JP2014011222A - 固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液及びそれを用いて作製した固体電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた等価直列抵抗、静電容量、耐電圧を有する固体電解コンデンサを製造することのできる固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液及びそれを用いて作製した固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】一般式(1)で表されるポリイミド微粒子と、導電性高分子と、分散媒と、を少なくとも含有することを特徴とする固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液及びそれを用いて作製した固体電解コンデンサ。
【選択図】なし
【解決手段】一般式(1)で表されるポリイミド微粒子と、導電性高分子と、分散媒と、を少なくとも含有することを特徴とする固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液及びそれを用いて作製した固体電解コンデンサ。
【選択図】なし
Description
本発明は、固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液及びそれを用いて作製した固体電解コンデンサに関する。
ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子は、優れた安定性及び導電性を有することから、各種帯電防止剤、固体電解コンデンサ用電解質、防食塗料、EMIシールド、化学センサー、表示素子、非線形材料、メッキプライマー等への応用が期待されている。
これらの導電性高分子物質は、一般に溶媒に不溶あるいは難溶であり、かつ、不融であるため成形、加工が困難であるという問題があった。
このため、導電性高分子を微粒子あるいはフィラー状に部粉砕して水や有機溶剤等の分散媒に分散させることにより、成形性や加工性を向上させる技術が知られている。
固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属上に、導電性高分子を含有する固体電解質層を形成した構成を有するものが一般的である。
導電性高分子を含有する固体電解質層の製造方法としては、化学酸化重合法や電解重合法があるが、該方法以外の導電性高分子を含有する固体電解質層の形成方法としては、特許文献1に開示されているように、スルホ基、カルボキシル基等を持つドーパント成分を共存させながら、アニリンを化学酸化重合してポリアニリンを調整し、そのポリアニリン水溶液を塗布、乾燥して塗膜を形成する方法がある。該方法では、簡便に高い導電性を有する導電性高分子を含有する固体電解質層を形成することができる。
特許文献2には、固体電解質層にπ共役系導電性高分子とポリアニオンとイオン伝導性化合物とを含有するコンデンサが記載されており、固体電解質層に、窒素含有芳香族性環式化合物、2個以上のヒドロキシル基を有する化合物、2個以上のカルボキシル基を有する化合物、1個以上のヒドロキシル基及び1個以上のカルボキシル基を有する化合物、アミド基を有する化合物、イミド基を有する化合物、ラクタム化合物、グリシジル基を有する化合物からなる群より選ばれる1種以上の導電性向上剤を含有させてもよいことが記載されている。
しかしながら、上述した化合物を導電性高分子溶液に含有させた溶液を用いて作製した固体電解コンデンサは、等価直列抵抗(以下、「ESR」と略記する。)、静電容量、耐電圧に劣る問題があった。
しかしながら、上述した化合物を導電性高分子溶液に含有させた溶液を用いて作製した固体電解コンデンサは、等価直列抵抗(以下、「ESR」と略記する。)、静電容量、耐電圧に劣る問題があった。
以上より、優れたESR、静電容量、耐電圧を有する固体電解コンデンサを製造することのできる導電性高分子分散液及びそれを用いて作製した固体電解コンデンサが求められていた。
本発明の目的は、優れたESR、静電容量、耐電圧を有する固体電解コンデンサを製造することのできる固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液及びそれを用いて作製した固体電解コンデンサを提供することである。
本発明者らは、一般式(1)で表されるポリイミド微粒子と、導電性高分子と、分散媒と、を少なくとも含有することを特徴とする固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液及びそれを用いて作製した固体電解コンデンサが上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下に示すものである。
第一の発明は、下記一般式(1)で表されるポリイミド微粒子と、導電性高分子と、分散媒と、を少なくとも含有することを特徴とする固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液である。
第二の発明は、固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液における一般式(1)で表されるポリイミド微粒子の含有量が、0.01〜20質量%であることを特徴とする第一の発明に記載の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液である。
第三の発明は、一般式(1)で表されるポリイミド微粒子が、下記化合物(A)又は(B)であることを特徴とする第一又は第二の発明に記載の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液である。
第四の発明は、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属を第一から第三の発明のいずれかに記載の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液に浸漬し引き上げた後、又は、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属に第一から第三の発明のいずれかに記載の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液と塗布した後、乾燥して、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属上に導電性高分子を含有する固体電解質層を形成させる工程を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法である。
第五の発明は、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属上に、導電性高分子を含有する固体電解質層を有する固体電解コンデンサにおいて、
導電性高分子を含有する固体電解質層が、導電性高分子と、下記一般式(1)で表されるポリイミド微粒子と、を少なくとも含有することを特徴とする固体電解コンデンサである。
導電性高分子を含有する固体電解質層が、導電性高分子と、下記一般式(1)で表されるポリイミド微粒子と、を少なくとも含有することを特徴とする固体電解コンデンサである。
第六の発明は、一般式(1)で表されるポリイミド微粒子が、下記化合物(A)又は(B)であることを特徴とする第五の発明に記載の固体電解コンデンサである。
本発明によれば、優れたESR、静電容量、耐電圧を有する固体電解コンデンサを製造することのできる固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液及びそれを用いて作製した固体電解コンデンサを提供することができる。
本発明の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液について説明する。
本発明の導電性高分子分散液は、下記一般式(1)で表されるポリイミド微粒子と、導電性高分子と、分散媒と、を少なくとも含有することを特徴とする固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液である。
上記一般式(1)中、Aは、置換基を有してもよい芳香族又は脂肪族の炭化水素基を表す。nは2〜10,000の整数を表す。
上記置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基等が挙げられる。
分散液における分散性の点より、Aが芳香族であることが好ましく挙げられる。
上記一般式(1)で表されるポリイミド微粒子の具体例として、化合物(A)〜(D)を挙げられる。なお、化合物(A)〜(D)中のnは、2〜10,000の整数である。
これらの中でも、化合物(A)又は(B)は、得られる固体電解コンデンサの耐電圧の向上に優れる点より、特に好ましく挙げられる。
導電性高分子分散液における一般式(1)で表されるポリイミド微粒子の含有量が0.01〜20質量%であることが好ましく、0.05〜15質量%であることがより好ましく、0.1〜10質量%であることが特に好ましく挙げられる。該範囲にすることで特に優れた電気性能を有する固体電解コンデンサを製造することができる。
ポリイミド微粒子の平均粒径は5〜100nmが好ましく挙げられ、10〜50nmがより好ましく挙げられる。
ここで平均粒径とは、粉体比表面積測定装置を使用した場合の粉末1g当たりの表面積(比表面積)より、次に示す式に基づき算出した平均粒径を意味する。
平均粒径(μm)={6/(比重×比表面積)}×10000
ここで平均粒径とは、粉体比表面積測定装置を使用した場合の粉末1g当たりの表面積(比表面積)より、次に示す式に基づき算出した平均粒径を意味する。
平均粒径(μm)={6/(比重×比表面積)}×10000
ポリイミド微粒子は、多孔性であることが好ましく挙げられる。多孔度が85〜95%のものが好ましく、90〜92%のものがより好ましく挙げられる。多孔度は次に示す式に基づき算出することができる。また、微粒子中の孔の全容積及び微粒子は、水銀圧入法により測定することができる。
多孔度(%)=(微粒子中の孔の全容量/微粒子の全容量×100)
多孔度(%)=(微粒子中の孔の全容量/微粒子の全容量×100)
<導電性高分子>
本発明に用いる導電性高分子は、ドーパント成分をドープした導電性高分子である。導電性高分子に用いるモノマー化合物としては、特に制限されるものではなく、例えば、ピロール類、チオフェン類、アニリン類等を用いることができるが、導電性及び分散安定性に優れる導電性高分子を得ることができ、またこの分散体により形成される導電性皮膜の透明性に優れることから、下記一般式(2)で表される化合物の導電性高分子であることが好ましく挙げられる。
本発明に用いる導電性高分子は、ドーパント成分をドープした導電性高分子である。導電性高分子に用いるモノマー化合物としては、特に制限されるものではなく、例えば、ピロール類、チオフェン類、アニリン類等を用いることができるが、導電性及び分散安定性に優れる導電性高分子を得ることができ、またこの分散体により形成される導電性皮膜の透明性に優れることから、下記一般式(2)で表される化合物の導電性高分子であることが好ましく挙げられる。
上記一般式(2)中、Xは酸素原子又は硫黄原子を示す。Yはそれぞれ同一であっても異なっていても良い酸素原子又は硫黄原子を示す。R1は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基を示す。
上記一般式(2)で表される化合物として、具体的には、3,4−エチレンジオキシチオフェン、メチル−3,4−エチレンジオキシチオフェン、エチル−3,4−エチレンジオキシチオフェン、プロピル−3,4−エチレンジオキシチオフェン、3,4−プロピレンジオキシチオフェン、メチル−3,4−プロピレンジオキシチオフェン、エチル−3,4−プロピレンジオキシチオフェン、プロピル−3,4−プロピレンジオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシフラン、メチル−3,4−エチレンジオキシフラン、エチル−3,4−エチレンジオキシフラン、プロピル−3,4−エチレンジオキシフラン、3,4−プロピレンジオキシフラン、メチル−3,4−プロピレンジオキシフラン、エチル−3,4−プロピレンジオキシフラン、プロピル−3,4−プロピレンジオキシフラン、3,4−エチレンジチアチオフェン、メチル−3,4−エチレンジチアチオフェン、エチル−3,4−エチレンジチアチオフェン、プロピル−3,4−エチレンジチアチオフェン、3,4−プロピレンジチアチオフェン、メチル−3,4−プロピレンジチアチオフェン、エチル−3,4−プロピレンジチアチオフェン、プロピル−3,4−プロピレンジチアチオフェン等が挙げられる。
これらの中でも、より分散性に優れる固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液を得ることができ、該固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液を用いて作製した固体電解コンデンサが電気特性に優れる点より、3,4−エチレンジオキシチオフェン、メチル−3,4−エチレンジオキシチオフェン、エチル−3,4−エチレンジオキシチオフェンが特に好ましく挙げられる。
本発明に用いる導電性高分子は、上記一般式(2)で表される化合物を、上記ドーパント成分の存在下で化学酸化重合又は電解酸化重合することによって得ることができる。
該ドーパント成分としては、高分子への化学酸化ドープが起こりうる官能基を有していればよく、硫酸エステル基、リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシル基、スルホ基等が好ましく挙げられる。これらの中でも、ドープ効果の点より、硫酸エステル基、カルボキシル基、スルホ基がより好ましく挙げられ、スルホ基が特に好ましく挙げられる。
ドーパント成分として、具体的には、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルカルボン酸)、ポリイソプレンカルボン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、メチルナフタレンスルホン酸、ブチルナフタレンスルホン酸、又はこれらの金属塩等が挙げられる。これらは単独の重合体であっても、2種類以上の共重合体であってもよい。
これらの中でも、ポリスチレンスルホン酸が特に好ましく挙げられる。
これらの中でも、ポリスチレンスルホン酸が特に好ましく挙げられる。
導電性高分子として、特に好ましくは、ポリスチレンスルホン酸ドープのポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリスチレンスルホン酸ドープのポリ(メチル−3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリスチレンスルホン酸ドープのポリ(エチル−3,4−エチレンジオキシチオフェン)が挙げられる。
上記分散媒としては、水又は有機溶媒を用いることができる。
有機溶媒としては、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、セロソルブ類、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類等を用いることができる。
アルコール類としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、n−アミルアルコール、s−アミルアルコール、t−アミルアルコール、アリルアルコール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、2−エチルブタノール、2−オクタノール、n−オクタノール、シクロヘキサノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、フルフリルアルコール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、ベンジルアルコール、メチルシクロヘキサノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、グリセリン、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。
ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−プロピルケトン等が挙げられる。
エステル類としては、アセト酢酸エチル、安息香酸エチル、安息香酸メチル、蟻酸イソブチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸メチル、酢酸イソブチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸メチル、サリチル酸メチル、シュウ酸ジエチル、酒石酸ジエチル、酒石酸ジブチル、フタル酸エチル、フタル酸メチル、フタル酸ブチル、γ−ブチロラクトン、マロン酸エチル、マロン酸メチル等が挙げられる。
セロソルブ類としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等が挙げられる。
芳香族炭化水素類としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
脂肪族炭化水素類としては、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
分散媒の中でも特に、水が好ましく挙げられる。
本発明の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液には、高沸点有機溶媒を含有させてもよい。高沸点有機溶媒の中でも、特に沸点が150〜250℃である高沸点有機溶媒が好ましく挙げられる。該高沸点有機溶媒の具体例としては、N−メチル−2−ピロリドン(沸点202℃)、ジメチルスルホキシド(沸点189℃)、γ−ブチロラクトン(沸点204℃)、スルホラン(沸点285℃)、ジメチルスルホン(沸点233℃)、エチレングリコール(沸点198℃)、ジエチレングリコール(沸点244℃)等が挙げられる。これらの中でも特にエチレングリコール又はγ−ブチロラクトンが、表面が均一な導電性高分子を含有する固体電解質層を形成できる点より好ましく挙げられる。
固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液における有機溶媒の含有量は、1〜20質量%が好ましく挙げられ、5〜15質量%が特に好ましく挙げられる。1質量%未満の場合、表面が均一な導電性高分子を含有する固体電解質層を形成する効果に若干劣る問題があり、20質量%超の場合、乾燥工程に時間を要する問題がある。
また、固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液には、成膜性、膜強度を調整するために、バインダ樹脂、界面活性剤、アルカリ化合物を含有させてもよい。
バインダ樹脂としては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が好ましく挙げられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリウレタン、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
バインダ樹脂としては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が好ましく挙げられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリウレタン、フェノール系樹脂、ポリエーテル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤が挙げられる。陰イオン性界面活性剤としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等が挙げられ、陽イオン界面活性剤としては、第三級アミン塩、第四級アンモニウム塩等が挙げられ、両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン、アミノカルボン酸塩、イミダゾリウムベタイン等が挙げられ、非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド等が挙げられる。
pH調整するためにアルカリ化合物を含有させてもよい。固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液のpHは5〜8であることが好ましく挙げられる。該pHの範囲にすることで、弁作用金属の腐食を防止することができる。
なお、本発明の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液は、導電性高分子が分散媒に分散しているものであり、導電性高分子の一部が分散媒に溶解していてもよい。
<固体電解コンデンサの製造方法>
固体電解コンデンサの製造方法を以下に詳細に説明する。
固体電解コンデンサの製造方法を以下に詳細に説明する。
上述した固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液を、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属に接触させた後、乾燥させることで、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属上に導電性高分子を含有する固体電解質層を形成させることができる、接触させる方法は、任意の方法でよいが、好ましくは、浸漬させる方法又は塗布する方法が挙げられる。
詳細には、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属を上述した固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液に浸漬し引き上げた後、又は、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属に上述した固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液と塗布した後、乾燥して、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属上に導電性高分子を含有する固体電解質層を形成させる工程を有することが好ましい。
本発明に用いる弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ又はチタンからなる群より選ばれる1種が挙げられ、焼結体又は箔の形状で用いられる。
用いる弁作用金属の種類、形状により、チップ型又は捲回型のいずれとすることができる。
誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属を、上記固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液に浸漬し、引き上げた後、乾燥する工程を複数回繰り返してもよい。好ましい回数としては、1〜6回が好ましく挙げられ、2〜5回が特に好ましく挙げられる。
また、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属を、上記固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液に塗布する後、乾燥する工程を複数回繰り返してもよい。好ましい回数としては、1〜6回が好ましく挙げられ、2〜5回が特に好ましく挙げられる。
乾燥は室温での自然乾燥から加熱乾燥までのいずれでもよいが、固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液に高沸点有機溶媒を含有させている場合には、150℃以上に加熱して乾燥させるのが好ましく挙げられる。
<固体電解コンデンサ>
本発明の固体電解コンデンサは、上記に記載した方法で作製してもよいし、該方法以外の方法で作製してもよい。
本発明の固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属上に、導電性高分子を含有する固体電解質層を有する固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子を含有する固体電解質層が、導電性高分子と、下記一般式(1)で表されるポリイミド微粒子と、を少なくとも含有しているものである。
本発明の固体電解コンデンサは、上記に記載した方法で作製してもよいし、該方法以外の方法で作製してもよい。
本発明の固体電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属上に、導電性高分子を含有する固体電解質層を有する固体電解コンデンサにおいて、導電性高分子を含有する固体電解質層が、導電性高分子と、下記一般式(1)で表されるポリイミド微粒子と、を少なくとも含有しているものである。
上記一般式(1)中、Aは、置換基を有してもよい芳香族又は脂肪族の炭化水素基を表す。nは2〜10,000の整数を表す。
一般式(1)で表されるポリイミド微粒子の具体例及び好ましい化合物は上述したとおりである。
導電性高分子と一般式(1)で表されるポリイミド微粒子との含有量の質量比は、1:0.1〜1:10が好ましく、1:0.5〜1:5であることがより好ましく挙げられる。
弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ又はチタンからなる群より選ばれる1種が挙げられ、焼結体又は箔の形状で用いられる。
用いる弁作用金属の種類、形状により、チップ型又は捲回型のいずれとすることができる。
本発明の固体電解コンデンサは、導電性高分子を含有する固体電解質層に上記一般式(1)で表される化合物を含有させることで、導電性高分子との相互作用し、優れたESR、静電容量、耐電圧を得ることができる。
以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。なお、本発明は本実施例によりなんら限定されない。実施例中の「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を表す。
(実施例1)
(固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液の製造)
14.2部の3,4−エチレンジオキシチオフェンと、42.6部のポリスチレンスルホン酸(質量平均分子量:75,000)を2000mlのイオン交換水に溶かした溶液とを20℃で混合して混合溶液を得た。
得られた混合溶液を20℃に保ち、撹拌しながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.6部の過硫酸アンモニウムと8.0部の硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とを添加し、3時間撹拌して反応させた。
(固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液の製造)
14.2部の3,4−エチレンジオキシチオフェンと、42.6部のポリスチレンスルホン酸(質量平均分子量:75,000)を2000mlのイオン交換水に溶かした溶液とを20℃で混合して混合溶液を得た。
得られた混合溶液を20℃に保ち、撹拌しながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.6部の過硫酸アンモニウムと8.0部の硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とを添加し、3時間撹拌して反応させた。
反応後、強酸性陽イオン交換樹脂(三菱樹脂社製、PK−216)を添加し、アンモニウム塩を除去した後、イオン交換樹脂を取り除いた。次に、強塩基性陰イオン交換樹脂(三菱樹脂社製、PA−418)を添加して硫酸塩を除去した後、イオン交換樹脂を取り除いて、1.5%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分散液を得た。
1.5%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分散液100部に、ポリイミド微粒子(平均粒径20nm、多孔度90%)(化合物(A))3部、エチレングリコール10部を含有させて、固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液を得た。
(固体電解コンデンサの製造)
陽極に用いる弁作用金属として、表面をエッチングし、粗面化処理を施したエッチドアルミニウム箔(縦2.0mm×横5.0mm)を用い、該アルミニウム箔に、アジピン酸アンモニウム水溶液中、電圧90Vで化成処理を行って誘電体層を形成した陽極にリード端子を取り付け、また、アルミニウム箔からなる陰極にリード端子を取り付け、それらのリード端子付き陽極と陰極とをセパレータを介して対向させることにより、コンデンサ素子を作製した。
陽極に用いる弁作用金属として、表面をエッチングし、粗面化処理を施したエッチドアルミニウム箔(縦2.0mm×横5.0mm)を用い、該アルミニウム箔に、アジピン酸アンモニウム水溶液中、電圧90Vで化成処理を行って誘電体層を形成した陽極にリード端子を取り付け、また、アルミニウム箔からなる陰極にリード端子を取り付け、それらのリード端子付き陽極と陰極とをセパレータを介して対向させることにより、コンデンサ素子を作製した。
次に、上記で得られた固体電解コンデンサ製造用導電性高分子溶液に、上記コンデンサ素子を5分浸漬し、150℃5分乾燥させる工程を3回繰り返して、導電性高分子を含有する固体電解質層を有するコンデンサ素子を作製した。
ついで、アルミニウム製ケースに収納し、その開口部にゴムパッキンを装着するとともに絞り加工及びカーリング加工を施した後、50Vの電圧を印加しながら125℃で1時間エージング処理を行うことにより、固体電解コンデンサを製造した。
(実施例2〜4)
実施例1に記載のポリイミド微粒子(化合物(A))を、表1に対応する添加剤に代えた以外は、実施例1と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
実施例1に記載のポリイミド微粒子(化合物(A))を、表1に対応する添加剤に代えた以外は、実施例1と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
(比較例1)
実施例1に記載のポリイミド微粒子(化合物(A))を用いなかった以外は、実施例1と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
実施例1に記載のポリイミド微粒子(化合物(A))を用いなかった以外は、実施例1と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
(比較例2〜5)
実施例1に記載のポリイミド微粒子(化合物(A))を、表1に対応する添加剤に代えた以外は、実施例1と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
実施例1に記載のポリイミド微粒子(化合物(A))を、表1に対応する添加剤に代えた以外は、実施例1と同様にして固体電解コンデンサを作製した。
<固体電解コンデンサのESR、静電容量の評価>
実施例1〜4及び比較例1〜5より得られた固体電解コンデンサについて、100kHzでの等価直列抵抗(ESR)及び静電容量を測定した。測定結果を表1に示す。
実施例1〜4及び比較例1〜5より得られた固体電解コンデンサについて、100kHzでの等価直列抵抗(ESR)及び静電容量を測定した。測定結果を表1に示す。
<固体電解コンデンサの耐電圧の評価>
実施例1〜4及び比較例1〜5より得られた固体電解コンデンサについて、耐電圧を測定した。固体電解コンデンサにおける耐電圧の測定方法は、両電極に直流電圧を印加し、0.2V/秒の速度で昇圧させて、電流値が0.5mAになったときの電圧を測定し、その電圧を耐電圧とした。測定結果を表1に示す。
実施例1〜4及び比較例1〜5より得られた固体電解コンデンサについて、耐電圧を測定した。固体電解コンデンサにおける耐電圧の測定方法は、両電極に直流電圧を印加し、0.2V/秒の速度で昇圧させて、電流値が0.5mAになったときの電圧を測定し、その電圧を耐電圧とした。測定結果を表1に示す。
表中の略語は以下の通りである。
化合物(I):ヒドロキシエチルアクリレート
化合物(II):ポリアクリルアミド
化合物(III):アジピン酸アンモニウム
化合物(IV):N−メチルピロリドン
化合物(I):ヒドロキシエチルアクリレート
化合物(II):ポリアクリルアミド
化合物(III):アジピン酸アンモニウム
化合物(IV):N−メチルピロリドン
表1より、比較例1〜5よりも実施例1〜4の方が、固体電解コンデンサにおけるESR、静電容量、耐電圧に優れていることがわかる。
本発明の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液を用いて作製した固体電解コンデンサは、ESR、静電容量、耐電圧に優れるため、高周波数のデジタル機器等に適用できる。
Claims (6)
- 固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液における一般式(1)で表されるポリイミド微粒子の含有量が、0.01〜20質量%であることを特徴とする請求項1に記載の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液。
- 誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属を請求項1から3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液に浸漬し引き上げた後、又は、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属に請求項1から3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ製造用導電性高分子分散液と塗布した後、乾燥して、誘電体酸化皮膜を有する弁作用金属上に導電性高分子を含有する固体電解質層を形成させる工程を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
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