JPH0629159A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

固体電解コンデンサおよびその製造方法

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JPH0629159A
JPH0629159A JP20622792A JP20622792A JPH0629159A JP H0629159 A JPH0629159 A JP H0629159A JP 20622792 A JP20622792 A JP 20622792A JP 20622792 A JP20622792 A JP 20622792A JP H0629159 A JPH0629159 A JP H0629159A
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JP
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acid compound
acid
capacitor
solid electrolytic
electrolytic capacitor
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JP20622792A
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English (en)
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Shinhi Jiyo
新非 徐
Hitoshi Ishikawa
石川  仁志
Atsushi Kobayashi
淳 小林
Masaharu Sato
正春 佐藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱安定性および周波数特性等に優れた高性能
固体電界コンデンサを提供する。 【構成】 カルボン酸化合物、リン酸化合物またはスル
ホン酸化合物をドーパントとするポリアニリンからなる
導電性高分子層3を誘電体酸化皮膜2上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は導電性高分子化合物を固
体電解質とする固体電解コンデンサおよびその製造方法
に関し、特に化学酸化重合により合成した高導電性のポ
リアニリンを固体電解質とする、高周波特性に優れ、容
量出現率の高い固体電解コンデンサおよびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】科学技術の進歩に伴って電子機器の小型
化および信頼性の向上が求められている。コンデンサに
関しても高周波数域まで良好な特性を有し、しかも信頼
性に優れた大容量固体電解コンデンサへの要求が高まっ
ており、このような要求に応えるための研究開発が活発
に行われている。通常、固体電解コンデンサは、タンタ
ルあるいはアルミニウムなどの皮膜形成金属の多孔質成
形体を第1の電極(陽極)とし、その表面酸化皮膜を誘
電体、二酸化マンガン(MnO2)や7,7’,8,
8’−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯塩等の
固体電解質を第2電極(陰極)の一部とする構造を有し
ている。この場合に、固体電解質には多孔質成形体内部
の誘電体全面と電極リード間を電気的に接続する機能
と、誘電体皮膜の欠陥に起因する電気的短絡を修復する
機能とが必要とされる。その結果、導電率は高いが誘電
体修復機能のない金属は固体電解質として使用できず、
短絡電流による熱などによって絶縁体に変化する二酸化
マンガン等が用いられてきた。しかしながら、二酸化マ
ンガンを電極の一部とするものでは、その導電率が充分
でないため、高周波数域でのインピーダンスが大きい。
また、TCNQ錯塩を電極の一部とするものでは、TC
NQ錯塩が熱分解し易いため、耐熱性に劣るという欠点
があった。
【0003】最近、高分子の分野においても新しい材料
の開発が進み、その結果、ポリアセチレン、ポリパラフ
ェニレン、ポリピロール、ポリアニリンなどの共役系高
分子に電子供与性や電子吸引性化合物(ドーパント)を
添加(ドーピング)した導電性高分子が開発されてい
る。また、ポリピロールは高い導電性を有し経時安定性
も良好であることから、これを固体電解質とする固体電
解コンデンサが開発されている。例えば、金属酸化皮膜
表面にまずあらかじめ導電性を有するプレコート層を形
成し、さらにその上に電気化学的な方法(電解重合)に
よりポリピロールを形成し、固体電解質とする固体電解
コンデンサが提案されている。特開昭63−17331
3号公報には化学重合法で合成した導電性高分子をプレ
コート層とする方法、また特開平1−253226号公
報には金属酸化物、例えば二酸化マンガンをプレコート
層とする方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固体電解コンデンサでは周波数特性と耐熱性を共に満足
するものはなく、またポリピロールを固体電解質とする
固体電解コンデンサは周波数特性が良好で、コンデンサ
に要求される耐熱性も有しているが、製造工程が複雑
で、そのため高価なものとなる。一方、ポリアニリンは
ポリピロールと同等の導電率を示し、しかもポリピロー
ルに比べて安価で、経時安定性も優れているため、それ
を固体電解質とする固体電解コンデンサは良好な特性を
有すると期待されるが、未だその性能を十分に活かした
固体電解コンデンサは開発されていない。本発明の目的
は、前記課題を解決することにより、ポリアニリンの性
能を十分に活かした、すなわち高周波領域まで良好な特
性を有し、しかも耐熱性に優れた固体電解コンデンサお
よびそれを低コストで簡便に製造する方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するために、種々検討を行った。その結果、特定の
ポリアニリンを固体電解質とすれば高周波特性および耐
熱性に優れた固体電解コンデンサが得られることを見い
出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、皮膜形成
金属の表面酸化皮膜を誘電体とし、導電性高分子を固体
電解質とする固体電解コンデンサにおいて、導電性高分
子がカルボン酸化合物またはリン酸化合物またはスルホ
ン酸化合物をドーパントとするポリアニリンであること
を特徴とする固体電解コンデンサである。またその製造
方法は誘電体皮膜表面または近傍で、カルボン酸化合物
またはリン酸化合物またはスルホン酸化合物、および酸
化剤を用いてアニリンを重合し、得られたポリアニリン
から酸化剤を取り除いて固体電解質とすることを特徴と
する。
【0006】本発明者らは種々のプロトン酸と酸化剤を
用いてアニリンを重合し、形成されるポリアニリンを固
体電解質とする固体電解コンデンサの特性を検討した。
その結果、プロトン酸をカルボン酸化合物またはリン酸
化合物またはスルホン酸化合物とする場合に、実用上満
足できる固体電解コンデンサが得られることを見い出し
た。本発明において、プロトン酸としてカルボン酸化合
物を用いた場合には、特に、酸化皮膜が侵食されること
がなく、またプロトン酸をpKa値4.6以下のカルボ
ン酸化合物とする場合には、コンデンサ電解質として十
分な導電率が得られ、さらにプロトン酸を分子量80以
上のカルボン酸化合物とする場合には、コンデンサ電解
質として優れた耐熱性を有するポリアニリンが得られ
る。プロトン酸をリン酸化合物とする場合には、特に、
ポリアニリンの誘電体表面への密着性がよく、またプロ
トン酸をpKa値4.6以下のリン酸化合物とする場合
には、コンデンサ電解質として十分な導電率が得られ、
さらにプロトン酸を分子量150以上のリン酸化合物と
する場合には、コンデンサ電解質として優れた耐熱性を
有するポリアニリンが得られる。プロトン酸をpKa値
4.6以下のスルホン酸化合物とした場合には高い導電
率を有するポリアニリンが得られ、さらにプロトン酸を
分子量250以上のスルホン酸化合物とする場合には優
れた耐熱性を有するポリアニリンが得られる。
【0007】本発明で用いるカルボン酸化合物とは、分
子中にカルボキシル基を一つ以上有する化合物であり、
例えば、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、
ブロモ酢酸、ジブロモ酢酸、トリブロモ酢酸、ヨード酢
酸、ジヨード酢酸、トリヨード酢酸、シュウ酸、マロン
酸、コハク酸、グルタル酸、オキサル酢酸、クエン酸、
フマル酸、マレイン酸、アスパラギン、アスパラギン
酸、セリン、バリン、グルタミン、安息香酸、o−クロ
ロ安息香酸、m−クロロ安息香酸、p−クロロ安息香
酸、o−ブロモ安息香酸、m−ブロモ安息香酸、p−ブ
ロモ安息香酸、o−ヨード安息香酸、m−ヨード安息香
酸、p−ヨード安息香酸、o−シアノ安息香酸、m−シ
アノ安息香酸、p−シアノ安息香酸、o−ニトロ安息香
酸、m−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、o−ア
ミノ安息香酸、m−アミノ安息香酸、p−アミノ安息香
酸、o−ヒドロキシ安息香酸、m−ヒドロキシ安息香
酸、p−ヒドロキシ安息香酸、ポコリン酸、ニコチン
酸、イソニコチン酸、サリチル酸、フタル酸、イソフタ
ル酸、テレフタル酸等の脂肪族または芳香族のカルボン
酸、あるいはそれらの誘電体である。本発明で用いるリ
ン酸化合物とは、二リン酸あるいはより高次のポリリン
酸などの無機リン酸化合物、アデニル酸、アデノシン二
リン酸、アデノシン三リン酸およびホスホン酸縮合物な
どの有機リン酸化合物などである。本発明で用いるスル
ホン酸化合物とは、分子中にスルホン基を一つ以上有す
る化合物であり、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸
(アルキル基炭素数n≧7)、ブチルナフタレンスルホ
ン酸、1,5−ナフタレンジスルホン酸、1,6−ナフ
タレンジスルホン酸、2,6−ナフタレンジスルホン
酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、アントラキノン
−1,5−ジスルホン酸、アントラキノン−2,6−ジ
スルホン酸、アントラキノン−2,7−ジスルホン酸、
アントラキノン−2−スルホン酸等の脂肪族または芳香
族のスルホン酸、あるいはそれらの誘導体である。本発
明において皮膚形成金属とは、タンタル、アルミニウ
ム、ニオブ、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、ケ
イ素などであり、圧延箔、微粉焼結物および圧延箔のエ
ッチング物などの形態で用いることができる。
【0008】本発明の製造方法では、上記の酸化合物と
適切な酸化剤を用いてアニリンを酸化重合し、コンデン
サの固体電解質とする。本発明において酸化剤は特に限
定されず、ヨウ素酸カリウム、ヨウ素酸ナトリウム、重
クロム酸カリウム、重クロム酸ナトリウム、ペルオキソ
二硫酸アンモニウム、過酸化水素、二酸化マンガン、二
酸化鉛、ベンゾキノンなどのポリアニリンの酸化剤とし
て従来公知のものが使用できる。本発明の重合方法は特
に限定されず、酸化剤、あるいは酸化剤と酸化合物の混
合物をそのまま、または適当な溶媒に溶解して酸化皮膜
を形成した皮膜形成金属の多孔質成形体に導入した後、
アニリン、あるいはアニリンと酸化合物の混合物のガス
や溶液に接触させる方法や、アニリン、あるいはアニリ
ンと酸化合物の混合物を先に皮膜形成金属の多孔質成形
体に導入し、しかる後に酸化剤、あるいは酸化剤と酸化
合物の混合体に接触させる方法等で行われる。
【0009】本発明の製造方法では、上記酸化合物と適
切な酸化剤を用いて皮膜形成金属の酸化皮膜表面にポリ
アニリンを重合した後に、水、あるいは酸化剤が易溶で
ある溶媒により洗浄し、導電性に寄与しない酸化剤と過
剰な酸化合物を取り除く。本発明において酸化剤を取り
除く方法は特に限定されず、洗浄の他に蒸発等によって
も可能である。本発明では酸化剤は完全に除去する必要
はないが、残留する酸化剤が少ないほどコンデンサを組
み立てた場合の高周波数特性と耐熱性が向上する。酸化
剤を取り除いた後に、乾燥を行い、通常の方法で引き出
し電極を設けてコンデンサに組み上げる。また、前記重
合操作および組上げの各工程を繰り返し行うこともでき
る。本発明による固体電解コンデンサは、固体電解質で
あるポリアニリンが高導電性で耐熱性にも優れているの
で、共振周波数におけるインピーダンスが小さく高周波
数特性が良好であり、しかも高温での特性低下が少ない
という特徴を有してる。
【0010】
【作用】皮膜形成金属の表面酸化皮膜を誘電体とし、ド
ーパントをカルボン酸化合物とすることによって、誘電
体表面または近傍で酸化皮膜誘電体を侵食せずに、ポリ
アニリンを形成することができる。その結果、ポリアニ
リンを固体電解質とする固体電解コンデンサの実現が可
能となる。さらに、ドーパントとなるプロトン酸をpK
a値4.6以下、分子量80以上のカルボン酸化合物と
することによって、コンデンサ電解質として十分な導電
率と優れた耐熱性を有するポリアニリンを形成すること
ができる。その結果、高周波領域まで良好な特性を有
し、しかも耐熱性に優れた固体電解コンデンサを低コス
トで簡便なる手段で得ることが可能となる。
【0011】また、皮膜形成金属の表面酸化皮膜を誘電
体とし、ドーパントをリン酸化合物とすることによっ
て、誘電体表面への密着性のよいポリアニリンを形成す
ることができる。その結果、ポリアニリンを固体電解質
とする固体電解コンデンサの実現が可能となる。さら
に、ドーパントとなるプロトン酸をpKa値4.6以
下、分子量150以上のリン酸化合物とすることによっ
て、コンデンサ電解質として十分な導電率と優れた耐熱
性を有するポリアニリンを形成することができる。その
結果、高周波領域まで良好な特性を有し、しかも耐熱性
に優れた固体電解コンデンサを低コストで簡便なる手段
で得ることが可能となる。
【0012】さらに、弁作用金属の酸化皮膜を誘電体と
し、ドーパントをスルホン酸化合物とすることによっ
て、誘電体表面または近傍で誘電体酸化皮膜上に均一に
ポリアニリンを形成することができる。その結果、ポリ
アニリンを固体電解質とする固体電解コンデンサの実現
が可能となる。さらに、ドーパントとなるプロトン酸を
pKa値4.6以下、分子量250以上のスルホン酸化
合物とすることによって、コンデンサ電解質として十分
な導電率と優れた耐熱性を有するポリアニリンを形成す
ることができる。その結果、高周波領域まで良好な特性
を有し、しかも耐熱性に優れた固体電解コンデンサを低
コストで簡便なる手段で得ることが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、実施例を挙げ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のみ限定されるもので
はない。図1は本発明の実施例により製造される固体電
解コンデンサの断面構造を模式的に示す図である。陽極
となる金属箔1の表面にエッチングを施し、ミクロな細
孔を多数形成してその表面積を大きくする。この表面の
細孔壁面に沿って金属酸化物の誘電体薄膜2を形成す
る。この誘電体薄膜2の表面に本発明の特徴である固体
電解質のポリアニリン層3をその細孔の奥深くまで入り
込むように形成する。この固体電解質層3の反対側に陰
極となる金属の電極5を取り付ける。電極5とポリアニ
リン層3との間には接触を良好に保持するためにグラフ
ァイト層4を用いることもできる。陽極1および陰極5
には電極リード6および7が取り付けられている。図2
は本発明の固体電解コンデンサの製造方法の一例を工程
順に示すブロック図である。まず、皮膜形成金属箔をエ
ッチングして表面に多数の細孔を形成する。その表面に
化成を施して誘電体酸化皮膜を形成する。その誘電体酸
化皮膜に接触するように電解質となるポリアニリンを形
成する。次いで、リード線を接続して封止を行い製品と
する。
【0014】実施例1 エッチングによって表面積をほぼ20倍に拡大した膜厚
150μm、1×0.5cm2のアルミニウム箔を5%
ほう酸アンモニウム水溶液中で100Vで陽極酸化し、
洗浄および乾燥した。このアルミニウム箔を30wt%
重クロム酸カリウムの水溶液に5分間浸漬し、次に室温
でアニリンとジクロロ酢酸が等モルで5wt%アニリン
の水溶液に5分間浸漬した後、アルミ箔を取り出し、空
気中で30分間保持して重合を行った。その後、水およ
びメタノールで順次洗浄および減圧乾燥したところ、黒
色のポリアニリンが誘電体表面に形成した。上記酸化剤
の充填、アニリンとジクロロ酢酸の混合溶液との接触、
重合、洗浄および乾燥を5回繰り返した後、カーボンペ
ースト(日本アチソン社製、エレクトロダグー11
2)、銀ペースト(福田金属社製、GL−110)を順
次付け、陰極リードを引き出し、エポキシ樹脂で封止し
てコンデンサを完成した。得られたコンデンサの製造直
後、および150℃で100時間保持した後の容量出現
率(C/C0;電解質溶液中における容量をC0とす
る。)、漏れ電流(LC)および共振周波数インピーダ
ンス(R)を表1に示す。その結果、このコンデンサは
共振周波数におけるインピーダンスが小さく、高周波数
特性が良好であり、しかも150℃の高温下でも特性の
低下がほとんどない、耐熱性に優れたものであった。
【0015】実施例2 実施例1のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、実施例1のジクロロ酢酸に代えてサリチル酸
をドーパントに使用したほかは実施例1と同様な方法で
アニリンの重合、洗浄および乾燥を繰り返し、リードを
引き出してコンデンサを完成させた。得られたコンデン
サの製造直後、および150℃で100時間保持した後
の容量出現率、漏れ電流および共振周波数におけるイン
ピーダンスを表1に示す。その結果、このコンデンサは
共振周波数におけるインピーダンスが小さく、高周波数
特性が良好であり、しかも150℃の高温下でも特性の
低下がほとんどない、耐熱性に優れたものであった。
【0016】実施例3 実施例1のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、実施例1のジクロロ酢酸に代えてテレフタル
酸を使用したほかは実施例1と同様な方法でアニリンの
重合、洗浄および乾燥を繰り返し、リードを引き出して
コンデンサを完成させた。得られたコンデンサの製造直
後、および150℃で100時間保持した後の容量出現
率、漏れ電流および共振周波数におけるインピーダンス
を表1に示す。表1から、このコンデンサは共振周波数
におけるインピーダンスが小さいために、高周波数特性
が良好であり、しかも150℃の高温下でも特性の低下
がほとんどなく、耐熱性に優れたものであった。
【0017】実施例4 実施例1のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、このアルミ箔を5wt%アニリンの水溶液に
5分間浸漬し、次に室温で重クロム酸とジクロロ酢酸が
等モルで30wt%ジクロロ酢酸の水溶液に5分間浸漬
した後、アルミ箔を取り出し、空気中で20分間保持し
て重合を行った。その後、実施例1と同様な方法でアニ
リンの重合、洗浄および乾燥を繰り返し、リードを引き
出してコンデンサを完成させた。得られたコンデンサの
製造直後、および150℃で100時間保持した後の容
量出現率、漏れ電流および共振周波数におけるインピー
ダンスを表1に示す。その結果、このコンデンサは共振
周波数におけるインピーダンスが小さいから、高周波数
特性が良好であり、しかも150℃の高温下でも特性の
低下がほとんどなく、耐熱性に優れたものであった。
【0018】実施例5 実施例1のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、実施例4の重クロム酸に代えてペルオキソ二
硫酸アンモニウムを酸化剤に用いたほかは実施例4と同
様な方法でアニリンの重合、洗浄および乾燥を繰り返
し、リードを引き出してコンデンサを完成させた。得ら
れたコンデンサの製造直後、および150℃で100時
間保持した後の容量出現率、漏れ電流および共振周波数
におけるインピーダンスを表1に示す。表1から、この
コンデンサは共振周波数におけるインピーダンスが小さ
いから、高周波数特性が良好であり、しかも150℃の
高温下でも特性の低下がほとんどなく、耐熱性に優れた
ものであった。
【0019】実施例6 直径5mm、高さ8mmの円柱状のタンタル微粉末焼結
体ペレット(空隙率60%)を0.1wt%硝酸水溶液
中で120Vで陽極酸化し、洗浄および乾燥した。その
後に、実施例1と同様な方法でアニリンの重合、洗浄お
よび乾燥を繰り返し、リードを引き出してコンデンサを
完成させた。得られたコンデンサの製造直後、および1
50℃で100時間保持した後の容量出現率、漏れ電流
および共振周波数におけるインピーダンスを表1に示
す。表1から、このコンデンサは共振周波数におけるイ
ンピーダンスが小さいために、高周波数特性が良好であ
り、しかも150℃の高温下でも特性の低下がほとんど
なく、耐熱性に優れたものであった。
【0020】比較例1 実施例1のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、実施例1のジクロロ酢酸に代えてpKa値
4.6以上の酢酸をドーパントに用いた。これ以外は実
施例1と同様な方法でアニリンの重合、洗浄および乾燥
を繰り返し、リードを引き出してコンデンサを完成させ
た。得られたコンデンサの製造直後、および150℃で
100時間保持した後の容量出現率、漏れ電流および共
振周波数におけるインピーダンスを表1に示す。その結
果、このコンデンサは150℃の高温下でも特性の低下
がほとんどなく、耐熱性に優れたものであるものの、製
造直後においても共振周波数におけるインピーダンスが
大きく高周波数特性が劣ったものであった。
【0021】比較例2 実施例1のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、実施例1のジクロロ酢酸に代えて分子量46
の蟻酸をドーパントに用いた。これ以外は実施例1と同
様な方法でアニリンの重合、洗浄および乾燥を繰り返
し、リードを引き出してコンデンサを完成させた。得ら
れたコンデンサの製造直後、および150℃で100時
間保持した後の容量出現率、漏れ電流および共振周波数
におけるインピーダンスを表1に示す。その結果、この
コンデンサは製造直後においては共振周波数におけるイ
ンピーダンスが小さく高周波数特性が良好であるもの
の、150℃の高温下で特性の著しい低下がみられ、耐
熱性が劣ったものであった。
【0022】
【表1】
【0023】実施例7 エッチングによって表面積をほぼ20倍に拡大した膜厚
150μm、1×0.5cm2のアルミニウム箔を5%
ほう酸アンモニウム水溶液中で100Vで陽極酸化し、
洗浄および乾燥した。このアルミニウム箔を30wt%
重クロム酸カリウムの水溶液に5分間浸漬し、次に室温
でアニリンと二リン酸が等当量で5wt%アニリンの水
溶液に5分間浸漬した後、アルミ箔を取り出し、空気中
で30分間保持して重合を行った。その後、水およびメ
タノールで順次洗浄および減圧乾燥したところ、黒色の
ポリアニリンが誘電体表面に形成した。上記酸化剤の充
填、アニリンと二リン酸の混合溶液との接触、重合、洗
浄および乾燥を5回繰り返した後、カーボンペースト
(日本アチソン社製、エレクトロダグー112)、銀ペ
ースト(福田金属社製、GL−110)を順次付け、陰
極リードを引き出し、エポキシ樹脂で封止してコンデン
サを完成した。得られたコンデンサの製造直後、および
150℃で100時間保持した後の容量出現率(C/C
0;電解質溶液中における容量をC0とする。)、漏れ電
流(LC)および共振周波数インピーダンス(R)を表
2に示す。その結果、このコンデンサは共振周波数にお
けるインピーダンスが小さく、高周波数特性が良好であ
り、しかも150℃の高温下でも特性の低下がほとんど
ない、耐熱性に優れたものであった。
【0024】実施例8 実施例7のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、実施例7の二リン酸に代えてアデニル酸をド
ーパントに使用したほかは実施例7と同様な方法でアニ
リンの重合、洗浄および乾燥を繰り返し、リードを引き
出してコンデンサを完成させた。得られたコンデンサの
製造直後、および150℃で100時間保持した後の容
量出現率、漏れ電流および共振周波数におけるインピー
ダンスを表2に示す。その結果、このコンデンサは共振
周波数におけるインピーダンスが小さく、高周波数特性
が良好であり、しかも150℃の高温下でも特性の低下
がほとんどない、耐熱性に優れたものであった。
【0025】実施例9 実施例7のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、このアルミ箔を5wt%アニリンの水溶液に
5分間浸漬し、次に室温で重クロム酸と二リン酸が等当
量で30wt%二リン酸の水溶液に5分間浸漬した後、
アルミ箔を取り出し、空気中で20分間保持して重合を
行った。その後、実施例7と同様な方法でアニリンの重
合、洗浄および乾燥を繰り返し、リードを引き出してコ
ンデンサを完成させた。得られたコンデンサの製造直
後、および150℃で100時間保持した後の容量出現
率、漏れ電流および共振周波数インピーダンスを表2に
示す。その結果、このコンデンサは共振周波数における
インピーダンスが小さく、高周波数特性が良好であり、
しかも150℃の高温下でも特性の低下がほとんどな
く、耐熱性に優れたものであった。
【0026】実施例10 実施例7のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、実施例9の重クロム酸に代えてペルオキソ二
硫酸アンモニウムを酸化剤に用いたほかは実施例9と同
様な方法でアニリンの重合、洗浄および乾燥を繰り返
し、リードを引き出してコンデンサを完成させた。得ら
れたコンデンサの製造直後、および150℃で100時
間保持した後の容量出現率、漏れ電流および共振周波数
におけるインピーダンスを表2に示す。表2から、この
コンデンサは共振周波数におけるインピーダンスが小さ
く、高周波数特性が良好であり、しかも150℃の高温
下でも特性の低下がほとんどなく、耐熱性に優れたもの
であった。
【0027】実施例11 直径5mm、高さ8mmの円柱状のタンタル微粉末焼結
体ペレット(空隙率60%)を0.1wt%硝酸水溶液
中で120Vで陽極酸化し、洗浄および乾燥した。その
後に、実施例7と同様な方法でアニリンの重合、洗浄お
よび乾燥を繰り返し、リードを引き出してコンデンサを
完成させた。得られたコンデンサの製造直後、および1
50℃で100時間保持した後の容量出現率、漏れ電流
および共振周波数におけるインピーダンスを表2に示
す。表2から、このコンデンサは共振周波数におけるイ
ンピーダンスが小さいために、高周波数特性が良好であ
り、しかも150℃の高温下でも特性の低下がほとんど
なく、耐熱性に優れたものであった。
【0028】比較例3 実施例7のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、実施例7の二リン酸に代えてリン酸をドーパ
ントに使用したほかは実施例7と同様な方法でアニリン
の重合、洗浄および乾燥を繰り返し、リードを引き出し
てコンデンサを完成させた。得られたコンデンサの製造
直後、および150℃で100時間保持した後の容量出
現率、漏れ電流および共振周波数におけるインピーダン
スを表2に示す。その結果、このコンデンサは製造直後
においては共振周波数におけるインピーダンスが小さく
高周波数特性が良好であるものの、150℃の高温下で
特性の著しい低下がみられ、耐熱性が劣ったものであっ
た。
【0029】
【表2】
【0030】実施例12 エッチングによって表面積をほぼ20倍に拡大した膜厚
150μm、1×0.5cm2のアルミニウム箔を5%
ほう酸アンモニウム水溶液中で100Vで陽極酸化し、
洗浄および乾燥した。このアルミニウム箔を30wt%
重クロム酸カリウムの水溶液に5分間浸漬し、次に室温
でアニリンとp−オクチルベンゼンスルホン酸とが等モ
ルで5wt%アニリンの水溶液に5分間浸漬した後、ア
ルミ箔を取り出し、空気中で30分間保持して重合を行
った。その後、水およびメタノールで順次洗浄および減
圧乾燥したところ、黒色のポリアニリンが誘電体表面に
形成した。上記酸化剤の充填、アニリンとp−オクチル
ベンゼンスルホン酸の混合溶液との接触、重合、洗浄お
よび乾燥を5回繰り返した後、カーボンペースト(日本
アチソン社製、エレクトロダグー112)、銀ペースト
(福田金属社製、GL−110)を順次付け、陰極リー
ドを引き出し、エポキシ樹脂で封止してコンデンサを完
成した。得られたコンデンサの製造直後、および150
℃で100時間保持した後の容量出現率(C/C0;電
解質溶液中における容量をC0とする。)、漏れ電流
(LC)および共振周波数インピーダンス(R)を表3
に示す。その結果、このコンデンサは共振周波数におけ
るインピーダンスが小さく、高周波数特性が良好であ
り、しかも150℃の高温下でも特性の低下がほとんど
ない、耐熱性に優れたものであった。
【0031】実施例13 実施例12のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ
箔を用いて、実施例12のp−オクチルベンゼンスルホ
ン酸に代えてドデシルベンゼンスルホン酸をドーパント
に使用したほかは実施例12と同様な方法でアニリンの
重合、洗浄および乾燥を繰り返し、リードを引き出して
コンデンサを完成させた。得られたコンデンサの製造直
後、および150℃で100時間保持した後の容量出現
率、漏れ電流および共振周波数におけるインピーダンス
を表3に示す。その結果、このコンデンサは共振周波数
におけるインピーダンスが小さく、高周波数特性が良好
であり、しかも150℃の高温下でも特性の低下がほと
んどない、耐熱性に優れたものであった。
【0032】実施例14 実施例12のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ
箔を用いて、実施例12のp−オクチルベンゼンスルホ
ン酸に代えてブチルナフタレンスルホン酸を使用したほ
かは実施例12と同様な方法でアニリンの重合、洗浄お
よび乾燥を繰り返し、リードを引き出してコンデンサを
完成させた。得られたコンデンサの製造直後、および1
50℃で100時間保持した後の容量出現率、漏れ電流
および共振周波数におけるインピーダンスを表3に示
す。表3から、このコンデンサは共振周波数におけるイ
ンピーダンスが小さいために、高周波数特性が良好であ
り、しかも150℃の高温下でも特性の低下がほとんど
なく、耐熱性に優れたものであった。
【0033】実施例15 実施例12のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ
箔を用いて、このアルミ箔を5wt%アニリンの水溶液
に5分間浸漬し、次に室温で重クロム酸とp−オクチル
ベンゼンスルホン酸が等モルで30wt%p−オクチル
ベンゼンスルホン酸の水溶液に5分間浸漬した後、アル
ミ箔を取り出し、空気中で20分間保持して重合を行っ
た。その後、実施例12と同様な方法でアニリンの重
合、洗浄および乾燥を繰り返し、リードを引き出してコ
ンデンサを完成させた。得られたコンデンサの製造直
後、および150℃で100時間保持した後の容量出現
率、漏れ電流および共振周波数におけるインピーダンス
を表3に示す。その結果、このコンデンサは共振周波数
におけるインピーダンスが小さいから、高周波数特性が
良好であり、しかも150℃の高温下でも特性の低下が
ほとんどなく、耐熱性に優れたものであった。
【0034】実施例16 実施例12のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ
箔を用いて、実施例15の重クロム酸に代えてペルオキ
ソ二硫酸アンモニウムを酸化剤に用いたほかは実施例1
5と同様な方法でアニリンの重合、洗浄および乾燥を繰
り返し、リードを引き出してコンデンサを完成させた。
得られたコンデンサの製造直後、および150℃で10
0時間保持した後の容量出現率、漏れ電流および共振周
波数におけるインピーダンスを表3に示す。表3から、
このコンデンサは共振周波数におけるインピーダンスが
小さいから、高周波数特性が良好であり、しかも150
℃の高温下でも特性の低下がほとんどなく、耐熱性に優
れたものであった。
【0035】実施例17 直径2mm、高さ3mmの円柱状のタンタル微粉末焼結
体ペレット(空隙率50%)を0.1wt%硝酸水溶液
中で120Vで陽極酸化し、洗浄および乾燥した。その
後に、実施例12と同様な方法でアニリンの重合、洗浄
および乾燥を繰り返し、リードを引き出してコンデンサ
を完成させた。得られたコンデンサの製造直後、および
150℃で100時間保持した後の容量出現率、漏れ電
流および共振周波数におけるインピーダンスを表3に示
す。表3から、このコンデンサは共振周波数におけるイ
ンピーダンスが小さいために、高周波数特性が良好であ
り、しかも150℃の高温下でも特性の低下がほとんど
なく、耐熱性に優れたものであった。
【0036】
【表3】
【0037】比較例4 実施例1のエッチングして酸化皮膜を形成したアルミ箔
を用いて、実施例1のジクロロ酢酸に代えて硫酸をドー
パントに使用したほかは実施例1と同様な方法でアニリ
ンの重合、洗浄および乾燥を繰り返し、リードを引き出
してコンデンサを完成させた。得られたコンデンサは漏
れ電流(LC)が10,000,000(nA)以上と
非常に大きく、コンデンサとしての特性評価はできなか
った。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は良好な周
波数特性と耐熱性を有した固体電解コンデンサおよびそ
の製造方法を提供するものであり、その効果は大であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による固体電解コンデンサの模式的断面
図である。
【図2】本発明の固体電解コンデンサの製造方法の一例
を工程順に示すブロック図である。
【符号の説明】
1 金属箔(陽極) 2 誘電体薄膜 3 ポリアニリン層 4 グラファイト層 5 電極(陰極) 6,7 電極リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正春 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 皮膜形成金属の表面酸化皮膜を誘電体と
    し、導電性高分子を固体電解質とする固体電解コンデン
    サにおいて、導電性高分子がカルボン酸化合物またはリ
    ン酸化合物またはスルホン酸化合物をドーパントとする
    ポリアニリンであることを特徴とする固体電解コンデン
    サ。
  2. 【請求項2】 カルボン酸化合物またはリン酸化合物ま
    たはスルホン酸化合物がpKa値4.6以下である請求
    項1記載の固体電解コンデンサ。
  3. 【請求項3】 カルボン酸化合物が分子量80以上であ
    る請求項1または2記載の固体電解コンデンサ。
  4. 【請求項4】 リン酸化合物が分子量150以上である
    請求項1または2記載の固体電解コンデンサ。
  5. 【請求項5】 スルホン酸化合物が分子量250以上で
    ある請求項1または2記載の固体電解コンデンサ。
  6. 【請求項6】 皮膜形成金属の表面酸化皮膜を誘電体と
    し、カルボン酸化合物またはリン酸化合物またはスルホ
    ン酸化合物をドーパントとするポリアニリンを固体電解
    質とする固体電解コンデンサの製造方法であって、誘電
    体皮膜表面または近傍で、カルボン酸化合物またはリン
    酸化合物またはスルホン酸化合物、および酸化剤を用い
    てアニリンを重合し、得られたポリアニリンから酸化剤
    を取り除いて固体電解質とすることを特徴とする固体電
    解コンデンサの製造方法。
  7. 【請求項7】 カルボン酸化合物またはリン酸化合物ま
    たはスルホン酸化合物がpKa値4.6以下である請求
    項6記載の固体電解コンデンサの製造方法。
  8. 【請求項8】 カルボン酸化合物が分子量80以上であ
    る請求項6または7記載の固体電解コンデンサの製造方
    法。
  9. 【請求項9】 リン酸化合物が分子量150以上である
    請求項6または7記載の固体電解コンデンサの製造方
    法。
  10. 【請求項10】 スルホン酸化合物が分子量250以上
    である請求項6または7記載の固体電解コンデンサの製
    造方法。
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