JP2012015425A - Solid electrolytic capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、固体電解コンデンサとその製造方法に関し、詳しくは、導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸してESR、容量出現率、耐電圧特性に優れ、短い工程で作製できる固体電解コンデンサとその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a method for producing the same, and more specifically, a solid electrolytic capacitor that is impregnated in a dispersion aqueous solution of a conductive polymer compound, has excellent ESR, capacity appearance rate, and withstand voltage characteristics, and can be manufactured in a short process It relates to a manufacturing method.
タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウムなどの弁作用金属の多孔質体に、電解酸化法によって誘電体酸化皮膜層を形成した後、この酸化皮膜上に導電性高分子層を形成し、これを固体電解質とする固体電解コンデンサが開発されている。この固体電解コンデンサの導電性高分子層の形成方法として、化学酸化重合法と電解酸化重合法、導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法がある。 After a dielectric oxide film layer is formed by electrolytic oxidation on a porous body of valve action metal such as tantalum, aluminum, titanium, niobium, zirconium, etc., a conductive polymer layer is formed on the oxide film. Solid electrolytic capacitors that are solid electrolytes have been developed. As a method for forming the conductive polymer layer of this solid electrolytic capacitor, there are a chemical oxidative polymerization method, an electrolytic oxidative polymerization method, and a method of impregnating a dispersed aqueous solution of a conductive polymer compound.
まず、化学酸化重合による導電性高分子の形成方法では、コンデンサ陽極導体を、導電性高分子材料を構成するピロール、チオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、アニリンに代表されるモノマー(単量体)を含有する水溶液と、ペルオキソ二硫酸等の酸化剤を含有する水溶液に順番に含浸するか、またはモノマーと酸化剤の混合水溶液に含浸することにより、重合反応をおこし、誘電体酸化皮膜層上にポリエチレンジオキシチオフェン等のポリマー(重合体)からなる導電性高分子層を形成する。 First, in a method for forming a conductive polymer by chemical oxidative polymerization, a capacitor anode conductor is made of a monomer represented by pyrrole, thiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene or aniline constituting a conductive polymer material (single amount). Body) and an aqueous solution containing an oxidizing agent such as peroxodisulfuric acid in turn, or by impregnating a mixed aqueous solution of a monomer and an oxidizing agent to cause a polymerization reaction, and a dielectric oxide film layer A conductive polymer layer made of a polymer (polymer) such as polyethylenedioxythiophene is formed thereon.
この形成方法は、固体電解コンデンサの形成時に高い容量出現率を得ることができる。しかし、重合反応により誘電体酸化皮膜層の溶解、劣化、欠損などが発生し、誘電体酸化皮膜層が全体的もしくは、局所的に薄くなるため、漏れ電流特性、耐電圧特性を低下させる欠点が生じる場合がある。また、モノマーを含有する水溶液と酸化剤を含有する水溶液に個々に含浸、または、モノマー、酸化剤を含有する混合水溶液に含浸した後、室温乾燥、酸洗浄、高温乾燥を繰り返し行うため、化学酸化重合法は導電性高分子層を形成するために要する工数が多くなる。 This formation method can obtain a high capacity appearance rate when forming the solid electrolytic capacitor. However, the dielectric oxide film layer is dissolved, deteriorated, or lost due to the polymerization reaction, and the dielectric oxide film layer is thinned as a whole or locally. May occur. In addition, it is impregnated with an aqueous solution containing a monomer and an aqueous solution containing an oxidizing agent individually, or after being impregnated with a mixed aqueous solution containing a monomer and an oxidizing agent, followed by repeated room temperature drying, acid cleaning, and high temperature drying. In the polymerization method, the number of steps required to form the conductive polymer layer increases.
電解酸化重合による導電性高分子の形成方法では、コンデンサ陽極導体を、導電性高分子材料を構成するピロール、チオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、アニリンに代表されるモノマーとパラトルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸に代表される支持電解質を含む混合溶液に含浸して、一定時間、定電流、または、定電圧を加えることにより、重合反応を起こし、誘電体酸化皮膜層上にポリエチレンジオキシチオフェン等のポリマー(重合体)からなる導電性高分子層を形成する。 In the method of forming a conductive polymer by electrolytic oxidation polymerization, a capacitor anode conductor is formed by using a monomer represented by pyrrole, thiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene, aniline, and paratoluenesulfonic acid that constitute the conductive polymer material. Impregnation into a mixed solution containing a supporting electrolyte typified by naphthalene sulfonic acid and applying a constant current or a constant voltage for a certain period of time to cause a polymerization reaction, and on the dielectric oxide film layer, polyethylene dioxythiophene A conductive polymer layer made of a polymer (polymer) such as is formed.
この形成方法は、固体電解コンデンサの形成時に化学酸化重合方法と同程度の容量出現率、ESR、耐圧が得られる。導電性高分子層を形成するのに要する工数は、導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法と同等以上である。しかし、電解酸化重合法は、電流、または、電圧を制御し、同じバッチ内でバラツキ少なく、誘電体酸化皮膜層上に均一な厚みの導電性高分子層を形成することは難しく、特にコンデンサが小型化するにつれて難しくなるという特徴を持つ。そのため、電解酸化重合方法を用いた固体電解コンデンサの製造設備は、他の工法と比較して、大掛かりな設備投資が必要になるという問題がある。 This forming method can provide the same capacity appearance rate, ESR, and breakdown voltage as the chemical oxidation polymerization method when forming the solid electrolytic capacitor. The number of steps required to form the conductive polymer layer is equal to or greater than the method of impregnating the aqueous dispersion of the conductive polymer compound. However, the electrolytic oxidation polymerization method controls the current or voltage and has little variation within the same batch, and it is difficult to form a conductive polymer layer having a uniform thickness on the dielectric oxide film layer. It has the feature that it becomes difficult as it gets smaller. For this reason, a production facility for a solid electrolytic capacitor using an electrolytic oxidation polymerization method has a problem that a large capital investment is required as compared with other construction methods.
また、導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法は、コンデンサの陽極導体を導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸した後、乾燥し、陽極上に直接固体電解質層を形成する方法である。 In addition, the method of impregnating the aqueous dispersion of the conductive polymer compound is a method in which the anode conductor of the capacitor is impregnated with the aqueous dispersion of the conductive polymer compound and then dried to directly form the solid electrolyte layer on the anode. .
この形成方法は、導電性高分子化合物の分散水溶液への含浸、乾燥を繰り返すだけであるため、前述の化学酸化重合法と比較して、導電性高分子層を形成するための工数が著しく少ないという特徴を持つ。しかし、ポリマーはモノマーと比較して、粒子径が大きいため、弁作用金属の多孔質体からなる細孔の深部まで浸透しにくく、ESR、容量出現率を十分得ることができないといった欠点を持っている。 Since this forming method simply repeats impregnation of the conductive polymer compound into the dispersion aqueous solution and drying, the number of steps for forming the conductive polymer layer is significantly less than that of the above-described chemical oxidation polymerization method. It has the characteristics. However, since the polymer has a larger particle size than the monomer, it does not easily penetrate into the deep part of the pores made of the porous metal of the valve action metal, and the ESR and the capacity appearance rate cannot be obtained sufficiently. Yes.
その為,化学酸化重合法と導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法を組み合わせ、固体電解コンデンサを得る方法が開示されている。 Therefore, a method of obtaining a solid electrolytic capacitor by combining a chemical oxidative polymerization method and a method of impregnating a dispersion aqueous solution of a conductive polymer compound is disclosed.
また、コンデンサの電気特性を改善するためにコンデンサの製造過程で形成したコンデンサ素子に加熱処理(コンデンサ素子を構成しているカーボン層のカーボンペースト用樹脂の熱分解温度以上)を行う技術が開示されている。 Also disclosed is a technique for performing heat treatment (above the thermal decomposition temperature of the carbon paste resin of the carbon layer constituting the capacitor element) on the capacitor element formed in the capacitor manufacturing process in order to improve the electrical characteristics of the capacitor. ing.
このような固体電解コンデンサの形成方法に関して、下記特許文献に開示されている。 The method for forming such a solid electrolytic capacitor is disclosed in the following patent document.
特許文献1には、化学酸化重合法により第1の導電性高分子層を形成した後,導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法により第2の導電性高分子層を形成、再び化学酸化重合法を行い、第3の導電性高分子層を形成する技術が記載されている。 In Patent Document 1, a first conductive polymer layer is formed by a chemical oxidative polymerization method, and then a second conductive polymer layer is formed by a method of impregnating in a dispersion aqueous solution of a conductive polymer compound. A technique for performing a oxidative polymerization method to form a third conductive polymer layer is described.
特許文献2には、導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法により第1の導電性高分子層を形成した後、化学酸化重合法により第2の導電性高分子層を形成する技術が記載されている。
特許文献3には、弁作用金属に半導体層、グラファイト層形成した後、銀導電性樹脂層を形成前または、形成後にグラフファイト層に含まれる樹脂の熱分解温度以上の加熱処理を行う技術が記載されている。
ESR、容量出現率に優れる化学酸化重合法と、コンデンサを作製するための工数が少ないという利点を持つ導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法が様々、検討されている。しかし、化学酸化重合法と導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法を組み合わせると、交互作用をもたらす場合も生じ、得られる製品性能、例えばESR、容量出現率、耐圧が不足し、そして、コンデンサを作製する工数削減に対する寄与が不十分であり、製品である固体電解コンデンサへの適用が制限されている。 Various chemical oxidation polymerization methods having an excellent ESR and capacity appearance rate and methods of impregnating a dispersion aqueous solution of a conductive polymer compound having an advantage that the number of steps for producing a capacitor are small have been studied. However, combining the chemical oxidative polymerization method and the method of impregnating the dispersed aqueous solution of the conductive polymer compound may cause an interaction, resulting in insufficient product performance such as ESR, capacity appearance rate, pressure resistance, and The contribution to the reduction of man-hours for manufacturing capacitors is insufficient, and the application to solid electrolytic capacitors as products is limited.
また、コンデンサの製造過程で形成したコンデンサ素子に対して、構成する樹脂の熱分解温度以上の加熱処理を行うと、コンデンサ素子を形成する高分子樹脂の熱分解が過多に進行し界面の密着が悪化して、コンデンサ素子の信頼性特性を損なう危険性がある。 Also, if the capacitor element formed in the capacitor manufacturing process is heated at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the constituent resin, excessive thermal decomposition of the polymer resin forming the capacitor element will proceed and the interface will adhere. There is a risk of deteriorating the reliability characteristics of the capacitor element.
よって、本願は、導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法において、ESR、容量出現率を改善する固体電解コンデンサとその方法を提供し、更に耐圧が高く、コンデンサを作製する工数を削減した固体電解コンデンサとその製造方法を得ることを目的とする。 Therefore, the present application provides a solid electrolytic capacitor and a method for improving ESR and capacity appearance rate in a method of impregnating a dispersion aqueous solution of a conductive polymer compound, and further has a high withstand voltage, thereby reducing the number of steps for manufacturing the capacitor. An object is to obtain a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用金属粉末からなる陽極導体の表面に誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層の表面に、導電性高分子化合物の分散水溶液を含浸又は塗布して乾燥をすることにより固体電解質層を構成する導電性高分子層を形成する工程と、前記導電性高分子層の表面に陰極導体としてグラファイト層及び銀導電性樹脂層を形成した後に加熱処理を行う工程を含むことを特徴とする。 The method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention comprises a step of forming a dielectric layer on the surface of an anode conductor made of valve-acting metal powder, and a surface of the dielectric layer impregnated with an aqueous dispersion of a conductive polymer compound. The step of forming a conductive polymer layer constituting the solid electrolyte layer by applying and drying, and heating after forming a graphite layer and a silver conductive resin layer as a cathode conductor on the surface of the conductive polymer layer The method includes a step of performing processing.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、前記加熱処理温度が導電性高分子層とグラファイト層と銀導電性樹脂層に含まれる高分子樹脂のガラス転移温度及び融点のうち最も高い温度以上であることを特徴とする。 In the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, the heat treatment temperature is equal to or higher than the highest temperature among the glass transition temperature and the melting point of the polymer resin contained in the conductive polymer layer, the graphite layer, and the silver conductive resin layer. It is characterized by that.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、前記多孔質陽極導体の平均細孔径が導電性高分子化合物の分散水溶液の平均粒子径に対して2.5倍以上15倍以下であることを特徴とする。 The method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that an average pore diameter of the porous anode conductor is 2.5 times or more and 15 times or less with respect to an average particle diameter of the aqueous dispersion of the conductive polymer compound. To do.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、前記導電性高分子化合物の分散水溶液の導電性高分子含有量が0.1〜10質量%であることを特徴とする。 The method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that the conductive polymer content of the aqueous dispersion of the conductive polymer compound is 0.1 to 10% by mass.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、前記導電性高分子化合物の分散水溶液に、さらに多価アルコールを含み、前記多価アルコールの融点以上で加熱処理を行なう工程を含むことを特徴とする。 The method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention includes a step of further containing a polyhydric alcohol in the aqueous dispersion of the conductive polymer compound and performing a heat treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of the polyhydric alcohol.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、前記多価アルコールの含有量が、0.01〜10質量%であることを特徴とする。 The method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that the content of the polyhydric alcohol is 0.01 to 10% by mass.
本発明の固体電解コンデンサは、前記高分子樹脂が、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリウレタン、ポリアセタール、ジアリルフタレート、ポリアクリレート、ポリメタアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリシロキサン、ポリカルボネート、セルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、フッ素樹脂、尿素樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、ポリ乳酸から選択されることを特徴とする。 In the solid electrolytic capacitor of the present invention, the polymer resin is made of polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyester, poly Ether, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyphenylene oxide, polyurethane, polyacetal, diallyl phthalate, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylonitrile, polytetrafluoroethylene, polybutadiene, polyisoprene, polysiloxane, polycarbonate, cellulose, methylcellulose, ethylcellulose, Fluorine resin, urea resin, silicon resin, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, active resin Le resins, alkyd resins, butyral resins, silicone resins, characterized in that it is selected from polylactic acid.
本発明の固体電解コンデンサは、前記導電性高分子層に、多価アルコールを含むことを特徴とする。 The solid electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that the conductive polymer layer contains a polyhydric alcohol.
本発明の固体電解コンデンサは、前記多価アルコールが、エリスリトール、ペンタエリスリトールから選択される少なくとも1種であることを特徴とする。 In the solid electrolytic capacitor of the present invention, the polyhydric alcohol is at least one selected from erythritol and pentaerythritol.
本発明の固体電解コンデンサは、前記導電性高分子層は、3,4−エチレンジオキシチオフェン及びその誘導体からなる重合体及びポリ酸を含むことを特徴とする。 The solid electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that the conductive polymer layer includes a polymer and a polyacid made of 3,4-ethylenedioxythiophene and derivatives thereof.
本発明の固体電解コンデンサは、前記ポリ酸がポリスチレンスルホン酸であることを特徴とする。 The solid electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that the polyacid is polystyrene sulfonic acid.
本発明の固体電解コンデンサは、前記弁作用金属は、アルミニウム、タンタル、ニオブから選択される少なくとも1種であることを特徴とする。 The solid electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that the valve metal is at least one selected from aluminum, tantalum, and niobium.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法により導電性高分子層を形成した固体電解コンデンサのESR、容量出現率を改善するために、以下の理由により、誘電体層と導電性高分子層とグラファイト層と銀導電性樹脂層間の界面抵抗を改善する。さらに各層内の電気抵抗、特に導電性高分子層内の電気抵抗を低減させることが可能となる。 In order to improve the ESR and capacity appearance rate of the solid electrolytic capacitor in which the conductive polymer layer is formed by the method of impregnating the dispersed aqueous solution of the conductive polymer compound, the method for producing the solid electrolytic capacitor of the present invention is as follows. Thus, the interface resistance between the dielectric layer, the conductive polymer layer, the graphite layer, and the silver conductive resin layer is improved. Furthermore, the electrical resistance in each layer, particularly the electrical resistance in the conductive polymer layer can be reduced.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法では、導電性高分子層とグラファイト層と銀導電性樹脂層に含まれる高分子樹脂に流動性を持たせることができることから加熱処理温度はガラス転移温度及び融点のうち最も高い温度以上であることが好ましい。 In the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, since the polymer resin contained in the conductive polymer layer, the graphite layer, and the silver conductive resin layer can be made fluid, the heat treatment temperature is the glass transition temperature and the melting point. It is preferable that it is more than the highest temperature.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法では、分散水溶液中の導電性高分子化合物の平均粒子径は、弁作用金属の多孔質体からなる細孔の深部まで導電性高分子化合物を浸透させることができることから、多孔質陽極導体の平均細孔径が分散水溶液中の導電性高分子化合物の平均粒子径に対して2.5倍以上が好ましく、4倍以上がより好ましい。また、固体電解コンデンサ形成時に得られる容量出現率が飽和するため、平均細孔径は平均粒子径の15倍以下とすることが好ましい。 In the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, the average particle diameter of the conductive polymer compound in the dispersed aqueous solution is such that the conductive polymer compound penetrates to the deep part of the pores made of the porous body of the valve action metal. Therefore, the average pore diameter of the porous anode conductor is preferably 2.5 times or more and more preferably 4 times or more the average particle diameter of the conductive polymer compound in the aqueous dispersion. Moreover, since the capacity appearance rate obtained at the time of solid electrolytic capacitor formation is saturated, the average pore diameter is preferably 15 times or less of the average particle diameter.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法では、導電性高分子化合物を含む分散水溶液の導電性高分子含有量は、多孔質体の細孔内で分散水溶液の浸透性を上げることができることから0.1〜10質量%が好ましい。 In the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, the conductive polymer content of the dispersed aqueous solution containing the conductive polymer compound can increase the permeability of the dispersed aqueous solution within the pores of the porous body. 1-10 mass% is preferable.
本発明の固体電解コンデンサの製造方法では、多価アルコールの添加量は、凝集した導電性高分子を細かく均一に分散させることから0.01〜10質量%が好ましい。 In the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention, the polyhydric alcohol is preferably added in an amount of 0.01 to 10% by mass because the aggregated conductive polymer is finely and uniformly dispersed.
これらの処理により、導電性高分子層とグラファイト層と銀導電性樹脂層間の接触面積を増加させることができる。さらに、各層内の電気抵抗、特に導電性高分子層内の電気抵抗を低減させることが可能となる。 By these treatments, the contact area between the conductive polymer layer, the graphite layer, and the silver conductive resin layer can be increased. Furthermore, the electrical resistance in each layer, particularly the electrical resistance in the conductive polymer layer can be reduced.
また、導電性高分子化合物の分散水溶液に含浸する方法は、重合反応を起こす必要がないため、誘電体酸化皮膜層の溶解、劣化、欠損などが発生しにくい。さらに、導電性高分子化合物の分散水溶液への含浸、乾燥を繰り返すだけであるため、前記の化学酸化重合法と比較して、導電性高分子層を形成するための工数が著しく少なくすることが可能となる。 Further, the method of impregnating the aqueous dispersion of the conductive polymer compound does not require a polymerization reaction, so that the dielectric oxide film layer is unlikely to be dissolved, deteriorated, or lost. Furthermore, since only the impregnation and drying of the conductive polymer compound in the dispersion aqueous solution are repeated, the number of steps for forming the conductive polymer layer may be significantly reduced as compared with the chemical oxidation polymerization method described above. It becomes possible.
以上の処理によってESR、容量出現率を改善したことにより、著しく少ない工程にて、容量出現率、漏れ電流特性、耐電圧特性に優れた固体電解コンデンサ及びその固体電解コンデンサの製造方法を提供できる。 By improving the ESR and the capacity appearance rate by the above processing, it is possible to provide a solid electrolytic capacitor excellent in capacity appearance rate, leakage current characteristics, and withstand voltage characteristics and a method for manufacturing the solid electrolytic capacitor in a remarkably small number of steps.
本発明の実施の形態を説明する。以下、本発明の固体電解コンデンサの構成、及び製造方法に関して説明する。本発明の製造方法により作製した固体電解コンデンサの模式部分断面図を図1に示す。 An embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, the structure and manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of the present invention will be described. A schematic partial sectional view of a solid electrolytic capacitor produced by the production method of the present invention is shown in FIG.
コンデンサ素子は、一般に陽極導体1の表面に酸化層からなる誘電体層2が形成され更に固体電解質層4と陰極導体5が順次形成された構成をしている。
The capacitor element generally has a structure in which a
陽極導体1は、弁作用を有する金属の板、箔もしくは線、及び弁作用を有する金属微粒子からなる焼結体、またはエッチングによって拡面処理した多孔質体金属などによって形成される。 The anode conductor 1 is formed of a metal plate having a valve action, a foil or a wire, a sintered body made of metal fine particles having a valve action, or a porous metal subjected to surface expansion treatment by etching.
弁作用金属には、タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブ、ジルコニウム、またはこれらの合金などが挙げられ、タンタル、アルミニウム、ニオブから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 Examples of the valve action metal include tantalum, aluminum, titanium, niobium, zirconium, and alloys thereof, and are preferably at least one selected from tantalum, aluminum, and niobium.
誘電体層2は、陽極導体1の表面を電解酸化させた膜であり、酸化皮膜の厚みは、電解酸化の電圧によって適宜調整できる。
The
固体電解質層4は、少なくとも導電性高分子層が含まれ、導電性高分子層は、例えば、ピロール、チオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、アニリン及びその誘導体を少なくとも1種以上含む単量体からなる重合体を含み、特に、ピロール、チオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン及びその誘導体を含むことが好ましい。これらの導電性高分子化合物を含む分散水溶液は、一般に市販されているものを用いることができる
The
固体電解質層4は、導電性高分子化合物を含む分散水溶液に浸漬、乾燥を繰り返すことにより形成される。これによって、細孔径分布を任意に調整することができる。
The
分散水溶液中の導電性高分子化合物の平均粒子径は、特に限定されないが、小さい方が弁作用金属の多孔質体からなる細孔の深部まで導電性高分子化合物を浸透させることができるため、好ましい。例えば、多孔質陽極導体の平均細孔径が分散水溶液中の導電性高分子化合物の平均粒子径に対して2.5倍以上15倍以下であることが好ましい。 The average particle diameter of the conductive polymer compound in the aqueous dispersion is not particularly limited, but the smaller one can penetrate the conductive polymer compound to the deep part of the pores made of a porous body of the valve metal, preferable. For example, the average pore diameter of the porous anode conductor is preferably 2.5 times or more and 15 times or less with respect to the average particle diameter of the conductive polymer compound in the aqueous dispersion.
導電性高分子化合物を含む分散水溶液の導電性高分子含有量は、多孔質体の細孔内で分散水溶液の浸透性を上げるためには0.1〜10質量%が好ましく、細孔内における導電性高分子の付着量、コンデンサの容量出現率が下がらないようにするために特に0.5〜1.0質量%が好ましい。 The conductive polymer content of the aqueous dispersion containing the conductive polymer compound is preferably 0.1 to 10% by mass in order to increase the permeability of the aqueous dispersion in the pores of the porous body. In order to prevent the adhesion amount of the conductive polymer and the capacity appearance rate of the capacitor from decreasing, 0.5 to 1.0% by mass is particularly preferable.
固体電解質層4を形成する導電性高分子層、陰極導体5を形成するグラファイト層5A、銀導電性樹脂層5Bを形成後に加熱処理を行うと、導電性高分子層、グラファイト層5A、銀導電性樹脂層5Bに含まれる高分子樹脂に流動性を持たせることができ好ましい。
When heat treatment is performed after forming the conductive polymer layer forming the
加熱処理の温度は、特に限定されないが、コンデンサ素子を構成している導電性高分子層、グラファイト層、銀導電性樹脂層に含まれる高分子樹脂に用いられている樹脂等の熱による劣化防止の観点から、上限温度は300℃未満(熱分解温度に達しない温度)であることが好ましい。また、下限温度は導電性高分子層とグラファイト層と銀導電性樹脂層に含まれる高分子樹脂のガラス転移点及び融点の最も高い温度以上であることが好ましい。 The temperature of the heat treatment is not particularly limited, but the heat-resistant deterioration of the resin used in the polymer resin contained in the conductive polymer layer, graphite layer, and silver conductive resin layer constituting the capacitor element is prevented. From this viewpoint, the upper limit temperature is preferably less than 300 ° C. (a temperature at which the thermal decomposition temperature is not reached). Moreover, it is preferable that minimum temperature is more than the temperature with the highest glass transition point and melting | fusing point of the polymer resin contained in a conductive polymer layer, a graphite layer, and a silver conductive resin layer.
高分子樹脂は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリウレタン、ポリアセタール、ジアリルフタレート、ポリアクリレート、ポリメタアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリシロキサン、ポリカルボネート、セルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、フッ素樹脂、尿素樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、ポリ乳酸から選択されることが好ましい。 Polymer resin is polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyester, polyether, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyphenylene oxide , Polyurethane, polyacetal, diallyl phthalate, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylonitrile, polytetrafluoroethylene, polybutadiene, polyisoprene, polysiloxane, polycarbonate, cellulose, methylcellulose, ethylcellulose, fluororesin, urea resin, silicon resin, Phenol resin, melamine resin, epoxy resin, acrylic resin, alkyd resin, butyral Butter, silicone resin, be selected from polylactic acid preferred.
導電性高分子の分散水溶液にエリスリトール、ペンタエリスリトールを混合すると凝集した導電性高分子が細かく分散することから好ましい。 It is preferable to mix erythritol and pentaerythritol into the aqueous dispersion of the conductive polymer because the aggregated conductive polymer is finely dispersed.
エリスリトールは、例えば、ソルビトール、マルチトースなど多価アルコールに比較して、結晶性が高いため、吸湿性が小さく、取扱いが容易である観点からも好ましい。 Since erythritol has higher crystallinity than polyhydric alcohols such as sorbitol and maltose, it is preferable from the viewpoint of low hygroscopicity and easy handling.
またエリスリトールは、甘味料として用いられる食品添加物として知られており、安全面、安定性にも優れており、また水に対する溶解度においても、例えば、エチレングリコール、グリセリンなどの非水溶媒に比較して、数倍高く添加量の設計自由度が高い利点がある。 In addition, erythritol is known as a food additive used as a sweetener, and is excellent in safety and stability, and in terms of solubility in water, for example, compared to non-aqueous solvents such as ethylene glycol and glycerin. In addition, there is an advantage that the degree of freedom in design of the addition amount is high several times.
特にペンタエリスリトールは、加熱すると徐々に昇華し、融点以上の加熱で脱水して重合する特徴を有している。これによって、有機材料の物性が変化し、密度、強度が向上する利点を有する。このような反応性は、その化学構造に起因しており、例えばエリスリトール、ソルビトールのような化学構造では、起こり難い。 In particular, pentaerythritol has a characteristic that it gradually sublimes when heated, and dehydrates and polymerizes when heated above its melting point. This has the advantage that the physical properties of the organic material change, and the density and strength are improved. Such reactivity is attributed to its chemical structure, and is unlikely to occur with chemical structures such as erythritol and sorbitol.
エリスリトール、ペンタエリスリトールの添加量は、凝集した導電性高分子を細かく分散させることから0.01〜10質量%が好ましい。 The addition amount of erythritol and pentaerythritol is preferably 0.01 to 10% by mass because finely dispersed aggregated conductive polymer is dispersed.
エリスリトール、ペンタエリスリトールの融点以上の加熱処理をすることで、導電性高分子層中に含まれるエリスリトール、ペンタエリスリトールが融解、昇華し、導電性高分子層の電気抵抗が低減し、好ましい。 Heat treatment at a temperature equal to or higher than the melting point of erythritol and pentaerythritol is preferable because erythritol and pentaerythritol contained in the conductive polymer layer are melted and sublimated, and the electrical resistance of the conductive polymer layer is reduced.
また、固体電解質層4は、誘電体層2の表面に形成させる第一の導電性高分子層4Aと、さらに第一の導電性高分子層4Aの表面に形成させる第二の導電性高分子層4Bの2層構造としてもよい。
The
陰極導体5は、特に導体であれば限定されないが、グラファイトなどのカーボン層5Aと銀導電性樹脂5Bとからなる2層構造としてもよい。
The
以下、本発明を実施例に基づき、さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
以下に本発明の実施例を実施の形態で用いた図1と後述の表1を用いて詳述する。 Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 used in the embodiment and Table 1 described later.
(実施例1)
まず、弁作用金属としてタンタルの微粉末からなる焼結体を形成した。
Example 1
First, a sintered body made of fine tantalum powder was formed as a valve metal.
この焼結体を100Vの電圧にて陽極酸化を行い、厚さ0.13μmの誘電体層を形成した。陽極酸化後の焼結体を水銀圧入法による細孔分布測定を行ったところ平均細孔径は300nmであった。 This sintered body was anodized at a voltage of 100 V to form a dielectric layer having a thickness of 0.13 μm. When the pore distribution measurement was performed on the sintered body after anodization by mercury porosimetry, the average pore diameter was 300 nm.
次に、この焼結体を導電性高分子化合物の分散水溶液に5分間含浸した後、室温にて30分間乾燥、85℃で10分間乾燥を行った。導電性高分子化合物の分散水溶液は、市販されているポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液を希釈したものを用いた。この分散水溶液の導電性高分子化合物の粒子径は20〜120nmの範囲の分布であり、平均粒子径は75nmのものを用いた。導電性高分子化合物の含有量は0.5質量%であった。 Next, this sintered body was impregnated with an aqueous dispersion of a conductive polymer compound for 5 minutes, dried at room temperature for 30 minutes, and dried at 85 ° C. for 10 minutes. As the aqueous dispersion of the conductive polymer compound, a commercially available polyethylenedioxythiophene / polystyrenesulfonic acid aqueous solution diluted was used. The particle diameter of the conductive polymer compound in this dispersed aqueous solution is a distribution in the range of 20 to 120 nm, and the average particle diameter is 75 nm. The content of the conductive polymer compound was 0.5% by mass.
導電性高分子化合物の分散水溶液への含浸、乾燥をそれぞれ10回行った後、180℃にて30分間乾燥を行い、第一の導電性高分子層4Aを形成した。次いで、第一の導電性高分子層4A上に市販されているポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液(導電性高分子含有量2.0%、平均粒子径75nm)に5秒間含浸した後、室温にて30分間乾燥後、85℃で30分間乾燥し、それぞれ3回行った後、更に180℃で30分間乾燥して第二の導電性高分子層4Bを形成した。次いで、その上にポリエステル樹脂を含むグラファイト層5A及びアクリル樹脂を含む銀導電性樹脂層5Bを形成して固体電解コンデンサの素子を3個作成した。
After impregnating the conductive polymer compound in the dispersion aqueous solution and drying each time 10 times, the conductive polymer compound was dried at 180 ° C. for 30 minutes to form the first
ここで、実施例1で用いた導電性高分子化合物の分散水溶液から溶媒を除去して得られた物質の示差走査熱量測定(DSC)を行い、ガラス転移温度(Tg)を測定したところ、250℃であった。また、グラファイト層5A、銀導電性樹脂層5Bに含まれる高分子樹脂はガラス転移温度が140〜260℃であるものを用いていた。
Here, the differential scanning calorimetry (DSC) of the substance obtained by removing the solvent from the aqueous dispersion of the conductive polymer compound used in Example 1 was performed, and the glass transition temperature (Tg) was measured. ° C. In addition, the polymer resin contained in the
その後、これらの作製した固体電解コンデンサの素子に対して270℃で30秒間加熱処理を行った。 Thereafter, heat treatment was performed at 270 ° C. for 30 seconds with respect to the elements of the produced solid electrolytic capacitor.
尚、固体電解コンデンサの素子(陰極導体の外形)寸法は縦1.5mm、横1.0mm、厚み2.0mmである。また、製品としての固体電解コンデンサは特に問題なく作製できると判断されたため、コンデンサの素子の特性等の評価で代用した。 The dimensions of the solid electrolytic capacitor element (cathode conductor outer shape) are 1.5 mm in length, 1.0 mm in width, and 2.0 mm in thickness. Moreover, since it was judged that the solid electrolytic capacitor as a product can be produced without any particular problem, the evaluation was made on the characteristics of the capacitor element.
次いで、LCRメーターを用いて、この素子の電気特性評価を行った。この固体電解コンデンサの素子の測定周波数100kHzでのESRと、測定周波数120Hzでの容量出現率、耐電圧特性を表1に示す。 Next, the electrical characteristics of the device were evaluated using an LCR meter. Table 1 shows the ESR at the measurement frequency of 100 kHz, the capacity appearance rate at the measurement frequency of 120 Hz, and the withstand voltage characteristics of the element of the solid electrolytic capacitor.
ESRは、全陰極導体の表面積を単位面積(1mm2)に換算した。 ESR converted the surface area of all cathode conductors into unit area (1 mm 2 ).
容量出現率は、タンタル微粉末の焼結体のWetCap(硫酸30%水溶液中での120Hzの静電容量)を基準とした。 The capacity appearance rate was based on WetCap (120 Hz electrostatic capacity in a 30% sulfuric acid aqueous solution) of a sintered compact of tantalum fine powder.
耐電圧特性は、電圧を1V/1分間の速度で掃引し、そのときの電流値を読み取ることで測定でき、酸化皮膜の破壊が生じると急激な電流上昇が現れる。表1より、ESRは0.8Ω/mm2、容量出現率は70%、耐電圧特性は100V以上を有した導電性高分子層(固体電解質層4)を形成するために要する時間は10時間であった。 The withstand voltage characteristic can be measured by sweeping the voltage at a speed of 1 V / 1 min and reading the current value at that time, and when the oxide film is broken, a rapid current rise appears. From Table 1, the time required to form a conductive polymer layer (solid electrolyte layer 4) having an ESR of 0.8 Ω / mm 2 , a capacity appearance rate of 70%, and a withstand voltage characteristic of 100 V or more is 10 hours. Met.
(実施例2)
導電性高分子化合物の分散水溶液に0.01質量%のエリスリトールを添加したものを用いたことと、銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は、実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは0.4mΩ/mm2、容量出現率は79%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。尚、用いたエリスリトールの融点は120℃である。
(Example 2)
Using a dispersion solution of a conductive polymer compound with 0.01% by mass of erythritol used, and after forming the silver
(実施例3)
導電性高分子化合物の分散水溶液に5.0質量%のエリスリトールを添加したものを用いたことと、銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは0.3Ω/mm2、容量出現率は79%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。尚、用いたエリスリトールの融点は実施例2と同様の120℃である。
(Example 3)
Using a dispersion solution of a conductive polymer compound to which 5.0% by mass of erythritol was added, and after forming the silver
(実施例4)
導電性高分子化合物の分散水溶液に10.0質量%のエリスリトールを添加したものを用いたことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは0.1Ω/mm2、容量出現率は89%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。尚、用いたエリスリトールの融点は実施例2と同様の120℃である。
Example 4
The solid electrolytic capacitor element was subjected to heat treatment at 270 ° C. for 30 seconds after using a dispersion solution of conductive polymer compound with 10.0% by mass of erythritol added and after forming silver
(実施例5)
導電性高分子化合物の分散水溶液に15質量%のエリスリトールを添加したものを用いたことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは0.1Ω/mm2、容量出現率は89%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。尚、用いたエリスリトールの融点は実施例2と同様の120℃である。
(Example 5)
Other than using a dispersion of conductive polymer compound in which 15% by mass of erythritol is added and forming a silver
(実施例6)
導電性高分子化合物の分散水溶液に10質量%のエリスリトール、1質量%のペンタエリスリトールを添加したものを用いたことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは0.08mΩ/cm2、容量出現率は90%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。尚、用いたエリスリトールの融点は実施例2と同様の120℃である。また、用いたペンタエリスリトールの融点は220℃である。
(Example 6)
Using a dispersion solution of a conductive polymer compound in which 10% by mass of erythritol and 1% by mass of pentaerythritol are added, and after forming the silver
(実施例7)
導電性高分子化合物の分散水溶液に10質量%のエリスリトール、2質量%のペンタエリスリトールを添加したものを用いたことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは0.05mΩ/cm2、容量出現率は92%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。尚、用いたエリスリトールの融点は実施例2と同じであり、ペンタエリスリトールの融点は実施例6と同じである。
(Example 7)
Using a dispersion solution of a conductive polymer compound containing 10% by mass of erythritol and 2% by mass of pentaerythritol, and forming a silver
(実施例8)
導電性高分子化合物の分散水溶液に10質量%のエリスリトール、3質量%のペンタエリスリトールを添加したものを添加したものを用いたことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは0.3mΩ/cm2、容量出現率は79%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。用いたエリスリトールの融点は実施例2と同じであり、ペンタエリスリトールの融点は実施例6と同じである。
(Example 8)
For the element of the solid electrolytic capacitor after using the dispersion of the conductive polymer compound added with 10% by mass of erythritol and 3% by mass of pentaerythritol, and after forming the silver
(実施例9)
導電性高分子化合物の分散水溶液に2質量%のペンタエリスリトールを添加したものを用いたことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは0.4mΩ/cm2、容量出現率は79%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。用いたペンタエリスリトールの融点は実施例6と同じである。
Example 9
The element of the solid electrolytic capacitor was heat-treated at 270 ° C. for 30 seconds after using a dispersion solution of the conductive polymer compound added with 2% by mass of pentaerythritol and forming the silver
(実施例10)
焼結体の平均細孔径が200nmであることと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は、実施例1と同様にしてコンデンサを作製し,電気特性評価を行った。表1より、ESRは1.8Ω/mm2、容量出現率は51%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。
(Example 10)
Capacitor in the same manner as in Example 1 except that the sintered body has an average pore diameter of 200 nm and the solid
(実施例11)
焼結体の平均細孔径が50nmであることと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は,実施例1と同様にしてコンデンサを作成し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは2000Ω/mm2、容量出現率は5.0%であり、コンデンサとして適用できないので耐電圧特性は測定しなかった。尚、固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同じであった。
(Example 11)
Capacitor in the same manner as in Example 1 except that the average pore diameter of the sintered body was 50 nm and the element of the solid electrolytic capacitor was heat-treated at 270 ° C. for 30 seconds after forming the silver
(実施例12)
導電性高分子含有量が0.1%のエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液を用いて第一の導電性高分子層4Aを形成したことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は,実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは4.8Ω/mm2、容量出現率は59%であり、耐電圧特性は100V以上だった。固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同じであった。
(Example 12)
Solid electrolysis after the formation of the first
(実施例13)
導電性高分子含有量が1.0%のエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液を用いて第一の導電性高分子層4Aを形成したことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は,実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは1.0Ω/mm2、容量出現率は67%であり、耐電圧特性は100V以上だった。固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同じであった。
(Example 13)
Solid electrolysis after the formation of the first
(実施例14)
導電性高分子含有量が10.0%のエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液を用いて第一の導電性高分子層4Aを形成したことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は,実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは10Ω/mm2、容量出現率は55%であり、耐電圧特性は100V以上だった。固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同じであった。
(Example 14)
Solid electrolysis after the formation of the first
(実施例15)
導電性高分子含有量が11.0%のエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液を用いて第一の導電性高分子層4Aを形成したことと銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に270℃で30秒間加熱処理を行った以外は,実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは50Ω/mm2、容量出現率は54%であり、耐電圧特性は100V以上だった。固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同じであった。
(Example 15)
Solid electrolysis after the formation of the first
(比較例1)
比較例1として、銀導電性樹脂層5Bを形成した後に固体電解コンデンサの素子に加熱処理を行わなかった以外は実施例1と同様にコンデンサ素子を作製し、電気特性評価を行った。表1より、ESRは1Ω/mm2、容量出現率は65%、耐電圧特性は100V以上を有した固体電解質層4を形成するために要する時間は実施例1と同程度であった。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a capacitor element was produced in the same manner as in Example 1 except that the solid electrolytic capacitor element was not subjected to heat treatment after the silver
(比較例2)
比較例2として、化学酸化重合法により、固体電解質層4を形成した場合におけるコンデンサ特性を示す。モノマーを含有する水溶液と酸化剤を含有する水溶液に個々に含浸した後、室温乾燥,酸洗浄,高温乾燥を3回繰り返し行い、第一の導電性高分子層4Aを形成した。
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, capacitor characteristics when the
次いで、第一の導電性高分子層4A上に市販されているポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸水溶液(導電性高分子含有量2.0質量%、粒子径20〜120nm、平均粒子径75nm)に5秒含浸した後、室温にて30分間乾燥後、更に85℃で30分間乾燥させ、その後、180℃で30分間乾燥して第一の導電性高分子層4Bを形成した。表1より、ESRは0.1Ω/mm2、容量出現率は95%であり、耐電圧特性は50Vであった。固体電解質層4を形成するために要する時間は30時間であった。
Next, a polyethylene dioxythiophene / polystyrene sulfonic acid aqueous solution commercially available on the first
実施例1と比較例1において、加熱処理の有無を比較した。陽極導体1に加熱処理を行うことにより、ESR、容量出現率を改善できることが判る。 In Example 1 and Comparative Example 1, the presence or absence of heat treatment was compared. It can be seen that the ESR and the capacity appearance rate can be improved by heating the anode conductor 1.
実施例1、実施例10、実施例11により、焼結体の陽極酸化後の平均細孔径の違いを比較した。平均細孔径が300nm、200nm、50nmの場合、それぞれのESRは0.8mΩ/cm2、1.8mΩ/cm2、2000mΩ/cm2、容量出現率は70%、51%、5.0%であり、平均細孔径300nmの場合が優れた特性が得られた。この結果より、導電性高分子化合物の粒子径に対する弁作用金属の多孔質体の細孔径の大きさが重要であることが判った。 The difference in average pore diameter after anodization of the sintered bodies was compared between Example 1, Example 10, and Example 11. When the average pore diameter is 300 nm, 200 nm, and 50 nm, the ESR is 0.8 mΩ / cm 2 , 1.8 mΩ / cm 2 , 2000 mΩ / cm 2 , and the capacity appearance rate is 70%, 51%, and 5.0%. In the case of an average pore diameter of 300 nm, excellent characteristics were obtained. From this result, it has been found that the size of the pore diameter of the porous metal of the valve metal with respect to the particle diameter of the conductive polymer compound is important.
実施例1及び実施例12〜15により、導電性高分子化合物の分散水溶液における導電性高分子含有量の影響の比較をした。導電性高分子を分散水溶液に含有させることによりESR、容量出現率が向上し、かつ導電性高分子の含有量を0.1質量%から10質量%に変化させるとESR、容量出現率も変動し0.5質量%〜1.0質量%でピークを得ることが判った。 By Example 1 and Examples 12-15, the influence of the conductive polymer content in the aqueous dispersion of the conductive polymer compound was compared. Inclusion of a conductive polymer in the aqueous dispersion improves the ESR and capacity appearance rate. When the conductive polymer content is changed from 0.1% by mass to 10% by mass, the ESR and capacity appearance rate also change. It was found that a peak was obtained at 0.5% by mass to 1.0% by mass.
実施例2〜5により、エリスリトールの添加量0.01質量%〜10質量%の場合、ESR低減、被覆率の改善効果が得られ、添加量が10質量%の場合、優れた特性が得られた。添加量10質量%と15質量%にて特性は同等であり、添加効果は10質量%で飽和することが判った。 According to Examples 2 to 5, when the amount of erythritol added is 0.01% by mass to 10% by mass, an effect of improving ESR reduction and coverage is obtained, and when the amount added is 10% by mass, excellent characteristics are obtained. It was. It was found that the characteristics were equivalent at the addition amounts of 10% by mass and 15% by mass, and the addition effect was saturated at 10% by mass.
実施例6〜8により、エリスリトールの添加量10質量%、ペンタエリスリトールの添加量1.0質量%〜3.0質量%の場合、ESR低減、被覆率の改善効果が得られ、添加量が2.0質量%の場合、優れた特性が得られた。 According to Examples 6 to 8, when the addition amount of erythritol is 10% by mass and the addition amount of pentaerythritol is 1.0% to 3.0% by mass, the effect of improving ESR reduction and coverage is obtained, and the addition amount is 2 In the case of 0.0 mass%, excellent characteristics were obtained.
実施例9により、ペンタエリスリトールの添加量2.0質量%の場合、ESR低減、被覆率の改善効果が得られた。 According to Example 9, when the added amount of pentaerythritol was 2.0% by mass, an effect of reducing ESR and improving the coverage was obtained.
実施例4、実施例7、実施例9を比較すると、エリスリトール、ペンタエリスリトールをそれぞれ単体で添加した場合より、エリスリトール、ペンタエリスリトールを混合添加した場合は、ESR低減、被覆率の改善効果が大きいことがわかった。 When Example 4, Example 7, and Example 9 are compared, when erythritol and pentaerythritol are added in a mixed manner, erythritol and pentaerythritol have a greater effect of reducing ESR and covering rate than when erythritol and pentaerythritol are added alone. I understood.
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. Included in the invention. That is, various changes and modifications that can be naturally made by those skilled in the art are also included in the present invention.
1 陽極導体
2 誘電体層
3 空孔部
4 固体電解質層
4A 第一の導電性高分子層
4B 第二の導電性高分子層
5 陰極導体
5A グラファイト層
5B 銀導電性樹脂層
1 Anode conductor
2 Dielectric layer
3 holes
4 Solid electrolyte layer
4A First conductive polymer layer
4B Second conductive polymer layer
5 Cathode conductor
5A Graphite layer
5B Silver conductive resin layer
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