JPH06112094A - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサの製造方法

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JPH06112094A
JPH06112094A JP4280610A JP28061092A JPH06112094A JP H06112094 A JPH06112094 A JP H06112094A JP 4280610 A JP4280610 A JP 4280610A JP 28061092 A JP28061092 A JP 28061092A JP H06112094 A JPH06112094 A JP H06112094A
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Shinji Matsumoto
伸二 松本
Kenichi Hitosugi
健一 一杉
Satoru Okubo
哲 大久保
Manabu Kazuhara
学 数原
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Elna Co Ltd
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    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/48—Conductive polymers
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電性高分子物質を利用した固体電解コンデ
ンサの等価直列抵抗の低下とインピーダンス特性の改善
を図る。 【構成】 弁作用金属箔に誘電体酸化被膜を形成した
後、化学重合により化学酸化重合膜を形成し、次いで電
解重合液中に浸漬して電解重合により同化学酸化重合膜
上に導電性高分子物質よりなる電解重合膜を形成するに
あたって、化学重合に用いられるモノマー水溶液中もし
くは酸化剤水溶液中にピリジン環を有する化合物を添加
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解コンデンサの製
造方法に関し、さらに詳しく言えば、導電性高分子物質
からなる固体電解質を備えた固体電解コンデンサの製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】弁作用金属箔に導電性高分子物質、例え
ばポリピロールからなる固体電解質を形成するには、化
学重合工程と電解重合工程の２工程が実施される。
【０００３】このうち、化学重合工程においては、まず
誘電体酸化被膜が形成された弁作用金属箔としての例え
ばアルミニウムエッチド箔をピロールモノマーを含む水
溶液中に浸漬し、次いで過硫酸アンモニウムなどの酸化
剤とパラトルエンスルホン酸アンモニウム塩などの支持
電解質を含む水溶液中に浸漬する。そして、洗浄、乾燥
し、通常はこれを２〜３回繰り返して誘電体酸化被膜上
に化学酸化重合膜を形成するようにしている。
【０００４】これに対して、電解重合工程においてはピ
ロールモノマーと支持電解質と溶媒からなる電解重合液
中に浸漬し、その化学酸化重合膜に陽極側給電端子を接
触させるとともに、電解重合槽側を陰極として所定の電
流密度で電解重合を行なう。これにより、同化学酸化重
合膜上にポリピロールよりなる電解重合膜が形成され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにして、化
学酸化重合膜と電解重合膜とが形成されるのであるが、
化学酸化重合膜はその比抵抗が１Ω・ｃｍ程度であり、
電解重合膜の比抵抗値よりもかなり高い。このため、コ
ンデンサ自体のＥＳＲ（等価直列抵抗）の低下およびイ
ンピーダンス特性の改善を図るにも限界があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の事情
に鑑みなされたもので、その構成上の特徴は、弁作用金
属箔に誘電体酸化被膜を形成した後、化学重合により化
学酸化重合膜を形成し、次いで電解重合液中に浸漬して
電解重合により同化学酸化重合膜上に導電性高分子物質
よりなる電解重合膜を形成する固体電解コンデンサの製
造方法において、上記化学重合に用いられるモノマー水
溶液中もしくは酸化剤水溶液中にピリジン環を有する化
合物を添加することにある。
【０００７】すなわち、化学重合工程においては、まず
弁作用金属箔、例えばアルミニウムエッチド箔をモノマ
ーと溶媒を含む水溶液に浸漬し、同アルミニウムエッチ
ド箔の細孔内にモノマーを導入する。モノマー液として
は、例えば５〜５０ｗｔ％、好ましくは２０〜４０ｗｔ
％のピロールを含む水とエタノールの混合水溶液が用い
られる。次いで、酸化剤と支持電解質を含む水溶液に浸
漬し、同アルミニウムエッチド箔表面および細孔内のモ
ノマーを導電性高分子に重合するのであるが、本発明に
おいては、モノマー水溶液中もしくは酸化剤水溶液中に
ピリジン環を有する化合物を添加することを特徴として
いる。
【０００８】この場合、モノマー水溶液に対してピリジ
ン環を有する化合物を添加するのであれば、その添加量
はピロール１０に対してモル比で０．５〜５であること
が好ましい。この添加量が０．５未満であると添加剤の
効果がみられなく、５を越えると電導度が低下する。
【０００９】これに対して、酸化剤水溶液にピリジン環
を有する化合物を添加する場合には、その添加量は０．
１〜５．０ｗｔ％であることが好ましい。上記と同様、
この添加量が０．１未満であると添加剤の効果がみられ
なくなり、５．０ｗｔ％を越えると電導度が低下する。
【００１０】なお、ピリジン環を有する化合物として
は、
【化１】 示されるピリジンのほかに、
【化２】 で示されるピリダジン、
【化３】 で示される２−（３−ピリジル）ピロール、
【化４】 で示される２，３′−ビピリジンが含まれる。
【００１１】一方、電解重合液はモノマーと支持電解質
と溶媒からなる。モノマーの濃度は０．０１〜５．０モ
ル／ｌ、好ましくは０．０５〜３．０モル／ｌが良い。
支持電解質の濃度は０．０１〜５．０モル／ｌ、好まし
くは０．０５〜３．０モル／ｌが良い。
【００１２】モノマーとしては、ピロール、チォフェ
ン、フラン、アニリンなどの複素環式化合物が用いられ
る。
【００１３】酸化剤としては、ヨウ素、臭素、ヨウ化臭
素などのハロゲン、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモ
ン、四フッ化ケイ素、五塩化リン、五フッ化リン、塩化
アルミニウム、塩化モリブデンなどの金属ハロゲン化
物、硫酸、硝酸、フルオロ硫酸、トリフルオロメタン硫
酸、クロロ硫酸などのプロトン酸、三酸化イオウ、二酸
化窒素などの含酸素化合物、過硫酸アンモニウムなどの
過硫酸塩、過酸化水素、過酢酸、ジフルオロスルホニル
パーオキサイドなどの過酸化物、硝酸第２鉄、硫酸第２
鉄などの鉄化合物、硝酸第２銅、硫酸銅などの銅化合物
などが用いられる。
【００１４】また、支持電解質には、Ｐ−トルエンスル
ホン酸、ナフタレンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸な
どのスルホン酸、安息香酸、アジピン酸、シュウ酸、フ
タル酸などのカルボン酸、フェニルリン酸、ナフチルリ
ン酸などのリン酸、フェニルホウ酸などのホウ酸が単独
でもしくは混合して用いられる。
【００１５】溶媒としては、水のほかエタノール、メタ
ノールなどのプロトン性溶媒と、アセトニトリル、プロ
ピレンカーボネイト、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドな
どの非プロトン性溶媒が単独でもしくは混合して用いら
れる。溶媒の種類は支持電解質により適宜選択される。
【００１６】用いられる弁作用金属箔としては、アルミ
ニウム、タンタル、チタンもしくはニオブなどの２０〜
３００μｍの薄箔が好ましい。
【００１７】
【作用】上記のように、化学重合に用いられるモノマー
水溶液中もしくは酸化剤水溶液中にピリジン環を有する
化合物を添加することにより、比抵抗の小さな化学酸化
重合膜が得られる。
【００１８】
【実施例】まず、化学酸化重合膜を単体として形成し、
その比抵抗ρ（Ω・ｃｍ）を測定した。
【００１９】〈比較例１〉６モル／ｌ（リットル）ピロ
ールモノマー水溶液に、酸化剤として０．３モル／ｌの
過硫酸アンモン、０．１モル／ｌのトルエンスルホン酸
アンモニウム塩を混合し、生成された粉体を直径１０ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍのペレットに成形し、四端子測定法にて
その比抵抗ρを測定したところ、１．２６Ω・ｃｍであ
った。
【００２０】《実施例１》６モル／ｌピロールモノマー
水溶液に対してピリジンをモル比１０：１で添加した
後、同ピロールモノマー水溶液に酸化剤として０．３モ
ル／ｌの過硫酸アンモン、０．１モル／ｌのトルエンス
ルホン酸アンモニウム塩を混合し、生成された粉体を直
径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍのペレットに成形した。そし
て、四端子測定法にてその比抵抗ρを測定したところ、
１．０４Ω・ｃｍであった。
【００２１】《実施例２》６モル／ｌピロールモノマー
水溶液に対してピリジンをモル比１０：２で添加した
後、同ピロールモノマー水溶液に酸化剤として０．３モ
ル／ｌの過硫酸アンモン、０．１モル／ｌのトルエンス
ルホン酸アンモニウム塩を混合し、生成された粉体を直
径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍのペレットに成形した。そし
て、四端子測定法にてその比抵抗ρを測定したところ、
０．２１Ω・ｃｍであった。
【００２２】《実施例３》６モル／ｌピロールモノマー
水溶液に対して、０．３モル／ｌの過硫酸アンモンおよ
び０．１モル／ｌのトルエンスルホン酸アンモニウム塩
を含む酸化剤水溶液を混合するにあたって、同酸化剤水
溶液にピリジンを０．１ｗｔ％添加した。そして、生成
された粉体を直径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍのペレットに成
形して、四端子測定法にてその比抵抗ρを測定したとこ
ろ、０．１０Ω・ｃｍであった。
【００２３】《実施例４》６モル／ｌピロールモノマー
水溶液に対して、０．３モル／ｌの過硫酸アンモンおよ
び０．１モル／ｌのトルエンスルホン酸アンモニウム塩
を含む酸化剤水溶液を混合するにあたって、同酸化剤水
溶液にピリジンを０．４ｗｔ％添加した。そして、生成
された粉体を直径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍのペレットに成
形して、四端子測定法にてその比抵抗ρを測定したとこ
ろ、０．１３Ω・ｃｍであった。
【００２４】このように、ピロールモノマー水溶液もし
くは酸化剤水溶液のいずれかにピリジンを添加すること
により、比抵抗の小さな化学酸化重合膜が得られる。参
考までに、上記比較例１および実施例１〜４の比抵抗値
の比較結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】次に、定格１０Ｖ３．３μＦのポリピロー
ルによる固体電解コンデンサを製作し、静電容量（μ
Ｆ）、損失角の正接（ｔａｎδ）および１００ｋＨｚ時
の等価直列抵抗（ＥＳＲ；ｍΩ）を測定した。
【００２７】〈比較例２〉３ｍｍ×３ｍｍ角のアルミニ
ウムエッチド箔（厚さ９０〜１００μｍ）を３３Ｖにて
陽極酸化し、その表面に誘電体酸化皮膜を形成した。そ
して、このアルミニウム箔を６モル／ｌのピロールモノ
マー水溶液に浸漬した後、０．３モル／ｌの過硫酸アン
モンおよび０．１モル／ｌのトルエンスルホン酸アンモ
ニウム塩を含む酸化剤水溶液中に浸漬し、引き上げて洗
浄し乾燥させ、これを３回繰り返し化学酸化重合膜を形
成した。
【００２８】アジピン酸アンモニウムを３ｗｔ％含む化
成液中に浸漬し、化成電圧２６Ｖにて再化成を行なった
後、導電性高分子単量体としてピロールモノマーを０．
２モル／ｌ、支持電解質としてアルキルナフタレンスル
ホン酸を０．１モル／ｌを含む水溶液中に浸漬し、５．
６ｍＡ／平方センチメートルの電流密度で電解重合を行
ない、化学酸化重合膜上に電解重合膜を形成した。
【００２９】次に、電解重合膜上に陰極引き出し層とし
てのカーボン層および銀層をそれぞれ焼き付け、リード
フレームに取り付けた後、各コンデンサ素子の周囲に樹
脂モールド法にて樹脂外装体を形成し、このようにして
定格１０Ｖ３．３μＦの固体電解コンデンサを２０個製
作した。
【００３０】これらについて、静電容量（μＦ）、損失
角の正接（ｔａｎδ）および１００ｋＨｚ時の等価直列
抵抗（ＥＳＲ；ｍΩ）を測定したところ、いずれも平均
値で静電容量は３．０３μＦ、損失角の正接は０．００
９およびＥＳＲは１２０ｍΩであった。
【００３１】《実施例５》この実施例５では、化学重合
を行なうにあたって、６モル／ｌのピロールモノマー水
溶液に対してピリジンをモル比で１０：１の割合で添加
した。その他の条件は上記比較例２と同じとして、定格
１０Ｖ３．３μＦの固体電解コンデンサを２０個製作し
た。これらについて、静電容量（μＦ）、損失角の正接
（ｔａｎδ）および１００ｋＨｚ時の等価直列抵抗（Ｅ
ＳＲ；ｍΩ）を測定したところ、いずれも平均値で静電
容量は２．９８μＦ、損失角の正接は０．００８および
ＥＳＲは８０ｍΩであった。
【００３２】《実施例６》この実施例６においては、化
学重合を行なうにあたって、６モル／ｌのピロールモノ
マー水溶液に対してピリジンをモル比で１０：２の割合
で添加した。その他の条件は上記比較例２と同じとし
て、定格１０Ｖ３．３μＦの固体電解コンデンサを２０
個製作した。これらについて、静電容量（μＦ）、損失
角の正接（ｔａｎδ）および１００ｋＨｚ時の等価直列
抵抗（ＥＳＲ；ｍΩ）を測定したところ、いずれも平均
値で静電容量は３．０５μＦ、損失角の正接は０．００
９およびＥＳＲは７２ｍΩであった。
【００３３】《実施例７》この実施例７においては、化
学重合を行なうにあたって、０．３モル／ｌの過硫酸ア
ンモンおよび０．１モル／ｌのトルエンスルホン酸アン
モニウム塩を含む酸化剤水溶液中にピリジンを０．１ｗ
ｔ％添加した。その他の条件は上記比較例２と同じとし
て、定格１０Ｖ３．３μＦの固体電解コンデンサを２０
個製作した。これらについて、静電容量（μＦ）、損失
角の正接（ｔａｎδ）および１００ｋＨｚ時の等価直列
抵抗（ＥＳＲ；ｍΩ）を測定したところ、いずれも平均
値で静電容量は３．１１μＦ、損失角の正接は０．０１
０およびＥＳＲは７３ｍΩであった。
【００３４】《実施例８》この実施例８においては、化
学重合を行なうにあたって、０．３モル／ｌの過硫酸ア
ンモンおよび０．１モル／ｌのトルエンスルホン酸アン
モニウム塩を含む酸化剤水溶液中にピリジンを０．４ｗ
ｔ％添加した。その他の条件は上記比較例２と同じとし
て、定格１０Ｖ３．３μＦの固体電解コンデンサを２０
個製作した。これらについて、静電容量（μＦ）、損失
角の正接（ｔａｎδ）および１００ｋＨｚ時の等価直列
抵抗（ＥＳＲ；ｍΩ）を測定したところ、いずれも平均
値で静電容量は３．０３μＦ、損失角の正接は０．００
９およびＥＳＲは７５ｍΩであった。
【００３５】参考までに、上記比較例２と実施例５〜８
の比較結果を表２に示す。また、６０℃、相対湿度９５
％雰囲気下での１２００時間におよぶ定格電圧印加によ
る信頼性試験を行なった。その結果の静電容量およびＥ
ＳＲの変化を示したグラフを図１に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
化学重合に用いられるモノマー水溶液中もしくは酸化剤
水溶液中にピリジン環を有する化合物を添加することに
より、化学酸化重合膜の比抵抗を小さくすることができ
る。
【００３８】したがって、導電性高分子物質を利用した
固体電解コンデンサの等価直列抵抗の低下およびインピ
ーダンス特性の改善が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】信頼性試験による静電容量および等価直列抵抗
の変化状態を示したグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 数原 学 神奈川県藤沢市辻堂新町２丁目２番１号 エルナー株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 弁作用金属箔に誘電体酸化被膜を形成し
    た後、化学重合により化学酸化重合膜を形成し、次いで
    電解重合液中に浸漬して電解重合により同化学酸化重合
    膜上に導電性高分子物質よりなる電解重合膜を形成する
    固体電解コンデンサの製造方法において、上記化学重合
    に用いられるモノマー水溶液中もしくは酸化剤水溶液中
    にピリジン環を有する化合物を添加することを特徴とす
    る固体電解コンデンサの製造方法。
  2. 【請求項２】 上記モノマー水溶液に対する上記ピリジ
    ン環を有する化合物の添加量はピロール１０に対しモル
    比で０．５〜５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の製造方法
  3. 【請求項３】 上記酸化剤水溶液に対する上記ピリジン
    環を有する化合物の添加量は０．１〜５．０ｗｔ％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
    サの製造方法。
  4. 【請求項４】 上記ピリジン環を有する化合物としては
    ピリジンのほかに、ピリダジン、２−（３−ピリジル）
    ピロール、２，３′−ビピリジンが含まれることを特徴
    とする請求項１に記載の固体電解コンデンサの製造方
    法。
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