JPH10321472A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
固体電解コンデンサ及びその製造方法Info
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- JPH10321472A JPH10321472A JP9132427A JP13242797A JPH10321472A JP H10321472 A JPH10321472 A JP H10321472A JP 9132427 A JP9132427 A JP 9132427A JP 13242797 A JP13242797 A JP 13242797A JP H10321472 A JPH10321472 A JP H10321472A
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Abstract
きく、インピーダンス特性に優れ、信頼性が良好な固体
電解コンデンサを提供する。 【解決手段】 陽極となる弁作用金属(1b)からなる
コンデンサ素子(1)の表面に誘電体酸化皮膜(1a)
を形成し、該誘電体酸化皮膜(1a)表面に導電性高分
子層を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、該導
電性高分子層がポリチオフェンまたはその誘導体により
形成する第1の導電性高分子層(2)と、ポリアニリン
またはその誘導体を電解重合して形成する第2の導電性
高分子層(3)からなることを特徴とする固体電解コン
デンサであり、また上記固体電解コンデンサにおいて、
第1の導電性高分子層(2)は水を含有する溶媒にモノ
マー状のチオフェンを溶解させた溶液を化学重合して形
成したことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法
であり、また上記固体電解コンデンサにおいて、第1の
導電性高分子層(2)は水を含有する溶媒にポリマー状
のチオフェンを溶解させた溶液中で加熱して形成したこ
とを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法である。
Description
を固体電解質とする固体電解コンデンサ及びその製造方
法に関するものであって、特に近年の小型化、高容量化
に伴い微細化された粉末粒子からなるコンデンサ素子に
おいても容量が大きく、周波数特性に優れ、かつ信頼性
にも優れた固体電解コンデンサを提供するものである。
固体電解質に利用し、高周波領域でのインピーダンスの
低減を図った固体電解コンデンサが種々提案されてい
る。図3は従来の固体電解コンデンサの一例の断面図で
ある。陽極となる弁作用金属1bからなるコンデンサ素
子1の表面に陽極酸化により誘電体皮膜1aが形成さ
れ、その上に固体電解質となる導電性高分子層2が形成
され、その上にカーボン層4、銀層5が形成され、更に
エポキシ樹脂8で外装されている。上記コンデンサ素子
1の陽極側に陽極リード6が接続され、銀層5には陰極
リード7が接続される。
用する導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリピ
ロール、ポリアニリン、ポリチオフェン及びポリパラフ
ェニレン等が知られているが、そのうち、特にポリピロ
ール及びポリチオフェン、ポリアニリンは導電率が高
く、熱安定性にも優れているので、使用されることが多
い。
誘電体酸化皮膜上にまずポリピロールを化学重合により
導電性高分子層を形成した後、電解重合によりポリピロ
ールの導電性高分子層を新たに形成して2層からなる導
電性高分子層を固体電解質として用いる固体電解コンデ
ンサが開示されているが、化学重合によるポリピロール
層は均一な層の形成が困難でかつ焼結体凹部やエッチン
グピットのような微細部分には形成され難く、製品容量
の減少や、インピーダンスの上昇といった好ましくない
結果をもたらす。
たポリアニリンの溶液を塗布し乾燥する方法によって、
ポリアニリンの薄膜を形成し、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(特開平3−35516
号公報)。ところがこの方法では、ポリアニリン溶液の
粘度が高く、微細化された粉末粒子からなるタンタル焼
結体凹部やアルミ箔上の酸化皮膜凹部に浸透せず、その
結果容量が著しく小さなコンデンサしか製造できないと
いう欠点があった。この方法に対してアニリンモノマー
を酸化皮膜上で重合させてポリアニリンを形成する方法
もあるが、この場合もポリピロールと同様、細孔部へポ
リアニリン層を均一に形成することが困難なため、容量
減少とインピーダンスの上昇が生じやすいという問題が
あった。
た粉末粒子からなるコンデンサ素子においても容量を大
きく維持することができ、かつ高周波領域でのインピー
ダンス特性に優れたコンデンサを得ることを課題として
いる。
焼結体等のコンデンサ素子表面に導電性高分子層を形成
した場合、従来法では、樹脂外装時の応力でコンデンサ
の漏れ電流増加や、信頼性低下を生じるため、コンデン
サ素子表面に、均一な厚さの導電性高分子層を形成し、
機械的強度の向上を図ることをも目的としている。
金属1bからなるコンデンサ素子1の表面に誘電体酸化
皮膜1aを形成し、該誘電体酸化皮膜1a表面に導電性
高分子層を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、
該導電性高分子層がポリチオフェンまたはその誘導体を
化学重合により形成する第1の導電性高分子層2と、ポ
リアニリンまたはその誘導体を電解重合して形成する第
2の導電性高分子層3からなることを特徴とする固体電
解コンデンサである。
第1の導電性高分子層2は水を含有する溶媒にモノマー
状のチオフェンを溶解させた溶液中で化学重合して形成
したことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法で
ある。
て、第1の導電性高分子層2は水を含有する溶媒にポリ
マー状のチオフェンを溶解させた溶液中で加熱して形成
したことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法で
ある。
合物を固体電解質として使用することにより上記の課題
を解決するもので、第1の導電性高分子を水を含有する
溶媒に溶解させて、水の浸透作用によりコンデンサ素子
の誘導体皮膜の細孔内部まで浸透させ、導電率が高いポ
リチオフエンまたはその誘導体層を化学重合により形成
する。その上に第2の導電性高分子層として、機械的に
強度の高いポリアニリンまたはその誘導体層を電解重合
により形成するものである。
作用金属にはタンタル、アルミニウム、ニオブ、チタ
ン、ジルコニウム、マグネシウムなどが使用できる。ま
た、これら弁作用金属は、圧延箔及び微粉末焼結物など
の形態で用いることができる。この弁作用金属を電解溶
液中で陽極酸化し、誘電体酸化皮膜を形成するが、使用
する電解質及び溶媒は特に限定されず、公知のものが使
用できる。また、陽極酸化の方法として定電圧法、ある
いは定電流法を適用することができ、電圧、電流の上げ
方、定電圧となった後の保持時間、さらに温度等は限定
されず必要に応じて設定することができる。
て、コンデンサの容量値、インピーダンス値等の特性を
改善するために誘電体が設けられた弁作用金属を所定温
度と所定雰囲気において熱処理したり、また弁作用金属
に種々の表面処理を施すこともできる。
第1の導電性高分子層を形成するポリチオフェンまたは
その誘導体は、水を含有する溶媒に溶解させた溶液中で
形成され、下記(a)、(b)の何れかの方法により重
合される。 (a)重合性モノマーあるいは重合性モノマーとプロト
ン酸化合物を水を含有する溶媒に溶解させた溶液を皮膜
形成金属の多孔質体に導入し、しかる後に酸化剤あるい
は酸化剤とプロトン酸化合物の混合体に接触させる方法 (b)重合終了後、または重合途中のポリマーを、水を
含有する溶媒に溶解させ、皮膜形成金属の多孔質体に導
入し、しかる後に加熱乾燥を行う方法 導電性高分子形成後、水または酸化剤が易溶な溶媒によ
りコンデンサ素子を洗浄し、導電性に寄与しない酸化剤
を除去する。
層を形成するポリアニリンまたはその誘導体は、電解重
合にて形成させる。
必要に応じて乾燥を行い、その上にグラファイト層、銀
塗料層を形成し公知の方法で引出し電極を設けてコンデ
ンサに組立てる。尚、本発明においてグラファイト層及
び銀塗料層は特に限定されず従来公知のものを使用する
ことが出来る。
するフローチャートである。図2は本発明の固体電解コ
ンデンサの基本構造を示す断面図であり、陽極となる弁
作用金属1bがタンタル微粉末の焼結体で構成され、陽
極酸化により誘電体皮膜1aが形成されている。このタ
ンタルペレット1の細孔内部に固体電解質となる導電性
高分子の第1層2が形成され、この上に導電性高分子の
第2層3が形成され、更にその上にカーボン層4、銀層
5が順次形成される。そして陽極リード6がタンタルペ
レットに接続され、陰極リード7が銀層5に接続され、
これらを外装エポキシ樹脂8で被覆している。
mm、グラム当たりの粉末CV値(容量と化成電圧の
積)が30000μF・V/gの円柱状タンタル微粉末
焼結体素子を、0.05wt%リン酸水溶液中で20V
で陽極酸化し、洗浄及び乾燥した後、 ・エチレンジオキシチオフェン 5wt% ・p−トルエンスルホン酸 25wt% ・n−ブタノール 30wt% ・i−プロパノール 37wt% ・純水 3wt% からなる溶液に浸漬後50℃で10分間重合した。未反
応のモノマーと過剰の酸を水洗後、100℃で5分間乾
燥する工程を5回繰り返してポリエチレンジオキシチオ
フェンを形成した。その後、形成したポリエチレンジオ
キシチオフェン層上に、アニリン1.0mol/l、硫
酸1.0mol/lを含む水溶液中で1mAの電流を3
時間通電して電解重合によるポリアニリン層を形成し
た。次に純水洗浄、エタノール洗浄を行った後、100
℃で5分間乾燥した。生成した導電性ポリアニリン層の
上にグラファイト層、銀塗料層を順次形成した。得られ
たコンデンサ素子に陽極リードを溶接する一方、陰極リ
ードを導電性接着剤で接合した後、トランスファーモー
ルドで樹脂外装して、コンデンサを完成し、電気特性を
測定した。
実施例1と同様の方法で陽極酸化し、第1の導電性高分
子層は陽極酸化した焼結体素子にバイエル社製BYTO
RON−Pを浸漬の上、50℃で10分間乾燥させる工
程を8回繰り返して形成した。次いで実施例1と同じ方
法でポリアニリンを電解重合し、導電性高分子層として
形成した。以下、実施例1と同様の処理を行い、リード
を導出させ、トランスファーモールドで樹脂外装してコ
ンデンサを完成し、電気特性を測定した。
施例1と同様の方法で陽極酸化した後、 ・エチレンジオキシチオフェン 5wt% ・p−トルエンスルホン酸 25wt% ・n−ブタノール 30wt% ・i−プロパノール 40wt% からなる溶液に含浸後50℃で10分間重合した。未反
応のモノマーと過剰の酸を水洗後、100℃で5分間乾
燥する工程を5回繰り返してポリエチレンジオキシチオ
フェンを形成した。形成したポリエチレンジオキシチオ
フェン層上に、実施例1と同じ方法でポリアニリンを電
解重合し、導電性高分子層として形成した。以下、実施
例1と同様にリードを導出してコンデンサを完成し、電
気特性を測定した。
ンデンサのはんだ耐熱性試験(260℃−10秒間浸
漬)前後の容量比(C/C。、電解質溶液中の容量を
C。とする)、漏れ電流値(LC、6.3V印加1分
後)および100kHzでのインピーダンス(Z)を次
の表1に示す。
何れも容量比、インピーダンス特性に優れ、またはんだ
耐熱性試験後も、漏れ電流の増加が少ない良好な結果を
示した。
1の導電性高分子化合物のポリチオフェンまたはその誘
導体と、第2の導電性高分子化合物のポリアニリンまた
はその誘導体とを組合わせた2層構造の固体電解質を有
する固体電解コンデンサは、容量を大きく維持すること
ができ、インピーダンス特性に優れ、信頼性が良好な固
体電解コンデンサを提供することができる。
フローチャートである。
断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 陽極となる弁作用金属(1b)からなる
コンデンサ素子(1)の表面に誘電体酸化皮膜(1a)
を形成し、該誘電体酸化皮膜(1a)表面に導電性高分
子層を形成してなる固体電解コンデンサにおいて、 該導電性高分子層がポリチオフェンまたはその誘導体に
より形成する第1の導電性高分子層(2)と、ポリアニ
リンまたはその誘導体を電解重合して形成する第2の導
電性高分子層(3)からなることを特徴とする固体電解
コンデンサ。 - 【請求項2】 上記請求項1に記載の固体電解コンデン
サにおいて、 第1の導電性高分子層(2)は水を含有する溶媒にモノ
マー状のチオフェンを溶解させた溶液中で化学重合して
形成したことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方
法。 - 【請求項3】 上記請求項1に記載の固体電解コンデン
サにおいて、 第1の導電性高分子層(2)は水を含有する溶媒にポリ
マー状のチオフェンを溶解させた溶液中で加熱して形成
したことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
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JP13242797A JP4084862B2 (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 固体電解コンデンサの製造方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014041971A (ja) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Panasonic Corp | 有機導電体、有機導電体の製造方法、電子デバイス、及び固体電解コンデンサ |
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-
1997
- 1997-05-22 JP JP13242797A patent/JP4084862B2/ja not_active Expired - Fee Related
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