JPH0419688B2 - - Google Patents

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JPH0419688B2
JPH0419688B2 JP61249351A JP24935186A JPH0419688B2 JP H0419688 B2 JPH0419688 B2 JP H0419688B2 JP 61249351 A JP61249351 A JP 61249351A JP 24935186 A JP24935186 A JP 24935186A JP H0419688 B2 JPH0419688 B2 JP H0419688B2
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polymer
dielectric film
electrolytic capacitor
solid electrolytic
oxidizing agent
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Japanese (ja)
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Inventor
Atsuko Kaneko
Tetsuya Koseki
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Nippon Chemi Con Corp
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Nippon Chemi Con Corp
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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘電体皮膜上にピロール、チオフエ
ン、フラン等の複素五員環化合物の重合体が高分
子との複合層として積層されてなる固体電解コン
デンサの製造法の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is directed to a dielectric film in which a polymer of a five-membered heterocyclic compound such as pyrrole, thiophene, or furan is laminated as a composite layer with a polymer. Concerning improvements in the manufacturing method of solid electrolytic capacitors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より電解コンデンサの特性は、そこに使用
する電解質に大きく依存していることが知られて
いる。
It has long been known that the characteristics of electrolytic capacitors are largely dependent on the electrolyte used therein.

その理由は、電解質は誘電体となる電極表面の
酸化皮膜と接して、真の陰極として機能するとと
もに、極めて薄い誘電体酸化皮膜の修復機能を有
しており、電解質の特性が直接電解コンデンサの
特性を左右するからである。
The reason for this is that the electrolyte functions as a true cathode in contact with the oxide film on the surface of the electrode, which serves as a dielectric, and also has the function of repairing the extremely thin dielectric oxide film, and the properties of the electrolyte directly affect the electrolytic capacitor. This is because it affects the characteristics.

そしてその電解質に要求される特性としては、
化成皮膜、隔離紙、ケースなどを腐食しないもの
であること、電気電導度が高いこと、温度変化に
対して安定であること、その電解質自体が変質し
難く安定なものであること、多孔質誘電体皮膜を
損傷しないものであることなどである。
The properties required for the electrolyte are as follows:
It must not corrode the chemical conversion film, isolation paper, case, etc., it must have high electrical conductivity, it must be stable against temperature changes, the electrolyte itself must be stable and difficult to change, and it must be porous dielectric. For example, it must not damage body membranes.

電解コンデンサのうち、固体電解コンデンサは
電解質として電解液、電解ペーストなどを使用す
る代わりに、MnO2固体半導体(固体電解質)を
用いることを特徴としている。
Among electrolytic capacitors, solid electrolytic capacitors are characterized by using MnO 2 solid semiconductor (solid electrolyte) instead of using electrolyte, electrolytic paste, etc. as the electrolyte.

このような固体電解質を用いることによつて、
固体電解コンデンサは従来の電解コンデンサの電
解液等に起因する問題点を殆ど解消することがで
きた。このような固体電解コンデンサは、固体の
不揮発生無機材料から造られているために、どの
電気的特性も従来の電解コンデンサに比べて安定
でかつ、乾燥の恐れ、ガス圧に耐えるような容器
の構造にする必要もない、という利点のほかに、
その放置寿命が長いという特徴がある。
By using such a solid electrolyte,
Solid electrolytic capacitors have been able to eliminate most of the problems caused by the electrolyte of conventional electrolytic capacitors. Because these solid electrolytic capacitors are made from solid, non-volatile inorganic materials, their electrical properties are more stable than conventional electrolytic capacitors, and there is a risk of drying out and the need for a container that can withstand gas pressure. In addition to the advantage that there is no need to create a structure,
It is characterized by its long shelf life.

更には、コンデンサの小型化、任意な形状体化
が容易であるという利点もある。
Furthermore, there are also advantages in that the capacitor can be easily miniaturized and formed into any desired shape.

このように、固体電解コンデンサは優れた特徴
を持つものであるが、そこに使用されるMnO2
体電解質を多孔質誘電体皮膜上に形成させるにあ
たつては、その多孔質誘電体皮膜を硝酸マンガン
(Mn(NO32)溶液に浸した後、熱分解(200〜
300℃)するという方法が採られている。
As described above, solid electrolytic capacitors have excellent characteristics, but when forming the MnO 2 solid electrolyte used thereon on a porous dielectric film, it is necessary to After soaking in manganese nitrate (Mn( NO3 ) 2 ) solution, pyrolysis (200 ~
300℃) is adopted.

そして、このように多孔質誘電体皮膜上に作ら
れたMnO2固体電解質層の上にはグラフアイト微
粉末の分散液を用いて薄い炭素皮膜層(グラフア
イト層)を形成させている。このグラフアイト層
は、コンデンサの陰極側を外部に導き出すための
媒介の役目をするが、このグラフアイト層は電極
とMnO2固体電解質層との接触を良くし、また以
後の製造工程における機械的及び熱的衝撃を緩和
する役目も果たすものである。
Then, on the MnO 2 solid electrolyte layer thus formed on the porous dielectric film, a thin carbon film layer (graphite layer) is formed using a dispersion of graphite fine powder. This graphite layer serves as a medium for leading the cathode side of the capacitor to the outside, but this graphite layer also improves the contact between the electrode and the MnO 2 solid electrolyte layer, and also provides mechanical support in the subsequent manufacturing process. It also plays a role in mitigating thermal shock.

ところが、このMnO2電解質層を作成する工程
ではMn(NO32を熱分解しなければならず、その
熱分解時にはNOxガスが発生する。そしてNox
ガスの作用によつて、多孔質誘電体皮膜が損傷を
受けるという問題が生ずる。
However, in the process of creating this MnO 2 electrolyte layer, Mn(NO 3 ) 2 must be thermally decomposed, and NOx gas is generated during the thermal decomposition. And Nox
The problem arises that the porous dielectric coating is damaged by the action of the gas.

そして、このように一度多孔質誘電体皮膜が損
傷すると、電解コンデンサはその耐電圧が低下し
たり、その漏れ電流が増大したり、あるいはその
多孔質誘電体皮膜の劣化が進行するなどの様々な
問題が生ずる。またMnO2固体電解質層の上にグ
ラフアイト層を作らねばならないことは、固体電
解コンデンサの製造工程を煩雑にする上に、製品
の品質の面でも問題がある。
Once the porous dielectric film is damaged in this way, the electrolytic capacitor will suffer from various problems such as a decrease in its withstand voltage, an increase in leakage current, or progress in the deterioration of the porous dielectric film. A problem arises. Further, the necessity of forming a graphite layer on the MnO 2 solid electrolyte layer not only complicates the manufacturing process of solid electrolytic capacitors but also poses problems in terms of product quality.

ところで、従来のこのような問題を解決するた
めに、新たな固体電解質として、導電性の高分子
が着目されている。このようなものとして、例え
ば特開昭60−37114号公報にように、ポリチオフ
エン、ポリピロールあるいはポリフランのように
複素五員環化合物の重合体に適当なドーパントを
ドープして所望の導電性を付与したものが検討さ
れている。
By the way, in order to solve these conventional problems, attention has been paid to conductive polymers as a new solid electrolyte. For example, as disclosed in JP-A-60-37114, a polymer of a five-membered heterocyclic compound such as polythiophene, polypyrrole, or polyfuran is doped with an appropriate dopant to impart desired conductivity. things are being considered.

このような固体電解質は、従来の金属酸化物電
解質に比べて高い電導度を得られるとともに、電
解質層形成の際、誘電体皮膜を劣化させるガスの
発生や高温による処理がないことから、優れた特
性の電解コンデンサが得られるものとして注目さ
れている。
These solid electrolytes have superior conductivity compared to conventional metal oxide electrolytes, and they do not generate gas or undergo high-temperature treatment that degrades the dielectric film when forming the electrolyte layer. It is attracting attention as a material that can provide electrolytic capacitors with unique characteristics.

複素五員環化合物の重合体を誘電体皮膜上に形
成される手段としては、例えば特開昭61−2315号
公報のよう電解酸化反応により重合膜を形成する
ものや、特開昭62−47109号公報のように、気相
重合法により重合膜を形成するものがある。この
ように複素五員環化合物の重合形成法には各種の
ものがあるが、気相重合法によるものは、誘電体
皮膜との付着性が良く、漏れ電流も少ないなどの
利点を有しており有望な形成手段の一つである。
Examples of means for forming a polymer of a five-membered heterocyclic compound on a dielectric film include forming a polymer film by electrolytic oxidation reaction as disclosed in JP-A-61-2315, and JP-A-62-47109. There is a method of forming a polymer film by a gas phase polymerization method, as in the above publication. As described above, there are various methods for polymerizing five-membered heterocyclic compounds, but those using gas phase polymerization have advantages such as good adhesion to the dielectric film and low leakage current. This is one of the promising means of formation.

従来の気相重合法では、例えば前記特開昭62−
47109号公報によれば、誘電体皮膜上に酸化剤溶
液を塗布し、溶媒を蒸発等によつて除去したの
ち、容器中で複素五員環化合物のガスに接触させ
て、誘電体皮膜上に気相重合膜を形成させてい
た。
In the conventional gas phase polymerization method, for example,
According to Publication No. 47109, an oxidizing agent solution is applied onto a dielectric film, the solvent is removed by evaporation, etc., and then brought into contact with a gas of a five-membered heterocyclic compound in a container to form an oxidizer solution on the dielectric film. A gas phase polymerized film was formed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

このように、複素五員環化合物の重合膜は、固
体電解質として優れた特性を有するが、固体電解
コンデンサは、製造工程時に固体電解質層に様々
な機械的な衝撃を受けることがあり、この衝撃に
より重合膜が損傷を受けて、漏れ電流などの電気
特性が劣化することがある。また製品完成後もは
んだ付けの際、高温にさらされることで重合膜の
電気特性が劣化することがある。
As described above, the polymer film of a five-membered heterocyclic compound has excellent properties as a solid electrolyte, but solid electrolytic capacitors are subject to various mechanical shocks to the solid electrolyte layer during the manufacturing process, and this shock The polymer film may be damaged by this, resulting in deterioration of electrical properties such as leakage current. Furthermore, even after the product is completed, the electrical properties of the polymer film may deteriorate due to exposure to high temperatures during soldering.

本発明は、このような重合膜の機械的な損傷や
熱、薬品、湿度などの劣化要因に対して、優れた
耐性のある重合膜を形成することを目的としてい
る。
The object of the present invention is to form a polymer film that has excellent resistance to such mechanical damage and deterioration factors such as heat, chemicals, and humidity.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、かかる問題点を解決するためになさ
れたもので、複素五員環化合物を誘電体皮膜上に
気相重合形成する場合において、誘電体皮膜上に
塗布もしくは浸漬する酸化剤に、アニオン基を含
まない高分子を混合し、気相重合させることで、
該高分子と、複素五員環化合物との混合層を形成
することで、本発明の目的に合致した皮膜が形成
できることを見出したものである。
The present invention was made to solve this problem, and when a five-membered heterocyclic compound is formed on a dielectric film by vapor phase polymerization, an anion is added to the oxidizing agent applied or immersed on the dielectric film. By mixing polymers that do not contain groups and performing gas phase polymerization,
It has been discovered that by forming a mixed layer of the polymer and a five-membered heterocyclic compound, a film that meets the objectives of the present invention can be formed.

本願発明は、誘電体皮膜上に、酸化剤とアニオ
ン基を含まない高分子とを付着させた後、その表
面に下記一般式 (式中、XはNR3、S、O、Seからなる群より
選択される置換基を、R1、R2、R3は水素、アル
キル基又はアリール基を示す。)で示される複素
五員環化合物であるフラン、チオフエン、ピロー
ルあるいはこれらの誘導体を気相重合により積層
させて前記アニオン基を含まない高分子と複素五
員環化合物の重合体とからなる複合層を固体電解
質層として形成することを特徴とする製造法であ
る。
In the present invention, after adhering an oxidizing agent and a polymer containing no anionic group on a dielectric film, the surface thereof is coated with the following general formula: (In the formula, X represents a substituent selected from the group consisting of NR 3 , S, O, and Se, and R 1 , R 2 , and R 3 represent hydrogen, an alkyl group, or an aryl group.) Furan, thiophene, pyrrole, or their derivatives, which are membered ring compounds, are laminated by gas phase polymerization to form a composite layer consisting of a polymer that does not contain the anion group and a polymer of a five-membered heterocyclic compound as a solid electrolyte layer. This is a manufacturing method characterized by:

また本発明では固体電解質の複合層を形成する
アニオン基を含まない高分子として、ポリビニル
アルコール、ポリアクリル酸、ポリりん酸、ポリ
ビニルピリジン、ポリエチレンイミン、セルロー
ス、アルギン酸、ペクチン酸、ポリ塩化ビニル、
ポリスチレン、ポリエチレンオキシド又は寒天か
ら選ばれたものを使用することも特徴としてい
る。
In addition, in the present invention, as polymers not containing anionic groups forming the composite layer of the solid electrolyte, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyphosphoric acid, polyvinylpyridine, polyethyleneimine, cellulose, alginic acid, pectic acid, polyvinyl chloride,
It is also characterized by the use of a material selected from polystyrene, polyethylene oxide, or agar.

本発明の製造法により得られる固体電解コンデ
ンサをその好ましい具体例で図示すると、第1図
のように、陽極側から陰極側へ、陽極側リード線
5が接続されたアルミニウム層1、Al2O3多孔質
誘電体層2、高分子とピロール重合体との複合物
層3の順に積層配列されている。さらに陰極引出
し側には銀ペースト層4が形成されこの銀ペース
ト4には陰極側リード線6が接続されている。
To illustrate a preferred example of the solid electrolytic capacitor obtained by the manufacturing method of the present invention, as shown in FIG. 1, an aluminum layer 1 and an Al 2 O Three porous dielectric layers 2 and a composite layer 3 of polymer and pyrrole polymer are laminated in this order. Further, a silver paste layer 4 is formed on the cathode extraction side, and a cathode side lead wire 6 is connected to this silver paste 4.

本発明で形成される、重合体は、複素五員環化
合物から気相重合によつて形成するが、気相重合
は誘電体皮膜が形成された陽極部材を複素五員環
化合物蒸気にさらすことにより、表面に直接重合
膜を形成するものである。
The polymer formed in the present invention is formed from a five-membered heterocyclic compound by vapor phase polymerization, and the vapor phase polymerization involves exposing the anode member on which the dielectric film is formed to the vapor of the five-membered heterocyclic compound. This method forms a polymer film directly on the surface.

この場合、誘電体皮膜上には適当な溶媒に溶解
した酸化剤を存在させておく。また本発明の特徴
として、この酸化剤溶液に、アニオン基を有しな
い高分子を同時に配合した混合溶液として用い
る。
In this case, an oxidizing agent dissolved in a suitable solvent is present on the dielectric film. Further, as a feature of the present invention, this oxidizing agent solution is used as a mixed solution in which a polymer having no anionic group is simultaneously blended.

ここで使用される酸化剤は、複素五員環化合物
の重合を促進させる酸化作用を持ち、しかも多孔
質誘電体層や同時に配合する高分子に有害なもの
でないことが望ましい。
It is desirable that the oxidizing agent used here has an oxidizing effect that promotes the polymerization of the five-membered heterocyclic compound, and is not harmful to the porous dielectric layer or the polymer to be mixed at the same time.

このような酸化剤を例示すると、FeCl3、キノ
ン、FeBr3、Fe(NO33、Fe2(C2O43、Fe
(ClO43、K3Fe(CN)6、(C5H52Fe+FeCl4 -
CuCl2、CuBr2、CuSO4、Cu(NO32
(NH42S2O8、K2S2O8、H2O2、HNO3、PbO2
びジアゾニウム塩の中から選ばれたものなどが例
示できる。
Examples of such oxidizing agents include FeCl 3 , quinone, FeBr 3 , Fe(NO 3 ) 3 , Fe 2 (C 2 O 4 ) 3 , Fe
(ClO 4 ) 3 , K 3 Fe(CN) 6 , (C 5 H 5 ) 2 Fe + FeCl 4 - ,
CuCl 2 , CuBr 2 , CuSO 4 , Cu(NO 3 ) 2 ,
Examples include those selected from (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , K 2 S 2 O 8 , H 2 O 2 , HNO 3 , PbO 2 and diazonium salts.

またここで混合して使用される高分子は、重合
膜の形成反応が、この高分子のポリマーマトリツ
クスを重合反応の場として用いる機能のため、酸
化反応を促進させるためのスルホン基などのアニ
オン基を含む必要はない。また前記の酸化剤を溶
解する溶媒に溶解性を有するものが好ましい。
In addition, the polymers used in the mixture here have the function of using the polymer matrix of this polymer as a site for the polymerization reaction to form a polymer film, so anions such as sulfone groups are used to promote the oxidation reaction. There is no need to include groups. Further, those having solubility in the solvent that dissolves the above-mentioned oxidizing agent are preferable.

このような高分子として、ポリビニルアルコー
ル、ポリアクリル酸、ポリりん酸、ポリビニルピ
リジン、ポリエチレンイミン、セルロース、アル
ギン酸、ペクチン酸、ポリ塩化ビニル、ポリスチ
レン、ポリエチレンオキシド又は寒天などが好ま
しいものである。特にこの中でもポリビニルアル
コールは、入手状況や重合度の選択などが容易で
電解コンデンサに悪影響を及ぼさないなどの種々
の利点を有しており、最も好ましいものの一つで
ある。
Preferred examples of such polymers include polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyphosphoric acid, polyvinylpyridine, polyethyleneimine, cellulose, alginic acid, pectic acid, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene oxide, agar, and the like. Among these, polyvinyl alcohol is one of the most preferred because it has various advantages such as easy availability and selection of polymerization degree, and no adverse effects on electrolytic capacitors.

これら高分子は単独でも、あるいは二種以上を
混合して用いることができる。
These polymers can be used alone or in combination of two or more.

本発明において、その酸化剤及び高分子を溶解
するのに用いられる溶媒としては、前記酸化剤及
び高分子を溶解するものであれば特に限定されな
い。この溶媒としては、ジエチルエーテル、ジメ
チルエーテル等のエーテル類、テトラビドロフラ
ン等のフラン類、アセトニトリル、プロピオニト
リル等の脂肪族ニトリル類、エチルアセトン、プ
ロピルアセトン等の脂肪族ケトン類、ニトロメタ
ン、ニトロエタン等の脂肪族ニトロ類、キシレ
ン、ベンゼン、トルエン等の芳香族化合物、ヘキ
サン、ペンタン、ヘプタン等の脂肪族化合物、シ
クロヘキサン、シクロペンタン等の脂環式化合
物、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸プロピル等の
エステル化合物、メタノール、エタノール、プロ
パノール、ブタノール等のアルコール類、ジメチ
ルホルムアミド(酸アミド)、ジメチルスルホキ
シド、水などが挙げられる。
In the present invention, the solvent used to dissolve the oxidizing agent and polymer is not particularly limited as long as it dissolves the oxidizing agent and polymer. Examples of this solvent include ethers such as diethyl ether and dimethyl ether, furans such as tetrahydrofuran, aliphatic nitriles such as acetonitrile and propionitrile, aliphatic ketones such as ethylacetone and propylacetone, nitromethane, nitroethane, etc. aliphatic nitro compounds, aromatic compounds such as xylene, benzene, and toluene, aliphatic compounds such as hexane, pentane, and heptane, alicyclic compounds such as cyclohexane and cyclopentane, and esters such as ethyl acetate, methyl acetate, and propyl acetate. compounds, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, dimethylformamide (acid amide), dimethyl sulfoxide, and water.

そしてこれら溶媒で特に好ましいものは、水、
アルコール類又は酢酸エチルなどである。
Particularly preferred among these solvents are water,
Alcohols or ethyl acetate.

本発明の方法において、誘電体皮膜表面に溶媒
に溶解された酸化剤と高分子との溶液をコーテイ
ングする方法としては、種々の公知の方法が採用
できるが、好ましくはその誘電体表面上に前記の
溶液を塗布するか、又は酸化剤溶液中に誘電体皮
膜が形成されている電極体を浸漬することによつ
て行うことができる。
In the method of the present invention, various known methods can be employed to coat the surface of the dielectric film with a solution of an oxidizing agent and a polymer dissolved in a solvent. This can be carried out by applying a solution of oxidizing agent or by immersing an electrode body on which a dielectric film is formed in an oxidizing agent solution.

酸化剤、高分子の溶液がコーテイングされた誘
電体皮膜は、この溶液の溶媒が乾燥した状態すな
わち除去された後か、あるいは溶媒が乾燥しない
状態すなわち溶媒が蒸発せず、ぬれた状態のいず
れかで気相重合反応を行わせる。
A dielectric film coated with a solution of an oxidizing agent and polymer is either in a dry state, that is, after it has been removed, or in a state in which the solvent is not dry, that is, the solvent does not evaporate and is wet. A gas phase polymerization reaction is carried out.

複素五員環化合物の気相重合を行うための雰囲
気は、密閉した容器中に複素五員環化合物溶液を
置くことにより作ることができる。また強制的に
複素五員環化合物飽和蒸気体を作り、それを密閉
容器中に導入すること等により作ることができ
る。
The atmosphere for gas phase polymerization of the five-membered heterocyclic compound can be created by placing the five-membered heterocyclic compound solution in a sealed container. Alternatively, it can be produced by forcibly producing a saturated vapor of a five-membered heterocyclic compound and introducing it into a closed container.

本発明の方法において、その複素五員環化合物
重合体の厚さは、誘電体上にコーテイングされた
酸化剤と高分子の濃度及び厚さに依存することに
なるので、使用する酸化剤と高分子の濃度及びコ
ーテイングの厚さを調節することにより、所望の
重合体層を得ることができる。
In the method of the present invention, the thickness of the five-membered heterocyclic compound polymer depends on the concentration and thickness of the oxidizing agent and polymer coated on the dielectric material. By adjusting the concentration of molecules and the thickness of the coating, the desired polymer layer can be obtained.

誘電体となる皮膜には、アルミニウム基材の表
面に酸化形成された酸化アルミニウム(Al2O3
のほか、タルタル、ニオブ、チタン、ジルコニウ
ム等の酸化物が挙げられる。これら酸化物皮膜の
形成は各種の方法があるが、アルミニウムを例に
すれば、電解液中でアルミニウムを陽極として電
気化学的な酸化すなわち陽極酸化によるものが一
般的である。
The dielectric film contains aluminum oxide (Al 2 O 3 ) formed on the surface of the aluminum base material.
In addition to oxides of tartar, niobium, titanium, zirconium, etc. There are various methods for forming these oxide films, but taking aluminum as an example, electrochemical oxidation, that is, anodic oxidation, is generally used in an electrolytic solution using aluminum as an anode.

また誘電体酸化皮膜を形成する表面を、あらか
じめ多孔質状に粗面化して、表面積を拡大を図る
ことも行われる。表面積拡大のための手段につい
ても各種の方法が選択できるが一般的なものとし
ては、箔状の基材の表面を塩酸水溶液等の溶液中
で電気化学的をエツチングを行うものが一般的で
ある。
Furthermore, the surface on which the dielectric oxide film is to be formed may be roughened in advance to make it porous to increase the surface area. Various methods can be selected for increasing the surface area, but a common method is to electrochemically etch the surface of a foil-like base material in a solution such as an aqueous solution of hydrochloric acid. .

〔作用〕[Effect]

本発明の方法においては、誘電体皮膜上へ、ピ
ロールの気相重合体を形成する場合において、誘
電体皮膜上へ酸化剤とアニオン基を含まない高分
子との混合物をコーテイングすることにより、コ
ーテイングされた高分子のポリマーマトリツクス
中で、酸化剤と複素五員環化合物モノマー蒸気と
が重合反応し、前記ポリマーマトリツクスに取り
込まれる状態で重合膜が形成され、強固で密着性
の良い重合膜が得られる。
In the method of the present invention, when a gas phase polymer of pyrrole is formed on a dielectric film, coating is performed by coating a mixture of an oxidizing agent and a polymer containing no anionic group on the dielectric film. In the polymer matrix, the oxidizing agent and the five-membered heterocyclic compound monomer vapor undergo a polymerization reaction and are incorporated into the polymer matrix to form a polymer film, resulting in a strong and adhesive polymer film. is obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下に実施例にて本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例 1 基材として3cm×2.5cmの高純度(純度99.99
%)のアルミニウム箔を用い、このアルミニウム
箔の表面を塩酸水溶液中で交流電解エツチングを
施し表面積を拡大させる。
Example 1 High purity 3cm x 2.5cm (purity 99.99
%), the surface of this aluminum foil is subjected to AC electrolytic etching in an aqueous hydrochloric acid solution to enlarge the surface area.

次にエツチングした後基材をよく洗い、エツチ
ングしたアルミニウム箔の表面に電圧約70Vで陽
極酸化処理を行い、Al2O3の多孔質誘電体酸化皮
膜を形成した。
After etching, the substrate was thoroughly washed, and the surface of the etched aluminum foil was anodized at a voltage of about 70 V to form a porous dielectric oxide film of Al 2 O 3 .

こうして得られたアルミニウムを基板とする表
面のAl2O3の多孔質誘電体酸化皮膜上に、塩化第
二鉄(FeCl3)25g及びポリビニルアルコール
(PVA)(重合度300)1.6gを水100gに溶解した
溶液を塗布する。
25 g of ferric chloride (FeCl 3 ) and 1.6 g of polyvinyl alcohol (PVA) (degree of polymerization 300) were added to 100 g of water on the Al 2 O 3 porous dielectric oxide film on the surface of the aluminum substrate thus obtained. Apply a solution dissolved in.

次にAl2O3多孔質誘電体皮膜上に塗布した
FeCl3とPVA含有溶液がぬれている状態でピロー
ルモノマー溶液の入つた容器の置かれている密閉
容器内に、該アルミニウム箔を吊るし、常温、常
圧で1時間反応させ、濃黒紫色のPVA−ポリピ
ロール複合物層の形成されたアルミニウム箔を得
る。
Next, it was applied onto the Al 2 O 3 porous dielectric film.
While the FeCl 3 and PVA-containing solution are wet, the aluminum foil is suspended in a sealed container containing a container containing a pyrrole monomer solution, and reacted at room temperature and pressure for 1 hour. - Obtaining an aluminum foil with a polypyrrole composite layer formed thereon.

以上は第2図に示す装置によつて実施された
が、図において7は表面にFeCl3とPVAとが塗布
されたAl2O3多孔質誘電体皮膜を有するアルミニ
ウム基板、8はピロールモノマー液、9は密閉容
器である。
The above was carried out using the apparatus shown in Figure 2, where 7 is an aluminum substrate having an Al 2 O 3 porous dielectric film coated with FeCl 3 and PVA on the surface, and 8 is an aluminum substrate with a pyrrole monomer liquid. , 9 is a closed container.

その後、アクリル系溶剤に銀粉末を分散させた
導電ペースト「ドータイトXA−167」(商品名)
をPVA−ポリピロール複合膜の表面に塗布した
後、一昼夜乾燥させて固体電解コンデンサとなし
た。なお、このコンデンサの構造模式図は第1図
に示した通りである。
After that, conductive paste "Dotite XA-167" (product name) made by dispersing silver powder in acrylic solvent
was applied to the surface of a PVA-polypyrrole composite membrane, and then dried for a day and night to form a solid electrolytic capacitor. Incidentally, a schematic structural diagram of this capacitor is as shown in FIG.

次に得られた固体電解コンデンサの電気的特性
を調べるために、前記アルミニウム箔の裏面に陽
極側リード線5を、又上記表面の銀ペースト4に
陰極側リード線6を接続し、それらの間で電気的
に特性を測定した。その結果、該固体電解コンデ
ンサの静電容量は4.1μF、損失角の正接(Tanδ)
は2.0%、漏れ電流は0.5μA(25V)であつた。
Next, in order to examine the electrical characteristics of the obtained solid electrolytic capacitor, an anode lead wire 5 was connected to the back surface of the aluminum foil, and a cathode lead wire 6 was connected to the silver paste 4 on the front surface, and between them. The characteristics were measured electrically. As a result, the capacitance of the solid electrolytic capacitor is 4.1μF, tangent of loss angle (Tanδ)
was 2.0%, and the leakage current was 0.5μA (25V).

なお、上記PVA−ポリピロール複合膜の電気
電導度1s/cmであつた。
The electrical conductivity of the PVA-polypyrrole composite film was 1 s/cm.

実施例 2 酸化剤と高分子として、p−キノン8gとポリ
塩化ビニル1.5gとをジメチルホルムアミド100g
に溶解させたものを用いたほかは、実施例1と条
件を同じくして実験を行つた。その結果、得られ
た固体電解コンデンサの静電容量は4.0μF、損失
角の正接(Tanδ)は2.5%、漏れ電流は0.7μA
(25V)であつた。
Example 2 As an oxidizing agent and a polymer, 8 g of p-quinone and 1.5 g of polyvinyl chloride were mixed with 100 g of dimethylformamide.
The experiment was carried out under the same conditions as in Example 1, except that the solution was used. As a result, the capacitance of the obtained solid electrolytic capacitor was 4.0μF, the loss angle tangent (Tanδ) was 2.5%, and the leakage current was 0.7μA.
(25V).

実施例 3 酸化剤と高分子として、p−キノン8gとポリ
スチレン1.5gとをジメチルエチルケトン100gに
溶解させたものを用いたほかは、実施例1と条件
を同じくして実験を行つた。その結果、得られた
固体電解コンデンサの静電容量は4.0μF、損失角
の正接(Tanδ)は2.3%、漏れ電流は0.3μA
(25V)であつた。
Example 3 An experiment was conducted under the same conditions as in Example 1, except that 8 g of p-quinone and 1.5 g of polystyrene dissolved in 100 g of dimethyl ethyl ketone were used as the oxidizing agent and polymer. As a result, the capacitance of the obtained solid electrolytic capacitor was 4.0μF, the loss angle tangent (Tanδ) was 2.3%, and the leakage current was 0.3μA.
(25V).

比較例 1 上記実施例で使用したものと同じアルミニウム
箔を用い、実施例1と同じ酸化剤のみを用い、高
分子を除いた溶液を用い、該酸化剤溶液を誘電体
皮膜上に塗布し、ぬれた状態で気相重合処理を行
つた。これ以外の条件は全て実施例1と同じとし
た。その結果得られた比較例1の固体電解コンデ
ンサの静電容量は4.2μF、損失角の正接(Tanδ)
は1.9%、漏れ電流は7.2μA(25V)であつた。
Comparative Example 1 Using the same aluminum foil as that used in the above example, using only the same oxidizing agent as in Example 1, and using a solution excluding the polymer, applying the oxidizing agent solution on the dielectric film, Gas phase polymerization treatment was performed in a wet state. All other conditions were the same as in Example 1. The capacitance of the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 1 obtained as a result was 4.2μF, and the tangent of the loss angle (Tanδ)
was 1.9%, and the leakage current was 7.2μA (25V).

比較例 2 上記実施例2と同じ酸化剤のみを用い、高分子
を除いた溶液を用い、該酸化剤溶液を誘電体皮膜
上に塗布し、ぬれた状態で気相重合処理を行つ
た。これ以外の条件は全て実施例2と同じとし
た。その結果得られた比較例2の固体電解コンデ
ンサの静電容量は4.1μF、損失角の正接(Tanδ)
は2.3%、漏れ電流は7.8μA(25V)であつた。
Comparative Example 2 Using only the same oxidizing agent as in Example 2 above but excluding the polymer, the oxidizing agent solution was applied onto a dielectric film and subjected to vapor phase polymerization in a wet state. All other conditions were the same as in Example 2. The capacitance of the solid electrolytic capacitor of Comparative Example 2 obtained as a result was 4.1 μF, and the tangent of the loss angle (Tanδ)
was 2.3%, and the leakage current was 7.8μA (25V).

比較例 3 上記実施例3と同じ酸化剤のみを用い、高分子
を除いた溶液を用い、該酸化剤溶液を誘電体皮膜
上に塗布後、表面が乾燥するのを待つて、気相重
合処理を行つた。これ以外の条件は全て実施例3
と同じとした。その結果得られた比較例3の固体
電解コンデンサの静電容量は4.2μF、損失角の正
接(Tanδ)は2.0%、漏れ電流は6.5μA(25V)で
あつた。
Comparative Example 3 Using only the same oxidizing agent as in Example 3 above but excluding the polymer, the oxidizing agent solution was applied onto the dielectric film, and after waiting for the surface to dry, gas phase polymerization was performed. I went to All other conditions are Example 3.
The same as The resulting solid electrolytic capacitor of Comparative Example 3 had a capacitance of 4.2 μF, a loss angle tangent (Tan δ) of 2.0%, and a leakage current of 6.5 μA (25 V).

以上の結果から、本発明のように気相重合時
に、酸化剤と高分子とを含む溶液を塗布して複素
五員環化合物との重合反応を行うと、高分子を含
まない溶液を用いたものに比べて損失角の正接お
よび漏れ電流のいずれについても、優れた特性を
得ることができた。
From the above results, it is clear that when a solution containing an oxidizing agent and a polymer is applied during gas phase polymerization to perform a polymerization reaction with a five-membered heterocyclic compound as in the present invention, a solution containing no polymer is used. We were able to obtain superior characteristics in terms of both the loss angle tangent and leakage current compared to the previous model.

また、本発明の方法により形成された複合膜は
機械的強度にも優れ、製造過程での機械的な損傷
を受けても、漏れ電流等の増加が少ない。
Further, the composite membrane formed by the method of the present invention has excellent mechanical strength, and even if it is mechanically damaged during the manufacturing process, there is little increase in leakage current, etc.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上記載のとおり、本発明の固体電解コンデン
サの製造法は、複素五員環化合物の重合体を固体
電解質として用いる電解コンデンサの重合体層の
形成において、機械的、熱的さらには化学的にも
安定した緻密で密着性の良い複合膜が形成できる
ので、損失が少なく、しかも低い漏れ電流特性の
固体電解コンデンサを得ることができる。
As described above, the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention is effective in forming a polymer layer of an electrolytic capacitor using a polymer of a five-membered heterocyclic compound as a solid electrolyte, mechanically, thermally, and chemically. Since a stable, dense, and highly adhesive composite film can be formed, a solid electrolytic capacitor with low loss and low leakage current characteristics can be obtained.

しかも、本発明では固体電解コンデンサの製造
時の機械的な損傷を影響を受けにくいので、製造
工程の管理が容易と生産効率を挙げることができ
る。またこの種の電解コンデンサでは、皮膜の劣
化の修復のため、製造工程中に何度かエージング
を施す必要があるが、本発明によれば、皮膜が強
固で密着性に優れるため、このエージング工程を
なくすかもしくは著しく少なくすることができ
る。
Moreover, since the present invention is less susceptible to mechanical damage during the manufacturing of solid electrolytic capacitors, the manufacturing process can be easily managed and production efficiency can be increased. In addition, in this type of electrolytic capacitor, it is necessary to perform aging several times during the manufacturing process in order to repair the deterioration of the film, but according to the present invention, the film is strong and has excellent adhesion, so this aging process can be eliminated or significantly reduced.

また製品化後の基板へのはんだ付けの際に特性
が劣化せず、信頼性の高い固体電解コンデンサを
提供できる。
In addition, a highly reliable solid electrolytic capacitor whose characteristics do not deteriorate when soldered to a board after commercialization can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明実施例の固体電解コンデンサ
の構造模式図、第2図は多孔質誘電体上に高分子
−ポリピロール複合物を積層する装置の概略図を
表す。 1:アルミニウム層、2:Al2O3多孔質誘電体
層、3:高分子とピロール重合体とからなる複合
物層、4:銀ペースト、5:陽極側リード線、
6:陰極側リード線、7:Al2O3多孔質誘電体皮
膜を有するアルミニウム基板、8:ピロールモノ
マー液、9:密閉容器。
FIG. 1 is a schematic structural diagram of a solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for laminating a polymer-polypyrrole composite on a porous dielectric material. 1: Aluminum layer, 2: Al 2 O 3 porous dielectric layer, 3: Composite layer consisting of polymer and pyrrole polymer, 4: Silver paste, 5: Anode side lead wire,
6: Cathode side lead wire, 7: Aluminum substrate having Al 2 O 3 porous dielectric film, 8: Pyrrole monomer liquid, 9: Sealed container.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 誘電体皮膜上に、酸化剤とアニオン基を含ま
ない高分子とを付着させた後、その表面に下記一
般式 (式中、XはNR3、S、O、Seからなる群より
選択される置換基を、R1、R2、R3は水素、アル
キル基又はアリール基を示す。)で示される複素
五員環化合物を気相重合により積層させて前記ア
ニオン基を含まない高分子と複素五員環化合物の
重合体とからなる複合層を固体電解質層として形
成することを特徴とする固体電解コンデンサの製
造法。 2 アニオン基を含まない高分子が、ポリビニル
アルコール、ポリアクリル酸、ポリりん酸、ポリ
ビニルピリジン、ポリエチレンイミン、セルロー
ス、アルギン酸、ペクチン酸、ポリ塩化ビニル、
ポリスチレン、ポリエチレンオキシド又は寒天か
ら選ばれたものであるところの、特許請求の範囲
第1項記載の固体電解コンデンサの製造法。
[Claims] 1. After attaching an oxidizing agent and a polymer containing no anionic group to the dielectric film, the following general formula is applied to the surface of the dielectric film. (In the formula, X represents a substituent selected from the group consisting of NR 3 , S, O, and Se, and R 1 , R 2 , and R 3 represent hydrogen, an alkyl group, or an aryl group.) Manufacture of a solid electrolytic capacitor, characterized in that a membered ring compound is laminated by gas phase polymerization to form a composite layer consisting of a polymer not containing an anion group and a polymer of a five-membered heterocyclic compound as a solid electrolyte layer. Law. 2 Polymers containing no anionic groups include polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyphosphoric acid, polyvinylpyridine, polyethyleneimine, cellulose, alginic acid, pectic acid, polyvinyl chloride,
The method for manufacturing a solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the solid electrolytic capacitor is selected from polystyrene, polyethylene oxide, or agar.
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