JP3568382B2 - Organic solid electrolytic capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極層に導電性高分子を用いた有機固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。特に、本発明は、導電性高分子からなる陰極層を形成する方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電解コンデンサは、Al(アルミニウム)、Ta(タンタル)等の弁金属(valve metal)からなる陽極体の表面に、電解酸化処理にて誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、電解液、MnO(二酸化マンガン)、導電性有機化合物等の導電性物質を密着させて陰極層を形成したものである。ここで、弁金属とは、電解酸化処理により、極めて緻密で耐久性を有する誘電体酸化皮膜を形成する金属を言い、AlやTaの他にも、Ti(チタン)、Nb(ニオブ)等が該当する。電解コンデンサは、誘電体酸化皮膜が非常に薄いから、他の紙コンデンサやフィルムコンデンサ等に比べて、小型で大容量のコンデンサを作ることができる。
【0003】
前記電解コンデンサは、陰極層として、MnOなど、固体の導電性材料を用いたものを固体電解コンデンサと称しており、その中で、固体の導電性有機材料を用いたものを有機固体電解コンデンサと称している。前記導電性有機材料には、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子や、TCNQ(7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン)錯塩が挙げられる。
固体導電性有機材料は、電解液やMnOに比べて導電率が高く、従って、陰極層に固体導電性有機材料を用いた有機固体電解コンデンサは、陰極層に電解液やMnOを用いた場合に比べて、ESR(equivalent series resistance:等価直列抵抗)が低く且つ高周波特性に優れており、現在、様々な電子機器に使用されている。
【0004】
固体導電性有機材料のうち、導電性高分子からなる陰極層を形成する方法としては、化学的酸化重合や電解酸化重合を利用する方法が知られている。化学的酸化重合は、酸化剤を用いて、単量体を酸化重合することにより高分子を生成する方法であり、電解酸化重合は、電気分解の際にアノードにおいて生じる酸化反応を利用して、単量体を酸化重合することにより、アノード上に高分子を生成する方法である。
一般に、電解酸化重合により生成される導電性高分子の層は、化学的酸化重合の場合に比べて、強度が強く、導電率が高く、且つ均一な、良質の導電性高分子層となる。しかしながら、電解酸化重合により誘電体酸化皮膜上に導電性高分子層を直接形成することは、誘電体酸化皮膜が絶縁体であるため、不可能かまたは非常に困難である。
そこで、まず、誘電体酸化皮膜上に、化学的酸化重合による第1の導電性高分子層を形成し、次に、該第1導電性高分子層上に、電解酸化重合による第2の導電性高分子層を形成する方法が提案されており、例えば、特公平4−74853(H01G 9/02)、特公平5−83167(H01G 9/02)に記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特公平4−74853では、誘電体酸化皮膜を形成した陽極体に対し、酸化剤を含む溶液を塗布または噴霧した後、導電性高分子の単量体を含む溶液または該単量体のみの溶液に浸漬することにより、化学的酸化重合による第1の導電性高分子層を形成している。以下、この方法を液相酸化重合と称する。
一方、特公平5−83167では、誘電体酸化皮膜を形成した陽極体に対し、酸化剤を含む溶液中に浸漬するか、或いは該溶液を噴射または塗布した後に、導電性高分子の単量体溶液を不活性ガスに同伴させて陽極体に導入するか、或いは該単量体溶液の蒸気を陽極体に導入することにより、化学的酸化重合による第1の導電性高分子層を形成している。以下、この方法を気相酸化重合と称する。
しかしながら、前記何れの方法を利用しても、完成したコンデンサは、理論的に予想されるコンデンサ容量の値よりも低く、従って、コンデンサの製造方法に関して、未だ改良の余地があると考えられる。
【0006】
【発明の目的】
本願発明者は、上記それぞれの方法を利用して形成されたコンデンサを調べたところ、前者の液相酸化重合では、陽極体の内部表面に導電性高分子が形成されていない箇所が存在していた。このことから、液相酸化重合では、単量体が陽極体の外側表面にて早く重合して、その重合体が外側表面を覆ってしまい、単量体が陽極体の内部に浸透することを妨げていると考えられる。
一方、後者の気相酸化重合では、陽極体の内部表面の略全体に導電性高分子が形成されていた。しかしながら、気相酸化重合の場合は、気体を利用する性質上、液相酸化重合の場合に比べて単位時間当りの形成量が少なく、導電性高分子を形成する工程を長時間または繰返し行なう必要がある。
本願発明者は、以上の考察から、上記各方法を組み合わせることによりコンデンサ容量を改善できるのではないかと考え、実験を行なったところ、良好な結果が得られた。
本発明は、従来よりも改善されたコンデンサ容量を有する有機固体電解コンデンサを、生産効率を落とすことなく製造できる方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機固体電解コンデンサを製造方法では、第1導電性高分子層を形成する工程は、気相酸化重合により導電性高分子を形成する工程と、液相酸化重合により導電性高分子を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0008】
【作用及び効果】
本発明では、化学的酸化重合において、気相酸化重合を行なった後に液相酸化重合を行なうから、気相酸化重合により、陽極体の内部表面にも導電性高分子を形成でき、液相酸化重合により、第1導電性高分子層を素早く形成できる。
従って、従来よりもコンデンサ容量の高いコンデンサを、生産効率を落とすことなく生産できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の有機固体電解コンデンサの主要部であるコンデンサ素子は、Al、Ta等の弁金属からなる陽極体に陽極リード線を取り付け、陽極体と、陽極リード線の一部との表面に、電解酸化処理にて誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、化学的酸化重合による第1導電性高分子層を形成し、第1導電性高分子層上に、電解酸化重合により第2導電性高分子層を形成して、第1導電性高分子層および第2導電性高分子層を陰極層とするものである。このように形成されたコンデンサ素子において、陰極層上にカーボン及び銀ペースト層を形成し、陽極リード線と、カーボン及び銀ペースト層とに金属端子板をそれぞれ取り付け、エポキシ樹脂等により外殻を形成することによって、本実施形態の有機固体電解コンデンサが完成する。
前記陽極体には、箔や焼結体等を使用できるが、本実施形態では、焼結体が使用される。また、前記導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、及びこれらの誘導体などが使用される。
【0010】
前記コンデンサ素子の製造工程において、本発明の特徴である気相酸化重合と液相酸化重合により第1導電性高分子層を形成する工程について説明する。
まず、図1に示すように、誘電体酸化皮膜の形成された陽極体(1)を、酸化剤を含む溶液(2)に浸漬することにより、陽極体の誘電体酸化皮膜上に酸化剤を付着させる。ここで、酸化剤としては、ハロゲン、過酸化物など、一般に知られている任意の酸化剤を使用できる。
その後、焼結体である陽極体(1)の内部において、該溶液(2)により塞がれた孔を開放するため、酸化剤の付着した陽極体(1)を乾燥する工程を追加してもよい。
【0011】
次に、図2(a)に示すように、酸化剤の付着した陽極体(3)を、導電性高分子となり得る単量体を含む溶液(4)の上方に配備して、該溶液(4)から蒸発した単量体を陽極体(3)に所定時間接触させる。すると、蒸発した単量体が、陽極体(3)に付着している酸化剤により酸化重合して、焼結体である陽極体(3)の内部表面および外表面に導電性高分子が形成される。このとき、該陽極体(3)は、溶液(4)の液面近くに配置することが望ましい。
【0012】
次に、図2(b)に示すように、陽極体(3)を前記溶液(4)に浸漬する。すると、溶液(4)中の単量体が、陽極体(3)に付着している酸化剤により酸化重合して、陽極体(3)の表面に導電性高分子が形成される。このとき、陽極体(3)を溶液(4)に浸漬する際に、陽極体(3)の上面が、溶液(4)の液面と同じか、或いは液面よりも稍上となる位置に配置することが望ましい。
以上の工程により、誘電体酸化皮膜上に第1導電性高分子層が形成される。
【0013】
なお、導電性高分子は、その内部に適当な物質がドーピングされると、金属的性質を発現し、導電率が著しく上昇する。ドーピングされる前記物質をドーパントと称する。
従って、陰極層として導電性高分子を利用する電解コンデンサの場合、一般に、導電性高分子層を形成する工程において、ドーパントを与えるドーパント剤を追加することにより、導電性高分子内に適当な物質がドーピングされる。
ドーパント剤としては、硫酸、硝酸などのプロトン酸や、アルキルスルホン酸塩などの界面活性剤を使用できる。ドーパント剤として使用できるその他の化合物の例は、上記特公平5−83167やその他の書籍(例えば、吉野勝美、小野田光宣:「高分子エレクトロニクス」、コロナ社(1996))に詳述されており、本願ではその仔細を省略する。
【0014】
上記の気相酸化重合と液相酸化重合により第1導電性高分子層を形成する工程では、酸化剤を含む溶液(2)または単量体を含む溶液(4)にドーパント剤が追加される。
なお、酸化剤を含む溶液(2)にドーパント剤を追加する場合、酸化剤とドーパント剤の何れにもなり得る化合物(例えば、ハロゲン類、遷移金属ハライド、プロトン酸など)であれば、該化合物を溶液に含ませれば良く、酸化剤とドーパント剤の2種類の化合物を溶液に含ませる必要は無い。
【0015】
【実施例】
以下、本発明の実施例と比較例を説明する。なお、以下の実施例および比較例では、陽極体として、Taからなる焼結体を使用した。
実施例
誘電体酸化皮膜を形成したTa焼結体を、酸化剤としての過酸化水素(濃度1mol/L(モル/リットル))と、ドーパント剤としての硫酸(濃度0.2mol/L)とを含む水溶液に10分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させた。
次に、前記処理を行なったTa焼結体を、ピロール単量体からなる無溶媒溶液の上方液面近くに20分間配置しておき、引き続いて、Ta焼結体を該溶液に10分間浸漬することにより、誘電体酸化皮膜上に、気相酸化重合および液相酸化重合による第1ポリピロール層を形成した。
次に、前記処理を行なったTa焼結体を、ドーパント剤としてのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム(濃度0.05mol/L、なお、アルキル基の平均炭素数は約18である。)と、ピロール単量体(濃度0.1mol/L)とを含む水溶液に浸漬し、第1ポリピロール層を正極として該水溶液に通電することにより、第1ポリピロール層上に、電解酸化重合による第2ポリピロール層を形成した。その後、洗浄し、乾燥してコンデンサ素子を完成させた。
【0016】
次に、前記コンデンサ素子において、上述のように、第2ポリピロール層上にカーボン及び銀ペースト層を形成し、陽極リード線とカーボン及び銀ペイント層とに金属端子板をそれぞれ取り付け、エポキシ樹脂等により外殻を形成した後に、25Vでエージング処理を行なって、有機固体電解コンデンサを完成させた。
【0017】
比較例1
比較例1は、上記実施例に比べて、液相酸化重合のみにより第1ポリピロール層を形成する点が異なり、他は同様にして有機固体電解コンデンサを完成させた。すなわち、比較例1では、誘電体酸化皮膜を形成したTa焼結体を、酸化剤としての過酸化水素(濃度1mol/L)と、ドーパント剤としての硫酸(濃度0.2mol/L)とを含む水溶液に10分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させ、次に、ピロール単量体からなる無溶媒溶液に30分間浸漬することにより、誘電体酸化皮膜上に、液相酸化重合による第1ポリピロール層を形成した。
【0018】
比較例2
比較例2は、上記実施例に比べて、気相酸化重合のみにより第1ポリピロール層を形成する点が異なり、他は同様にして有機固体電解コンデンサを完成させた。すなわち、比較例2では、誘電体酸化皮膜を形成したTa焼結体を、酸化剤としての過酸化水素(濃度1mol/L)と、ドーパント剤としての硫酸(濃度0.2mol/L)とを含む水溶液に10分間浸漬した後、該溶液から取り出して乾燥させ、次に、ピロール単量体からなる無溶媒溶液の上方液面近くに30分間配置しておくことにより、誘電体酸化皮膜上に、気相酸化重合による第1ポリピロール層を形成した。
【0019】
上記のように製造された各コンデンサについて、120Hzでの静電容量を測定したところ、実施例が13.8μFであり、比較例1が12.0μFであり、比較例2が9.6μFであった。従って、本発明により、従来よりも静電容量の高いコンデンサを製造できることが分かる。
実施例に比べて、比較例1の静電容量が低い原因は、Ta焼結体の内部における導電性高分子層の形成が不十分であるためと考えられ、比較例2の静電容量が著しく低い原因は、導電性高分子の形成量が不十分であるためと考えられる。
【0020】
なお、本発明は、気相酸化重合および液相酸化重合の2工程により、化学的酸化重合を行なっており、気相酸化重合または液相酸化重合の何れか1工程により行なう従来の化学的酸化重合よりも工程数が増えている。
しかしながら、図2(a)および(b)にて示される本実施形態のように、気相酸化重合と液相酸化重合を同じ装置で行なうことができ、且つ、気相酸化重合と液相酸化重合を連続して行なうことができるから、工程を増やすことによる生産効率の低下は少ない。また、実施例、比較例1および比較例2では、第1導電性高分子層を形成する時間が同じであるから、生産効率の低下はない。
【0021】
上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】誘電体酸化皮膜を形成した陽極体に酸化剤を付着させる工程を示す概略図である。
【図2】(a)は本実施形態における気相酸化重合の工程を示す概略図であり、(b)は本実施形態における液相酸化重合の工程を示す概略図である。
【符号の説明】
(1) 誘電体酸化皮膜の形成された陽極体
(2) 酸化剤を含む溶液
(3) 酸化剤の付着した陽極体
(4) 導電性高分子となり得る単量体を含む溶液
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic solid electrolytic capacitor using a conductive polymer for a cathode layer and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to an improvement in a method for forming a cathode layer made of a conductive polymer.
[0002]
[Prior art]
The electrolytic capacitor forms a dielectric oxide film by electrolytic oxidation on the surface of an anode body made of a valve metal such as Al (aluminum) or Ta (tantalum). A cathode layer is formed by closely attaching a conductive substance such as an electrolytic solution, MnO 2 (manganese dioxide), or a conductive organic compound. Here, the valve metal refers to a metal that forms a very dense and durable dielectric oxide film by electrolytic oxidation treatment. In addition to Al and Ta, Ti (titanium), Nb (niobium), and the like are used. Applicable. Since an electrolytic capacitor has a very thin dielectric oxide film, a capacitor having a small size and a large capacity can be produced as compared with other paper capacitors and film capacitors.
[0003]
The electrolytic capacitor uses a solid conductive material such as MnO 2 as a cathode layer as a solid electrolytic capacitor. Among them, an organic solid electrolytic capacitor using a solid conductive organic material is used. It is called. Examples of the conductive organic material include conductive polymers such as polypyrrole and polyaniline, and TCNQ (7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane) complex salt.
The solid conductive organic material has higher conductivity than the electrolytic solution and MnO 2. Therefore, the organic solid electrolytic capacitor using the solid conductive organic material for the cathode layer uses the electrolytic solution and MnO 2 for the cathode layer. Compared to the case, it has a low ESR (equivalent series resistance) and excellent high frequency characteristics, and is currently used in various electronic devices.
[0004]
As a method for forming a cathode layer made of a conductive polymer among solid conductive organic materials, a method utilizing chemical oxidation polymerization or electrolytic oxidation polymerization is known. Chemical oxidative polymerization is a method of generating a polymer by oxidatively polymerizing a monomer using an oxidizing agent. In this method, a polymer is produced on an anode by oxidative polymerization of a monomer.
In general, a conductive polymer layer formed by electrolytic oxidative polymerization is a uniform, high-quality conductive polymer layer having higher strength, higher conductivity, and uniformity than in the case of chemical oxidative polymerization. However, it is impossible or very difficult to directly form a conductive polymer layer on a dielectric oxide film by electrolytic oxidation polymerization because the dielectric oxide film is an insulator.
Therefore, first, a first conductive polymer layer is formed on the dielectric oxide film by chemical oxidation polymerization, and then a second conductive polymer layer is formed on the first conductive polymer layer by electrolytic oxidation polymerization. Methods for forming a conductive polymer layer have been proposed, and are described in, for example, Japanese Patent Publication No. 4-74853 (H01G 9/02) and Japanese Patent Publication No. 5-83167 (H01G 9/02).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In Japanese Patent Publication No. 4-74853, a solution containing an oxidizing agent is applied or sprayed to an anode body on which a dielectric oxide film is formed, and then a solution containing a monomer of a conductive polymer or a solution containing only the monomer. To form a first conductive polymer layer by chemical oxidation polymerization. Hereinafter, this method is referred to as liquid phase oxidative polymerization.
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 5-83167 discloses that an anode body having a dielectric oxide film formed thereon is immersed in a solution containing an oxidizing agent, or after spraying or applying the solution, a conductive polymer monomer is formed. The first conductive polymer layer is formed by chemical oxidative polymerization by introducing the solution into the anode body accompanied by an inert gas, or by introducing the vapor of the monomer solution into the anode body. I have. Hereinafter, this method is referred to as gas phase oxidation polymerization.
However, using either of the above methods, the completed capacitor is lower than the theoretically expected value of the capacitor capacity, and therefore, there is still room for improvement in the method of manufacturing the capacitor.
[0006]
[Object of the invention]
The inventor of the present application examined capacitors formed using the above-described respective methods, and found that in the former liquid phase oxidative polymerization, there was a portion where the conductive polymer was not formed on the inner surface of the anode body. Was. Thus, in liquid phase oxidative polymerization, it is considered that the monomer is polymerized quickly on the outer surface of the anode body, the polymer covers the outer surface, and the monomer permeates into the anode body. It is considered to be preventing.
On the other hand, in the latter gas phase oxidation polymerization, a conductive polymer was formed on substantially the entire inner surface of the anode body. However, in the case of gas phase oxidation polymerization, the formation amount per unit time is smaller than in the case of liquid phase oxidation polymerization due to the property of using gas, and the step of forming the conductive polymer needs to be performed for a long time or repeated. There is.
The inventor of the present application considered that the capacitor capacity could be improved by combining the above methods from the above considerations, and conducted an experiment. As a result, good results were obtained.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an organic solid electrolytic capacitor having a capacitor capacity improved compared to the conventional one without reducing production efficiency.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the method for manufacturing an organic solid electrolytic capacitor of the present invention, the step of forming the first conductive polymer layer includes a step of forming a conductive polymer by vapor phase oxidation polymerization, and a step of forming the conductive polymer by liquid phase oxidation polymerization. Forming step.
[0008]
[Action and effect]
In the present invention, in the chemical oxidation polymerization, since the liquid phase oxidation polymerization is performed after the gas phase oxidation polymerization is performed, the conductive polymer can be formed also on the inner surface of the anode body by the gas phase oxidation polymerization, The first conductive polymer layer can be quickly formed by the polymerization.
Therefore, a capacitor having a higher capacitor capacity than before can be produced without reducing production efficiency.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The capacitor element, which is a main part of the organic solid electrolytic capacitor of the present embodiment, has an anode lead wire attached to an anode body made of a valve metal such as Al or Ta. A dielectric oxide film is formed by electrolytic oxidation treatment, a first conductive polymer layer is formed on the dielectric oxide film by chemical oxidation polymerization, and electrolytic oxidation polymerization is formed on the first conductive polymer layer. To form a second conductive polymer layer, and use the first and second conductive polymer layers as cathode layers. In the capacitor element thus formed, a carbon and silver paste layer is formed on the cathode layer, a metal terminal plate is attached to each of the anode lead wire and the carbon and silver paste layers, and an outer shell is formed with epoxy resin or the like. By doing so, the organic solid electrolytic capacitor of the present embodiment is completed.
Although a foil, a sintered body, or the like can be used for the anode body, a sintered body is used in the present embodiment. In addition, as the conductive polymer, polypyrrole, polythiophene, polyfuran, polyaniline, derivatives thereof, and the like are used.
[0010]
In the manufacturing process of the capacitor element, a process of forming the first conductive polymer layer by gas phase oxidation polymerization and liquid phase oxidation polymerization which is a feature of the present invention will be described.
First, as shown in FIG. 1, the anode body (1) on which the dielectric oxide film is formed is immersed in a solution (2) containing the oxidant, so that the oxidant is deposited on the dielectric oxide film of the anode body. Attach. Here, as the oxidizing agent, any generally known oxidizing agent such as halogen and peroxide can be used.
Then, in order to open the holes closed by the solution (2) inside the anode body (1) which is a sintered body, a step of drying the anode body (1) to which the oxidizing agent is attached is added. Is also good.
[0011]
Next, as shown in FIG. 2A, the anode body (3) to which the oxidizing agent is attached is disposed above a solution (4) containing a monomer that can be a conductive polymer, and the solution ( The monomer evaporated from 4) is brought into contact with the anode body (3) for a predetermined time. Then, the evaporated monomer is oxidized and polymerized by the oxidizing agent attached to the anode body (3), and a conductive polymer is formed on the inner surface and the outer surface of the anode body (3) which is a sintered body. Is done. At this time, it is desirable that the anode body (3) is arranged near the liquid surface of the solution (4).
[0012]
Next, as shown in FIG. 2B, the anode body (3) is immersed in the solution (4). Then, the monomers in the solution (4) are oxidized and polymerized by the oxidizing agent attached to the anode body (3), and a conductive polymer is formed on the surface of the anode body (3). At this time, when the anode body (3) is immersed in the solution (4), the upper surface of the anode body (3) is at the same level as or slightly above the liquid level of the solution (4). It is desirable to arrange.
Through the above steps, the first conductive polymer layer is formed on the dielectric oxide film.
[0013]
When an appropriate substance is doped into the inside of the conductive polymer, the conductive polymer exhibits metallic properties and the conductivity is significantly increased. The substance to be doped is called a dopant.
Therefore, in the case of an electrolytic capacitor using a conductive polymer as the cathode layer, generally, in the step of forming the conductive polymer layer, by adding a dopant agent that gives a dopant, an appropriate substance is contained in the conductive polymer. Is doped.
As the dopant agent, a protic acid such as sulfuric acid or nitric acid, or a surfactant such as an alkyl sulfonate can be used. Examples of other compounds that can be used as the dopant agent are described in detail in Japanese Patent Publication No. 5-83167 and other books (eg, Katsumi Yoshino, Mitsunori Onoda: "Polymer Electronics", Corona Co., Ltd. (1996)). In the present application, the details are omitted.
[0014]
In the step of forming the first conductive polymer layer by the gas phase oxidation polymerization and the liquid phase oxidation polymerization, a dopant agent is added to the solution (2) containing the oxidizing agent or the solution (4) containing the monomer. .
In addition, when the dopant agent is added to the solution (2) containing the oxidant, if the compound (for example, a halogen, a transition metal halide, a protonic acid, or the like) can be used as both the oxidant and the dopant agent, the compound is added. Need only be included in the solution, and it is not necessary to include the two compounds of the oxidizing agent and the dopant agent in the solution.
[0015]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention and comparative examples will be described. In the following examples and comparative examples, a sintered body made of Ta was used as the anode body.
Example A Ta sintered body having a dielectric oxide film formed thereon was treated with hydrogen peroxide (concentration: 1 mol / L (mol / liter)) as an oxidizing agent and sulfuric acid (concentration: 0.2 mol / L) as a dopant agent. L) and immersed in an aqueous solution containing the solution for 10 minutes, and then taken out of the solution and dried.
Next, the Ta sintered body subjected to the above treatment is placed near the upper liquid surface of the solvent-free solution made of a pyrrole monomer for 20 minutes, and then the Ta sintered body is immersed in the solution for 10 minutes. Thereby, a first polypyrrole layer was formed on the dielectric oxide film by gas phase oxidation polymerization and liquid phase oxidation polymerization.
Next, the Ta sintered body that has been subjected to the above treatment is mixed with sodium alkylnaphthalenesulfonate (concentration: 0.05 mol / L, the average number of carbon atoms of the alkyl group is about 18) as a dopant agent, and pyrrole alone. A second polypyrrole layer by electrolytic oxidation polymerization on the first polypyrrole layer by immersing in an aqueous solution containing a monomer (concentration: 0.1 mol / L) and passing the aqueous solution with the first polypyrrole layer as a positive electrode did. Thereafter, the substrate was washed and dried to complete a capacitor element.
[0016]
Next, in the capacitor element, as described above, a carbon and silver paste layer is formed on the second polypyrrole layer, and a metal terminal plate is attached to each of the anode lead wires and the carbon and silver paint layers, and the epoxy resin or the like is used. After forming the outer shell, aging treatment was performed at 25 V to complete an organic solid electrolytic capacitor.
[0017]
Comparative Example 1
Comparative Example 1 was different from the above-described example in that the first polypyrrole layer was formed only by liquid phase oxidative polymerization. That is, in Comparative Example 1, a Ta sintered body having a dielectric oxide film formed thereon was treated with hydrogen peroxide (concentration 1 mol / L) as an oxidizing agent and sulfuric acid (concentration 0.2 mol / L) as a dopant agent. After being immersed in an aqueous solution for 10 minutes, taken out of the solution and dried, and then immersed in a solvent-free solution composed of a pyrrole monomer for 30 minutes, the dielectric oxide film is coated on the dielectric oxide film by liquid phase oxidative polymerization. One polypyrrole layer was formed.
[0018]
Comparative Example 2
Comparative Example 2 was different from the above example in that the first polypyrrole layer was formed only by gas phase oxidation polymerization, and the other steps were completed in the same manner as in the above example to complete an organic solid electrolytic capacitor. That is, in Comparative Example 2, the Ta sintered body on which the dielectric oxide film was formed was mixed with hydrogen peroxide (concentration 1 mol / L) as an oxidizing agent and sulfuric acid (concentration 0.2 mol / L) as a dopant agent. After being immersed in an aqueous solution for 10 minutes, taken out of the solution and dried, and then placed for 30 minutes near the upper liquid surface of a non-solvent solution composed of a pyrrole monomer, the solution is placed on the dielectric oxide film. Then, a first polypyrrole layer was formed by gas phase oxidation polymerization.
[0019]
When the capacitance at 120 Hz was measured for each of the capacitors manufactured as described above, it was 13.8 μF in the example, 12.0 μF in comparative example 1, and 9.6 μF in comparative example 2. Was. Therefore, it is understood that a capacitor having a higher capacitance than the conventional one can be manufactured by the present invention.
It is considered that the reason why the capacitance of Comparative Example 1 is lower than that of the Example is that the formation of the conductive polymer layer inside the Ta sintered body is insufficient. It is considered that the reason for the extremely low level is that the amount of the conductive polymer formed is insufficient.
[0020]
In the present invention, chemical oxidative polymerization is carried out by two steps of gas phase oxidative polymerization and liquid phase oxidative polymerization. More steps than polymerization.
However, as in the present embodiment shown in FIGS. 2A and 2B, gas phase oxidation polymerization and liquid phase oxidation polymerization can be performed by the same apparatus, and gas phase oxidation polymerization and liquid phase oxidation can be performed. Since the polymerization can be carried out continuously, a decrease in production efficiency due to an increase in the number of steps is small. Further, in the example, the comparative example 1 and the comparative example 2, since the time for forming the first conductive polymer layer is the same, the production efficiency does not decrease.
[0021]
The description of the above embodiments is for describing the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope thereof. In addition, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made within the technical scope described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a step of attaching an oxidizing agent to an anode body having a dielectric oxide film formed thereon.
FIG. 2 (a) is a schematic diagram illustrating a process of gas phase oxidation polymerization in the present embodiment, and FIG. 2 (b) is a schematic diagram illustrating a process of liquid phase oxidation polymerization in the present embodiment.
[Explanation of symbols]
(1) Anode body on which dielectric oxide film is formed (2) Solution containing oxidant (3) Anode body with oxidant attached (4) Solution containing monomer that can be conductive polymer

Claims (5)

Al、Ta等の弁金属によって形成される陽極体と、該陽極体の表面に形成された誘電体酸化皮膜と、該誘電体酸化皮膜上に、導電性高分子により形成された陰極層とを具え、該陰極層は、誘電体酸化皮膜上に、化学的酸化重合により形成された第1導電性高分子層と、第1導電性高分子層上に、電解酸化重合により形成された第2導電性高分子層とを具える有機固体電解コンデンサに於て、
第1導電性高分子層は、気相酸化重合及び液相酸化重合をこの順に行うことにより形成されていることを特徴とする、有機固体電解コンデンサ。
An anode body formed of a valve metal such as Al or Ta, a dielectric oxide film formed on the surface of the anode body, and a cathode layer formed of a conductive polymer on the dielectric oxide film. The cathode layer includes a first conductive polymer layer formed on the dielectric oxide film by chemical oxidative polymerization, and a second conductive polymer layer formed on the first conductive polymer layer by electrolytic oxidative polymerization. In an organic solid electrolytic capacitor comprising a conductive polymer layer,
An organic solid electrolytic capacitor, wherein the first conductive polymer layer is formed by performing gas-phase oxidation polymerization and liquid-phase oxidation polymerization in this order.
導電性高分子は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、又は、これらの誘導体である請求項1に記載の固体電解コンデンサ。The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the conductive polymer is polypyrrole, polyaniline, polythiophene, or a derivative thereof. Al、Ta等の弁金属によって形成された陽極体の表面に、誘電体酸化皮膜を形成する工程と、該誘電体酸化皮膜上に、固体導電性有機材料を用いて陰極層を形成する工程とを含み、
陰極層を形成する工程は、誘電体酸化皮膜上に、化学的酸化重合により第1導電性高分子層を形成する工程と、第1導電性高分子層上に、電解酸化重合により第2導電性高分子層を形成する工程とを含む、有機固体電解コンデンサの製造方法に於て、
第1導電性高分子層を形成する工程は、気相酸化重合により導電性高分子を形成する工程と、液相酸化重合により導電性高分子を形成する工程とをこの順に行うことを特徴とする、有機固体電解コンデンサの製造方法。
A step of forming a dielectric oxide film on the surface of the anode body formed of a valve metal such as Al or Ta, and a step of forming a cathode layer on the dielectric oxide film using a solid conductive organic material. Including
The step of forming the cathode layer includes forming a first conductive polymer layer on the dielectric oxide film by chemical oxidative polymerization, and forming a second conductive polymer layer on the first conductive polymer layer by electrolytic oxidative polymerization. And forming a conductive polymer layer, the method for producing an organic solid electrolytic capacitor,
The step of forming the first conductive polymer layer is characterized in that a step of forming a conductive polymer by vapor phase oxidation polymerization and a step of forming a conductive polymer by liquid phase oxidation polymerization are performed in this order. To manufacture an organic solid electrolytic capacitor.
第1導電性高分子層を形成する工程は、始めに、誘電体酸化皮膜を形成した陽極体に対し、酸化剤を付着する工程を含み、
気相酸化重合により導電性高分子を形成する工程は、酸化剤が付着された陽極体に対し、導電性高分子の単量体を含む気体を導入する工程であり、
液相酸化重合により導電性高分子を形成する工程は、気相酸化重合により導電性高分子が形成された陽極体を、導電性高分子の単量体を含む溶液に浸漬する工程である、請求項3に記載の有機固体電解コンデンサの製造方法。
The step of forming the first conductive polymer layer includes, first, a step of attaching an oxidizing agent to the anode body on which the dielectric oxide film has been formed,
The step of forming a conductive polymer by vapor phase oxidation polymerization is a step of introducing a gas containing a monomer of the conductive polymer to the anode body to which the oxidizing agent is attached,
The step of forming a conductive polymer by liquid-phase oxidation polymerization is a step of immersing the anode body on which the conductive polymer is formed by gas-phase oxidation polymerization, in a solution containing a monomer of the conductive polymer, A method for manufacturing an organic solid electrolytic capacitor according to claim 3.
導電性高分子には、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、又は、これらの誘導体を使用することを特徴とする、請求項3又は請求項4に記載の固体電解コンデンサの製造方法。The method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 3, wherein polypyrrole, polyaniline, polythiophene, or a derivative thereof is used as the conductive polymer.
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