これらの導電性材料にめっき処理(例えば錫(Sn)めっき、または錫鉛(SnPb)めっき)が施された材料により構成されている。
The anode lead-out
樹脂モールド層16は、固体電解コンデンサ1の外装を構成するものであり、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂材料により構成されている。
The
以上説明した固体電解コンデンサ1によれば、電解質として固体電解質を用いているため、電解液の漏洩や蒸発に起因する経時劣化といった液体電解コンデンサの場合に生じる問題点を改善することができ、且つ、上述した弁作用金属体5を備えているため、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることができる。
According to the solid
[電解コンデンサの製造方法]
次に、以上のような構成を有する固体電解コンデンサ1を製造するための本発明の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
[Method of manufacturing electrolytic capacitor]
Next, the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of this invention for manufacturing the solid
図3は、本発明の固体電解コンデンサ1を製造する手順の一例を示すフロー図である。図3に示すように、まず、弁作用金属(電極2用の部材)の表面を化学的又は電気化学的エッチングにより粗面化又は拡面化して電極(弁作用金属層)2を形成する(ステップS11;第1の電極層形成工程)。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a procedure for manufacturing the solid
なお、電極2を形成する際には、例えば、上記したように、粗面化又は拡面化処理が施されていない未処理の弁作用金属を使用し、その弁作用金属に粗面化又は拡面化処理を別途施すようにしてもよいし、あるいは粗面化又は拡面化処理に要する手間を省くために、予め粗面化又は拡面化処理が施された処理済みの弁作用金属を使用するようにしてもよい。
When forming the
次に、電極2の表面(粗面化又は拡面化された部位)を陽極酸化(化成)して酸化皮膜を生じさせ、誘電体層4を形成する(化成工程)。これにより、電極2と誘電体層4とからなる弁作用金属体5を形成する(ステップS12;弁作用金属体形成工程)。
Next, the surface of the electrode 2 (roughened or enlarged portion) is anodized (chemically formed) to form an oxide film, thereby forming the dielectric layer 4 (chemical conversion step). Thereby, the valve
ここで、化成工程は、電極2を、プロトン供与性高分子化合物を含む化成液中で化成し、電極2表面に誘電体層4を形成することによって行われる。より具体的には、電極2を上記化成液に浸漬し、その電極2を正極として一定の電圧を印加することにより化成を行う。また、印加電圧は、形成する酸化皮膜の膜厚に応じて適宜決定することができ、通常数ボルト〜数百ボルト程度の電圧に設定される。また、化成液としては、電解コンデンサの説明において例示したものと同様のものを使用することができる。
Here, the chemical conversion step is performed by forming the
また、化成工程は、上記したように、誘電体層4が形成されていない電極2を使用し、その電極2を化成することにより行ってもよいし、あるいは電極2の少なくとも一部に予め誘電体層4が形成された積層体を準備し、その積層体を再化成することにより行ってもよい。
Further, as described above, the chemical conversion step may be performed by using the
積層体を再化成することにより化成工程を行う場合、この化成工程の前に、まず電極2を化成して、該電極2の少なくとも一部の表面に誘電体層4を形成して積層体を準備する(準備工程)。この準備工程における電極2の化成は、例えば、電極2を化成液に浸漬し、その電極2を正極として一定の電圧を印加することにより実施することができる。また、印加電圧は、形成する酸化皮膜の膜厚に応じて適宜決定することができ、通常数ボルト〜数百ボルト程度の電圧に設定される。なお、ここでの化成において使用する化成液は特に制限されず、公知の化成液を用いてもよく、上記プロトン供与性高分子化合物を含む化成液を用いてもよい。また、このような化成に要する手間を省くために、上記積層体として、電極2の少なくとも一部の表面に予め誘電体層4が形成された状態で市販されているものを用いてもよい。
When the chemical conversion step is performed by re-forming the laminate, the
このようにして積層体を準備した後、積層体を再化成することにより化成工程を行う。ここでの再化成は、上述した電極2を化成する方法と同様の方法で行うことができる。なお、準備する積層体は、弁作用金属体5として要求される大きさに切断して用いてもよい。この場合、積層体を切断することにより、電極2の誘電体層4が形成されていない面(切断面)が露出することとなるが、上記の再化成を行うことによって、切断面に誘電体層4が別途形成され、電極2の必要な部分全体を覆うように誘電体層4が形成されることとなる。
Thus, after preparing a laminated body, a chemical conversion process is performed by re-forming a laminated body. The re-formation here can be performed by a method similar to the method for forming the
また、化成又は再化成を行った後に、必要に応じて弁作用金属体5の洗浄を行ってもよい。
Moreover, after performing chemical conversion or re-chemical conversion, you may wash | clean the valve
以上の化成工程を経て弁作用金属体5を形成することにより、最終的に得られる固体電解コンデンサ1は、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることができる。
By forming the valve
ステップS11又はS12に並行して、上述した導電性高分子化合物を構成する単量体と、これを酸化重合させるための酸化剤とを含む重合溶液を調製する(ステップS13)。この重合溶液には、上述したプロトン供与性高分子化合物、水溶性高分子化合物、ドーパント等を必要に応じて添加することができる。この重合溶液を調製する際に用いられる溶媒としては、水やアルコール等の極性溶媒等が用いられる。アルコールとしては、エタノール及びブタノールが好ましい。これらの溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In parallel with step S11 or S12, a polymerization solution containing the monomer constituting the conductive polymer compound described above and an oxidizing agent for oxidative polymerization of the monomer is prepared (step S13). The above-mentioned proton donating polymer compound, water-soluble polymer compound, dopant and the like can be added to this polymerization solution as necessary. As a solvent used when preparing this polymerization solution, polar solvents such as water and alcohol are used. As the alcohol, ethanol and butanol are preferable. These solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
また、単量体としては、例えば、アニリン、ピロール、チオフェン、フラン及びこれらの誘導体等が挙げられ、これらを重合させることによって、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン及びこれらの誘導体等の導電性高分子化合物を得ることができる。なお、導電性高分子化合物としてポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を生成するために、単量体としては3,4−エチレンジオキシチオフェンを用いることが好ましい。 Examples of the monomer include aniline, pyrrole, thiophene, furan, and derivatives thereof. By polymerizing these, conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, and derivatives thereof. A compound can be obtained. In order to produce poly (3,4-ethylenedioxythiophene) as the conductive polymer compound, it is preferable to use 3,4-ethylenedioxythiophene as the monomer.
単量体の重合に用いる酸化剤としては、ヨウ素、臭素等のハロゲン化物、五フッ化珪素等の金属ハロゲン化物、硫酸等のプロトン酸、三酸化イオウ等の酸素化合物、硫酸セリウム等の硫酸塩、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、過酸化水素等の過酸化物、パラトルエン酸鉄等の鉄塩等が挙げられる。また、ドーパントとしての機能をも有する酸化剤を用いてもよく、かかる酸化剤を用いるとともに、更にこれとは別のドーパントを用いてもよい。酸化剤とドーパントの両方の機能を有する材料としては、例えば、パラトルエンスルホン酸鉄等のドーパントとして先に例示したものの鉄塩等が挙げられる。 Oxidizing agents used for the polymerization of monomers include halides such as iodine and bromine, metal halides such as silicon pentafluoride, protonic acids such as sulfuric acid, oxygen compounds such as sulfur trioxide, and sulfates such as cerium sulfate. Persulfates such as sodium persulfate, peroxides such as hydrogen peroxide, iron salts such as iron paratoluate, and the like. Moreover, you may use the oxidizing agent which also has a function as a dopant, and while using this oxidizing agent, you may use a dopant different from this further. Examples of the material having both functions of an oxidant and a dopant include iron salts as exemplified above as a dopant such as iron paratoluenesulfonate.
ここで、重合溶液における固形分濃度は、10〜60質量%であることが好ましい。固形分濃度が10質量%未満であると、固形分濃度が上記範囲内である場合と比較して、所望の厚みの固体電解質層を形成するまでに重合処理を多くの回数行う必要が生じ、工程時間が長くなるとともに、高温信頼性の向上が不十分となる傾向がある。一方、固形分濃度が60質量%を超えると、固形分濃度が上記範囲内である場合と比較して、弁作用金属体の粗面化又は拡面化された部分に単量体が導入されにくく、導電性高分子化合物の充填が不十分となって、固体電解コンデンサの高容量化及び高温信頼性の向上が不十分となる傾向がある。 Here, the solid content concentration in the polymerization solution is preferably 10 to 60% by mass. When the solid content concentration is less than 10% by mass, it is necessary to perform the polymerization treatment many times until a solid electrolyte layer having a desired thickness is formed, as compared with the case where the solid content concentration is within the above range. As the process time becomes longer, the improvement in high temperature reliability tends to be insufficient. On the other hand, when the solid content concentration exceeds 60% by mass, the monomer is introduced into the roughened or widened portion of the valve action metal body as compared with the case where the solid content concentration is within the above range. It is difficult, and the conductive polymer compound is insufficiently filled, so that the capacity of the solid electrolytic capacitor and the improvement of the high temperature reliability tend to be insufficient.
重合溶液がプロトン供与性高分子化合物を含有する場合、その含有量は、単量体100質量部に対して0.01〜50質量部であることが好ましく、0.1〜45質量部であることがより好ましく、0.2〜40質量部であることが更に好ましい。この含有量が0.01質量部未満であると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、得られる固体電解コンデンサの自己修復機能が不十分となる傾向がある。一方、含有量が50質量部を超えると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、得られる固体電解コンデンサの諸特性(容量、漏れ電流値、インピーダンス特性、耐熱性等)が低下する傾向がある。 When the polymerization solution contains a proton-donating polymer compound, the content is preferably 0.01 to 50 parts by mass, and 0.1 to 45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer. Is more preferable, and it is still more preferable that it is 0.2-40 mass parts. When the content is less than 0.01 parts by mass, the self-repair function of the obtained solid electrolytic capacitor tends to be insufficient as compared with the case where the content is in the above range. On the other hand, when the content exceeds 50 parts by mass, various characteristics (capacity, leakage current value, impedance characteristics, heat resistance, etc.) of the obtained solid electrolytic capacitor are reduced as compared with the case where the content is within the above range. Tend to.
重合溶液が水溶性高分子化合物を含有する場合、その含有量は、単量体100質量部に対して0.01〜50質量部であることが好ましく、0.1〜45質量部であることがより好ましく、0.2〜40質量部であることが特に好ましい。この含有量が0.01質量部未満であると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、得られる固体電解コンデンサの自己修復機能が不十分となる傾向がある。一方、含有量が50質量部を超えると、含有量が上記範囲内である場合と比較して、得られる固体電解コンデンサの諸特性(容量、漏れ電流値、インピーダンス特性、耐熱性等)が低下する傾向がある。 When the polymerization solution contains a water-soluble polymer compound, the content is preferably 0.01 to 50 parts by mass, and 0.1 to 45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer. Is more preferable, and 0.2 to 40 parts by mass is particularly preferable. When the content is less than 0.01 parts by mass, the self-repair function of the obtained solid electrolytic capacitor tends to be insufficient as compared with the case where the content is in the above range. On the other hand, when the content exceeds 50 parts by mass, various characteristics (capacity, leakage current value, impedance characteristics, heat resistance, etc.) of the obtained solid electrolytic capacitor are reduced as compared with the case where the content is within the above range. Tend to.
そして、かかる重合溶液中に弁作用金属体5を浸漬させるか、又は、重合溶液を弁作用金属体5に塗布すること等により、弁作用金属体5の誘電体層4上に重合溶液を付着させる(ステップS14)。次いで、誘電体層4上に付着した重合溶液中に含まれる単量体を酸化剤により化学酸化重合せしめ、誘電体層4上に固体電解質層20を形成させる(ステップS15;重合工程)。
Then, the polymerization solution is attached onto the
なお、上記重合工程においては、単量体と酸化剤とを含有する重合溶液を用いて固体電解質20を形成しているが、単量体と酸化剤とを別々の溶液として用意してもよい。この場合、弁作用金属体5をそれぞれの溶液中に交互に浸漬させるか、又は、弁作用金属体5にそれぞれの溶液を交互に塗布すること等により、単量体と酸化剤とを接触せしめ、単量体の化学酸化重合を行うことができる。
In the polymerization step, the
重合工程において、単量体の重合は、単量体及び酸化剤が付着した状態の弁作用金属体5を空気中で放置することによって行うことができるが、単量体の重合反応を促進させるために、単量体及び酸化剤が付着した弁作用金属体5を高温環境下で放置してもよい。また、放置時間は特に制限されず、使用する重合溶液の組成や固形分濃度、又はその他の条件に合わせて適宜決定することができる。
In the polymerization step, the polymerization of the monomer can be performed by leaving the valve
また、単量体の重合を行った後に、弁作用金属体5の洗浄及び乾燥を行ってもよい。ここで、洗浄は、水、アルコール等を洗浄液とし、これを弁作用金属体5に吹き付ける方法や、洗浄液中に弁作用金属体5を浸漬する方法等により重合組成物の不純物を除去することにより行われる。このとき、洗浄液は流動していてもよく、撹拌していてもよい。また、乾燥は、弁作用金属体5に付着した洗浄液等の液体を除去可能な温度で行われる。
Further, after the polymerization of the monomer, the valve
本発明において重合工程は、少なくとも1回行えばよいが、複数回繰り返して行ってもよい。重合工程を複数回繰り返して行うことで、所望の厚さの固体電解質層20を形成することができる。
In the present invention, the polymerization step may be performed at least once, but may be repeated a plurality of times. By repeating the polymerization step a plurality of times, the
次に、固体電解質層20上に、導電性部材(第2の電極層用の部材)を積層させ電極26を形成する(ステップS16;第2の電極層形成工程)。積層は、例えば、導電性部材をペースト状にしたものを固体電解質層20上に塗布して導電体層22を形成し、その上に異なる導電性部材をペースト状にしたものを更に塗布して導電体層24を形成することによって実施することができる。具体的には、例えば、固体電解質層20上にカーボンペーストを塗布して乾燥させた後、銀ペーストを塗布して乾燥させることによって、導電体層22,24を形成することができる。
Next, a conductive member (second electrode layer member) is laminated on the
こうして、固体電解コンデンサ素子18を形成した後、電極に陽極導出部8及び陰極導出部10を接続する。続いて、それぞれの導出部を外部陽極端子12及び外部陰極端子14に接続した後、外部陽極端子12及び外部陰極端子14の一部が外部に露呈するように固体電解コンデンサ素子18全体を樹脂モールド層16で被覆し、固体電解コンデンサ1を得る(ステップS17)。その後、更にエージング処理を施すことが好ましい(ステップS18;後処理工程)。エージング処理は、固体電解コンデンサ1の外部陽極端子12及び外部陰極端子14に一定の電圧を印加することにより行うことができ、これにより、固体電解コンデンサ1の製造が完了する。
After forming the solid
このようにして製造される固体電解コンデンサ1は、弁作用金属体5が上述した化成工程を経て形成されているため、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とを得ることができる。
In the solid
なお、本実施形態においては、図1に示す層構造のチップ型の固体電解コンデンサ1についてその構造及び製造方法の一例を説明したが、本発明の電解コンデンサはこれに限定されるものではなく、図2に示す層構造を一層のみ有する形態であってもよく、また、かかる層構造を巻回して成る巻回型の電解コンデンサであってもよい。
In the present embodiment, an example of the structure and manufacturing method of the chip-type solid
また、本実施形態においては、電解質層が固体電解質からなる層である固体電解コンデンサの場合について説明したが、本発明の電解コンデンサは固体電解コンデンサに限定されるものではなく、上述の弁作用金属体5を備える限りにおいて、液体電解コンデンサであってもよい。この場合、電解質層としては、例えば、エチレングリコールにホウ酸アンモニウムを溶解させたもの等が用いられる。
In the present embodiment, the case of a solid electrolytic capacitor in which the electrolyte layer is a layer made of a solid electrolyte has been described. However, the electrolytic capacitor of the present invention is not limited to a solid electrolytic capacitor, and the above-described valve metal As long as the
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
以下の手順を経て、固体電解コンデンサを製造した。すなわち、まず、陽極として拡面化処理済みのアルミニウム箔(3.5mm×6.5mm)を準備し、このアルミニウム箔表面の陽極となるべき部分(陽極部)と陰極を形成すべき部分(陰極形成部)とを区画すべき位置に、これらを区画するための絶縁物を形成した。
Example 1
A solid electrolytic capacitor was manufactured through the following procedure. That is, first, an aluminum foil (3.5 mm × 6.5 mm) that has been subjected to a surface enlargement treatment is prepared as an anode, and a portion (anode portion) that should become an anode and a portion that should form a cathode (cathode) on the surface of the aluminum foil. The insulator for partitioning these was formed in the position which should partition with the formation part.
次に、このアルミニウム箔を、化成液としての、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するポリフルオロエチレン溶液(Nafion(登録商標)溶液 SE20192(商品名、Du pont社製)を、Nafion(登録商標)の固形分濃度が1質量%となるようにエタノールで希釈したもの)に浸漬させた後、アルミニウム箔に6Vの電圧を印加して陽極酸化反応を進行させることにより、そのアルミニウム箔の表層に酸化アルミニウム皮膜よりなる誘電体層を形成した。これにより、アルミニウム箔上に誘電体層が形成されてなる弁作用金属体を得た。 Next, this aluminum foil was converted into a polyfluoroethylene solution having a sulfonic acid group-containing perfluoroalkyl ether side chain (Nafion (registered trademark) solution SE20192 (trade name, manufactured by Du Pont)) as a chemical conversion solution. After being immersed in (registered trademark) diluted with ethanol so that the solid content concentration becomes 1% by mass), a voltage of 6 V is applied to the aluminum foil to advance the anodic oxidation reaction. A dielectric layer made of an aluminum oxide film was formed on the surface layer. Thereby, the valve action metal body by which a dielectric material layer was formed on aluminum foil was obtained.
続いて、導電性高分子化合物を構成する単量体としての3,4−エチレンジオキシチオフェン(商品名:BAYTRON(登録商標)M、Bayel社製)0.9g、パラトルエンスルホン酸鉄溶液(商品名:BAYTRON(登録商標)C−B50、Bayel社製)10.81g、及びブタノール2.63gを混合し、重合溶液を調製した。この溶液中に、上記の弁作用金属体を1分間浸漬した後引き上げて、重合溶液が付着した状態で空気中で30分間放置した。これにより、弁作用金属体に付着した重合溶液中の単量体を酸化重合させた。次いで、このアルミニウム箔を15分間流水洗浄し、100℃で5分間乾燥した。この重合溶液への弁作用金属体の浸漬から乾燥までの重合処理を3回繰り返し、誘電体層上に厚さ1μmの固体電解質層を形成した。 Subsequently, 3,4-ethylenedioxythiophene (trade name: BAYTRON (registered trademark) M, manufactured by Bayel) as a monomer constituting the conductive polymer compound, 0.9 g of iron paratoluenesulfonate ( Trade name: BAYTRON (registered trademark) C-B50, manufactured by Bayel) 10.81 g and butanol 2.63 g were mixed to prepare a polymerization solution. The valve action metal body was immersed in this solution for 1 minute and then pulled up and left in the air for 30 minutes with the polymerization solution attached. Thereby, the monomer in the polymerization solution adhering to the valve action metal body was oxidatively polymerized. The aluminum foil was then washed with running water for 15 minutes and dried at 100 ° C. for 5 minutes. The polymerization process from the immersion of the valve action metal body in the polymerization solution to the drying was repeated three times to form a solid electrolyte layer having a thickness of 1 μm on the dielectric layer.
次に、固体電解質層上に導電体層としてのカーボンペースト層を厚さ3μmとなるように塗布し、更にカーボンペースト層上に導電体層としての銀ペースト層を厚さ20μmとなるように塗布した。これにより、カーボンペースト層及び銀ペースト層からなる陰極を形成した。以上により、陽極、誘電体層、固体電解質層及び陰極がこの順に積層された構造を有するコンデンサ素子を得た。 Next, a carbon paste layer as a conductor layer is applied to a thickness of 3 μm on the solid electrolyte layer, and a silver paste layer as a conductor layer is further applied to a thickness of 20 μm on the carbon paste layer. did. This formed the cathode which consists of a carbon paste layer and a silver paste layer. Thus, a capacitor element having a structure in which the anode, the dielectric layer, the solid electrolyte layer, and the cathode were laminated in this order was obtained.
その後、陰極側に導電性接着剤を用いて導電性の陰極リードを接続し、陽極側に抵抗溶接機で導電性の陽極リードを接続した。そして、エポキシ樹脂で陽極リード及び陰極リードが部分的に露出するようにコンデンサ素子の周囲を覆って樹脂モールド層を形成することで、固体電解コンデンサを作製した。 Thereafter, a conductive cathode lead was connected to the cathode side using a conductive adhesive, and a conductive anode lead was connected to the anode side with a resistance welding machine. And the solid electrolytic capacitor was produced by covering the circumference | surroundings of a capacitor | condenser element so that an anode lead and a cathode lead may be partially exposed with an epoxy resin, and forming a resin mold layer.
(実施例2〜3)
化成液のNafion(登録商標)の固形分濃度を、実施例2においては2.5質量%、実施例3においては7質量%とした以外は実施例1と同様にして、実施例2〜3の固体電解コンデンサを作製した。
(Examples 2-3)
Examples 2 to 3 were the same as Example 1 except that the solid concentration of Nafion (registered trademark) in the chemical conversion liquid was 2.5% by mass in Example 2 and 7% by mass in Example 3. A solid electrolytic capacitor was prepared.
(比較例1)
化成液として、スルホン酸基を含むパーフルオロアルキルエーテル側鎖を有するポリフルオロエチレン溶液の代わりに、アジピン酸アンモニウム水溶液(濃度:7質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例1の固体電解コンデンサを作製した。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, except that an aqueous solution of ammonium adipate (concentration: 7% by mass) was used instead of the polyfluoroethylene solution having a perfluoroalkyl ether side chain containing a sulfonic acid group as a chemical conversion solution. The solid electrolytic capacitor of Example 1 was produced.
(容量出現率の評価)
実施例1〜3及び比較例1の固体電解コンデンサを構成する拡面化処理済みのアルミニウム箔の陰極形成部(3.5mm×4.5mm)について、固体電解質層を形成する前に予め理論容量を測定しておいた。すなわち、それぞれのアルミニウム箔を電解液(アジピン酸アンモニウム水溶液)に浸漬し、HEWLETT PACKARD社製のLCRメータ 4284Aを用いて周波数120Hzにより理論容量を測定した。
(Evaluation of capacity appearance rate)
For the cathode forming part (3.5 mm × 4.5 mm) of the aluminum foil that has been subjected to the surface enlargement treatment that constitutes the solid electrolytic capacitors of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the theoretical capacity was previously set before forming the solid electrolyte layer. Have been measured. That is, each aluminum foil was immersed in an electrolytic solution (ammonium adipate aqueous solution), and a theoretical capacity was measured at a frequency of 120 Hz using an LCR meter 4284A manufactured by HEWLETT PACKARD.
一方、実施例1〜3及び比較例1の固体電解コンデンサについて、それぞれHEWLETT PACKARD社製のIMPEDANCE/GAIN−PHASE ANALYZER 4194Aにより静電容量を測定した。この固体電解コンデンサとしての静電容量と、予め測定しておいた理論容量とから、下記式により容量出現率(%)を求めた。
容量出現率=(固体電解コンデンサとしての静電容量/理論容量)×100
その結果を表1に示す。
On the other hand, about the solid electrolytic capacitor of Examples 1-3 and the comparative example 1, the electrostatic capacitance was measured by IMPANDANCE / GAIN-PHASE ANALYZER 4194A made from HEWLETT PACKARD, respectively. From the electrostatic capacity as the solid electrolytic capacitor and the theoretical capacity measured in advance, the capacity appearance rate (%) was obtained by the following formula.
Capacity appearance rate = (capacitance as solid electrolytic capacitor / theoretical capacity) × 100
The results are shown in Table 1.
(耐電圧性の評価)
実施例1〜3及び比較例1の固体電解コンデンサを10個ずつ用意し、それぞれに対して0Vから100mV/秒の割合で徐々に電圧を印加していき、電流が立ち上がったところ(電流が急激に流れ始めたところ)の電圧(V)を耐電圧として測定した。その結果を表1に示す。なお、表中の耐電圧の値は、10個測定した平均値である。
(Evaluation of withstand voltage)
Ten solid electrolytic capacitors of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were prepared, and a voltage was gradually applied to each of them at a rate of 0 to 100 mV / sec. The voltage (V) at the time when it started to flow was measured as the withstand voltage. The results are shown in Table 1. In addition, the value of withstand voltage in the table is an average value of 10 measured values.
表1に示した結果から明らかなように、本発明の固体電解コンデンサ(実施例1〜3)によれば、比較例1の固体電解コンデンサと比較して、十分な容量出現率と優れた耐電圧性とが得られることが確認された。 As is apparent from the results shown in Table 1, according to the solid electrolytic capacitors (Examples 1 to 3) of the present invention, compared with the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 1, a sufficient capacity appearance rate and excellent resistance It was confirmed that the voltage was obtained.
1…固体電解コンデンサ、2…電極(第1の電極層)、4…誘電体層(誘電体)、5…弁作用金属体、6…電極、8…陽極導出部、10…陰極導出部、12…外部陽極端子、14…外部陰極端子、16…樹脂モールド層、18…固体電解コンデンサ素子、20…固体電解質層、22、24…導電体層、26…電極(第2の電極層)、30…損傷部、32…修復部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記弁作用金属体に対向して配置された電極層と、
前記弁作用金属体と前記電極層との間に配置された電解質層と、
を備えることを特徴とする電解コンデンサ。 The valve metal body according to any one of claims 1 to 3,
An electrode layer disposed opposite the valve action metal body;
An electrolyte layer disposed between the valve metal body and the electrode layer;
An electrolytic capacitor comprising:
前記弁作用金属体を請求項4〜6のうちのいずれか一項に記載の方法により形成する弁作用金属体形成工程を有することを特徴とする電解コンデンサの製造方法。 A method for producing an electrolytic capacitor, comprising: a valve metal body, an electrode layer disposed opposite to the valve metal body, and an electrolyte layer disposed between the valve metal body and the electrode layer. There,
A method for producing an electrolytic capacitor, comprising: a valve action metal body forming step of forming the valve action metal body by the method according to any one of claims 4 to 6.
The method for manufacturing an electrolytic capacitor according to claim 9, wherein the electrolyte layer is a layer made of a solid electrolyte.
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