JP3265431B2 - Solid electrolytic capacitors - Google Patents
Solid electrolytic capacitorsInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解コンデンサに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolytic capacitor.
【0002】[0002]
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年、電
子機器の小型化、薄膜化、軽量化などに伴って、回路に
使用されるコンデンサの小型化も要請されている。2. Description of the Related Art In recent years, as electronic devices have become smaller, thinner and lighter, there has been a demand for smaller capacitors used in circuits.
【0003】比較的大容量のコンデンサとして用いられ
るアルミニウム電解コンデンサは、従来、電解液を用い
ており、高周波特性も悪く、また、液漏れのおそれがあ
るため表面実装に耐えず、チップ部品化するのが困難で
あった。An aluminum electrolytic capacitor used as a relatively large-capacity capacitor has conventionally used an electrolytic solution, has a poor high-frequency characteristic, and has a possibility of liquid leakage. It was difficult.
【0004】最近になり、7,7,8,8−テトラシア
ノキノジメタンの導電性錯体を電解液の代りに使用する
ことにより電解コンデンサの固体化が可能となり、高周
波特性も大幅に向上した。しかし、該錯体はハンダ耐熱
性に問題があり、チップ部品化が困難であった。[0004] Recently, the use of a conductive complex of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane instead of an electrolytic solution has made it possible to solidify an electrolytic capacitor and greatly improve high-frequency characteristics. . However, this complex has a problem in solder heat resistance, and it has been difficult to make a chip component.
【0005】さらに最近になり、導電性高分子であるポ
リピロールを使用した固体電解コンデンサが提案され実
用化されている(特開昭63−158829)。このコ
ンデンサは、絶縁体である陽極酸化皮膜に導電性のプレ
コート層を形成し、さらにその上に電解重合により導電
性のポリピロール層を形成したものである。また、製造
工程を簡略にするために、ポリピロールの代りに溶媒可
溶性のポリアニリンを使用し、塗付法にて導電性高分子
層を設ける方法も提案されている(特開平3−3551
6)。[0005] More recently, a solid electrolytic capacitor using polypyrrole, which is a conductive polymer, has been proposed and put into practical use (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-158829). In this capacitor, a conductive pre-coat layer is formed on an anodic oxide film as an insulator, and a conductive polypyrrole layer is formed thereon by electrolytic polymerization. Further, in order to simplify the manufacturing process, there has been proposed a method in which a solvent-soluble polyaniline is used instead of polypyrrole, and a conductive polymer layer is provided by a coating method (Japanese Patent Laid-Open No. 3-3551).
6).
【0006】これらのコンデンサは、高周波インピーダ
ンスも低く、また耐熱性も優れるために良好な性能を有
するものの、共通する問題点として、固体電解質に電子
伝導性高分子を使用しているために、陽極酸化皮膜の欠
陥部分を再酸化して漏れ電流を低減する作用(以下、自
己修復作用という)に乏しく、コンデンサ形成後のエー
ジングに時間を要する場合があることや製品の歩留が悪
いなどの欠点を有する。[0006] These capacitors have good performance due to low high-frequency impedance and excellent heat resistance. However, a common problem is that the use of an electron conductive polymer in the solid electrolyte causes the anode to have a negative electrode. Poor ability to re-oxidize defective portions of the oxide film to reduce leakage current (hereinafter referred to as self-healing action), which may require time for aging after capacitor formation and poor product yield. Having.
【0007】本発明の課題は、導電性高分子を固体電解
質に用いたコンデンサにおける上記の問題点を解決し、
高周波特性に優れ、信頼性も高く、かつ自己修復性に優
れた固体電解コンデンサを提供する処にある。An object of the present invention is to solve the above problems in a capacitor using a conductive polymer as a solid electrolyte,
An object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor having excellent high-frequency characteristics, high reliability, and excellent self-healing properties.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の固体電解コンデ
ンサは、皮膜形成性金属上に形成された誘導体酸化皮膜
の上に、 (A)ポリアニリン、 (B)アルキレンオキシド単量体の単独重合体、ブロッ
ク共重合体、ランダム共重合体およびそれらを架橋させ
て得られる架橋体からなる群より選択された少なくとも
1種、ならびに (C)プロトン酸のアニオン、アルカリ金属塩、アルカ
リ土類金属塩およびその他の有機塩からなる群より選択
された少なくとも1種からなり、前記(A)成分と前記
(B)成分とが分子分散してポリマーアロイを形成して
いる導電性高分子組成物で固体電解質層を形成してな
る。The solid electrolytic capacitor of the present invention comprises a homopolymer of (A) polyaniline and (B) an alkylene oxide monomer on a derivative oxide film formed on a film-forming metal. At least one selected from the group consisting of a block copolymer, a random copolymer and a crosslinked product obtained by crosslinking them; and (C) an anion of a protic acid, an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, and Do at least one selected from the group consisting of other organic salts Ri, wherein component (a) the
The component (B) is molecularly dispersed to form a polymer alloy,
By forming a solid electrolyte layer of a conductive polymer composition while creating.
【0009】本発明の固体電解コンデンサにおいて固体
電解質として使用される導電性高分子組成物において
は、(A)成分と(B)成分が分子分散してポリマーア
ロイを形成し、さらに(C)成分がドープされている。In the conductive polymer composition used as a solid electrolyte in the solid electrolytic capacitor of the present invention, the component (A) and the component (B) are molecularly dispersed to form a polymer alloy, and the component (C) Is doped.
【0010】この導電性高分子組成物においては、
(A)成分に(C)成分がドープされている場合には電
導度の高い電子伝導性となり、(B)成分に(C)成分
がドープされている場合にはイオン伝導性となる。従っ
て、(A)成分及び(B)成分共に(C)成分でドープ
されている場合、その導電性高分子組成物は電子・イオ
ン混合導電体となる。このような導電性高分子組成物を
固体電解質として用いた場合には、電子伝導性の性質が
主として電気伝導性に寄与し、イオン伝導性の性質が速
やかな自己修復性に寄与する。In this conductive polymer composition,
When the component (A) is doped with the component (C), the component has high conductivity, and when the component (B) is doped with the component (C), the component has ion conductivity. Therefore, when both the component (A) and the component (B) are doped with the component (C), the conductive polymer composition becomes an electron-ion mixed conductor. When such a conductive polymer composition is used as a solid electrolyte, the property of electron conductivity mainly contributes to electrical conductivity, and the property of ion conductivity contributes to rapid self-healing property.
【0011】本発明においては、(A)成分、(B)成
分、または、(A)成分および(B)成分の複合体に
(C)成分を加えて錯体形成せしめることを「ドープ」
という。In the present invention, the addition of the component (C) to the component (A), the component (B), or the complex of the component (A) and the component (B) is referred to as "doping".
That.
【0012】本発明に用いる(A)成分のポリアニリン
は、例えば、水、メタノール等の溶媒にアニリンを分散
または溶解せしめ、硫酸、塩酸等のプロトン酸の存在下
で過硫酸アンモニウム、過酸化水素、二酸化マンガン等
の酸化剤を加えて重合させてドープ状態のポリアニリン
を得、さらにこれをアンモニア、水酸化ナトリウム等の
塩基で脱ドープ処理することにより容易に得ることがで
きる。さらに、脱ドープしたポリアニリンをヒドラジ
ン、フェニルヒドラジン、塩酸ヒドラジン等の還元剤で
処理した還元型ポリアニリンも好適に使用できる。The polyaniline as the component (A) used in the present invention is prepared by dispersing or dissolving aniline in a solvent such as water or methanol, and then adding ammonium persulfate, hydrogen peroxide, or carbon dioxide in the presence of a protic acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid. It can be easily obtained by adding an oxidizing agent such as manganese and polymerizing to obtain a doped polyaniline, which is further subjected to a dedoping treatment with a base such as ammonia or sodium hydroxide. Furthermore, reduced polyaniline obtained by treating undoped polyaniline with a reducing agent such as hydrazine, phenylhydrazine, or hydrazine hydrochloride can also be suitably used.
【0013】(B)成分のアルキレンオキシド重合体ま
たはその架橋体とは、アルキレンオキシド単量体の単独
重合体、ブロック共重合体、ランダム共重合体またはそ
れらを架橋させて得られる架橋体であり、通常は、下記
の如き活性水素化合物にアルキレンオキシドを付加(開
環)重合反応させて得られた重合体、またはその重合体
を適当な架橋剤を用いて架橋反応させて得られたもので
ある。The alkylene oxide polymer or the crosslinked product thereof as the component (B) is a homopolymer, a block copolymer, a random copolymer or a crosslinked product obtained by crosslinking the alkylene oxide monomer. Usually, a polymer obtained by the addition (ring-opening) polymerization reaction of an alkylene oxide to an active hydrogen compound as described below, or a polymer obtained by subjecting the polymer to a crosslinking reaction using an appropriate crosslinking agent. is there.
【0014】活性水素化合物としては、メタノール、エ
タノール等の一価アルコール類、エチレングリコール、
プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等の二
価アルコール類、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン、ソルビトール、シュークローズ、ポリグリセリン等
の多価アルコール類、モノエタノールアミン、エチレン
ジアミン、ジエチレントリアミン、2−エチルヘキシル
アミン、ヘキサメチレンジアミン等のアミン類、ビスフ
ェノールA、ハイドロキノン等のフェノール性活性水素
含有化合物類等がある。Examples of the active hydrogen compound include monohydric alcohols such as methanol and ethanol, ethylene glycol,
Dihydric alcohols such as propylene glycol and 1,4-butanediol, polyhydric alcohols such as glycerin, trimethylolpropane, sorbitol, sucrose, polyglycerin, monoethanolamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, 2-ethylhexylamine, hexa Examples include amines such as methylene diamine, and phenolic active hydrogen-containing compounds such as bisphenol A and hydroquinone.
【0015】アルキレンオキシド単量体としては、エチ
レンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−エポキシ
ブタン、1,2−エポキシペンタン、1,2−エポキシ
ヘキサン、1,2−エポキシヘプタン、1,2−エポキ
シオクタン、1,2−エポキシノナン等の炭素数2〜9
のα−オレフィンオキシド、さらに炭素数10以上のα
−オレフィンオキシド、スチレンオキシド等がいずれも
使用できるが、エチレンオキシド、プロピレンオキシ
ド、1,2−エポキシブタンの使用が特に好ましい。Examples of the alkylene oxide monomer include ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-epoxybutane, 1,2-epoxypentane, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyheptane, and 1,2-epoxyoctane. , 1,2-epoxynonane or the like having 2 to 9 carbon atoms
Α-olefin oxide, and α having 10 or more carbon atoms
Any of olefin oxide, styrene oxide and the like can be used, but ethylene oxide, propylene oxide and 1,2-epoxybutane are particularly preferable.
【0016】重合反応に際しては、ナトリウムメトキシ
ド、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸リチウ
ム、トリエチルアミン、カリウム−t−ブトキシド等の
塩基性触媒や過塩素酸、ボロントリフルオライド等の酸
性触媒を用いるが、特に塩基性触媒が好適に用いられ
る。In the polymerization reaction, a basic catalyst such as sodium methoxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium carbonate, triethylamine, potassium-t-butoxide and an acidic catalyst such as perchloric acid and boron trifluoride are used. Particularly, a basic catalyst is preferably used.
【0017】アルキレンオキシド重合体の数平均分子量
は100〜20,000が好ましい。The number average molecular weight of the alkylene oxide polymer is preferably from 100 to 20,000.
【0018】アルキレンオキシド重合体の架橋方法とし
ては、イソシアネート架橋、エステル架橋等の方法が挙
げられる。Examples of the method of crosslinking the alkylene oxide polymer include isocyanate crosslinking and ester crosslinking.
【0019】それぞれの架橋に用いられる架橋剤として
は、イソシアネート架橋の場合、例えば、2,4−トリ
レンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−ト
リレンジイソシアネート(2,6−TDI)、4,4′
−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキ
サメチレンジイソシアネート(HMDI)、イソホロン
ジイソシアネート、リジンエステルトリイソシアネー
ト、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメ
チルオクタン、1,6,11−ウンデカントリイソシア
ネート、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネー
ト、トリフェニルメタンジイソシアネート、トリス(イ
ソシアネートフェニル)チオホスフェート、ビシクロヘ
プタントリイソシアネート、ビューレット結合HMD
I、イソシアヌレート結合HMDI、トリメチロールプ
ロパンTDI3モル付加物、又はこれらの混合物等が挙
げられ、エステル架橋の場合、例えば、マロン酸、コハ
ク酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、セバシン
酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、イタコン
酸、トリメリト酸、ピロメリト酸、ダイマー酸等の多価
カルボン酸;これらの多価カルボン酸のモノメチルエス
テル、ジメチルエステル、モノエチルエステル、ジエチ
ルエステル、モノプロピルエステル、ジプロピルエステ
ル、モノブチルエステル、ジブチルエステル等の低級ア
ルキルエステル;前記多価カルボン酸の酸無水物等が挙
げられる。As the crosslinking agent used for each crosslinking, in the case of isocyanate crosslinking, for example, 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI), 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI) , 4,4 '
-Diphenylmethane diisocyanate (MDI), hexamethylene diisocyanate (HMDI), isophorone diisocyanate, lysine ester triisocyanate, 1,8-diisocyanate-4-isocyanatomethyloctane, 1,6,11-undecane triisocyanate, 1,3,6- Hexamethylene triisocyanate, triphenylmethane diisocyanate, tris (isocyanatephenyl) thiophosphate, bicycloheptane triisocyanate, buret-bonded HMD
I, isocyanurate-bonded HMDI, trimethylolpropane TDI 3 mol adduct, or a mixture thereof. In the case of ester crosslinking, for example, malonic acid, succinic acid, maleic acid, fumaric acid, adipic acid, sebacic acid, phthalic acid Polycarboxylic acids such as acid, isophthalic acid, terephthalic acid, itaconic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, and dimer acid; monomethyl ester, dimethyl ester, monoethyl ester, diethyl ester, monopropyl ester of these polycarboxylic acids; Lower alkyl esters such as dipropyl ester, monobutyl ester and dibutyl ester; and acid anhydrides of the above-mentioned polycarboxylic acids.
【0020】イソシアネート架橋を行なう場合、その反
応は、例えば、イソシアネート類とアルキレンオキシド
重合体とをNCO/OH当量比1.5〜0.5の範囲で
混合し、温度80〜150℃で1〜5時間行なう。When the isocyanate crosslinking is carried out, the reaction is carried out, for example, by mixing an isocyanate and an alkylene oxide polymer in an NCO / OH equivalent ratio of 1.5 to 0.5, at a temperature of 80 to 150.degree. Perform for 5 hours.
【0021】また、エステル架橋を行なう場合、その反
応(例えば、エステル化反応又はエステル交換反応)
は、例えば、アルキレンオキシド重合体と多価カルボン
酸、その低級アルキルエステル、又はその酸無水物と
を、官能比として1:2〜2:1で混合し、温度120
〜250℃、10−4〜10Torrの条件下で行な
う。In the case of performing ester cross-linking, the reaction (eg, esterification reaction or transesterification reaction)
Is, for example, a mixture of an alkylene oxide polymer and a polycarboxylic acid, a lower alkyl ester thereof, or an acid anhydride thereof at a functional ratio of 1: 2 to 2: 1 and a temperature of 120 to 120.
250250 ° C., 10 -4 -10 Torr.
【0022】本発明において固体電解質層として用いら
れる導電性高分子組成物は、例えば、(A)成分及び
(B)成分をこれらの共通溶媒であるジメチルスルホキ
シド、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリ
ドン等に溶解し、(A)成分及び(B)成分からなる複
合体を形成し、この複合体に(C)成分をドープするこ
とにより得られる。ただし、(C)成分をドープする方
法は、後述するように、種々の実施態様が可能であり、
複合体形成前あるいは複合体形成後のいずれにおいても
実施可能である。In the present invention, the conductive polymer composition used as the solid electrolyte layer includes, for example, a component (A) and a component (B) which are common solvents such as dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, and N-methyl-2- It is obtained by dissolving in pyrrolidone or the like to form a complex composed of the component (A) and the component (B), and then doping the composite with the component (C). However, as for the method of doping the component (C), various embodiments are possible as described later.
It can be carried out either before or after the formation of the complex.
【0023】還元処理していない脱ドープポリアニリン
を(A)成分として用いた場合には、前記したような方
法で複合体を形成した後、過塩素酸、硫酸、パラトルエ
ンスルホン酸等のプロトン酸にこの複合体を浸漬するこ
とにより、(C)成分をドープすることが可能である。When undoped polyaniline which has not been reduced is used as the component (A), a complex is formed by the above-described method, and then a protic acid such as perchloric acid, sulfuric acid, paratoluenesulfonic acid or the like is used. By immersing the composite in the component (C), the component (C) can be doped.
【0024】さらに、本発明に用いる導電性高分子組成
物においては、アルキレンオキシド重合体またはその架
橋体を(B)成分として複合しているために、アルカリ
金属塩またはアルカリ土類金属塩を(C)成分として用
いて(B)成分にドープすることが可能である。これら
の塩類を(B)成分にドープする場合も、(A)成分と
(B)成分の複合体の形成前または形成後のいずれでも
可能である。Furthermore, in the conductive polymer composition used in the present invention, since an alkylene oxide polymer or a cross-linked product thereof is compounded as the component (B), an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt is used. It is possible to dope the component (B) by using it as the component C). These salts can be doped into the component (B) either before or after the formation of the complex of the component (A) and the component (B).
【0025】複合体形成前に、アルキレンオキシド重合
体を(B)成分として(C)成分をドープする場合に
は、アセトン、メタノール、テトラヒドロフラン等の、
(B)成分および(C)成分に対する共通溶媒を用いて
これらを混合した後に溶媒を留去する方法を用いること
ができる。アルキレンオキシド重合体の架橋体を(B)
成分として(C)成分をドープする場合には、上記した
溶媒に(C)成分を溶解し、この溶液に(B)成分を浸
漬することによって可能である。In the case where the alkylene oxide polymer is used as the component (B) and the component (C) is doped before forming the complex, acetone, methanol, tetrahydrofuran or the like may be used.
A method of using a common solvent for the component (B) and the component (C), mixing them, and then distilling off the solvent can be used. The crosslinked product of the alkylene oxide polymer is
When the component (C) is doped as a component, the component (C) can be dissolved in the above-mentioned solvent, and the component (B) can be immersed in the solution.
【0026】また、複合体形成後に(C)成分をドープ
する場合には、複合体を(C)成分の溶液に浸漬するこ
とにより可能である。When the component (C) is doped after the formation of the complex, the complex can be immersed in a solution of the component (C).
【0027】(B)成分にドープするアルカリ金属塩、
アルカリ土類金属塩又は有機塩は、特に限定されない
が、例えば、ヨウ化リチウム、塩化リチウム、過塩素酸
リチウム、チオシアン酸リチウム、四ホウフッ化リチウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ヨウ化ナ
トリウム、チオシアン酸ナトリウム、臭化ナトリウム、
過塩素酸マグネシウム、過塩素酸カルシウム等のアルカ
リ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、又はアジピン酸
アンモニウム、安息香酸アンモニウム、アゼライン酸ア
ンモニウム等の有機塩が好ましい。An alkali metal salt doped into the component (B),
Alkaline earth metal salts or organic salts are not particularly limited, for example, lithium iodide, lithium chloride, lithium perchlorate, lithium thiocyanate, lithium tetrafluorofluoride, lithium trifluoromethanesulfonate, sodium iodide, thiocyanic acid Sodium, sodium bromide,
Alkali metal salts or alkaline earth metal salts such as magnesium perchlorate and calcium perchlorate, or organic salts such as ammonium adipate, ammonium benzoate and ammonium azelate are preferred.
【0028】上記したように、本発明の固体電解質層た
る導電性高分子組成物の製造方法の自由度は高い。この
導電性高分子組成物中の(A)成分の割合は、20〜9
8重量%、好ましくは50〜95重量%である。また、
(B)成分の割合は2〜80重量%、好ましくは5〜5
0重量%である。(C)成分の、(A)成分と(B)成
分の複合体に対する割合は、0.01〜20重量%が好
ましい。As described above, the method for producing the conductive polymer composition as the solid electrolyte layer of the present invention has a high degree of freedom. The ratio of the component (A) in this conductive polymer composition is from 20 to 9
It is 8% by weight, preferably 50 to 95% by weight. Also,
The proportion of the component (B) is 2 to 80% by weight, preferably 5 to 5%.
0% by weight. The ratio of the component (C) to the composite of the component (A) and the component (B) is preferably 0.01 to 20% by weight.
【0029】本発明の固体電解コンデンサの陽極として
は、弁作用金属であるアルミニウム、タンタル等に酸化
による誘電体皮膜を形成したものが好適に用いられる。As the anode of the solid electrolytic capacitor of the present invention, an anode obtained by forming a dielectric film by oxidation on a valve metal such as aluminum or tantalum is preferably used.
【0030】本発明の固体電解コンデンサの製造方法と
しては、あらかじめ(A)成分と(B)成分の複合体溶
液を前述の方法で調製した後、誘電体酸化皮膜上に該溶
液を含浸あるいは塗布等の方法で付着させ、これを加熱
等して膜を形成し、その後(C)成分をドープする方法
が好適に用いられる。As a method of manufacturing the solid electrolytic capacitor of the present invention, a composite solution of the component (A) and the component (B) is prepared in advance by the above-mentioned method, and then impregnated or coated on the dielectric oxide film. It is preferable to use a method in which a film is formed by heating or the like to form a film, and then the component (C) is doped.
【0031】[0031]
【実施例】以下にポリアニリンの合成例を示す。EXAMPLES Examples of the synthesis of polyaniline are shown below.
【0032】合成例1(脱ドープポリアニリンの合成) 撹拌機、温度計、冷却管、滴下ロートを装着した1リッ
トル四つ口フラスコにアニリン20g、塩酸18ml、
および水250mlを加えた。これを0℃に冷却した
後、過硫酸アンモニウム49gを水120gに溶解した
液を滴下ロートより4時間かけて滴下した。滴下終了後
さらに1時間撹拌した後、析出した固体を濾別、水洗し
た後、メタノールで濾液が透明になるまで洗浄した。次
いで、この固体を4Nアンモニア水500mlに分散
し、4時間撹拌した。撹拌終了後、固体を濾別し、濾液
が中性になるまで水洗した後、メタノールで濾液が透明
になるまで洗浄した。濾別した固体を真空乾燥して、濃
褐色の脱ドープポリアニリン10.2gを得た。このも
のはN−メチル−2−ピロリドンに可溶であった。 Synthesis Example 1 (Synthesis of undoped polyaniline) In a 1-liter four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a cooling tube, and a dropping funnel, 20 g of aniline, 18 ml of hydrochloric acid,
And 250 ml of water were added. After cooling to 0 ° C., a solution of 49 g of ammonium persulfate dissolved in 120 g of water was dropped from the dropping funnel over 4 hours. After stirring for 1 hour after the completion of the dropwise addition, the precipitated solid was separated by filtration, washed with water, and then washed with methanol until the filtrate became transparent. Then, this solid was dispersed in 500 ml of 4N aqueous ammonia and stirred for 4 hours. After completion of the stirring, the solid was separated by filtration, washed with water until the filtrate became neutral, and then washed with methanol until the filtrate became transparent. The filtered solid was dried under vacuum to obtain 10.2 g of dark brown undoped polyaniline. It was soluble in N-methyl-2-pyrrolidone.
【0033】合成例2(還元型ポリアニリンの合成) 合成例1にて得られた脱ドープポリアニリン2gをN−
メチル−2−ピロリドン98gに溶解し、この溶液にフ
ェニルヒドラジン0.8gを加えた。反応終了後、アセ
トンにて再沈澱させ、析出した固体を濾別後、アセトン
で洗浄した後、乾燥して灰色の標題ポリアニリン1.6
gを得た。 Synthesis Example 2 (Synthesis of reduced polyaniline) 2 g of the undoped polyaniline obtained in Synthesis Example 1 was
It was dissolved in 98 g of methyl-2-pyrrolidone, and 0.8 g of phenylhydrazine was added to this solution. After the completion of the reaction, the precipitate was reprecipitated with acetone, and the precipitated solid was separated by filtration, washed with acetone, and dried to give gray title polyaniline 1.6.
g was obtained.
【0034】次にアルキレンオキシド重合体の合成例を
示す。Next, a synthesis example of an alkylene oxide polymer will be described.
【0035】合成例3(アルキレンオキシド重合体B−2の合成) ジエチレングリコール212gを出発物質とし、触媒に
水酸化カリウム12gを用い、エチレンオキシド1,8
94gおよびプロピレンオキシド1,894gを5リッ
トルオートクレーブ中において120℃で8時間反応さ
せた後、脱塩精製を行ない、数平均分子量4,000
(水酸基価より算出)のエチレンオキシド−プロピレン
オキシドランダム共重合体3,980gを得た。 Synthesis Example 3 (Synthesis of alkylene oxide polymer B-2) Using 212 g of diethylene glycol as a starting material, 12 g of potassium hydroxide as a catalyst and 1,8 of ethylene oxide
After reacting 94 g and 1,894 g of propylene oxide in a 5-liter autoclave at 120 ° C. for 8 hours, desalting and purification were carried out, and the number average molecular weight was 4,000.
3,980 g of an ethylene oxide-propylene oxide random copolymer (calculated from the hydroxyl value) was obtained.
【0036】合成例4(アルキレンオキシド重合体B−4の合成) グリセリン184gを出発物質とし、触媒に水酸化カリ
ウム12.0gを用い、エチレンオキシド3,816g
を5リットルオートクレーブ中において130℃で4時
間反応させた後、脱塩精製を行ない、数平均分子量2,
000(水酸基価より算出)のエチレンオキシド単独重
合体3,940gを得た。 Synthesis Example 4 (Synthesis of alkylene oxide polymer B-4) Using 184 g of glycerin as a starting material, 12.0 g of potassium hydroxide as a catalyst, and 3,816 g of ethylene oxide
Was reacted in a 5 liter autoclave at 130 ° C. for 4 hours, followed by desalting and purification, and the number average molecular weight was 2,2.
3,940 g of an ethylene oxide homopolymer having a molecular weight of 000 (calculated from the hydroxyl value) was obtained.
【0037】合成例5(アルキレンオキシド重合体B−6の合成) グリセリン92gを出発物質とし、触媒に水酸化カリウ
ム10gを用い、エチレンオキシド2,454gおよび
プロピレンオキシド2,454gを10リットルオート
クレーブ中において120℃で8時間反応させた後、脱
塩精製を行ない、数平均分子量5,000(水酸基価よ
り算出)のエチレンオキシド−プロピレンオキシドラン
ダム共重合体4,990gを得た。 Synthesis Example 5 (Synthesis of alkylene oxide polymer B-6) Starting from 92 g of glycerin, 10 g of potassium hydroxide was used as a catalyst, and 2,454 g of ethylene oxide and 2,454 g of propylene oxide were mixed in a 10-liter autoclave at 120 g. After reacting at 8 ° C. for 8 hours, desalting and purification were performed to obtain 4,990 g of an ethylene oxide-propylene oxide random copolymer having a number average molecular weight of 5,000 (calculated from a hydroxyl value).
【0038】合成例6(アルキレンオキシド重合体B−7の合成) グリセリン92gを出発物質とし、触媒に水酸化カリウ
ム21gを用い、エチレンオキシド1,382gおよび
プロピレンオキシド5,526gを10リットルオート
クレーブ中において120℃で8時間反応させた後、脱
塩精製を行ない、数平均分子量7,000(水酸基価よ
り算出)のエチレンオキシド−プロピレンオキシドラン
ダム共重合体6,990gを得た。 Synthesis Example 6 (Synthesis of alkylene oxide polymer B-7) Using 92 g of glycerin as a starting material, 21 g of potassium hydroxide as a catalyst and 1,382 g of ethylene oxide and 5,526 g of propylene oxide in a 10-liter autoclave, After reacting at 8 ° C. for 8 hours, desalting and purification were performed to obtain 6,990 g of an ethylene oxide-propylene oxide random copolymer having a number average molecular weight of 7,000 (calculated from a hydroxyl value).
【0039】表1に、本発明で用いることのできるアル
キレンオキシド重合体の例を示す。Table 1 shows examples of alkylene oxide polymers which can be used in the present invention.
【0040】[0040]
【表1】 [Table 1]
【0041】実施例1 合成例1で得た脱ドープポリアニリン0.9gと合成例
4で得たアルキレンオキシド重合体(B−4)0.1g
とをN−メチル−2−ピロリドン9.0gに溶解し、均
一溶液とした。この溶液に、厚さ50μmの粗面化した
アルミニウム箔に誘電体酸化皮膜層を形成して陽極リー
ドを取り付けた陽極箔(陽極面積1cm2、液中容量1
μF)を、3分間浸漬した。[0041] Alkylene oxide polymers obtained in the de-doped polyaniline 0.9g obtained in Example 1 Synthesis Example 1 Synthesis Example 4 (B-4) 0.1g
Was dissolved in 9.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a homogeneous solution. An anode foil (an anode area of 1 cm 2 , a liquid volume of 1) was formed by forming a dielectric oxide film layer on a roughened aluminum foil having a thickness of 50 μm and attaching an anode lead to the solution.
μF) was soaked for 3 minutes.
【0042】陽極箔を引き上げた後、150℃で10分
間乾燥して溶媒を除去した。この操作により、陽極箔上
に青紫色の薄膜が生成した。After lifting the anode foil, it was dried at 150 ° C. for 10 minutes to remove the solvent. By this operation, a blue-violet thin film was formed on the anode foil.
【0043】次いで、この陽極箔を、パラトルエンスル
ホン酸10%及びアジピン酸アンモニウム10%を含む
水溶液に、5時間浸漬した。浸漬後水洗し、更にメタノ
ールで洗浄し、80℃で3時間乾燥した後、銀ペースト
を用いて陰極リードを取り付けて固体電解コンデンサと
した。Next, this anode foil was immersed in an aqueous solution containing 10% of paratoluenesulfonic acid and 10% of ammonium adipate for 5 hours. After immersion, washing with water, further washing with methanol, and drying at 80 ° C. for 3 hours, a cathode lead was attached using a silver paste to obtain a solid electrolytic capacitor.
【0044】このコンデンサに20Vの直流を印加し、
漏れ電流が1μA以下になるまでに要した時間、容量及
び100kHzの等価直列抵抗を測定した。Applying a direct current of 20 V to this capacitor,
The time required for the leakage current to become 1 μA or less, the capacity, and the equivalent series resistance at 100 kHz were measured.
【0045】実施例2 合成例1で得た脱ドープポリアニリン0.8g、過塩素
酸リチウム0.05g、合成例6で得たアルキレンオキ
シド重合体(B−7)0.2gおよび2,4−トリレン
ジイソシアネートをNCO/OH当量比が1となるよう
に加え、均一溶液とした。その後、実施例1と同様にし
て、陽極箔上に薄膜を形成し、次いで、この陽極箔をパ
ラトルエンスルホン酸10%水溶液に5時間浸漬した。 Example 2 0.8 g of the undoped polyaniline obtained in Synthesis Example 1, 0.05 g of lithium perchlorate, 0.2 g of the alkylene oxide polymer (B-7) obtained in Synthesis Example 6, and 2,4- Tolylene diisocyanate was added so that the NCO / OH equivalent ratio became 1, to obtain a homogeneous solution. Thereafter, a thin film was formed on the anode foil in the same manner as in Example 1, and then this anode foil was immersed in a 10% aqueous solution of p-toluenesulfonic acid for 5 hours.
【0046】さらに、実施例1と同様の方法で固体電解
コンデンサを得て性能を評価した。Further, a solid electrolytic capacitor was obtained in the same manner as in Example 1, and the performance was evaluated.
【0047】実施例3 アルキレンオキシド重合体を合成例3で得たB−2に変
えた以外は実施例1と全く同様にして、固体電解コンデ
ンサを得た。実施例1と同様の方法でこのコンデンサの
性能を評価した。 Example 3 A solid electrolytic capacitor was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the alkylene oxide polymer was changed to B-2 obtained in Synthesis Example 3. The performance of this capacitor was evaluated in the same manner as in Example 1.
【0048】実施例4 合成例1で得た脱ドープポリアニリン0.5gと合成例
5で得たアルキレンオキシド重合体(B−6)0.5g
を用いた以外は実施例1と全く同様にして、固体電解コ
ンデンサを得た。実施例1と同様の方法でこのコンデン
サの性能を評価した。 Example 4 0.5 g of the undoped polyaniline obtained in Synthesis Example 1 and 0.5 g of the alkylene oxide polymer (B-6) obtained in Synthesis Example 5
A solid electrolytic capacitor was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except for using. The performance of this capacitor was evaluated in the same manner as in Example 1.
【0049】比較例1 合成例1で得た脱ドープポリアニリン1.0gをN−メ
チル−2−ピロリドン9.0gに溶解し、均一溶液とし
た。この溶液を用いて、実施例1と同様にして陽極箔上
に薄膜を形成した後、この陽極箔をパラトルエンスルホ
ン酸の10%水溶液に5時間浸漬した。その後、実施例
1と全く同様にして固体電解コンデンサを得た。 Comparative Example 1 1.0 g of the undoped polyaniline obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 9.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a homogeneous solution. After a thin film was formed on the anode foil using this solution in the same manner as in Example 1, the anode foil was immersed in a 10% aqueous solution of p-toluenesulfonic acid for 5 hours. Thereafter, a solid electrolytic capacitor was obtained in exactly the same manner as in Example 1.
【0050】実施例1と同様の方法でこのコンデンサの
性能を評価した。The performance of this capacitor was evaluated in the same manner as in Example 1.
【0051】比較例2 合成例4で得たアルキレンオキシド重合体(B−4)
1.0gと過塩素酸リチウム0.05gをメチルエチル
ケトンに溶解し、2,4−トリレンジイソシアネートを
NCO/OH当量比が1となるように加え、均一溶液と
した。実施例1において用いたものと同様の陽極箔をこ
の溶液に浸漬し、80℃で3時間、溶媒留去及び架橋反
応を行ない、陽極箔上に無色透明の薄膜を形成した。こ
の陽極箔に銀ペーストを用いて陰極リードを取付けて固
体電解コンデンサを得た。実施例1と同様の方法でこの
コンデンサの性能を評価した。 Comparative Example 2 Alkylene oxide polymer (B-4) obtained in Synthesis Example 4
1.0 g and 0.05 g of lithium perchlorate were dissolved in methyl ethyl ketone, and 2,4-tolylene diisocyanate was added so that the NCO / OH equivalent ratio became 1, to obtain a uniform solution. The same anode foil as that used in Example 1 was immersed in this solution, and the solvent was distilled off and cross-linked at 80 ° C. for 3 hours to form a colorless and transparent thin film on the anode foil. A cathode lead was attached to this anode foil using a silver paste to obtain a solid electrolytic capacitor. The performance of this capacitor was evaluated in the same manner as in Example 1.
【0052】実施例1〜4及び比較例1〜2における固
体電解コンデンサの性能の評価結果を表2に示す。Table 2 shows the evaluation results of the performance of the solid electrolytic capacitors in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
【0053】[0053]
【表2】 [Table 2]
【0054】[0054]
【発明の効果】本発明の固体電解コンデンサは、自己修
復性に優れ、かつ高周波インピーダンスも低く、今まで
にない高性能を有する。The solid electrolytic capacitor of the present invention has an excellent self-healing property, a low high-frequency impedance and an unprecedented high performance.
Claims (1)
皮膜の上に、 (A)ポリアニリン、 (B)アルキレンオキシド単量体の単独重合体、ブロッ
ク共重合体、ランダム共重合体およびそれらを架橋させ
て得られる架橋体からなる群より選択された少なくとも
1種、ならびに (C)プロトン酸のアニオン、アルカリ金属塩、アルカ
リ土類金属塩およびその他の有機塩からなる群より選択
された少なくとも1種からなり、前記(A)成分と前記
(B)成分とが分子分散してポリマーアロイを形成して
いる導電性高分子組成物で固体電解質層を形成したこと
を特徴とする固体電解コンデンサ。1. A method according to claim 1, wherein (A) polyaniline, (B) a homopolymer of an alkylene oxide monomer, a block copolymer, a random copolymer and At least one selected from the group consisting of crosslinked products obtained by crosslinking them, and (C) selected from the group consisting of anions of protonic acids, alkali metal salts, alkaline earth metal salts and other organic salts Ri Do at least one, the component (a) the
The component (B) is molecularly dispersed to form a polymer alloy,
The solid electrolytic capacitor, characterized in that to form a solid electrolyte layer of a conductive polymer composition while creating.
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