JP2012134369A - Solid electrolytic capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサの製造方法、特に、導電性高分子層を備える固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサの製造方法に関する。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the solid electrolytic capacitor, and more particularly to a solid electrolytic capacitor including a conductive polymer layer and a method for manufacturing the solid electrolytic capacitor.
近年、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリンなどの導電性高分子を基本骨格とした導電性高分子層を有する固体電コンデンサが広く知られている。導電性高分子層の電気伝導性は高く、等価直列抵抗(以下、「ESR」という。)の低い固体電解コンデンサを作製することができる。このような導電性高分子層の形成方法として、一般的に、化学重合法や電解重合法が用いられている。 In recent years, solid state capacitors having a conductive polymer layer having a conductive skeleton such as polypyrrole, polythiophene, polyfuran, and polyaniline as a basic skeleton are widely known. A solid electrolytic capacitor having a high electrical conductivity of the conductive polymer layer and a low equivalent series resistance (hereinafter referred to as “ESR”) can be manufactured. As a method for forming such a conductive polymer layer, a chemical polymerization method or an electrolytic polymerization method is generally used.
化学重合法とは、たとえば、導電性高分子層を構成する導電性高分子の前駆体モノマーと酸化剤とを反応させて、誘電体被膜上に導電性高分子層を形成させる方法である。また、電解重合法とは、誘電体被膜が設けられた陽極体を前駆体モノマーを含む電解液に浸漬させ、アノードで生じる酸化反応を利用して、誘電体被膜上に導電性高分子層を形成する方法である。 The chemical polymerization method is, for example, a method of forming a conductive polymer layer on a dielectric coating by reacting a conductive polymer precursor monomer constituting the conductive polymer layer with an oxidizing agent. Electropolymerization is a method in which an anode body provided with a dielectric film is immersed in an electrolyte solution containing a precursor monomer, and an electroconductive polymer layer is formed on the dielectric film by utilizing an oxidation reaction that occurs at the anode. It is a method of forming.
化学重合法および電解重合法のいずれの方法においても、前駆体モノマーの重合によって構成される高分子に導電性を付与するために、前駆体モノマーの反応系にはドーパントが添加される。すなわち、化学重合法や電解重合法によって形成された導電性高分子層は、基本骨格となる高分子からなる構造体中に、ドーパントがドープされた構造を有している。 In any of the chemical polymerization method and the electrolytic polymerization method, a dopant is added to the reaction system of the precursor monomer in order to impart conductivity to the polymer constituted by polymerization of the precursor monomer. That is, the conductive polymer layer formed by the chemical polymerization method or the electrolytic polymerization method has a structure in which a dopant is doped in a structure made of a polymer serving as a basic skeleton.
導電性高分子層の上記構造上、たとえば、固体電解コンデンサが高温環境下に置かれた場合、導電性高分子層中に存在するドーパントからラジカルが発生し、これに起因されるラジカル反応によって導電性高分子層全体がラジカル酸化される場合がある。また、導電性高分子層中に残存する余剰な酸化剤によっても、ラジカルの発生やラジカル酸化の進行が起こる。導電性高分子層がラジカル酸化されることによって導電性高分子層の導電率が低下するため、結果的に、固体電解コンデンサの性能は低下してしまう。 Due to the above structure of the conductive polymer layer, for example, when a solid electrolytic capacitor is placed in a high-temperature environment, radicals are generated from the dopant present in the conductive polymer layer, and conductive due to the radical reaction caused by this. The entire conductive polymer layer may be radically oxidized. Moreover, the generation of radicals and the progress of radical oxidation also occur due to the surplus oxidant remaining in the conductive polymer layer. Since the conductivity of the conductive polymer layer is lowered by radical oxidation of the conductive polymer layer, the performance of the solid electrolytic capacitor is lowered as a result.
これに対応し、特許文献1には、化学重合法によって導電性高分子層を形成する際に、抗酸化剤として、プラスチックの製造時などに用いられるフェノール系化合物を反応系に添加する技術が開示されている。また、特許文献2には、形成された導電性高分子層中に、抗酸化剤として、フェノール系化合物を含浸させる技術が開示されている。これらの技術によれば、導電性高分子層中に抗酸化剤を含ませることができ、これによって導電性高分子層中でのラジカル酸化の発生または進行を抑制することができる。 Corresponding to this, Patent Document 1 discloses a technique of adding a phenolic compound used as an antioxidant to a reaction system as an antioxidant when forming a conductive polymer layer by a chemical polymerization method. It is disclosed. Patent Document 2 discloses a technique in which a formed conductive polymer layer is impregnated with a phenol compound as an antioxidant. According to these techniques, an antioxidant can be included in the conductive polymer layer, whereby generation or progress of radical oxidation in the conductive polymer layer can be suppressed.
しかしながら、特許文献1および2の技術について、固体電解コンデンサの耐熱性を向上させることができる一方で、使用される抗酸化剤は電気抵抗の高いフェノール系化合物であるため、該抗酸化剤を含む導電性高分子層は大きな抵抗を有し、結果的に、固体電解コンデンサのESRが増大するという問題がある。 However, regarding the techniques of Patent Documents 1 and 2, while the heat resistance of the solid electrolytic capacitor can be improved, the antioxidant used is a phenolic compound having a high electrical resistance, and therefore includes the antioxidant. The conductive polymer layer has a large resistance, resulting in a problem that the ESR of the solid electrolytic capacitor increases.
また、特許文献2では、抗酸化剤が存在することによる電気抵抗の増加の程度を抑制すべく、導電性高分子層の表面近傍にのみ抗酸化剤を存在させることが記載されている。しかしながら、導電性高分子層におけるラジカルの発生位置は表面近傍に限られないため、このような構成では導電性高分子層中でのラジカル酸化の発生または進行を十分に抑制することができない。 Patent Document 2 describes that an antioxidant is present only in the vicinity of the surface of the conductive polymer layer in order to suppress an increase in electrical resistance due to the presence of the antioxidant. However, since the generation position of radicals in the conductive polymer layer is not limited to the vicinity of the surface, such a configuration cannot sufficiently suppress the occurrence or progress of radical oxidation in the conductive polymer layer.
上記事情に鑑みて、本発明は、耐熱性と導電性の優れた固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor excellent in heat resistance and conductivity and a method for manufacturing the same.
本発明の第1の態様は、表面に誘電体被膜を有する陽極体と、陽極体上に設けられた導電性高分子層と、を備え、導電性高分子層中には、ドーパントと12CaO・7Al2O3化合物とが含まれる、固体電解コンデンサである。 A first aspect of the present invention includes an anode body having a dielectric coating on a surface thereof, and a conductive polymer layer provided on the anode body. In the conductive polymer layer, a dopant and 12CaO · A solid electrolytic capacitor containing a 7Al 2 O 3 compound.
上記固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子層は、化学重合法によって形成されていることが好ましい。 In the solid electrolytic capacitor, the conductive polymer layer is preferably formed by a chemical polymerization method.
上記固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子層には、化学重合法に用いる酸化剤が含まれることが好ましい。 In the solid electrolytic capacitor, the conductive polymer layer preferably contains an oxidizing agent used for the chemical polymerization method.
上記固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子層は、導電性高分子層を構成する導電性高分子の前駆体モノマー、ドーパント、酸化剤、および12CaO・7Al2O3化合物を含有する混合液を用いた化学重合法によって形成されており、混合液中において、ドーパントに対する12CaO・7Al2O3化合物の含有量が0.01mol%以上0.1mol%以下であることが好ましい。 In the solid electrolytic capacitor, the conductive polymer layer uses a mixed liquid containing a precursor monomer, a dopant, an oxidant, and a 12CaO · 7Al 2 O 3 compound constituting the conductive polymer layer. The content of the 12CaO · 7Al 2 O 3 compound with respect to the dopant is preferably 0.01 mol% or more and 0.1 mol% or less in the mixed solution.
本発明の第2の態様は、導電性高分子層を有する固体電解コンデンサの製造方法であって、表面に誘電体被膜が設けられた陽極体上に導電性高分子層を形成する工程を含み、導電性高分子層を形成する工程において、導電性高分子層を構成する導電性高分子の前駆体モノマーを、ドーパントおよび12CaO・7Al2O3化合物の存在下で化学重合法によって重合させて、ドーパントと12CaO・7Al2O3化合物とが含まれる導電性高分子層を形成することが好ましい。 A second aspect of the present invention is a method for producing a solid electrolytic capacitor having a conductive polymer layer, comprising the step of forming a conductive polymer layer on an anode body having a dielectric coating on the surface. In the step of forming the conductive polymer layer, the precursor monomer of the conductive polymer constituting the conductive polymer layer is polymerized by a chemical polymerization method in the presence of a dopant and a 12CaO · 7Al 2 O 3 compound. It is preferable to form a conductive polymer layer containing a dopant and a 12CaO · 7Al 2 O 3 compound.
上記固体電解コンデンサの製造方法において、導電性高分子層を形成する工程において、酸化剤、前駆体モノマー、ドーパントおよび12CaO・7Al2O3化合物を含有する混合液を用いて、導電性高分子層を形成することが好ましい。 In the method for producing a solid electrolytic capacitor, in the step of forming the conductive polymer layer, the conductive polymer layer is formed using a mixed solution containing an oxidizing agent, a precursor monomer, a dopant, and a 12CaO · 7Al 2 O 3 compound. Is preferably formed.
上記固体電解コンデンサの製造方法において、混合液中において、ドーパントに対する12CaO・7Al2O3化合物の含有量が0.01mol%以上0.1mol%以下であることが好ましい。 In the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor, in a mixed solution, it is preferable that the content of 12CaO · 7Al 2 O 3 compound is less 0.1 mol% or more 0.01 mol% with respect to the dopant.
本発明によれば、耐熱性と導電性の優れた高い固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid electrolytic capacitor excellent in heat resistance and conductivity and a method for manufacturing the same.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る固体電解コンデンサの実施の形態を説明する。以下の実施の形態は一例であり、本発明の範囲内で種々の実施の形態での実施が可能である。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Embodiments of a solid electrolytic capacitor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The following embodiments are merely examples, and various embodiments can be implemented within the scope of the present invention. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.
<固体電解コンデンサ>
まず、図1〜図3を用いて、実施の形態の固体電解コンデンサについて説明する。図1は、実施の形態の固体電解コンデンサの模式的な断面図であり、図2は、図1のコンデンサ素子の構成を説明するための概略図であり、図3は、コンデンサ素子における陽極体とセパレータの間の構成を示す模式的な断面図である。
<Solid electrolytic capacitor>
First, the solid electrolytic capacitor according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the solid electrolytic capacitor of the embodiment, FIG. 2 is a schematic view for explaining the configuration of the capacitor element of FIG. 1, and FIG. 3 is an anode body in the capacitor element. It is typical sectional drawing which shows the structure between a separator.
図1において、固体電解コンデンサは、コンデンサ素子10と、有底ケース11と、封止部材12と、座板13と、リード線14A,14Bと、リードタブ15A,15Bとを備える。コンデンサ素子10にはリードタブ15A,15Bが接続され、リードタブ15A,15Bのそれぞれにはリード線14A,14Bが電気的に接続されている。このコンデンサ素子10は、上面に開口端を有する有底ケース11に収納されており、リード線14A,14Bが貫通するように形成された封止部材12がコンデンサ素子10の上面に配置されることによって、有底ケース11内に封止されている。また、有底ケース11の開口端近傍は、横絞りされてカール加工されており、加工されたカール部分には座板13が配置されている。
In FIG. 1, the solid electrolytic capacitor includes a
図2において、コンデンサ素子10は、リードタブ15Aと接続した陽極体21と、リードタブ15Bと接続した陰極体22と、セパレータ23とを備える。陽極体21および陰極体22は、セパレータ23を介して一体的に巻回されており、巻回された巻回体の最外周は、巻止めテープ24により止められる。なお、図2では、巻回体の最外周を止める前の状態を示している。
2, the
陽極体21は、図3に示すように、表面が粗面化された金属箔30と、金属箔30の表面に設けられた誘電体被膜31とからなる。また、陽極体21とセパレータ23との間には導電性高分子層32が設けられている。本明細書において、陽極体21およびセパレータ23の間に導電性高分子層32が形成された巻回体がコンデンサ素子10となる。なお、セパレータ23と陰極体22との間にも導電性高分子層が設けられていることは言うまでもない。
As shown in FIG. 3, the
陽極体21を構成する金属箔30は、特に限定されず、たとえば、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属からなる金属箔を用いることができる。また、誘電体被膜31は、たとえば、陽極体21の表面を粗面化のためにエッチング処理した後、粗面化された箔の表面を化成処理することによって形成することができる。また、誘電体被膜を陽極体21上に積層させてもよい。
The
陰極体22は、特に限定されず、たとえば、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属からなる金属箔を用いることができる。陽極体21と陰極体22を構成する金属は同じでも良く、異なっていても良い。
The
セパレータ23は、特に限定されず、たとえば、合成セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロン、アラミド繊維を主成分とする不織布などを用いることができる。
The
導電性高分子層32を構成する導電性高分子は、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン若しくはポリアニリン、またはこれらの誘導体などからなる。ポリチオフェンおよびその誘導体の導電性が高いことから、ポリチオフェンまたはその誘導体からなる導電性高分子を用いることが好ましく、特に、ポリエチレンジオキシチオフェンが好ましい。
The conductive polymer constituting the
また、導電性高分子層32には、ドーパントと12CaO・7Al2O3化合物(以下、「C12A7化合物」という。)とが含まれる。
The
ドーパントは、特に限定されず、アルキルスルホン酸、芳香族スルホン酸、多環芳香族スルホン酸などのスルホン酸化合物、硝酸、硫酸などを用いることができる。ドーパントとしてアルキルスルホン酸を用いる場合、たとえば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸などを好適に用いることができる。ドーパントとして芳香族スルホン酸を用いる場合、たとえば、p−トルエンスルホン酸、メトキシベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸などを好適に用いることができる。ドーパントとして多環芳香族スルホン酸を用いる場合、たとえば、ナフタレンスルホン酸、テトラリンスルホン酸などを好適に用いることができる。なかでも、p−トルエンスルホン酸は、導電性高分子層32に高い導電性を付与することができる点で特に好ましい。
The dopant is not particularly limited, and sulfonic acid compounds such as alkylsulfonic acid, aromatic sulfonic acid and polycyclic aromatic sulfonic acid, nitric acid, sulfuric acid and the like can be used. When alkylsulfonic acid is used as the dopant, for example, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid and the like can be suitably used. When aromatic sulfonic acid is used as the dopant, for example, p-toluenesulfonic acid, methoxybenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid and the like can be suitably used. When polycyclic aromatic sulfonic acid is used as the dopant, for example, naphthalene sulfonic acid, tetralin sulfonic acid and the like can be suitably used. Among these, p-toluenesulfonic acid is particularly preferable because it can impart high conductivity to the
C12A7化合物は、電子を結晶構造中の隙間に含む無機化合物であり、高い導電性を有するとともに、抗酸化性を有する。中でも、2×1018cm−3以上2.3×1021cm−3未満の電子を含むC12A7化合物が高い抗酸化性を有するため(たとえば、特開2009−161728号公報参照)、より好適に用いることができる。 The C12A7 compound is an inorganic compound containing electrons in the gaps in the crystal structure, and has high conductivity and antioxidant properties. Among these, since the C12A7 compound containing electrons of 2 × 10 18 cm −3 or more and less than 2.3 × 10 21 cm −3 has high antioxidant properties (see, for example, JP 2009-161728 A), it is more preferable. Can be used.
有底ケース11は特に限定されず、たとえば、アルミニウム、ステンレス、銅、鉄、真鍮などの金属、あるいはこれらの合金からなるケースを用いることができる。また、封止部材12は、絶縁性の物質であれば特に限定されない。たとえば、絶縁性の弾性体、なかでも耐熱性や密封性の比較的高い材料である、シリコンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、ハイパイロンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴムなどの絶縁ゴムを用いることができる。また、リード線14A,14Bおよびリードタブ15A,15Bの材料も特に限定されず、公知の材料を用いることができる。
The bottomed
本実施の形態の固体電解コンデンサによれば、導電性高分子層32中に、ドーパントとC12A7化合物が含まれている。C12A7化合物は、導電性と抗酸化性を有しているため、導電性高分子層32中のドーパントや酸化剤に起因するラジカル反応の進行を抑制することができるとともに、従来の抗酸化剤を用いたときに生じるESRの増加を抑制することができる。したがって、本実施の形態の固体電解コンデンサは、耐熱性と導電性に優れている。
According to the solid electrolytic capacitor of this embodiment, the
また、本実施の形態の固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子層32が化学重合法によって形成されている場合に、特に、従来の固体電解コンデンサに対して、耐熱性および導電性を向上させることができる。その理由は以下の通りである。
Further, in the solid electrolytic capacitor of the present embodiment, when the
化学重合法によって導電性高分子層を製造する場合、導電性高分子層を形成させるための重合反応系には、前駆体モノマーと、ドーパントの他に酸化剤が必要となる。また、化学重合法では、前駆体モノマーの重合率を上げるために、重合反応系に多量の酸化剤を添加するのが一般的である。また、化学重合法においては、その導電性高分子の収率の良さから、酸化剤の機能を有する金属とドーパントの機能を有するスルホン酸化合物からなる塩(以下、「スルホン金属酸塩」という。)が広く用いられている。 When a conductive polymer layer is produced by a chemical polymerization method, an oxidizing agent is required in addition to the precursor monomer and the dopant in the polymerization reaction system for forming the conductive polymer layer. In the chemical polymerization method, a large amount of oxidant is generally added to the polymerization reaction system in order to increase the polymerization rate of the precursor monomer. In the chemical polymerization method, a salt composed of a metal having an oxidizing agent function and a sulfonic acid compound having a dopant function (hereinafter referred to as “sulfone metal acid salt”) is obtained because of the good yield of the conductive polymer. ) Is widely used.
上記点を踏まえて、酸化剤の機能とドーパントの機能とを兼ね備えたスルホン酸第二鉄塩を用いて化学重合法を行う場合を仮定すると、化学重合法において、重合反応系である混合液に添加されるスルホン酸第二鉄塩のモル量は、電解重合法において、反応系である電解液に添加されるドーパントとしてのスルホン酸化合物のモル量よりも高くなる。この場合、化学重合法の重合反応系には、酸化剤としての鉄イオンとドーパントとしてのスルホン酸イオンが過剰に存在することになる。 Based on the above points, assuming that the chemical polymerization method is performed using a ferric sulfonic acid salt that has both the function of an oxidant and the function of a dopant, in the chemical polymerization method, the mixture is a polymerization reaction system. The molar amount of the ferric sulfonic acid salt to be added is higher than the molar amount of the sulfonic acid compound as a dopant added to the electrolytic solution as a reaction system in the electrolytic polymerization method. In this case, in the polymerization reaction system of the chemical polymerization method, iron ions as oxidants and sulfonate ions as dopants are excessively present.
すなわち、化学重合法によって形成された導電性高分子層には、電解重合によって形成された導電性高分子層よりも、多くのドーパントが存在し、さらに、多くの酸化剤が含まれる傾向にある。重合反応系に過剰に存在する鉄イオンとスルホン酸イオンの多くは、導電性高分子層中に取り込まれて、導電性高分子層中でのラジカル反応を引き起こす原因となるため、化学重合法によって形成された導電性高分子層はラジカル反応が生じ易く、耐熱性が低い傾向となる。したがって、上記のように、導電性高分子層32が化学重合法によって形成されている場合に、特に、C12A7化合物による効果を発揮させることができる。
That is, the conductive polymer layer formed by the chemical polymerization method has more dopants and more oxidizer than the conductive polymer layer formed by electrolytic polymerization. . Most of the iron ions and sulfonate ions present in excess in the polymerization reaction system are taken into the conductive polymer layer and cause radical reactions in the conductive polymer layer. The formed conductive polymer layer tends to cause radical reaction and tends to have low heat resistance. Therefore, as described above, when the
また、本実施の形態の固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子層32が化学重合法によって形成されている場合、該化学重合法では、前駆体モノマー、ドーパント、酸化剤、およびC12A7化合物を含有する混合液を用いることができる。本発明者は、鋭意検討を重ねることによって、混合液中において、ドーパントに対する12CaO・7Al2O3化合物の含有量が0.01mol%以上0.1mol%以下である場合に、特に、固体電解コンデンサの耐熱性および伝導性の特性が向上することを知見している。さらに、該混合液中でのC12A7化合物の含有量がドーパントに対して0.03mol%以上であることが好ましい。
In the solid electrolytic capacitor of the present embodiment, when the
以上、図1に示す巻回型の固体電解コンデンサを用いて説明したが、本発明の固体電解コンデンサはこれに限られず、たとえば、焼結体からなる陽極体上に、導電性高分子層を備える構成の固体電解コンデンサや、金属板からなる陽極体上に導電性高分子層を備える構成の固体電解コンデンサも含む。 The winding type solid electrolytic capacitor shown in FIG. 1 has been described above. However, the solid electrolytic capacitor of the present invention is not limited to this. For example, a conductive polymer layer is formed on an anode body made of a sintered body. It also includes a solid electrolytic capacitor having a structure provided, and a solid electrolytic capacitor having a structure including a conductive polymer layer on an anode body made of a metal plate.
<固体電解コンデンサの製造方法>
以下、図1〜図3を参照して、本実施の形態の固体電解コンデンサの製造方法の一例について説明する。なお、以下に、一例として図1の固体電解コンデンサの製造方法について説明するが、導電性高分子層を形成する工程以外の工程は、公知の技術である。
<Method for manufacturing solid electrolytic capacitor>
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the solid electrolytic capacitor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, although the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of FIG. 1 is demonstrated as an example below, processes other than the process of forming a conductive polymer layer are well-known techniques.
(陽極体を準備する工程)
本工程において、誘電体被膜31が設けられた陽極体21を準備する(図2参照。)。
(Process for preparing anode body)
In this step, an
具体的には、まず、所定の大きさに切断された金属箔30の表面を粗面化する。金属の種類は特に限定されないが、誘電体被膜31の形成が容易である点からは、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属を用いることが好ましい。また、粗面化とは、金属箔30の表面に複数の凹部を設けることをいい、たとえば、金属箔30をエッチング処理することによって、金属箔30の表面に複数の凹部を形成することができる。
Specifically, first, the surface of the
次に、粗面化された金属箔30の表面に誘電体被膜31を形成する。誘電体被膜31の形成方法は特に限定されないが、たとえば、金属箔30が弁作用金属からなる場合には、金属箔30を化成処理することによって、金属箔30の表面を誘電体被膜31にすることができる。化成処理とは、陽極体21をアジピン酸アンモニウム溶液、リン酸水溶液などの化成液に浸漬して熱処理する方法であり、あるいは、陽極体21を上記化成液に浸漬して電圧を印加する方法である。
Next, the
本工程により、図3に示すように、表面に凹部を有する金属箔30上に誘電体被膜31が設けられた陽極体21が形成される。なお、通常、量産性の観点から、大判の弁作用金属箔に対して粗面化処理および化成処理が行なわれる。したがって、この場合には、処理後の金属箔を所望の大きさに裁断することによって、陽極体21を準備することができる。
By this step, as shown in FIG. 3, the
(巻回体を作製する工程)
次に、本工程において、上記陽極体21を用いて巻回体を作製する。
(Process for producing a wound body)
Next, in this step, a wound body is manufactured using the
具体的には、まず、陽極体21と陰極体22とを、セパレータ23を介して巻回する。このとき、リードタブ15A,15Bを巻き込みながら巻回することにより、図2に示すように、リードタブ15A,15Bを巻回体中に立設させることができる。
Specifically, first, the
そして、巻回された陽極体21、陰極体22およびセパレータ23のうち、最外層に位置する陰極体22の外側表面に、巻止めテープ24を配置し、陰極体22の端部を巻止めテープ24で止めることによって、巻回体を作製する。なお、陽極体21を大判の金属箔を裁断することによって準備した場合には、陽極体21の裁断面に誘電体被膜を設けるために、巻回体に対し、さらに化成処理を行ってもよい。
And among the
陰極体22は、たとえば、陽極体21と同程度の大きさに切断された金属箔からなる。金属の種類は特に限定されず、たとえば、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁作用金属を用いることができる。また、陰極体22の表面に対し、陽極体21と同様に化成処理を行ってもよい。なお、陽極体21および陰極体22は、それぞれ1枚ずつでもよく、複数枚であってもよい。
The
また、セパレータ23の材料も特に限定されず、たとえば、合成セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ビニロン、アラミド繊維を主成分とする不織布等を用いることができる。リード線14A,14B、およびリードタブ15A,15Bの材料も特に限定されず、電気を通すことができる材料であればよい。
Moreover, the material of the
(導電性高分子層を形成する工程)
次に、本工程において、陽極体21上に導電性高分子層32を形成する。本工程では、導電性高分子層32を構成する導電性高分子の前駆体モノマーを、ドーパントおよびC12A7化合物の存在下で化学重合法によって重合させて、ドーパントとC12A7化合物とが含まれる導電性高分子層32が形成される。
(Process of forming a conductive polymer layer)
Next, in this step, the
具体的には、まず、化学重合に用いる混合液を準備する。混合液は、溶媒に、酸化剤、前駆体モノマー、ドーパント、およびC12A7化合物を加えて混合させることによって準備される。 Specifically, first, a mixed solution used for chemical polymerization is prepared. The mixed solution is prepared by adding an oxidant, a precursor monomer, a dopant, and a C12A7 compound to a solvent and mixing them.
次に、作製した巻回体を混合液に浸漬してから、該巻回体を引上げて、所定時間放置する。これにより、陽極体21の表面に付着した混合液中において、ドーパントおよびC12A7化合物の存在下で、酸化剤の機能による前駆体モノマーの重合反応が起こり、ドーパントとC12A7化合物とが含まれる導電性高分子層32が形成される。また、酸化剤も同時に導電性高分子層32中に取り込まれ、溶媒は蒸発除去される。
Next, after the produced wound body is immersed in the mixed solution, the wound body is pulled up and allowed to stand for a predetermined time. Thereby, in the liquid mixture adhering to the surface of the
前駆体モノマーは、重合することによって、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン若しくはポリアニリン、またはこれらの誘導体となる化合物である。たとえば、前駆体モノマーとして、3,4−エチレンジオキシチオフェン、3−アルキルチオフェン、N−メチルピロール、N,N−ジメチルアニリン、N−アルキルアニリンなどを用いることができる。特に、ポリチオフェンの前駆体モノマーの1つである3,4−エチレンジオキシチオフェンが好ましい。この場合、特に導電性の高い導電性高分子層32を形成することができる。
The precursor monomer is a compound that becomes polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, or a derivative thereof by polymerization. For example, 3,4-ethylenedioxythiophene, 3-alkylthiophene, N-methylpyrrole, N, N-dimethylaniline, N-alkylaniline and the like can be used as the precursor monomer. In particular, 3,4-ethylenedioxythiophene, which is one of polythiophene precursor monomers, is preferred. In this case, the
酸化剤は、前駆体モノマーを重合させることができればよく、たとえば、硫酸、過酸化水素、鉄(III)、銅(II)、クロム(VI)、セリウム(IV)、マンガン(VII)、亜鉛(II)などを用いることができる。なかでも、これらの金属と塩を構成したスルホン酸金属塩を用いることが好ましい。スルホン酸金属塩は、上述のように、ドーパントとしての機能を有するスルホン酸化合物と、酸化剤としての機能を有する金属とからなるため、該スルホン酸金属塩は、ドーパントと酸化剤とを兼ねることができる。具体的には、ナフタレンスルホン酸金属塩、テトラリンスルホン酸金属塩、アルキルベンゼンスルホン酸金属塩およびアルコキシベンゼンスルホン酸金属塩などを用いることができ、中でも、p−トルエンスルホン酸金属塩であるなどを用いることができる。なかでも、p−トルエンスルホン酸第二鉄は両機能性が高く、好適に用いることができる。 The oxidizing agent only needs to be able to polymerize the precursor monomer. For example, sulfuric acid, hydrogen peroxide, iron (III), copper (II), chromium (VI), cerium (IV), manganese (VII), zinc ( II) and the like can be used. Especially, it is preferable to use the sulfonic acid metal salt which comprised these metals and salts. Since the sulfonic acid metal salt is composed of a sulfonic acid compound having a function as a dopant and a metal having a function as an oxidizing agent as described above, the sulfonic acid metal salt also serves as a dopant and an oxidizing agent. Can do. Specifically, naphthalene sulfonic acid metal salt, tetralin sulfonic acid metal salt, alkylbenzene sulfonic acid metal salt, alkoxybenzene sulfonic acid metal salt, and the like can be used, among which p-toluenesulfonic acid metal salt is used. be able to. Especially, p-toluenesulfonic acid ferric acid has high both functionality, and can be used suitably.
溶媒には、前駆体モノマーやC12A7化合物の分散性が高く、酸化剤、ドーパントの溶解性の高い溶媒を用いることが好ましい。たとえば、ブタノール、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコーなどのアルコールを好適に用いることができる。 As the solvent, it is preferable to use a solvent having high dispersibility of the precursor monomer and the C12A7 compound and high solubility of the oxidizing agent and the dopant. For example, alcohols such as butanol, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, and isobutyl alcohol can be suitably used.
混合液中において、ドーパントに対するC12A7化合物の含有量が0.01mol%以上0.1mol%以下であることが好ましい。たとえば、混合液中にドーパントが1mol含有されている場合、該混合液中にC12A7化合物が0.01mol以上0.1mol以下含まれていることが好ましい。また、混合液中において、ドーパントに対するC12A7化合物の含有量が0.03mol%以上であることがより好ましい。この場合、形成された導電性高分子層32の耐熱性および導電性の特性を向上させることができる。
In the mixed solution, the content of the C12A7 compound with respect to the dopant is preferably 0.01 mol% or more and 0.1 mol% or less. For example, when 1 mol of the dopant is contained in the mixed solution, the C12A7 compound is preferably contained in the mixed solution in an amount of 0.01 mol to 0.1 mol. Moreover, it is more preferable that content of the C12A7 compound with respect to a dopant is 0.03 mol% or more in a liquid mixture. In this case, the heat resistance and conductivity characteristics of the formed
なお、ここでは、1つの混合液に前駆体モノマー、酸化剤、ドーパントおよびC12A7化合物を加えて、1液からなる重合反応系を構築したが、2液からなる重合反応系を構築してもよい。たとえば、液体状の前駆体モノマーからなる第1液と、溶媒にドーパント、酸化剤およびC12A7化合物を添加してなる第2液とを用いてもよい。この場合には、第1液および第2液のそれぞれに順に巻回体を浸漬することによって、陽極体21上に前駆体モノマー、酸化剤、ドーパントおよびC12A7化合物を付着させることができる。
Here, a precursor monomer, an oxidizing agent, a dopant and a C12A7 compound are added to one mixed solution to construct a polymerization reaction system consisting of one liquid, but a polymerization reaction system consisting of two liquids may be constructed. . For example, you may use the 1st liquid which consists of a liquid precursor monomer, and the 2nd liquid which adds a dopant, an oxidizing agent, and a C12A7 compound to a solvent. In this case, the precursor monomer, the oxidizing agent, the dopant, and the C12A7 compound can be attached to the
ただし、導電性高分子層32の形成の簡便化、導電性高分子層32の電気伝導率の高さ、さらには、導電性高分子の収率の高さから、1液からなる重合反応系、すなわち、上述した、酸化剤、前駆体モノマー、ドーパント、およびC12A7化合物を含有する混合液を用いることが好ましい。
However, from the simplification of the formation of the
本工程により、陽極体21上に導電性高分子層32が形成され、以上の工程を経ることによって、陽極体21およびセパレータ23の間に導電性高分子層32が形成されたコンデンサ素子10が作製される。
By this step, the
(コンデンサ素子を封止する工程)
次に、本工程において、コンデンサ素子10を封止する。
(Process of sealing the capacitor element)
Next, in this step, the
具体的には、まず、リード線14A,14Bが有底ケース11の開口する上面に位置するように、コンデンサ素子10を有底ケース11に収納する。次に、リード線14A,14Bが貫通するように形成された封止部材12を、コンデンサ素子10の上方に配置して、コンデンサ素子10を有底ケース11内に封止する。
Specifically, first, the
有底ケース11の材料としては、アルミニウム、ステンレス、銅、鉄、真鍮などの金属からなるケースを用いることができ、あるいはこれらの合金を用いてもよい。封止部材12は、絶縁性の物質であればよい。封止部材12の材料として、たとえば、絶縁性の弾性体、なかでも耐熱性や密封性の比較的高い材料である、シリコンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、ハイパロンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴムなどの絶縁ゴムを用いることができる。
As a material of the bottomed
次に、コンデンサ素子10を封止する有底ケース11の開口端近傍を、横絞り加工およびカール加工する。そして、加工されたカール部分に座板13を配置することによって、図1に示す固体電解コンデンサを製造することができる。
Next, lateral drawing and curling are performed in the vicinity of the open end of the bottomed
本実施の形態の固体電解コンデンサの製造方法によれば、導電性高分子層32を形成する工程において、前駆体モノマーを、ドーパントおよびC12A7化合物の存在下で化学重合法によって重合させるため、ドーパントとC12A7化合物とが含まれる導電性高分子層32を形成することができる。C12A7化合物は、導電性と抗酸化性を有しているため、導電性高分子層32中のドーパントに起因するラジカル反応の進行を抑制することができるとともに、従来の抗酸化剤を用いたときに生じるESRの増加を抑制することができる。したがって、本実施の形態の固体電解コンデンサの製造方法は、耐熱性と導電性の優れた固体電解コンデンサを製造することができる。
According to the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor of the present embodiment, in the step of forming the
また、本実施の形態の固体電解コンデンサの製造方法において、化学重合法の反応系には酸化剤が含まれるため、導電性高分子層32には、ドーパントとC12A7化合物の他に、酸化剤も含まれている。上述のように、鉄イオンなどの酸化剤は、ドーパントと同様に、導電性高分子層32中でのラジカル反応を引き起こす原因となるが、導電性高分子層32中には、C12A7化合物が存在するため、もって、耐熱性と導電性の優れた固体電解コンデンサを製造することができる。
In the method for manufacturing the solid electrolytic capacitor of the present embodiment, since the chemical polymerization reaction system includes an oxidizing agent, the
また、本実施の形態の固体電解コンデンサの製造方法において、酸化剤、前駆体モノマー、ドーパントおよびC12A7化合物を含有する混合液を用いて、導電性高分子層32を形成することが好ましい。この場合、ドーパントとC12A7化合物とを導電性高分子層32中に均一に存在させることができる。導電性高分子層32中にドーパントを均一に存在させることにより、導電性高分子層32の電気特性を向上させることができ、また、C12A7化合物を均一に存在させることにより、導電性高分子層32中でのラジカル反応の発生および進行を効果的に抑制することができる。
In the method for manufacturing a solid electrolytic capacitor of the present embodiment, it is preferable to form
また、上記混合液を用いる場合に、ドーパント兼酸化剤として機能するスルホン酸金属塩を用いる場合、スルホン酸金属塩の構成上、酸化剤としての金属イオンの混合液中での濃度が過剰となる傾向にある。しかし、本実施の形態の固体電解コンデンサの製造方法によれば、ドーパントや酸化剤に加え、C12A7化合物を含む導電性高分子層32を形成することができるため、金属イオンが過剰に存在することによる欠点をC12A7化合物によって補うことができる。
In addition, when using the above mixed liquid, when using a sulfonic acid metal salt that functions as a dopant and oxidizing agent, the concentration of metal ions as an oxidizing agent in the mixed liquid becomes excessive due to the configuration of the sulfonic acid metal salt. There is a tendency. However, according to the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of the present embodiment, since the
以上、図1に示す巻回型の固体電解コンデンサの製造方法を用いて説明したが、本発明の固体電解コンデンサの製造方法はこれに限られず、たとえば、焼結体からなる陽極体上に、導電性高分子層を備える構成の固体電解コンデンサや、金属板からなる陽極体上に導電性高分子層を備える構成の固体電解コンデンサの製造方法も含む。 As mentioned above, although demonstrated using the manufacturing method of the winding type solid electrolytic capacitor shown in FIG. 1, the manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of this invention is not restricted to this, For example, on the anode body which consists of a sintered compact, A solid electrolytic capacitor having a conductive polymer layer and a method for producing a solid electrolytic capacitor having a conductive polymer layer on an anode body made of a metal plate are also included.
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
<実施例1〜6>
本実施例1において、巻回型の固体電解コンデンサを作製した。以下に、固体電解コンデンサの具体的な製造方法について説明する。
<Examples 1-6>
In Example 1, a wound type solid electrolytic capacitor was produced. Below, the specific manufacturing method of a solid electrolytic capacitor is demonstrated.
(陽極体を準備する工程)
まず、アルミニウム箔にエッチング処理を行ってアルミニウム箔の表面を粗面化した後、該アルミニウム箔の表面に、化成処理によって誘電体被膜を形成した。化成処理は、アジピン酸アンモニウム溶液にアルミニウム箔を浸漬し、これに電圧を印加することによって行なった。そして、このアルミニウム箔を、縦×横が6mm×120mmとなるように裁断して、陽極体を準備した。
(Process for preparing anode body)
First, after etching the aluminum foil to roughen the surface of the aluminum foil, a dielectric coating was formed on the surface of the aluminum foil by chemical conversion treatment. The chemical conversion treatment was performed by immersing an aluminum foil in an ammonium adipate solution and applying a voltage thereto. And this aluminum foil was cut | judged so that length x width might be set to 6 mm x 120 mm, and the anode body was prepared.
(巻回体の作製)
次に、上記陽極体と同程度の面積のセパレータおよび陰極体を準備し、陽極体と陰極体とを、リードタブを巻き込みながら、セパレータを介して巻回した。次に、巻回体の外側表面の端部を巻止めテープで貼着して巻回体を作製した。陰極体としてアルミニウム箔を用い、リードタブの巻回体から突出する端部にはリード線を接続した。そして、作製された巻回体に対して、再度化成処理を行い、陽極体の切断された端部に誘電体被膜を形成した。
(Production of wound body)
Next, a separator and a cathode body having the same area as the anode body were prepared, and the anode body and the cathode body were wound through the separator while a lead tab was wound. Next, the end of the outer surface of the wound body was stuck with a winding tape to produce a wound body. Aluminum foil was used as the cathode body, and a lead wire was connected to the end portion protruding from the wound body of the lead tab. Then, the produced wound body was subjected to a chemical conversion treatment again to form a dielectric film on the cut end portion of the anode body.
(導電性高分子層を形成する工程)
1. C12A7化合物の調製
CaとAlを原子当量比で12:14の割合で含む原料を調製し、これを1350℃で固相反応させて、C12A7からなる焼結体を作製した。次に、帯融法(FZ法)において、作製された焼結体に赤外線を集光しながら焼結体を引上げることによって焼結体での溶融帯を移動させて、溶融帯−凝固部の界面からC12A7の単結晶を連続的に成長させた。
(Process of forming a conductive polymer layer)
1. Preparation of C12A7 Compound A raw material containing Ca and Al at an atomic equivalent ratio of 12:14 was prepared, and this was subjected to a solid phase reaction at 1350 ° C. to produce a sintered body made of C12A7. Next, in the band melting method (FZ method), the molten zone in the sintered body is moved by pulling up the sintered body while condensing infrared rays on the produced sintered body, and the molten zone-solidified portion C12A7 single crystals were continuously grown from the interface.
上記FZ法によって作製されたC12A7の単結晶を5mm×5mm×10mmの薄板状に加工し、この単結晶薄板とカルシウム金属片と石英管に入れて真空封入し、これを700℃で240時間保持した。そして、石英管中の試料を取り出し、ボールミルで1週間粉砕し、20μmメッシュを通過した粉末を、C12A7化合物した。 The single crystal of C12A7 produced by the FZ method is processed into a thin plate of 5 mm × 5 mm × 10 mm, put into this single crystal thin plate, a calcium metal piece, and a quartz tube and vacuum-sealed, and held at 700 ° C. for 240 hours. did. Then, a sample in the quartz tube was taken out, pulverized with a ball mill for 1 week, and the powder that passed through the 20 μm mesh was made into a C12A7 compound.
2. 混合液の調製
前駆体モノマーとしての3,4−エチレンジオキシチオフェン、酸化剤およびドーパントとしてのp−トルエンスルホン酸第二鉄、上記C12A7化合物を含有する混合液を準備した。具体的には、3,4−エチレンジオキシチオフェンおよびp−トルエンスルホン酸第二鉄を含むブタノール溶液に、C12A7化合物を添加して、撹拌することによって、混合液を準備した。実施例1〜6における混合液中の各添加物の含有量(mol)を表1に示す。
2. Preparation of Mixed Liquid A mixed liquid containing 3,4-ethylenedioxythiophene as a precursor monomer, p-toluenesulfonic acid ferric acid as a dopant, and the C12A7 compound was prepared. Specifically, a C12A7 compound was added to a butanol solution containing 3,4-ethylenedioxythiophene and ferric p-toluenesulfonate and stirred to prepare a mixed solution. Table 1 shows the content (mol) of each additive in the mixed solution in Examples 1 to 6.
作製した巻回体を、50個ずつ、各混合液に3〜10秒程度浸漬してから該巻回体を引上げて、室温で3時間放置し、導電性高分子層を形成した。そして、導電性高分子層が形成された巻回体、すなわち、コンデンサ素子を180℃で加熱して、巻回体中に残存する溶媒を除去した。 Each of the produced wound bodies was immersed in each mixed solution for about 3 to 10 seconds, and then the wound body was pulled up and allowed to stand at room temperature for 3 hours to form a conductive polymer layer. And the winding body in which the conductive polymer layer was formed, ie, the capacitor | condenser element, was heated at 180 degreeC, and the solvent which remains in a winding body was removed.
(コンデンサ素子を封止する工程)
次に、コンデンサ素子を封止して、固体電解コンデンサを製造した。
(Process of sealing the capacitor element)
Next, the capacitor element was sealed to produce a solid electrolytic capacitor.
具体的には、まず、リード線が有底ケースの開口する上面に位置するように、コンデンサ素子を有底ケースに収納し、リード線が貫通するように形成された封止部材であるゴムパッキングをコンデンサ素子の上方に配置して、コンデンサ素子を有底ケース内に封止した。そして、有底ケースの開口端近傍を、横絞り後にカール加工し、加工されたカール部分に座板を配置することによって、巻回型の固体電解コンデンサを製造した。 Specifically, first, a rubber packing, which is a sealing member that is formed so that a lead wire passes through the capacitor element in a bottomed case so that the lead wire is positioned on the upper surface of the bottomed case opening. Was placed above the capacitor element, and the capacitor element was sealed in the bottomed case. Then, the vicinity of the open end of the bottomed case was curled after lateral drawing, and a seat plate was placed on the processed curled portion, thereby manufacturing a wound type solid electrolytic capacitor.
<比較例1〜4>
C12A7化合物のかわりに、フェノールスルホン酸を用いて、添加濃度を変えた以外は、実施例1と同様の方法により、固体電解コンデンサを50個ずつ作製した。比較例1〜4における混合液中の各添加物の濃度を表2に示す。
<Comparative Examples 1-4>
50 solid electrolytic capacitors were produced in the same manner as in Example 1 except that phenolsulfonic acid was used instead of the C12A7 compound and the addition concentration was changed. Table 2 shows the concentration of each additive in the mixed solution in Comparative Examples 1 to 4.
<特性評価>
各実施例および各比較例の固体電解コンデンサの定格電圧は4WV、定格容量は150μFであった。また、固体電解コンデンサの外形は、直径が6.3mm、高さが6mmであった。
<Characteristic evaluation>
The rated voltage of the solid electrolytic capacitor of each example and each comparative example was 4 WV, and the rated capacity was 150 μF. Further, the outer shape of the solid electrolytic capacitor was 6.3 mm in diameter and 6 mm in height.
(初期静電容量)
各実施例および各比較例の固体電解コンデンサ50個ずつからそれぞれランダムに30個を選択した。選択した各実施例および各比較例における30個ずつの固体電解コンデンサを、4端子測定用のLCRメータを用いて、それぞれの固体電解コンデンサの周波数120Hzにおける初期静電容量(μF)を測定した。測定された結果のそれぞれの平均値を表3に示した。
(Initial capacitance)
Thirty pieces were randomly selected from 50 solid electrolytic capacitors of each example and each comparative example. The initial capacitance (μF) at a frequency of 120 Hz of each solid electrolytic capacitor was measured for 30 solid electrolytic capacitors in each of the selected Examples and Comparative Examples using an LCR meter for 4-terminal measurement. The average values of the measured results are shown in Table 3.
(初期ESR)
選択した各実施例および各比較例における30個ずつの固体電解コンデンサについて、4端子測定用のLCRメータを用いて、それぞれの固体電解コンデンサの周波数100kHzにおけるESR(mΩ)を測定した。測定された結果のそれぞれの平均値を表3に示す。
(Initial ESR)
With respect to 30 solid electrolytic capacitors in each of the selected examples and comparative examples, ESR (mΩ) at a frequency of 100 kHz of each solid electrolytic capacitor was measured using an LCR meter for four-terminal measurement. Table 3 shows the average values of the measured results.
(リフロー試験)
各実施例および各比較例の固体電解コンデンサについてリフロー試験を行った。具体的には、121℃以上、2気圧の環境下に各実施例および比較例の固体電解コンデンサを12時間放置して強制吸湿させ、その後、230℃以上、最高温度250℃で30秒間保持した。
(Reflow test)
A reflow test was performed on the solid electrolytic capacitors of each Example and each Comparative Example. Specifically, the solid electrolytic capacitors of the examples and comparative examples were allowed to stand for 12 hours in an environment of 121 ° C. or higher and 2 atmospheres, and then forced to absorb moisture, and then maintained at 230 ° C. or higher and a maximum temperature of 250 ° C. for 30 seconds. .
(静電容量変化率)
リフロー試験後の各実施例および各比較例の30個ずつの固体電解コンデンサについて、上述と同様の方法で静電容量を測定し、それぞれの固体電解コンデンサの平均値を算出した。そして、初期静電容量をC0、リフロー試験後の静電容量をCとして下記式(1)に代入して、静電容量変化率ΔC(%)を算出した。結果を表2に示した。
ΔC(%)=(C−C0)/C0×100・・・(1)
(ESR変化率)
リフロー試験後の各実施例および各比較例の30個ずつの固体電解コンデンサについて、上述と同様の方法でESRを測定し、それぞれの固体電解コンデンサの平均値を算出した。そして、初期ESRをR0、リフロー試験後のESRをRとして下記式(2)に代入して、ESR変化率ΔR(倍)を算出した。結果を表2に示した。
ΔR(倍)=R/R0・・・(2)
(Capacitance change rate)
About 30 solid electrolytic capacitors of each Example and each comparative example after a reflow test, the electrostatic capacitance was measured by the method similar to the above, and the average value of each solid electrolytic capacitor was computed. Then, by substituting C 0 for the initial capacitance and C for the capacitance after the reflow test, the capacitance change rate ΔC (%) was calculated. The results are shown in Table 2.
ΔC (%) = (C−C 0 ) / C 0 × 100 (1)
(ESR change rate)
For each of the 30 solid electrolytic capacitors in each Example and each Comparative Example after the reflow test, ESR was measured by the same method as described above, and the average value of each solid electrolytic capacitor was calculated. Then, by substituting the initial ESR as R 0 and the ESR after the reflow test as R into the following formula (2), the ESR change rate ΔR (times) was calculated. The results are shown in Table 2.
ΔR (times) = R / R 0 (2)
表1〜3を参照し、実施例1〜6と比較例1とを比較すると、重合反応系に必要な前駆体モノマー、酸化剤、ドーパント以外に、C12A7化合物を0.01〜0.1mol含有する混合液を用いて導電性高分子層を形成した場合(実施例1〜6)、C12A7化合物を含有しない混合液を用いなかった場合(比較例1)よりも静電容量の変化率およびESR変化率が低かった。これは、導電性高分子層中にC12A7化合物が存在することにより、導電性高分子層のラジカル分解が抑制され、固体電解コンデンサの電気特性の低下が抑制されたためと考えられる。 When comparing Examples 1 to 6 with Comparative Example 1 with reference to Tables 1 to 3, 0.01 to 0.1 mol of C12A7 compound is contained in addition to the precursor monomer, oxidizing agent and dopant necessary for the polymerization reaction system. When the conductive polymer layer is formed using the mixed liquid (Examples 1 to 6), the capacitance change rate and ESR are higher than when the mixed liquid not containing the C12A7 compound is not used (Comparative Example 1). The rate of change was low. This is presumably because the radical decomposition of the conductive polymer layer was suppressed by the presence of the C12A7 compound in the conductive polymer layer, and the deterioration of the electrical characteristics of the solid electrolytic capacitor was suppressed.
また、実施例1〜6と比較例2〜4とを比較すると、C12A7化合物の代わりにフェノールスルホン酸を用いた場合には、初期ESRが増加し、さらにESR変化率も大きくなることがわかった。これはフェノールスルホン酸を用いた場合、リフローにより脱ドープするために、導電性高分子層が劣化し、結果的に、導電性高分子層の抵抗を増加させてしまうためと考えられる。これに対し、C12A7化合物を用いた場合には、初期ESRの増加を抑制することができ、また、ESR変化率も抑えることができた。 Moreover, when Examples 1-6 were compared with Comparative Examples 2-4, when phenolsulfonic acid was used instead of C12A7 compound, it turned out that initial stage ESR increases and also ESR change rate becomes large. . This is considered to be because, when phenolsulfonic acid is used, the conductive polymer layer deteriorates due to re-doping by reflow, and as a result, the resistance of the conductive polymer layer is increased. On the other hand, when the C12A7 compound was used, an increase in the initial ESR could be suppressed, and the ESR change rate could be suppressed.
また、実施例1〜6を比較すると、混合液中のC12A7化合物の含有量が0.03mol以上の場合にさらにESR変化率が抑えられることがわかった。特に、0.03mol以上0.09mol以下の場合に、静電容量およびESRの両特性を良好に保つことができた。 Moreover, when Examples 1-6 were compared, it turned out that an ESR change rate is further suppressed when content of the C12A7 compound in a liquid mixture is 0.03 mol or more. In particular, in the case of 0.03 mol or more and 0.09 mol or less, both the capacitance and ESR characteristics could be kept good.
上記結果より、化学重合法を用いた場合に、混合液中において、ドーパントに対するC12A7化合物の含有量が0.01mol%以上0.1mol%以下、換言すれば、重合反応系におけるC12A7化合物のドーパント含有量の1/100倍モル以上1/10倍モル以下である場合に、固体電解コンデンサの静電容量およびESRの両特性を良好に保つことができることがわかった。さらに、混合液中において、ドーパントに対するC12A7化合物の含有量が0.03mol%以上または0.09mol%以下、換言すれば、1/300倍モル以上の場合、または9/100倍モル以下の場合に、両特性を良好に保つことができることがわかった。 From the above results, when the chemical polymerization method is used, the content of the C12A7 compound with respect to the dopant is 0.01 mol% or more and 0.1 mol% or less in the mixed solution, in other words, the dopant content of the C12A7 compound in the polymerization reaction system. It was found that both the electrostatic capacity and ESR characteristics of the solid electrolytic capacitor can be maintained well when the amount is 1/100 times the mole and 1/10 times the mole. Furthermore, in the mixed solution, when the content of the C12A7 compound with respect to the dopant is 0.03 mol% or more or 0.09 mol% or less, in other words, when it is 1/300 times mol or more, or 9/100 times mol or less. It was found that both characteristics can be kept good.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、固体電解コンデンサに利用することができ、特に、導電性高分子層を備える固体電解コンデンサに好適に利用できる。 The present invention can be used for a solid electrolytic capacitor, and in particular, can be suitably used for a solid electrolytic capacitor including a conductive polymer layer.
10 コンデンサ素子、11 有底ケース、12 封止部材、13 座板、14A,14B リード線、15A,15B リードタブ、21,51 陽極体、22 陰極体、23 セパレータ、24 巻止めテープ、31 誘電体被膜、32 導電性高分子層。 10 Capacitor element, 11 Bottomed case, 12 Sealing member, 13 Seat plate, 14A, 14B Lead wire, 15A, 15B Lead tab, 21, 51 Anode body, 22 Cathode body, 23 Separator, 24 Winding tape, 31 Dielectric Coating, 32 conductive polymer layer.
Claims (7)
前記陽極体上に設けられた導電性高分子層と、を備え、
前記導電性高分子層中には、ドーパントと12CaO・7Al2O3化合物とが含まれる、固体電解コンデンサ。 An anode body having a dielectric coating on the surface;
A conductive polymer layer provided on the anode body,
Wherein the conductive polymer layer includes the dopant and 12CaO · 7Al 2 O 3 compound, a solid electrolytic capacitor.
表面に誘電体被膜が設けられた陽極体上に導電性高分子層を形成する工程を含み、
前記導電性高分子層を形成する工程において、
前記導電性高分子層を構成する導電性高分子の前駆体モノマーを、ドーパントおよび12CaO・7Al2O3化合物の存在下で化学重合法によって重合させて、前記ドーパントと前記12CaO・7Al2O3化合物とが含まれる前記導電性高分子層を形成する、固体電解コンデンサの製造方法。 A method for producing a solid electrolytic capacitor having a conductive polymer layer,
Including a step of forming a conductive polymer layer on the anode body provided with a dielectric coating on the surface;
In the step of forming the conductive polymer layer,
The precursor monomer of the conductive polymer constituting the conductive polymer layer, in the presence of a dopant and 12CaO · 7Al 2 O 3 compound is polymerized by a chemical polymerization method, the said dopant 12CaO · 7Al 2 O 3 A method for producing a solid electrolytic capacitor, wherein the conductive polymer layer containing a compound is formed.
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