JP2006351609A

JP2006351609A - Solid electrolytic capacitor

Info

Publication number: JP2006351609A
Application number: JP2005172483A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimada; 博司島田; Chojiro Kuriyama; 長治郎栗山
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2006-12-28

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolytic capacitor where ESR can be lowered and withstand voltage can be made high while capacity is enlarged. SOLUTION: The solid electrolytic capacitor A is provided with a porous sintered body 1 formed of a valve operation metal, a dielectric layer 2 covering the porous sintered body 1, and a solid electrolytic layer 3 covering the dielectric layer 2 and comprising a conductive polymer layer 32. The solid electrolytic layer 3 is provided with a base layer (inorganic semiconductor layer) 31 sandwiched between the dielectric layer 2 and the conductive polymer layer 32. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ＮｂまたはＮｂＯなどの弁作用金属からなる多孔質焼結体を備えた固体電解コンデンサに関する。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor including a porous sintered body made of a valve metal such as Nb or NbO.

従来の固体電解コンデンサとしては、図３に示すものがある。同図に示された固体電解コンデンサＸは、Ｎｂからなる多孔質焼結体９１、誘電体層９２、および固体電解質層９３を備えている。多孔質焼結体９１には、外部陽極端子９６ａに導通する陽極ワイヤ９１ａが突出するように設けられている。固体電解質層９３は、グラファイト層および銀層からなる導体層９４を介して外部陰極端子９６ｂに導通している。また、多孔質焼結体９１は、パッケージ樹脂９５により封止されている。これらにより、固体電解コンデンサＸは、極性を有する面実装タイプの固体電解コンデンサとして構成されている。 A conventional solid electrolytic capacitor is shown in FIG. The solid electrolytic capacitor X shown in the figure includes a porous sintered body 91 made of Nb, a dielectric layer 92, and a solid electrolyte layer 93. The porous sintered body 91 is provided with an anode wire 91a protruding to the external anode terminal 96a. The solid electrolyte layer 93 is electrically connected to the external cathode terminal 96b through a conductor layer 94 made of a graphite layer and a silver layer. The porous sintered body 91 is sealed with a package resin 95. Accordingly, the solid electrolytic capacitor X is configured as a surface mount type solid electrolytic capacitor having polarity.

固体電解コンデンサＸは、電気回路における交流ノイズの除去、あるいは電子部品への電源供給の補助などに用いられる。これらの用途に用いられる固体電解コンデンサＸとしては、電気的損失を低減させることや、内部に蓄えた電気エネルギを効率よく供給することが求められる。これらのためには、固体電解コンデンサＸの等価直列抵抗（以下、ＥＳＲ）を小さくする必要がある。最近では、ＥＳＲを１ｍΩ以下とすることが求められる用途がある。低ＥＳＲ化を図るには、固体電解質層９３の低抵抗化を図ることが有利である。固体電解コンデンサＸにおいては、固体電解質層９３を導電性ポリマにより形成することにより、低ＥＳＲ化が図られている。 The solid electrolytic capacitor X is used for removing AC noise in an electric circuit or assisting power supply to an electronic component. The solid electrolytic capacitor X used for these applications is required to reduce electrical loss and to efficiently supply the electrical energy stored inside. For these reasons, it is necessary to reduce the equivalent series resistance (hereinafter referred to as ESR) of the solid electrolytic capacitor X. Recently, there are applications that require ESR to be 1 mΩ or less. In order to reduce the ESR, it is advantageous to reduce the resistance of the solid electrolyte layer 93. In the solid electrolytic capacitor X, the ESR is reduced by forming the solid electrolyte layer 93 from a conductive polymer.

しかしながら、一般的に、固体電解質層９３の材質として導電性ポリマを用いると、電圧を印加した際の漏れ電流が比較的大きくなる。漏れ電流が大きいほど、固体電解コンデンサＸの耐電圧が低下する。一方、近年の大容量化の要請はますます強くなっており、１０００μＦを超えるような大容量化が進められつつある。多孔質焼結体９１をＮｂにより形成すれば、微小な細孔を備えるものとすることが可能である。このことにより固体電解コンデンサＸの大容量化を図るほど、固体電解質層９３と多孔質焼結体９１との接触面積が大きくなる。この接触面積が大きいほど、漏れ電流が生じる部分が大きくなることとなり、耐電圧が低下する。このため、固体電解コンデンサＸは、ある程度の低ＥＳＲ化は可能であるが、大容量かつ高耐電圧が求められる用途には適していなかった。 However, generally, when a conductive polymer is used as the material of the solid electrolyte layer 93, a leakage current when a voltage is applied becomes relatively large. The withstand voltage of the solid electrolytic capacitor X decreases as the leakage current increases. On the other hand, in recent years, there has been an increasing demand for a large capacity, and a large capacity exceeding 1000 μF is being promoted. If the porous sintered body 91 is formed of Nb, it is possible to provide fine pores. Thus, as the capacity of the solid electrolytic capacitor X is increased, the contact area between the solid electrolyte layer 93 and the porous sintered body 91 is increased. The larger the contact area, the larger the portion where leakage current occurs, and the withstand voltage decreases. For this reason, the solid electrolytic capacitor X can be reduced to a certain degree of ESR, but is not suitable for applications requiring a large capacity and a high withstand voltage.

特開２００４−１１９４０９号公報JP 2004-119409 A

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、大容量化を図りつつ、低ＥＳＲ化と高耐電圧化とを図ることが可能な固体電解コンデンサを提供することをその課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides a solid electrolytic capacitor capable of achieving low ESR and high withstand voltage while achieving large capacity. That is the issue.

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明の第１の側面によって提供される固体電解コンデンサは、弁作用金属からなる多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体を覆う誘電体層と、上記誘電体層を覆い、かつ導電性ポリマ層を含む固体電解質層と、を備える固体電解コンデンサであって、上記固体電解質層は、上記誘電体層と上記導電性ポリマ層とに挟まれた無機半導体層をさらに備えることを特徴としている。なお、上記無機半導体層が互いに離散した複数の無機半導体要素からなる場合など、上記誘電体層と上記導電性ポリマ層とが対向する領域の一部のみに上記無機半導体層が介在する構成であっても、本発明に含まれる。 A solid electrolytic capacitor provided by the first aspect of the present invention includes a porous sintered body made of a valve metal, a dielectric layer covering the porous sintered body, a dielectric layer covering the dielectric layer, and a conductive layer. A solid electrolytic capacitor including a conductive polymer layer, wherein the solid electrolyte layer further includes an inorganic semiconductor layer sandwiched between the dielectric layer and the conductive polymer layer Yes. In addition, when the inorganic semiconductor layer is composed of a plurality of discrete inorganic semiconductor elements, the inorganic semiconductor layer is interposed only in a part of a region where the dielectric layer and the conductive polymer layer face each other. However, it is included in the present invention.

このような構成によれば、上記無機半導体層と上記誘電体層とが接し、上記導電性ポリマ層と上記誘電体層とは接しない。このため、たとえば従来技術のように誘電体層と導電性ポリマ層とが接している構成と比べて、漏れ電流を小さくすることが可能である。したがって、上記固体電解コンデンサの高耐電圧化を図ることができる。また、上記無機半導体層を覆う上記導電性ポリマ層を備えることにより、上記固体電解質層の低抵抗化が可能である。以上より、上記固体電解コンデンサの大容量化を図る場合であっても、低抵抗化と高耐電圧化とを図ることができる。 According to such a configuration, the inorganic semiconductor layer and the dielectric layer are in contact with each other, and the conductive polymer layer and the dielectric layer are not in contact with each other. For this reason, for example, the leakage current can be reduced as compared with a configuration in which the dielectric layer and the conductive polymer layer are in contact with each other as in the prior art. Therefore, the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor can be increased. Further, by providing the conductive polymer layer covering the inorganic semiconductor layer, the resistance of the solid electrolyte layer can be reduced. As described above, even when the capacity of the solid electrolytic capacitor is increased, the resistance can be reduced and the withstand voltage can be increased.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記無機半導体層は、ＭｎＯ₂を含んでいる。このような構成によれば、上記固体電解コンデンサの高耐電圧化に適している。また、上記導電性ポリマ層を化学酸化重合により形成する場合に、ＭｎＯ₂からなる上記無機半導体層は酸化剤として利用することができる。すなわち、上記下地層による酸化処理と同時に、上記下地層あるいは上記誘電体層に上記導電性ポリマ層が形成される。したがって、上記固体電解質層の接合強度を高めることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the inorganic semiconductor layer contains MnO ₂ . Such a configuration is suitable for increasing the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor. In addition, when the conductive polymer layer is formed by chemical oxidative polymerization, the inorganic semiconductor layer made of MnO ₂ can be used as an oxidizing agent. That is, the conductive polymer layer is formed on the underlayer or the dielectric layer simultaneously with the oxidation treatment by the underlayer. Therefore, the bonding strength of the solid electrolyte layer can be increased.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記無機半導体層は、ＰｂＯ₂を含んでいる。このような構成によっても、上記固体電解コンデンサの高耐電圧化を図ることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the inorganic semiconductor layer contains PbO ₂ . Even with such a configuration, the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor can be increased.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記無機半導体層は、上記誘電体層と上記導電性ポリマ層とが対向する全領域にわたってこれらの層の間に介在している。このような構成によれば、上述した抵抗化、高耐電圧化、および上記導電性ポリマ層の接合強度の向上を図るのに好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, the inorganic semiconductor layer is interposed between these layers over the entire region where the dielectric layer and the conductive polymer layer face each other. Such a configuration is suitable for achieving the above-described resistance, increasing the withstand voltage, and improving the bonding strength of the conductive polymer layer.

本発明の第２の側面によって提供される固体電解コンデンサは、弁作用金属からなる多孔質焼結体と、上記多孔質焼結体を覆う誘電体層と、上記誘電体層を覆い、かつ導電性ポリマ層を含む固体電解質層と、を備える固体電解コンデンサであって、上記固体電解質層は、上記誘電体層と上記導電性ポリマ層との間に介在する脱ドープ導電性ポリマ層をさらに備えることを特徴としている。 A solid electrolytic capacitor provided by the second aspect of the present invention includes a porous sintered body made of a valve metal, a dielectric layer covering the porous sintered body, a dielectric layer covering the dielectric layer, and a conductive layer. A solid electrolytic capacitor including a conductive polymer layer, wherein the solid electrolyte layer further includes a dedope conductive polymer layer interposed between the dielectric layer and the conductive polymer layer It is characterized by that.

このような構成によれば、本発明の第１の側面によって提供される固体電解コンデンサと同様に、大容量化を図りつつ、低抵抗化と高耐電圧化とを図ることができる。特に、脱ドープ導電性ポリマ層は、ＭｎＯ₂と同程度の低抵抗材料であるために、低抵抗化に有利である。 According to such a configuration, similarly to the solid electrolytic capacitor provided by the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the resistance and increase the withstand voltage while increasing the capacity. In particular, since the dedope conductive polymer layer is a low-resistance material similar to MnO ₂ , it is advantageous for reducing the resistance.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記脱ドープ導電性ポリマ層は、複素五員環化合物の脱ドープ体、または複素五員環化合物の誘導体の脱ドープ体からなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the dedope conductive polymer layer comprises a dedope of a hetero five-membered ring compound or a dedope of a derivative of a hetero five member ring compound.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記誘電体層には、Ｎ₂、Ｍｎ、またはＶが注入されている。このような構成によれば、上記固体電解コンデンサの高耐電圧化を図るのにさらに適している。 In a preferred embodiment of the present invention, N ₂ , Mn, or V is implanted in the dielectric layer. Such a configuration is more suitable for increasing the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記多孔質焼結体には、Ｎ₂、Ｍｎ、またはＶが添加されている。 In a preferred embodiment of the present invention, N ₂ , Mn, or V is added to the porous sintered body.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記多孔質焼結体は、Ｎｂからなり、かつ上記誘電体層は、Ｎｂ₂Ｏ₅からなる。このような構成によれば、上記固体電解コンデンサの大容量化に有利である。 In a preferred embodiment of the present invention, the porous sintered body is made of Nb, and the dielectric layer is made of Nb ₂ O ₅ . Such a configuration is advantageous for increasing the capacity of the solid electrolytic capacitor.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記多孔質焼結体は、ＮｂＯからなり、かつ上記誘電体層は、Ｎｂ₂Ｏ₅からなる。このような構成によれば、上記固体電解コンデンサの大容量化に好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, the porous sintered body is made of NbO, and the dielectric layer is made of Nb ₂ O ₅ . Such a configuration is suitable for increasing the capacity of the solid electrolytic capacitor.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導電性ポリマ層は、第１導電性ポリマ層と、この第１の導電性ポリマ層を覆う第２導電性ポリマ層とを含む。このような構成によれば、上記第１導電性ポリマ層を上記多孔質焼結体の細孔を埋めるように形成することにより、上記固体電解コンデンサの低抵抗化に有利である。 In a preferred embodiment of the present invention, the conductive polymer layer includes a first conductive polymer layer and a second conductive polymer layer covering the first conductive polymer layer. According to such a configuration, the first conductive polymer layer is formed so as to fill the pores of the porous sintered body, which is advantageous in reducing the resistance of the solid electrolytic capacitor.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１導電性ポリマ層は、ポリエチレンジオキシチオフェンからなる。このような構成によれば、上記第１導電性ポリマ層により、上記多孔質焼結体の細孔を埋めるのに好適である。したがって、上記固体電解コンデンサの低抵抗化をさらに促進することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the first conductive polymer layer is made of polyethylene dioxythiophene. Such a configuration is suitable for filling the pores of the porous sintered body with the first conductive polymer layer. Therefore, the resistance reduction of the solid electrolytic capacitor can be further promoted.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２導電性ポリマ層は、ポリエチレンジオキシチオフェンまたはポリピロールからなる。このような構成によれば、上記第２導電性ポリマ層を、上記第１導電性ポリマ層よりも物理的強度が高いものとすることが可能である。したがって、上記固体電解コンデンサを保護することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the second conductive polymer layer is made of polyethylene dioxythiophene or polypyrrole. According to such a configuration, the second conductive polymer layer can have a higher physical strength than the first conductive polymer layer. Therefore, the solid electrolytic capacitor can be protected.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１および図２は、本発明に係る固体電解コンデンサの一例を示している。図１は、本実施形態の固体電解コンデンサＡの構造を表す要部拡大断面図である。本図に示すように、固体電解コンデンサＡは、多孔質焼結体１、誘電体層２、固体電解質層３、および導体層４を備えている。図２は、固体電解コンデンサＡの断面図である。本図においては、誘電体層２が省略されている。 1 and 2 show an example of a solid electrolytic capacitor according to the present invention. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the structure of the solid electrolytic capacitor A of the present embodiment. As shown in the figure, the solid electrolytic capacitor A includes a porous sintered body 1, a dielectric layer 2, a solid electrolyte layer 3, and a conductor layer 4. FIG. 2 is a cross-sectional view of the solid electrolytic capacitor A. In this figure, the dielectric layer 2 is omitted.

多孔質焼結体１は、弁作用を有する金属であるＮｂＯの粉末を加圧成形し、これを焼結することにより形成されており、固体電解コンデンサＡにおいて陽極として機能する部位である。多孔質焼結体１は、Ｎｂの粉末どうしが焼結した焼結部を有し、かつこの焼結部どうしの間に微小な細孔が形成された構造を有している。本実施形態においては、多孔質焼結体１は、高さ方向である図中上下方向の寸法が、図中左右方向および紙面奥行き方向における寸法よりも小である扁平な矩形状とされている。このような形状は、固体電解コンデンサＡの低ＥＳＲ化および低インダクタンス化（低ＥＳＬ化）に好ましい。 The porous sintered body 1 is formed by press-molding NbO powder, which is a metal having a valve action, and sintering the powder, and is a part that functions as an anode in the solid electrolytic capacitor A. The porous sintered body 1 has a structure in which Nb powders are sintered and fine pores are formed between the sintered parts. In the present embodiment, the porous sintered body 1 has a flat rectangular shape in which the dimension in the vertical direction in the figure, which is the height direction, is smaller than the dimension in the horizontal direction in the figure and the depth direction in the drawing. . Such a shape is preferable for reducing the ESR and the inductance (reducing ESL) of the solid electrolytic capacitor A.

図２に示すように、多孔質焼結体１には陽極ワイヤ１１が設けられている。陽極ワイヤ１１は、多孔質焼結体１と同様に弁作用金属であるＮｂにより形成されており、その一部が多孔質焼結体１から突出している。本実施形態においては、紙面奥行き方向において、複数本の陽極ワイヤ１１が設けられている。このような構成は、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化を図るのに好ましい。 As shown in FIG. 2, an anode wire 11 is provided on the porous sintered body 1. The anode wire 11 is made of Nb which is a valve metal like the porous sintered body 1, and a part of the anode wire 11 protrudes from the porous sintered body 1. In the present embodiment, a plurality of anode wires 11 are provided in the depth direction of the drawing. Such a configuration is preferable for achieving low ESR and low ESL.

図１に示すように、多孔質焼結体１は、誘電体層２により覆われている。誘電体層２は、Ｎｂ₂Ｏ₅からなり、固体電解コンデンサＡの静電容量を形成する部分である。固体電解コンデンサＡの静電容量は、誘電体層２の厚さに反比例し、誘電体層２の面積に正比例する。誘電体層２の形成は、たとえば次のようにして行われる。たとえば図２に示す陽極ワイヤ１１を挟持しながら多孔質焼結体１をたとえばリン酸水溶液の化成液に浸漬させる。この状態で直流電流を通電させことにより、多孔質焼結体１の表面に陽極酸化処理を施す。これにより、Ｎｂ₂Ｏ₅からなる誘電体層２が形成される。 As shown in FIG. 1, the porous sintered body 1 is covered with a dielectric layer 2. The dielectric layer 2 is a portion made of Nb ₂ O ₅ and forming a capacitance of the solid electrolytic capacitor A. The capacitance of the solid electrolytic capacitor A is inversely proportional to the thickness of the dielectric layer 2 and directly proportional to the area of the dielectric layer 2. Formation of the dielectric layer 2 is performed as follows, for example. For example, while sandwiching the anode wire 11 shown in FIG. 2, the porous sintered body 1 is immersed in, for example, a chemical conversion solution of phosphoric acid aqueous solution. By applying a direct current in this state, the surface of the porous sintered body 1 is anodized. Thereby, the dielectric layer 2 made of Nb ₂ O ₅ is formed.

固体電解質層３は、誘電体層２を覆っており、固体電解質層３と誘電体層２との間に、誘電体層２から固体電解質層３へと向かう方向には電流を流さない界面を形成するためのものである。固体電解質層３は、下地層３１と導電性ポリマ層３２とが積層されている。 The solid electrolyte layer 3 covers the dielectric layer 2, and an interface between the solid electrolyte layer 3 and the dielectric layer 2 that does not flow current in the direction from the dielectric layer 2 to the solid electrolyte layer 3. It is for forming. In the solid electrolyte layer 3, a base layer 31 and a conductive polymer layer 32 are laminated.

下地層３１は、ＭｎＯ₂からなり、本発明でいう無機半導体層の一例である。下地層３１は、誘電体層２と接しており、誘電体層２と導電性ポリマ層３２とが対向する全領域にわたってこれらの層の間に介在している。ＭｎＯ₂からなる下地層３１は、たとえば硝酸マンガンの水溶液中に、多孔質焼結体１を浸漬させて、多孔質焼結体１の内部に上記水溶液を十分に含浸させた後に、多孔質焼結体１を上記水溶液から引き揚げて焼成するという、いわゆる熱分解ことにより形成される。下地層３１は、ＭｎＯ₂のみからなるもの以外に、ＭｎＯ₂が混合された複合体からなるものでもよい。 The underlayer 31 is made of MnO ₂ and is an example of an inorganic semiconductor layer referred to in the present invention. The underlayer 31 is in contact with the dielectric layer 2 and is interposed between these layers over the entire region where the dielectric layer 2 and the conductive polymer layer 32 face each other. The base layer 31 made of MnO ₂ is formed by, for example, immersing the porous sintered body 1 in an aqueous solution of manganese nitrate and sufficiently impregnating the aqueous solution inside the porous sintered body 1. It is formed by so-called thermal decomposition, in which the bonded body 1 is drawn from the aqueous solution and fired. The underlayer 31 may be made of a composite in which MnO ₂ is mixed in addition to the layer made of only MnO ₂ .

導電性ポリマ層３２は、下地層３１上に形成されており、第１導電性ポリマ層３２ａおよび第２導電性ポリマ層３２ｂからなる。第１導電性ポリマ層３２ａは、たとえばポリエチレンジオキシチオフェン（以下、ＰＥＤＴ）からなり、多孔質焼結体１の細孔内を埋めるように形成されている。第２導電性ポリマ層３２ｂは、たとえばポリピロール（以下、ＰＰｙ）からなり、第１導電性ポリマ層３２ａを覆っている。第１導電性ポリマ層３２ａおよび第２導電性ポリマ層３２ｂは、いずれも導電性が比較的高いものとなっている。第１導電性ポリマ層３２ａおよび第２導電性ポリマ層３２ｂは、たとえばＥＤＴまたはＰｙなどのモノマおよび支持電解質あるいは酸化剤などを含む反応液を用いて形成される。第１導電性ポリマ層３２ａの形成には、化学酸化重合が好ましい。一方、第２導電性ポリマ層３２ｂの形成には、電解酸化重合が好ましい。 The conductive polymer layer 32 is formed on the base layer 31 and includes a first conductive polymer layer 32a and a second conductive polymer layer 32b. The first conductive polymer layer 32 a is made of, for example, polyethylene dioxythiophene (hereinafter referred to as PEDT) and is formed so as to fill the pores of the porous sintered body 1. The second conductive polymer layer 32b is made of, for example, polypyrrole (hereinafter referred to as PPy) and covers the first conductive polymer layer 32a. The first conductive polymer layer 32a and the second conductive polymer layer 32b are both relatively high in conductivity. The first conductive polymer layer 32a and the second conductive polymer layer 32b are formed using a reaction liquid containing a monomer such as EDT or Py and a supporting electrolyte or an oxidizing agent, for example. For the formation of the first conductive polymer layer 32a, chemical oxidative polymerization is preferable. On the other hand, electrolytic oxidation polymerization is preferable for forming the second conductive polymer layer 32b.

固体電解質層３上には、導体層４が形成されている。図１に示すように、導体層４は、グラファイト層４１と銀層４２とからなる。導体層４は、図２に示すように陰極金属プレート６１Ｂに導通している。これにより、固体電解コンデンサＡにおいては、固体電解質層３および導体層４がいわゆる陰極として機能する部位とされている。 A conductor layer 4 is formed on the solid electrolyte layer 3. As shown in FIG. 1, the conductor layer 4 includes a graphite layer 41 and a silver layer 42. The conductor layer 4 is electrically connected to the cathode metal plate 61B as shown in FIG. Thereby, in the solid electrolytic capacitor A, the solid electrolyte layer 3 and the conductor layer 4 are portions that function as so-called cathodes.

図２に示すように多孔質焼結体１は、パッケージ樹脂５により覆われている。パッケージ樹脂５は、たとえばエポキシ系樹脂からなり、多孔質焼結体１および陽極ワイヤ１１などを保護するためのものである。パッケージ樹脂５は、たとえばエポキシ系樹脂にフィラーなどを含んだ樹脂材料を用いたモールド成型法により形成される。 As shown in FIG. 2, the porous sintered body 1 is covered with a package resin 5. The package resin 5 is made of, for example, an epoxy resin, and protects the porous sintered body 1 and the anode wire 11. The package resin 5 is formed, for example, by a molding method using a resin material containing a filler in an epoxy resin.

陽極ワイヤ１１は、陽極導体部材６２を介して陽極金属プレート６１Ａに導通している。陽極導体部材６２は、たとえばＣｕ製であり、直方体形状である。陽極金属プレート６１Ａは、たとえばＣｕ製であり、図２の奥行き方向に延びる帯状である。陽極金属プレート６１Ａの図中底面は、パッケージ樹脂５から露出している。この部分が、面実装用の外部陽極端子６Ａとなっている。 The anode wire 11 is electrically connected to the anode metal plate 61 A through the anode conductor member 62. The anode conductor member 62 is made of, for example, Cu and has a rectangular parallelepiped shape. The anode metal plate 61A is made of Cu, for example, and has a strip shape extending in the depth direction of FIG. The bottom surface of the anode metal plate 61A in the figure is exposed from the package resin 5. This portion is an external anode terminal 6A for surface mounting.

導体層４には、陰極金属プレート６１Ｂが接合されている。陰極金属プレート６１Ｂは、たとえばＣｕ製であり、多孔質焼結体１の図中下方に位置する部分と、この部分から段差部を介して図中左方に延出する部分とを有している。この図中左方に延出する部分の図中下面は、パッケージ樹脂５から露出している。この露出部分が、面実装用の外部陰極端子６Ｂとなっている。 A cathode metal plate 61 B is bonded to the conductor layer 4. Cathode metal plate 61B is made of, for example, Cu, and has a portion located in the lower portion of porous sintered body 1 in the drawing and a portion extending from this portion to the left in the drawing through a stepped portion. Yes. The lower surface of the portion extending to the left in this figure is exposed from the package resin 5. This exposed portion is an external cathode terminal 6B for surface mounting.

次に、固体電解コンデンサＡの作用について説明する。 Next, the operation of the solid electrolytic capacitor A will be described.

本実施形態によれば、無機半導体層としての下地層３１と誘電体層２とが接しており、導電性ポリマ層３２と誘電体層２とは接していない。誘電体層２を形成するＮｂ₂Ｏ₅に微小な欠陥が生じると、その部分が不当に導通する部分となり、漏れ電流が生じる。下地層３１がＭｎＯ₂からなるため、このＭｎＯ₂から上記欠陥部分へと酸素供給がなされる。これにより、上記欠陥部分が自己修復され絶縁性を保つことができる。したがって、たとえば従来技術のように誘電体層と導電性ポリマ層とが接している構成と比べて、固体電解コンデンサＡの耐電圧を高くすることができる。 According to the present embodiment, the base layer 31 as the inorganic semiconductor layer and the dielectric layer 2 are in contact with each other, and the conductive polymer layer 32 and the dielectric layer 2 are not in contact with each other. When a minute defect occurs in Nb ₂ O ₅ forming the dielectric layer 2, the portion becomes a portion that is improperly conducted, and a leakage current is generated. Since the underlayer 31 is made of MnO ₂ , oxygen is supplied from the MnO ₂ to the defective portion. Thereby, the said defect part is self-repaired and insulation can be maintained. Therefore, for example, the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor A can be increased as compared with the configuration in which the dielectric layer and the conductive polymer layer are in contact with each other as in the prior art.

また、第１導電性ポリマ層３２ａとしてＰＥＤＴを用いて化学酸化重合により形成することにより、多孔質焼結体１の細孔を第１導電性ポリマ層３２ａにより容易に埋めることができる。このため、第１導電性ポリマ層３２ａと下地層３１との接触面積が大きくなる。したがって、固体電解質層３の低抵抗化に適している。 Further, by forming the first conductive polymer layer 32a by chemical oxidative polymerization using PEDT, the pores of the porous sintered body 1 can be easily filled with the first conductive polymer layer 32a. Therefore, the contact area between the first conductive polymer layer 32a and the base layer 31 is increased. Therefore, it is suitable for reducing the resistance of the solid electrolyte layer 3.

さらに、第２導電性ポリマ層３２ｂの材質であるＰＰｙは、ＰＥＤＴと同程度の高伝導率を有するとともに、ＰＥＤＴと比べて物理的強度が高い。この第２導電性ポリマ層３２ｂを固体電解質層３の最外層に配置することにより、固体電解コンデンサＡの製造中における不当な衝突や、固体電解コンデンサＡの使用中に生じるストレスから固体電解コンデンサＡを保護することが可能である。 Furthermore, PPy, which is the material of the second conductive polymer layer 32b, has a high conductivity comparable to that of PEDT and has a higher physical strength than PEDT. By disposing the second conductive polymer layer 32b on the outermost layer of the solid electrolyte layer 3, the solid electrolytic capacitor A can be prevented from unreasonable collision during the production of the solid electrolytic capacitor A and stress generated during use of the solid electrolytic capacitor A. It is possible to protect.

多孔質焼結体１を形成するＮｂＯは、比較的脆い材質である。このため、多孔質焼結体１の形成に用いるＮｂＯの粉末を微細なものに加工しやすい。多孔質焼結体１を形成する粉末が微細であるほど、多孔質焼結体１の表面積を大きくすることが可能である。したがって、固体電解コンデンサＡの大容量化に適している。 NbO forming the porous sintered body 1 is a relatively brittle material. For this reason, it is easy to process the NbO powder used for forming the porous sintered body 1 into a fine one. The finer the powder forming the porous sintered body 1, the greater the surface area of the porous sintered body 1. Therefore, it is suitable for increasing the capacity of the solid electrolytic capacitor A.

以上より、本実施形態の固体電解コンデンサＡは、大容量化を図りつつ、低抵抗化と高耐電圧化とを図るのに好適である。発明者らの試作および実験によれば、１５Ｖの化成電圧により製造した試作品においては、１２０Ｈｚでの静電容量が２，２００μＦ程度１００ｋＨｚでのＥＳＲが５〜１０ｍΩであるとともに、耐電圧が０．１ＣＶ判定基準で４〜６．３Ｖ以上である固体電解コンデンサＡが得られた。これは、従来技術のように固体電解質層としての導電性ポリマ層のみを用いた構成において、その耐電圧が０．５〜０．６Ｖ程度であったことと比べて、著しく高い耐電圧である。 As described above, the solid electrolytic capacitor A of the present embodiment is suitable for reducing the resistance and increasing the withstand voltage while increasing the capacity. According to the prototypes and experiments by the inventors, in a prototype manufactured with a conversion voltage of 15 V, the capacitance at 120 Hz is about 2,200 μF, the ESR at 100 kHz is 5 to 10 mΩ, and the withstand voltage is 0 A solid electrolytic capacitor A having a voltage of 4 to 6.3 V or higher based on 1 CV criterion was obtained. This is a significantly higher withstand voltage compared to the case where the withstand voltage is about 0.5 to 0.6 V in the configuration using only the conductive polymer layer as the solid electrolyte layer as in the prior art. .

また、従来の固体電解コンデンサにおいては、外気酸素と多孔質焼結体との接触を抑止できる効果を備えた導電性ポリマを用いて固体電解質層を形成することにより、急激な酸化反応を抑止し、耐燃焼性の向上が図られてきた。これに対し、本実施形態においては、多孔質焼結体１の材質であるＮｂＯは、Ｎｂの酸化物である。ＮｂＯは、国内における消防法にも規定されてないほど耐燃焼性に優れている。したがって、多孔質焼結体１は、急激な酸化反応を生じることが無く、固体電解質層３として様々な材料を用いることができる。 In addition, in a conventional solid electrolytic capacitor, a rapid oxidation reaction is suppressed by forming a solid electrolyte layer using a conductive polymer having an effect of suppressing contact between outside oxygen and the porous sintered body. Improvement of combustion resistance has been attempted. On the other hand, in this embodiment, NbO which is a material of the porous sintered body 1 is an oxide of Nb. NbO is excellent in combustion resistance so that it is not stipulated in the domestic fire fighting law. Therefore, the porous sintered body 1 does not cause a rapid oxidation reaction, and various materials can be used as the solid electrolyte layer 3.

さらに、第１導電性ポリマ層３２ａを形成するために化学酸化重合を施す際には、ＭｎＯ₂からなる下地層３１が、酸化剤として機能する。従来においては、反応液中に拡散された酸化剤により酸化処理がなされていた。これに対して、本実施形態においては、酸化剤としての下地層３１は、誘電体層２の表面に集中的に存在している。それゆえ、下地層３１において酸化処理がなされると同時に、この下地層３１上に第１導電性ポリマ層３２ａを形成することが可能である。これは、第１導電性ポリマ層３２ａの接合強度を高めるのに適している。なお、本発明の変形例においては、本実施形態とは異なり、下地層３１が、互いに離散した島状のＭｎＯ₂からなる構成であってもよい。この場合、誘電体層２と第１導電性ポリマ層３２ａとが直接接する部分が存在する。このような構成であっても、下地層３１が上述した酸化剤として機能することにより、第１導電性ポリマ層３２ａの接合強度の向上を図ることができる。 Further, when chemical oxidation polymerization is performed to form the first conductive polymer layer 32a, the base layer 31 made of MnO ₂ functions as an oxidizing agent. Conventionally, oxidation treatment has been performed with an oxidizing agent diffused in the reaction solution. On the other hand, in the present embodiment, the base layer 31 as an oxidant is concentrated on the surface of the dielectric layer 2. Therefore, it is possible to form the first conductive polymer layer 32 a on the base layer 31 at the same time that the base layer 31 is oxidized. This is suitable for increasing the bonding strength of the first conductive polymer layer 32a. In the modification of the present invention, unlike the present embodiment, the base layer 31 may be composed of island-like MnO ₂ that are discrete from each other. In this case, there is a portion where the dielectric layer 2 and the first conductive polymer layer 32a are in direct contact. Even in such a configuration, the bonding strength of the first conductive polymer layer 32a can be improved by the base layer 31 functioning as the oxidant described above.

図１および図２に示した固体電解コンデンサＡの変形例としては、下地層３１として、ＭｎＯ₂に代えてＰｂＯ₂からなる無機半導体層を用いた構成のものがある。このような構成によっても、ＰｂＯ₂からなる下地層と誘電体層２との間における漏れ電流の低減が可能であり高耐電圧化を図ることができる。また、下地層３としては、ＭｎＯ₂とＰｂＯ₂とが混合された複合体からなるものであってもよい。 As a modification of the solid electrolytic capacitor A shown in FIGS. 1 and 2, there is a configuration using an inorganic semiconductor layer made of PbO ₂ instead of MnO ₂ as the base layer 31. Even with such a configuration, it is possible to reduce a leakage current between the base layer made of PbO ₂ and the dielectric layer 2 and to achieve a high withstand voltage. Further, the underlayer 3 may be made of a composite in which MnO ₂ and PbO ₂ are mixed.

固体電解コンデンサＡの他の変形例としては、下地層３として、無機半導体層に代えて脱ドープ導電性ポリマ層を備える構成がある。脱ドープ導電性ポリマ層は、たとえばピロール、チオフェン、フランなどの複素五員環化合物ポリマの脱ドープ体、または３−メチルピロール、３，４−エチレンヂオキシチオフェンなどの複素五員環化合物の誘導体ポリマの脱ドープ体により形成される。このような構成によっても固体電解コンデンサＡの高耐電圧化を図ることができる。特に、脱ドープ導電性ポリマ層は、ＭｎＯ₂と同程度の低抵抗材料であるために、低抵抗化に有利である。 As another modification of the solid electrolytic capacitor A, there is a configuration in which the base layer 3 includes a dedope conductive polymer layer instead of the inorganic semiconductor layer. The dedope conductive polymer layer is, for example, a dedope of a hetero five-membered ring compound polymer such as pyrrole, thiophene or furan, or a derivative of a hetero five-membered ring compound such as 3-methylpyrrole or 3,4-ethylenedioxythiophene. It is formed by a polymer dedope. Even with such a configuration, the withstand voltage of the solid electrolytic capacitor A can be increased. In particular, since the dedope conductive polymer layer is a low-resistance material similar to MnO ₂ , it is advantageous for reducing the resistance.

固体電解コンデンサＡの他の変形例としては、誘電体層２にＮ₂、Ｍｎ、またはＶが含まれた構成がある。このような誘電体層２は、あらかじめ多孔質焼結体１の材料である弁作用金属の粉末にＮ₂、Ｍｎ、またはＶを含有させておき、この弁作用金属の粉末を用いて多孔質焼結体１および誘電体層２を形成することにより得られる。特にＮ₂は、たとえばＮｂＯ中において広く拡散するため、多孔質焼結体１から誘電体層２へと拡散させやすい。 As another modification of the solid electrolytic capacitor A, there is a configuration in which the dielectric layer 2 contains N ₂ , Mn, or V. Such a dielectric layer 2 is made by previously containing N ₂ , Mn, or V in a valve metal powder that is a material of the porous sintered body 1, and using this valve metal powder, the dielectric layer 2 is porous. It is obtained by forming the sintered body 1 and the dielectric layer 2. In particular, since N ₂ diffuses widely in NbO, for example, it is easy to diffuse from the porous sintered body 1 to the dielectric layer 2.

このような構成によれば、誘電体層２に微細な欠陥が生じることを抑制可能であり、さらに高耐電圧化を図ることができる。 According to such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of minute defects in the dielectric layer 2 and to further increase the withstand voltage.

本発明に係る固体電解コンデンサは、上述した実施形態に限定されるものではない。 The solid electrolytic capacitor according to the present invention is not limited to the above-described embodiment.

多孔質焼結体の材質としては、ＮｂＯのほかに、たとえばＮｂ、Ｔａなどいわゆる弁作用を有する金属を用いることができる。多孔質焼結体の形状は、扁平な矩形状であれば低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化に好ましいが、これに限定されずたとえば立方体形状などであってもよい。陽極ワイヤの本数が多いほど、低ＥＳＲ化および低ＥＳＬ化に好ましく、たとえば図２において図中左右方向に複数の陽極ワイヤが突出する構成としてもよい。 As a material for the porous sintered body, in addition to NbO, for example, a metal having a so-called valve action such as Nb or Ta can be used. As long as the shape of the porous sintered body is a flat rectangular shape, it is preferable for low ESR and low ESL. However, the shape is not limited to this and may be, for example, a cubic shape. As the number of anode wires is larger, it is preferable for lowering ESR and lowering ESL. For example, in FIG.

無機半導体層の材質としては、ＭｎＯ₂、ＰｂＯ₂、およびこれらの合金が好ましいが、これらに限定されず、誘電体層と導電性ポリマ層との間に介在することにより高耐電圧化が可能な材質であればよい。導電性ポリマ層の材質としても、ＰＥＤＴ，ＰＰｙに限定されないのはもちろんである。 The material of the inorganic semiconductor layer is preferably MnO ₂ , PbO ₂ , or an alloy thereof, but is not limited thereto, and can withstand a high voltage by being interposed between the dielectric layer and the conductive polymer layer. Any material can be used. Of course, the material of the conductive polymer layer is not limited to PEDT or PPy.

固体電解コンデンサとしては、パッケージ樹脂により封止されたものに限定されない。また、面実装タイプとして構成されたもの以外に、たとえば複数のリードが突出状に設けられた端子挿入タイプとして構成されたものでもよい。本発明に係る固体電解コンデンサは、その具体的な用途も限定されない。 The solid electrolytic capacitor is not limited to one sealed with a package resin. In addition to the surface mounting type, for example, a terminal insertion type in which a plurality of leads are provided in a protruding shape may be used. The specific use of the solid electrolytic capacitor according to the present invention is not limited.

本発明に係る固体電解コンデンサの一例を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows an example of the solid electrolytic capacitor which concerns on this invention. 本発明に係る固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the solid electrolytic capacitor which concerns on this invention. 従来の固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional solid electrolytic capacitor.

Explanation of symbols

Ａ固体電解コンデンサ
１多孔質焼結体
１１陽極ワイヤ
２誘電体層
３固体電解質層
３１下地層（無機半導体層、脱ドープ導電性ポリマ層）
３２導電性ポリマ層
３２ａ第１導電性ポリマ層
３２ｂ第２導電性ポリマ層
４導体層
４１グラファイト層
４２銀層
５パッケージ樹脂
６Ａ外部陽極端子
６Ｂ外部陰極端子
６２陽極導体部材
６１Ａ陽極金属プレート
６１Ｂ陰極金属プレート A Solid Electrolytic Capacitor 1 Porous Sintered Body 11 Anode Wire 2 Dielectric Layer 3 Solid Electrolyte Layer 31 Underlayer (Inorganic Semiconductor Layer, Dedoped Conductive Polymer Layer)
32 Conductive polymer layer 32a First conductive polymer layer 32b Second conductive polymer layer 4 Conductor layer 41 Graphite layer 42 Silver layer 5 Package resin 6A External anode terminal 6B External cathode terminal 62 Anode conductor member 61A Anode metal plate 61B Cathode metal plate

Claims

A porous sintered body made of a valve metal,
A dielectric layer covering the porous sintered body;
A solid electrolyte layer covering the dielectric layer and including a conductive polymer layer;
A solid electrolytic capacitor comprising:
The solid electrolytic capacitor, wherein the solid electrolyte layer further comprises an inorganic semiconductor layer sandwiched between the dielectric layer and the conductive polymer layer.

The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the inorganic semiconductor layer contains MnO ₂ .

The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the inorganic semiconductor layer contains PbO ₂ .

The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic semiconductor layer is interposed between the dielectric layer and the conductive polymer layer over the entire region where the dielectric layer and the conductive polymer layer are opposed to each other.

A porous sintered body made of a valve metal,
A dielectric layer covering the porous sintered body;
A solid electrolyte layer covering the dielectric layer and including a conductive polymer layer;
A solid electrolytic capacitor comprising:
The solid electrolytic capacitor, wherein the solid electrolyte layer further includes a dedope conductive polymer layer interposed between the dielectric layer and the conductive polymer layer.

6. The solid electrolytic capacitor according to claim 5, wherein the dedope conductive polymer layer is made of a dedope of a hetero five-membered ring compound or a dedope of a derivative of a hetero five member ring compound.

The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the dielectric layer contains N ₂ , Mn, or V.

The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein N ₂ , Mn, or V is added to the porous sintered body.

The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the porous sintered body is made of Nb, and the dielectric layer is made of Nb ₂ O ₅ .

The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the porous sintered body is made of NbO, and the dielectric layer is made of Nb ₂ O ₅ .

11. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the conductive polymer layer includes a first conductive polymer layer and a second conductive polymer layer covering the first conductive polymer layer.

The solid electrolytic capacitor according to claim 11, wherein the first conductive polymer layer is made of polyethylene dioxythiophene.

The solid electrolytic capacitor according to claim 11 or 12, wherein the second conductive polymer layer is made of polyethylene dioxythiophene or polypyrrole.